JPH05199530A - 固体撮像素子の固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビデオ撮像装置に用いる固体撮像素子の信頼
性に優れた固定方法を提供することを目的とする。 【構成】 レンズ群２０と、色分解プリズム２１と、固
体撮像素子２２とから構成される光学系を備えた多板式
ビデオ撮像装置の前記固体撮像素子２２の固定方法にお
いて、前記色分解プリズム２１とほぼ同一の熱膨脹係数
からなる固体撮像素子取付部材２４に、前記色分解プリ
ズム２１を挟持するための互いに対向する一対の突出片
２４ｄを形成する一方、前記固体撮像素子取付部材２４
を前記色分解プリズム２１の分解光出射面に対向させて
取り付ける際に前記突出片２４ｄが当接する前記色分解
プリズム２１の位置に金属膜２５ａを形成し、その金属
膜２５ａと前記突出片２４ｄとを半田を用いて接合させ
た固体撮像素子２２の固定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の固定方
法に係わり、特に多板式ビデオ撮像装置における色分解
プリズムに、その各分解光出射面に対向させて取り付け
る固体撮像素子の固定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多板式ビデオ撮像装置（ビデ
オテレビカメラ）においては、レンズ群より入射される
被写体の撮像光を三色分解プリズム（以下、色分解プリ
ズムと称す）を介して赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色
（Ｂ）の三色に分解し、この分解した各色成分の被写体
像を３個の固体撮像素子にて各色の映像信号にそれぞれ
光電変換し、この各撮像出力に各種の信号処理を施し
て、例えばＮＴＳＣ方式の複合カラー映像信号（テレビ
信号）を得るようになっていることは周知のことであ
る。

【０００３】上記した色分解プリズムで分解した各色成
分の被写体像を撮像するための固体撮像素子は、色分解
プリズムの両側面に接着させた一対の保持部材に、固体
撮像素子取付部材を介して色分解プリズムの各射出面側
にそれぞれ固定されている。

【０００４】これら固体撮像素子は、各光軸に対してバ
ックフォーカス調整やミクロンオーダのレジストレーシ
ョン調整を所定の治具を用いて、それぞれ動作状態で正
確に固定されるものであり、その作業は細心の注意を要
するものである。

【０００５】以下、固体撮像素子を色分解プリズムの各
射出面側にそれぞれ接着固定する従来の方法について説
明する。

【０００６】図４は、固体撮像素子の固定方法の一従来
例を示した側面図であり、図５は図４に示した切断線Ａ
−Ａに沿った平断面図である。

【０００７】同図において、１０はレンズ群、１１は色
分解プリズム、１２は保持部材、１２ａは金属膜、１３
は固体撮像素子、１４は固体撮像素子取付部材、１４ａ
は突起片、１５はレンズ筐体、Ｌは撮像光であり、レン
ズ群１０より入射される被写体の撮像光Ｌは、色分解プ
リズム１１により被写体の撮像光を赤色（Ｒ），緑色
（Ｇ），青色（Ｂ）の三色に分解される。この色分解プ
リズムの各射出面側には射出する各色成分の被写体像を
各色の映像信号にそれぞれ光電変換する固体撮像素子が
取り付けられている。

【０００８】なお、図４，図５は色分解プリズムで分解
射出する各色成分のうちの直進光と、その固体撮像素子
１３のみを図示し、屈折した他の色成分については直進
光と同一構成につき図示および説明は省略する。

【０００９】色分解プリズム１１は、その両側面に接着
させた一対のセラミック製の保持部材１２を介してレン
ズ筐体１５に取り付けられている。この接着させた一対
のセラミック製の保持部材１２の外面の、後述する固体
撮像素子取付部材１４の突起片１４ａが当接する位置周
辺には半田付け可能な金属膜１２ａが形成されている。

【００１０】また、固体撮像素子取付部材１４は、半田
付け可能な金属部材からなり、色分解プリズム１１を両
側より、上述した一対のセラミック製の保持部材１２を
介して挟持するための互いに対向する突起片１４ａが形
成されている。

