JPH08322055A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH08322055A
JPH08322055A JP7128011A JP12801195A JPH08322055A JP H08322055 A JPH08322055 A JP H08322055A JP 7128011 A JP7128011 A JP 7128011A JP 12801195 A JP12801195 A JP 12801195A JP H08322055 A JPH08322055 A JP H08322055A
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prism
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JP7128011A
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English (en)
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Junichi Ishida
淳一 石田
Yuichi Yamamoto
裕一 山本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】固体撮像素子を広範囲で移動させながら位置調
整することができ、熱歪みに位置ずれが少なく、且つ、
不良時におけるリペア作業性の良好な固体撮像装置を提
供する 【構成】CCD素子103はCCD金具105により保
持されている。接合部材104は各プリズム部材102
の側面にそれぞれ独立に、互いに分離して取り付けら
れ、略同一の形状となっている。接合部材104とCC
D金具105はハンダ接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCCD等の固体撮像素子
と色分解プリズムを用いたテレビジョンまたはビデオレ
コーダ用の固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に多板式カラーカメラ固体撮像装置
では、撮像光を色分解プリズムにより複数の色成分に分
解し、各色成分の被写体像を固体撮像素子に入力して得
られる撮像出力を合成して、NTSC等のカラー映像信
号を形成し出力する。この際、複数の固体撮像素子によ
り撮像される各色成分の被写体像を非常に精密に重ね合
せなければならない。このため、固体撮像素子はμmオ
ーダー(固体撮像素子の1画素未満)で位置合わせされ
て、色分解プリズムに固定されなければならない。
【0003】従来、固体撮像素子を精密に位置合わせし
て固定した固体撮像装置として、以下に示すようものが
知られている。
【0004】[第1の従来例(特開昭61−3572号
公報)]図7は第1の従来例の固体撮像素子の固定部分
を示す構成図である。ここでは、色分解プリズムを構成
するプリズム部材201の出射面に、開口部を有する端
面板202が取り付けられており、その端面板202の
開口部に撮像面が対向するように固体撮像素子203が
ネジ204を介して端面板202に固定されている。
【0005】[第2の従来例(特開昭61−13527
9号公報)]図8は第2の従来例の固体撮像素子の固定
部分を示す構成図である。ここでは、色分解プリズムを
構成するプリズム部材301の出射面に金具302が取
り付けられる。一方、固体撮像素子303の撮像面側に
は金具304がネジ305を介して取り付けらえる。両
金具302,304は、固体撮像素子303をプリズム
部材301に対して位置決めした状態で、それぞれの突
出片302a,304aにおいてハンダ接合される。
【0006】[第3の従来例(特公平4−45343号
公報)]図9は第3の従来例の固体撮像素子の固定部分
を示す構成図である。ここでは、色分解プリズムを構成
するプリズム部材401の出射面の両側に支柱402が
立設される。固体撮像素子403には孔403aが設け
られる。その孔403aを支柱402に嵌合させた状態
で、支柱402と孔403との隙間においてハンダ接合
が行われる。
【0007】[第4の従来例(特開平5−37943号
公報)]図10は第4の従来例の固体撮像素子の固定部
分を示す構成図である。ここでは、色分解プリズムを構
