KR100263579B1

KR100263579B1 - 입사면이초점면에정렬될수있는전하전송소자가장착된고체촬상장치

Info

Publication number: KR100263579B1
Application number: KR1019970048809A
Authority: KR
Inventors: 야스아끼 호까리
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2000-08-01
Also published as: KR19980024975A; JPH10108078A; JP2809215B2; US6285400B1

Abstract

고체 촬상 장치는 중공공간(41c)을 갖는 강체 유지부 (41) 와, 중공공간을 폐쇄하는 탄성판 부재 (42) 와, 상기 탄성판 부재 상에 장착된 반도체 칩 (43) 상에 집적되어 있는 전하결합 소자(1)와, 전하결합 소자의 광전자 변환영역 상에 화상을 집중하는 광학렌즈 (44) 와, 유지부의 바닥면과 탄성판 부재 사이를 연결하여 탄성판 부재와 반도체 칩을 변형시켜서 반도체 칩의 표면 (43c) 을 초점면에 조절하는 엑추에이터를 구비한다.

Description

입사면이 초점면에 정렬될 수 있는 전하결합 소자가 장착된 고체 촬상 장치{SOLID STATE IMAGE PICK-UP DEVICE EQUIPPED WITH CHARGE COUPLED DEVICE HAVING INCIDENT SURFACE ALIGNABLE WITH FOCAL PLANE}

본 발명은 고체 촬상 장치에 관한 것이며, 특히, 입사면이 초점면에 정렬될 수 있는 전하결합 소자가 장착된 고체 촬상 픽업장치에 관한 것이다.

퍼스널 컴퓨터는 디지털 비디오 신호를 처리하며, 디지털 비디오 레코더는 화상을 나타내는 디지털 비디오 신호의 소오스로서 요구된다. 전자 스틸 카메라와 디지털 무비 카메라는 현재 시장에서 얻을 수 있는 디지털 비디오 신호 소오스의 전형적인 예이다. 디지털 비디오 레코더는 전하결합 소자가 장착되며, 화상은 전하결합 소자를 통하여 픽업된다.

도 1 은 종래 기술의 디지털 비디오 레코더와 일체화된 전하결합 소자의 전형적인 예를 보여준다. 종래 기술의 전하결합 소자는 포토다이오드 (1a) 의 어레이 (1) 를 구비하며, 포토다이오드 (1a) 는 화상을 수반하는 광방사를 전하로 변환한다. 전하량은 광방사의 강도에 비례한다. 다수의 수직 시프트 레지스터 (2) 는 포토다이오드(1a) 의 컬럼(column) 과 관계되며, 전송 트랜지스터 (3) 는 포토다이오드 (1a) 와 수직 시프트 레지스터 (2) 사이에 연결된다. 전송 트랜지스터 (3) 들은 동시에 턴온되며, 전하량은 어레이 (1) 에서 전하 패킷으로서 수직 시프트 레지스터 (2) 로 제공된다. 전하패킷은 화상을 나타낸다. 도 1 에 도시되지는 않았으나, 수직 시프트 레지스터 (2) 의 각각은 전하 전송 전극을 가지며 전하전송 전극으로 공급된 다상 전하전송 신호와 동기하여 전하 패킷을 전송한다.

종래 기술의 전하결합 소자는 또한 수평 시프트 레지스터 (4) 와 수평 시프트 레지스터 (4) 에 연결된 출력 회로 (5) 를 구비한다. 수직 시프트 레지스터 (2) 는 수평 시프트 레지스터 (4) 에 연결되며, 포토다이오드 (1a) 의 각각의 로우(row) 로부터 판독된 전하 패킷은 수직 시프트 레지스터 (2) 에서 수평 시프트 레지스터 (4) 로 전송된다. 수평 시프트 레지스터 (4) 는 또한 전하전송 전극 (도시되지 않음) 을 가지며, 다상위상 전하전송 신호와 합성하여 출력 회로 (5) 로 전하 패킷을 운반한다. 출력 신호 (5) 는 전하 패킷을 화상을 수반하는 전위신호 IMG 로 변환시킨다.

종래 기술의 전하결합 소자는 다음과 같이 행동한다. 만일 화상 수송광이 포토다이오드 (1a) 의 어레이 (1) 로 입사된다면, 포토다이오드 (1a) 는 화상 수송광에 의존하는 전하량을 생성하며, 전하량을 1/60 초 동안 축적한다. 그런 후, 판독 신호를 전송 트랜지스터 (3) 의 게이트 전극으로 공급하며, 전송 트랜지스터 (3) 는 동시에 턴온한다. 그런 후, 어레이 (1) 는 수직 시프트 레지스터 (2) 로 전하 패킷을 공급한다.

다상위상 전하전송 신호는 수직 시프트 레지스터 (2) 로 순차적으로 공급되며, 수직 시프트 레지스터 (2) 는 전하 패킷을 수평 시프트 레지스터 (4) 로 운반한다. 수직 시프트 레지스터 (2) 는 우선적으로 수평 시프트 레지스터 (4) 에 가장 가까운 포토다이오드 (1a) 의 로우로부터 판독된 전하 패킷을 운반하여서, 전하 패킷이 수평 시프트 레지스터 (4) 상의 픽셀들에 대응된다. 수평 시프트 레지스터 (4) 는 수평 스캐닝 주기 동안 연속적으로 전하 패킷을 출력 회로 (5) 로 공급하며, 다음 로우로부터 판독된 전하 패킷은 수평 스캐닝 주기의 끝에서 수직 시프트 레지스터(2) 로부터 수평 시프트 레지스터 (4) 로 전달된다. 이러한 방법으로, 전하 패킷은 수직 시프트 레지스터 (2) 로부터 수평 시프트 레지스터 (4) 를 통하여 출력 회로 (5) 로 순차적으로 공급되며, 출력 회로 (5) 는 전하 패킷을 화상을 나타내는 전위 신호 IMG 로 변환한다.

