KR20180034329A - 적층 렌즈 구조체, 그 제조 방법 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있도록 한다.
적층 렌즈 구조체는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합에 의해 접합되어 적층되어 있다. 이 관통구멍과 얼라인먼트 마크는 동시 형성되어 있다. 본 기술은, 예를 들면, 기판에 관통구멍이 형성되고, 그 관통구멍의 내측에 렌즈가 형성된 렌즈 부착 기판인 제1 내지 제3의 렌즈 부착 기판의 3장의 렌즈 부착 기판이 적어도 적층된 적층 렌즈 구조체와 수광 소자를 일체화한 카메라 모듈 등에 적용할 수 있다.
적층 렌즈 구조체는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합에 의해 접합되어 적층되어 있다. 이 관통구멍과 얼라인먼트 마크는 동시 형성되어 있다. 본 기술은, 예를 들면, 기판에 관통구멍이 형성되고, 그 관통구멍의 내측에 렌즈가 형성된 렌즈 부착 기판인 제1 내지 제3의 렌즈 부착 기판의 3장의 렌즈 부착 기판이 적어도 적층된 적층 렌즈 구조체와 수광 소자를 일체화한 카메라 모듈 등에 적용할 수 있다.
Description
본 기술은, 적층 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있도록 하는 적층 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
(관련 대응 출원 건의 참조)
본 출원은 2015년 7월 31일자로 출원 된 일본 우선권 특허 출원 JP 2015-152919의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
웨이퍼 기판의 평면 방향으로 렌즈를 복수 배열시키는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스는, 렌즈를 형성할 때의 형상 정밀도나 위치 정밀도의 요구가 엄격하다. 예를 들면, 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 적층하여 적층 렌즈 기판을 제조하는 프로세스에서는, 상하로 적층된 렌즈끼리의 광축을 고정밀도로 맞추어서 적층할 필요가 있다.
특허 문헌 1에서는, 복수의 촬상 소자가 기판의 평면 방향으로 복수 배열된 센서 어레이와, 복수의 렌즈가 평면 방향으로 배열된 렌즈 어레이의 조립에 있어서, 렌즈 어레이의 각 렌즈의 외주에, 렌즈와 동심원형상의 단차부를 형성하고, 단차부의 에지를 얼라인먼트함으로써, 렌즈 중심과 센서 중심을 정밀도 좋게 위치 맞춤하는 기술이 개시되어 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 개시된 렌즈 외주의 단차부를 이용한 위치 맞춤에서는, 렌즈 사이즈보다 큰 패턴에 의한 맞추어 넣음이기 때문에, 패턴 자체의 오차도 크게, 고정밀의 얼라인먼트에는 한계가 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 첫 번째 측면인 적층 렌즈 구조체는, 복수의 얼리인먼트 마크를 포함하며, 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크; 제1 관통구멍 내의 제1 렌즈 및 상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하는 제1 기판; 상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 직접 접합되는 적층 렌즈 구조체.
본 기술의 두 번째 측면인 적층 렌즈 구조체의 제조 방법은, 제1 기판에 제1 관통구멍을 형성하는 동시에 제1 기판에 제1 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계와, 상기 제1 관통구멍 내에 제1 렌즈를 배치하는 단계와, 제2 기판에 제2 관통구멍을 형성하는 동시에 제2 기판에 제2 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계와, 상기 제2 관통구멍 내에 제2 렌즈를 배치하는 단계와, 상기 제1 얼라인먼트 마크 및 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 직접 접합하는 단계를 포함하는 적층 렌즈 구조체의 제조 방법.
본 기술의 세 번째 측면인 전자 기기는, 적층된 렌즈 구조를 포함하는 카메라 모듈에서, 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크와, 제1 기판은, 제1 관통구멍 내의 제1 렌즈와, 상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하며, 제2 기판은, 제2 관통구멍 내의 제2 렌즈와, 제2 얼라인먼트 마크를 포함하며, 여기서, 제1 기판과 제2 기판은 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합되는 전자 기기.
적층 렌즈 구조체 및 전자 기기는, 독립한 부품 또는 장치라도 좋고, 다른 장치에 조립되는 모듈이라도 좋다.
본 기술의 제1 내지 제3의 측면에 의하면, 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 2는 특허 문헌 1에 개시된 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 3은 도 1의 카메라 모듈의 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 4는 렌즈 부착 기판의 직접 접합을 설명하는 도면.
도 5는 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 도시하는 도면.
도 6은 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 도시하는 도면.
도 7은 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 다른 공정을 도시하는 도면.
도 8은 렌즈 부착 기판의 구성을 설명하는 도면.
도 9는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 11은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 13은 제4의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈의 상세 구성을 설명하는 도면.
도 14는 담체 기판과 렌즈 수지부의 평면도와 단면도.
도 15는 적층 렌즈 구조체와 조리개판을 도시하는 단면도.
도 16은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 17은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 18은 렌즈 부착 기판의 상세 구성을 도시하는 단면도.
도 19는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 20은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 21은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 22는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 23은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 24는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 25는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 26은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 27은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 28은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 29는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 30은 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면.
도 31은 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면.
도 32는 5장의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제1의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 33은 5장의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제2의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 34는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제8의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 35는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제9의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 36은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 37은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 38은 비교 구조례 1로서의 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도.
도 39는 비교 구조례 2로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 40은 도 39의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 41은 비교 구조례 3으로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 42는 도 41의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 43은 비교 구조례 4로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 44는 도 43의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 45는 비교 구조례 5로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 46은 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 47은 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 48은 비교 구조례 6으로서의 렌즈 어레이 기판을 모식적으로 도시한 도면.
도 49는 비교 구조례 7로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 50은 도 49의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 51은 비교 구조례 8로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 52는 도 51의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 53은 본 구조를 채용한 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 54는 도 53의 적층 렌즈 구조체를 모식적으로 도시한 도면.
도 55는 기판 상태의 렌즈 기판을 상면에서 본 평면도.
도 56은 3장의 렌즈 부착 기판의 적층 상태를 도시하는 사시도.
도 57은 얼라인먼트 마크의 형성 방법을 설명하는 도면.
도 58은 얼라인먼트 마크의 형성 방법을 설명하는 도면.
도 59는 다른 사이즈 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하는 도면.
도 60은 다른 배치 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하는 도면.
도 61은 얼라인먼트 마크의 기타의 예를 도시하는 도면.
도 62는 얼라인먼트 마크의 기타의 예를 도시하는 도면.
도 63은 얼라인먼트 마크의 기타의 배치례를 도시하는 사시도.
도 64는 얼라인먼트 마크의 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 65는 얼라인먼트 마크의 또한 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 66은 얼라인먼트 마크의 또한 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 67은 본 기술을 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 68은 내부 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 69는 이미지 센서의 사용례를 설명하는 도면.
도 2는 특허 문헌 1에 개시된 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 3은 도 1의 카메라 모듈의 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 4는 렌즈 부착 기판의 직접 접합을 설명하는 도면.
도 5는 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 도시하는 도면.
도 6은 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 도시하는 도면.
도 7은 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 다른 공정을 도시하는 도면.
도 8은 렌즈 부착 기판의 구성을 설명하는 도면.
도 9는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 11은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 13은 제4의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈의 상세 구성을 설명하는 도면.
도 14는 담체 기판과 렌즈 수지부의 평면도와 단면도.
도 15는 적층 렌즈 구조체와 조리개판을 도시하는 단면도.
도 16은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 17은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 18은 렌즈 부착 기판의 상세 구성을 도시하는 단면도.
도 19는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 20은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 21은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 22는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 23은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 24는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 25는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 26은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 27은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 28은 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 29는 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 30은 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면.
도 31은 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면.
도 32는 5장의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제1의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 33은 5장의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제2의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 34는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제8의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 35는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제9의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 36은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 37은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 38은 비교 구조례 1로서의 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도.
도 39는 비교 구조례 2로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 40은 도 39의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 41은 비교 구조례 3으로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 42는 도 41의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 43은 비교 구조례 4로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 44는 도 43의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 45는 비교 구조례 5로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도.
도 46은 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 47은 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 48은 비교 구조례 6으로서의 렌즈 어레이 기판을 모식적으로 도시한 도면.
도 49는 비교 구조례 7로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 50은 도 49의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 51은 비교 구조례 8로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 52는 도 51의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면.
도 53은 본 구조를 채용한 적층 렌즈 구조체의 단면도.
도 54는 도 53의 적층 렌즈 구조체를 모식적으로 도시한 도면.
도 55는 기판 상태의 렌즈 기판을 상면에서 본 평면도.
도 56은 3장의 렌즈 부착 기판의 적층 상태를 도시하는 사시도.
도 57은 얼라인먼트 마크의 형성 방법을 설명하는 도면.
도 58은 얼라인먼트 마크의 형성 방법을 설명하는 도면.
도 59는 다른 사이즈 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하는 도면.
도 60은 다른 배치 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하는 도면.
도 61은 얼라인먼트 마크의 기타의 예를 도시하는 도면.
도 62는 얼라인먼트 마크의 기타의 예를 도시하는 도면.
도 63은 얼라인먼트 마크의 기타의 배치례를 도시하는 사시도.
도 64는 얼라인먼트 마크의 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 65는 얼라인먼트 마크의 또한 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 66은 얼라인먼트 마크의 또한 기타의 형성례를 도시하는 도면.
도 67은 본 기술을 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 68은 내부 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 69는 이미지 센서의 사용례를 설명하는 도면.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태
2. 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태
3. 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태
4. 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태
5. 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태
6. 제4의 실시의 형태의 카메라 모듈의 상세 구성
7. 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태
8. 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태
9. 렌즈 부착 기판의 상세 구성
10. 렌즈 부착 기판의 제조 방법
11. 렌즈 부착 기판끼리의 접합
12. 카메라 모듈의 제8 및 제9의 실시의 형태
13. 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태
14. 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태
15. 다른 구조와 비교한 본 구조의 효과
16. 렌즈 부착 기판의 얼라인먼트 마크의 형성
17. 전자 기기에의 적용례
18. 이미지 센서의 사용례
<1. 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태>
도 1의 A, B는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 1의 A는, 카메라 모듈(1)의 제1의 실시의 형태로서의 카메라 모듈(1A)의 구성을 도시하는 모식도이다. 도 1의 B는, 카메라 모듈(1A)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1A)은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 구비한다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 종횡 각각 5개씩, 합계 25개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 광학 유닛(13)은, 1개의 광축 방향으로 복수장의 렌즈(21)를 포함하여 구성된다. 카메라 모듈(1A)은, 광학 유닛(13)을 복수개 구비한 복안 카메라 모듈이다.
카메라 모듈(1A)이 구비하는 복수개의 광학 유닛(13)의 광축은, 도 1의 B에 도시되는 바와 같이, 모듈의 외측을 향하여 넓어지도록 배치되고, 이에 의해 광각의 화상의 촬영이 가능하게 되어 있다.
또한, 도 1의 B에서는, 간단함을 위해, 적층 렌즈 구조체(11)는 렌즈(21)를 3층만 적층한 구조로 되어 있지만, 보다 많은 렌즈(21)를 적층하여도 좋음은 말할 필요도 없다.
도 1A, 도 1B의 카메라 모듈(1A)은, 복수개의 광학 유닛(13)을 통하여 촬영한 복수장의 화상을 이어 합쳐서, 1장의 광각 화상을 만들어 낼 수 있다. 복수장의 화상을 이어 합치기 위해, 각 화상을 촬영하는 각 광학 유닛(13)의 형성 및 배치에는, 높은 정밀도가 요구된다. 또한, 특히 광각측의 광학 유닛(13)은, 렌즈(21)에의 광의 입사각도가 작기 때문에, 광학 유닛(13) 내에서의 각 렌즈(21)의 위치 관계와 배치에도, 높은 정밀도가 요구된다.
도 2는, 특허 문헌 1이 개시하는, 수지에 의한 고착 기술을 이용한 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
도 2에 도시되는 적층 렌즈 구조체(500)에서는, 렌즈(511)를 구비하는 기판(512)끼리를 고착하는 수단으로서, 수지(513)가 사용되고 있다. 수지(513)는, UV 경화성 등의 에너지 경화성 수지이다.
기판(512)끼리를 맞붙이기 전에, 기판(512) 표면 전면(全面)에 수지(513)의 층이 형성된다. 그 후, 기판(512)끼리가 맞붙여지고, 또한, 수지(513)가 경화된다. 이에 의해, 맞붙여진 기판(512)끼리가 고착된다.
그러나, 수지(513)를 경화시킨 때에, 수지(513)는 경화 수축한다. 도 2에 도시되는 구조의 경우, 기판(512) 전체에 수지(513)의 층을 형성한 후, 수지(513)를 경화시키기 때문에, 수지(513)의 변위량이 커져 버린다.
또한, 기판(512)끼리를 맞붙여서 형성한 적층 렌즈 구조체(500)를 개편화하고, 촬상 소자를 조합시켜서 카메라 모듈을 형성한 후도, 카메라 모듈에 구비되는 적층 렌즈 구조체(500)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 렌즈(511)를 구비한 기판(512) 사이 전체에, 수지(513)가 존재하고 있다. 이 때문에, 카메라 모듈을 카메라의 몸체 내에 탑재하고, 실(實)사용한 때에, 기기의 발열에 의한 온도 상승에 의해, 적층 렌즈 구조체(500)의 기판 사이의 수지가 열팽창할 우려가 있다.
도 3은, 도 1의 카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)만을 도시한 단면 구조도이다.
카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)도, 렌즈(21)를 구비하는 렌즈 부착 기판(41)을 복수장 적층하고 형성되어 있다.
카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 렌즈(21)를 구비한 렌즈 부착 기판(41)끼리를 고정한 수단으로서, 도 2의 적층 렌즈 구조체(500)나 기타의 선행 기술 문헌에 나타나는 것과는 전혀 다른 고정 수단이 이용되고 있다.
즉, 적층되는 2장의 렌즈 부착 기판(41)은, 일방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층과, 타방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층의 사이의 공유결합에 의해, 직접 접합된다. 구체례로서, 도 4에 도시되는 바와 같이, 적층하는 2장의 렌즈 부착 기판(41) 각각의 표면에, 표면층으로서 실리콘산화막 또는 실리콘질화막이 형성되고, 이것에 수산기를 결합시킨 후, 2장의 렌즈 부착 기판(41)끼리가 맞붙여지고, 승온되어 탈수축합된다. 그 결과, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면층의 사이에서, 실리콘-산소 공유결합이 형성된다. 이에 의해 2장의 렌즈 부착 기판(41)이 직접 접합된다. 또한, 축합의 결과, 2장의 표면층에 포함되는 원소끼리가 직접 공유결합을 형성하는 것도 일어날 수 있다.
본 명세서에서는, 이와 같이, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에 배치한 무기물의 층을 통하여 2장의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층끼리를 화학 결합시킴으로써 2장의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층의 사이에 탈수축합에 의한 결합을 형성함으로써 2장의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층의 사이에, 산소를 이용한 공유결합 또는 서로의 무기물의 층에 포함된 원소끼리의 공유결합을 형성함으로써 2장의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 실리콘산화물층 또는 실리콘질화물층의 사이에, 실리콘-산소 공유결합 또는 실리콘-실리콘 공유결합을 형성함으로써 2장의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 직접 접합이라고 부른다.
이 맞붙임과 승온에 의한 탈수축합을 행하기 위해, 본 실시의 형태에서는, 반도체 장치나 플랫 디스플레이 장치의 제조 분야에서 사용된 기판을 이용하여, 기판 상태에서 렌즈가 형성되고, 기판 상태에서 맞붙임 및 승온에 의한 탈수축합이 행하여지고, 기판 상태에서 공유결합에 의한 접합이 행하여진다. 2장의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 형성한 무기물의 층의 사이를, 공유결합에 의해 접합시킨 구조는, 특허 문헌 1이 개시하는 도 2에서 설명한 기술을 이용한 경우에 우려되는, 기판 전체에 걸치는 수지(513)의 경화 수축에 의한 변형이나, 실사용시의 수지(513)의 열팽창에 의한 변형을 억제한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 5 및 도 6은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합시킨 도 1의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
우선, 도 5에 도시되는 바와 같이, 각 렌즈(21)(도시생략)가 평면 방향으로 복수 형성된 렌즈 부착 기판(41W)이 복수장 준비되고, 이들이 적층된다. 이에 의해, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 복수장 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
다음에, 도 6에 도시되는 바와 같이, 수광 소자(12)가 평면 방향으로 복수 형성된 기판 상태의 센서 기판(43W)이, 도 5에 도시한 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)와는 별도로 제작되어, 준비된다.
그리고, 기판 상태의 센서 기판(43W)과, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가, 적층되어, 맞붙여진 기판의 모듈마다 외부 단자를 부착함으로써, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)을 얻을 수 있다.
최후에, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)이, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된다. 개편화된 카메라 모듈(44)이, 별도 준비된 몸체(도시생략)에 봉입됨으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)을 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서 및 도면에서는, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41W)과 같이, 부호에 "W"가 부가된 부품은, 그것이 기판 상태(웨이퍼 상태)인 것을 나타내고, 렌즈 부착 기판(41)과 같이 "W"가 붙여지지 않은 것은, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된 상태인 것을 나타낸다. 그 밖에, 센서 기판(43W), 카메라 모듈(44W) 등에 대해서도 마찬가지이다.
도 7은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합시킨 도 1의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 다른 공정을 도시하는 도면이다.
우선, 상술한 공정과 마찬가지로, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 복수장 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 제조된다.
다음에, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가, 개편화된다.
또한, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)와는 별도로, 기판 상태의 센서 기판(43W)이 제작되고, 준비된다.
그리고, 기판 상태의 센서 기판(43W)의 각 수광 소자(12)의 위에, 개편화된 적층 렌즈 구조체(11)가 1개씩 마운트된다.
최후에, 개편화된 적층 렌즈 구조체(11)가 마운트된, 기판 상태의 센서 기판(43W)이 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된다. 적층 렌즈 구조체(11)가 마운트되고, 개편화된 센서 기판(43)이, 별도 준비된 몸체(도시생략)에 봉입되고, 또한 외부 단자가 부착됨으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)을 얻을 수 있다.
또한, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합시킨 도 1의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 다른 공정의 예로서, 도 7에 도시한 기판 상태의 센서 기판(43W)을 개편화 하여, 그 결과 얻어진 개개의 수광 소자(12)에, 개편화 후의 적층 렌즈 구조체(11)를 각각 마운트하여, 개편화된 카메라 모듈(44)을 얻어도 좋다.
도 8의 A 내지 도 8의 H는, 카메라 모듈(1A)에서의 렌즈 부착 기판(41)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8의 A는, 도 1의 A와 같은, 카메라 모듈(1A)의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 8의 B는, 도 1의 B와 같은, 카메라 모듈(1A)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1A)은, 도 8의 B에 도시되는 바와 같이, 복수장의 렌즈(21)를 조합시켜서 형성하고, 1개의 광축을 구비하는 광학 유닛(13)을, 복수개 구비한 복안 카메라 모듈이다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 종횡 각각 5개씩, 합계 25개의 광학 유닛(13)을 구비한다.
카메라 모듈(1A)에서는, 복수개의 광학 유닛(13)의 광축이, 모듈의 외측을 향하여 넓어지도록 배치되고, 이에 의해, 광각의 화상의 촬영이 가능하게 되어 있다. 도 8의 B에서는, 간단함을 위해, 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)을 3층만 적층한 구조로 되어 있지만, 보다 많은 렌즈 부착 기판(41)을 적층하여도 좋음은 말할 필요도 없다.
도 8의 C 내지 E는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 3층의 렌즈 부착 기판(41) 각각의 평면 형상을 도시하는 도면이다.
도 8의 C는, 3층 중의 최상층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이고, 도 8의 D는, 중층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이고, 도 8의 E는, 최하층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이다. 카메라 모듈(1)은, 복안 광각 카메라 모듈이기 때문에, 상층이 됨에 따라서 렌즈(21)의 지름이 커짐과 함께, 렌즈 사이의 피치가 넓어지고 있다.
도 8의 F 내지 H는, 도 8의 C 내지 E에 도시한 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다.
도 8의 F에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 C의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 8의 G에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 D의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 8의 H에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 E의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고 있다.
