KR20190107653A - 적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기 - Google Patents

적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기 Download PDF

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KR20190107653A
KR20190107653A KR1020197015135A KR20197015135A KR20190107653A KR 20190107653 A KR20190107653 A KR 20190107653A KR 1020197015135 A KR1020197015135 A KR 1020197015135A KR 20197015135 A KR20197015135 A KR 20197015135A KR 20190107653 A KR20190107653 A KR 20190107653A
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미츠나리 호시
요이치 네고로
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하는 적층 렌즈 구조체를 제공한다. 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합될 수 있다. 상기 적층 렌즈 구조체는 렌즈 수지부를 포함할 수 있고, 각각의 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있다.

Description

적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기
본 기술은, 적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 변형을 저감할 수 있도록 한 적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기에 관한 것이다.
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2017년 1월 26일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2017-011989의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본원에 참고로서 인용된다.
웨이퍼 기판의 평면 방향으로 렌즈를 복수 배열시키는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스는, 렌즈를 형성할 때의 형상 정밀도나 위치 정밀도의 요구가 엄격하다.
웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 관해서는, 지금까지도 다양한 기술이 고안되고, 제안되어 있다. 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는, 기판에 형성한 관통구멍 내에 렌즈 재료인 열소성 수지나 열경화성 수지 등이 충전된 후, 금형으로 성형하여 렌즈부가 형성된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특개2009-300596호 공보
웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는, 제조시의 렌즈 수지의 경화 수축에 의해, 예를 들면, 렌즈 형상이 형(型, mold)과 달라져 버리거나, 기판이 휘어 버리는 일이 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 변형을 저감할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 제1의 실시의 형태의 적층 렌즈 구조체는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 부분인 최박부(最薄部, thinnest portion)의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치한다.
본 기술의 제1의 실시의 형태에서는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부에는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부가 마련되고, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 부분인 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하도록 구성된다.
본 기술의 제2의 실시의 형태의 적층 렌즈 구조체는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와 개략 일치한다.
본 기술의 제2의 실시의 형태에서는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부에는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부가 마련되고, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와 개략 일치하도록 구성된다.
본 기술의 제3의 실시의 형태의 적층 렌즈 구조체는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며, 상기 지지부는, 상기 렌즈부의 중심 위치를 중심으로 하는 원형상(circular manner)으로, 제1의 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 제1의 두께 이외의 제2의 두께를 갖는 제2 부분을 갖는 요철 형상(concave-conves shape)을 갖는다.
본 기술의 제3의 실시의 형태에서는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부에는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부가 마련되고, 상기 지지부에는, 상기 렌즈부의 중심 위치를 중심으로 하는 원형상으로, 제1의 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 제1의 두께 이외의 제2의 두께를 갖는 제2 부분을 갖는 요철 형상이 형성된다.
본 기술의 제4의 실시의 형태의 카메라 모듈은, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체를 구비한다.
본 기술의 제4의 실시의 형태에서는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체가 마련된다.
본 기술의 제5의 실시의 형태의 전자 기기는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체를 구비하는 카메라 모듈을 구비한다.
본 기술의 제5의 실시의 형태에서는, 기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고, 상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며, 상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체를 구비하는 카메라 모듈이 마련된다.
본 기술의 실시의 형태에 관하여, 적층 렌즈 구조체는 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는 복수의 기판, 및 복수의 렌즈 수지부를 포함한다. 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성된 지지부를 포함한다. 상기 지지부는 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있다. 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이다. 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치된다.
본 기술의 실시의 형태에 관하여, 카메라 모듈은 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판, 및 복수의 렌즈 수지부를 포함하는 적층 렌즈 구조체를 포함한다. 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자를 포함할 수 있다. 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치된다.
본 기술의 실시의 형태에 관하여, 전자 기기는 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판, 및 복수의 렌즈 수지부를 포함하는 적층 렌즈 구조체를 포함하는 카메라 모듈을 포함한다. 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자, 및 상기 촬상 소자에 연결된 전원을 포함할 수 있다. 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치된다.
각각의 적층 렌즈 구조체, 카메라 모듈, 및, 전자 기기는, 독립한 장치라도 좋고, 다른 장치에 조립된 모듈이라도 좋다.
본 기술의 제1 내지 제5의 측면에 의하면, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 변형을 저감할 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 사용한 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 2는 특허문헌 1에 개시된 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 3은 도 1의 카메라 모듈의 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도.
도 4는 렌즈 부착 기판의 직접접합을 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 사용한 카메라 모듈의 제2의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제3의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 11은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제4의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 13은 제4의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈의 상세 구성을 설명하는 도면.
도 14는 지지 기판과 렌즈 수지부의 평면도와 단면도.
도 15는 적층 렌즈 구조체와 조리개판을 도시하는 단면도.
도 16은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제6의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 17은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제1의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 33은 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태에서 적층하는 제2의 적층 방법을 설명하는 도면.
도 34는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제8의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 35는 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제9의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 36은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태를 도시하는 도면.
도 37은 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 커버 유리에 조리개를 추가한 제1의 구성례를 도시하는 도면.
도 56은 도 55의 커버 유리의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 57은 커버 유리에 조리개를 추가한 제2의 구성례를 도시하는 도면.
도 58은 커버 유리에 조리개를 추가한 제3의 구성례를 도시하는 도면.
도 59는 관통구멍의 개구 자체를 조리개로 하는 구성례를 도시하는 도면.
도 60은 금속 접합을 이용한 웨이퍼 레벨에서의 맞붙임을 설명하는 도면.
도 61은 고농도 도프 기판을 사용한 렌즈 부착 기판의 예를 도시하는 도면.
도 62는 도 61의 A의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 63은 도 61의 B의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 64는 카메라 모듈에 구비되는 조리개판의 평면 형상의 예를 도시하는 도면.
도 65는 카메라 모듈의 수광 영역의 구성을 설명하는 도면.
도 66은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제1의 예를 도시하는 도면.
도 67은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제2의 예를 도시하는 도면.
도 68은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제3의 예를 도시하는 도면.
도 69는 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제4의 예를 도시하는 도면.
도 70은 도 66에 도시한 화소 배열의 변형례를 도시하는 도면.
도 71은 도 68의 화소 배열의 변형례를 도시하는 도면.
도 72는 도 69의 화소 배열의 변형례를 도시하는 도면.
도 73은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제5의 예를 도시하는 도면.
도 74는 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제6의 예를 도시하는 도면.
도 75는 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제7의 예를 도시하는 도면.
도 76은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제8의 예를 도시하는 도면.
도 77은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제9의 예를 도시하는 도면.
도 78은 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제10의 예를 도시하는 도면.
도 79는 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제11의 예를 도시하는 도면.
도 80은 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 변형을 설명하는 도면.
도 81은 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변형을 저감하는 렌즈 수지부의 형상례를 도시하는 도면.
도 82는 제1 완부의 두께 방향의 중심 위치와 렌즈부의 금형으로부터의 괴리량(乖離量, amout of disconnection)과의 관계를 검증한 결과를 도시하는 도면.
도 83은 금형으로부터의 괴리량의 정의를 설명하는 도면.
도 84는 렌즈 형상이 다른 딴 렌즈 부착 기판의 예를 도시하는 도면.
도 85는 제1 완부의 두께 방향의 중심 위치와 렌즈부의 금형으로부터의 괴리량과의 관계를 검증한 결과를 도시하는 도면.
도 86은 제1 완부의 두께 방향의 중심 위치와 렌즈 부착 기판의 휘어짐량과의 관계를 검증한 결과를 도시하는 도면.
도 87은 도 86의 계산기 시뮬레이션을 행한 렌즈 형상을 설명하는 도면.
도 88은 관통구멍의 측벽이 테이퍼 형상이 아닌 경우의 검증 결과를 도시하는 도면.
도 89는 환경 온도의 변화에 의한 렌즈 수지부의 형상 변화를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면.
도 90은 온도 변화에 의한 형상 변화를 저감한 렌즈 수지부의 형상례를 도시하는 도면.
도 91은 렌즈 수지부의 제1 완부의 단면도를 도시하는 도면.
도 92는 온도 변화에 의한 렌즈부의 높이 방향 위치의 어긋남량과 곡률 반경의 어긋남량을 비교한 검증 결과를 설명하는 도면.
도 93은 온도 변화에 의한 렌즈부의 높이 방향 위치의 어긋남량과 곡률 반경의 어긋남량을 비교한 검증 결과를 설명하는 도면.
도 94는 본 기술을 적용한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 95는 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 96은 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 97은 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 98은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 99는 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
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. 각종의 변형례
17. 수광 소자의 화소 배열과 조리개판의 구조와 용도 설명
18. 렌즈 수지부의 제1의 형상례
19. 렌즈 수지부의 제2의 형상례
20. 전자 기기에의 적용례
21. 체내 정보 취득 시스템에의 응용례
22. 내시경 수술 시스템에의 응용례
23. 이동체에의 응용례
<1. 카메라 모듈의 제1의 실시의 형태>
도 1은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 복수매의 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 광각(廣角)의 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 1의 카메라 모듈(1A)은, 복수개의 광학 유닛(13)을 통하여 촬영한 복수매의 화상을 서로 연결하여, 1매의 광각 화상을 만들어 낼 수 있다. 복수매의 화상을 서로 연결하기 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, 특허문헌 1이 개시하는, 수지에 의한 고착 기술을 이용한 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
도 2에 도시되는 적층 렌즈 구조체(500)에서는, 렌즈(511)를 구비한 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 구조인 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 개편화(個片化)하여, 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, 실사용한 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 구비한 렌즈 부착 기판(41)을 복수매 적층하여 형성되어 있다.
