KR101018117B1

KR101018117B1 - 렌즈 조립체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101018117B1
Application number: KR1020080086053A
Authority: KR
Inventors: 오혜란; 장인철; 이석천; 진영수; 이청희
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2011-02-25
Also published as: US20100053772A1; KR20100026881A

Abstract

본 발명에 따른 렌즈 조립체는, 물체측 면인 제1 렌즈면과 상측 면인 제2 렌즈면, 그리고, 상기 제2 렌즈면의 외곽을 이루는 외곽부를 구비하는 제1 렌즈부; 상기 제1 렌즈부의 상측에 위치하며 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부; 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 거리를 이격시키는 스페이서; 및 상기 제2 렌즈면과 상기 외곽부 사이에 마련되어 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 상기 스페이서 쪽으로 전반사 또는 굴절시키는 광조절부를 포함하고, 상기 광조절부는 상기 제2 렌즈면으로부터 상기 외곽부 쪽으로 순서대로 제1 조절면과 제2 조절면을 포함하며, 상기 제1 조절면과 상기 제2 조절면의 기울기는 0과 같거나 그보다 더 크고, 상기 제1 조절면의 기울기(T1)가 상기 제2 조절면의 기울기(T2)보다 크다.

Description

렌즈 조립체 및 그 제조 방법{LENS ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 렌즈 조립체 및 렌즈 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 복수개의 렌즈들을 조립하는 조립체 및 그 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근에 시중에서 인기를 얻고 있는 전자기기들은 소형화되고 경량화되고 있는 추세이며, 이에 따라 전자기기에 실장되는 부품들도 소형화되고 경량화되며 저렴한 가격으로 제조될 수 있는 기술들이 요구된다.

특히, 휴대폰, PDA 등과 같은 개인휴대단말기는 소형화, 경량화시키는 기술들이 많이 요구되고 있으며, 이에 실장되는 카메라 모듈과 같은 부품의 시장도 더욱 확대되고 있다.

이러한 시장의 요구에 따라, 카메라 모듈 역시 더욱 작고 가벼우면서 가격이 싼 렌즈 조립체가 요구되는데, 이러한 렌즈 조립체의 제조방법으로는 렌즈 웨이퍼 단위의 렌즈로 렌즈 조립체를 제조하는 방법이 매우 적합하다.

렌즈 웨이퍼 단위로 렌즈를 조립하는 공법은 일반 사출렌즈와 달리 개별적인 조립 공정을 거치지 않고 다수의 렌즈를 한번에 본딩함으로써 하나의 렌즈 조립체를 형성하며, 렌즈 조립체의 양산성이 보다 뛰어나다. 또한, 이처럼 뛰어난 양산성은 저렴한 렌즈 조립체를 시중에 제공하게 된다는 장점이 있다.

그러나, 웨이퍼 단위로 렌즈를 조립하는 공법은 렌즈들에 의해서 조립된 렌즈 조립체가 광학적인 성능이 떨어진다는 문제점을 가진다.

특히, 렌즈들을 통과하는 빛 중에서 난반사되어 결상면에 노이즈처럼 형성되는 플레어 현상은 렌즈 조립체의 성능을 떨어뜨리는 주요 요인이며, 렌즈 웨이퍼 단위로 제조하는 렌즈 조립체에서 이러한 문제점을 해결하는 기술이 요구된다.

본 발명은 웨이퍼 스케일로 제작되는 렌즈의 렌즈 조립체에서 유효 화각 이상에서 입사하는 광으로서 플레어(Flare)나 고스트(Ghost) 현상을 유발하는 광이 결상면에 도달하지 못하도록 전반사 또는 굴절을 통해 적절히 광의 경로를 변경시킴으로써 렌즈 조립체를 채용하는 카메라나 카메라 모듈 등의 성능을 향상시키도록 하는 렌즈 조립체 및 그 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 렌즈 조립체는, 물체측 면인 제1 렌즈면과 상측 면인 제2 렌즈면, 그리고, 상기 제2 렌즈면의 외곽을 이루는 외곽부를 구비하는 제1 렌즈부; 상기 제1 렌즈부의 상측에 위치하며 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부; 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 거리를 이격시키는 스페이서; 및 상기 제2 렌즈면의 외곽부에 마련되어 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 상기 스페이서 쪽으로 전반사, 굴절시키는 광조절부를 포함하고, 상기 광조절부는, 상기 제2 렌즈면으로부터 상기 외곽부 쪽으로 순서대로 제1 조절면과 제2 조절면을 포함하며, 다음의 식을 만족하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
T1 > T2

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여기서 조절면의 기울기는 조절면의 렌즈 반경 방향 길이의 절대값에 대한 조절면의 렌즈 두께 방향 길이의 비로서 렌즈의 두께가 두꺼워지는 방향은 양의 부호이고 렌즈의 두께가 얇아지는 방향은 음의 부호이다.

