KR20170128347A - Nir 컷 필터를 포함하는 카메라 모듈 및 이 카메라 모듈을 생산하는 방법 - Google Patents
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Abstract
카메라 센서(3); 이 카메라 센서(3) 상에 광을 포커싱시키기 위한 대물 렌즈(2)로서, 필터 유리(70)로 제조되는 베이스(7) 또는 적외선 흡수 코팅을 갖춘 유리로 제조되는 베이스(7), 그리고 베이스(7)의 일 면(71, 72)에 부착되는 제1 렌즈 섹션(9)을 갖는 복합재 렌즈(5)를 포함하는 대물 렌즈를 포함하는 카메라 모듈(1)이 제공되며, 제1 렌즈 섹션(9)은 곡선형 외측 굴절면(74)을 갖고, 필터 유리(70), 평평한 베이스(7)의 필터 유리(70) 또는 근적외선 복사를 흡수하고 이에 따라 근적외선 컷 필터로서 기능을 하는 적외선 흡수 코팅과 상이한 재료로 형성된다. 이는 IR 컷 필터를 갖춘 카메라 모듈을 개선시켜 모듈의 길이를 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 대체로 IR 컷팅 특성(IR-cutting properties)을 갖는 광학 구성에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 적외선 광의 흡수에 의해, 투과된 광을 필터링하는 NIR 필터를 갖춘 광학 장치에 관한 것이다.
카메라 칩은 보통 적외선 스펙트럼 범위에 대해서도 역시 민감하다. 그러나, 카메라 모듈의 광학 구성요소의 재료, 예컨대 표준 유리 재료 또는 표준 플라스틱 재료는 일반적으로 어느 정도의 적외선 투과를 나타낸다. 그러나, 적외선 광이 카메라 칩에 도달하면, 바람직하지 않은 색상 왜곡 및 휘도 왜곡이 유발된다.
이러한 이유로, 카메라 모듈은 보통 적외선 필터를 구비하고 있다. 대부분의 일반적인 적외선 필터는 간섭 필터이다. 이러한 필터에 있어서, 다층형 유전층 시스템이 기재 상에, 보통 유리 기재 상에 놓이게 된다. 물리적인 이유에 기초하여, 상기 다층형 유전층 시스템은 적외선 복사를 반사하면서도 가시광을 투과시키도록 구성된다. 이러한 필터는 상대적으로 저렴하게 생산되지만, 몇 가지 단점을 갖는다. 간섭 필터는 종종 투과 곡선에 대해 특정 변조를 부과한다. 이러한 변조는 콤 필터(comb filter)의 효과와 유사한 효과를 나타내며, 개별적인 색상에 영향을 줄 수 있다.
또한, 간섭 필터는, “색유리”로서 또는 흡착 필터로서 또한 불리는 광학 필터 유리보다 광 입사각으로부터의 필터 곡선(투과 곡선)에 대해 훨씬 더 큰 의존성을 나타낸다. 컴팩트 카메라는 보통 최대 30 도의 완전 개방 각도를 나타내며, 종종 텔레센트릭하게(telecentrically) 정렬되지 않고, 즉 광선은 특정 각도에서 (완전 개방 각도로) 이미지 센서에 충돌한다.
US 2014/0043677 A1은, 기재 및 이 기재 상에 코팅된 IR 컷 필름(IR-cut film)을 포함하는 IR-컷(infrared-cut) 필터를 갖춘 렌즈 모듈을 개시하고 있다. IR 컷 필터는 기재 상에 번갈아 적층되는 32개의 고굴절 층 및 32개의 저굴절 층으로 이루어지며, 이에 따라 앞서 설명한 바와 같은 간섭 필터를 형성한다. 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장에서 IR 컷 필름의 투과율은 약 90 % 초과인 반면, 약 850 nm 내지 약 1300 nm의 파장에서 IR 컷 필름의 투과율은 약 1 % 미만이다.
US 2012/0261550 A1은 이미지 획득을 위한 필터 부재를 갖춘 광학 렌즈 조립체를 개시하고 있다. 대물측으로부터 이미지측으로 광학 축선을 따라 연속하여 배치될 때, 상기 조립체는 필터 부재 및 렌즈 조립체를 포함한다. 렌즈 조립체는 필터 부재의 대물측에 설정된다. 렌즈 조립체는 굴절력을 갖는 적어도 3매의 렌즈 요소를 포함하며, 적어도 2개의 렌즈 요소는 플라스틱으로 제조되고, 적어도 하나의 비구면 대물측 표면 또는 이미지측 표면을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 이미지 획득을 위한 필터 부재를 갖춘 광학 렌즈 조립체는 양호한 색수차 보정을 나타낼 수 있으며, 전자 제품, 예컨대 높은 해상도를 요구하는 휴대폰 및 카메라 등에 적용하기 위해 총 길이를 단축시킨다. 코팅을 갖춘 흡수 필터는 색상 전이(color shift)를 효과적으로 감소시키기 위해 적외선 대역에서 광을 흡수하는 양호한 효과를 제공하는 데 사용된다.
앞서 언급된 종래 기술에 따르면, 이러한 필터는 렌즈 조립체 내에서 별도의 부품이다. 그러나, 이러한 구성에 따르면 몇 가지 단점이 나타나게 된다. 상기 필터는, 필터를 위해 요구되는 공간으로 인해, 이웃한 렌즈들의 초점 길이가 제한된다. 또한, 상기 필터는 주변 환경 물질, 예컨대 물에 대해 민감한 재료로 제작될 수 있다. 이러한 경우, 상기 필터는 밀봉되어야 할 필요가 있을 수 있다. 이는 예컨대, 물에 노출되는 경우 침식되는 인산염 필터 유리 또는 플루오로인산염 필터 유리의 경우에 그러하다. 또한, 이러한 유리는 상당히 약하다.
따라서, 본 발명의 목적은, IR 컷 필터를 갖춘 카메라 모듈을 개선하여 모듈의 길이를 줄이는 것이다. 또한, 민감 재료 및/또는 약한 재료로 제조되는 필터에 대한 기계적 안정화 및 밀봉을 단순화하는 것이 목적이다.
이러한 목적은 독립 청구항의 주제 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 개량 및 실시예는 종속 청구항에 한정되어 있다.
