KR20040004472A

KR20040004472A - 촬상장치 및 그 제조방법, 촬상어댑터장치, 신호처리장치및 신호처리방법, 및 정보처리장치 및 정보처리방법

Info

Publication number: KR20040004472A
Application number: KR10-2003-7008571A
Authority: KR
Inventors: 우에다가즈히코
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2004-01-13
Also published as: US6122009A; KR970705294A; CN1100437C; WO1996038980A1; CN1159271A; EP1357741A1; EP0773673A4; EP0773673A1

Abstract

기판(1)에는, 홀더(2)에 배설된 결상(結像)렌즈(4)에 의하여 결상된 광을 광전(光電)변환하여, 화상신호를 출력하는 CCD베어칩(12)이 장착되어 있다. 홀더(2)에는, 결상렌즈(4)가 배설되어 있고, 그 외장(外裝)은, 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 외광을 차단하는 패키지(2A)로 되어 있다. 또, 패키지(2A)에는, 결상렌즈(4)에, 피사체(被寫體)로부터의 광을 입사(入射)시키기 위한 원형상의 구멍(3)이 배설되어 있다. 이상과 같은 기판(1)에 홀더(2)가 장착되어, 촬상장치가 구성되어 있다.

Description

촬상장치 및 그 제조방법, 촬상어댑터장치, 신호처리장치 및 신호처리방법, 및 정보처리장치 및 정보처리방법 {IMAGE PICKUP APPARATUS, FABRICATION METHOD THEREOF, IMAGE PICKUP ADAPTOR APPARATUS, SIGNAL PROCESSING APPARATUS, SIGNAL PROCESSING METHOD THEREOF, INFORMATION PROCESSING APPARATUS, AND INFORMATION PROCESSING METHOD}

본 발명은, 촬상장치 및 그 제조방법, 촬상어댑터장치, 신호처리장치 및 신호처리방법, 및 정보처리장치 및 정보처리방법에 관한 것이며, 특히, 화상을 취입하는, 예를 들면 비디오카메라 등을 소형화 또한 경량화하여, 저가격으로 제공할 수 있도록 하는 촬상장치 및 그 제조방법, 촬상어댑터장치, 신호처리장치 및 신호처리방법, 및 정보처리장치 및 정보처리방법에 관한 것이다.

도 1은, 종래의 비디오카메라의 일예의 구성을 나타내고 있다. 이 비디오카메라는, 렌즈모듈(101) 및 카메라본체(111)로 구성되어 있다. 또, 렌즈모듈(101)은, 포커스렌즈(104)를 포함하는 결상(結像)렌즈(102), 및 아이리스조정기구(103)로 구성되고, 카메라본체(111)는, 광학 LPF(로패스필터)(112), 이미지센서(113), 및 카메라처리회로(114)로 구성되어 있다.

결상렌즈(102)에 입사(入射)된 피사체(被寫體)로부터의 광은, 아이리스조정기구(103), 및 광학 LPF(112)를 통하여, 이미지센서(113)에 출사(出射)되고, 이로써, 이미지센서(113)의 수광면(受光面)상에는, 피사체의 상이 결상된다. 이미지센서(113)는, 예를 들면 전하결합소자 (이하, 단지 CCD라고 함) 등으로 이루어지고, 그 수광면에서 수광된 피사체의 상으로서의 광을 광전(光電)변환하고, 그 결과 얻어지는 피사체에 대응하는 화상신호를, 카메라처리회로(114)에 출력한다. 카메라처리회로(114)에서는, 이미지센서(113)로부터의 화상신호에 대하여, 소정의 신호처리가 실시되고, 그 후, 예를 들면 비디오테이프 등의 기록매체에 기록되거나, 또는예를 들면 모니터 등에 출력되어 표시되거나, 또는 소정의 처리를 실시하기 위하여 컴퓨터 등에 공급된다.

그리고, 이미지센서(113)에는, 카메라처리회로(114)로부터 드라이브신호가 공급되도록 되어 있고, 이미지센서(113)는, 이 드라이브신호에 따라서, 화상신호의 출력 등의 소정의 처리를 행한다. 또, 아이리스조정기구(103)는, 이미지센서(113)상에 결상되는 상의 밝기를 조정하거나, 또 결상렌즈(102)로부터 출사된, 결상에 불필요한 주변광선을 차단하도록 되어 있다. 또한, 포커스렌즈(104)는, 이미지센서(113)상에 결상되는 상의 포커스를 조정하도록 되어 있다. 또, 광학 LPF(112)는, 그곳에 입사되는 광의 편광면(偏光面)에 의하여 상이한 굴절율을 가지는 광학소자이고, 예를 들면 광학이방성(異方性)이 있는 결정성(結晶性)의 수정 등으로 이루어지고, 포커스렌즈(104)로부터의 광의 공간주파수의 고역(高域)성분을 억제하고, 이로써, 이미지센서(113)에서 생기는 루프백(loopback)왜곡을 저감하도록 되어 있다.

그런데, 비디오카메라를, 예를 들면 컴퓨터에 화상을 입력하기 위해서나, 자동차의 감시를 위한 것 등에 사용할 경우, 또는 이른바 텔레비전전화기나, 텔레비전회의시스템 등에 적용할 경우 등에는, 비디오카메라로부터 얻어지는 화상이 고화질의 것은, 그다지 요구되지 않는다. 즉, 통상, 화질은 그다지 높은 것이 아니라도, 그 장착 및 취급이 용이한 비디오카메라가 요구된다.

그러나, 종래, 장착 및 취급을 용이하게 하려고 하면, 제조시에 광학적 조정이 필요하게 되므로, 제조공정이 복잡화되는 동시에, 장치가 대형화하고, 또 그 가격도 높아진다.

또한, 종래의 비디오카메라에서는, 이미지센서(113)에 입사하는 광의 공간주파수를 제한하기 위하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 광학 LPF(112)가 필요하게 되지만, 그 두께 d는, 이미지센서(113)의 화소피치에 비례한 두께로 할 필요가 있었다. 그러므로, 이미지센서(113)로서, 화소피치가 작은 것을 사용한 경우에는, 이미지센서(113)의 가격이 높아지고, 또 화소피치가 큰 것을 사용한 경우에는, 두께 d가 두꺼운 광학 LPF(112)를 배설할 필요가 있어, 장치가 대형화된다.

그래서, 보다 소형화 또한 저코스트화한 비디오카메라로서, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같은 구성의 것이 알려져 있다. 이 예에 있어서는, 기판(404)의 위에 CCD촬상소자(403)가 고정되어 있다. 또, 경통(鏡筒)(402)에는, 1개의 결상렌즈(401)가 고정되어 있고, 이 경통(402)이, 기판(404)에 대하여 고정된다. 기판(404)의 뒤쪽에는, 각종의 부품(405)이 장착되어 있다.

그리고, 도 2의 예에 있어서, 광량을 조정하는 조정기구 등의 구성은, 그 도시가 생략되어 있다.

여기에 있어서의 CCD촬상소자(403)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 즉, CCD촬상소자(403)는, 입력된 광을 광전변환하는 CCD베어칩(bare chip)(403A)을 구비한다. 이 CCD베어칩(403A)은, 그 광입사면측에, R,G,B (보색(補色)의 경우도 있음)의 소정의 색의 파장의 광만을 통과시키는 컬러필터 (도시하지 않음)를 가지고 있다. CCD베어칩(403A)은, 플라스틱 등으로 이루어지는 패키지(403B)의 내부에 수용되고, 패키지(403B)의 상단에는, 커버유리(403C)가 배치되어 있다.

그러나, 도 2에 나타낸 구성예에 있어서는, 결상렌즈(401)의 상단으로부터, CCD촬상소자(403)의 상면까지의 거리가 약 30mm, CCD촬상소자(403)의 두께가 5mm, 그리고 기판(404)의 상면으로부터 부품(405)의 하단까지의 거리가 15mm 정도로 되고, 그 합계가 약 50mm로 된다.

따라서, 도 2에 나타낸 바와 같은 구성을, 예를 들면 PC카드 등에 장착하여, 휴대용의 퍼스널컴퓨터 등에 있어서 사용하도록 할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 장착 및 취급이 용이하고, 소형 또한 경량의 장치를, 저가격으로 제공하는 것에 있다.

본 발명의 촬상장치는, 광을 결상시키는 최소한 1개의 결상렌즈가 배설된, 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 외광을 차단하는 외장(外裝)의 홀더와, 최소한, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착된 기판을 구비하는 촬상장치로서, 홀더와 기판과는 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상장치의 제조방법은, 입사된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자를 기판에 장착하는 스텝과, 광전변환소자상에 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈에 대하여 주변광선을 차단하는 부분을 형성하는 스텝과, 결상렌즈를 기판에 대하여 일체화하는 스텝과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상장치는, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈와, 최소한, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착된 기판과를 구비하는 촬상장치로서, 결상렌즈의 동경(瞳徑) D과 초점거리 f로 규정되는 F넘버를 F로 할 때, 광전변환소자는, 그 유효화소의 피치가, 촬상유효영역의 1/(200F)보다 큰 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상장치는, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈와, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자와를 구비하고, 결상렌즈는 그 일부가 광전변환소자와 직접 접촉하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상장치는, 수광면에 입사하는 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자와, 광전변환소자로부터 출력되는 화상신호를 A/D변환하는 A/D변환기와를 구비하고, 광전변환소자 및 A/D변환기는, 1개의 패키지에 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 신호처리장치는, 전하결합소자로부터 출력된 화상신호를 A/D변환한 디지탈 화상데이터를 처리하는 신호처리장치로서, 화상데이터가, 전하결합소자가 화상신호를 출력하는 주기의 1/2의 주기를 가지는 클록의 타이밍으로, 화상신호를 A/D변환한 것일 때, 화상데이터를 1클록분만큼 지연하는 지연수단과, 화상데이터와, 지연수단의 출력과의 차분(差分)을 연산하는 연산수단과, 연산수단으로부터 출력되는 차분을, 하나 건너 출력하는 출력수단과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 신호처리방법은, 전하결합소자로부터 출력된 화상신호를 A/D변환한 디지탈 화상데이터를 처리하는 신호처리방법으로서, 화상데이터가, 전하결합소자가 화상신호를 출력하는 주기의 1/2의 주기를 가지는 클록의 타이밍으로, 화상신호를 A/D변환한 것일 때, 화상데이터를 1클록분만큼 지연하는 스텝과, 화상데이터와, 1클록분만큼 지연한 화상데이터와의 차분을 연산하는 스텝과, 차분을 하나 건너 출력하는 스텝과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상어댑터장치는, 정보처리장치에 착탈가능하게 장착되는 상자체와, 상자체에 수용되는 촬상장치와를 구비하고, 촬상장치는, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈가 배설된, 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 외광을 차단하는 외장의 홀더와, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착되고, 홀더와 일체화된 기판과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 정보처리장치는, 촬상장치로부터의 화상신호를 취입하는 취입수단과, 취입수단에 의하여 취입된 화상신호를 처리하는 처리수단과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 정보처리방법은, 촬상장치로부터의 화상신호를 취입하는 스텝과, 취입된 화상신호를 처리하는 스텝과를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상장치에 있어서는, 홀더는, 그 외장이 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 외광을 차단하도록 되어 있고, 그곳에는, 광을 결상시키는 최소한 1개의 결상렌즈가 배설되어 있다. 기판에는, 최소한, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착되어 있다. 그리고, 이들의 홀더와 기판과는 일체화되어 있다.

본 발명의 촬상장치의 제조방법에 있어서는, 입사결상된 광을 광전변환하여,화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착된 기판에, 광전변환소자상에 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈가 배설된, 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 외광을 차단하는 외장의 홀더를 장착하도록 되어 있다.

본 발명의 촬상장치에 있어서는, 광전변환소자의 유효화소의 피치는, 촬상유효영역의 1/(200F)보다 큰 값으로 설정되어 있다.

본 발명의 촬상장치에 있어서는, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈의 일부가, 그 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자와 직접 접촉하도록 되어 있다.

본 발명의 촬상장치에 있어서는, 광전변환소자는, 수광면에 입사하는 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하도록 되어 있다. A/D변환기는, 광전변환소자로부터 출력되는 화상신호를 A/D변환하도록 되어 있다. 그리고, 이들의 광전변환소자 및 A/D변환기는, 1개의 패키지에 내장되어 있다.

본 발명의 신호처리장치 및 본 발명의 신호처리방법에 있어서는, 화상데이터를 1클록분만큼 지연하고, 화상데이터와, 1클록분만큼 지연한 화상데이터와의 차분을 연산하고, 차분을, 하나 건너 출력하도록 되어 있다.

본 발명의 촬상어댑터장치에 있어서는, 상자체에 촬상장치가 수용되고, 촬상장치에는, 결상렌즈와 조리개를 가지는 홀더가, 광전변환소자가 장착되어 있는 기판과 일체화되어 있다.

본 발명의 정보처리장치 및 본 발명의 정보처리방법에 있어서는, 상자체에 수용되어 있는 촬상장치의 광전변환소자로부터 출력된 화상신호가 취입되어, 처리된다.

도 1은 종래의 비디오카메라의 일예의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 촬상장치의 구성예를 나타낸 도면.

도 3은 도 2의 CCD촬상소자의 구성예를 나타낸 도면.

도 4는본 발명을 적용한 촬상장치의 일실시예의 구성을 나타낸 사시도.

도 5는 도 4의 촬상장치의 평면도.

도 6은 도 5의 촬상장치의 AA′부분의 단면도.

도 7은 도 6에 있어서의 CCD베어칩(12)의 구성예를 나타낸 도면.

도 8은 렌즈부(10)의 구성을 나타낸 사시도.

도 9는 도 6의 Z로 나타낸 부분의 확대도.

도 10은 도 9의 실시예의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 11은 도 9의 실시예의 또 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 12는 결상렌즈(4)의 광학특성 밑 다리부(11)의 칫수(길이)를 설명하기 위한 도면.

도 13은 결상렌즈(4)의 공간주파수 응답특성을 나타낸 도면.

도 14는 촬상면의 배치위치를 설명하는 도면.

도 15는 촬상면의 다른 배치예를 나타낸 도면.

도 16은 화상의 균일화를 도모하는 범위를 설명하는 도면.