카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 렌즈(21)를 구비한 렌즈 부착 기판(41)끼리를 고정하는 수단으로서, 도 2의 적층 렌즈 구조체(500)나 기타의 선행 기술 문헌에 나타나는 것과는 전혀 다른 고정 수단이 이용되고 있다.
즉, 적층되는 2매의 렌즈 부착 기판(41)은, 일방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층과, 타방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층 사이의 공유결합(共有結合)에 의해, 직접접합(直接接合)된다. 구체례로서, 도 4에 도시되는 바와 같이, 적층한 2매의 렌즈 부착 기판(41) 각각의 표면에, 표면층으로서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이 형성되고, 이것에 수산기(水酸基)를 결합시킨 후, 2매의 렌즈 부착 기판(41)끼리가 맞붙여지고, 승온되어 탈수축합된다. 그 결과, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면층의 사이에서, 실리콘-산소 공유결합이 형성된다. 이에 의해 2매의 렌즈 부착 기판(41)이 직접 접합된다. 또한, 축합의 결과, 2매의 표면층에 포함되는 원소끼리가 직접 공유결합을 형성하는 일도 일어날 수 있다.
본 명세서에서는, 이와 같이, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에 배치한 무기물의 층을 통하여 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층끼리를 화학결합시킴으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층 사이에 탈수축합에 의한 결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층 사이에, 산소를 통한 공유결합 또는 서로의 무기물의 층에 포함되는 원소끼리의 공유결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것, 또는, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 실리콘 산화물층 또는 실리콘 질화물층의 사이에, 실리콘-산소 공유결합 또는 실리콘-실리콘 공유결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 직접접합이라고 부른다.
이 맞붙임과 승온에 의한 탈수축합을 행하기 위해, 본 실시의 형태에서는, 반도체 장치나 플랫 디스플레이 장치의 제조 분야에서 사용되는 기판을 사용하여, 기판 상태에서 렌즈가 형성되고, 기판 상태에서 맞붙임 및 승온에 의한 탈수축합이 행하여지고, 기판 상태에서 공유결합에 의한 접합이 행하여진다. 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 형성한 무기물의 층 사이를, 공유결합에 의해 접합시킨 구조는, 특허문헌 1이 개시한 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)(부도시)가 평면 방향으로 복수 형성된 렌즈 부착 기판(41W)이 복수매 준비되고, 이들이 적층된다. 이에 의해, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 복수매 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 얻어진다.
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 제작되고, 준비된다.
그리고, 기판 상태의 센서 기판(43W)과, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가, 적층되고, 맞붙여진 기판의 모듈마다 외부 단자를 붙임으로써, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)이 얻어진다.
최후에, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)이, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된다. 개편화된 카메라 모듈(44)이, 별도 준비된 몸체(부도시)에 봉입(封入)됨으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)이 얻어진다.
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 복수매 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(부도시)에 봉입되고, 또한 외부 단자가 붙여짐으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)이 얻어진다.
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 개편화하고, 그 결과 얻어진 개개의 수광 소자(12)에, 개편화 후의 적층 렌즈 구조체(11)를 각각 마운트 하여, 개편화된 카메라 모듈(44)을 얻어도 좋다.
도 8의 A 내지 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, 복수매의 렌즈(21)를 조합시켜서 형성하고, 1개의 광축을 구비하는 광학 유닛(13)을, 복수개 구비하는 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 따라 렌즈(21)의 지름이 커짐과 함께, 렌즈 사이의 피치가 넓게 되어 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 도시하고 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 H는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 구비하는데, 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, 근경을 촬영하기 위한 초점 거리가 짧은 광학 유닛(13)과, 원경을 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 같은 층의 렌즈(21)에서, 지름, 두께, 표면 형상, 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 같은 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 않은 공동(空洞)(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 도시하고 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 같은 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 F는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 카메라에 있어서, 주간의 컬러 화상 감시용으로, RGB 3종류의 컬러 필터를 구비하여 RGB 3종의 광을 수광하는 수광 화소와 , 야간의 흑백 화상 감시용으로, RGB용의 컬러 필터를 구비하지 않은 수광 화소를 구비하는 수광 소자(12)를 사용한 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 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 늘어나 있다. 도 11의 B에 도시되는 1점쇄선은, 광학 유닛(13) 각각의 광축을 나타내고 있다. 이와 같은 구조의 카메라 모듈(1D)은, 초해상 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 향하면서, 다른 위치에 배치된 복수개의 수광 소자(12)로 화상을 촬영함에 의해, 또는 1개의 수광 소자(12) 중의 다른 영역의 수광 화소로 화상을 촬영함에 의해, 광축이 같은 방향을 향하면서, 반드시 같지는 않은 복수매의 화상을 얻을 수 있다. 이들 동일하지 않은 복수매의 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 D는, 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, 기판상에 일정한 피치로 복수개 배치되어 있다.
<5. 카메라 모듈의 제5의 실시의 형태>
도 12의 A 내지 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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, 단안의 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 D는, 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, 기판상에 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. 1점쇄선(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 투과하여, 적층 렌즈 구조체(11)의 하측에 배치된 수광 소자(12)에서 수광된다.
적층 렌즈 구조체(11)는, 적층된 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비한다. 5매의 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)를 배치한 측)을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 좁아지는 형상으로 되어 있다.
적층 렌즈 구조체(11)의 위에는, 조리개판(51)이 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 통하여, 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 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비하는데, 렌즈 부착 기판(41)의 적층 매수는 2매 이상이면 특히 한정되지 않는다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각각의 렌즈 부착 기판(41)은, 지지 기판(81)에 렌즈 수지부(82)가 추가된 구성이다. 지지 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, 지지 기판(81)까지 연재되어 렌즈(21)를 지지하는 부위도 아울러서, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 된 부분을 나타낸다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 각각의 지지 기판(81), 렌즈 수지부(82), 또는, 관통구멍(83)을 구별하는 경우에는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)에 대응하여, 지지 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 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 14에 도시되는 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 단면도는, 평면도로 도시되어 있는 B-B'선과 C-C'선의 단면도이다.
렌즈 수지부(82a)는, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 되어 형성한 부위이고, 렌즈부(91)와 지지부(92)를 구비한다. 상술한 설명에서, 렌즈(21)는, 렌즈부(91) 또는 렌즈 수지부(82a) 전체에 상당한다.
렌즈부(91)는, 렌즈로서의 성능을 갖는 부위, 환언하면, "광을 굴절시켜서 집속(集束, converge) 또는 발산(發散, diverge)시키는 부위", 또는, "볼록면이나 오목면이나 비구면 등의 곡면을 구비한 부위, 또는 프레넬 스크린(Fresnel screen)나 회절 격자를 이용한 렌즈로 이용하는 복수개의 다각형을 연속해서 배치한 부위"이다.
지지부(92)는, 렌즈부(91)로부터 지지 기판(81a)까지 연재되고 렌즈부(91)를 지지하는 부위이다. 지지부(92)는, 완부(腕部, arm portion)(101)와 각부(脚部, leg portion)(102)로 구성되고, 렌즈부(91)의 외주에 위치한다.
완부(101)는, 렌즈부(91)의 외측에, 렌즈부(91)에 접하여 배치하고, 렌즈부(91)로부터 외측 방향으로 일정한 막두께로 연재된 부위이다. 각부(102)는, 지지부(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.
지지 기판(81a)에 형성된 관통구멍(83a)의 평면 형상은 원형이고, 그 단면(斷面) 형상은 당연히 직경의 방향에 의하지 않고 같다. 렌즈 형성시에 상형과 하형의 형태에 의해 정하여지는 형상인 렌즈 수지부(82a)의 형상도, 그 단면 형상이 직경의 방향에 의하지 않고서 동일하게 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)에서 조여진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 퍼져서, 적층 렌즈 구조체(11)의 하방에 배치된 수광 소자(12)(도 15에서는 부도시)로 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 관해 개관(槪觀)하면, 모듈에 입사된 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 하측을 향하고, 거의 부채꼴(fan shape)로 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 제조할 때에 렌즈에 가하여지는 하중에 의해 렌즈가 변형하기 쉬운, 크기가 크기 때문에 강도를 유지하기가 어려운, 이라는 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) 지지 기판(81)의 두께가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 지지 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 복수매의 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 복수매의 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 복수매의 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 복수매의 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 복수매의 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 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다.
