JP5090820B2 - 固体撮像素子の放熱構造及び固体撮像デバイス - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子を備えるテレビジョンカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に用いられる固体撮像素子の放熱構造及びこのような放熱構造を有する固体撮像デバイスに関する。

近年、固体撮像素子を３個用いる撮像装置として３板式カラーカメラ（以下３板カメラという）が開発され広く用いられるようになってきている。このような従来の３板カメラの構造について、図面を用いて説明する。

図１は、従来の３板カメラにおける撮像ブロック１０の模式断面図である。図１に示すように、撮像ブロック１０は、３板カメラにおける図示しない撮像レンズを通過して入射された光を所定の色成分に分解する色分解プリズムと、複数の固体撮像素子と、各々の固体撮像素子が搭載された撮像素子基板とにより構成されている。

図１に示すように、色分解プリズムは、３つのプリズム部材１ｒ、１ｇ、１ｂが互いに密着して接合されることより構成され、入射光を３つの色成分に分解する３色分解プリズム１である。それぞれのプリズム部材１ｒ、１ｇ、１ｂの接合界面は、ダイクロイックミラー４、５となっている。また、３つのプリズム部材１ｒ、１ｇ、１ｂの光の出射面には、個別に固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂが接着剤を介して固定されている。

図１において、３色分解プリズム１に入射した光束７は、ダイクロイックミラー４、５によって、３つの色成分、すなわち光の３原色の光束６ａ、６ｂ、６ｃに色分解され、各々の固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂに受光される。ダイクロイックミラー４、５にて３原色に分解反射された光束のうちの光束６ａ、６ｂは、それぞれのプリズム部材１ｇ、１ｂ内にて再度全反射されることで、裏返し像（鏡像）ではなく表像を形成する光束として固体撮像素子２ｇ、２ｂに受光される。それぞれの固体撮像素子２ｇ、２ｂ、２ｒにて受光されたそれぞれの光束は、それぞれの撮像素子基板３ｒ、３ｇ、３ｂにて撮像信号の処理がなされて、撮像信号が合成されたカラーテレビジョン信号が得られる。

このような構成を有する従来の３板カメラでは、３色の被写体像の重ね合わせを精度良く行う必要がある。重ね合わせの精度、すなわちレジストレーションの精度が悪いと色ずれやモアレ偽信号が発生し、画質は微妙に劣化する。従って、レジストレーションの精度低下が生じないように、それぞれの固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂへ加わる外力負荷を低減させる必要がある。

また、固体撮像素子は高温環境下で使用すると、白傷による画質劣化、寿命短縮、等々の問題が発生するため、所定の温度以下での使用する必要がある。近年特に、固体撮像素子が搭載される３板カメラに代表される撮像装置においては、軽薄短小、多機能・高機能化による消費電力の増加に伴って、固体撮像素子の周辺温度（装置筐体内部温度）は益々上昇する傾向にあり、固体撮像素子を冷却する手段が不可欠となっている。

そのため、従来の撮像装置においては、固体撮像素子へ加わる外力負荷を低減させながら、固体撮像素子を効率的に冷却するための様々な放熱構造が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

まず、特許文献１においては、伝熱部材にネジによって設置された熱電冷却素子が、それぞれの固体撮像素子の背面に接触するように配置された放熱構造が提案されている。このような放熱構造においては、各部材の熱膨張や熱収縮に伴う変形量を、ネジのバックラッシュにより吸収することができるため、冷却素子から固体撮像素子に対して熱変形に伴う力が加わらないようにすることができる。

また、特許文献２においては、熱伝導板に固定された熱電冷却素子を、熱伝導板の弾性を利用して、固体撮像素子の背面に適切な力にて密着させるように配置させた放熱構造が提案されている。このような放熱構造においては、熱伝導板の弾性を利用することで、冷却素子を固体撮像素子の背面に密着させることができ、効率的な放熱を実現することができる。

