FR3029644A1 - Camera autofocus et dispositif optique a focale variable destine a etre integre a une telle camera - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une caméra autofocus (1) comprenant : - un capteur d'images (10), - un bloc optique (20) comprenant une pluralité de lentilles à focale fixe, - un dispositif optique (30) à focale variable comprenant : • une membrane (301) déformable, • un support (302) auquel une zone d'ancrage périphérique (301c) de ladite membrane est liée, • une cavité (303) remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par ladite membrane (301) et une paroi du support (302), • un dispositif (304) d'actionnement d'une région (301b) de la membrane située entre la zone d'ancrage périphérique (301c) et une partie centrale (301a) de la membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou vers la périphérie de la cavité (303), dans lequel au moins une région distincte de la partie centrale (301a) et de la région d'actionnement (301b) de la membrane est sollicitée mécaniquement de manière permanente de sorte à provoquer une déformation permanente de la partie centrale de la membrane par le fluide, la distance focale du dispositif optique (30) au repos sous l'effet de ladite sollicitation mécanique étant différente de la distance focale dudit dispositif optique au repos avant l'application de ladite sollicitation.

Description

1 CAMERA AUTOFOCUS ET DISPOSITIF OPTIQUE A FOCALE VARIABLE DESTINE A ETRE INTEGRE A UNE TELLE CAMERA DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une caméra autofocus, un dispositif optique à focale variable destiné à être intégré à une telle caméra, et un procédé de fabrication d'une telle caméra. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La figure 1 est une vue éclatée d'un exemple de caméra miniature à focale fixe. Une telle caméra 1 comprend un capteur d'images 10 agencé sur un substrat 11, un bloc optique 20 comprenant plusieurs lentilles 20a, 20b, 20c assemblées dans un barillet 21, et une monture 22 avec laquelle sont assemblés le substrat 11 et le barillet 21. En sortie de fabrication d'une telle caméra, une opération de mise au point est généralement nécessaire pour que les objets situés à l'infini et capturés par la caméra soient nets. Cette opération de mise au point consiste à déplacer le barillet 21 contenant les lentilles par rapport au capteur d'images 10 tout en réalisant des acquisitions d'images d'un objet (typiquement, une mire) placé à l'infini ou du moins à une distance suffisamment grande de la caméra. Le déplacement du barillet est généralement assuré par une rotation dudit barillet dans la monture par coopération d'un filetage 210 du barillet et d'un taraudage 220 de la monture. Une analyse des images au cours de ce déplacement permet de déterminer la position du barillet qui correspond au maximum de netteté de l'image. Le barillet 21 est alors fixé dans cette position dans la monture 22, par exemple en réalisant une soudure locale à la jonction entre la monture 22 et le barillet 21. D'autres caméras comprennent une fonction dite « autofocus » qui consiste à assurer automatiquement la netteté d'un objet capturé, qu'il soit à l'infini ou à proximité de la caméra. Pour assurer cette fonction, une solution courante est d'intégrer un dispositif optique à focale variable à l'avant de la caméra, c'est-à-dire en amont du bloc optique fixe sur le trajet de la lumière vers le capteur d'images. Parmi les dispositifs optiques utilisables à cet effet, les dispositifs comprenant une membrane déformable peuvent être choisis avantageusement. Les documents FR2919073, FR2950154 et FR2950153 décrivent des exemples de tels dispositifs à membrane déformable. Ces dispositifs comprennent d'une manière générale : au moins une membrane déformable ; un support auquel une zone d'ancrage périphérique de ladite 3029644 2 membrane est liée ; une cavité remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée en partie par ladite membrane ; un dispositif d'actionnement d'une zone de la membrane située entre la zone d'ancrage périphérique et une partie centrale de la membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement 5 de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou la périphérie de la cavité. La figure 2 est une vue éclatée d'une caméra autofocus 1 intégrant un dispositif optique à focale variable 30. Les éléments désignés par les mêmes signes de référence que sur la figure 1 remplissent la même fonction et ne sont donc pas décrits de nouveau.

10 Le dispositif optique à focale variable comprend une zone optique dont la focale est ajustable et un dispositif de connexion électrique au substrat. En général, la mise au point à l'infini est réalisée avant l'intégration du dispositif optique à focale variable. En effet, une fois le dispositif optique à focale variable 30 mis en place, il n'est plus possible d'accéder au barillet 21 contenant l'optique fixe pour le 15 déplacer en raison de la présence, devant le barillet 21, du dispositif optique à focale variable 30 et de la connectique 31 de celui-ci avec le substrat 11, qui empêche une rotation du barillet 21 dans la monture 22. Il existe deux méthodes pour réaliser la mise au point de la caméra avant l'intégration du dispositif optique à focale variable.

20 Une première méthode repose sur le même principe que pour les caméras à focale fixe, à savoir le déplacement du barillet comprenant le bloc optique par rapport à la monture de sorte à assurer la netteté de l'image d'un objet situé à l'infini. Dans ce cas, le dispositif optique à focale variable doit avoir une puissance optique nulle (0 dioptrie) pour maintenir la mise au point des objets situés à l'infini. Pour mettre au point un objet situé à 25 proximité de la caméra, une puissance optique positive de l'ordre de 10 dioptries est typiquement requise. La gamme de puissance optique que doit pouvoir assurer le dispositif optique à focale variable comprend donc au moins la plage entre 0 et 10 dioptries. Bien que cela soit moins répandu, il est également possible d'effectuer la mise au 30 point à une distance finie, par exemple 20 cm. Dans ce cas, le dispositif optique à focale variable doit avoir une puissance optique nulle (0 dioptrie) pour maintenir la mise au point des objets situés à cette distance de 20 cm. Dans cet exemple, pour mettre au point un objet situé à 10 cm de la caméra, une puissance optique positive de l'ordre de 5 dioptries est typiquement requise. Un objet situé à l'infini est net pour une puissance optique de -5 35 dioptries. La gamme de puissance optique que doit pouvoir assurer le dispositif optique à focale variable comprend donc au moins la plage entre -5 et +5 dioptries. Par rapport à une mise au point à l'infini, la mise au point à 20 cm entraîne donc un décalage de -5 dioptries de la plage de fonctionnement du dispositif optique à focale variable.

3029644 3 Or, certains dispositifs optiques peuvent voir leur puissance optique varier en fonction de la température d'utilisation de la caméra. Par ailleurs, la fabrication peut induire des dispersions de puissance optique. Par conséquent, pour assurer la couverture de la gamme de puissance optique 5 requise, il peut être avantageux voire nécessaire de faire en sorte que le dispositif optique à focale variable soit légèrement divergent en sortie de fabrication, par exemple de l'ordre de -1 à -5 dioptries, voire -10 dioptries dans certains cas. A partir d'une configuration nominale ainsi divergente, on garantit le passage à 0 dioptrie et ainsi la mise au point à l'infini. En revanche, la mise au point à proximité, nécessitant environ 10 dioptries de 10 puissance optique, est difficile à atteindre et nécessite une variation de puissance optique d'autant plus grande que la position de repos est divergente : une variation de 11 dioptries pour une position initiale de -1 dioptrie, une variation de 15 dioptries pour une position initiale de -5 dioptries, etc.). Ce principe de fonctionnement nécessite toujours un actionnement du dispositif à focale variable, qu'il s'agisse de réaliser une mise au point à 15 l'infini ou à proximité, par exemple à 20 cm comme dans l'exemple développé plus haut, et ce, quelle que soit la gamme de fonctionnement du dispositif optique à focale variable (par exemple [0 ; 10] dioptries ou [-5 ; +5] dioptries comme dans les cas exposés plus haut). La figure 3A illustre un exemple de variation de la puissance optique d'un dispositif 20 à focale variable pour une caméra autofocus mise au point selon cette première méthode. Dans cet exemple, on considère une variation linéaire de la puissance optique P (en dioptries) avec la tension électrique U (en volts) appliquée au dispositif d'actionnement du dispositif optique à focale variable. La puissance optique au repos (c'est-à-dire sans application d'une tension électrique) est de -5 dioptries dans cet exemple. On observe sur 25 ce diagramme deux plages d'actionnement du dispositif : - une première plage (hachures montantes de la gauche vers la droite) comprise entre -5 et 0 dioptries vise uniquement à compenser les variations de puissance optique dues à des dispersions de fabrication et/ou à des variations de température. - une deuxième plage (hachures descendantes de la gauche vers la droite) 30 comprise entre 0 et 10 dioptries permet d'assurer la mise au point à l'infini et à proximité de la caméra. Les 3 premiers volts appliqués pour obtenir une puissance optique nulle sont inutiles pour la mise au point et peuvent donc être considérés comme perdus ; la mise au point est réalisée dans la gamme de tension électrique entre 3 et 10 V.