화상 수송광은 도 2 에 도시된 것처럼 마이크로 렌즈 (6) 를 통하여 포토다이오드 (1a) 의 어레이 상으로 입사된다. 우선, 설명은 종래 기술의 전하결합 소자의 표면상에서 행해진다. 종래 기술의 전하결합 소자는 n 형 반도체 기판 (10) 상에서 제조된다. 고농도로 도핑된 n 형 축적 영역 (12) 은 p 형 웰 (11) 에 배열되며, 고농도로 도핑된 p 형 영역 (13) 으로 오버랩된다. 고농도로 도핑된 p 형 영역 (13) 과 고농도로 도핑된 n 형 축적 영역 (12) 사이의 p-n 접합은 포토다이오드 (1a) 를 형성한다.

고농도로 도핑된 n 형 채널 영역 (14) 은 또한 p 형 웰 (11) 내에 형성되며, 고농도로 도핑된 n 형 축적 영역 (12) 의 컬럼과 교대로 형성된다. 고농도로 도핑된 p 형 채널 스토퍼 영역 (15) 은 고농도로 도핑된 n 형 축적 영역 (12) 의 결합되지 않은 영역으로부터 고농도로 도핑된 n 형 채널 영역 (13) 을 고립한다. 얇은 절연층 (16) 은 p 형 웰 (11) 의 표면을 도포하며, 전하전송층 (16) 은 p 형 웰 (11) 의 표면을 도포하며, 다결정 실리콘의 전하 전송전극 (17) 은 얇은 절연층 (16) 상에 형성된다. 고농도로 도핑된 n 형 채널 영역 (14), 얇은 절연층 (16) 및 전하전송 전극 (17) 은 전체적으로 수직 시프트 레지스터 (2) 를 구성한다.

전하전송 전극 (17) 은 내부레벨 절연층 (18) 으로 도포되며, 차광막층 (19) 은 내부레벨 절연층 (18) 상에 형성된다. 차광막층 (19) 은 고농도로 도핑된 n 형 채널 영역 (14) 을 광방사로부터 방지하며, 화상 수송광 LT 을 포토다이오드 (1a) 로 떨어지는 것을 허용한다. 차광막층 (19) 은 절연층 (20) 으로 도포된다. 비록 도 2 에 도시되지는 않았다하더라도, 수평 시프트 레지스터 (4) 과 출력 회로 (5) 는 또한 n 형 반도체 기판 (10) 상에 제조된다.

절연층 (20) 은 두꺼운 투명 수지층 (21) 으로 도포되며, 마이크로 렌즈 (6) 는 두꺼운 투명 수지층 (21) 의 상부면에 형성된다. 마이크로 렌즈는 화상 수송광 LT 를 포토다이오드 (1a) 로 집광하며, 화상 수송광 LT 를 두꺼운 투명 수지층 (21) 을 통하여 입사하고 개구 (19a) 를 포토다이오드 (1a) 상의 차광막층 (19) 에 형성시킨다. 이러한 이유로, 마이크로 렌즈 (6) 는 개구 (19a) 상에 배치된다. 두꺼운 투명 수지층 (21) 은 마이크로 렌즈 (6) 를 위하여 편편한 표면을 제공하며 마이크로 렌즈 (6) 와 포토다이오드 (1a) 사이의 거리를 마이크로 렌즈 (6) 의 초점 길이로 조절한다.

디지탈 비디오 레코더는 소비재이며, 시장에서 가격이 감소될 것으로 기대된다. 이러한 이유로, 작은 반도체 칩이 종래 기술의 전하결합 소자를 위하여 사용되었다. 사실, 비록 1/4 인치 광학적 포멧을 위한 종래 기술의 전하결합 소자가 250,000 에서 380,000 개의 픽셀을 포함한다고 할지라도, 이것은 4 mm X 4.5 mm 의 반도체 칩 상에 제조된다.

한편, 해상도는 인쇄 산업에서 가장 중요한 인자이며, 종래 기술의 전하결합 소자는 1 백만 내지 수백만 개의 픽셀을 포함한다. 최소 픽셀은 5 마이크론 X 5 마이크론의 영역을 차지하며, 종래 기술의 전하결합 소자는 많은 반도체 칩을 요구한다. 예를 들어, 비디오 카메라 DCB-II 는 니혼사이텍스 리미트.(Nihon Scitex Ltd.) 에 의해서 제조되며, 그 안에 일체화된 전하결합 소자는 30 밀리미터 X 30 밀리미터의 반도체 칩 상에 420만 개의 픽셀을 갖는다. 또다른 고해상도 비디오 카메라는 "DCS420" 으로서 코닥 일본 주식회사에 의해서 제조되었으며, 18.4 밀리미터 X 27.6 밀리미터의 반도체 칩 상에 제조된 600만 픽셀을 갖는다.

