JPS59105358A - 固体撮像素子の偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、固体撮像素子の高解像度化に適した偏向装置
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、残像が小さく、焼付
きがない等多くの利点金有している。このため、■ＴＶ
、家庭用ビデオカメラ、銀塩フィ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
ップサイズを有してお９゛、低価格化へのアプローチと
してもチップサイズの縮小化が求められている。従って
、チップサイズの縮小化全行ない、更に高密度化を行な
っ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ＣＯＤ　（以下ＩＴ−ＣＣＤと称す）の如き、感光部
（例えばフォトダイオード、以下ＰＤと称す）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、次のフィールド有効
期間中に読出される撮像動作金有した固体撮像チッゾ基
板金前記フィ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。つまシ、固体撮像チップ基板を該チップ面に対し
て水平に適当な周波数で適当な型幅を与えることで、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、微小変位金与えるための装置
としてバイモルフ振動子を用いることは周知でちゃ１通
常用いられる片持梁方式のバイモルフ振動子の応用例と
してはビデオディスク等の光学系を用いたシステムで該
バイモルフ振動子の先端にミラーを取υ付はレーザー光
の偏向素子として、あるいは、ヘリカルスキャン型ＶＴ
Ｒでのオートトラッキングのためのビデオヘッド偏向素
子等が挙げられる。これらの応用例はいずれもバイモル
フ振動子を単−型で用い、又、偏向物を該バイモルフ振
動子を片持梁で用い、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、ノクイモル
フ振動子先端に、バイモルフ振動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
ャン型ＶＴＲでの応用例ではビデオヘッドの重量は５〜
１０ｍ９と、バイモルフ振動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振動子の耐久性、
機械的強度と偏向物には大きな関係はない。ところが上
記固体撮像素子全バイモルフ振動子によって振動させよ
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３０，５μｓ、構１５聰、厚さ３霜、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
バイモルフ振動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振動子の耐久性について
問題が生ずる。

さらにバイモルフ振動子に取りつけた固体撮像素子はバ
イモルフ振動子への入力信号波形に応じた変位量及び変
位応答をさせる必要がある。

しかしながらバイモルフ振動子に矩形波おるいはノコギ
リ波の入力信号に対してその変位応答はバイモルフ振動
子の共振周波数、共振尖鋭度の程度によりリンギング応
答が起る。このリンギング応答は同体撮像素子の高解像
度化を低下させる原因となり、のぞましくない。

従来、バイモルフ振動子のリンギング応答全ダンプする
手段としてバイモルフ振動子全体、もしくは部分的にた
とえばシリコンゴム等の弾性物でつつみ込む等の方法が
とられている。しかし、これらの方法はダンピング特性
が改善されると同時に変位量も減少する欠点を有してい
るため、ダンピング特性をもたせると同時に変位量の犬
なるバイモルフ変位素子を設計することが極めて困雅で
、性能面で十分な製品を得ることができなかった。

〔発明の目的〕

本発明は固体撮像素子の高解像化のために振動を与える
バイモルフ圧電素子において、その変位量を減少させる
ことなくダンピング特性を改善した固体撮像素子の偏向
装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は基台と固体撮像素子とを互に離間して平行に配
置し、これら基台と固体撮像素子の間にバイモルフ圧電
素子を設け、該・ぐイモルフ圧電素子の両端を基台に固
着した保持具にスプリング作用を有する支持板金倉して
固定し、更に前記固体撮像素子を前記圧電素子にその変
位発生方向と平行に移動可能となるように取着した構造
において、前記圧電素子両端の支持板のスプリング部と
前記支持具の間、又は・ぐイモルフ圧電素子金複数個使
用の場合は各圧電素子両端の支持板における対向するス
プリング部同志、全弾性物で連結することにより固体撮
像素子を高解像化するための／ＮＯイモルフ圧電素子の
変位量の低下２招くことなくダンピング特性全改善する
こと全骨子とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。

