JP5390277B2 - マイクロレンズ、マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズの製造装置、及びマイクロレンズを備えたカメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、マイクロレンズ、マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズの製造装置及びマイクロレンズを備えたカメラモジュールに関するものである。前記マイクロレンズは、携帯電話用のカメラモジュールなどを含めた小型映像装置に使われる。

従来、両面のレンズプロファイルを有するマイクロレンズを製造する一方法としては、透明なレンズ基板の上面に紫外線硬化物質を塗布する段階と、前記レンズ基板に金属モールドを加圧して複製する段階と、前記モールドで加圧されたレンズ基板の下面から紫外線を照射して、前記レンズ基板の上面の硬化物質を硬化する段階と、前記レンズ基板の下面に紫外線硬化物質を塗布する段階と、前記レンズ基板に金属モールドを加圧して複製する段階と、前記モールドで加圧されたレンズ基板の上面から紫外線を照射して、前記レンズ基板の下面の硬化物質を硬化する段階とを経る（下記の特許文献１を参照）。

しかし、このような製造方法は、レンズ基板下面の硬化時に、既に形成されているレンズ基板の上面のレンズによって紫外線のフォーカシングがなされるために、レンズ面の均一な硬化が難しくて精密な形状を得にくい。

従来の他のマイクロレンズを製造する方法としては、まずレンズ基板の上面に形成されるレンズプロファイルを有した第１金属モールドを製作する段階と、前記第１金属モールドから透明な第１軟性モールドでレンズプロファイルを１次複製する段階と、レンズ基板の上面にレンズ要素の物質を塗布した後、前記第１軟性モールドで加圧、２次複製してレンズ基板の上面に最終レンズプロファイルを形成する段階と、前記レンズ基板の下面に形成されるレンズプロファイルを有した第２金属モールドを製作する段階と、前記第２金属モールドから透明な第２軟性モールドでレンズプロファイルを１次複製する段階と、レンズ基板の下面にレンズ要素の物質を塗布した後、前記第２軟性モールドで加圧、２次複製してレンズ基板の下面に最終レンズプロファイルを有する段階とを含む（下記の特許文献２〜４を参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特開２０００−３０１５５０号 特開２００３−２１１４６２号 特開２００４−１６３６９５号 特開２００７−２５２９７号

しかし、このような製造方法は、多段階で複製工程がなされることでレンズ基板や金型の収縮による補正が容易ではなく、前記基板の上面及び下面に位置したレンズ要素間に位置を正確に合わせにくい。

一方、前記従来の技術は、前記上面レンズ要素と下面レンズ要素との間に、屈折力が０であるレンズ基板が介在されているので、全体の厚さが厚くなるという問題点がある。

一方、前記従来のマイクロレンズをカメラモジュールに適用される場合、前記マイクロレンズ複数個が設定された離隔距離を有して配されなければならない。前記マイクロレンズの間に正確な隔離距離を有するためには、前記マイクロレンズの間にシリコン素材などからなるスペーサが介在される。前記スペーサは、前記マイクロレンズと別途の工程によって製造される。これにより、スペーサを製造するコストが必要となり、カメラモジュールの製作工程及び時間が増加するという問題点がある。

本発明は、一回の硬化でレンズ基板の両面にレンズ要素を形成させることができるマイクロレンズの製造装置と、該マイクロレンズの製造方法と、該マイクロレンズと、それを備えたカメラモジュールとを提供する。

また、本発明は、両面レンズ要素間の位置整合ができ、全体の厚さが薄く、カメラモジュールでの使用時に別途のスペーサの不要なマイクロレンズの製造装置と、該マイクロレンズの製造方法と、該マイクロレンズと、それを備えたカメラモジュールと、を提供する。

本発明の実施形態によるマイクロレンズの製造方法は、マイクロレンズのレンズ要素の第１レンズプロファイルに合わせて第１モールドを製造する段階と、前記レンズ要素の第２レンズプロファイルに合わせて第２モールドを製造する段階と、前記第２モールドを中空ホールが形成されたレンズ基板の一面に整列する段階と、前記レンズ要素の原料を前記レンズ基板の前記中空ホール内に供給する段階と、前記第１モールドを前記中空ホールが形成されたレンズ基板の他面に整列した後、前記レンズ要素の原料を加圧して、前記レンズ要素の前記第１レンズプロファイル及び前記第２レンズプロファイルを成形するとともに前記レンズ基板の両面のうち少なくとも一方向に突設するスペーサ部を成形する段階と、前記成形されたレンズ要素を硬化させる段階と、前記第１モールド及び前記第２モールドを分離する段階と、を含む。

本発明の他の側面でマイクロレンズの製造装置は、中空ホールを有したレンズ基板と、前記レンズ基板の前記中空ホールを貫通して形成され、前記中空ホールの両面それぞれレンズプロファイルを有したレンズ要素と、を備えたマイクロレンズを製造する装置であって、第１モールドと、第２モールドと、成形手段と、硬化手段と、を備える。

