JP3030944B2 - Multi-plate color camera - Google Patents
Multi-plate color cameraInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多板式カラーカメラに
関し、特に多板式カラーカメラに用いられる光学ブロッ
クに関する。The present invention relates to a multi-plate color camera .
More particularly, the present invention relates to an optical block used in a multi-plate color camera .
【０００２】[0002]
【従来の技術】多板式カラーカメラに用いられる光学ブ
ロックの各種の構成例を図６に示す。同図において、
（Ａ）は３板式の光学ブロックの１例を、（Ｂ）〜
（Ｄ）は２板式の光学ブロックの３例をそれぞれ示して
いる。2. Description of the Related Art FIGS. 6A to 6C show various structural examples of an optical block used in a multi-plate color camera. In the figure,
(A) is an example of a three-plate optical block;
(D) shows three examples of a two-plate optical block, respectively.
【０００３】３板式光学ブロック（Ａ）における色分解
プリズム１０ａは、３個のプリズムの貼り合わせからな
り、第１プリズムでは青（Ｂ）を反射、赤（Ｒ）・緑
（Ｇ）を透過し、第２プリズムでは赤を反射、緑を透過
し、第３プリズムでは緑を透過する。そして、各分割光
の出射面側には３個の固体撮像素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが
それぞれ配された構成となっている。The color separation prism 10a in the three-plate optical block (A) is formed by bonding three prisms, and the first prism reflects blue (B) and transmits red (R) and green (G). , The second prism reflects red and transmits green, and the third prism transmits green. Then, three solid-state imaging devices 9R, 9G, and 9B are arranged on the emission surface side of each split light, respectively.
【０００４】２板式の光学ブロック（Ｂ）〜（Ｄ）にお
ける色分解プリズム１０ｂ〜１０ｄは、２個のプリズム
の貼り合わせからなっている。そして、図（Ｂ）の例で
は、第１プリズムで緑を反射、赤・青を透過し、第２プ
リズムで赤・青をそのまま透過し、各出射面側には２個
の固体撮像素子９Ｇ，９Ｒ／Ｂがそれぞれ配された構成
となっている。The color separation prisms 10b to 10d in the two-plate optical blocks (B) to (D) are formed by laminating two prisms. In the example shown in FIG. 3B, the first prism reflects green and transmits red and blue, and the second prism transmits red and blue as it is. , 9R / B are arranged.
【０００５】図（Ｃ）及び図（Ｄ）の例では共に、第１
プリズムでクロマ（Ｃ）成分（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を反射、輝
度（Ｙ）成分を透過し、第２プリズムで輝度（Ｙ）成分
をそのまま透過し、各出射面側には２個の固体撮像素子
９Ｃ，９Ｙがそれぞれ配された構成となっている。[0005] In both of the examples shown in FIGS.
The prism reflects the chroma (C) component (R / G / B) and transmits the luminance (Y) component, and the second prism transmits the luminance (Y) component as it is. The image pickup devices 9C and 9Y are provided respectively.
【０００６】ただし、図（Ｃ）の例の場合には、クロマ
成分が第１プリズム内で再度反射されて出射することか
ら、正像として固体撮像素子に入射するのに対し、図
（Ｄ）の例の場合には、クロマ成分が直接出射すること
から、鏡像として固体撮像素子９Ｃに入射することにな
る。However, in the case of the example shown in FIG. 1C, the chroma component is reflected again in the first prism and is emitted, so that it enters the solid-state imaging device as a normal image, whereas the image shown in FIG. In the case of the example, since the chroma component is directly emitted, it enters the solid-state imaging device 9C as a mirror image.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、今後、カラ
ーカメラの小型化、さらには高画質化の要求が高まる傾
向にあり、これに伴い、多板式光学ブロックの小型化が
要求される。ところが、固体撮像素子としては、従来、
パッケージに組み込まれたものが使用されていたため、
固体撮像素子チップそのものを２／３インチ、１／２イ
ンチ、１／３インチ、１／４インチと小型化できても、
パッケージにあってはシールの糊代等を必要とすること
から小型化には限界があるため、光学ブロック全体の小
型化にも限界があった。By the way, in the future, the demand for downsizing a color camera and further increasing the image quality tends to increase, and accordingly, the downsizing of a multi-plate optical block is required. However, as a solid-state imaging device,
Since what was included in the package was used,
Even if the solid-state image sensor chip itself can be downsized to 2/3 inch, 1/2 inch, 1/3 inch, 1/4 inch,
Since the size of the package is limited due to the need for a seal margin or the like, the size of the optical block is also limited.