발명에 대한 개괄
이에 따라, 카메라 센서 및 이 카메라 센서 상에 광을 포커싱(focusing)시키기 위한 대물 렌즈를 갖춘 카메라 모듈이 마련된다. 상기 대물 렌즈는 복합재 렌즈를 포함하며, 이 복합재 렌즈는 필터 유리로 제조되는 베이스 또는 기재 및 이 베이스의 일 면에 부착되는 제1 렌즈 섹션을 갖춘 복합재이다. 전술한 베이스 또는 기재는 또한, 적외선 흡수 코팅을 갖춘 유리일 수 있다. 상기 적외선 흡수 코팅은 구체적으로 유기체 층 및/또는 유기 염료를 갖춘 층일 수 있다. 제1 렌즈 섹션은 곡선형의 외측 굴절면을 가지며, 베이스의 필터 유리와 상이한 재료로 형성된다. 적외선 흡수 코팅 또는 베이스의 필터 유리는 근적외선 복사를 흡수하며, 가시광을 투과시키고, 이에 따라 근적외선 컷 필터로서 기능한다. 곡선형의 외측 굴절면은, 렌즈 유형에 따라, 구형 또는 비구형일 수 있다.
따라서, 복합재 렌즈는 2가지 요소, 즉 렌즈 섹션 및 베이스로 형성된다.
상기 대물 렌즈는 또한 1개를 초과하는 복합재 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, NIR 컷 특성을 맞추기 위해, 동일한 필터 또는 상이한 필터 유리를 갖춘, 전술한 2개의 렌즈가 채용될 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스는 복합재 렌즈의 광학 굴절력(optical power)에 기여하지 않도록 하기 위해 2개의 평행한 면을 가질 수 있다. 광학 굴절력이 없는 베이스 또는 기재는, 특히 베이스가 쉘 형상의 기재 또는 평행 평면을 갖춘 평평한 기재일 때 달성된다. 쉘 형상의 기재의 표면은 구체적으로 2개의 방향으로 구부러져 있을 수 있어 베이스가 사발 형상이 되도록 한다. 이러한 방식으로, 쉘 형상은 렌즈의 굴절면들 중 하나 또는 양자를 대략 따를 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스는 심지어 비교적 얇은 볼록-오목 형상의 렌즈에 매립될 수 있다. 그러나, 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 필터 유리로 제조되는 평평한 베이스를 이용한다. 평평한 베이스, 즉 판유리 형태의 베이스는 특히 제작이 간단하다.
베이스의 두께는 바람직하게는 0.05 mm 내지 3 mm의 범위이다. 특히 휴대폰에 있어서, 전체 시스템을 더 얇게 설계하려는 경향이 강하다. 따라서, 바람직한 개량에 따르면, 베이스의 두께는 0.05 mm 내지 1 mm의 범위, 특히 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위이다.
대물 렌즈가 2개 이상의 렌즈를 포함하는 경우, 복합재 렌즈는 광학 요소의 서브시퀀스(subsequence) 내의 임의의 렌즈일 수 있다. 따라서, 복합재 렌즈는, 대물 렌즈를 형성하는 렌즈 스택의 최초 렌즈, 최종 렌즈, 또는 중간 렌즈일 수 있다.
평평한 베이스를 위해 사용되는 바람직한 필터 유리는 구리 이온 함유 유리이다. 인산염 유리가 특히 적합하다. 이러한 유리는 인산염 유리이며, 여기서 인산은 부분적으로 불소로 대체된다. 인산염 유리는, P2O5가 유리형성체로서 기능하고 P2O5가 주요한 성분으로서 유리 조성물에 존재하는 것인 광학 유리이다. 인산염 유리에서의 인산염의 일부를 불소로 대체할 때, 플루오로인산염 유리가 얻어진다. 인산염 유리의 하위 카테고리로서의 플루오로인산염 유리는 근적외선 필터링에 대해 매우 적합하다. 플루오로인산염 유리의 합성에 있어서, NaO2와 같은 산화물 화합물 대신, NaF와 같은 대응하는 불화물이 글래스 배치(glass batch)에 첨가된다.
본 발명은 또한 카메라 모듈의 생산 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 일반적으로,
- 필터 유리로 제조되는 베이스 또는 적외선 흡수 코팅을 갖춘 유리로 제조되는 베이스를 제공함으로써 카메라 모듈을 위한 대물 렌즈의 복합재 렌즈를 생성하는 단계로서, 상기 베이스는 대향하는 2개의 면을 가지며, 상기 베이스의 일 면에 제1 렌즈 섹션을 생성하고, 상기 제1 렌즈 섹션은 곡선형의 외측 굴절면을 갖고, 베이스의 필터 유리와 상이한 재료로 형성되는 것인 단계;
- 적어도 복합재 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 및 카메라 센서를 조립하는 단계
를 포함한다.
렌즈 섹션이 단지 평평한 베이스의 일 면에만 부착되어 있다면, 곡선형 표면 및 평면 표면을 갖는 렌즈, 보통 평철 렌즈(plano-convex lens) 또는 평요 렌즈(plano-concave lens)가 얻어진다.
그러나, 2개의 곡선형 굴절면을 갖는 렌즈는 특히 소형 카메라 모듈(예컨대, 휴대폰, 태블릿 PC 및 노트북용 카메라 모듈)에 대해 전반적인 굴절력을 얻기에 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 개량에 따르면, 복합재 렌즈는, 제1 렌즈 섹션이 부착되는 상기 베이스의 면에 대향하는 면에 부착되는 제2 렌즈 섹션을 갖는다. 이에 따라, 본 실시예에 있어서, 평평한 베이스는 다른 재료로 된 2개의 섹션 사이에 매립되며, 양 섹션의 외측 표면은 복합재 렌즈의 굴절면을 형성한다.
평평한 베이스는 또한 광학 축선에 대해 더 큰 각도로 렌즈를 투과하는 광선에 대해 광학적으로 중립적인 것이 더욱 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 평평한 베이스의 필터 유리 및 제1 렌즈 섹션은 동일한 굴절율 또는 0.3만큼, 바람직하게는 0.25만큼, 특히 바람직하게는 기껏해야 0.1만큼 상이한 굴절율을 갖는다. 물론, 이러한 차이는 재료 쌍의 적절한 선택에 의해 더욱 줄어들 수 있다. 따라서, 전술한 굴절율의 차이는 또한 0.05 이하일 수 있다. 바람직하게는, 굴절율의 차가 작은 조건은 또한 평평한 베이스의 대향 면에 부착되는 제2 렌즈 섹션에 대해서도 유지된다. 동일한 굴절율 또는 거의 동일한 굴절율을 갖는, 렌즈 섹션용 재료 및 필터 유리를 이용함으로써, 복합재 렌즈의 단지 외측 표면만이 광의 굴절에 대해 영향을 준다. 제1 렌즈 섹션 및 제2 렌즈 섹션에 대해 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은, 또한, 일반적으로, 카메라 모듈을 위한 복합재 렌즈에 관한 것이며, 상기 복합재 렌즈는 적외선 필터로서의 기능을 하고, 필터 유리로 제조되는 베이스 또는 적외선 흡수 코팅을 갖는 유리로 제조되는 베이스 및 이 베이스의 일 면에 부착되는 제1 렌즈 섹션을 포함하며, 제1 렌즈 섹션은 곡선형의 외측 굴절면을 갖고, 필터 유리와 상이한 재료로 형성되지만, 기껏해야 0.3, 바람직하게는 기껏해야 0.25만큼 필터 유리의 굴절율과 상이한 굴절율을 가지며, 적외선 흡수 코팅 및/또는 베이스의 필터 유리는 근적외선 복사를 흡수하고, 가시광을 투과시키며, 이에 따라 근적외선을 커팅(cutting)하는 필터 특성을 렌즈에 부여한다.
