KR20130003844A - 렌즈 어레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

렌즈 어레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20130003844A KR1020110065452A KR20110065452A KR20130003844A KR 20130003844 A KR20130003844 A KR 20130003844A KR 1020110065452 A KR1020110065452 A KR 1020110065452A KR 20110065452 A KR20110065452 A KR 20110065452A KR 20130003844 A KR20130003844 A KR 20130003844A
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이청희
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 렌즈 어레이는 제1광학 요소 부재; 제2광학 요소 부재; 및 상기 제1광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제1광학 요소 부재의 제2면에 형성되는 제1반사방지 층;을 포함할 수 있다.

Description

렌즈 어레이 및 그 제조 방법{Lens array and manufacturing method thereof}
본 발명은 렌즈 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 AR 코팅층이 포함된 렌즈 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
카메라 또는 휴대용 전화기의 카메라에 사용되는 광학 소자로서 플라스틱 재료로 제작되는 성형 렌즈가 널리 보급되고 있다. 이러한 플라스틱 성형 렌즈는 유리 연마 렌즈에 비해 렌즈 제작 단가가 저렴할 뿐만 아니라 비구면 렌즈의 제작이 용이하다. 아울러, 플라스틱 성형 렌즈는 어레이 형태로 제작할 수 있으므로, 대량 생산에 유리하다.
한편, 고성능 카메라에 대한 시장의 수요가 증가하면서, 2매 이상의 렌즈 부재로 이루어진 렌즈 모듈 또는 렌즈 어레이의 제작이 점차 확대되고 있다. 그런데 카메라 모듈 및 렌즈 어레이는 렌즈 면으로 입사된 빛이 이웃한 렌즈 면을 통과하지 못하고 반사되는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제점은 물체(피사체)로부터 반사된 빛의 광량을 물체측 렌즈(즉, 물체와 상대적으로 가까운 렌즈)로부터 이미지 센서측 렌즈(즉, 이미지 센서와 상대적으로 가까운 렌즈)로 갈수록 줄어들게 하므로, 카메라의 해상도를 저해시킨다.
따라서, 물체로부터 반사된 빛이 렌즈 면에서 반사되지 않고 이미지 센서로 최대한 그대로 입사될 수 있는 렌즈 어레이 및 그 제조 방법의 개발이 적실히 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피사체로부터 반사된 빛이 렌즈 면을 통과하면서 반사되는 현상을 최소화할 수 있는 렌즈 어레이 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이는 제1광학 요소 부재; 제2광학 요소 부재; 및 상기 제1광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제1광학 요소 부재의 제2면에 형성되는 제1반사방지 층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이의 제1광학 요소 부재와 제2광학 요소 부재는 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이의 제1광학 요소 부재와 제2광학 요소 부재는 서로 다른 아베값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이는 상기 제2광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제2광학 요소 부재의 제2면에 형성되는 제2반사방지 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이의 제1반사방지 층은 서로 다른 굴절률을 갖는 막들로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이는 상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재 사이에 설치되는 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법은 제1광학 요소 부재를 준비하는 단계; 상기 제1광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제1광학 요소 부재의 제2면에 제1반사방지 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1광학 요소 부재에 제2광학 요소 부재를 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법은 상기 제2광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제2광학 요소 부재의 제2면에 제2반사방지 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법은 상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재 사이에 차광 부재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 렌즈 면을 통해 입사되는 유효광의 반사를 최소화시키므로, 물체(파사체)로부터 반사된 유효광을 그대로 이미지 센서로 입사시킬 수 있으며, 이를 통해 카메라 모듈의 해상도를 높일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
본 발명은 2매 이상의 광학 요소 부재들로 이루어지는 렌즈 어레이에서 피사체로부터 반사된 빛(이하 유효광이라 함)이 입사되는 렌즈 면에 반사방지 층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성은 유효광이 광학 요소 부재들을 완전히 통과하지 못하고 반사되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 물체(피사체)측에 가까운 광학 요소 부재에 입사된 유효광의 광량이 이미지 센서에 도달할 때까지 그대로 유지되므로, 다수의 광학 요소 부재들로 이루어진 렌즈 어레이에서 필연적으로 발생하는 해상도 저하현상을 최소화시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 제1실시 예에 따른 렌즈 어레이를 설명한다.
본 실시 예에 따른 렌즈 어레이(100)는 제1광학 요소 부재(10), 제2광학 요소 부재(20), 제1반사방지 층(30)을 포함할 수 있다.