【０００８】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、固体撮像素子チップそのものの小型化に対応
して光学ブロック全体の小型化を可能とした多板式カラ
ーカメラを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above, multi-disc collar which enables the size of the entire optical block corresponding to the miniaturization of the solid-state image pickup device chip itself
-To provide a camera .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明による多板式カラ
ーカメラは、入射光を複数の原色光に分割する色分解プ
リズムと、この色分解プリズムの分割光の出射面に直接
貼り付けられた複数個の固体撮像素子チップと、色分解
プリズムの側面側に配された複数個の固体撮像素子チッ
プのドライブ回路とを備えた構成となっている。SUMMARY OF THE INVENTION A multi-plate collar according to the present invention.
-The camera has a color separation prism that splits incident light into a plurality of primary color lights, a plurality of solid-state imaging device chips that are directly attached to the emission surface of the split light of the color separation prism, and a side surface of the color separation prism. And a drive circuit for a plurality of arranged solid-state imaging device chips.
【００１０】[0010]
【作用】本発明による多板式カラーカメラにおいて、固
体撮像素子チップをパッケージに組み込むことなく、色
分解プリズムの原色光の出射面に直接貼り付けたことに
より、固体撮像素子チップそのものの小型化に対応して
光学ブロック全体の小型化が図れる。また、色分解プリ
ズムの側面側に複数個の固体撮像素子チップのドライブ
回路を配したことにより、複数チップ分のピン（端子）
を１チップ分にまとめることができる。In the multi-panel color camera according to the present invention, the solid-state image sensor chip is directly attached to the emission surface of the primary color light of the color separation prism without incorporating the solid-state image sensor chip into a package, thereby enabling the solid-state image sensor chip itself to be downsized. Thus, the size of the entire optical block can be reduced. A drive circuit for a plurality of solid-state imaging device chips is arranged on the side surface of the color separation prism, so that pins (terminals) for a plurality of chips are provided.
Can be combined into one chip.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明に係る多板式カラーカメラ
に用いられる例えば３板式の光学ブロックの一実施例を
示す概略斜視図である。図において、入射光を３原色光
に分解する色分解プリズム１０は、特に図２から明らか
なように、第１〜第３プリズム１〜３の３個のブロック
の貼り合わせからなり、各プリズムの境界部分には非金
属材料からなるダイクロイック層４，５が設けられ、光
の干渉を利用して可視光線の一部を選択的に反射し、残
りを通過させるものである。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a multi-panel color camera according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a three-plate optical block used in the present invention. In the figure, a color separation prism 10 that separates incident light into three primary color lights is formed by bonding three blocks of first to third prisms 1 to 3, as is particularly apparent from FIG. Dichroic layers 4 and 5 made of a non-metallic material are provided at the boundary portion, and selectively reflect a part of the visible light using the interference of light and pass the rest.
【００１２】この色分解プリズム１０において、第１プ
リズム１では青を反射、赤・緑を透過し、第２プリズム
２では赤を反射、緑を透過し、第３プリズム３では緑を
透過することにより、入射光を３原色の光に分割するこ
とになる。そして、各分割光の出射面には、固体撮像素
子チップであるＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが直接貼
り付けられている。色分解プリズム１０へのＣＣＤチッ
プ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの貼り付けには、光の吸収がない周
知の光学用接着剤を用い得る。In the color separation prism 10, the first prism 1 reflects blue and transmits red and green, the second prism 2 reflects red and transmits green, and the third prism 3 transmits green. As a result, the incident light is split into light of three primary colors. Then, CCD chips 6R, 6G, and 6B, which are solid-state imaging device chips, are directly attached to the emission surfaces of the respective divided light beams. For attaching the CCD chips 6R, 6G, 6B to the color separation prism 10, a known optical adhesive having no light absorption can be used.