도 3 은 종래 기술의 비데오 레코더의 예 (30) 의 구조를 보여준다. 반도체 칩 (31) 은 패키지 (32) 의 내부 편편한 표면상에 장착되며, 전하결합 소자는 반도체 칩 (31) 상에서 일체화된다. 광학 렌즈 (33) 는 반도체 칩 (31) 의 정면에 설치되며, 렌즈(33) 중심을 통과하는 광학축은 내부 편편한 표면에 수직이다.

광학렌즈 (33) 가 대상물 (34) 로 향하게될 때, 대상물 (33) 은 반도체 칩 (31) 의 광전자 변환기 상에 화상 (35) 을 형성한다. 그러나, 광학 렌즈 (33) 는 다양한 수차의 원인이된다. 특히, 화상 (35) 은 화상 표면의 변형에 의해서 광전자 변환기의 주변 영역에서 왜곡된다. 이러한 이유로, 화상 (35) 은 광전자 변환기의 중심 영역 상에만 집중되며, 중심 영역에서 광전자 변환기와 일치되는 초점면 상에서만 형성된다. 한편, 비록 중심 영역이 고해상도를 얻는다할지라도, 주변 영역에서의 해상도는 중심 영역만큼 높지 않으며, 광학 렌즈 (33) 는 화상 (35) 을 왜곡한다. 예를 들어, 밀리미터당 150 라인이 중심 영역에서 식별될 때, 주변 영역에서의 해상도는 밀리미터당 100 라인 미만으로 감소된다. 그러나, 만일 광전자 변환기가 ±0.3 밀리미터 만큼 광축을 따라서 이동되면, 주변 영역에서의 해상도는 밀리미터 당 120 내지 130 라인으로 개선된다.

이러한 상황에서, 만일 반도체 칩 (31) 이 확장된다면, 필드각을 유지하기 위하여 초점 길이를 연장해야한다. 조리개값 혹은 F 값이 유지된다고하더라도, 필드 심도는 좁아지며, 화면 왜곡이 심각해질 것이다. 만일 디지털 비디오 레코더는 컬러화상을 기록한다면, 색수차가 고려되어야만 하며, 화상 (35) 의 주변이 대상물 (34) 의 주변과 다른 색이어야한다. 더욱이, 광선 (R1) (도 2 참조) 은 마이크로 렌즈 (6) 상에 기울어져 입사되며, 차광막층 (15) 상에서 반사되어서 포토다이오드 (1a) 상으로 부분적으로 입사된다.

일본 특개평 1-202989 는 해답을 지시한다. 도 4 는 일본 특개평 상에 개시된 비디오 레코더를 설명한다. 도 4 에 도시된 비디오 레코더는 도 3 에 도시된 비디오 레코더와 다른 내부면을 갖는다. 상세하게는, 반도체 칩 (31) 은 패키지 (36) 의 굽어진 내부면 (36a) 과 결합되며, 반도체 칩 (31) 상의 광전자 변환기 또한 굽어진 내부면 (36a) 을 따라서 굽어진다. 화면 왜곡은 굽어진 매부면 (36a) 을 따라서 굽어진 광전자 변환기에 의해서 얻어지며, 렌즈 (33) 는 광전자 변환기의 굽어진 표면을 따라서 화상 (35) 를 형성한다. 그러나, 화면 왜곡의 크기는 렌즈마다 다르다. 비록 굽어진 내부면 (36a) 이 광학 렌즈 (33) 에 적절할지라도, 굽어진 내면 (36a) 은 화면 왜곡이 상이한 광학렌즈에 대하여 항상 적절하지는 않다.

그러므로, 본 발명의 목적은 그들 안에 일체화된 렌즈의 화면 왜곡에 관계없이 광전자 변환기의 표면 상에 화상을 정확하게 형성하는 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.

도 1 은 종래 기술의 전하결합 소자의 배치를 보여주는 평면도이다.

도 2 는 마이크로 렌즈를 수반한 종래 기술의 전하결합 소자의 구조를 보여주는, 도 1 의 A-A 선을 따르는 단면도이다.

도 3 은 종래 기술의 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략도이다.

도 4 는 일본 특개평 1-202989 에 개시된 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략도이다.

도 5 는 본 발명에 따르는 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 6 은 탄성판 부재에 대한 엑추에이터와 반도체 칩의 배치를 보여주는 정면도이다.

도 7 은 바이모오프 셀을 보여주는 측면도이다.

도 8 은 탄성판 부재의 제 1 변형을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 9 는 탄성판 부재의 제 2 변형을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 10 은 또다른 비디오 레코더에 일체화된 엑추에이터를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 11 은 엑추에이터에 대하여 탄성판 부재와 반도체 칩의 배치를 보여주는 정면도이다.

도 12 는 또다른 비디오 례코더에 일체화된 엑추에이터를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 13 은 엑추에이터에 대하여 탄성판 부재와 반도체 칩을 보여주는 정면도이다.

도 14 는 오프셋 장치가 장착된 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 15 는 회전구동 장치가 장착된 또다른 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 16 은 도 12 및 도 13 에 도시된 엑추에이터 소자와 직사각형 탄성판 부재를 보여주는 하부도이다.