第１及び第２モールドは、前記レンズ基板を中心に互いに対抗するように配され、それぞれ前記レンズ基板に向かう面は、前記レンズ要素のプロファイルと対応して形成される。

成形手段は、前記第１モールド及び前記第２モールドの間に投入されたレンズ要素の原料を、所望のレンズプロファイルを有するレンズ要素に成形する。

硬化手段は、成形されたレンズ要素を硬化させる。

本発明のまた他の側面での望ましい実施形態によるマイクロレンズは、レンズ基板と、レンズ要素とを備える。レンズ基板は、中空ホールを有する。レンズ要素は、前記レンズ基板の中空ホールの内部を貫通して、前記中空ホールの両側にそれぞれ形成された第１レンズ主機能部及び第２レンズ主機能部を有する。

本発明のさらに他の側面での望ましい実施形態によるカメラモジュールは、積層形成されたマイクロレンズと、前記マイクロレンズを通じて入力される映像を処理するウエハーレベル撮像素子とを備える。この場合、前記マイクロレンズのうち少なくとも一つは、中空ホールを有したレンズ基板と、前記レンズ基板の前記中空ホールの内部を貫通して形成されたレンズ要素とを含む。

この場合、前記レンズ要素は、第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部と、スペーサ部とを備える。前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部は、前記中空ホールに対して同径あるいは小径を有し、前記中空ホールの一側及び他側に配される。スペーサ部は、前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部と一体に形成され、前記第１レンズ主機能部及び第２レンズ主機能部のうち少なくとも一つから延びて、前記レンズ基板の一側及び他側のうち少なくとも一方向に突設される。この場合、前記積層されるマイクロレンズが、前記スペーサ部によって離隔される。

本発明の一実施形態によれば、一回の硬化でレンズ基板の両面にレンズ要素を形成させることによって、マイクロレンズの製造時間が短縮され、製造コストが低減し、レンズ要素の第１及び第２レンズプロファイル間の位置整合ができる。

また、マイクロレンズのレンズ要素の間にレンズ基板が介在されず、全体の厚さが薄くなる。

また、カメラモジュールでの使用時に別途のスペーサが不要なので、カメラモジュールの製造コストが低減し、製造時間が短縮される。

本発明の望ましい実施形態によるマイクロレンズの製造装置を示した断面図である。 本発明の他の側面で望ましい実施形態によるマイクロレンズの製造方法を示したフローチャートである。 図２のマイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第１モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第１モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第１モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第１モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第１モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第２モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第２モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第２モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第２モールドを製造する段階を示した断面図である。 マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図であり、第２モールドを製造する段階を示した断面図である。 レンズ基板を第２モールドに整列する段階を示した断面図である。 レンズ要素の原料を第１モールド及び第２モールドの間に供給する段階を示した断面図である。 レンズ要素を成形し、硬化する段階を示した断面図である。 第１モールドと第２モールドとを分離する段階を示した断面図である。 本発明のまた他の側面で望ましい実施形態によるマイクロレンズを示した断面図である。 本発明のさらに他の側面で望ましい実施形態によるカメラモジュールを示した断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態について詳しく説明する。

図１は、本発明の望ましい実施形態によるマイクロレンズの製造装置１０を示す。この場合、マイクロレンズの製造装置１０とは、中空ホール１１５を有したレンズ基板１１０と、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５を貫通して形成され、その両面にレンズプロファイルを有したレンズ要素１２０を備えたマイクロレンズ１００を製造する装置である。前記マイクロレンズは、ウエハーレベルパッケージ（ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ ｐａｃｋａｇｅ）に使われうるサイズを有しうる。

図１に示されたように、本発明の実施形態によるマイクロレンズの製造装置１０は、第１モールド２０と、第２モールド３０と、成形手段４０と、硬化手段５０とを備える。

第１モールド２０は、第１ベース基板２１と、第１モールド用基板２２と、第１モールド用レンズ２７とを備える。

第１ベース基板２１は、第１モールド用基板２２及び第１モールド用レンズ２７を支持する。この場合、前記第１ベース基板２１は、ガラス（ｇｌａｓｓ）基板または石英基板などの透明基板であるか、不透明基板であり得る。前記第１ベース基板２１は、紫外線を通過させる素材からなりうる。

第１モールド用基板２２は、前記第１ベース基板２１のレンズ隣接面に付着される。この場合、前記第１モールド用基板２２には、第１モールド用レンズ収容ホール２４が形成される。前記第１モールド用レンズ収容ホール２４は、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５に対応して形成される。

第１モールド用レンズ２７は、前記第１モールド用レンズ収容ホール２４に挿入され、前記第１ベース基板２１に付着される。前記第１モールド用レンズ２７は、完成されたマイクロレンズ１００の第１レンズプロファイルと対応する形状を有している。この場合、前記第１モールド用レンズ２７は、前記第１モールド用レンズ収容ホール２４に定着される底部２８と、前記マイクロレンズプロファイルと反対形状を有した本体部２９とに区分されうる。また、前記第１モールド用レンズ収容ホール２４は、それぞれ前記底部２８を定着させる第１底ホール部２６と、前記本体部２９を収容する本体ホール部２５（第１挿入ホール部に相当する）とが互いに段付けられるように形成される。