일반적으로, 카메라 모듈에 입사되는 입사광은, 수직 입사광과 사입사광을 아울러서 포함하고 있다. 사입사광의 대부분은 조리개판(51)에 닿아서, 그곳에서 흡수 또는 카메라 모듈(1D)의 외측으로 반사된다. 조리개판(51)에 의해 완전히 조여지지 않은 사입사광은, 그 입사각도에 따라서는 관통구멍(83)의 측벽에 닿아 버려, 그곳에서 반사될 가능성이 있다.
사입사광의 반사광이 진행하는 방향은, 도 13에서 도시되는, 사입사광(85)의 입사각도와, 관통구멍(83)의 측벽의 각도에 의하여 정하여진다. 관통구멍(83)의 개구폭이, 입사측부터 수광 소자(12)측을 향하여 커지는, 이른바, 부채꼴 형상인 경우, 조리개판(51)에 의해 완전히 조여지지 않은 특정한 입사각도의 사입사광(85)이, 관통구멍(83)의 측벽에 닿아 버린 때에는, 그것이 수광 소자(12) 방향으로 반사되어 버리고, 이것이 미광 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)을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 좁아지는 형상으로 되어 있다. 이 형상인 경우, 관통구멍(83)의 측벽에 닿은 사입사광(85)은, 하측 방향 이른바 수광 소자(12)의 방향이 아니라, 상측 방향, 이른바 입사측 방향으로 반사된다. 이에 의해, 미광 또는 노이즈광의 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 더욱 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 흡수재료로서 카본 입자를 분산시킨 것을, 지지 기판(81)의 표면에 도포 또는 분사하고, 관통구멍(83)의 측벽부의 수지만으로 제2의 광(UV광)을 조사하고 경화시키고, 이것 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 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 가장 위에, 조리개판(51)을 배치한 구조의 예이다. 조리개판(51)은, 적층한 복수매의 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 별도로 구비하는 것이 아니고, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에, 광흡수성을 갖는 재료의 층을 형성하고, 이것을 조리개로서 기능시켜도 좋다. 예를 들면, 상기 제2의 광(UV광)에 의해 경화하는 수지에, 상기 제1의 광(가시광)의 흡수재료로서 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 나머지, 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 복수매와, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 지지 기판(81)을 적어도 1매, 아울러서 구비한 구조라도 좋다. 이 구조에서, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 지지 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 복수매의 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, 임의에 설정할 수 있다라는 작용 또는 효과를 가져온다.
또는 또한, 이 구조는, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 지지 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 사용한 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)에서 조여진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 넓어져서, 적층 렌즈 구조체(11)의 하방에 배치된 수광 소자(12)로 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 관해 개관하면, 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 하측을 향하고, 부채꼴로 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 배치하는 측)을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 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 부채꼴로 넓어져서 진행하는 구조이기 때문에, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측 향하여 커지는 부채꼴 형상은, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측을 향하여 작아지는 아래로 좁아지는 형상보다도, 예를 들면, 지지 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵다. 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 높다는 작용을 가져온다.
또한, 지지부(92)를 포함한 렌즈 수지부(82)의 기판 평면 방향의 단면적은, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측을 향하여 작아지는 아래로 좁아지는 형상인 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에서는, 렌즈(21)에 입사한 광선을 투과시키기 위해 특정한 크기가 되고, 또한, 렌즈 수지부(82)의 하면부터 상면을 향하고, 그 단면적이 커져 간다.
이에 대해, 관통구멍(83)의 개구폭이 하측 향하여 커지는 부채꼴 형상인 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에서의 단면적은, 아래로 좁아지는 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, 지지부(92)를 포함한 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 사용한 카메라 모듈의 제7의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 17에서도, 도 13이와 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)을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 좁아지는 형상(downward tapered shape)이 된 렌즈 부착 기판(41)과, 관통구멍(83)의 형상이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상(fan shape)이 된 렌즈 부착 기판(41)의 쌍방을 구비한다.
관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 좁아지는 형상이 된 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 노이즈광의 발생을 억제한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
그래서, 도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중, 특히 상측(입사측)의 복수매에서, 관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 아래로 좁아지는 형상이 된 렌즈 부착 기판(41)이 사용되고 있다.
관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상이 된 렌즈 부착 기판(41)은, 앞서 기술한 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 지지 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵고, 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 늘어나는, 또는, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 지지부(92)를 포함한 렌즈 수지부(82)의 크기를 작게 억제한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 광은 조리개로부터 하측을 향하여, 부채꼴로 넓어져서 진행하기 때문에, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중, 하측에 배치한 몇매의 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 크기가 크다. 이와 같은 큰 렌즈 수지부(82)에서, 부채꼴 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 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중, 특히 하측의 복수매에서, 관통구멍(83)이, 하측을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상이 된 렌즈 부착 기판(41)을 사용하고 있다.
<9. 렌즈 부착 기판의 상세 구성>
다음에, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성에 관해 설명한다.
도 18의 A 내지 C는, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성을 도시하는 단면도이다.
또한, 도 18의 A 내지 C에서는, 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중의, 최상층의 렌즈 부착 기판(41a)이 도시되어 있는데, 기타의 렌즈 부착 기판(41)도 마찬가지로 구성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41)이 구성으로서는, 도 18의 A 내지 C의 어느 하나의 구성을 취할 수 있다.
도 18의 A에 도시되는 렌즈 부착 기판(41)에는, 지지 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)(부도시)와, 그 주변부의 지지부(92)(부도시)로 구성된다.
렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)이 되는 측벽에는, 광반사(reflection of light)를 기인(起因)으로 하는 고스트(ghost)나 플레어(flare)를 방지하기 위해 광흡수성 또는 차광성을 갖는 막(121)이 성막되어 있다. 이들의 막(121)을 편의적으로 차광막(121)이라고 부른다.
지지 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 기타의 절연물을 포함하는 상측 표면층(122)이 형성되어 있고, 지지 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 금속 산화막으로 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, 저굴절막으로 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, 지지 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, 지지 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, 지지 기판(81)의 하측 표면에 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, 지지 기판(81)상에는 마스크를 형성하지 않은 상태에서, 하측 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 지지 기판(81)의 하측 표면에 퇴적시킴으로써, 형성할 수 있다.
도 18의 C의 렌즈 부착 기판(41)에서는, 지지 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, 지지 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, 지지 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, 지지 기판(81)상에는 마스크를 형성하지 않은 상태에서, 상측 표면층(125) 및 하측 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 지지 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 및 B 내지 도 29를 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 제조 방법을 설명한다.
처음에, 복수의 관통구멍(83)이 형성된 기판 상태의 지지 기판(81W)이 준비된다. 지지 기판(81W)은, 예를 들면, 통상의 반도체 장치에 사용하는, 실리콘의 기판을 사용할 수 있다. 지지 기판(81W)의 형상은, 예를 들면 도 19의 A에 도시되는 바와 같은 원형으로, 그 직경은, 예를 들면 200㎜나 300㎜ 등이 된다. 지지 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㎛ 정도부터 20㎜ 정도까지 취할 수 있다. 이 경우, 지지 기판(81W)에는, 예를 들면 100개 정도부터 500만개 정도까지 배치할 수 있다.
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 1변의 길이, 관통구멍(83)의 평면 형상이 원형인 경우는 직경을 의미한다.
관통구멍(83)은, 도 20의 A 내지 C에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)의 제1의 표면에서의 제1의 개구폭(131)보다도, 제1의 표면과 대향하는 제2의 표면에서의 제2의 개구폭(132)의 쪽이, 작게 되어 있다.
제1의 개구폭(131)보다도 제2의 개구폭(132)의 쪽이 작은 관통구멍(83)의 3차원 형상의 예로서, 관통구멍(83)은, 도 20의 A에 도시되는 원추대(圓錐臺, truncated conical shape)의 형상이면 좋고, 다각형의 각추대(角錐臺, truncated polygonal pyramidal shape)의 형상이라도 좋다. 관통구멍(83)의 측벽의 단면 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, 단차가 있어도 좋다.
제1의 개구폭(131)보다도 제2의 개구폭(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, mold member)로 누름으로써 렌즈 수지부(82)를 형성할 때에, 렌즈 수지부(82)가 되는 수지가, 대향하는 2개의 형부재로부터의 힘을 받아서고, 관통구멍(83)의 측벽에 꽉 눌린다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82)로 이루어지는 수지와 지지 기판과의 밀착 강도가 높아진다는 작용을 가져올 수 있다.
또한, 관통구멍(83)의 다른 실시의 형태로서, 제1의 개구폭(131)과 제2의 개구폭(132)이 같은 형상, 즉 관통구멍(83)의 측벽의 단면 형상이 수직하게 되는 형상이라도 좋다.
<웨트 에칭을 이용한 관통구멍의 형성 방법>
지지 기판(81W)의 관통구멍(83)은, 지지 기판(81W)을 웨트 에칭에 의해, 에칭함에 의해 형성할 수 있다. 구체적으로는, 지지 기판(81W)을 에칭하기 전에, 지지 기판(81W)의 비개구 영역이 에칭되는 것을 막기 위한 에칭 마스크가, 지지 기판(81W)의 표면에 형성된다. 에칭 마스크의 재료로는, 예를 들면 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 등의 절연막이 사용된다. 에칭 마스크는, 에칭 마스크 재료의 층을 지지 기판(81W)의 표면에 형성하고, 이 층에 관통구멍(83)의 평면 형상이 되는 패턴을 개구(開口)함으로써, 형성된다. 에칭 마스크가 형성된 후, 지지 기판(81W)을 에칭함에 의해, 지지 기판(81W)에 관통구멍(83)이 형성된다.