도 17 은 본 발명을 실현하는 또다른 비디오 레코더의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 18 은 도 17 에 도시된 비디오 레코더의 변형을 보여주는 개략적인 단면도이다.

* 도면의주요부분에대한부호의설명 *

1 : 전하결합 소자 45,60,65a/65b,91,92 : 엑추에이터

41,61,66 : 유지부 42,51,52,62,67 : 탄성판 부재

43 : 반도체 칩 44 : 렌즈

이러한 목적을 얻기 위하여, 본 발명은 화면을 따라서 반도체 칩을 변형하는 것을 제안한다.

본 발명의 한측면에 따라서, 고체 촬상 장치는 그들 단부로 열린 중공공간을 갖는 유지부와, 중공공간에 설치된 탄성판 부재와, 전하결합 소자를 포함하는 집적회로를 가지며 상기 탄성판 부재에 고정되어서 탄성판 부재와 상응하도록 되어 있는 반도체 칩과, 반도체 칩으로부터 거리를 두고 떨어져서 전하결합 소자가 제조되어 있는 반도체 칩의 일부분으로 광학 화상을 집속하도록하는 렌즈와, 유지부와 탄성판 부재 사이에 연결되어서 탄성판 부재와 상응하는 엑추에이터를 구비한다.

고체 화상 픽업 장치의 특성과 장점은 다음의 설명과 동봉된 도면을 참조하여 좀 더 상세하게 설명될 것이다.

제 1 실시예

도면의 도 5 에 대하여, 본 발명을 실현하는 고체 촬상 장치 혹은 비디오 레코더 (40) 는 강체 유지부 (41) 와 탄성판 부재 (42) 를 구비한다. 강체 유지부 (41) 는 원형 바닥판 (41a) 과 원통형 측벽 (41b) 을 가지며, 원형 바닥판 (41a) 과 원통형 측벽 (41b) 은 레세스 (41c) 를 규정한다. 홈 (41d) 이 원통형 측벽 (41b) 내에 형성되며, 탄성판 부재 (42) 의 주변부는 상기 홈 (41d) 으로 삽입된다. 그러므로, 탄성판 부재 (42) 는 원통형 측벽 (41b) 에 의해서 지지되며, 원통형 바닥판 (41a) 로부터 떨어져 있다. 예로서, 탄성판 부재 (42) 는 베릴륨구리합금 혹은 마텐자이트(martensitic) 스테인레스스틸로 형성되며, 50 마이크론 내지 200 마이크론의 두께를 갖는다. 이러한 이유로, 탄성판 부재 (42) 는 점선에 의해서 지시된다. 도전성 패턴은 탄성판 부재 (42) 의 표면 (42b) 상에 프린트될 수도 있다.

비디오 레코더는 또한 탄성판 부재 (42) 와 광학 렌즈 (44) 상에 장착된 반도체 칩 (43) 에 장착된다. 도 1 에 도시된 전하결합 소자는 반도체 칩의 표면부 (43a) 에 통합되며, 출력 회로 (5) 는 ADC (도시되지 않음) 로 연결된다. ADC 는 전위 신호 IMG 를 디지털 코드로 변화하며, 디지털 코드는 비디오 메모리(도시되지 않음) 에 저장된다. 디지털 코드는 화상을 나타내며, 비디오 메모리로부터 예를 들어 개인 컴퓨터에 연결할 수 있는 출력 포트로 판독된다.

비디오 레코더 (40) 는 또한 비디오 제어기 (도시되지 않음) 와 액정 디스플레이를 구비한다. 비디오 제어기는 비디오 메모리로 연결되며, 액정 디스플레이 상의 전하결합 소자로 떨어진 화상을 생성한다. 만일 도전성 패턴이 표면 (42b) 상에 인쇄된다면, 전하결합 소자는 도전성 패턴에 연결되며, 도전성 패턴을 통하여 다른 성분 칩과 소통한다.

반도체 칩 (43) 은 대각선 사이의 교차점 혹은 중심부 (43a) 를 가지며, 중심부 (43a) 는 실제적으로 탄성판 부재 (42) 의 중심부 (42a) 와 일치된다. 반도체 칩 (43) 은 은합금 페이스트 혹은 에폭시 수지에 의해서 탄성판 부재 (43) 와 결합된 후면을 갖는다. 반도체 칩 (43) 은 200 마이크론 내지 300 마이크론의 두께의 범위를 가지며, 탄성판 부재 (42) 와 상응할 수 있다. 광학 렌즈 (44) 는 반도체 칩 (43) 의 정면에 설치되며, 반도체 칩 (43) 의 중심 (43b) 를 통과하는 광축 (44a) 과, 탄성판 부재 (42) 의 중심 (42a) 를 갖는다. 광축 (44a) 은 탄성판 부재 (42) 가 변형되지 않는한 반도체 칩 (43) 과 수직이다.