도 17은 결상면의 만곡을 설명하는 도면.

도 18은 CCD베어칩상의 화소를 설명하는 도면.

도 19는 결상위치의 변화를 설명하는 도면.

도 20은 초점거리와 핀트어긋남량과의 관계를 나타낸 도면.

도 21은 도 4의 촬상장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.

도 22는 도 4의 촬상장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.

도 23은 홀더의 형성예를 나타낸 도면.

도 24는 홀더의 다른 형성예를 나타낸 도면.

도 25는 도 4의 촬상장치를 적용한 비디오카메라의 구성예를 나타낸 블록도.

도 26은 결상렌즈(4)로부터 출사된, 촬상대상 외의 광 L이, 다리부(11)에서 반사된 양태를 나타낸 도면.

도 27은 렌즈부의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 28은 촬상장치의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 29는 렌즈부의 초점거리와 다리부의 변화를 설명하는 도면.

도 30은 결상렌즈(4)에 불연속면을 형성한 경우의 예를 나타낸 도면.

도 31은 도 30의 실시예의 위쪽으로부터 본 경우의 구성을 나타낸 도면.

도 32는 도 30의 실시예의 MTF특성을 나타낸 도면.

도 33은 결상렌즈(4)의 불연속면의 다른 형성예를 나타낸 도면.

도 34는 CCD베어칩과 렌즈부의 기판에 대한 다른 조립예를 나타낸 도면.

도 35는 도 34의 실시예의 조립공정을 나타낸 도면.

도 36은 도 34의 렌즈부의 구성예를 나타낸 도면.

도 37은 도 34의 렌즈부의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 38은 촬상장치의 다른 구성예를 나타낸 블록도.

도 39는 촬상장치의 다른 실시예의 구성을 나타낸 사시도.

도 40은 도 39의 촬상장치의 평면도.

도 41은 도 40의 촬상장치의 BB′부분의 단면도.

도 42는 도 40의 촬상장치의 CC′부분의 단면도.

도 43은 홀더의 다른 형성예를 나타낸 도면.

도 44는 홀더의 또 다른 형성예를 나타낸 도면.

도 45는 홀더의 다른 형성예를 나타낸 도면.

도 46은 도 42의 실시예의 변형예를 나타낸 도면.

도 47은 결상렌즈의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 48은본 발명을 적용한 비디오카메라의 구성예를 나타낸 블록도.

도 49는 도 48의 비디오카메라의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트.

도 50은 CCD베어칩(12)의 내부구성예를 나타낸 도면.

도 51은 PC카드의 사용상태를 설명하는 도면.

도 52는 PC카드의 구성을 나타낸 도면.

도 53은 PC카드를 퍼스널컴퓨터에 장착한 상태를 나타낸 도면.

도 54는 퍼스널컴퓨터에 있어서 촬상장치를 이용하는 상태를 설명하는 도면.

도 55는 도 53의 촬상장치의 내부의 구성예를 나타낸 도면.

도 56은 도 51의 퍼스널컴퓨터의 내부의 구성예를 나타낸 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1：기판, 2：홀더, 2A：패키지, 3：구멍,

4：결상렌즈, 10：렌즈부, 11：다리부,

11A：절결, 12：CCD베어칩 (전하결합소자),

13：드라이버, 14：A/D변환기, 15：타이밍제네레이터,

16：메모리 (2포트메모리), 21：cds (상관 2중샘플링)처리회로,

22：어큐뮬레이터, 51：기판, 52：홀더, 54：결상렌즈,

61：차광막, 62：다리부, 62A：절결, 70：A/D변환기,

71：S/P변환기, 72：DFF (D플립플롭), 73：감산회로,

74：DFF, 76：타이밍제네레이터, 100：촬상장치,

101：렌즈모듈, 102：결상렌즈, 103：아이리스조정기구,

104：포커스렌즈, 111：카메라본체, 112：광학 LPF (로패스필터),

113：이미지센서, 114：카메라처리회로.

다음에, 도면을 참조하여본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[제1 실시예]

도 4는,본 발명을 적용한 촬상장치의 제1 실시예의 구성을 나타낸 사시도이다. 이 촬상장치는, 기판(1)에 홀더(2)가 장착(결합)됨으로써, 그것들이 일체화되어 구성되어 있다. 기판(1)에는, 후술하는 도 6을 참조하여 설명하는 바와 같이, 최소한, 홀더(2)에 배설된 결상렌즈(4)에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자로서의, 예를 들면 CCD베어칩(12)이 장착되어 있다. 또, 홀더(2)에는, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈(4)가 배설되어 있고, 그 외장은, 결상렌즈(4)에 주변광선이 입사하지 않도록, 그러한 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 또한 외광을 차단하는 패키지(2A)로 되어 있다. 그리고, 패키지(2A)에는, 결상렌즈(4)에, 피사체로부터의 광을 입사시키기 위한 원형상의 구멍(조리개)(3)이 형성되어 있다. 또, 이 실시예에서는, 구멍(3)은, 패키지(2A)의 상부의, 대략 중앙에 배설되어 있고, 고정 아이리스로서 기능한다.

다음에, 도 5는, 도 4의 촬상장치의 평면도이고, 또 도 6은, 도 5에 있어서의 AA′부분(도 5에 있어서 단면선으로 나타낸 부분)의 단면도이다. 기판(1)상에는, 전술한 바와 같이, CCD베어칩(12)이 장착되어 있는 외에, 그 CCD베어칩(12)을 드라이브하는 드라이버(13), CCD베어칩(12)의 출력을 A/D변환하는 A/D변환기(14), 기타 필요한 칩이 장착되어 있다 (상세는, 도 21을 참조하여 후술한다). 그리고, CCD베어칩(12)은, 기판(1)에 홀더(2)가 장착되었을 때에, 홀더(2)에 배설된 구멍(3)과 대향하는 위치에 장착되어 있다. 단, 기판(1)의 설계상, CCD베어칩(12)의 장착위치가 제한되는 경우에는, 먼저, CCD베어칩(12)의 장착위치를 결정하고, 그 후, CCD베어칩(12)과 대향하는 위치에, 구멍(3)을 배설하도록 할 수 있다.

또한, 기판(1)의 측면에는, 외부로 신호를 출력하고, 또 외부로부터 신호를 입력하기 위한 (예를 들면, CCD베어칩(12)으로부터 출력되어, 소정의 처리가 실시된 화상신호를 취출하거나, 또는 기판(1)에 장착된 각 칩에 전원을 공급하거나 하기 위한 등) 리드(5)가 배설되어 있다. 그리고, 도 4에 있어서는, 리드(5)의 도시를 생략하고 있다.

기판(1)에 장착된 각 칩은, 필요에 따라서, 접속선에 의하여 접속되어 있다. 그리고, 도 6에서는, 드라이버(13)로부터 인출되어 있는 접속선(13A)만을 도시하고 있으며, 기타의 칩으로부터 인출되어 있는 접속선은, 도면이 번잡하게 되므로 생략하고 있다.

도 7은, CCD베어칩(12)의 구성예를 나타내고 있다. 이 실시예에 있어서는, CCD베어칩(12)은, 입력된 광에 대응하는 전기신호를 출력하는 CCD소자(전하결합소자)(12A)와, CCD소자(12A)상에 형성되어, R, G, B (보색의 경우도 있음) 등의 소정의 파장의 광을 통과시키는 컬러필터(12B)와로 구성되어 있다. 단, 컬러필터(12B)는, 생략되는 경우도 있다.

이 도 7에 나타내고 있는 CCD베어칩(12)과, 도 3에 나타낸 CCD촬상소자(403)와를 비교하여 명백한 바와 같이, 도 7에 나타낸 CCD베어칩(12)에는, 도 3에 나타낸 세라믹이나 플라스틱으로 이루어지는 패키지(403B)가 생략된 구성으로 되어 있다. 따라서, 그 크기는, 도 3에 나타낸 CCD촬상소자(403)에 비하여 보다 작은 것으로 할 수 있다.

결상렌즈(4)는, 다리부(11)와 함께 렌즈부(10)를 구성하고 있다. 여기서, 도 8은, 렌즈부(10)의 상세구성을 나타낸 사시도이다. 렌즈부(10)는, 투명한 재료로서의, 예를 들면 투명한 플라스틱(예를 들면, PMMA 등)으로 이루어지고, 평행 평판에 4개의 다리가 배설된, 이른바 테이블형상을 하고 있다. 즉, 평행 평판의 중심부분에는, 단옥(單玉)렌즈로서의 결상렌즈(4)가 형성되고, 또한 그 평행 평판의 4코너에는, 결상렌즈(4)의 광축과 평행한 방향으로 뻗은, 예를 들면 수평 단면의 형상이 장방형인 각주(角柱)형상의 4개의 다리부(11)가 배설되어 있다. 그리고, 이 4개의 다리부(11)의 각각의 하부로서, 결상렌즈(4)의 광축과 대향하는 코너의 부분은, 각주형으로 잘라내고, 이로써 절결(11A)이 형성되어 있다. 그리고, 4개의 다리부(11)의 각각은, 그 4개의 측면중 2개 (그 2개의 측면으로 구성되는 코너의 부분)가, 결상렌즈(4)의 광축과 대향하도록 배설되어 있다.

CCD베어칩(12)은, 그 상면(촬상면)으로부터 본 형상이 예를 들면 장방형상의 칩이고, 4개의 절결(11A)의 각각은, CCD베어칩(12)의 4코너에 정밀도 양호하게 결합하도록 되어 있다.

그리고, 렌즈부(10)는, 플라스틱을, 예를 들면 몰드성형함으로써 구성되어 있고 (따라서, 결상렌즈(4)는 플라스틱몰드 단옥렌즈임), 이로써 결상렌즈(4)의 주점(主点)에 대한, 렌즈부(10)의 각 부의 칫수의 상대적 정밀도는, 충분히 높은 것으로 되어 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 이상과 같이 구성되는 렌즈부(10)는, 홀더(2)의 외장을 구성하는, 덮개형상의 패키지(2A)의 내측으로서, 구멍(3)과 대응하는 위치에, 결상렌즈(4)의 광축이 구멍(3)의 중심을 통하도록 결합되어 있다. 그리고, 렌즈부(10)의 4개의 다리부(11)는, 그 절결(11A)의 각각이, CCD베어칩(12)의 4코너의 부분에 결합됨으로써, CCD베어칩(12)에 직접 접촉하고 있다.

홀더(2)의 외장을 구성하는 패키지(2A)는, 차광성의 재료로서의, 예를 들면 폴리카보네이트수지 등으로 이루어지고, 동일하게 차광성의 충전제(접착제)(20)에 의하여 기판(1)과 접착되어 있고, 이로써, 기판(1)과 홀더가 일체화되어 있다.

도 9는, 다리부(11)와 CCD베어칩(12)이 접촉하고 있는 부분의 단면을 확대한 확대도 (도 6에 있어서 점선으로 둘러싸고 있는 부분 Z의 확대도)이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 다리부(11)의 하단이, 기판(1)으로부터 약간 떠 있는 상태로, 절결(11A)의 저면과 측면이, CCD베어칩(12)의 수광면 (도면중, S1으로 나타낸 부분)과 그 측면(도면중, S2로 나타낸 부분)에, 어느 정도의 압력을 가지고, 직접 접촉하고 있다 (따라서, 다리부(11)는, CCD베어칩(12)에, 이른바 맞닿은 상태로 된다). 그리고, 이 압력은, 홀더(2)를 기판(1)에 결합한 후, 소정의 압력을 가하면서, 충전제(20)를 충전함으로써 기판(1)과 홀더(2)와를 접착, 봉지함으로써 생기도록 이루어져 있다.

홀더(2)의, 기판(1)과 결합시키는 부분의 칫수는, 기판(1)의 외형보다 약간크게 되어 있고, 따라서, 기판(1)과 홀더(2)와는, 다리부(11)를 CCD베어칩(12)에 접촉시키는 정밀도를 우선하는 형으로 접착되어 있다.

전술한 바와 같이, 최소한 CCD베어칩(12)이 장착된 기판(1)과, 결상렌즈(4)가 배설된, 조리개효과를 가지는 외장(패키지 2A)의 홀더(2)가 일체로 되어 있으므로, 촬상장치를, 예를 들면 텔레비전회의시스템 등에 적용하는 경우 등의 응용시에, 결상렌즈(4)와 CCD베어칩(12)과의 사이 등의 광학적 조정이 불필요하고, 따라서, 그 장착 및 취급이 용이하게 된다. 그 결과, 이와 같은 촬상장치를 사용한 장치의 제조코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 렌즈부(10)의 각 부의 칫수의, 결상렌즈(4)의 주점에 대한 상대적 정밀도는 충분히 높게 되어 있는 동시에, 그 다리부(11)(절결11A)는, CCD베어칩(12)의 수광면에 직접 맞닿아 있으므로, 결상렌즈(4)는, 그 주점이, CCD베어칩(12)의 수광면과 소정의 위치관계를 만족하도록, 특별한 조정을 하지 않고, 정밀도 양호하게 배치된다. 즉, 결상렌즈(4)를, 저코스트로, 또한 정밀도 양호하게 마운트할 수 있다. 또한, 이 경우, 결상렌즈(4)를 정밀도 양호하게 마운트하기 위한 조정기구가 불필요하므로, 촬상장치의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, CCD베어칩(12)의 촬상면을 압압하는 다리부(11)의 절결(11A)면에, 돌기(11Aa)를 생성하고, 이 돌기(11Aa)에 의하여 CCD베어칩(12)을 압압하도록 할 수도 있다. 이 돌기(11Aa)를 반구형 또는 원통형으로 함으로써, CCD베어칩(12)과 다리부(11)와의 사이의 접촉이, 이론적으로는 점 또는선으로 행해지도록 이루어지므로, CCD베어칩(12)이나 다리부(11)의 면의 정밀도에 상관없이, 확실하게 CCD베어칩(12)을 압압하는 것이 가능하게 된다.