도 8의 F 내지 H에 도시되는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 A에 도시한 카메라 모듈(1A)을, 기판 1매당 8개 얻어지는 구성으로 되어 있다.
도 8의 F 내지 H의 각 렌즈 부착 기판(41W)의 사이에서, 모듈 단위의 렌즈 부착 기판(41) 내의 렌즈 사이의 피치는, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)과 하층의 렌즈 부착 기판(41W)에서 다른 한편, 각 렌즈 부착 기판(41W)에서, 모듈 단위의 렌즈 부착 기판(41)을 배치하는 피치는, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)부터 하층의 렌즈 부착 기판(41W)까지, 일정하게 되어 있음을 알 수 있다.
<2. 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태>
도 9의 A 내지 도 9의 H는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 9의 A는, 카메라 모듈(1)의 제2의 실시의 형태로서의 카메라 모듈(1B)의 외관을 도시하는 모식도이다. 도 9의 B는, 카메라 모듈(1B)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1B)은, 2개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 2개의 광학 유닛(13)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에, 조리개판(51)을 구비한다. 조리개판(51)에는, 개구부(52)가 마련되어 있다.
카메라 모듈(1B)은 2개의 광학 유닛(13)을 구비하지만, 이들 2개의 광학 유닛(13)의 광학 파라미터는 다르다. 즉, 카메라 모듈(1B)은, 광학 성능이 다른 2종류의 광학 유닛(13)을 구비한다. 2종류의 광학 유닛(13)은, 예를 들면, 근경(近景)을 촬영하기 위한 초점 거리가 짧은 광학 유닛(13)과, 원경(遠景)을 촬영하기 위해 초점 거리가 긴 광학 유닛(13)으로 할 수 있다.
카메라 모듈(1B)에서는, 2개의 광학 유닛(13)의 광학 파라미터가 다르기 때문에, 예를 들면, 도 9의 B에 도시되는 바와 같이, 2개의 광학 유닛(13)의 렌즈(21)의 매수가 다르다. 또한, 2개의 광학 유닛(13)이 구비하는 적층 렌즈 구조체(11)의 동일한 층의 렌즈(21)에서, 지름, 두께, 표면형상, 체적, 또는, 인접하는 렌즈와의 거리의 어느 하나가 다른 구성이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 카메라 모듈(1B)에서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 예를 들면, 도 9의 C에 도시되는 바와 같이, 2개의 광학 유닛(13)이 동일한 지름의 렌즈(21)를 구비하고 있어도 좋고, 도 9의 D에 도시하는 바와 같이, 다른 형상의 렌즈(21)를 구비하고 있어도 좋고, 도 9의 E에 도시하는 바와 같이, 일방이 렌즈(21)를 구비하지 않는 공동(21X)이 된 구조라도 좋다.
도 9의 F 내지 H는, 도 9의 C 내지 E에 도시한 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다.
도 9의 F에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 C의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 9의 G에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 D의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 9의 H에 도시되는 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 E의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고 있다.
도 9의 F 내지 H에 도시되는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 A에 도시한 카메라 모듈(1B)을, 기판 1매당 16개 얻어지는 구성으로 되어 있다.
도 9의 F 내지 H에 도시되는 바와 같이, 카메라 모듈(1B)을 형성하기 위해, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 기판 전면에 동일한 형상의 렌즈를 형성하는 것이나, 다른 형상의 렌즈를 형성하는 것이나, 렌즈를 형성하거나 형성하지 않거나 하는 것이 가능하다.
<3. 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태>
도 10의 A 내지 도 10의 F는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 10의 A는, 카메라 모듈(1)의 제3의 실시의 형태로서의 카메라 모듈(1C)의 외관을 도시하는 모식도이다. 도 10의 B는, 카메라 모듈(1C)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1C)은, 광의 입사면상에, 종횡 2개씩, 합계 4개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 4개의 광학 유닛(13)끼리는, 렌즈(21)의 형상은 같게 되어 있다.
4개의 광학 유닛(13)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에, 조리개판(51)을 구비하는데, 그 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기가, 4개의 광학 유닛(13)의 사이에서 다르다. 이에 의해, 카메라 모듈(1C)은, 예를 들면, 이하와 같은 카메라 모듈(1C)을 실현할 수 있다. 즉, 예를 들면 방범용의 감시 카메라에서, 주간의 컬러 화상 감시용으로, RGB 3종류의 컬러 필터를 구비하고 RGB 3종의 광을 수광하는 수광 화소와, 야간의 흑백 화상 감시용으로, RGB용의 컬러 필터를 구비하지 않은 수광 화소를 구비하는 수광 소자(12)를 이용한 카메라 모듈(1C)에서, 조도가 낮은 야간의 흑백 화상을 촬영하기 위한 화소만 조리개의 개구의 크기를 크게 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 1개의 카메라 모듈(1C)에서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 예를 들면 도 10의 C에 도시되는 바와 같이, 4개의 광학 유닛(13)이 구비하는 렌즈(21)의 지름은 같고, 또한, 도 10의 D에 도시되는 바와 같이, 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기는, 광학 유닛(13)에 따라서는 다르다.
도 10의 E는, 도 10의 C에 도시한 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 도 10의 F는, 도 10의 D에 도시한 조리개판(51)을 얻기 위한, 기판 상태에서의 조리개판(51W)을 도시하는 평면도이다.
도 10의 E의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W) 및, 도 10의 F의 기판 상태의 조리개판(51W)에서는, 도 10의 A에 도시한 카메라 모듈(1C)을, 기판 1매당 8개 얻어지는 구성으로 되어 있다.
도 10의 F에 도시되는 바와 같이, 기판 상태에서의 조리개판(51W)에서는, 카메라 모듈(1C)을 형성하기 위해, 카메라 모듈(1C)이 구비하는 광학 유닛(13)마다, 다른 개구부(52)의 크기를 설정할 수 있다.
<4. 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태>
도 11의 A 내지 도 11의 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 11의 A는, 카메라 모듈(1)의 제4의 실시의 형태로서의 카메라 모듈(1D)의 외관을 도시하는 모식도이다. 도 11의 B는, 카메라 모듈(1D)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1D)은, 카메라 모듈(1C)과 마찬가지로, 광의 입사면상에, 종횡 2개씩, 합계 4개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 4개의 광학 유닛(13)끼리는, 렌즈(21)의 형상과 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기는 같게 되어 있다.
카메라 모듈(1D)은, 광의 입사면의 종방향과 횡방향의 각각에 관해 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나고 있다. 도 11의 B에 도시되는 1점 쇄선은, 광학 유닛(13) 각각의 광축을 나타내고 있다. 이와 같은 구조의 카메라 모듈(1D)은, 초해상(超解像) 기술을 이용하여, 1개의 광학 유닛(13)으로 촬영하는 것보다도, 해상도가 높은 화상을 촬영하는 것에 적합하다.
카메라 모듈(1D)에서는, 종방향과 횡방향의 각각에 관해, 광축이 동일한 방향을 방향이지만, 다른 위치에 배치된 복수개의 수광 소자(12)로 화상을 촬영함에 의해, 또는 1개의 수광 소자(12)의 중의 다른 영역의 수광 화소로 화상을 촬영함에 의해, 광축이 동일한 방향을 방향이지만, 반드시 동일하지 않다는 복수장의 화상을 얻을 수 있다. 이들 동일하지 않다는 복수장의 화상이 갖고 있는 장소마다의 화상 데이터를 합침으로써, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다. 이 때문에, 1개 카메라 모듈(1D)에서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 도 11의 C에 도시되는 바와 같이, 4개의 광학 유닛(13)에서 같게 되어 있는 것이 바람직하다.
도 11의 D은, 도 11의 C에 도시한 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 11의 A에 도시한 카메라 모듈(1D)을, 기판 1매당 8개 얻어지는 구성으로 되어 있다.
도 11의 D에 도시되는 바와 같이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서는, 카메라 모듈(1D)을 형성하기 위해, 카메라 모듈(1D)이 복수개의 렌즈(21)를 구비하고, 이 1개의 모듈용의 렌즈군이, 기판형상에 일정한 피치로 복수개 배치되어 있다.
<5. 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태>
도 12의 A 내지 도 12의 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 12의 A는, 카메라 모듈(1)의 제5의 실시의 형태로서의 카메라 모듈(1E)의 외관을 도시하는 모식도이다. 도 12의 B는, 카메라 모듈(1E)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1E)은, 1개의 광축을 갖는 광학 유닛(13)을 카메라 모듈(1E) 내에 1개 구비하는, 단안(單眼)의 카메라 모듈이다.
도 12의 C는, 카메라 모듈(1E)에서의 렌즈(21)의 평면 형상을 도시하는 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이다. 카메라 모듈(1E)은, 1개의 광학 유닛(13)을 구비한다.
도 12의 D은, 도 12의 C에 도시한 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 12의 A에 도시한 카메라 모듈(1E)을, 기판 1매당 32개 얻어지는 구성으로 되어 있다.
도 12의 D에 도시되는 바와 같이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서는, 카메라 모듈(1E)용의 렌즈(21)가, 기판형상에 일정한 피치로 복수개 배치되어 있다.
<6. 제4의 실시의 형태의 카메라 모듈의 상세 구성>
다음에, 도 13을 참조하여, 도 11에 도시한 제4의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈(1D)의 상세 구성에 관해 설명한다.
도 13은, 도 11의 B에 도시한 카메라 모듈(1D)의 단면도이다.
카메라 모듈(1D)은, 복수의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)이 적층된 적층 렌즈 구조체(11)와, 수광 소자(12)를 포함하여 구성된다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 복수개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 1점 쇄선(84)은, 각각의 광학 유닛(13)의 광축을 나타낸다. 수광 소자(12)는, 적층 렌즈 구조체(11)의 하측에 배치되어 있다. 카메라 모듈(1D)에서, 상방부터 카메라 모듈(1D) 내로 입사한 광은, 적층 렌즈 구조체(11)를 투과하고, 적층 렌즈 구조체(11)의 하측에 배치된 수광 소자(12)에서 수광된다.
적층 렌즈 구조체(11)는, 적층된 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비한다. 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 특히 구별하지 않는 경우에는, 단지, 렌즈 부착 기판(41)이라고 기술하여 설명한다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)의 단면 형상은, 하측(수광 소자(12)을 배치한 측)를 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 잘록한(下すぼみ) 형상으로 되어 있다.
적층 렌즈 구조체(11)의 위에는, 조리개판(51)가 배치되어 있다. 조리개판(51)은, 예를 들면, 광흡수성 또는 차광성을 갖는 재료로 형성된 층을 구비한다. 조리개판(51)에는, 개구부(52)가 마련되어 있다.
수광 소자(12)는, 예를 들면, 표면 조사형 또는 이면 조사형의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 구성된다. 수광 소자(12)의 적층 렌즈 구조체(11)측이 되는 상측의 면에는, 온 칩 렌즈(71)가 형성되어 있고, 수광 소자(12)의 하측의 면에는, 신호를 입출력하는 외부 단자(72)가 형성되어 있다.
적층 렌즈 구조체(11), 수광 소자(12), 조리개판(51) 등은, 렌즈 배럴(74)에 수납되어 있다.
수광 소자(12)의 상측에는, 구조재(73)가 배치되어 있다. 그 구조재(73)를 이용하여, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)가 고정되어 있다. 구조재(73)는, 예를 들면 에폭시계의 수지이다.
본 실시의 형태에서는, 적층 렌즈 구조체(11)는, 적층된 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비하지만, 렌즈 부착 기판(41)의 적층 매수는 2장 이상이라면 특히 한정되지 않는다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각각의 렌즈 부착 기판(41)은, 담체 기판(81)에 렌즈 수지부(82)가 추가된 구성이다. 담체 기판(81)은 관통구멍(83)을 가지며, 관통구멍(83)의 내측에, 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다. 렌즈 수지부(82)는, 상술한 렌즈(21)를 포함하고, 담체 기판(81)까지 연재(延在)되어 렌즈(21)를 담지하는 부위도 아울러서, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 된 부분을 나타낸다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 각각의 담체 기판(81), 렌즈 수지부(82), 또는, 관통구멍(83)을 구별하는 경우에는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)에 대응하고, 담체 기판(81a 내지 81e), 렌즈 수지부(82a 내지 82e), 또는, 관통구멍(83a 내지 83e)과 같이 기술하여 설명한다.
<렌즈 수지부의 상세 설명>
다음에, 렌즈 부착 기판(41a)의 렌즈 수지부(82a)를 예로, 렌즈 수지부(82)의 형상에 관해 설명한다.
도 14는, 렌즈 부착 기판(41a)을 구성하는 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 14에 도시되는 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 단면도는, 평면도에 도시되어 있는 BB'선과 CC'선의 단면도이다.
렌즈 수지부(82a)는, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 되어 형성한 부위이고, 렌즈부(91)와 담지부(92)를 구비한다. 상술한 설명에서, 렌즈(21)란, 렌즈부(91) 또는 렌즈 수지부(82a) 전체에 상당한다.
렌즈부(91)는, 렌즈로서의 성능을 갖는 부위, 환언하면, 「광을 굴절시켜서 집속 또는 발산시키는 부위」, 또는, 「볼록면이나 오목면이나 비구면 등의 곡면을 구비하는 부위, 또는 프레넬 렌즈나 회절 격자를 이용한 렌즈로 이용하는 복수개의 다각형을 연속해서 배치한 부위」이다.
담지부(92)는, 렌즈부(91)로부터 담체 기판(81a)까지 연재되어 렌즈부(91)를 담지하는 부위이다. 담지부(92)는, 완부(腕部)(101)와 각부(脚部)(102)로 구성되고, 렌즈부(91)의 외주에 위치한다.
완부(101)는, 렌즈부(91)의 외측에, 렌즈부(91)에 접하여 배치하고, 렌즈부(91)로부터 외측방향으로 일정한 막두께로 연재되는 부위이다. 각부(102)는, 담지부(92) 중에서 완부(101) 이외의 부분으로, 또한 관통구멍(83a)의 측벽에 접하는 부분을 포함하는 부위이다. 각부(102)는, 완부(101)보다도 수지의 막두께가 두꺼운 것이 바람직하다.
담체 기판(81a)에 형성된 관통구멍(83a)의 평면 형상은 원형이고, 그 단면 형상은 당연히 직경의 방향에 의하지 않고서 같다. 렌즈 형성시에 상형과 하형의 형태에 의해 정해지는 형상인 렌즈 수지부(82a)의 형상도, 그 단면 형상이 직경의 방향에 의하지 않고서 같게 되도록 형성되어 있다.
도 15는, 도 13의 카메라 모듈(1D)의 일부인 적층 렌즈 구조체(11)와 조리개판(51)을 도시하는 단면도이다.
카메라 모듈(1D)에서는, 모듈에 입사되는 광이 조리개판(51)으로 조여진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 넓어져서, 적층 렌즈 구조체(11)의 하방에 배치된 수광 소자(12)(도 15에서는 도시생략)로 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 관해 개관(槪觀)하면, 모듈에 입사된 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 하측을 향하여, 거의 쥘부채모양으로(末廣がりに) 넓어져서 진행한다. 이 때문에, 적층 렌즈 구조체(11)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 크기의 한 예로서, 도 15의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 조리개판(51)의 바로 아래에 배치된 렌즈 부착 기판(41a)에 구비되는 렌즈 수지부(82a)가 가장 작고, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층에 배치된 렌즈 부착 기판(41e)에 구비되는 렌즈 수지부(82e)가 가장 크게 되어 있다.
가령 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)의 두께를 일정하게 한 경우, 크기가 작은 렌즈보다도 큰 렌즈를 만드는 편이 어렵다. 그것은 예를 들면, 렌즈를 제조한 때에 렌즈에 가하여지는 하중에 의해 렌즈가 변형하기 쉽고, 크기가 크기 때문에 강도를 유지하기가 어렵다라는 이유에 의한다. 이 때문에, 크기가 큰 렌즈는, 크기가 작은 렌즈보다도, 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 도 15의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 렌즈 수지부(82)의 두께는, 최하층에 배치한 렌즈 부착 기판(41e)에 구비되는 렌즈 수지부(82e)가 가장 두껍게 되어 있다.
도 15의 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 설계의 자유도를 높이기 위해, 또한 이하의 특징의 적어도 하나를 구비한다.
(1) 담체 기판(81)의 두께가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 담체 기판(81)의 두께가, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 쪽이 두껍다.
(2) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 관통구멍(83)의 개구폭이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 관통구멍(83)의 개구폭이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 쪽이 크다.
(3) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈부(91)의 직경이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 렌즈부(91)의 직경이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈부(91)의 쪽이 크다.
(4) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈부(91)의 두께가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 렌즈부(91)의 두께가, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈부(91)의 쪽이 두껍다.
(5) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 사이의 거리가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다.
(6) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 체적이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서, 다르다. 예를 들면, 렌즈 수지부(82)의 체적이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)의 쪽이 크다.
(7) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 재료가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다.
일반적으로, 카메라 모듈에 입사되는 입사광은, 수직 입사광과 사입사광을 아울러서 포함하고 있다. 사입사광의 대부분은 조리개판(51)에 닿아, 그곳에서 흡수 또는 카메라 모듈(1D)의 외측으로 반사된다. 조리개판(51)에 의해 조리여지지 않은 입사광은, 그 입사각도에 의해서는 관통구멍(83)의 측벽에 닿아 버리고, 그곳에서 반사될 가능성이 있다.
사입사광의 반사광이 진행하는 방향은, 도 13에서 도시되는, 사입사광(85)의 입사각도와, 관통구멍(83)의 측벽의 각도에 의해 정해진다. 관통구멍(83)의 개구폭이, 입사측부터 수광 소자(12)측을 향하여 커지는, 이른바, 쥘부채의 형상인 경우, 조리개판(51)에 의해 조여지지 않은 특정한 입사각도의 사입사광(85)이, 관통구멍(83)의 측벽에 닿아 버린 때에는, 그것이 수광 소자(12) 방향으로 반사되어 버리고, 이것이 미광(迷光) 또는 노이즈광이 될 가능성이 있다.
그렇지만, 도 13에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 도 15에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)은, 하측(수광 소자(12)를 배치한 측)를 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 잘록한 형상으로 되어 있다. 이 형상인 경우, 관통구멍(83)의 측벽에 닿은 입사광(85)은, 하측 방향 이른바 수광 소자(12)의 방향이 아니라, 상측 방향, 이른바 입사측 방향으로 반사된다. 이에 의해, 미광 또는 노이즈 광의 발생을 억제한다는 작용 또는 효과를 얻을 수 있다.
렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)은, 그 측벽에 닿아 반사되는 광을 저감하기 위해, 광흡수성의 재료를 측벽에 배치하면 또한 좋다.
한 예로서, 카메라 모듈(1D)을 카메라로서 사용할 때에 수광하고 싶은 파장의 광(예를 들면 가시광)을, 제1의 광으로 하고, 그 제1의 광과는 파장이 다른 광(예를 들면 UV광)을, 제2의 광으로 한 경우, 제2의 광(UV광)에 의해 경화하는 수지에, 제1의 광(가시광)의 흡수 재료로서 카본 입자를 분산시킨 것을, 담체 기판(81)의 표면에 도포 또는 분사하고, 관통구멍(83)의 측벽부의 수지에만 제2의 광(UV광)을 조사하여 경화시키고, 이 이외의 영역의 수지를 제거함으로써, 관통구멍(83)의 측벽에, 제1의 광(가시광)에 대한 광흡수성을 갖는 재료의 층을 형성하면 좋다.
도 15에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)는, 적층한 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 맨 위에, 조리개판(51)을 배치한 구조의 예이다. 조리개판(51)은, 적층한 복수장의 렌즈 부착 기판(41)의 맨 위가 아니라, 중간의 렌즈 부착 기판(41)의 어딘가에 삽입하여 배치하여도 좋다.
또 다른 예로서, 판형상의 조리개판(51)을 렌즈 부착 기판(41)과 별개로 구비하는 것은 아니라, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에, 광흡수성을 갖는 재료의 층을 형성하고, 이것을 조리개로서 기능시켜도 좋다. 예를 들면, 상기 제2의 광(UV광)에 의해 경화한 수지에, 상기 제1의 광(가시광)의 흡수 재료로서 카본 입자를 분산시킨 것을, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 도포 또는 분사하고, 조리개로서 기능시킬 때에 광을 투과시키고 싶은 영역을 제외하고, 기타의 영역의 수지에 제2의 광(UV광)을 조사하고, 상기 수지를 경화시켜서 남기고, 경화시키지 않은 영역, 즉 조리개로서 기능시킬 때에 광을 투과시키고 싶은 영역의 수지를 제거함으로써, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 조리개를 형성하여도 좋다.