図中の１は基台であり、この基台１上には・ぐイモルフ
圧准素子２がその振動方向を該基台１表面と平行となる
ように載置されている。このバイモルフ圧電素子２は２
枚のＰＺＴ又は三成分系の圧電セラミック撮動子３．３
′全、それら振動子３，３′の分極方向が同一方向とな
るようにニッケル薄板又は黄銅薄板からなる支持板４全
挾んで接合し、かつ前記賑動子３，３′の電極（図示せ
ず）に一方の入力信号リード線５を共通に接続すると共
に前記振動子３，３′の接合面（支持板４）に他方の入
力信号リード線６を接続した構造になっている。前記支
持板４の両端はバイモルフ圧電素子２の長手方向の端部
から突出しており、かつこれら突出した支持板４両端の
該圧電素子２近傍には夫々スプリング部としての彎曲部
７，７′が形成されている。また、前記支持板４の突出
した両端は保持具８，８′に固着されておシ、かつこれ
ら保持具８，８′は前記基台１上に固着されている。そ
して、前記保持具８．８′の対向面には前記支持板４と
平行する爪部９，９′が延出しており、前記支持板４の
彎曲部７ｔ　７’の先端は夫々シリコンゴム、ネオプシ
コゞム、ウレタンゴム又はエポキシ系接着剤（硬度：シ
ョアーＡ３０〜８ｏ）等の弾性物１０゜１０’　ｌ介し
て前記爪部９，９′に設けられている。

更に、前記バイモルフ圧電素子２上には固体撮像素子１
１が該バイモルフ圧電素子２の最大振幅位置である中心
位置に設けられている。

このような構成によれば、バイモルフ圧電素子２の両側
の電極を共通にした入力信号リード線５とバイモルフ圧
電素子２の接合点（支持板４）から取出した入力信号リ
ード線６との間に電気信号を印加すると、バイモルフ圧
電素子２はベンディング振動を起こし、かつ支持板４の
スプリング作用によシその中央部は矢印方向に十分に変
位し、これに伴なって該圧電素子２に取着された固体撮
像素子１１が振動して高解像度化がなされる。こうした
入力信号リード線５４６間に電気信号を印加する際、一
般にバイモルフ圧電素子２の基本共振周波数よりも低い
周波数領域で強制振動によシ励振される。このため、サ
イン波で励振した時は問題ないが、固体撮像素子１１の
高解像度を目的とする場合、矩形波や三角波が利用され
るので変位波形はリンギングを含む波形となる。しかる
に本発明の偏向装置はバイモルフ圧電素子２の変位を助
長させる支持板４のスプリング部（彎曲部）ｙ、ｖ’＠
保持具８，８′の爪部９，９′に弾性物ｌ　Ｏ、１０’
を介して設けることによって、該圧電素子２の変位量を
減少させることなくリンギングの発生を抑制できる、い
わゆるダンピング効果を発揮し得る。

事実、本発明に係る偏向装置のバイモルフ圧電素子２へ
の印加電圧に対するその変位量を調べたところ第２図に
示す特性図となった。第２図中のａは本発明に係る偏向
装置の特性線、ｂは支持板のスプリング部に弾性物を設
けない場合の特性線、である。この第２図よシ、バイモ
ルフ圧電素子２の支持板４のスプリング部（彎曲部）７
．７’ｆ弾性物１０　、１０’ｆ介して爪部９．９′に
設けても、バイモルフ圧電素子の変位量は該スプリング
部を弾性物を介して設けない場合と比べてほとんど変わ
らず、良好な変位計が得られることがわかる。

また、バイモルフ圧電素子に第３図（４）に示す矩形涙
金印加した場合、バイモルフ圧電素子の支持板のスプリ
ング部に弾性物を設けない偏向装置では同図（Ｂ）に示
す変位波形となるのに対し、本発明の偏向装置では同図
（Ｃ）に示す変位波形となった、この第３図より、弾性
物を伺加しない偏向装置では変位波形にリンギング応答
が現われ、固体撮像素子の高解像度のための高精度微小
偏向に支障をきたす。これに対し、本発明の偏向装置で
はリンギング応答がダンピング（抑制）されて第３図囚
の印加波形に忠実で理想的な変位応答性を示すことがわ
かる。

なお、上記実施例では圧電セラミック振動子３．３′の
接合面に支持板４全挾むことによシバイモルフ圧電素子
２を支持したが、これに限定されない。例えば第４図に
示す如く圧電セラミック振動子３．３’ｆ、それら振動
子３，３′の分極方向が同一方向となるように接合し、
一方の振動子（例えば３′）の両端面に彎曲部７．７’
ｆ有する支持板４　ａ　、　４　ｂ　ｆ、（取着した構
造にしてもよい。