또한, 상기 제1 조절면 및 상기 제2 조절면 중 적어도 하나에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 흡수하도록 구비되는 차단막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

한편, 본 발명에 따른 렌즈 조립체의 제조 방법은, 상면과 하면에 각각 복수개의 렌즈면을 형성시켜 복수개의 렌즈를 제공하는 렌즈 웨이퍼를 형성하는 단계; 상기 렌즈 웨이퍼의 하면에서 각 렌즈면의 외곽 쪽에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 측면 쪽으로 전반사 또는 굴절시키도록 적어도 하나의 조절면을 갖는 광조절부를 형성시키는 단계; 및 상기 렌즈 웨이퍼에서 각각의 렌즈 단위로 커팅하여 렌즈 조립체를 제작하는 단계를 포함하고, 상기 광조절부를 형성시키는 단계는, 상기 렌즈면으로부터 외곽 쪽으로 순서대로 제1 조절면과 제2 조절면을 형성시키며 다음의 식을 만족시키도록 한 것을 특징으로 한다.
T1 > T2

삭제

여기서 조절면의 기울기는 반사면의 렌즈 반경 방향 길이의 절대값에 대한 반사면의 렌즈 두께 방향 길이의 비로서 렌즈의 두께가 두꺼워지는 방향은 양의 부호이고 렌즈의 두께가 얇아지는 방향은 음의 부호이다.

또한, 상기 제1 조절면 및 상기 제2 조절면 중 적어도 하나에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 흡수하도록 차단막을 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 렌즈 조립체 및 그 제조 방법은 웨이퍼 스케일로 제작되는 렌즈의 렌즈 조립체에서 유효 화각 이상에서 입사하는 광으로서 플레어(Flare)나 고스트(Ghost) 현상을 유발하는 광이 결상면에 도달하지 못하도록 적절히 전반사 또는 굴절시킴으로써 렌즈 조립체를 채용하는 카메라나 카메라 모듈 등의 성능을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 렌즈 조립체 및 그 제조 방법에 관한 실시예를 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(100)는 제1 렌즈부(110), 제2 렌즈부(120), 결상면(130) 및 스페이서(144) 등을 포함한다.

제1 렌즈부(110)는 제1 렌즈면(112), 제2 렌즈면(114) 및 외곽부(118, 119)를 포함한다.

제1 렌즈부(110)는 복수개의 렌즈들이 연속적으로 연결된 웨이퍼 렌즈에서 하나의 렌즈를 커팅하여 제조된다.

제1 렌즈면(112)은 제1 렌즈부(110)의 물체 측 면에 형성되며, 빛이 렌즈 조립체(100)의 개방된 부분을 통과하여 가장 먼저 만나는 렌즈의 면을 의미한다.

제2 렌즈면(114)은 제1 렌즈부(110)의 상 측 면에 형성되며, 제1 렌즈면(112)을 통과한 빛이 제1 렌즈부(110)의 재질을 통과하여 제2 렌즈부(120)를 향하여 나오는 면을 의미한다.

외곽부(118, 119)는 제2 렌즈면(114)의 외곽면에 형성되는데, 상기 외곽 부(118, 119)는 렌즈 경사면(118)과 렌즈 경사면(118)의 단부에 형성된 렌즈 고정면(119)를 포함한다.

여기서, 렌즈 고정면(119)은 제1 렌즈부(110)의 위치를 고정하며 제2 렌즈부(120)와의 거리 이격을 위한 스페이서(144)가 위치하는 부분이다.

제2 렌즈부(120)는 상기 제1 렌즈부(110)의 상 측에 위치하며, 상기 스페이서(144)가 상기 제1 렌즈부(110)와 제2 렌즈부(120) 사이에 개재되어 그 사이의 거리가 이격되도록 한다. 제1 렌즈부(110) 및 제2 렌즈부(120)의 이격 거리는 광학적 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다.

도 1에서는 제2 렌즈부(120)가 하나인 경우에 관하여 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수개의 렌즈들을 가지도록 설계되는 것도 가능하다.

제2 렌즈부(120)는 물체 측 면인 제3 렌즈면(122)과 상 측 면인 제4 렌즈면(124)을 포함한다.

그리고 커버 글라스(146)가 제2 렌즈부(120)와 결상면(130) 사이에 위치하며, 상기 커버 글라스(146)는 예컨대 입사광에서 적외선 등이 차단되도록 하는 기능을 하는 필터로서 구현되는 것이 가능하다.