제1광학 요소 부재(10)는 제1굴절률 및 제1아베값을 가질 수 있으며, 투명한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1광학 요소 부재(10)는 감광성 수지 재질일 수 있다. 아울러, 제1광학 요소 부재(10)는 웨이퍼를 기반으로 제작될 수 있다.
제1광학 요소 부재(10)는 평평한 제1면(12)과 평평한 제2면(14)을 가질 수 있다(참고로, 첨부된 도면에서 제1면(12)은 편의상 물체(피사체)에 가까운 면이고, 제2면(14)은 이미지 센서에 가까운 면이라고 가정한다). 제1면(12)에는 다수의 제1렌즈 면(16)이 형성될 수 있다. 제1렌즈 면(16)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 아울러, 도 1에서는 제1렌즈 면(16)이 오목한 형상인 것으로 도시되어 있으나, 렌즈 어레이(100)의 용도, 특성에 따라 볼록한 형상일 수도 있다. 제2면(14)에는 다수의 제2렌즈 면(18)이 형성될 수 있다. 제2렌즈 면(18)은 제1렌즈 면(16)과 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 제1렌즈 면(16)과 동수(同數)로 형성될 수 있다. 아울러, 제2렌즈 면(18)은 제1면(16)과 마찬가지로 구면 또는 비구면일 수 있으며, 오목 또는 볼록한 형상일 수 있다.
제2광학 요소 부재(20)는 제2굴절률 및 제2아베값을 가질 수 있다. 여기서, 제2굴절률은 제1굴절률과 다를 수 있으며, 제2아베값은 제1아베값과 다를 수 있다. 아울러, 제2아베값은 제1아베값보다 작을 수 있다. 이 경우, 제2광학 요소 부재(20)는 제1광학 요소 부재(10)보다 이미지 센서에 가깝게 배치될 수 있다.
제2광학 요소 부재(20)는 투명한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2광학 요소 부재(20)는 감광성 수지 재질일 수 있다. 아울러, 제2광학 요소 부재(20)는 제1광학 요소 부재(10)와 마찬가지로 웨이퍼를 기반으로 제작될 수 있다. 제2광학 요소 부재(20)는 평평한 제1면(22)과 평평한 제2면(24)을 가질 수 있다(참고로, 첨부된 도면에서 제1면(22)은 편의상 물체(피사체)에 가까운 면이고, 제2면(24)은 이미지 센서에 가까운 면이라고 가정한다). 제1면(22)에는 다수의 제3렌즈 면(26)이 형성될 수 있다. 제3렌즈 면(26)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 아울러, 도 1에서는 제3렌즈 면(26)이 오목한 형상인 것으로 도시되어 있으나, 렌즈 어레이(100)의 용도, 특성에 따라 볼록한 형상일 수도 있다. 제2면(24)에는 다수의 제4렌즈 면(28)이 형성될 수 있다. 제4렌즈 면(28)은 제3렌즈 면(26)과 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 제3렌즈 면(26)과 동수(同數)로 형성될 수 있다. 아울러, 제4렌즈 면(28)은 제3면(16)과 마찬가지로 구면 또는 비구면일 수 있으며, 오목 또는 볼록한 형상일 수 있다.
제1반사방지 층(30)은 유효광의 반사를 방지할 수 있으며, 제1광학 요소 부재(10)에 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는 제1반사방지 층(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1광학 요소 부재(10)의 제1면(12)에 형성되거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 제1광학 요소 부재(10)의 제2면(14)에 형성될 수 있다. 제1반사방지 층(30)은 디핑, 분사, 스핀 코트, 잉크젯 프린팅, 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 형성될 수 있다. 이중 디핑 및 스핀 코트 방법은 균일한 층을 형성하는데 유리할 수 있다.
한편, 제1반사방지 층(30)은 굴절률이 다른 2개의 막으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1반사방지 층(30)은 제3굴절률의 제1막(302)과 제3굴절률보다 작은 제4굴절률의 제2막(304)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1막(302)은 옥사이드를 포함할 수 있고, 제2막(304)은 불화 마그네슘(MgF2)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 제1반사방지 층(30)은 제1광학 요소 부재(10)로 입사되는 유효광이 제1렌즈 면(16) 또는 제2렌즈 면(18)에서 반사되는 것을 억제시킬 수 있다.
다음에서는 본 발명의 다른 실시 예들을 설명한다. 참고로, 다른 실시 예들의 구성요소들 중 제1실시 예와 동일한 구성요소는 제1실시 예와 동일한 도면부호를 사용하며, 이들 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하여 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이를 설명한다.