【００１１】この固体撮像素子取付部材１４の所定位置
に固体撮像素子１３を取り付け、色分解プリズム１１の
射出面側に、その射出面と固体撮像素子１３の受光面と
を対向するように仮固定してレジストレーション調整を
行なった後、一対のセラミック製の保持部材１２の外面
の金属膜１２ａと、固体撮像素子取付部材１４の突起片
１４ａとを半田付けして固定している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した色
分解プリズム１１の保持部材１２はセラミックなどが用
いられる一方、固体撮像素子１３を保持する固体撮像素
子取付部材１４はプレス成形などで形成された金属を用
いているため、両者をセラミックの保持部材１２面上に
形成した金属膜１２ａを介して半田付け固定する際、両
者の熱膨張係数の差によって固体撮像素子１３を取り付
けた後のレジストレーション調整が狂ってしまって初期
の取り付け精度を維持することができないばかりか、接
着作業に非常に多くの時間を要するなどの問題点があっ
た。

【００１３】そこで、例えば実開昭５９ー３９５８０号
公報に示されるように、色分解プリズムに支柱を立て、
これを固体撮像素子の孔に嵌合させ、支柱と取り付け孔
との隙間に半田付けして両者を接合するように構成して
取り付け精度を維持するようにした提案があるが、それ
ぞれの接合部材の熱膨張係数が考慮されていないため、
取り付け後、既に調整されたレジストレーションのずれ
が発生し易く、かつその調整範囲が狭く、さらに半田が
色分解プリズム及び固体撮像素子の表面側に至る可能性
があった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、レンズ群と、色分解
プリズムと、複数の固体撮像素子とから構成される光学
系を備えた多板式ビデオ撮像装置の前記固体撮像素子の
固定方法において、前記色分解プリズムとほぼ同一の熱
膨脹係数からなる固体撮像素子取付部材に、前記色分解
プリズムを挟持するための互いに対向する一対の突出片
を形成する一方、前記固体撮像素子取付部材を前記色分
解プリズムの分解光出射面に対向させて取り付ける際に
前記突出片が当接する前記色分解プリズムの位置に金属
膜を形成し、前記金属膜と前記突出片とを半田を用いて
それぞれ接合させて、前記色分解プリズムに前記固体撮
像素子を取り付けた前記固体撮像素子取付部材を固定さ
せることを特徴とする固体撮像素子の固定方法と、レン
ズ群と、色分解プリズムと、複数の固体撮像素子とから
構成される光学系を備えた多板式ビデオ撮像装置の前記
固体撮像素子の固定方法において、前記色分解プリズム
とほぼ同一の熱膨脹係数からなる固体撮像素子取付部材
に、前記色分解プリズムを挟持するための互いに対向す
る一対の突出片を形成する一方、前記固体撮像素子取付
部材を前記色分解プリズムの分解光出射面に対向させて
取り付ける際に前記突出片が当接する前記色分解プリズ
ムの位置に、前記色分解プリズムとほぼ同一の熱膨脹係
数からなる部材の一面に金属膜を形成した接合板を接着
し、前記接合板の前記金属膜と前記突出片とを半田を用
いて接合させて、前記色分解プリズムに前記固体撮像素
子を取り付けた前記固体撮像素子取付部材を前記接合板
を介して接合させることを特徴とする固体撮像素子の固
定方法とを提供しようとするものである。

【００１５】

【実施例】本発明の固体撮像素子の固定方法について説
明する。

【００１６】図１は、本発明の固体撮像素子の固定方法
の第１実施例を示した側断面図であり、図２は図１に示
した切断線Ａ−Ａに沿った平断面図である。

【００１７】同図において、２０はレンズ群、２１は色
分解プリズム、２２は固体撮像素子、２３はプリズム保
持部材（以下、プリズムケースと称す）、２４は固体撮
像素子取付部材、２５ａは金属膜、２６は筐体である。

【００１８】プリズムケース２３はセラミック製の中空
部材で、その中空内には色分解プリズム２１を嵌入した
後、その開口端の一方に形成されたフランジ２３ａによ
り筐体２６に固定される。また、プリズムケース２３に
嵌入した色分解プリズム２１は弾性部材２７により常に
筐体２６側に押圧されており、この弾性部材２７を係止
する係止部２３ｂが中空内の他端に設けられている。さ
らに、他端の両側面には、中空内に嵌入した色分解プリ
ズム２１の側面が露出するように切り欠かれた切欠部２
３ｃが形成されている。

