WO1996038980A1 - Dispositif de saisie d'image et son procede de fabrication, adaptateur de saisie d'image, processeur de signaux, procede de traitement de signaux, processeur d'informations et procede de traitement d'informations - Google Patents

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imaging lens
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Kazuhiko Ueda
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Sony Corporation
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    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device and a method of manufacturing the same, an imaging adapter device, a signal processing device and a signal processing method, and an information processing device and an information processing method.
  • the present invention relates to an imaging device and a method for manufacturing the same, an imaging adapter device, a signal processing device and a signal processing method, and an information processing device and an information processing method.
  • the present invention relates to an imaging device and a method of manufacturing the same, which can be provided at a low price, an imaging adapter device, a signal processing device and a signal processing method, and an information processing device and an information processing method.
  • FIG. 1 shows an example of a configuration of a conventional video camera.
  • This video camera includes a lens module 101 and a camera body 111.
  • the lens module 101 is composed of an imaging lens 102 including a focus lens 104 and an iris adjustment mechanism 103, and the camera body 111 is an optical LPF (mouth-pass filter). It consists of 1 1 2, image sensor 1 1 3, and camera processing circuit 1 1 4.
  • the light from the subject that has entered the imaging lens 102 is emitted to the image sensor 113 via the iris adjustment mechanism 103 and the optical LPF 112, thereby the image sensor 1
  • An image of the object is formed on the light-receiving surface 13.
  • the image sensor 113 is, for example, a charge-coupled device (hereinafter, appropriately referred to as a CCD) or the like, photoelectrically converts light as an image of the subject received on its light receiving surface, and responds to the resulting subject.
  • Camera processing times In the path 114 predetermined signal processing is performed on the image signal from the image sensor 113, and thereafter, the signal is recorded on a recording medium such as a video tape, or output to a monitor, for example. It is displayed or even supplied to a computer or the like to perform predetermined processing.
  • the image sensor 113 is supplied with a drive signal from the camera processing circuit 114, and the image sensor 113 receives a predetermined signal such as an output of an image signal according to the drive signal. Is performed.
  • the iris adjustment mechanism 103 adjusts the brightness of an image formed on the image sensor 113 and adjusts the peripheral light emitted from the imaging lens 102 that is unnecessary for image formation. It is designed to block light.
  • the focus lens 104 adjusts the focus of an image formed on the image sensor 113.
  • the optical LPF 112 is an optical element having a different refractive index depending on the polarization plane of light incident thereon, and is made of, for example, crystalline quartz having optical anisotropy. The high frequency component of the spatial frequency of light is suppressed, and thereby, the aliasing distortion generated in the image sensor 113 is reduced.
  • the video camera when a video camera is used, for example, for inputting an image to a computer or for monitoring a car, or when applied to a so-called video telephone or a video conference system, the video camera is obtained from the video camera. It is not so required that the image be of high quality. That is, a video camera that is easy to install and handle, even if the image quality is not so high, is usually required.
  • the conventional video camera requires an optical LPF 112 as shown in FIG. 1 to limit the spatial frequency of light incident on the image sensor 113. It was necessary to make the thickness proportional to the pixel pitch of the image sensor 113. For this reason, when the image sensor 113 with a small pixel pitch is used, the price of the image sensor 113 increases, and when the image sensor 113 with a large pixel pitch is used, the thickness becomes large. It is necessary to provide an optical LPF 112 with a large thickness d, which increases the size of the device.
  • a video camera having a configuration as shown in FIG. 2, for example, is known as a more compact and lower cost video camera.
  • the CCD image sensor 403 is fixed on the substrate 404.
  • one imaging lens 401 is fixed to the lens barrel 402, and the lens barrel 402 is fixed to the substrate 404.
  • Various components 405 are attached to the back side of the board 404.
  • the CCD image sensor 403 is configured as shown in FIG. That is, the CCD image sensor 403 includes the CCD bearer 403A that photoelectrically converts the input light.
  • This CCD bear chip 403A has a color filter (not shown) on its light incident surface side that allows only light of predetermined wavelengths of R, G, and B (which may be complementary colors) to pass through. are doing.
  • the CCD bear chip 403A is housed inside a package 403B made of plastic or the like, and a cover glass 403C is arranged at the upper end of the package 403B.
  • the distance from the upper edge of the CCD image sensor 403 to the upper surface of the CCD image sensor 403 is about 30 mm, the thickness of the CCD image sensor 403 is recommended to be 5, and the lower edge of the component 405 from the upper surface of the substrate 404 The distance to this is about 15 marauders, and the total is about 50 thighs.
  • An object of the present invention has been made in view of such a situation, and it is an object of the present invention to provide a small and lightweight device which is easy to assemble and handle, at a low price.
  • the imaging device is an exterior holder provided with at least one imaging lens for forming light, having an aperture effect of blocking peripheral rays, and blocking external light. And at least a substrate on which a photoelectric conversion element for photoelectrically converting the light imaged by the imaging lens and outputting an image signal is mounted, wherein the holder and the substrate are integrated. It is characterized by having.
  • a method for manufacturing an imaging device wherein the photoelectric conversion of the incident light is performed, and a photoelectric conversion element that outputs an image signal is mounted on a substrate; and the light is imaged on the photoelectric conversion element. Forming a portion of one imaging lens that blocks ambient light; and connecting the imaging lens to the substrate.
  • -It is characterized by comprising a step of embodying.
  • the imaging device is provided with one imaging lens that forms light, and at least a photoelectric conversion element that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal.
  • An imaging device comprising a substrate and a focal length f defined by a pupil diameter D and a focal length f of an imaging lens.
  • F the photoelectric conversion element is characterized in that the effective pixel pitch is set to a value larger than 1 / (200F) of the imaging effective area.
  • the imaging device further comprising: one imaging lens that forms light, and a photoelectric conversion element that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal.
  • the imaging lens is characterized in that a part thereof is in direct contact with the photoelectric conversion element.
  • the imaging device wherein the photoelectric conversion device converts the light incident on the light receiving surface into an image signal and outputs an image signal, and A / D converts the image signal output from the photoelectric conversion device into an A / D signal. And a converter, wherein the photoelectric conversion element and the A / D converter are incorporated in one package.
  • a signal processor is a signal processor that processes digital image data obtained by A / D converting an image signal output from a charge-coupled device, wherein the image data is a charge-coupled device.
  • the image signal is A / D converted at the timing of a clock having a half cycle of the output cycle of the image signal, a delay means for delaying the image data by one clock, And a calculating means for calculating a difference from an output of the delay means, and an output means for outputting every other difference output from the calculating means.
  • a signal processing method is a signal processing method for processing digital image data obtained by A / D conversion of an image signal output from a charge-coupled device, wherein the image data is charged-coupled.
  • An imaging adapter device comprising: a housing detachably mounted on the information processing device; and an imaging device housed in the housing, wherein the imaging device forms one light to form an image of light.
  • An external lens holder provided with an image lens that has a diaphragm effect to block peripheral rays and blocks external light, and a photoelectric converter that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal
  • the device is characterized by comprising a holder and a substrate integrated with the holder.
  • An information processing apparatus is characterized by comprising a capturing unit that captures an image signal from an imaging device, and a processing unit that processes the image signal captured by the capturing unit.
  • An information processing method includes a step of capturing an image signal from the imaging device and a step of processing the captured image signal.
  • the holder has an exterior that has an aperture effect of blocking peripheral light and blocks external light, and has at least an image of light.
  • One imaging lens is provided.
  • At least a photoelectric conversion element that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal is mounted on the substrate.
  • the light that is incident and image-formed is photoelectrically converted, and the light is formed on the photoelectric conversion element on a substrate on which a photoelectric conversion element that outputs an image signal is mounted. It is equipped with an exterior holder that has an aperture effect that blocks peripheral light and is provided with a single imaging lens for imaging.
  • a part of one imaging lens that forms light forms a photoelectric conversion element that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal.
  • ⁇ is in direct contact with
  • the photoelectric conversion element is configured to photoelectrically convert light incident on the light receiving surface and output an image signal.
  • the A / D converter is configured to A / D convert an image signal output from the photoelectric conversion element.
  • the image data is delayed by one clock, and the image data is delayed by one clock.
  • the difference is calculated, and the difference is output every other one.
  • the imaging device is housed in the housing, and the imaging device has a holder having an imaging lens and a diaphragm integrated with the substrate on which the photoelectric conversion element is mounted. Have been.
  • an image signal output from a photoelectric conversion element of an imaging device housed in a housing is captured and processed. Is done.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional video camera.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional imaging device.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the CCD image sensor of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a plan view of the imaging device of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of the imaging device of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the CCD bear chip 12 in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of the lens unit 10.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion indicated by Z in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the embodiment of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing still another configuration example of the embodiment of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the optical characteristics of the imaging lens 4 and the dimensions (length) of the legs 11.
  • FIG. 13 is a diagram showing a spatial frequency response characteristic of the imaging lens 4.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an arrangement position of an imaging surface.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of the arrangement of the imaging surface.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a range in which an image is to be made uniform.
  • FIG. 17 is a view for explaining the curvature of the image plane.
  • FIG. 18 is a view for explaining pixels on a CCD bare chip.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a change in the imaging position.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the focal length and the amount of defocus.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a method of manufacturing the image pickup device of FIG. 4.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining a method of manufacturing the image pickup device of FIG. 4.
  • FIG. 23 is a holder. It is a figure which shows the example of formation of.
  • FIG. 24 is a diagram showing another example of forming the holder.
  • FIG. 25 shows an example of the configuration of a video camera to which the imaging device of FIG. 4 is applied.
  • FIG. 26 is a diagram showing a state in which light L emitted from the imaging lens 4 and not targeted for imaging is reflected by the legs 11.
  • FIG. 27 is a diagram showing another configuration example of the lens unit.
  • FIG. 28 is a diagram showing another configuration example of the imaging device.
  • FIG. 29 is a diagram for explaining changes in the focal length of the lens unit and the leg unit.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example in which a discontinuous surface is formed on the imaging lens 4.
  • FIG. 31 is a diagram showing a configuration when the embodiment of FIG. 30 is viewed from above.
  • FIG. 32 is a diagram showing the MTF characteristics of the embodiment of FIG.
  • FIG. 33 is a view showing another example of the formation of the discontinuous surface of the imaging lens 4.
  • FIG. 34 is a diagram showing another example of assembling the CCD bear chip and the lens unit to the substrate.
  • FIG. 35 is a view showing an assembling process of the embodiment of FIG.
  • FIG. 36 is a diagram showing a configuration example of the lens unit in FIG.
  • FIG. 37 is a diagram showing another configuration example of the lens unit in FIG.
  • FIG. 38 is a block diagram showing another configuration example of the imaging apparatus.
  • FIG. 39 is a perspective view showing the configuration of another embodiment of the imaging apparatus.
  • FIG. 40 is a plan view of the imaging device of FIG.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the imaging device of FIG. 40.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of the imaging apparatus of FIG.
  • FIG. 43 is a diagram showing another example of the formation of the holder.
  • FIG. 44 is a view showing still another example of forming a holder.
  • FIG. 45 is a diagram showing another example of the formation of the holder.
  • FIG. 46 is a view showing a modification of the embodiment of FIG.
  • FIG. 47 is a diagram showing another configuration example of the imaging lens.
  • FIG. 48 is a block diagram showing a configuration example of a video camera to which the present invention is applied.
  • FIG. 49 is a timing chart for explaining the operation of the video camera shown in FIG.
  • FIG. 50 is a diagram showing an example of the internal configuration of the CCD bare chip 12.
  • FIG. 51 is a diagram for explaining a use state of the PC card.
  • FIG. 52 is a diagram showing a configuration of a PC force.
  • FIG. 53 is a diagram showing a state in which the PC force is mounted on a personal computer.
  • FIG. 54 is a diagram illustrating a state in which an imaging device is used in a personal computer.
  • FIG. 55 is a diagram showing an example of the internal configuration of the imaging device in FIG. 53.
  • FIG. 56 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the personal computer shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
  • This imaging device is configured such that a holder 2 is attached (fitted) to a substrate 1 so that they are integrated. As described with reference to FIG. 6 described later, at least the substrate 1 photoelectrically converts the light imaged by the imaging lens 4 provided in the holder 2 and outputs an image signal.
  • a CCD bare chip 12 is mounted as a conversion element.
  • the holder 2 is provided with one imaging lens 4 for forming an image of light.
  • the package 2A has an aperture effect of blocking such marginal rays so as not to radiate, and further blocks external light.
  • the package 2A is provided with a circular hole (aperture) 3 for allowing light from a subject to enter the imaging lens 4. Further, in this embodiment, the hole 3 is provided substantially at the center of the upper part of the package 2A, and functions as a fixed iris.
  • FIG. 5 is a plan view of the image pickup device of FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view of an AA ′ portion (a portion indicated by a cross-sectional line in FIG. 5) in FIG. It is.
  • the driver 13 for driving the CCD bearer 12 and the output of the CCD bearer 12 are A / D converted.
  • the A / D converter 14 and other necessary chips are mounted (details will be described later with reference to FIG. 21).
  • the CCD bare chip 12 is mounted at a position facing the hole 3 provided in the holder 2 when the holder 2 is mounted on the substrate 1. However, if the mounting position of the CCD bare chip 12 is restricted due to the design of the board 1, the mounting position of the CCD bare chip 12 is determined first, and then the CCD bare chip 12 A hole 3 can be provided at a corner.
  • a signal is output to the outside and a signal is input from the outside (for example, an image signal output from the CCD chip 12 and subjected to predetermined processing is taken out, etc.). , Or to supply power to each chip mounted on the substrate 1).
  • illustration of the lead 5 is omitted.
  • connection wire As needed. Note that in Fig. 6, it is drawn from driver 13. Only the connection line 13A is shown in the figure, and connection lines drawn from other chips are omitted because the drawing is complicated.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the CCD vehicle 12.
  • the CCD bare chip 12 is formed on a CCD element (charge coupled element) 12A that outputs an electric signal corresponding to the input light, and is formed on the CCD element 12A.
  • a color filter 12B that allows light of a predetermined wavelength to pass therethrough.
  • the color filter 12B may be omitted.
  • the CCD bearer 12 shown in FIG. 7 As apparent from a comparison between the CCD bearer 12 shown in FIG. 7 and the CCD image pickup device 403 shown in FIG. 3, the CCD bearer 12 shown in FIG.
  • the configuration is such that the package 403 B made of ceramic or plastic shown in the figure is omitted. Therefore, the size can be smaller than that of the CCD image sensor 403 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a detailed configuration of the lens unit 10.
  • the lens unit 10 is made of a transparent material, for example, a transparent plastic (for example, PMMA), and has a so-called table shape as if four legs were provided on a parallel plate. That is, an imaging lens 4 as a single lens is formed at the central portion of the parallel plate, and further, at four corners of the parallel plate, the imaging lens 4 extends in a direction parallel to the optical axis of the imaging lens 4. For example, four prism-shaped legs 11 having a rectangular horizontal section are provided.
  • each of the four legs 11 and the corner facing the optical axis of the imaging lens 4 is cut into a prismatic shape, thereby forming a notch 11A.
  • each of the four legs 1 1 is composed of two of the four sides (the two Is formed so as to face the optical axis of the imaging lens 4.
  • the CCD bare chip 12 is, for example, a rectangular chip when viewed from the upper surface (imaging surface), and each of the four notches 11 A is accurately fitted to the four corners of the CCD bare chip 12. It has been made like that.
  • the lens section 10 is formed by molding plastic, for example, by molding (accordingly, the imaging lens 4 is a plastic molded single lens). The relative accuracy of the dimensions of each part of the lens part 10 is assumed to be sufficiently high.
  • the lens portion 10 configured as described above is inside the lid-shaped package 2 A that forms the exterior of the holder 2 and corresponds to the hole 3.
  • the optical axis of the imaging lens 4 is fitted so as to pass through the center of the hole 3.
  • the four leg portions 11 of the lens portion 10 are in direct contact with the CCD bare chip 12 by fitting each of the cutouts 11 A into the four corners of the CCD bare chip 12. are doing.
  • the package 2 A constituting the exterior of the holder 2 is made of, for example, a polycarbonate resin as a light-shielding material, and is also bonded to the substrate 1 by a light-shielding filler (adhesive) 20.
  • a light-shielding filler adheresive
  • FIG. 9 is an enlarged view showing an enlarged cross section of a portion where the leg 11 and the CCD bare chip 12 are in contact (an enlarged view of a portion Z surrounded by a dotted line in FIG. 6).
  • the bottom of the notch 11 A and the bottom surface of the notch 11 A are the light-receiving surface of the CCD bare chip 12 with the lower end of the leg 11 slightly floating from the substrate 1 Part) and its side (indicated by S2 in the figure)
  • This pressure is generated by fitting and sealing the substrate 1 and the holder 2 by filling the filler 20 while applying a predetermined pressure after the holder 2 is fitted to the substrate 1. Has been made.
  • the dimensions of the part of the holder 2 to be fitted to the substrate 1 are slightly larger than the outer shape of the substrate 1, so that the substrate 1 and the holder 2 make the leg 11 contact the CCD bare chip 12 Glued in a form that gives priority to accuracy.
  • the substrate 1 on which the CCD bear chip 12 is mounted and the holder 2 of the exterior (package 2A) having an aperture effect and provided with the imaging lens 4 are integrated. Therefore, when the imaging device is applied to, for example, a video conference system or the like, optical adjustment between the imaging lens 4 and the CCD bare chip 12 is unnecessary, and therefore, the integration and Handling becomes easy. As a result, it is possible to reduce the manufacturing cost of an apparatus using such an image pickup apparatus. Further, as described above, the dimensions of each part of the lens unit 10 with respect to the principal point of the imaging lens 4 The relative accuracy is sufficiently high, and the leg 11 (notch 11 A) is directly abutted on the light receiving surface of the CCD bare chip 12.
  • the principal point is accurately arranged without special adjustment so as to satisfy a predetermined positional relationship with the light receiving surface of the CCD bare chip 12. That is, the imaging lens 4 can be mounted with low cost and high accuracy. Further, in this case, since an adjusting mechanism for accurately mounting the imaging lens 4 is not required, the size and weight of the imaging device can be reduced. As shown in Fig. 10, a projection 11Aa is formed on the cutout 11A surface of the leg 11 that presses the imaging surface of the CCD bare chip 12 and the CCD bare chip is formed by this projection 1lAa. 12 can also be pressed.
  • the contact between the CCD bare chip 12 and the leg 11 can theoretically be made at a point or a line. Regardless of the accuracy of the surfaces of the bare chip 12 and the leg 11, the CCD bare chip 12 can be reliably pressed.
  • a taper surface 11 Ab is formed in the cutout 11 A of the leg 11, and the upper end of the CCD bear chip 12 is formed by the taper surface ll Ab. You may make it press the edge of a part. By doing so, it is possible to reliably press the CCD gap 12 regardless of the variation in the shape of the CCD gap 12.
  • the optical characteristics of the imaging lens 4 and the dimensions (length) of the legs 11 will be described.
  • the focusing position (imaging plane) of the imaging lens 4: 1 is curved as shown by a broken line.
  • the light receiving surface (imaging surface) of the CCD bare chip 12 is arranged at a position on the imaging surface f1 and an ideal image surface (flat surface that is not curved) f2 that is in contact with the optical axis of the imaging lens 4. (The length of the legs 11 is set so as to achieve such an arrangement relationship).
  • the image plane f 1 and the ideal image plane the distance from the point at which f 2 comes into contact with the point in the up-down direction
  • the focus position of the image plane f 1 from the imaging plane the ideal image plane f 2
  • the image at the center on the imaging surface is a clear and focused image
  • the peripheral image is a so-called out-of-focus image.
  • the imaging lens 4 is designed so that spherical aberration occurs on the optical axis of the imaging lens 4 so that a uniform defocus amount is obtained on the entire imaging surface.
  • the light that should be focused near the point of contact between the image plane fl and the ideal image plane f2 originally (if no spherical aberration occurs) is shifted from that position. For example, it comes to focus at a farther position.
  • a so-called slightly out-of-focus state also occurs at the center of the imaging surface, and as a result, an image in a substantially uniform focus state can be obtained over the entire imaging surface.
  • the half width of the response of the imaging lens 4 to the point light source becomes In FIG. B) and also in the peripheral part (FIG. 12D), the pixel pitch is constant and larger than the pixel pitch of the CCD bare chip 12.
  • FIG. 12A or FIG. 12C shows a state where the parallel rays are converging on the central part or the peripheral part of the CCD bare chip 12, respectively
  • FIG. 12B or FIG. FIG. D shows the light intensity (response to a point light source at infinity) on the light receiving surface of the CCD bare chip 12 in the case shown in FIG. 12A or FIG. 12C.
  • the half-value width w 1 or w 2 of the point light source response at the central portion or the peripheral portion of the CCD bare chip 12 is almost twice as large as the pixel pitch of the CCD bare chip 12 (preferably, for example, (Approximately 1.8 to 3 times) (the same applies to other positions of the light receiving surface of the CCD bare chip 12).
  • the CCD bare chip 12 an element having a low pixel count of about 170,000 pixels, having 360 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction, can be used.
  • the spatial frequency response characteristic of the imaging lens 4 becomes as shown in FIG.
  • the imaging lens 4 has a short focal length (for example, about 4 mm), and has a small hole 3 that functions as an aperture (for example, the diameter is 1.2 mm). Degree). As a result, the depth of field becomes deeper and the degree of poke decreases even when the distance to the subject changes.
  • this imaging device does not need to be provided with a focusing mechanism such as a so-called auto-focusing mechanism. In this regard, the size, weight, and cost of the device are reduced. .
  • a lens having a long focal length may be used as the imaging lens 4 and the hole 3 may be smaller.
  • the imaging plane and the imaging plane is summarized as shown in FIG. That is, the image plane f1 of the image forming lens 4 is curved with respect to the ideal image plane f2, but in the above embodiment, on the ideal image plane f2, This means that the imaging surface 203 of the CCD bear chip 12 is arranged.
  • the defocus amount in the peripheral portion is larger than that in the central portion of the imaging surface 203. Therefore, as described above, the spherical aberration is generated in the central portion, so that the imaging surface 2 The entire image on 03 is made to be an image with uniform focus.
  • the defocus amount in the peripheral portion tends to be larger than that in the central portion, which tends to be too small.