또한, 상기 표면에 조리개를 형성하는 렌즈 부착 기판(41)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에 배치된 렌즈 부착 기판(41)이면 좋고, 또는, 적층 렌즈 구조체(11)의 내층이 되는 렌즈 부착 기판(41)이라도 좋다.
도 15에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)을 적층한 구조를 구비한다.
다른 실시 형태로서, 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)을 복수장과, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않는 담체 기판(81)을 적어도 1장, 아울러서 구비하는 구조라도 좋다. 이 구조에서, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 담체 기판(81)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층 또는 최상층에 배치하여도 좋고, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 내측의 층으로서 배치하여도 좋다. 이 구조는, 예를 들면, 적층 렌즈 구조체(11)가 구비하는 복수장의 렌즈 사이의 거리나, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층의 렌즈 수지부(82)와 적층 렌즈 구조체(11)의 하측에 배치된 수광 소자(12)와의 거리를, 임의로 설정할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
또는 또한, 이 구조는, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 담체 기판(81)의 개구폭을 적절하게 설정하고, 또한, 개구부를 제외한 영역에 광흡수성을 갖는 재료를 배치함에 의해, 이것을 조리개판으로서 기능시킬 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
<7. 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태>
도 16은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 16에서, 도 13에 도시한 제4의 실시의 형태와 대응하는 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 도 13의 카메라 모듈(1D)과 다른 부분에 주목하여 설명한다.
도 16에 도시되는 카메라 모듈(1F)에서도, 도 13에 도시한 카메라 모듈(1D)과 마찬가지로, 입사한 광이, 조리개판(51)으로 조여진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 넓어지고, 적층 렌즈 구조체(11)의 하방에 배치된 수광 소자(12)에 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 관해 개관하면, 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 하측을 향하여, 쥘부채모양으로 넓어져서 진행한다.
도 16의 카메라 모듈(1F)은, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)의 단면 형상이, 하측(수광 소자(12)를 배치한 측)를 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 쥘부채의 형상으로 되어 있는 점이, 도 13에 도시한 카메라 모듈(1D)과 다르다.
카메라 모듈(1F)의 적층 렌즈 구조체(11)는, 입사한 광이, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 하측을 향하여 쥘부채모양으로 넓어져서 진행하는 구조이기 때문에, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측 향하여 커지는 쥘부채 형상은, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측을 향하여 작아지는 아래로 잘록한 형상보다도, 예를 들면, 담체 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵다. 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 높다는 작용을 가져온다.
또한, 담지부(92)를 포함하는 렌즈 수지부(82)의 기판 평면 방향의 단면적은, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측을 향하여 작아지는 아래로 잘록한 형상인 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에서는, 렌즈(21)에 입사한 광선을 투과시키기 위해 특정한 크기가 되고, 또한, 렌즈 수지부(82)의 하면부터 상면을 향하여, 그 단면적이 커져 간다.
이에 대해, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측 향하여 커지는 쥘부채 형상인 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에서의 단면적은, 아래로 잘록한 형상인 경우와 대강 같게 되지만, 렌즈 수지부(82)의 하면부터 상면을 향하여, 그 단면적이 작아져 간다.
이에 의해, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측을 향하여 커지는 구조는, 담지부(92)를 포함하는 렌즈 수지부(82)의 크기를, 작게 억제할 수 있다는 작용 또는 효과를 가져온다. 또한, 이에 의해, 앞서 기술한 렌즈가 큰 경우에 생기는 렌즈 형성의 어려움을, 저감할 수 있다는 작용 또는 효과를 가져온다.
<8. 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태>
도 17은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 17에서도, 도 13과 대응하는 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 도 13에 도시한 카메라 모듈(1D)과 다른 부분에 주목하여 설명한다.
도 17의 카메라 모듈(1G)은, 역시, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83)의 형상이, 도 13에 도시한 카메라 모듈(1D)과 다르다.
카메라 모듈(1G)의 적층 렌즈 구조체(11)는, 관통구멍(83)의 형상이, 하측(수광 소자(12)를 배치한 측)를 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 잘록한 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)과, 관통구멍(83)의 형상이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 쥘부채의 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)의 쌍방을 구비한다.
관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 잘록한 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)은, 앞서 기술한 바와 같이, 관통구멍(83)의 측벽에 닿은 사입사광(85)이, 상측 방향 이른바 입사측 방향으로 반사되고, 이에 의해 미광 또는 노이즈 광의 발생을 억제한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
그래서, 도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수장의 렌즈 부착 기판(41) 중, 특히 상측(입사측)의 복수장에서, 관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 잘록한 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)이 사용되고 있다.
관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 쥘부채의 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)은, 앞서 기술한 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 담체 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵고, 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 늘어나는, 또는, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 담지부(92)를 포함하는 렌즈 수지부(82)의 크기를 작게 억제한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 광은 조리개로부터 하측을 향하여, 쥘부채모양으로 넓어져서 진행하기 때문에, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수장의 렌즈 부착 기판(41) 중, 하측에 배치한 몇장의 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 크기가 크다. 이와 같은 큰 렌즈 수지부(82)에서, 쥘부채의 형상의 관통구멍(83)을 이용하면, 렌즈 수지부(82)의 크기를 억제하는 작용이 크게 나타난다.
그래서, 도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수장의 렌즈 부착 기판(41) 중, 특히 하측의 복수장에서, 관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 쥘부채의 형상이 되는 렌즈 부착 기판(41)을 이용하고 있다.
<9. 렌즈 부착 기판의 상세 구성>
다음에, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성에 관해 설명한다.
도 18의 A 내지 도 18의 C는, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성을 도시하는 단면도이다.
또한, 도 18에서는, 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중의, 최상층의 렌즈 부착 기판(41a)이 도시되어 있지만, 기타의 렌즈 부착 기판(41)도 마찬가지로 구성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41)이 구성으로서는, 도 18의 A내지 C의 어느 하나의 구성을 취할 수 있다.
도 18의 A에 도시되는 렌즈 부착 기판(41)에는, 담체 기판(81)에 마련된 관통구멍(83)에 대해, 상면에서 보아 관통구멍(83)을 막도록 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다. 렌즈 수지부(82)는, 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 중앙부의 렌즈부(91)(도시생략)와, 그 주변부의 담지부(92)(도시생략)로 구성된다.
렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)이 되는 측벽에는, 광반사를 기인(基因)으로 하는 고스트나 플레어를 방지하기 위해 광흡수성 또는 차광성을 갖는 막(121)이 성막되어 있다. 이들의 막(121)을 편의적으로 차광막(121)이라고 부른다.
담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 상측 표면층(122)이 형성되어 있고, 담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 하측 표면층(123)이 형성되어 있다.
상측 표면층(122)은, 한 예로서, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막을 구성하고 있다. 반사 방지막은, 예를 들면, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 합계 4층 적층하여 구성할 수 있다. 저굴절막은, 예를 들면, SiOx(1≤ x ≤2), SiOC, SiOF 등의 산화막, 고굴절막은, 예를 들면, TiO, TaO, Nb2O5 등의 금속산화막으로 구성된다.
또한, 상측 표면층(122)의 구성은, 예를 들면, 광학 시뮬레이션을 이용하여 소망하는 반사 방지성능을 얻을 수 있도록 설계되어 있으면 좋고, 저굴절막 및 고굴절막의 재료, 막두께, 적층수 등은 특히 한정되지 않는다. 본 실시의 형태에서는, 상측 표면층(122)의 최표면은, 저굴절막이 되어 있고, 그 막두께는, 예를 들면 20 내지 1000㎚, 밀도는, 예를 들면 2.2 내지 2.5g/㎤, 평탄도가, 예를 들면 1㎚ 이하 정도의 제곱평균거칠기(Rq)(RMS)로 되어 있다. 또한, 상세는 후술하지만, 이 상측 표면층(122)은, 다른 렌즈 부착 기판(41)과 접합될 때의 접합막으로도 되어 있다.
상측 표면층(122)은, 한 예로서, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막이면 좋고, 그 중에서도 무기물의 반사 방지막이면 좋다. 상측 표면층(122)은, 다른 예로서, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 단층막이라도 좋고, 그 중에서도 무기물의 막이라도 좋다.
하측 표면층(123)도, 한 예로서, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막이면 좋고, 그 중에서도 무기물의 반사 방지막이면 좋다. 하측 표면층(123)은, 다른 예로서, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 단층막이라도 좋고, 그 중에서도 무기물의 막이라도 좋다.
도 18의 B 및 C의 렌즈 부착 기판(41)에 관해서는, 도 18의 A에 도시한 렌즈 부착 기판(41)과 다른 부분에 관해서만 설명한다.
도 18의 B에 도시되는 렌즈 부착 기판(41)에서는, 담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에 형성되어 있는 막이, 도 18의 A에 도시한 렌즈 부착 기판(41)과 다르다.
도 18의 B의 렌즈 부착 기판(41)에서는, 담체 기판(81)의 하측 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 하측 표면층(124)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에는, 하측 표면층(124)이 형성되어 있지 않다. 하측 표면층(124)은, 상측 표면층(122)과 동일 재료라도 좋고, 다른 재료라도 좋다.
이와 같은 구조는, 예를 들면, 렌즈 수지부(82)를 형성하기 전에, 담체 기판(81)의 하측 표면에 하측 표면층(124)을 형성하여 두고, 그 후, 렌즈 수지부(82)를 형성하는 제법(製法)에 의해, 형성할 수 있다. 또는, 렌즈 수지부(82)를 형성한 후에, 렌즈 수지부(82)에 마스크를 형성하고, 담체 기판(81)상에는 마스크를 형성하지 않은 상태에서, 하측 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 담체 기판(81)의 하측 표면에 퇴적시킴으로써, 형성할 수 있다.
도 18의 C의 렌즈 부착 기판(41)에서는, 담체 기판(81)의 상측 표면에, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 상측 표면층(125)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에는, 상측 표면층(125)이 형성되어 있지 않다.
마찬가지로, 렌즈 부착 기판(41)의 하측 표면에서도, 담체 기판(81)의 하측 표면에, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 하측 표면층(124)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에는, 하측 표면층(124)이 형성되어 있지 않다.
이와 같은 구조는, 예를 들면, 렌즈 수지부(82)가 형성되기 전에, 담체 기판(81)에 상측 표면층(125)과 하측 표면층(124)을 형성하여 두고, 그 후, 렌즈 수지부(82)를 형성하는 제법에 의해, 형성할 수 있다. 또는, 렌즈 수지부(82)를 형성한 후에, 렌즈 수지부(82)에 마스크를 형성하고, 담체 기판(81)상에는 마스크를 형성하지 않은 상태에서, 상측 표면층(125) 및 하측 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 담체 기판(81)의 표면에 퇴적시킴으로써, 형성할 수 있다. 하측 표면층(124)과 상측 표면층(125)은, 동일 재료라도 좋고, 다른 재료라도 좋다.
렌즈 부착 기판(41)은, 이상과 같이 구성할 수 있다.
<10. 렌즈 부착 기판의 제조 방법>
다음에, 도 19의 A, B 내지 도 29를 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 제조 방법을 설명한다.
처음에, 복수의 관통구멍(83)이 형성된 기판 상태의 담체 기판(81W)이 준비된다. 담체 기판(81W)은, 예를 들면, 통상의 반도체 장치에 이용하는, 실리콘의 기판을 이용할 수 있다. 담체 기판(81W)의 형상은, 예를 들면 도 19의 A에 도시되는 바와 같은 원형에서, 그 직경은, 예를 들면 200㎜나 300㎜ 등이 된다. 담체 기판(81W)은, 실리콘의 기판이 아니라, 예를 들면, 유리의 기판, 수지의 기판, 또는 금속의 기판이라도 좋다.
또한, 관통구멍(83)의 평면 형상은, 본 실시의 형태에서는, 도 19의 A에 도시되는 바와 같이 원형이라고 하지만, 도 19의 B에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)의 평면 형상은, 예를 들면 사각형 등의 다각형이라도 좋다.
관통구멍(83)의 개구폭은, 예를 들면, 100㎛ 정도로부터 20㎜ 정도까지 취할 수 있다. 이 경우, 담체 기판(81W)에는, 예를 들면 100개 정도로부터 500만개 정도까지 배치하고 얻는다.
본 명세서에서는, 렌즈 부착 기판(41)의 평면 방향에서의 관통구멍(83)의 크기를, 개구폭이라고 부른다. 개구폭은, 특히 단서가 없는 한, 관통구멍(83)의 평면 형상이 사각형인 경우는 한 변의 길이, 관통구멍(83)의 평면 형상이 원형인 경우는 직경을 의미한다.
관통구멍(83)은, 도 20의 A 내지 도 20의 C에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 제1의 표면에서의 제1의 개구 폭(131)보다도, 제1의 표면과 대향하는 제2의 표면에서의 제2의 개구 폭(132)의 쪽이, 작게 되어 있다.
제1의 개구 폭(131)보다도 제2의 개구 폭(132)의 쪽이 작은 관통구멍(83)의 3차원 형상의 예로서, 관통구멍(83)은, 도 20의 A에 도시되는 원추대의 형상이면 좋고, 다각형의 각추대의 형상이라도 좋다. 관통구멍(83)의 측벽의 단면(斷面) 형상은, 도 20의 A에 도시되는 바와 같은 직선이면 좋고, 도 20의 B에 도시되는 바와 같은 곡선이라도 좋다. 또는 또한, 도 20의 C에 도시되는 바와 같이, 단차(段差)가 있어도 좋다.
제1의 개구 폭(131)보다도 제2의 개구 폭(132)의 쪽이 작은 형상인 관통구멍(83)은, 관통구멍(83) 내에 수지를 공급하고, 이 수지를, 제1과 제2의 표면의 각각으로부터 대향하는 방향으로 형부재(型部材)로 누름으로써 렌즈 수지부(82)를 형성할 때에, 렌즈 수지부(82)가 되는 수지가, 대향하는 2개의 형부재로부터의 힘을 받아서, 관통구멍(83)의 측벽에 꽉 눌린다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82)가 되는 수지와 담체 기판과의 밀착 강도가 높아진다는 작용을 가져올 수 있다.
또한, 관통구멍(83)의 다른 실시의 형태로서, 제1의 개구 폭(131)과 제2의 개구 폭(132)이 같은 형상, 즉 관통구멍(83)의 측벽의 단면 형상이 수직이 되는 형상이라도 좋다.
<웨트 에칭을 이용한 관통구멍의 형성 방법>
담체 기판(81W)의 관통구멍(83)은, 담체 기판(81W)을 웨트 에칭에 의해, 에칭함에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는, 담체 기판(81W)을 에칭하기 전에, 담체 기판(81W)의 비개구 영역이 에칭되는 것을 막기 위한 에칭 마스크가, 담체 기판(81W)의 표면에 형성된다. 에칭 마스크의 재료로는, 예를 들면 실리콘산화막 또는 실리콘질화막 등의 절연막이 이용된다. 에칭 마스크는, 에칭 마스크 재료의 층을 담체 기판(81W)의 표면에 형성하고, 이 층에 관통구멍(83)의 평면 형상이 되는 패턴을 개구함으로써, 형성된다. 에칭 마스크가 형성된 후, 담체 기판(81W)을 에칭함에 의해, 담체 기판(81W)에 관통구멍(83)이 형성된다.
담체 기판(81W)으로서, 예를 들면, 기판 표면 방위가 (100)의 단결정 실리콘을 사용하는 경우, 관통구멍(83)을 형성하기 위해서는, KOH 등의 알칼리성의 용액을 이용한 결정 이방성 웨트 에칭을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)의 단결정 실리콘인 담체 기판(81W)에, KOH 등의 알칼리성의 용액을 이용한 결정 이방성 웨트 에칭을 행하면, 개구 측벽에(111) 면이 나타나도록 에칭이 진행한다. 그 결과, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형 또는 사각형의 어느쪽이라도, 평면 형상이 사각형이고, 관통구멍(83)의 개구폭은 제1의 개구 폭(131)보다도 제2의 개구 폭(132)의 쪽이 작고, 관통구멍(83)의 3차원 형상이 각추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)을 얻을 수 있다. 각추대가 되는 관통구멍(83)의 측벽의 각도는, 기판 평면에 대해, 약 55°의 각도가 된다.
관통구멍 형성을 위한 에칭은, 다른 실시의 예로서, 국제 공개 제2011/010739호 등에 개시된, 결정 방위의 제약을 받지 않고 임의의 형상으로 실리콘을 에칭 가능한 약액을 이용한 웨트 에칭에 의해 행하여도 좋다. 이 약액으로서는, 예를 들면, TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 수용액에, 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜의 적어도 하나를 가한 약액, 또는, KOH 수용액에 이소프로필알코올을 가한 약액, 등을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)의 단결정 실리콘인 담체 기판(81W)에, 상술한 어느 하나의 약액을 이용하여 관통구멍(83) 형성을 위한 에칭을 행하면, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형인 경우는, 평면 형상이 원형이고, 제1의 개구 폭(131)보다도 제2의 개구 폭(132)의 쪽이 작고, 3차원 형상이 원추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)을 얻을 수 있다.
에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 사각형인 경우에는, 평면 형상이 사각형이고, 개구폭은 제1의 개구 폭(131)보다도 제2의 개구 폭(132)의 쪽이 작고, 3차원 형상이 각추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)을 얻을 수 있다. 상기 원추대 또는 각추대가 되는 관통구멍(83)의 측벽의 각도는, 기판 평면에 대해, 약 45°의 각도가 된다.
<드라이 에칭을 이용한 관통구멍의 형성 방법>
또한, 관통구멍(83) 형성의 에칭에는, 상술한 웨트 에칭이 아니라, 드라이 에칭을 이용하는 것도 가능하다.
도 21의 A 내지 도 21의 F를 참조하여, 드라이 에칭을 이용한 관통구멍(83)의 형성 방법에 관해 설명한다.
도 21의 A에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 일방의 표면에, 에칭 마스크(141)가 형성된다. 에칭 마스크(141)는, 관통구멍(83)을 형성하는 부분이 개구된 마스크 패턴으로 되어 있다.
다음에, 도 21의 B에 도시되는 바와 같이, 에칭 마스크(141)의 측벽을 보호하기 위한 보호막(142)이 형성된 후, 도 21의 C에 도시되는 바와 같이, 드라이 에칭에 의해 담체 기판(81W)이 소정의 깊이로 에칭된다. 드라이 에칭 공정에 의해, 담체 기판(81W) 표면과 에칭 마스크(141) 표면의 보호막(142)은 제거되지만, 에칭 마스크(141) 측면의 보호막(142)은 잔존하고, 에칭 마스크(141)의 측벽은 보호된다. 에칭 후, 도 21의 D에 도시되는 바와 같이, 측벽의 보호막(142)이 제거되고, 에칭 마스크(141)가, 개구 패턴의 패턴 사이즈를 크게 하는 방향으로 후퇴된다.
그리고, 재차, 도 21의 B 내지 D의 보호막형성 공정, 드라이 에칭 공정, 에칭 마스크 후퇴 공정이, 복수회 반복 행하여진다. 이에 의해, 도 21의 E에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)은, 주기성이 있는 단차를 갖는 계단 형상(요철형상)이 되도록 에칭된다.
최후에, 에칭 마스크(141)가 제거되면, 도 21의 F에 도시되는 바와 같이, 계단 형상의 측벽을 갖는 관통구멍(83)이, 담체 기판(81W)에 형성된다. 관통구멍(83)의 계단 형상의 평면 방향의 폭(1단계의 폭)은, 예를 들면, 400㎚ 내지 1㎛ 정도가 된다.
이상과 같이 드라이 에칭을 이용하여 관통구멍(83)을 형성한 경우에는, 보호막형성 공정, 드라이 에칭 공정, 에칭 마스크 후퇴 공정이 반복해서 실행된다.