第２モールド３０は、第２ベース基板３１と、第２モールド用基板３２と、第２モールド用レンズ３７とを備える。

第２ベース基板３１は、第２モールド用基板３２と第２モールド用レンズ３７とを支持する。この場合、第２ベース基板３１は、第１ベース基板２１と同一な素材からなりうる。

第２モールド用基板３２は、前記第２ベース基板３１に付着される。この場合、前記第２モールド用基板３２には、第２モールド用レンズ収容ホール３４が形成される。前記第２モールド用レンズ収容ホール３４は、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５に対応して形成される。

第２モールド用レンズ３７は、前記第２モールド用レンズ収容ホール３４に挿入され、前記第２ベース基板３１に付着される。前記第２モールド用レンズ３７は、完成されたマイクロレンズ１００の第２レンズプロファイルと対応する形状を有している。この場合、前記第２モールド用レンズ３７は、前記第２モールド用レンズ収容ホール３４に定着される底部３８と、前記マイクロレンズのレンズ要素１２０の形状のための本体部３９とに区分されうる。この場合、前記第２モールド用レンズ収容ホール３４は、それぞれ前記底部３８を定着させる第２底ホール部３６と、前記本体部３９を収容する本体ホール部３５（第２挿入ホール部に相当する）とが互いに段付けられるように形成される。

前記レンズ基板１１０は、前記第１モールド２０及び第２モールド３０のうち一つに定着される。図面では、その一例として、前記レンズ基板１１０が、前記第２モールド用基板３２に定着されている。

成形手段４０は、前記第１モールド２０及び第２モールド３０の間に投入されたレンズ要素１２０の原料すなわち、レンズ要素母材を加圧して成形させる。すなわち、前記成形手段４０は、前記第２モールド３０の第２モールド用レンズ３７上にレンズ要素１２０の原料を加圧することによって、前記流動性のあるレンズ要素１２０の原料が、前記第１及び第２モールド用レンズ２７、３７の外郭に合わせて複製されて成形される。この場合、前記レンズ要素の原料が、前記第１及び第２モールド形状及びスペーサ空間に円滑に満たされるように真空環境でレンズの投入と加圧硬化とがなされうる。

硬化手段５０は、前記第１及び第２モールド２０、３０の間で成形されたレンズ要素１２０を硬化させる。この場合、前記硬化手段５０は、紫外線硬化手段であり、前記レンズ要素１２０は、紫外線によって硬化される素材からなりうる。

前記成形手段４０及び硬化手段５０は同時に作動して、前記マイクロレンズが成形されると同時に硬化させることもできる。

本発明によるマイクロレンズの製造装置１０によれば、第１及び第２モールド２０、３０の間を一回のみ加圧してマイクロレンズを製造することができる。そのために、前記硬化手段５０は、前記レンズ要素１２０を一側及び他側で同時に硬化させることができる。その一例として、前記硬化手段５０が紫外線硬化手段であって、前記第１モールド２０の外郭及び前記第２モールド３０の外郭で紫外線を前記第１及び第２モールド３０内に照射するように配されうる。この場合、前記第１モールド用基板２２及び前記第２モールド用基板３２は、それぞれ紫外線を通過させる素材からなり、前記レンズ要素１２０は、紫外線硬化性ポリマー素材からなる。

これにより、マイクロレンズの製造時間が短縮される。これと同様に、レンズ基板１１０を中心に一側及び他側に位置したレンズプロファイルが同時に成形、硬化されることによって、第１及び第２レンズプロファイル間に位置誤差及び形状精密度の誤差が発生しない。

一方、前記レンズ要素１２０は、レンズ主機能部１２１とスペーサ部１２７とを含みうる。この場合、前記レンズ主機能部１２１とスペーサ部１２７は、一体に形成される。前記レンズ主機能部１２１は、集光するか分散するレンズの主機能を担当する。前記スペーサ部１２７は、前記マイクロレンズと一側または他側に隣接する他のマイクロレンズとの離隔距離を調節する。

カメラモジュールの場合には、複数個のレンズが所定の間隔を有して積層されているが、従来は、前記間隔を保持するために、レンズの間に別途製作されたスペーサを介在した。前記スペーサは、ガラスやシリコンのようなシリコンウエハーを使う。

しかし、本発明では、スペーサを別途製作せず、レンズ主機能部１２１と一体になったスペーサ部１２７を前記レンズ主機能部１２１と同時に製作することによって、レンズが積層される場合、別途のスペーサなしに所定の隔離距離を有するようにできる。

前記レンズ要素１２０の一側にスペーサ部１２７を位置させるためには、前記第１モールド用レンズ２７の外側面と前記第１モールド用レンズ収容ホール２４の内側面との間の空間は、前記完成されたマイクロレンズの第１スペーサ部の形状に対応した形状を有するようにできる。すなわち、前記第１モールド用基板２２の本体ホール部２５を前記マイクロレンズから遠くなるほど広く形成させ、前記第１モールド用レンズ２７の外側面を前記マイクロレンズから遠くなるほど狭く形成させれば、前記本体ホール部２５と第１モールド用レンズ２７との間にスペーサ部１２７が形成される空間が形成され、ここに成形手段４０によってレンズ要素１２０の原料が満たされて複製されることで、第１スペーサ部１２７が形成される。これと同一な方法で、前記レンズ要素１２０の他側にスペーサ部を形成させるために、前記第２モールド用レンズ３７の外側面と前記第２モールド用レンズ収容ホール３４の内側面との間の空間は、前記完成されたマイクロレンズの第２スペーサ部の形状に対応した形状を有するようにできる。この場合、スペーサ部の狭い空間にレンズ原料が円滑に充填されるように表面処理及び真空環境の造成が必要である。