  • the imaging surface 203 of the CCD bare chip 12 is placed almost at the center of the imaging surface of the imaging lens 4: f 1 (the center in the horizontal direction in FIG. 15). It can also be arranged. By doing so, the defocus amount in the peripheral portion and the defocus amount in the central portion are opposite to each other, but their absolute values are almost the same. However, in this case, the focus state near point A where the imaging plane 203 and the imaging plane f1 intersect is better than the focus state at other positions. Therefore, the imaging lens 4 can be designed so that a large amount of aberration occurs near the point A. In this way, it is possible to obtain an image in a substantially uniform focus state on the entire imaging surface 203.
  • the horizontal length (length of the long side) L h of the effective pixel area of the CCD bare chip 12 is assumed to be 2.0, and the vertical length (the short side). If L v is 1.5 mra, the length of the diagonal length L d will be about 2.5 mm.
  • the angle of view in the long-side direction is obtained as about 28 degrees from the following equation.
  • Angle of view in the long side direction 2 xatan (2.0 / (2 x 4.0))
  • Atan means an arctangent function
  • the focal length f of the imaging lens 4 and the F-number ( ⁇ f / D) defined by the pupil diameter D are set to 2.8.
  • the radius R of the curved imaging plane f 1 is equal to the reciprocal of the Petzval sum P. That is, the Petzval sum P is expressed by the following equation.
  • n represents the refractive index of the imaging lens 4.
  • the radius R of the image plane 201 can be obtained by the following equation, where the refractive index n is 1.5.
  • the center of the imaging plane f1 is 0, the optical axis of the imaging lens 4 and the ideal image S is the point of intersection with plane f 2, ideal image plane separated from point S by distance Lm: Q on f 2, imaging plane: f 1, and imaging lens from ideal image plane f 2
  • the distance from the point S on the optical axis on the ideal image plane f 2 is Lm (The image height is Lm.)
  • MTF due to the circular aperture can be obtained from the following equation.
  • M ( ⁇ ) [J, ⁇ (k / L h) ⁇ ] / ⁇ a (k / L h) ⁇
  • J represents the first-order Bessel function of the first kind
  • k / L h Represents the horizontal spatial frequency. Therefore, k corresponds to the number dividing the horizontal length L h. Since the resolution characteristics in the vertical direction are determined by the scanning lines of the television system, only the horizontal direction is considered here.
  • k can be obtained as follows.
  • the refractive index n of the imaging lens 4 is obtained as 1.5, but if a higher value (for example, 1.9) is used, the following equation is obtained.
  • the condition for obtaining a uniform image is that the effective pixel pitch of the CCD bare chip 12 is larger than 1 / (200 F) of the long side of the effective area. This means, in other words, that the number of effective pixels in the horizontal direction is smaller than 20 OF.
  • the diameter of the circle of confusion can be determined as the distance between the point at which the line connecting the end of the aperture of the imaging lens 4 and the point T intersects the imaging plane 203.
  • the pitch PP of the pixels 211 on the imaging surface of the CCD bare chip 12 shown in FIG. 6 is formed so as to satisfy the above condition.
  • the imaging surface 203 of the CCD bare chip 12 should be set at the midpoint of the deviation amount g (the position of g / 2). do it.
  • the square of the total defocus amount D can be expressed as the sum of the squares as shown in the following equation.
  • the focal length f given by the above equation may be obtained by the imaging lens 4.
  • the force can be given a certain width without being strictly set to the value given by the above equation.
  • the most important part of the image is from the center of the screen to 70% of the diagonal length of the screen, and 70% of the diagonal length of the screen is used.
  • L may be set to 0.35 to 0.5 times the length of half the diagonal length. If the aspect ratio of the screen is 4: 3, the length of the diagonal half is (5/8) x Lh, so the image height L should be set in the following range. It will be good.
  • the refractive index n of the imaging lens 4 is
  • n 1.4 to 1.9
  • the focal length f of one imaging lens 4 is set within the range defined by the above equation, it is possible to image a subject existing from a close distance S to infinity without blurring.
  • Figure 20 represents an example calculation of the focal length f '(horizontal axis) and overall Tracks the shift amount square of the square root of D ((D 2) 1/2) ( vertical axis).
  • L 0.63 mm
  • the amount of defocus is the smallest.
  • FIGS. 21 and 22 a method of manufacturing the imaging device shown in FIGS. 4 and 6 will be described with reference to FIGS. 21 and 22.
  • Fig. 21 The CCD bare chip 12 and, if necessary, other chips are mounted on the substrate 1 and are electrically connected as necessary.
  • a dryino s' 13 an A / D converter 14, a timing generator 15, a memory (two-port memory) 16, and a signal processing circuit 17 are mounted.
  • necessary leads 5 are provided on the substrate 1, and electrical connection with a chip mounted on the substrate 1 is performed as necessary.
  • a package 2 A provided with a block 3 or a lens section 10 is molded by using a light-shielding material or a transparent material, and a hole 3 in the package 2 A is formed.
  • the holder 2 is manufactured by fitting the lens portion 10 to the portion.
  • the substrate 1 and the holder 2 are connected to each other.
  • the imaging device can be manufactured easily and at low cost.
  • the holder 2 is manufactured by molding the package 2A or the lens unit 10 separately, and then integrating them.
  • the holder 2 can be manufactured by simultaneously molding the package 2A and the lens portion 10 using a light-shielding material and a transparent material.
  • the leg portion 11 of the lens portion 10 can be formed using a light-shielding material instead of a transparent material. In this case, it is possible to prevent the reflection of light on the leg 11, thereby reducing the flare. It becomes possible.
  • 'FIG. 25 illustrates an example of an electrical configuration of a video camera to which the imaging device in FIG. 4 is applied.
  • the CCD chip 12 operates according to various timing signals yv, yh, and ys supplied from the dry line 13, and photoelectrically converts light formed by the imaging lens 4.
  • the resulting image signal is output to a cds processing circuit (correlated double sampling processing circuit) 21.
  • Dryino, '13 converts the timing signals XV, xh, and Xs supplied from the timing generator 15 to drive the CCD bare chip 12 by converting the levels and impedance.
  • And timing signals yv, yh, and ys are driven by giving the CCD bare chip 12.
  • the A / D converter 14 samples the image signal from the cds processing circuit 21 in accordance with the sampling clock pa supplied from the timing generator 15, and thereby converts the image signal into a digital image data. It is designed to output to memory 16 and accumulation 22. Note that the A / D converter 14 determines a bit to be assigned to a sample value based on a reference voltage V ref supplied from the outside.
  • the timing generator 15 is configured to generate various timing signals based on a clock supplied from an external clock generation circuit 31. That is, the evening timing generator 15 transmits the charge generated by the CCD bare chip 12 in the vertical or horizontal direction to the timing signal XV or the like.
  • timing signal (so-called shutter pulse) Xs and cds processing circuit 21 to discharge the electric charge generated in CCD bearer 12 (discharge to the substrate of CCD bearer 12)
  • Signal sh for causing the A / D converter 14 to provide timing for sampling, and a timing signal w for providing timing for writing image data in the memory 16.
  • the memory 16 is, for example, a two-port memory that can simultaneously read and write data, and converts the image data from the A / D converter 14 into the timing signal w supplied from the timing generator 15. It is made to memorize all.
  • the image data stored in the memory 16 is read by an external MPU (microprocessor unit) 32.
  • the MPU 32 reads the image data from the memory 16 at a time. When the MPU 32 gives a predetermined address to the memory 16 via the address bus adrs, the image data stored at that address is The data is output on the overnight bus data, and this is performed by the MPU32.
  • the cds processing circuit 21 operates in accordance with the timing signal sh supplied from the timing generator 15, and performs so-called correlated double sampling on the image signal from the CCD bare chip 12. ) Processing and other necessary processing, thereby reducing (or removing) noise components contained in the image signal, and outputting to the A / D converter 14.
  • the accumulator 22 outputs the image data output from the A / D converter 14.
  • the integrated value of the main part (for example, the center part) of the light receiving surface of the CCD bare chip 12 is calculated and output to the timing generator 15.
  • the timing generator 15 is used to discharge the charge generated by the CCD bare chip 12 so that the integrated value supplied from the accumulator 22 does not greatly deviate from a predetermined value.
  • the iris is electronically adjusted by controlling the timing of the timing signal, that is, the timing of the shutdown pulse Xs. That is, the exposure time (charge accumulation time) is shortened as the integrated value increases, and the exposure time is lengthened as the integrated value decreases.
  • the accumulator 22 is reset at a field cycle (or a frame cycle in some cases). Therefore, the accumulated value of the image data for each field (or one frame) is output from the storage 22.
  • the clock generation circuit 31 is connected to the timing generator 15 via a lead 5, generates a clock for operating the video camera, and supplies the clock to the timing generator 15. I have.
  • the MPU 32 reads image data from the imaging device (memory 16) via the address bus adrs or the data bus data and the lead 5, and performs predetermined signal processing.
  • a voltage Vd which is a power supply for each chip, a predetermined reference voltage gnd as a ground, and a voltage Vh for driving the CCD bare chip 12 are supplied from the outside via a lead 5. It is done as follows.
  • FIG. 26 shows a state in which light L, which is emitted from the imaging lens 4 and is not to be imaged, is reflected by the front surface of the leg 11.
  • the leg 11 has two sides facing the optical axis of the imaging lens 4, and has a rectangular cross section.
  • the angle a of the part is a right angle. Therefore, as shown in the figure, when the light L outside the imaging target is reflected on the side surface of the leg 11, the reflected light does not reach the light receiving surface of the CCD bare chip 12. . Therefore, there is almost no increase in flare due to the provision of the legs 11.
  • the angle a may be an acute angle other than a right angle. However, it is not preferable to set the angle a to an obtuse angle, because the light reflected on the front surface of the leg 11 gradually enters the CCD bare chip 12 in FIG. 26.
  • the legs 11 may be coated with, for example, a light-blocking paint to prevent light incident thereon from reaching the CCD bare chips 12.
  • the cross-sectional shape of the leg 11 may be a rectangle other than a rectangle, or a triangle, a pentagon, or the like.
  • the angle of at least one of the side surfaces of the leg portion 11 formed by at least one adjacent side surface is set to be a right angle or an acute angle, and the angle portion forms an image. It is necessary to face the optical axis of the lens 4.
  • the light received there is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the light is output to the cds processing circuit 21 in accordance with a timing signal from the driver 13. Is done.
  • the image signal from the CCD bearer 12 is subjected to correlated double sampling processing and output to the A / D converter 14.
  • the image signal from the cds processing circuit 21 is sampled and converted into digital image data, which is supplied to the accumulation unit 22.
  • the accumulator 22 accumulates the above-mentioned predetermined data among the image data from the A / D converter 14, and outputs the accumulated value to the timing generator 15.
  • the timing generator 15 generates various timing signals based on the clock from the clock generation circuit 31.
  • the integrated value is supplied from the storage unit 22, the integrated value is set to a predetermined value.
  • the generation timing of the shutdown pulse Xs is changed so that it does not greatly deviate from the specified value.
  • the image data output from the A / D converter 14 is supplied to and stored in the memory 16 in addition to the accumulator 22.
  • the image data is read from the memory 16 and a predetermined process is performed.
  • One package as an imaging device includes a CCD bare chip 12 that performs photoelectric conversion and outputs an image signal, an A / D converter 14 that A / D converts an output of the CCD bare chip 12, and an A / D converter 14. Since the memory 16 for storing the output is provided, when the image pickup device is viewed from the MPU 32, the image pickup device is equivalent to the memory, and therefore, the synchronization relationship between the image pickup device and its external blocks is considered. No need to do. As a result, when the imaging device is applied to the above-described video camera or other devices, it can be easily incorporated and handled.
  • a camera circuit such as an NTSC encoder is arranged in place of the memory 16 to convert the image data into an NTSC video signal and output it. You may make it.
  • a CCD bare chip is used as the photoelectric conversion element for photoelectrically converting the light from the imaging lens 4.
  • the photoelectric conversion element for example, a CMOS imaging element or the like may be used. It is also possible to use a bare chip of a destructive readout image sensor that reads out the charge charged in the capacitor as an image signal. Further, as the photoelectric conversion element, it is possible to use a device other than the destructive readout imaging device. When a photoelectric conversion element other than CCD is used, the cds processing circuit 21 does not need to be provided.
  • the memory 16 is a two-port memory.
  • an ordinary memory other than such a two-port memory can be used.
  • the memory 16 is not a two-port memory, a circuit for adjusting the reading of image data by the CPU 32 and the writing of image data by the A / D converter 14 is required.
  • each of the four legs 11 of the lens unit 10 is brought into direct contact with the four corners of the CCD bare chip 12.
  • the four legs 11 For example, it is possible to provide the bare chip 12 so as to be in contact with each of the four sides (portion marked with ⁇ in FIG. 5).
  • the section 11 is preferably provided so as to be in contact with the four corners of the CCD bare chip 12 as described in this embodiment.
  • two legs 11 of the lens portion 10 are provided, and in FIG. It is also possible to hold the two sides with notches 1 1 A. Further, also in this case, the projection 11Aa or the tapered surface 11Ab shown in FIG. 10 or FIG. 11 can be provided.
  • the lens portion 10 is integrated with the package 2A (holder 2).
  • a gap is provided between the two.
  • the lower end of the leg 11 is attached to the substrate 1 with the filler 20. In this way, when pressure is applied to the holder 2 from the outside, it is less likely to be directly transmitted to the lens unit 10 and the damage to the lens unit 10 is suppressed. Becomes possible.
  • the position of the stop due to the hole 3 is separated from the imaging lens 4, but the effect of the stop is not so sensitive, so there is almost no problem in practical use.
  • this adjusting mechanism is substantially provided, for example, as follows.
  • ⁇ is a coefficient relating to the curvature of the lens spherical surface.
  • the focal length f of the imaging lens 4 shown in FIG. 29 changes.
  • a (/ degree) be the refractive index change with respect to the unit temperature change
  • b (no degree) be the linear expansion coefficient of the leg 11.
  • a resin lens Ri negative der the order is 1 0 5 to 1 0 4
  • b is a positive value
  • the order is 1 0 5 to 1 0 4 is there.
  • the focal position change ⁇ ⁇ ⁇ can be expressed as follows.
  • the increase amount ⁇ L of the length L11 of the leg 11 can be expressed by the following equation.
  • the focus position f1 can be positioned on the light-receiving surface of the CCD bare chip 12 even if the temperature changes by designing to satisfy It becomes possible.
  • the spatial frequency of the incident light image is limited by using the aberration of the lens and the like, so that the aliasing distortion generated on the CCD bare chip 12 is reduced.
  • it is required to sufficiently suppress the color moiré generated by the single-chip color camera. In this case, it is necessary to sharply suppress only a specific spatial frequency.
  • it is difficult to sharply suppress only a specific spatial frequency by the spatial frequency limiting method as in the above-described embodiment.
  • the imaging lens 4 is divided into two parts by a horizontal plane passing through the center thereof to form imaging lenses 4A and 4B, and the imaging lens 4A is formed on the divided surface.
  • a lens having a configuration in which the discontinuous surface 4C is formed by rotating the image forming lens 4B horizontally by an angle of 0 with respect to the horizontal direction can be used.
  • the light from the subject passes through the upper imaging lens 4A and then forms an image on the CCD bare chip 12 and passes through the lower imaging lens 4B onto the CCD bare chip 12. It is separated by a distance Q in the horizontal direction from the imaging position. That is, at this time, the following equation is established.
  • the MTF by the imaging lenses 4A and 4B is as shown in FIG. 32, and has a characteristic of sharply decreasing when the spatial frequency is 1 / (2Q).
  • the direction of the discontinuous surface of the imaging lens 4 does not necessarily have to be horizontal, and as shown in FIG. Alternatively, it may be in an oblique direction (Fig. 33B). Further, in the above embodiment, the leg 11 of the lens unit 10 is directly in contact with the CCD bare chip 12, but it may be in contact with the substrate 1.
  • FIG. 34 shows an example of this case.
  • a concave portion 1A having a shape slightly larger than the CCD 12 is formed in the substrate 1.
  • the CCD chip 12 is adhered to the concave portion 1A by the filler 20.
  • the leg 11 of the lens portion 10 has the cutout 11A formed in the concave portion 1A of the substrate 1. Locked to corners.
  • the outer periphery of the leg 11 is adhered to the substrate 1 by the filler 20.
  • Other configurations are the same as those in FIG.
  • FIG. 35 shows a process for attaching the CCD bear chip 12 and the lens unit 10 to the substrate 1 in the embodiment of FIG.
  • the imaging surface of the CCD bare chip 12 is sucked by the jig 501 for holding the suction type IC chip.
  • a filler 20 is previously applied to the concave portion 1A of the substrate 1, and is held by a jig 501 as shown in FIG. 35C. Die bonding CCD bare chip 12 into recess 1A of substrate 1.
  • the upper surface 1B of the substrate 1 and the surface 501A of the jig 501 contact each other, and the imaging surface of the CCD bare chip 12 is positioned at the same height as the upper surface 1B of the substrate 1.
  • the notch 11 A of the lens portion 10 is engaged with a corner formed by forming the concave portion 1 A of the substrate 1.
  • a filler 20 is filled between the outer periphery of the leg 11 and the upper surface of the substrate 1 and bonded.
  • the CCD bare chip 12 is placed in the recess 1A. Since the bonding is performed, the height of the imaging surface of the CCD bare chip 12 can be accurately positioned, but the mounting accuracy in the horizontal plane (XY plane) is slightly reduced. However, since the leg 11 of the lens unit 10 can be arranged at a position away from the imaging surface of the CCD bear chip 12, it is assumed that there is a bonding wire (not shown) of the CCD bear chip 12. However, this can be easily avoided and the lens unit 10 can be attached. In addition, it is possible to reduce the influence of the poor reflection on the leg 11.
  • the legs 11 of the lens unit 10 are box-shaped legs, as shown in Fig. 36, which surround the four sides to prevent dust and the like from entering the inside. You can make it.
  • a protrusion 11Aa can be provided on the bottom surface of the leg portion 11.
  • two opposing legs may be provided.
  • a cylindrical protrusion 11 Aa can be formed on the bottom surface of the leg 11.
  • FIG. 38 shows another configuration example of the imaging device shown in FIG. That is, in this embodiment, the clock generation circuit 31 in FIG. 25 is housed inside the imaging device, and the camera processing circuit 511 is provided instead of the memory 16, and the A / D The output of converter 14 is supplied. Then, the camera processing circuit 511 generates a luminance signal and a color difference signal, or R, G, and B signals. Further, a built-in encoder may be used here to convert the data into video data in the NTSC format, for example. The output is supplied to the FIFO memory 512, where it is temporarily stored and read out at a predetermined timing.
  • the data read out from the FIF 0 memory 5 1 2 is input to a parallel / serial (P / S) converter 5 13 Evening is converted to serial data and output as normal-phase data and negative-phase data from output terminal 517 via driver 515.
  • P / S parallel / serial
  • the positive and negative phase data input from the input terminal 518 are input to the arbitration circuit 514 after the in-phase component is removed by the receiver 516.
  • the arbitration circuit 5 14 controls the FIF 0 memory 5 12 according to the input control data, writes the data from the camera processing circuit 5 11 1 and reads it out at a predetermined timing.
  • the driver 5 15 is controlled to output data from the parallel-serial converter 5 13.
  • the driver 515 and the receiver 516 conform to the serial bus standard specified in IEEE1394. In addition to this, for example, it is possible to conform to the USD.
  • FIG. 39 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of the imaging apparatus to which the present invention is applied.
  • this image pickup apparatus is also configured such that a holder (package) 52 is mounted (fitted) on a substrate 51 so that they are integrated.
  • the holder 52 has a part for forming an image of light as a part thereof.
  • One imaging lens 54 is formed on the upper part (therefore, this holder 52 corresponds to the lens part 10 in the first embodiment). Only the CCD bare chip 12 (FIGS.
  • the holder 52 is made of a transparent material (for example, a transparent plastic (for example, PMMA) or the like), and the exterior part except for the imaging lens 54 has a CCD bare chip 12.
  • a light-shielding light-shielding film 61 having an aperture effect of blocking such peripheral light is formed (coated) so that less important peripheral light does not enter.
  • the CCD bear chip 12 is the same as that in the first embodiment.
  • FIG. 40 is a plan view of the imaging device of FIG. 39
  • FIG. 41 or FIG. 42 is a cross-sectional view of a BB ′ portion or a C-C portion in FIG. It is.
  • the CCD bear chip 12 is mounted on the substrate 51.
  • the CCD bare chip 12 is mounted at a position facing the imaging lens 54 formed as a part of the holder 52 when the holder 52 is mounted on the substrate 51.
  • a lead 55 for outputting a signal to the outside and for inputting a signal from the outside is provided on the side surface of the board 51.
  • the illustration of the lead 55 is omitted.
  • connection wires 12A for sending and receiving signals are drawn out, and each connection wire 12A is connected to a predetermined lead 55. .
  • the holder 52 is made of a transparent material as described above, and has a box-shaped shape having a rectangular cross section in the horizontal direction (in the state shown in FIG. 41, when turned upside down). Have been. And the bottom (imaging device An imaging lens 54 as a single lens is formed in the center portion of the upper part of the device). Except for the imaging lens 54, an anti-reflection coating is applied to the inside as well. . That is, a light-shielding paint is applied to the holder 52 or a process similar thereto is performed, and thereby the light-shielding film 61 is formed.
  • the length of the side from which the connection line 12 A of the CCD bare chip 12 is drawn is the length of the lead line 12 A It is longer than the length of the side without (the side in the horizontal direction in Fig. 40). Accordingly, the distance between the horizontally opposed legs 62 in FIG. 40 of the two pairs of opposed legs 62, which are the four side surfaces of the holder 52, is as shown in FIG. In addition, the distance between the leg portions 62 facing each other in the vertical direction in FIG. 40 is long as shown in FIG.
  • One of the opposing leg portions 62 has an inner portion that is hollowed out, thereby forming a notch 62A. The notch 62A is fitted to the two longitudinal sides of the CCD chip 12 with high precision.
  • the holder 52 is formed by, for example, molding a transparent plastic (therefore, the imaging lens 54 is also a plastic molded single lens like the imaging lens 4). Accordingly, the relative accuracy of the dimensions of each part of the holder 52 with respect to the principal point of the imaging lens 54 is sufficiently high.