상기 결상면(130)은 예컨대 이미지 센서 등에 있어서 상이 맺히는 부분을 의미한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 제1 렌즈부(110)에는 제2 렌즈면(114)과 외곽부(118) 사이에 광조절부(113)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서 광조절부(113)는 소정 각도로 경사지게 형성되어 제1 렌즈부(110)로 입사하는 광에서 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 측면 쪽, 즉 스페이서(144) 쪽으로 전반사 또는 굴절시켜 결상면(130) 쪽으로 진행하지 못하도록 하는 기능을 한다.

상기 광조절부(113)에 관한 좀 더 구체적인 사항에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 좀 더 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부에 관하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부에 관하여 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부(113)는 제2 렌즈면(114)으로부터 외곽부(118) 쪽으로 순서대로 형성되는 제1 조절면(1)과 제2 조절면(2)을 포함한다.

여기서 각 조절면은 소정의 기울기를 가지는데, 여기서 기울기란 조절면의 렌즈 반경 방향 길이의 절대값에 대한 조절면의 렌즈 두께 방향 길이의 비로서 렌즈의 두께가 두꺼워지는 방향은 양의 부호이고 렌즈의 두께가 얇아지는 방향은 음의 부호이다.

즉 조절면의 세로 방향 길이/가로 방향 길이가 조절면의 기울기 값이 되고 부호는 상기 조절면이 렌즈가 두꺼워지는 방향으로(도 2에서 아래로) 향하면 양의 부호, 렌즈가 얇아지는 방향으로(도 2에서 위로) 향하면 음의 부호가 된다.

도 2에 도시된 실시예에서 제1 조절면(1)의 기울기(T1)와 제2 조절면(2)의 기울기(T2)와의 사이에는 다음의 조건식이 성립한다.

T1 > T2상기한 바와 같은 조건식을 만족하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 플레어를 유발하는 불필요한 광(유효 화각 이상에서 입사되는 광, 도 5에서 F로 표시된 부분)이 상기 광조절부(113)에서 반사되어 스페이서(144) 쪽으로 진행하게 되므로, 결상면(130)으로는 진행되지 않아 플레어나 고스트 현상이 방지될 수 있게 된다.

도 5에서 N으로 표시된 부분은 결상면(130)에 정상적으로 상을 결상시키는 광을 나타내는 것이다.

한편, 도 3에 도시된 다른 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부(113)는 제2 렌즈면(114)으로부터 외곽부(118) 쪽으로 순서대로 마련되는 제1 조절면(1), 제2 조절면(2), 그리고 제3 조절면(3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 제1 조절면(1)의 기울기(T1), 제2 조절면(2)의 기울기(T2), 그리고 제3 조절면(3)의 기울기(T3) 사이에는 다음과 같은 조건식을 만족시키는 것이 바람직하다.

T1 > T2 > T3

도 3에 도시된 실시예에서 제2 조절면(2)은 기울기가 0이고, 제1 조절면(1)은 기울기가 0 보다 크며, 제3 조절면(3)은 기울기가 0 보다 작다는 것을 알 수 있다.

즉 제2 렌즈면(114)과 가장 가까이 마련되는 조절면은 기울기가 0 보다 크게 형성되는 것이 바람직하고, 최소한 그 조절면의 기울기가 0은 되도록 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 플레어를 유발하는 광을 스페이서(144) 쪽으로 전반사 또는 굴절시키기 용이하기 때문이다.

제2 렌즈면(114)에 가장 가까운 조절면인 제1 조절면(1)의 기울기(T1)가 0이고 외곽부(118) 쪽으로 갈수록 각 조절면(2, 3)의 기울기가 더 작아지는 경우에 관하여는 도 4에서 나타내고 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 각 실시예들을 종합할 때, 광조절부는 n 개의 조절면으로 이루어지고 각 조절면의 기울기가 제2 렌즈면(114)으로부터 외곽부(118)로 순서대로 T1, T2...Tn이라 할 때 다음의 조건식을 만족시키도록 렌즈가 형성되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

T1 > T2 > ... > Tn (n은 자연수)

한편, 도면상으로 도시하지는 아니하였으나, 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에서 광조절부(113)를 이루는 적어도 하나의 조절면에는 플레어를 유발하는 광을 흡수하여 차단하는 차단막이 형성되도록 하는 것도 가능하다.

여기서 상기 차단막은 빛을 흡수할 수 있는 재질로 만들어짐이 바람직하며, 예컨대 검은색 재질의 PR 코팅을 통해 형성될 수 있다.

한편, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 제조 방법에 관하여 설명한다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 렌즈들은 렌즈 웨이퍼(W)를 통해 제작된다.

즉 렌즈 웨이퍼(W)에 복수개의 렌즈(L)를 형성시키고, 각 렌즈(L)의 후면 쪽에는 도 1 내지 도 4에서 나타낸 바와 같은 광조절부(113)를 형성시킨다.