또는, 또 도 11에 나타낸 바와 같이, 다리부(11)의 절결(11A)에 테이퍼면(11Ab)을 형성하고, 이 테이퍼면(11Ab)에서, CCD베어칩(12)의 상단부의 에지를 압압하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, CCD베어칩(12)의 형상의 불균일에 상관없이, CCD베어칩(12)을 확실하게 압압하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 도 12 및 도 13을 참조하여, 결상렌즈(4)의 광학특성과 다리부(11)의 칫수(길이)에 대하여 설명한다. 도 12A에 나타낸 바와 같이, 결상렌즈(4)의 합초(合焦)위치(결상면) f1는, 파선으로 나타낸 바와 같이 만곡된다. 그리고, CCD베어칩(12)의 수광면(결상면)은, 결상면 f1과, 결상렌즈(4)의 광축상에 있어서 접하는 이상적 상면(像面)(만곡되지 않은 평탄한 면) f2상의 위치에 배치된다(그와 같은 배치관계로 되도록, 다리부(11)의 길이가 설정되어 있다).

그러나, 그대로라면, 촬상면의 중앙부근(결상면 f1과 이상적 상면 f2이 접하는 점의 근방)에 있어서는 합초되지만, 촬상면의 중앙으로부터 떨어지는 만큼 (도 12에 있어서, 결상면 f1과 이상적 상면 f2이 접하는 점으로부터 상하방향으로 떨어지는 만큼), 결상면 f1의 합초위치촬상면 (이상적 상면 f2)으로부터의 디포커스량이 커진다. 즉, 촬상면상의 중앙부의 화상은, 포커스가 맞추어진 명료한 화상으로 되지만, 그에 비하여 주변부의 화상은, 이른바 핀트가 흐린 화상으로 된다.

그래서, 촬상면의 전체에 있어서, 균일한 디포커스량이 얻어지도록, 결상렌즈(4)의 광축상에 있어서, 구면수차(球面收差)가 생기도록, 결상렌즈(4)가 설계된다. 이로써, 도 12A에 나타낸 바와 같이, 본래 (구면수차가 발생하고 있지 않으면), 결상면 f1과 이상적 상면 f2의 접점근방에 있어서 집속(集束)되어야 할 광이, 그 위치로부터, 예를 들면, 보다 먼 위치에서 집속하도록 된다. 그 결과, 촬상면의 중앙부에 있어서도, 이른바 핀트가 흐린 상태로 되고, 결국, 촬상면 전체에 있어서, 대략 균일한 포커스상태의 화상이 얻어지게 된다.

즉, 이로써, 점광원에 대한 결상렌즈(4)의 응답의 반치폭(半値幅)이, 도 12B 및 도 12D에 나타낸 바와 같이, CCD베어칩(12)의 수광면상의 중앙부 (도 12B)에 있어서도, 또 주변부 (도 12D)에 있어서도 일정하고, 또한 CCD베어칩(12)의 화소피치보다 커지도록 되어 있다.

여기서, 도 12A 또는 도 12C는, CCD베어칩(12)의 중앙부 또는 주변부에 평행 광선이 수속(收束)하고 있는 상태를 각각 나타내고 있으며, 도 12B 또는 도12D는, 도 12A 또는 도 12C에 나타낸 경우의 CCD베어칩(12)의 수광면상에 있어서의 광의 강도 (무한원(無限遠)에 있는 점광원에 대한 응답)를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, CCD베어칩(12)의 중앙부 또는 주변부 각각에 있어서의 점광원응답의 반치폭 w1 또는 w2은, 모두 CCD베어칩(12)의 화소피치의 대략 2배 (바람직하게는, 예를 들면 1.8배∼3배정도)로 되어 있다(CCD베어칩(12)의 수광면의 그 밖의 위치에 대해서도 동일하다). 이로써, CCD베어칩(12)으로서는, 수평방향이 360화소, 수직방향이 480화소의, 약 17만 화소의 저화소수의 소자를 사용할 수 있다.

이와 같이, 점광원응답의 반치폭을 CCD베어칩(12)의 화소피치의 2배로 함으로써, 결상렌즈(4)의 공간주파수응답특성은, 도 13에 나타낸 바와 같이,CCD베어칩(12)의 나이퀴스트(Nyquist)한계의 공간주파수 fn 이상의 입사성분을 충분히 억압하는 특성으로 된다. 따라서, 종래는, 도 1에서 설명한 바와 같이, 루프백왜곡을 저감하기 위한 광학 LPF(112)가 필요했지만, 도 4에 나타낸 촬상장치에서는, 그와 같은 광학소자를 배설하지 않고, 루프백왜곡을 저감할 수 있다. 그 결과, 장치의 소형화, 경량화, 저코스트화를 도모할 수 있다.

그리고, 도 12에 있어서는, 광축 근방의 광을, 결상렌즈(4)의 결상면 f1 (이상적 상면 f2)으로부터 소정의 거리만큼, 결상렌즈(4)로부터 떨어지는 방향으로 합초시키도록 했지만, 이것과는 역으로, 결상렌즈(4)에 근접하는 방향으로 합초시키도록 하는 것도 가능하다.

또, 본 실시예에서는, 결상렌즈(4)는, 초점거리가 짧은 것 (예를 들면, 4mm 정도)으로 되고, 또한 조리개로서 기능하는 구멍(3)이 작은 것 (예를 들면 그 직경은, 1.2mm 정도의 것)으로 되어 있다. 이로써, 피사계(被寫界) 심도(深度)가 깊어지고, 피사체까지의 거리가 변화해도, 핀트가 흐린 정도가 작아진다. 또, 이 촬상장치에는, 예를 들면 이른바 오토포커스기능 등의 포커스기구를 배설하지 않아도 되고, 이 점에서도, 장치의 소형화, 경량화, 저코스트화가 도모되고 있다. 그리고, 촬상장치를 망원용(望源用)으로 하는 경우에는, 결상렌즈(4)로서는, 초점거리가 긴 것을 사용하도록 하고, 또 구멍(3)은 더욱 작은 것으로 하도록 하면 된다.

이상의 결상면과 촬상면의 관계를 정리하면, 도 14에 나타낸 바와 같이 된다. 즉, 결상렌즈(4)의 결상면 f1은, 이상적 상면 f2에 대하여 만곡하지만, 상기 실시예에 있어서는, 이 이상적 상면 f2상에, CCD베어칩(12)의 촬상면(203)을 배치한 것으로 된다.

그러나, 이와 같이 하면, 촬상면(203)의 중앙부에 비하여, 주변부의 디포커스량이 커지므로, 전술한 바와 같이, 중앙부에 있어서, 구면수차를 발생시킴으로써, 촬상면(203)상의 전체의 화상을 균일한 포커스의 화상으로 되도록 하고 있다.

그러나, 이 실시예의 경우, 중앙부에 비하여, 주변부에 있어서의 디포커스량이 너무 커지는 경향이 있다.

그래서, 예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 결상렌즈(4)의 결상면 f1의 대략 중앙 (도 15의 수평방향의 중앙)에 CCD베어칩(12)의 촬상면(203)을 배치하도록 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 주변부와 중앙부에 있어서의 디포커스량이, 방향은 반대로 되지만, 그 절대치는 대략 동일한 값으로 된다. 단, 이 경우, 촬상면(203)과 결상면 f1이 교차하는 점 A의 근방에 있어서의 포커스상태가, 다른 위치에 있어서의 포커스상태와 비하여 양호한 것으로 된다. 그래서, 이 점 A 근방에있어서, 많은 수차가 발생하도록, 결상렌즈(4)를 설계하도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 촬상면(203)의 전체에 있어서, 대략 균일한 포커스상태의 화상을 얻을 수 있다.

다음에, 도 15에 나타낸 예에 따라서, 촬상면(203)의 전체에 있어서, 균일한 화상을 얻기 위한 조건에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

지금, 도 16에 나타낸 바와 같이, CCD베어칩(12)의 유효화소영역의 수평방향의 길이 (장변의 길이) Lh를 2.0mm로 하고, 수직방향의 길이 (단변의 길이) Lv를 1.5mm로 하면, 그 대각(對角)길이 Ld의 길이는, 약 2.5mm로 된다.

결상렌즈(4)의 초점거리 f를 4.0mm로 하면, 장변방향의 화각(畵角)은, 다음 식으로부터 약 28도로 구해진다.

장변방향의 화각 ＝ 2×atan (2.0/(2×4.0))

그리고, 여기서, atan은, 역정접(逆正接)함수를 의미한다.

또, 결상렌즈(4)의 초점거리 f와, 동경(瞳徑) D으로 규정되는 F넘버(＝ f/D)를 2.8로 한다.

만곡된 결상면 f1의 반경 R은, 페츠발(Petzval)합 P의 역수(逆數)와 같다. 즉, 페츠발합 P은, 다음 식으로 나타낸다. 그리고, 여기서, n은, 결상렌즈(4)의 굴절율을 나타낸다.

P＝Σ1/(nf)

지금의 경우, 결상렌즈(4)는 1개 뿐이므로, 상면(201)의 반경 R은, 굴절율 n을 1.5로 하면, 다음 식으로부터 구해진다.

R＝ 1/P＝n×f＝1.5×4.0＝6.0

지금, 도 16에 나타낸 바와 같이, 유효화소영역의 중심으로부터, 대각길이 Ld의 1/2의 70％까지의 범위를 균일하게 하는 것을 고려한다. 이 중심으로부터 대각길이 Ld의 1/2의 70％의 위치 Lm는, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

Lm＝0.7×Ld/2＝0.4375×Lh＝0.875mm

도 17에 나타낸 바와 같이, 결상면 f1의 중심을 O, 결상렌즈(4)의 광축과 이상적 상면 f2과의 교점을 S, 점 S로부터 거리 Lm만큼 이간된 이상적 상면 f2상의 점을 Q, 결상면 f1과, 이상적 상면 f2으로부터 결상렌즈(4)측에 거리 Zm만큼 떨어진 위치의 선(205)과의 교점을 T, 선(205)과 광축과의 교점을 U로 할 때, 점 T, O, U로 구성되는 각도θ는, 대략 atan(Lm/R)으로 근사된다. 따라서, 점 O와 U의 거리는, 결상면 f1의 반경을 R(점 O와 T의 거리＝ 점 O와 S의 거리)로 할 때, 다음 식으로 구해진다.

R×cos {atan(Lm/R)}

따라서, 이상적 상면 f2상의 광축상의 점 S으로부터의 거리가 Lm인 (상높이가 Lm인) 점 Q의 위치에 있어서의 결상면 f1의 이상적 상면 f2으로부터의 만곡량 Zm은, R＝0.6mm, Lm＝0.875mm로 하여, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

Zm＝R×(1－cos{atan(Lm/R)}) ＝ 0.0628mm

지금, 촬상면(203)을, 이상적 상면 f2으로부터 결상렌즈(4)측에 Zm/2의 위치에 배치하는 것으로 하면, 화면의 종단부 근방 (상높이 Lm의 위치)과 화면의 중앙부에 있어서, 각각 Zm/2의 초점어긋남이 발생한다. 이 초점어긋남에 의하여 발생하는 착란원(錯亂圓)의 직경 α은,

F＝f/D＝(Zm/2)/α

의 관계로부터, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

α＝(Zm/2)/F＝0.0314/Fmm

또한, 원개구(圓開口)에 의한 MTF는, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

M(ω)＝[J₁{πα(k/Lh)}]/{πα(k/Lh)}

여기서, J₁는, 1차의 제1종 베셀(Bessel)함수를 나타내고, k/Lh는, 수평방향의 공간주파수를 나타낸다. 따라서, k는, 수평방향의 길이 Lh를 분할하는 수에 대응한다. 그리고, 수직방향의 해상특성은, 텔레비전시스템의 주사선(走査線)으로 결정되므로, 여기서는, 수평방향만에 대하여 고찰한다.

1차의 제1종 베셀함수 J₁가 최초에 0으로 될 때의 값은 3.83이므로, 다음 식이 성립한다.

πα(k/Lh)＝3.83

따라서, 상기 식으로부터, 도 13에 나타낸 MTF의 트랩포인트 fn(＝k/Lh)를 구하면, 다음과 같이 된다.

(k/Lh)＝3.83/(πα)＝38.8F

따라서, k는, 다음과 같이 구할 수 있다.

k＝38.8×F×Lh＝38.8×2×F＝77.6F

따라서, 상기 공간주파수를 확보하는데에, 필요한 최저 화소수 G는, 샘플링정리(定理)에 따라서, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

G＝2k＝2×77.6F＝155F

그리고, 상기 연산은, 결상렌즈(4)의 굴절율 n을 1.5로 하여 구한 것이지만, 더 큰 값 (예를 들면, 1.9)으로 하면, 다음 식이 얻어진다.

G＝2k＝200F

즉, CCD베어칩(12)의 유효화소피치가, 유효영역의 장변의 1/(200F)보다 큰 것이, 균일한 화상을 얻기 위한 조건으로 된다. 이것은, 환언하면, 수평방향의 유효화소수가 200F보다 작은 것을 의미한다.

그리고, 도 17에 있어서, 착란원의 직경 α은, 결상렌즈(4)의 개구의 단부와 점 T을 연결하는 선이, 촬상면(203)과 교차하는 점의 거리로서 구할 수 있다.

따라서, 도 18에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 도 6에 나타낸 CCD베어칩(12)의 촬상면의 화소(211)의 피치 Pp는, 상기 조건을 만족하도록 형성된다.

다음에, 1개의 결상렌즈(4)를 사용하여, 가장 가까운 거리 S로부터 무한대(∞)까지의 거리의 피사체를, 될 수 있는 대로 핀트흐림이 작아지도록 하여 촬상하기 위한 초점거리 f의 조건에 대하여 설명한다. 지금, 도 19에 나타낸 바와 같이, 무한원의 피사체의 결상렌즈(4)에 의한 결상위치와, 지근(至近)의 거리 S의 피사체의 결상렌즈(4)에 의한 결상위치와의 어긋남량을 g라고 하면, 결상의 공식으로부터 다음 식이 성립한다.

g×(S－f)＝f²

거리 S는, 초점거리 f보다 충분히 큰 것을 이용하여 위의 식을 정리하면, 다음 식이 얻어진다.

g＝f²/(S－f)＝f²/S

이 어긋남량 g의 범위에 있어서, 전체적으로 초점의 어긋남량을 적게 하는데는, CCD베어칩(12)의 촬상면(203)을, 어긋남량 g의 중간점(g/2의 위치)에 설정하도록 하면 된다.

