JPH0824353B2 - 固体撮像装置の位置合わせ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、固体撮像素子を使用した撮像装置に関す
るものであり、特に、固体撮像素子の組立及び光学系の
取付時の位置調整の容易化を図る構成に関する。

「背景技術とその問題点」 一般的に、固体撮像装置では、シヤープでコントラス
ト良く、ケラレ，片ボケ等のない画像を得るには、レン
ズで受けた光を位置精度良く、撮像面に結像させる必要
がある。第６図は、レンズ51に入射された光束52が撮像
面53に結像される状態を示すものであり、54は、レンズ
有効像円を示す。第６図において、αで示す光軸のズレ
がレンズ51と撮像面53との間にあるときには、撮像され
た画のケラレ，画のタオレが生じる。また、撮像された
画の片ボケを防止するため、レンズ51の光軸と撮像面53
の垂直精度を合わせ、かつレンズ取付面から撮像面53ま
での距離であるバツクフオーカスＺを合わせる必要があ
る。したがつて、固体撮像装置では、光軸のＸ及びＹ方
向の調整，バツクフオーカスＺの調整が必要であり、更
に、アオリθ_x及びθ_yの調整が必要であつた。

第７図Ａ及び第７図Ｂは、従来の固体撮像装置の一例
を示すもので、61がレンズ、62が固体撮像素子、63が光
学フイルタ、64がフレームである。固体撮像素子62が基
板65に取り付けられ、この基板65がフレーム64に複数本
のビス66,67,68及び基板抑え69などにより取付けられ、
フレーム64の対面にレンズ61が取り付けられる。また、
フレーム64に基板65及び光学フイルタ63を取付ける場合
に、ゴムシール70及び71が設けられている。

かかる従来の固体撮像装置は、固体撮像素子62を直接
的に基板65に取り付け、基板65のフレーム64についての
取付位置をビスによつて補正することにより、レンズ61
との位置関係を調整しているため、前述のような光軸，
アオリ，バツクフオーカス等を調整する作業が絵出しし
ながら行なうものとなり、大変面倒であつた。これと共
に、部品点数を多く必要とし、大形な装置となる欠点が
あつた。

「発明の目的」 したがつて、この発明の目的は、固体撮像素子をレン
ズ又はレンズマウントなどに取付けた時に、既に撮影に
必要なレンズ光軸に対する垂直度やバツクフオーカスを
保つことができ、位置調整を容易に行なうことができる
固体撮像装置を提供することにある。

「発明の概要」 この発明は、固体撮像素子の撮像面の外周のコーナー
部に取付位置調整用のマーカーが設けられた固体撮像装
置である。

「実施例」 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この実施例は、固体撮像素子としてCCD撮像素
子を用いたものである。

第１図において、１がCCDユニツト、２がレンズ鏡筒
であり、レンズ鏡筒２には、レンズ3A及び3Bが配設され
ている。CCDユニツト１は、光学フイルタ部とCCDブロツ
クとからなり、その分解斜視図を第２図に示す。第２図
において、４が金属製のCCDホルダ、５がセラミツクス
製のCCDパツケージ、６が防塵用のゴムパツキング、７
が樹脂成型で形成されたフイルタホルダ、８が光学フイ
ルタ、９がフイルタ抑えである。第１図に示すように、
CCDユニツト１のフイルタホルダ７の円筒部10にレンズ
鏡筒２の後端が嵌合され、CCDユニツト１とレンズ鏡筒
２との位置関係が規定される。レンズ鏡筒２は、ビス11
A,11Bによりバツクフオーカスが調整された位置におい
てCCDユニツト１と固定される。

CCDパツケージ５は、位置精度を安定に高くするため
に、セラミツクから成るもので、このCCDパツケージ５
の中央に形成された凹部底面のメタライズ層に、CCDチ
ツプ12が銀ぺーストにより、ダイボンドされ、次にワイ
ヤボンデイングされ、その上に色分解フイルタ13が積層
され、前面がシールガラス14により覆われたものであ
る。図示せずも、色分解フイルタ13とシールガラス14と
の間にフレア防止板を設けても良い。CCDパツケージ５
からは、リード15が導出されている。このCCDパツケー
ジ５には、左右の辺部に対称にねじ穴16及び位置決め穴
17が穿設されている。