지지 기판(81W)으로서, 예를 들면, 기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘을 사용하는 경우, 관통구멍(83)을 형성하기 위해서는, KOH 등의 알칼리성의 용액을 사용한 결정 이방성 웨트 에칭을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘인 지지 기판(81W)에, KOH 등의 알칼리성의 용액을 사용한 결정 이방성 웨트 에칭을 행하면, 개구 측벽에 (111)면이 나타나도록 에칭이 진행한다. 그 결과, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형 또는 사각형의 어느 것이라도, 평면 형상이 사각형이고, 관통구멍(83)의 개구폭은 제1의 개구폭(131)보다도 제2의 개구폭(132)의 쪽이 작고, 관통구멍(83)의 3차원 형상이 각추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)이 얻어진다. 각추대가 되는 관통구멍(83)의 측벽의 각도는, 기판 평면에 대해, 약 55°의 각도가 된다.
관통구멍 형성을 위한 에칭은, 다른 실시의 예로서, 국제공개 제2011/010739호 등에 개시된, 결정 방위의 제약을 받지 않고 임의의 형상으로 실리콘을 에칭 가능한 약액을 사용한 웨트 에칭에 의해 행하여도 좋다. 이 약액으로서는, 예를 들면, TMAH(수산화(水酸化)테트라메틸암모늄) 수용액에, 계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜의 적어도 하나를 가한 약액, 또는, KOH 수용액에 이소프로필알코올을 가한 약액, 등을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘인 지지 기판(81W)에, 상술한 어느 하나의 약액을 사용하여 관통구멍(83) 형성을 위한 에칭을 행하면, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형인 경우는, 평면 형상이 원형이고, 제1의 개구폭(131)보다도 제2의 개구폭(132)의 쪽이 작고, 3차원 형상이 원추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)이 얻어진다.
에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 사각형인 경우에는, 평면 형상이 사각형이고, 개구폭은 제1의 개구폭(131)보다도 제2의 개구폭(132)의 쪽이 작고, 3차원 형상이 각추대 또는 이것에 유사한 형상이 되는 관통구멍(83)이 얻어진다. 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 F를 참조하여, 드라이 에칭을 이용한 관통구멍(83)의 형성 방법에 관해 설명한다.
도 21의 A에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)의 일방의 표면에, 에칭 마스크(141)가 형성된다. 에칭 마스크(141)는, 관통구멍(83)을 형성한 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 지지 기판(81W)이 소정의 깊이로 에칭된다. 드라이 에칭 공정에 의해, 지지 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, 지지 기판(81W)은, 주기성이 있는 단차를 갖는 계단 형상(요철 형상)이 되도록 에칭된다.
최후에, 에칭 마스크(141)가 제거되면, 도 21의 F에 도시되는 바와 같이, 계단 형상의 측벽을 갖는 관통구멍(83)이, 지지 기판(81W)에 형성된다. 관통구멍(83)의 계단 형상의 평면 방향의 폭(1단의 폭)은, 예를 들면, 400㎚ 내지 1㎛ 정도가 된다.
이상과 같이 드라이 에칭을 이용하여 관통구멍(83)을 형성하는 경우에는, 보호막 형성 공정, 드라이 에칭 공정, 에칭 마스크 후퇴 공정이 반복해서 실행된다.
관통구멍(83)의 측벽이 주기성이 있는 계단 형상(요철 형상)임에 의해, 입사광의 반사를 억제할 수 있다. 또한, 가령, 관통구멍(83)의 측벽이 랜덤한 크기의 요철 형상인 경우에는, 관통구멍(83) 내에 형성되는 렌즈와 측벽 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 요철 형상이 되기 때문에, 밀착성이 향상하고, 렌즈 위치 어긋남에 의한 광학 특성의 변화를 억제할 수 있다.
각 공정에서 사용되는 재료의 한 예로서는, 예를 들면, 지지 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 포토레지스트, 보호막(142)은, C4F8이나 CHF3 등의 가스 플라즈마를 사용하여 형성하는 플루오로카본 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, 지지 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 SiO2, 에칭은, Cl2를 포함하는 플라즈마, 보호막(142)은, O2 플라즈마를 사용하여 에칭 대상재를 산화시킨 산화막, 에칭 처리는, Cl2를 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, 지지 기판(81W)에, 복수의 관통구멍(83)을 동시 형성할 수 있는데, 지지 기판(81W)에는, 도 22의 A에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)을 형성하지 않는 영역에 관통홈(151)을 형성하여도 좋다.
도 22의 A는, 관통구멍(83)에 더하여 관통홈(151)을 형성한 지지 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, 지지 기판(81W)의 관통홈(151)은, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)끼리, 동일한 위치에 배치할 수 있다. 이 경우에는, 적층 렌즈 구조체(11)로서 복수매의 지지 기판(81W)이 적층된 상태에서는, 도 22의 B의 단면도와 같이, 복수매의 지지 기판(81W)의 관통홈(151)이, 복수매의 지지 기판(81W)의 사이에서 관통한 구조가 된다.
렌즈 부착 기판(41)의 일부로서의 지지 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 내부로부터 발생한 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 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 지지 기판(81W)이 준비된다. 관통구멍(83)의 측벽에는 차광막(121)이 성막되어 있다. 도 23의 A 내지 G에서는, 지면(紙面)의 제약상, 2개의 관통구멍(83)만이 도시되어 있지만, 실제로는, 도 19에서 도시한 바와 같이, 지지 기판(81W)의 평면 방향으로, 다수의 관통구멍(83)이 형성되어 있다. 또한, 지지 기판(81W)의 외주에 가까운 영역에는, 위치맞춤을 위한 얼라인먼트 마크(부도시)가 형성되어 있다.
지지 기판(81W) 상측의 표측 평탄부(171)와, 하측의 이측 평탄부(172)는, 후의 공정에서 행하여지는 플라즈마 접합이 가능한 정도로 평탄하게 형성된 평탄면으로 되어 있다. 지지 기판(81W)의 두께는, 최종적으로 렌즈 부착 기판(41)으로서 개편화되고, 다른 렌즈 부착 기판(41)과 겹쳐진 때에, 렌즈 사이 거리를 결정하는 스페이서로서의 역할도 담당하고 있다.
지지 기판(81W)에는, 열팽창 계수가 10ppm/℃ 이하의 저열팽창 계수의 기재(基材)를 사용하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 23의 B에 도시되는 바와 같이, 오목형상의 광학 전사면(182)이 일정한 간격으로 복수 배치된 하형(181)의 위에, 지지 기판(81W)이 배치된다. 보다 상세하게는, 오목형상의 광학 전사면(182)이 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에 위치하도록, 지지 기판(81W)의 이측(裏側) 평탄부(172)와 하형(181)의 평탄면(183)이 맞겹쳐진다. 하형(181)의 광학 전사면(182)은, 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)과 1대1로 대응하도록 형성되어 있고, 대응하는 광학 전사면(182)과 관통구멍(83)의 중심이 광축 방향에서 일치하도록, 지지 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, 맞겹쳐진 하형(181)과 지지 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. 그때문에, 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 품는 일 없이, 렌즈 수지부(82)의 성형이 가능해진다.
다음에, 도 23의 D에 도시되는 바와 같이, 맞겹쳐진 하형(181)과 지지 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 방향에서 일치하도록, 정밀도 좋게 위치 결정된 다음, 상형(201)이 배치된다.
지면상(紙面上)의 종방향이 되는 높이 방향에 관해서는, 상형(201)과 하형(181)과의 간격을 제어하는 제어 장치에 의해, 상형(201)과 하형(181) 간격이 미리 정한 거리가 되도록, 상형(201)의 위치가 고정된다. 이때, 상형(201)의 광학 전사면(202)과 하형(181)의 광학 전사면(182)으로 끼여지는 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)이 평탄면(203)과, 지지 기판(81W)의 표측 평탄부(171)를, 맞겹쳐도 좋다. 이 경우, 상형(201)과 하형(181)과의 거리는, 지지 기판(81W)의 두께와 같은 값이 되고, 평면 방향 및 높이 방향의 고정밀한 위치맞춤이 가능해진다.
상형(201)과 하형(181) 간격이 미리 설정한 거리가 되도록 제어한 때, 상술한 도 23의 C의 공정에서, 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에 적하된 에너지 경화성 수지(191)의 충전량은, 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)과, 그 상하의 상형(201) 및 하형(181)으로 둘러싸여지는 공간부터 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 밀어넣거나, 얼라인먼트를 함에 의해, 에너지 경화성 수지(191)의 수축에 의한 변형을 최소한으로 억제할 수 있다.