35 Dans une seconde méthode de mise au point, on déplace, comme dans la méthode précédente, le barillet comprenant le bloc optique par rapport à la monture de sorte à assurer la netteté de l'image d'un objet situé à l'infini ; cependant, une fois la mise au point à l'infini réalisée, une défocalisation est volontairement introduite par un 3029644 4 déplacement du barillet par rapport à sa position optimale si la puissance optique du dispositif à focale variable n'est pas nulle. De manière alternative, au lieu de focaliser à l'infini puis de défocaliser, on peut focaliser directement le dispositif optique à une distance plus courte. Si la puissance optique du dispositif optique à focale variable est 5 nulle, celui-ci doit être focalisé à l'infini. Cette focalisation particulière est conçue de sorte à compenser exactement la puissance optique initiale du dispositif à focale variable qui est ensuite intégré à la caméra. En d'autres termes, l'ensemble du bloc optique et du dispositif à focale variable au repos doit permettre d'assurer la mise au point à l'infini, un actionnement n'étant nécessaire que pour assurer la mise au point à proximité.

10 La figure 3B illustre un exemple de variation de la puissance optique du même dispositif à focale variable que celui de la figure 3A pour une caméra autofocus mise au point selon cette seconde méthode. La puissance optique au repos (c'est-à-dire sans application d'une tension électrique) est de -5 dioptries, qui est compensée par une défocalisation de l'optique fixe de la caméra de 5 dioptries ou une focalisation directe sur 15 un objet situé à 20 cm de la caméra. Dans ce cas, une variation de la puissance optique de 10 dioptries (de -5 à 5 dioptries) est donc suffisante pour réaliser la mise au point à l'infini et à proximité. Cela correspond à une gamme de tension électrique d'actionnement comprise entre 0 et 7 V. Par rapport à la première méthode de mise au point, cette seconde méthode 20 présente l'avantage que toute la gamme de variation de la puissance optique (et donc la gamme de tension électrique d'actionnement) est utilisée pour la mise au point. Par ailleurs, la gamme de tension électrique d'actionnement est réduite. En revanche, un inconvénient majeur de cette méthode est que la dispersion en sortie de fabrication des dispositifs à focale variable doit être faible et bien maîtrisée, ce qui est très contraignant.

25 D'autre part, en l'absence d'une plage de fonctionnement permettant de compenser les effets de la température sur la focale au repos du dispositif, la température d'utilisation de la caméra est susceptible d'affecter directement la mise au point de la caméra. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 30 Un but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de proposer une caméra autofocus comprenant un dispositif optique à focale variable dont la mise au point soit plus simple que dans les caméras existantes et qui permette d'optimiser l'énergie nécessaire au fonctionnement de ladite caméra. Conformément à l'invention, il est proposé une caméra autofocus comprenant : 35 - un capteur d'images, - un bloc optique comprenant une pluralité de lentilles à focale fixe, - un dispositif optique à focale variable comprenant : - une membrane deformable, 3029644 5 - un support auquel une zone d'ancrage périphérique de ladite membrane est liée, - une cavité remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par ladite membrane et une paroi du 5 support, - un dispositif d'actionnement d'une région de la membrane située entre la zone d'ancrage périphérique et une partie centrale de la membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers 10 le centre ou vers la périphérie de la cavité, dans lequel au moins une région distincte de la partie centrale et de la région d'actionnement de la membrane est sollicitée mécaniquement de manière permanente de sorte à provoquer une déformation permanente de la partie centrale de la membrane par le fluide, la distance focale du dispositif optique au repos sous 15 l'effet de ladite sollicitation mécanique étant différente de la distance focale dudit dispositif optique au repos avant l'application de ladite sollicitation. Par « dispositif optique au repos » on entend qu'aucune tension électrique n'est appliquée au dispositif d'actionnement. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de ladite caméra : 20 - ladite sollicitation mécanique comprend une force, une pression ou un moment ; - le support comprend un premier substrat définissant le fond de la cavité et un second substrat solidaire de la zone d'ancrage de la membrane, le premier substrat et le second substrat étant liés par un cordon de colle définissant une paroi circonférentielle de la cavité ; 25 - la région sollicitée est située dans le second substrat ; - la région sollicitée est une région localement plus mince du second substrat ; - la région sollicitée est une région du second substrat au travers de laquelle la zone d'ancrage de la membrane est exposée directement à ladite sollicitation ; - la région sollicitée est une région localement plus épaisse du second substrat ; 30 - la région sollicitée est située dans le cordon de colle ; - la région sollicitée est située dans le premier substrat ; - la cavité contenant le fluide est divisée entre une cavité centrale en regard de la partie centrale de la membrane et une cavité périphérique en liaison fluidique avec la cavité centrale par au moins un canal, et la région sollicitée est en regard de ladite cavité 35 périphérique ; - la sollicitation mécanique permanente est exercée par au moins une protrusion s'étendant à partir du bloc optique vers la région sollicitée du dispositif à focale variable ; 3029644 6 - la caméra comprend des plots d'interconnexion assurant une liaison électrique entre le capteur d'images et des contacts électriques respectifs du dispositif optique à focale variable agencés dans la région sollicitée, la sollicitation mécanique permanente étant assurée par lesdits plots d'interconnexion ; 5 - le capteur d'images, le bloc optique et le dispositif à focale variable sont chacun intégrés à un substrat et en ce que lesdits substrats forment un empilement ; - le bloc optique et le dispositif à focale variable sont agencés dans une monture solidaire du capteur d'images ; - les coefficients de dilatation thermique des moyens d'application de la sollicitation 10 mécanique permanente sont choisis de sorte à compenser une éventuelle dérive en température de la puissance optique au repos du dispositif optique à focale variable et/ou du bloc optique. Un autre objet concerne un dispositif optique à focale variable destiné à être intégré à une telle caméra. Ce dispositif comprend : 15 - une membrane deformable, - un support auquel une zone d'ancrage périphérique de ladite membrane est liée, - une cavité remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par ladite membrane et une paroi du support, - un dispositif d'actionnement d'une région de la membrane située entre la zone 20 d'ancrage périphérique et une partie centrale de la membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou vers la périphérie de la cavité. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une région distincte de la partie centrale et de la région d'actionnement de la membrane configurée pour être 25 sollicitée mécaniquement de manière permanente par un composant de la caméra autofocus de sorte à provoquer une déformation permanente de la membrane par le fluide, la distance focale du dispositif optique au repos sous l'effet de ladite sollicitation mécanique étant différente de la distance focale dudit dispositif optique au repos avant l'application de ladite sollicitation.

30 Un autre objet concerne un procédé de fabrication d'une caméra autofocus telle que décrite ci-dessus. Ce procédé comprend : - l'assemblage du bloc optique sur le capteur d'images, - l'assemblage du dispositif optique à focale variable sur l'ensemble formé du bloc 35 optique et du capteur d'images, ledit assemblage comprenant l'application d'une sollicitation mécanique sur une région dudit dispositif distincte de la partie centrale et de la région d'actionnement de la membrane, ladite sollicitation ayant pour effet de déplacer 3029644 7 une partie du volume de fluide et de déformer la partie centrale de la membrane, de sorte à faire varier la distance focale du dispositif optique au repos, - simultanément à l'application de ladite sollicitation mécanique, l'analyse d'images acquises par la caméra et la détermination d'une sollicitation mécanique générant la mise 5 au point recherchée, - la finalisation de l'assemblage de sorte à appliquer de manière permanente ladite sollicitation mécanique déterminée. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée d'un exemple de caméra miniature à focale fixe, - la figure 2 est une vue éclatée d'un exemple de caméra miniature autofocus, - la figure 3A illustre un exemple de variation de la puissance optique d'un 15 dispositif à focale variable pour une caméra autofocus mise au point selon une première méthode connue, - la figure 3B illustre un exemple de variation de la puissance optique d'un dispositif à focale variable pour une caméra autofocus mise au point selon une deuxième méthode connue, 20 - la figure 4 illustre un exemple de variation de la puissance optique d'un dispositif à focale variable pour une caméra autofocus selon l'invention, - les figures 5A et 5B sont des vues en coupe d'un dispositif optique à membrane deformable divergent au repos (Fig.

