(57)【要約】【課題】厚さが極めて薄い平面カメラユニットを提供する。【解決手段】平面カメラユニットは、マイクロレンズ１１と、マイクロレンズ１１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上部電極兼バネ１２および下部電極と、マイクロレンズ１１を通した光を反射させる可動ミラー２２ａと、可動ミラー２２ａの角度を外部からのパルス信号に応じて制御するＤＶＤモジュール２２と、可動ミラー２２ａによって反射された光をさらに反射させる固定ミラー２３と、固定ミラー２３からの光を受けるイメージセンサ１４とから構成されるマイクロレンズセルＭＣを多数平面状に、縦、横に配置して構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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請求項１または請求項２に記載の平面カメラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開平08-265783号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明は、薄型カメラに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１の実施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の構成を示す断面図である。
【図２】同マイクロレンズセル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３】この発明の一実施形態による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。
【図４】平面カメラユニットＣに取り付けられるフィルタの構成例を示す図である。
【図５】フィルタの他の構成例を示す図である。
【図６】この発明の第２の実施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の構成を示す断面図である。
【図７】同マイクロレンズセルにおけるレンズユニットＬＵａの構成を示す断面図である。
【図８】従来のディジタルカメラの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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