特許文献３においては、熱電冷却素子を用いない放熱構造として、固体撮像素子の背面と撮像素子基板との間に、金属部品の一端を挿入配置させるとともに、金属部材の他端を金属フレームに固定させて、固体撮像素子から金属部品に伝達される熱を金属フレームへと逃がすような放熱構造が提案されている。

特開平１−２９５５７５号公報 特開２００２−２４７５９４号公報 特開２００１−３０８５６９号公報

近年、このような３板カメラにおけるそれぞれの固体撮像素子の位置決めは、μｍオーダの精度が要求されつつあり、例えばそれぞれの固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの位置決めは光軸方向では焦点深度があるため数十μｍ、被写体映像面内方向ではμｍオーダの精度を必要とするようになりつつある。

しかしながら、特許文献１の放熱構造においては、ネジのバックラッシュにより外力の吸収を行っているため、微小な熱変形により生じる外力を十分に吸収することはできず、作用する外力の大きさによっては、撮像素子の位置決め精度に影響を与える場合があり、この位置ずれによるレジストレーションの精度低下が問題となる。また、特許文献２の放熱構造では、熱伝導板の弾性力により固体撮像素子に外力が付加され、その外力は熱膨張等により変化するため、位置決め精度に影響を与えてしまう場合がある。また、特許文献１及び２の放熱構造では、比較的高価な熱電冷却素子が用いられているため、撮像装置がコスト上昇するという問題もある。

また、冷却素子を用いない特許文献３の放熱構造においても、金属フレームにその一端が固定された状態の金属部品が固体撮像素子の背面に接触するように配置されているため、金属部材の熱膨張・収縮によるスプリングバックに起因する負荷が固体撮像素子側の接触端部を通じて固体撮像素子に加わり、固体撮像素子とプリズム部材との接着面において位置ずれが生じ、この位置ずれによるレジストレーションの精度低下が問題となる。また、特許文献１〜３のいずれの放熱構造もその構造が複雑なものであり、取り付け作業や取り扱い作業が容易なものとは言えない。

また、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの前面とプリズム１ｒ、１ｇ、１ｂとの接着にはＵＶ接着剤（紫外線硬化性接着剤）が用いられ、接着剤を接着面間に塗布した状態で各固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの位置調整（６軸）を実施した後に、紫外線を照射して接着剤を硬化させ、接着面を固定する工法が広く利用されている。

しかしながら、このようなＵＶ接着剤は高温クリープ特性（高温環境下で負荷を掛け続けるとクリープする特性）を有するため、特に固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの周辺温度（装置筐体内部温度）が高くなると、上記金属部品等のスプリングバックに起因する負荷が深刻な問題となる。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、固体撮像素子を備える撮像装置に用いられる固体撮像素子の放熱構造において、比較的簡単な構造にて、固体撮像素子に加わる外力負荷を低減させながら、固体撮像素子を冷却する固体撮像素子の放熱構造及びこのような放熱構造を有する固体撮像デバイスを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、複数のプリズム部材に個別に固定され、かつ、お互いに隣り合う第１及び第２の固体撮像素子に、個別に接触される第１及び第２の接触部と、第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部とを有し、第１及び第２の接触部の間に放熱部が配置されるとともに、第１及び第２の接触部のそれぞれ及び放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材を備え、放熱部は、箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、放熱部材は、第１及び第２の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第２態様によれば、複数のプリズム部材に個別に固定され、かつ、お互いに隣り合う第１、第２及び第３の固体撮像素子に、個別に接触される第１、第２及び第３の接触部と、第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部と、第２及び第３の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する別の放熱部とを有し、第１及び第２の接触部の間に放熱部が配置されるとともに、第２及び第３の接触部の間に別の放熱部が配置されて、第１、第２及び第３の接触部のそれぞれ及びそれぞれの放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材を備え、放熱部は、箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、放熱部材は、第１、第２及び第３の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第３態様によれば、それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、全て同一の方向に配置されている、第２態様に記載の固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第４態様によれば、放熱部は、放熱部材の幅方向に対して直交する方向に、複数の切り込み部が形成されている、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第５態様によれば、切り込み部は、幅を有するスリット部である、第４態様に記載の固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第６態様によれば、接触部は、接触補助材料を介して固体撮像素子に接触されている、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の固体撮像素子の放熱構造を提供する。