5A) et devenant convergent sous l'application d'une tension électrique d'actionnement (Fig.

5B), 25 - les figures 6A et 6B illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel on fait varier la puissance optique au repos à partir d'une configuration initiale (Fig.

6A) en exerçant une sollicitation permanente sur un substrat sur lequel est ancrée la membrane du dispositif optique (Fig.

6B), - les figures 7A et 7B illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention, 30 dans lequel on fait varier la puissance optique au repos à partir d'une configuration initiale (Fig.

7A) en exerçant une sollicitation permanente sur un cordon de colle liant le substrat sur lequel est ancrée la membrane et le support du dispositif optique (Fig.

7B), - les figures 8A et 8B illustrent un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel on fait varier la puissance optique au repos à partir d'une configuration initiale 35 (Fig.

8A) en exerçant une sollicitation permanente sur le support du dispositif optique (Fig.

8B), 3029644 8 - les figures 9A et 9B sont des vues en coupe d'un dispositif optique dont le substrat présente une structure spécifique facilitant l'application d'une sollicitation permanente, avant (Fig.

9A) et après (Fig.

9B) l'application de ladite sollicitation, - les figures 10A à 10D illustrent, en vue de dessus, différentes formes 5 d'exécution de ladite structure, - la figure 11 illustre une autre forme d'exécution d'une structure spécifique du substrat facilitant l'application d'une sollicitation permanente, - les figures 12A et 12B illustrent une autre forme d'exécution d'une structure spécifique du substrat facilitant l'application d'une sollicitation permanente, 10 respectivement en vue de dessus du dispositif optique et en vue de dessus partielle du fluide et du cordon de colle, - la figure 13A est une vue en coupe d'une caméra selon un mode de réalisation, avant son assemblage (montage « waferlevel »), les figures 13B et 13C sont respectivement une vue de dessous du dispositif optique et une vue de dessus du bloc 15 optique de ladite caméra, - la figure 14A est une vue en coupe d'une caméra selon un mode de réalisation, avant son assemblage (montage « waferlevel »), les figures 14B et 14C sont respectivement une vue de dessous du dispositif optique et une vue de dessus du bloc optique de ladite caméra, 20 - la figure 15 est une vue en coupe d'une caméra selon un mode de réalisation, avant son assemblage (montage traditionnel), - la figure 16 est une vue en coupe d'une caméra selon un mode de réalisation, avant son assemblage (montage traditionnel), - les figures 17A et 17B illustrent deux étapes de la mise au point de la caméra 25 au cours de l'assemblage du dispositif optique, selon une forme d'exécution de l'invention, dans le cas d'un montage « waferlevel », - les figures 18A et 18B illustrent deux étapes de la mise au point de la caméra au cours de l'assemblage du dispositif optique, selon une forme d'exécution de l'invention, dans le cas d'un montage traditionnel, 30 - la figure 19 est une vue en coupe d'un dispositif optique à membrane deformable sur laquelle deux plots d'interconnexion ont été représentés, - les figures 20A et 20B sont des vues en coupe du bloc optique comprenant des interconnexions destinées à être couplées aux plots du dispositif optique, respectivement dans le cas d'un montage « waferlevel » et dans le cas d'un montage traditionnel, 35 - la figure 21 est une vue en coupe du bloc optique et de deux interconnexions agencées à l'extérieur dudit bloc, 3029644 9 - les figures 22A et 22B illustrent deux étapes de la mise au point de la caméra au cours de l'assemblage du dispositif optique, selon une forme d'exécution de l'invention, dans le cas d'un montage « waferlevel », - la figure 23 est une vue de dessus d'un dispositif optique comprenant deux 5 plots d'interconnexion et deux structures dans le substrat pour faciliter l'application de la sollicitation permanente, - les figures 24A à 24C sont des vues en coupe de modes de réalisation du dispositif optique avec différents agencements des plots d'interconnexion au niveau des zones de sollicitation mécanique, 10 - la figure 25 est une vue en coupe d'une caméra assemblée (montage « waferlevel »), - la figure 26 est une vue en coupe d'une caméra assemblée (montage traditionnel), - la figure 27 est une vue en coupe d'une caméra assemblée (montage 15 traditionnel), - les figures 28A, 28B, 28C sont respectivement une vue en coupe d'un ensemble fileté, une vue de dessus du capot et une vue de dessous de la contre-pièce, - les figures 29A et 29B illustrent deux étapes de la mise au point de la caméra au cours de l'assemblage du dispositif optique, selon une forme d'exécution de l'invention, 20 dans le cas d'un montage traditionnel. Pour des raisons de lisibilité des figures, les différents éléments illustrés ne sont pas nécessairement représentés à la même échelle. Les mêmes signes de référence sont utilisés d'une figure à l'autre pour désigner les mêmes éléments.

25 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La caméra est réalisée par assemblage de différents composants, dont les principaux sont : - un bloc optique comprenant une pluralité de lentilles à focale fixe, assemblé 30 définitivement sur la caméra avec un positionnement maîtrisé. Le bloc optique n'est pas destiné à être déplacé. La précision de positionnement du bloc optique par rapport au capteur d'images est liée à la technique de report choisie ; - un dispositif optique à focale variable généralement agencé en amont du bloc optique sur le trajet de la lumière vers le capteur d'images (éventuellement, le dispositif 35 optique à focale variable peut être intégré dans le bloc optique voire en aval du bloc optique sur le trajet de la lumière). Comme on le verra en détail plus bas, ledit dispositif optique présente la particularité de pouvoir faire varier sa puissance optique au repos (c'est-à-dire sans tension électrique appliquée au dispositif d'actionnement) en sollicitant 3029644 10 mécaniquement au moins une de ses régions autres que la partie centrale de la membrane et la région d'actionnement. Cette sollicitation mécanique (force, pression ou moment) a pour effet de déplacer une partie du volume de fluide, ce qui se traduit par une déformation de la partie centrale de la membrane. La sollicitation mécanique étant 5 permanente, la déformation de la partie centrale de la membrane est permanente. La puissance optique est donc modifiée de manière permanente par rapport à la puissance optique du dispositif avant l'application de cette sollicitation. Cette sollicitation n'altère en revanche pas les performances de variation de focale du dispositif optique sous tension ; - une ou plusieurs structure(s) destinée(s) à solliciter le dispositif à focale variable 10 lors de l'étape de mise au point. Ce(s) structure(s) peu(ven)t être intégrée(s) sur le dispositif optique à focale variable et/ou sur le bloc optique (lentille ou monture). La mise au point de la caméra est réalisée à partir dudit assemblage, en sollicitant plus ou moins une région du dispositif à focale variable prévue pour faire varier la puissance optique initiale par l'intermédiaire de la structure prévue à cet effet. Une 15 analyse des images au cours de l'application de cette sollicitation (comprenant généralement la fonction de transfert de modulation (MTF)) permet de déterminer la sollicitation idéale qui correspond au maximum de netteté de l'image. Une fois la mise au point optimale identifiée, l'assemblage est figé en l'état afin de maintenir la sollicitation appliquée sur le dispositif à focale variable de manière permanente dans le temps.

