JPH0245874B2 - - Google Patents

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JPH0245874B2
JPH0245874B2 JP57078328A JP7832882A JPH0245874B2 JP H0245874 B2 JPH0245874 B2 JP H0245874B2 JP 57078328 A JP57078328 A JP 57078328A JP 7832882 A JP7832882 A JP 7832882A JP H0245874 B2 JPH0245874 B2 JP H0245874B2
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JP
Japan
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solid
bimorph piezoelectric
piezoelectric element
image sensor
state image
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JP57078328A
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JPS58196773A (ja
Inventor
Chiaki Tanuma
Yoshuki Suda
Katsunori Yokoyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57078328A priority Critical patent/JPS58196773A/ja
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Priority to EP82306971A priority patent/EP0083240B1/en
Priority to US06/484,511 priority patent/US4554586A/en
Priority to CA000426865A priority patent/CA1200881A/en
Publication of JPS58196773A publication Critical patent/JPS58196773A/ja
Publication of JPH0245874B2 publication Critical patent/JPH0245874B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/58Means for changing the camera field of view without moving the camera body, e.g. nutating or panning of optics or image sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/48Increasing resolution by shifting the sensor relative to the scene

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、固体撮像装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
固体撮像装置は従来の撮像管とくらべ、小型、
軽量、高信頼性、特性面では図形歪がなく、残像
が少さく、焼付きがない等多くの利点を有してい
るため、ITV、家庭用ビデオカメラ、銀塩フイ
ルムを用いない電子カメラ等、応用は広く、今後
更に拡大されると考えられる。これらの応用にお
いて、現在の固体撮像装置に対して高解像度化の
要求が強い。しかし、一方固体撮像装置に目を向
けると、該装置は現在のLSIの中でも最も大きい
チツプサイズを有しており、低価格化へのアプロ
ーチとしてもチツプサイズの縮小化が求められて
いる。従つて、チツプサイズの縮小化を行ない更
に高密度化を行なつて高解像度化を行なわなくて
はならなく、製造技術的にも困難である。このよ
うな問題に対処するため、インターライン転送方
式CCD(以下IT−CCDと称す)の如き、感光部
(例えばフオトダイオード、以下PDと称)に蓄積
された信号電荷が垂直ブランキング期間(無効期
間)において同時に垂直CCDに移動され、次の
フイールド有効期間中に続出される撮像動作を有
した固体撮像チツプ基板を前記フイールド期間の
無効期間に振動中心に位置する如く振動せしめる
ことにより高解像度化が試みられている。つま
り、固体撮像チツプ基板を該チツプ面に対して水
平に適当な周波数で適当な振幅を与えることで、
従来の固体撮像装置の高解像度化を図ろうとする
ものである。
一方、従来技術において、微小変位を与えるた
めの装置としてバイモルフ圧電素子を用いること
は周知であり、通常用いられる片持梁方式のバイ
モルフ圧電素子の応用例としてはビデオデイスク
等の光学系を用いたシステムで該バイモルフ圧電
素子の先端にミラーを取り付けレーザー光の偏向
素子として、あるいは、ヘリカルスキヤン型
VTRでのオートトラツキングのためのビデオヘ
ツド偏向素子等が挙げられる。これらの応用例は
いずれもバイモルフ圧電素子を単一型で用い、
又、偏向物を該バイモルフ圧電素子を片持梁で用
い、その先端に取り付ける等の方法が主流であ
る。しかるにこの方法においては、バイモルフ圧
電素子先端に、バイモルフ圧電素子と比較して軽
量の物体を取り付けることが常であり、たとえば
ヘリカルスキヤン型VTRでの応用例ではビデオ
ヘツドの重量は5〜10mgと、バイモルフ圧電素子
のそれに比べ十分軽いため、このような応用例で
はバイモルフ圧電素子の耐久性、機械的強度と偏
向物には大きな関係はない。ところが上記固体撮
