JP2007013420A - 固体撮像素子の取付構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色分解プリズムとスペーサ間、及び固体撮像素子とスペーサ間の接着面積を変えることなく、色分解プリズムと固体撮像素子との結合力を向上させる。
【解決手段】色分解プリズム１８と固体撮像素子２０との間にスペーサ３２を介在させ、色分解プリズム１８の出射端とスペーサ３２との当接面、及び固体撮像素子２０とスペーサ３２との当接面を第１のＵＶ硬化型接着剤で接着し、これにより色分解プリズム１８と固体撮像素子２０とを固着する。また、色分解プリズム１８の出射端とスペーサ３２との外周面の接合境界線上、及び固体撮像素子２０とスペーサ３２との外周面の接合境界線上に補強用の第２のＵＶ硬化型接着剤３４をポッティングし、この第２のＵＶ硬化型接着剤３４を介して色分解プリズム１８の出射端とスペーサ３４との間、及び固体撮像素子２０とスペーサ３２との間の結合力の強化を図るようにしている。
【選択図】 図４

Description

本発明は固体撮像素子の取付構造及び方法に係り、特に色分解プリズムの出射端に固体撮像素子を取り付ける技術に関する。

従来から撮影レンズを介して入射する被写体光を色分解プリズムによって赤（Ｒ）成分、緑（Ｇ）成分、青（Ｂ）成分に分解し、これらをＣＣＤ等の３つの固体撮像素子の各受光面に導き、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとの画像信号を取り出すことができるカラーテレビカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置が知られている。

上記３つの固体撮像素子は、色分解プリズムに対してレジストレーション調整された後、色分解プリズムの出射端と固体撮像素子との隙間にスペーサを介在させて接着固定される。

特許文献１には、色分解プリズムの出射端に傾斜面を形成し、この色分解プリズムの出射端と固体撮像素子との間に形成される隙間に断面がクサビ形のスペーサを配置して接着することにより固体撮像素子を色分解プリズムに取り付ける技術が開示されている。

また、特許文献２には、固体撮像素子の接合面側の縁に傾斜面を形成し、色分解プリズムの出射端と固体撮像素子との間に形成される隙間に断面がクサビ形のスペーサを配置して接着することにより固体撮像素子を色分解プリズムに取り付ける技術が開示されている。
実公平５−３７５８８号公報 実開平１−１０５２８２号公報

ところで、色分解プリズムの出射端と固体撮像素子との隙間に配置されるスペーサは、
色分解プリズム等を必要以上に大きくしないように、小さなものを使用している。

しかしながら、この場合には、スペーサと色分解プリズム、及びスペーサと固体撮像素子との接着面積が小さくなり、接着力が弱くなるという問題があった。接着力が弱いと、衝撃や固体撮像素子の足部に接続されるフレキシブルプリント配線に負荷が加わった場合、接着力以上の剥離力が発生し、固体撮像素子が色分解プリズムから剥離してしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、色分解プリズムとスペーサ間、及び固体撮像素子とスペーサ間の接着面積を変えることなく、結合力を向上させることができる固体撮像素子の取付構造及び方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、撮影レンズからの被写体光を複数の波長域成分に分解する色分解プリズムの出射端と、固体撮像素子の素子座の前記出射端に対向する面のうちの少なくとも一方の周縁部に傾斜面を形成し、前記色分解プリズムと固体撮像素子とのレジストレーション調整後に、前記色分解プリズムの出射端と固体撮像素子の素子座との間に形成される隙間に断面がクサビ形の透明なスペーサを装填して前記出射端とスペーサとの当接面、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの当接面とを光硬化型の第１の接着剤で接着した固体撮像素子の取付構造において、前記色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に補強用の第２の接着剤を塗布したことを特徴としている。

