JP4656046B2 - Image sensor focus adjustment mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子のピント調整機構に関するものである。 The present invention relates to a focus adjustment mechanism for an image sensor.
この種のピント調節機構としては、電気毛管現象により焦点距離が変化するリキッドレンズを利用した可変焦点レンズを、撮像素子の光学系に用いたものが従来提案されている(例えば特許文献1参照)。
上述した撮像素子のピント調整機構では、リキッドレンズからなる可変焦点レンズと、撮像素子とをそれぞれ装置に組み込んでいるため、可変焦点レンズと撮像素子の相対的な位置関係が製品毎にばらつく可能性があった。そのため、リキッドレンズの光軸中心と撮像素子の光軸中心との位置ずれが発生したり、リキッドレンズと撮像素子の間の距離がばらつくなどして、精度の良い映像が得られない可能性があった。 In the above-described focus adjustment mechanism of the image sensor, a variable focus lens composed of a liquid lens and an image sensor are incorporated in the apparatus, so the relative positional relationship between the variable focus lens and the image sensor may vary from product to product. was there. For this reason, there is a possibility that a positional deviation between the optical axis center of the liquid lens and the optical axis center of the imaging device may occur, or the distance between the liquid lens and the imaging device may vary, resulting in an inaccurate image. there were.
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、精度の良い映像を得ることができる撮像素子のピント調整機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a focus adjustment mechanism of an image sensor that can obtain a highly accurate image.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面に部品搭載用凹部が設けられた立体回路部品からなるモジュール本体と、部品搭載用凹部の底面に搭載された撮像素子と、誘電材料により形成され外側縁を部品搭載用凹部の内壁に接触させた状態で部品搭載用凹部の中間部に配置された第1の透明板と、外縁部を部品搭載用凹部の内壁に接触させた状態で第1の透明板の表面側に配置されたリキッドレンズと、部品搭載用凹部の開口を塞ぐように配置された第2の透明板と、第1の透明板の表面および裏面にそれぞれ形成されリキッドレンズの焦点距離に応じた電圧が印加される第1及び第2の透明電極とを備え、第1及び第2の透明電極間に電圧が印加されていない状態でリキッドレンズの表面と部品搭載用凹部の内壁とのなす角度が所定角度を保つようにして、リキッドレンズの外縁部を部品搭載用凹部の内壁に接触させたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項1の発明によれば、誘電材料により形成された第1の透明板の表面および裏面に形成された第1及び第2の透明電極の間に電圧を印加すると、第1の透明板の表面側に配置されたリキッドレンズの表面張力が電気毛管現象により変化して、界面の形状が変化するので、リキッドレンズの焦点距離を変化させて、ピント調整を行うことができる。しかも、モジュール本体は立体回路部品からなり、このモジュール本体に設けた部品搭載用凹部の底面に撮像素子を搭載するとともに、部品搭載用凹部の中間部に配置した第1の透明板の表面側に、外縁部を部品搭載用凹部の内壁に接触させた状態でリキッドレンズを配置しているので、リキッドレンズと撮像素子との相対的な位置決め精度を向上させることができ、リキッドレンズと撮像素子の光軸中心の位置ずれや両者の距離のばらつきを低減することによって、精度の良い映像を得ることができるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, when a voltage is applied between the first and second transparent electrodes formed on the front surface and the back surface of the first transparent plate formed of a dielectric material, Since the surface tension of the liquid lens arranged on the surface side changes due to the electrocapillary phenomenon and the shape of the interface changes, it is possible to adjust the focus by changing the focal length of the liquid lens. In addition, the module body is made of a three-dimensional circuit component, and the image pickup device is mounted on the bottom surface of the component mounting recess provided in the module body, and on the surface side of the first transparent plate disposed in the intermediate portion of the component mounting recess. Since the liquid lens is arranged in a state where the outer edge portion is in contact with the inner wall of the component mounting recess, the relative positioning accuracy between the liquid lens and the image sensor can be improved, and the liquid lens and the image sensor can be improved. By reducing the displacement of the center of the optical axis and the variation in the distance between the two, there is an effect that a highly accurate image can be obtained.