에너지 경화성 수지(191) 대신에, 열소성 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, 냉각함으로써로 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 지지 기판(81W)으로부터 이형한다. 상형(201)과 하형(181)이 지지 기판(81W)으로부터 이형되면, 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)의 내측에, 렌즈(21)를 포함하는 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다.
또한, 지지 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 지지 기판(81W)을 용이하게 이형할 수 있다. 또한, 지지 기판(81W)과의 접촉면부터 용이하게 이형하는 방법으로서, 불소 함유 DLC(Diamond Like Carbon) 등의 각종 코팅을 행하여도 좋다.
다음에, 도 23의 G에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)과 렌즈 수지부(82)의 표면에 상측 표면층(122)이 형성되고, 지지 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, 지지 기판(81W)의 표측 평탄부(171)와 이측 평탄부(172)를 평탄화하여도 좋다.
이상과 같이, 지지 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(兩) 형상(biconvex shape), 양오목(兩凹) 형상(biconcave shape), 평볼록(平凸) 형상(plano-convex shape), 평오목(平凹) 형상(plano-concave shape), 볼록 메니스커스 형상(convex meniscus shape), 오목 메니스커스 형상(concave meniscus shape), 나아가서는 고차원 비구면 형상(high-order aspherical shape) 등이라도 좋다.
또한, 광학 전사면(182) 및 광학 전사면(202)의 형상은, 형성 후의 렌즈 형상이 모스 아이 구조(moth-eye structure)가 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, 지지 기판(81W)의 개재에 의해 단절할 수가 있기 때문에, 렌즈 거리 사이 정밀도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 강도가 약한 에너지 경화성 수지(191)를, 강도가 강한 지지 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 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 24에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
B-B'선 단면도와 C-C'선 단면도를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 관통구멍(83a)이 사각형인 경우, 관통구멍(83a)의 중심부터 관통구멍(83a)의 상부 외연(外緣)까지의 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, 지지부(92)의 길이를, 사각형의 변방향과 대각선 방향에서 다른 길이로 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 접하여 있지 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 지탱한다는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱함에 의해, 예를 들면, 관통구멍(83a)을 둘러싸는 지지 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 억제한다는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
도 25는, 평면 형상이 사각형인 관통구멍(83)의 기타의 예에 관해 도시하는, 렌즈 부착 기판(41a)의 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 25에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'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) 외주로부터 관통구멍(83a) 측벽까지의 거리, 환언하면, 지지부(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 따라, 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 단위 면적당의 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 팽윤과 같은 변형이 발생하는 경우에는, 이에 의한 체적 변화를 가능한 한 억제하고, 또한 체적 변화가 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐서 가능한 한 치우치지 않도록 한다는 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, 계단부(stair portion)(221)를 구비하는 계단 형상(stair shape)이다.
(2) 렌즈 수지부(82)의 지지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83)의 측벽 상방에 배치될 뿐만 아니라, 관통구멍(83)에 구비되는 계단부(221)의 위에도, 렌즈 부착 기판(41)의 평면 방향으로 연재되어 있다.
도 27을 참조하여, 도 26에 도시한 계단 형상의 관통구멍(83)의 형성 방법에 관해 설명한다.
처음에, 도 27의 A에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)의 일방의 면에, 관통구멍 개구할 때의 웨트 에칭에 대한 내성을 갖는 에칭 스톱막(241)이 형성된다. 에칭 스톱막(241)은, 예를 들면, 실리콘 질화막으로 할 수 있다.
뒤이어, 지지 기판(81W)의 또 한쪽의 면에, 관통구멍 개구할 때의 웨트 에칭에 대한 내성을 갖는 하드 마스크(242)가 형성된다. 하드 마스크(242)도, 예를 들면 실리콘 질화막으로 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 계단부(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 표면에서 개구에 대응하는 영역이 된다.
다음에, 도 27의 C에 도시되는 바와 같이, 웨트 에칭에 의해, 하드 마스크(242)의 개구부에 응하여, 지지 기판(81W)이 소정의 깊이분만큼 에칭된다.
다음에, 도 27의 D에 도시되는 바와 같이, 에칭 후의 지지 기판(81W)의 표면에, 하드 마스크(243)가 다시 형성되고, 관통구멍(83)의 계단부(221)의 하측이 되는 부분에 대응하여 하드 마스크(243)가 개구된다. 2회째의 하드 마스크(243)도, 예를 들면 실리콘 질화막을 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 지지 기판(81W)이 에칭된다.
최후에, 도 27의 F에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)의 상측 표면의 하드 마스크(243)와, 하측 표면의 에칭 스톱막(241)이 제거된다.
이상과 같이, 웨트 에칭에 의한 관통구멍 형성을 위한 지지 기판(81W)의 에칭을 2 회로 나누어 행함으로써, 도 26에 도시한 계단 형상의 관통구멍(83)이 얻어진다.
도 28은, 관통구멍(83a)이 계단부(221)를 가지며, 또한, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 원형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 28에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에서의 단면도를 도시하고 있다.
관통구멍(83a)의 평면 형상이 원형인 경우, 관통구멍(83a)의 단면 형상은 당연히 직경의 방향에 의하지 않고 같다. 이에 덧붙여, 렌즈 수지부(82a)의 외연, 완부(101), 및 각부(102)의 단면 형상도, 직경의 방향에 의하지 않고 같게 되도록 형성되어 있다.
도 28의 계단 형상을 갖는 관통구멍(83a)은, 관통구멍(83a) 내에 계단부(221)를 구비하지 않은 도 14의 관통구멍(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82)의 지지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있다는 작용 또는 효과를 가져온다. 또한, 이에 의해, 렌즈 수지부(82)와 관통구멍(83a)의 측벽과의 밀착 강도, 환언하면, 렌즈 수지부(82a)와 지지 기판(81W)과의 밀착 강도를 증가시킨다는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 29는, 관통구멍(83a)이 계단부(221)를 가지며, 또한, 관통구멍(83a)의 평면 형상이 사각형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 지지 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 29에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'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 않은 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 지탱한다는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 렌즈부(91) 전체를 치우침 없이 일정한 힘으로 지탱함에 의해, 예를 들면, 관통구멍(83a)을 둘러싸는 지지 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 억제한다는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 도 29의 관통구멍(83a)의 구조는, 관통구멍(83a) 내에 계단부(221)를 구비하지 않은 도 24 등의 관통구멍(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82a)의 지지부(92)의 각부(102)가, 관통구멍(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있다는 작용 또는 효과를 가져온다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82a)와 관통구멍(83a)의 측벽부와의 밀착 강도, 환언하면, 렌즈 수지부(82a)와 지지 기판(81a)과의 밀착 강도가 증가한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
<11. 렌즈 부착 기판끼리의 직접접합>
다음에, 복수의 렌즈 부착 기판(41)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 직접접합에 관해 설명한다.
이하의 설명에서는, 도 30의 A 및 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 및 B를 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)과, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)과의 직접접합에 관해 설명한다.
또한, 도 31의 A 및 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-a와 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 사용되는 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 수소 사이에 수소결합(水素結合)이 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 행하는 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)에, 어닐 처리를 가(加)한다. 이에 의해 OH기끼리가 수소결합한 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) 사이에, 산소를 통한 공유결합이 형성된다. 또는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 하측 표면층(123 또는 124)에 포함되는 원소와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 상측 표면층(122 또는 125)에 포함되는 원소가 공유결합한다. 이들의 결합에 의해, 2매의 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) 사이에 공유결합이 형성되고, 이에 의해 2매의 렌즈 부착 기판(41W)이 고정되는 것을, 본 명세서에서는 직접접합이라고 부른다. 특허문헌 1이 개시한 복수매의 렌즈 부착 기판을 기판 전면에 걸쳐서 수지에 의해 고착하는 방법은, 수지의 경화 수축이나 열팽창과 이에 의한 렌즈의 변형의 우려가 있다. 이에 대해, 본 기술의 직접접합은, 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 때에 수지를 사용하지 않기 때문에, 이에 의한 경화 수축이나 열팽창을 일으키는 일 없이, 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 수 있다는 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℃ 이상으로 할 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 탈가스(gas)를 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 직접접합 처리를, 가령 대기압 이외의 조건하에서 행하는 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 직접접합 처리의 쌍방을, 대기압의 조건하에서 행하는 것은, 접합을 대기압 이외의 조건하에서 행하는 경우에 우려되는 렌즈 수지부(82)의 변형을 회피할 수 있다는 작용 또는 효과를 가져온다.
플라즈마 활성 처리를 시행한 기판을 직접접합하는, 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, 당링 본드가 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-b)이, 플라즈마에 의한 표면 활성화 처리를 시행한 다음 직접접합되는, 환언하면, 플라즈마 접합을 이용하여 접합된다.
도 32의 A 내지 F는, 도 31의 A 및 B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 접합 방법을 이용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태에서 적층하는 제1의 적층 방법을 도시하고 있다.
처음에, 도 32의 A에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 최하층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)이 준비된다.
다음에, 도 32의 B에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 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)에서의 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)에서의 아래로부터 4층째에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)의 위에 접합시킨다.
다음에, 도 32의 E에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 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)에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)의 위에 접합된다.