비디오 레코더 (40) 는 또한 원형 바닥판 (41a) 과 탄성판 부재 (42) 사이에 엑추에이터 (45) 를 구비한다. 엑추에이터 (45) 는 예를 들어, 바이모오프 셀과 같은 전기왜곡 소자에 의해서 실행된다. 바이모오프 셀은 도 7 에 되시되어 있으며, 원형의 바닥판 (41a) 에 고정된 한 단부 (45a) 와, 탄성판 부재 (42) 에 고정된 다른 단부 (45b) 와, 이들 단부 (45a, 45 b) 사이의 굽어진 부분 (45c) 를 갖는다. 도 7 에 도시되지는 않을지라도, 바이모오프(bimorph) 셀은 전극을 가지며, 전위는 원형 바닥판 (41a) 혹은 탄성판 부재 (42) 상에 설치된 전극을 통하여 상기 전극들에 공급된다. 그리하여 바이모오프 셀은 화살표 AR1 에 의해서 지시된 방향으로 확장되거나 수축된다. 엑추에이터 (45) 가 탄성판 부재 (42) 를 당길 때, 탄성판 부재 (42) 는 오목이되며, 원형 바닥판 (41a) 쪽으로 표면 (42b) 을 굽힌다. 한편, 엑추에이터 (45) 가 탄성판 부재 (42) 를 밀면, 탄성판 부재 (42) 는 볼록이 되며, 광렌즈 (44) 쪽으로 표면 (42b) 을 돌출시킨다.

엑추에이터 (45) 는 원형의 바닥판 (41a) 의 중심 영역 상에 배치되며 광축 (44a) 과 실질적으로 정렬되어 있는 중심선 (45a) 을 갖는다. 엑추에이터가 탄성판 부재 (42) 를 변형시킬 때, 반도체 칩 (43) 은 일정한 곡율반경을 갖도록 굽어지며, 곡율반경의 중심은 광축 (44a) 상에 있다.

비디오 레코더 (40) 를 위하여 사용할 수 있는 광렌즈 (44) 는 0.3 밀리미터 내지 0.5 밀리미터 정도의 화면 왜곡을 가지며, 따라서 엑추에이터 (45) 는 광축 (44a) 의 방향으로 ±0.5 밀리미터 내지 ±1.0 밀리미터 범위의 변위를 갖는다. 그러므로, 엑추에이터 (45) 는 광렌즈 (44) 에 의해서 형성된 화면을 가지고 표면 (43c) 에 정열될 수 있다.

탄성판 부재 (42) 는 도 8 에 도시된 탄성판 부재 (51) 로 대체될 수도 있다. 탄성판 부재 (51) 는 두꺼운 림부분 (51a) 과 두꺼운 디스크 부분 (51b) 를 가지며, 상기 두꺼운 림부분 (51) 은 홈 (41d) 안으로 삽입된다. 두꺼운 림부분 (51a) 은 얇은 디스크부분 (51b) 에 변형을 발생시켜서 광축 (44a) 의 방향으로 다른 변위의 동심원을 형성한다.

도 9 는 비디오 레코더 (40) 을 위하여 사용할 수 있는 또다른 탄성판 부재 (52) 를 설명한다. 동심원형 홈들 (52a, 52b, 52c 및 52d) 은 탄성판 부재 (52) 상에 형성되며, 그 폭은 홈 52d 에서 홈 52a 로 가면서 감소한다. 동심원형 홈들 (52a 내지 52d) 은 탄성판 부재 (52) 에서 동심원형적인 변형을 발생시킨다.

만일 탄성판 부재 (51 혹은 52) 가 인쇄회로 기판에 의해서 실행된다면, 전하결합 소자는 도전성 와이어 (53) 을 통하여 탄성판 부재 (51 혹은 52) 상의 도전성 패턴에 연결된다.

도 10 및 도 11 은 본 발명을 실현하는 또다른 비디오 레코더에 통합된 엑추에이터 (60) 를 설명한다. 엑추에이터 (60) 는 4 개의 엑추에이터 소자 (60a) 에 의해서 실행되며, 엑추에이터 소자 (60a) 는 유지부 (61) 와 직사각형의 탄성판 부재 (62) 의 4 개의 코너 사이에 연결된다. 엑추에이터 소자 (60a) 는 바이모오프 셀일 수도 있다. 반도체 칩 (43) 은 직사각형 탄성판 부재 (62) 와 결합되며, 강체 기둥 부재 (63) 는 또한 유지부 (61) 와 직사각형 탄성판 부재 (62) 사이에 설치된다. 예를 들어, 탄성판 부재 (62) 는 직사각형 구성으로 형성된다. 그러나, 원형의 탄성판 부재가 사용될 수 있다.

직사각형 탄성판 부재는 지점 64 에서 서로 교차하는 대각선을 가지며, 반도체 칩 (43) 의 대각선 또한 지점 64 를 통과한다. 강체 기둥 부재 (63) 는 광축 (44a) 과 정열된 중심선 (63a) 을 가지며, 지점 64 또한 광축 (44a) 상에 설치된다.

엑추에이터 소자 (60a) 가 확장되거나 혹은 수축될 때, 엑추에이터 소자 (60a) 는 직사각형 탄성판 부재 (62) 의 4 개의 코너를 당기거나 밀어서, 직사각형 탄성판 부재 (62) 는 도 10 의 점선에 의해서 나타내어진 것과 같은 오목 혹은 볼록으로 변형된다. 만일 바이모오프 셀이 엑추에이터 소자 (60a) 로서 사용된다면, 엑추에이터 소자 (60a) 는 ±0.5 밀리미터 만큼 직사각형 탄성판 부재의 변위를 얻는다. 그러나, 직사각형 탄성판 부재 (62) 의 중심 영역은 강체 기둥 부재 (63) 와 결합되어서, 광렌즈 (44) 에 대하여 안정하다. 이러한 이유로, 비디오 레코더가 초점 길이를 재조정하는 것을 필요로하지 않는다.