【００１３】このように、各ＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，
６Ｂをパッケージに組み込むことなく、色分解プリズム
１０の出射面に直接貼り付けたことにより、ＣＣＤチッ
プ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの縮小化に伴いチップサイズに対応
して色分解プリズム１０を小型化できるため、光学ブロ
ック全体の小型化が図れることになる。As described above, each of the CCD chips 6R, 6G,
Since the color separation prism 10 is directly attached to the emission surface of the color separation prism 10 without being incorporated in the package, the color separation prism 10 can be reduced in size according to the chip size with the reduction in the size of the CCD chips 6R, 6G, and 6B. Thus, the size of the entire optical block can be reduced.
【００１４】ここで、いわゆるインターライン転送方式
のＣＣＤ固体撮像素子について、図３に基づいて説明す
る。同図において、画素単位で２次元配列されて光電変
換する複数個のフォトセンサ１１と、これらフォトセン
サ１１の垂直列毎に配されかつ読み出しゲート１２を介
して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転
送レジスタ１３とによって撮像領域１４が構成されてい
る。垂直転送レジスタ１３は、垂直転送クロックφV1〜
φV4によって４相駆動される。Here, a so-called interline transfer type CCD solid-state imaging device will be described with reference to FIG. In the figure, a plurality of photosensors 11 that are two-dimensionally arranged in pixel units and perform photoelectric conversion, and signal charges that are arranged for each vertical column of the photosensors 11 and that are read through a read gate 12 are read in a vertical direction. The imaging area 14 is constituted by the vertical transfer register 13 that transfers the data to the imaging area 14. The vertical transfer register 13 stores the vertical transfer clock φ V1 to
Four-phase drive by φ V4 .
【００１５】垂直転送レジスタ１３に移された信号電荷
は、１走査線に相当する部分ずつ順に水平転送レジスタ
１５へ転送される。水平転送レジスタ１５は、水平転送
クロックφH1，φH2によって２相駆動される。水平転送
レジスタ１５に転送された１走査線分の信号電荷は、順
次水平方向に転送されて出力部であるフローティングデ
ィフュージョン（ＦＤ）１６に供給される。The signal charges transferred to the vertical transfer register 13 are sequentially transferred to the horizontal transfer register 15 by portions corresponding to one scanning line. The horizontal transfer register 15 is driven in two phases by horizontal transfer clocks φ H1 and φ H2 . The signal charges for one scanning line transferred to the horizontal transfer register 15 are sequentially transferred in the horizontal direction and supplied to a floating diffusion (FD) 16 which is an output unit.
【００１６】フローティングディフュージョン１６には
信号電荷検出用ソースフォロワアンプ１７が接続されて
おり、このソースフォロワアンプ１７は、フローティン
グディフュージョン１６に転送されてきた信号電荷を検
出して電気信号に変換し、テレビジョン信号として導出
する。ソースフォロワアンプ１７としては、例えば２段
構成のものが用いられている。A source follower amplifier 17 for detecting signal charges is connected to the floating diffusion 16. The source follower amplifier 17 detects the signal charges transferred to the floating diffusion 16 and converts the signal charges into an electric signal. It is derived as a John signal. As the source follower amplifier 17, for example, a two-stage configuration is used.
【００１７】かかる構成のＣＣＤ固体撮像素子は、ＣＣ
Ｄドライブ回路７によって駆動される。すなわち、ＣＣ
Ｄドライブ回路７は、垂直転送部の４相の垂直転送クロ
ックφV1〜φV4、水平転送部の２相の水平転送クロック
φH1，φH2、出力部のリセットゲートパルスφRG、リセ
ットドレイン電圧ＶRD及び各種電源電圧ＶDD，ＶGG，Ｖ
SS，ＧＮＤ等を供給して駆動制御を行う。The CCD solid-state image pickup device having the above-mentioned configuration is a CCD solid-state image pickup device.
Driven by the D drive circuit 7. That is, CC
The D drive circuit 7 includes four-phase vertical transfer clocks φ V1 to φ V4 of the vertical transfer unit, two-phase horizontal transfer clocks φ H1 and φ H2 of the horizontal transfer unit, a reset gate pulse φ RG of the output unit, and a reset drain voltage. V RD and various power supply voltages V DD , V GG , V
Drive control is performed by supplying SS , GND, and the like.
