KR20070103553A - Lens having ir cut off filter and manufacturing it's and camera module using it - Google Patents
Lens having ir cut off filter and manufacturing it's and camera module using itInfo
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Abstract
Description
도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional camera module.
도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of a substrate portion attached to a conventional camera module.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 장착된 렌즈배럴의 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the lens barrel equipped with an infrared cut filter integrated lens according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 비구면 플라스틱 렌즈의 투과율이 비교된 그래프로서, Figure 4 is a graph comparing the transmittance of the aspherical plastic lens according to the present invention,
도 4a는 일면에 적외선 차단필터층이 적층된 렌즈의 투과율 그래프.Figure 4a is a graph of the transmittance of the lens laminated infrared cut filter layer on one surface.
도 4b는 적외선 차단필터층이 없는 일반 렌즈의 투과율 그래프.Figure 4b is a graph of the transmittance of the general lens without the infrared cut filter layer.
도 5는 본 발명에 의한 렌즈 일면에 형성된 적외선 차단필터층의 비교 사진으로서, 5 is a comparative photograph of an infrared cut filter layer formed on one surface of a lens according to the present invention;
도 5a는 일반적인 적외선 차단코팅층의 단면 확대사진. Figure 5a is a cross-sectional enlarged picture of a typical infrared blocking coating layer.
도 5b는 본 발명에 의해 형성된 적외선 차단필터층의 단면 확대사진.Figure 5b is an enlarged cross-sectional picture of the infrared cut filter layer formed by the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10. 렌즈배럴 20,21 렌즈10.
22. 적외선 차단필터층 23. AR 코팅면22. Infrared
본 발명은 적외선 차단필터가 박막 코팅된 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 적용되는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 카메라 모듈에 장착되는 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 박막의 형태로 적외선 차단 필터가 저온 증착됨에 따라 카메라 모듈의 높이를 최소화하고, 부품 수의 축소에 의한 공정 단축에 의해서 제조 비용을 절감할 수 있도록 한 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a camera module to which an infrared cut filter integrated lens coated with an infrared cut filter is applied, and more particularly, as the infrared cut filter is deposited at a low temperature in the form of a thin film on one surface of an aspherical plastic lens mounted on the camera module. The present invention relates to an infrared cut filter integrated lens and a camera module using the same, which minimizes the height of the camera module and reduces manufacturing costs by shortening the process by reducing the number of parts.
현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(Camera Module)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 800만 화소 이상의 고화소 중심으로 변화됨 과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(Optical Zoom) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.Nowadays, portable terminals such as mobile phones and PDAs are being used as a multi-convergence with music, movies, TV, and games as well as simple telephone functions with the development of the technology. The camera module is the most representative. The camera module is being changed from the existing 300,000 pixels (VGA level) to the high pixel center of 8 million pixels or more, and is being changed to implement various additional functions such as auto focusing (AF) and optical zoom.
일반적으로, 카메라 모듈(CCM:Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(Toy Camera) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 모바일 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.In general, the compact camera module (CCM) is a compact and is applied to various IT devices such as a camera camera, a portable mobile communication device such as a PDA, a smart phone, and a toy camera. The market for mobile devices equipped with small camera modules is increasing according to various consumer tastes.
이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이되도록 한 것이다.Such a camera module is manufactured using an image sensor such as a CCD or a CMOS as a main component, and collects an image of an object through the image sensor and stores it as data in a memory in the device, and the stored data is stored in the LCD or PC in the device. It is to be displayed as an image through a display medium such as a monitor.
통상의 카메라 모듈은, 대표적으로 COB(Chip On Board), COF(Chip On Flexible) 등의 방식으로 제작되는 바, 아래 도시된 COF 방식의 모듈 조립도를 참조하여 그 간략한 구조를 살펴보면 다음과 같다.A typical camera module is typically manufactured by a method such as a chip on board (COB), a chip on flexible (COF), and the like, and a brief structure thereof will be described below with reference to a module assembly diagram of a COF method shown below.