以下に本発明の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は撮像素子のピント調整機構Aの要部断面図であり、ピント調整機構Aは、後述する3次元立体配線基板の製造技術を用いて形成された立体回路部品からなるモジュール本体1を備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the focus adjustment mechanism A of the image sensor. The focus adjustment mechanism A includes a module
モジュール本体1は略直方体状であって、上面の中央にはレンズ収納凹部2が開口している。また、レンズ収納凹部2の底部中央には、レンズ収納凹部2に比べて水平断面の小さい撮像素子収納凹部3が開口しており、撮像素子収納凹部3の開口部周縁には段部4が形成されている。また、撮像素子収納凹部3の内壁は、上側に行くほど外側に広がるよう斜めに傾斜している。ここにおいてレンズ収納凹部2と撮像素子収納凹部3とで部品搭載用凹部が構成されている。
The module
撮像素子収納凹部3の底面には、CCD(電荷結合素子)やCMOSイメージセンサなどからなる撮像素子5が搭載されており、撮像素子5の電極は、撮像素子収納凹部3の底面に形成された金属めっき層からなる回路パターン(図示せず)にボンディングワイヤ(図示せず)を介して電気的に接続されている。この回路パターンは、撮像素子収納凹部3およびレンズ収納凹部2の内壁を通って、モジュール本体1の表面まで延長形成されており、撮像素子5は上記回路パターンを介して外部の回路に電気的に接続されている。
On the bottom surface of the image
またレンズ収納凹部2の内部には、透明な誘電材料により形成された第1の透明板(以下、透明板と略称す。)6が配置される。透明板6はレンズ収納凹部2の断面形状と略同じ形状に形成され、段部4上に載置された状態でレンズ収納凹部2の内部(つまり部品搭載用凹部の中間部)に固定されており、透明板6の外側縁はレンズ収納凹部2の内壁に接触している。この透明板6の表面および裏面にはそれぞれ第1の透明電極7と第2の透明電極8が設けられている。第1及び第2の透明電極7,8は、段部4の上面あるいはレンズ収納凹部2の内壁に形成された金属めっき層からなる回路パターン11,12に電気的に接続されており、これらの回路パターン11,12を介して外部の制御回路13に電気的に接続されている。而して、第1及び第2の透明電極7,8の間には、外部の制御回路13から回路パターン11,12を介して所定の電圧値の電圧が印加されるようになっている。
A first transparent plate (hereinafter abbreviated as a transparent plate) 6 made of a transparent dielectric material is disposed inside the
またレンズ収納凹部2の開口部には、開口部を閉塞するようにして、透光性を有する第2の透明板(以下、透明板と略称す。)9が取り付けられており、透明板6と透明板9とでレンズ収納凹部2の内部が液密状態に封止されている。
A second transparent plate (hereinafter abbreviated as “transparent plate”) 9 having translucency is attached to the opening of the lens housing recess 2 so as to close the opening. And the
そして、透明板6の上面には導電性を有する透明な液滴からなるリキッドレンズ10が配置されている。リキッドレンズ10は、その外縁部がレンズ収納凹部2の内壁に接触するように配置されているので、リキッドレンズ10の光軸中心はレンズ収納凹部2の中心位置に略一致している。透明板6およびレンズ収納凹部2の内壁はリキッドレンズ10に対して低い濡れ性を有しており、透明電極7,8間に電圧を印加していない状態ではリキッドレンズ10とレンズ収納凹部2の内壁との接触角がθ1となる状態を保っている。
A
ここで、外部の制御回路13から透明電極7,8間に電圧が印加されると、電気毛管現象(electricwetting phenomena)によってリキッドレンズ10の表面張力が変化して、リキッドレンズ10とレンズ収納凹部2の内壁との接触角が変化する。例えば透明電極7,8間の印加電圧に応じて接触角がθ1からθ2に増加すると、リキッドレンズ10の界面の形状が図1中に破線で示すような形状となり、界面の曲率半径が電圧を印加していない状態に比べて小さくなるので、リキッドレンズ10の焦点距離を短くすることができる。したがって、外部の制御回路13により透明電極7,8間に所望の極性あるいは電圧値の電圧を印加することで、リキッドレンズ10の表面張力を変化させて、その焦点距離を調整することができ、撮像素子5のピントを調整することができるのである。
Here, when a voltage is applied between the