도 16에 있어서의 경우와 마찬가지로, 촬상소자의 화면의 장변을 Lh, 상면(像面)만곡의 반경을 R(＝n×f)로 할 때, 상높이 L에 있어서의 상면의 만곡량 Z은, 다음 식으로부터 구할 수 있다.

Z＝R×(1－R²－L²)^1/2

여기서, L²/R²은, 1보다 충분히 작으므로, 상기 식은 다음과 같이 정리할 수 있다.

Z＝R×(1－(1－L²/(2×R²)))

＝ L²/(2×R)＝L²/(2×n×f)

총합적 핀트어긋남량 D의 제곱은, g/2와 Z의 사이에 상관관계가 존재하지 않으므로, 다음 식에 나타낸 바와 같이, 그들의 제곱의 합으로서 나타낼 수 있다.

D²＝(g/2)²＋ Z²

＝ (f²/2×S)²＋(L²/(2×n×f))²

＝ (f⁴/4×S²)＋L⁴/(4×n²×f²)

상기 식으로 얻어지는 D²의 극소치를 부여하는 f를 구하기 위하여, 상기 D²를 f로 미분한 식을 0으로 놓으면, 다음 식이 얻어진다.

f³/S²－L⁴/(2×n²×f³)＝ 0

이 식을 풀어, 다음 식이 얻어진다.

f＝((S²×L⁴)/(2×n²))^(1/6)

즉, 상기 식으로 주어지는 초점거리 f를 결상렌즈(4)로 얻도록 하면 되지만, 엄밀하게 상기 식으로 주어지는 값으로 설정하지 않아도, 어떤 폭을 갖게 하는 것이 가능하다.

즉, 일반적으로, 화상에서 중요한 것은, 화면의 중심으로부터 화면의 대각길이의 1/2의 7할까지이므로, 이 범위를 균일하게 핀트흐림이 발생하지 않도록 하는데는, 상높이 L를 대각길이의 1/2의 길이의 0.35배∼0.5배의 길이로 설정하면 된다. 화면의 아스펙트비를 4：3으로 하면, 대각길이의 1/2의 길이는, (5/8)×Lh로 되므로, 상높이 L는, 다음의 범위로 설정하면 되게 된다.

0.35×(5/8)×Lh

＝ 0.219Lh＜L＜0.5×(5/8)×Lh＝0.312Lh

또, 텔레비전회의 등에의 응용을 고려하면, 상기한 지근거리 S는, 200mm∼ 300m이면 된다. 또한, 결상렌즈(4)의 굴절율 n은,

n＝1.4∼1.9

이다. 이들의 조건을 상기 초점거리 f의 식에 대입하여 정리하면, 다음 식이 얻어진다.

1.53×(Lh^(2/3))＜f＜2.46×Lh^(2/3)

즉, 상기 식으로 규정되는 범위에 1매의 결상렌즈(4)의 초점거리 f를 설정하면, 지근거리 S로부터 무한원에 존재하는 피사체를 핀트가 흐리지 않고 촬상할 수있다.

도 20은, 초점거리 f(횡축)와 총합적 핀트어긋남량 D의 제곱의 평방근((D²)^1/2)(종축)의 계산예를 나타내고 있다. 이 경우에 있어서는, L＝0.63mm, S＝200mm, n＝1.5로 되어 있다.

즉, 이 예에 있어서는, 초점거리 f를 약 4mm로 설정하면, 핀트어긋남량이 가장 적은 것을 알 수 있다.

다음에, 도 21 및 도 22를 참조하여, 도 4와 도 6에 나타낸 촬상장치의 제조방법에 대하여 설명한다. 먼저, 도 21에 나타낸 바와 같이, 기판(1)상에 CCD베어칩(12), 또한 필요에 따라서 기타의 칩을 장착하고, 필요에 따라서 전기적으로 접속한다. 본 실시예에서는, 기타의 칩으로서, 드라이버(13), A/D변환기(14), 타이밍제네레이터(15), 메모리 (2포트메모리)(16), 및 신호처리회로(17)가 장착되어 있다. 또한, 기판(1)에, 필요한 리드(5)를 배설하고, 필요에 따라서, 기판(1)상에 장착된 칩과의 전기적 접속을 행한다.

한편, 도 22에 나타낸 바와 같이, 차광성의 재료 또는 투명의 재료를 사용하여, 구멍(3)을 배설한 패키지(2A) 또는 렌즈부(10)를 각각 몰드성형하여, 패키지(2A)의 구멍(3)의 부분에, 렌즈부(10)를 결합함으로써 일체화하여, 홀더(2)를 제조한다.

그리고, 기판(1)과 홀더(2)와를, 렌즈부(10)의 다리부(11)를, CCD베어칩(12)에 맞닿은 상태에서, 도 6에 나타낸 바와 같이 충전제(20)를 충전함으로써 일체화한다.

전술한 바와 같이, 기판(1)과 홀더(2)와를 일체화할 때에는, 특별한 조정을 할 필요가 없으므로, 용이 또한 저코스트로, 촬상장치를 제조할 수 있다.

그리고, 전술한 경우에는, 패키지(2A) 또는 렌즈부(10)를, 각각 별개로 몰드성형한 후, 이들을 일체화함으로써 홀더(2)를 제조하도록 했지만, 그 밖에, 예를 들면 도 23에 나타낸 바와 같이, 홀더(2)는, 차광성의 재료 및 투명의 재료를 사용하여, 패키지(2A) 및 렌즈부(10)를 동시에 몰드성형함으로써 제조하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 이 경우, 도 24에 나타낸 바와 같이, 렌즈부(10)의 다리부(11)는, 투명의 재료가 아니고, 차광성의 재료를 사용하여 구성하도록 할 수 있다. 이 경우, 다리부(11)에 있어서의 광의 반사를 방지할 수 있고, 그 결과, 플레어(flare)를 저감하는 것이 가능하게 된다.

도 25는, 도 4의 촬상장치를 적용한 비디오카메라의 전기적 구성예를 나타내고 있다. 피사체로부터의 광은, 구멍(3)을 통하여 결상렌즈(4)에 입사하고, 결상렌즈(4)는, 그 광을, CCD베어칩(12)의 수광면에 결상시키도록 되어 있다. CCD베어칩(12)은, 드라이버(13)로부터 공급되는 각종의 타이밍신호 yv,yh,ys에 따라서 동작하도록 되어 있으며, 결상렌즈(4)에 의하여 결상된 광을 광전변화하고, 그 결과 얻어지는 화상신호를, cds처리회로(상관 2중 샘플링처리회로)(21)에 출력하도록 되어 있다. 드라이버(13)는, 타이밍제네레이터(15)로부터 공급되는, CCD베어칩(12)을 드라이브하기 위한 타이밍신호 xv, xh, xs를, 그 레벨을 변환하는 동시에, 임피던스의 변환을 행함으로써, 타이밍신호 yv,yh,ys로 한다. 그리고, 이것을 CCD베어칩(12)에 부여함으로써, CCD베어칩(12)을 드라이브하도록 되어 있다.

A/D변환기(14)는, 타이밍제네레이터(15)로부터 공급되는 샘플링클록 pa에 따라서, cds처리회로(21)로부터의 화상신호를 샘플링하고, 이로써 화상신호를 디지탈 화상데이터로서, 메모리(16) 및 어큐뮬레이터(22)에 출력하도록 되어 있다. 그리고, A/D변환기(14)는, 외부로부터 공급되는 레퍼런스전압 vref을 기준으로, 샘플치에 할당되는 비트를 결정하도록 되어 있다. 타이밍제네레이터(15)는, 외부의 클록발생회로(31)로부터 공급되는 클록에 따라서, 각종의 타이밍신호를 생성하도록 되어 있다. 즉, 타이밍제네레이터(15)는, CCD베어칩(12)에서 발생된 전하를 수직 또는 수평방향으로 각각 전송하기 위한 타이밍신호 xv 또는 xh, CCD베어칩(12)에서 발생된 전하를 디스차지하기 (CCD베어칩(12)의 서브스트레이트에 배출하기) 위하여 타이밍신호 (이른바 셔터펄스)xs, cds처리신호(21)를 동작시키기 위한 타이밍신호 sh, A/D변환기(14)에서의 샘플링의 타이밍을 부여하기 위한 샘플링클록 pa 및 메모리(16)에서의 화상데이터의 기입의 타이밍을 부여하기 위한 타이밍신호 w를 생성하도록 이루어져 있다.

메모리(16)는, 예를 들면, 데이터의 독출과 기입이 동시에 가능한 2포트메모리이고, A/D변환기(14)로부터의 화상데이터를, 타이밍제네레이터(15)로부터 공급되는 타이밍신호 w에 따라서 기억하도록 되어 있다. 메모리(16)에 기억된 화상데이터는, 외부의 MPU(마이크로프로세서유니트)(32)에 의하여 독출되도록 되어 있다. 그리고, MPU(32)에 의한, 메모리(16)로부터의 화상데이터의 독출은, MPU(32)가, 어드레스버스 adrs를 통하여, 메모리(16)에 소정의 어드레스를 부여함으로써, 그 어드레스에 기억된 화상데이터가, 데이터버스 data상에 출력되고, 이것을 MPU(32)가 취입함으로써 행해지도록 되어 있다.

cds처리회로(21)는, 타이밍제네레이터(15)로부터 공급되는 타이밍신호 sh에 따라서 동작하도록 되어 있고, CCD베어칩(12)으로부터의 화상신호에 대하여, 이른바 상관 2중샘플링(correlative double sampling)처리 및 그 밖의 필요한 처리를 실시하고, 이로써, 화상신호에 포함되는 잡음성분을 저감하여 (또는 제거하여), A/D변환기(14)에 출력하도록 되어 있다.

어큐뮬레이터(22)는, A/D변환기(14)로부터 출력되는 화상데이터중, CCD베어칩(12)의 수광면의 주요부 (예를 들면, 중심부분 등)에 대응하는 것의 적산치를 연산하고, 타이밍제네레이터(15)에 출력하도록 되어 있다. 타이밍제네레이터(15)는, 어큐뮬레이터(22)로부터 공급되는 적산치가 소정의 규정치로부터 크게 어긋나지 않도록, CCD베어칩(12)에서 발생된 전하를 디스차지하기 위한 타이밍신호, 즉 셔터펄스 xs의 타이밍을 제어하도록 되어 있고, 이로써 전자적(電子的)으로 아이리스의 조정이 행해지도록 되어 있다. 즉, 적산치가 커지면, 노광시간(전하축적시간)을 짧게 하고, 적산치가 작아지면, 노광시간을 길게 한다. 그리고, 어큐뮬레이터(22)는, 필드주기 (경우에 따라서는 프레임주기)로 리셋되도록 되어 있다. 따라서, 어큐뮬레이터(22)로부터 1필드(또는 1프레임) 마다의 화상데이터의 적산치가 출력된다.

클록발생회로(31)는, 리드(5)를 통하여, 타이밍제네레이터(15)와 접속되어 있고, 비디오카메라를 동작시키기 위한 클록을 발생하여, 타이밍제네레이터(15)에공급하도록 되어 있다. MPU(32)는, 어드레스버스 adrs 또는 데이터버스 data와 리드(5)를 통하여, 촬상장치(메모리 16)로부터 화상데이터를 독출하고, 소정의 신호처리를 실시하도록 되어 있다.

또, 외부로부터는, 리드(5)를 통하여, 각 칩의 전원으로 되는 전압 vd, 그라운드로서의 소정의 기준전압 gnd, 및 CCD베어칩(12)을 드라이브하기 위한 전압 vh이 공급되도록 되어 있다.

그리고, cds처리회로(21) 및 어큐뮬레이터(22)는, 도 21의 신호처리회로(17)에 상당한다.

다음에, 그 동작에 대하여 설명한다. 피사체로부터의 광은, 고정조리개로서 기능하는 구멍(3)을 통하여, 결상렌즈(4)에 입사하고, 이 광은, 결상렌즈(4)에 의하여 CCD베어칩(12)의 수광면상에 결상된다.

여기서, 도 26은, 결상렌즈(4)로부터 출사된, 촬상대상 외의 광 L이, 다리부(11)의 앞쪽의 면에서 반사된 상태를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 다리부(11)는, 그 2개의 측면이, 결상렌즈(4)의 광축과 대향하고 있으며, 또한 그 단면은 장방형이므로, 그 2개의 면으로 구성되는 코너의 부분의 각도 a는, 직각이다. 따라서, 이 도면에 나타낸 바와 같이, 촬상대상 외의 광 L이, 다리부(11)의 측면에서 반사된 경우에는, 그 반사광은, CCD베어칩(12)의 수광면에 도달하는 일은 없다. 따라서, 다리부(11)가 배설되어 있는 것에 의한 플레어의 증가는, 거의 없다.

그리고, 각도 a는, 직각 외에, 예각(銳角)이어도 된다. 단, 각도 a를 둔각(鈍角)으로 하면, 도 26에 있어서, 다리부(11)의 앞쪽의 면에서 반사된 광이,점차CCD베어칩(12)측에 입사하도록 되므로 바람직하지 않다.

또, 다리부(11)에는, 예를 들면 차광성의 도료를 도포하는 등 하여, 그곳에 입사한 광을 CCD베어칩(12)에 도달시키지 않도록 하는 것도 가능하다. 또한, 다리부(11)의 단면의 형상은, 장방형 이외의 4각형, 또는 3각형, 5각형 등으로 하는 것도 가능하다. 단, 플레어의 증가의 방지를 위해서는, 다리부(11)의 측면중, 최소한 1개의 인접하는 측면이 구성하는 코너의 부분의 각도는 직각 또는 예각으로 하고, 그 각의 부분이, 결상렌즈(4)의 광축과 대향하도록 할 필요가 있다.