20 Lors de l'assemblage des différents composants, la position moyenne du bloc optique par rapport au capteur d'images (et la dispersion associée) doit être déterminée en fonction de la distance focale du bloc optique et de la variation de puissance optique au repos pouvant être atteinte en sollicitant mécaniquement le dispositif à focale variable. Pour un dispositif à focale variable dont la puissance optique augmente sous l'effet d'une 25 sollicitation mécanique, il est avantageux de placer le bloc optique par rapport au capteur d'images à une distance inférieure à la distance focale dudit bloc optique. Ainsi en sollicitant le dispositif à focale variable et en augmentant la puissance optique de ce dernier, la mise au point de la caméra à l'infini peut être réalisée. De même, pour un dispositif à focale variable dont la puissance optique diminue sous l'effet d'une sollicitation 30 mécanique, il est avantageux de placer le bloc optique par rapport au capteur d'images à une distance supérieure à la distance focale dudit bloc optique. Ainsi, en sollicitant mécaniquement le dispositif à focale variable et en diminuant la puissance optique de ce dernier, la mise au point à l'infini peut être réalisée. Dans les deux cas, la gamme de variation de puissance optique initiale doit être en 35 mesure de compenser la position (approximative) du bloc optique par rapport à la distance focale. La figure 4 illustre un exemple de variation de la puissance optique d'un dispositif à focale variable pour une caméra autofocus selon l'invention, dont la plage de 3029644 11 fonctionnement est comprise entre -5 et +5 dioptries. Naturellement, on peut transposer cet exemple à toute autre plage de fonctionnement. Dans cet exemple, la puissance optique initiale (avant l'application d'une sollicitation mécanique) du dispositif est de -7 dioptries. Le bloc optique est positionné à une distance 5 du capteur d'images inférieure à la distance focale. En sollicitant mécaniquement de manière permanente le dispositif optique, la puissance optique est augmentée jusqu'à -5 dioptries, ce qui permet de faire la mise au point à l'infini (la défocalisation du bloc optique au moment de l'assemblage était dans ce cas de -2 dioptries). La présente invention permet de bénéficier des avantages des deux approches de 10 connues décrites en référence aux figures 3A et 3B sans en avoir les inconvénients. En effet, toute la gamme de puissance optique du dispositif à focale variable (10 dioptries) reste exploitée. La contrainte sur la dispersion de la position au repos en sortie de production des dispositifs à focale variable est relâchée, dans la mesure où la sollicitation exercée lors de l'opération de mise au point est apte à compenser cette dispersion et 15 permettre l'opération de mise au point. Cette solution est particulièrement avantageuse pour les caméras "basse résolution" pour lesquelles l'opération de mise au point est la plupart du temps évitée, pour des raisons techniques et économiques. La présente invention propose une solution de mise au point pour ces caméras compatible avec l'exigence d'encombrement très forte 20 et avec une fabrication de type « waferlevel ». Enfin, une telle solution peut permettre éventuellement de compenser l'effet de la température sur la puissance optique initiale du dispositif à focale variable le cas échant. En température, la sollicitation mécanique permanente exercée sur le dispositif à focale variable peut avantageusement être dimensionnée pour contrebalancer la variation 25 éventuelle de la puissance optique initiale du dispositif et éventuellement du bloc optique. Dans un premier temps, on va décrire différents modes de réalisation du dispositif optique à focale variable. Comme indiqué plus haut, ledit dispositif optique présente la particularité de pouvoir faire varier sa puissance optique initiale (i.e. sans tension électrique d'actionnement 30 appliquée) en sollicitant au moins une de ses surfaces. Les MEMS optiques à membrane déformable comprenant un fluide sont particulièrement avantageux. On notera que, sur les figures 5A à 18B, les plots électriques d'interconnexion du dispositif optique à focale variable ne sont pas représentés pour des raisons de simplification et pour ne pas surcharger les dessins.

35 Dans l'exemple illustré sur les figures 5A et 5B, le dispositif optique 30 est légèrement divergent au repos (figure 5A) et convergent en actionnement (figure 5B). Le dispositif 30 comprend une membrane 301 déformable, un support 302 auquel une zone d'ancrage périphérique 301c de ladite membrane est liée, et une cavité 303 3029644 12 remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par la membrane 301 et une paroi du support 302. La membrane comprend une partie centrale 301a qui définit un champ optique du dispositif optique.

5 La membrane comprend donc une face, dite face intérieure, qui est en contact avec le fluide, et une face opposée, dite face extérieure, qui est en contact avec un second fluide, qui peut être l'air ambiant. Le fluide est avantageusement un liquide comme le carbonate de propylène, l'eau, un liquide d'indice, une huile optique ou un liquide ionique, une huile silicone, un liquide inerte à forte stabilité thermique et à faible pression de 10 vapeur saturante. Par membrane, on entend tout film souple et étanche, de sorte que la membrane forme une barrière entre le fluide contenu dans la cavité et le fluide se situant sur la face opposée de la membrane. La membrane peut être réalisée à base de matériaux organiques tels que le polydiméthylsiloxane, le polymétacrylate de méthyle, le 15 polyéthylène téréphtalate, le polycarbonate, le parylène, les résines époxydes, les polymères photosensibles, les silicones, ou de matériaux minéraux tels que le silicium, l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, le silicium polycristallin, le carbone diamant. La membrane peut être constituée d'une seule couche d'un même matériau ou d'un empilement de couches de matériaux différents.

20 Le dispositif optique fonctionnant en transmission, la membrane et le fond de la cavité sont transparents, au moins dans leur partie centrale, à un faisceau optique destiné à se propager à travers la lentille, en traversant successivement la partie centrale de la membrane, le fluide et le fond de la cavité. Le fluide est suffisamment incompressible pour se déplacer vers la partie centrale 25 du dispositif lorsque l'on applique un effort sur la membrane dans la direction du fluide, cet effort étant appliqué dans une partie 301b intermédiaire entre la zone d'ancrage et la partie centrale de la membrane. Le support 302 peut comprendre un premier substrat 302a (par exemple en verre) définissant le fond de la cavité et un second substrat 302b (par exemple en silicium) 30 solidaire de la zone d'ancrage 301c de la membrane, le premier substrat et le second substrat étant liés par un cordon de colle 302c définissant une paroi circonférentielle de la cavité 303. Un dispositif 304 d'actionnement d'une région 301b de la membrane (dite « région d'actionnement ») située entre la zone d'ancrage périphérique 301c et une partie centrale 35 301a de la membrane, est configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou vers la périphérie de la cavité 303.

3029644 13 L'homme du métier connaît différents dispositifs d'actionnement utilisables pour actionner des membranes. Ces dispositifs reposent sur différentes technologies, parmi lesquelles on peut citer l'actionnement piézoélectrique, l'actionnement électrostatique, électromagnétique, 5 thermique ou encore à base de polymères électro-actifs. On pourra à cet égard se référer à une description détaillée de tels dispositifs d'actionnement dans les documents FR2919073, FR2950154 et FR2950153. Le choix de la technologie d'actionnement et le dimensionnement du dispositif d'actionnement dépend des performances attendues (par exemple la consommation 10 électrique), des contraintes auxquelles il sera soumis pendant le fonctionnement du dispositif, ainsi que des considérations relatives à la tension électrique d'actionnement à appliquer. Par exemple, un dispositif d'actionnement particulièrement efficace repose sur la technologie piézoélectrique. On rappelle qu'un actionneur piézoélectrique comporte un 15 bloc de matériau piézoélectrique pris en sandwich totalement ou partiellement entre deux électrodes destinées, lorsqu'elles sont alimentées, à appliquer un champ électrique au matériau piézoélectrique. Ce champ électrique est utilisé pour commander une déformation mécanique du bloc de matériau piézoélectrique. Le bloc de matériau piézoélectrique peut être monocouche ou multicouche et s'étendre au-delà d'une 20 électrode. De préférence, on choisit comme matériau piézoélectrique du PZT. Le dispositif d'actionnement peut comprendre un unique actionneur sous la forme d'une couronne ou bien de plusieurs actionneurs distincts (par exemple sous forme de poutres) régulièrement répartis sur la circonférence de la membrane. Eventuellement, les actionneurs peuvent être capables de fléchir dans deux sens 25 opposés. Le dispositif d'actionnement peut être agencé sur la face intérieure de la membrane, sur la face extérieure ou encore à l'intérieur de la membrane. Eventuellement, le dispositif d'actionnement peut s'étendre en partie sur la zone d'ancrage périphérique.