  • One of the opposite leg portions 62 of the holder 52 is formed by fitting each of the notches 62 A into two vertical sides in FIG. 40 of the CCD bare chip 12.
  • the CCD bear chip 12 is in direct contact.
  • the length of one of the opposite legs 62 (the length in the vertical direction in FIG. 41) is equal to the length of the other opposite leg 62 (the vertical length in FIG. 42). (Length in the direct direction).
  • the lower end of one of the opposite leg portions 62 (FIG. 41) is slightly lifted from the substrate 51, and the notch 62A is formed on the light receiving surface of the CCD carrier 12 and the side surface thereof. It is in direct contact with some pressure (therefore, one leg 62 (FIG.
  • the opposing leg 62 of the other (FIG. 42) of the holder 52 is somewhat longer than the opposing leg 62 of the other (FIG. 41).
  • the length of the lower portion is such that the lower portion thereof does not contact the substrate 51 when the light receiving surface of the CCD bear chip 12 is abutted. Therefore, the substrate 51 and the holder 52 are bonded in such a manner that priority is given to the accuracy of bringing one of the opposing leg portions 62 (FIG. 41) into contact with the CCD bay chip 12.
  • the dimensions (length) of the optical characteristics of the imaging lens 54 and the two legs (the opposite leg of one (FIG. 41)) 62 abutting against the CCD chip 12 are as follows. This is performed in the same manner as described with reference to FIG. 4 or FIG.
  • the substrate 51 on which the CCD bare chip 12 is mounted and the holder 52 on which the imaging lens 54 and the light-shielding film 61 having an aperture effect are formed are integrated. Because of this, the incorporation and handling of the imaging device during application are facilitated, and the manufacturing cost can be reduced.
  • each part of the holder 52 with respect to the principal point of the imaging lens 54 is sufficiently high, and one of the opposite legs 6 2 (FIG. 41) is used. Directly hits the light receiving surface of CCD bare chip 12
  • the imaging lens 54 can be accurately positioned without special adjustment, as in the case of the imaging lens 4 of the first embodiment. The size and weight of the imaging device can be reduced.
  • the imaging lens 54 is formed as a part of the holder 52, and only the CCD bare chip 12 is mounted on the substrate 51, which is compared with the case of the first embodiment. Thus, it is possible to further reduce the size, weight, and cost of the imaging device.
  • connection line 12 A can be easily routed.
  • the CCD bare chip 12 is mounted on the substrate 51, and the lead 55 is provided. If necessary, the connection line 12A of the CCD bare chip 12 and the lead 55 are connected.
  • a light-shielding film 61 is formed after molding a holder 52 using a transparent material, having an imaging lens 54, and having a cutout 62 A in a leg 62. Then, the substrate 51 and the holder 52 are brought into contact with the CCD bare chip 12 with one of the opposing legs 62, and the filler 2 is placed as shown in FIGS. 41 and 42. It is integrated by filling 0.
  • the holder 52 (imaging lens 54) can be molded using a transparent material and a light-shielding material.
  • the imaging lens 54 can be formed of a transparent material
  • the legs 62 can be formed of a light-shielding material.
  • the imaging lens 54 including the legs 62 is formed of a transparent material, and the outer sheet 91 and the inner sheet 9 are respectively formed on the outer peripheral side and the inner peripheral side. 2, the holder 52 may be formed.
  • the outer sheet 91 and the inner sheet 92 are made of a light-shielding material, and are formed corresponding to the shapes of the outer peripheral side and the inner peripheral side of the imaging lens 54.
  • it may be painted black.
  • the CCD bare chip 12 is mounted on the substrate 51, and the imaging lens 54 is mounted on the substrate 51, and then the substrate is connected to the substrate 51.
  • the outer periphery of the image lens 54 may be molded with a black resin 66.
  • this imaging device drives by inputting the signal output from the driver 13 shown in FIG. 25 from the outside through the lead 55, and as a result, also by the lead 55 as well.
  • the obtained image signal is externally processed as necessary.
  • the CCD bare chip 12 is used as the photoelectric conversion element for photoelectrically converting the light from the imaging lens 54, but the photoelectric conversion element is described in the first embodiment.
  • the substrate 51 in the embodiment of FIG. 42 can be enlarged as shown in FIG. 46, and various components 67 can be arranged on the substrate 51.
  • the imaging lens is not limited to a one-stage configuration. As shown in FIG. 47, the imaging lens 54 A (convex lens) and the imaging lens 54 B (concave lens) are used. Lens). Of course, a configuration with three or more stages is also possible.
  • FIG. 48 shows a configuration example of a video camera incorporating the imaging device 100 to which the present invention is applied.
  • the imaging device 100 has the same configuration as the imaging device of the first embodiment or the second embodiment.
  • the CCD bare chip 12 and the A / D converter 70 are mounted on the substrate 1 (or 51).
  • the imaging device 100 is assumed to be configured similarly to the imaging device of the first embodiment.
  • the A / D converter 70 is a serial output type A / D converter.
  • the A / D converter 70 converts an image signal output from the CCD base chip 12 into an output cycle (after an image signal corresponding to a certain pixel is output, A / D conversion is performed at the timing of the sampling clock p1, which has a period of 1/2 of the time until the image signal corresponding to the next pixel is output), and the resulting digital image data is converted to serial data. It is designed to output in the form of overnight.
  • the A / D converter 70 is configured to determine a bit to be assigned to a sample value based on a reference voltage Vref supplied from the outside.
  • the A / D converter 70 it is possible to use a parallel output type A / D converter that outputs image data obtained as a result of sampling in the form of parallel data. However, the S / P converter 71 described later becomes unnecessary). However, if a parallel output type A / D converter is used as the A / D converter 70, it is necessary to provide the leads 5 for the number of bits of the image data to be output in a parallel format. On the other hand, if the A / D converter 70 is a serial output A / D converter, Only one lead 5 is needed to output one night. Therefore, if the A / D converter 70 is of a serial output type, the imaging device 100 can be made smaller.
  • the S / P (serial / parallel) converter 71 converts the serial image data output from the imaging device 100 (A / D converter 70) into parallel image data, and outputs a D-FF (delay type).
  • the output is supplied to a flip-flop 72 and a subtraction circuit 73.
  • the D-FF 72 delays the image data from the S / P converter 71 by one clock according to the clock p2 having the same cycle as the sampling clock p1, and outputs the image data to the subtraction circuit 73. It has been made to be.
  • the subtraction circuit 73 calculates the difference between the image data from the S / P converter 71 and the output of the D-FF 72, and outputs the difference value to the D-FF 74.
  • the D-FF 74 latches every other difference value output from the subtraction circuit 73 according to the clock p3 having a cycle twice as long as the clock p2 (the same cycle as the pixel output cycle).
  • the signal is output to the camera signal processing circuit 75.
  • the camera signal processing circuit 75 performs predetermined signal processing on the output of the D-FF 74.
  • the evening timing generator 76 is configured to generate various timing signals based on a clock supplied from a clock generation circuit (not shown). That is, the timing generator 76 generates an evening signal for driving the CCD bear chip 12 and supplies the same to the dryino 13 as in the case of the timing generator 15 in FIG. Further, the timing generator 76 generates clocks pi, p2, and p3 having the above-described periods, and supplies them to the A / D converters 70 and D-FFs 72 and 73, respectively. Timing generator 76 , Generates a clock necessary for the S / P converter 71 to operate, and supplies the clock to the S / P converter 71.
  • the various timing signals output by the evening generator 76 are synchronized with each other (synchronized with the clock from the clock generation circuit).
  • the operation will be described with reference to the timing chart of FIG.
  • Light from a subject enters the imaging lens 4, and this light is imaged on the light receiving surface of the CCD bare chip 12 by the imaging lens 4.
  • the CCD bare chip 12 the light received there is photoelectrically converted, and an image signal 0 ut corresponding to the light is output to the A / D converter 70 according to a timing signal from the driver 13.
  • FIG. 49A shows an image signal 0 ut output from the CCD bearer 12.
  • the image signal out output from the CCD bare chip 12 is, for example, the rising edge of the sampling clock p1 (FIG. 49B) having a half of the output cycle.
  • the digital image data sa (Fig. 49C) obtained by the A / D conversion is output to the S / P converter 71 in the form of serial data.
  • the serial image data sa from the A / D converter 70 is converted into parallel image data sb (FIG. 49E), and the converted data is sent to the D-FF 72 and the subtraction circuit 73. Is output.
  • the conversion process requires one clock time, so the image data sb (Fig. 49E) is only one clock longer than the image data sa (Fig. 49C). It will be late.
  • the image data sb is converted to one of the clock p2.
  • the image data sc delayed by the period has a phase delayed from the image data s by a time corresponding to a half of the pixel pitch of the CCD base chip 12. Therefore, the image data sc is hereinafter referred to as a half-pixel delay data sc as appropriate.
  • the subtraction value sd from the subtraction circuit 73 is, for example, the rising edge of the clock P3 (FIG. 49H) supplied from the evening generator 76 and having a period twice as long as the clock p2.
  • the latch is performed at the timing of the page, whereby the image data se as shown in FIG. 49I is output to the camera signal processing circuit 75. That is, in the D-FF 74, the subtraction value s d from the subtraction circuit 73 is latched every other value and output to the camera signal processing circuit 75.
  • FIG. 50 shows an example of the internal configuration of the CCD bare chip 12 (a configuration example of a so-called FDA (Floating Diffusion Amplifier) portion).
  • the charge generated on the light receiving surface of the CCD chip 12 is charged (stored) in the capacitor C, and the voltage change corresponding to the charge stored in the capacitor C is output from the output buffer BUF as an image signal. Is output.
  • the switch SW is turned on, thereby When a positive voltage E is applied to the capacitor C, the capacitor C is discharged (charged to the reference potential), and then the switch SW is turned off, and the capacitor C corresponds to the next pixel.
  • the state where charge can be charged is established.
  • the above operation is repeated to output an image signal.However, when the switch SW is turned on and off, thermal noise is generated, and the thermal noise is dealt with. Voltage is held by the capacitor C. In the output buffer BUF, so-called 1 / f noise (noise noise) is generated. For this reason, after the switch SW is turned on and then turned off (such operation of the switch SW is hereinafter referred to as reset, as appropriate), the output level of the output buffer BUF (such reset).
  • the output level of the output buffer BUF after the setting is hereinafter referred to as a precharge level as appropriate.
  • the output level does not become a predetermined reference level (for example, a black level, etc.), and the thermal noise and the 1 / f noise as described above. (Hereinafter, both are referred to as noise components.)
  • the noise component is reduced by performing the correlated double sampling processing as described in the first embodiment before performing the A / D conversion processing or the like on the output of the CCD bare chip 12. It is designed to obtain an image signal.
  • the output of the CCD bare chip 12 is correlated double-sampled. If the cds processing circuit 21 shown in FIG. 25, for example, for performing the sampling process is incorporated in the imaging device 100, it does not meet the demand for miniaturization.
  • the video camera shown in Fig. 48 responds to such demands.
  • the noise component is reduced as follows.
  • the image signal out output from the CCD bare chip 12 includes, as shown in FIG. 49A, a precharge portion (portion indicated by a dotted line in the figure) serving as a precharge level, and a capacitor C And a signal portion (indicated by a solid line in the figure) corresponding to the level (signal level) corresponding to the electric charge charged in the circuit.
  • a precharge portion portion indicated by a dotted line in the figure
  • a capacitor C And a signal portion (indicated by a solid line in the figure) corresponding to the level (signal level) corresponding to the electric charge charged in the circuit.
  • the image data sa from the A / D converter 70 is subjected to the processing corresponding to the above-described principle, so that the image data in which the noise component is reduced is obtained.
  • the image signal out from the CCD bearer 12 has the sampling clock pi (FIG. 49B) having a half of the output cycle. Since the A / D conversion is performed in the evening, the resulting image of the digital image sa, as shown in Fig. 49C, has a signal level (vi) and a precharge level (fi). They will be arranged alternately.
  • the signal level or the precharge level is indicated by adding a numeral to V or: f, respectively. Ma
  • the same signal level and precharge level (a signal level and the precharge level immediately before it) to be paired are given the same numbers.
  • the image data sb or half-pixel delay data sc input to the subtraction circuit 73 is obtained by converting the image data sa (converted to the parallel data form) into one or two clocks each. Since it is delayed, it will be as shown in Fig. 49E or Fig. 49F. Further, in the subtraction circuit 73, the half-pixel delay data sb is subtracted from the image data s. Therefore, of the subtraction values sd, those obtained from the signal level and the precharge level to be a set are noise components. Is reduced (hereinafter referred to as true image data as appropriate). That is, every other subtraction value s d becomes true image data as shown by adding a numeral to v ′ in FIG. 49G. In FIG. 49G, v, # i (# i is an integer) represents the operation result of v # i—: f # i, and X represents invalid data.
  • the subtraction value sd is latched at every other clock at the timing of the clock p3 as shown in FIG. Only the image data se (Fig. 49I) will be supplied.
  • the image data is converted into an analog signal, for example, as shown in FIG. 49J, and recorded on a video tape or the like.
  • image data is output digitally from the imaging device 100, it is possible to easily configure a device incorporating the image data.
  • the A / D conversion is performed at the timing of the sampling clock p1 having a half of the output cycle of the image signal 0 ut from the CCD bare chip 12. Therefore, thereafter, the noise component included in the image data can be easily reduced. As a result, there is no need to provide a circuit for reducing such a noise component in the imaging device 100, and a small-sized imaging device that outputs digital image data can be realized.
  • Fig. 51 shows the external configuration of such a personal convenience. That is, a keyboard 242 is formed on the upper surface of the main body 241 side of the notebook type personal computer 240, and an FD mounting part 244 and a PC card mounting part 245 are formed on the side surface of the main body 241. ing. A PC card 246 is mounted on the PC force mounting portion 245 as necessary, and can be taken out when not used.
  • the LCD 243 is rotatably supported by the main body 241 and displays image information such as predetermined characters and figures.
  • FIG. 52 shows an external configuration of the PC card 246.
  • the PC card 246 has a length of 85.6 marauders, a width of 54.0 marauders, and a height (thickness) 'of 10.5 mm.
  • This shape is specified as a PCM CIA (Personal Computer * Memory Card ⁇ International Association) standard type 3 card. It is.
  • this PC card 246 has a housing 301, and a slide member 302 is slidably held on the housing 301. ing.
  • the imaging device 100 is rotatably supported on the slide member 302 via a support member 303.
  • the imaging device 100 is also completely accommodated in the housing 301.
  • a PC card 246 is mounted on the PC card mounting portion 245 as shown in FIG.
  • the imaging device 100 is pulled out of the personal computer 240 by sliding the slide member 302 with respect to the body 301.
  • the imaging device 100 is rotated about the support member 303 as a fulcrum in a range of about 60 to 90 degrees, and the hole 3 (imaging lens 4) of the imaging device 100 is rotated. To the user (subject).
  • FIG. 55 shows an example of the internal configuration of the imaging device 100 accommodated in the housing 301 of the PC card 246, that is, the fourth embodiment.
  • This embodiment has basically the same configuration as the first embodiment shown in FIG.
  • the light receiving surface (imaging surface) (the upper surface in FIG. 55) of the CCD bare chip 12 is formed on the back side of the substrate 1 (the side opposite to the imaging lens 4) by a flip chip mounting method. It is mounted so as to face the imaging lens 4 via the hole 2 31 formed in the substrate 1.
  • a protrusion 2 33 is formed on the substrate 1 to regulate a position where the CCD bear chip 12 is mounted.
  • an imaging lens 4 is attached on the substrate 1 in the figure (the surface on which the CCD bare chip 12 is mounted) On the other side.
  • a projection 2 32 is formed in order to regulate the mounting position of the imaging lens 4.
  • a driver 13 and an A / D converter 14 are arranged on the upper surface of the substrate 1, and other components 234 are mounted on the lower surface of the substrate 1.
  • a hole 3 functioning as an aperture is formed.
  • the light incident through the hole 3 is formed. Is incident on the imaging lens 4. This light is condensed by the imaging lens 4 and is incident on the light receiving surface (imaging surface) of the CCD bare chip 12 through the hole 2 31 of the substrate 1.
  • a predetermined gap is provided between the package 2A and the imaging lens 4, so that when the package 2A receives an external force, the force is not directly transmitted to the imaging lens 4. Has been made.
  • the distance from the upper end of the package 2A to the upper end of the imaging lens 4 is 1.5 ⁇
  • the thickness of the imaging lens 4 is 2.0 mm
  • the distance from the lower end surface of the imaging lens 4 is The distance to the upper surface of the substrate 1 is 4.0
  • the thickness of the substrate 1 is 0.5
  • the distance to the lower end can be 1.0 mm.
  • the focus of the imaging lens 4 is improved. Since the substrate 1 can be arranged within the point distance, the thickness can be further reduced as compared with the embodiment shown in FIG.
  • the total thickness of this embodiment is 9.0.
  • the horizontal length and the vertical length of the imaging device 100 can be set to 15 mm. Therefore, as shown in FIG. 53 and FIG. 54, the imaging device 100 can be accommodated inside the housing 301 of the PC card 246 having a thickness of 10.5.
  • 4 shows an example of an electrical configuration inside the personal computer 240.
  • the CPU 311 executes various processes in accordance with programs stored in the ROM 312.
  • the RAM 313 stores programs and data necessary for the CPU 311 to execute various processes as appropriate.
  • An input / output interface 314 connected to the CPU 311 via the bus is connected to a keyboard 242, a PC card driver 315, an FD driver 316, and a modem 318, respectively.
  • the PC card driver 315 transfers various data to and from the PC card 246 when the PC card 246 is mounted.
  • the FD Dryno '316 is configured to record or reproduce data on the floppy disk 317 when the floppy disk (FD) 317 is mounted.
  • the modem 318 is connected to a communication line such as a telephone line, receives and demodulates data input via the communication line, and outputs and demodulates the data to the CPU 311 or supplies the data from the CPU 311.
  • the input / output interface 314 modulates the output data and outputs the modulated data to a communication line. Further, an LCD driver 319 for driving the LCD 243 is connected to the input / output interface 314. Also, microphone 320 The input audio signal is A / D-converted by the A / D converter 321, and then is taken into the input / output interface 314. The audio data output from the input / output interface 314 is D / A converted by the D / A converter 322 and then output from the speaker 323.
  • the user attaches the PC force 246 to the PC force mount 245, pulls out the imaging device 100 from the PC card 246, and further rotates the camera at a predetermined angle. And point them in their own direction, as shown in Figure 54.
  • the user operates the keyboard 242 to input the telephone number of the other party.
  • the CPU 311 controls the modem 318 via the input / output interface 314 to execute a calling operation for the telephone number.
  • the modem 318 performs a call operation to the other party in response to the command from the CPU 311.
  • the modem 318 notifies the CPU 311 of the call operation.
  • the CPU 311 controls the PC card 246 via the PC card driver 315 to capture an image signal.
  • the user's image is photoelectrically converted by the CCD bearer 12 via the imaging lens 4, A / D converted by the A / D converter 70, and output to the PC card driver 3 15 .
  • the PC card driver 315 outputs the image data, which has been converted into a format according to the PCMCIA standard, to the CPU 311 via the input / output interface 314.
  • the CPU 311 supplies the image data to the modem 3 18 via the input / output interface 3 14, and transmits the image data via the communication line. To be sent.
  • the modem 318 receives and demodulates the data and outputs it to the CPU 310.
  • the CPU 314 receives the input of the image data, it outputs the image data to the LCD driver 319 and causes the LCD 243 to display the image data.
  • the image of the other party will be displayed on LCD24.
  • the voice signal that the user speaks to the other party is captured by the microphone 320 and A / D converted by the A / D converter 321.
  • the modem 318 transmits this audio data to the other party via the communication line under the control of the CPU 331.
  • the voice data transmitted from the other party is demodulated by the modem 318.
  • This demodulated audio data is D / A converted by the D / A converter 322 and then emitted from the speaker 323.
  • the imaging lens is constituted by one lens.
  • the imaging lens may be constituted by a plurality of lenses. It is possible.
  • the exterior has a diaphragm effect of blocking external light, and has a diaphragm effect of blocking ambient light.
  • a holder provided with one imaging lens to form an image and at least a substrate on which a photoelectric conversion element that photoelectrically converts light formed by the imaging lens and outputs an image signal is mounted Has been Therefore, it is possible to reduce the size, thickness, and weight of the imaging device, and to easily incorporate and handle the imaging device. Wear. In addition, it becomes possible to use a photoelectric conversion element with a small number of pixels.
  • the pitch of the effective pixels is set to a value larger than 1 / (20 OF) of the imaging effective area, so that the thickness can be reduced at low cost.
  • An imaging device can be realized.
  • a part of one imaging lens for imaging light photoelectrically converts light formed by the imaging lens, and outputs an image signal. Since it is in direct contact with the element, not only can the same effect as in claim 1 be achieved, but also optical adjustment between the imaging lens and the photoelectric conversion element can be avoided.
  • the photoelectric conversion element and the A / D converter are incorporated in one package. Therefore, not only the same effects as in claim 1 can be obtained, but also a small-sized imaging device that outputs digital image data can be provided.
  • the image data is a clock having a cycle that is 1/2 of the cycle in which the charge-coupled device outputs the image signal.
  • the image signal is A / D converted at the timing
  • the image data is delayed by one clock cycle, and the difference between the image data and the image data delayed by one clock Is calculated. Then, the difference is output every other one. Therefore, it is possible to reduce the noise component included in the image signal output from the charge-coupled device.
  • the imaging device in which the substrate and the holder are integrated is housed in the housing, so that the size, thickness, weight, and cost can be reduced. It becomes possible.
  • An information processing apparatus according to claim 32 and an information processing apparatus according to claim 33.
  • the image signal output from the imaging device of the imaging adapter device is fetched and processed, so that the image signal can be easily transmitted at an arbitrary place.