即ち、色分解プリズムと固体撮像素子との間にスペーサを介在させ、色分解プリズムの出射端とスペーサとの当接面、及び固体撮像素子の素子座とスペーサとの当接面を第１の接着剤で接着し、これにより色分解プリズムと固体撮像素子とを固着する。また、色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に補強用の第２の接着剤を塗布し、この第２の接着剤を介して色分解プリズムの出射端とスペーサとの間、及び固体撮像素子の素子座とスペーサとの間の結合力の強化を図るようにしている。

請求項２に示すように請求項１に記載の固体撮像素子の取付構造において、前記第２の接着剤は、前記第１の接着剤よりも高粘度であることを特徴としている。前記第１の接着剤は、前記スペーサが色分解プリズムの出射端と固体撮像素子の素子座との間に形成される隙間に円滑に装填でき、かつ接着剤の厚みが均一化するように粘度の低いものが使用される。一方、第２の接着剤は、上記のような制約がないため、粘度の高いものが使用できるとともに、肉盛りできるように高粘度であることが好ましい。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載の固体撮像素子の取付構造において、前記第２の接着剤は、前記接合境界線上に肉盛りされることを特徴としている。この肉盛りされた第２の接着剤によって実質的に接着面積を増加させることができる。

請求項４に示すように請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子の取付構造において、前記第２の接着剤は、光硬化型接着剤であることを特徴としている。

請求項５に係る固体撮像素子の取付方法は、撮影レンズからの被写体光を複数の波長域成分に分解する色分解プリズムの出射端と、固体撮像素子の素子座の前記出射端に対向する面のうちの少なくとも一方の周縁部に傾斜面を形成する工程と、前記色分解プリズムと固体撮像素子とのレジストレーション調整を行う工程と、前記レジストレーション調整後に、前記色分解プリズムの出射端と固体撮像素子の素子座との間に形成される隙間に光硬化型の第１の接着剤が塗布された断面がクサビ形の透明なスペーサを装填する工程と、所定の波長の光を前記第１の接着剤に照射して該第１の接着剤を硬化させ、前記出射端とスペーサとの当接面、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの当接面とを接着させる工程と、前記色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に補強用の第２の接着剤を塗布する工程と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、色分解プリズムと固体撮像素子の素子座との間に介在させたスペーサとの接着面での第１の接着剤の接着力による結合力の他に、色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に塗布した補強用の第２の接着剤による結合力を付加するようにしたため、色分解プリズムとスペーサ間、及び固体撮像素子の素子座とスペーサ間の接着面積を変えることなく、結合力を向上させることができる。

以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像素子の取付構造及び方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は色分解プリズムに固体撮像素子を取り付けるための装置の一例を示す概略図である。

図１に示すように取付調整治具１０のベース板１１には、ブラケット１２が立設されており、このブラケット１２には、テレビレンズの前パネル１３、レンズマウント１４、色分解プリズム保持枠１５が一体となって保持され、レンズマウント１４には撮影レンズ１６が装着され、色分解プリズム保持枠１５内には取付板１７を介して色分解プリズム１８が取り付けられている。

色分解プリズム１８は、図３に示すように撮影レンズ１６を介して入射する被写体光をＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に分解し、これらを３つの固体撮像素子２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）の各受光面に導くものであり、３つの固体撮像素子２０（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）は、レジストレーション調整後に色分解プリズム１８の各出射端に取り付けられる。

即ち、３つの固体撮像素子２０は、取付調整治具１０のベース板１１上に移動自在に設けられた保持具２２によって調整可能に保持される（尚、図１では、説明の便宜上、１つの固体撮像素子２０のみを図示している）。３つの固体撮像素子２０は、コネクタ２４、フレキシブルプリント配線板２６を介して画像処理回路を含むコントローラ２８に電気的に接続される。コントローラ２８は、３つの固体撮像素子２０から入力するＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号のうちのいずれか１つの画像信号、あるいはＲ，Ｇ，Ｂの画像信号のうちの任意の２つ又は３つの画像信号を合成した画像信号を生成してモニタ装置３０に出力する。