成するプリズム部材501の出射面に連結固定部材50
2が取り付けられ、連結固定部材502には固体撮像素
子503が撮像面をプリズム部材501の出射面に対向
させて取り付けられる。プリズム部材501と連結固定
部材502、及び、固体撮像素子503と連結固定部材
502はそれぞれ紫外線硬化型接着剤504、紫外線硬
化型接着剤505により接着される。この接着は以下の
ようにして行われる。すなわち、まず、固体撮像素子5
03をプリズム部材501に位置決めし、次に、この状
態で紫外線硬化型接着剤504,505に紫外線を照射
してそれらを硬化させる。
【0008】[第5の従来例(特開平4−290090
号公報)]図11は第5の従来例の固体撮像素子の固定
部分を示す構成図である。ここでは、色分解プリズムを
構成するプリズム部材601の出射面に紫外線硬化型接
着剤602を介して直接固体撮像素子603が固定され
る。
【0009】[第6の従来例(特開昭64−19889
号公報)]図12は第6の従来例の固体撮像装置の要部
を示す構成図である。ここでは、3個のプリズム部材7
01を備えた色分解プリズムの側面全体に一体型のベー
ス702が取り付けられる。固体撮像素子703にはC
CD素子組立体705が取り付けられる。このCCD素
子組立体705とベース701の取り付け面にはそれぞ
れ金属の被着した接合部704,705が設けられてお
り、その接合部704,705の間でハンダ接合され
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第1乃至第6の従来例では、以下に示すような問題があ
った。
【0011】第1の従来例の固体撮像装置では、ネジ2
04により端面板202に固体撮像素子203が固定さ
れるため、固体撮像素子203の位置調整可能な方向・
範囲が限定されてしまう。また、環境温度の変化により
構成部材の体積変化が生じた際に固体撮像素子203と
端面板202との間ですべりが生じ、位置安定性が悪
い。
【0012】第2の従来例及び第3の従来例の固体撮像
装置では、プリズム部材301,401の出射面に固定
用金具302a,402を取り付け、その固定用金具3
02a,402に固体撮像素子をハンダ接合する。この
際、色分解プリズムを構成するプリズム部材301,4
01が熱伝導により加熱され、大きな熱歪みが発生す
る。このため、高い位置精度で固体撮像素子303,4
03を固定することが困難である。また、固体撮像素子
303,403に熱が伝わり、固体撮像素子303,4
03が劣化したり破損するおそれがある。
【0013】また、これらの固体撮像装置では、固定用
金具302a,402のプリズム部材301,401へ
の取り付けの際、及び、固体撮像素子303,403の
固定用金具302a,402への取り付けの際の両方に
おいて、精密な位置調整を行う必要がある。
【0014】第4の従来例及び第5の従来例の固体撮像
装置では、プリズム部材501,601の出射面と固体
撮像素子503,603との間にゴミや気泡が混入した
場合や固体撮像素子503,603が不良であった場合
には、固体撮像素子503,603を取り外してやり直
しを行う必要性があるが、固体撮像素子503,603
が接着剤で固定されているため、リペアが困難であっ
た。特に多板式の場合は不良の確率が積の形で大きくな
るので、単板に比べて不良が発生しやすく、不良となっ
たときには色分解プリズムまで処分することが必要にな
る。色分解プリズムは高価なものであるため、製造コス
トへの影響が多大となる。
【0015】また、固体撮像素子503,603の固定
に紫外線硬化型接着剤を用いているため、接着層50
4,505,602を厚くすると強度低下及び硬化後の
体積変化による位置ずれの増大が問題となる。故に、接
着層を薄くする必要があり、固体撮像素子503,60
3の位置調整可能な方向・範囲が限定されてしまう。調
整範囲が狭くなると、構成部品に要求される精度が高く
なり、コストを上昇させる。
【0016】第6の従来例の固体撮像装置は、色分解プ
リズムを構成する3つのプリズム部材701を一体型の
ベース702に取り付け、ベース702の3つのプリズ
ム部材701それぞれに対応する部分に、固体撮像素子
703をハンダにより固定したものであり、1つの固体
撮像素子をベース702に固定する際に、他の部分に熱
が伝わり熱歪み等が発生する恐れがある。このように他
の部分の加熱により熱歪みが発生すると、すべての固体