이상과 같이, 기판 상태의 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 하층의 렌즈 부착 기판(41W)부터, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1매씩 순번대로 적층하여 감으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 얻어진다.
도 33의 A 내지 F는, 도 31의 A 및 B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)끼리의 접합 방법을 이용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태에서 적층하는 제2의 적층 방법을 도시하고 있다.
처음에, 도 33의 A에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)이 준비된다.
다음에, 도 33의 B에 도시되는 바와 같이, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 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 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에서의 상층의 렌즈 부착 기판(41W)부터, 하층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1매씩 순번대로 적층하여 감으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 얻어진다.
도 32의 A 내지 F 또는 도 33의 A 내지 F에서 설명한 적층 방법에 의해 적층한 기판 상태의 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)은, 블레이드 또는 레이저 등을 이용하여 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화됨으로써, 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)이 적층된 적층 렌즈 구조체(11)가 된다.
<12. 카메라 모듈의 제8 및 제9의 실시의 형태>
도 34는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제8의 실시의 형태를 도시하는 도면이다.
도 35는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 막고, 수광 소자(12) 전면에 응력을 분산시켜서 받아내는 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 억제한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
<13. 카메라 모듈의 제10의 실시의 형태>
도 36은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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)을, 샤프트(331)에 따라 이동하는 이동부재(332)와, 고정부재(333)로 고정되어 있다. 렌즈 배럴(74)이 부도시의 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), 이동부재(332), 및, 고정부재(333)는, 하우징(334)에 수납되어 있다. 수광 소자(12)의 상부에는 보호기판(335)이 배치되고, 보호기판(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 촬영할 때에, 오토 포커스 동작을 행하는 것을 가능하게 한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
<14. 카메라 모듈의 제11의 실시의 형태>
도 37은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 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 이동한 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 한다는 작용 또는 효과를 가져온다.
<15. 다른 구조와 비교한 본 구조의 효과>
적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)끼리를 직접접합에 의해 고정시킨 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)이고, 일본 특개2011-138089호 공보(이하, 비교문헌 1이라고 한다)에서의 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, 2매의 렌즈 어레이 기판(1021)이, 주상(柱狀)의(columnar) 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)이고, 일본 특개2009-279790호 공보(이하, 비교문헌 2라고 한다)에서의 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 내지 C를 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, 이후의 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)이 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 접착한 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 비교문헌 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 억제할 수 있다고 하고 있다.
<비교 구조례 3>
도 41은, 본 구조와 비교하기 위한 제3의 기판 구조(이하, 비교 구조례 3이라고 한다)이고, 일본 특개2010-256563호 공보(이하, 비교문헌 3이라고 한다)에서의 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 마련되지 않은 기판(1091)의 상면에도 형성되어 있다.
도 42의 A 내지 C를 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, 이 후의 공정으로, 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 성형하여 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 이형 시키고, 렌즈 어레이 기판(1081)가 완성된 상태를 도시하고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1081)은, (1) 기판(1091)의 관통구멍(1092)의 위치에 형성된 수지(1094)가 렌즈(1093)가 되고, 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)이 개시되어 있는 비교문헌 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 억제하는 것이 가능하다고 하고 있다.
이상과 같이, 비교문헌 2 및 3에서는, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것이 개시되어 있다. 또한, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것은, 비교문헌 2 및 3 이외에도, 예를 들면, 일본 특개2013-1091호 공보 등에도 개시되어 있다.
또한, 수지를 렌즈의 형상으로 성형하고, 성형 후의 수지를 경화시키면, 수지에 경화 수축이 일어나 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, 비교문헌 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)이고, 상술한 비교문헌 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) 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)의가 얇은 층이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 기판(1141)의 하측표면의 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)이 개시되어 있는 비교문헌 2에서는, 렌즈(1143)가 되는 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, 휘어짐량(amount of warp)을 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)이고, 상술한 비교문헌 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 비어나옴 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 도시하고 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 5에서 수지가 가져오는 작용>
비교 구조례 5인 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)이 개시되어 있는 비교문헌 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)의 얇은 층(수지 비어나옴 영역(1175))이 형성되어 있다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1171) 전체의 휘어짐의 방향을 상쇄하여, 휘어짐량을 보다 작게 한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있다.
<비교 구조례 2 내지 5에서 수지가 가져오는 작용의 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 구조인 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 않는다. 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 구조인 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 않는다. 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 크기와의 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, 마찬가지로 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 휘게 하는 상기 2개의 힘이, 도 47의 A에 도시한 구조보다도 더욱 상쇄한 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 조립된 적층 렌즈 구조체를 구성하는 렌즈 부착 기판의 형상은 전부 같지가 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 형성된 광경화성 수지의 막두께 등도, 각 렌즈 부착 기판에서 다른 경우도 있다.
도 49는, 제7의 기판 구조(이하, 비교 구조례 7이라고 한다)로서의, 3매의 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, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)로 구성된다.
이하에서는, 3매의 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)이라고 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)과의 접촉면, 및, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)과 제3의 렌즈 부착 기판(1323)과의 접촉면에는, 수지(1341)가 전면에 걸쳐서 형성되어 있다.
3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통구멍의 단면 형상은, 기판 상면보다도 기판 하면의 쪽이 넓은, 이른바 부채꼴 형상이다.
도 50의 A 내지 D를 참조하여, 형상이 다른 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)이 가져오는 작용에 관해 설명한다.
도 50의 A 내지 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, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐서 존재한 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)가 휘는 양이, 변한다.
3매의 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 방향으로 달리는 선에 대해 대칭으로 배치되지 않으면, 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 한 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 파손될 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 부채꼴 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 같은 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 파손될 우려가 증가한다.
다음에, 수지가 열팽창하는 경우에 관해 생각한다.
<비교 구조례 8>
도 51은, 제8의 기판 구조(이하, 비교 구조례 8이라고 한다)로서의, 3매의 렌즈 부착 기판의 적층으로 구성된 적층 렌즈 구조체의 단면도이다. 이 적층 렌즈 구조체에서는, 도 48의 A 내지 C에서 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, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통구멍의 단면 형상이, 기판상면보다도 기판 하면의 쪽이 좁은, 이른바 아래로 좁아지는 형상인 점만이, 도 49의 비교 구조례 7과 다르다.
도 52의 A 내지 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 A의와 같이 동일하게 하였다고 하여도, 3매의 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 방향으로 달리는 선에 대해 대칭으로 배치되지 않으면, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)의 열팽창에 의해 발생한 발생하는 힘의 작용을, 도 48의 C에 도시한 바와 같이, 완전하게 상쇄할 수가 없다. 그 결과, 적층 렌즈 구조체(1311)는 어느 한 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 좁아지는 형상이다. 이와 같은 형상에 있어서, 제1의 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가 열팽창할 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 및 B는, 본 구조를 채용한 3매의 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 부채꼴 형상의 구조이다. 한편, 도 53의 B는, 도 51의 적층 렌즈 구조체(1311)에 대응하는 구조이고, 관통구멍의 단면 형상이, 이른바 아래로 좁아지는 형상의 구조이다.
도 54의 A 내지 C는, 본 구조가 가져오는 작용을 설명하기 위해, 도 53의 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 고착하는 수단으로서, 기판끼리의 직접접합이 이용된다. 환언하면, 고착시키는 렌즈 부착 기판에 플라즈마 활성 처리가 시행되고, 고착시키는 2개의 렌즈 부착 기판이 플라즈마 접합된다. 또한 환언하면, 적층하는 2매의 렌즈 부착 기판 각각의 표면에, 실리콘 산화막을 형성하고, 이것에 수산기를 결합시킨 후, 2매의 렌즈 부착 기판끼리를 맞붙이고, 이것을 승온하여 탈수축합시킨다. 이렇게 하여, 2매의 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 이용되고 있지 않다. 이 때문에, 렌즈 부착 기판과 렌즈 부착 기판 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 열팽창하거나, 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)이 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 직접접합에 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 있다는 작용 및 효과를 가져온다.
<16. 각종의 변형례>
상술한 각 실시의 형태의 기타의 변형례에 관해, 이하 설명한다.
<16.1 광학 조리게 붙음 커버 유리>
적층 렌즈 구조체(11)의 상부에는, 적층 렌즈 구조체(11)의 렌즈(21)의 표면을 보호하기 위해, 커버 유리를 마련하는 경우가 있다. 이 경우, 커버 유리에, 광학 조리개의 기능을 갖게 하도록 할 수 있다.
도 55는, 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제1의 구성을 도시하는 도면이다.
도 55에 도시되는 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제1의 구성례에서는, 적층 렌즈 구조체(11)의 상부에 커버 유리(1501)가 또한 적층되어 있다. 그리고, 적층 렌즈 구조체(11)와 커버 유리(1501)의 외측에, 렌즈 배럴(74)이 배치되어 있다.
커버 유리(1501)의 렌즈 부착 기판(41a)측의 면(도면 중, 커버 유리(1501)의 하면)에, 차광막(1502)이 형성되어 있다. 여기서, 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 렌즈 중심(광학 중심)부터 소정의 범위는, 차광막(1502)이 형성되지 않은 개구부(1503)로 되어 있고, 개구부(1503)는, 광학 조리개로서 기능한다. 이에 의해, 예를 들면, 도 13의 카메라 모듈(1D) 등으로 구성되어 있던 조리개판(51)이 생략되어 있다.