보통, 휴대폰을 위한 광학 시스템은 플라스틱으로 제조된 여러 가지 렌즈를 갖추고 있다. 본 발명에 따른 복합재 렌즈를 위해 사용될 때, 이들 렌즈의 굴절율은, NIR 컷 필터와 매우 근사하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 복합재 렌즈의 제1 렌즈 섹션 및/또는 제2 렌즈 섹션은 각각 플라스틱 또는 수지로 제조된다.
곡선형 외측 굴절면을 갖춘 렌즈 섹션을 위한 재료로서의 플라스틱 또는 수지는 또한 복합재 렌즈의 생산을 용이하게 한다는 점에서 유리하다. 구체적으로, 베이스의 대향 면에 부착되는 제1 렌즈 섹션 및 제2 렌즈 섹션(존재한다면)은 몰딩(molding)에 의해 베이스 상에 직접 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 렌즈 섹션이 베이스에 몰딩된다. 바람직하게는, 또한 제2 렌즈 섹션이 베이스의 대향면 상에 몰딩된다. 이러한 몰딩 프로세스는 바람직하게는 또한 렌즈의 곡선형 외측 굴절면을 형성하는 단계를 포함한다. 평평한 베이스가 몰드 대신 배치될 수도 있고, 몰드의 일부를 형성할 수도 있다. 후자의 경우에 있어서, 몰드의 추가적인 부분은 복합재 렌즈의 곡선형 굴절면을 캐스팅(casting)하기 위한 곡선형 표면을 포함한다.
복합 렌즈의 제1 렌즈 섹션의 굴절율 그리고 바람직하게는 또한 제2 렌즈 섹션의 굴절율은 바람직하게는 1.49 내지 1.64의 범위에 속한다. 이러한 주어진 범위의 굴절율을 커버(cover)하고 렌즈를 형성하기에 적합한, 입수 가능한 플라스틱 재료가 존재한다.
베이스를 위해 사용되는 필터 유리와 관련하여, 굴절율은 바람직하게는 1.52 내지 1.55의 범위 내에 있다. 이는, 렌즈 재료 및 필터 유리에 의해 제공되는 NIR 컷 필터가 서로 근접한 굴절율을 갖는다는 것을 의미하며, 이에 따라 존재한다고 하더라도 작은 굴절율의 불일치는 복합 렌즈 구성에 있어서 어떠한 현저한 영향도 미치지 못할 것이다. 특히, 필터 구성요소가 곡률을 전혀 갖지 않는 단지 평행평면판이라면, 이때 광학 효과는 인지할 수 없을 것이다. 그럼에도 불구하고, 필터 구성요소의 일 면 또는 양면 상의 반사방지 코팅, 즉 베이스의 면 상에서의 반사방지 코팅은 최적의 광학 성능을 획득하는 데 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 렌즈 섹션(들)은 몰딩, 예컨대 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 다른 유형의 몰딩으로서 엠보싱(embossing)이 고려된다. 렌즈 섹션이 엠보싱에 의해 형성되는 경우, 몰드는 스탬프(stamp)로서 역할을 한다.
추가적인 실시예에 따르면, 렌즈 섹션(들)은 렌즈 섹션(들)의 재료의 리플로우(reflow)에 의해 형성된다. 이러한 경우에 있어서, 사전에 정해진 형상을 갖는 각각의 렌즈 섹션을 위한 재료 중 일부가 베이스 상에 배치된다. 이후, 상기 일부는 용융되고 그 표면 장력으로 인해 재성형(reshape)되어 렌즈 섹션을 형성한다.
그러나, 또한 사전에 제작된 렌즈 섹션을 이용하는 것이 가능하다. 이때, 렌즈 섹션은, 복합재 렌즈를 형성하기 위해 베이스에 시멘트 결합된다. 이는, 무엇보다도, 몰딩에 부적합한 재료가 렌즈 섹션에 대해 이용될 때 도움이 된다.
본 발명에 따른 복합재 렌즈는 공간 절감을 가능하게 하기에 유리할 뿐만 아니라 카메라 모듈을 소형화하는 데에도 유리하다. 또한, 베이스에 부착된 렌즈 섹션을 갖춘 구성은 또한 특히 비용 효과적인 대량 생산에 대해 역시 적합하다. 이를 위해, 다수의 렌즈가 평평한 필터 유리 기재 상에 제작되며, 필터 유리 기재는, 복합재 렌즈를 형성하기 위해, 제1 렌즈 섹션의 형성 이후에 절단된다.
도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈을 도시한 것이다.
도 3은 함께 시멘트 접합된 요소를 포함하는 복합재 렌즈의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 렌즈의 사출 성형을 위한 몰드(mold)를 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 몰드로 생산된 렌즈를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 9는 카메라 모듈의 복합재 렌즈를 제조하기 위한 방법 단계를 예시한 것이다.
도 10은 도 6의 변형을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 리플로우에 의한, 렌즈 섹션을 생산하는 방법 단계를 예시한 것이다.
도 13은 5매의 렌즈를 갖춘 카메라 모듈의 실시예를 도시한 것이다.
도 14는, 곡선형이며 쉘 형상인 베이스를 갖춘, 도 13의 실시예의 변형을 도시한 것이다.
도 15는 복합 렌즈를 위한 베이스의 변형을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈을 도시한 것이다.
도 3은 함께 시멘트 접합된 요소를 포함하는 복합재 렌즈의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 렌즈의 사출 성형을 위한 몰드(mold)를 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 몰드로 생산된 렌즈를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 9는 카메라 모듈의 복합재 렌즈를 제조하기 위한 방법 단계를 예시한 것이다.
도 10은 도 6의 변형을 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 리플로우에 의한, 렌즈 섹션을 생산하는 방법 단계를 예시한 것이다.
도 13은 5매의 렌즈를 갖춘 카메라 모듈의 실시예를 도시한 것이다.
도 14는, 곡선형이며 쉘 형상인 베이스를 갖춘, 도 13의 실시예의 변형을 도시한 것이다.