本発明の第７態様によれば、複数のプリズム部材で構成され、光を複数の色成分に分解する色分解プリズム部材と、複数の上記プリズム部材に個別に固定された複数の固体撮像素子と、複数の固体撮像素子のうち、お互いに隣り合う第１及び第２の固体撮像素子に、個別に接触される第１及び第２の接触部と、第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部とを有し、第１及び第２の接触部の間に放熱部が配置されるとともに、第１及び第２の接触部のそれぞれ及び放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材とを備え、放熱部は、箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、放熱部材は、第１及び第２の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第８態様によれば、複数のプリズム部材で構成され、光を複数の色成分に分解する色分解プリズム部材と、複数の上記プリズム部材に個別に固定された複数の固体撮像素子と、複数の固体撮像素子のうち、お互いに隣り合う第１、第２及び第３の固体撮像素子に、個別に接触される第１、第２及び第３の接触部と、第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部と、第２及び第３の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する別の放熱部とを有し、第１及び第２の接触部の間に放熱部が配置されるとともに、第２及び第３の接触部の間に別の放熱部が配置されて、第１、第２及び第３の接触部のそれぞれ及びそれぞれの放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材とを備え、放熱部は、箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、放熱部材は、第１、第２及び第３の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第９態様によれば、それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、全て同一の方向に配置されている、第８態様に記載の固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第１０態様によれば、それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、通常の撮影を行う姿勢において、鉛直方向となる、第８態様または第９態様に記載の固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第１１態様によれば、放熱部は、放熱部材の幅方向に対して直交する方向に、複数の切り込み部が形成されている、第７態様から第１０態様のいずれか１つに記載の固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第１２態様によれば、切り込み部は、幅を有するスリット部である、第１１態様に記載の固体撮像デバイスを提供する。

本発明の第１３態様によれば、接触部は、接触補助材料を介して固体撮像素子に接触されている、第７態様から第１２態様のいずれか１つに記載の固体撮像デバイスを提供する。

本発明によれば、固体撮像素子に接触される接触部と複数回折り曲げられた又は湾曲された形状の放熱部とを有する放熱部材が、従来の放熱構造のように筐体などの他の部材に固定されて、筐体へと熱を逃がしてやるような構造が採用されるのではなく、筐体などの他の部材に固定されることなく、複数回折り曲げられた形状又は湾曲された形状の放熱部を通じてその周囲の気体中に放熱させるような構造が採用されていることにより、放熱部材を通じて固体撮像素子に付加されるスプリングバックなどの応力負荷を著しく低減させることができる。また、このような放熱部材は、固体撮像素子の表面に接触されて配置されているものの、上記接触部及び上記複数回折り曲げられた形状又は湾曲された形状の放熱部が共に箔状部材にて形成されているため、放熱部材の自重を、部材形態を保持できる限度にまで軽減することができる。従って、放熱部材の自重により固体撮像素子へ付加される応力負荷を抑制することができる。従って、比較的簡単な構造にて、必要な放熱性能を確保しながら、放熱部材を通じて固体撮像素子へ付加される応力負荷を低減することができ、レジストレーションの精度低下を抑制可能な固体撮像素子の放熱構造及びこのような放熱構造を有する固体撮像デバイスを提供することができる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる固体撮像素子の放熱構造が採用される３板カメラにおける撮像ブロック２０（放熱構造が装備されていない状態）の模式斜視図を図２に示し、本第１実施形態の放熱構造が装備された状態の撮像ブロック３０の模式斜視図を図３に示す。なお、撮像ブロック２０及び３０の構造自体は、図１に示す撮像ブロック１０と同じ構造であるため、同じ構成部材には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、本第１実施形態の固体撮像素子の放熱構造は、高熱伝導性材料により形成された箔状部材により構成された複数回折り曲げられた形状を有する放熱部材１１を、それぞれの固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの背面に接触させるように配置させた構造を有している。各固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂにて発生した熱は、放熱部材１１を通して他の部材を介在させることなく、その周囲の気体中、すなわち大気中に放出され、その結果、それぞれの固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの温度を低減させることができる。