도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional camera module, Figure 2 is an exploded perspective view of a substrate portion attached to the conventional camera module.
도시된 바와 같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(2)가 플립 칩 방식에 의해서 장착된 기판(7)이 플라스틱 재질의 하우징(3) 하부에 결합 되고, 상기 하우징(3) 상부로 연장된 경통(4) 상에 원통형 몸체(5)가 하부로 연장된 렌즈배럴(6)이 결합됨에 의해서 제작된다.As shown in the drawing, the
상기 카메라 모듈(1)은 경통(4) 내주면에 형성된 암나사부와 원통형 몸체(5)의 외주면에 형성된 숫나사부의 나사 결합으로 하우징(3)과 렌즈배럴(6)이 상호 결합된다.The
이때, 상기 기판(7)의 상면, 즉 렌즈배럴(6)의 하단부에 장착된 렌즈(L)와 상기 프린트기판(7)의 하면에 부착된 이미지센서(2) 사이에는 적외선 차단필터(IR cut-off filler:이하 'IR 필터'라 칭함)(8)가 결합됨으로써, 이미지센서(2)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차단시키게 된다.In this case, an infrared cut filter (IR cut) is formed between the upper surface of the
상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(2)의 표면에 포커싱되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(3) 상단에 체결된 렌즈배럴(6)을 회전시키면서 최적의 초점이 맞춰진 지점에서 하우징(3)과 렌즈배럴(6)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 초점이 맞춰진 상태로 하우징(3)과 렌즈배럴(6)를 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산된다.In the camera module assembled as described above, light flowing from a specific object passes through the lens L, and the image is inverted to focus on the surface of the
여기서, 상기 렌즈배럴(6) 내에 다단으로 적층된 렌즈(L)는 하부의 이미지센서(2)에 상을 맺혀주는 기능을 하고, 상기 이미지센서(2)는 렌즈(L)로부터 빛을 받아 이미지의 컬러를 만들어 내는 기능을 한다.Here, the lens L stacked in multiple stages in the
상기 이미지센서(2)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러 필터로 세가지의 컬러를 합하여 색상을 만들어 내는데, 이때 적색의 경우 인간이 인식하는 파장보다 긴 파장의 빛이 센서를 통해 인식되기 때문에 센서는 인간이 인식하는 컬러(color)와 다른 컬러를 만들어 낸다. 따라서, 인간이 인식하는 컬러와 같은 컬러를 만들어 주기 위해서는 입사광 중에 포함된 잡광을 제거하기 위한 IR 필터를 사용해야 한다.The
즉, 상기 IR 필터는 다수의 렌즈군을 통해 입사되는 광 중에 근적외선 영역의 파장들을 제거해 주기 위한 것으로서, CCD나 CMOS 등으로 이루어진 이미지센서는 빛 신호를 전기적 신호로 변환하여 화상을 형성시킬 때 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역(400-700nm)뿐 아니라 근적외선 영역(~1150 nm)까지도 감지하게 되어서 실제 색이나 화상하고는 관계없는 신호가 감지기를 포화시켜 버리게 되므로 근적외선 영역의 파장들을 제거해 주기 위해 유리기판에 굴절율이 서로 다른 2가지 물질들(TiO2/SiO2 혹은 Ta2O5/SiO2)을 교대로 30 내지 40층으로 증착시켜서 가시광선 영역은 투과하고 750nm 이상의 근적외선 영역은 반사시키는 광학 필터로 이루어진 것이다.That is, the IR filter is to remove wavelengths in the near infrared region from the light incident through the plurality of lens groups, and an image sensor made of a CCD or a CMOS is used to convert a light signal into an electrical signal to form an image. In addition to the visible visible region (400-700nm) as well as the near-infrared region (~ 1150 nm), the signal irrelevant to the actual color or image saturates the detector, so as to remove wavelengths in the near-infrared region. Two materials with different refractive indexes (TiO 2 / SiO 2 or Ta 2 O 5 / SiO 2 ) are alternately deposited on a glass substrate to transmit 30 to 40 layers, which transmits visible region and reflects near-infrared region of 750 nm or more. It consists of a filter.