本実施形態のピント調整機構Aは以上のような構成を有しており、誘電材料で形成された透明板6の表面および裏面に設けた透明電極7,8の間に電圧を印加すると、透明板6の表面側に配置されたリキッドレンズ10の表面張力が電気毛管現象により変化して、界面の形状が変化するので、リキッドレンズ10の焦点距離を変化させて、ピント調整を行うことができる。しかも、モジュール本体1は、3次元立体配線基板の製造技術を用いて形成されており、レンズ収納凹部2の内部に配置した透明板6の表面側に、外縁部をレンズ収納凹部2の内壁に接触させた状態でリキッドレンズ10を配置しているので、リキッドレンズ10の光軸中心をレンズ収納凹部2の中心位置に略一致させることができる。また撮像素子5は、モジュール本体1に設けた撮像素子収納凹部3の底面に搭載されているので、リキッドレンズ10と撮像素子5との相対的な位置決め精度を向上させることができ、リキッドレンズ10と撮像素子5の光軸中心の位置ずれや、両者の距離のばらつきを低減することによって、精度の良い映像を得ることができる。
The focus adjustment mechanism A according to the present embodiment has the above-described configuration. When a voltage is applied between the
ところで、上述のモジュール本体1は3次元立体配線基板の製造技術を用いて形成されるのであるが、その製造技術について図2〜図4を参照して説明する。
By the way, the module
図2は3次元立体回路基板の製造方法の概要を示すフローである。3次元立体回路基板は、樹脂材料を射出成型することで所望の三次元形状の基板21を成型する成型工程(S1)、基板21の表面にスパッタリング、蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法による導電性薄膜22の成膜を行うメタライズ処理工程(S2)、高エネルギービーム(本実施形態ではレーザビーム)による回路部/非回路部の分離を行うレーザ処理工程(S3)、回路部のめっきによる厚膜化を行ってめっき層23を形成するめっき処理工程(S4)、非回路部のエッチング処理工程(S5)の各工程を順次実施することで製造される。
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a three-dimensional circuit board. The three-dimensional three-dimensional circuit board is formed by a molding process (S1) in which a resin material is injection-molded to mold a desired three-
図3(a)〜(c)および図4(a)(b)は、上記各工程における3次元立体回路基板Bの表面処理の様子を示している。まず図3(a)は基板21の成型工程(S1)であり、絶縁性を有する合成樹脂を射出成形することによって、所望の三次元形状を有する基板21が成型される。ここにおいて基板21の成型材料としては、例えば熱可塑性樹脂の場合は芳香族ポリアミドや液晶性ポリエステルなどが、熱硬化性樹脂の場合はエポキシ樹脂や飽和ポリエステルなどが用いられ、またセラミックの場合は窒化アルミナなどが用いられる。また基板21の成形材料としてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリフタルアミド(PPA)などを用いても良い。また基板21の成型方法は射出成形に限らず、押出成型やトランスファ成型などの成型方法を用いても良い。
FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A and 4B show the surface treatment of the three-dimensional circuit board B in each of the above steps. First, FIG. 3A shows a molding step (S1) of the
次に、図3(b)はメタライズ処理工程(S2)であり、例えば銅をターゲットとするスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着法(PVD法)によって、基板21の表面に導電性薄膜22が形成される。しかし、物理蒸着法に限定されることなく化学蒸着法などの他の方法で行ってもよい。導電性薄膜22は、銅以外に、ニッケル、金、アルミニウム、チタン、モリブデン、クロム、タングステン、スズ、鉛などの単体金属、又は黄銅、NiCrなどの合金を用いてもよい。
Next, FIG. 3B shows a metallization process step (S2). For example, the surface of the
図3(c)はレーザ処理工程(S3)であり、導電性薄膜22における回路部23aと非回路部23bとの境界部分に高エネルギービーム、例えば電磁波ビームであるレーザビームが照射され、その部分の導電性薄膜22が蒸発除去されて、その除去部23cによって回路部23aと非回路部23bとが分離され、所定の回路パターンが形成される。
FIG. 3C shows a laser processing step (S3). A boundary portion between the
次に、図4(a)はめっき処理工程(S4)であり、回路部23aに給電されて電流が流れ、回路部23aの部分が例えば電解銅めっきにより厚膜化されて、めっき層24が形成される。このとき、非回路部23bには電流が流れず、非回路部23bの部分はめっきされないので、その膜厚はもとのままの薄膜の状態にある。尚、めっき層24としてはニッケル金めっきなどを形成しても良い。
Next, FIG. 4A shows a plating process step (S4). Electricity is supplied to the