もし、スペーサ部１２７をレンズ主機能部１２１と一体に形成するために、直にスペーサ部が設けられた加工金型を使えば、抜き勾配を考慮してそのプロファイル傾斜（α）を、例えば、３５°以下などに制限するしかない（図１参照）。これと異なって、本発明の実施形態によるマイクロレンズの製造装置１０によれば、レンズの有効径とスペーサ部１２７との加工を分離し、モールド用レンズとモールド用基板とによってスペーサ部１２７を形成させることで、レンズのプロファイルに対する制約が大きくならない。これにより、レンズのサイズをより小さくできる。

一方、前記第１モールド用基板２２の前記マイクロレンズとの隣接面及び前記第２モールド用基板３２の前記マイクロレンズとの隣接面には、それぞれ前記レンズ基板１１０との整列のための整列マーク２３、３３が形成されることが望ましい。

前記第２モールド用基板３２のレンズ隣接面に位置した整列マーク３３は、レンズ基板１１０を正確な位置に定着させるものであり、前記第１モールド用基板２２のレンズ隣接面に位置した整列マーク２３は、第１モールド用基板２２を正確な位置にレンズ基板１１０と整列させるものである。

図２は、本発明の他の側面で、図１に示された構造を有したマイクロレンズの製造装置１０などを利用したマイクロレンズを製造する方法の各段階を示したフローチャートである。

図１及び図２に示されたように、本発明の実施形態によるマイクロレンズの製造方法は、マイクロレンズ１００のレンズ要素１２０の第１レンズプロファイルに合わせて第１モールド２０を製造する段階（Ｓ１）と、レンズ要素１２０の第２レンズプロファイルに合わせて第２モールド３０を製造する段階（Ｓ２）と、中空ホール１１５が形成されたレンズ基板１１０を前記第２モールド３０の一面に整列する段階（Ｓ３）と、前記レンズ要素１２０の原料を前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５内に供給する段階（Ｓ４）と、前記第１モールド２０及び第２モールド３０の間を加圧して、前記レンズ要素１２０の第１及び第２レンズプロファイルを成形させる段階（Ｓ５）と、前記レンズ要素１２０を硬化させる段階（Ｓ６）と、前記第１モールド２０及び第２モールド３０を分離する段階（Ｓ７）とを含む。

本発明によってマイクロレンズが製造されれば、前記マイクロレンズは、主機能部１２１の中間にレンズ基板１１０が介在されず、レンズの厚さが減少し、第１レンズプロファイルと第２レンズプロファイルとを同時に形成させうるということで、製造時間が短縮される。

図３Ａないし図８は，マイクロレンズの製造方法の各段階を示した断面図である。本発明の実施形態によるマイクロレンズを製造するためには、図３Ａないし図４Ｅに示されたように、第１及び第２モールドをそれぞれ形成させる段階を経る。

まず前記レンズ要素１２０の第１レンズプロファイルに合わせて第１モールド２０を形成させる段階は、図３Ａないし図３Ｅに示されている。

前記第１モールド２０を製造するためには、図３Ａに示されたように、第１モールド用基板２２を提供する段階と、図３Ｂ及び図３Ｃに示されたように、前記第１モールド用基板２２に第１モールド用レンズ収容ホール２４を形成させる段階と、図３Ｄに示されたように、前記第１モールド用レンズ収容ホール２４に、前記マイクロレンズの第１レンズプロファイルと対応する第１モールド用レンズ２７を整列する段階と、図３Ｅに示されたように、第１ベース基板２１を前記第１モールド用レンズ２７の底面及び前記第１モールド用基板２２に接合する段階とを経る。

この場合、前記第１モールド用基板２２は、シリコンまたはガラス基板であり得る。また、前記第１モールド用基板２２は、透明または不透明素材からなり、後述するようにレンズ要素の原料を硬化させる方法によって多様な素材からなりうる。

前記第１モールド用基板２２に前記第１モールド用レンズ収容ホール２４を形成させる段階は、図３Ｂに示されたように、前記第１モールド用レンズ２７（図３Ｄ参照）の底部２８（図３Ｄ参照）が挿入、定着されるように、前記第１モールド用基板２２の底面から引き込まれた第１底ホール部２６を形成させる段階と、図３Ｃに示されたように、前記第１モールド用レンズ２７（図３Ｄ参照）の本体部２９（図３Ｄ参照）が収容されるように、前記第１モールド用基板２２のレンズ隣接面から引き込まれて、前記第１底ホール部２６と段差を有し、貫通形成された第１本体ホール部２５を形成させる段階とを含みうる。

また、前記第１モールド用レンズ収容ホール２４に前記第１モールド用レンズ２７を整列させる段階で、前記第１モールド用レンズ２７の外側面と前記第１モールド用レンズ収容ホール２４の内側面との間の空間は、完成されたマイクロレンズの第１スペーサ部の形状を有することが望ましい。

前記第１モールド用基板２２には、前記レンズ基板と正確に整列されるように少なくとも一つの整列マーク２３が形成されることが望ましい。この場合、前記第１モールド用基板２２の整列マーク２３は、図３Ｂないし図３Ｅに示された工程のうち何れか一つの工程で形成される。