像素子をバイモルフ圧電素子によつて振動させよ
うとした場合、固体撮像素子は代表的な素子の大
きさで、縦30.5mm、横15mm、厚さ3mm、重さ5g
であり、従来の偏向物に比較して形状、重量共に
大きいためバイモルフ圧電素子の先端にこのよう
に重量のあるものを取り付けるとするとバイモル
フ圧電素子の耐久性について問題が生ずる。
第1図a〜dは上述の従来の単一型片持梁バイ
モルフ圧電素子を用いて前記固体撮像素子の偏向
を行なう場合の概略図で、この図を用いてその問
題点につき詳しく述べる。
第1図a,bにおいて固体撮像素子1は、その
重心位置に取り付けられたバイモルフ圧電素子2
とこのバイモルフ圧電素子2を固定する基台3に
より偏向が可能なように取り付けられる。このよ
うに構成された固体撮像素子の偏向方法において
は、第1図cに示す如く、固体撮像素子1は矢印
の方向のみ偏向可能であるが、第1図dに示す如
く、固体撮像素子はその偏向量と共に基準位置
(偏向を与えない位置)からθの傾斜を持つてし
まう。このことは固体撮像素子面内での光学的情
報の不均一を生じ、固体撮像素子面内で焦点が正
確に一致しないことを意味する。さらに第1図に
示す偏向方法においては、偏向物が重いためバイ
モルフ圧電素子2の機械的強度が信頼性に大きく
影響し、バイモルフ圧電素子の設計が極めて困難
であり、信頼性、性能面で十分な製品を得ること
ができないという欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
(1)機械的強度に優れ、(2)バイモルフ圧電素子自体
で大きな変位が得られ偏向の際、固体撮像素子の
微小角度の制御が容易となり、信頼性、機械的強
度に優れた製品化が容易な固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は基台と、該基台に固定された少なくと
も2つのバイモルフ振動と、該バイモルフ振動に
直接固定された固体撮像素子を具備し、前記バイ
モルフ振動に電界を与えて固体撮像素子を平行な
状態でずれ移動させるようにしたことを特徴とす
る固体撮像装置である。
つまり、固体撮像素子を平行にかつ水平に移動
するための手段として、また従来方式である片持
梁バイモルフ圧電素子の欠点である機械的強度を
改善する手段として、バイモルフ圧電素子を両端
支持方式で用い、かつ両端支持方式の欠点である
変位量の減少を、両端支持の方法を改善したもの
である。この結果両端支持方式によれば最大変位
の得られるバイモルフ圧電素子の長手方向の中心
に前記固体撮像素子を取着しても十分な強度が得
られる。また、変位量については、バイモルフ圧
電素子と固体端の間にスプリング作用を有する支
持具を用いることで両端自由に極めて近よつた形
の固定方法を実現し、増大が計られた。
なお本発明に用いられるスプリング作用を有す
る支持体としては、所望の変形を吸収する事のあ
る弾性を有するものであれば適宜選択する事がで
き、支持体自体がスプリング作用をするもので、
もしくは金属帯の中間部に機械的加工によりスプ
リング作用を持たせたもの等を用いる事ができ
る。
〔発明の効果〕
本発明による両端支持方式を用いたバイモルフ
圧電素子により固体撮像素子を偏向させれば、(1)
両端支持により機械的強度が向上する。(2)固体撮
像素子がバイモルフ圧電素子の変位発生方向に対
し平行移動するため、固体撮像素子内の各セルが
同一移動し、均一に固体撮像素子の高解像度化が
計られる。(3)両端支持方式においてバイモルフ圧
電素子と固定端の間をスプリング作用を有する支
持具を用いることで従来の両端支持方式と比較し
て3倍以上の変位量を可能とし固体撮像装置の小
型化、低電圧化が実現できた。
〔発明の実施例〕
以下に本発明を詳細に説明する。第2図は本発
明による固体撮像装置の一実施例を説明するため
の概略の斜視図である。また第3図は本発明に用
いるバイモルフ圧電素子を説明するための断面図
である。
まず、第2図で固体撮像素子10は、基台5に
スプリング作用を有する支持体31,32,3
3,34を介して取着されたバイモルフ圧電素子
12,12′の長手方向の中心位置Aに固定され
ている。つまり固体撮像素子10はバイモルフ圧
電素子12,12′の変位発生方向(図中矢印)
と平行に移動可能な如く取着されている。ここで
バイモルフ圧電素子の長手方向の中心位置Aはバ
イモルフ圧電素子12,12′が屈曲する際の最
大振幅が得られる場所である。つまり変位量が最
大となる位置である。なお固体撮像素子のバイモ
ルフ圧電素子への取着方法としては、例えば固体
撮像素子のマウント裏面にピン、取付具を固定
し、バイモルフ圧電素子の長方方向における中心
位置に接着剤、ハンダ等に固定もしくは嵌合する
事ができる。本実施例においては、バイモルフ圧
電素子12及び12′に従来のPZT三成分系圧電
セラミツク材料を用いた。バイモルフ圧電素子と
しては、5mm幅、18mm長さ、0.15mm厚みの圧電セ
ラミツク素子2枚を貼り合せ接合したものを用い
た。またスプリング作用を有する支持体31,3
2,33,34には5mm幅で50μm厚のニツケル
板を変位量が最大となるように適当な大きさに加
工(中間部において半径2mmの曲線に加工し、両
端は基台、バイモルフ圧電素子と接合する為に直
角に曲げられている)し、前記基台5と前記バイ
モルフ圧電素子12,12′間に接合され、支持
体として作用する。バイモルフ圧電素子12,1
2′は互に平行であるように基台5にスプリング
作用を有する支持体を介して支持されている。こ
のように構成された固体撮像素子の偏向装置にお
いてはバイモルフ圧電素子12及び12′に印加
する電界をコントロールし、前記2つのバイモル
フ圧電素子が互に同一方向に屈曲する必要があ
る。
第3図及び第4図は本発明に用いるバイモルフ
圧電素子を説明するための断面図であり、第3図
aは従来の一般的な両端支持方式の概略を示す断
面図である。第3図aにおいて、バイモルフ圧電
素子21は支持板14,14′を介して基台の固