이와 같이, 상기 이미지센서의 장착 위치에 따라 구분되는 COF, COB, CSP 방식 등의 카메라 모듈 제작시에는 공통적으로 이미지센서의 수광부로 유입되는 광 경로 상에는 장파장의 적외선이 차단됨과 아울러 이미지센서의 센싱면에 외부 습기의 차단이 이루어지도록 투명한 글라스 형태의 IR 필터를 고정시키기 위한 UV 경화 접착제를 이용한 접착 공정이 공통적으로 수행된다.As described above, when manufacturing a camera module such as a COF, COB, or CSP method according to the mounting position of the image sensor, a long wavelength infrared ray is cut off and a sensing surface of the image sensor is commonly cut on the optical path flowing into the light receiving unit of the image sensor. A bonding process using a UV curable adhesive for fixing the IR filter in the form of a transparent glass to block external moisture is commonly performed.
한편, 최근에는 소비자가 요구하는 해상도 또는 화소수가 점점 높아지게 됨과 아울러 휴대폰을 비롯한 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈의 소형화 추세에 따라 IR 필터를 별도로 사용하지 않고, 하우징 내부에 장착되는 글라스(8)에 IR 필터의 기능을 하는 IR 코팅막이 형성되도록 하거나, 렌즈배럴 내에 장착된 다수의 유리 렌즈 중 그 일면에 IR 코팅막을 형성시킴으로써, IR 필터 두께만큼의 공간을 줄인 카메라 모듈이 제작되도록 하고 있다.On the other hand, in recent years, as the resolution or number of pixels required by consumers increases and the camera module mounted on a mobile communication terminal including a mobile phone is miniaturized, an IR filter is not used separately and the
그러나, 상기와 같이 IR 코팅막이 형성된 글라스를 장착하거나, IR 코팅막이 형성된 유리 렌즈(L)를 사용할 경우 모두 이미지센서가 부착된 기판의 상면에 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 글라스가 별도로 장착되어야만 하기 때문에 카메라 모듈의 크기, 즉 기판으로부터 렌즈배럴(6) 상단까지의 높이를 줄이는 데에는 한계가 있다.However, when the glass with the IR coating film is formed as described above, or when the glass lens L having the IR coating film is used, the glass module made of glass or plastic must be separately mounted on the upper surface of the substrate on which the image sensor is attached. There is a limit in reducing the size of ie, the height from the substrate to the top of the
또한, 상기 기판(7)의 크기와 동일하거나 작은 크기의 글라스가 항상 장착되어야 함에 따라 글라스의 수급 비용과 IR 코팅막이 형성된 글라스를 부착하는 공정이 추가될 수 밖에 없어 카메라 모듈의 제작 비용이 상승하는 문제점이 지적되고 있다.In addition, since the glass having the same size or smaller size as the
따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 카메라 모듈의 렌즈배럴 내에 다수의 비구면 플라스틱 렌즈가 적층 결합되고, 적어도 하나의 비구면 플라스틱 렌즈 일면 에 적외선을 차단하기 위한 광학 필터층이 저온 증착법에 의해 조밀하게 박막 증착됨으로써, 상기 카메라 모듈 내에서 글라스 형태의 IR 필터가 제거되어 카메라 모듈의 높이가 최소화될 수 있도록 한 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 제공됨에 발명의 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above-mentioned disadvantages and problems in the conventional camera module, and a plurality of aspherical plastic lenses are laminated and combined in the lens barrel of the camera module, and at least one aspherical plastic lens is infrared Since the optical filter layer for blocking the thin film is densely deposited by low temperature deposition method, the infrared filter filter integrated lens is provided to remove the glass-type IR filter in the camera module to minimize the height of the camera module. There is a purpose.