また、上記実施例では１枚のバイモルフ圧電素子を用い
て偏向装置全構成したが、これに限定されない。例えば
、第５図に示す如く２枚のバイモルフ圧電素子を用いて
偏向装置を構成してもよい１．即ち、第５図中の１は基
台であり、この基台１上には２枚のバイモルフ圧電素子
２１゜２２が互に所望距ツ１へだでて平行に載置されて
いる。なお、これら圧電素子２１，２□は夫々２枚のＰ
ＺＴ又は三成分系の圧電セラミック振動子３１゜３１’
ｐ　３２１３２’　ｆそれらの分極方向が同一方向とな
るように二、ケル箔板又は黄銅箔板からなる支持板４１
ｐ　４２を挾んで接合し、かつ前記振動子３１＋　３１
’　＋３２１３２’の電極（図示せず）に一方の入力信
号リード線５を共通に接続すると共に、前記振動子３１
＋３１’と３２　、３２’の接合面（支持板４１＋　４
２　）に他方の入力信号リード線６を共通に接続した構
造になっている。前記各支持板４、。

４２の両端は夫々バイモルフ圧電素子２１ｐ２２の長手
方向の端部から突出しており、かつこれら各突出した支
持板４１．４２の両端の該圧電素子２１゜２２近傍には
夫々スプリング部となる彎曲部７１＋ｙ１／　ｐ　７２
　ｒ　ｙ２′が形成されている。また、前記各支持板４
１．４２の突出した両端は棒状の保持具８１＋８１’　
＋　８２　＋　８２’に巻回、保持されておシ１、かつ
これら保持具８１＋　８１’　、　８２　ｒ　８２’は
前記基台１に植設されている。そして前記各支持板４１
＋４２の互に対向した彎曲部７１，７□及び７１Ｌ　、
　７２／の先端は夫々シリコンゴム、ネオゾレンゴム、
ウレタンゴム又はエポキシ系接着剤（硬度：ショアーＡ
３０〜８０）等の棒状の弾性物１０．１０’を介して設
けている。更に、前記各バイモルフ圧電素子２１　、２
２上には固体撮像素子１１がそれらバイモルフ圧電素子
２１　、２２の最大振幅位置である中心位置に設けられ
ている。このような構成によれば２枚のバイモルフ圧電
素子２１．２２上に固体撮像素子１１を載設するため、
該素子１１の取付安定性を向上できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればバイモルフ圧電素子
を、その変位量全減少させることなくダンピング特性を
改善でき、該圧電素子に取着される固体撮像素子を水平
にかつ平行に移動させて、その固体撮像素子内の各セル
を同一に移動でき、ひいては均一に固体撮像素子の高解
像度化を達成し得る固体撮像素子の偏向装置全提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例金子す固体撮像素子の偏向装
置の斜視図、第２図は本発明の偏向装置における印加電
圧と変位量との関係を示す特性図、第３図（Ａ）は偏向
装置のバイモルフ圧電素子に印加する印加波形図、同図
（Ｂ）は支持板のスプリング部に弾性物を固着しない場
合のバイモルフ圧電素子の変位波形図、同図（Ｃ）は本
発明の偏向装置におけるバイモルフ圧電素子の変位波形
図、第４図は本発明の他の実施例を示す固体撮像素子の
偏向装置の平面図、第５図は本発明の更に他の実施例を
示す固体撮像素子の偏向装置の斜視図である。 １・・・基台、２　ｒ　２１　＋　２２・・・バイモル
フ圧電素子、４１４８１４　ｂ　＋　４１　＋　４２”
’支持板、７ｐ７’、７１＋７１’　Ｈ７２ｒ　７２’
・・・彎曲部（スプリング部）、８゜８’　Ｈ８１ｒ　
＋！１１　’　＋　８２　＋　＋！ｊ２’・・・保持具
、１０・１０’・・・弾性物、１１・・・固体撮像素子
。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第　２　図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台と、この基台上に固着された保持具と、この保持具
   に両端がスプリング作用を有する支持板を介して固定さ
   れたバイモルフ圧電素子と、このバイモルフ圧電素子に
   該圧電素子の変位発生方向と平行に移動可能に取着され
   た固体虚像素子と全具備した偏向装置において、前記支
   持板のスプリング部に前記バイモルフ圧電素子の変位尖
   鋭度を緩和させる弾性物を設けたことを特徴とする固体
   撮像前まの偏向装置。