ここで、複数回折り曲げられた形状を有する放熱部材１１の外観構造を示す模式斜視図を図４に示す。

図４に示すように、放熱部材１１は、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂ（本発明の第１、第２又は第３の固体撮像素子のいずれかに相当）のそれぞれの背面（光束の受光面とは逆側の面）と接触することで、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれにて発生した熱をこの接触によって放熱部材１１に伝熱させる接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ（本発明の第１、第２又は第３の接触部のいずれかに相当）を備え、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの間に配設されるように、箔状部材を複数回折り曲げて屈曲部分を有することにより、その周囲の雰囲気（例えば大気中）との接触面積、すなわち放熱面積を増大させるように複数回折り曲げられて形成された放熱部１１ｍ及び１１ｎを備えている。

この放熱部材１１においては、所定の幅寸法を有する箔状部材を用いて、接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれの間に、放熱部１１ｍ、１１ｎのそれぞれを配置させて一続きに形成されている。このような箔状部材は、高熱伝導性材料（高い熱伝導率を有する材料）として、例えば、銅若しくはグラファイトシートなどが用いられ、箔状として例えば０．１ｍｍ以下の厚みで形成される。

このような構造を有する放熱部材１１は、図３に示すように、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれとそれに対応する撮像素子基板３ｒ、３ｇ、３ｂのそれぞれとの間に、その箔状部材にて形成された接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれが配置されるとともに、この配置状態において接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれが、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの背面に接触された状態とされる。なお、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれにて生じた熱を効果的に逃がすことができるような接触面積を確保するために、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの背面における平坦な部分の略全体に接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれが接触するように接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの形状（長さ及び幅寸法）が決定されている。また、放熱部材１１の接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれと固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの背面との実質的な接触性を高めるために、両者の間に接触補助材料として例えばグリスなどが塗布されて配置されるような場合であってもよい。すなわち、本発明において、固体撮像素子と放熱部材との間の接触とは、他の部材を介在させることなく両者を直接的に接触させるような場合と、固体撮像素子と放熱部材との間の接触性を向上させることを目的として、グリスなどに代表される接触補助材料を介在させて両者を間接的に接触させるような場合のいずれの場合をも含むものである。

また、放熱部材１１の接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのそれぞれは、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれとそれに対応する撮像素子基板３ｒ、３ｇ、３ｂのそれぞれとの間に配置されており、両者によって軽く挟まれて、放熱部材１１の配置位置が保持されている。また、このような場合に代えて、両者によって挟まれることなく、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれとの接触性が保たれた状態にて、放熱部材１１がある程度自由にスライド移動可能な構成を採用することもできる。すなわち、固体撮像素子と放熱部材との間の接触性が保たれていれば、固体撮像素子に対する放熱部材の相対的な移動の有無は問わない。

また、図３に示すように、放熱部材１１が撮像ブロック３０に装備された状態において、放熱部材１１は、他の放熱部材、筐体、レンズ鏡筒ケースなどの他の部材に接触することが無いように配置されている。

本第１実施形態の固体撮像素子の放熱構造によれば、撮像ブロック３０を構成するそれぞれのプリズム部材１ｒ、１ｇ、１ｂに個別に固定された固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの背面に、放熱部材１１を接触させるように配置して、放熱部材１１が備える複数回折り曲げられた形状の放熱部１１ｍ、１１ｎによりその周囲の雰囲気中へ放熱させるような構成が採用されていることにより、従来の放熱構造にように放熱部材が放熱側端部においても他の部材に固定されているような場合と比して、熱膨張・熱収縮によるスプリングバックにより放熱部材から固体撮像素子へ付加される応力負荷を著しく減少させることができる。