도 12 및 도 13 은 이미 또다른 비디오 레코더 안에 통합된 또다른 엑추에이터 (65) 를 설명한다. 엑추에이터 (65) 는 엑추에이터 소자 65a/65b 에 의해서 실행된다. 엑추에이터 소자 (65a) 는 유지부 (66) 와 직사각형 탄성판 부재 (66) 의 4 개의 코너 사이에 연결되며, 엑추에이터 소자 (65b) 는 유지부 (66) 와 중심부 (67a) 혹은 직사각형 탄성판 부재 (76) 의 대각선 사이의 교차점 사이에 연결된다. 반도체 칩 (43) 은 중심부 (43a) 혹은 그들 대각선 사이의 교차점을 가지며, 반도체 칩 (43) 의 중심은 직사각형 탄성판 부재 (67) 의 중심부 (67a) 와 정열된다. 엑추에이터 소자 (65b) 는 직사각형 탄성판 부재 (67) 의 중심부 (67a) 와 실질적으로 정열되어 있는 중심선 (65c) 을 갖는다. 엑추에이터 소자 (65a/65b) 는 바이모오프 셀에 의해서 실행될 수도 있다.

전위는 엑추에이터 소자 65a 와 엑추에이터 소자 65b 로 독립적으로 공급되며, 엑추에이터 소자들 (65a/65b) 은 직사각형 탄성판 부재 (67) 를 변형한다. 만일 엑추에이터 소자 65a 가 확장되거나 혹은 엑추에이터 소자 65b 가 수축된다면, 직사각형 탄성판 부재 (67) 는 크게 변형된다. 엑추에이터 소자 65a 는 0.3 밀리미터 만큼 확장될 수도 있으며, 엑추에이터 소자 65b 는 0.2 밀리미터 만큼 수축될 수도 있다. 이러한 특성은 엑추에이터 소자들 (65a/65b) 이 표면 (43a) 을 왜곡시키지 않을 뿐만아니라 초점 길이를 재조정하지 않기 때문에 바람직하다. 그러므로, 엑추에이터 (65) 는 제작자가 비디오 레코더로부터 초점 길이를 위한 조정장치를 제거할 수 있게 한다. 더욱이, 엑추에이터 (65) 는 사용자가 해상도를 임의적으로 감소시킬 수 있어서, 화상을 흐리게 처리하며, 사용자가 액정 디스플레이 상의 비네트(vignette) 를 확인할 수도 있다.

엑추에이터 소자 (65b) 의 중심선 (65c) 은 도 14 에 도시된 것처럼, 광축 (44a) 으로부터 오프셋될 수도 있다. 예를 들어, 비디오 레코더는 오프셋 장치 (68) 가 장착되며, 오프셋 장치 (68) 은 광축 (44a) 에 수직인 가상면 상에서 유지부를 2 차원적으로 이동시킨다. 유지부 (66) 가 거리 D 만큼 광축에 대하여 오프셋될 때, 사용자가 빌딩화상의 왜곡을 수정하거나 혹은 각의 심도를 느끼도록 대상체 (OJ) 의 화상은 비디오 레코더에 의해서 재생된다.

유지부 (66) 는 자체 결합기 (도시되지 않음) 를 통하여 회전 구동 장치 (69) 와 연결되며, 회전 구동 장치 (69) 는 유지부 (66) 을 회전시켜서 유지부 (66) 이 도 15 에 도시된 것처럼 광축 (44a) 에 수직인 수직 평면 (70) 에 대하여 θ가 기울게 된다. 회전 구동장치는 유지부 (66) 가 광축에 수직인 또다른 수직평면에 대하여 기울어지게 할 수도 있다. 유지부 (66) 가 가상면 (70) 에 대하여 θ만큼 기울어질 때, 사용자가 각의 깊이를 느끼거나 혹은 빌딩 화상의 왜곡을 수정하도록 대상물 (OJ) 의 화상은 비디오 레코더에 의해서 재생산된다.

도 16 은 엑추에이터 소자 (65a/65b) 와 관련된 직사각형 탄성판 부재 (67) 를 설명한다. 예를 들어, 전위는 엑추에이터 소자 (65a) 와 엑추에이터 소자 (65b) 사이뿐만 아니라 엑추에이터 소자(65a) 들 사이로 독립적으로 공급된다. 다음의 설명에서, 엑추에이터 소자 (65a) 는 그의 위치를 지정하기 위하여 (a),(b),(c) 및 (d) 의 접미어가 붙는다. 직사각형 탄성판 부재 (67) 가 Y-Y 축에 대하여 기울어져 있을 때, 엑추에이터 소자 (65a(a) 및 65a(b)) 는 엑추에이터 소자 (65a(d) 및 65a(c)) 와 각각 쌍을 이룬다. 엑추에이터 소자 (65a(a)/65a(d) 혹은 65a(b)/65a(c)) 의 쌍중 하나가 확장되며, 다른 쌍은 수축된다. 한편, 직사각형 탄성판 부재 (67) 가 X-X 축에 대하여 기울어질 때, 엑추에이터 소자 65a(a) 및 65a(d) 는 엑추에이터 소자 65a(b) 및 65a(c) 와 각각 쌍을 이룬다. 엑추에이터 소자 65a(a)/65a(b) 혹은 65a(d)/65a(c) 의 쌍 중 하나가 확장되고, 다른 쌍은 수축된다. 이러한 방법으로, 회전 구동 장치는 가변전위 소오스 (69a) 에 의해서 구현될 수도 있다. 물론, 제작자는 가변 전위 소오스 (69a) 의 출력 전위 레벨를 결정하기 위하여 직사각형 탄성판 부재의 변형을 고려한다.