그리고 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 렌즈 웨이퍼(W)에서 각 렌즈(L)를 커팅하고, 커팅된 각 렌즈는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 스페이서(144)와 커버 글래스(146) 등과 함께 조립되어 하나의 렌즈 조립체가 된다.

이와 같이 웨이퍼 스케일로 렌즈를 만들고 렌즈 웨이퍼의 하면에 일률적으로 광조절부를 형성시키면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 광조절부를 구비한 렌즈를 대량 생산할 수 있어 양산성이 향상된다는 특장점이 있다.

여기서 상기 광조절부는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 광조절부의 각 조건식을 만족시키는 모든 조절면들을 모두 포함하고, 이러한 조절면들 중 적어도 어느 하나에 차단막을 형성시키는 공정도 도 6에 도시된 바와 같이 웨이퍼 스케일로 제작할 수 있어 양산성과 품질을 동시에 향상시킬 수 있는 특장점이 있다.

상기 차단막을 형성시킬 때에는 광조절부를 구성하는 복수개의 반사면 중 어느 하나의 조절면에만 차단막을 형성시키는 것이 매우 어려울 수 있다.

따라서 웨이퍼 스케일로 렌즈를 형성하는 경우 렌즈 웨이퍼의 하면에서 광조절부 전체에 차단막을 일률적으로 코팅하도록 하는 것도 생산성의 향상 측면에서 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 좀 더 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부에 관하여 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광조절부에 관하여 나타낸 도면이다.

도 5는 도 1에 도시된 실시예에 따른 렌즈 조립체의 광 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 제조 방법에 관하여 간략하게 나타낸 도면이다.

Claims

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물체측 면인 제1 렌즈면과 상 측 면인 제2 렌즈면, 그리고, 상기 제2 렌즈면의 외곽을 이루는 외곽부를 구비하는 제1 렌즈부;

상기 제1 렌즈부의 상 측에 위치하며 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부;

상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 거리를 이격시키는 스페이서; 및

상기 제2 렌즈면과 상기 외곽부 사이에 마련되어 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 상기 스페이서 쪽으로 전반사 또는 굴절시키는 광조절부를 포함하고,

상기 광조절부는,

상기 제2 렌즈면으로부터 상기 외곽부 쪽으로 순서대로 제1 조절면과 제2 조절면을 포함하며, 상기 제1 조절면과 상기 제2 조절면의 기울기는 0과 같거나 그보다 더 크고, 다음의 식을 만족하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체.

T1 > T2

여기서 T1은 제1 조절면의 기울기이고 T2는 제2 조절면의 기울기이며, 상기 기울기는 조절면의 렌즈 반경 방향 길이의 절대값에 대한 조절면의 렌즈 두께 방향 길이의 비로서 렌즈의 두께가 두꺼워지는 방향은 양의 부호이고 렌즈의 두께가 얇아지는 방향은 음의 부호이다.
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제3항에 있어서,

상기 제1 조절면 및 상기 제2 조절면 중 적어도 하나에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 흡수하도록 구비되는 차단막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체.
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상면과 하면에 각각 복수개의 렌즈면을 형성시켜 복수개의 렌즈를 제공하는 렌즈 웨이퍼를 형성하는 단계;

상기 렌즈 웨이퍼의 하면에서 각 렌즈면의 외곽 쪽에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 측면 쪽으로 반사시키도록 적어도 하나의 조절면을 갖는 광조절부를 형성시키는 단계; 및

상기 렌즈 웨이퍼에서 각각의 렌즈 단위로 커팅하여 렌즈 조립체를 제작하는 단계를 포함하고,

상기 광조절부를 형성시키는 단계는,

상기 렌즈면으로부터 외곽 쪽으로 순서대로 제1 조절면과 제2 조절면을 형성시키고, 상기 제1 조절면과 상기 제2 조절면의 기울기가 0과 같거나 그보다 더 크도록 하며, 다음의 식을 만족시키도록 한 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체의 제조 방법.

T1 > T2

여기서 T1은 제1 조절면의 기울기이고 T2는 제2 조절면의 기울기이며, 상기 기울기는 조절면의 렌즈 반경 방향 길이의 절대값에 대한 조절면의 렌즈 두께 방향 길이의 비로서 렌즈의 두께가 두꺼워지는 방향은 양의 부호이고 렌즈의 두께가 얇아지는 방향은 음의 부호이다.
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제9항에 있어서,

상기 제1 조절면 및 상기 제2 조절면 중 적어도 하나에 유효 화각 이상에서 입사하는 광을 흡수하도록 차단막을 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체의 제조 방법.