도 15는 복합 렌즈를 위한 베이스의 변형을 도시한 것이다.
도 1은 휴대폰, 태블릿 PC, 다른 핸드헬드 디바이스 및 노트북에서 일반적으로 사용되는 바와 같은 보통의 카메라 모듈(1)을 도시한 것이다. 카메라 모듈은, 렌즈(15, 16, 17, 18)를 갖춘 대물 렌즈(2) 및 카메라 센서(3)를 포함한다. 보통, 렌즈를 위한 재료로서는 플라스틱 또는 수지가 사용된다.
대물 렌즈(2)와 카메라 센서(3) 사이에는, NIR 컷 필터(4)가 배치된다. 이러한 필터는 근적외선 범위에 있는 파장을 갖는 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사시켜 색상 전이 또는 다른 원치 않는 광학 효과를 방지한다. 근적외선 컷 필터(4)가 추가적인 공간을 요구한다는 것은 도 1로부터 명확하다. 이는 카메라 모듈의 소형화를 제한한다. 또한, NIR 컷 필터(4)는 그 반사면으로 인해 대물 렌즈(2)의 광 투과를 감소시킨다.
도 2는 본 발명에 따라 제시되는 바와 같은 카메라 모듈(1)을 도시한 것이다. 카메라 모듈(1)의 대물 렌즈(2)는 적어도 제1 렌즈(5)를 포함한다. 그러나, 수차를 보정하기 위해 추가적인 렌즈(16, 17)를 채용하는 것이 바람직하다. 현재까지는, 광학 셋업은 도 1에 따른 카메라 모듈(1)과 유사하다.
그러나, 도 1의 실시예에 대한 차이와 관련하여, 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 별도의 NIR 컷 필터(4)가 결여되어 있다.
대신, 렌즈(5)는, 필터 유리(70)로 제조된 평평한 베이스(7)의 형태인 NIR 컷 필터를 포함하는 복합재 렌즈이다. 제1 렌즈 섹션(9)이 평평한 베이스(7)의 면(71)에 부착되며, 제2 렌즈 섹션(10)이 상기 면(71)에 대향하는 면(72)에 부착된다. 제1 렌즈 섹션(9)의 외측 표면은 곡선형 굴절면(74)이며, 이는 곡률에 따라 굴절면을 통과하는 광을 포커싱(focusing)시키거나 또는 디포커싱(defocusing)시킨다. 제2 렌즈 섹션(10)도 또한 외측 굴절면(75)을 갖는다.
따라서, 복합재 렌즈(5)는, 평평한 베이스(7) 그리고 이 평평한 베이스(7)의 면(71, 72)에 접촉하는 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)으로 형성된다. 제1 렌즈의 광학 굴절력은 굴절면(74, 75)에 의해 결정된다. 대조적으로, 평평한 베이스(7)는 제1 렌즈(5)의 광학 굴절력에 대해 또는 대물 렌즈(2)를 통과하는 광선의 경로에 대해 전혀 영향이 없거나 거의 영향이 없다. 이는, 제1 렌즈 섹션 및 제2 렌즈 섹션 그리고 평평한 베이스(7)의 필터 유리(70)가 동일한 굴절율을 갖거나, 또는 기껏해야 0.3의 굴절율차, 특히 기껏해야 0.25의 굴절율차, 바람직하게는 기껏해야 0.1의 굴절율차, 특히 바람직하게는 기껏해야 0.05의 굴절율차를 나타내기 때문이다. 이러한 방식으로, 광학 축선에 대한 소정 각도 하에서 평평한 베이스(7)를 통과하는 광선의 평행 천이(parallel shift)가 방지된다. 도 1 및 도 2에는, 광학 축선에 대해 상이한 각도 하에서 대물 렌즈(2)를 통과하는 3개의 광선 다발(80, 81, 82)이 도시되어 있다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 광선은 면(71, 72)과 부착된 렌즈 섹션(9, 10) 사이의 경계에서 굴절되지 않는다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)은 바람직하게는 플라스틱으로 제조되며, 1.49 내지 1.64의 범위에 속하는 굴절율을 갖는다. 베이스(7)의 필터 유리(70), 특히 구리 이온을 갖춘 인산염 유리 또는 플루오로인산염 유리는 바람직하게는 1.52 내지 1.55의 범위에 속하는 굴절율을 갖는다. 따라서, 필터 유리 및 플라스틱의 적절한 쌍을 선택함으로써, 전술한 굴절율의 차이는 0.3 미만으로 유지될 수 있고, 이에 따라 렌즈 섹션(9, 10)과 베이스(7) 사이의 경계는 광학 면에서 실질적으로 중립적이다.
이하의 표는, 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)을 형성하기에 적합한 다양한 플라스틱 및 이러한 플라스틱의 대응하는 굴절율을 나열한 것이다.
| 재료 | 546 nm에서의 굴절율 |
| 'PMMA' | 1.49 |
| 'Z480R' | 1.53 |
| 'E48R' | 1.53 |
| 'APLML' | 1.55 |
| 'PC' | 1.59 |
| 'OPET4' | 1.61 |
| 'OKP4H' | 1.64 |
| 'EP5000' | 1.64 |
도 1 및 도 2의 실시예에 있어서, 복합재 렌즈(5)는 양볼록(bi-convex)이며, 이에 따라 양의 초점 길이를 갖는다. 이러한 렌즈 뒤에는 음의 초점 길이를 갖는 렌즈(16)가 뒤따른다. 바람직하게는 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 렌즈(16)는 양오목(bi-concave)이다.
양의 초점 길이 및 음의 초점 길이를 갖는 후속 렌즈의 이러한 더블릿(doublet)은 특히 색지움 렌즈 시스템(achromatic lens system)을 형성할 수 있다. 색지움 렌즈 시스템으로서 효과적이게 될 수 있도록 하기 위해, 음의 초점 길이를 갖는 렌즈는 양의 초점 길이를 갖는 제1 렌즈보다 작은 아베수(Abbe number)를 가져야만 한다. 제1 렌즈의 아베수와 제2 렌즈의 아베수의 차이는 바람직하게는 적어도 15이다. 복 렌즈(doublet lens)가 포커싱 효과(focusing effect)를 갖는다면, 제2 렌즈의 초점 길이의 절대값은 제1 렌즈의 초점 길이보다 작다. 이러한 실시예는 바람직하며, 특히 짧은 초점 길이를 구현할 수 있기에 바람직하다.
부수적으로, 일부 필터 유리는 색지움 렌즈 시스템에 적합하다는 것이 입증되었다. US 2013/0265478 A1은 색지움 렌즈 시스템을 갖춘 카메라 대물 렌즈를 설명하고 있다. 포커싱 렌즈(focusing lens) 및 디포커싱 렌즈(defocusing lens)를 포함하는 이러한 시스템에 있어서, 포커싱 렌즈는 구리 이온 함유 필터 유리로 제작된다. 이러한 렌즈 시스템에 있어서 아베수의 차이는 적어도 15이다.