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Description

明 細 書
発明の名称
撮像装置およびその製造方法、 撮像アダプタ装置、 信号処理装置お よび信号処理方法、 並びに情報処理装置および情報処理方法 技術分野
この発明は、 撮像装置およびその製造方法、 撮像アダプタ装置、 信 号処理装置および信号処理方法、 並びに情報処理装置および情報処理 方法に関し、 特に、 画像を取り込む、 例えばビデオカメラなどを小型 化かつ軽量化し、 低価格で提供することができるようにする撮像装置 およびその製造方法、 撮像アダプタ装置、 信号処理装置および信号処 理方法、 並びに情報処理装置および情報処理方法に関する。
背景技術
第 1図は、 従来のビデオカメラの一例の構成を示している。 このビ デォカメラは、 レンズモジュール 1 0 1およびカメラ本体 1 1 1で構 成されている。 また、 レンズモジュール 1 0 1は、 フォーカスレンズ 1 0 4を含む結像レンズ 1 0 2、 およびアイ リス調整機構 1 0 3で構 成され、 カメラ本体 1 1 1は、 光学 L P F (口一パスフィル夕） 1 1 2、 イメージセンサ 1 1 3、 およびカメラ処理回路 1 1 4で構成され ている。
結像レンズ 1 0 2に入射された被写体からの光は、 アイ リス調整機 構 1 0 3、 および光学 L P F 1 1 2を介して、 イメージセンサ 1 1 3 に出射され、 これにより、 イメージセンサ 1 1 3の受光面上には、 被 写体の像が結像される。 イメージセンサ 1 1 3は、 例えば電荷結合素 子 （以下、 適宜、 C C Dという） などでなり、 その受光面で受光され た被写体の像としての光を光電変換し、 その結果得られる被写体に対 応する画像信号を、 カメラ処理回路 1 1 4に出力する。 カメラ処理回 路 1 1 4では、 イメージセンサ 1 1 3からの画像信号に対し、 所定の 信号処理が施され、 その後、 例えばビデオテープなどの記録媒体に記 録されたり、 あるいは、 例えばモニタなどに出力されて表示されたり 、 さらにはまた、 所定の処理を施すためにコンピュータなどに供給さ 3"しる o
なお、 イメージセンサ 1 1 3には、 カメラ処理回路 1 1 4から ドラ イブ信号が供給されるようになされており、 イメージセンサ 1 1 3は 、 このドライブ信号にしたがって、 画像信号の出力などの所定の処理 を行う。 また、 アイ リス調整機構 1 0 3は、 イメージセンサ 1 1 3上 に結像される像の明るさを調整したり、 また、 結像レンズ 1 0 2から 出射された、 結像に不要な周辺光線を遮断するよ になされている。 さらに、 フォーカスレンズ 1 0 4は、 イメージセンサ 1 1 3上に結像 される像のフォーカスを調整するようになされている。 また、 光学 L P F 1 1 2は、 そこに入射される光の偏光面によって異なる屈折率を 有する光学素子で、 例えば光学異方性のある結晶性の水晶などでなり 、 フォーカスレンズ 1 0 4からの光の空間周波数の高域成分を抑制し 、 これにより、 イメージセンサ 1 1 3で生じる折り返し歪を低減する ようになされている。
ところで、 ビデオカメラを、 例えばコンピュータに画像を入力する ためや、 自動車の監視のためなどに用いる場合、 あるいは、 いわゆる テレビ電話機や、 テレビ会議システムなどに適用する場合などには、 ビデオカメラから得られる画像が高画質なものであることは、 あまり 要求されない。 すなわち、 通常、 画質はそれほど高いものでなくても 、 その組み込みおよび取扱いが容易なビデオカメラが要求される。
しかしながら、 従来、 組み込みおよび取扱いを容易にしょうとする と、 製造時に光学的な調整が必要となるため、 製造工程が複雑化する とともに、 装置が大型化し、 またその価格も高くなる。
さらに、 従来のビデオカメラでは、 イメージセンサ 1 1 3に入射す る光の空間周波数を制限するため、 第 1図に示したように光学 L P F 1 1 2が必要となるが、 この厚み dは、 イメージセンサ 1 1 3の画素 ピヅチに比例した厚さにする必要があった。 このため、 イメージセン サ 1 1 3として、 画素ピッチの小さなものを用いた場合には、 ィメ一 ジセンサ 1 1 3の価格が高くなり、 また画素ピッチの大きなものを用 いた場合には、 厚さ dの厚い光学 L P F 1 1 2を設ける必要があり、 装置が大型化する。
そこで、 より小型化かつ低コス ト化したビデオカメラとして、 例え ば第 2図に示すような構成のものが知られている。 この例においては 、 基板 4 0 4の上に C C D撮像素子 4 0 3が固定されている。 また、 鏡筒 4 0 2には、 1つの結像レンズ 4 0 1が固定されており、 この鏡 筒 4 0 2が、 基板 4 0 4に対して固定される。 基板 4 0 4の裏側には 、 各種の部品 4 0 5が取り付けられている。
なお、 第 2図の例において、 光量を調整する調整機構などの構成は 、 その図示が省略されている。
ここにおける C C D撮像素子 4 0 3は、 第 3図に示すように構成さ れている。 すなわち、 C C D撮像素子 4 0 3は、 入力された光を光電 変換する C C Dベアチヅプ 4 0 3 Aを備える。 この C C Dベアチヅプ 4 0 3 Aは、 その光入射面側に、 R , G , B (補色の場合もある） の 所定の色の波長の光のみを通過させるカラーフィル夕 （図示せず） を 有している。 C C Dベアチヅプ 4 0 3 Aは、 プラスチックなどよりな るパッケージ 4 0 3 Bの内部に収容され、 パッケージ 4 0 3 Bの上端 には、 カバ一ガラス 4 0 3 Cが配置されている。
しかしながら、 第 2図に示す構成例においては、 結像レンズ 4 0 1 の上端から、 C C D撮像素子 4 0 3の上面までの距離が約 3 0 mm、 C C D撮像素子 4 0 3の厚さが 5薦、 そして、 基板 4 0 4の上面から部 品 4 0 5の下端までの距離が 1 5匪程度となり、 その合計が約 5 0腿 となる。
従って、 第 2図に示すような構成を、 例えば P Cカードなどに組み 込み、 携帯用のパーソナルコンピュータなどにおいて用いるようにす ることができない問題があつた。
発明の開示
この発明の目的は、 このような状況に鑑みてなされたものであり、 組み込みおよび取扱いが容易で、 小型かつ軽量の装置を、 低価格で提 供することにある。
この発明の請求項 1に記載の撮像装置は、 光を結像させる少なくと も 1つの結像レンズが設けられた、 周辺光線を遮断する絞り効果を有 し、 外光を遮断する外装のホルダと、 少なく とも、 結像レンズにより 結像された光を光電変換し、 画像信号を出力する光電変換素子が装着 された基板とを備える撮像装置であって、 ホルダと基板とは一体化さ れていることを特徴とする。
請求項 1 5に記載の撮像装置の製造方法は、 入射された光を光電変 換し、 画像信号を出力する光電変換素子を基板に装着するステップと 、 光電変換素子上に光を結像させる 1つの結像レンズに対して周辺光 線を遮断する部分を形成するステップと、 結像レンズを基板に対して
—体化するステツプとを備えることを特徴とする。
請求項 1 6に記載の撮像装置は、 光を結像させる 1つの結像レンズ と、 少なく とも、 結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像 信号を出力する光電変換素子が装着された基板とを備える撮像装置で あって、 結像レンズの瞳径 Dと焦点距離 f で規定される Fナンバーを Fとするとき、 光電変換素子は、 その有効画素のピッチが、 撮像有効 領域の 1 / ( 2 0 0 F ) より大きい値に設定されていることを特徴と する。
請求項 1 7に記載の撮像装置は、 光を結像させる 1つの結像レンズ と、 結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像信号を出力す る光電変換素子とを備え、 結像レンズは、 その一部が光電変換素子と 直接接触していることを特徴とする。
請求項 2 1に記載の撮像装置は、 受光面に入射する光を光電変換し 、 画像信号を出力する光電変換素子と、 光電変換素子より出力される 画像信号を A/ D変換する A/ D変換器とを備え、 光電変換素子およ び A/ D変換器は、 1つのパヅケージに組み込まれていることを特徴 とする。
請求項 2 6に記載の信号処理装置は、 電荷結合素子より出力された 画像信号を A/ D変換したディジタルの画像データを処理する信号処 理装置であって、 画像データが、 電荷結合素子が画像信号を出力する 周期の 1 / 2の周期を有するクロヅクのタイ ミングで、 画像信号を A / D変換したものであるとき、 画像データを 1クロック分だけ遅延す る遅延手段と、 画像データと、 遅延手段の出力との差分を演算する演 算手段と、 演算手段より出力される差分を、 1つおきに出力する出力 手段とを備えることを特徴とする。
請求項 2 7に記載の信号処理方法は、 電荷結合素子より出力された 画像信号を A / D変換したディジタルの画像データを処理する信号処 理方法であって、 画像デ一夕が、 電荷結合素子が画像信号を出力する 周期の 1 / 2の周期を有するクロヅクのタイ ミングで、 画像信号を A / D変換したものであるとき、 画像データを 1 クロック分だけ遅延す るステップと、 画像データと、 1 クロック分だけ遅延した画像データ との差分を演算するステップと、 差分を、 1つおきに出力するステツ プとを備えることを特徴とする。
請求項 2 8に記載の撮像アダプタ装置は、 情報処理装置に着脱自在 に装着される筐体と、 筐体に収容される撮像装置とを備え、 撮像装置 は、 光を結像させる 1つの結像レンズが設けられた、 周辺光線を遮断 する絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホルダと、 結像レンズに より結像された光を光電変換し、 画像信号を出力する光電変換素子が 装着され、 ホルダと一体化された基板とを備えることを特徴とする。 請求項 3 2に記載の情報処理装置は、 撮像装置からの画像信号を取 り込む取込手段と、 取込手段により取り込まれた画像信号を処理する 処理手段とを備えることを特徴とする。
請求項 3 3に記載の情報処理方法は、 撮像装置からの画像信号を取 り込むステップと、 取り込まれた画像信号を処理するステップとを備 えることを特徴とする。
請求項 1に記載の撮像装置においては、 ホルダは、 その外装が周辺 光線を遮断する絞り効果を有し、 外光を遮断するようになされており 、 そこには、 光を結像させる少なく とも 1つの結像レンズが設けられ ている。 基板には、 少なく とも、 結像レンズにより結像された光を光 電変換し、 画像信号を出力する光電変換素子が装着されている。 そし て、 これらのホルダと基板とは一体化されている。
請求項 1 5に記載の撮像装置の製造方法においては、 入射結像され た光を光電変換し、 画像信号を出力する光電変換素子が装着された基 板に、 光電変換素子上に光を結像させる 1つの結像レンズが設けられ た、 周辺光線を遮断する絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホル ダを装着するようになされている。
請求項 1 6に記載の撮像装置においては、 光電変換素子の有効画素 のピッチは、 撮像有効領域の 1 / ( 2 0 O F ) より大きい値に設定さ れている。
請求項 1 7に記載の撮像装置においては、 光を結像させる 1つの結 像レンズの一部が、 その結像レンズにより結像された光を光電変換し 、 画像信号を出力する光電変換素子と直接接触するようになされてい る ο
請求項 2 1に記載の撮像装置においては、 光電変換素子は、 受光面 に入射する光を光電変換し、 画像信号を出力するようになされている 。 A / D変換器は、 光電変換素子より出力される画像信号を A / D変 換するようになされている。 そして、 これらの光電変換素子および A / D変換器は、 1つのパッケージに組み込まれている。
請求項 2 6に記載の信号処理装置および請求項 2 7に記載の信号処 理方法においては、 画像データを 1クロック分だけ遅延し、 画像デー 夕と、 1クロック分だけ遅延した画像データとの差分を演算し、 差分 を、 1つおきに出力するようになされている。
請求項 2 8に記載の撮像アダプタ装置においては、 筐体に撮像装置 が収容され、 撮像装置には、 結像レンズと絞りを有するホルダが、 光 電変換素子が装着されている基板と一体化されている。
請求項 3 2に記載の情報処理装置および請求項 3 3に記載の情報処 理方法においては、 筐体に収容されている撮像装置の光電変換素子よ り出力された画像信号が取り込まれ、 処理される。
図面の簡単な説明
第 1図は従来のビデオカメラの一例の構成を示す図である。
第 2図は従来の撮像装置の構成例を示す図である。
第 3図は第 2図の C C D撮像素子の構成例を示す図である。
第 4図はこの発明を適用した撮像装置の一実施例の構成を示す斜視 図である。
第 5図は第 4図の撮像装置の平面図である。
第 6図は第 5図の撮像装置の A— A， 部分の断面図である。
第 7図は第 6図における C C Dベアチヅプ 1 2の構成例を示す図で ある。
第 8図はレンズ部 1 0の構成を示す斜視図である。
第 9図は第 6図の Zで示す部分の拡大図である。
第 1 0図は第 9図の実施例の他の構成例を示す図である。
第 1 1図は第 9図の実施例のさらに他の構成例を示す図である。 第 1 2図は結像レンズ 4の光学特性および脚部 1 1の寸法 （長さ） を説明するための図である。
第 1 3図は結像レンズ 4の空間周波数応答特性を示す図である。 第 1 4図は撮像面の配置位置を説明する図である。
第 1 5図は撮像面の他の配置例を示す図である。
第 1 6図は画像の均一化を図る範囲を説明する図である。
第 1 7図は結像面の湾曲を説明する図である。
第 1 8図は C C Dベアチップ上の画素を説明する図である。
第 1 9図は結像位置の変化を説明する図である。
第 2 0図は焦点距離とピントずれ量との関係を示す図である。 第 2 1図は第 4図の撮像装置の製造方法を説明するための図である 第 2 2図は第 4図の撮像装置の製造方法を説明するための図である 第 2 3図はホルダの形成例を示す図である。
第 2 4図はホルダの他の形成例を示す図である。
第 2 5図は第 4図の撮像装置を適用したビデオカメラの構成例を示 すブロック図である。
第 2 6図は結像レンズ 4から出射された、 撮像対象外の光 Lが、 脚 部 1 1で反射された様子を示す図である。
第 2 7図はレンズ部の他の構成例を示す図である。
第 2 8図は撮像装置の他の構成例を示す図である。
第 2 9図はレンズ部の焦点距離と脚部の変化を説明する図である。 第 3 0図は結像レンズ 4に不連続面を形成した場合の例を示す図で め 。
第 3 1図は第 3 0図の実施例の上方から見た場合の構成を示す図で ある。
第 3 2図は第 3 0図の実施例の M T F特性を示す図である。
第 3 3図は結像レンズ 4の不連続面の他の形成例を示す図である。 第 3 4図は C C Dベアチヅプとレンズ部の基板に対する他の組立例 を示す図である。
第 3 5図は第 3 4図の実施例の組立工程を示す図である。
第 3 6図は第 3 4図のレンズ部の構成例を示す図である。
第 3 7図は第 3 4図のレンズ部の他の構成例を示す図である。 第 3 8図は撮像装置の他の構成例を示すプロック図である。
第 3 9図は撮像装置の他の実施例の構成を示す斜視図である。 第 4 0図は第 3 9図の撮像装置の平面図である。
第 4 1図は第 4 0図の撮像装置の B— B ' 部分の断面図である。 第 4 2図は第 4 0図の撮像装置の C一 C ' 部分の断面図である。 第 4 3図はホルダの他の形成例を示す図である。
第 4 4図はホルダのさらに他の形成例を示す図である。
第 4 5図はホルダの他の形成例を示す図である。
第 4 6図は第 4 2図の実施例の変形例を示す図である。 第 4 7図は結像レンズの他の構成例を示す図である。
第 4 8図はこの発明を適用したビデオカメラの構成例を示すプロッ ク図である。
第 4 9図は第 4 8図のビデオカメラの動作を説明するためのタイ ミ ングチャートである。
第 5 0図は C C Dベアチップ 1 2の内部構成例を示す図である。 第 5 1図は P Cカードの使用状態を説明する図である。
第 5 2図は P C力一ドの構成を示す図である。
第 5 3図は P C力一ドをパーソナルコンピュータに装着した状態を 示す図である。
第 5 4図はパーソナルコンピュータにおいて撮像装置を利用する状 態を説明する図である。
第 5 5図は第 5 3図の撮像装置の内部の構成例を示す図である。 第 5 6図は第 5 1図のパーソナルコンピュータの内部の構成例を示 すブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照してこの発明の実施例について説明する。
[第 1実施例]
第 4図は、 この発明を適用した撮像装置の第 1実施例の構成を示す 斜視図である。 この撮像装置は、 基板 1にホルダ 2が装着 （嵌合） さ れることにより、 それらが一体化されて構成されている。 基板 1には 、 後述する第 6図を参照して説明するように、 少なく とも、 ホルダ 2 に設けられた結像レンズ 4により結像された光を光電変換し、 画像信 号を出力する光電変換素子としての、 例えば C C Dベアチップ 1 2が 装着されている。 また、 ホルダ 2には、 光を結像させる 1つの結像レ ンズ 4が設けられており、 その外装は、 結像レンズ 4に周辺光線が入 射しないように、 そのような周辺光線を遮断する絞り効果を有し、 さ らに外光を遮断するパヅケージ 2 Aとされている。 なお、 パヅケージ 2 Aには、 結像レンズ 4に、 被写体からの光を入射させるための円形 状の穴 （絞り） 3が設けられている。 また、 この実施例では、 穴 3は 、 パッケージ 2 Aの上部の、 ほぽ中央に設けられており、 固定アイ リ スとして機能する。
次に、 第 5図は、 第 4図の撮像装置の平面図であり、 また、 第 6図 は、 第 5図における A— A' 部分 （第 5図において断面線で示す部分 ) の断面図である。 基板 1上には、 上述したように、 C CDベアチヅ ブ 1 2が装着されている他、 その C CDベアチップ 1 2をドライブす る ドライバ 1 3、 C CDベアチップ 1 2の出力を A/D変換する A/ D変換器 1 4、 その他必要なチップが装着されている （詳細は、 第 2 1図を参照して後述する） 。 なお、 C CDベアチップ 1 2は、 基板 1 にホルダ 2が装着されたときに、 ホルダ 2に設けられた穴 3と対向す るような位置に装着されている。 但し、 基板 1の設計上、 C CDベア チヅブ 1 2の装着位置が制限される場合には、 先に、 C CDベアチヅ プ 1 2の装着位置を決定し、 その後、 C CDベアチヅプ 1 2と対向す る位置に、 穴 3を設けるようにすることができる。
さらに、 基板 1の側面には、 外部へ信号を出力し、 また外部から信 号を入力するため （例えば、 C CDベアチヅプ 1 2より出力され、 所 定の処理が施された画像信号を取り出したり、 あるいは基板 1に装着 された各チップに電源を供給したりするためなど） のリード 5が設け られている。 なお、 第 4図においては、 リード 5の図示を省略してあ 。
基板 1に装着された各チップは、 必要に応じて、 接続線によって接 続されている。 なお、 第 6図では、 ドライバ 1 3から引き出されてい る接続線 13Aのみを図示してあり、 その他のチップから引き出され ている接続線は、 図が煩雑になるため省略してある。
第 7図は、 C CDベアチヅブ 12の構成例を表している。 この実施 例においては、 CCDベアチップ 12は、 入力された光に対応する電 気信号を出力する C CD素子 （電荷結合素子） 12 Aと、 CCD素子 12A上に形成され、 R， G, B (補色の場合もある） などの所定の 波長の光を通過させるカラーフィルタ 1 2 Bとで構成されている。 但 し、 カラーフィルタ 12Bは、 省略される場合もある。
この第 7図に示されている CCDベアチヅブ 12と、 第 3図に示し た C CD撮像素子 403とを比較して明らかなように、 第 7図に示し た C CDベアチヅプ 12には、 第 3図に示したセラミ ックやプラスチ ックよりなるパッケージ 403 Bが省略された構成となされている。 従って、 その大きさは、 第 3図に示す CCD撮像素子 403に較べて より小さいものとすることができる。
結像レンズ 4は、 脚部 1 1とともにレンズ部 10を構成している。 ここで、 第 8図は、 レンズ部 1 0の詳細構成を表した斜視図である。 レンズ部 10は、 透明な材料としての、 例えば透明なプラスチック （ 例えば、 PMMAなど） でなり、 平行平板に 4つの脚が設けられたよ うな、 いわばテーブル形状をしている。 すなわち、 平行平板の中心部 分には、 単玉レンズとしての結像レンズ 4が形成され、 さらに、 その 平行平板の 4隅には、 結像レンズ 4の光軸と平行な方向に延びた、 例 えば水平断面の形状が長方形である角柱形状の 4つの脚部 1 1が設け られている。 そして、 この 4つの脚部 1 1のそれそれの下部であって 、 結像レンズ 4の光軸と対向する角の部分は、 角柱状にく り貫かれ、 これにより切欠き 1 1 Aが形成されている。 なお、 4つの脚部 1 1の それそれは、 その 4つの側面のうちの 2つ （その 2つの側面で構成さ れる角の部分） が、 結像レンズ 4の光軸と対向するように設けられて いる。
C C Dベアチップ 1 2は、 その上面 （撮像面） から見た形状が例え ば長方形状のチップであり、 4つの切欠き 1 1 Aのそれぞれは、 C C Dベアチップ 1 2の 4角に精度良く嵌合するようになされている。 なお、 レンズ部 1 0は、 プラスチックを、 例えばモールド成形する ことで構成されており （従って、 結像レンズ 4はプラスチックモール ド単玉レンズである） 、 これにより結像レンズ 4の主点に対する、 レ ンズ部 1 0の各部の寸法の相対的な精度は、 充分に高いものとされて いる。
第 5図および第 6図に示すように、 以上のように構成されるレンズ 部 1 0は、 ホルダ 2の外装を構成する、 蓋形状のパヅケージ 2 Aの内 側であって、 穴 3と対応する位置に、 結像レンズ 4の光軸が穴 3の中 心を通るように嵌合されている。 そして、 レンズ部 1 0の 4つの脚部 1 1は、 その切欠き 1 1 Aのそれそれが、 C C Dベアチップ 1 2の 4 角の部分に嵌合されることにより、 C C Dベアチップ 1 2に直接接触 している。
ホルダ 2の外装を構成するパッケージ 2 Aは、 遮光性の材料として の、 例えばポリカーボネイ ト樹脂などでなり、 同じく遮光性の充填剤 (接着剤） 2 0によって基板 1 と接着されており、 これにより、 基板 1 とホルダ 2とが一体化されている。