これと同様に、第２モールド３０を図４Ａないし図４Ｅに示されたように、まずレンズ要素１２０の第２レンズプロファイルに合わせて製造する。

前記段階をより詳しく説明すれば、図４Ａに示されたように、第２モールド用基板３２を提供する段階を経る。前記第２モールド用基板３２は、シリコンまたはガラス基板であり得る。また、前記第２モールド用基板３２は、透明または不透明素材からなり、後述するようにレンズ要素の原料を硬化させる方法によって多様な素材からなりうる。

その後に、図４Ｂ及び図４Ｃに示されたように、前記第２モールド用基板３２に第２モールド用レンズ収容ホール３４を形成させる。

前記第２モールド用レンズ収容ホール３４は、少なくとも一つの段差を有しうる。前記第２モールド用レンズ収容ホール３４は、第２モールド用レンズ３７（図４Ｄ参照）が挿入、整列され、レンズ要素１２０の原料が注入される空間としての役割を果たす。

この場合、前記第２モールド用レンズ収容ホール３４は、少なくとも一つの段差を有するように形成されることが望ましい。そのために、前記第２モールド用収容ホール３４を形成させる段階は、図４Ｂに示されたように、前記第２モールド用レンズ３７（図４Ｄ参照）の底部３８（図４Ｄ参照）を収容、支持するように第２底ホール部３６を形成させる段階と、図４Ｃに示されたように、前記第２モールド用レンズ３７（図４Ｄ参照）の本体部３９（図４Ｄ参照）を挿入する第２本体ホール部３５を形成させる段階とを経ることができる。

この場合、第２モールド用基板３２の底面から一部をエッチングすることで、前記第２底ホール部３６を形成させ、前記第２本体ホール部３５を前記第２モールド用基板３２のレンズ隣接面から裏面エッチングやサンドブラストの方法などを使って形成させることができる。前記第２底ホール部３６は、第２モールド用レンズ３７（図４Ｄ参照）の底部３８（図４Ｄ参照）が安定的に支持されうる直径を有し、前記第２本体ホール部３５は、前記第２モールド用レンズの本体部３９（図４Ｄ参照）を収容できるように形成され、前記第２底ホール部３６と第２本体ホール部３５とが合う地点で互いに段付けられるように形成される。この場合、前記第２本体ホール部３５は、スペーサ部１２７（図８参照）を形成させるために、レンズに近付くほど次第に直径が小さくなるように形成される。

その後に、図４Ｄに示されたように、前記第２モールド用レンズ収容ホール３４に第２モールド用レンズ３７を整列する。前記第２モールド用レンズ３７は、本体部３９と底部３８とを有する。前記本体部３９は、完成される下側レンズ要素１２０の第２レンズプロファイルの反対形状を有し、前記底部３８は、前記第２底ホール部３６に定着される。

この場合、前記第２モールド用レンズ３７を第２モールド用レンズ収容ホール３４の底面から挿入して、前記第２底ホール部３６に前記第２モールド用レンズ３７の底部３８を支持させ、前記第２本体ホール部３５に前記第２モールド用レンズ３７の本体部３９を挿入させる。

この場合、前記第２モールド用レンズ３７の外側面と第２モールド用レンズ収容ホール３４の内側面との間の空間は、レンズ要素１２０のスペーサ部１２７（図８参照）を形成させることができ、これにより、前記第２モールド用レンズ３７及び第２モールド用レンズ収容ホール３４の形状を前記スペーサ部１２７（図８参照）に合わせて形成させることができる。これにより、第２レンズ主機能部とスペーサ部とを同時に一体に形成させることができる。

その後に、図４Ｅに示されたように、前記第２ベース基板３１を前記第２モールド用レンズ３７の底面及び第２モールド用基板３２の底面に接合させる。

前記第２モールド３０を製造した後には、図５に示されたように、レンズ基板１１０を前記第２モールド３０、より正確には第２モールドの第２モールド用基板３２に整列させる工程を経る。この場合、前記レンズ基板１１０及び前記第２モールド用基板３２には、それぞれ前記レンズ基板と第２モールドとの間が正確に整列されるように少なくとも一つの整列マーク１１３、３３が形成されることが望ましい。この場合、前記第２モールド用基板３２の整列マーク３３は、図４Ｂないし図４Ｅに示された工程のうち何れか一つの工程で形成される。

前記レンズ基板１１０には、中空ホール１１５が形成されている。前記中空ホール１１５は、完成されたレンズの主機能部１２１（図８参照）より外郭で取り囲み、完成されたレンズのスペーサ部１２７（図８参照）が、前記中空ホール１１５の外郭のレンズ基板１１０上に突出される程度のサイズを有することが望ましい。これにより、前記第１及び第２レンズ主機能部には、レンズ基板１１０が介在しないため、レンズの厚さを最小限にでき、スペーサ部１２７が、前記レンズ基板１１０によって安定的に支持されうる。