도 25에 되돌아가서, CCD베어칩(12)에서는, 그곳에서 수광된 광이 광전변환되고, 그 광에 대응하는 화상신호가, 드라이버(13)로부터의 타이밍신호에 따라서, cds처리회로(21)에 출력된다. cds처리회로(21)에서는, CCD베어칩(12)으로부터의 화상신호에 대하여, 상관 2중샘플링처리가 실시되어, A/D변환기(14)에 출력된다. A/D변환기(14)에서는, cds처리회로(21)로부터의 화상신호가 샘플링되고, 이로써 디지탈 화상데이터로 되어, 어큐뮬레이터(22)에 공급된다. 어큐뮬레이터(22)에서는, A/D변환기(14)로부터의 화상데이터중, 전술한 바와 같은 소정의 것이 적산되고, 그 적산치가 타이밍제네레이터(15)에 출력된다. 타이밍제네레이터(15)는, 클록발생회로(31)로부터의 클록에 따라서, 각종의 타이밍신호를 생성하고 있으며, 어큐뮬레이터(22)로부터 적산치가 공급되면, 그 적산치가 소정의 규정치로부터 크게는 어긋나지 않도록, 셔터펄스 xs의 발생타이밍을 변화시킨다.

또, A/D변환기(14)로부터 출력된 화상데이터는, 어큐뮬레이터(22) 외에, 메모리(16)에도 공급되어 기억된다. MPU(32)에서는, 필요할 때에, 메모리(16)로부터화상데이터가 독출되어, 소정의 처리가 실시된다.

촬상장치로서의 1개의 패키지에는, 광전변환을 행하고, 화상신호를 출력하는 CCD베어칩(12), CCD베어칩(12)의 출력을 A/D변환하는 A/D변환기(14), A/D변환기(14)의 출력을 기억하는 메모리(16)가 배설되어 있으므로, MPU(32)로부터 촬상장치를 본 경우, 촬상장치는 메모리와 등가이고, 따라서, 촬상장치와 그 외부의 클록과의 동기(同期)관계를 의식할 필요가 없다. 그 결과, 촬상장치를, 전술한 바와 같은 비디오카메라, 또는 기타의 장치에 적용하는 경우에, 그 장착이나 취급을 용이하게 행할 수 있다.

이 외에, 메모리(16)에 대신하여, NTSC엔코더 등의 카메라회로를 배치하고, 화상데이터를 NTSC방식의 비디오신호로 변환하여 출력하도록 해도 된다.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 결상렌즈(4)로부터의 광을 광전변환하는 광전변환소자로서, CCD의 베어칩을 사용하도록 하였지만, 광전변환소자로서는, 그 밖에, 예를 들면 CMOS형 촬상소자 등의 콘덴서에 차지된 전하를 화상신호로서 독출하는 파괴독출형 촬상소자의 베어칩을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 광전변환소자로서는, 파괴독출형 촬상소자 이외의 것을 사용하는 것도 가능하다. CCD이외의 광전변환소자를 사용하는 경우에는, cds처리회로(21)는 배설하지 않아도 된다.

또, 본 실시예에서는, 메모리(16)를 2포트메모리로 했지만, 메모리(16)로서는, 그와 같은 2포트메모리가 아닌, 통상의 메모리를 사용하는 것도 가능하다. 단, 메모리(16)가 2포트메모리가 아닌 경우, CPU(32)에 의한 화상데이터의 독출과, A/D변환기(14)에 의한 화상데이터의 기입과의 조정을 도모하기 위한 회로가 필요하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 렌즈부(10)의 4개의 다리부(11)의 각각을, CCD베어칩(12)의 4코너에 직접 접촉시키도록 했지만, 이 4개의 다리부(11)는, 예를 들면 CCD베어칩(12)의 4변 (도 5에 있어서, ▲표를 붙이고 있는 부분)의 각각에 접촉시키도록 배설하는 것 등이 가능하다. 단, 이 경우, 다리부(11)에서 반사된 반사광이 CCD베어칩(12)에 입사함으로써 플레어를 발생하고, 또 CCD베어칩(12)으로부터의 접속선이 인출하기 어려워지므로, 다리부(11)는, 본 실시예에서 설명한 바와 같이, CCD베어칩(12)의 4코너에 접촉하도록 배설하는 것이 바람직하다.

또는, 또 도 27에 나타낸 바와 같이, 렌즈부(10)의 다리부(11)를 2개로 하고, 도 5에 있어서, ▲표를 붙여 나타낸 변중, 대향하는 2개의 변을 절결(11A)로 지지하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 이 경우에 있어서도, 도 10 또는 도 11에 나타낸 돌기(11Aa) 또는 테이퍼면(11Ab)을 배설할 수도 있다.

또, 도 6의 실시예에 있어서는, 렌즈부(10)를 패키지(2A)(홀더 2)와 일체화하도록 하였지만, 도 28에 나타낸 바와 같이, 양자의 사이에 간극을 배설하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 다리부(11)의 하단은 충전제(20)로 기판(1)에 장착된다. 이와 같이 하면, 홀더(2)에 대하여, 외부로부터 압력이 가해진 것과 같은 경우에, 그것이 렌즈부(10)에 직접 전달되는 것이 적어지고, 렌즈부(10)의 파손을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 실시예의 경우, 구멍(3)에 의한 조리개의 위치가 결상렌즈(4)와 떨어지지만, 조리개의 효과는 그만큼 민감하지는 않으므로, 실용상, 거의 문제는 없다.

그런데, 일반적으로, 합성수지는, 유리에 비하여, 열팽창율이 약 10배 크고, 또한 굴절율의 온도변화가 유리의 약 100배 크다. 그 결과, 결상렌즈(4)를 합성수지로 형성하면, 온도가 변화할 때, 초점거리가 변화하여 버려서, 조정기구를 설치하지 않고, 넓은 온도변화에 걸쳐서 사용할 수 있도록 하는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 본 실시예에 있어서는, 예를 들면 다음과 같이 하여, 이 조정기구를 실질적으로 설치하도록 하고 있다.

즉, 도 29에 나타낸 바와 같이, 온도가 상승하면, 다리부(11)의 길이 L11가 길어진다. 또, 볼록렌즈의 굴절율 n과 초점거리 f와의 사이에는, 대략 다음의 식이 성립한다.

f＝K/(2(n－1))

그리고, 여기서, K는, 렌즈구면의 곡률에 관계하는 계수이다.

따라서, 온도가 높아지면, 도 29에 나타낸 결상렌즈(4)의 초점거리 f가 변화한다.

지금, 단위온도변화에 대한 굴절율변화를 a(/도), 다리부(11)의 선팽창계수를 b(/도)로 한다. 통상, 수지렌즈의 a는 마이너스의 값이고, 그 오더는 10^－5∼10^－4이고, b는 플러스의 값이고, 그 오더는 10^－5∼10^－4이다.

지금, 상온에 있어서, 온도가 T(도)만큼 상승했을 때의 초점위치변화를 △f로 하면, 초점위치변화 △f는, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

△f＝K/(2(n－1＋a×T))－R/(2(n－1))

＝－a×T×K/(2(n－1＋a×T)×(n－1))

＝－a×T×f/(n－1＋a×T)

단,

R＝2×(n－1)×f

이다.

통상, n－1≫a×T가 성립하므로, 상기 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

△f＝－a×T×f/(n－1)

또, 온도가 T만큼 상승했을 때, 다리부(11)의 길이 L11의 증가량 △L은, 다음 식으로 나타낼 수 있다.

△L＝b×T×L11

따라서, 실제의 초점거리면의 이동량 △h은, 다음과 같이 된다.

△h＝△f－△L

그리고, △h가 결상렌즈(4)의 초점심도 △Z에 들어가도록 설계를 행함으로써, 즉, 다음 식

??－a×f/(n－1)－b×L11??＜(△Z/T)

을 만족하도록 설계를 행함으로써, 온도가 변화했다고 해도, 합초위치 f1를 CCD베어칩(12)의 수광면상에 위치시키는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 실시예에서는, 렌즈의 수차(收差) 등을 이용하여 입사광상(光像)의 공간주파수를 제한하고, CCD베어칩(12)상에서 발생하는 루프백왜곡을 저감시키도록 하고 있다. 그러나, 카메라의 용도에 따라서는, 단판(單板) 컬러카메라에서 발생하는 색모아레(moire)를 충분히 억압하는 것이 요구된다. 이 경우, 특정의 공간주파수만을 샤프하게 억압할 필요가 있지만, 상기한 실시예와 같은 공간주파수 제한법에서는, 특정의 공간주파수만을 샤프하게 억압하는 것은 곤란하다.

그래서, 예를 들면 도 30에 나타낸 바와 같이, 결상렌즈(4)를 그 중심을 지나는 수평면으로 2분할하여, 결상렌즈(4A)와 (4B)로 하고, 그 분할면상에서, 결상렌즈(4A)를 결상렌즈(4B)에 대하여 수평방향으로 각도θ만큼 회동하여, 불연속면(4C)을 형성한 구성의 렌즈를 사용할 수 있다. 이 결상렌즈(4)를 상면으로부터 보면, 도 31에 나타낸 바와 같이 된다.

이 경우, 피사체로부터의 광이 윗쪽의 결상렌즈(4A)를 투과한 후, CCD베어칩(12)에 결상하는 위치와, 아래쪽의 결상렌즈(4B)를 투과하여 CCD베어칩(12)상에 결상하는 위치와는, 거리 Q만큼 수평방향으로 떨어져 있다. 즉, 이 때, 다음 식이 성립한다.

θ＝2×atan(Q/2f)

그 결과, 이 결상렌즈(4A),(4B)에 의한 MTF는, 도 32에 나타낸 바와 같이 되고, 공간주파수가 1/(2Q)에 있어서, 샤프하게 저하하는 특성으로 된다.

그리고, 이와 같은 특성을 얻기 위해서는, 결상렌즈(4)의 불연속면의 방향을 반드시 수평방향으로 할 필요는 없고, 도 33에 나타낸 바와 같이, 수직방향(도 33A) 또는 경사방향 (도 33B)으로 해도 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서는, 렌즈부(10)의 다리부(11)를 CCD베어칩(12)상에 직접 맞닿도록 했지만, 기판(1)상에 맞닿도록 하는 것도 가능하다. 도 34는,이 경우의 예를 나타내고 있다.

즉, 도 34의 실시예에 있어서는, 기판(1)에 CCD베어칩(12)보다 약간 큰 형상의 요부(1A)가 형성되어 있다. 그리고, CCD베어칩(12)은, 충전제(20)에 의하여, 이 요부(1A)에 접착되어 있고, 렌즈부(10)의 다리부(11)는, 그 절결(11A)이 기판(1)의 요부(1A)의 코너부에 계지되어 있다. 그리고, 다리부(11)의 외주는, 충전제(20)에 의하여 기판(1)에 접착되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 6에 있어서의 경우와 동일하다.

도 35는, 도 34의 실시예에 있어서, CCD베어칩(12)과 렌즈부(10)를 기판(1)에 장착하기 위한 공정을 나타내고 있다.

즉, 최초에, 도 35A에 나타낸 바와 같이, 흡착형의 IC칩을 잡기 위한 지그(501)에 의하여, CCD베어칩(12)의 촬상면을 흡착한다. 그리고, 도 35B에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 요부(1A)에 미리 충전제(20)를 도포하여 두고, 도 35C에 나타낸 바와 같이, 지그(501)에 지지되어 있는 CCD베어칩(12)을 기판(1)의 요부(1A)내에 다이본딩한다. 이 때, 기판(1)의 상면(1B)과 지그(501)의 면(501A)이 맞닿고, CCD베어칩(12)의 촬상면은, 기판(1)의 상면(1B)과 동일한 높이로 위치결정된다.

다음에, 도 35D에 나타낸 바와 같이, 렌즈부(10)의 절결(11A)을, 기판(1)의 요부(1A)를 형성함으로써 형성되는 코너부에 계합한다. 그리고, 또한 도 35E에 나타낸 바와 같이, 다리부(11)의 외주와 기판(1)의 상면과의 사이에, 충전제(20)를 충전하여, 접착한다.

그리고, 이 실시예의 경우, CCD베어칩(12)을 요부(1A)내에 다이본딩하고 있으므로, CCD베어칩(12)의 촬상면의 높이를 정확하게 위치결정하는 것이 가능하지만, 수평면내(XY평면내)에 있어서의 장착정밀도는 약간 저하한다. 그러나, CCD베어칩(12)의 촬상면으로부터 떨어진 위치에 렌즈부(10)의 다리부(11)를 배치할 수 있으므로, CCD베어칩(12)의 본딩와이어(도시하지 않음)가 있다고 해도, 이것을 용이하게 회피하여, 렌즈부(10)를 장착할 수 있다. 또, 다리부(11)에 있어서의 불량반사에 의한 영향을 경감할 수 있다.

또한, 예를 들면, 렌즈부(10)의 다리부(11)를, 도 36에 나타낸 바와 같은, 4방의 면이 둘러싸여 있는 상자형상의 다리부로 하여, 먼지 등이 내부에 진입하는 것을 방지하도록 할 수 있다. 또, 이 때, 도 36에 나타낸 바와 같이, 다리부(11)의 저면에 돌기(11Aa)를 배설할 수 있다. 또는 또, 예를 들면 도 37에 나타낸 바와 같이, 대향하는 2개의 다리부를 배설하는 구성으로 해도 된다. 그리고, 이 경우에 있어서, 다리부(11)의 저면에 원통형의 돌기(11Aa)를 형성할 수 있다.

도 38은, 도 25에 나타낸 촬상장치의 다른 구성예를 나타내고 있다. 즉, 이 실시예에 있어서는, 도 25에 있어서의 클록발생회로(31)가, 촬상장치의 내부에 수용되어 있는 동시에, 메모리(16)의 대신에 카메라처리회로(511)가 배설되고, A/D변환기(14)의 출력이 공급되고 있다. 그리고, 카메라처리회로(511)에 있어서, 휘도신호와 색차(色差)신호, 또는 R,G,B신호 등이 생성된다. 또한, 여기에 엔코더를 내장하여, 예를 들면 NTSC방식의 포맷의 비디오데이터로 변환시키도록 해도 된다. 그 출력은, FIFO메모리(512)에 공급되고, 일단 기억된 후, 소정의 타이밍으로 독출된다. FIFO메모리(512)로부터 독출된 데이터는, 파랄렐시리얼(P/S)변환기(513)에 입력되어, 파랄렐데이터가 시리얼데이터로 변환되고, 드라이버(515)를 통하여, 출력단자(517)로부터, 정상(正相)의 데이터 및 역상(逆相)의 데이터로서 출력된다.