第 9図は、 脚部 1 1 と C C Dベアチップ 1 2とが接触している部分 の断面を拡大した拡大図 （第 6図において点線で囲んである部分 Zの 拡大図） である。 同図に示すように、 脚部 1 1の下端が、 基板 1から 若干浮いた状態で、 切欠き 1 1 Aの底面と側面が、 C C Dベアチップ 1 2の受光面 （図中、 S 1で示す部分） とその側面 （図中、 S 2で示 す部分） に、 ある程度の圧力をもって、 直接接触している （従って、 脚部 1 1は、 C C Dベアチヅプ 1 2に、 いわば突き当てられた状態と される） 。 なお、 この圧力は、 ホルダ 2を基板 1に嵌合した後、 所定 の圧力をかけながら、 充填剤 2 0を充填することにより基板 1 とホル ダ 2とを接着、 封止することで生じるようになされている。
ホルダ 2の、 基板 1 と嵌合させる部分の寸法は、 基板 1の外形より 幾分大きめとされており、 従って、 基板 1 とホルダ 2とは、 脚部 1 1 を C C Dベアチップ 1 2に接触させる精度を優先する形で接着されて いる。
上述したように、 少なく とも C C Dベアチヅプ 1 2が装着された基 板 1 と、 結像レンズ 4が設けられた、 絞り効果を有する外装 （パヅケ ージ 2 A ) のホルダ 2とが一体にされているので、 撮像装置を、 例え ばテレビ会議システムなどに適用する場合などの応用時に、 結像レン ズ 4と C C Dベアチップ 1 2との間などの光学的調整が不要であり、 従って、 その組み込みおよび取扱いが容易になる。 その結果、 このよ うな撮像装置を用いた装置の製造コス トを低減することが可能となる さらに、 上述したように、 レンズ部 1 0の各部の寸法の、 結像レン ズ 4の主点に対する相対的な精度は充分に高くされているとともに、 その脚部 1 1 (切欠き 1 1 A ) は、 C C Dベアチップ 1 2の受光面に 直接突き当てられているので、 結像レンズ 4は、 その主点が、 C C D ベアチップ 1 2の受光面と所定の位置関係を満たすように、 特別の調 整をすることなしに、 精度良く配置される。 すなわち、 結像レンズ 4 を、 低コス トで、 かつ精度良くマウン トすることができる。 さらに、 この場合、 結像レンズ 4を精度良くマウン トするための調整機構が不 要であるから、 撮像装置の小型化、 軽量化を図ることができる。 なお、 第 10図に示すように、 CCDベアチップ 1 2の撮像面を押 圧する脚部 1 1の切欠き 1 1 A面に、 突起 1 1 Aaを生成し、 この突 起 1 lAaにより C CDベアチップ 12を押圧するようにすることも できる。 この突起 1 1 Aaを半球状または円筒状とすることにより、 C CDベアチップ 1 2と脚部 1 1との間の接触が、 理論的には点また は線で行われるようになるため、 CCDベアチップ 1 2や脚部 1 1の 面の精度に拘らず、 確実に CCDベアチップ 12を押圧することが可 能となる。
あるいはまた、 第 1 1図に示すように、 脚部 1 1の切欠き 1 1 Aに テ一パ面 1 1 Abを形成し、 このテ一パ面 l l Abで、 CCDベアチ ップ 12の上端部のエッジを押圧するようにしてもよい。 このように すると、 CCDベアチヅプ 12の形状のばらつきに拘らず、 CCDベ ァチヅプ 1 2を確実に押圧することが可能となる。
次に、 第 12図および第 13図を参照して、 結像レンズ 4の光学特 性と脚部 1 1の寸法 （長さ） について説明する。 第 1 2図 Aに示すよ うに、 結像レンズ 4の合焦位置 （結像面） ： 1は、 破線で示すように 湾曲する。 そして、 CCDベアチップ 12の受光面 （撮像面） は、 結 像面 f 1と、 結像レンズ 4の光軸上において接する理想的像面 （湾曲 しない平坦な面） f 2上の位置に配置される （そのような配置関係に なるように、 脚部 1 1の長さが設定されている） 。
しかしながら、 そのままだと、 撮像面の中央付近 （結像面 f 1と理 想的像面: f 2が接する点の近傍） においては合焦するが、 撮像面の中 央から離れるほど （第 1 2図において、 結像面 f 1と理想的像面： f 2 が接する点から上下方向に離れるほど） 、 結像面 f 1の合焦位置撮像 面 （理想的像面 f 2) からのデフォーカス量が大きくなる。 すなわち 、 撮像面上の中央部の画像は、 フォーカスの合った明瞭な画像となる が、 それに較べて周辺部の画像は、 所謂ピンボケの画像となる。
そこで、 撮像面の全体において、 均一なデフォーカス量が得られる ように、 結像レンズ 4の光軸上において、 球面収差が生じるように、 結像レンズ 4が設計される。 これにより、 第 1 2図 Aに示すように、 本来 （球面収差が発生していなければ） 、 結像面 f l と理想的像面: f 2の接点近傍において集束すべき光が、 その位置より、 例えば、 より 遠い位置で集束するようになる。 その結果、 撮像面の中央部において も、 所謂若干ピンボケの状態となり、 結局、 撮像面全体において、 ほ ぽ均一なフォーカス状態の画像が得られることになる。
すなわち、 これにより、 点光源に対する結像レンズ 4の応答の半値 幅が、 第 1 2図 Bおよび第 1 2図 Dに示すように、 C C Dベアチップ 1 2の受光面上の中央部 （第 1 2図 B ) においても、 また、 周辺部 （ 第 1 2図 D ) においても一定で、 かつ、 C C Dベアチップ 1 2の画素 ピッチより大きくなるようになされている。
ここで、 第 1 2図 Aまたは第 1 2図 Cは、 C C Dベアチップ 1 2の 中央部または周辺部に平行光線が収束している状態をそれぞれ表して おり、 第 1 2図 Bまたは第 1 2図 Dは、 第 1 2図 Aまたは第 1 2図 C に示した場合の C C Dベアチップ 1 2の受光面上における光の強度 （ 無限遠にある点光源に対す 応答） を表している。 本実施例では、 C C Dベアチップ 1 2の中央部または周辺部それそれにおける点光源応 答の半値幅 w 1または w 2は、 いずれも C C Dベアチップ 1 2の画素 ピヅチのほぼ 2倍 （好ましくは、 例えば 1 . 8倍乃至 3倍程度） とさ れている （C C Dベアチヅプ 1 2の受光面のその他の位置についても 同様） 。 これにより、 C C Dベアチップ 1 2 としては、 水平方向が 3 6 0画素、 垂直方向が 4 8 0画素の、 約 1 7万画素の低画素数の素子 を用いることができる。 このように、 点光源応答の半値幅を C C Dベアチップ 1 2·の画素ピ ツチの 2倍とすることにより、 結像レンズ 4の空間周波数応答特性は 、 第 1 3図に示すように、 C C Dベアチヅプ 1 2のナイキス ト限界の 空間周波数 f n 以上の入射成分を充分に抑圧する特性となる。 従って 、 従来は、 第 1図で説明したように、 折り返し歪を低減するための光 学 L P F 1 1 2が必要であつたが、 第 4図に示す撮像装置では、 その ような光学素子を設けることなく、 折り返し歪を低減することができ る。 その結果、 装置の小型化、 軽量化、 低コス ト化を図ることができ なお、 第 1 2図においては、 光軸近傍の光を、 結像レンズ 4の結像 面: f 1 (理想的像面： 2 ) から所定の距離だけ、 結像レンズ 4から離 れる方向に合焦させるようにしたが、 これとは逆に、 結像レンズ 4に 近づく方向に合焦させるようにすることも可能である。
また、 本実施例では、 結像レンズ 4は、 焦点距離の短いもの （例え ば、 4 m m程度） とされ、 さらに絞りとして機能する穴 3が小さいも の （例えばその直径は、 1 . 2 m m程度のもの） とされている。 これ により、 被写界深度が深くなり、 被写体までの距離が変化しても、 ポ ケの度合いが小さくなる。 また、 この撮像装置には、 例えばいわゆる ォ一トフォーカス機構などのフォーカス機構を設けずに済むようにな り、 この点でも、 装置の小型化、 軽量化、 低コス ト化が図られている 。 なお、 撮像装置を望遠用とする場合には、 結像レンズ 4としては、 焦点距離の長いものを用いるようにし、 また、 穴 3はさらに小さいも のとするようにすれば良い。
以上の結像面と撮像面の関係をまとめると、 第 1 4図に示すように なる。 すなわち、 結像レンズ 4の結像面 f 1は、 理想的像面 f 2に対 して湾曲するが、 上記実施例においては、 この理想的像面 f 2上に、 C C Dベアチッブ 1 2の撮像面 2 0 3を配置したことになる。
しかしながら、 このようにすると、 撮像面 2 0 3の中央部に較べて 、 周辺部のデフォーカス量が大きくなるため、 上述したように、 中央 部において、 球面収差を発生させることで、 撮像面 2 0 3上の全体の 画像を均一なフォーカスの画像となるようにしている。
しかしながら、 この実施例の場合、 中央部に較べて、 周辺部におけ るデフォーカス量が大きくなりすきる傾向がある。
そこで、 例えば、 第 1 5図に示すように、 結像レンズ 4の結像面： f 1のほぼ中央 （第 1 5図の水平方向の中央） に C C Dベアチップ 1 2 の撮像面 2 0 3を配置するようにすることもできる。 このようにすれ ば、 周辺部と中央部におけるデフォーカス量が、 方向は反対となるが 、 その絶対値はほぼ同一の値となる。 但し、 この場合、 撮像面 2 0 3 と結像面 f 1の交差する点 Aの近傍におけるフォーカス状態が、 他の 位置におけるフォーカス状態に較べて良好なものとなる。 そこで、 こ の点 A近傍において、 多くの収差が発生するように、 結像レンズ 4を 設計するようにすることができる。 このようにすれば、 撮像面 2 0 3 の全体において、 ほぽ均一なフォーカス状態の画像を得ることができ ο
次に、 第 1 5図に示す例に従って、 撮像面 2 0 3の全体において、 均一な画像を得るための条件についてさらに詳細に説明する。
いま、 第 1 6図に示すように、 C C Dベアチップ 1 2の有効画素領 域の水平方向の長さ （長辺の長さ） L hを 2 . 0匪とし、 垂直方向の 長さ （短辺の長さ） L vを 1 . 5 mraとすると、 その対角長 L dの長さ は、 約 2 . 5 mmとなる。
結像レンズ 4の焦点距離 f を 4 . O mmとすると、 長辺方向の画角は 、 次式より約 2 8度と求められる。 長辺方向の画角 = 2 xatan (2. 0/ (2 x 4. 0) )
なお、 ここで、 atanは、 逆正接関数を意味する。
また、 結像レンズ 4の焦点距離 f と、 瞳径 Dで規定される Fナンパ ― (=f /D) を 2. 8とする。
湾曲した結像面 f 1の半径 Rは、 ペッツバール和 Pの逆数に等しい 。 すなわち、 ペッツバール和 Pは、 次式で表される。 なお、 ここで、 nは、 結像レンズ 4の屈折率を表す。
P =∑ 1/ (nf )
いまの場合、 結像レンズ 4は 1個だけであるので、 像面 201の半 径 Rは、 屈折率 nを 1. 5とすると、 次式より求められる。
R= l/P=nx f = l . 5 4. 0=6. 0
いま、 第 16図に示すように、 有効画素領域の中心から、 対角長 L dの 1 /2の 70 %までの範囲を均一にすることを考える。 この中心 から対角長 Ldの 1/2の 70%の位置 111は、 次式から求めること ができる。
Lm = 0. 7 X L d/2 = 0. 4375 x Lh=0. 875■ 第 1 7図に示すように、 結像面 f 1の中心を 0、 結像レンズ 4の光 軸と理想的像面 f 2との交点を S、 点 Sから距離 Lmだけ離間した理 想的像面: f 2上の点を Q、 結像面: f 1と、 理想的像面 f 2から結像レ ンズ 4側に距離 Zmだけ離れた位置の線 205との交点を T、 線 20 5と光軸との交点を Uとするとき、 点 Τ， 0, Uで構成される角度 0 は、 ほぼ atan (Lm/R) で近似される。 従って、 点 0と Uの距離は 、 結像面 f 1の半径を R (点 0と Tの距離 =点 0と Sの距離） とする とき、 次式で求められる。
R X cos {atan (Lm/R) }
従って、 理想的像面 f 2上の光軸上の点 Sからの距離が Lmである (像高が Lmである） 点 Qの位置における結像面 f 1の理想的像面 f 2からの湾曲量 Zmは、 R= 0. 6 mm, Lm= 0. 8 7 5mmとして、 次式より求めることができる。
Z m = R ( 1 - cos {atan (Lm/R) } ) = 0. 0 6 2 8匪
いま、 撮像面 2 0 3を、 理想的像面 f 2から結像レンズ 4側に Zm /2の位置に配置するものとすれば、 画面の終端部近傍 （像高 Lmの 位置） と画面の中央部において、 それそれ Z m/2の焦点ズレが発生 する。 この焦点ズレにより発生する錯乱円の直径ひは、
F = f/D = (Zm/2 ) /a
の関係から、 次式より求めることができる。
= (Zm/2 ) /F = 0. 0 3 1 4/F匪
さらに、 円開口による MT Fは、 次式より求めることができる。 M (ω) = [J , {π (k/L h) } ] / {π a (k/L h) } ここで、 J , は、 一次の第 1種ベッセル関数を表し、 k/L hは、 水平方向の空間周波数を表す。 従って、 kは、 水平方向の長さ L hを 分割する数に対応する。 なお、 垂直方向の解像特性は、 テレビジョン システムの走査線で決定されるので、 ここでは、 水平方向だけについ て考察する。
一次の第 1種ベッセル関数 J , が最初に 0になるときの値は 3 · 8 3であるから、 次式が成立する。
π (k/L h) = 3. 8 3
従って、 上記式から、 第 1 3図に示す MT Fのトラップポイント f n ( = k/L h) を求めると、 次のようになる。
(k/L h) = 3. 8 3/ (πα) = 3 8. 8 F
従って、 kは、 次のように求めることができる。
k = 3 8. 8 x F x L h= 3 8. 8 x 2 x F = 7 7. 6 F 従って、 上記空間周波数を確保するのに、 必要な最低画素数 Gは、 サンプリング定理に従って、 次式より求めることができる。
G=2 k = 2 x 77. 6 F = 1 55 F
なお、 上記演算は、 結像レンズ 4の屈折率 nを 1. 5として求めた ものであるが、 もっと高い値 （例えば、 1. 9) とすれば、 次式が得 られる。
G= 2 k=200 F
すなわち、 C CDベアチップ 1 2の有効画素ピッチが、 有効領域の 長辺の 1/ ( 200 F) より大きいことが、 均一な画像を得るための 条件となる。 このことは、 換言すれば、 水平方向の有効画素数が 20 O Fより小さいことを意味する。
なお、 第 1 7図において、 錯乱円の径ひは、 結像レンズ 4の開口の 端部と点 Tを結ぶ線が、 撮像面 203と交差する点の距離として求め ることができる。
従って、 第 18図に模式的に示すように、 第 6図に示す CCDベア チップ 12の撮像面の画素 2 1 1のピッチ PP は、 上記条件を満足す るように形成される。 . 次に、 1つの結像レンズ 4を用いて、 最も近い距離 Sから無限大 （
∞) までの距離の被写体を、' できるだけピンポケが少なくなるように して撮像するための焦点距離 f の条件について説明する。 いま、 第 1
9図に示すように、 無限遠の被写体の結像レンズ 4による結像位置と
、 至近の距離 Sの被写体の結像レンズ 4による結像位置とのずれ量を gとすると、 結像の公式より次式が成立する。
gx (S-f ) =f 2
距離 Sは、 焦点距離 f より十分大きいことを利用して上式を整理す ると、 次式が得られる。 g = f 2 / (S-f ) =f 2 /s
このズレ量 gの範囲において、 全体的に焦点のずれ量を少なくする には、 C CDベアチップ 1 2の撮像面 203を、 ずれ量 gの中間点 （ g/2の位置） に設定するようにすればよい。
第 16図における場合と同様に、 撮像素子の画面の長辺を Lh、 像 面湾曲の半径を R ( = nx f ) とするとき、 像高 Lにおける像面の湾 曲量 Zは、 次式より求めることができる。
Z =R X ( 1 -R2 - L2 ) 1/2
ここで、 L2 /R2 は、 1より十分小さいので、 上記式は次のように 整理することができる。
Z = Rx ( l - ( l -L2 / (2 xR2 ) ) )
= Lz / ( 2 x R) = L2 / ( 2 x n x f )
総合的なピントずれ量 Dの自乗は、 g/2と Zの間に相関関係が存 在しないため、 次式に示すように、 それらの自乗和として表すことが できる。
D2 = (g/2) 2 + Z2
= ( f 2 /2 X S) 2 + (L2 / ( 2 X n X f ) ) 2
= ( f /4 x S 2 ) + L4 / ( 4 x n2 x f 2 )
上記式で得られる D2 の極小値を与える f を求めるために、 上記 D 2 を : f で微分した式を 0とおく と、 次式が得られる。
f 3 /S2 - L4 / ( 2 X n2 x f 3 ) = 0
この式を解いて、 次式が得られる。
f = ( (S2 x L4 ) / (2 xn2 ) ) (1/6)
すなわち、 上記式で与えられる焦点距離 f を結像レンズ 4で得るよ うにすればよいのである力 厳密に上記式で与えられる値に設定しな く とも、 ある幅を持たせることが可能である。 すなわち、 一般的に、 画像で重要なのは、 画面の中心から画面の対 角長の 1 /2の 7割までであるから、 この範囲を均一にピンボケが生 じないようにするには、 像高 Lを対角長の 1/2の長さの 0. 35倍 乃至 0. 5倍の長さに設定すればよい。 画面のァスぺク ト比を 4 ： 3 とすると、 対角長の 1/2の長さは、 （5/8) x Lhとなるので、 像高 Lは、 次の範囲に設定すればよいことになる。
0. 35 X (5/8) L h
=0. 219 Lh<L<0. 5 x (5/8) x L h= 0. 3 12 L h また、 テレビ会議などへの応用を考慮すると、 上記した至近距離 S は、 200蘭乃至 300匪であればよい。 さらに、 結像レンズ 4の屈 折率 nは、
n= 1. 4乃至 1. 9
である。 これらの条件を上記焦点距離 fの式に代入して整理すると、 次式が得られる。
1. 53 X (L h <2/3) ) < f <2. 46 x L h (2/3)
すなわち、 上記式で規定される範囲に 1枚の結像レンズ 4の焦点距 離 f を設定すれば、 至近距離 Sから無限遠に存在する被写体をピンボ ケさせずに撮像することができる。
第 20図は、 焦点距離 f ' (横軸） と総合的なピン トずれ量 Dの自乗 の平方根 （ （D2 ) 1/2 ) (縦軸） の計算例を表している。 この場合 においては、 L= 0. 63mm, S = 200mms n = 1. 5とされてい る o
すなわち、 この例においては、 焦点距離 f を約 4匪に設定すると、 ピン トずれ量が最も少ないことがわかる。
次に、 第 2 1図および第 22図を参照して、 第 4図と第 6図に示す 撮像装置の製造方法について説明する。 まず、 第 2 1図に示すように 、 基板 1上に C C Dベアチップ 1 2、 さらには必要に応じてその他の チップを装着し、 必要に応じて電気的に接続する。 本実施例では、 そ の他のチヅプとして、 ドライノ s' 1 3 , A / D変換器 1 4、 タイ ミング ジェネレータ 1 5、 メモリ （ 2ポートメモリ） 1 6、 および信号処理 回路 1 7が装着されている。 さらに、 基板 1に、 必要なリード 5を設 け、 必要に応じて、 基板 1上に装着されたチップとの電気的な接続を 行う。
一方、 第 2 2図に示すように、 遮光性の材料または透明の材料を用 い、 六 3を設けたパヅケージ 2 Aまたはレンズ部 1 0をそれぞれモー ルド成形して、 パヅケージ 2 Aの穴 3の部分に、 レンズ部 1 0を嵌合 することで一体化し、 ホルダ 2を製造する。
そして、 基板 1 とホルダ 2 とを、 レンズ部 1 0の脚部 1 1を、 C C
Dベアチップ 1 2に突き当てた状態で、 第 6図に示したように充填剤
2 0を充填することで一体化する。
上述したように、 基板 1 とホルダ 2とを一体化する際には、 特別の 調整をする必要がないので、 容易かつ低コス トで、 撮像装置を製造す ることができる。
なお、 上述の場合には、 パッケージ 2 Aまたはレンズ部 1 0を、 そ れそれ別にモールド成形した後、 これらを一体化することでホルダ 2 を製造するようにしたが、 この他、 例えば第 2 3図に示すように、 ホ ルダ 2は、 遮光性の材料および透明の材料を用いて、 パッケージ 2 A およびレンズ部 1 0を同時にモールド成形することによって製造する ようにすることも可能である。 さらに、 この場合、 第 2 4図に示すよ うに、 レンズ部 1 0の脚部 1 1は、 透明の材料ではなく、 遮光性の材 料を用いて構成するようにすることができる。 この場合、 脚部 1 1に おける光の反射を防止することができ、 その結果、 フレアを低減する ことが可能となる。 ' 第 25図は、 第 4図の撮像装置を適用したビデオカメラの電気的構 成例を表している。 被写体からの光は、 穴 3を介して結像レンズ 4に 入射し、 結像レンズ 4は、 その光を、 C C Dベアチヅプ 12の受光面 に結像させるようになされている。 C CDベアチヅプ 12は、 ドライ ノ 13から供給される各種のタイ ミング信号 yv， y h, ysにした がって動作するようになされており、 結像レンズ 4により結像された 光を光電変換し、 その結果得られる画像信号を、 c d s処理回路 （相 関 2重サンプリング処理回路） 2 1に出力するようになされている。 ドライノ、' 13は、 タイ ミングジェネレータ 1 5より供給される、 CC Dベアチップ 12をドライブするためのタイ ミング信 X V , x h , X sを、 そのレベルを変換するとともに、 インピーダンスの変換を行う ことで、 タイ ミング信号 yv， y h , ysとする。 そして、 これを C CDベアチップ 12に与えることで、 CCDベアチップ 12をドライ ブするようになされている。
A/D変換器 14は、 タイ ミングジェネレータ 1 5から供給される サンプリングクロヅク p aにしたがって、 c d s処理回路 2 1からの 画像信号をサンプリングし、 これにより画像信号をディジタルの画像 デ一夕として、 メモリ 1 6およびアキュ一ムレ一夕 22に出力するよ うになされている。 なお、 A/D変換器 14は、 外部から供給される リファレンス電圧 V r e f を基準に、 サンプル値に割り当てるビッ ト を決定するようになされている。 タイ ミングジェネレータ 15は、 外 部のクロック発生回路 3 1から供給されるクロックに基づいて、 各種 のタイ ミング信号を生成するようになされている。 すなわち、 夕イ ミ ングジェネレータ 1 5は、 C C Dベアチップ 12で発生された電荷を 垂直または水平方向にそれそれ転送するためのタイ ミング信号 X Vま たは xh、 CCDベアチヅプ 1 2で発生された電荷をデイスチャージ する （CCDベアチヅプ 12のサブス トレ一トに排出する） ためタイ ミング信号 （いわゆるシャヅ夕パルス） X s、 c d s処理回路 2 1を 動作させるための夕イ ミング信号 s h、 A/D変換器 14でのサンブ リングのタイ ミングを与えるためのサンプリングクロック p aおよび メモリ 16での画像データの書き込みのタイ ミングを与えるための夕 ィ ミング信号 wを生成するようになされている。