도 56의 A 및 B는, 차광막(1502)이 형성된 커버 유리(1501)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
처음에, 도 56의 A에 도시되는 바와 같이, 예를 들면, 웨이퍼 또는 패널 형태의 커버 유리(유리 기판1501W)의 일방의 면 전체에, 광흡수 재료가 스핀 코트 도포됨에 의해, 차광막(1502)이 형성된다. 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료로서는, 예를 들면, 카본 블랙 안료나, 티탄 블랙 안료를 내첨(內添)한 광흡수성을 갖는 수지가 사용된다.
다음에, 차광막(1502)의 소정의 영역이 리소그래피 기술 또는 에칭 처리에 의해 제거됨에 의해, 도 56의 B에 도시되는 바와 같이, 개구부(1503)가 소정의 간격으로 복수 형성된다. 개구부(1503)의 배치는, 도 23의 지지 기판(81W)의 관통구멍(83)의 배치와 1대1로 대응한다. 또한, 차광막(1502)과 개공부(1503)의 다른 형성 방법의 예로서, 개구부(1503)를 제외한 영역에 잉크젯에 의해 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료 분사한다는 방법을 이용할 수도 있다.
이상과 같이 하여 제조된 기판 상태의 커버 유리(1501W)와, 마찬가지로 기판 상태의 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)이, 맞붙여진 후, 블레이드 또는 레이저 등을 활용한 다이싱 등에 의해 개편화된다. 이에 의해, 도 55에 도시한, 조리개 기능을 구비하는 커버 유리(1501)가 적층된 적층 렌즈 구조체(11)가 완성된다.
이와 같이, 반도체 프로세스의 한 공정으로서, 커버 유리(1501)를 형성함에 의해, 다른 조립 공정에서 커버 유리를 형성하는 경우에 우려된 티끌 결함의 발생을 억제할 수 있다.
도 55에 도시한 제1의 구성례에 의하면, 도포에 의해 광학 조리개를 형성하기 때문에, 차광막(1502)은 1㎛ 정도의 얇은 막두께로 형성할 수 있고, 조리개 기구가 소정의 두께를 가짐에 의해 입사광이 차폐되는 것에 기인하는 광학 성능의 열화(주변부의 감광)을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 커버 유리(1501W)의 개편화를, 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)과 접합한 후에 행하였지만, 접합 전에 행하여도 좋다. 환언하면, 차광막(1502)을 구비한 커버 유리(1501)와 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)과의 접합은, 웨이퍼 레벨에서 행하여도 좋고, 칩 레벨에서 행하여도 좋다.
차광막(1502)의 표면은 거칠어도 좋다. 이 경우, 차광막(1502)을 형성한 커버 유리(1501) 표면의 표면 반사를 줄임과 함께, 차광막(1502)의 표면적을 증대시킬 수 있기 때문에, 커버 유리(1501)와 렌즈 부착 기판(41)과의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
차광막(1502)의 표면을 조면(粗面)으로 하는(roughening) 방법으로서는, 예를 들면, 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료를 도포 후, 에칭 등에 의해 조면으로 가공하는 방법, 광흡수 재료를 도포 전의 커버 유리(1501)를 조면으로 형성 후, 광흡수 재료를 도포하는 방법, 응집하는(coagulating) 광흡수 재료에 의해 성막 후에 표면에 요철이 생기도록 하는 방법, 고형분을 포함한 광흡수 재료에 의해 성막 후에 표면에 요철이 생기도록 하는 방법, 등이 있다.
또한, 차광막(1502)과 커버 유리(1501) 사이에, 반사 방지막을 형성하여도 좋다.
커버 유리(1501)가 조리개의 지지 기판을 겸용함에 의해, 카메라 모듈(1)의 사이즈를 소형화할 수 있다.
도 57은, 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제2의 구성을 도시하는 도면이다.
도 57에 도시되는 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제2의 구성례에서는, 커버 유리(1501)가, 렌즈 배럴(74)의 개구부의 위치에 배치되어 있다. 기타의 구성은, 도 55에 도시한 제1의 구성례와 동일하다.
도 58은, 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제3의 구성을 도시하는 도면이다.
도 58에 도시되는 커버 유리가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제3의 구성례에서는, 차광막(1502)이, 커버 유리(1501)의 상면, 환언하면, 렌즈 부착 기판(41a)과 반대측에 형성되어 있다. 기타의 구성은, 도 55에 도시한 제1의 구성례와 같다.
또한, 도 57에 도시한, 렌즈 배럴(74)의 개구부에 커버 유리(1501)를 배치한 구성에서도, 차광막(1502)을, 커버 유리(1501)의 상면에 형성하여도 좋다.
<16.2 관통구멍에 의한 조리개 형성>
다음에, 상술한 조리개판(51)이나 커버 유리(1501)를 이용한 조리개에 대신하여, 렌즈 부착 기판(41)의 관통구멍(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 예에 관해 설명한다.
도 59의 A는, 관통구멍(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 제1의 구성례를 도시하는 도면이다.
또한, 도 59의 A 내지 C의 설명에서는, 도 58에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)와 다른 부분에 관해서만 설명하고, 동일 부분의 설명은 적절히 생략한다. 또한, 도 59의 A 내지 C에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 설명에 필요해지는 부호만 도시되어 있다.
도 59의 A에 도시되는 적층 렌즈 구조체(11f)는, 도 58에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중, 광 입사측에 가장 가깝고, 수광 소자(12)로부터 가장 먼 위치에 있는 렌즈 부착 기판(41a)이, 렌즈 부착 기판(41f)으로 치환된 구성으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41f)을 도 58의 렌즈 부착 기판(41a)과 비교하면, 도 58의 렌즈 부착 기판(41a)에서는, 상면의 구멍지름이 하면의 구멍지름보다도 크게 되어 있음에 대해, 도 59의 렌즈 부착 기판(41f)에서는, 상면의 구멍지름(D1)이 하면의 구멍지름(D2)보다도 작게 되어 있다. 즉, 렌즈 부착 기판(41f)의 관통구멍(83)의 단면 형상은, 이른바 부채꼴 형상으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41f)의 관통구멍(83)에 형성되어 있는 렌즈(21)의 최표면의 높이 위치는, 도 59의 A에서 1점쇄선으로 도시되는, 렌즈 부착 기판(41f)의 최상면의 위치보다도 낮게 되어 있다.
적층 렌즈 구조체(11f)에서는, 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중, 최상층의 렌즈 부착 기판(41f)의 관통구멍(83)의 광 입사측의 구멍지름이 가장 작게 됨에 의해, 이 관통구멍(83)의 구멍지름의 가장 작은 부분(구멍지름(D1)의 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다.
도 59의 B는, 관통구멍(83)의 개구 자체를 조리개라고 한 제2의 구성례를 도시하는 도면이다.
도 59의 B에 도시되는 적층 렌즈 구조체(11g)는, 도 58에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중, 역시, 최상층의 렌즈 부착 기판(41a)이, 렌즈 부착 기판(41g)으로 치환된 구성으로 되어 있다. 그리고, 렌즈 부착 기판(41g)의 더욱 위에, 기판(1511)이 적층된 구성으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41g)의 관통구멍(83)의 구멍지름은, 도 59의 A에 도시한 렌즈 부착 기판(41f)과 마찬가지로 광 입사측의 쪽이 작은 부채꼴 형상으로 되어 있다. 기판(1511)은, 관통구멍(83)을 갖지만, 렌즈(21)를 지지하지 않는 기판이다. 렌즈 부착 기판(41g)과 기판(1511)의 관통구멍(83)의 단면 형상은, 모두, 이른바 부채꼴 형상으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41g)의 위에 기판(1511)이 적층됨에 의해, 입사광이 입사되는 평면 영역이, 도 59의 A의 렌즈 부착 기판(41f)보다도 더욱 좁혀져 있다. 기판(1511)의 상면의 구멍지름(D3)은, 렌즈(21)의 곡면 부분(렌즈부(91))의 직경(D4)보다도 작게 구성되어 있다. 이에 의해, 기판(1511)의 관통구멍(83)의 구멍지름의 가장 작은 부분(구멍지름(D3)의 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다.
광학 조리개의 위치는, 적층 렌즈 구조체(11g) 중의 최상면의 렌즈(21)로부터 가능한 한 떨어진 위치에 있는 편이, 사출동(射出瞳, exit pupil) 위치를 떼여, 셰이딩(shading)을 억제할 수 있다.
도 59의 B에 도시되는 바와 같이, 5매의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e 및 41g)의 더욱 위에 기판(1511)을 적층함에 의해, 광학 조리개의 위치를, 적층 렌즈 구조체(11g) 중에서 최상면의 렌즈(21)가 되는, 렌즈 부착 기판(41g)의 렌즈(21)로부터, 광 입사 방향의 반대 방향으로 크게 떨어진 위치로 할 수가 있어서, 셰이딩을 억제할 수 있다.