前記マイクロレンズは、第１スペーサ部及び第２スペーサ部のうち一つを備えることもでき、第１及び第２スペーサ部の全部を備えることもできる。

一方、前記レンズ基板１１０（図５参照）にも、前記整列マーク２３と対応する整列マーク１１２（図５参照）が形成されることが望ましい。

その後に、図６に示されたように、レンズ要素１２０の原料１２０ａを前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５内に供給する。前記レンズ要素１２０の原料１２０ａは、紫外線硬化性ポリマーであるか、ガラス素材であるか、熱硬化性素材として柔軟性を有する素材である。

その後に、図７に示されたように、前記第１モールド２０及び第２モールド３０の間を加圧して、前記レンズ要素１２０を成形させる段階を経る。その一例として、上側から第１モールド２０を下降させ、これと対向する第２モールド３０とともに前記レンズ要素１２０の原料を加圧して、前記第１及び第２モールド用レンズ形状が、前記第１及び第２レンズプロファイルに複製されるようにしうる。この場合、前記レンズ要素１２０は、レンズ主機能部１２１とともに、スペーサ部１２７が同時に成形される。

これにより、一回の成形段階を通じて、両面のレンズプロファイル１２２、１２３が作られると同時に、スペーサ部１２７もレンズ主機能部１２１と一体に形成される。

これと同様に、前記レンズ要素１２０を硬化させる段階を経る。前記レンズ要素１２０の第１及び第２レンズプロファイルを成形させる段階と、前記レンズ要素１２０を硬化させる段階とは、同時にまたは一定の時間間隔を置いてなされうる。

前記レンズ要素１２０を硬化させるための一つの実施形態としては、図７に示されたように、前記硬化手段５０が、前記第１モールド２０の底面を通じて前記レンズ要素１２０の一側に紫外線を照射すると同時に、前記第２モールド３０の底面を通じて前記レンズ要素１２０の他側に紫外線を照射することでなされうる。この場合、前記第１及び第２モールド２０、３０の第１及び第２ベース基板２１、３１は、それぞれ紫外線を通過させることができる素材からなり、前記レンズ要素１２０の原料が紫外線硬化性ポリマーからなることが望ましい。

本発明によれば、レンズ要素１２０の第１及び第２レンズプロファイルを同時に硬化させて、前記レンズ要素１２０を製造することができる。これを通じて、レンズ面の均一な硬化が可能であり、レンズの精密な形状を有するようになる。

その後に、図８に示されたように、前記第１モールド２０及び第２モールド３０を分離する段階を経ることによって、マイクロレンズが完成される。

図２ないし図８では、単一マイクロレンズである場合を例として説明したが、これに限定されず、レンズ基板１１０に複数の中空ホール１１５が形成され、前記中空ホール１１５に合わせて第１モールド２０及び第２モールド３０を形成させることができ、これにより、前記マイクロレンズが、複数個並んで形成されたマイクロレンズアレイを製造する方法を含む。

一方、本発明の製造方法によって製造されたマイクロレンズ１００は、図９に示されたように、レンズ基板１１０と、レンズ要素１２０とを備える。レンズ基板１１０は、中空ホール１１５を有する。

レンズ要素１２０は、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５の内部を貫通して、前記中空ホール１１５の両側にそれぞれ形成された第１及び第２レンズプロファイル１２２、１２３を有する。この場合、前記レンズ１２０は、レンズの主機能をするレンズ主機能部１２１を有する。前記レンズ主機能部１２１は、前記レンズ基板１１０の一側に配されて第１レンズプロファイルが形成された第１レンズ主機能部１２１ａと、前記レンズ基板１１０の他側に配されて第２レンズプロファイルが形成された第２レンズ主機能部１２１ｂとを備えることができる。

この場合、前記レンズ要素１２０の第１及び第２レンズ主機能部１２１ａ、１２２ｂの間にレンズ基板１１０が介在されない。これにより、レンズの厚さが減少して、前記レンズを適用したカメラモジュール２００（図１０参照）の厚さを減少させることができる。

この場合、前記第１及び第２レンズ主機能部１２１ａ、１２１ｂは、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５に対して同径あるいは小径を有し、前記レンズ基板１１０は、前記レンズ主機能部１２１と一体に形成されたスペーサ部１２７をさらに備えることができる。前記スペーサ部１２７は、前記第１及び第２レンズ主機能部１２１ａ、１２１ｂのうち少なくとも一つから延びて、前記レンズ基板１１０の両面のうち少なくとも一つに突設される。

これにより、スペーサ部１２７が、レンズ主機能部１２１と一体に形成されることによって、別途のスペーサを製造する必要がなくなる。

前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５は、前記レンズ主機能部１２１の外郭を取り囲むように形成され、前記スペーサ部は、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５の周辺部分の両面のうち少なくとも一つから突出されることが望ましい。

図１０は、本発明の他の側面で、本発明の実施形態によるマイクロレンズを備えたカメラモジュール２００を示した図である。図１０に示されたように、カメラモジュール２００は、積層形成されたマイクロレンズ１００と、前記マイクロレンズ１００を通じて流入される映像を処理するウエハーレベル撮像素子２１０とを備える。すなわち、カメラモジュール２００は、いわゆるウエハーレベルのカメラモジュールであり得る。

この場合、互いに積層されたマイクロレンズ１００ａ、１００ｂのうち少なくとも一つは、中空ホール１１５を有したレンズ基板１１０と、前記レンズ基板１１０の中空ホール１１５の内部を貫通して形成されたレンズ要素１２０とを含む。