そして、図示しない調整用のチャートを撮影し、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号に基づくＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像のピントがそれぞれ合うように３つの固体撮像素子２０の位置や角度を調整し、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの３面の画像の色ずれ（画素ずれ）が生じないように、Ｇの固体撮像素子２０Ｇを基準にしてＲ，Ｂの固体撮像素子２０Ｒ，２０Ｂの位置や角度を調整する。

図２は固体撮像素子２０の調整方向及び角度を示しており、保持具２２によって保持された固体撮像素子２０は、図示しない６軸調整機によって３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置、及び３軸回りの角度（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）が調整される。

上記のようにしてレジストレーション調整を行った後に、色分解プリズム１８の出射端と固体撮像素子２０との隙間に、接着剤が両面に塗布された上下一対のスペーサ３２を装填して色分解プリズム１０の出射端に固体撮像素子２０を固定する。

図３において、色分解プリズム１８は、第１のプリズム１８ａ，第２のプリズム１８ｂ、第３のプリズム１８ｃとから構成されており、第１のプリズム１８ａと第２のプリズム１８ｂとの間にはエアーギャップ１９が設けられ、第２のプリズム１８ｂと第３のプリズム１８ｃとは接触面で接合されている。

第１のプリズム１８ａ、第２のプリズム１８ｂ、及び第３のプリズム１８ｃの出射端には、それぞれスペーサ３２を介して固体撮像素子２０Ｂ、２０Ｒ、２０Ｇが接着される。

次に、固体撮像素子の取付方法について説明する。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）は固体撮像素子の取付工程図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。

図１で説明したように、取付調整治具１０等を使用して固体撮像素子２０のレジストレーション調整を行う（図４（Ａ））。ここで、固体撮像素子２０は、撮像素子チップが封入されたパッケージ２０ａが素子座２０ｂに収容されて構成されている。

この固体撮像素子２０の素子座２０ｂの、色分解プリズム１８の出射端に対向する面の上下の周縁部には、傾斜面２１が形成されている。

一方、スペーサ３２は、ガラス製又はガラスの熱膨張係数に近い透明部材（この実施の形態ではガラス）からなり、レジストレーション調整後の色分解プリズム１８の出射端と固体撮像素子２０の素子座２０ｂの傾斜面２１との隙間に合致するように、断面がクサビ形に形成されている。

このスペーサ３２の前後面には、光（紫外光（ＵＶ光））によって硬化する光硬化型の第１の接着剤（第１のＵＶ硬化型接着剤）３３が塗布され、レジストレーション調整後の色分解プリズム１８の出射端と固体撮像素子２０の素子座２０ｂに形成された傾斜面２１との隙間に挿入される。

ここで、スペーサ３２は、前記レジストレーション調整後の隙間に倣って、その隙間に密着するように挿入される。従って、第１のＵＶ硬化型接着剤３３は、スペーサ３２が円滑に移動できるように粘度の低いものが好ましい。

次に、図４（Ｂ）に示すように前記隙間へのスペーサ３２の装填後、スペーサ３２にＵＶ光を１分程度照射し、第１のＵＶ硬化型接着剤３３を硬化させる。

続いて、色分解プリズム１８とスペーサ３２との接合面、スペーサ３２と固体撮像素子２０の素子座２０ｂとの接合面から外周面に溢れて硬化している第１のＵＶ硬化型接着剤（半硬化状態の第１のＵＶ硬化型接着剤）を溶剤等を使用して拭き取る。

次に、図４（Ｃ）に示すように、色分解プリズム１８の出射端とスペーサ３２との外周面の接合境界線上、及び固体撮像素子２０の素子座２０ｂとスペーサ３２との外周面の接合境界線上に、補強用の第２のＵＶ硬化型接着剤３４を塗布（ポッティング）する。この第２のＵＶ硬化型接着剤３４は、接着剤が流れ出さないように、また所望の厚みの肉盛りができるように第１のＵＶ硬化型接着剤よりも高粘度であることが好ましい。