또한, 본 발명의 다른 목적은 일면에 IR 필터층이 일체로 형성된 렌즈를 이용한 카메라 모듈이 제작됨에 따라 부품 수를 줄이고, 모듈 제작 시 IR 필터를 부착 고정시키기 위한 공수가 제거됨으로써, 모듈 제품의 제조 비용이 절감되는 카메라 모듈이 제공됨에 있다.In addition, another object of the present invention is to reduce the number of parts according to the manufacturing of the camera module using a lens formed integrally with the IR filter layer on one surface, by eliminating the labor for fixing and fixing the IR filter when manufacturing the module, the manufacturing cost of the module product This saving camera module is provided.
본 발명의 상기 목적은, 하우징과 렌즈배럴이 광축에 대하여 수직으로 나사 결합되는 카메라 모듈에 있어서, 일면에 적외선 차단 박막층이 형성된 적어도 하나 이상의 비구면 플라스틱 렌즈가 장착되는 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴이 상단부에 결합되는 하우징과, 중앙부에 이미지센서가 와이어 또는 플립칩에 의해서 장착되고 그 테두리부에 하우징의 하단부가 밀착 결합되는 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈 구조에 의해서 달성된다.The object of the present invention is a camera module in which the housing and the lens barrel is screwed perpendicularly to the optical axis, the lens barrel is mounted with at least one aspherical plastic lens formed with an infrared cut thin film layer on one surface, the lens barrel is an upper end And a printed circuit board including a housing coupled to the center, and an image sensor mounted at a central portion by a wire or flip chip, and a lower end portion of the housing closely coupled to the edge portion thereof.
상기 렌즈배럴은, 내부에 한 매 이상의 렌즈가 순차적으로 결합되는 바, 상기 렌즈는 비구면 플라스틱 렌즈만으로 구성되거나 비구면 플라스틱 렌즈와 유리(glass) 렌즈가 혼합된 상태로 적층 결합된다. 이때 상기 다수의 비구면 플라스틱 렌즈 중 어느 하나의 비구면 렌즈의 일면은 다층 박막 형태의 적외선 차단필터 층이 코팅됨으로써, 상기 렌즈를 관통하는 입사광 중에 포함된 장파장의 적외선 투과를 차단한다.In the lens barrel, one or more lenses are sequentially coupled therein, and the lenses are composed of only aspherical plastic lenses or are laminated and combined in a state in which an aspherical plastic lens and a glass lens are mixed. In this case, one surface of any one of the aspherical plastic lenses of the plurality of aspherical plastic lenses is coated with an infrared cut filter layer in the form of a multi-layer thin film, thereby blocking the infrared transmission of the long wavelength included in the incident light passing through the lens.
또한, 상기 비구면 플라스틱 렌즈는 폴리머(polymer) 계열의 합성수지 재질을 이용한 사출 성형에 의해서 제작되며, 상기 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 박막층을 이루는 적외선 차단필터층은 플라스마 소스가 보조적으로 사용되는 이온 빔에 의한 저온 증착법에 의해서 코팅된다.In addition, the aspherical plastic lens is manufactured by injection molding using a polymer-based synthetic resin material, and the infrared blocking filter layer forming a thin film layer on one surface of the aspherical plastic lens is a low temperature by an ion beam in which a plasma source is used as an assistant. It is coated by a vapor deposition method.
이때, 상기 적외선 차단필터층의 증착 온도는 최저 80℃에서 최대 130℃ 사이의 온도에서 결정된다.At this time, the deposition temperature of the infrared cut filter layer is determined at a temperature between a minimum of 80 ℃ and a maximum of 130 ℃.