さらに、このような複数回折り曲げられた形態を有する放熱部材１１における接触部１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ及び放熱部１１ｍ、１１ｎを含めた全体構造を、その厚みが０．１ｍｍ以下の高熱伝導性材料からなる箔状部材により構成する（例えば一体的に構成する）ことにより、放熱部材１１の自重を大幅に軽減することができる。このようにその自重を大幅に軽量化した放熱部材を用いることで、自重により固体撮像素子に与える応力負荷を大幅に低減することができる。また、このような放熱部材１１は、複数回折り曲げられた形態を有しているので、折りたたんでコンパクトにすることができ、部品単体としても容易に取り扱うことができる利点を有している。

また、放熱部材１１において、幅方向（せん断方向）の剛性が高いので、固体撮像素子に与える応力負荷が大きい。一方、固体撮像素子２ｒ、２ｂ、２ｇのそれぞれの間に位置する複数回折り曲げられた部分（放熱部）１１ｍ、１１ｎを設けることで、各折り曲げられた部分の幅方向（折り曲げられた頂点部分）に直交する方向（放熱部材１１の幅方向に直交する方向：長手方向）の剛性が低下する。その結果、放熱部の折り曲げられた部分（屈曲部分）で、固体撮像素子に与える応力負荷が緩和される。

さらに、図３及び図４に示すように、放熱部材１１において、放熱部１１ｍの折り曲げられたそれぞれの部分の幅方向と、放熱部１１ｎの折り曲げられた部分のそれぞれの幅方向とが全て同一の方向Ｄに配置された構造が採用されている。このような構造が採用されることにより、例えば、方向Ｄを鉛直方向となるように撮像ブロック３０を配置させることで、周辺空気の対流を積極的に利用して放熱効率を向上させることができる。撮像ブロック３０が搭載されたビデオカメラなどにおいて、通常の撮像姿勢において方向Ｄが鉛直方向に配置されるように、撮像ブロック３０の搭載姿勢を設計することで、このような放熱効果を有効に得ることができる。また、自然対流による空気の流れの方向と、放熱部１１ｍ及び１１ｎの折り曲げられたそれぞれの部分の幅方向の向きが一致しない場合であっても、送風機などを用いて方向Ｄ沿った気流を機械的に形成することで放熱効率を向上させることができる。

従って、比較的簡単な構造にて、必要な放熱性能を確保しながら、放熱部材を通じて固体撮像素子へ付加される応力負荷を低減することができ、レジストレーションの精度低下を抑制可能な固体撮像素子の放熱構造を提供することができる。

（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかる固体撮像素子の放熱構造が装備された撮像ブロック４０の模式斜視図を図５に示す。また、図５の撮像ブロック４０に装備されている放熱部材２１の模式斜視図を図６に示す。なお、撮像ブロック４０自体の構成は、上記第１実施形態の撮像ブロック３０と同じであるので、同じ構成部材には同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図５及び図６に示すように、本第２実施形態の放熱部材２１は、各々の固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂの背面に個別に接触するように配置されている構成において、上記第１実施形態の放熱構造と同様な構成となっているものの、放熱部材２１における放熱部の形態が上記第１実施形態の放熱部の形態とは異なっている。

具体的には、上記第１の実施形態の放熱部材１１の放熱部１１ｍ、１１ｎは、複数回折り曲げられた形態を有しているのに対して、図６に示す第２の実施形態の放熱部材２１の放熱部２１ｍ、２１ｎは、所定の幅寸法を有する箔状部材をその幅方向に直交する方向に、さらに複数本の切り込み部が形成されている。