관통구멍(83)의 측벽이 주기성이 있는 계단 형상(요철형상)인 것에 의해, 입사광의 반사를 억제할 수 있다. 또한, 가령, 관통구멍(83)의 측벽이 랜덤한 크기의 요철형상인 경우에는, 관통구멍(83) 내에 형성된 렌즈와 측벽과의 사이의 밀착층에 보이드(공극)가 발생하고, 그 보이드가 원인으로 렌즈와의 밀착성이 저하되는 경우가 있다. 그렇지만, 상술한 형성 방법에 의하면, 관통구멍(83)의 측벽은 주기성이 있는 요철형상으로 되기 때문에, 밀착성이 향상하고, 렌즈 위치 어긋남에 의한 광학 특성의 변화를 억제할 수 있다.
각 공정에서 사용되는 재료의 한 예로서는, 예를 들면, 담체 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 포토레지스트, 보호막(142)은,C4F8이나 CHF3 등의 가스 플라즈마를 이용하여 형성하는 플루오카본 폴리머, 에칭 처리는, SF6/O2, C4F8/SF6 등 F를 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 에칭, 마스크 후퇴 공정은, O2 가스, CF4/O2 등 O2를 포함하는 플라즈마 에칭으로 할 수 있다.
또는 또한, 담체 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 SiO2, 에칭은, Cl2을 포함하는 플라즈마, 보호막(142)은, O2 플라즈마를 이용하여 에칭 대상재를 산화시킨 산화막, 에칭 처리는, Cl2을 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 에칭 마스크 후퇴 공정은, CF4/O2 등 F를 포함하는 가스를 사용한 플라즈마 에칭으로 할 수 있다.
이상과 같이, 웨트 에칭, 또는, 드라이 에칭에 의해, 담체 기판(81W)에, 복수의 관통구멍(83)을 동시 형성할 수 있지만, 담체 기판(81W)에는, 도 22의 A에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)을 형성하고 있지 않는 영역에 관통홈(151)을 형성하여도 좋다.
도 22의 A는, 관통구멍(83)에 가하고 관통홈(151)을 형성한 담체 기판(81W)의 평면도이다.
관통홈(151)은, 예를 들면, 도 22의 A에 도시되는 바와 같이, 행렬형상으로 배치된 복수개의 관통구멍(83)을 피하여, 행방향과 열방향의 각각의 관통구멍(83)의 사이의 일부에만 배치된다.
또한, 담체 기판(81W)의 관통홈(151)은, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)끼리에서, 동일한 위치에 배치할 수 있다. 이 경우에는, 적층 렌즈 구조체(11)로서 복수장의 담체 기판(81W)이 적층된 상태에서는, 도 22의 B의 단면도와 같이, 복수장의 담체 기판(81W)의 관통홈(151)이, 복수장의 담체 기판(81W)의 사이에서 관통한 구조가 된다.
렌즈 부착 기판(41)의 일부로서의 담체 기판(81W)의 관통홈(151)은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41)을 변형시키는 응력이 렌즈 부착 기판(41)의 외부로부터 작용하는 경우에, 응력에 의한 렌즈 부착 기판(41)의 변형을 완화하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또는, 관통홈(151)은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41)을 변형시키는 응력이 렌즈 부착 기판(41)의 내부에서 발생하는 경우에, 응력에 의한 렌즈 부착 기판(41)의 변형을 완화하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
<렌즈 부착 기판의 제조 방법>
다음에, 도 23의 A 내지 도 23의 G를 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 제조 방법에 관해 설명한다.
처음에, 도 23의 A에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)이 복수 형성된 담체 기판(81W)이 준비된다. 관통구멍(83)의 측벽에는 차광막(121)이 성막되어 있다. 도 23에서는, 지면(紙面)의 제약상, 2개의 관통구멍(83)만이 나타나고 있지만, 실제로는, 도 19에서 도시한 바와 같이, 담체 기판(81W)의 평면 방향으로, 다수의 관통구멍(83)이 형성되어 있다. 또한, 담체 기판(81W)의 외주에 가까운 영역에는, 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크(도시생략)가 형성되어 있다.
담체 기판(81W) 상측의 표측 평탄부(171)와, 하측의 이측 평탄부(172)는, 후의 공정에서 행하여지는 플라즈마 접합이 가능한 정도로 평탄하게 형성된 평탄면으로 되어 있다. 담체 기판(81W)의 두께는, 최종적으로 렌즈 부착 기판(41)으로서 개편화되고, 다른 렌즈 부착 기판(41)과 겹쳐진 때에, 렌즈간 거리를 결정하는 스페이서로서의 역할도 담당하고 있다.
담체 기판(81W)에는, 열팽창 계수가 10ppm/℃ 이하의 저열팽창 계수의 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 23의 B에 도시되는 바와 같이, 오목형상의 광학 전사면(182)이 일정한 간격으로 복수 배치된 하형(181)의 위에, 담체 기판(81W)이 배치된다. 보다 상세하게는, 오목형상의 광학 전사면(182)이 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에 위치하도록, 담체 기판(81W)의 이측 평탄부(172)와 하형(181)의 평탄면(183)이 겹쳐진다. 하형(181)의 광학 전사면(182)은, 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)과 1대1로 대응하도록 형성되어 있고, 대응하는 광학 전사면(182)과 관통구멍(83)의 중심이 광축 방향으로 일치하도록, 담체 기판(81W)과 하형(181)의 평면 방향의 위치가 조정된다. 하형(181)은, 경질의 형부재로 형성되어 있고, 예를 들면, 금속이나 실리콘, 석영, 유리로 구성된다.
다음에, 도 23의 C에 도시되는 바와 같이, 겹쳐진 하형(181)과 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에, 에너지 경화성 수지(191)가 충전(적하)된다. 렌즈 수지부(82)는, 이 에너지 경화성 수지(191)를 사용하여 형성된다. 그 때문에, 에너지 경화성 수지(191)는, 기포를 포함하지 않도록 미리 탈포 처리되어 있는 것이 바람직하다. 탈포 처리로서는, 진공 탈포 처리, 또는, 원심력에 의한 탈포 처리인 것이 바람직하다. 또한, 진공 탈포 처리는 충전 후에 행하는 것이 바람직하다. 탈포 처리를 행함에 의해, 기포를 포함시키는 일 없이, 렌즈 수지부(82)의 성형이 가능해진다.
다음에, 도 23의 D에 도시되는 바와 같이, 겹쳐진 하형(181)과 담체 기판(81W)의 위에, 상형(201)이 배치된다. 상형(201)에는, 오목형상의 광학 전사면(202)이 일정한 간격으로 복수 배치되어 있고, 하형(181)을 배치한 때와 마찬가지로, 관통구멍(83)의 중심과 광학 전사면(202)의 중심이 광축 방향으로 일치하도록, 정밀도 좋게 위치 결정된 다음, 상형(201)이 배치된다.
지면상의 종방향이 되는 높이 방향에 관해서는, 상형(201)과 하형(181)과의 간격을 제어하는 제어 장치에 의해, 상형(201)과 하형(181)과의 간격이 미리 정한 거리가 되도록, 상형(201)의 위치가 고정된다. 이 때, 상형(201)의 광학 전사면(202)과 하형(181)의 광학 전사면(182)으로 끼여진 공간은, 광학 설계에 의해 계산된 렌즈 수지부(82)(렌즈(21))의 두께와 동등하게 된다.
또는 또한, 도 23의 E에 도시되는 바와 같이, 하형(181)을 배치한 때와 마찬가지로, 상형(201)의 평탄면(203)과, 담체 기판(81W)의 표측 평탄부(171)를, 겹쳐도 좋다. 이 경우, 상형(201)과 하형(181)과의 거리는, 담체 기판(81W)의 두께와 같은 값이 되고, 평면 방향 및 높이 방향의 고정밀의 위치 맞춤이 가능해진다.
상형(201)과 하형(181)과의 간격이 미리 설정한 거리가 되도록 제어한 때, 상술한 도 23의 C의 공정에서, 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에 적하된 에너지 경화성 수지(191)의 충전량은, 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)과, 그 상하의 상형(201) 및 하형(181)으로 둘러싸인 공간으로부터 넘치지 않도록 컨트롤된 양으로 되어 있다. 이에 의해, 에너지 경화성 수지(191)의 재료를 낭비하는 일 없이, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
계속해서, 도 23의 E에 도시되는 상태에서, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 처리가 행하여진다. 에너지 경화성 수지(191)는, 예를 들면, 열 또는 UV광을 에너지로서 주고, 소정의 시간 방치함으로써, 경화한다. 경화 중에는, 상형(201)을 하방향으로 압입하거나, 얼라인먼트를 함에 의해, 에너지 경화성 수지(191)의 수축에 의한 변형을 최소한으로 억제할 수 있다.
에너지 경화성 수지(191) 대신에, 열가소성 수지를 사용하여도 좋다. 그 경우에는, 도 23의 E에 도시되는 상태에서, 상형(201)과 하형(181)을 승온함으로써 에너지 경화성 수지(191)가 렌즈 형상으로 성형되고, 냉각함으로써 경화한다.
다음에, 도 23의 F에 도시되는 바와 같이, 상형(201)과 하형(181)의 위치를 제어하는 제어 장치가, 상형(201)을 상방향, 하형(181)을 하방향으로 이동시켜서, 상형(201)과 하형(181)을 담체 기판(81W)으로부터 이형한다. 상형(201)과 하형(181)이 담체 기판(81W)으로부터 이형되면, 담체 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에, 렌즈(21)를 포함하는 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다.
또한, 담체 기판(81W)과 접촉하는 상형(201)과 하형(181)의 표면을 불소계 또는 실리콘계 등의 이형제로 코팅하여도 좋다. 그와 같이 함에 의해, 상형(201)과 하형(181)으로부터 담체 기판(81W)을 용이하게 이형할 수 있다. 또한, 담체 기판(81W)과의 접촉면으로부터 용이하게 이형하는 방법으로서, 불소 함유 DLC(Diamond Like Carbon) 등의 각종 코팅을 행하여도 좋다.
다음에, 도 23의 G에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)과 렌즈 수지부(82)의 표면에 상측 표면층(122)이 형성되고, 담체 기판(81W)과 렌즈 수지부(82)의 이면에, 하측 표면층(123)이 형성된다. 상측 표면층(122) 및 하측 표면층(123)의 성막 전후에 있어서, 필요에 응하여 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등을 행함으로써, 담체 기판(81W)의 표측 평탄부(171)와 이측 평탄부(172)를 평탄화하여도 좋다.
이상과 같이, 담체 기판(81W)에 형성된 관통구멍(83)에, 에너지 경화성 수지(191)를 상형(201)과 하형(181)을 이용하여 가압 성형(임프린트)함으로써, 렌즈 수지부(82)를 형성하고, 렌즈 부착 기판(41)을 제조할 수 있다.
광학 전사면(182) 및 광학 전사면(202)의 형상은, 상술한 오목형상으로 한정되는 것이 아니고, 렌즈 수지부(82)의 형상에 응하여 적절히 결정된다. 도 15에 도시한 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 렌즈 형상은, 광학계 설계에 의해 도출된 다양한 형상을 취할 수 있고, 예를 들면, 양볼록 형상, 양오목 형상, 평볼록 형상, 평오목 형상, 볼록메니스커스 형상, 오목메니스커스 형상, 나아가서는 고차원 비구면 형상 등이라도 좋다.
또한, 광학 전사면(182) 및 광학 전사면(202)의 형상은, 형성 후의 렌즈 형상이 모스 아이 구조가 되는 형상으로 할 수도 있다.
상술한 제조 방법에 의하면, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 수축에 의한 렌즈 수지부(82)끼리의 평면 방향의 거리의 변동을, 담체 기판(81W)의 개재에 의해 단절(斷切)할 수 있기 때문에, 렌즈 거리 사이 정밀도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 강도가 약한 에너지 경화성 수지(191)를, 강도가 강한 담체 기판(81W)에 의해 보강하는 효과가 있다. 이에 의해, 핸들링성이 좋은 렌즈를 복수 배치한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있음과 함께, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.
<관통구멍 형상이 다각형인 예>
도 19의 B에 도시한 바와 같이, 관통구멍(83)의 평면 형상은, 예를 들면 사각형 등의 다각형이라도 좋다.
도 24는, 관통구멍(83)의 평면 형상이 사각형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 24에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 BB'선과 CC'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
BB'선 단면도와 CC'선 단면도를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 관통구멍(83a)이 사각형인 경우, 관통구멍(83a)의 중심부터 관통구멍(83a)의 상부 외연까지의 거리 및, 관통구멍(83a)의 중심부터 관통구멍(83a)의 하부 외연까지의 거리는, 사각형인 관통구멍(83a)의 변방향과 대각선 방향에서 다르고, 대각선 방향의 쪽이 크다. 이 때문에, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 사각형인 경우, 렌즈부(91)를 원형으로 하면, 렌즈부(91) 외주로부터 관통구멍(83a) 측벽까지의 거리, 환언하면, 담지부(92)의 길이를, 사각형의 변방향과 대각선 방향에서 다른 길이에 할 필요가 있다.
그래서, 도 24에 도시되는 렌즈 수지부(82a)는, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 완부(101)의 길이는, 사각형의 변방향과 대각선 방향에서 같다.
(2) 완부(101)의 외측에 배치하고, 관통구멍(83a) 측벽까지 연재된 각부(102)의 길이는, 사각형의 변방향의 각부(102)의 길이보다도 대각선 방향의 각부(102)의 길이의 쪽을, 길게 하고 있다.
도 24에 도시되는 바와 같이, 각부(102)는, 렌즈부(91)에 직접은 접하지 않는 한편, 완부(101)는, 렌즈부(91)에 직접 접하여 있다.
도 24의 렌즈 수지부(82a)에서는, 렌즈부(91)에 직접 접하여 있는 완부(101)의 길이와 두께를, 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐서 일정하게 함으로써, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱한다라는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱함에 의해, 예를 들면, 관통구멍(83a)을 둘러싸는 담체 기판(81a)으로부터, 관통구멍(83a)의 외주 전체에 걸쳐서 응력이 가하여지는 경우에는, 이것을 렌즈부(91) 전체에 치우침 없이 전함으로써, 렌즈부(91)의 특정한 부분에만 치우쳐서 응력이 전해지는 것을 억제한다라는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
도 25는, 평면 형상이 사각형인 관통구멍(83)의 기타의 예에 관해 도시하는, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 25에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 BB'선과 CC'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
도 25에서도, 도 22와 마찬가지로, 관통구멍(83a)의 중심부터 관통구멍(83a)의 상부 외연까지의 거리 및, 관통구멍(83a)의 중심부터 관통구멍(83a)의 하부 외연까지의 거리는, 사각형인 관통구멍(83a)의 변방향과 대각선 방향에서 다르고, 대각선 방향의 쪽이 크다. 이 때문에, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 사각형인 경우, 렌즈부(91)를 원형으로 하면, 렌즈부(91) 외주부터 관통구멍(83a) 측벽까지의 거리, 환언하면, 담지부(92)의 길이를, 사각형의 변방향과 대각선 방향에서 다른 길이로 할 필요가 있다.
그래서, 도 25에 도시되는 렌즈 수지부(82a)는, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 각부(102)의 길이를, 관통구멍(83a)의 사각형의 4개의 변에 따라서, 일정하게 하고 있다.
(2) 상기 (1)의 구조를 실현하기 위해, 완부(101)의 길이는, 사각형의 변방향의 완부의 길이보다도 대각선 방향의 완부의 길이의 쪽을, 길게 하고 있다.
도 25에 도시되는 바와 같이, 각부(102)는 완부(101)보다도, 수지의 막두께가 두껍다. 이 때문에, 렌즈 부착 기판(41a)의 평면 방향의 단위면적당의 체적도, 각부(102)는 완부(101)보다도 크다.
도 25의 실시례에서는, 각부(102)의 체적을 가능한 한 작게 하고, 또한, 관통구멍(83a)의 사각형의 4변에 따라 일정하게 함으로써, 예를 들면 수지의 팽창과 같은 변형이 발생하는 경우에는, 이에 의한 체적 변화를 가능한 한 억제하고, 또한 체적 변화가 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐서 가능한 한 치우치지 않도록 한다라는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
도 26은, 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83)의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 26에 도시되는 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83)은, 이하의 구조를 구비한다. (1) 관통구멍(83)의 측벽은, 단부착부(段付き部)(221)를 구비하는 단부착(段付き) 형상이다.
(2) 렌즈 수지부(82)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83)의 측벽 상방에 배치될 뿐만 아니라, 관통구멍(83)에 구비되는 단부착부(221)의 위에도, 렌즈 부착 기판(41)의 평면 방향으로 연재되어 있다.
도 27의 A 내지 도 27의 F를 참조하여, 도 26에 도시한 단부착 형상의 관통구멍(83)의 형성 방법에 관해 설명한다.
처음에, 도 27의 A에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 일방의 면에, 관통구멍 개구할의 때의 웨트 에칭에 대한 내성을 갖는 에칭 스톱막(241)이 형성된다. 에칭 스톱막(241)은, 예를 들면, 실리콘질화막으로 할 수 있다.
뒤이어, 담체 기판(81W)의 또한 일방의 면에, 관통구멍 개구할의 때의 웨트 에칭에 대한 내성을 갖는 하드 마스크(242)가 형성된다. 하드 마스크(242)도, 예를 들면 실리콘질화막으로 할 수 있다.
다음에, 도 27의 B에 도시되는 바와 같이, 하드 마스크(242)의 소정의 영역이, 1회째의 에칭을 위해 개구된다. 1회째의 에칭에서는, 관통구멍(83)의 단부착부(221)의 상단이 되는 부분이 에칭된다. 이 때문에, 1회째의 에칭을 위한 하드 마스크(242)의 개구부는, 도 26에 기재된 렌즈 부착 기판(41)의 상측 기판 표면에서의 개구에 대응하는 영역이 된다.
다음에, 도 27의 C에 도시되는 바와 같이, 웨트 에칭에 의해, 하드 마스크(242)의 개구부에 응하여, 담체 기판(81W)이 소정의 깊이분만큼 에칭된다.
다음에, 도 27의 D에 도시되는 바와 같이, 에칭 후의 담체 기판(81W)의 표면에, 하드 마스크(243)가 다시 형성되고, 관통구멍(83)의 단부착부(221)의 하측이 되는 부분에 대응하여 하드 마스크(243)가 개구된다. 2회째의 하드 마스크(243)도, 예를 들면 실리콘질화막을 채용할 수 있다.
다음에, 도 27의 E에 도시되는 바와 같이, 웨트 에칭에 의해, 하드 마스크(243)의 개구부에 응하여, 에칭 스톱막(241)에 도달할 때까지 담체 기판(81W)이 에칭된다.
최후에, 도 27의 F에 도시되는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 상측 표면의 하드 마스크(243)와, 하측 표면의 에칭 스톱막(241)이 제거된다.
이상과 같이, 웨트 에칭에 의한 관통구멍 형성을 위한 담체 기판(81W)의 에칭을 2회로 나누어 행함으로써, 도 26에 도시한 단부착 형상의 관통구멍(83)을 얻을 수 있다.
도 28은, 관통구멍(83a)이 단부착부(221)를 가지며, 또한, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 원형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 28에서 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 BB'선과 CC'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
관통구멍(83a)의 평면 형상이 원형인 경우, 관통구멍(83a)의 단면 형상은 당연히 직경의 방향에 의하지 않고서 같다. 이에 덧붙여, 렌즈 수지부(82a)의 외연, 완부(101) 및 각부(102)의 단면 형상도, 직경의 방향에 의하지 않고서 같게 되도록 형성되어 있다.
도 28의 단부착 형상을 갖는 관통구멍(83a)은, 관통구멍(83a) 내에 단부착부(221)를 구비하지 않는 도 14의 관통구멍(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다. 또한, 이에 의해, 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83a)의 측벽과의 밀착 강도, 환언하면, 렌즈 수지부(82a)와 담체 기판(81W)과의 밀착 강도를 증가시킨다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 29는, 관통구멍(83a)이 단부착부(221)를 가지며, 또한, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 사각형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 29에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 BB'선과 CC'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
도 29에 도시되는 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83)은, 이하의 구조를 구비한다. (1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 완부(101)의 길이는, 사각형의 변방향과 대각선 방향에서 같다.