撮像素子703の位置合わせを正確に行うことが困難と
なる。
【0017】また、ベース702の各固体撮像素子70
3の接合位置から見た形状が異なっているため、熱容量
等の条件が異なり、ハンダ(低融点金属)接合時の加熱
による熱歪みが不均等になり、各固体撮像素子703の
位置ずれがばらついてしまう。
【0018】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、固体撮像素子を広範囲で位置調整す
ることができ、熱歪みによる位置ずれが少なく、且つ、
不良発生時におけるリペア作業性の良好な固体撮像装置
を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の固体撮
像装置は、複数の固体撮像素子を保持する複数の保持部
材と、複数のプリズム部材の側面にそれぞれ独立に互い
に接触しないように取り付けられ、保持部材とハンダ接
合される複数の略同一形状の接合部材と、を備えたもの
である。
【0020】請求項2に記載の固体撮像装置は、複数の
固体撮像素子を保持する複数の保持部材と、複数のプリ
ズム部材の側面にそれぞれ独立に互いに接触しないよう
に取り付けられ、保持部材とレーザ加熱によるハンダ接
合される複数の接合部材と、を備えたものであり、複数
の接合部材が、レーザ加熱の際にレーザ光が色分解プリ
ズムに入射しないように、複数の接合部材全体で色分解
プリズムの側面全体を覆うように形成されてなるもので
ある。
【0021】請求項3に記載の固体撮像装置は、接合部
材が中空構造となっているものである。
【0022】
【作用】請求項1の固体撮像装置は、色分解プリズムの
各プリズム部材の側面に接合部材を設けているため、固
体撮像素子の固定の際に、プリズム部材の出射面が熱変
形したり、固体撮像素子が熱破壊することを抑制するこ
とができる。
【0023】また、この固体撮像装置はプリズム部材の
側面に設けた接合部材に固体撮像素子の保持部材をハン
ダ固定するものであるため、そのハンダ固定の際に固体
撮像素子を様々な方向に広範囲に移動させて精密に位置
調整することができる。従って、このハンダ固定以外の
工程において、精密な位置調整を行う必要がなく、作製
工程を簡略化することができる。
【0024】更に、接合部材が各プリズム部材毎に独立
しており、互いに接触していないため、一つの接合部材
と保持部材とのハンダ接合時の加熱により他のプリズム
部材が歪むようなことがなくなる。
【0025】また、各プリズム部材に取り付ける接合部
材の形状を略同一の形状としているため、それらの熱容
量が略同一となり、各固体撮像素子のハンダ接合条件を
同一にすることができる。このため、この接合工程が簡
単になる。
【0026】請求項2の固体撮像装置では、各プリズム
部材の側面に取り付ける接合部材全体で色分解プリズム
の側面全体を覆うため、接合部材と固体撮像素子の保持
部材のレーザ加熱によるハンダ接合時に、プリズム部材
にレーザ光は照射されない。このため、プリズム部材の
熱歪みに起因する固体撮像素子の位置ずれやプリズムの
焼損・溶解を防止できる。
【0027】請求項3の固体撮像装置は、色分解プリズ
ムの各ブロック側面に接着された接合部材が中空構造と
なっているため、中実構造に比べて熱伝導が小さくな
る。従って、色分解プリズムへの熱伝導が小さくなり熱
歪みの影響が軽減される。また、ハンダ接合部からの熱
の損失が減ることになり、より短い時間で接合を行うこ
とができる。
【0028】
【実施例】以下に本発明の一実施例を3板式CCDカラ
ーカメラに適用した例について説明する。
【0029】図1は3板式CCDカラーカメラの撮像ブ
ロック上面図である。このCCDカラーカメラは以下の
ように動作する。
【0030】被写体からの撮像光Pはレンズ101を介
して、3個のプリズム部材102及び2枚のミラー面1
22を備えた色分解レンズ99に入射する。その撮像光
Pはミラー面122で緑光Pg,青光Pb,赤光Prに
分割される。緑光Pg,青光Pb,赤光Prはそれぞ
れ、図1のように3個のCCD素子103に入射する。
この3個のCCD素子103の撮影信号を合成すること
により、カラーの撮影画像が得られる。
【0031】図2はCCD素子の固定部分の側面図であ
る。図3はその固定部分の断面図である。以下に、図1
乃至図3を用いて本発明の特徴であるCCD素子の固定
部分について詳細に説明する。