図６に示すように、放熱部材２１におけるそれぞれの切り込み部は、放熱部材２１において、箔状部材の一方の端部から他方の端部へ向かう方向（放熱部材２１の幅方向に直交する方向：長手方向）である熱の流れ方向（熱流束方向）にそれぞれ平行となるように形成されている。すなわち、放熱部材２１の幅方向に直交する方向に、複数本の切り込み部が形成されている。

本発明の課題であるレジストレーションの精度低下が問題となるのは、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂとプリズム部材１ｒ、１ｇ、１ｂの接着面をせん断する方向に負荷（応力負荷）が加わる場合である。このような接着面をせん断する方向の負荷は、放熱部材２１が熱膨張又は熱収縮することにより、その長手方向と幅方向とにおいて付加されることになるが、放熱部材２１は、その長手方向において折り曲げ部分が形成されているため、長手方向の負荷は比較的吸収されやすく、逆に吸収され難い幅方向の負荷が問題となる。この幅方向におけるせん断方向の負荷は、放熱部材２１の幅寸法の三乗に比例するため、幅方向に直交する方向に複数の切り込み部を設けることによって、せん断方向の負荷を低減することができる。例えば、放熱部材２１に９本の切り込み部を設け、その幅方向に１０分割した場合、切り込み部を設けない場合と比して、せん断応力は、約１００分の１程度まで低減することができる。

また、このような切り込み部は、放熱部材２１の幅方向に対して直交する方向（長手方向）、すなわち、熱の流れ方向に平行に形成されているため、それぞれの固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂより放熱部材２１を通して伝達される熱は、切り込み部に平行な方向に流れ、熱の流れを妨げることがない。従って、熱伝達量は切り込み部を形成しない場合と略同等であり、切り込み部が形成されることによる放熱部材２１の放熱特性の低下はほとんど発生しない。

従って、本第２実施形態の固体撮像素子の放熱構造によれば、従来の放熱構造に対して、放熱特性をほとんど低下させること無く、レジストレーションの精度低下の主な要因であるせん断方向の負荷、特に放熱部材２１の幅方向において生じるせん断応力負荷を、複数の切り込み部を形成することで低減することができる。また、このような放熱構造は、箔状の放熱部材２１の放熱部に複数の切り込み部を形成することで実現することができるため、その構造を簡単なものとすることができ、複雑な調整部品、調整工程を必要とせず、その取り扱いを容易なものとすることができる。

また、上記説明では、放熱部材２１の放熱部に切り込み部が設けられた構造を例として説明したが、このような切り込み部として、例えば０．１ｍｍ程度の幅寸法を有する複数の切り込み部（スリット部）を設けても同様の効果を得ることができる。すなわち、本第２実施形態の切り込み部は、放熱部材２１をその幅方向に対して直交する方向に複数に分割させるために形成されており、このような分割を実現できる形態であれば、幅を有さない切り込み部でも、幅を有する切り込み部（スリット部）であってもよい。また、これらの切り込み部は、必ずしも等間隔に形成される必要はなく、またその形成本数は、低減させる負荷や放熱部材２１の強度などを考慮して決定されることが好ましい。

また、上記説明では、固体撮像素子２ｒ、２ｇ、２ｂのそれぞれの間に設けられた放熱部のそれぞれに切り込みを設けるような場合について説明したが、このような場合に代えて、特定の固定撮像素子の間に設けられた放熱部にのみ、切り込みが形成される場合であってもよい。例えば、３つの固体撮像素子のうちの基準（光学特性を調整する際に基準）となる撮像素子が存在するような構成にあっては、基準となる撮像素子と基準となる撮像素子と隣り合う固体撮像素子との間に配置される放熱部に切り込み部を設けて、それ以外の放熱部には切り込み部が形成されないような構成を採用することもできる。具体的には、基準となる固体撮像素子が、固体撮像素子２ｇの場合には、固体撮像素子２ｇと隣り合う固体撮像素子は、固体撮像素子２ｒである。この場合には、固体撮像素子２ｇと固体撮像素子２ｒとの間に配置される放熱部２１ｎには切り込み部が形成され、放熱部２１ｍには切り込み部が形成されないような構成となる。また、基準となる固体撮像素子が、固体撮像素子２ｂの場合には、固体撮像素子２ｂと固体撮像素子２ｒとの間に配置される放熱部２１ｍには切り込み部が形成され、放熱部２１ｎには切り込み部が形成されないような構成となる。