(2) 완부(101)의 외측에 배치하고, 관통구멍(83a)의 측벽까지 연재된 각부(102)의 길이는, 사각형의 변방향의 각부(102)의 길이보다도, 대각선 방향의 각부(102)의 길이가 길다.
도 29에 도시되는 바와 같이, 각부(102)는, 렌즈부(91)에 직접은 접하여 있지 않는 한편, 완부(101)는, 렌즈부(91)에 직접 접하여 있다.
도 29의 렌즈 수지부(82a)에서는, 도 24에 기재된 렌즈 수지부(82a)와 마찬가지로, 렌즈부(91)에 직접 접하여 있는 완부(101)의 길이와 두께를, 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐서 일정하게 함으로써, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱한다라는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱함에 의해, 예를 들면, 관통구멍(83a)을 둘러싸는 담체 기판(81a)으로부터, 관통구멍(83a)의 외주 전체에 걸쳐서 응력이 가하여지는 경우에는, 이것을 렌즈부(91) 전체에 치우침 없이 전함으로써, 렌즈부(91)의 특정한 부분에만 치우쳐서 응력이 전해지는 것을 억제한다라는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 도 29의 관통구멍(83a)의 구조는, 관통구멍(83a) 내에 단부착부(221)를 구비하지 않는 도 24 등의 관통구멍(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82a)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82a)와 관통구멍(83a)의 측벽부와의 밀착 강도, 환언하면, 렌즈 수지부(82a)와 담체 기판(81a)과의 밀착 강도가 증가한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
<11. 렌즈 부착 기판끼리의 직접 접합>
다음에, 복수의 렌즈 부착 기판(41)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 직접 접합에 관해 설명한다.
이하의 설명에서는, 도 30의 A, 도 30의 B에 도시되는 바와 같이, 복수의 렌즈 부착 기판(41a)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)을, 렌즈 부착 기판(41W-a)이라고 기술하고, 복수의 렌즈 부착 기판(41b)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)을, 렌즈 부착 기판(41W-b)이라고 기술한다. 기타의 렌즈 부착 기판(41c 내지 41e)에 대해서도 마찬가지로 나타낸다.
도 31의 A, B를 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)과, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)과의 직접 접합에 관해 설명한다.
또한, 도 31의 A, B에서는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 각 부분과 대응하는 렌즈 부착 기판(41W-b)의 부분에는, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 같은 부호를 붙여서 설명한다.
렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 상측 표면에는, 상측 표면층(122 또는 125)이 형성되어 있다. 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 하측 표면에는, 하측 표면층(123 또는 124)이 형성되어 있다. 그리고, 도 31의 A에 도시되는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41W-a과 41W-a)이 접합되는 면이 되는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이측 평탄부(172)를 포함하는 하측 표면 전체 및, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표측 평탄부(171)를 포함하는 상측 표면 전체에, 플라즈마 활성 처리가 시행된다. 플라즈마 활성 처리에 사용된 가스는, O2, N2, He, Ar, H2 등 플라즈마 처리 가능한 가스라면 무엇이라도 좋다. 단, 플라즈마 활성 처리에 사용되는 가스로서, 상측 표면층(122) 및 하측 표면층(123)의 구성 원소와 같은 가스를 사용하면, 상측 표면층(122) 및 하측 표면층(123)의 막 자체의 변질을 억제할 수 있기 때문에, 바람직하다.
그리고, 도 31의 B에 도시되는 바와 같이, 활성화된 표면 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이측 평탄부(172)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표측 평탄부(171)를 맞붙인다.
이 렌즈 부착 기판끼리의 맞붙임 처리에 의해, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 하측 표면층(123 또는 124)의 표면의 OH기의 수소와 렌즈 부착 기판(41W-b)의 상측 표면층(122 또는 125)의 표면의 OH기의 수소와의 사이에 수소 결합이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)이 고정된다. 이 렌즈 부착 기판끼리의 맞붙임 처리는, 대기압의 조건하에서 행할 수 있다.
상기 맞붙임 처리를 행한 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)에, 어닐 처리를 가한다. 이에 의해 OH기끼리가 수소 결합한 상태로부터 탈수축합이 일어나, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 하측 표면층(123 또는 124)과, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 상측 표면층(122 또는 125)의 사이에, 산소를 이용한 공유결합이 형성된다. 또는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 하측 표면층(123 또는 124)에 포함된 원소와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 상측 표면층(122 또는 125)에 포함되는 원소가 공유결합한다. 이들의 결합에 의해, 2장의 렌즈 부착 기판이 강고하게 고정된다. 이와 같이, 상측에 배치한 렌즈 부착 기판(41W)의 하측 표면층(123 또는 124)과, 하측에 배치한 렌즈 부착 기판(41W)의 상측 표면층(122 또는 125)과의 사이에 공유결합이 형성되고, 이에 의해 2장의 렌즈 부착 기판(41W)이 고정되는 것을, 본 명세서에서는 직접 접합이라고 부른다. 특허 문헌 1이 개시하는 복수장의 렌즈 부착 기판을 기판 전면에 걸쳐서 수지에 의해 고착하는 방법은, 수지의 경화 수축이나 열팽창과 이에 의한 렌즈의 변형의 우려가 있다. 이에 대해, 본 기술의 직접 접합은, 복수장의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 때에 수지를 사용하지 않기 때문에, 이에 의한 경화 수축이나 열팽창을 일으키는 일 없이, 복수장의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
상기 어닐 처리도, 대기압의 조건하에서 행할 수 있다. 이 어닐 처리는, 탈수축합을 행하기 위해, 100℃ 이상 또는 150℃ 이상 또는 200℃ 이상에서 행할 수 있다. 한편, 이 어닐 처리는, 렌즈 수지부(82)를 형성하기 위한 에너지성 경화 수지(191)를 열로부터 보호하는 관점이나 에너지성 경화 수지(191)로부터의 탈가스를 억제하는 관점에서, 400℃ 이하 또는 350℃ 이하 또는 300℃ 이하에서 행할 수 있다.
상기 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 맞붙임 처리 또는 상기 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 직접 접합 처리를, 가령 대기압 이외의 조건하에서 행한 경우에는, 접합된 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)을 대기압의 환경으로 되돌리면, 접합된 렌즈 수지부(82)와 렌즈 수지부(82) 사이의 공간과, 렌즈 수지부(82)의 외부와의 압력차가 생겨 버린다. 이 압력차에 의해, 렌즈 수지부(82)에 압력이 가하여져서, 렌즈 수지부(82)가 변형하여 버릴 우려가 있다.
상기 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 맞붙임 처리 또는 상기 렌즈 부착 기판끼리의 직접 접합 처리의 쌍방을, 대기압의 조건하에서 행한 것은, 접합을 대기압 이외의 조건하에서 행한 경우에 우려되는 렌즈 수지부(82)의 변형을 회피할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
플라즈마 활성 처리를 시행한 기판을 직접 접합하는, 환언하면 플라즈마 접합함으로써, 예를 들면, 접착제로서 수지를 사용한 경우와 같은 유동성, 열팽창을 억제할 수 있기 때문에, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)을 접합할 때의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
렌즈 부착 기판(41W-a)의 이측 평탄부(172)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표측 평탄부(171)에는, 상술한 바와 같이, 상측 표면층(122) 또는 하측 표면층(123)이 성막되어 있다. 이 상측 표면층(122) 및 하측 표면층(123)은, 앞서 행한 플라즈마 활성 처리에 의해, 댕글링본드가 형성되기 쉽게 되어 있다. 즉, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이측 평탄부(172)에 성막한 하측 표면층(123)과, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표측 평탄부(171)에 성막한 상측 표면층(122)은, 접합 강도를 증가시키는 역할도 갖고 있다.
또한, 상측 표면층(122) 또는 하측 표면층(123)이 산화막으로 구성되어 있는 경우에는, 플라즈마(O2)에 의한 막질 변화의 영향을 받지 않기 때문에, 렌즈 수지부(82)에 대해서는, 플라즈마에 의한 부식을 억제하는 효과도 갖는다.
이상과 같이, 복수의 렌즈 부착 기판(41a)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)과, 복수의 렌즈 부착 기판(41b)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-)이, 플라즈마에 의한 표면 활성화 처리를 시행한 다음 직접 접합되는, 환언하면, 플라즈마 접합을 이용하여 접합된다.
도 32의 A 내지 F는, 도 31의 A, B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 접합 방법을 이용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태에서 적층하는 제1의 적층 방법을 도시하고 있다.
최초에, 도 32의 A에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 최하층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)이 준비된다.
다음에, 도 32의 B에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 아래로부터 2층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)의 위에 접합된다.
다음에, 도 32의 C에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 아래로부터 3층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)의 위에 접합된다.
다음에, 도 32의 D에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 아래로부터 4층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)의 위에 접합된다.
다음에, 도 32의 E에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 아래로부터 5층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)의 위에 접합된다.
최후에, 도 32의 F에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)의 위에 접합된다.
이상과 같이, 기판 상태의 5장의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 하층의 렌즈 부착 기판(41W)으로부터, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1장씩 순번대로 적층하여 감으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
도 33의 A 내지 F는, 도 31의 A, B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 접합 방법을 이용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태에서 적층하는 제2의 적층 방법을 도시하고 있다.
최초에, 도 33의 A에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)가 준비된다.
다음에, 도 33의 B에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 최상층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)이, 상하를 반전시킨 다음, 조리개판(51W)의 위에 접합된다.
다음에, 도 33의 C에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 위로부터 2층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)이, 상하를 반전시킨 다음, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)의 위에 접합된다.
다음에, 도 33의 D에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 위로부터 3층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)이, 상하를 반전시킨 다음, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)의 위에 접합된다.
다음에, 도 33의 E에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 위로부터 4층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)이, 상하를 반전시킨 다음, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)의 위에 접합된다.
최후에, 도 33의 F에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서 위로부터 5층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)이, 상하를 반전시킨 다음, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)의 위에 접합된다.
이상과 같이, 기판 상태의 5장의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로부터, 하층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1장씩 순번대로 적층하여 감으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
도 32의 A 내지 F 또는 도 33의 A 내지 F에서 설명한 적층 방법에 의해 적층한 기판 상태의 5장의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)은, 블레이드 또는 레이저 등을 이용하여 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화됨으로써, 5장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)이 적층된 적층 렌즈 구조체(11)가로 된다.
<12.카메라 모듈의 제8 및 제9의 실시의 형태>
도 34는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제8의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 35는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제9의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 34 및 도 35의 설명에서는, 도 13에 도시한 카메라 모듈(E)과 다른 부분에 관해서만 설명한다.
도 34의 카메라 모듈(1H)과 도 35의 카메라 모듈(1J)은, 도 13에 도시한 카메라 모듈(E)에서의 구조재(73)의 부분이 다른 구조로 치환되어 있다.
도 34의 카메라 모듈(1H)에서는, 카메라 모듈(1J)에서의 구조재(73)의 부분이, 구조재(301a 및 301b)와, 광투과성 기판(302)으로 치환되어 있다.
구체적으로는, 수광 소자(12)의 상측의 일부에, 구조재(301a)가 배치되어 있다. 그 구조재(301a)를 통하여, 수광 소자(12)와 광투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 구조재(301a)는, 예를 들면 에폭시계의 수지이다.
광투과성 기판(302)의 상측에는, 구조재(301b)가 배치되어 있다. 그 구조재(301b)를 통하여, 광투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다. 구조재(301b)는, 예를 들면 에폭시계의 수지이다.
이에 대해, 도 35의 카메라 모듈(1J)에서는, 도 34의 카메라 모듈(1H)의 구조재(301a)의 부분이, 광투과성을 갖는 수지층(311)으로 치환되어 있다.
수지층(311)은, 수광 소자(12)의 상측 전면에 배치되어 있다. 그 수지층(311)을 통하여, 수광 소자(12)와 광투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 수광 소자(12)의 상측 전면에 배치된 수지층(311)은, 광투과성 기판(302)의 상방부터 광투과성 기판(302)에 응력이 가하여진 경우에, 이것이 수광 소자(12)의 일부의 영역에 집중하여 인가되는 것을 막아, 수광 소자(12) 전면에 응력을 분산시켜 받아 내는 작용 또는 효과를 가져온다.
광투과성 기판(302)의 상측에는, 구조재(301b)가 배치되어 있다. 그 구조재(301b)를 통하여, 광투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다.
도 34의 카메라 모듈(1H)과 도 35의 카메라 모듈(1J)은, 수광 소자(12)의 상측에 광투과성 기판(302)을 구비한다. 광투과성 기판(302)은, 예를 들면, 카메라 모듈(1H 또는 1J)을 제조하는 도중에, 수광 소자(12)에 상처가 붙는 것을 억제한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
<13. 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태>
도 36은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 36에 도시되는 카메라 모듈(1J)에서, 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 배럴(74)에 수납되어 있다. 렌즈 배럴(74)은, 샤프트(331)에 따라 이동하는 이동 부재(332)와, 고정부재(333)로 고정되어 있다. 렌즈 배럴(74)이 도시생략의 구동 모터에 의해 샤프트(331)의 축방향으로 이동됨에 의해, 적층 렌즈 구조체(11)로부터 수광 소자(12)의 촬상면까지의 거리가 조정된다.
렌즈 배럴(74), 샤프트(331), 이동 부재(332) 및, 고정부재(333)는, 하우징(334)에 수납되어 있다. 수광 소자(12)의 상부에는 보호 기판(335)이 배치되고, 보호 기판(335)과 하우징(334)이, 접착제(336)에 의해 접속되어 있다.
상기한 적층 렌즈 구조체(11)를 이동시키는 기구는, 카메라 모듈(1J)을 이용한 카메라가, 화상을 촬영한 때에, 오토 포커스 동작을 행하는 것을 가능하게 한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
<14. 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태>
도 37은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 37의 카메라 모듈(1L)은, 압전 소자에 의한 초점 조절 기구를 추가한 카메라 모듈이다.
즉, 카메라 모듈(1L)에서는, 도 34의 카메라 모듈(1H)과 마찬가지로, 수광 소자(12)의 상측의 일부에, 구조재(301a)가 배치되어 있다. 그 구조재(301a)를 통하여, 수광 소자(12)와 광투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 구조재(301a)는, 예를 들면 에폭시계의 수지이다.
광투과성 기판(302)의 상측에는, 압전 소자(351)가 배치되어 있다. 그 압전 소자(351)를 통하여, 광투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다.
카메라 모듈(1L)에서는, 적층 렌즈 구조체(11)의 하측에 배치한 압전 소자(351)에 전압을 인가 및 차단함으로써, 적층 렌즈 구조체(11)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 적층 렌즈 구조체(11)를 이동하는 수단으로서는, 압전 소자(351)로 한하지 않고, 전압의 인가 및 차단에 의해 형상이 변화하는 다른 디바이스를 이용할 수 있다. 예를 들면 MEMS 디바이스를 이용할 수 있다.
상기한 적층 렌즈 구조체(11)를 이동시키는 기구는, 카메라 모듈(1L)을 이용한 카메라가, 화상을 촬영할 때에, 오토 포커스 동작을 행하는 것을 가능하게 한다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
<15. 다른 구조와 비교한 본 구조의 효과>
적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)끼리를 직접 접합에 의해 고착시킨 구조(이하, 본 구조라고 한다.)이다. 본 구조의 작용 및 효과에 관해, 렌즈가 형성된 렌즈 부착 기판의 기타의 구조와 비교하여 설명한다.
<비교 구조례 1>
도 38은, 본 구조와 비교하기 위한 제1의 기판 구조(이하, 비교 구조례 1이라고 한다.)로서, 일본 특개2011-138089호 공보(이하, 비교 문헌 1이라고 한다.)에서 도 14(b)로서 개시된 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도이다.
도 38에 도시되는 웨이퍼 레벨 적층 구조(1000)는, 웨이퍼 기판(1010)상에 이미지 센서(1011)가 복수 배열되어 있는 센서 어레이 기판(1012)의 위에, 2장의 렌즈 어레이 기판(1021)이, 주상(柱狀)의 스페이서(1022)를 통하여 적층된 구조를 갖는다. 각 렌즈 어레이 기판(1021)은, 렌즈 부착 기판(1031)과, 그 렌즈 부착 기판(1031)에 복수 형성된 관통구멍 부분에 형성되어 있는 렌즈(1032)로 구성된다.
<비교 구조례 2>
도 39는, 본 구조와 비교하기 위한 제2의 기판 구조(이하, 비교 구조례 2라고 한다.)로서, 일본 특개2009-279790호 공보(이하, 비교 문헌 2라고 한다.)에서 도 5(a)로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 39에 도시되는 렌즈 어레이 기판(1041)에서는, 판형상의 기판(1051)에 마련된 복수의 관통구멍(1052) 각각에, 렌즈(1053)가 마련되어 있다. 각 렌즈(1053)는, 수지(에너지 경화성 수지)(1054)로 형성되어 있고, 그 수지(1054)는, 기판(1051)의 상면에도 형성되어 있다.
도 40의 A, B를 참조하여, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)의 제조 방법에 관해 간단히 설명한다.
도 40의 A는, 복수개의 관통구멍(1052)이 형성된 기판(1051)이, 하형(1061)의 위에 놓여진 상태를 도시하고 있다. 하형(1061)은, 이 후의 공정에서, 수지(1054)를 하방부터 상방으로 누르는 금형이다.
도 40의 B는, 복수개의 관통구멍(1052) 내부와 기판(1051) 상면에 수지(1054)를 도포한 후, 상형(1062)을 기판(1051)의 위에 배치하고, 상형(1062)과 하형(1061)을 이용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 도시하고 있다. 상형(1062)은, 수지(1054)를 상방부터 하방으로 누르는 금형이다. 도 40의 B에 도시되는 상태에서, 수지(1054)의 경화가 행하여진다.
도 40의 C는, 수지(1054)가 경화한 후, 상형(1062)과 하형(1061)을 이형시켜, 렌즈 어레이 기판(1041)가 완성된 상태를 도시하고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1041)은, (1) 기판(1051)의 관통구멍(1052)의 위치에 형성된 수지(1054)가 렌즈(1053)가 되고, 이 렌즈(1053)가 기판(1051)에 복수개 형성되고, 또한, (2) 이들 복수개의 렌즈(1053)의 사이에 위치하는 기판(1051)의 상측 표면 전체에, 수지(1054)의 얇은 층이 형성되어 있는 것이 특징이다.
이 렌즈 어레이 기판(1041)을 복수 적층한 구조체를 형성하는 경우, 기판(1051)의 상측 표면 전체에 형성된 수지(1054)의 얇은 층이, 기판끼리를 접착하는 접착제로서의 작용 또는 효과를 가져온다.
또한, 렌즈 어레이 기판(1041)을 복수 적층한 구조체를 형성하는 경우, 비교 구조례 1로서 도시한 도 38의 웨이퍼 레벨 적층 구조(1000)와 비교하여, 기판끼리를 접착하는 면적을 크게할 수 있기 때문에, 기판끼리를 보다 강한 힘으로 접착할 수 있다.
<비교 구조례 2에서 수지가 가져오는 작용>
비교 구조례 2인 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)이 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1053)가 되는 수지(1054)의 작용으로서, 이하의 것이 개시되어 있다.
비교 구조례 2에서는, 수지(1054)로서 에너지 경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, 에너지 경화성 수지의 한 예로서, 광경화성 수지가 사용되고 있다. 에너지 경화성 수지로서 광경화성 수지를 사용한 경우, UV광이 수지(1054)에 조사되면, 수지(1054)가 경화한다. 이 경화에 의해, 수지(1054)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)의 구조에 의하면, 수지(1054)의 경화 수축이 일어나도, 복수개 있는 렌즈(1053)의 사이에는 기판(1051)이 개재하기 때문에, 수지(1054)의 경화 수축에 의한 렌즈(1053) 사이의 거리의 변동을 단절할 수 있고, 이에 의해, 복수개의 렌즈(1053)를 배치한 렌즈 어레이 기판(1041)의 휘어짐을 억제하는 것이 가능하다고 하고 있다.