상기 적외선 차단필터층은, 적외선을 차단하기 위한 다수의 광학 필터층이 증착되기 전에 비구면 플라스틱 렌즈의 일면과 상기 광학 필터층의 접착력을 향상시키기 위하여 CeO2/SiO2를 수 ㎚의 두께로 증착되는 접착 레이어층을 먼저 형성시킴으로써, 증착 렌즈의 곡률에 의한 압축 응력을 완화시킨다.The infrared cut filter layer is an adhesive layer layer in which CeO 2 / SiO 2 is deposited to a thickness of several nm in order to improve adhesion between one surface of an aspherical plastic lens and the optical filter layer before a plurality of optical filter layers for blocking infrared rays are deposited. By first forming, the compressive stress due to the curvature of the deposition lens is relaxed.
한편, 상기 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 형성되어 있는 접착 레이어층 상부에 증착되는 박막층은, 고굴절층과 저굴절층이 교대로 적층되면서 저온 증착되는 바, 그 적층 두께는 다음의 식을 만족한다.Meanwhile, the thin film layer deposited on the adhesive layer layer formed on one surface of the aspherical plastic lens is deposited at low temperature while alternately stacking the high refractive layer and the low refractive layer, and the lamination thickness satisfies the following equation.
여기서, nL : 렌즈면에 증착된 층의 굴절률값,Where n L is the refractive index value of the layer deposited on the lens surface,
dL : 렌즈면에 증착된 층의 두께d L : thickness of the layer deposited on the lens surface
nN : N번째 층의 굴절률,n N : refractive index of the Nth layer,
dN : N번째 층의 두께,d N : thickness of the Nth layer,
nA : 최외층에 증착된 층의 굴절률값.n A : Refractive index value of the layer deposited on the outermost layer.
dA : 최외층에 증착된 층의 두께이다.d A : thickness of the layer deposited on the outermost layer.
이와 같이 구성된 본 발명의 카메라 모듈은, 모듈 내의 이미지센서로 집광되는 입사광 중에 포함된 장파장대의 적외선이 렌즈배럴 내에 적층된 다수의 렌즈를 관통하면서 상기 렌즈 중의 어느 일면에 다층의 박막 형태로 증착 형성된 적외선 차단필터층을 통해 차단됨으로써, 별도의 적외선 차단필터가 배제된 상태로 카메라 모듈이 조립됨에 따라 카메라 모듈의 초박형화를 달성할 수 있음과 아울러 상기 적외선 차단필터층이 다수의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈 일면에 증착 형성됨에 따라 이미지센서와 차단필터층의 간격이 비교적 멀게 형성되어 이물 불량이 개선될 수 있는 기술적 특징이 있다.In the camera module of the present invention configured as described above, the infrared rays of the long wavelength band included in the incident light collected by the image sensor in the module pass through a plurality of lenses stacked in the lens barrel, and are formed by depositing a multilayer thin film on any one surface of the lenses. By blocking through the blocking filter layer, as the camera module is assembled without a separate infrared blocking filter, the ultra-thin camera module can be achieved and the infrared blocking filter layer is formed on one of the lenses of one of the plurality of lenses. As the deposition is formed, the gap between the image sensor and the blocking filter layer is relatively far, and thus there is a technical characteristic that the foreign material defect may be improved.
또한, 본 발명은 플라즈마 소스가 포함된 이온 빔에 의한 저온 증착법으로 비구면 플라스틱 렌즈면에 다층의 박막 필터층이 증착됨으로써, 폴리머(polymer) 재질의 플라스틱 렌즈의 결정 구조에 영향을 주지 않는 온도 범위내에서 박막 필터층의 조밀한 박막 성장이 이루어지도록 함에 다른 기술적 특징이 있다.In addition, the present invention is a low-temperature deposition method using an ion beam containing a plasma source by depositing a multi-layer thin film filter layer on the aspherical plastic lens surface, within a temperature range that does not affect the crystal structure of the plastic lens of the polymer (polymer) material Another technical feature is to allow dense thin film growth of the thin film filter layer.