한편, 입력단자(518)로부터 입력된 정상 및 역상의 데이터는, 리시버(516)에서 동상(同相)성분이 제거된 후, 조정회로(514)에 입력된다. 조정회로(514)는, 입력된 제어데이터에 대응하여, FIFO메모리(512)를 제어하고, 카메라처리회로(511)로부터의 데이터를 기입하고, 소정의 타이밍으로 독출하는 제어를 행하는 동시에, 드라이버(515)를 제어하여, 파랄렐시리얼변환기(513)으로부터의 데이터를 출력시킨다.

이 드라이버(515)와 리시버(516)는, IEEE1394에 규정되어 있는 시리얼버스의 표준규격에 준거하는 것이다. 이 외에, 예를 들면, USD에 준거하도록 하는 것도 가능하다.

이와 같이, 시리얼로 데이터를 출력하고, 또 입력을 받도록 구성함으로써, 파랄렐데이터를 입출력하는 경우에 비하여, 촬상장치가 대형화하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, A/D변환기(14)보다 전단(前段)의 동작은, 도 25에 있어서의 경우와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

[제2 실시예]

도 39는 본 발명을 적용한 촬상장치의 제2 실시예의 구성을 나타낸 사시도이다. 이 촬상장치도, 제1 실시예의 촬상장치와 마찬가지로, 기판(51)에 홀더(패키지)(52)가 장착(결합)됨으로써, 그들이 일체화되어 구성되어 있다. 단, 이 촬상장치는, 제1 실시예의 촬상장치보다, 더욱 소형화, 경량화, 저가격화를 도모하기 위하여, 홀더(52)에는, 그 일부로서, 광을 결상하기 위한 1개의 결상렌즈(54)가 상부에 형성되어 있고 (따라서, 이 홀더(52)는, 제1 실시예에 있어서의 렌즈부(10)에 상당함), 또 기판(51)에는, 결상렌즈(54)에 의하여 결상된 광을 광전변환하고, 화상신호를 출력하는 CCD베어칩(12)(도 40∼도 42)만이 장착되어 있다. 그리고, 홀더(52)는, 투명의 재료(예를 들면, 투명한 플라스틱 (예를 들면, PMMA 등) 등)로 이루어지고, 그 결상렌즈(54)의 부분을 제외한 외장부분에는, CCD베어칩(12)에, 그다지 중요하지 않은 주변광선이 입사하지 않도록, 그와 같은 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지는 차광성의 차광막(61)이 형성(코팅)되어 있다. 또, CCD베어칩(12)은, 제1 실시예에 있어서의 경우와 동일한 것이다.

도 40은, 도 39의 촬상장치의 평면도이고, 또 도 41 또는 도 42는, 각각 도 39에 있어서의 BB′부분 또는 CC′부분의 단면도이다. 기판(51)상에는, 전술한 바와 같이, CCD베어칩(12)만이 장착되어 있다. 그리고, CCD베어칩(12)은, 기판(51)에 홀더(52)가 장착되었을 때에, 홀더(52)의 일부로서 형성되어 있는 결상렌즈(54)와 대향하는 위치에 장착되어 있다.

또한, 기판(51)의 측면에는, 기판(1)과 마찬가지로, 외부로 신호를 출력하고, 또 외부로부터 신호를 입력하기 위한 리드(55)가 배설되어 있다. 그리고, 도 39, 도 41, 및 도 42에 있어서는, 리드(55)의 도시를 생략하고 있다.

기판(51)에 장착된 CCD베어칩(12)으로부터는, 신호를 주고 받기 위한접속선(12A)이 인출되어 있고, 각 접속선(12A)은, 소정의 리드(55)와 접속되어 있다.

홀더(52)는, 전술한 바와 같이, 투명한 재료로 이루어지고, 그 형상은, 그 수평방향의 단면이 장방형인 상자형 (도 41에 나타낸 상태에 있어서, 상하를 역으로 한 경우)으로 되어 있다. 그리고, 그 저면(촬상장치의 상부)의 중심부분에는, 단옥렌즈로서의 결상렌즈(54)가 형성되어 있고, 그 결상렌즈(54)의 부분을 제외하고, 내측도 포함하여 무반사코팅이 되어 있다. 즉, 홀더(52)에는, 차광성의 도료가 도포되거나, 또는 이에 준하는 가공이 되어 있고, 이로써 차광막(61)이 형성되어 있다.

지금, 도 40에 나타낸 바와 같이, CCD베어칩(12)의 접속선(12A)이 인출되어 있는 쪽의 변 (도 40에 있어서 수직방향의 변)의 길이는, 인출선(12A)이 없는 쪽의 변 (도 40에 있어서 수평방향의 변)의 길이보다 길다. 따라서, 홀더(52)의 4개의 측면인, 대향하는 2조의 다리부(62)중, 도 40에 있어서 수평방향으로 대향하는 다리부(62) 끼리의 거리는, 도 41에 나타낸 바와 같이, 짧은 것으로 되고, 또 도 40에 있어서 수직방향으로 대향하는 다리부(62) 끼리의 거리는, 도 42에 나타낸 바와 같이, 긴 것으로 된다. 그리고, 한쪽의 대향하는 다리부(62)는, 내측의 부분을 잘라내고, 이로써 절결(62A)이 형성되어 있다. 그리고, 이 절결(62A)의 부분은, CCD베어칩(12)의 세로의 2변의 부분에 정밀도 양호하게 결합하도록 되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 홀더(52)는, 예를 들면 투명한 플라스틱을 몰드성형함으로써 구성되어 있고 (따라서, 결상렌즈(54)도, 결상렌즈(4)와 마찬가지로,플라스틱몰드 단옥렌즈임), 이로써 결상렌즈(54)의 주점(主点)에 대한, 홀더(52)의 각 부의 칫수의 상대적인 정밀도는, 충분히 높게 되어 있다.

홀더(52)의 한쪽의 대향하는 다리부(62)는, 그 절결(62A)의 부분의 각각이, CCD베어칩(12)의 도 40에 있어서의 세로의 2변의 부분에 결합됨으로써, CCD베어칩(12)에 직접 접촉하고 있다. 이 한쪽의 대향하는 다리부(62)의 길이 (도 41에 있어서의 수직방향의 길이)는, 다른 쪽의 대향하는 다리부(62)의 길이 (도 42에 있어서의 수직방향의 길이)보다 약간 짧게 되어있다. 이로써, 한쪽(도 41)의 대향하는 다리부(62)의 하단이, 기판(51)으로부터 약간 떠 있는 상태이고, 절결(62A)이, CCD베어칩(12)의 수광면과 그 측면에, 어느 정도의 압력을 가지고, 직접 접촉하고 있다 (따라서, 한쪽 (도 41)의 다리부(62)는, CCD베어칩(12)에 맞닿은 상태로 된다). 그리고, 이 압력은, 홀더(52)를 기판(51)에 결합한 후, 소정의 압력을 가하면서, 충전제(20)를 충전함으로써 기판(51)과 홀더(52)와를 접착, 봉지함으로써 생기도록 되어 있다.

홀더(52)의 다른 쪽 (도 42)의 대향하는 다리부(62)는, 한쪽 (도 41)의 대향하는 다리부(62)보다 약간 길지만, 절결(62A)이, CCD베어칩(12)의 수광면에 맞닿았을 때에, 그 하부가 기판(51)에 접촉하지 않는 정도의 길이로 되어 있다. 따라서, 기판(51)과 홀더(52)와는, 한쪽 (도 41)의 대향하는 다리부(62)를 CCD베어칩(12)에 접촉시키는 정밀도를 우선하는 형으로 접착되어 있다.

그리고, 결상렌즈(54)의 광학특성, 및 CCD베어칩(12)에 맞닿는 2개의 다리부 (한쪽 (도 41)의 대향하는 다리부)(62)의 칫수(길이)는, 도 14 또는 도 15에서 설명한 경우와 동일하게 되어 있다.

이상과 같이, 제2 실시예에 있어서도, CCD베어칩(12)이 장착된 기판(51)과, 결상렌즈(54) 및 조리개효과를 가지는 차광막(61)이 형성된 홀더(52)와를 일체화하도록 했으므로, 촬상장치의 응용시의 장착 및 취급이 용이하게 되고, 제조코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 홀더(52)의 각 부의 칫수의, 결상렌즈(54)의 주점에 대한 상대적 정밀도는 충분히 높게 되어 있는 동시에, 그 한쪽 (도 41)의 대향하는 다리부(62)는, CCD베어칩(12)의 수광면에 직접 맞닿아 있으므로, 결상렌즈(54)는, 제1 실시예의 결상렌즈(4)에 있어서의 경우와 마찬가지로, 특별한 조정을 하지 않고, 정밀도 양호하게 배치할 수 있고, 이로써, 촬상장치의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.

또, 홀더(52)에는, 그 일부로서, 결상렌즈(54)를 형성하고, 기판(51)에는, CCD베어칩(12)만을 장착하도록 했으므로, 제1 실시예에 있어서의 경우에 비교하여, 촬상장치의 더욱 소형화, 경량화, 저가격화를 도모할 수 있다.

또한, 도 42에 나타낸 바와 같이, 홀더(52)의 다른 쪽의 대향하는 다리부(62) 끼리의 거리는, CCD베어칩(12)의 도 40에 있어서의 수평방향의 길이보다 긴 것으로 되어 있으므로, 접속선(12A)의 인출을 용이하게 행할 수 있다.

다음에, 도 39∼도 42에 나타낸 촬상장치의 제조방법에 대하여 설명한다. 먼저, 기판(51)상에 CCD베어칩(12)을 장착하는 동시에, 리드(55)를 배설하고, 필요에 따라서, CCD베어칩(12)의 접속선(12A)과 리드(55)와의 접속을 행한다. 한편, 투명의 재료를 사용하여, 결상렌즈(54)를 가지고, 다리부(62)에 절결(62A)을 배설한 홀더(52)를 몰드성형한 후, 차광막(61)을 형성한다. 그리고, 기판(51)과 홀더(52)와를, 한쪽의 대향하는 다리부(62)를, CCD베어칩(12)에 맞닿은 상태에서, 도 41 및 도 42에 나타낸 바와 같이 충전제(20)를 충전함으로써 일체화한다.

기판(51)과 홀더(52)와를 일체화할 때에는, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 특별한 조정을 할 필요가 없으므로, 용이 또한 저코스트로, 촬상장치를 제조할 수 있다.

그리고, 이 경우에 있어서도, 투명의 재료와 차광성의 재료를 사용하여, 홀더(52)(결상렌즈 54)를 몰드성형할 수 있다. 이로써, 도 43에 나타낸 바와 같이, 결상렌즈(54)를 투명재료로 형성하고, 다리부(62)를 차광성 재료로 형성할 수 있다.

또는, 또 도 44에 나타낸 바와 같이, 투명재료로 결상렌즈(54)를 다리부(62)를 포함하여 성형하고, 그 외주측과 내주측에, 각각 외시트(91)와 내시트(92)를 덮어씌우도록 하여, 홀더(52)를 형성하도록 해도 된다. 이 외시트(91)와 내시트(92)는, 각각 차광성 재료이고, 결상렌즈(54)의 외주측과 내주측의 형상에 대응하여 형성되어 있다. 또는, 외시트(91)와 내시트(92)를 덮어씌우는 대신에, 검게 도장(塗裝)하도록 해도 된다.

이 밖에, 예를 들면 도 45에 나타낸 바와 같이, CCD베어칩(12)을 기판(51)상에 장착하고, 또한 결상렌즈(54)를 기판(51)상에 장착한 상태에서, 기판(51)과 결상렌즈(54)의 외주를 흑색의 수지(66)로 몰드하도록 할 수도 있다.

또, 이 촬상장치는, 도 25에 나타낸 드라이버(13)로부터 출력되는 신호를,외부로부터, 리드(55)를 통하여 입력함으로써 드라이브하고, 그 결과, 역시 리드(55)를 통하여 얻어지는 화상신호는, 외부에 있어서, 필요에 따라서 신호처리된다.

또한, 제2 실시예에 있어서는, 결상렌즈(54)로부터의 광을 광전변환하는 광전변환소자로서, CCD베어칩(12)을 사용하도록 했지만, 광전변환소자로서, 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 예를 들면 파괴독출형 촬상소자나 기타의 것을 사용하는 것이 가능하다.

그리고, 도 42의 실시예에 있어서의 기판(51)을, 도 46에 나타낸 바와 같이 크게 하고, 그 기판(51)상에 각종의 부품(67)을 배치하도록 할 수도 있다.

또, 결상렌즈로서는, 1단의 구성만은 아니고, 도 47에 나타낸 바와 같이, 결상렌즈(54A)(볼록렌즈)와 결상렌즈(54B)(오목렌즈)의 2단의 구성으로 할 수도 있다. 물론, 3단 이상의 구성으로 하는 것도 가능하다.

[제3 실시예]

도 48은, 본 발명을 적용한 촬상장치(100)를 내장한 비디오카메라의 구성예를 나타내고 있다. 그리고, 도면중, 도 25에 있어서의 경우와 대응하는 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 있다. 촬상장치(100)는, 제1 실시예 또는 제2 실시예 의 촬상장치와 동일하게 구성되어 있다. 단, 기판(1)(또는 51)에는, CCD베어칩(12)과 A/D변환기(70)가 장착되어 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 촬상장치(100)는, 제1 실시예의 촬상장치와 동일하게 구성되어 있는 것으로 한다.

A/D변환기(70)는, 시리얼출력형의 A/D변환기이고, CCD베어칩(12)으로부터 출력되는 화상신호를, 그 출력주기 (어떤 화소에 대응하는 화상신호가 출력되고나서, 다음의 화소에 대응하는 화상신호가 출력되기까지의 시간)의 1/2의 주기를 가지는 샘플링클록 p1의 타이밍으로 A/D변환하고, 그 결과 얻어지는 디지탈 화상데이터를 시리얼데이터의 형으로 출력하도록 되어 있다.

그리고, A/D변환기(70)는, 외부로부터 공급되는 레퍼런스전압 vref을 기준으로, 샘플치에 할당되는 비트를 결정하도록 되어 있다.

