JP2007201915A - Planar camera unit - Google Patents
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Description
本発明は、極めて薄く構成することができる平面カメラユニットに関する。 The present invention relates to a planar camera unit that can be configured to be extremely thin.
一般に、ディジタルカメラは、図8に示すように、鏡胴1の内部にレンズ2と絞り3とイメージセンサモジュール4とが設けられ、レンズ2を通した光の像を絞り3を介してイメージセンサモジュール4において結像し、イメージセンサモジュール4から出力される電気信号をディジタルデータに変換してメモリに記憶させるようになっている。
なお、従来のディジタルカメラに関する文献として特許文献1が知られている。
Patent Document 1 is known as a document related to a conventional digital camera.
ところで、上述した従来のディジタルカメラは、光をレンズ2で受けてからイメージセンサモジュール4に結像するまでの光学的空間が必要であり、このため、厚さが数cm〜10cmにもなってしまい、薄くできない欠点があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、厚さが極めて薄い平面カメラユニットを提供することにある。
By the way, the above-described conventional digital camera requires an optical space from receiving light by the lens 2 to forming an image on the image sensor module 4, and therefore, the thickness becomes several cm to 10 cm. Therefore, there was a defect that could not be made thin.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a flat camera unit having a very small thickness.
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを外部からの制御信号に応じて入射光方向に移動させる移動手段と、前記マイクロレンズを通した光を反射させる可動ミラーと、前記可動ミラーの角度を外部からのパルス信号に応じて制御するミラー駆動モジュールと、前記可動ミラーによって反射された光を反射させる固定ミラーと、前記固定ミラーからの光を受けるイメージセンサとからなるマイクロレンズセルを複数平面状に配置したことを特徴とする平面カメラユニットである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The invention according to claim 1 is a microlens, and a moving means for moving the microlens in the direction of incident light according to a control signal from the outside. A movable mirror that reflects the light that has passed through the microlens, a mirror drive module that controls the angle of the movable mirror according to a pulse signal from the outside, and a fixed mirror that reflects the light reflected by the movable mirror, The planar camera unit is characterized in that a plurality of microlens cells including an image sensor that receives light from the fixed mirror are arranged in a plane.
請求項2に記載の発明は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを外部からの制御信号に応じて入射光方向に移動させる移動手段と、前記マイクロレンズを通した光を反射させる固定ミラーと、前記固定ミラーによって反射された光を反射させる可動ミラーと、前記可動ミラーの角度を外部からのパルス信号に応じて制御するミラー駆動モジュールと、前記可動ミラーからの光を受けるイメージセンサとからなるマイクロレンズセルを複数平面状に配置したことを特徴とする平面カメラユニットである。 The invention according to claim 2 is a microlens, a moving means for moving the microlens in the direction of incident light according to a control signal from the outside, a fixed mirror for reflecting light that has passed through the microlens, A microlens comprising a movable mirror that reflects light reflected by a fixed mirror, a mirror drive module that controls the angle of the movable mirror in accordance with an external pulse signal, and an image sensor that receives light from the movable mirror A planar camera unit having a plurality of cells arranged in a plane.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の平面カメラユニットにおいて、前記移動手段は、前記マイクロレンズを保持する第1の電極と、前記第1の電極に対向配置され、外部からの電気信号を受けて前記第1の電極との間で静電気力を作用させる第2の電極とからなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the planar camera unit according to the first or second aspect, the moving means is disposed opposite to the first electrode that holds the microlens and the first electrode. And a second electrode for receiving an electric signal from the outside and applying an electrostatic force to the first electrode.
この発明によれば、厚さが極めて薄い平面カメラを作成することができる効果がある。 According to the present invention, there is an effect that a flat camera having a very thin thickness can be created.