본 발명의 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Details of the effects, including the technical configuration for the above object of the infrared cut filter integrated lens and the camera module using the same of the present invention will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention. .
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 장착된 렌즈배럴의 단면도이다.First, Figure 3 is a cross-sectional view of the lens barrel equipped with an infrared cut filter integrated lens according to the present invention.
도시된 바와 같이, 렌즈배럴(10)은 내부에 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈(20)가 순차적으로 적층 결합되며, 상기 렌즈(20) 중에 하나의 비구면 렌즈(21)는 일면에 다수의 박막 형태로 적층되는 적외선 차단필터층(22)이 형성된다.As shown, the
또한, 상기 렌즈배럴(10) 내에 적층된 복수개의 렌즈(20)(21)는, 폴리머(polymer) 계열로 사출 성형되는 비구면 플라스틱 렌즈(21)와 유리(glass) 렌즈로 혼합 구성되거나, 모두 비구면의 플라스틱 렌즈만으로 적층 결합될 수 있으며, 상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면의 플라스틱 렌즈(21) 중의 어느 일면에 증착된다.In addition, the plurality of
상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 플라즈마 소스(plasma source)의 조력(助力)에 의한 이온 빔(ion beam)에 의해서 저온 증착으로 형성되며, 상기 적외선 차단필터층(22)의 저온 증착은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 변이점 이하의 온도인 130℃ 이하의 온도에서 진행된다. 이때 상기 비구 면 플라스틱 렌즈(21)의 박막층 형성면의 온도가 변이점 이하의 저온을 유지하면서 적외선 차단필터층(22)의 조밀한 박막 성장이 가능하도록 하기 위한 저온 증착 온도 조건은 대략 80~130℃ 사이에서 유지됨이 바람직하다.The infrared
여기서, 상기 비구면의 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 박막층을 이루는 적외선 차단필터층(22)의 구체적인 형성 조건과 그 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.Here, the specific forming conditions and the process of the infrared
상기 적외선 차단필터층(22)은 다층의 광학 박막층을 이루는 저굴절층과 고굴절층이 4~5㎛를 이루는 총 40층(layer) 정도의 박막층으로 형성된다. 이때 상기 적외선 차단필터층(22)이 플라스틱 렌즈(21)면과 유전체 박막 사이에서 발생되는 스트레스(stress)에 의해서 박막층과 렌즈면의 접착력이 약화되어 박막의 들뜸(de-lamination)이 발생될 수 있는 바, 이를 최소화하기 위하여 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21) 일면에 5층 정도를 먼저 증착하여 수 ㎚의 박막 접착층을 형성시킨다.The infrared
상기 박막 접착층은 CeO2/SiO2 를 이용한 증착에 의해서 형성되며, 비구면 플라스틱 렌즈(21)에 곡률에 의한 박막의 휨 정도에 따라 발생되는 압축 응력을 완화시켜 상기 렌즈(21)의 비구면에 형성된 박막층의 접착력이 강화되도록 한다.The thin film adhesive layer is formed by the deposition using CeO 2 / SiO 2 , the thin film layer formed on the aspherical surface of the
상기 박막 접착층이 개재된 상태로 플라스틱 렌즈(21)의 비구면에 증착되는 적외선 차단필터층(22)은, 고굴절률 성분과 고굴절률 성분이 교호로 적층되면서 증착되며, 고굴절률을 나타내는 대표적인 물질로는 TiO2, TaO2, ZrO2, Ta2O5 등이 있으 며, 저굴절률이 발현되는 대표적인 물질로는 SiO2, Al2O3 등이 있다.The infrared
또한, 상기 고굴절층과 저굴절층의 교호 증착은, 돔 형태의 챔버 내부에 비구면 플라스틱 렌즈(21)를 장착한 후, 펌프를 이용하여 챔버 내부를 진공 상태로 30분 간 유지시킴과 동시에 플라스틱 렌즈(21)의 박막 증착면의 온도를 80~130℃ 사이로 유지되도록 하고, 이때 기압 조정용 펌프(cryo pump)를 가동하여 1×10-6 Torr의 증착 기압으로 미세 조정된 기압이 유지되도록 함과 아울러 한 싸이클의 증착 시간을 5시간으로 한정하였다.In the alternate deposition of the high refractive index layer and the low refractive index layer, the aspherical