또, A/D변환기(70)로서는, 샘플링의 결과 얻어진 화상데이터를, 파랄렐데이터의 형으로 출력하는 파랄렐출력형의 A/D변환기를 사용하는 것도 가능하다 (이 경우, 후술하는 S/P변환기(71)는 불필요하게 된다). 단, A/D변환기(70)로서, 파랄렐출력형의 A/D변환기를 사용한 경우, 파랄렐데이터의 형으로 출력하는 화상데이터의 비트수분의 리드(5)를 배설할 필요가 있는 것에 대하여, A/D변환기(70)를 시리얼출력형의 A/D변환기로 한 경우에는, 화상데이터를 출력하기 위하여 필요한 리드(5)는 1개로 해도 된다. 따라서, A/D변환기(70)로서는, 시리얼출력형의 것을 사용하는 쪽이, 촬상장치(100)를 소형으로 구성할 수 있다.

S/P(시리얼/파랄렐)변환기(71)는, 촬상장치(100)(A/D변환기 70)로부터 출력되는 시리얼의 화상데이터를 파랄렐의 화상데이터로 변환하여, DFF (지연형 플립플롭)(72) 및 감산회로(73)에 출력하도록 되어 있다. DFF(72)는, 샘플링클록 p1과 동일한 주기를 가지는 클록 p2에 따라서, S/P변환기(71)로부터의 화상데이터를 1클록분만큼 지연하여, 감산회로(73)에 출력하도록 되어 있다. 감산회로(73)는, S/P변환기(71)로부터의 화상데이터와, DFF(72)의 출력과의 차분을 연산하여, 그차분치를 DFF(74)에 출력하도록 되어 있다. DFF(74)는, 클록 p2의 2배의 주기 (화소의 출력주기와 동일한 주기)를 가지는 클록 p3에 따라서, 감산회로(73)로부터 출력되는 차분치를, 하나 건너 래치하여, 카메라신호처리회로(75)에 출력하도록 되어 있다.

카메라신호처리회로(75)는, DFF(74)의 출력에 소정의 신호처리를 실시하도록 되어 있다.

타이밍제네레이터(76)는, 도시하지 않은 클록발생회로로부터 공급되는 클록에 따라서, 각종의 타이밍신호를 생성하도록 되어 있다. 즉, 타이밍제네레이터(76)는, 도 25의 타이밍제네레이터(15)와 동일하게, CCD베어칩(12)을 드라이브하기 위한 타이밍신호를 생성하여, 드라이버(13)에 공급한다. 또한, 타이밍제네레이터(76)는, 전술한 바와 같은 주기의 클록 p1, p2, p3을 생성하여, A/D변환기(70), DFF(72),(74)에 각각 공급한다. 또, 타이밍제네레이터(76)는, S/P변환기(71)가 동작하는데 필요한 클록을 생성하여, S/P변환기(71)에 공급한다. 그리고, 타이밍제네레이터(76)가 출력하는 각종의 타이밍신호는, 상호 동기가 취해진 것으로 되어 있다 (클록발생회로로부터의 클록에 동기한 것으로 되어 있다).

다음에, 도 49의 타이밍차트를 참조하여, 그 동작에 대하여 설명한다. 피사체로부터의 광은, 결상렌즈(4)에 입사하고, 이 광은, 결상렌즈(4)에 의하여 CCD베어칩(12)의 수광면상에 결상된다. CCD베어칩(12)에서는, 그곳에서 수광된 광이 광전변환되고, 그 광에 대응하는 화상신호 out가, 드라이버(13)로부터의 타이밍신호에 따라서, A/D변환기(70)에 출력된다. 여기서, 도 49A는, CCD베어칩(12)으로부터 출력되는 화상신호 out를 나타내고 있다.

A/D변환기(70)에서는, CCD베어칩(12)으로부터 출력된 화상신호 out가, 그 출력주기의 1/2의 주기를 가지는 샘플링클록 p1 (도 49B)의, 예를 들면 상승에지의 타이밍으로 A/D변환되고, 그 결과 얻어지는 디지탈 화상데이터 sa (도 49C)가, 시리얼데이터의 형으로, S/P변환기(71)에 출력된다. S/P변환기(71)에서는, A/D변환기(70)로부터의 시리얼의 화상데이터 sa가 파랄렐의 화상데이터 sb (도 49E)로 변환되어, DFF(72) 및 감산회로(73)에 출력된다.

그리고, S/P변환기(71)에서는, 변환처리에 1클록분의 시간을 요하고, 그러므로, 화상데이터 sb (도 49E)는, 화상데이터 sa (도 49C)보다 1클록만큼 지연된 것으로 된다.

DFF(72)에서는, 타이밍제네레이터(76)로부터 공급되는, 샘플링클록 p1과 동일한 주기를 가지는 클록 p2 (도 49D)의, 예를 들면 상승에지의 타이밍으로, S/P변환기(71)로부터의 화상데이터 sb가 래치되고, 이로써 1클록분만큼 지연되어, 도 49F에 나타낸 바와 같은 화상데이터 sc로 되어, 감산회로(73)에 출력된다.

여기서, 샘플링클록 p1과 동일한 주기를 가지는 클록 p2은, CCD베어칩(12)이 화상신호 out를 출력하는 주기의 1/2 주기를 가지므로, 화상데이터 sb를, 클록 p2의 1주기분만큼 지연한 화상데이터 sc는, 화상데이터 sb보다도, CCD베어칩(12)의 화소피치의 절반에 대응하는 시간만큼 위상이 지연된 것으로 된다. 그래서, 화상데이터 sc를, 이하, 단지 반화소(半畵素)지연데이터 sc라고 한다.

감산회로(73)에서는, S/P변환기(71)로부터 출력된 화상데이터 sb로부터, DFF(72)로부터 출력된 반화소지연데이터 sc가 감산되고, 그 감산치(차분치) sd (도 49G)가, DFF(74)에 출력된다. DFF(74)에서는, 감산회로(73)로부터의 감산치 sd가, 타이밍제네레이터(76)로부터 공급되는, 클록 p2의 2배의 주기를 가지는 클록 p3 (도 49H)의, 예를 들면 상승에지의 타이밍으로 래치되고, 이로써, 도 49I에 나타낸 바와 같은 화상데이터 se가, 카메라신호처리회로(75)에 출력된다. 즉, DFF(74)에서는, 감산회로(73)로부터의 감산치 sd가, 하나 건너 래치되어, 카메라신호처리회로(75)에 출력된다.

여기서, 도 50은, CCD베어칩(12)의 내부구성예 (이른바 FDA (Floating Diffusion Amplifier)의 부분의 구성예)를 나타내고 있다. CCD베어칩(12)의 수광면에서 발생한 전하는, 콘덴서 C에 차지(축적)되고, 이로써 출력버퍼 BUF로부터는, 콘덴서 C에 축적된 전하에 대응한 전압변화가, 화상신호로서 출력된다. 그리고, 스위치 SW가 온으로 되고, 이로써 콘덴서 C에, 플러스의 전압 E이 인가됨으로써, 콘덴서 C가 디스차지되고 (기준전위로 차지되고), 그 후, 스위치 SW가 오프로 되고, 콘덴서 C는, 다음의 화소에 대응하는 전하를 차지하는 것이 가능한 상태로 된다.

CCD베어칩(12)에서는, 이상과 같은 동작이 반복됨으로써, 화상신호가 출력되지만, 스위치 SW를 온, 오프할 때에는, 열잡음이 발생하고, 그 열잡음에 대응하는 전압이 콘덴서 C에서 유지된다. 또, 출력버퍼 BUF에서는, 이른바 1/f노이즈 (파동의 노이즈)가 발생한다. 그러므로, 스위치 SW가 온되고, 다시 오프된 후 (이와 같은 스위치 SW의 동작을, 이하, 단지 리셋이라고 함), 출력버퍼 BUF의 출력레벨 (이와 같은 리셋 후의 출력버퍼 BUF의 출력레벨을, 이하, 단지 프리차지레벨이라고 함)은, 소정의 기준레벨 (예를 들면, 흑레벨 등)로는 되지 않고, 전술한 바와 같은 열잡음 및 1/f 노이즈 (이하, 양쪽 포함하여, 잡음성분이라고 함)의 영향을 반영한 레벨로 된다.

그래서, 통상은, CCD베어칩(12)의 출력에 대하여, A/D변환처리 등을 실시하기 전에, 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 상관 2중샘플링처리를 실시함으로써, 잡음성분을 저감한 화상신호를 얻도록 되어 있다.

그러나, CCD베어칩(12)을 내장하는 촬상장치(100)를, 될 수 있는 대로 소형화하고, 또한 출력으로서, 디지탈 화상데이터를 얻고자 하는 경우에, CCD베어칩(12)의 출력을, 상관 2중샘플링처리를 하기 위한, 예를 들면 도 25에 나타낸 cds처리회로(21)를, 촬상장치(100)에 내장시킨 것에서는, 소형화의 요청에 따르지 못하는 것으로 된다.

그래서, 도 48의 비디오카메라에서는, 이와 같은 요청에 따르도록, CCD베어칩(12)의 출력을, A/D변환기(70)에서 디지탈 화상데이터로 한 후, 다음과 같이 하여, 잡음성분을 저감하도록 되어 있다.

즉, CCD베어칩(12)으로부터 출력되는 화상신호 out는, 전술한 것으로부터, 도 49A에 나타낸 바와 같이, 프리차지레벨로 되는 프리차지부 (도면중, 점선으로 나타낸 부분)와, 콘덴서 C에 차지된 전하에 대응하는 레벨 (신호레벨)로 되는 신호부 (도면중, 실선으로 나타낸 부분)와로 이루어진다. 그리고, 전술한 잡음성분의발생원리로부터, 어떤 신호부에 포함되는 잡음성분과, 그 직전의 프리차지부에 포함되는 잡음성분에는 상관성이 있다. 즉, 어떤 신호부에 포함되는 잡음성분과, 그 직전의 프리차지레벨과는 대략 같다. 따라서, 어떤 신호부의 신호레벨로부터, 그 직전의 프리차지레벨을 감산하면, 그 신호부의 진(眞)의 신호성분이 얻어지게 된다.

DFF(72), 감산회로(73), 및 DFF(74)에서는, A/D변환기(70)로부터의 화상데이터 sa에 대하여, 전술한 원리에 대응하는 처리를 실시함으로써, 잡음성분을 저감한 화상데이터를 얻도록 이루어져 있다.

즉, A/D변환기(70)에서는, 전술한 바와 같이, CCD베어칩(12)으로부터의 화상신호 out가, 그 출력주기의 1/2의 주기를 가지는 샘플링클록 p1 (도 49B)의 타이밍으로 A/D변환되므로, 그 결과 얻어지는 디지탈 화상데이터 sa는, 도 49C에 나타낸 바와 같이, 신호레벨(vi)과 프리차지레벨(fi)과가 교호로 배열된 것으로 된다. 그리고, 도 49C (도 49E 및 도 49F에 있어서도 동일)에서는, 신호레벨 또는 프리차지레벨을, 각각 v 또는 f에 숫자를 붙여 나타내고 있다. 또, 조로 될 신호레벨 및 프리차지레벨 (어떤 신호레벨과, 그 직전의 프리차지레벨)에는, 동일한 숫자를 붙이고 있다.

그리고, 감산회로(73)에 입력되는 화상데이터 sb 또는 반화소지연데이터 sc는, 화상데이터 sa (단, 파랄렐데이터의 형으로 변환한 것)를, 각각 1클록 또는 2클록분만큼 지연한 것이므로, 도 49E 또는 도 49F에 나타낸 바와 같이 된다. 또한, 감산회로(73)에서는, 화상데이터 sb로부터, 반화소지연데이터 sc가 감산되므로, 그감산치 sb중, 조로 될 신호레벨 및 프리차지레벨로부터 구해진 것은, 잡음성분이 저감된 화상데이터 (이하, 단지 진의 화상데이터라 한다)로 된다. 즉, 감산치 sd는, 도 49G에 있어서, v′에 숫자를 붙여 나타낸 바와 같이, 하나 건너, 진의 화상데이터로 된다. 그리고, 도 49G에 있어서, v′＃i (＃i는 정수)는, v＃i－f＃i의 연산결과를 나타내고 있으며, x는 무효의 데이터를 나타내고 있다.

따라서, DFF(74)에 있어서, 감산치 sd를, 도 49H에 나타낸 바와 같은 클록 p3의 타이밍으로, 하나 건너 래치함으로써, 카메라신호처리회로(75)에는, 진의 화상데이터 se (도 49I)만이 공급되게 된다.

그리고, 감산회로(73)에 있어서의 감산처리에 의하면, 유효한 비트수를 저하시키는 것으로 되지만, 이에 의한 영향은, A/D변환기(70)에 부여하는 기준전압 vref을 적절하게 설정함으로써, 거의 무시할 수 있다.

카메라신호처리회로(75)에서는, 화상데이터 se가, 예를 들면 도 49J에 나타낸 바와 같이 아날로그신호로 변환되어, 비디오테이프 등에 기록된다.

이상과 같이, 촬상장치(100)로부터는, 디지탈로 화상데이터가 출력되므로, 이것을 내장한 장치를 용이하게 구성하는 것이 가능하게 된다.

또, A/D변환기(70)에서는, CCD베어칩(12)으로부터의 화상신호 out의 출력주기의 1/2의 주기를 가지는 샘플링클록 p1의 타이밍으로 A/D변환을 행하도록 하였으므로, 그 후에, 화상데이터에 포함되는 잡음성분을 용이하게 저감할 수 있다. 그 결과, 촬상장치(100)에, 그와 같은 잡음성분을 저감하기 위한 회로를 배설할 필요가 없어지고, 디지탈 화상데이터를 출력하는, 소형의 촬상장치를 실현할 수 있다.

[제4 실시예]

이상과 같은 촬상장치를 퍼스널컴퓨터에 장착하여 사용하는 것이 고려된다. 도 51은, 이와 같은 퍼스널컴퓨터의 외관구성을 나타내고 있다. 즉, 노트북타입의 퍼스널컴퓨터(240)의 본체(241)측의 상면에는, 키보드(242)가 형성되어 있고, 그 본체(241)의 측면에는, FD장착부(244)와 PC카드장착부(245)가 형성되어 있다. PC카드장착부(245)에는, PC카드(246)를 필요에 따라서 장착하고, 또 사용하지 않을 경우, 이것을 꺼낼 수 있도록 되어 있다. 또, LCD(243)는, 본체(241)에 대하여 회동가능하게 지지되어 있고, 소정의 문자, 도형 등, 화상정보를 표시하도록 되어 있다.