メモリ 1 6は、 例えば、 データの読み出しと書き込みとが同時に可 能な 2ポートメモリで、 A/D変換器 14からの画像データを、 タイ ミングジェネレータ 15から供給されるタイ ミング信号 wにしたがつ て記憶するようになされている。 メモリ 16に記憶された画像データ は、 外部の MPU (マイクロプロセッサユニッ ト） 32によって読み 出されるようになされている。 なお、 MPU32による、 メモリ 16 からの画像デ一夕の読み出しは、 MP U 32が、 ァドレスバス a d r sを介して、 メモリ 1 6に所定のアドレスを与えることにより、 その アドレスに記憶された画像データが、 デ一夕バス d a t a上に出力さ れ、 これを MPU32が取り込むことによって行われるようになされ ている。
c d s処理回路 2 1は、 タイ ミングジェネレータ 15から供給され るタイ ミング信号 s hにしたがって動作するようになされており、 C CDベアチップ 12からの画像信号に対し、 いわゆる相関 2重サンプ リング （correlative double sampling ) 処理およびその他の必要な 処理を施し、 これにより画像信号に含まれる雑音成分を低減して （あ るいは取り除いて） 、 A/D変換器 14に出力するようになされてい る。
アキュームレータ 22は、 A/D変換器 14から出力される画像デ —夕のうち、 C C Dベアチップ 1 2の受光面の主要部 （例え 、 中心 部分など） に対応するものの積算値を演算し、 タイ ミングジエネレー 夕 1 5に出力するようになされている。 タイ ミングジェネレータ 1 5 は、 アキュ一ムレ一夕 2 2から供給される積算値が所定の規定値から 大きくずれないように、 C C Dベアチップ 1 2で発生された電荷をデ イスチャージするための夕イ ミング信号、 すなわちシャッ夕パルス X sの夕イ ミングを制御するようになされており、 これにより電子的に アイ リスの調整が行われるようになされている。 すなわち、 積算値が 大きくなつたら、 露光時間 （電荷蓄積時間） を短く し、 積算値が小さ くなつたら、 露光時間を長くする。 なお、 アキュームレータ 2 2は、 フィールド周期 （場合によってはフレーム周期） でリセッ トされるよ うになされている。 従って、 アキユームレー夕 2 2から 1フィールド (または 1フレーム） ごとの画像データの積算値が出力される。
クロック発生回路 3 1は、 リード 5を介して、 タイ ミングジエネレ 一夕 1 5と接続されており、 ビデオカメラを動作させるためのクロヅ クを発生し、 タイ ミングジェネレータ 1 5に供給するようになされて いる。 M P U 3 2は、 アドレスバス a d r sまたはデ一夕バス d a t aとリード 5とを介して、 撮像装置 （メモリ 1 6 ) から画像データを 読み出し、 所定の信号処理を施すようになされている。
また、 外部からは、 リード 5を介して、 各チップの電源となる電圧 V d、 グランドとしての所定の基準電圧 g n d、 および C C Dベアチ ップ 1 2を ドライブするための電圧 V hが供給されるようになされて いる。
なお、 c d s処理回路 2 1およびアキュームレータ 2 2は、 第 2 1 図の信号処理回路 1 7に相当する。
次に、 その動作について説明する。 被写体からの光は、 固定絞り と して機能する穴 3を介して、 結像レンズ 4に入射し、 この光は、 結像 レンズ 4によって C C Dベアチヅプ 1 2の受光面上に結像される。 ここで、 第 2 6図は、 結像レンズ 4から出射された、 撮像対象外の 光 Lが、 脚部 1 1の手前側の面で反射された状態を示している。 上述 したように、 脚部 1 1は、 その 2つの側面が、 結像レンズ 4の光軸と 対向しており、 さらに、 その断面は長方形であるから、 その 2つの面 で構成される角の部分の角度 aは、 直角である。 従って、 同図に示す ように、 撮像対象外の光 Lが、 脚部 1 1の側面で反射された場合には 、 その反射光は、 C C Dベアチップ 1 2の受光面に到達することはな い。 よって、 脚部 1 1が設けられていることによるフレアの増加は、 ほとんどない。
なお、 角度 aは、 直角の他、 鋭角であっても良い。 ただし、 角度 a を鈍角にすると、 第 2 6図において、 脚部 1 1の手前側の面で反射さ れた光が、 次第に C C Dベアチヅプ 1 2側に入射するようになるので 好ましくない。
また、 脚部 1 1には、 例えば遮光性の塗料を塗布するなどして、 そ こに入射した光を C C Dベアチヅプ 1 2に到達させないようにするこ とも可能である。 さらに、 脚部 1 1の断面の形状は、 長方形以外の四 角形、 あるいは三角形、 五角形などにすることも可能である。 但し、 フレアの増加の防止のためには、 脚部 1 1の側面のうち、 少なく とも 1つの隣接する側面が構成する角の部分の角度は直角または鋭角とし 、 その角の部分が、 結像レンズ 4の光軸と対向するようにする必要が ある。
第 2 5図に戻り、 C C Dベアチヅブ 1 2では、 そこで受光された光 が光電変換され、 その光に対応する画像信号が、 ドライバ 1 3からの タイ ミング信号にしたがって、 c d s処理回路 2 1に出力される。 c d s処理回路 2 1では、 C C Dベアチヅプ 1 2からの画像信号に対し 、 相関 2重サンプリング処理が施され、 A/D変換器 14に出力され る。 A/D変換器 14では、 c d s処理回路 2 1からの画像信号がサ ンプリングされ、 これによりディジタルの画像データとされて、 アキ ユームレー夕 22に供給される。 アキュームレータ 22では、 A/D 変換器 14からの画像データのうち、 上述したような所定のものが積 算され、 その積算値がタイ ミングジェネレータ 15に出力される。 夕 ィ ミングジェネレータ 1 5は、 クロヅク発生回路 3 1からのクロック に基づいて、 各種のタイ ミング信号を生成しており、 アキユームレ一 夕 22から積算値が供給されると、 その積算値が所定の規定値から大 きくはずれないように、 シャッ夕パルス X sの発生タイ ミングを変化 させる。
また、 A/D変換器 14から出力された画像データは、 アキユーム レー夕 22の他、 メモリ 16にも供給されて記憶される。 MPU32 では、 必要なときに、 メモリ 16から画像データが読み出され、 所定 の処理が施される。
撮像装置としての 1つのパッケージには、 光電変換を行い、 画像信 号を出力する CCDベアチップ 12、 CCDベアチップ 12の出力を A/D変換する A/D変換器 14、 A/D変換器 14の出力を記憶す るメモリ 1 6が設けられているため、 MP U 32から撮像装置を見た 場合、 撮像装置はメモリと等価であり、 従って、 撮像装置とその外部 のブロックとの同期関係を意識する必要がない。 その結果、 撮像装置 を、 上述したようなビデオカメラ、 あるいはその他の装置に適用する 場合に、 その組み込みや取扱いを容易に行うことができる。
この他、 メモリ 1 6に代えて、 N T S Cエンコーダ等のカメラ回路 を配置し、 画像データを N T S C方式のビデオ信号に変換して出力す るようにしてもよい。
なお、 本実施例においては、 結像レンズ 4からの光を光電変換する 光電変換素子として、 C C Dのベアチヅプを用いるようにしたが、 光 電変換素子としては、 その他、 例えば C M O S型撮像素子などのコン デンサにチャージされた電荷を画像信号として読み出す破壊読み出し 型撮像素子のベアチップを用いることも可能である。 さらに、 光電変 換素子としては、 破壊読み出し型撮像素子以外のものを用いることも 可能である。 C C D以外の光電変換素子を用いる場合には、 c d s処 理回路 2 1は設けずに済むようになる。
また、 本実施例では、 メモリ 1 6を 2ポートメモリとしたが、 メモ リ 1 6としては、 そのような 2ポートメモリでない、 通常のメモリを 用いることも可能である。 但し、 メモリ 1 6が 2ポートメモリでない 場合、 C P U 3 2よる画像データの読み出しと、 A / D変換器 1 4に よる画像データの書き込みとの調整を図るための回路が必要とされる さらに、 本実施例においては、 レンズ部 1 0の 4つの脚部 1 1のそ れそれを、 C C Dベアチップ 1 2の 4角に直接接触させるようにした が、 この 4つの脚部 1 1は、 例えば C C Dベアチップ 1 2の 4辺 （第 5図において、 ▲印を付してある部分） のそれぞれに接触させるよう に設けることなどが可能である。 但し、 この場合、 脚部 1 1で反射さ れた反射光が C C Dベアチップ 1 2に入射することによりフレアを生 じ、 また C C Dベアチヅプ 1 2からの接続線が引き出しにく くなるの で、 脚部 1 1は、 本実施例で説明したように、 C C Dベアチヅプ 1 2 の 4角に接触させるように設けるのが好ましい。
あるいはまた、 第 2 7図に示すように、 レンズ部 1 0の脚部 1 1を 2つとし、 第 5図において、 ▲印を付して示した辺のうち、 対向する 2つの辺を切欠き 1 1 Aで保持するようにすることも可能である。 さ らに、 この場合においても、 第 1 0図または第 1 1図に示した突起 1 l A aまたはテーパ面 1 1 A bを設けることもできる。
また、 第 6図の実施例においては、 レンズ部 1 0をパヅケージ 2 A (ホルダ 2 ) と一体化するようにしたが、 第 2 8図に示すように、 両 者の間に間隙を設けるようにすることも可能である。 この場合、 脚部 1 1の下端は充填剤 2 0で基板 1に装着される。 このようにすれば、 ホルダ 2に対して、 外から圧力が加わったような場合に、 それがレン ズ部 1 0に直接伝達されることが少なくなり、 レンズ部 1 0の破損を 抑制することが可能となる。 この実施例の場合、 穴 3による絞りの位 置が結像レンズ 4と離れるが、 絞りの効果はそれ程敏感ではないので 、 実用上、 殆ど問題はない。
ところで、 一般的に、 合成樹脂は、 ガラスに比べて、 熱膨張率が約 1 0倍大きく、 かつ、 屈折率の温度変化がガラスの約 1 0 0倍大きい 。 その結果、 結像レンズ 4を合成樹脂で形成すると、 温度が変化した とき、 焦点距離が変化してしまい、 調整機構を設けずに、 広い温度変 化にわたって使用できるようにすることが困難になる。 そこで、 本実 施例においては、 例えば次のようにして、 この調整機構を実質的に設 けるようにしている。
すなわち、 第 2 9図に示すように、 温度が上昇すると、 脚部 1 1の 長さ L 11が長くなる。 また、 凸レンズの屈折率 nと焦点距離 f との間 には、 ほぼ以下の式が成立する。
f = K / ( 2 ( η - 1 ) )
なお、 ここで、 Κは、 レンズ球面の曲率に関係する係数である。
従って、 温度が高くなると、 第 2 9図に示す結像レンズ 4の焦点距 離 f が変化する。 いま、 単位温度変化に対する屈折率変化を a (/度） 、 脚部 1 1の 線膨張係数を b (ノ度） とする。 通常、 樹脂レンズの aは負の値であ り、 そのオーダは 1 0— 5乃至 1 0—4であり、 bは正の値であり、 その オーダは 1 0— 5乃至 1 0— 4である。
いま、 常温において、 温度が T (度） だけ上昇したときの焦点位置 変化を とすると、 焦点位置変化 Δ ίは、 次のように表すことがで きる。
厶： Ρ =Κ/ ( 2 (η- 1 + a X Τ) ) 一 R/ ( 2 (n- 1 ) ) = -a x T x K/ ( 2 (n- 1 + a x T) x (n- 1 ) ) =-a x T x f / (n- l +a x T)
但し、
R= 2 x (n- 1 ) x f
である。
通常、 n— 1》a x Tが成立するから、 上記式は次のように表すこ とができる。
A f =- a x T x f / (n- 1 )
また、 温度が Tだけ上昇したとき、 脚部 1 1の長さ L11の増加量△ Lは、 次式で表すことができる。
Δ L = b X T X L11
従って、 実際の焦点距離面の移動量 Δ hは、 次のようになる。 厶 ] = A f —
そこで、 △ hが結像レンズ 4の焦点深度 Δ Zに収まるように設計を 行うことにより、 すなわち、 次式
I - a X f / (n- 1 ) - b x Lll I < (Δ Z/T)
を満足するように設計を行うことにより、 温度が変化したとしても、 合焦位置 f 1を C C Dベアチップ 1 2の受光面上に位置させることが 可能となる。
また、 上記実施例では、 レンズの収差などを利用して入射光像の空 間周波数を制限し、 C C Dベアチップ 1 2上で発生する折り返し歪み を低減させるようにしている。 しかしながら、 カメラの用途によって は、 単板カラーカメラで発生する色モアレを充分に抑圧することが要 求される。 この場合、 特定の空間周波数のみを鋭く抑圧する必要があ るが、 上記した実施例のような空間周波数制限法では、 特定の空間周 波数のみを鋭く抑圧することは困難である。
そこで、 例えば第 3 0図に示すように、 結像レンズ 4をその中心を 通る水平面で 2分割して、 結像レンズ 4 Aと 4 Bとし、 その分割面上 で、 結像レンズ 4 Aを結像レンズ 4 Bに対して水平方向に角度 0だけ 回動して、 不連続面 4 Cを形成した構成のレンズを用いることができ る。 この結像レンズ 4を上面からみると、 第 3 1図に示すようになる o
この場合、 被写体からの光が上方の結像レンズ 4 Aを透過した後、 C C Dベアチップ 1 2に結像する位置と、 下方の結像レンズ 4 Bを透 過して C CDベアチップ 1 2上に結像する位置とは、 距離 Qだけ水平 方向に離れている。 すなわち、 このとき、 次式が成立する。
9 = 2 xatan (Q/2 f )
その結果、 この結像レンズ 4 A, 4 Bによる MT Fは、 第 3 2図に 示すようになり、 空間周波数が 1 / ( 2 Q) において、 鋭く低下する 特性となる。
なお、 このような特性 ¾得るためには、 結像レンズ 4の不連続面の 方向を必ずしも水平方向にする必要はなく、 第 3 3図に示すように、 垂直方向 （第 3 3図 A) あるいは斜め方向 （第 3 3図 B) としてもよ い。 さらに、 上記実施例においては、 レンズ部 1 0の脚部 1 1を C C D ベアチヅプ 1 2上に直接当接するようにしたが、 基板 1上に当接させ るようにすることも可能である。 第 3 4図は、 この場合の例を表して いる。
すなわち、 第 3 4図の実施例においては、 基板 1に C C Dベアチッ プ 1 2より若干大きい形状の凹部 1 Aが形成されている。 そして、 C C Dベアチヅプ 1 2は、 充填剤 2 0により、 この凹部 1 Aに接着され ており、 レンズ部 1 0の脚部 1 1は、 その切欠き 1 1 Aが基板 1の凹 部 1 Aの角部に係止されている。 そして、 脚部 1 1の外周は、 充填剤 2 0により基板 1に接着されている。 その他の構成は、 第 6図におけ る場合と同様である。
第 3 5図は、 第 3 4図の実施例における、 C C Dベアチヅプ 1 2と レンズ部 1 0を基板 1に取り付けるための工程を表している。
すなわち、 最初に、 第 3 5図 Aに示すように、 吸着型の I Cチップ をつかむための治具 5 0 1により、 C C Dベアチヅプ 1 2の撮像面を 吸着する。 そして、 第 3 5図 Bに示すように、 基板 1の凹部 1 Aに予 め充填剤 2 0を塗布しておき、 第 3 5図 Cに示すように、 治具 5 0 1 に保持されている C C Dベアチップ 1 2を基板 1の凹部 1 A内にダイ ボンディングする。 このとき、 基板 1の上面 1 Bと治具 5 0 1の面 5 0 1 Aが当接し、 C C Dベアチップ 1 2の撮像面は、 基板 1の上面 1 Bと同一の高さに位置決めされる。
次に、 第 3 5図 Dに示すように、 レンズ部 1 0の切欠き 1 1 Aを、 基板 1の凹部 1 Aを形成することにより形成される角部に係合する。 そして、 さらに第 3 5図 Eに示すように、 脚部 1 1の外周と基板 1の 上面との間に、 充填剤 2 0を充填して、 接着する。
なお、 この実施例の場合、 C C Dベアチップ 1 2を凹部 1 A内にダ ィボンディングしているので、 C C Dベアチップ 1 2の撮像面の高さ を正確に位置決めすることが可能であるが、 水平面内 （X Y平面内） における取り付け精度は若干低下する。 しかしながら、 C C Dベアチ ップ 1 2の撮像面から離れた位置にレンズ部 1 0の脚部 1 1を配置す ることができるため、 C C Dベアチップ 1 2のボンディングワイヤ （ 図示せず） があったとしても、 これを容易に回避して、 レンズ部 1 0 を取り付けることができる。 また、 脚部 1 1における不良反射による 影響を軽減することができる。
さらに、 例えば、 レンズ部 1 0の脚部 1 1を、 第 3 6図に示すよう な、 四方の面が囲まれている箱型形状の脚部とし、 ゴミなどが内部に 進入するのを防止するようにすることができる。 また、 このとき、 第 3 6図に示すように、 脚部 1 1の底面に突起 1 1 A aを設けることが できる。 あるいはまた、 例えば第 3 7図に示すように、 対向する 2つ の脚部を設ける構成としてもよい。 そして、 この場合において、 脚部 1 1の底面に円筒上の突起 1 1 A aを形成することができる。
第 3 8図は、 第 2 5図に示した撮像装置の他の構成例を示している 。 すなわち、 この実施例においては、 第 2 5図におけるクロック発生 回路 3 1が、 撮像装置の内部に収容されているとともに、 メモリ 1 6 の代わりにカメラ処理回路 5 1 1が設けられ、 A / D変換器 1 4の出 力が供給されている。 そして、 カメラ処理回路 5 1 1において、 輝度 信号と色差信号、 あるいは、 R， G , B信号などが生成される。 さら に、 ここにエンコーダを内蔵させ、 例えば N T S C方式のフォーマツ トのビデオデータに変換させるようにしてもよい。 その出力は、 F I F Oメモリ 5 1 2に供給され、 一旦記憶された後、 所定のタイ ミング で読み出される。 F I F 0メモリ 5 1 2より読み出されたデ一夕は、 パラレルシリアル （P / S ) 変換器 5 1 3に入力され、 パラレルデ一 夕がシリアルデータに変換され、 ドライバ 5 1 5を介して、 出力端子 5 1 7から、 正相のデータおよび逆相のデータとして出力される。 一方、 入力端子 5 1 8から入力された正相および逆相のデ一夕は、 レシーバ 5 1 6で同相成分が除去された後、 調停回路 5 1 4に入力さ れる。 調停回路 5 1 4は、 入力された制御データに対応して、 F I F 0メモリ 5 1 2を制御し、 カメラ処理回路 5 1 1からのデ一夕を書き 込み、 所定のタイ ミングで読み出す制御を行うとともに、 ドライバ 5 1 5を制御し、 パラレルシリアル変換器 5 1 3からのデ一夕を出力さ せる。
このドライバ 5 1 5とレシーバ 5 1 6は、 I E E E 1 3 9 4に規定 されているシリアルバスの標準規格に準拠するものである。 この他、 例えば、 U S Dに準拠するようにすることも可能である。
このように、 シリアルにデータを出力し、 また入力を受けるように 構成することで、 パラレルデータを入出力する場合に較べて、 撮像装 置が大型化することを防止することができる。
なお、 A/ D変換器 1 4より前段の動作は、 第 2 5図における場合 と同様であるので、 その説明は省略する。
[第 2実施例]
第 3 9図は、 この発明を適用した撮像装置の第 2実施例の構成を示 す斜視図である。 この撮像装置も、 第 1実施例の撮像装置と同様に、 基板 5 1にホルダ （パッケージ） 5 2が装着 （嵌合） されることによ り、 それらが一体化されて構成されている。 但し、 この撮像装置は、 第 1実施例の撮像装置より、 さらに小型化、 軽量化、 低価格化を図る ために、 ホルダ 5 2には、 その一部として、 光を結像するための 1つ の結像レンズ 5 4が上部に形成されており （従って、 このホルダ 5 2 は、 第 1実施例におけるレンズ部 1 0に相当する） 、 また、 基板 5 1 には、 結像レンズ 54により結像された光を光電変換し、 画像信号を 出力する C CDベアチップ 1 2 (第 40図乃至第 4 2図） のみが装着 されている。 なお、 ホルダ 5 2は、 透明の材料 （例えば、 透明なブラ スチック （例えば、 PMMAなど） など） でなり、 その、 結像レンズ 54の部分を除いた外装部分には、 C CDベアチヅプ 1 2に、 それほ ど重要でない周辺光線が入射しないように、 そのような周辺光線を遮 断する絞り効果を有する遮光性の遮光膜 6 1が形成 （コーティング） されている。 また、 C CDベアチヅプ 1 2は、 第 1実施例における場 合と同様のものである。
第 40図は、 第 3 9図の撮像装置の平面図であり、 また、 第 4 1図 または第 4 2図は、 それぞれ第 3 9図における B— B' 部分または C - C 部分の断面図である。 基板 5 1上には、 上述したように、 C C Dベアチヅプ 1 2のみが装着されている。 なお、 C CDベアチップ 1 2は、 基板 5 1にホルダ 5 2が装着されたときに、 ホルダ 52の一部 として形成されている結像レンズ 54と対向するような位置に装着さ れている。
さらに、 基板 5 1の側面には、 基板 1と同様に、 外部へ信号を出力 し、 また外部から信号を入力するためのリード 5 5が設けられている 。 なお、 第 3 9図、 第 4 1図、 および第 4 2図においては、 リード 5 5の図示を省略してある。
基板 5 1に装着された C CDベアチップ 1 2からは、 信号の授受の ための接続線 1 2 Aが引き出されており、 各接続線 1 2 Aは、 所定の リード 5 5と接続されている。
ホルダ 5 2は、 上述したように、 透明な材料でなり、 その形状は、 その水平方向の断面が長方形である箱型 （第 4 1図に示す状態におい て、 上下を逆にした場合） とされている。 そして、 その底面 （撮像装 置の上部） の中心部分には、 単玉レンズとしての結像レンズ 5 4が形 成されており、 その結像レンズ 5 4の部分を除き、 内側も含めて無反 射コーティングがなされている。 すなわち、 ホルダ 5 2には、 遮光性 の塗料が塗布され、 またはこれに準ずる加工がなされており、 これに より遮光膜 6 1が形成されている。