【００１９】図３は、固体撮像素子取付部材２４の斜視
図である。

【００２０】同図において、２４ａは第１取付部材、２
４ｂは第２取付部材、２４ｃは角窓、２４ｄは突起片、
２４ｅは凹部、２２ａは固体撮像素子２２の受光面であ
る。

【００２１】この固体撮像素子取付部材２４は、色分解
プリズム２１（熱膨張係数 8.9×10^-6／℃) の熱膨張
係数に近似するチタン合金（熱膨張係数 8.41×10^-6／
℃)からなる第１取付部材２４ａと第２取付部材２４ｂ
とで構成され、第１取付部材２４ａに形成された凹部２
４ｅには固体撮像素子２２が取り付けられる。この固体
撮像素子２２を取り付けた第１取付部材２４ａと、第２
取付部材２４ｂとは、固体撮像素子２２を挟む状態にネ
ジを用いて固定され、第２取付部材２４ｂを色分解プリ
ズム２１に固定した後に、第１取付部材２４ａを微動さ
せてレジストレーションの調整を容易にすることができ
るものである。

【００２２】また、第２取付部材２４ｂの中央部には、
第１取付部材２４ａに取り付けた固体撮像素子２２の受
光面２２ａが露出する角窓２４ｃと、プリズムケース２
３に形成した切欠部２３ｃより露出する色分解プリズム
２１を両側面から挟む間隔を隔てた互いに対向する突起
片２４ｄが形成されている。さらに、この突起片２４ｄ
の先端にはメッキが施されている。

【００２３】本実施例は、上述のように第１取付部材２
４ａおよび第２取付部材２４ｂにチタン合金を用いてい
るため、この突起片２４ｄの先端には後述する半田付け
を容易にするため、メッキを施す必要があるが直接半田
付け可能な金属部材を用いた場合はその必要はない。

【００２４】上述したように固体撮像素子２２を取り付
けた第１取付部材２４ａと第２取付部材２４ｂを仮固定
した後、セラミック製のプリズムケース２３の切欠部２
３ｃより露出する色分解プリズム２１を挟むように第２
取付部材２４ｂの突起片２４ｄを当接させて、色分解プ
リズム２１の射出側に固体撮像素子２２の受光面２２ａ
を向けて取り付ける。

【００２５】この色分解プリズム２１の第２取付部材２
４ｂの突起片２４ｄが当接する両位置には、前もってス
パッタリング法などの製膜技術を用いて金属膜２５ａが
形成されている。

【００２６】従って、セラミック製のプリズムケース２
３に嵌入した色分解プリズム２１の射出側に取り付けた
第２取付部材２４ｂの突起片２４ｄの先端と、金属膜２
５ａとを半田付けして固定することが出来るものであ
る。

【００２７】上述したように、色分解プリズム２１と第
２取付部材２４ｂを固定した後、固体撮像素子２２を取
り付けた第１取付部材２４ａを微動させてレジストレー
ションを調整して第１取付部材２４ａと第２取付部材２
４ｂを完全に固定して組み立て調整は完了する。

【００２８】さらに、本発明の固体撮像素子の固定方法
の第２実施例について説明する。

【００２９】先の第１実施例においては、セラミック製
のプリズムケース２３の切欠部２３ｃより露出する色分
解プリズム２１の第２取付部材２４ｂの突起片２４ｄが
当接する両位置に、前もってスパッタリング法などの製
膜技術を用いて形成された金属膜２５ａと突起片２４ｄ
を半田付けして固定する固定方法であるが、本第２実施
例は色分解プリズム２１と突起片２４ｄとの間に接合板
２５を介在させて固定する方法である。

【００３０】即ち、第１実施例における突起片２４ｄが
当接する色分解プリズム２１の両側面位置に、一面に金
属膜２５ａを形成し、かつ色分解プリズム２１および固
体撮像素子取付部材２４と近似する熱膨張係数（熱膨張
係数 8.1×10^-6／℃) からなるセラミックの接合板２５
を接着させて、この接合板２５の金属膜２５ａと、取付
部材２４ｂの突起片２４ｄの先端を半田付けして固定す
るものである。

【００３１】なお、第１実施例および第２実施例は、色
分解プリズム２１で分解射出する各色成分のうちの直進
光についての固体撮像素子２２の固定方法のみを図示
し、屈折した他の色成分については直進光と同一構成に
つき説明は省略している。