제 2 실시예

도 17 은 본 발명을 실현하는 또다른 비디오 레코더 (90) 를 설명한다. 비디오 레코더 (90) 는 엑추에이터 (91) 를 제외하면 비디오 레코더 (40) 와 비슷하다. 이러한 이유로, 다른 구성성분부는 비디오 레코더 (40) 의 부분에 대응하는 부분을 지정하는 동일한 부호로 라벨화된다.

엑추에이터 (91) 는 탄성판 부재 (42) 를 기계적으로 휘게하며, 탄성판 부재 (42) 의 중심 영역에 고정된 나사봉 부재 (91a) 와, 나사봉 부재(91a) 와 맞물려 있으며 유지부 (41) 에 부착된 베어링 (91c) 에 의해서 지지되는 웜 기어 (91b) 와, 웜 기어 (91b) 와 맞물려 있는 웜 (91d) 를 포함한다. 웜 (91d) 은 유지부 (41) 에 의해서 회전가능하게 지지되며, 홈 (91e) 이 웜 (91d) 의 끝단 표면에 형성된다. 사용자는 스크루드라이버(도시되지 않음) 와 같은 적절한 기구를 홈 (91e) 으로 삽입하여서, 어느 한 방향으로 웜 (91d) 을 회전시킨다. 웜이 회전되며 웜 기어 (91b) 는 광축 (44a) 과 정열되어 있는 중심축의 둘레로 회전하도록 구동된다. 그런 후, 나사봉 부재 (91a) 는 광축 (44a) 을 따라서 이동된다. 나사봉 부재 (91a) 는 탄성판 부재 (42) 를 밀거나 잡아 당기고, 제 1 실시예와 비슷하게 탄성판 부재 (42) 를 휘게한다.

도 18 은 또다른 기계 엑추에이터 (92) 를 설명한다. 탄성판 부재 (42) 는 강체 기둥 부재 (93) 에 의해서 중심 영역에서 지지된다. 기계 엑추에이터 (92) 는 베어링에 의하여 유지부 (41) 에 의해서 회전가능하게 지지되어 있는 링 형태의 웜 기어 (92a) 를 포함하며, 웜 기어 (92a) 의 내측면은 나사화되어 있다. 기계 엑추에이터 (92) 는 또한 이동성 링 (92c) 을 포함하며, 이동성 링 (92c) 의 외측면 또한 나사화되어 있다. 나사화된 내측면은 상기 외측면과 맞물려 있다. 홈 (92d) 이 이동성 링 (92c) 에 형성되며, 탄성판 부재 (42) 의 주변부는 홈 (92d) 안으로 삽입된다. 기계 엑추에이터 (92) 는 또한 유지부 (41) 에 고정된 브래킷 (92e) 과 브래킷에 의해서 회전가능하게 지지되어 있는 웜 (92f) 을 포함한다. 웜 (92f) 은 웜 기어 (92a) 와 맞물려 있으며, 홈 (92g) 은 웜 (92f) 의 단부 표면에 형성된다.

웜 (92f) 이 회전될 때, 웜 기어 (92a) 는 회전을 위하여 구동되며, 이동성 링 (92c) 은 광축 (44a) 의 방향으로 이동된다. 결과적으로, 탄성판 부재 (42) 는 점선에 의해서 지시된 것처럼 변형된다.

기계 엑추에이터 (1,92) 는 전력을 소비하지 않으며, 내장 배터리의 수명이 끝날 때의 위치에 탄성판 부재 (43) 를 유지한다. 웜 (91d/92f) 과 웜 기어 (91b/92c) 는 큰 감소율을 얻으며, 사용자는 표면 (43c) 을 초점면으로 정확하게 조정할 수 있다. 웜의 리드 각이 적절하게 설계되면, 웜 (91d/92f) 과 웜 기어 (91b/92c)는 자동 다이어프램으로서 작용한다. 웜 (91d/92f) 과 웜 기어 (91b/92c) 가 표면 (43c) 을 초점면으로 조정하면, 상기 조정은 유지된다.

이전의 설명으로부터 적절하게 될 때, 엑추에이터는 탄성판 부재와 반도체 칩을 왜곡하여서, 초점면과 반도체 칩 평면을 일치시킨다. 결국, 전하결합 소자는 값비싼 렌즈없이 고해상도의 화상을 얻는다.

더욱이, 사용자는 임의적으로 비네트를 위한 해상도를 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따라서 엑추에이터를 가지고 초점 기계장치를 대체할 수 있다.

반도체 칩이 오목하게 변형될 때, 마이크로 렌즈로 입사각이 작게되며, 포토쉴드판 상의 반사가 감소된다. 결국, 화상은 광전자 변환 영역의 주변 영역에서 깨끗하게 픽업된다.

비록, 본 발명의 특정한 실시예가 도시되고 설명되었다고 할지라도, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 다양한 변형과 수정은 당업자에게는 명백할 것이다.

