KR20110046784A - 트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 트리플릿 렌즈는 제 1 볼록 렌즈와; 상기 제 1 볼록 렌즈로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈와; 상기 제 1과 2 볼록 렌즈 사이의 공간에 채워져 형성되고, 포토 폴리머(Photo Polymer)인 오목 렌즈를 포함한다.
트리플릿, 일체, 충전, 경화, 오목, 경박, 두께

Description

트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈 { Triplet lens, fabricating method thereof and camera module with the same }
본 발명은 트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
디지털 카메라나 휴대전화기 등의 광학기기에는 각종의 렌즈를 사용하지만, 구면(球面)렌즈에 의해 상(像)에는 수차(收差)가 생기기 때문에, 수차에 의해 상이 희미하게 된다.
수차를 억제하는 데에는 굴절률이 다른 렌즈를 복수매 사용하는 등 방법이 있지만, 렌즈의 매수를 많이 하면, 광학기기의 경량화의 요구에 상반된다.
그러므로, 광학기기의 경량화를 촉진하고 컴팩트한 렌즈 군의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 광학기기를 경박(輕薄)화시킬 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
제 1 볼록 렌즈와;
상기 제 1 볼록 렌즈로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈와;
상기 제 1과 2 볼록 렌즈 사이의 공간에 채워져 형성되고, 포토 폴리머(Photo Polymer)인 오목 렌즈를 포함하는 트리플릿 렌즈가 제공된다.
그리고, 본 발명은,
제 1과 2 볼록 렌즈를 형성하는 단계와;
상기 제 1과 2 볼록 렌즈를 소정 간격으로 이격시켜, 지그(Jig)의 홈에 삽입하여 장착하는 단계와;
상기 제 1과 2 볼록 렌즈의 이격되어 형성된 공간에 포토 폴리머(Photo Polymer)를 충전(充塡)하는 단계와;
상기 충전된 포토 폴리머를 경화시켜 오목 렌즈를 형성하는 단계와;
상기 지그로부터 상기 제 1과 2 볼록 렌즈 및 오목 렌즈를 이탈시키는 단계를 포함하는 트리플릿 렌즈의 제조 방법이 제공된다.
또, 본 발명은,
피사체의 영상광이 입사되는 제 1 볼록 렌즈와, 상기 제 1 볼록 렌즈로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈와, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈 사이의 공간에 채워져 형성 형성되고, 포토 폴리머(Photo Polymer)인 오목 렌즈를 포함하는 트리플릿 렌즈와;
상기 트리플릿 렌즈가 내장된 경통과;
상기 경통 내에 장착되며, 상기 트리플릿 렌즈를 통하여 전달된 영상광에서 적외선(infrared ray)을 차단하는 필터와;
상기 필터에서 필터링된 피사체의 영상광을 촬상하는 이미지 센서를 포함하는 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈이 제공된다.
본 발명은 한 쌍의 볼록 렌즈 사이의 공간에 오목 렌즈가 위치되고, 3매의 렌즈가 접합되어 일체화된 트리플릿 렌즈를 구현함으로써, 이 트리플릿 렌즈를 이용하여 자이델 수차를 감소시키며 높은 광학 특성을 유지할 수 있는 광학 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 트리플릿 렌즈는 제 1 볼록 렌즈와 제 2 볼록 렌즈 사이 공간에 의해 오목 렌즈의 두께를 결정할 수 있으므로, 오목 렌즈 제조에 대한 설계 자유도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 트리플릿 렌즈는 오목 렌즈가 볼록 렌즈들과 접합되어 있기 에, 오목 렌즈의 에지(Edge)의 두께와 중심의 두께의 조건을 만족하지 않아도 되어, 오목 렌즈의 두께를 자유롭게 설계할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 한 쌍의 볼록 렌즈 사이 공간에 포토 폴리머를 충전하고 경화시켜 오목 렌즈를 형성하여 일체화할 수 있으므로, 렌즈간 접합 기술이 필요없고, 렌즈간 조립 공정을 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명은 간단한 공정에 의해 오목 렌즈를 형성하여 오목 렌즈를 가공하는 공정을 생략할 수 있으므로, 공정을 단순화시키고 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명의 카메라 모듈은 일체화된 트리플릿 렌즈를 구비함으로써, 카메라 모듈의 두께를 경박(輕薄)화시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈(Triplet lens)의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 트리플릿 렌즈는 제 1 볼록 렌즈(110)와; 상기 제 1 볼록 렌즈(110)로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈(130)와; 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 사이의 공간에 채워져 형성된 오목 렌즈(120)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 볼록 렌즈(110), 오목 렌즈(120)와 제 2 볼록 렌즈(130) 각각은 접착되어 있어, 상기 제 1 볼록 렌즈(110), 오목 렌즈(120)와 제 2 볼록 렌 즈(130) 각각의 계면(界面)에는 빈 공간이 존재하지 않는다.