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の第1の実施の形態による平面カメラユニットの構成要素であるマイクロレンズセルMCを示す断面図、図2は同マイクロレンズセルMCにおけるレンズユニットLUの構成を示す断面図である。図2において、11はマイクロレンズ、12はマイクロレンズ11を上下方向へ移動させる上部電極兼バネ、13は上部電極兼バネ12に対抗配置された下部電極、14はCMOSイメージセンサである。これらの各構成要素は基板15上に配置されて1つのレンズユニットLUが構成されている。また、基板15には、マイクロレンズ11に対抗する位置に光取り用の孔16が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a microlens cell MC that is a component of a planar camera unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a lens unit LU in the microlens cell MC. . In FIG. 2, 11 is a microlens, 12 is an upper electrode / spring that moves the
また、図1において、21は基板であり、この基板21上にDMD(Digital Micromirror Device)モジュール22が取り付けられている。DMDモジュールは可動ミラー22aを有し、モジュールへ加えるパルス信号の”1”/”0”に応じてミラー22aの角度が±12度の範囲で変化する。また、DMDモジュール22の側方の基板21上には固定ミラー23が配置されている。そして、可動ミラー22aに対向する位置にマイクロレンズ11が位置し、固定ミラー23に対向する位置にCMOSイメージセンサ14が位置するように上述したレンズユニットLUが配置され、基板21に側板24を介して固定される。
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a substrate, and a DMD (Digital Micromirror Device)
そして、被写体からの光はレンズユニットLUの孔16から入射され、マイクロレンズ11を通して可動ミラー22aによって反射され、固定ミラー23に達し、この固定ミラー23によって反射され、CMOSイメージセンサ14に到達する。この場合、上部電極兼バネ12および下部電極13間に加える電圧変化させると、上部電極兼バネ12と下部電極13との間に働く静電気力が変化し、上部電極兼バネ12に取り付けたマイクロレンズ11が移動する。これにより、マイクロレンズ11の焦点距離を変化させることができる。また、DMDモジュールへ加えるパルス信号のパルス幅を制御することによって、単位時間当たりCMOSイメージセンサ14へ到達する光の光量を変化させることができ、これによって絞りと同じ機能を行うことができる。
Then, light from the subject enters through the
図3は平面カメラユニットCおよびその制御回路の構成を示すブロック図である。平面カメラユニットCは、上述したマイクロレンズセルMCが多数、縦、横方向に連続して平面状に配置されたものである。そして、各マイクロレンズセルMCはそれぞれ1画素に対応し、それぞれの孔16には、図4に示すように、RGM(レッド、グリーン、ブルー)のカラーフィルタが配置されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the planar camera unit C and its control circuit. The planar camera unit C is a unit in which a large number of the above-described microlens cells MC are arranged in a plane continuously in the vertical and horizontal directions. Each microlens cell MC corresponds to one pixel, and an RGM (red, green, blue) color filter is disposed in each
なお、1つのマイクロレンズセルMCを4画素に対応させてもよい。この場合、孔16に配置されるカラーフィルタは、図5に示すように、RGBの各色を含むフィルタとなり、また、RGB単位での絞り制御はできなくなる。
Note that one microlens cell MC may correspond to four pixels. In this case, as shown in FIG. 5, the color filter disposed in the
レンズ制御回路31は各マイクロレンズセルMCの上部電極兼バネ12および下部電極13間へ加える電圧を制御することにより、各マイクロレンズ11毎に個別に焦点を合わせる。絞り制御回路32は、各マイクロレンズセルMCのDMDモジュール22へ加えるパルス信号のパルス幅を個別に制御することによって、各マイクロレンズセルMCの絞り制御を行う。画像データ読み出し回路33は、各マイクロレンズセルMCのCMOSイメージセンサ14の出力を順次読み出し、ディジタルデータに変換して出力する。
The
図6はこの発明の第2の実施の形態による平面カメラユニットの構成要素であるマイクロレンズセルMCaを示す断面図、図7は同マイクロレンズセルMCaにおけるレンズユニットLUaの構成を示す断面図である。この実施形態は、図2に示すレンズユニットLUのCMOSイメージセンサ14に代えて、図7に示すように、基板15上に可動ミラー22aを有するDMDモジュール22が取り付けられている。また、図6に示すように、基板21上には、図1におけるDMDモジュール22に代えて固定ミラー23が取り付けられ、また、図1の固定ミラー23に代えて、CMOSイメージセンサ14が取り付けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a microlens cell MCa that is a component of a flat camera unit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the lens unit LUa in the microlens cell MCa. . In this embodiment, instead of the
そして、固定ミラー23に対向する位置にマイクロレンズ11が位置し、CMOSイメージセンサ14に対向する位置にDMDモジュール22が位置するように上述したレンズユニットLUaが配置され、基板21に側板24を介して固定されている。この実施形態においては、被写体からの光がマイクロレンズ11を通り、固定ミラー23で反射され、可動ミラー22aで反射されてCMOSイメージセンサ14に入射する。
なお、レンズユニットLUの基板15にマイクロレンズと固定ミラーを取り付け、マイクロレンズセルMCの基板21上にDMDモジュールとCMOSイメージセンサを設けてもよい。
The lens unit LUa described above is arranged so that the
A microlens and a fixed mirror may be attached to the
上述した第1、第2の実施形態によれば、外部からの制御信号によりマイクロレンズセル単位(画素単位)でピント調整が可能である。
また、DMDモジュールは、外部からの制御信号によりマイクロレンズセル単位で制御可能であり、マイクロレンズセル単位で光量調整が可能である。また、通常のレンズのように、口径を小さくして光量を調整する方法でないため、被写界深度が深くなることはない。
According to the first and second embodiments described above, focus adjustment can be performed in units of microlens cells (pixel units) by an external control signal.