いま、 第 4 0図に示すように、 C C Dベアチップ 1 2の接続線 1 2 Aが引き出されている方の辺 （第 4 0図において垂直方向の辺） の長 さは、 引き出し線 1 2 Aのない方の辺 （第 4 0図において水平方向の 辺） の長さより長い。 従って、 ホルダ 5 2の 4つの側面である、 対向 する 2組の脚部 6 2のうち、 第 4 0図において水平方向で対向する脚 部 6 2どうしの距離は、 第 4 1図に示すように、 短いものとなり、 ま た、 第 4 0図において垂直方向で対向する脚部 6 2どうしの距離は、 第 4 2図に示すように、 長いものとなる。 そして、 一方の対向する脚 部 6 2は、 内側の部分がく り貫かれ、 これにより切欠き 6 2 Aが形成 されている。 そして、 この切欠き 6 2 Aの部分は、 C C Dベアチヅプ 1 2の縦の 2辺の部分に精度良く嵌合するようになされている。
なお、 本実施例では、 ホルダ 5 2は、 例えば透明なプラスチックを モールド成形することで構成されており （従って、 結像レンズ 5 4も 、 結像レンズ 4と同様に、 プラスチックモールド単玉レンズである） 、 これにより結像レンズ 5 4の主点に対する、 ホルダ 5 2の各部の寸 法の相対的な精度は、 充分に高くされている。
ホルダ 5 2の一方の対向する脚部 6 2は、 その切欠き 6 2 Aの部分 のそれそれが、 C C Dベアチップ 1 2の第 4 0図における縦の 2辺の 部分に嵌合されることにより、 C C Dベアチヅプ 1 2に直接接触して いる。 この一方の対向する脚部 6 2の長さ （第 4 1図における垂直方 向の長さ） は、 他方の対向する脚部 6 2の長さ （第 4 2図における垂 直方向の長さ） より幾分短くされている。 これにより、 一方 （第 4 1 図） の対向する脚部 6 2の下端が、 基板 5 1から若干浮いた状態で、 切欠き 6 2 Aが、 C C Dベアチヅブ 1 2の受光面とその側面に、 ある 程度の圧力をもって、 直接接触している （従って、 一方 （第 4 1図） の脚部 6 2は、 C C Dベアチヅプ 1 2に突き当てられた状態とされる ) 。 なお、 この圧力は、 ホルダ 5 2を基板 5 1に嵌合した後、 所定の 圧力をかけながら、 充填剤 2 0を充填することにより基板 5 1 とホル ダ 5 2とを接着、 封止することで生じるようになされている。
ホルダ 5 2の、 他方 （第 4 2図） の対向する脚部 6 2は、 一方 （第 4 1図） の対向する脚部 6 2より幾分長めであるが、 切欠き 6 2 Aが 、 C C Dベアチヅプ 1 2の受光面に突き当てられたときに、 その下部 が基板 5 1に接触しない程度の長さとされている。 従って、 基板 5 1 とホルダ 5 2とは、 一方 （第 4 1図） の対向する脚部 6 2を C C Dベ ァチップ 1 2に接触させる精度を優先する形で接着されている。
なお、 結像レンズ 5 4の光学特性、 および C C Dベアチヅプ 1 2に 突き当てられる 2つの脚部 （一方 （第 4 1図） の対向する脚部） 6 2 の寸法 （長さ） は、 第 1 4図または第 1 5図で説明した場合と同様に なされている。
以上のように、 第 2実施例においても、 C C Dベアチヅプ 1 2が装 着された基板 5 1 と、 結像レンズ 5 4および絞り効果を有する遮光膜 6 1が形成されたホルダ 5 2とを一体化するようにしたので、 撮像装 置の応用時の組み込みおよび取扱いが容易になり、 製造コス トを低減 することが可能となる。
さらに、 ホルダ 5 2の各部の寸法の、 結像レンズ 5 4の主点に対す る相対的な精度は充分に高くされているとともに、 その一方 （第 4 1 図） の対向する脚部 6 2は、 C C Dベアチップ 1 2の受光面に直接突 き当てられているので、 結像レンズ 5 4は、 第 1実施例の結像レンズ 4における場合と同様に、 特別の調整をすることなしに、 精度良く配 置することができ、 これにより、 撮像装置の小型化、 軽量化を図るこ とができる。
また、 ホルダ 5 2には、 その一部として、 結像レンズ 5 4を形成し 、 基板 5 1には、 C C Dベアチヅプ 1 2のみを装着するようにしたの で、 第 1実施例における場合に比較して、 撮像装置のさらなる小型化 、 軽量化、 低価格化を図ることができる。
さらに、 第 4 2図に示すように、 ホルダ 5 2の、 他方の対向する脚 部 6 2どうしの距離は、 C C Dベアチップ 1 2の第 4 0図における水 平方向の長さよりも長いものとされているので、 接続線 1 2 Aの引き 回しを容易に行うことができる。
次に、 第 3 9図乃至第 4 2図に示した撮像装置の製造方法について 説明する。 まず、 基板 5 1上に C C Dベアチップ 1 2を装着するとと もに、 リード 5 5を設け、 必要に応じて、 C C Dベアチップ 1 2の接 続線 1 2 Aとリード 5 5との接続を行う。 一方、 透明の材料を用い、 結像レンズ 5 4を有し、 脚部 6 2に切欠き 6 2 Aを設けたホルダ 5 2 をモールド成形した後、 遮光膜 6 1を形成する。 そして、 基板 5 1 と ホルダ 5 2とを、 一方の対向する脚部 6 2を、 C C Dベアチップ 1 2 に突き当てた状態で、 第 4 1図および第 4 2図に示したように充填剤 2 0を充填することで一体化する。
基板 5 1 とホルダ 5 2 とを一体化する際には、 第 1実施例の場合と 同様に、 特別の調整をする必要がないので、 容易かつ低コス トで、 撮 像装置を製造することができる。
なお、 この場合においても、 透明の材料と遮光性の材料を用いて、 ホルダ 5 2 (結像レンズ 5 4 ) をモールド成形することができる。 こ れにより、 第 4 3図に示すように、 結像レンズ 5 4を透明材料で形成 し、 脚部 6 2を遮光性材料で形成することができる。
あるいはまた、 第 4 4図に示すように、 透明材料で結像レンズ 5 4 を脚部 6 2を含めて成形し、 その外周側と内周側に、 それぞれ外シー ト 9 1 と内シート 9 2をかぶせるようにして、 ホルダ 5 2を形成する ようにしてもよい。 この外シート 9 1 と内シート 9 2は、 それぞれ遮 光性材料で、 結像レンズ 5 4の外周側と内周側の形状に対応して形成 されている。 あるいは、 外シート 9 1 と内シート 9 2をかぶせる代わ りに、 黒く塗装するようにしてもよい。
この他、 例えば第 4 5図に示すように、 C C Dベアチヅプ 1 2を基 板 5 1上に装着し、 さらに結像レンズ 5 4を基板 5 1上に装着した状 態で、 基板 5 1 と結像レンズ 5 4の外周を黒色の樹脂 6 6でモールド するようにすることもできる。
また、 この撮像装置は、 第 2 5図に示したドライバ 1 3より出力さ れる信号を、 外部から、 リード 5 5を介して入力することでドライブ し、 その結果、 やはり リード 5 5を介して得られる画像信号は、 外部 において、 必要に応じて信号処理される。
さらに、 第 2実施例においては、 結像レンズ 5 4からの光を光電変 換する光電変換素子として、 C C Dベアチヅプ 1 2を用いるようにし たが、 光電変換素子として、 第 1実施例で説明したように、 例えば破 壊読み出し型撮像素子やその他のものを用いることが可能である。 なお、 第 4 2図の実施例における基板 5 1を、 第 4 6図に示すよう に大きく し、 その基板 5 1上に各種の部品 6 7を配置するようにする こともできる。
また、 結像レンズとしては、 1段の構成だけではなく、 第 4 7図に 示すように、 結像レンズ 5 4 A (凸レンズ） と結像レンズ 5 4 B (凹 レンズ） の 2段の構成とすることもできる。 もちろん、 3段以上の構 成とすることも可能である。
[第 3実施例]
第 48図は、 この発明を適用した撮像装置 1 0 0を組み込んだビデ ォカメラの構成例を示している。 なお、 図中、 第 2 5図における場合 と対応する部分については、 同一の符号を付してある。 撮像装置 1 0 0は、 第 1実施例または第 2実施例の撮像装置と同様に構成されてい る。 但し、 基板 1 (または 5 1 ) には、 C CDベアチップ 1 2と A/ D変換器 70が装着されている。 なお、 本実施例では、 撮像装置 1 0 0は、 第 1実施例の撮像装置と同様に構成されているものとする。
A/D変換器 70は、 シリアル出力型の A/D変換器で、 C CDベ ァチップ 1 2より出力される画像信号を、 その出力周期 （ある画素に 対応する画像信号が出力されてから、 次の画素に対応する画像信号が 出力されるまでの時間） の 1/2の周期を有するサンプリングクロヅ ク p 1のタイ ミングで A/D変換し、 その結果得られるディジタルの 画像データをシリアルデ一夕の形で出力するようになされている。 なお、 A/D変換器 7 0は、 外部から供給されるリファレンス電圧 V r e f を基準に、 サンプル値に割り当てるビッ トを決定するように なされている。
また、 A/D変換器 7 0としては、 サンプリングの結果得られた画 像データを、 パラレルデ一夕の形で出力するパラレル出力型の A/D 変換器を用いることも可能である （この場合、 後述する S/P変換器 7 1は不要となる） 。 但し、 A/D変換器 7 0として、 パラレル出力 型の A/D変換器を用いた場合、 パラレルデ一夕の形で出力する画像 データのビッ ト数分のリード 5を設ける必要があるのに対し、 A/D 変換器 7 0をシリアル出力型の A/D変換器とした場合には、 画像デ 一夕を出力するために必要なリード 5は 1つで済む。 従って、 A/D 変換器 70としては、 シリアル出力型のものを用いた方が、 撮像装置 100を小型に構成することができる。
S/P (シリアル/パラレル） 変換器 7 1は、 撮像装置 100 (A /D変換器 70) より出力されるシリアルの画像デ一夕をパラレルの 画像データに変換し、 D— FF (遅延型フ リ ップフロップ） 72およ び減算回路 73に出力するようになされている。 D— FF 72は、 サ ンプリングクロヅク p 1と同一の周期を有するクロヅク p 2にしたが つて、 S/P変換器 7 1からの画像データを 1クロック分だけ遅延し 、 減算回路 73に出力するようになされている。 減算回路 73は、 S /P変換器 7 1からの画像データと、 D— FF 72の出力との差分を 演算し、 その差分値を D— FF 74に出力するようになされている。 D— FF 74は、 クロック p 2の 2倍の周期 （画素の出力周期と同一 の周期） を有するクロック p 3にしたがい、 減算回路 73から出力さ れる差分値を、 1つおきにラッチして、 カメラ信号処理回路 75に出 力するようになされている。
カメラ信号処理回路 75は、 D— FF 74の出力に所定の信号処理 を施すようになされている。
夕イ ミングジェネレータ 76は、 図示せぬクロック発生回路から供 給されるクロックに基づいて、 各種のタイ ミング信号を生成するよう になされている。 すなわち、 タイ ミングジェネレータ 76は、 第 25 図のタイ ミングジエネレ一夕 1 5と同様に、 C C Dベアチヅプ 1 2を ドライブするための夕イ ミング信号を生成し、 ドライノ 1 3に供給す る。 さらに、 タイ ミングジェネレータ 76は、 上述したような周期の クロック p i , p 2 , p 3を生成し、 A/D変換器 70 , D - F F 7 2 , 73にそれぞれ供給する。 また、 タイ ミングジェネレータ 76は 、 S/P変換器 7 1が動作するのに必要なクロックを生成し、 S/P 変換器 7 1に供給する。 なお、 夕イ ミングジェネレータ 76が出力す る各種のタイ ミング信号は、 相互に同期のとれたものとされている （ クロック発生回路からのクロヅクに同期したものとされている） 。 次に、 第 49図のタイ ミングチャートを参照して、 その動作につい て説明する。 被写体からの光は、 結像レンズ 4に入射し、 この光は、 結像レンズ 4によって C CDベアチップ 12の受光面上に結像される 。 C C Dベアチップ 12では、 そこで受光された光が光電変換され、 その光に対応する画像信号 0 u tが、 ドライバ 13からのタイ ミング 信号にしたがって、 A/D変換器 70に出力される。 ここで、 第 49 図 Aは、 CCDベアチヅプ 12より出力される画像信号 0 u tを示し ている。
A/D変換器 70では、 C C Dベアチップ 12より出力された画像 信号 ou tが、 その出力周期の 1/2の周期を有するサンプリングク ロック p 1 (第 49図 B) の、 例えば立ち上がりエッジのタイ ミング で A/D変換され、 その結果得られるディジタルの画像デ一夕 s a ( 第 49図 C) が、 シリアルデータの形で、 S/P変換器 7 1に出力さ れる。 S/P変換器 7 1では、 A/D変換器 70からのシリアルの画 像デ一夕 s aがパラレルの画像データ s b (第 49図 E) に変換され 、 D— FF 72および減算回路 73に出力される。
なお、 S/P変換器 7 1では、 変換処理に 1クロック分の時間を要 し、 このため、 画像データ s b (第 49図 E ) は、 画像データ s a ( 第 49図 C) より 1クロックだけ遅れたものとなる。
D— : FF 72では、 タイ ミングジェネレータ 76より供給される、 サンプリングクロック p 1と同一の周期を有するクロック p 2 (第 4 9図 D) の、 例えば立ち上がりェヅジのタイ ミングで、 S/P変換器 7 1からの画像デ一夕 s bがラツチされ、 これにより 1クロック分だ け遅延され、 第 49図 Fに示すような画像データ s cとされて、 減算 回路 73に出力される。
ここで、 サンプリングクロック p 1と同一の周期を有するクロヅク p 2は、 CCDベアチップ 1 2が画像信号 outを出力する周期の 1 /2の周期を有するから、 画像データ s bを、 クロック p 2の 1周期 分だけ遅延した画像データ s cは、 画像データ s よりも、 CCDベ ァチップ 1 2の画素ピッチの半分に対応する時間だけ位相の遅れたも のとなる。 そこで、 画像デ一夕 s cを、 以下、 適宜、 半画素遅延デ一 夕 s cという。
減算回路 73では、 S/P変換器 7 1より出力された画像デ一夕 s しから、 D— FF 72より出力された半画素遅延データ s cが減算さ れ、 その減算値 （差分値） s d (第 49図 G) が、 D— FF 74に出 力される。 D— FF 74では、 減算回路 73からの減算値 s dが、 夕 イ ミングジェネレータ 76から供給される、 クロック p 2の 2倍の周 期を有するクロヅク P 3 (第 49図 H) の、 例えば立ち上がりェヅジ のタイ ミングでラッチされ、 これにより、 第 49図 Iに示すような画 像データ s eが、 カメラ信号処理回路 75に出力される。 すなわち、 D— FF 74では、 減算回路 73からの減算値 s dが、 1つおきにラ ツチされ、 カメラ信号処理回路 75に出力される。
ここで、 第 50図は、 CCDベアチップ 12の内部構成例 （いわゆ る FDA (Floating Diffusion Amplifier) の部分の構成例） を示し ている。 C CDベアチヅプ 12の受光面で発生した電荷は、 コンデン サ Cにチャージ （蓄積） され、 これにより出力バッファ B U Fからは 、 コンデンサ Cに蓄積された電荷に対応した電圧変化が、 画像信号と して出力される。 そして、 スィ ッチ SWがオンにされ、 これによりコ ンデンサ Cに、 正の電圧 Eが印加されることで、 コンデンサ Cがディ スチャージされ （基準電位にチャージされ） 、 その後、 スイ ッチ SW がオフにされ、 コンデンサ Cは、 次の画素に対応する電荷をチャージ することが可能な状態となる。
C CDベアチヅプ 1 2では、 以上のような動作が繰り返されること で、 画像信号が出力されるが、 スイ ッチ SWをオン、 オフする際には 、 熱雑音が発生し、 その熱雑音に対応する電圧がコンデンサ Cで保持 される。 また、 出力バッファ BU Fでは、 いわゆる 1 /f ノイズ （摇 らぎのノイズ） が発生する。 このため、 スイ ッチ SWがオンされ、 さ らにオフされた後 （このようなスイ ッチ SWの動作を、 以下、 適宜、 リセヅ トという） 、 出力バッファ BUFの出力レベル （このようなリ セヅ ト後の出力バッファ BUFの出力レベルを、 以下、 適宜、 プリチ ヤージレベルという） は、 所定の基準レベル （例えば、 黒レベルなど ) とはならず、 上述したような熱雑音および 1/f ノイズ （以下、 両 方含めて、 雑音成分という） の影響を反映したレベルとなる。
そこで、 通常は、 C CDベアチヅプ 1 2の出力に対し、 A/D変換 処理などを施す前に、 第 1実施例で説明したような相関 2重サンプリ ング処理を施すことによって、 雑音成分を低減した画像信号を得るよ うになされている。
しかしながら、 C CDベアチップ 1 2を内蔵する撮像装置 1 0 0を 、 できるだけ小型化し、 かつ、 出力として、 ディジタルの画像データ を得たいような場合に、 C CDベアチップ 1 2の出力を、 相関 2重サ ンプリング処理するための、 例えば第 2 5図に示した c d s処理回路 2 1を、 撮像装置 1 00に内蔵させたのでは、 小型化の要請に沿わな いことになる。
そこで、 第 4 8図のビデオカメラでは、 このような要請に応えるベ く、 CCDベアチップ 1 2の出力を、 A/D変換器 70でディジタル の画像データとした後、 次のようにして、 雑音成分を低減するように なされている。
すなわち、 CCDベアチップ 12から出力される画像信号 outは 、 上述したことから、 第 49図 Aに示したように、 プリチャージレべ ルとなるプリチャージ部 （図中、 点線で示す部分） と、 コンデンサ C にチャージされた電荷に対応するレベル （信号レベル） となる信号部 (図中、 実線で示す部分） とからなる。 そして、 上述の雑音成分の発 生原理から、 ある信号部に含まれる雑音成分と、 その直前のプリチヤ —ジ部に含まれる雑音成分には相関性がある。 すなわち、 ある信号部 に含まれる雑音成分と、 その直前のプリチャージレベルとはほぼ等し い。 従って、 ある信号部の信号レベルから、 その直前のプリチャージ レベルを減算すれば、 その信号部の真の信号成分が得られることにな ο
D— FF 72、 減算回路 73、 および D— FF 74では、 A/D変 換器 70からの画像データ s aに対し、 上述の原理に対応する処理を 施すことで、 雑音成分を低減した画像データを得るようになされてい る o
すなわち、 A/D変換器 70では、 上述したように、 CCDベアチ ヅプ 1 2からの画像信号 o u tが、 その出力周期の 1/2の周期を有 するサンプリングクロック p i (第 49図 B) の夕イ ミングで A/D 変換されるため、 その結果得られるディジ夕ルの画像デ一夕 s aは、 第 49図 Cに示すように、 信号レベル （v i ) とプリチャージレベル (f i ) とが交互に並んだものとなる。 なお、 第 49図 C (第 49図 Eおよび第 49図 Fにおいても同様） では、 信号レベルまたはプリチ ャ一ジレベルを、 それぞれ Vまたは： f に数字を付して示してある。 ま た、 組になるべき信号レベルおよびプリチャージレベル （ある信号レ ベルと、 その直前のプリチャージレベル） には、 同一の数字を付して ある。
そして、 減算回路 73に入力される画像データ s bまたは半画素遅 延データ s cは、 画像デ一夕 s a (但し、 パラレルデ一夕の形に変換 したもの） を、 それそれ 1クロックまたは 2クロック分だけ遅延した ものであるから、 第 49図 Eまたは第 49図 Fに示したようになる。 さらに、 減算回路 73では、 画像データ s から、 半画素遅延データ s bが減算されるから、 その減算値 s dのうち、 組になるべき信号レ ベルおよびプリチャージレベルから求められたものは、 雑音成分が低 減された画像データ （以下、 適宜、 真の画像データという） となる。 すなわち、 減算値 s dは、 第 49図 Gにおいて v' に数字を付して示 すように、 1つおきに、 真の画像データとなる。 なお、 第 49図 Gに おいて、 v， # i (# iは整数） は、 v# i—： f # iの演算結果を表 しており、 Xは無効なデータを表している。
従って、 D— FF 74において、 減算値 s dを、 第 49図 Hに示し たようなクロック p 3のタイ ミングで、 1つおきにラッチすることに より、 カメラ信号処理回路 75には、 真の画像データ s e (第 49図 I ) のみが供給されることになる。
なお、 減算回路 73における減算処理によれば、 有効なビッ ト数を 低下させることとなるが、 これによる影響は、 A/D変換器 70に与 える基準電圧 V r e f を適切に設定することで、 ほとんど無視するこ とができる。
カメラ信号処理回路 75では、 画像デ一夕 s eが、 例えば第 49図 Jに示すようにアナログ信号に変換され、 ビデオテープなどに記録さ れ 。 以上のように、 撮像装置 1 00からは、 ディジタルで、 画像データ が出力されるので、.これを組み込んだ装置を容易に構成することが可 能となる。
また、 A/D変換器 70では、 CCDベアチップ 1 2からの画像信 号 0 u tの出力周期の 1 /2の周期を有するサンプリングクロヅク p 1のタイ ミングで A/D変換を行うようにしたので、 その後に、 画像 データに含まれる雑音成分を容易に低減することができる。 その結果 、 撮像装置 100に、 そのような雑音成分を低減するための回路を設 ける必要がなくなり、 ディジタルの画像データを出力する、 小型の撮 像装置を実現することができる。
[第 4実施例]
以上のような撮像装置をパーソナルコンピュータに装着して使用す ることが考えられる。 第 5 1図は、 このようなパーソナルコンビユー 夕の外観構成を示している。 すなわち、 ノートブックタイプのパーソ ナルコンピュータ 240の本体 241側の上面には、 キーボード 24 2が形成されており、 その本体 24 1の側面には、 FD装着部 244 と P Cカード装着部 245が形成されている。 P C力一ド装着部 24 5には、 P Cカード 246を必要に応じて装着し、 また、 使用しない 場合、 これを取り出すことができるようになされている。 また、 L C D 243は、 本体 24 1に対して回動自在に支持されており、 所定の 文字、 図形など、 画像情報を表示するようになされている。
第 52図は、 P Cカード 246の外観構成を示している。 この実施 例においては、 P Cカード 246は、 長さが 85. 6匪、 幅が 54. 0匪、 高さ （厚さ） 'が 1 0. 5mmとされている。 この形状は、 P CM C I A (パーソナルコンピュータ * メモリカード · イン夕ナショナル アソシエーション） 標準のタイプ 3のカードとして規定されているも のである。