【００１８】このＣＣＤドライブ回路７は、ＣＣＤチッ
プ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ毎に固有のものであり、図１に示す
ように、ＩＣ化されかつプリント基板８に搭載されて色
分解プリズム１０の側面に取り付けられる。そして、Ｃ
ＣＤドライブ回路７の各ピン（端子）は、上述した構成
のＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの各パッドに対し、例
えばワイヤボンディングによって電気的に接続されるこ
とになる。The CCD drive circuit 7 is unique to each of the CCD chips 6R, 6G, and 6B, and is formed into an IC and mounted on a printed circuit board 8 as shown in FIG. It is attached. And C
Each pin (terminal) of the CD drive circuit 7 is electrically connected to each pad of the CCD chip 6R, 6G, 6B having the above-described configuration, for example, by wire bonding.
【００１９】なお、この電気的接続は、必ずしもワイヤ
ボンディングによる必要はなく、例えば、フレキシブル
基板を使ってこれを折り曲げることによっても可能であ
る。また、ＣＣＤドライブ回路７を、色分解プリズム１
０の側面に取り付けるとしたが、プリズムの支持板（図
示せず）に取り付けるようにしても良い。The electrical connection does not necessarily need to be made by wire bonding, but can be made, for example, by bending a flexible substrate. Further, the CCD drive circuit 7 is connected to the color separation prism 1.
However, it may be mounted on a prism support plate (not shown).
【００２０】ところで、ＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ
の各々は、インターライン転送方式のＣＣＤの場合、以
下に示すパッド（端子）数を有している。 垂直転送部用として、φV1〜φV4 （４相駆動の場
合） 水平転送部用として、φH1，φH2 （２相駆動の場
合） 出力部用として、φRG，ＶRD，ＶDD，Ｖout ，ＶGG，
ＶSS，ＧＮＤ その他として、Ｖsub （基板に印加される電圧），Ｖ
L （静電耐圧用に各ピンに設けられている保護トランジ
スタに印加される電圧）The CCD chips 6R, 6G, 6B
Each has the following number of pads (terminals) in the case of an interline transfer type CCD. Φ V1 to φ V4 (for 4-phase drive) for vertical transfer unit φ H1 , φ H2 (for 2-phase drive) for horizontal transfer unit φ RG , V RD , V DD , for output unit V out , V GG ,
V SS , GND Others, V sub (voltage applied to the substrate), V
L (voltage applied to the protection transistor provided at each pin for electrostatic withstand voltage)
【００２１】一方、ＣＣＤドライブ回路７において、例
えば３板式の場合、各ＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに
対して別々にピンを用意するものとすると、総ピン数が
非常に多くなる。このため、３チップに対してピンをま
とめると、かなりピン数を削減できることになる。ただ
し、当然のことながら、出力Ｖoutのピンについては３
チップ間でまとめることはできない。On the other hand, in the CCD drive circuit 7, for example, in the case of a three-plate type, if pins are separately prepared for each of the CCD chips 6R, 6G, 6B, the total number of pins becomes extremely large. Therefore, if pins are grouped for three chips, the number of pins can be considerably reduced. However, it goes without saying that the output Vout pin is 3
They cannot be grouped between chips.
【００２２】この出力Ｖout のピンを除く各ピンを３チ
ップ分まとめるとすると、基板電圧Ｖsub 及びリセット
ゲートパルスφRGがＣＣＤチップ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ毎に
固有のものであり、図４に示すように、あるＤＣバイア
ス（φL ）成分とある波高値パルス（φA ）成分からな
っている。ここで、φL は各チップ固有の値であり、φ
A は各チップ共通のものである。If each pin except the output Vout pin is grouped into three chips, the substrate voltage Vsub and the reset gate pulse φRG are unique to each of the CCD chips 6R, 6G, and 6B. As shown, it is composed of a certain DC bias (φ L ) component and a certain peak value pulse (φ A ) component. Here, φ L is a value unique to each chip, and φ L
A is common to each chip.