このような複数の切り込みの形態を有する放熱部材２１は、上記第１実施形態の放熱部材１１と同様な放熱特性を有することに加えて、放熱部に切り込みを入れることで製造することができるため、その製造を比較的に容易なものとすることができるという利点を有している。

また、上記第１実施形態にかかる放熱構造と同様に、図５及び図６に示すように、このような複数の切り込み部の形状を有する放熱部材２１においても、放熱部２１ｍの折り曲げられたそれぞれの部分の幅方向と、放熱部２１ｎの折り曲げられた部分のそれぞれの幅方向とが全て同一の方向Ｄに配置された構造が採用されているので、気体の流れ方向Ｄが同一の方向となるように撮像ブロック４０に装備させることができる。

また、本発明において、放熱部１１ｍ、１１ｎ又は２１ｍ、２１ｎは、複数回折り曲げられた形状で説明してきたが、折り曲げることなく湾曲させた形態であってもよい。この場合も、上記複数回折り曲げられた形状と同様に、放熱部材は、箔状部材を複数回折り曲げることなく湾曲させることにより、その周囲の雰囲気との接触面積、すなわち放熱面積を増大させることができる。

なお、上記それぞれの実施形態においては、放熱部材の形態の一例として、複数回折り曲げられた又は湾曲された形態、さらに、切り込み部を加えた形態について説明したが、このような形態にのみ限られるものではなく、箔状部材を固体撮像素子以外の部材（他の放熱部材や筐体など）に接触せず、必要な放熱効率を得ることができるような形態であれば、その他様々な形態を採用することができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、特許請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明に係る固体撮像素子の放熱構造及びこのような放熱構造を有する固体撮像デバイスは、比較的簡単な構造にて、必要な放熱性能を確保しながら、放熱部材を通じて固体撮像素子へ付加される応力負荷を低減する効果を有し、テレビジョンカメラ、ビデオカメラなどに用いられる固体撮像素子を備えた撮像装置に用いられる固体撮像素子の放熱構造及びこのような放熱構造を有する固体撮像デバイス等として有用である。

従来の３板式カラーカメラにおける撮像ブロックの模式構成図 本発明の第１実施形態の固体撮像素子の放熱構造が未装備状態の撮像ブロックの模式斜視図 図２の撮像ブロックに本第１実施形態の放熱構造を装備した状態の模式斜視図 本第１実施形態の放熱部材の模式斜視図 図２の撮像ブロックに本発明の第２実施形態の放熱構造を装備した状態の模式斜視図 本第２実施形態の放熱部材の模式斜視図

符号の説明

１ ３色分解プリズム
１ｒ プリズム部材（赤色）
１ｇ プリズム部材（緑色）
１ｂ プリズム部材（青色）
２ｒ 固体撮像素子（赤色用）
２ｇ 固体撮像素子（緑色用）
２ｂ 固体撮像素子（青色用）
３ｒ 撮像素子基板（赤色用）
３ｇ 撮像素子基板（緑色用）
３ｂ 撮像素子基板（青色用）
４ ダイクロイックミラー
５ ダイクロイックミラー
６ａ 原色の光束（赤色用）
６ｂ 原色の光束（緑色用）
６ｃ 原色の光束（青色用）
７ 光束
１０、２０、３０、４０ 撮像ブロック
１１、２１ 放熱部材
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ、２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ 接触部
１１ｍ、１１ｎ、２１ｍ、２１ｎ 放熱部

Claims (13)