この P Cカード 24 6は、 第 5 3図に示すように、 筐体 3 0 1を有 しており、 この筐体 3 0 1に対して、 スライ ド部材 3 0 2がスライ ド 自在に保持されている。 そして、 このスライ ド部材 3 0 2には、 支持 部材 3 03を介して撮像装置 1 00が回動自在に支持されている。 ス ライ ド部材 302を筐体 3 0 1の内部に進入させたとき、 撮像装置 1 00も筐体 3 0 1の内部に完全に収容されるようになされている。 そして、 例えば、 パーソナルコンピュータ 240を電話回線などの 通信回線に接続し、 テレビ電話やテレビ会議を行う場合、 第 53図に 示すように、 P Cカード 246を P Cカード装着部 24 5に装着し、 筐体 3 0 1に対して、 スライ ド部材 30 2をスライ ドさせることによ り、 撮像装置 1 00をパーソナルコンピュータ 240の外部に引き出 す。 さらに、 第 54図に示すように、 撮像装置 1 00を、 支持部材 3 03を支点として、 約 60度乃至 90度の範囲に回動し、 撮像装置 1 00の穴 3 (結像レンズ 4) をユーザ （被写体） に指向させる。
第 5 5図は、 このように P Cカード 246の筐体 3 0 1内に収容す る撮像装置 1 00の内部の構成例、 すなわち、 第 4の実施例を表して いる。
この実施例は、 基本的に、 第 6図に示した第 1の実施例と同様の構 成とされている。 但し、 C CDベアチヅプ 1 2は、 基板 1の裏側 （結 像レンズ 4と反対側） に、 フリ ップチップ実装法により、 その受光面 (撮像面） （第 5 5図において、 上側の面） が、 基板 1に形成された 穴 2 3 1を介して、 結像レンズ 4に対向するように装着されている。 基板 1には、 この C CDベアチヅプ 1 2を装着する位置を規制するた めに、 突起 2 3 3が形成されている。
また、 基板 1の図中上面側 （C CDベアチップ 1 2を装着する面と 反対側） には、 結像レンズ 4が取り付けられている。 基板 1には、 こ の結像レンズ 4の取り付け位置を規制するために、 突起 2 3 2が形成 されている。 C C Dベアチップ 1 2を突起 2 3 3をガイ ドとして所定 の位置に取り付け、 かつ、 結像レンズ 4を突起 2 3 2をガイ ドとして 所定の位置に取り付けることにより、 結像レンズ 4と C C Dベアチヅ プ 1 2は、 基板 1の六 2 3 1を介して所定の相対位置に対向配置され るようになされている。
また、 基板 1の上面には、 ドライバ 1 3と A / D変換器 1 4が配置 され、 基板 1の下面側には、 その他の部品 2 3 4が取り付けられてい る。
パッケージ 2 Aの所定の位置には、 絞りとして機能する穴 3が形成 されており、 このパッケージ 2 Aを充填剤 2 0を介して基板 1に接着 したとき、 穴 3を介して入射された光が、 結像レンズ 4に入射される 。 この光は結像レンズ 4で集光されて、 基板 1の穴 2 3 1を介して、 C C Dベアチップ 1 2の受光面 （撮像面） に入射されるようになされ ている。
また、 この実施例においては、 パヅケージ 2 Aと結像レンズ 4との 間に所定の間隙が設けられ、 パッケージ 2 Aが外力を受けたとき、 そ の力が結像レンズ 4に直接伝達されないようになされている。
この実施例においては、 パッケージ 2 Aの上端部から結像レンズ 4 の上端部までの距離を 1 . 5 ππη、 結像レンズ 4の厚さを 2 . 0 mm、 結 像レンズ 4の下端面から基板 1の上面までの距離を 4 . 0匪、 基板 1 の厚さを 0 . 5匪、 基板 1の下面から、 基板 1の下面側に装着された C C Dベアチップ 1 2、 部品 2 3 4などの下端部までの距離を 1 . 0 mmとすることができる。 特に、 C C Dベアチップ 1 2を、 基板 1を介 して結像レンズ 4と本体側に装着することにより、 結像レンズ 4の焦 点距離内に基板 1を配置することができるので、 第 6図に示す実施例 に較べて、 より薄型化が可能となる。 その結果、 この実施例の合計の 厚みは、 9. 0匪となる。 また、 この撮像装置 100の水平方向の長 さと垂直方向の長さは、 1 5mmとすることができる。 従って、 第 53 図と第 54図に示したように、 撮像装置 100を、 厚さが 10. 5匪 の P Cカード 246の筐体 30 1の内部に収容することが可能となる 第 56図は、 パーソナルコンピュータ 240の内部の電気的構成例 を示している。 CPU3 1 1は、 ROM3 12に記憶されているプロ グラムに従って、 各種の処理を実行するようになされている。 RAM 313には、 CPU 3 1 1が各種の処理を実行する上において必要な プログラムやデータなどが適宜記憶される。
バスを介して CPU3 1 1に接続されている入出力インタフェース 314には、 キ一ボード 242の他、 P Cカード ドライバ 3 15、 F Dドライバ 3 16、 モデム 3 1 8が、 それぞれ接続されている。 PC カード ドライバ 3 1 5は、 P Cカード 246が装着されたとき、 PC カード 246に対して、 各種のデータなどを授受するようになされて いる。 また、 F Dドライノ、' 3 1 6は、 フロッピィディスク （ F D ) 3 17が装着されたとき、 フロッピィディスク 3 17に対してデ一夕を 記録または再生するようになされている。 モデム 3 18は、 電話回線 などの通信回線に接続されており、 通信回線を介して入力されたデー 夕を受信復調し、 これを C P U 3 1 1に出力したり、 CPU 3 1 1か ら供給されたデータを変調し、 通信回線に出力するようになされてい 入出力イ ンタフェース 3 14にはまた、 LCD 243を駆動する L CDドライノ、 *3 1 9が接続されている。 また、 マイクロホン 320よ り入力された音声信号が、 A/D変換器 32 1で A/D変換された後 、 入出力インタフェース 3 14に取り込まれるようになされている。 また、 入出力イン夕フェース 3 14より出力された音声データが、 D / A変換器 322で D/A変換された後、 スピーカ 323から出力さ れるようになされている。
次に、 その動作について説明する。 例えば、 所定の相手とテレビ電 話を行うとき、 ユーザは P C力一ド 246を P C力一ド装着部 245 に装着し、 撮像装置 100を P Cカード 246から引き出し、 さらに 所定の角度に回動して、 第 54図に示すように、 自分の方向に指向さ せる。
次に、 ユーザは、 キーボード 242を操作して相手側の電話番号を 入力する。 CPU3 1 1は、 この電話番号の入力を受けたとき、 入出 力インタフェース 3 14を介してモデム 3 18を制御し、 その電話番 号に対する発呼動作を実行させる。
モデム 3 18は、 CPU 3 1 1の指令に対応して、 相手先に対する 発呼動作を行い、 相手先がこの発呼動作に応じたときは、 その旨を C P U 3 1 1に通知する。
このとき、 CPU3 1 1は、 P Cカード ドライバ 3 15を介して P Cカード 246を制御し、 画像信号を取り込ませる。
撮像装置 100においては、 結像レンズ 4を介してユーザの画像を C CDベアチヅプ 1 2で光電変換した後、 A/D変換器 70で A/D 変換し、 P Cカード ドライバ 3 1 5に出力する。 P Cカード ドライバ 3 1 5は、 P CMC I A標準に従ったフォーマツ トのデ一夕に変換し た画像データを、 入出力インタフェース 3 14を介して CPU3 1 1 に出力する。 C P U 3 1 1は、 この画像デ一夕を、 入出力イン夕フエ —ス 3 14を介してモデム 3 1 8に供給し、 通信回線を介して相手側 に送信させる。
一方、 同様の装置を有する相手側の画像データが通信回線を介して 送られてくると、 モデム 3 1 8は、 これを受信復調し、 C P U 3 1 1 に出力する。 C P U 3 1 1は、 この画像データの入力を受けると、 こ れを L C D ドライバ 3 1 9に出力し、 L C D 2 4 3に表示させる。 L C D 2 4 3に、 相手方の画像が表示されることになる。
—方、 ユーザが、 相手方に向かって喋る音声信号は、 マイクロホン 3 2 0で取り込まれ、 A/ D変換器 3 2 1で A/ D変換される。 モデ ム 3 1 8は、 C P U 3 1 1の制御の下に、 この音声デ一夕を、 通信回 線を介して相手側に送信する。
また、 相手側から送信されてきた音声データは、 モデム 3 1 8で復 調される。 この復調音声デ一夕は、 D /A変換器 3 2 2で D /A変換 された後、 スピーカ 3 2 3から放音される。
このようにして、 ユーザは、 パーソナルコンピュータ 2 4 0に撮像 機能を有する P Cカード 2 4 6を装着するだけで、 簡単にテレビ電話 を行うことができる。
なお、 以上の実施例においては、 結像レンズを 1つのレンズで構成 するようにしたが、 結像レンズは、 第 4 7図に示すように、 複数のレ ンズで構成するようにすることも可能である。
請求項 1に記載の撮像装置および請求項 1 5に記載の撮像装置の製 造方法によれば、 その外装が外光を遮断するとともに、 周辺光線を遮 断する絞り効果を有し、 光を結像させる 1つの結像レンズが設けられ ているホルダと、 少なく とも、 結像レンズにより結像された光を光電 変換し、 画像信号を出力する光電変換素子が装着されている基板とが 一体化されている。 従って、 撮像装置を小型化、 薄型化、 軽量化する ことが可能となり、 その組み込みおよび取扱いを容易にすることがで きる。 また、 低画素数の光電変換素子を用いることが可能と'なる。 請求項 1 6に記載の撮像装置によれば、 有効画素のピッチを、 撮像 有効領域の 1 / ( 2 0 O F ) より大きい値に設定するようにしたので 、 低コス 卜で薄型化が可能な撮像装置を実現することができる。 請求項 1 7に記載の撮像装置によれば、 光を結像させる 1つの結像 レンズの一部がその結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画 像信号を出力する光電変換素子と直接接触しているので、 請求項 1に おける場合と同様の効果を奏することができるばかりでなく、 結像レ ンズと光電変換素子との間の光学的調整をせずに済むようになる。 請求項 2 1に記載の撮像装置によれば、 光電変換素子、 および A/ D変換器が、 1つのパッケージに組み込まれている。 従って、 請求項 1における場合と同様の効果を奏することができるばかりでなく、 デ ィジタルの画像データを出力する小型の撮像装置の提供が可能となる ο
請求項 2 6に記載の信号処理装置および請求項 2 7に記載の信号処 理方法によれば、 画像データが、 電荷結合素子が画像信号を出力する 周期の 1 / 2の周期を有するクロヅクのタイ ミングで、 画像信号を A / D変換したものであるとき、 画像デ一夕が 1ク口ヅク分だけ遅延さ れ、 画像データと、 1クロック分だけ遅延された画像デ一夕との差分 が演算される。 そして、 その差分が、 1つおきに出力される。 従って 、 電荷結合素子が出力する画像信号に含まれる雑音成分を低減するこ とができる。
請求項 2 8に記載の撮像アダプタ装置によれば、 基板とホルダとを 一体化した撮像装置を筐体に収容するようにしたので、 小型化、 薄型 化、 軽量化、 さらに低コス ト化が可能となる。
請求項 3 2に記載の情報処理装置および請求項 3 3に記載の情報処 理方法によれば、 撮像アダプタ装置の撮像装置より出力された画像信 号を取り込み、 処理するようにしたので、 任意の場所で簡単に画像信 号を伝送することが可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 光を結像させる少なく とも 1つの結像レンズが設けられた、 周辺 光線を遮断する絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホルダと、 少なく とも、 前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像 信号を出力する光電変換素子が装着された基板とを備える撮像装置であ つて、
前記ホルダと基板とは一体化されていることを特徴とする撮像装置 ώ
2 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダの一部に前記結像レンズが形成されていることを特徴とす る撮像装置。
3 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダと前記結像レンズとの間には所定の間隙が形成されている ことを特徴とする撮像装置。
4 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダは、 前記結像レンズを構成する透明の材料と、 周辺光線を 遮断する絞り効果を有する外装を構成する遮光性の材料とを、 モールド 成形一体化したものであることを特徴とする撮像装置。
5 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダは、 前記結像レシズを構成する透明の材料上に、 周辺光線 を遮断する遮光膜を成形したものであることを特徴とする撮像装置。
6 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダは、 前記結像レンズを構成する透明の材料上に、 周辺光線 を遮断するシ一トを被覆したものであることを特徴とする撮像装置。
7 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
点光源に対する前記結像レンズの、 前記光電変換素子上における応答 の半値幅が、 前記光電変換素子の画素ピッチより大きくなるように、 前 記結像レンズは所定の球面収差を有し、 かつ、 前記光電変換素子は前記 結像レンズの合焦位置から所定の距離だけずれた位置に配置されている ことを特徴とする撮像装置。
8 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記光電変換素子は、 その撮像面が前記結像レンズによる湾曲した像 面の途中に配置され、 前記結像レンズは、 前記結像レンズによる湾曲し た像面と、 前記撮像面との交点において所定量のデフォーカスが得られ るようになされていることを特徴とする撮像装置。
9 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記結像レンズは、 中心線上に不連続な面を有することを特徴とする
1 0 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記光電変換素子は、 ベアチップであることを特徴とする撮像装置。
1 1 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記光電変換素子は、 前記基板の、 前記結像レンズの配置されている 面と反対側の面に配置されていることを特徴とする撮像装置。
1 2 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記結像レンズの焦点距離は 5匪以下であり、
前記光電変換素子の対角長は 4匪以下であり、
前記結像レンズに対する光の入射側の端部からその反対側の端部まで の厚さは、 9匪以下であることを特徴とする撮像装置。
1 3 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記ホルダと結像レンズは、 合成樹脂で構成され、
前記ホルダは、 前記結像レンズと前記光電変換素子の距離を規定する 脚部を有し、
常温時における温度変化に対する前記結像レンズの焦点距離の変化と 前記脚部の長さの変化の差が、 前記結像レンズの焦点深度の範囲内とさ れていることを特徴とする撮像装置。
1 4 . 特許請求の範囲 1に記載の装置において、
前記結像レンズは 1つであり、 その焦点距離: eは、 前記光電変換素子 の撮像面の長辺の長さを L h、 所定の定数を A , B， Cとするとき、 次 式
A x L hC < f < B X L hC
を満足するように設定されていることを特徴とする撮像装置。
1 5 . 入射された光を光電変換し、 画像信号を出力する光電変換素子 を基板に装着するステップと、
前記光電変換素子上に光を結像させる 1つの結像レンズに対して周辺 光線を遮断する部分を形成するステップと、
前記結像レンズを前記基板に対して一体化するステップと
を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。
1 6 . 光を結像させる 1つの結像レンズと、
少なく とも、 前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像 信号を出力する光電変換素子が装着された基板と
を備える撮像装置であって、
前記結像レンズの瞳径 Dと焦点距離: f で規定される Fナンバーを Fと するとき、 前記光電変換素子は、 その有効画素のピッチが、 撮像有効領 域の 1 / ( 2 0 0 F ) より大きい値に設定されていることを特徴とする 撮像装置。
1 7 . 光を結像させる 1つの結像レンズと、
前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像信号を出力す る光電変換素子とを備え、
前記結像レンズは、 その一部が前記光電変換素子と直接接触している ことを特徴とする撮像装置。
1 8 · 特許請求の範囲 1 Ίに記載の装置において、
前記結像レンズには、 複数の脚が設けられており、 前記複数の脚が前 記光電変換素子と直接接触していることを特徴とする撮像装置。
1 9 . 特許請求の範囲 1 8に記載の装置において、
前記複数の脚は、 そこに入射する光を、 前記光電変換素子に到達させ ない特性を有することを特徴とする撮像装置。
2 0 . 特許請求の範囲 1 8に記載の装置において、
前記脚は、 3以上の側面を有し、 その側面のうちの 2つは、 前記結像 レンズの光軸と対向していることを特徴とする撮像装置。
2 1 . 受光面に入射する光を光電変換し、 画像信号を出力する光電変換 素子と、
前記光電変換素子より出力される前記画像信号を A / D変換する A / D変換器とを備え、
前記光電変換素子および A / D変換器は、 1つのパッケージに組み込 まれていることを特徴とする撮像装置。 '
2 2 . 特許請求の範囲 2 1に記載の装置において、
前記 A / D変換器は、 シリアル出力型の A / D変換器であることを特 徴とする撮像装置。
2 3 . 特許請求の範囲 2 1に記載の装置において、
前記パッケージには、
前記 A / D変換器の出力から輝度信号または R， G， B信号を生成す る生成手段と、
前記生成手段の出力をシリアルデータとして外部に出力するとともに 、 外部からのシリアル制御データを取り込むシリアルデータ授受手段と を備えることを特徴とする撮像装置。
24. 特許請求の範囲 2 1に記載の装置において、
前記光電変換素子は、 電荷結合素子であり、
前記 A/D変換器は、 前記電荷結合素子が前記画像信号を出力する周 期の 1/2の周期を有するクロックのタイ ミングで、 前記画像信号を A /D変換することを特徴とする撮像装置。
2 5. 特許請求の範囲 2 1に記載の装置において、
前記 A/D変換器の出力を記憶するメモリをさらに備えることを特徴 とする撮像装置。
2 6. 電荷結合素子より出力された画像信号を A/D変換したディジ夕 ルの画像データを処理する信号処理装置であって、
前記画像データが、 前記電荷結合素子が前記画像信号を出力する周期 の 1/2の周期を有するクロヅクのタイ ミングで、 前記画像信号を A/ D変換したものであるとき、
前記画像データを 1クロック分だけ遅延する遅延手段と、
前記画像データと、 前記遅延手段の出力との差分を演算する演算手段 と、
前記演算手段より出力される前記差分を、 1つおきに出力する出力手 段と
を備えることを特徴とする-信号処理装置。
2 7. 電荷結合素子より出力された画像信号を A/D変換したデイジ タルの画像データを処理する信号処理方法であって、
前記画像データが、 前記電荷結合素子が前記画像信号を出力する周期 の 1/2の周期を有するクロックのタイ ミングで、 前記画像信号を A/ D変換したものであるとき、
前記画像データを 1ク口ヅク分だけ遅延するステップと、
前記画像データと、 前記 1クロック分だけ遅延した前記画像データと の差分を演算するステップと、
前記差分を、 1つおきに出力するステップと
を備えることを特徴とする信号処理方法。
2 8 . 情報処理装置に着脱自在に装着される筐体と、
前記筐体に収容される撮像装置と
を備え、
前記撮像装置は、
光を結像させる 1つの結像レンズが設けられた、 周辺光線を遮断する 絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホルダと、
前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像信号を出力す る光電変換素子が装着され、 前記ホルダと一体化された基板と
を備えることを特徴とする撮像アダプタ装置。
2 9 . 特許請求の範囲 2 8に記載の装置において、
前記撮像装置は、 前記筐体に対して、 スライ ド自在とされていること を特徴とする撮像アダプタ装置。
3 0 . 特許請求の範囲 2 8に記載の装置において、
前記撮像装置は、 前記筐体に対して、 回動自在とされていることを特 徴とする撮像アダプタ装置。
3 1 . 特許請求の範囲 2 8に記載の装置において、
前記撮像アダプタ装置は、 P Cカードを構成することを特徴とする撮 像アダプタ装置。
3 2 . 筐体に収容された撮像装置を備え、
前記撮像装置は、
光を結像させる 1つの結像レンズが設けられた、 周辺光線を遮断する 絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホルダと、
前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像信号を出力す る光電変換素子が装着され、 前記ホルダと一体化された基板と を備える撮像アダプタ装置が装着される情報処理装置において、 前記撮像装置からの画像信号を取り込む取込手段と、
前記取込手段により取り込まれた前記画像信号を処理する処理手段と を備えることを特徴とする情報処理装置。
3 3 . 筐体に収容された撮像装置を備え、
前記撮像装置は、
光を結像させる 1つの結像レンズが設けられた、 周辺光線を遮断する 絞り効果を有し、 外光を遮断する外装のホルダと、
前記結像レンズにより結像された光を光電変換し、 画像信号を出力す る光電変換素子が装着され、 前記ホルダと一体化された基板と
を備える撮像アダプタ装置が装着される情報処理装置の情報処理方法 において、
前記撮像装置からの画像信号を取り込むステップと、
取り込まれた前記画像信号を処理するステップと
を備えることを特徴とする情報処理方法。
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