<비교 구조례 3>
도 41은, 본 구조와 비교하기 위한 제3의 기판 구조(이하, 비교 구조례 3이라고 한다.)로서, 일본 특개2010-256563호 공보(이하, 비교 문헌 3이라고 한다.)에서 도 1로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 41에 도시되는 렌즈 어레이 기판(1081)에서는, 판형상의 기판(1091)에 마련된 복수의 관통구멍(1092) 각각에, 렌즈(1093)가 마련되어 있다. 각 렌즈(1093)는 수지(에너지 경화성 수지)(1094)로 형성되어 있고, 그 수지(1094)는, 관통구멍(1092)이 마련되어 있지 않은 기판(1091)의 상면에도 형성되어 있다.
도 42의 A, B를 참조하여, 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)의 제조 방법에 관해 간단히 설명한다.
도 42의 A는, 복수개의 관통구멍(1092)이 형성된 기판(1091)이, 하형(1101)의 위에 놓여진 상태를 도시하고 있다. 하형(1101)은, 이후의 공정에서, 수지(1094)를 하방부터 상방으로 누르는 금형이다.
도 42의 B는, 복수개의 관통구멍(1092) 내부와 기판(1091) 상면에 수지(1094)를 도포한 후, 상형(1102)을 기판(1091)의 위에 배치하고, 상형(1102)과 하형(1101)을 이용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 도시하고 있다. 상형(1102)은, 수지(1094)를 상방부터 하방으로 누르는 금형이다. 도 42의 B에 도시되는 상태에서, 수지(1094)의 경화가 행하여진다.
도 42의 C는, 수지(1094)가 경화한 후, 상형(1102)과 하형(1101)을 이형시켜, 렌즈 어레이 기판(1081)이 완성된 상태를 도시하고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1081)은, (1) 기판(1091)의 관통구멍(1092)의 위치에 형성된 수지(1094)가 렌즈(1093)로 이루어지고, 이 렌즈(1093)가 기판(1091)에 복수개 형성되고, 또한,
(2) 이들 복수개의 렌즈(1093)의 사이에 위치하는 기판(1091)의 상측 표면 전체에, 수지(1094)의 얇은 층이 형성되어 있는 것이 특징이다.
<비교 구조례 3에서 수지가 가져오는 작용>
비교 구조례 3인 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)가 개시되어 있는 비교 문헌 3에서는, 렌즈(1093)가 되는 수지(1094)의 작용으로서, 이하의 것이 개시되어 있다.
비교 구조례 3에서는, 수지(1094)로서 에너지 경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, 에너지 경화성 수지의 한 예로서, 광경화성 수지가 사용되고 있다. 에너지 경화성 수지로서 광경화성 수지를 사용한 경우, UV광이 수지(1094)에 조사되면, 수지(1094)가 경화한다. 이 경화에 의해 수지(1094)에서는 경화 수축이 일어난다.
그러나, 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)의 구조에 의하면, 수지(1094)의 경화 수축이 일어나도, 복수개 있는 렌즈(1093)의 사이에는 기판(1091)이 개재하기 때문에, 수지(1094)의 경화 수축에 의한 렌즈(1093) 사이의 거리의 변동을 단절할 수 있고, 이에 의해, 복수개의 렌즈(1093)를 배치한 렌즈 어레이 기판(1081)의 휘어짐을 억제할 수가 있다고 하고 있다.
이상과 같이, 비교 문헌 2 및 3에서는, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것이 개시되어 있다. 또한, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것은, 비교 문헌 2 및 3 이외에도, 예를 들면, 특개2013-1091호 공보 등에서도 개시되어 있다.
또한, 수지를 렌즈의 형상으로 성형하고, 성형 후의 수지를 경화시키면, 수지에 경화 수축이 일어나서 문제가 되는 것은, 광경화성 수지로 한하는 것이 아니다. 예를 들면, 광경화성 수지와 마찬가지로 에너지 경화성 수지의 일종인 열경화성 수지에서도, 경화할 때에 경화 수축이 일어나는 것이 문제가 된다. 이것은, 예를 들면, 비교 문헌 1이나 3, 일본 특개2010-204631호 공보 등에서도 개시되어 있다.
<비교 구조례 4>
도 43은, 본 구조와 비교하기 위한 제4의 기판 구조(이하, 비교 구조례 4라고 한다.)로서, 상술한 비교 문헌 2에서 도 6으로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)은, 도 39에 도시한 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하면, 관통구멍(1042) 부분 이외의 기판(1141)의 형상이, 상측뿐만 아니라 하측에도 돌출한 형상으로 되어 있는 점 및, 기판(1141)의 하측 표면의 일부에도, 수지(1144)가 형성되어 있는 점이 다르다. 렌즈 어레이 기판(1121)의 기타의 구성은, 도 39에 도시한 렌즈 어레이 기판(1041)과 마찬가지이다.
도 44는, 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)의 제조 방법을 설명하는 도면이고, 도 40의 B에 대응하는 도면이다.
도 44는, 복수개의 관통구멍(1142) 내부와 기판(1141) 상면에 수지(1144)를 도포한 후, 상형(1152)과 하형(1151)을 이용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 도시하고 있다. 수지(1144)는, 기판(1141) 하면과 하형(1151)과의 사이에도 주입되어 있다. 도 44에 도시되는 상태에서, 수지(1144)의 경화가 행하여진다.
이 렌즈 어레이 기판(1121)은, (1) 기판(1141)의 관통구멍(1142)의 위치에 형성된 수지(1144)가 렌즈(1143)가 되고, 이 렌즈(1143)가 기판(1141)에 복수개 형성되고, 또한,
(2) 이들 복수개의 렌즈(1143)의 사이에 위치하는 기판(1141)의 상측 표면 전체에, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 기판(1141)의 하측 표면의 일부에도, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되어 있는 것이 특징이다.
<비교 구조례 4에서 수지가 가져오는 작용>
비교 구조례 4인 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)가 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1143)로 된 수지(1144)의 작용으로서, 이하의 것이 개시되어 있다.
비교 구조례 4인 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)에서도, 수지(1144)로서, 에너지 경화성 수지의 한 예인 광경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, UV광이 수지(1144)에 조사되면, 수지(1144)가 경화한다. 이 경화에 의해, 비교 구조례 2 및 3과 마찬가지로, 수지(1144)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 비교 구조례 4의 렌즈 어레이 기판(1121)에서는, 복수개의 렌즈(1143)의 사이에 위치하는 기판(1141)의 상측 표면 전체뿐만 아니라, 기판(1141)의 하측 표면의 일정한 영역에도, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되어 있다.
이와 같이, 기판(1141)의 상측 표면과 하측 표면의 쌍방에 수지(1144)를 형성한 구조로 함에 의해, 렌즈 어레이 기판(1121) 전체의 휘어짐의 방향을 상쇄할 수 있다.
이에 대해, 비교 구조례 2로서 도 39에 도시한 렌즈 어레이 기판(1041)에서는, 복수개의 렌즈(1053)의 사이에 위치하는 기판(1051)의 상측 표면 전체에는 수지(1054)의 얇은 층이 형성되어 있지만, 기판(1051)의 하측 표면에는, 수지(1054)의 얇은 층이 일체 형성되어 있지 않다.
따라서 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)에서는, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하여, 휘어짐량을 보다 작게 한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있다.
<비교 구조례 5>
도 45는, 본 구조와 비교하기 위한 제5의 기판 구조(이하, 비교 구조례 5라고 한다.)로서, 상술한 비교 문헌 2에서 도 9로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)은, 도 39에 도시한 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하면, 기판(1171)에 형성된 관통구멍(1172) 부근의 기판 이면에, 수지 돌출하고 영역(1175)을 갖고 있는 점이 다르다. 렌즈 어레이 기판(1161)의 기타의 구성은, 도 39에 도시한 렌즈 어레이 기판(1041)과 마찬가지이다.
또한, 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)은, 개편화된 후의 상태를 나타내고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1161)은, (1) 기판(1171)의 관통구멍(1172)의 위치에 형성된 수지(1174)가 렌즈(1173)가 되고, 이 렌즈(1173)가 기판(1171)에 복수개 형성되고, 또한,
(2) 이들 복수개의 렌즈(1173)의 사이에 위치하는 기판(1171)의 상측 표면 전체에, 수지(1174)의 얇은 층이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 기판(1171)의 하측 표면의 일부에도, 수지(1174)의 얇은 층이 형성되어 있는 것이 특징이다.
<비교 구조례 5의 수지가 가져오는 작용>
비교 구조례 5인 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)이 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1173)가 되는 수지(1174)의 작용으로서, 이하의 것이 개시되어 있다.
비교 구조례 5인 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)에서도, 수지(1174)로서, 에너지 경화성 수지의 한 예인 광경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, UV광이 수지(1174)에 조사되면, 수지(1174)가 경화한다. 이 경화에 의해, 비교 구조례 2 및 3과 마찬가지로, 수지(1174)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 비교 구조례 5의 렌즈 어레이 기판(1171)에서는, 복수개의 렌즈(1173)의 사이에 위치하는 기판(1171)의 상측 표면 전체뿐만 아니라, 기판(1171)의 하측 표면의 일정한 영역에도, 수지(1174)가 얇은 층(수지 비어져나옴 영역(1175))가 형성되어 있다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1171) 전체의 휘어짐의 방향을 상쇄하고, 휘어짐량을 보다 작게 한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있다.
<비교 구조례 2 내지 5에서 수지의 작용 비교>
비교 구조례 2 내지 5에서 수지가 가져오는 작용에 관해 정리하면, 다음과 같이 된다.
(1) 비교 구조례 2 및 3과 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면 전체에 수지의 층을 배치한 구조의 경우, 복수개의 렌즈를 배치한 기판에, 휘어짐이 발생하여 버린다.
도 46의 A 내지 C는, 비교 구조례 2 및 3과 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면 전체에 수지의 층을 배치한 구조를 모식적으로 도시한 도면이고, 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
도 46의 A 및 B에 도시되는 바와 같이, 렌즈 어레이 기판(1211)(렌즈 및 관통구멍의 도시는 생략)의 상면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, UV광을 조사하여도, 수축도 팽창도 하지 않다. 즉, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체에는, 기판에 기인한 힘은 발생하지 않는다. 그 결과, 렌즈 어레이 기판(1211)은, 도 46의 C에 도시되는 바와 같이, 아래로 볼록한 형상으로 휘어 버린다.
(2) 그러나, 비교 구조례 4 및 5와 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면과 하면의 쌍방에 수지의 층을 배치한 구조의 경우, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐의 방향이 상쇄되기 때문에, 비교 구조례 2 및 3보다도, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐량을 작게 할 수 있다.
도 47의 A 내지 C는, 비교 구조례 4 및 5와 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면과 하면의 쌍방에 수지의 층을 배치한 구조를 모식적으로 도시한 도면이고, 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
도 47의 A 및 B에 도시되는 바와 같이, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘이 작용한다.
이에 대해, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, UV광을 조사하여도, 수축도 팽창도 하지 않다. 즉, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체에는, 기판에 기인한 힘은 발생하지 않는다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘이 작용한다.
렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에서의, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘과, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에서의, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘은, 상쇄되도록 작용한다.
그 결과, 도 47의 C에 도시되는 바와 같이, 비교 구조례 4 및 5에서의 렌즈 어레이 기판(1211)의 휘어짐량은, 도 46의 C에 도시한 비교 구조례 2 및 3에서의 휘어짐량보다도 저감된다.
이상과 같이, 렌즈 어레이 기판을 휘게 하는 힘 및 렌즈 어레이 기판의 휘어짐량은, (1) 당해 렌즈 어레이 기판의 상면에서 당해 렌즈 어레이 기판에 작용하는 힘의 방향 및 크기와,
(2) 당해 렌즈 어레이 기판의 하면에서 당해 렌즈 어레이 기판에 작용하는 힘의 방향 및 크기의 상대 관계의 영향을 받는다.
<비교 구조례 6>
그래서, 예를 들면, 도 48의 A에 도시되는 바와 같이, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치하는 광경화성 수지(1212)의 층 및 면적과, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치하는 광경화성 수지(1212)의 층 및 면적을, 동일하게 하는 렌즈 어레이 기판 구조가 생각된다. 이 렌즈 어레이 기판 구조를, 본 구조와 비교하기 위한 제6의 기판 구조(이하, 비교 구조례 6이라고 한다.)라고 부른다.
비교 구조례 6에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, 기판에 기인한 힘이 발생하지 않는다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘이 작용한다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, 기판에 기인한 힘이 발생하지 않는다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘게 하는 힘이 작용한다.
렌즈 어레이 기판(1211)을 휘도록 하는 상기 2개의 힘이, 도 47의 A에 도시한 구조보다도 더욱 상쇄하는 방향으로 작용한다. 그 결과, 렌즈 어레이 기판(1211)을 휘게 하는 힘 및 렌즈 어레이 기판(1211)의 휘어짐량은, 비교 구조례 4 및 5보다도 더욱 저감된다.
<비교 구조례 7>
그런데, 실제로는, 카메라 모듈에 조립되는 적층 렌즈 구조체를 구성하는 렌즈 부착 기판의 형상은 전부 갖지가 않다. 보다 구체적으로는, 적층 렌즈 구조체를 구성하는 복수의 렌즈 부착 기판끼리는, 예를 들면, 렌즈 부착 기판의 두께나 관통구멍의 크기가 다르거나, 관통구멍에 형성된 렌즈의 두께나 형상, 체적 등이 다른 경우가 있다. 다시 말하면, 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 형성되는 광경화성 수지의 막두께 등도, 각 렌즈 부착 기판에서 다른 경우도 있다.
도 49는, 제7의 기판 구조(이하, 비교 구조례 7이라고 한다.)로서의, 3장의 렌즈 부착 기판의 적층으로 구성된 적층 렌즈 구조체의 단면도이다. 이 적층 렌즈 구조체에서는, 도 48에서 도시한 비교 구조례 6과 마찬가지로, 각 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 배치된 광경화성 수지의 층 및 면적이 동일하게 형성되어 있는 것으로 한다.
도 49에 도시되는 적층 렌즈 구조체(1311)는, 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)으로 구성된다.
이하에서는, 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323) 중, 한가운데의 렌즈 부착 기판(1321)을, 제1의 렌즈 부착 기판(1321), 최상층의 렌즈 부착 기판(1322)을, 제2의 렌즈 부착 기판(1322), 최하층의 렌즈 부착 기판(1323)을, 제3의 렌즈 부착 기판(1323)이라 한다.
최상층에 배치된 제2의 렌즈 부착 기판(1322)과, 최하층에 배치된 제3의 렌즈 부착 기판(1323)은, 기판의 두께 및, 렌즈의 두께가 다르다.
보다 구체적으로는, 렌즈의 두께가, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)보다도 제3의 렌즈 부착 기판(1323)의 쪽이 두껍게 형성되어 있고, 그에 수반하여, 기판의 두께도, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)보다도 제3의 렌즈 부착 기판(1323)의 쪽이 두껍게 형성되어 있다.
제1의 렌즈 부착 기판(1321)과 제2의 렌즈 부착 기판(1322)의 접촉면 및, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323)의 접촉면에는, 수지(1341)가 전면에 걸쳐서 형성되어 있다.
3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통구멍의 단면 형상은, 기판 상면보다도 기판 하면의 쪽이 넓다, 이른바 쥘부채 형상이다.
도 50의 A 내지 D를 참조하여, 형상이 다른 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)가 가져오는 작용에 관해 설명한다.
도 50의 A내지 C는, 도 49에 도시한 적층 렌즈 구조체(1311)를 모식적으로 도시한 도면이다.
이 적층 렌즈 구조체(1311)와 같이, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에, 기판의 두께가 다른 제2의 렌즈 부착 기판(1322)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323)을 배치한 경우, 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐서 존재하는 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 어느 위치에 존재하는지에 의해, 이 적층 렌즈 구조체(1311)를 휘게 하는 힘 및, 적층 렌즈 구조체(1311)의 휘는 양이, 변한다.
3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐서 존재하는 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 중심선, 즉, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중점을 통과하고, 기판 평면 방향에 달리는 선에 대해 대칭으로 배치되어 있지 않다면, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)의 경화 수축에 의해 발생한 힘의 작용을, 도 48의 C에 도시한 바와 같이, 완전하게 상쇄할 수가 없다. 그 결과, 적층 렌즈 구조체(1311)는 어느 하나의 방향으로 휘어 버린다.
예를 들면, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중심선보다도 상측 방향으로 어긋나 배치된 경우, 2층의 수지(1341)가 경화 수축을 일으키면, 적층 렌즈 구조체(1311)는, 도 50의 C에 도시되는 바와 같이, 아래로 볼록한 형상으로 휘어 버린다.
또한, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 기판의 관통구멍의 단면 형상이, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향하여 커지는 형상인 경우에는, 렌즈의 결손 또는 파손이 될 우려가 증가한다.
도 49에 도시한 예에서는, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 제2의 렌즈 부착 기판(1322)의 관통구멍의 단면 형상이, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향하여 커지는 쥘부채 형상이다. 이와 같은 형상에서, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가 경화 수축한 때에는, 적층 렌즈 구조체(1311)에는, 도 50의 C에 도시한 바와 같이 아래로 볼록한 형상으로 휘는 힘이 작용하고, 이 힘은, 도 50의 D에 도시되는 바와 같이, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)에서, 렌즈와 기판이 이간하는 방향의 힘으로서 작용한다. 이 작용에 의해, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)의 렌즈(1332)가, 결손 또는 파손이 될 우려가 증가한다.
다음에, 수지가 열팽창한 경우에 관해 생각한다.
<비교 구조례 8>
도 51은, 제8의 기판 구조(이하, 비교 구조례 8이라고 한다.)로서의, 3장의 렌즈 부착 기판의 적층으로 구성된 적층 렌즈 구조체의 단면도이다. 이 적층 렌즈 구조체에서는, 도 48에서 도시한 비교 구조례 6과 마찬가지로, 각 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 배치된 광경화성 수지의 층 및 면적이 동일하게 형성되어 있는 것으로 한다.
도 51의 비교 구조례 8은, 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통구멍의 단면 형상이, 기판형상면보다도 기판 하면의 쪽이 좁은, 이른바 아래로 잘록한 형상인 점만이, 도 49의 비교 구조례 7과 다르다.
도 52의 A내지 C는, 도 51에 도시한 적층 렌즈 구조체(1311)를 모식적으로 도시한 도면이다.
유저가 카메라 모듈을 실사용할 때, 동작에 수반하는 소비 전력의 증대에 의해 카메라의 몸체 내의 온도가 상승하고, 카메라 모듈의 온도도 상승한다. 이 온도 상승에 의해, 도 51의 적층 렌즈 구조체(1311)에서, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)가 열팽창한다.
제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치한 수지(1341)의 면적과 두께를, 도 48의 A와 같이 동일하게 하였다고 하여도, 3장의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐서 존재한 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 중심선, 즉, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중점을 통과하고, 기판 평면 방향으로 달리는 선에 대해 대칭으로 배치되어 있지 않으면, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)의 열팽창에 의해 발생하는 힘의 작용을 도 48의 C에 도시한 바와 같이, 완전하게 상쇄할 수는 없다. 그 결과, 적층 렌즈 구조체(1311)는 어느 하나의 방향으로 휘어 버린다.
예를 들면, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중심선보다도 상측 방향으로 어긋나 배치된 경우, 2층의 수지(1341)가 열팽창을 일으키면, 적층 렌즈 구조체(1311)는, 도 52의 C에 도시되는 바와 같이, 위로 볼록한 형상으로 휘어 버린다.
또한, 도 51에 도시한 예에서는, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 제2의 렌즈 부착 기판(1322)의 관통구멍의 단면 형상이, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향하여 작아지는 아래로 잘록한 형상이다. 이와 같은 형상에 있어서, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가 열팽창한 때에는, 적층 렌즈 구조체(1311)에는, 위로 볼록한 형상으로 휘는 힘이 작용하고, 이 힘은, 도 52의 D에 도시되는 바와 같이, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)에서, 렌즈와 기판이 이간하는 방향의 힘으로서 작용한다. 이 작용에 의해, 제2의 렌즈 부착 기판(1322)의 렌즈(1332)가, 결손 또는 파손이 될 우려가 증가한다.
<본 구조>
도 53의 A, B는 본 구조를 채용한 3장의 렌즈 부착 기판(1361 내지 (1363))으로 이루어지는 적층 렌즈 구조체(1371)를 도시하는 도면이다.
