JP2015045863A - 画像取得アセンブリとそのレンズユニットアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】画像取得アセンブリとそのレンズユニットアレイを提供する。
【解決手段】レンズモジュールが開示される。レンズモジュールは、基板アセンブリとレンズユニットアレイを備えている。基板アセンブリは、基板アセンブリ上に形成される本体と支持層を含む。本体は、前表面、前表面と反対の後表面、および、前表面と後表面を接続する少なくともひとつの外側面を有する。支持層は平面的構造を有し、本体上に形成される。本体は第一材料で作られ、支持層は、第一材料と異なる第二材料で作られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子を有する電子装置に関するものであって、特に、レンズモジュールを有する画像取得アセンブリ及びそのレンズユニットアレイに関するものである。

小型カメラは、幅広く、多くの電気製品、たとえば、携帯電話、およびパソコンに用いられている。画像取得装置を使用する携帯電話、およびパソコンはすでに普及していて、これらは通常、ソリッドステート画像キャプチャエレメント、たとえばＣＣＤ(charged coupled device)型のイメージセンサー、ＣＭＯＳ(相補型ＭＯＳ)型イメージセンサー等を採用して、画像取得装置の高いパフォーマンスと小型化を実現している。

半導体製造技術の発展に伴い、電子製品の尺寸もさらにコンパクトになり、センサーの画素サイズもさらに減少させなければならないと共に、画質基準もさらに厳しくなっている。よって、従来のレンズモジュールは、ハイエンドのレンズモジュールに適用できない。

本発明は、高い画像品質の提供と小型化が可能なレンズモジュールを提供することを目的とする。

本発明によると、レンズモジュールは、基板アセンブリ、および基板アセンブリ上に形成されるレンズユニットアレイを備えている。基板アセンブリは、本体と支持層を備えている。本体は、前表面、及び前表面と反対の後表面、並びに前表面と後表面を接続する少なくともひとつの外側面を備えている。支持層は平面的構造を有し、本体上に形成される。本体は第一材料で作られ、支持層は第一材料と異なる第二材料で作られる。
上述の実施形態において、レンズユニットアレイは所定平面に配列され、支持層は、所定平面に平行な伸張方向に延伸する。
上述の実施形態において、支持層は、前表面と後表面のすくなくともひとつ上に形成される。支持層の境界は、外表面から離れている。
上述の実施形態において、外側面の数量は複数個である。支持層は、外側面のひとつにそれぞれ接続される複数の支持部を備える。支持部のひとつは、別の支持部の剛性と異なる剛性を有する。
上述の実施形態において、支持層の数量は複数個であり、支持層は本体にスタックされ、支持層の剛性は、別の隣接する支持層の剛性と異なる。
上述の実施形態において、本体の中央に対応する開口は支持層上に形成される。
上述の実施形態において、第一材料はガラス、第二材料は高分子複合材である。

本発明の別の実施形態によると、レンズモジュールは、基板アセンブリ、および基板アセンブリ上に形成されるレンズユニットアレイを備える。基板アセンブリは、本体と支持層を備えている。本体は、レンズモジュールの光軸に相対する中央部分、および中央部分と本体の外側面間に位置する周辺部分を有する。平面的構造を有する支持層が本体上に形成され、中央部分、周辺部分、または中央部分と周辺部分の両方に対応する。本体は第一材料を含み、支持層は、第一材料と異なる第二材料を含む。
上述の実施形態において、レンズユニットアレイは所定平面に配列され、 支持層は、所定平面に平行な伸張方向に延伸する。
上述の実施形態において、支持層は、周辺部分上に形成され、光軸周辺に配置される複数の支持部を備える。支持部のひとつは、別の支持部の剛性と異なる剛性を有する。
上述の実施形態において、支持層は、周辺部分の上に形成され、光軸の二つの反対側に位置する第一支持部、および第二支持部を備える。
上述の実施形態において、支持層の数量は複数個であり、支持層は本体にスタックされる。一つの支持層の剛性は、別の隣接する支持層の剛性と異なる。
上述の実施形態において、第一材料はガラスで、第二材料は高分子複合材である。