定端13,13′に接着剤等で固定されている。
一方第3図bは本発明に用いた両端支持方法の概
略図である。第3図bでバイモルフ圧電素子22
はスプリング作用を有する支持具16,16′を
介して基台の固定端15,15′に接着剤等で固
定されている。また第4図は、第3図に示す従来
のバイモルフ圧電素子と本発明に用いたバイモル
フ圧電素子との特性を説明するための曲線図であ
る。第4図において曲線aは従来のバイモルフ圧
電素子の変位量を示すもので、曲線bは本発明に
用いたバイモルフ圧電素子の変位量を示すもので
ある。図から明らかなように本発明に用いたスプ
リング作用を有する支持体を介してバイモルフ圧
電素子を固定した両端支持方法は従来の両端支持
方法と比して3倍以上の変位量が得られる。
以上のように本発明に係る固体撮像装置によれ
ば、(1)固体撮像素子が水平にかつ平行に移動する
ため、固体撮像素子内の各セルが同一に移動し、
均一に固体撮像素子の高解像度化が達成される。
(2)両端支持により機械的強度が向上する。(3)両端
支持方式においてバイモルフ圧電素子と固定端の
間をスプリング作用を有する支持体を用いること
で従来の両端支持方法と比較して3倍以上の変位
量が得られる。等々の効果があり固体撮像素子の
高解像度化が固体撮像素子の改良なしに達成され
る。尚本実施例ではバイモルフ圧電素子を2個所
に用いたが、バイモルフ圧電素子は1個所でも同
様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術による固体撮像素子の偏向方
法を説明するための概略図、第2図は本発明にお
ける固体撮像素子の偏向方法の実施例を説明する
ための概略斜視図、第3図は従来及び本発明に係
る両端支持方法のバイモルフ圧電素子を示す断面
図、第4図は、本発明に用いたバイモルフ圧電素
子の特性例を示す曲線図。 10……固体撮像素子、12,12′,21,
22……バイモルフ圧電素子、31,32,3
3,34,16,16′……スプリング作用を有
する支持体、5……基台。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基台と、該基台にスプリング作用を有する支
    持体を介して固定された少なくとも2つのバイモ
    ルフ圧電素子と、該バイモルフ圧電素子に直接固
    定された固体撮像素子を具備し、前記バイモルフ
    圧電素子に電界を与えてバイモルフ圧電素子の変
    位発生方向と平行に固体撮像素子を移動させるよ
    うにしたことを特徴とする固体撮像装置。
JP57078328A 1981-12-25 1982-05-12 固体撮像装置 Granted JPS58196773A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57078328A JPS58196773A (ja) 1982-05-12 1982-05-12 固体撮像装置
DE8282306971T DE3278604D1 (en) 1981-12-25 1982-12-24 Solid state image sensor with high resolution
EP82306971A EP0083240B1 (en) 1981-12-25 1982-12-24 Solid state image sensor with high resolution
US06/484,511 US4554586A (en) 1982-05-12 1983-04-13 Solid state image sensing device
CA000426865A CA1200881A (en) 1982-05-12 1983-04-27 Solid state image sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57078328A JPS58196773A (ja) 1982-05-12 1982-05-12 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58196773A JPS58196773A (ja) 1983-11-16
JPH0245874B2 true JPH0245874B2 (ja) 1990-10-12

Family

ID=13658896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57078328A Granted JPS58196773A (ja) 1981-12-25 1982-05-12 固体撮像装置

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JP (1) JPS58196773A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0687437A (ja) * 1992-09-09 1994-03-29 Murata Mach Ltd 物品搬送装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5592088A (en) * 1978-12-29 1980-07-12 Sony Corp Head support unit in recording and reproducing device
JPS5698968A (en) * 1980-01-10 1981-08-08 Toshiba Corp Picture input device
JPS58130677A (ja) * 1982-01-29 1983-08-04 Toshiba Corp 固体撮像装置

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JPS58196773A (ja) 1983-11-16

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