여기서, 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 증착되는 적외선 차단필터층(22)은 대략 40층(layer)의 4~5㎛ 두께로 형성되고, 그 두께의 증대비(growth rate)는 0.5~1.5㎚/sec로 유지되는 바, 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 적층 완료된 적외선 차단필터층(22)을 통해 차단되는 파장(wavelength)은 645±5㎚ 내외에서 결정된다.Herein, the infrared
또한, 상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 비구면 상에 최적의 박막 코팅면을 찾아 다층 박막의 광학 코팅이 이루어지도록 하여야 하는데, 최적의 코팅면은 근축 광선 추적에 의해서 입사각이 최소화되는 부위와 회전대칭성의 광학면을 갖는 렌즈면 중에서 그 곡률(R) 값이 작은 부위, 즉 입사광을 모두 포함할 수 있는 만곡면만이 최적의 코팅면으로 정해지게 된다.In addition, the infrared
이때, 상기 적외선 차단필터층(22)의 다층 박막 형성 시 다중 간섭에 의해서 박막층이 형성된 렌즈면에 대한 광선의 입사각이 커질 수 밖에 없어 적외선 차단 효과가 감소되고, 개별 박막층의 균일성을 렌즈 코팅면의 곡률이 제어하게 됨으로써 다층 박막의 층수 성장에 의한 두께 변화시에 적외선 차단의 파장대가 가변됨을 고려하여 박막 형성이 이루어져야 한다.In this case, when the multilayer thin film of the infrared
그리고, 상기 플라스틱 렌즈(21)의 비구면에서의 한점에 대한 비축 상에서의 밝기는 코사인 4승을 가지며 감소하게 되므로, 렌즈 주변의 밝기 감소량을 고려하여 설계되어야 하며, 그 설계 조건은 다음 식에 의하여 만족된다.In addition, since the brightness on the axis of the
한편, 일면에 다층 구조의 적외선 차단필터층(22)이 증착된 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 타측면에는 무반사 코팅인 AR 코팅면(23)이 형성되며, 상기 AR 코팅면(23)은 렌즈(21)를 관통한 광을 효율적으로 흡수하여 통과할 수 있게 하여 광효율을 증가시키고, 입사광이 비구면 렌즈를 관통하면서 발생되는 번짐(flare) 현상을 감소시킨다.Meanwhile, an
다음, 도 4는 본 발명에 따른 비구면 플라스틱 렌즈의 투과율이 비교된 그래프로서, 도 4a는 일면에 적외선 차단필터층이 적층된 렌즈의 투과율 그래프이고, 도 4b는 적외선 차단필터층이 없는 일반 렌즈의 투과율 그래프이다.Next, Figure 4 is a graph comparing the transmittance of the aspherical plastic lens according to the present invention, Figure 4a is a graph of the transmittance of the lens with an infrared cut filter layer laminated on one surface, Figure 4b is a graph of the transmittance of a general lens without the infrared cut filter layer to be.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선 차단필터층이 적층 형성되지 않은 일반 렌즈의 경우에는 도 4b에서와 같이 거의 전 파장대에서 90% 이상의 높은 투과율(transmittance)이 나타나고 있음에 비해, 도 4a의 스펙트럼을 나타내는 적외선 차단필터층(22)이 적층된 비구면 플라스틱 렌즈(21)는 가시광 영역인 400~600㎚의 파장대에서 적외선의 89% 이상이 투과되고, 적외선 차단 파장대인 650㎚를 전후해서는 렌즈(21)를 통한 적외선 유입이 급격히 감소하면서 650㎚ 이상에서는 5% 이내의 적외선만이 투과됨을 알 수 있다.As shown in the figure, in the case of a general lens having no infrared cutoff filter layer laminated according to the present invention, as shown in FIG. 4B, a high transmittance of 90% or more is exhibited in almost all wavelength bands. The aspherical
따라서, 적외선 차단필터층(22)이 형성되지 않은 일반 렌즈의 적외선 투과율이 650㎚ 이상의 파장대에서 95%로 측정됨에 따라, 이를 적용한 저온 증착에 의한 적외선 차단필터층(22)의 적외선 투과 차단율은 93% 이상으로 기대될 수 있다.Accordingly, as the infrared transmittance of the general lens without the infrared