30 De nombreux autres cas de figure sont envisageables et non illustrés. Le dispositif optique au repos peut notamment être convergent voire plan (puissance optique nulle). En actionnement, il peut devenir divergent au lieu de convergent comme illustré sur la figure 5B. Pour un tel dispositif optique, il est possible de modifier la puissance optique du 35 dispositif au repos (c'est-à-dire en l'absence d'application d'une tension électrique d'actionnement) sous l'effet d'une sollicitation mécanique exercée sur la structure du dispositif optique, dans une région distincte de la partie centrale de la membrane et de la région d'actionnement. Si un tel dispositif optique est intégré dans une caméra de type 3029644 14 connu, un tel phénomène de variation de la distance focale doit être limité. Au contraire, l'invention provoque ce phénomène et en tirer profit. Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif optique est d'exercer par le biais du dispositif d'actionnement une pression dans le fluide destinée à déformer le centre de la 5 membrane et ainsi modifier la distance focale (ou encore la puissance optique). Une telle variation de focale est également possible sans appliquer de tension électrique sur le dispositif mais en déformant, par une sollicitation extérieure, la structure externe du dispositif optique, qui comprend généralement un substrat en verre, de la colle et un substrat de silicium.

10 Un premier mode de réalisation de l'invention ne nécessite pas de structure particulière pour exercer cette sollicitation, mais consiste à dimensionner l'enveloppe externe du dispositif optique (substrat en verre, colle ou encore substrat silicium) de telle sorte qu'elle puisse être déformée sous l'effet d'une sollicitation extérieure. En fonction de la géométrie de ces différents éléments, l'épaisseur d'au moins un élément de l'enveloppe 15 externe peut être diminuée pour la rendre deformable sous l'effet de la sollicitation mécanique envisagée. Les exemples illustrés dans les figures 6A à 8B correspondent à un dispositif à focale variable similaire à celui illustré aux figures 5A-5B, dont la puissance optique augmente sous l'effet d'une sollicitation mécanique S. Les mouvements de fluide induits 20 par la sollicitation vers le centre de la cavité sont représentés par les flèches f. Dans le cas de la figure 6B, la sollicitation mécanique S est appliquée sur le substrat 302b, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface dudit substrat et à la zone d'ancrage 301 de la membrane. Par rapport au dispositif avant l'application de cette sollicitation (figure 6A), le déplacement de fluide a pour effet de diminuer la courbure de la 25 partie centrale 301a de la membrane, c'est-à-dire de rendre le dispositif optique moins divergent. Dans le cas de la figure 7B, la sollicitation mécanique S est appliquée sur le cordon de colle 302c liant les substrats 302a et 302b, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle de la cavité 303. Par rapport au dispositif avant 30 l'application de cette sollicitation (figure 7A), le déplacement de fluide a pour effet de diminuer la courbure de la partie centrale 301a de la membrane, c'est-à-dire de rendre le dispositif optique moins divergent. Dans le cas de la figure 8B, la sollicitation mécanique S est appliquée sur le substrat 302a, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface dudit substrat. Par 35 rapport au dispositif avant l'application de cette sollicitation (figure 8A), le déplacement de fluide a pour effet de diminuer la courbure de la partie centrale 301a de la membrane, c'est-à-dire de rendre le dispositif optique moins divergent.

3029644 15 Dans certains modes de réalisation, la sollicitation mécanique peut être appliquée de manière localisée, non symétrique par rapport à un plan ou un axe de symétrie du dispositif optique. De manière alternative, la sollicitation peut être appliquée de façon symétrique.

5 Dans le cas des figures 6A à 8B, la sollicitation mécanique a pour effet de chasser davantage de liquide vers le centre de la cavité pour augmenter la puissance optique initiale du dispositif. Il est toutefois possible de configurer ladite sollicitation mécanique pour diminuer la quantité de fluide au centre de la cavité pour diminuer la puissance optique du dispositif.

10 Par ailleurs, une sollicitation mécanique combinée sur les différents éléments du dispositif optique constituant son enveloppe externe (à savoir les deux substrats 302a, 302b et le cordon de colle 302c) est également possible. En tout état de cause, la sollicitation mécanique n'est appliquée ni dans la partie centrale 301a de la membrane ni dans la zone d'actionnement 301b afin de préserver au 15 maximum les performances électro-optiques du dispositif optique après l'opération de mise au point. Il peut être avantageux de prévoir des structures particulières dans le dispositif optique destinées à faciliter la variation de puissance optique sous l'effet de la sollicitation mécanique ou à faciliter l'application de la sollicitation sur la région souhaitée du dispositif 20 optique. Ainsi, comme illustré sur les figures 9A et 9B, le substrat 302b peut être localement gravé de sorte à former une gorge 3020 sur toute l'épaisseur dudit substrat, pour exercer la sollicitation mécanique S directement sur la zone d'ancrage 301c de la membrane qui se déforme plus facilement que le substrat.

25 Les figures 10A à 10D représentent, en vue de dessus, différents agencements d'une structure dans le substrat 302b permettant d'appliquer la sollicitation mécanique directement à la zone d'ancrage 301c de la membrane. Dans le cas de la figure 10A, la structure est une gorge annulaire 3020 formée dans le substrat 302b de sorte à exposer une partie de la zone d'ancrage 301c de la 30 membrane. Cette gorge 3020 entoure la partie centrale 301a et la zone comprenant le dispositif d'actionnement 304 de la membrane. Dans le cas de la figure 10B, la structure est un trou 3021 circulaire formé dans le substrat 302b de sorte à exposer une partie de la zone d'ancrage 301c de la membrane. Dans le cas de la figure 10C, la structure est composée de deux trous 3021 oblongs 35 formés dans le substrat 302b de sorte à exposer une partie de la zone d'ancrage 301c de la membrane. Ces trous oblongs sont par exemple diamétralement opposés par rapport à la partie centrale 301a de la membrane, et orientés de telle sorte que leurs axes principaux soient perpendiculaires.

3029644 16 Dans le cas de la figure 10D, la structure est composée de deux trous 3021 carrés formés dans le substrat 302b de sorte à exposer une partie de la zone d'ancrage 301c de la membrane. Ces trous carrés sont par exemple diamétralement opposés par rapport à la partie centrale 301a de la membrane.

5 La structure prévue pour l'application de la sollicitation mécanique peut également remplir une fonction de centrage mécanique du dispositif optique par rapport au bloc optique. Dans cette perspective, les modes de réalisation des figures 10A, 10C et 10D, qui permettent de contrôler ce centrage, sont particulièrement avantageux. Il existe de nombreuses autres formes de structures possibles. Ces structures 10 peuvent être formées sur toute l'épaisseur du substrat 302b comme présenté dans les figures 9A-9B pour dégager un autre élément constitutif du dispositif optique (par exemple la membrane comme illustré dans cet exemple) ou seulement sur une partie de l'épaisseur (par exemple sous la forme d'un trou ou d'une gorge dont la profondeur est inférieure à l'épaisseur du substrat) (mode de réalisation non illustré).

15 Une autre forme d'exécution consiste à créer une protubérance 3022 sur la surface du substrat 302b pour faciliter la mise sous sollicitation de cette région lors de l'opération de mise au point ultérieure (cf. figure 11). Une telle solution peut permettre d'éviter l'intégration de structure(s) supplémentaire(s) au niveau du bloc optique pour appliquer la sollicitation.

20 L'ensemble des exemples détaillés ci-dessous peuvent également s'appliquer sur le substrat 302a et/ou sur le cordon de colle 302c. Dans tous les cas, la ou les régions du dispositif optique sur lesquelles la sollicitation mécanique est appliquée doivent pouvoir déplacer du fluide vers la zone centrale de la cavité (ou inversement) afin d'avoir un effet sur la puissance optique au repos du dispositif 25 optique. Dans les exemples décrits ci-dessus, le fluide est présent sur toute la surface du dispositif optique. Il est également possible de minimiser la quantité de fluide en le limitant à la zone centrale de la membrane et à la zone d'actionnement. Dans ce cas, comme illustré sur les figures 12A-12B, des canaux 303c peuvent être prévus entre une cavité 30 centrale 303a du dispositif optique et une cavité périphérique 303b au contact de la zone d'ancrage 301c de la membrane, destinées à être sollicitées pour ajuster la puissance optique initiale. Ainsi, une sollicitation mécanique appliquée sur une partie de la zone d'ancrage 301c a pour effet de chasser une partie du fluide contenu dans la cavité périphérique 303b vers la cavité centrale 303a au travers d'un canal 303b.