도 53의 A는, 도 49의 적층 렌즈 구조체(1311)에 대응하는 구조이고, 관통구멍의 단면 형상이, 이른바 쥘부채 형상의 구조이다. 한편, 도 53의 B는, 도 51의 적층 렌즈 구조체(1311)에 대응하는 구조이고, 관통구멍의 단면 형상이, 이른바 아래로 잘록한 형상의 구조이다.
도 54의 A 내지 B는 본 구조가 가져오는 작용을 설명하기 위해, 도 53의 A, B의 적층 렌즈 구조체(1371)를 모식적으로 도시한 도면이다.
적층 렌즈 구조체(1371)는, 한가운데의 제1의 렌즈 부착 기판(1361)의 상방에 제2의 렌즈 부착 기판(1362)을 배치하고, 제1의 렌즈 부착 기판(1361)의 하방에 제3의 렌즈 부착 기판(1363)을 배치한 구조이다.
최상층에 배치된 제2의 렌즈 부착 기판(1362)과, 최하층에 배치된 제3의 렌즈 부착 기판(1363)은, 기판의 두께 및, 렌즈의 두께가 다르다. 보다 구체적으로는, 렌즈의 두께가, 제2의 렌즈 부착 기판(1362)보다도 제3의 렌즈 부착 기판(1363)의 쪽이 두껍게 형성되어 있고, 그에 수반하여, 기판의 두께도, 제2의 렌즈 부착 기판(1362)보다도 제3의 렌즈 부착 기판(1363)의 쪽이 두껍게 형성되어 있다.
본 구조의 적층 렌즈 구조체(1371)에서는, 렌즈 부착 기판끼리를 고착되는 수단으로서, 기판끼리의 직접 접합이 이용된다. 환언하면, 고착시키는 렌즈 부착 기판에 플라즈마 활성 처리가 시행되고, 고착시키는 2개의 렌즈 부착 기판이 플라즈마 접합된다. 또한 환언하면, 적층한 2장의 렌즈 부착 기판 각각의 표면에, 실리콘산화막을 형성하고, 이것에 수산기를 결합시킨 후, 2장의 렌즈 부착 기판끼리를 맞붙이고, 이것을 승온하여 탈수축합시킨다. 이렇게 하여, 2장의 렌즈 부착 기판이, 실리콘-산소 공유결합에 의해, 직접 접합되어 있다.
따라서 본 구조의 적층 렌즈 구조체(1371)에서는, 렌즈 부착 기판끼리를 고착하는 수단으로서, 수지에 의한 접착은 사용되고 있지 않다. 이 때문에, 렌즈 부착 기판과 렌즈 부착 기판과의 사이에, 렌즈 형성용의 수지 또는 기판을 접착하기 위한 수지가 배치되지 않는다. 또한, 렌즈 부착 기판의 상면이나 하면에 수지가 배치되지 않기 때문에, 렌즈 부착 기판의 상면이나 하면에서, 수지가 열팽창 하거나, 경화 수축하는 일은 없다.
따라서 적층 렌즈 구조체(1371)에서는, 제1의 렌즈 부착 기판(1351)의 상층 및 하층에, 렌즈의 두께 및, 기판의 두께가 다른 제2의 렌즈 부착 기판(1362)과 제3의 렌즈 부착 기판(1363)가 배치되어도, 상술한 각 비교 구조례 1 내지 8과 같은, 경화 수축에 기인한 기판의 휘어짐 및, 열팽창에 기인한 기판의 휘어짐은 발생하지 않는다.
즉, 렌즈 부착 기판끼리를 직접 접합에 의해 고착시킨 본 구조는, 상방과 하방에, 렌즈의 두께 및, 기판의 두께가 다른 렌즈 부착 기판을 적층한 경우에도, 상술한 각 비교 구조례 1 내지 8보다도, 기판의 휘어짐을 크게 억제할 수 있다라는 작용 및 효과를 가져온다.
<16. 렌즈 부착 기판의 얼라인먼트 마크의 형성>
다음에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리를 직접 접합에 의해 맞붙이는 경우에 고정밀도로 위치 맞춤하기 위한 얼라인먼트 마크의 형성 방법에 관해 설명한다.
도 55는, 관통구멍(83)이 평면 방향으로 복수 형성된 담체 기판(81W)의 관통구멍(83) 내에 렌즈 수지부(82)가 임프린트에 의해 형성된, 기판 상태의 렌즈 기판(41W)을 상면에서 본 평면도이다.
기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에는, 도 55에 도시되는 바와 같이, 렌즈 수지부(82)가 형성된 관통구멍(83)의 주변부에, 얼라인먼트 마크(1501)가 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 마크(1501)는, 도 31을 참조하여 설명한, 렌즈 부착 기판(41)끼리를 직접 접합에 의해 맞붙일 때의 위치 결정에 사용된다.
2장의 렌즈 부착 기판(41W)을 직접 접합에 의해 맞붙이는 경우에는, 기판 상태의 렌즈 기판(41W)에 형성된 다수의 얼라인먼트 마크(1501) 중에서, 임의의 2점 이상의 얼라인먼트 마크(1501)가 선택된다. 그리고, 선택된 2점 이상의 얼라인먼트 마크(1501)를 이용하여, 맞붙임 위치가 제어된다. 선택되는 2점 이상의 얼라인먼트 마크(1501)는, 기판 내에서 가능한 한 떨어진 위치인 쪽이 바람직하다.
도 56은, 3장의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41c)의 적층 상태를 도시하는 사시도이다.
얼라인먼트 마크(1501)는, 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41c) 각각이 개편화된 상태에서는, 도 56에 도시되는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41)의 네모퉁이(四隅)가 되는 위치에 형성되어 있다.
또한, 얼라인먼트 마크(1501)는, 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41c)을 적층한 때에, 예를 들면, 500㎛ 정도의 시야 내에, 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41c)의 대응하는 얼라인먼트 마크(1501)가 들어가도록, 거의 같은 위치에 형성되어 있다.
도 57 및 도 58의 A, B는 얼라인먼트 마크(1501)의 형성 방법을 설명하는 도면이다.
도 57에 도시되는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(1501)는, 담체 기판(81W)에 대해 실리콘 결정 방위성 웨트 에칭 가공을 함에 의해, 관통구멍(83)의 형성과 함께 형성된다.
도 58의 A, B에 도시되는 바와 같이, 기판 표면 방위가 (100)의 단결정 실리콘인 담체 기판(81W)에, KOH 등의 알칼리성의 용액을 이용한 결정 이방성 웨트 에칭을 행하면, 개구 측벽에 (111)면이 나타나도록 에칭이 진행한다.
담체 기판(81W)에 관통구멍(83)을 형성하는 경우에는, 도 58의 A에 도시되는 바와 같이, 에칭 마스크의 개구 패턴의 패턴 사이즈가 크게 설정된다. 이에 의해, 담체 기판(81W)이 관통할 때까지 에칭되고, 관통구멍(83)이 형성된다.
이에 대해, 담체 기판(81W)에 얼라인먼트 마크(1501)를 형성하는 경우에는, 도 58의 B에 도시되는 바와 같이, 개구 패턴의 패턴 사이즈가 작게 설정된다. 이에 의해, 담체 기판(81W)은, 기판 도중의 깊이까지 에칭되어, 얼라인먼트 마크(1501)가 형성된다. 또한, 얼라인먼트 마크(1501)에 대해서도, 담체 기판(81W)을 관통할 때까지 에칭하도록 하여도 좋다. 이 경우, 얼라인먼트 마크(1501)의 개구 패턴의 패턴 사이즈는, 관통구멍(83)의 개구 패턴의 패턴 사이즈보다도 작게 설정된다. 환언하면, 형성되는 얼라인먼트 마크(1501)의 평면 방향의 패턴 사이즈는, 관통구멍(83)의 평면 방향의 패턴 사이즈보다도 작게 설정된다.
각 기판에 형성된 얼라인먼트 마크(1501)는, 맞붙이는 2장의 렌즈 부착 기판(41W)끼리, 다른 사이즈, 또는, 다른 배치가 되도록 형성된다.
도 59는, 렌즈 부착 기판(41W-a)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501a)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501b)가, 다른 사이즈로 형성된 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하고 있다.
얼라인먼트 마크(1501a와 1501b)는, 중심 위치가 동일한 정방형상(사각형상)이고, 얼라인먼트 마크(1501a)의 사이즈가, 얼라인먼트 마크(1501b)의 사이즈보다도 작게 형성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41W-a와 41W-b)을 맞붙일 때에는, 조명광으로서 IR광을 조사하여 얼라인먼트 마크(1501a와 1501b)를 관찰하고, 예를 들면, 양자의 중심 위치가 겹쳐지도록, 기판 위치가 조정된다.
도 60은, 렌즈 부착 기판(41W-a)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501a)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501b)가, 다른 배치로 형성된 관계에 있는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하고 있다.
얼라인먼트 마크(1501a)는, 1개의 정방형상(사각형상)의 패턴으로 구성되고, 얼라인먼트 마크(1501b)는, 얼라인먼트 마크(1501a)와 동일한 패턴 4개로 구성되어 있다. 4개의 패턴으로 이루어지는 얼라인먼트 마크(1501b)는, 소정의 거리로써 2×2의 배열로 배치되고, 그들의 중심 위치가, 1개의 패턴이 되는 얼라인먼트 마크(1501a)의 중심 위치와 동일하게 되도록 형성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41W-a와 41W-b)을 맞붙일 때에는, 조명광으로서 IR광을 조사하여 얼라인먼트 마크(1501a와 1501b)를 관찰하고, 예를 들면, 양자의 중심 위치가 겹쳐지도록, 또는, 얼라인먼트 마크(1501b)를 구성하는 각 패턴과, 얼라인먼트 마크(1501a)의 패턴과의 거리(패턴 간격)가 동일하게 되도록, 기판 위치가 조정된다.
도 61은, 2장의 렌즈 부착 기판(41W-a와 41W-b)을 적층하는 경우의 얼라인먼트 마크(1501a 및 1501b)의 기타의 예를 도시하고 있다.
상술한 예에서는, 적층된 각 렌즈 부착 기판(41)에 형성되는 얼라인먼트 마크(1501)의 형상이, 단순한 정방형상의 예였지만, 얼라인먼트 마크(1501)의 형상은, 도 61에 도시되는 바와 같은 다양한 형상으로 할 수 있다. 얼라인먼트 마크(1501)의 평면 형상으로는, 다각형 또는 원형의 적어도 하나가 이용된다.
도 62는, 3장의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-c)을 적층한 경우의 얼라인먼트 마크(1501a 내지 1501c)의 예를 도시하고 있다.
적층된 각 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-c)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501a 내지 1501c)는, 각각의 중심 위치가 겹쳐지도록, 또는, 각각의 패턴 사이의 거리(패턴 간격)가 동일으로 되도록, 기판 위치가 조정된다.
도 62에 도시되는 얼라인먼트 마크(1501a 내지 1501c) 중, 원형상의 얼라인먼트 마크(1501a 내지 1501c)는, 원형상으로 개구된 하드 마스크를 이용하여, 결정 방위의 제약을 받지 않고 임의의 형상으로 실리콘을 에칭 가능한 약액을 사용한 웨트 에칭에 의해 형성할 수 있다. 이 약액으로서는, 상술한 바와 같이, 예를 들면, TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 수용액에, 계면활성제인 폴리옥시에틸렌·알킬·페닐·에테르, 폴리옥시알킬렌·알킬·에테르, 폴리에틸렌글리콜의 적어도 하나를 가한 약액, 또는, KOH 수용액에 이소프로필알코올을 가한 약액, 등을 채용할 수 있다.
각 렌즈 부착 기판(41W)에 형성된 얼라인먼트 마크(1501)에 IR광을 조사하여 관찰되는, 겹쳐진 마크 전체의 외형 사이즈는, 예를 들면, 100 내지 300㎛ 정도로 할 수 있다.
3장의 렌즈 부착 기판(41W)을 적층하는 경우에는, 상술한 2층용의 얼라인먼트 마크(1501)를, 예를 들면, 제1의 렌즈 부착 기판(41W-a)과 제2의 렌즈 부착 기판(41W-b)의 맞붙임용과, 제2의 렌즈 부착 기판(41W-b)과 제3의 렌즈 부착 기판(41W-c)의 맞붙임용으로 나누어 복수 배치하여도 좋다. 4층 이상의 렌즈 부착 기판(41W)을 적층하는 경우에도, 마찬가지로, 상술한 2층용의 얼라인먼트 마크(1501), 3층용의 얼라인먼트 마크(1501)를 적절히 조합시켜서 사용할 수 있다.
도 63은, 얼라인먼트 마크(1501)의 기타의 배치례를 도시하고 있다.
상술한 예에서는, 도 56을 참조하여 설명한 바와 같이, 얼라인먼트 마크(1501)는, 적층된 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41c) 각각이 개편화된 상태에서, 렌즈 부착 기판(41)의 네모퉁이가 되는 위치에 형성되어 있다.
그렇지만, 얼라인먼트 마크(1501)는, 도 63에 도시되는 바와 같이, 렌즈 수지부(82)(렌즈(21))의 주변부에 형성하여도 좋다.
이상과 같이, 실리콘 결정 방위성 웨트 에칭 가공을 이용하여, 얼라인먼트 마크(1501)를 관통구멍(83)과 동시 형성함으로써, 얼라인먼트 마크(1501)를 고정밀도로 형성할 수 있다. 이 얼라인먼트 마크(1501)를 이용함으로써, 렌즈 부착 기판(41)끼리를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있다.
<변형례>
도 64의 A, B는 얼라인먼트 마크의 기타의 형성례를 도시하는 도면이다.
도 64의 A에 도시되는 얼라인먼트 마크(1551)는, 도 58에 도시한 얼라인먼트 마크(1501)와 마찬가지로 결정 방위성 웨트 에칭 가공에 의해 형성된 오목부(1561)와, 렌즈 수지부(82)와 동일한 수지 재료로 형성된 요철 패턴(1562)을 갖는다. 이 요철 패턴(1562)은, 렌즈 수지부(82)를 형성할 때에, 동시에 임프린트에 의해 제조할 수 있다. 요철 패턴(1562)을 포함하는 담체 기판(81W)의 상측 표면 전체에는, 반사 방지막 등으로 구성되는 상측 표면층(122)이 형성되어 있다.
또한, 도 64의 B에 도시되는 바와 같이, 요철 패턴(1562)의 표면에, 예를 들면, 차광막(121)과 동일한 흑색계의 재료를 사용하여 광흡수막(1563)을 형성하여도 좋다. 이에 의해, 얼라인먼트 마크(1551)가 가시광으로 시인하기 쉬워진다.
도 65의 A, B 및 도 66을 참조하여, 얼라인먼트 마크의 또한 기타의 형성례에 관해 설명한다.
얼라인먼트 마크는, 상술한 바와 같이, 관통구멍(83)의 외측의 담체 기판(81W)상에 형성하는 이외에, 관통구멍(83)의 내측에, 렌즈 수지부(82)의 일부로서, 렌즈부(91)와 함께 임프린트로 제작할 수도 있다.
도 65의 A, B는 관통구멍(83)의 내측에, 렌즈 수지부(82)의 일부로서 임프린트로 제작한 얼라인먼트 마크(1571)를 나타내어 있다.
도 65의 A는, 얼라인먼트 마크(1571)가 관통구멍(83) 내에 형성된 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이고, 도 65의 B는, 도 65의 A의 렌즈 부착 기판(41)의 단면도이다.
얼라인먼트 마크(1571)는, 렌즈 수지부(82) 중의, 렌즈부(91)의 외측의 평탄면인 각부(102)의 영역에, 볼록형상에 의해 형성되어 있다.
또는 또한, 도 66에 도시되는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(1571)는, 각부(102)의 영역에 오목형상으로 형성하여도 좋다.
또한, 도시는 생략하지만, 얼라인먼트 마크(1571)의 표면에, 차광막(121)과 동일한 흑색계의 재료를 사용하여, 도 64의 B와 마찬가지로, 광흡수막(1563)을 형성하여도 좋다.
<17. 전자 기기에의 적용례>
상술한 카메라 모듈(1)은, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 장치나, 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치나, 화상 판독부에 고체 촬상 장치를 이용하는 복사기 등, 화상 취입부(광전 변환부)에 고체 촬상 장치를 이용하는 전자 기기에 조립한 형태로 사용한 것이 가능하다.
도 67은, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 67의 촬상 장치(2000)는, 카메라 모듈(2002) 및 카메라 신호 처리 회로인DSP(Digital Signal Processor) 회로(2003)를 구비한다. 또한, 촬상 장치(2000)는, 프레임 메모리(2004), 표시 유닛(2005), 기록 유닛(2006), 조작 유닛(2007) 및 전원 공급 유닛(2008)도 구비한다. DSP 회로(2003), 프레임 메모리(2004), 표시유닛(2004), 기록 유닛(2006), 조작 유닛(2007) 및 전원 공급 유닛(2008)은, 버스 라인(2009)을 통하여 상호 접속되어 있다.
카메라 모듈(2002) 내의 이미지 센서(2001)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여 촬상 면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호에 변환하여 화소 신호로서 출력한다. 이 카메라 모듈(2002)로서, 상술한 카메라 모듈(1)이 채용되고 있고, 이미지 센서(2001)는 상술한 수광 소자(12)에 대응한다.
표시 유닛(2005)은, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 이미지 센서(2001)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. 기록 유닛(2006)은, 이미지 센서(2001)에서 촬상된 동화 또는 정지화를, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작 유닛(2007)은, 유저에 의한 조작하에, 촬상 장치(2000)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원 공급 유닛(2008)은, DSP 회로(2003), 프레임 메모리(2004), 표시 유닛(2005), 기록 유닛(2006) 및 조작 유닛(2007)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
상술한 바와 같이, 카메라 모듈(2002)로서, 고정밀도로 위치 결정되어 접합(적층)된 적층 렌즈 구조체(11)를 탑재한 카메라 모듈(1)을 이용함으로써, 고화질화 및 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 비디오 카메라나 디지털 카메라, 나아가서는 휴대 전화기 등의 모바일 기기용 카메라 모듈 등의 촬상 장치(2000)에서도, 반도체 패키지의 소형화와, 촬상 화상의 고화질화의 양립을 도모할 수 있다.
<18. 이미지 센서의 사용례>
본 발명의 실시 예에 따른 기술은 다양한 제품에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 기술은 내시경 캡슐을 사용하는 환자의 내부 정보 획득 시스템에 적용될 수 있다.
도 68은 본 발명의 한 실시예에 따른 기술이 적용될 수 있는 내부 정보 획득 시스템(5400)의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 68에 도시된 바와 같이, 내부 정보 취득 시스템(5400)은 내시경 캡슐(5401)과, 내부 정보 취득 시스템(5400)의 동작을 중앙에서 제어하는 외부 제어 장치(5423)를 포함한다. 내시경 캡슐(5401)은 환자가 삼킨다. 내시경용 캡슐(5401)은 화상 캡쳐 기능과 무선 통신 기능을 갖는다. 내시경용 캡슐(5401)은 환자로부터 자연스럽게 배출될 때까지 연동 운동 등에 의해 위, 장 등 장기의 내부를 관통하면서 해당 장기 내부의 화상(이하, 내부 화상이라고도 함) 내부 영상에 대한 정보를 몸체 외부의 외부 제어 장치(5423)로 순차적으로 무선 전송할 수 있다. 외부 제어 장치(5423)는 수신한 내부 화상에 관한 정보에 의거하여, 표시 장치(도시생략)에 내부 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 이러한 방식으로, 내부 정보 획득 시스템(5400)에 의해, 내시경 캡슐(5401)이 삼켜지는 시간으로부터 내시경 캡슐(5401)이 배설되는 시간까지 환자의 내부 상태를 나타내는 이미지가 연속적으로 얻어질 수 있다.
내시경 캡슐(5401) 및 외부 제어 장치(5423)의 구성 및 기능에 대하여보다 상세히 설명한다. 도 68에 도시된 바와 같이, 내시경 캡슐(5401)은 광원 유닛(5405), 화상 캡쳐 유닛(5407), 화상 처리 유닛(5409), 무선 통신 유닛(5411), 전원 공급 유닛(5415), 전원 유닛 (5419) 및 캡슐형 하우징(5403)에 내장된 제어 유닛(5421)을 포함한다.