【００２３】そこで、図５に示すように、３チップ分の
固有値φL をメモリ２０に予め格納しておき、チップ毎
に対応する固有値φL を読み出しかつＤ／Ａ変換器２１
でアナログ化した後、並列接続されたダイオードＤ及び
抵抗Ｒからなるクランプ回路２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに
てφL レベルを与える構成の回路をＣＣＤドライブ回路
７に付加すれば、３チップ分まとめてφA のパルスのみ
入力すれば良いことになるため、Ｖsub 及びφRGの各ピ
ンをも含めて３チップ分のピンをまとめることができる
ことになる。Therefore, as shown in FIG. 5, the eigenvalues φ L for three chips are stored in the memory 20 in advance, the eigen values φ L corresponding to the respective chips are read out, and the D / A converter 21
Then, if a circuit configured to provide a φ L level by a clamp circuit 22R, 22G, 22B composed of a diode D and a resistor R connected in parallel is added to the CCD drive circuit 7, three chips are combined into φ. since it is sufficient to input only the pulse of the a, so that can be summarized pins 3 chips, including the pins V sub and phi RG.
【００２４】なお、本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子に限
らず、ＭＯＳ型や増幅型等の固体撮像素子全般に適用し
得るものである。また、上記実施例では、３板式の光学
ブロックに適用した場合について説明したが、図６
（Ｂ）〜（Ｄ）に示した如き２板式の光学ブロックにも
同様に適用可能である。The present invention is not limited to the CCD solid-state imaging device, but can be applied to all solid-state imaging devices such as MOS type and amplification type. In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a three-plate optical block has been described.
The present invention can be similarly applied to a two-plate optical block as shown in (B) to (D).
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像素子チップをパッケージに組み込むことなく、
色分解プリズムの分割光の出射面に直接に貼り付けたこ
とにより、素子チップの小型化に伴いチップサイズに対
応してプリズムを小型化できるため、光学ブロック全体
の小型化が図れる効果がある。また、色分解プリズムの
側面側に複数個の固体撮像素子チップのドライブ回路を
配したことにより、複数チップ分のピンを１チップ分に
まとめることができることにもなる。As described above, according to the present invention,
Without incorporating the solid-state image sensor chip into the package,
Since the color separation prism is directly attached to the light-emitting surface of the divided light, the size of the prism can be reduced in accordance with the chip size in accordance with the reduction in the size of the element chip. Therefore, the size of the entire optical block can be reduced. Also, by disposing a drive circuit for a plurality of solid-state imaging device chips on the side surface of the color separation prism, it is possible to combine pins for a plurality of chips into one chip.
【図１】本発明に係る３板式の光学ブロックの一実施例
を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a three-plate optical block according to the present invention.
【図２】３色分解プリズムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a three-color separation prism.
【図３】インターライン転送方式ＣＣＤ固体撮像素子の
一例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of an interline transfer type CCD solid-state imaging device.
【図４】基板電圧Ｖsub ／リセットゲートパルスφRGの
波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of a substrate voltage V sub / reset gate pulse φ RG .
【図５】基板電圧Ｖsub ／リセットゲートパルスφRGを
３チップで共用化するために付加される回路の一例を示
す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit added to share the substrate voltage V sub / reset gate pulse φ RG with three chips.
【図６】多板式カラーカメラ用光学ブロックの各種の例
を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing various examples of an optical block for a multi-plate type color camera.
４，５ ダイクロイック層 ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ ＣＣＤチップ ７ ＣＣＤドライブ回路 １０ 色分解プリズム １１ フォトセンサ １３ 垂直転送レジスタ １４ 撮像領域 １５ 水平転送レジスタ １６ フローティングディフュージョン １７ ソースフォロワアンプ 4,5 Dichroic layer 6R, 6G, 6B CCD chip 7 CCD drive circuit 10 Color separation prism 11 Photo sensor 13 Vertical transfer register 14 Imaging area 15 Horizontal transfer register 16 Floating diffusion 17 Source follower amplifier
Claims (1)
プリズムと、 前記色分解プリズムの分割光の出射面に直接貼り付けら
れた複数個の固体撮像素子チップと、 前記色分解プリズムの側面側に配された前記複数個の固
体撮像素子チップのドライブ回路とを備えたことを特徴
とする多板式カラーカメラ。1. A color separation prism for splitting incident light into a plurality of primary color lights, a plurality of solid-state imaging device chips directly attached to an emission surface of a split light of the color separation prism; And a drive circuit for the plurality of solid-state imaging device chips arranged on the side surface .
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