35 La ou les structures destinées à être intégrées sur le bloc optique peuvent être variées et dépendent fortement des solutions retenues pour assembler le bloc optique fixe dans la caméra, des éventuelles structures prévues sur le dispositif optique et des solutions qui seront choisies pour appliquer la sollicitation sur le dispositif optique.

3029644 17 L'assemblage du bloc optique dans la caméra se fait selon les techniques classiques de l'état de la technique. Contrairement aux caméras autofocus connues, aucun déplacement du bloc optique n'est requis une fois que celui-ci est assemblé dans la caméra. Par conséquent, il n'est 5 plus indispensable de munir le barillet d'un filetage et la monture d'un taraudage. Il existe principalement deux méthodes pour assembler la caméra. Dans une première méthode dite « waferlevel », le bloc optique est directement empilé sur le capteur d'images. Un exemple d'un tel assemblage est illustré sur la figure 13A, le bloc optique comprenant dans ce cas deux lentilles 20a, 20b séparées par une 10 entretoise 20e. Dans ce cas, le capteur d'images 10 est souvent collé à un substrat par exemple en verre et ses interconnections 100 sont reportées sur sa face arrière par une technique connue sous le nom de TSV (acronyme du terme anglo-saxon « Through Silicon Vias »). Une entretoise 12 (également appelée « spacer » selon la terminologie anglo-saxonne) est utilisée dans ce cas pour positionner le bloc optique 20 à une distance 15 adéquate du capteur d'images 10, c'est-à-dire la distance focale du bloc optique. Selon une seconde méthode, dite méthode traditionnelle, les lentilles formant le bloc optique peuvent être assemblées directement dans la monture. Dans le cas d'une technique d'assemblage waferlevel comme illustrée à la figure 13A, il est avantageux, bien que non indispensable, de placer le dispositif optique avec le 20 substrat de silicium 302b vers le capteur d'images. Ainsi le substrat de verre 302a du dispositif optique à focale variable 30 fait office de protection des composants de la caméra. La membrane 301, qui est plus fragile, est ainsi protégée des agressions extérieures. La région du dispositif sollicitée mécaniquement est donc avantageusement le substrat de silicium 302b.

25 Une solution de structure simple pour exercer une sollicitation mécanique permanente sur le dispositif optique à focale variable 30 consiste à prévoir des plots 211 sur le bloc optique (par exemple sur la surface supérieure de la dernière lentille sur laquelle est reportée le dispositif optique à focale variable), et à les placer idéalement en regard des structures prévues spécialement pour faire varier la puissance optique au 30 repos du dispositif optique à focale variable (à savoir une gorge 3020 ménagée dans le substrat 302b dans le cas illustré à la figure 13A, ou deux trous 3021 oblongs dans le cas illustré à la figure 13B). Ainsi, lors de l'étape de mise au point ultérieure, une pression plus au moins forte exercée sur le dispositif optique à focale variable permettra de modifier sa puissance optique au repos.

35 Lesdits plots peuvent être des éléments unitaires rapportés, tels que des billes ou des pièces unitaires. Ils peuvent être mis en forme sur la surface du bloc optique (comme illustré sur la figure 13A) ou du dispositif optique à focale variable lui-même par toute technique appropriée telle que, par exemple, sérigraphie, dispense, emboutissage, 3029644 18 thermoformage, moulage, etc. Les plots peuvent être en matériaux métalliques (par exemple Cu, Al, alliages de Pb, alliages Sn/Cu, Ni,...), céramiques (par exemple AIN, A1203,...) ou organiques (comme des colles, films, résines). Les coefficients de dilatation thermique des matériaux retenus peuvent être choisis 5 de telle sorte qu'une fois la mise au point réalisée, les structures compensent une éventuelle dérive en température de la puissance optique au repos du dispositif optique à focale variable et/ou du bloc optique. De tels plots agencés sur le bloc optique peuvent également convenir si aucune structure complémentaire particulière n'est prévue sur le dispositif optique à focale 10 variable. Toutefois, dans le cas avantageux de la figure 13A où des structures complémentaires respectives 3020, 211 sur le dispositif optique à focale variable 30 et sur le bloc optique 30 sont prévues, lesdites structures peuvent jouer, en plus de leur rôle de sollicitation mécanique du dispositif optique à focale variable, un rôle d'auto-alignement 15 du dispositif optique à focale variable sur le bloc optique. Le centrage du dispositif optique à focale variable pouvant être critique, une telle approche peut s'avérer particulièrement intéressante. Une solution alternative consiste à placer une structure sur le bloc optique en regard d'une particularité géométrique du dispositif optique à focale variable. Dans le mode de 20 réalisation illustré sur la figure 14A, aucune structure particulière n'est requise sur le dispositif optique à focale variable 30. L'ouverture créée dans le substrat de silicium 302b pour dégager la partie centrale 301a de la membrane et le dispositif d'actionnement 304 est utilisée. En regard de la périphérie de cette ouverture, une couronne 212 protubérante présentant un pan incliné est intégrée sur le bloc optique 20. L'angle du pan incliné de la 25 couronne 212, qui coopère avec l'ouverture susmentionnée dans le substrat 302b, participe à l'auto-centrage du dispositif optique à focale variable 30 sur le bloc optique 20. Il est également avantageux pour éviter tout pivotement du dispositif optique à focale variable par rapport au bloc optique lors de l'assemblage et garantir le parallélisme entre ces deux éléments.

30 Les solutions présentées ci-dessus pour une technique d'assemblage waferlevel, peuvent également être utilisées dans le cas d'un assemblage traditionnel du bloc optique dans une monture, comme illustré sur les figures 15 et 16. Selon ces techniques d'assemblage traditionnel, la monture 22 peut jouer un rôle supplémentaire et comprendre le(s) structure(s) de sollicitation. Dans l'exemple de la 35 figure 16, le dispositif optique à focale variable 30 est assemblé sur le bloc optique 20 par l'intermédiaire de la monture 22, ladite monture portant des plots 211 coopérant avec la gorge annulaire 3020 pour permettre d'exercer une sollicitation mécanique sur le dispositif optique à focale variable 30. Dans le cas de la figure 15, le dispositif optique à focale 3029644 19 variable 30 est assemblé directement sur le bloc optique 20 qui est lui-même fixé sur la monture 22. Des plots 211 de sollicitation d'une gorge annulaire 3020 du dispositif optique à focale variable sont agencés sur le bloc optique 20. La mise au point de la caméra est nécessaire pour que les objets situés à l'infini et 5 capturés par la caméra soient nets. Au cours de cette opération, une acquisition d'images d'un objet (une mire le plus souvent) placé à l'infini ou du moins à une distance suffisamment grande de la caméra est réalisée. Dans la présente invention et à la différence des techniques connues, le bloc optique n'est pas déplacé. En parallèle, une sollicitation est exercée sur le dispositif 10 optique à focale variable. Au cours de cette opération, on fait varier la sollicitation mécanique appliquée sur le dispositif optique à focale variable, dans le but de faire varier sa puissance optique au repos) et plusieurs acquisitions d'images sont réalisées. Une analyse de ces images (souvent la fonction de transfert de modulation (MTF)) permet de déterminer la sollicitation mécanique correspondant à une netteté maximale à l'infini.

15 Il existe différentes façons d'appliquer cette sollicitation sur le dispositif optique à focale variable. Selon une forme d'exécution de l'invention, cette opération de mise au point est réalisée simultanément à l'opération d'assemblage du dispositif optique à focale variable dans la caméra. Pour un assemblage par collage tel qu'illustré sur la figure 17A, de la 20 colle 213 peut être dispensée ou sérigraphiée sur le dispositif optique à focale variable ou sur le bloc optique 20, avantageusement au niveau des structures 211 prévues pour solliciter le dispositif optique à focale variable. Pendant le report du dispositif optique à focale variable 30 sur le bloc optique 20, l'effort exercé pour écraser la colle 213 est augmenté progressivement.