광원 유닛(5405)은 예를 들면 발광 다이오드(LED) 등의 광원을 포함하고, 화상 캡쳐 유닛(5407)의 촬상 시야에 광을 조사한다.
화상 캡쳐 유닛(5407)은 이미지 센서와, 이미지 센서 앞에 설치된 다수의 렌즈로 이루어진 광학계를 포함한다. 관찰 대상인 신체 조직을 조사하기 위해 사용 된 광으로부터의 반사광(이하, 관찰 광이라고 함)은 광학 시스템에 의해 집광되어 이미지 센서에 입사된다. 이미지 센서는 관찰 광을 수신하고 광전 변환하여 관찰 광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰된 이미지에 대응하는 이미지 신호를 생성한다. 화상 캡쳐 유닛(5407)에 의해 생성된 화상 신호는 화상 처리부(5409)에 제공된다. CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 화상 센서 또는 CCD(Charge Coupled Device) 화상 센서(5407)의 이미지 센서로서 사용될 수 있다.
화상 처리 유닛(5409)은 중앙 처리 장치(CPU) 또는 그래픽 처리 장치(GPU) 등의 처리 유닛을 포함하고, 화상 캡쳐 유닛(5407)에 의해 생성된 화상 신호에 대하여 각종 신호 처리를 행한다. 이 신호 처리는 화상 신호를 외부 제어 장치(5423)에 송신하기 위한 최소 레벨의 처리(예를 들면, 화상 데이터 압축, 프레임 레이트 변환, 데이터 레이트 변환 및/또는 포맷 변환)를 실행한다. 화상 처리부(5409) 필요한 최소한의 처리 레벨로 내시경 캡슐(5401)에 바람직한 화상 처리 유닛(5409)을 저소비 전력으로 보다 소형화 할 수 있다. 그리고, 캡슐형 하우징(5403) 내부에 여분의 공간 또는 이용 가능한 전력이 있으면,(예를 들어, 잡음 제거 처리 또는 다른 화질 개선 처리와 같은) 부가적인 신호 처리가 또한 화상 처리 유닛에 의해 수행 될 수 있다. 화상 처리 유닛(5409)은 무선 통신 유닛(5411)에 신호 처리된 화상 신호를 미가공 데이터로서 공급한다. 화상 처리 유닛(5409)은, 상태 검출 유닛(5419)에 의해 내시경용 캡슐(5401)의 상태(이동이나 방향 등)에 관한 정보가 취득된 경우, 그 정보와 관련지어 화상 신호를 무선 통신 유닛에 따라, 화상이 촬영된 신체 내부의 위치, 화상이 촬영된 방향 등을 촬영된 화상과 연관시킬 수 있다.
무선 통신 유닛(5411)은 외부 제어 장치(5423)와 각종 정보를 송수신 할 수 있는 통신 장치를 포함한다. 이 통신 장치는, 예를 들면 안테나(5413)와, 안테나(5413)의 변조 처리 등의 처리를 행하는 처리 회로를 포함한다. 무선 통신 유닛(5411)은 화상 처리부(5409)에서 신호 처리된 화상 신호에 대하여 변조 처리 등의 소정의 처리를 실시하여 안테나(5413)를 통해 외부 제어 장치(5423)에 송신한다. 또한, 무선 통신 유닛(5411)은 내시경 캡슐(5401)의 구동 제어에 관한 제어 신호를 안테나(5413)를 통해 외부 제어 장치(5423)로부터 수신한다. 무선 통신 유닛(5411)은 수신 한 제어 신호를 제어부(5421)에 제공한다.
전력 공급 유닛(5415)은 예를 들어 전력을 수신하기 위한 안테나 코일, 안테나 코일에서 생성된 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로 및 전압 승압 회로를 포함한다. 전력 공급 유닛(5415)에서, 비접촉 또는 무선 충전이라 불리는 원리가 전력을 발생 시키는데 사용된다. 구체적으로는, 전원 공급 유닛(5415)의 안테나 코일에 설치된 소정의 주파수의 외부 자장(전자파)에 의해 안테나 코일에 유도 기전력이 발생한다. 이 전자파는, 예를 들면 안테나(5425)를 통해 외부 제어 장치(5423)로부터 송신된 반송파 일 수 있다. 유도된 기전력으로부터 전력 재생 회로에 의해 전력이 재생되고, 전압 승압 회로에서 전력의 전위가 적절하게 조정되어 전력 저장 용 전력을 생성한다. 전원 공급 유닛(5415)에 의해 생성된 전력은 전원 유닛(5417)에 저장된다.
전원 유닛(5417)은 2차 전지를 포함하며, 전원 공급 유닛(5415)에서 발생한 전원을 저장한다. 도 68에서 전원 유닛(5417)으로부터의 전력의 수신자를 나타내는 화살표 등은 생략 하였지만, 전원 유닛(5417)에 저장된 전력은 광원 유닛(5405), 화상 캡쳐 유닛(5407), 화상 처리 유닛(5409), 무선 통신 유닛(5411), 상태 검출 유닛(5419) 및 제어부(5421)를 포함하고, 이들을 구동하기 위해 사용될 수 있다.
상태 검출 유닛(5419)은 내시경 캡슐(5401)의 상태를 검출하는 가속도 센서 및/또는 자이로 센서 등의 센서를 포함한다. 상태 검출 유닛(5419)은, 내시경 캡슐(5401)의 상태에 관한 정보를 감지하며, 상태 검출 유닛(5419)은, 취득한 내시경 캡슐(5401)의 상태에 관한 정보를 화상 처리 유닛(5409)에 제공한다. 화상 처리 유닛(5409)에서는, 내시경 캡슐(5401)의 상태에 관한 정보를 화상 신호와 관련시킬 수 있다.
제어 유닛(5421)은 CPU와 같은 프로세서를 포함하고, 소정의 프로그램에 따라 동작함으로써 내시경 캡슐(5401)의 동작을 중앙에서 제어한다. 제어 유닛(5421)은 광원 유닛(5405), 화상 캡쳐 유닛(5407), 화상 처리 유닛(5409), 무선 통신 유닛(5411), 전원 공급 유닛(5415), 전원 유닛(5417) 및 상태 검출 유닛(5419)의 외부 제어 장치(5423)로부터의 제어 신호 전송에 따라 적절하게 구동하여 전술한 바와 같이 각 구성 요소의 기능을 실현한다.
외부 제어 장치(5423)는 CPU 또는 GPU와 같은 프로세서, 또는 프로세서 및 메모리와 같은 저장 요소가 탑재된 마이크로 컨트롤러 또는 제어 보드와 같은 장치 일 수 있다. 외부 제어 장치(5423)는 안테나(5425)를 포함하고, 안테나(5425)를 통해 내시경 캡슐(5401)과의 사이에서 각종 정보를 송수신 할 수 있다. 구체적으로는, 외부 제어 장치(5423)는 내시경용 캡슐(5401)의 제어 유닛(5421)에 제어 신호를 출력한다. 예를 들면, 광원 장치(5405)가 관찰 대상에 광을 조사하는 광 조사 조건은 외부 제어 장치(5423)로부터의 제어 신호에 의해 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(5423)로부터의 제어 신호에 의해 촬상 조건(예를 들면, 화상 캡쳐 유닛(5407)의 프레임 레이트나 노광 레벨 등)이 변경 될 수 있다. 또한, 화상의 처리 내용(예를 들면, 송신 간격이나 송신하는 화상의 수 등)을 화상 처리 유닛(5409)에 통지한다. 무선 통신 유닛(5411)는 외부 제어 장치(5423)로부터의 제어 신호에 의해 화상 신호를 변경하여 송신할 수 있다.
또한, 외부 제어 장치(5423)는 내시경 캡슐(5401)로부터 송신된 화상 신호에 대하여 각종 화상 처리를 행하여, 촬상한 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 화상 처리로서는, 현상 처리(디모자이싱 처리), 화질 개선 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, 노이즈 감소(NR) 처리 및/또는 화상 처리 등) 또는 흔들림 보정 처리) 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리)가 수행될 수 있다. 외부 제어 장치(5423)는 표시 장치(도시생략)의 구동을 제어하고, 생성된 화상 데이터에 의거하여 표시 장치에 촬영된 내부 화상을 표시시킨다. 또는, 외부 제어 장치(5423)는 기록 장치(도시생략)에 생성된 화상 데이터를 기록시키거나 또는 인쇄 장치(도시 생략)로 하여금 생성된 화상 데이터를 인쇄 출력하게 할 수도 있다.
이상이 본 발명의 일 실시예에 따른 기술이 적용될 수 있는 내부 정보 획득 시스템(5400)의 일례를 설명한다. 전술한 구성 중, 본 발명의 실시예에 따른 기술은 내시경 캡슐에 바람직하게 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은, 촬상 장치의 소형화 및 적용 기술의 부담을 경감하는 효과가 있다.
도 69는, 카메라 모듈(1)로서 구성된 이미지 센서를 사용하는 사용례를 도시하는 도면이다.
카메라 모듈(1)로서 구성된 이미지 센서는, 예를 들면, 이하와 같이, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 사용할 수 있다.
·디지털 카메라나, 카메라 기능 부착의 휴대 기기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치
·자동 정지 등의 안전운전이나, 운전자의 상태의 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차량탑재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시한 감시 카메라, 차량 사이 등의 거리측정을 행하는 거리측정 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치
·유저의 제스처를 촬영하고, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, TV나, 냉장고, 에어 컨디셔너 등의 가전에 제공되는 장치
·내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 건강 관리용으로 제공되는 장치
·방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 시큐리티용으로 제공되는 장치
·피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 마이크로스코프 등의, 미용용으로 제공되는 장치
·스포츠 용도 등 용의 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치
·밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치
본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 본 기술은, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 장치에의 적용으로 한정하지 않고, 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 장치나, 광의의 의미로서, 압력이나 정전용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 고체 촬상 장치(물리량 분포 검지 장치) 전반에 대해 적용 가능하다.
예를 들면, 상술한 복수의 실시의 형태의 전부 또는 일부를 조합시킨 형태를 채용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 본 명세서에 기재된 것 이외의 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가, 상기 관통구멍과 동시 형성된 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합되어 적층되어 있는 적층 렌즈 구조체.
(2) 상기 얼라인먼트 마크는, 실리콘 결정 방위성 웨트 에칭 가공을 이용하여, 상기 관통구멍과 동시 형성되어 있는 상기 (1)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(3) 상기 얼라인먼트 마크는, 상기 관통구멍의 패턴 사이즈보다도 작은 패턴 사이즈로, 상기 기판을 관통한 구조로 되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(4) 상기 얼라인먼트 마크는, 상기 기판의 도중의 깊이까지 에칭된 구조로 되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(5) 상기 얼라인먼트 마크는, 적층된 각 렌즈 부착 기판에서 사이즈가 다른 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(6) 상기 얼라인먼트 마크는, 적층된 각 렌즈 부착 기판에서 배치가 다른 상기 (1) 내지 (4)중 어느 한에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(7) 상기 얼라인먼트 마크는, 적층된 각 렌즈 부착 기판에서 형상이 다른 상기 (1) 내지 (4)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(8) 상기 얼라인먼트 마크의 평면 형상에는, 다각형 또는 원형의 적어도 하나가 이용되는 상기 (1) 내지 (7)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(9) 적층된 각 렌즈 부착 기판의 상기 얼라인먼트 마크의 중심 위치가 겹쳐지도록, 기판 위치가 조정되는 상기 (1) 내지 (8)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(10) 적층된 각 렌즈 부착 기판의 상기 얼라인먼트 마크의 패턴 간격이 동일하게 되도록, 기판 위치가 조정되는 상기 (1) 내지 (9)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(11) 상기 얼라인먼트 마크는, 상기 렌즈 부착 기판의 네모퉁이에 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (10)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(12) 상기 얼라인먼트 마크는, 상기 렌즈의 주변부에 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (10)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(13) 적층된 각 렌즈 부착 기판의 상기 얼라인먼트 마크는, IR광으로 관찰되는 상기 (1) 내지 (12)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(14) 상기 관통구멍과 동시 형성된 상기 얼라인먼트 마크의 위에, 상기 렌즈와 같은 재료의 요철 패턴이 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (13)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(15) 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리를 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합시킬 때의 상기 얼라인먼트 마크를 상기 관통구멍과 동시에 형성하는 적층 렌즈 구조체의 제조 방법.
(16) 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가, 상기 관통구멍과 동시 형성된 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합되어 적층되어 있는 적층 렌즈 구조체를 포함하는 카메라 모듈을 구비하는 전자 기기.
(17) 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크; 제1 관통구멍 내의 제1 렌즈 및 상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하는 제1 기판; 상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 직접 접합되는 것을 포함하는 적층 렌즈 구조체.
(18) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 관통구멍이 형성될 때 동시에 형성되고, 상기 제2 얼라인먼트 마크는 상기 제2 관통구멍이 형성될 때 동시에 형성되는 (17)에 기재된 적층형 렌즈 구조체.
(19) 제1 관통구멍이 실리콘 결정 등방성 습식 에칭을 사용하여 형성되는 것과 동시에 제1 얼라인먼트 마크의 오목부가 형성되는 (17) 또는 (18)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(20) 제1 얼라인먼트 마크의 패턴은 제1 관통구멍의 패턴보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 (17) 내지 (19)중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(21) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 기판의 에칭 된 부분을 포함하며 소정의 깊이를 갖는 (17) 내지 (20)중 어느 하나에 기재된 적층형 렌즈 구조체.
(22) 상기 제1 얼라인먼트 마크의 사이즈와 상기 제2 얼라인먼트 마크의 사이즈가 다른 (17) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(23) 상기 제1 얼라인먼트 마크의 배치가 제2 얼라인먼트의 배치와 다른, (17) 내지 (22) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(24) 상기 제1 얼라인먼트 마크의 형상이 제2 얼라인먼트 마크의 형상과 상이한 (17) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(25) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 다각형 또는 원형 중 적어도 하나인 (17) 내지 (24) 중 어느 하나에 기재된 적층형 렌즈 구조체.
(26) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제2 얼라인먼트 마크와는 다른 패턴을 포함하는 (17) 내지 (25) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(27) 상기 각각의 적층 기판의 복수의 얼라인먼트 마크는 중첩되어있는 (17) 내지 (26) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(28) 상기 제1 얼라인먼트 마크 및 상기 제2 얼라인먼트 마크의 각 패턴의 중첩 부분 사이의 거리가 실질적으로 동일한 (17) 내지 (27) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(29) 상기 적층 기판의 복수의 얼라인먼트 마크는 동일 형상인 (17) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(30) 상기 적층 기판의 복수의 얼라인먼트 마크는 동일 형상인 (25) 내지 (28) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(31) 상기 복수의 얼라인먼트 마크의 각 얼라인먼트 마크는, 상기 제1 또는 제2 기판의 각부에 대응하는 위치에 배치되어 있는 (17) 내지 (30) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(32) 상기 제1 및 제2 기판의 각각은 4 개의 모서리를 갖는 (31)에 기재된 적층형 렌즈 구조체.
(33) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 제1 렌즈의 주변부에 위치하는 (17) 내지 (32) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(34) 상기 복수의 얼라인먼트 마크는 적외선(IR) 광을 반사하도록 구성되어있는 (17) 내지 (33) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(35) 상기 제1 얼라인먼트 마크는 제1 렌즈와 동일한 재료로 형성된 요철 패턴을 포함하는 (17) 내지 (34) 중 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(36) 제1 기판에 제1 관통구멍을 형성하는 동시에 제1 기판에 제1 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계; 상기 제1 관통구멍 내에 제1 렌즈를 배치하는 단계; 상기 제2 기판에 제2 관통구멍을 형성하는 동시에 제2 기판에 제2 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계; 상기 제2 관통구멍 내에 제2 렌즈를 배치하는 단계; 및 상기 제1 얼라인먼트 마크 및 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 직접 접합하는 단계를 포함하는 적층 렌즈 구조체의 제조 방법.
(37) 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크; 제1 관통구멍 내의 제1 렌즈 및 상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하는 제1 기판; 상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 직접 접합되는 전자 기기.
1 : 카메라 모듈 11 : 적층 렌즈 구조체
12 : 수광 소자 13 : 광학 유닛
21 : 렌즈 41(41a 내지 41e) : 렌즈 부착 기판
43 : 센서 기판 51 : 조리개판
52 : 개구부 81 : 담체 기판
82 : 렌즈 수지부 83 : 관통구멍
121 : 차광막 122 : 상측 표면층
123 : 하측 표면층 141 : 에칭 마스크
142 : 보호막 1501 : 얼라인먼트 마크
1561 : 오목부 1562 : 요철 패턴
1563 : 광흡수막 1571 : 얼라인먼트 마크
2000 : 촬상 장치 2001 : 이미지 센서
2002 : 카메라 모듈
12 : 수광 소자 13 : 광학 유닛
21 : 렌즈 41(41a 내지 41e) : 렌즈 부착 기판
43 : 센서 기판 51 : 조리개판
52 : 개구부 81 : 담체 기판
82 : 렌즈 수지부 83 : 관통구멍
121 : 차광막 122 : 상측 표면층
123 : 하측 표면층 141 : 에칭 마스크
142 : 보호막 1501 : 얼라인먼트 마크
1561 : 오목부 1562 : 요철 패턴
1563 : 광흡수막 1571 : 얼라인먼트 마크
2000 : 촬상 장치 2001 : 이미지 센서
2002 : 카메라 모듈
Claims (20)
- 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크와,
제1 기판은,
제1 관통구멍 내의 제1 렌즈와,
상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하며,
제2 기판은,
제2 관통구멍 내의 제2 렌즈와,
상기 제2 얼라인먼트 마크를 포함하며,
상기 제1 기판과 제2 기판은 상기 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합되는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 관통구멍이 형성되는 동시에 형성되고, 상기 제2 얼라인먼트 마크는 상기 제2 관통구멍이 형성되는 것과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크의 오목부는 상기 제1 관통구멍이 실리콘 결정 등방성 습식 에칭을 이용하여 형성되는 것과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크의 패턴은 상기 제1 관통구멍의 패턴보다 작은 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 기판의 에칭 된 부분을 포함하며 소정의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크의 사이즈는 상기 제2 얼라인먼트 마크의 사이즈와 다른 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크의 배열은 상기 제2 얼라인먼트의 배열과 다른 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크의 형상은 상기 제2 얼라인먼트 마크의 형상과 다른 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 다각형 또는 원형 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제2 얼라인먼트 마크와 상이한 다수의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 적층된 각 기판의 상기 복수의 얼라인먼트 마크는 중첩되어있는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제11항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크의 각 패턴의 중첩 부분 사이의 거리가 대략 동일한 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 적층 기판의 복수의 얼라인먼트 마크는 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 얼라인먼트 마크의 각 얼라인먼트 마크는, 상기 제1 또는 제2 기판의 각부에 대응하는 위치에 배치되어있는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판은 4개의 코너를 구비하는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 렌즈의 주변부에 위치하는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 얼라인먼트 마크는 적외선(IR) 광을 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 얼라인먼트 마크는 상기 제1 렌즈와 동일한 재질로 형성된 요철 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 렌즈 구조체. - 제1 기판에 제1 관통구멍을 형성하는 동시에 제1 기판에 제1 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계와,
상기 제1 관통구멍 내에 제1 렌즈를 배치하는 단계와,
제2 기판에 제2 관통구멍을 형성하는 동시에 제2 기판에 제2 얼라인먼트 마크를 형성하는 단계와,
상기 제2 관통구멍 내에 제2 렌즈를 배치하는 단계와,
상기 제1 얼라인먼트 마크 및 상기 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 직접 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체의 제조 방법. - 적층된 렌즈 구조를 포함하는 카메라 모듈에서,
제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크를 포함하는 복수의 얼라인먼트 마크와,
제1 기판은,
제1 관통구멍 내의 제1 렌즈와,
상기 제1 얼라인먼트 마크를 포함하며,
제2 기판은,
제2 관통구멍 내의 제2 렌즈와,
상기 제2 얼라인먼트 마크를 포함하며,
상기 제1 기판과 제2 기판은 상기 제1 얼라인먼트 마크 및 제2 얼라인먼트 마크에 의거하여 직접 접합되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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