CCDユニツト１の組立は、CCDパツケージ５をCCDホル
ダ４に固着し、フイルタホルダ７に光学フイルタ８を取
付け、次に、CCDホルダ４とフイルタホルダ７とをゴム
パツキン６を介して固着することによつてなされる。CC
Dホルダ４は、CCDパツケージ５が嵌合される凹部とリー
ド15を導出するスリツトを有している。この凹部の底面
には、左右対称にねじ穴21が穿設されていると共に、左
右対称に位置決めのためのピン22が圧入により植立され
ている。CCDホルダ４の凹部に、ピン22がCCDパツケージ
５の位置決め穴17内に挿入されるように、CCDパツケー
ジ５が挿入される。そして、一対のねじ23がねじ穴16及
び21に螺合されることにより、CCDホルダ４がCCDパツケ
ージ５に固着される。

CCDホルダ４の略々対角線方向の一方に、一対のねじ
穴25が設けられ、他方の略々対角線方向に一対のねじ穴
26が設けられ、このねじ穴26の近傍に一対の位置決め用
のピン27が圧入により植立されている。これらのねじ穴
25,26及びピン27は、後述するように、CCDユニツト１と
フイルタホルダ７の合体のために使用される。

フイルタホルダ７の円筒部10の底面には、第３図Ａに
示すように、矩形の開口31が形成され、この開口31の周
辺に沿つて段部32が設けられている。円筒部10内に挿入
された光学フイルタ８がこの段部32に係合される。光学
フイルタ８は、赤外カツトフイルタと複数枚の水晶板か
らなる光学的ローパスフイルタとからなる。円筒部10内
に挿入された光学フイルタ８の前面からフイルタ抑え９
が当接され、ねじ33（第１図では省略している）によつ
て固定される。フイルタホルダ７の背面には、開口31を
囲む形状に溝34が設けられ、この溝34内にゴムパツキン
グ６が挿入される。

フイルタホルダ７には、第３図Ａ及び第３図Ｂに示す
ように、その略々対角線方向の一方に位置する一対のね
じ穴35が形成され、略々対角線方向の他方に位置する一
対のねじ穴36が形成され、ねじ穴36の近傍に一対の位置
決め穴37が穿設されている。CCDパツケージ５が固着さ
れたCCDホルダ４に対し、光学フイルタ８が取り付けら
れたフイルタホルダ７がゴムパツキング６を介して積層
される。この場合、ピン27が位置決め穴37内に挿入され
るようになされる。この状態で前面から一対にねじ38が
ねじ穴35,25に螺合されると共に、背面から一対のねじ2
8がねじ穴26,36に螺合される。このようにして、CCDユ
ニツト１が組立てられる。

上述のように、CCDパツケージ５に予めCCDチツプ12を
ダイボンドしておき、CCDホルダ４に位置決め手段によ
り所定の位置関係で取付け、更に、光学フイルタ８が取
付けられたフイルタホルダ７に位置決め手段により所定
の位置関係で結合できる。更に、精度を出すために、光
学的な測定がなされ、機構的に調整がなされる。この光
学的な測定を行なうために、固体撮像素子に位置検出用
のマーカーが付されている。

第４図は、この発明の一実施例における位置検出用マ
ーカーが付されたCCDパツケージ５のシールガラス14を
取り除いた状態を示すものである。CCDパツケージ５
は、無機化合物例えば窒化ケイ素の例えば５枚の薄板を
積層し、焼き固めたセラミツクからなるもので、各板体
の形状により、一対のねじ穴16及び一対のガイド穴17を
有すると共に、段部が形成された凹部を有するパツケー
ジが構成される。CCDチツプ12がCCDパツケージ５の凹部
底面のメタライズ層にダイボンドされ、次に、凹部底面
の電極にワイヤボンデイングされる。

CCDチツプ12に、色分解フイルタ13が積層される。色
分解フイルタ13は、所定の色パターンでもつて３原色フ
イルタが配列されたもので、例えば染色により色パター
ンが形成される。色分解フイルタ13のCCDチツプ12と接
する面に遮光膜41（第４図Ａにおいて斜線領域で表わ
す）が被着されている。この遮光膜41は、例えば黒色の
クロムを蒸着することにより形成されたものである。遮
光膜41は、中央に矩形の開口を有するように、枠形に被
着されている。この遮光膜41は、CCDチツプ12の有効絵
素部以外と、有効絵素部の両側の所定の幅とに被着され
ており、内部反射の防止と黒レベル検出用のオプテイカ
ルブラツクとして機能する。

この遮光膜41の有効絵素部の外周のコーナー部に取付
位置調整用の微小なマーカー42A,42B,42C,42Dが設けら
れる。このマーカー42A〜42Dは、遮光膜41を切除するこ
とにより形成される。遮光膜41を切除する時には、色分
解フイルタ13の色も除去され、マーカー42A〜42Dの部分
は透明となる。したがつて、CCDチツプ12上に色分解フ
イルタ13を積層し、被着すると、CCDチツプ12の表面の
アルミニウム電極がマーカー42A〜42Dを通じて見え、マ
ーカー42A〜42Dが実質的には、CCDチツプ12に設けられ
たマーカーとなる。