도 52는, PC카드(246)의 외관구성을 나타내고 있다. 이 실시예에 있어서는, PC카드(246)는, 길이가 85.6mm, 폭이 54.0mm, 높이(두께)가 10.5mm로 되어 있다. 이 형상은, PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) 표준의 타입 3의 카드로서 규정되어 있는 것이다.

이 PC카드(246)는, 도 53에 나타낸 바와 같이, 상자체(301)를 가지고 있으며, 이 상자체(301)에 대하여, 슬라이드부재(302)가 슬라이드가능하게 지지되어 있다. 그리고, 이 슬라이드부재(302)에는, 지지부재(303)를 통하여 촬상장치(100)가 회동가능하게 지지되어 있다. 슬라이드부재(302)를 상자체(301)의 내부에 진입시켰을 때, 촬상장치(100)도 상자체(301)의 내부에 완전히 수용되도록 되어 있다.

그리고, 예를 들면, 퍼스널컴퓨터(240)의 전화회선 등의 통신회선에 접속하여, 텔레비전전화나 텔레비전회의를 행할 경우, 도 53에 나타낸 바와 같이,PC카드(246)를 PC카드장착부(245)에 장착하고, 상자체(301)에 대하여, 슬라이드부재(302)를 슬라이드시킴으로써, 촬상장치(100)를 퍼스널컴퓨터(240)의 외부에 인출한다. 또한, 도 54에 나타낸 바와 같이, 촬상장치(100)를 지지부재(303)를 지점으로 하여, 약 60도∼90도의 범위로 회동하여, 촬상장치(100)의 구멍(3)(결상렌즈 4)을 사용자 (피사체)에 지향시킨다.

도 55는, 이와 같이 PC카드(246)의 상자체(301)내에 수용하는 촬상장치(100)의 내부의 구성예, 즉 제4 실시예를 나타내고 있다.

본 실시예는, 기본적으로, 도 6에 나타낸 제1의 실시예와 동일한 구성으로 되어 있다. 단, CCD베어칩(12)은, 기판(1)의 뒤쪽 (결상렌즈(4)와 반대측)에, 플립칩실장법에 의하여, 그 수광면(촬상면)(도 55에 있어서, 상측의 면)이, 기판(1)에 형성된 구멍(231)을 통하여, 결상렌즈(4)에 대향하도록 장착되어 있다. 기판(1)에는, 이 CCD베어칩(12)을 장착하는 위치를 규제하기 위하여, 돌기(233)가 형성되어 있다.

또, 기판(1)의 도면중 상면측 (CCD베어칩(12)을 장착하는 면과 반대측)에는, 결상렌즈(4)가 장착되어 있다. 기판(1)에는, 이 결상렌즈(4)의 장착위치를 규제하기 위하여, 돌기(232)가 형성되어 있다. CCD베어칩(12)을 돌기(233)를 가이드로 하여 소정의 위치에 장착하고, 또한 결상렌즈(4)를 돌기(232)를 가이드로 하여 소정의 위치에 장착함으로써, 결상렌즈(4)와 CCD베어칩(12)은, 기판(1)의 구멍(231)을 통하여 소정의 상대위치에 대향배치되도록 이루어져 있다.

또, 기판(1)의 상면에는, 드라이버(13)와 A/D변환기(70)가 배치되고,기판(1)의 하면측에는, 기타의 부품(234)이 장착되어 있다.

패키지(2A)의 소정의 위치에는, 조리개로서 기능하는 구멍(3)이 형성되어 있고, 이 패키지(2A)를 충전제(20)를 통하여 기판(1)에 접착했을 때, 구멍(3)을 통하여 입사된 광이, 결상렌즈(4)에 입사된다. 이 광은 결상렌즈(4)에서 집광되어, 기판(1)의 구멍(231)을 통하여, CCD베어칩(12)의 수광면 (촬상면)에 입사되도록 이루어져 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 패키지(2A)와 결상렌즈(4)와의 사이에 소정의 간극이 배설되어, 패키지(2A)가 외력을 받았을 때, 그 힘이 결상렌즈(4)에 직접 전달되지 않도록 되어 있다.

본 실시예에 있어서는, 패키지(2A)의 상단부로부터 결상렌즈(4)의 상단부까지의 거리를 1.5mm, 결상렌즈(4)의 두께를 2.0mm, 결상렌즈(4)의 하단면으로부터 기판(1)의 상면까지의 거리를 4.0mm, 기판(1)의 두께를 0.5mm, 기판(1)의 하면으로부터, 기판(1)의 하면측에 장착된 CCD베어칩(12), 부품(234) 등의 하단부까지의 거리를 1.0mm로 할 수 있다. 특히, CCD베어칩(12)을, 기판(1)을 통하여 결상렌즈(4)와 본체측에 장착함으로써, 결상렌즈(4)의 초점거리내에 기판을 배치할 수 있으므로, 도 6에 나타낸 실시예와 비교하여, 보다 박형화가 가능하게 된다. 그 결과, 이 실시예의 합계의 두께는, 9.0mm로 된다. 또, 이 결상장치(100)의 수평방향의 길이와 수직방향의 길이는, 15mm로 할 수 있다. 따라서, 도 53과 도 54에 나타낸 바와 같이, 촬상장치(100)를, 두께가 10.5mm의 PC카드(246)의 상자체(301)의 내부에 수용하는 것이 가능하게 된다.

도 56은, 퍼스널컴퓨터(240)의 내부의 전기적 구성예를 나타내고 있다. CPU(311)는, ROM(312)에 기억되어 있는 프로그램에 따라서, 각종의 처리를 실행하도록 이루어져 있다. RAM(313)에는, CPU(311)가 각종의 처리를 실행하는데에 있어서 필요한 프로그램이나 데이터 등이 적절하게 기억된다.

버스를 통하여 CPU(311)에 접속되어 있는 입출력 인터페이스(314)에는, 키보드(242)외에, PC카드드라이버(315), FD드라이버(316), 모뎀(318)이, 각각 접속되어 있다. PC카드드라이버(315)는, PC카드(246)가 장착되었을 때, PC카드(246)에 대하여, 각종의 데이터 등을 주고 받도록 되어 있다. 또, FD드라이버(316)는, 플로피디스크(FD)(317)가 장착되었을 때, 플로피디스크(317)에 대하여 데이터를 기록 또는 재생하도록 되어 있다. 모뎀(318)은, 전화회선 등의 통신회선에 접속되어 있고, 통신회선을 통하여 입력된 데이터를 수신복조하여, 이것을 CPU(311)에 출력하거나, CPU(311)로부터 공급된 데이터를 변조하여, 통신회선에 출력하도록 되어 있다.

입출력인터페이스(314)에는 또, LCD(243)를 구동하는 LCD드라이버(319)가 접속되어 있다. 또, 마이크로폰(320)으로부터 입력된 음성신호가, A/D변환기(321)에서 A/D변환된 후, 입출력인터페이스(314)에 취입되도록 되어 있다. 또, 입출력인터페이스(314)로부터 출력된 음성데이터가, D/A변환기(322)에서 D/A변환된 후, 스피커(323)로부터 출력되도록 되어 있다.

다음에, 그 동작에 대하여 설명한다. 예를 들면, 소정의 상대와 텔레비전전화를 행할 때, 사용자는 PC카드(246)를 PC카드장착부(245)에 장착하고,촬상장치(100)를 PC카드(246)로부터 인출하고, 또한 소정의 각도로 회동하여, 도 54에 나타낸 바와 같이, 자신의 방향으로 지향시킨다.

다음에, 사용자는, 키보드(242)를 조작하여 상대측의 전화번호를 입력한다. CPU(311)는, 이 전화번호의 입력을 받았을 때, 입출력인터페이스(314)를 통하여 모뎀(318)을 제어하여, 그 전화번호에 대한 발호(發呼)동작을 실행시킨다.

모뎀(318)은, CPU(311)의 지령에 대응하여, 상대방에 대한 발호동작을 행하고, 상대방이 이 발호동작에 응했을 때는, 그 취지를 CPU(311)에 통지한다.

이 때, CPU(311)는, PC카드드라이버(315)를 통하여 PC카드(246)를 제어하여, 화상신호를 취입시킨다.

촬상장치(100)에 있어서는, 결상렌즈(4)를 통하여 사용자의 화상을 CCD베어칩(12)에서 광전변환한 후, A/D변환기(70)에서 A/D변환하여, PC카드드라이버(315)에 출력한다. PC카드드라이버(315)는, PCMCIA 표준에 따른 포맷의 데이터로 변환한 화상데이터를, 입출력인터페이스(314)를 통하여 CPU(311)에 출력한다. CPU(311)는, 이 화상데이터를, 입출력인터페이스(314)를 통하여 모뎀(318)에 공급하고, 통신회선을 통하여 상대측에 송신시킨다.

한편, 동일한 장치를 가지는 상대측의 화상데이터가 통신회선을 통하여 보내오면, 모뎀(318)은, 이것을 수신복조하여, CPU(311)에 출력한다. CPU(311)는, 이 화상데이터의 입력을 받으면, 이것을 LCD드라이버(319)에 출력하여, LCD(243)에 표시시킨다. LCD(243)에, 상대방의 화상이 표시되게 된다.

한편, 사용자가, 상대방에 향하여 말하는 음성신호는, 마이크로폰(320)에서취입되고, A/D변환기(321)에서 A/D변환된다. 모뎀(318)은, CPU(311)의 제어하에, 이 음성데이터를, 통신회선을 통하여 상대측에 송신한다.

또, 상대측으로부터 송신되어 온 음성데이터는, 모뎀(318)에서 복조된다. 이 복조음성데이터는, D/A변환기(322)에서 D/A변환된 후, 스피커(323)로부터 방음(放音)된다.

이와 같이 하여, 사용자는 퍼스널컴퓨터(240)에 촬상기능을 가지는 PC카드(246)를 장착하는 것만으로, 간단히 텔레비전전화를 행할 수 있다.

그리고, 이상의 실시예에 있어서는, 결상렌즈를 1개의 렌즈로 구성하도록 했지만, 결상렌즈는, 도 47에 나타낸 바와 같이, 복수의 렌즈로 구성하도록 하는 것도 가능하다.

본 발명의 촬상장치 및 본 발명의 촬상장치의 제조방법에 의하면, 그 외장이 외광을 차단하는 동시에, 주변광선을 차단하는 조리개효과를 가지고, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈가 배설되어 있는 홀더와, 최소한, 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자가 장착되어 있는 기판이 일체화되어 있다. 따라서, 촬상장치를 소형화, 박형화, 경량화하는 것이 가능하게 되고, 그 장착 및 취급을 용이하게 할 수 있다. 또, 저화소수의 광전변환소자를 사용하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 촬상장치에 의하면, 유효화소의 피치를, 촬상유효영역의 1/(200F)보다 큰 값으로 설정하도록 했으므로, 저코스트로 박형화가 가능한 촬상장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 촬상장치에 의하면, 광을 결상시키는 1개의 결상렌즈의 일부가 그 결상렌즈에 의하여 결상된 광을 광전변환하여, 화상신호를 출력하는 광전변환소자와 직접 접촉하고 있으므로, 소형화, 박형화, 경량화하는 것이 가능하게 되고, 그 장착 및 취급을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니고, 결상렌즈와 광전변환소자와의 사이의 광학적 조정을 하지 않아도 된다.

본 발명의 촬상장치에 의하면, 광전변환소자, 및 A/D변환기가, 1개의 패키지에 내장되어 있다. 따라서, 소형화, 박형화, 경량화하는 것이 가능하게 되고, 그 장착 및 취급을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니고, 디지탈 화상데이터를 출력하는 소형의 촬상장치의 제공이 가능하게 된다.

본 발명의 신호처리장치 및 본 발명의 신호처리방법에 의하면, 화상데이터가, 전하결합소자가 화상신호를 출력하는 주기의 1/2의 주기를 가지는 클록의 타이밍으로, 화상신호를 A/D변환한 것일 때, 화상데이터가 1클록분만큼 지연되어, 화상데이터와, 1클록분만큼 지연된 화상데이터와의 차분이 연산된다. 그리고, 그 차분이, 하나 건너 출력된다. 따라서, 전하결합소자가 출력하는 화상신호에 포함되는 잡음성분을 저감할 수 있다.

본 발명의 촬상어댑터장치에 의하면, 기판과 홀더와를 일체화한 촬상장치를 상자체에 수용하도록 했으므로, 소형화, 박형화, 경량화, 또한 저코스트화가 가능하게 된다.

본 발명의 정보처리장치 및 본 발명의 정보처리방법에 의하면, 촬상어댑터장치의 촬상장치로부터 출력된 화상신호를 취입하여, 처리하도록 했으므로, 임의의 장소에서 간단하게 화상신호를 전송하는 것이 가능하게 된다.

Claims

전하결합소자로부터 출력된 화상신호를 A/D변환한 디지탈 화상 데이터를 처리하는 신호처리장치로서,

상기 화상 데이터는 상기 전하결합소자가 상기 화상신호를 출력하는 주기의 1/2의 주기를 가지는 클록의 타이밍으로 상기 화상신호를 A/D변환한 것일 때,

상기 화상 데이터를 1클록분만큼 지연하는 지연수단과,

상기 화상 데이터와 상기 지연수단의 출력의 차분(差分)을 연산하는 연산수단과,

상기 연산수단으로부터 출력되는 상기 차분을 하나 건너 출력하는 출력수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
전하결합소자로부터 출력된 화상신호를 A/D변환한 디지탈 화상데이터를 처리하는 신호처리방법으로서,

상기 화상 데이터는 상기 전하결합소자가 상기 화상신호를 출력하는 주기의 1/2의 주기를 가지는 클록의 타이밍으로 상기 화상신호를 A/D변환한 것일 때,

상기 화상 데이터를 1클록분만큼 지연하는 스텝과,

상기 화상데이터와 상기 1클록분만큼 지연한 상기 화상데이터의 차분을 연산하는 스텝과,

상기 차분을 하나 건너 출력하는 스텝

을 구비하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.