前記レンズ要素１２０には、前記レンズ主機能部１２１とスペーサ部１２７とが一体に形成されている。前記レンズ主機能部１２１は、第１及び第２レンズ主機能部１２１ａ、１２１ｂを備えることができ、前記中空ホール１１５に対して同径あるいは小径を有し、前記中空ホールの両側に配される。スペーサ部１２７は、前記レンズ主機能部１２１と一体に形成されたものであって、前記第１レンズ主機能部１２１ａ及び第２レンズ主機能部１２１ｂのうち少なくとも一つから延びて、前記レンズ基板１１０の両面のうち少なくとも一方向に突設される。この場合、前記積層されるマイクロレンズ１００ａ、１００ｂが、前記スペーサ部１２７によって離隔される。これにより、カメラモジュールを成す部品数が減少する。

以上、本発明の望ましい実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が、本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に表われており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差点は、本発明に含まれたものと解されなければならない。

本発明は、マイクロレンズ、該マイクロレンズの製造方法、該マイクロレンズの製造装置及び該マイクロレンズを備えたカメラモジュール関連の技術分野に適用可能である。

１０ マイクロレンズの製造装置、
２０ 第１モールド、
２１ 第１ベース基板、
２２ 第１モールド用基板、
２３ 整列マーク、
２４ 第１モールド用レンズ収容ホール、
２５ 第１挿入ホール部、
２６ 第１底ホール部、
２７ 第１モールド用レンズ、
３０ 第２モールド、
３１ 第２ベース基板、
３２ 第２モールド用基板、
３３ 整列マーク、
３４ 第２モールド用レンズ収容ホール、
３５ 第２挿入ホール部、
３６ 第２底ホール部、
３７ 第２モールド用レンズ、
４０ 成形手段、
５０ 硬化手段、
１００ マイクロレンズ、
１１０ レンズ基板、
１１２ 整列マーク、
１１５ 中空ホール、
１２０ レンズ要素、
１２０ａ レンズ要素の材料、
１２１ レンズ主機能部、
１２２ 第１レンズプロファイル、
１２３ 第２レンズプロファイル、
１２７ 第１スペーサ部、第２スペーサ部、
２００ カメラモジュール。

Claims (20)