그리고, 상기 오목 렌즈(120)는 상기 제 1 볼록 렌즈(110)와 제 2 볼록 렌즈(130) 사이에 경화성 물질이 충전(充塡)되어 형성된 것이다.
또, 상기 오목 렌즈(120)의 재질은 포토 폴리머(Photo Polymer)로 구성할 수 있다.
또한, 상기 오목 렌즈(120)의 굴절률은 1.5 ~ 1.6이다.
게다가, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 그의 굴절률은 1.4 ~ 1.65이다.
따라서, 본 발명은 한 쌍의 볼록 렌즈 사이의 공간에 오목 렌즈가 위치되고, 3매의 렌즈가 접합되어 일체화된 트리플릿 렌즈를 구현함으로써, 이 트리플릿 렌즈를 이용하여 자이델 수차를 감소시키며 높은 광학 특성을 유지할 수 있는 광학 장치를 구성할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 본 발명의 트리플릿 렌즈는 상기 제 1 볼록 렌즈(110)와 상기 제 2 볼록 렌즈(130) 사이 공간에 의해 상기 오목 렌즈(120)의 두께를 결정할 수 있으므로, 오목 렌즈 제조에 대한 설계 자유도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 트리플릿 렌즈와 같이, 2매의 볼록 렌즈와 1매의 오목 렌즈가 일체로 형성되어 있지 않고 3매의 렌즈들이 상호 이격되어 광학계를 구성하는 경우, 오목 렌즈는 에지(Edge)의 두께(도 1의 'd1')와 중심의 두께(도 1의 'd2')가 3:1(d1:d2) 비율을 만족해야 파손 및 절단 등의 불량이 발생되지 않는다.
반면에, 본 발명은 오목 렌즈가 볼록 렌즈들과 접합되어 있기에, 오목 렌즈의 에지(Edge)의 두께(d1)와 중심의 두께(d2)의 조건을 만족하지 않아도 되어, 오목 렌즈의 두께를 자유롭게 설계할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명의 트리플릿 렌즈에 적용된 오목 렌즈의 에지 두께(d1)는 0.01㎜ ~ 4㎜가 좋다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
먼저, 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)를 형성한다.(도 2a)
상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)는 렌즈 가공 공정에 의해 형성하거나, 또는 성형 장치에서 성형하여 형성할 수 있다.
그 후, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)를 소정 간격으로 이격시켜, 지그(Jig)(200)의 홈(210)에 삽입하여 장착한다.(도 2b)
이어서, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)의 이격되어 형성된 공간(250)에 포토 폴리머(Photo Polymer)를 충전(充塡)하고, 경화시켜 오목 렌즈(120)를 형성한다.(도 2c)
상기 포토 폴리머는 액상(液狀)의 자외선 경화성 물질이고, 상기 포토 폴리머가 충전된 후, 자외선을 조사하여 경화시키는 것이다.
이때, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)의 이격되어 형성된 공간(250)은 오목 렌즈의 형상이 된다.
그리고, 상기 포토 폴리머가 경화되어 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 사이에는 오목 렌즈(120)가 형성됨과 동시에, 상기 오목 렌즈(120)는 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)와 접합되어, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 및 상기 오목 렌즈(120)는 일체로 형성된다.
그러므로, 상기 제 1 볼록 렌즈(110)와 제 2 볼록 렌즈(130)의 대향되어 있는 면(面)은 상기 오목 렌즈(120)의 일면과 타면에 각각 접착된다.
다음, 상기 지그로부터 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 및 오목 렌즈(120)를 이탈시킨다.(도 2d)
그러므로, 본 발명은 한 쌍의 볼록 렌즈 사이 공간에 포토 폴리머를 충전하고 경화시켜 오목 렌즈를 형성하여 일체화할 수 있으므로, 렌즈간 접합 기술이 필요없고, 렌즈간 조립 공정을 간단하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 간단한 공정에 의해 오목 렌즈를 형성하여, 오목 렌즈를 가공하는 공정을 생략할 수 있으므로, 공정을 단순화시키고 제조 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일례의 지그(Jig)에 볼록 렌즈들이 장착된 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.
전술된 바와 같이, 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)와 오목 렌즈를 일체로 형성하기 위하여 지그(200)에 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)를 장착한다.
여기서, 상기 지그(200)는 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 각각의 유동 (遊動)을 방지하는 도 3의 안착홈들(211a,211b)과 같은 등가의 부가 수단이 형성되어 있는 것이 좋다.