上述のCCDパツケージ５の位置決め穴17にCCDホルダ４
のピン22が挿入され、ねじ23によつて固定され、次にフ
イルタホルダ７に固着される。このフイルタホルダ７に
固着される場合、マーカー42A〜42Dを用いて、CCDパツ
ケージ５の取付位置の調整がなされる。この調整は、レ
ーザービームをマーカー42A〜42Dに照射し、基準位置例
えばレンズ取付け面とマーカー42A〜42Dとの間の距離を
光学的に測定することによつてなされる。このレンズ取
付け面と４個のマーカー42A〜42Dの各々との光軸方向の
距離が所定の距離に等しいように調整される。この調整
は、CCDホルダ４とフイルタホルダ７とを４本のねじ28
及び38によつて組立てる際に、使用するワツシヤの枚数
を変えることによりなされる。

基準位置とマーカー42A〜42Dの夫々との光軸方向の距
離が所定のものとなれば、バツクフオーカス調整及びア
オリ調整を行なえたことになる。つまり、レンズは、レ
ンズ鏡筒２の後方端面がフイルタホルダ７の基部につき
合わされることにより、レンズ3A,3Bとフイルタホルダ
７との位置関係が所定のものとできるので、フイルタホ
ルダ７及びCCDホルダ４の位置関係を規定することでバ
ツクフオーカス及びアオリの調整を行なうことができ
る。また、マーカー42A〜42Dが光軸と直交する面内で占
める位置を顕微鏡などにより検出することによつて光軸
調整を行なうことができる。

第５図は、この発明の他の実施例におけるマーカーの
説明に用いるものである。この例は、色分解フイルタ13
を用いない白黒の固体撮像装置或いはCCDチツプ12上に
一体に色分解フイルタ13が積層されている場合に、この
発明を適用したものである。この例では、CCDの有効絵
素部の外周の領域のコーナー部の夫々にマーカー43A,43
B,43C,43Dを設けるようにしたものである。

CCDチツプ12には、開口部以外の遮光のために、アル
ミニウム電極が用いられており、このアルミニウム電極
に微小な矩形をなすように黒い枠が印刷されることによ
り、又は、アルミニウム電極をエツチングにより除去す
ることによりマーカー43A〜43Dが形成される。このマー
カー43A〜43Dは、非反射性であるため、測距として顕微
鏡、CCDカメラなどが用いられる。

なお、マーカーの形は、上述の実施例のものに限ら
ず、十字形など他のものを用いることができる。

この発明は、CCD撮像素子以外のMOS撮像素子などの固
体撮像素子についても同様に適用することができる。ま
た、レンズは、交換レンズを用いても良く、そのための
係合手段をフイルタホルダに設けるようにしても良い。

「発明の効果」 この発明に依れば、固体撮像素子の位置調整用のマー
カーにより、固体撮像素子をレンズ，レンズマウントな
どに取付けた時に、撮影に必要なレンズ光軸に対する垂
直度（アオリ）やバツクフオーカスを得ることができ、
固体撮像装置を組立てる際の位置調整を容易に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図はこの発
明の一実施例のCCDユニツトの分解斜視図、第３図はこ
の発明の一実施例におけるフイルタホルダの平面図及び
底面図、第４図はこの発明の一実施例におけるCCDパツ
ケージの平面図及び断面図、第５図はこの発明の他の実
施例におけるCCDパツケージの平面図及び断面図、第６
図は固体撮像装置の位置調整の説明に用いる略線図、第
７図は従来の固体撮像装置の説明に用いる断面図及び底
面図である。 １……CCDユニツト、２……レンズ鏡筒、3A,3B……レン
ズ、４……CCDホルダ、５……CCDパツケージ、7,41……
フイルタホルダ、8,42……光学フイルタ、9,43……フイ
ルタ抑え、12……CCDチツプ、13……色分解フイルタ、4
2A〜42D,43A〜43D……マーカー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パッケージに収納された固体撮像素子の撮
   像面の外周に取付位置調整用のマーカーが少なくとも３
   箇所設けられ、上記固体撮像素子と上記固体撮像素子が
   取り付けられる光学部材との深さ方向の位置合わせを、
   上記マーカーと上記光学部材の位置基準との距離を光学
   的に測定し、該距離が所定の値になるように調整するこ
   とにより行うことを特徴とする固体撮像素子の位置合わ
   せ方法。