【0032】図において、104は各プリズム部材10
2の側面に接着剤等により貼り付けられる接合部材であ
り、3つの接合部材104は略同一の形状(本例では後
述するレーザ加熱を行うレーザ光117のビーム形状に
合わせた形状としている)となっている。105はCC
D素子103をネジや接着剤等により保持するCCD金
具(請求項1,3における保持部材)であり、105a
はその先端部である。106はハンダである。108は
上記のCCD素子103にCCD金具105を取り付け
たもの(以下、CCDブロックと記す)を示している。
【0033】接合部材104は、図3に示すように、セ
ラミック部材104aの表面に金属層104b,c,d
がメタライズされたものである。セラミック部材104
aは、熱伝導率が金属に比べて低いものであり、後述す
るCCD金具105とのハンダ接合の際に発生する熱
を、プリズム部材102に伝えないようにするために用
いている。金属層104b,c,dは、それぞれ、モリ
ブデン(Mo)層、銅(Cu)層、ニッケル(Ni)層
である。一層目のMo層104bは多孔質のセラミック
に他の金属層の接合をよくするために用いているもので
あり、チタン(ti)、ニオブ(Nb)等でも良く、焼
成等により生成する。銅層104c,ニッケル層104
dはハンダ接合時に温度を急速に溶融温度まで上昇させ
るために用いているものであり、メッキ等で生成する。
【0034】CCD金具105は、CCD素子103の
撮像面側に90度折れ曲げられており、その先端部10
5aは接合部材104上に間隔をあけて平行に位置する
ようになっている。
【0035】以下に本例の固体撮像装置におけるCCD
素子103の取り付け方法について図1乃至図4に基づ
いて説明する。図4はCCD素子103の位置調整機構
を示す説明図であり、ここでは、色分解プリズム99を
簡略化して示している。
【0036】接合部材104を接着剤等により3個の
プリズム部材102に固定するとともに、色分解プリズ
ム99をプリズムベース100を介して撮像レンズ10
1に固定する(図4では、この固定により構成されるも
の[プリズムベース100,撮像レンズ101,色分解
プリズム99,接合部材104により構成されるもの]
をレンズブロック107と記している)。
【0037】また、3個のCCD素子103をCCD金
具105に接着し、CCDブロック108を作製する。
【0038】すべての接合部材104の接合面にペー
スト状のハンダ106を塗布する。
【0039】アライメント用パターン109を撮影で
きるように、レンズブロック107をレンズ台110に
固定する。アライメント用パターン109はCCD素子
103の位置・傾きを検出するためのものであり、CC
D素子103でこのアライメント用パターン109を撮
影した画像からCCD素子103の位置・傾きが判定で
きるようになっている。
【0040】また、3個のCCDブロック108を各C
CD素子103毎に3次元の位置・姿勢調整を行えるよ
う6軸マニピュレータ111の先端に取り付ける。
【0041】3個のCCDブロック108のCCD素
子103でアライメントパターンを撮影し、その出力画
像を制御部112に入力する。そして、各画像にボケ・
傾き等がなく所定位置に重なりあうように、6軸マニピ
ュレータ111を駆動して各色のCCDブロック108
の位置を調整する。この調整は、CCD金具105の先
端部105aが接合部材104上にある範囲内で行うこ
とができる。この範囲は従来例よりもかなり広い範囲で
ある。
【0042】調整後の状態を維持したまま、レーザ源
113よりレーザ光117をレンズブロック107の3
個の接合部材104,先端部105aに照射し、ハンダ
106を加熱して溶かし接合部材104とCCD金具1
05の接合を行う。ハンダ106の加熱はレーザ光を用
いる方法以外でも行うことができるが、本例のようにレ
ーザ光117を使用すれば、接触による位置ずれをおこ
すことなく容易に局所加熱が可能である。但し、この
時、レーザ光117の熱によって接合部周辺の構成品が
膨張し、位置ずれの原因となる恐れがある。
【0043】以上の〜の工程によりCCD素子10
3の固定が行われる。本例では、接合部材104を3個
のプリズム部材102の側面に取り付けているため、上
記の工程において、プリズム部材102の出射面が熱
変形したり、CCD素子103が熱破壊することを抑制
することができる。