第２のＵＶ硬化型接着剤３４の塗布後、ＵＶ光を照射して第２のＵＶ硬化型接着剤を硬化させる。尚、第２のＵＶ硬化型接着剤３４の代わりに、光硬化型でない接着剤を適用してもよい。

第１のＵＶ硬化型接着剤３３及び第２のＵＶ硬化型接着剤３４を完全に硬化させるには、色分解プリズム１８に固体撮像素子２０が固定されたものを取付調整治具１０から外し、別の所でＵＶ光を長時間照射して行う。これは、高価な取付調整治具１０等の稼働率を上げるためである。

最後に、一対のスペーサ３２によって形成されている隙間を利用して、色分解プリズム１８の出射端面、及び固体撮像素子２０の撮像面をクリーニングし、その後、防塵対策として前記隙間をシリコン系のシール材等によりシーリングする。

尚、この実施の形態では、固体撮像素子の素子座側に傾斜面を形成するようにしたが、これに限らず、色分解プリズムの出射端面側の周縁部に傾斜面を形成してもよい。また、図４に示したように色分解プリズム１８、スペーサ３２、及び固体撮像素子２０の素子座２０ｂの接合境界線を含む外周面は、ほぼ同一面になっているが、段差を有していてもよく、この場合には、接合境界線を含む隅部に補強用の接着剤をポッティングする。

図１は色分解プリズムに固体撮像素子を取り付けるための装置の一例を示す概略図である。 図２は固体撮像素子の調整方向及び角度を説明するために用いた固体撮像素子の斜視図である。 図３は本発明に係る固体撮像素子の取付構造を示す平面図である。 図４（Ａ）乃至（Ｃ）は固体撮像素子の取付工程図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０…取付調整治具、１８…色分解プリズム、２０、２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ…固体撮像素子、２１…傾斜面、３２…スペーサ、３３…第１のＵＶ硬化型接着剤、３４…第２のＵＶ硬化型接着剤

Claims (5)

1. 撮影レンズからの被写体光を複数の波長域成分に分解する色分解プリズムの出射端と、固体撮像素子の素子座の前記出射端に対向する面のうちの少なくとも一方の周縁部に傾斜面を形成し、前記色分解プリズムと固体撮像素子とのレジストレーション調整後に、前記色分解プリズムの出射端と固体撮像素子の素子座との間に形成される隙間に断面がクサビ形の透明なスペーサを装填して前記出射端とスペーサとの当接面、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの当接面とを光硬化型の第１の接着剤で接着した固体撮像素子の取付構造において、
   前記色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に補強用の第２の接着剤を塗布したことを特徴とする固体撮像素子の取付構造。
2. 前記第２の接着剤は、前記第１の接着剤よりも高粘度であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の取付構造。
3. 前記第２の接着剤は、前記接合境界線上に肉盛りされることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像素子の取付構造。
4. 前記第２の接着剤は、光硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子の取付構造。
5. 撮影レンズからの被写体光を複数の波長域成分に分解する色分解プリズムの出射端と、固体撮像素子の素子座の前記出射端に対向する面のうちの少なくとも一方の周縁部に傾斜面を形成する工程と、
   前記色分解プリズムと固体撮像素子とのレジストレーション調整を行う工程と、
   前記レジストレーション調整後に、前記色分解プリズムの出射端と固体撮像素子の素子座との間に形成される隙間に光硬化型の第１の接着剤が塗布された断面がクサビ形の透明なスペーサを装填する工程と、
   所定の波長の光を前記第１の接着剤に照射して該第１の接着剤を硬化させ、前記出射端とスペーサとの当接面、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの当接面とを接着させる工程と、
   前記色分解プリズムの出射端とスペーサとの外周面の接合境界線上、及び前記固体撮像素子の素子座とスペーサとの外周面の接合境界線上に補強用の第２の接着剤を塗布する工程と、
   を含むことを特徴とする固体撮像素子の取付方法。
   
   

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