本発明の別の目的は、レンズモジュールと画像キャプチャエレメントを備える画像取得アセンブリを提供することである。画像キャプチャエレメントは、レンズユニットアレイを通過する光線を捕らえるように設置される。一つの実施形態において、開口は支持層上に形成され、開口は、画像キャプチャエレメントの形状に対応する形状を有する。

支持層の配置により、基板アセンブリの機械的強度が増加する。よって、基板アセンブリの反りが回避され、レンズモジュールを用いた画像取得アセンブリの画像品質が改善される。

本発明の一実施形態による画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の他の実施形態による支持アセンブリに反りが発生した時の画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の一実施形態による画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の一実施形態による画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の一実施形態による画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。 本発明の一実施形態による画像取得アセンブリの分解図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。 本発明の一実施形態による基板アセンブリの底面図である。

本明細書で詳細に説明され、添付の図面に示される装置及び方法は、非限定的な例示的実施形態であること、並びに、本発明の各種の実施形態の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義されることを、当業者は理解されたい。

図１は、本発明の一つの実施形態による画像取得アセンブリ１の分解図である。画像取得アセンブリ１は、基板アセンブリ１０、レンズユニットアレイ２０、および光軸Ｏに沿って配置される光学センサーユニット３０を備える。画像取得アセンブリの別の実施形態において、付加的特徴が画像取得アセンブリに追加され、以下の特徴は、代替、または除去することができる。

一つの実施形態において、基板アセンブリ１０は、本体１１０を備えている。この実施形態において、本体１１０は長方形で、透明なガラスでなる。本体１１０は、前表面１１１、および前表面１１１と反対の後表面１１３を備える。前表面１１１と後表面１１３は、複数の外側面（たとえば外側面１１６と１１８）により接続される。

レンズユニット２０は、本体１１０の第一表面１１１上に配列される。一つの実施形態において、レンズユニット２０は、本体１１０の前表面１１１上に位置する所定平面２１に沿って配列される。レンズユニット２０は、ウェハレベルレンズで、鋳造により形成されるが、本発明はこれに制限されない。

光学センサーユニット３０は、基板３１と画像キャプチャエレメント３３を備える。画像キャプチャエレメント３３は光軸Ｏと揃えられ、基板３１上に設置される。画像キャプチャエレメント３３は、たとえば相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサーである。

画像取得アセンブリ１の外側から画像を捕捉するため、光線がレンズユニット２０のアレイと基板アセンブリ１０を通過し、光学センサーユニット３０により捕らえられて、画像情報を生成する。

一部の実施形態において、材料収縮のため、本体１１０が薄い、またはレンズユニット２０をその上に形成する時、本体１１０に圧力を加える等の原因により、本体１１０の反りが発生する。その結果、図２に示されるように、レンズユニット２０のアレイと基板アセンブリ１０を通過する光線が屈折し、画像取得アセンブリ 1 の画質と機能に悪影響を及ぼす。

上記実施形態の問題を解決するため、幾つかの別の実施形態がさらに提供される。
図３は、本発明の他の実施形態による画像取得アセンブリ１ａの分解図である。画像取得アセンブリ１ａと画像取得アセンブリ１の差異は、基板アセンブリ１０に代わって、基板アセンブリ１０ａを備えることである。
一部の実施形態において、基板アセンブリ１０ａは、本体１１０と支持層１３０ａを備える。支持層１３０ａが、コーティングにより、本体１１０の後表面１１３上に形成される。支持層１３０ａは平面的構造を有し、所定平面２１に平行な方向で延伸し、レンズユニット２０は、所定平面２１に沿って配列される。この実施形態において、支持層１３０ａは、本体１１０の後表面１１３を完全に被覆する。

支持層１３０ａは、本体１１０の材料と異なる材料でなる。たとえば、支持層１３０ａは高分子複合材でなり、本体１１０はガラスでなる。この実施形態において、支持層１３０は透明である。支持層１３０ａの屈折率は、本体１１０の屈折率と同じである。よって、支持層１３０ａが本体１１０上に形成されても、光学パフォーマンスが維持される。支持層１３０ａの厚さは、約０、３ミクロンから約２００ミクロンである。本体１１０の厚さと支持層１３０ａの厚さの比率は、約０、０３％から 約２０％である。