【0044】また、上記の工程での位置調整時にCC
D素子103をあらゆる方向に広範囲に移動させること
が可能であるため、この工程においてあらゆる方向に精
密に位置調整することができる。従って、このの工程
以外の工程(上記の工程での接合部材104の取り付
け等)において精密な位置調整を行う必要がない。この
ため、従来よりも精密工程の数を少なくすることがで
き、固体撮像装置の作製工程を簡略化することができ
る。
【0045】更に、接合部材104が3個のプリズム部
材102にそれぞれに独立に分離して設けられているた
め、ある1ケ所での接合部材104とCCD金具105
のハンダ接合により、他の部分が加熱されて、熱変位を
起こすことがない。このため、CCD素子103の位置
調整を容易に行うことができる。
【0046】また、3個の接合部材104の形状を略同
一の形状としているため、それらの熱容量が略同一とな
り、各CCD素子103のハンダ接合条件を同一にする
ことができる。
【0047】また、接合部材104とCCD金具105
との接合をハンダ106により行っているため、完成し
たCCDカメラが一部の部品の不具合で不良とされたと
きに、接合部のハンダ106を溶融してCCDブロック
108及びレンズブロック107を分離し、容易にリペ
アを行うことが可能である。
【0048】尚、接合部材104は、ハンダ接合時のプ
リズム部材102への熱伝導をより少なくするために、
中空構造物であることが望ましい。図5はこの接合部材
の構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面
図である。側面図中の120は空洞部を示している。こ
のような構造にすることにより、接合部材104上での
ハンダ加熱による熱が色分解プリズム99に伝わりにく
くなり、熱歪みによる位置ずれを低減することが可能と
なる。
【0049】上記例においては、3個の接合部材104
として略同一の形状のものを使用しているがこれに限る
ものではなく、3個の接合部材により色分解プリズム9
9の側面全体を完全に覆うように構成すれば、上記の
の工程においてレーザ光117が色分解プリズム99に
照射されることがなくなり、プリズム部材102の熱歪
みによる位置ずれや、熱損・溶解を防止することが可能
となる。
【0050】図6は、このような接合部材114の形状
を示す図であり、(a)は色分解プリズム99の側面に
垂直な方向からを見た図、(b)は(a)のA−A’断
面図である。接合部材114r,g,bはそれぞれ、対
応するプリズム部材102の側面形状と略同一の側面形
状を有している。また、接合部材114r,g,bは、
他の接合部材114r,g,bと隣り合う部分の断面が
凹凸形状を持っている。つまり、接合部材114r,
g,bは色分解プリズム99の側面に垂直な方向から見
て重なり合うようになっている。このため、上記のの
工程におけるレーザ光117が色分解プリズム99に照
射されることがない。また、接合部材114r,g,b
は互いに接触していないため、それらの間で熱が伝わる
ことがなく、図1の固体撮像装置と同様の効果を得るこ
とができる。
【0051】
【発明の効果】請求項1に記載の固体撮像装置では、各
プリズム部材側面に接合部材を設けているため、固体撮
像素子の固定の際に、プリズム部材の出射面が熱変形し
たり、固体撮像素子が熱破壊することが少ない。
【0052】また、固体撮像素子の保持部材と接合部材
との接合の際に固体撮像素子を様々な方向に広範囲に移
動させて精密に位置調整することができるため、他の作
製工程において精密調整を行う必要がなくなる。
【0053】更に、接合部材が各プリズム部材毎に接合
部材が分離しているため、一つのプリズム部材でのハン
ダ接合時の加熱により、他のプリズム部材が歪むような
ことがなくなり、固体撮像素子の位置調整を安定に行う
ことが可能となる。
【0054】また、接合部材の形状を略同一の形状とし
ているため、それらの熱容量が略同一となり、各接合部
材でのハンダ接合条件を同一にすることができる。
【0055】請求項2に記載の固体撮像装置では、接合
部材全体により色分解プリズムの側面全体を覆うように
しているため、接合部材と固体撮像素子の保持部材のレ
ーザ加熱によるハンダ接合時に、色分解プリズムにレー
ザ光が照射されず、プリズム部材の熱歪みに起因する固
体撮像素子の位置ずれやプリズムの焼損・溶解を防止で