1. 複数のプリズム部材に個別に固定され、かつ、お互いに隣り合う第１及び第２の固体撮像素子に、個別に接触される第１及び第２の接触部と、上記第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部とを有し、上記第１及び第２の接触部の間に上記放熱部が配置されるとともに、上記第１及び第２の接触部のそれぞれ及び放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材を備え、
   上記放熱部は、上記箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、
   上記放熱部材は、上記第１及び第２の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像素子の放熱構造。
2. 複数のプリズム部材に個別に固定され、かつ、お互いに隣り合う第１、第２及び第３の固体撮像素子に、個別に接触される第１、第２及び第３の接触部と、上記第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部と、上記第２及び第３の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する別の放熱部とを有し、上記第１及び第２の接触部の間に上記放熱部が配置されるとともに、上記第２及び第３の接触部の間に上記別の放熱部が配置されて、上記第１、第２及び第３の接触部のそれぞれ及び上記それぞれの放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材を備え、
   上記放熱部は、上記箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、
   上記放熱部材は、上記第１、第２及び第３の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像素子の放熱構造。
3. 上記それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、全て同一の方向に配置されている、請求項２に記載の固体撮像素子の放熱構造。
4. 上記放熱部は、上記放熱部材の幅方向に対して直交する方向に、複数の切り込み部が形成されている、請求項１から３のいずれか１つに記載の固体撮像素子の放熱構造。
5. 上記切り込み部は、幅を有するスリット部である、請求項４に記載の固体撮像素子の放熱構造。
6. 上記接触部は、接触補助材料を介して上記固体撮像素子に接触されている、請求項１から５のいずれか１つに記載の固体撮像素子の放熱構造。
7. 複数のプリズム部材で構成され、光を複数の色成分に分解する色分解プリズム部材と、
   複数の上記プリズム部材に個別に固定された複数の固体撮像素子と、
   複数の上記固体撮像素子のうち、お互いに隣り合う第１及び第２の固体撮像素子に、個別に接触される第１及び第２の接触部と、上記第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部とを有し、上記第１及び第２の接触部の間に上記放熱部が配置されるとともに、上記第１及び第２の接触部のそれぞれ及び放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材とを備え、
   上記放熱部は、上記箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、
   上記放熱部材は、上記第１及び第２の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像デバイス。
8. 複数のプリズム部材で構成され、光を複数の色成分に分解する色分解プリズム部材と、
   複数の上記プリズム部材に個別に固定された複数の固体撮像素子と、
   複数の上記固体撮像素子のうち、お互いに隣り合う第１、第２及び第３の固体撮像素子に、個別に接触される第１、第２及び第３の接触部と、上記第１及び第２の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する放熱部と、上記第２及び第３の接触部を通して伝達された熱をその周囲の気体中に放熱する別の放熱部とを有し、上記第１及び第２の接触部の間に上記放熱部が配置されるとともに、上記第２及び第３の接触部の間に上記別の放熱部が配置されて、上記第１、第２及び第３の接触部のそれぞれ及び上記それぞれの放熱部が高熱伝導性材料からなる一続きの箔状部材により形成された放熱部材とを備え、
   上記放熱部は、上記箔状部材が複数回折り曲げられた又は湾曲された形状を有し、
   上記放熱部材は、上記第１、第２及び第３の接触部以外の部分にて他の部材に接触しない、固体撮像デバイス。
9. 上記それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、全て同一の方向に配置されている、請求項８に記載の固体撮像デバイス。
10. 上記それぞれの放熱部における折り曲げられた又は湾曲された部分のそれぞれの幅方向が、通常の撮影を行う姿勢において、鉛直方向となる、請求項８又は９に記載の固体撮像デバイス。
11. 上記放熱部は、上記放熱部材の幅方向に対して直交する方向に、複数の切り込み部が形成されている、請求項７から１０のいずれか１つに記載の固体撮像デバイス。
12. 上記切り込み部は、幅を有するスリット部である、請求項１１に記載の固体撮像デバイス。
13. 上記接触部は、接触補助材料を介して上記固体撮像素子に接触されている、請求項７から１２のいずれか１つに記載の固体撮像デバイス。

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