上記の実施形態において、本体１１０に加えられる圧力は、支持層１３０ａにより吸収されるので、本体１１０の反りが防止され、レンズユニット２０のアレイと基板アセンブリ１０ａを通過する光線は、図３に示されるような画像取得アセンブリ１ａの光学設計にしたがって、光学センサーユニット３０に向けられる。これにより、画像取得アセンブリ１ａの画質が確保される。

支持層１３０ａは本体１１０の後表面１１３上に形成されているが、それらに制限されない。図示しない実施形態において、支持層１３０ａが本体１１０の前表面１１１上に形成され、レンズユニット２０が支持層１３０ａ上に形成される。別の実施形態において、複数の支持層１３０ａがそれぞれ、前表面１１１と後表面１１３の両方に形成される。支持層１３０ａの配置は上述の実施形態に制限されない。支持層１３０ａの異なる配置は、図４から図１２に関連して説明されている。

図４は、本発明の他の実施形態による画像取得アセンブリ１ｂの分解図であり、画像取得アセンブリ１ｂと画像取得アセンブリ１間の差異は基板アセンブリ１０に代わって、基板アセンブリ１０ｂを備えている。

基板アセンブリ１０ｂは、本体１１０と複数の支持層 (たとえば支持層１３０ｂ１、１３０ｂ２、および、１３０ｂ３)を備える。支持層１３０ｂ１、１３０ｂ２、および、１３０ｂ３が、本体１１０上にスタックされる。支持層１３０ｂ１、１３０ｂ２、および１３０ｂ３の剛性は、別の隣接する支持層の剛性と異なる。たとえば、支持層１３０ｂ１と１３０ｂ３は同じ剛性を有し、支持層１３０ｂ２は、支持層１３０ｂ１と１３０ｂ３の剛性と異なる剛性を有する。このような配置により、基板アセンブリ１０ｂの機械的強度がさらに増し、画像取得アセンブリ１ｂの画質が改善される。

図５と図６を参照すると、本発明の一つの実施形態による画像取得アセンブリ１ｃの分解図が図５に示され、基板アセンブリ１０ｃの底面図が図６に示されている。図５に示したように、画像取得アセンブリ１ｃと画像取得アセンブリ１間の差異は、基板アセンブリ１０に代わって、基板アセンブリ１０ｃを備えることである。

基板アセンブリ１０ｃは、本体１１０と支持層１３０ｃを備えている。 既述した目的のため、図５に示されるように、本体１１０ｂの中央部分１１０ａと周辺部分１１０ｂが定義される。中央部分１１０ａは光軸Ｏに相対し、周辺部分１１０ｂは、本体１１０の中央部分と外側面(たとえば、外側面１１６と１１８)間に位置する。この実施形態において、中央部分１１０ａに対応する後表面１１３の面積と後表面１１３全体の面積の比率は、ＣＭＯＳイメージセンサーアクティブ領域に基づいて、約５０％から約１００％である。

支持層１３０ｃは、本体１１０の周辺部分１１０ｂに対応する後表面１１３上に形成される。中央部分１１０ａに対応する本体１１０の後表面１１３は、支持層１３０ｃにより被覆されない。すなわち、本体１１０の中央に対応する開口１３１(つまり、光軸Ｏに相対する）は、支持層１３０ｃ上に形成される。言い換えると、図６に示されるように、支持層１３０ｃは、複数の支持部、たとえば支持部１３０ｃ１、１３０ｃ２、１３０ｃ３、および、１３０ｃ４を備える。支持部１３０ｃ１、１３０ｃ２、１３０ｃ３、および１３０ｃ４は、光軸Ｏに周辺的に配置される。各支持部１３０ｃ１、１３０ｃ２、１３０ｃ３、および１３０ｃ４は、本体１１０の外側面１１２、１１４、１１６、および１１８のひとつに接続される。

一つの実施形態において、開口１３１ｃは、画像キャプチャエレメント３３の形状に対応する形状を有する。たとえば画像キャプチャエレメント３３と開口１３１ｃは、それぞれ長方形である。よって、画像キャプチャエレメント３３により捕らえられる大部分の光線は、支持層１３０ｃを通過せず、画像品質は支持層１３０ｃの影響を受けない。しかし、開口１３１ｃの形状は、実施形態に制限されない。たとえば図７に示されるように、支持層１３０ｄ上に形成される開口１３１ｄは楕円形状である。