きる。
【0056】請求項3に記載の固体撮像装置では、接合
部材を中空構造としているため、色分解プリズムへの熱
伝導が小さくなり熱歪みの影響が軽減される。また、ハ
ンダ接合部からの熱の損失が減ることになり、より短い
時間で接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る3板CCDカラーカメ
ラ撮像ブロックの構成図である。
【図2】図1の固体撮像素子の固定部分の構造を示す側
面図である。
【図3】図1の固体撮像素子の固定部分の構造を示す断
面図である。
【図4】固体撮像素子の固定方法を説明する図である。
【図5】接合部材の構成の他の例を示す図である。
【図6】接合部材の構成の更に他の例を示す図である。
【図7】第1の従来例の固体撮像素子の固定部分を示す
構成図である。
【図8】第2の従来例の固体撮像素子の固定部分を示す
構成図である。
【図9】第3の従来例の固体撮像素子の固定部分を示す
構成図である。
【図10】第4の従来例の固体撮像素子の固定部分を示
す構成図である。
【図11】第5の従来例の固体撮像素子の固定部分を示
す構成図である。
【図12】第6の従来例の固体撮像素子の固定部分を示
す構成図である。
【符号の説明】
99 色分解プリズム 102 プリズム部材 103 固体撮像素子(CCD素子) 104 接合部材 105 CCD金具 105a CCD金具先端部 106 ハンダ(低融点金属) 114r,114g,114b 接合部材 120 空洞部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のプリズム部材を有し、被写体からの
    撮像光を複数の色成分に分解する色分解プリズムと、前
    記複数のプリズム部材のそれぞれの出射面から出力され
    る前記複数の色成分を受光して被写体像を撮像する複数
    の固体撮像素子と、を備えてなる固体撮像装置におい
    て、 前記複数の固体撮像素子を保持する複数の保持部材と、 前記複数のプリズム部材の側面にそれぞれ独立に、互い
    に接触しないように取り付けられ、前記保持部材とハン
    ダ接合される複数の略同一形状の接合部材と、を備えて
    なることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】複数のプリズム部材を有し、被写体からの
    撮像光を複数の色成分に分解する色分解プリズムと、前
    記複数のプリズム部材のそれぞれの出射面から出力され
    る前記複数の色成分を受光して被写体像を撮像する複数
    の固体撮像素子と、を備えてなる固体撮像装置におい
    て、 前記複数の固体撮像素子を保持する複数の保持部材と、 前記複数のプリズム部材の側面にそれぞれ独立に、互い
    に接触しないように取り付けられ、前記保持部材とレー
    ザ加熱によりハンダ接合される複数の接合部材と、を備
    え、 該複数の接合部材は、前記レーザ加熱の際にレーザ光が
    前記色分解プリズムに入射しないように、前記複数の接
    合部材全体で前記色分解プリズムの側面全体を覆うよう
    に形成されてなることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の固体撮像
    装置において、 前記接合部材は中空構造物であることを特徴とする固体
    撮像装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7023480B2 (en) * 2000-06-12 2006-04-04 Oy Ekspansio Engineering Ltd. Aligned mounting of a photodetector array in a color splitting prism

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7023480B2 (en) * 2000-06-12 2006-04-04 Oy Ekspansio Engineering Ltd. Aligned mounting of a photodetector array in a color splitting prism

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