그러나, 본 발명과는 상이하게, US 2013/0265478 A1에 따르면, 그 굴절면을 비롯한 전체 포커싱 렌즈가 필터 유리로 제작된다. 본 발명에 따르면, 단지 렌즈의 일부, 즉 평평한 베이스가 필터 유리로 제작된다. 이는, 복합재 렌즈(5)가 제작 면에서 훨씬 용이하다는 점에서 유리하다. 또한, 평평한 필터 유리 부재가 채용되기 때문에, NIR 컷 필터의 두께 및 이에 따른 흡수 특성이 반경 방향을 따라 변하지 않는다.
제1 렌즈(5) 및 추가적인 렌즈(16)를 포함하는 렌즈 시스템에 대해 색지움 특성을 제공하기 위해, 렌즈 섹션(9, 10)들의 재료는 렌즈(16)의 아베수와 현저하게 상이한 아베수를 가져야만 한다.
따라서, 도 2에 도시된 특정한 실시예로 한정하지 않으면서, 본 발명의 실시예에 따르면, 카메라 모듈(1)은 복합재 렌즈(5) 및 제2 렌즈(16)를 갖춘 색지움 렌즈 시스템을 포함하며, 복합재 렌즈(5)는 양의 초점 길이를 갖고, 제2 렌즈(16)는 음의 초점 길이를 가지며, 복합재 렌즈(5)의 베이스(7)의 필터 유리(70)는 구리 이온 함유 유리이고, 음의 초점 길이를 갖는 제2 렌즈(16)는 제1 렌즈(5)의 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)의 아베수보다 작은 아베수를 갖고, 복합재 렌즈(5)의 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)의 아베수와 제2 렌즈(16)의 아베수 사이의 차이는 적어도 15이다.
이미 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합재 렌즈(5)를 제조하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 도 3은 일 실시예를 도시한 것으로서, 여기서 제1 렌즈 섹션(9)은 평평한 베이스(7)에 시멘트 접합되어 복합재 렌즈(5)를 형성한다. 이에 따라, 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)은 광학 시멘트(12)에 의해 평평한 베이스(7)의 각각의 면(71, 72)에 부착된다. 이러한 실시예는 유리하며, 무엇보다도, 렌즈 섹션을 위해 사용되는 재료의 몰딩이 곤란할 때 특히 유리하다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같은 제1 렌즈(5)는 유리도 제조되는 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예는, 예컨대, 색지움 렌즈 시스템에서 사용하기 위해 특히 높은 아베수 또는 낮은 아베수를 갖는 렌즈를 제작하기에 유리할 수 있다.
다른 한편으로, 렌즈의 상이한 부분들을 함께 시멘트 접합시키는 것은 곤란할 수 있으며, 대량 생산을 위해서는 덜 적합할 수 있다. 구체적으로, 휴대폰에서의 카메라 모듈과 같은 소비재 전자 제품에 대해서는 현재 플라스틱 렌즈가 일반적이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 평평한 베이스(7)의 면(71, 72) 상에 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)을 생성하는 방법 단계는 렌즈 섹션(9, 10)을 몰딩하는 단계를 포함한다.
도 4는 제1 렌즈(5)을 생산하기 위한 몰드(20)를 도시한 것이다. 몰드(20)는 공동(25; cavity)을 에워싸고 있으며, 이 공동 내에서 플라스틱이 사출되어 렌즈를 형성한다. 필터 유리(70)로 제조되는 평평한 베이스(7)가 공동(25) 내에 배치된다. 평평한 베이스(7)를 삽입하기 위해 그리고 몰딩 이후에 렌즈를 빼내기 위해, 본 실시예의 몰드는 2개의 몰드 절반부(21, 22)를 포함하며, 상기 2개의 몰드 절반부 사이에 공동(25)이 형성된다. 평평한 베이스를 삽입하고 몰드를 폐쇄한 이후에, 분사 채널(24)을 통해 플라스틱이 사출되어 공동을 채우게 된다.
도 5는, 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)을 몰딩하고 상기 렌즈 섹션을 몰드(20)로부터 빼낸 이후의 복합재 렌즈(5)를 도시한 것이다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터 유리(70)로 제조된 베이스(7)가 플라스틱 또는 수지 내에 매립된다. 따라서, 제1 렌즈(5)의 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)은, 평평한 베이스(7)를 에워싸는 플라스틱 요소로 된 섹션이다. 바람직하게는, 베이스(7)가 전체적으로 플라스틱에 의해 에워싸이게 된다. 이러한 방식으로, 제1 렌즈 섹션 및 제2 렌즈 섹션은 평평한 베이스(7)의 에지(77)에서 상호 연결된다. 각각의 굴절면(74, 75)을 갖춘 렌즈 섹션(9, 10)을 또한 형성하는 플라스틱 요소를 이용하여 베이스(7)을 에워싸는 것은, 필터 유리(70)를 예컨대 부식에 대해 보호하기에 유리하다.
플라스틱을 몰드(20) 내로 사출하기 위해, 플라스틱이 용융될 수 있다. 이후, 용융된 플라스틱은 냉각되면서 고화된다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 몰드 내에서 렌즈 섹션에 대해[적어도 제1 렌즈 섹션(9)에 대해] 수지가 형성되며, 이후 수지는 경화 단계(curing)에 의해 경질화된다. 이러한 실시예의 개량에 따르면, 상기 수지는 방사선으로 경화 가능하며, 적절한 파장을 갖는 광의 조사에 의해 경화되고 이에 따라 경질화된다. 바람직하게는, UV로 경화 가능한 수지가 채용되며, 이 수지는 UV 광을 조사함으로써 몰드 내에서 경질화된다. 일반적으로, 수지를 경화시키는 것은, 몰딩된 재료의 냉각에 의해 유발되는 수축이 없기 때문에 높은 외형 정확도를 갖는 굴절면을 생성하기에 유리하다.
예를 들면, 도 4에 도시된 실시예에서는, 공동(25) 내부의 수지에 조사하기 위해 UV 광원(27)이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 유리하게는, UV 광원(27)에 의해 방출되는 UV 광에 대해 투과성이 있는 몰드(20)가 채용된다.