【００３２】以上、説明した如く本発明の固体撮像素子
２２の固定方法は、固体撮像素子２２を取り付けた固体
撮像素子取付部材２４を色分解プリズム２１側壁に形成
した金属膜２５ｄに直接半田付けする方法と、色分解プ
リズム２１に接着した接合板２５を介して固体撮像素子
２２を取り付けた固体撮像素子取付部材２４を半田付け
する方法とを提供するもので、色分解プリズム２１と固
体撮像素子２２の機械的な接合強度が大となると共に、
両者を接合した後も、色分解プリズム２１と固体撮像素
子２２は一体化されて位置ずれを起こすこともなく、ミ
クロンオーダで調整されたレジストレーションを初期の
調整精度に維持し得るものである。さらに、色分解プリ
ズム２１とほぼ同一の熱膨脹係数からなる固体撮像素子
取付部材２４および接合板２５を用いることにより使用
環境温度の変化に対しても熱膨張係数の差による位置ず
れを起こすこともなく、従って調整したレジストレーシ
ョンも狂うことなく初期の取り付け精度を維持すること
ができると共に、接着作業時間も短縮できる効果を有す
るものである。

【００３３】

【発明の効果】上述したように本発明は、固体撮像素子
を取り付けた固体撮像素子取付部材を色分解プリズム側
壁に形成した金属膜に直接半田付けする体撮像素子の固
定方法と、色分解プリズムに接着した接合板を介して固
体撮像素子を取り付けた固体撮像素子取付部材を半田付
けする体撮像素子の固定方法とを提供するもので、固定
した色分解プリズムと固体撮像素子の機械的な接合強度
が大となると共に、両者を接合した後も、色分解プリズ
ムと固体撮像素子は一体化して位置ずれを起こすことも
なく、ミクロンオーダで調整されたレジストレーション
を初期の調整精度に維持し得る優れた効果を有するもの
である。

【００３４】また、色分解プリズムとほぼ同一の熱膨脹
係数からなる固体撮像素子取付部材および接合板を用い
ることにより、使用環境温度の変化に対しても、熱膨張
係数の差による固定後の位置ずれを起こすこともなく、
従って調整したレジストレーションは狂うことなく初期
の取り付け精度を維持することができる信頼性に優れた
ものであると共に、接着作業時間も短縮できる特徴があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像素子の固定方法の一実施例を
示した側断面図である。

【図２】図１に示した切断線Ａ−Ａに沿った平断面図で
ある。

【図３】固体撮像素子取付部材の斜視図である。

【図４】固体撮像素子の固定方法の一従来例を示した側
面図である。

【図５】図４に示した切断線Ａ−Ａに沿った平断面図で
ある。

【符号の説明】

２０ レンズ群 ２１ 色分解プリズム ２２ 固体撮像素子 ２２ａ 受光面 ２３ 保持部材（プリズムケース） ２４ 固体撮像素子取付部材 ２４ａ 第１取付部材 ２４ｂ 第２取付部材 ２４ｃ 角窓 ２４ｄ 突起片 ２４ｅ 凹部 ２５ 接合板 ２５ａ 金属膜 ２６ 筐体 ２７ 弾性部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズ群と、色分解プリズムと、複数の固
   体撮像素子とから構成される光学系を備えた多板式ビデ
   オ撮像装置の前記固体撮像素子の固定方法において、 前記色分解プリズムとほぼ同一の熱膨脹係数からなる固
   体撮像素子取付部材に、前記色分解プリズムを挟持する
   ための互いに対向する一対の突出片を形成する一方、前
   記固体撮像素子取付部材を前記色分解プリズムの分解光
   出射面に対向させて取り付ける際に前記突出片が当接す
   る前記色分解プリズムの位置に金属膜を形成し、前記金
   属膜と前記突出片とを半田を用いてそれぞれ接合させ
   て、前記色分解プリズムに前記固体撮像素子を取り付け
   た前記固体撮像素子取付部材を固定させることを特徴と
   する固体撮像素子の固定方法。
2. 【請求項２】レンズ群と、色分解プリズムと、複数の固
   体撮像素子とから構成される光学系を備えた多板式ビデ
   オ撮像装置の前記固体撮像素子の固定方法において、 前記色分解プリズムとほぼ同一の熱膨脹係数からなる固
   体撮像素子取付部材に、前記色分解プリズムを挟持する
   ための互いに対向する一対の突出片を形成する一方、前
   記固体撮像素子取付部材を前記色分解プリズムの分解光
   出射面に対向させて取り付ける際に前記突出片が当接す
   る前記色分解プリズムの位置に、前記色分解プリズムと
   ほぼ同一の熱膨脹係数からなる部材の一面に金属膜を形
   成した接合板を接着し、前記接合板の前記金属膜と前記
   突出片とを半田を用いて接合させて、前記色分解プリズ
   ムに前記接合板を介して前記固体撮像素子を取り付けた
   前記固体撮像素子取付部材を固定させることを特徴とす
   る固体撮像素子の固定方法。