25 En réalisant simultanément une analyse des images, on peut déterminer la sollicitation optimale qui correspond au maximum de netteté de l'image. A cet instant, avant de relâcher cette sollicitation, on polymérise la colle 213 pour maintenir le dispositif optique à focale variable 30 dans cet état de déformation, qui devient donc permanent. De cette façon, la mise au point de la caméra a été réalisée en ajustant la puissance au 30 repos du dispositif optique à focale variable, comme illustré sur la figure 17B. Dans l'exemple ci-dessus, la colle et les plots peuvent ne former qu'un même matériau. En utilisant certaines colles UV qui polymérisent également thermiquement. On peut dispenser ou sérigraphier la colle pour former les plots, l'exposer aux UV (ce qui aura pour effet de durcir la colle et former ainsi des cales), positionner le dispositif optique 35 à focale variable en ajustant la pression et finir le collage en polymérisant la colle thermiquement. Une autre solution pour appliquer cette sollicitation sur le dispositif optique à focale variable au cours de l'opération de mise au point consiste à garder dans le bloc optique 3029644 20 un système de filetage/taraudage. Dans ce cas, illustré sur les figures 18A et 18B, ce système n'est plus destiné à déplacer le barillet mais à exercer une sollicitation plus ou moins grande sur le dispositif optique à focale variable 30. Un taraudage 220 est réalisé dans la monture 22. Un capot supplémentaire 23 contenant un filetage 230 5 complémentaire du taraudage 220 est utilisé. Le dispositif optique à focale variable 30 est placé dans le capot 23. Le capot 23 est progressivement vissé dans la monture 22 et une sollicitation est ainsi progressivement appliquée sur dispositif optique à focale variable 30 par l'intermédiaire des plots 211 prévus sur le bloc optique 20. Une fois la position procurant la netteté maximale déterminée par l'analyse des images acquises, le capot 23 10 est maintenu en position sur la monture 22 par exemple par collage ou encore par fusion locale 231 (cf. figure 17B). Une telle approche de mise au point présente l'avantage de pouvoir utiliser les équipements traditionnellement utilisés pour cette opération. En effet, vue de l'extérieur, la structure de la caméra (capot/monture) reste voisine de la structure classique (barillet/monture).

15 Cette approche à base de filetage/taraudage peut également être appliquée à une configuration waferlevel. Par exemple, un taraudage est réalisé dans une pièce destinée à appliquer la sollicitation sur le dispositif optique à focale variable. Cette pièce est déposée ou assemblée sur la dernière lentille de la caméra. Un capot contenant le dispositif optique à focale variable est ensuite assemblé sur cette pièce. La mise au point est 20 assurée en vissant plus ou moins le capot dans la pièce taraudée. Cette solution est particulièrement attractive pour les caméras "basse résolution". En effet, l'encombrement de la caméra et sa fabrication à l'échelle du wafer ne sont pas affectés par cette solution de mise au point. Les avantages relatifs à cette technique de fabrication sont donc préservés tout en permettant de bénéficier des moyens de mise au 25 point utilisés traditionnellement. Dans les figures présentées jusqu'à présent, la connectique du dispositif à focale variable n'était pas représentée pour des raisons de simplification. La description qui suit aborde ce sujet. La mise au point telle que réalisée dans l'invention peut également participer à la connexion électrique du dispositif optique à 30 focale variable. En effet, la sollicitation exercée pour faire varier la puissance optique au repos du dispositif optique à focale variable peut également participer à réaliser son interconnexion avec le capteur d'images ou le substrat. Inversement, la solution d'interconnexion peut participer à la sollicitation du dispositif optique à focale variable. Pour des raisons de simplification des dessins la figure 19 illustre un dispositif 35 optique à focale variable comprenant des plots de connexion 305 situés à la périphérie du dispositif (il existe bien d'autres positions possibles concernant ces plots de connexion). Ces plots sont au nombre de deux et sont positionnés dans le cas de la figure 19 au-dessus du cordon de colle 302c. Il s'agit là aussi d'un exemple parmi un grand nombre 3029644 21 d'autres. Le dispositif optique à focale variable peut éventuellement présenter plus de plots d'interconnexion (ces plots pouvant se situer à tout niveau de l'empilement technologique). Dans l'état de la technique, il existe plusieurs façons de connecter électriquement un 5 dispositif à focale variable situé dans une caméra. Une première approche consiste à passer les interconnexions 206 dans le bloc optique 20, comme illustré sur les figures 20A (assemblage waferlevel) et 20B (assemblage traditionnel). Parmi les solutions connues, on peut citer des solutions à base de colles conductrices (des vias sont réalisés dans la caméra et sont remplis de 10 matériaux conducteurs telles que des colles chargées Argent ou des encres chargées Cuivre par exemple). On peut également utiliser des éléments rigides tels que des ressorts métalliques de type « Pogo TM pin » ou des tiges métalliques. Les interconnections ainsi réalisées relient le dispositif à focale variable au capteur d'images ou au substrat de la caméra qui lui-même est connecté vers l'extérieur (carte 15 mère du téléphone portable par exemple). C'est par l'intermédiaire de ces interconnexions que la tension électrique d'actionnement peut être appliquée au le dispositif à focale variable. Une seconde approche consiste à passer les interconnexions en dehors du bloc optique, comme illustré par exemple sur la figure 21. Dans ce cas, un substrat 207 20 (avantageusement flexible de type FPC (acronyme du terme anglo-saxon « Flexible Printed Circuit ») additionnel est prévu sur lequel est reporté le dispositif à focale variable (non représenté sur cette figure). Les interconnections sont dans ce cas des pistes conductrices 208 (classiquement en cuivre pour un FPC en polyester ou polyimide par exemple) tracées sur le substrat 207. Ce substrat est ensuite plié le long de la monture 22 25 pour minimiser l'encombrement de la caméra puis connecté au substrat 11 de la caméra par le biais de techniques classiques (connecteur adapté, soudure locale,...). Les figures 22A et 22B se rapportent à une technique d'assemblage waferlevel. Les deux interconnexions électriques 206 réalisées dans le bloc optique de la caméra sont dupliquées pour réaliser deux structures 211 de sollicitation du dispositif optique à focale 30 variable. Ces deux structures supplémentaires 211 n'assurent pas de fonction électrique mais seulement une fonction de sollicitation mécanique. Selon une telle approche, il est nécessaire de garantir la connexion électrique du MEMS optique sur toute la plage de sollicitations destinées à faire varier la puissance optique initiale du MEMS.

35 II est avantageux de placer les structures de sollicitation et les plots de contact électrique dans le(s) coin(s) du dispositif optique à focale variable. En effet, la géométrie souvent circulaire des lentilles et la forme rectangulaire ou carrée des dispositifs optiques à focale variable, qui est due à la fabrication waferlevel et à la découpe, induisent des 3029644 22 zones inutiles d'un point de vue optique dans les coins. Ces zones sont donc mises à profit pour intégrer ces éléments tout en minimisant l'impact sur l'encombrement du dispositif optique à focale variable et donc de la caméra (cf. figure 23). En plaçant judicieusement les plots de contact sur le dispositif optique à focale 5 variable, il est possible de faire jouer aux interconnections électriques le rôle de structure de sollicitation. En effet, en plaçant les plots de contacts électriques dans la région du dispositif optique à focale variable sensible à la sollicitation, il est possible de réaliser simultanément l'interconnexion électrique et la sollicitation mécanique du dispositif optique à focale variable (cf. figures 24A-24C).

10 En structurant le plot de contact électrique du dispositif optique à focale variable (en augmentant son épaisseur par exemple) ou en ajoutant une structure participant à l'interconnexion comme un stud bump par exemple (en polymère conducteur ou en métal comme de l'or), le plot et la structure de sollicitation ne peuvent alors former plus qu'un seul et même élément.