이하에서는, 몰드(20) 내에서 렌즈 섹션의 재료를 엠보싱함으로써 제1 렌즈 섹션(9), 그리고 바람직하게는 또한 제2 렌즈 섹션(10)이 형성되는, 본 발명의 실시예가 설명된다. 또한, 이러한 실시예는, 대형의 평평한 필터 유리 기재 상에서 다수의 렌즈가 제작되고 필터 유리 기재는 제1 렌즈를 형성하기 위해 제1 렌즈 섹션의 형성 이후에 절단되는 것인 예이다.
일반적으로, 도면에 도시된 바와 같은 특정한 실시예로 한정하지 않으면서, 유리하게는, 외측 굴절면 상에 반사 방지 코팅을 갖는 대물 렌즈의 렌즈가 마련될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같은 복합재 렌즈(5)의 실시예는, 그 굴절면(74, 75) 상에 놓이는 반사 방지 코팅(13)을 갖는다.
일반적으로, 렌즈 섹션(9, 10)의 재료와 베이스(7)의 필터 유리 사이의 굴절율 편차는 바람직하게는 매우 작지만, 복합재 렌즈(5)의 광학 특성을 최적화하기 위해 베이스(7)의 면(71, 72) 중 적어도 하나의 면 상에 간섭 코팅이 마련될 수 있다. 또한, 역시 도 5에 도시된 바와 같이, 양 면(71, 72)은 그 위에 놓이는 간섭 코팅(14)을 갖추고 있을 수 있다. 예를 들면, 간섭 코팅(14)은, 전술한 파장 범위에서의 렌즈 섹션 및 필터 유리의 굴절율이 가시 스펙트럼 범위에서보다 더 큰 경우, 근적외선 스펙트럼 성분의 반사를 억제할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 간섭 코팅(14)은 반사에 의해 UV 광을 차단하는 코팅일 수 있다. 또한, 상기 코팅은, 필터 유리의 NIR 컷 기능을 지지하기 위한 근적외선 반사 코팅일 수 있다.
또한, 간섭 코팅(14)은, 습기로 인한 유리의 부식을 방지하기 위한 보호 코팅으로서의 역할을 할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 반사 방지 코팅(14)에 추가하여, 또는 이 반사 방지 코팅 대신에, 하나의 면 상에 또는 양쪽 면(71, 72) 상에 보호 코팅이 마련될 수 있다.
도 6은, 기재의 일 면(71) 상에 수지(29)로 된 액적(30)을 갖춘 평평한 필터 유리 기재(6)을 도시한 것이다. 몰드(20)는, 형성될 렌즈 섹션에 대해 상보적인 공동(25)을 포함한다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 몰드(20)는 평평한 필터 유리 기재(6) 상에 눌리게 되어, 액적(30)의 재성형을 유발함으로써, 공동(25)이 수지로 충전되게 한다. 수지 액적(30)의 과잉 재료를 수용하기 위해 몰드(20)에는 보조 공동(26)이 마련될 수 있다.
이후 수지를 경화시키기 위해 몰드(20)는 적절한 파장의 방사선으로 조사된다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, UV 광원(27)이 채용될 수 있는데, 이 UV 광원의 UV 광은 몰드(20)을 통과하여 전달된다. 경화 이후에, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 몰드가 제거될 수 있으며, 이에 따라 다수의 제1 렌즈 섹션(9)을 갖춘 평평한 필터 유리(6)를 얻게 된다.
설명한 바와 같은 절차는 이후 제2 렌즈 섹션(10)을 형성하기 위해 필터 유리 기재(6)의 대향하는 면(72)에 대해서 반복될 수 있다. 결과적으로 처리된 평평한 필터 유리 기재(6)가 도 9에 도시되어 있다. 이제, 사전에 정해진 절단선(32)을 따라 평평한 필터 유리 기재(6)를 절단함으로써, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 복합재 렌즈(5)를 얻을 수 있다. 이때 필터 유리 기재(6)로부터 다이싱(dicing)된 섹션들은 복합재 렌즈(5)의 평평한 베이스(7)를 형성한다.
그러나, 또한, 카메라 모듈(1) 및/또는 대물 렌즈(2)의 조립이 웨이퍼 레벨에서 행해진다면, 상기 다이싱은 이후의 시점에 행해질 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 카메라 센서(3)를 갖춘 웨이퍼 및/또는 광학 구성요소를 갖춘 하나 이상의 웨이퍼가 필터 유리 기재(6)와 함께 적층되어, 다수의 대물 렌즈(2) 및/또는 카메라 모듈(3)을 갖춘 복합 웨이퍼를 형성할 수 있다.
도 10은 도 6의 실시예의 변형을 도시한 것이다. 이러한 변형에 따르면, 평평한 필터 유리 기재(6)의 면(71)에는, 개별적인 액적(30) 대신 수지(29)의 연속적인 층(31)이 적용된다. 예를 들면, 스핀 코팅(spin coating)에 의해 층(31)이 적용될 수 있다. 이제 제1 렌즈 섹션(9)은 도 6 내지 도 8을 참고하여 이미 설명한 바와 동일한 방식으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 11 및 도 12를 참고하여 제1 렌즈 섹션(9) 그리고 또한 바람직하게는 제2 렌즈 섹션(10)을 형성하는 또 다른 실시예가 설명된다. 본 발명에 따른 이러한 방법 실시예는, 렌즈 재료의 일부의 리플로우(reflow)에 의해 렌즈 섹션을 형성하는 것에 기초한다.
제1 단계에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈 섹션(9)의 재료 부분(34)이 평평한 필터 유리 기재(6)의 일 면(71) 상에 배치된다. 이 부분(34)의 재료는 이후 예컨대 히터(36)에 의해 용융된다. 재료의 표면 장력으로 인해, 상기 부분(34)은 도 12에 도시된 바와 같은 렌즈 섹션(9)을 형성하도록 재성형된다.
렌즈 섹션(9)의 곡률은 상기 부분(34)의 형상에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 상기 부분은 디스크 형상일 수도 있고, 원통형 형상일 수도 있고, 원추형 형상일 수도 있고, 도넛 형상일 수 있다. 이러한 다양한 형상 모두는, 렌즈 섹션의 굴절면(74)의 다양한 곡률의 원인이 된다. 예를 들면, 그 단부면 중 하나를 이용하여 평평한 필터 유리 기재(6) 상에 배치되는 가늘고 긴 원통형 형상 부분은, 평평한 디스크 형상인 부분에 비해, 중앙에서 더욱 강력한 곡률을 갖는 굴절면을 생성하게 된다.