마지막으로, 도 5는 본 발명에 의한 렌즈 일면에 형성된 적외선 차단필터층의 비교 사진으로서, 도 5a는 일반적인 적외선 차단코팅층의 단면 확대사진이고, 도 5b는 본 발명에 의해 형성된 적외선 차단필터층의 단면 확대사진이다.Finally, Figure 5 is a comparison picture of the infrared cut filter layer formed on one surface of the lens according to the present invention, Figure 5a is a cross-sectional enlarged picture of the general infrared cut coating layer, Figure 5b is a cross-sectional enlarged picture of the infrared cut filter layer formed by the present invention. to be.
도시된 바와 같이, 일반적인 증착 방법으로 코팅면이 형성된 도 5a의 경우에는 각 박막층의 접착층이 단단하지 않고 각 박막층이 컬럼(columns)의 격자 구조로 형성되어 투과율이 현저히 떨어짐에 비해, 본 발명에 의한 도 5b의 플라즈마를 이용한 저온 증착에 의해 형성된 적외선 차단필터층(22)은 각 박막층이 조밀하게 부착됨과 동시에 각 박막층이 빈 공간이 없는 무결정 구조(amorphous)로 형성됨에 따라 양호한 투과율이 발현될 수 있다.As shown in FIG. 5A, in which a coating surface is formed by a general deposition method, the adhesive layer of each thin film layer is not hard, and each thin film layer is formed in a lattice structure of columns, thereby significantly reducing transmittance. The infrared
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be possible, but such substitutions, changes and the like should be regarded as belonging to the following claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈은, 카메라 모듈의 렌즈배럴 내에 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터층이 일면에 증착된 적어도 하나 이상의 비구면 플라스틱 렌즈가 적층 결합됨으로써, 별도의 IR 필터가 개재됨 없이 카메라 모듈이 조립됨에 따라 모듈의 높이를 최대 0.2㎜ 이상 절감시킨 박형의 카메라 모듈 제품을 기대할 수 있다.As described above, the infrared cut filter integrated lens of the present invention and the camera module using the same are formed by stacking at least one aspherical plastic lens in which an infrared cut filter layer for blocking infrared rays in the lens barrel of the camera module is laminated. As the camera module is assembled without a separate IR filter, a thinner camera module product can be expected to reduce the module height by at least 0.2 mm.
또한, 본 발명은 별도의 IR 필터를 고정시키기 위한 본딩 공정과 접착제 경화 공정이 생략되어 제작 공수가 줄어들고, 공수의 절감에 의한 모듈 제작 비용을 낮출 수 있는 장점이 있음과 아울러 부품수의 간소화에 의해서 공정 불량이 획기적으로 절감될 수 있는 작용효과가 발휘된다.In addition, the present invention has a merit that the manufacturing process is reduced by eliminating the bonding process and the adhesive curing process for fixing the separate IR filter, and the module manufacturing cost by the reduction of the labor cost can be reduced and the number of parts is simplified by The effect is that the process defects can be significantly reduced.
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