15 En mutualisant ainsi les fonctions (connexion électrique et sollicitation mécanique), le nombre de structures peut être optimisé et l'encombrement de la caméra réduit. La figure 25 illustre ainsi un exemple d'assemblage mettant en oeuvre un système filetage/taraudage tel que décrit plus haut. Le dispositif optique à focale variable présente, dans le substrat 302b, une gorge 3020 permettant l'application d'une sollicitation 20 mécanique permanente. Deux plots d'interconnexion 305 sont agencés au fond de cette gorge 3020. Deux structures d'interconnexion 206 s'étendent au travers du bloc optique et viennent à la fois assurer un contact électrique avec les plots d'interconnexion 305 et solliciter mécaniquement le dispositif optique à focale variable. Les exemples illustrés sur les figures 22B et 25 correspondant à une technique 25 d'assemblage waferlevel peuvent également s'appliquer par analogie à une technique d'assemblage traditionnelle, comme illustré respectivement sur les figures 26 et 27. Les structures d'interconnexion et/ou de sollicitation peuvent éventuellement traverser la monture et/ou l'ensemble des lentilles (dans la zone non optique). Le système de filetage/taraudage utilisé pour exercer une sollicitation sur le 30 dispositif optique à focale variable doit être compatible avec les exigences liées à l'interconnexion du dispositif optique à focale variable. La plupart du temps, les contacts électriques sur le substrat ou le capteur d'images étant positionnés à un endroit précis, les contacts du dispositif optique à focale variable doivent se trouver à un emplacement déterminé, en face de l'interconnexion prévue. Il peut être nécessaire dans ce cas d'éviter 35 toute rotation du dispositif optique à focale variable et de lui appliquer uniquement un mouvement de translation. Les figures 28A-28C illustrent un tel mode de réalisation. Le dispositif optique à focale variable 30 est reçu dans une encoche 241 d'une pièce 24 présentant un filetage 240 coopérant avec un taraudage 230 du capot 23. La forme de 3029644 23 l'encoche 241 est complémentaire de celle du dispositif optique à focale variable 30 - qui ne présente pas de symétrie de révolution - et empêche ainsi toute rotation du dispositif optique à focale variable lorsque le capot 23 est vissé sur la pièce 24. Les plots d'interconnexion 305 du dispositif optique à focale variable sont agencés sur le substrat 5 302b en regard de la zone d'ancrage de la membrane. Lorsque l'on visse le capot 23 sur la pièce 24, on comprime le dispositif optique à focale variable, ce qui induit une sollicitation mécanique des plots d'interconnexion 305 sur le substrat 302b. Enfin, les figures 29A et 29B illustrent un mode d'assemblage traditionnel dans lequel les connexions électriques du dispositif optique à focale variable sont agencées en 10 dehors du bloc optique. Dans cet exemple, des stud bumps 305 sont reportés sur le dispositif optique à focale variable avant assemblage. Ces stud bumps jouent ici un rôle dans la connectique électrique du dispositif optique à focale variable mais également dans l'ajustement de sa puissance optique initiale. Les studs bump sont positionnés dans cet exemple sur le dispositif optique à focale variable mais ils pourraient aussi bien être 15 positionnés sur le substrat additionnel 207 en regard des plots de contact du dispositif optique à focale variable. Naturellement, il existe une grande diversité de modes de réalisation possibles et l'invention n'est aucunement limitée aux exemples particuliers illustrés. 20

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1 Caméra autofocus (1) comprenant : - un capteur d'images (10), - un bloc optique (20) comprenant une pluralité de lentilles à focale fixe, - un dispositif optique (30) à focale variable comprenant : - une membrane (301) deformable, - un support (302) auquel une zone d'ancrage périphérique (301c) de ladite membrane est liée, - une cavité (303) remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par ladite membrane (301) et une paroi du support (302), - un dispositif (304) d'actionnement d'une région (301b) de la membrane située entre la zone d'ancrage périphérique (301c) et une partie centrale (301a) de la membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou vers la périphérie de la cavité (303), dans lequel au moins une région distincte de la partie centrale (301a) et de la région d'actionnement (301b) de la membrane est sollicitée mécaniquement de manière permanente de sorte à provoquer une déformation permanente de la partie centrale de la membrane par le fluide, la distance focale du dispositif optique (30) au repos sous l'effet de ladite sollicitation mécanique (S) étant différente de la distance focale dudit dispositif optique au repos avant l'application de ladite sollicitation.
2. 2. Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite sollicitation mécanique comprend une force, une pression ou un moment.
3. 3. Caméra selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le support (302) comprend un premier substrat (302a) définissant le fond de la cavité et un second substrat (302b) solidaire de la zone d'ancrage (301c) de la membrane, le premier substrat et le second substrat étant liés par un cordon de colle (302c) définissant une paroi circonférentielle de la cavité (303).
4. 4. Caméra selon la revendication 3, caractérisée en ce que la région sollicitée est située dans le second substrat (302b). 3029644 25
5. 5. Caméra selon la revendication 4, caractérisée en ce que la région sollicitée est une région localement plus mince du second substrat (302b).
6. 6. Caméra selon la revendication 5, caractérisée en ce que la région sollicitée est 5 une région du second substrat (302b) au travers de laquelle la zone d'ancrage (301c) de la membrane est exposée directement à ladite sollicitation (S).
7. 7. Caméra selon la revendication 4, caractérisée en ce que la région sollicitée est une région localement plus épaisse du second substrat (302b). 10
8. 8. Caméra selon l'une des revendications 3 à 7 caractérisée en ce que la région sollicitée est située dans le cordon de colle (302c).
9. 9. Caméra selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que la région 15 sollicitée est située dans le premier substrat (301).
10. 10. Caméra selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cavité (303) contenant le fluide est divisée entre une cavité centrale (303a) en regard de la partie centrale (301a) de la membrane et une cavité périphérique (303b) en liaison fluidique 20 avec la cavité centrale (303a) par au moins un canal (303c), et en ce que la région sollicitée est en regard de ladite cavité périphérique (303b).
11. 11. Caméra selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la sollicitation mécanique permanente est exercée par au moins une protrusion s'étendant à 25 partir du bloc optique vers la région sollicitée du dispositif à focale variable.
12. 12. Caméra selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des plots d'interconnexion assurant une liaison électrique entre le capteur d'images et des contacts électriques respectifs du dispositif optique à focale variable 30 agencés dans la région sollicitée, la sollicitation mécanique permanente étant assurée par lesdits plots d'interconnexion.
13. 13. Caméra selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le capteur d'images, le bloc optique et le dispositif à focale variable sont chacun intégrés à 35 un substrat et en ce que lesdits substrats forment un empilement. 3029644 26
14. 14. Caméra selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le bloc optique et le dispositif à focale variable sont agencés dans une monture solidaire du capteur d'images. 5
15. 15. Caméra selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les coefficients de dilatation thermique des moyens d'application de la sollicitation mécanique permanente sont choisis de sorte à compenser une éventuelle dérive en température de la puissance optique au repos du dispositif optique à focale variable et/ou du bloc optique. 10
16. 16. Dispositif optique (30) à focale variable destiné à être intégré à une caméra autofocus (1) comprenant : - une membrane deformable (301), - un support (302) auquel une zone d'ancrage périphérique (301c) de ladite membrane est liée, 15 - une cavité (303) remplie d'un volume constant d'un fluide, ladite cavité étant délimitée au moins en partie par ladite membrane (301) et une paroi du support (302), - un dispositif (304) d'actionnement d'une région (301b) de la membrane située entre la zone d'ancrage périphérique (301c) et une partie centrale (301a) de la 20 membrane, configuré pour fléchir par application d'une tension électrique d'actionnement de sorte à déplacer une partie du volume de fluide vers le centre ou vers la périphérie de la cavité (303), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une région distincte de la partie centrale (301a) et de la région d'actionnement (301b) de la membrane configurée pour être 25 sollicitée mécaniquement de manière permanente par un composant de la caméra autofocus (1) de sorte à provoquer une déformation permanente de la membrane par le fluide, la distance focale du dispositif optique au repos sous l'effet de ladite sollicitation mécanique étant différente de la distance focale dudit dispositif optique au repos avant l'application de ladite sollicitation. 30
17. 17. Procédé de fabrication d'une caméra autofocus (1) selon l'une des revendications 1 à 15, comprenant : - l'assemblage du bloc optique (20) sur le capteur d'images (10), - l'assemblage du dispositif optique (30) à focale variable sur l'ensemble formé du 35 bloc optique et du capteur d'images, ledit assemblage comprenant l'application d'une sollicitation mécanique sur une région dudit dispositif distincte de la partie centrale et de la région d'actionnement de la membrane, ladite sollicitation ayant pour effet de déplacer une partie du volume de fluide et de déformer la partie 3029644 27 centrale de la membrane, de sorte à faire varier la distance focale du dispositif optique au repos, - simultanément à l'application de ladite sollicitation mécanique, l'analyse d'images acquises par la caméra et la détermination d'une sollicitation mécanique générant la mise au point recherchée, - la finalisation de l'assemblage de sorte à appliquer de manière permanente ladite sollicitation mécanique déterminée.