도 2의 실시예에 있어서, 복합재 렌즈(5)는 대물 렌즈(2)의 가장 앞에 위치하는 렌즈이다. 그러나, 본 발명에 따른 복합재 렌즈(5)는 대물 렌즈(2) 내의 임의의 다른 렌즈를 대체할 수 있다. 도 13은, 대물 렌즈(2)가 5매의 렌즈(5, 15, 16, 18, 19)를 갖는 것인 카메라 모듈(1)의 예를 도시한 것이다. 유입되는 광의 방향을 따라 세어 나가면, 대물 렌즈의 제3 렌즈가 본 발명에 따른 복합재 렌즈(5)이다. 또한, 도 13의 예에 있어서, 복합재 렌즈(5)는 다른 예에서의 양볼록 렌즈 대신에 오목-볼록 렌즈(concave-convex lens)이다.
지금까지 설명한 모든 예에 있어서, 필터 유리로 제조된 베이스는, 창유리의 형상을 가지며, 즉 평행 평면형 면을 갖는 평평한 기재이다. 평평한 필터 유리는 제조가 매우 간단하다. 더욱이, 베이스(7)의 평행 평면형 면(71, 72)은 복합재 렌즈(5)의 광학 굴절력에 기여하지 않는다. 따라서, 렌즈의 굴절 특성은 단지 이 렌즈의 굴절면(74, 75)에 의해서만 결정된다. 그러나, 일부 경우에 있어서, 각각 쉘(shell) 형상 또는 사발 형상인 필터 유리 베이스를 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 한 가지 예가 도 14에 도시되어 있다. 카메라 모듈(1)의 대물 렌즈는 도 13에 도시된 것과 마찬가지로 구성된다. 그러나, 이러한 경우에 있어서, 센서(3)에 근접한 렌즈가 본 발명에 따른 복합 렌즈이다. 렌즈의 두께 및 굴절면(74, 75)의 형태는 평평한 베이스(7)의 매립을 허용하지 않는다. 오히려, 그 형상 면에서 대략 굴절면(74, 75)을 따르는 쉘 형상의 베이스(7)가 사용된다.
추가적인 실시예에 따르면, 필터 유리 베이스를 갖춘 1개가 넘는 복합 렌즈(5)가 대물 렌즈에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 대물 렌즈의 제3 렌즈 및 제5 렌즈가 본 발명에 따른 복합 렌즈가 되도록 도 13 및 도 14의 실시예가 조합될 수 있다.
도 2 내지 도 5의 실시예에 있어서, 베이스(7)는 근적외선 광을 선택적으로 흡수하는 필터 유리(70)로 제조된다. 이는 복합 렌즈를 위해 사용되는 베이스의 바람직한 유형이다. 그러나, 대안으로, 도 15에 개략적으로 제시된 바와 같은 베이스가 사용될 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 베이스(7)는, 그 위에 적외선 흡수 코팅(78)을 갖춘 유리(76)로 제조된다. 도 15의 예에 있어서, 베이스(7)는 단지 일 면(72)에만 코팅된다. 그러나, 코팅(78)은 근적외선 흡수를 증가시키기 위해 양 면(71, 72)에 또한 적용될 수도 있다.
본 발명은 종래 기술에 비해 다양한 장점을 갖는다.
- 하이브리드 렌즈 또는 복합 렌즈의 사용은 전체 렌즈 시스템의 훨씬 더 얇은 구성을 가능하게 하는데, 왜냐하면 추가적인 NIR 컷 필터는 쓸모가 없으며 다른 렌즈는 센서에 훨씬 더 근접하게 배치될 수 있고 이는 렌즈의 두께를 감소시키기 때문이다.
- 복합 렌즈의 제조가 더 복잡할 수는 있지만, 또한 조립 중에 한 가지 요소가 덜 존재한다.
- NIR 컷 필터 재료는 종종 습기에 민감하며, 이에 따라 하이브리드 구성은 습기에 대한 추가적인 보호를 부가한다.
- 복합 렌즈는 렌즈 시스템 내에서 다양한 위치에 배치될 수 있다.
- 복합 렌즈 내부에 있는 필터의 형상 정확도는 단일 필터 구성요소에 대한 형상 정확도보다 낮을 수도 있다. 특히, 렌즈의 재료의 굴절율이 필터의 굴절율에 근접하면, 볼륨 필터(volume filter)의 형상은 광학 효과를 나타내지 않는다.
- 플라스틱 렌즈 섹션 및 필터 유리로 된 복합 렌즈는 더욱 큰 “열적” 안정성을 갖는다. 수축 및 광학 특성의 열적 시프트(thermal shift)가 현저하게 감소된다. 따라서, 전술한 구성은 온도 변동에 대해 더욱 안정적이게 된다.
- 또한, 복합 렌즈는, 단일 NIR 컷 필터보다, 파괴에 대해 훨씬 더 큰 기계적 강도를 갖는다.
1 : 카메라 모듈
2 : 대물 렌즈
3 : 카메라 센서
4 : NIR 컷 필터
5 : 복합재 렌즈
6 : 필터 유리 기재
7 : 필터 유리 베이스
9 : 제1 렌즈 섹션
10 : 제2 렌즈 섹션
12 : 시멘트
13 : 반사 방지 코팅
14 : 간섭 코팅
15, 16, 17, 18, 19 : 렌즈
20 : 몰드
21, 22 : 몰드 절반부
24 : 사출 채널
25 : 공동(cavity)
26 : 보조 공동
27 : UV 광원
29 : 수지
30 : 액적
32 : 컷팅 라인(cutting line)
34 : 렌즈 재료 부분
36 : 히터
70 : 필터 유리
71, 72 : 필터 유리 베이스(7)의 면
74, 75 : 굴절면
76 : 유리
77 : 7의 에지
78 : 적외선 흡수 코팅
80, 81, 82 : 광선 다발
2 : 대물 렌즈
3 : 카메라 센서
4 : NIR 컷 필터
5 : 복합재 렌즈
6 : 필터 유리 기재
7 : 필터 유리 베이스
9 : 제1 렌즈 섹션
10 : 제2 렌즈 섹션
12 : 시멘트
13 : 반사 방지 코팅
14 : 간섭 코팅
15, 16, 17, 18, 19 : 렌즈
20 : 몰드
21, 22 : 몰드 절반부
24 : 사출 채널
25 : 공동(cavity)
26 : 보조 공동
27 : UV 광원
29 : 수지
30 : 액적
32 : 컷팅 라인(cutting line)
34 : 렌즈 재료 부분
36 : 히터
70 : 필터 유리
71, 72 : 필터 유리 베이스(7)의 면
74, 75 : 굴절면
76 : 유리
77 : 7의 에지
78 : 적외선 흡수 코팅
80, 81, 82 : 광선 다발
Claims (22)
- 카메라 모듈(1)로서,
- 카메라 센서(3);
- 이 카메라 센서(3) 상에 광을 포커싱(focusing)시키기 위한 대물 렌즈(2)로서, 상기 대물 렌즈(2)는 복합재 렌즈(5)를 포함하며, 상기 복합재 렌즈(5)는 필터 유리(70)로 제조되는 베이스(7) 또는 적외선 흡수 코팅을 갖춘 유리로 제조되는 베이스(7), 그리고 상기 베이스(7)의 일 면(71, 72)에 부착되는 제1 렌즈 섹션(9)을 포함하며, 제1 렌즈 섹션(9)은 곡선형의 외측 굴절면(74)을 갖고, 상기 필터 유리(70), 상기 평평한 베이스(7)의 상기 필터 유리(70), 또는 근적외선 복사를 흡수하고 이에 따라 근적외선 컷 필터로서 기능을 하는 상기 적외선 흡수 코팅과 상이한 재료로 형성되는 것인 대물 렌즈
를 포함하는 카메라 모듈. - 제1항에 있어서, 제1 렌즈(5)는, 상기 제1 렌즈 섹션(9)이 부착되는, 상기 베이스(7)의 상기 면(71)에 대향하는 면(72)에 부착되는 제2 렌즈 섹션(10)을 갖는 것인 카메라 모듈.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 렌즈(5)의 상기 제1 렌즈 섹션(9) 및 상기 제2 렌즈 섹션(10)은, 상기 베이스(7)를 에워싸는 플라스틱 요소로 된 섹션인 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9) 및 상기 베이스(7)의 상기 필터 유리는 동일한 굴절율을 갖거나, 또는 기껏해야 0.25의 크기만큼 상이한 굴절율을 갖는 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 플라스틱으로 제조되는 것인 카메라 모듈.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)이 상기 베이스(7)에 몰딩(molding)되는 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은, 제1 렌즈(5)을 형성하도록 상기 베이스(7)에 시멘트 접합되는 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 필터 유리(50)는 인산염 유리 또는 플루오로인산염 유리인 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 필터 유리(50)는 구리 이온을 함유하는 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서, 상기 베이스(7)는, 평행 평면형 면을 갖춘 평평한 기재 또는 쉘 형상의 기재인 것인 카메라 모듈.