즉, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)는 상기 지그(200)에 장착된 후, 유동되지 않아야 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 사이에 원하는 오목 렌즈 형상의 공간을 얻을 수 있고, 그 공간에 충전된 경화성 물질의 경화로 보다 정밀한 오목 렌즈를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130)의 유동을 방지할 수 있는 안착홈들(211a,211b)이 구비된 상기 지그(200)를 이용하여 만들어진 트리플릿 렌즈는 도 4와 같은 형상이 된다.
이때, 상기 안착홈들(211a,211b)이 존재하던 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 사이의 영역에는 경화성 물질이 충전되지 않아, 도 4와 같이, 트리플릿 렌즈의 모서리(edge) 영역은 제거된다.(도 4의 'K1'선과 'K2'으로 제거됨)
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈은 피사체의 영상광이 입사되는 제 1 볼록 렌즈(110)와, 상기 제 1 볼록 렌즈(110)로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈(130)와, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈(110,130) 사이의 공간에 채워져 형성된 오목 렌즈(120)를 포함하는 트리플릿 렌즈와; 상기 트리플릿 렌즈가 내장된 경통(300)과; 상기 경통(300) 내에 장착되며, 상기 트리플릿 렌즈를 통하여 전달된 영상광에서 적외선(infrared ray)을 차단하는 필터(310)와; 상기 필터(310)에서 필터링된 피사체의 영상광을 촬상하는 이미지 센서(500)를 포함한다.
본 발명의 카메라 모듈은 피사체의 영상광이 상기 트리플릿 렌즈로 입사되어 상기 제 1 볼록 렌즈(110)에서 집광, 상기 오목 렌즈(120)에서 분산 및 상기 제 2 볼록 렌즈(130)에서 집광되어 수차가 줄어들고, 상기 제 2 볼록 렌즈(130)에서 집광된 피사체의 영상광은 상기 이미지 센서(500)에서 결상되어 상기 이미지 센서(500)는 피사체를 촬상할 수 있는 것이다.
그러므로, 본 발명의 카메라 모듈은 일체화된 트리플릿 렌즈를 구비함으로써, 카메라 모듈의 두께를 경박(輕薄)화시킬 수 있는 장점이 있다.
즉, 도 5를 참조하여 설명하면, 트리플릿 렌즈는 상기 제 1 볼록 렌즈(110), 오목 렌즈(120)와 제 2 볼록 렌즈(130)가 상호 접착되어 있어, 상기 제 1 볼록 렌즈(110), 오목 렌즈(120)와 제 2 볼록 렌즈(130) 각각의 계면(界面)에 빈공간이 존재하지 않아, 광학계를 구성하는 길이를 줄일 수 있다.
따라서, 상기 트리플릿 렌즈는 상기 경통(300)에 삽입될 시, 상기 트리플릿 렌즈의 두께(d4)가 얇아 상기 경통(300) 내부의 허용 공간을 줄일 수 있어, 상기 경통(300)의 길이(d3)는 줄어들게 되어, 카메라 모듈의 두께를 경박시킬 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈에서 피사체의 영상광이 결상되는 궤적(軌跡)을 도시한 개략적인 도면이다.
피사체의 영상광이 제 1 볼록 렌즈(110)에 입사되면, 상기 제 1 볼록 렌즈(110)는 상기 영상광을 오목 렌즈(120)로 집광하고, 상기 오목 렌즈(120)는 상기 영상광을 제 2 볼록 렌즈(130)로 분산시키고, 상기 제 2 볼록 렌즈(130)는 영상광을 이미지 센서(500)에 집광시킨다.
이때, 도 6에 도시된 광의 궤적은 영상광의 일부 성분이 집광되는 상태가 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 비교예로 상호 이격된 3매의 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
이 비교예의 카메라 모듈은 경통(300) 내부에 상호 이격된 3매의 렌즈가 내장되어 있다.
즉, 한 쌍의 볼록 렌즈들(610,630) 사이에 오목 렌즈(620)가 광 정렬되어 있고, 상기 한 쌍의 볼록 렌즈들(610,630) 및 오목 렌즈(620)는 상호 이격되어 있다.
그러므로, 비교예의 카메라 모듈에 구비된 한 쌍의 볼록 렌즈들(610,630) 및 오목 렌즈(620) 각각의 사이에는 공간이 마련되어 있어, 상기 한 쌍의 볼록 렌즈들(610,630) 및 오목 렌즈(620)가 정렬된 상태의 길이(d6)는 길어질 수밖에 없다.