제2실시 예에 따른 렌즈 어레이(100)는 제2반사방지 층(32)을 더 포함한 점에서 제1실시 예와 상이하다. 본 실시 예의 렌즈 어레이(100)는 제2광학 요소 부재(20)에 제2반사방지 층(32)이 더 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는 제2반사방지 층(32)은 도 3에 도시된 바와 같이 제2광학 요소 부재(20)의 제1면(22)에 형성되거나 또는 도시되지 않았으나 제2광학 요소 부재(20)의 제2면(24)에 형성될 수 있다.
제2반사방지 층(32)은 디핑, 분사, 스핀 코트, 잉크젯 프린팅, 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 형성될 수 있다. 그리고 제2반사방지 층(32)은 굴절률이 다른 2개의 막으로 이루어질 수 있다. 즉, 제2반사방지 층(32)은 제1반사방지 층(30)과 마찬가지로 제3굴절률의 제1막과 제3굴절률보다 작은 제4굴절률의 제2막으로 이루어질 수 있다(도 1 참조). 여기서, 제1막은 옥사이드를 포함할 수 있고, 제2막은 불화 마그네슘(MgF2)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 제2반사방지 층(30)은 제2광학 요소 부재(20)로 입사되는 유효광이 제3렌즈 면(26) 또는 제4렌즈 면(28)에서 반사되는 것을 억제시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따르면 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)에 각각 제1반사방지 층(30)과 제2반사방지 층(32)이 각각 형성되므로, 렌즈 면들(16, 18, 26, 28)을 통해 입사되는 유효광의 반사를 더욱 효과적으로 억제시킬 수 있다.
한편, 제1반사방지 층(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1광학 요소 부재(10)의 제1렌즈 면(16)과 제2렌즈 면(18)에 모두 형성될 수 있으며, 렌즈 면(16, 18)에 한해 부분적으로 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2반사방지 층(32)은 도시되지 않았으나 제3렌즈 면(26)과 제4렌즈 면(28)에 모두 형성될 수 있으며, 렌즈 면(26, 28)에 한해 부분적으로 형성될 수도 있다.
다음에서는 도 5를 참조하여 제3실시 예에 따른 렌즈 어레이를 설명한다.
제3실시 예에 따른 렌즈 어레이(100)는 차광 부재(40) 또는 간격유지 부재(50)를 더 포함한 점에서 전술된 실시 예들과 상이하다. 즉, 본 실시 예는 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20) 사이에 차광 부재(40) 또는 간격유지 부재(50)가 더 설치될 수 있다.
예를 들어, 렌즈 면들(16, 18, 26, 28)을 제외한 부분으로 입사되는 빛을 차단할 필요가 있으면, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20) 사이에 차광 부재(40)를 설치할 수 있다. 여기서, 차광 부재(40)는 다수의 구멍(42)이 형성된 박판 형상일 수 있다.
아울러, 물체의 반사광을 이미지 센서에 유효하게 결상시키기 위해 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)를 기 설정된 거리만큼 이격시킬 필요가 있으면, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20) 사이에 간격유지 부재(50)를 설치할 수도 있다. 이 경우, 간격유지 부재(50)는 유효광이 렌즈 면들(16, 18, 26, 28)을 통과할 수 있도록 다수의 구멍(52)을 가질 수 있다. 아울러, 간격유지 부재(50)는 렌즈 면(16, 18, 26, 28) 이외 부분으로 입사되는 잡광을 차단할 수 있도록 차광물질로 제작될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예는 스탑(40) 또는 간격유지 부재(50)를 통해 렌즈 어레이(100)의 렌즈 성능을 향상시킬 수 있다.
다음에서는 본 발명에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 나타낸 도면이다.
제1실시 예에 따른 렌즈 제조 방법은 제1반사방지 층(30)의 형성 단계, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)의 접합 단계, 렌즈 어레이(100)의 절단 단계를 포함할 수 있다.
1) 제1반사방지 층(30)의 형성 단계
본 단계에서는 제1광학 요소 부재(10) 또는 제2광학 요소 부재(20)에 제1반사방지 층(30)이 형성될 수 있다. 본 단계는 제1광학 요소 부재(10) 또는 제2광학 요소 부재(20)가 완성된 이후에 수행되거나 이들 광학 요소 부재(10, 20)의 성형 단계에서 함께 수행될 수 있다.