The DMD module can be controlled in units of microlens cells by an external control signal, and the light amount can be adjusted in units of microlens cells. Further, since it is not a method of adjusting the light amount by reducing the aperture as in a normal lens, the depth of field does not increase.
また、レンズ制御回路31および絞り制御回路32によって、平面状に配置された全てのマイクロレンズセルMCの焦点と絞りを同一に制御すれば、通常のカメラと同じ使い方が可能である。また、セル別に焦点を変えることで、画面全体でピント合わせをすることが可能である。
Further, if the focal point and the diaphragm of all the microlens cells MC arranged in a plane are controlled by the
また、マイクロレンズセルを2×2素子単位で構成した場合、1画素単位で絞りを調整可能なため、同一画面内に明るい場所と暗い場所が混在するような条件で、全体が暗くなりすぎたり、白くハレーションを起こしたりすることがなくなる。撮像素子全体としてのダイナミックレンジを広くすることが可能である。
また、マイクロレンズセルを1素子単位とした場合、セル別に絞りを変えることで、RGB個別に感度を変えることができる。
また、上記実施形態はマイクロレンズ11を用いているが、このマイクロレンズなしでもカメラを構成することが可能である。この場合、いわゆるピンホールカメラと同一原理で撮像が可能となる。
In addition, when the microlens cell is configured in units of 2 × 2 elements, the diaphragm can be adjusted in units of one pixel, so that the entire screen becomes too dark under the condition that a bright place and a dark place are mixed in the same screen. , No white halation. It is possible to widen the dynamic range of the entire image sensor.
Further, when the microlens cell is set as one element unit, the sensitivity can be changed for each RGB by changing the diaphragm for each cell.
Moreover, although the said embodiment uses the
この発明は、薄型カメラに用いて好適である。 The present invention is suitable for use in a thin camera.
11…マイクロレンズ、12…上部電極兼バネ、13…下部電極、14…CMOSイメージセンサ、15、21…基板、22…DMDモジュール、22a…DMD可動ミラー、23…固定ミラー、24…側板、C…平面カメラユニット、LU、LUa…レンズユニット、MC、MCa…マイクロレンズセル。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記マイクロレンズを外部からの制御信号に応じて入射光方向に移動させる移動手段と、
前記マイクロレンズを通した光を反射させる可動ミラーと、
前記可動ミラーの角度を外部からのパルス信号に応じて制御するミラー駆動モジュールと、
前記可動ミラーによって反射された光を反射させる固定ミラーと、
前記固定ミラーからの光を受けるイメージセンサと、
からなるマイクロレンズセルを複数平面状に配置したことを特徴とする平面カメラユニット。 A microlens,
Moving means for moving the microlens in the direction of incident light in accordance with an external control signal;
A movable mirror that reflects light passing through the microlens;
A mirror driving module for controlling the angle of the movable mirror according to a pulse signal from the outside;
A fixed mirror that reflects the light reflected by the movable mirror;
An image sensor that receives light from the fixed mirror;
A planar camera unit comprising a plurality of microlens cells arranged in a plane.
前記マイクロレンズを外部からの制御信号に応じて入射光方向に移動させる移動手段と、
前記マイクロレンズを通した光を反射させる固定ミラーと、
前記固定ミラーによって反射された光を反射させる可動ミラーと、
前記可動ミラーの角度を外部からのパルス信号に応じて制御するミラー駆動モジュールと、
前記可動ミラーからの光を受けるイメージセンサと、
からなるマイクロレンズセルを複数平面状に配置したことを特徴とする平面カメラユニット。 A microlens,
Moving means for moving the microlens in the direction of incident light in accordance with an external control signal;
A fixed mirror that reflects light that has passed through the microlens;
A movable mirror that reflects the light reflected by the fixed mirror;
A mirror driving module for controlling the angle of the movable mirror according to a pulse signal from the outside;
An image sensor for receiving light from the movable mirror;
A planar camera unit comprising a plurality of microlens cells arranged in a plane.
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