次に、図4(b)はエッチング処理工程(S5)であり、回路パターン形成面全体をエッチングすることにより、非回路部23bが除去されて、回路パターンが形成された3次元回路基板が完成するのであり、このような製造技術を用いて、上述のモジュール本体1を形成することができるのである。
Next, FIG. 4B is an etching process step (S5). By etching the entire circuit pattern forming surface, the
なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。 It should be noted that a wide variety of different embodiments can be configured without departing from the spirit and scope of the present invention, and the present invention is not limited to a specific embodiment.
A ピント調整機構
1 モジュール本体
2 レンズ収納凹部(部品搭載用凹部)
3 素子収納凹部(部品搭載用凹部)
5 撮像素子
6 第1の透明板
7 第1の透明電極
8 第2の透明電極
9 第2の透明板
10 リキッドレンズ
A
3 Element recess (component mounting recess)
5
Claims (1)
前記部品搭載用凹部の底面に搭載された撮像素子と、
誘電材料により形成され外側縁を前記部品搭載用凹部の内壁に接触させた状態で前記部品搭載用凹部の中間部に配置された第1の透明板と、
外縁部を前記部品搭載用凹部の内壁に接触させた状態で前記第1の透明板の表面側に配置されたリキッドレンズと、
前記部品搭載用凹部の開口を塞ぐように配置された第2の透明板と、
前記第1の透明板の表面および裏面にそれぞれ形成され前記リキッドレンズの焦点距離に応じた電圧が印加される第1及び第2の透明電極とを備え、
前記第1及び第2の透明電極間に電圧が印加されていない状態で前記リキッドレンズの表面と前記部品搭載用凹部の内壁とのなす角度が所定角度を保つようにして、前記リキッドレンズの外縁部を前記部品搭載用凹部の内壁に接触させたことを特徴とする撮像素子のピント調整機構。 A module body made of a three-dimensional circuit component having a concave portion for mounting a component on the surface;
An image sensor mounted on the bottom surface of the component mounting recess,
A first transparent plate formed of a dielectric material and arranged at an intermediate portion of the component mounting recess with the outer edge in contact with the inner wall of the component mounting recess;
A liquid lens disposed on the surface side of the first transparent plate in a state in which an outer edge is in contact with an inner wall of the component mounting recess;
A second transparent plate arranged so as to close the opening of the component mounting recess;
First and second transparent electrodes formed on the front and back surfaces of the first transparent plate, respectively, to which a voltage corresponding to the focal length of the liquid lens is applied ;
An outer edge of the liquid lens is formed such that an angle formed between the surface of the liquid lens and the inner wall of the component mounting recess is maintained at a predetermined angle when no voltage is applied between the first and second transparent electrodes. A focus adjustment mechanism for an image sensor , wherein the portion is brought into contact with the inner wall of the component mounting recess .
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