제1반사방지 층(30)은 디핑, 분사, 스핀 코트, 잉크젯 프린팅, 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 형성될 수 있다. 아울러, 제1반사방지 층(30)이 전술된 바와 같이 2개의 막으로 이루어지는 경우에는 제1막(302)과 제2막(304)을 형성하기 위해 디핑, 분사, 스핀 코트, 잉크젯 프린팅, 박막 증착 등의 공정을 반복수행할 수 있다. 참고로, 도면부호 200은 제1반사방지 층(30)을 구성하는 물질을 토출하는 잉크젯 헤드이다.
한편, 본 단계에서 제1반사방지 층(30)이 제1광학 요소 부재(10)의 제1면(12)과 제2면(14)에 모두 형성될 수 있으며, 제2반사방지 층(32)이 제2광학 요소 부재(20)에 추가로 형성될 수 있다.
2) 접합 단계
본 단계에서는 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)의 접합이 이루어질 수 있다. 즉, 제1반사방지 층(30)이 형성된 제1광학 요소 부재(10)가 완성되면, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)를 접합할 수 있다. 여기서, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)의 접합은 접착제에 의해 이루어지거나 금형틀에서 압착에 의해 이루어질 수 있다.
참고로, 첨부된 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)에는 렌즈 면들(16, 18, 26, 28)에 대한 광축을 일치시킬 수 있도록 별도의 위치정렬 표식이 형성될 수 있다.
한편, 본 접합 단계에 앞서, 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20) 사이에 차광 부재(40) 또는 간격유지 부재(50)를 설치하는 단계를 더 수행할 수 있다.
3) 절단 단계
본 단계에서는 완성된 렌즈 어레이(100)를 절단할 수 있다. 즉, 접합 단계를 통해 다층의 렌즈 어레이(100)가 완성되면, 필요에 따라 렌즈 어레이(100)를 렌즈 모듈(102) 단위로 절단할 수 있다.
다음에서는 도 7을 참조하여 제2실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법을 설명한다.
제2실시 예에 따른 렌즈 어레이 제조 방법은 제1반사방지 층(30)의 형성 단계와 접합 단계의 순서가 뒤바뀐 점이 제1실시 예와 상이하다. 즉, 본 실시 예에서는 제1광학 요소 부재(10)와 제2광학 요소 부재(20)의 접합이 이루어진 후 제1반사방지 층(30)이 형성될 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예는 렌즈 어레이 제조 공정과 반사방지 층 형성단계를 각각 분리하여 수행할 수 있으므로, 기존의 렌즈 어레이 제조 라인을 변경할 필요가 없다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 렌즈 어레이
10 제1광학 요소 부재 12 (제1광학 요소 부재의) 제1면
14 (제1광학 요소 부재의) 제2면
16 제1렌즈 면 18 제2렌즈 면
20 제2광학 요소 부재 22 (제2광학 요소 부재의) 제1면
24 (제2광학 요소 부재의) 제2면
26 제3렌즈 면 28 제4렌즈 면
30 제1반사방지 층 32 제2반사방지 층
40 차광 부재 50 간격유지 부재

Claims (9)

  1. 제1광학 요소 부재;
    제2광학 요소 부재; 및
    상기 제1광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제1광학 요소 부재의 제2면에 형성되는 제1반사방지 층;
    을 포함하는 렌즈 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재는 서로 다른 굴절률을 갖는 렌즈 어레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재는 서로 다른 아베값을 갖는 렌즈 어레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제2광학 요소 부재의 제2면에 형성되는 제2반사방지 층을 더 포함하는 렌즈 어레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사방지 층은 서로 다른 굴절률을 갖는 막들로 이루어지는 렌즈 어레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재 사이에 설치되는 차광 부재를 더 포함하는 렌즈 어레이.
  7. 제1광학 요소 부재를 준비하는 단계;
    상기 제1광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제1광학 요소 부재의 제2면에 제1반사방지 층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1광학 요소 부재에 제2광학 요소 부재를 접합하는 단계;
    를 포함하는 렌즈 어레이 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2광학 요소 부재의 제1면 또는 상기 제2광학 요소 부재의 제2면에 제2반사방지 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 렌즈 어레이 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1광학 요소 부재와 상기 제2광학 요소 부재 사이에 차광 부재를 설치하는 단계를 더 포함하는 렌즈 어레이 제조 방법.
KR1020110065452A 2011-07-01 2011-07-01 렌즈 어레이 및 그 제조 방법 KR20130003844A (ko)

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