図８は、本発明の他の実施形態による基板アセンブリ１０ｅの底面図で、基板アセンブリ１０ｅと基板アセンブリ１０ｃの差異は、支持層１３０ｃに代わって、支持層１３０ｅを備えていることである。
支持層１３０ｅは、第一支持部１３０ｅ１と第二支持部１３０ｅ２を備える。第一と第二支持部１３０ｅ１と１３０ｅ２は、本体１１０の周辺部分１１０ｂに対応する後表面１１３に形成される。特に、第一と第二支持部１３０ｅ１と１３０ｅ２は、光軸Ｏの左右両側に位置し、それぞれ外側面１１６と１１８ (つまり、本体１１０の２個の短い側辺)に接続されている。第一と第二支持部１３０ｅ１と１３０ｅ２の剛性は、同じか、又は異なる。この実施形態において、第一と第二支持部１３０ｅ１と１３０ｅ２は、異なる剛性を有する。

図９は、本発明の異なる実施形態による基板アセンブリ１０fの底面図で、基板アセンブリ１０fと基板アセンブリ１０ｃ間の差異は、支持層１３０ｃに代わって、支持層１３０ｆを備えることである。
支持層１３０ｆは、第一支持部１３０ｆ１と第二支持部１３０ｆ２を備えている。第一と第二支持部１３０ｆ１と１３０ｆ２は、本体１１０の周辺部分１１０ｂに対応する後表面１１３上に形成される。特に、第一と第二支持部１３０ｆ１と１３０ｆ２は、光軸Ｏの上下両側に位置し、それぞれ外側面１１２と１１４ (つまり、本体１１０の２個の長い側面）に接続されている。第一と第二支持部１３０ｆ１と１３０ｆ２の剛性は、同じか異なる。この実施形態において、第一と第二支持部１３０ｆ１と１３０ｆ２は、異なる剛性を有する。

図１０は、本発明の他の実施形態による画像取得アセンブリの分解図で、図１１は基板アセンブリ１０g の底面図である。図１０に示されるように、画像取得アセンブリ１gと画像取得アセンブリ１の差異は、基板アセンブリ１０に代わって、基板アセンブリ１０gを備えることである。基板アセンブリ１０ｂは、本体１１０と支持層１３０ｇを備える。支持層１３０ｇは、中央部分１１０ａに対応する本体１１０の後表面１１３上に形成される。周辺部分１１０ｂに対応する本体１１０の後表面１１３は、支持層１３０ｇにより被覆されない。
すなわち、支持層１３０ｇの境界１３３ｇは、本体１１０の外側面 (たとえば、外側面１１６と１１８)から離れている。この実施形態において、支持層１３０ｇの幅Ｗ３は、画像キャプチャエレメント３３の幅Ｗ２以下である。

上記の実施形態において、支持層１３０ｇは、画像キャプチャエレメント３３の形状に対応する形状を有する。たとえば図１１に示されるように、支持層１３０ｇは、画像キャプチャエレメント３３の形状に対応する長方形を有する (図１０)。しかし、支持層１３０ｇの形状は図示の実施形態に制限されない。たとえば図１２に示されるように、基板アセンブリ１０ｈの本体１１０上に形成される支持層１３０ｇは楕円形状である。

本発明では好ましい実施例を上述の通り開示したが、本発明は決してこれらに限定するものではない。当該技術を熟知する者（当業者）なら誰でも、本発明の技術的思想の領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができる。

1、1a、1b、1c、1g 〜画像取得アセンブリ
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h 〜基板アセンブリ
110 〜 本体
110a 〜 中央部分
110b 〜 周辺部分
111 〜 前表面
112、114、116、118 〜外表面
113 〜 後表面
130a、130c、130d、130g、130h 〜 支持層
130b1、130b2、130b3 〜 支持層
130c1、130c2、130c3、130c4 〜 支持部
130e1 〜 第一支持部
130e2 〜 第二支持部
130f1 〜 第一支持部
130f2 〜 第二支持部
131c、131d 〜 開口
133g 〜 境界
20 〜レンズユニットアレイ
21 〜 所定平面
30 〜光学センサーユニット
31 〜 基板
33 〜画像キャプチャエレメント
O 〜 光軸