예를 들어, 직사각형 탄성판 부재 (62) 는 임의의 다각형 탄성판 부재로 대체될 수도 있으며, 엑추에이터 소자 (60a) 는 4 개로 한정되지 않는다.

웜 (91d/92f) 은 사용자에 의해서 적절한 전송 기계를 통하여 회전을 위하여 구동될 수도 있다. 전송 장치는 적절한 광시스템과 연결될 수도 있어서, 사용자는 표면 (43c) 와 초점면 사이에서의 정열을 광학적으로 체크한다.

상술된 실시예에서, 반도체 칩 (43) 의 표면 (43c) 은 가능한한 구형 표면부에 가깝도록 왜곡된다. 그러나, 표면 (43c) 은 렌즈 (44) 의 광학적 특성에 따라서 구형이 아닌 표면부가 되도록 변형될 수도 있다.

Claims

일단부가 개방된 중공공간 개구를 갖는 유지부 (41,61,66),

상기 중공공간 내에 설치된 판부재 (42,51,52,62,67),

전하전송소자를 포함하는 집적회로를 가지며 상기 판부재에 고정되어서 상기 판부재와 상응하도록 되어 있는 반도체 칩 (43), 및

상기 반도체 칩과 이격되어 상기 전하전송소자 (1) 가 집적된 상기 반도체 칩의 일부분 상으로 광학적 화상을 집중하는 렌즈 (44) 를 구비하며,

상기 판부재는 탄성적이며,

엑추에이터 (45,60,65a/65b,91,92) 가 상기 유지부와 상기 판부재 사이에 연결되어 상기 판부재를 변형시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 엑추에이터는 전위의 인가시, 확장되거나 수축될 수 있는 전기왜곡 소자 (45,60,65a/65b) 에 의해서 구현되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 탄성판 부재 (42,51,52) 는 상기 유지부에 의해 구속된 (restricted) 주변부를 가지며, 상기 전기왜곡 소자 (45) 는 광축이 통과하는 상기 탄성판 부재의 중심 영역과 상기 유지부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 주변부는 상기 탄성판 부재 (51) 의 중심부 (51b) 보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 3 항에 있어서, 다수의 동심원형 홈들 (52a/52b/52c/52d) 이 상기 탄성판 부재 (52) 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 2 항에 있어서, 강체 기둥 부재 (63) 가 광축이 통과하는 상기 탄성판 부재 (62) 의 중심 영역과 상기 유지부 (61) 사이에 연결되며, 상기 전기왜곡 소자 (60) 는 상기 유지부와 상기 탄성판 부재의 주변 영역 사이에 연결된 다수의 전기왜곡 부소자 (60a) 에 의해서 구현되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 부소자 (60a) 가 동시에 확장되거나 혹은 수축되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 전기왜곡 소자는 다수의 전기왜곡 부소자 (65a/65b) 에 의해서 구현되며, 상기 다수의 전기왜곡 부소자는 제 1 그룹, 제 2 그룹 및 제 3 그룹으로 분할되며,

상기 제 1 그룹 (65b) 은 광축이 통과하는 상기 탄성판 부재의 중심 영역과 상기 유지부 사이에 연결되며,

상기 제 2 그룹 및 상기 제 3 그룹 (65a) 은 상기 유지부와 상기 탄성판 부재의 주변 영역 사이에 연결되며,

상기 제 2 및 제 3 그룹 중 하나가 확장되며, 상기 제 2 및 제 3 그룹 중 다른 하나가 수축되어서 상기 탄성판 부재 (67) 가 상기 광축에 대하여 기울어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 엑추에이터가 왕복이동 장치 (68,69) 에 의해서 구현되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 탄성판 부재 (42) 는 상기 유지부 (42) 에 의해 구속되어 있는 주변부를 가지며,

상기 왕복운동 장치는, 상기 유지부 (41) 에 의해서 회전가능하게 지지되어 있는 웜 (91d) 과, 상기 유지부에 의해서 회전가능하게 지지되어 있으며 상기 웜과 맞물려 있는 웜 기어 (91b) 와, 상기 탄성판 부재의 중심영역에 연결되며 상기 웜 기어의 나사부와 나사결합 상태로 유지되는 나사봉 부재 (91a) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 탄성판 부재 (42) 는 상기 유지부에 대하여 광축 (44a) 의 방향으로 이동할 수 있는 이동가능한 링 (92c) 에 의해 구속된 주변부를 가지며,

강체 기둥 부재 (93) 가 상기 광축을 통과하는 상기 탄성판 부재의 중심 영역과 상기 유지부 사이에 연결되며,

웜 (92f) 이 상기 유지부에 의해서 회전가능하게 지지되고,

웜 기어 (92a) 가 상기 유지부에 의해서 회전가능하게 지지되며,

상기 웜과 맞물려 있고, 상기 이동가능한 링의 외측 나사부와 맞물려 있는 내부 나사부를 가지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유지부와 상기 렌즈를 통과하는 광축 사이의 상대적인 관계를 변화하기 위하여 상기 유지부에 연결된 구동 장치 (68,69) 를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 구동 장치 (68) 는 상기 광축으로부터 상기 반도체 칩의 중심선을 오프셋하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 구동 장치 (69) 는 상기 광축에 수직인 가상면으로부터 상기 반도체 칩을 경사지게 하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.