- 제1항에 있어서,
제1 렌즈(5) 및 제2 렌즈(16)를 갖춘 색지움 렌즈 시스템
을 포함하며, 제1 렌즈(5)는 양의 초점 길이를 갖고, 제2 렌즈(16)는 음의 초점 길이를 가지며, 음의 초점 길이를 갖는 제2 렌즈(16)는 제1 렌즈(5)의 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)의 아베수(Abbe number)보다 작은 아베수를 갖고, 제1 렌즈(5)의 제1 렌즈 섹션(9) 및 제2 렌즈 섹션(10)의 아베수와 제2 렌즈(16)의 아베수 사이의 차이는 적어도 15인 것인 카메라 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 베이스(7)의 두께는 0.05 mm 내지 3 mm의 범위, 바람직하게는 0.05 mm 내지 1 mm의 범위, 특히 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위에 속하는 것인 카메라 모듈.
- 카메라 모듈(1)을 위한 렌즈(5)로서, 상기 렌즈(5)는 적외선 필터로서의 기능을 하고, 필터 유리(70)로 제조되는 베이스(7) 또는 적외선 흡수 코팅(78)을 갖는 유리(76)로 제조되는 베이스(7), 그리고 상기 베이스(7)의 일 면에 부착되는 제1 렌즈 섹션(5)을 갖춘 복합재이며, 제1 렌즈 섹션(5)은 곡선형의 외측 굴절면(74)을 갖고, 필터 유리(70)와 상이한 재료로 형성되지만, 기껏해야 0.3만큼 필터 유리(70)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가지며, 적외선 흡수 코팅(78) 또는 베이스(7)의 필터 유리(70)는 근적외선 복사를 흡수하고, 가시광을 투과시키며, 이에 따라 근적외선을 커팅(cutting)하는 필터 특성을 렌즈(5)에 부여하는 것인 렌즈.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 1.49 내지 1.64의 범위에 속하는 굴절율을 가지며, 상기 베이스(7)의 상기 필터 유리(70)는 1.52 내지 1.55의 범위에 속하는 굴절율을 갖는 것인 렌즈.
- 제13항에 있어서, 상기 베이스(7)의 적어도 하나의 면(71, 72) 상에 간섭 코팅(14; interference coating)이 놓이게 되는 것인 렌즈.
- 카메라 모듈(1)을 생산하는 방법으로서,
- 필터 유리(70)로 제조되는 베이스(7) 또는 적외선 흡수 코팅을 갖춘 유리로 제조되는 베이스(7)로서, 대향하는 2개의 면(71, 72)을 갖는 베이스(7)를 제공함으로써 상기 카메라 모듈(1)을 위한 대물 렌즈(2)의 복합재 렌즈(5)를 생성하는 단계, 그리고 상기 베이스(7)의 일 면(71, 72) 상에 제1 렌즈 섹션(9)을 생성하는 단계로서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 곡선형의 외측 굴절면(74)을 갖고, 상기 베이스(7)의 필터 유리(70) 또는 상기 유리(76)와 상이한 재료로 형성되는 것인 단계;
- 적어도 상기 복합재 렌즈(5)를 포함하는 대물 렌즈(2) 및 카메라 센서(3)를 조립하는 단계
를 포함하는 방법. - 제16항에 있어서, 상기 베이스(7)의 일 면(71, 72) 상에 제1 렌즈 섹션(9)을 생성하는 단계는, 상기 곡선형 외측 굴절면(74)을 갖춘 상기 제1 렌즈 섹션(9)을 몰딩(molding)하는 것을 포함하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 몰드(mold; 20)를 이용하여 형성되는 것인 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 사출 성형 또는 엠보싱(embossing)에 의해 형성되는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 몰드(20)에 의해 수지가 상기 제1 렌즈 섹션(9)으로 형성되며, 이후 상기 수지는 경화에 의해 경질화되고, 특히 광의 조사에 의해 경화되는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 렌즈 섹션(9)은 제1 렌즈 섹션(9)의 재료의 일부의 리플로우(reflow)에 의해 형성되며, 상기 일부는 베이스(7) 상에 배치되고 용융됨으로써 상기 일부가 그 표현 장력으로 인해 재성형(reshape)되어 상기 제1 렌즈 섹션(9)을 형성하도록 하는 것인 방법.
- 제16항에 있어서, 다수의 렌즈가 평평한 필터 유리 기재 상에 제작되며, 상기 필터 유리 기재는, 제1 렌즈(5)를 형성하기 위해 제1 렌즈 섹션(9)의 형성 이후에 절단되는 것인 방법.
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| PCT/CN2015/074277 WO2016145590A1 (en) | 2015-03-16 | 2015-03-16 | Camera module comprising a nir-cut filter and method for producing the same |
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