Claims (20)

1. レンズモジュールであって、基板アセンブリを備え、前記基板アセンブリは、
   本体と、
   平面的構造を有すると共に、第一材料で作られる前記本体上に形成され、前記第一材料と異なる第二材料で作られた支持層と、および、
   前記基板アセンブリ上に形成されるレンズユニットアレイと
   を備えることを特徴とするレンズモジュール。
2. 前記レンズユニットアレイは所定平面に配列され、前記支持層は、前記所定平面に平行な伸張方向に延伸することを特徴とする、請求項１に記載のレンズモジュール。
3. 前記本体は、前表面と、前記前表面とは反対の後表面、および前記前表面と前記後表面を接続する少なくともひとつの外側面を備え、前記支持層は、前記前表面と前記後表面のすくなくともひとつ上に形成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
4. 前記支持層の境界は、前記外表面から離れていることを特徴とする、請求項３に記載のレンズモジュール。
5. 前記外側面の数量は複数個で、前記支持層は、前記外側面のひとつにそれぞれ接続される複数の支持部を含むことを特徴とする、請求項３に記載のレンズモジュール。
6. 前記支持部のひとつの剛性は、別の支持部の剛性と異なる剛性を有することを特徴とする、請求項５に記載のレンズモジュール。
7. 支持層の数量は複数個であり、前記支持層は前記本体にスタックされ、一つの支持層の剛性は、別の隣接する支持層の剛性とは異なることを特徴とする、請求項１に記載のレンズモジュール。
8. 前記本体の中央に対応する開口が、前記支持層上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のレンズモジュール。
9. 前記第一材料はガラスであることを特徴とする、請求項１に記載のレンズモジュール。
10. 前記第二材料は高分子複合材であることを特徴とする、請求項１に記載のレンズモジュール。
11. 光軸が通過するレンズモジュールであって、基板アセンブリを備え、前記基板アセンブリは、
    前記光軸に相対する中央部分、および前記中央部分と前記本体の外側面間に位置する周辺部分を有する本体と、および、
    平面的構造を有すると共に、前記中央部分、前記周辺部分、または前記中央部分と前記周辺部分の両方に対応して、第一材料で作られ前記本体上に形成され前記第一材料と異なる第二材料で作られる支持層と、および、
    前記基板アセンブリ上に形成されるレンズユニットアレイと、
    を備えることを特徴とするレンズモジュール。
12. 前記レンズユニットアレイは所定平面に配列され、前記支持層は、前記所定平面に平行な伸張方向に延伸することを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
13. 前記支持層は複数の支持部を備え、前記支持部は、周辺部分上に形成されると共に、前記光軸周辺に配列されることを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
14. 前記支持部のひとつは、別の支持部と異なる剛性を有することを特徴とする、請求項１３に記載のレンズモジュール。
15. 前記支持層は、前記周辺部分上に形成され、前記光軸を中心とする二つの反対側に位置する第一支持部と第二支持部を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
16. 前記支持層の数量は複数個で、前記支持層は前記本体にスタックされ、前記支持層の剛性は、別の隣接する支持層の剛性と異なることを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
17. 前記第一材料はガラスであることを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
18. 前記第二材料は高分子複合材であることを特徴とする、請求項１１に記載のレンズモジュール。
19. 画像取得アセンブリであって、
    レンズユニットアレイと、
    前記レンズユニットアレイを通過する光線を捕らえるように設置される画像キャプチャエレメントと、および、
    前記レンズユニットアレイと前記画像キャプチャエレメント間に配置される基板アセンブリとを備え、前記基板アセンブリは、
    本体とおよび、平面的構造を有し、前記本体上に形成される支持層とを備え、前記本体は第一材料で作られ、前記支持層は、前記第一材料と異なる第二材料で作られることを特徴とする、画像取得アセンブリ。
20. 開口が前記支持層上に形成され、前記開口は、前記画像キャプチャエレメントの形状に対応する形状を有することを特徴とする、請求項１９に記載の画像取得アセンブリ。

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