1. マイクロレンズのレンズ要素の第１レンズプロファイルに合わせて第１モールドを製造する段階と、
   前記レンズ要素の第２レンズプロファイルに合わせて第２モールドを製造する段階と、
   前記第２モールドを中空ホールが形成されたレンズ基板の一面に整列する段階と、
   前記レンズ要素の原料を前記レンズ基板の前記中空ホール内に供給する段階と、
   前記第１モールドを前記中空ホールが形成されたレンズ基板の他面に整列した後、前記レンズ要素の原料を加圧して、前記レンズ要素の前記第１レンズプロファイル及び前記第２レンズプロファイルを成形するとともに前記レンズ基板の両面のうち少なくとも一方向に突設するスペーサ部を成形する段階と、
   前記成形されたレンズ要素を硬化させる段階と、
   前記第１モールド及び前記第２モールドを分離する段階と、を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
2. 前記レンズ要素の前記第１レンズプロファイルに合わせて第１モールドを製造する段階は、
   第１モールド用基板を提供する段階と、
   前記第１モールド用基板に第１モールド用レンズ収容ホールを形成させる段階と、
   前記第１モールド用レンズ収容ホールに、前記マイクロレンズの前記第１レンズプロファイルと対応する第１モールド用レンズを整列する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。
3. 前記第１モールド用基板に前記第１モールド用レンズ収容ホールを形成させる段階は、
   前記第１モールド用レンズの底部を収容、支持するように、前記第１モールド用基板の底面から引き込まれた第１底ホール部を形成させる段階と、
   前記第１モールド用レンズの本体部を収容するように、前記第１モールド用基板のレンズ隣接面から引き込み形成され、前記第１底ホール部と段付けされるように前記第１底ホール部とともに貫通形成された第１挿入ホール部を形成させる段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。
4. 前記第１モールド用レンズ収容ホールに前記第１モールド用レンズを整列させる段階で、
   前記第１モールド用レンズの外側面と前記第１モールド用レンズ収容ホールの内側面との間の空間は、前記完成されたマイクロレンズの第１スペーサ部の形状と同一な形状を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. 前記レンズ要素の前記第２レンズプロファイルに合わせて前記第２モールドを製造する段階は、
   第２モールド用基板を提供する段階と、
   前記第２モールド用基板に第２モールド用レンズ収容ホールを形成させる段階と、
   前記第２モールド用レンズ収容ホールに、前記マイクロレンズの前記第２レンズプロファイルと対応する第２モールド用レンズを整列する段階と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 前記第２モールド用基板に前記第２モールド用レンズ収容ホールを形成させる段階は、
   前記第２モールド用レンズの底部が挿入、定着されるように、前記第２モールド用基板の底面から引き込まれた第２底ホール部を形成させる段階と、
   前記第２モールド用レンズの本体部が収容されるように、前記第２モールド用基板のレンズ隣接面から引き込まれて、前記第２底ホール部と段付けされるように前記第２底ホール部とともに貫通形成された第２挿入ホール部を形成させる段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のマイクロレンズの製造方法。
7. 前記第２モールド用レンズ収容ホールに前記第２モールド用レンズを整列させる段階で、
   前記第２モールド用レンズの外側面と前記第２モールド用レンズ収容ホールの内側面との間の空間は、前記完成されたマイクロレンズの第２スペーサ部の形状を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のマイクロレンズの製造方法。
8. 前記レンズ要素を硬化させる段階は、
   紫外線を前記レンズ要素に照射して硬化させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロレンズの製造方法。
9. 前記第１モールド、レンズ基板及び前記第２モールドのうち少なくとも一つに整列マークが形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロレンズの製造方法。
10. 中空ホールを有したレンズ基板と、前記レンズ基板の前記中空ホールを貫通して形成され、前記中空ホールの両面それぞれにレンズプロファイルを有したレンズ要素と、を備えたマイクロレンズを製造する装置であって、
    前記レンズ基板を中心に互いに対向するように配され、それぞれ前記レンズ基板に向かう面は、前記レンズ要素のプロファイルと対応して形成された第１モールド及び第２モールドと、
    前記第１モールド及び前記第２モールドの間に投入されたレンズ要素の原料に、所望のレンズプロファイル有するレンズ要素を成形するとともに前記レンズ基板の両面のうち少なくとも一方向に突設するスペーサ部を成形する成形手段と、
    前記第１モールド及び前記第２モールドの間に配されて成形された前記レンズ要素を硬化させる硬化手段と、を備えることを特徴とするマイクロレンズの製造装置。
11. 前記第１モールドは、第１モールド用基板を有し、
    前記第２モールドは、第２モールド用基板を有し、
    前記第１モールド用基板及び前記第２モールド用基板のうち少なくとも一つには、
    前記レンズ基板との整列のための整列マークが形成されたことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロレンズの製造装置。
12. 前記第１モールドは、
    第１ベース基板と、
    前記第１ベース基板の前記レンズ基板との隣接面に配され、前記レンズ基板の前記中空ホールに対応する第１モールド用レンズ収容ホールが形成された第１モールド用基板と、
    前記第１ベース基板の前記レンズ基板との前記隣接面に配され、前記第１モールド用レンズ収容ホールに挿入、整列された第１モールド用レンズと、を備え、
    前記第２モールドは、
    第２ベース基板と、
    前記第２ベース基板の前記レンズ基板との隣接面に配され、前記レンズ基板の前記中空ホールに対応する第２モールド用レンズ収容ホールが形成された第２モールド用基板と、
    前記第２ベース基板の前記レンズ基板との前記隣接面に配され、前記第２モールド用レンズ収容ホールに挿入、整列された第２モールド用レンズと、を備えることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のマイクロレンズの製造装置。
13. 前記第１モールド用レンズの外側面と前記第１モールド用レンズ収容ホールの内側面との間の空間は、
    前記完成されたマイクロレンズの第１スペーサ部の形状に対応した形状を有することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロレンズの製造装置。
14. 前記第２モールド用レンズの外側面と前記第２モールド用レンズ収容ホールの内側面との間の空間は、
    前記完成されたマイクロレンズの第２スペーサ部の形状に対応した形状を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のマイクロレンズの製造装置。
15. 前記硬化手段は、
    外側から紫外線を前記レンズ要素に照射するように配されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のマイクロレンズの製造装置。
16. 前記硬化手段は、
    前記第１モールドの底面側及び前記第２モールドの底面側から同時に紫外線を前記レンズ要素に照射するように配されることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロレンズの製造装置。
17. 中空ホールを有したレンズ基板と、
    前記レンズ基板の前記中空ホールの内部を貫通して、前記中空ホールの両側にそれぞれ形成された第１レンズ主機能部及び第２レンズ主機能部を有するレンズ要素と、前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部と一体に形成され、前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部のうち少なくとも一つから延びて、前記レンズ基板の両面のうちの少なくとも一方向に突設されたスペーサ部と、を含むことを特徴とするマイクロレンズ。
18. 前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部は、
    前記レンズ基板の中空ホールに対して同径あるいは小径を有することを特徴とする請求項１７に記載のマイクロレンズ。
19. 前記レンズ要素は、
    ＵＶ硬化性ポリマー素材からなることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のマイクロレンズ。
20. 積層形成されたマイクロレンズと、前記マイクロレンズを通じて入力される映像を処理するウエハーレベル撮像素子を備えるカメラモジュールであって、
    前記マイクロレンズのうち少なくとも一つは、
    中空ホールを有したレンズ基板と、
    前記レンズ基板の前記中空ホールの内部を貫通して形成されたレンズ要素と、を含み、
    前記レンズ要素は、
    前記中空ホールに対して同径あるいは小径に形成され、前記中空ホールの両側に配された第１レンズ主機能部及び第２レンズ主機能部と、
    前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部と一体に形成され、前記第１レンズ主機能部及び前記第２レンズ主機能部のうち少なくとも一つから延びて、前記レンズ基板の両面のうち少なくとも一方向に突設されたスペーサ部と、を備え、
    前記積層形成されたマイクロレンズのうちの一のマイクロレンズが、前記スペーサ部によって、前記積層形成されたマイクロレンズのうちの他のマイクロレンズから離隔されることを特徴とするカメラモジュール。