따라서, 3매의 렌즈(610,620,630)은 상기 경통(300) 내부의 허용 공간을 크게 하여, 상기 경통(300)의 길이(d5)는 커지게 됨으로써, 카메라 모듈의 두께는 두꺼워지는 것이다.
도 8은 본 발명의 트리플릿 렌즈가 경통 내에 위치된 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
전술된 트리플릿 렌즈는 피사체의 영상광이 입사되는 경통(300)의 선단에 해당되는 제 1 영역(301), 경통의 중심 영역에 해당되는 제 2 영역(302)과, 상기 선단과 반대의 경통(300) 영역에 해당되는 제 3 영역(300) 중 하나에 내장될 수 있다.
그리고, 상기 트리플릿 렌즈가 내장된 영역을 제외한 영역에는 카메라 모듈의 광학계의 특성을 향상시키기 위한 추가적인 렌즈군이 배열될 수 있다.
즉, 상기 트리플릿 렌즈는 상기 경통(300) 내부의 일부 영역에 내장되며, 상기 트리플릿 렌즈가 내장되어 있지 않은 경통(300) 영역에는 추가적인 렌즈군을 설치할 수 있는 것이다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈(Triplet lens)의 개략적인 단면도
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 3은 본 발명의 일례의 지그(Jig)에 볼록 렌즈들이 장착된 상태를 도시한 개략적인 단면도
도 4는 도 3의 지그를 이용하여 제조된 트리플릿 렌즈를 가공하는 공정을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 개략적인 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈에서 피사체의 영상광이 결상되는 궤적(軌跡)을 도시한 개략적인 도면
도 7은 본 발명의 비교예로 상호 이격된 3매의 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 개략적인 단면도
도 8은 본 발명의 트리플릿 렌즈가 경통 내에 위치된 상태를 설명하기 위한 개념도

Claims (9)

  1. 제 1 볼록 렌즈와;
    상기 제 1 볼록 렌즈로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈와;
    상기 제 1과 2 볼록 렌즈 사이의 공간에 채워져 형성되고, 포토 폴리머(Photo Polymer)인 오목 렌즈를 포함하는 트리플릿 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 볼록 렌즈, 오목 렌즈와 제 2 볼록 렌즈 각각은 접착되어 있는 트리플릿 렌즈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1과 2 볼록 렌즈는.
    플라스틱 재질로 형성되어 있는 트리플릿 렌즈.
  4. 제 1과 2 볼록 렌즈를 형성하는 단계와;
    상기 제 1과 2 볼록 렌즈를 소정 간격으로 이격시켜, 지그(Jig)의 홈에 삽입 하여 장착하는 단계와;
    상기 제 1과 2 볼록 렌즈의 이격되어 형성된 공간에 포토 폴리머(Photo Polymer)를 충전(充塡)하는 단계와;
    상기 충전된 포토 폴리머를 경화시켜 오목 렌즈를 형성하는 단계와;
    상기 지그로부터 상기 제 1과 2 볼록 렌즈 및 오목 렌즈를 이탈시키는 단계를 포함하는 트리플릿 렌즈의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 포토 폴리머는,
    자외선 경화성 물질인 트리플릿 렌즈의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 충전된 경화성 물질을 경화시켜 오목 렌즈를 형성하는 단계로,
    상기 제 1 볼록 렌즈와 제 2 볼록 렌즈의 대향되어 있는 면(面)은 상기 오목 렌즈의 일면과 타면에 각각 접착되는 트리플릿 렌즈의 제조 방법.
  7. 피사체의 영상광이 입사되는 제 1 볼록 렌즈와, 상기 제 1 볼록 렌즈로부터 소정 거리 이격된 제 2 볼록 렌즈와, 상기 제 1과 2 볼록 렌즈 사이의 공간에 채워져 형성되고, 포토 폴리머(Photo Polymer)인 오목 렌즈를 포함하는 트리플릿 렌즈와;
    상기 트리플릿 렌즈가 내장된 경통과;
    상기 경통 내에 장착되며, 상기 트리플릿 렌즈를 통하여 전달된 영상광에서 적외선(infrared ray)을 차단하는 필터와;
    상기 필터에서 필터링된 피사체의 영상광을 촬상하는 이미지 센서를 포함하는 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 트리플릿 렌즈는,
    상기 경통 내부의 일부 영역에 내장된 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 트리플릿 렌즈가 내장되어 있지 않은 경통 영역에 추가적인 렌즈군이 더 설치된 트리플릿 렌즈를 구비한 카메라 모듈.
KR1020090103436A 2009-10-29 2009-10-29 트리플릿 렌즈 및 그의 제조 방법, 그를 구비한 카메라 모듈 KR101615380B1 (ko)

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