도 59의 C는, 관통구멍(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 제3의 구성례를 도시하는 도면이다.
도 59의 C에 도시되는 적층 렌즈 구조체(11h)는, 도 58에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41f) 중의 렌즈 부착 기판(41a)의 더욱 위에, 기판(1512)이 적층된 구성으로 되어 있다.
기판(1512)은, 관통구멍(83)을 갖지만, 렌즈(21)를 지지하지 않는 기판이다. 기판(1512)의 관통구멍(83)은, 구멍지름이 기판(1512)의 최상면과 최하면에서 다르고, 상면의 구멍지름(D5)이 하면의 구멍지름(D5)보다도 작은, 이른바 부채꼴 형상이다. 또한, 기판(1512)의 최상면의 구멍지름(D5)은, 렌즈(21)의 곡면 부분(렌즈부(91))의 직경보다도 작게 구성되어 있다. 이에 의해, 이 관통구멍(83)의 구멍지름의 가장 작은 부분(구멍지름(D5)의 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다. 또한, 기판(1512)의 형상의 다른 예로서, 상면의 구멍지름(D5)이 하면의 구멍지름(D5)보다도 큰, 이른바 아래로 좁아지는 형상이라도 좋다.
또한, 도 59의 A 내지 C의 예는, 모두, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중에서, 최상면(수광 소자(12)로부터 가장 떨어진 위치)의 렌즈 부착 기판(41f)의 관통구멍(83)의 구멍지름을, 광학 조리개로서 구성하거나, 최상층에 배치한 기판(1511 또는 1512)의 관통구멍(83)의 구멍지름을, 광학 조리개로서 구성하는 예이다.
그렇지만, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중의, 최상면 이외의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e) 어느 하나의 관통구멍(83)의 구멍지름을, 상술한 렌즈 부착 기판(41f) 또는 기판(1511 또는 1512)과 같이 구성하여, 광학 조리개로서 기능시켜도 좋다.
단, 셰이딩을 억제하는 관점에서는, 도 59의 A 내지 C에 도시한 바와 같이, 광학 조리개의 기능을 갖는 렌즈 부착 기판(41)은, 최상층, 또는, 가능한 한 상방(수광 소자(12)로부터 가장 먼 위치)에 배치하는 편이 좋다.
이상과 같이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중의 소정의 1매의 렌즈 부착 기판(41), 또는, 렌즈(21)를 지지하지 않는 기판(1511 또는 1512)이, 광학 조리개의 기능을 겸비함으로써, 적층 렌즈 구조체(11) 및 카메라 모듈(1)로서의 사이즈를 소형화할 수 있다.
광학 조리개가, 렌즈(21)를 지지하는 렌즈 부착 기판(41)과 일체로 함으로써, 결상 성능에 영향을 주는 조리개에 가장 가까운 렌즈 곡면과 광학 조리개의 위치 정밀도가 향상하고, 결상 성능을 향상시킬 수 있다.
<16.3 금속 접합에 의한 웨이퍼 레벨 접합>
상술한 실시의 형태에서는, 관통구멍(83)에 렌즈(21)가 형성된 렌즈 부착 기판(41W)끼리를, 플라즈마 접합에 의해 접합하도록 하였지만, 금속 접합을 이용하여 맞붙이도롤 할 수도 있다.
도 60의 A 내지 E는, 금속 접합을 이용한 웨이퍼 레벨에서의 맞붙임을 설명하는 도면이다.
처음에, 도 60의 A에 도시되는 바와 같이, 복수 형성된 관통구멍(1532)의 각각에 렌즈(1533)가 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W-a)이 준비되고, 그 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 상측 표면과 하측 표면에, 반사 방지막(1535)이 성막된다.
이 렌즈 부착 기판(1531W)은, 상술한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에 대응하는 것이다. 또한, 반사 방지막(1535)은, 상술한 상측 표면층(122)과 하측 표면층(123)에 대응한다.
여기서, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 상측 표면에 형성된 반사 방지막(1535)의 일부에, 이물(1536)이 혼입된 상태를 상정한다. 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 상측 표면은, 후술한 도 60의 D의 공정에서, 렌즈 부착 기판(1531W-b)과 접합되는 면이다.
다음에, 도 60의 B에 도시되는 바와 같이, 금속막(1542)이, 렌즈 부착 기판(1531W-b)과의 접합면이 되는 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 상측 표면에 형성된다. 이때, 렌즈(1533)가 형성되어 있는 관통구멍(1532)의 부분은, 금속막(1542)이 형성되지 않도록, 메탈 마스크(1541)를 사용하여 마스크된다.
금속막(1542)의 재료로서는, 예를 들면, 금속 접합으로서 자주 사용된 Cu를 사용할 수 있다. 금속막(1542)의 성막 방법으로서는, 저온에서 형성이 가능한 증착법이나 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 PVD법을 이용할 수 있다.
또한, 금속막(1542)의 재료로서는, Cu 이외에, Ni, Co, Mn,Al, Sn, In,Ag, Zn 등이나, 이들 2종 이상의 합금 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 소성변형하기 쉬운 금속재료라면, 예시한 이외의 재료라도 좋다.
금속막(1542)의 성막법으로서, PVD법과 메탈 마스크에 의한 형성 이외에도, 예를 들면, 은(銀) 입자 등의 금속 나노 입자를 사용한 잉크젯법을 이용하여도 좋다.
다음에, 도 60의 C에 도시되는 바와 같이, 접합 전의 전처리로서, 대기에 개방한 때에 금속막(1542)의 표면에 형성된 산화 피막을, 포름산(ぎ酸), 수소 가스, 수소 래디칼 등의 환원성 가스를 사용하여 제거함에 의해, 금속막(1542)의 표면이 청정화된다.
금속막(1542)의 표면의 청정화의 방법으로서, 환원 가스 이외에도, 플라즈마 중의 Ar 이온을 금속 표면에 입사시켜서 스퍼터 작용에 의해 물리적으로 산화 피막을 제거하여도 좋다.
상술한 도 60의 A 내지 C와 같은 공정에 의해, 접합하는 또 일방의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W)인 렌즈 부착 기판(1531W-b)이 준비된다.
그리고, 도 60의 D에 도시되는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 접합면과, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 접합면이 마주 보도록 배치되고, 위치맞춤이 행하여진 후, 적절한 압력이 가하여지면, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 금속막(1542)과 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 금속막(1542)이, 금속 접합에 의해 접합된다.
여기서, 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 접합면이 되는 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 하측 표면에도, 예를 들면, 이물(1543)이 혼입되어 있다고 한다. 그렇지만, 이물(1536)이나 이물(1543)이 있어도, 금속막(1542)으로서, 소성변형하기 쉬운 금속재료를 사용하고 있기 때문에, 금속막(1542)은 변형하여, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 렌즈 부착 기판(1531W-b)이 접합된다.
최후에, 도 60의 E에 도시되는 바와 같이, 열처리를 가함에 의해, 금속의 원자 사이 접합, 결정화를 촉구하여, 접합 강도가 높아진다. 또한, 이 열처리 공정은 생략할 수도 있다.
이상과 같이 하여, 복수의 관통구멍(1532)의 각각에 렌즈(1533)가 형성된 렌즈 부착 기판(1531W)끼리를, 금속 접합을 이용하여 맞붙일 수 있다.
또한, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 금속막(1542)의 접합을 얻기 위해, 밀착층이 되는 막을, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 금속막(1542) 사이에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 밀착층은, 반사 방지막(1535)의 상측(외측), 환언하면, 반사 방지막(1535)과 금속막(1542)의 사이에 형성된다. 밀착층으로서는, 예를 들면, Ti, Ta, 또는, W 등을 사용할 수 있다. 또는, Ti, Ta, W 등의 질화물 또는 산화물, 또는, 질화물과 산화물과의 적층 구조를 이용하여도 좋다. 렌즈 부착 기판(1531W-b)과 금속막(1542)과의 접합에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 렌즈 부착 기판(1531W-a)에 성막하는 금속막(1542)의 재료와, 렌즈 부착 기판(1531W-b)에 성막하는 금속막(1542)의 재료는, 다른 금속재료로 하여도 좋다.
기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W)끼리를, 영률이 낮고 소성변형하기 쉬운 금속 접합을 이용하여 맞붙임으로써, 접합면에 이물이 존재하는 경우라도 꽉누르는 압에 의해 변형함으로써 접촉면적을 얻을 수 있다.
금속 접합을 이용하여 맞붙인 복수의 렌즈 부착 기판(1531W)을 개편화하여 적층 렌즈 구조체(11)로 하여, 상술한 카메라 모듈(1)에 조립한 경우, 금속막(1542)은, 봉지성(封止性, sealing property)에 우수하여, 측면으로부터의 광이나 수분의 유입을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 적층 렌즈 구조체(11) 및 카메라 모듈(1)을 제작할 수 있다.
<16.4 고농도 도프 기판을 사용한 렌즈 부착 기판>
도 61의 A 및 B는, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)의 변형례인 렌즈 부착 기판(41a'-1과 41a'-2)의 단면도이다.
도 61의 렌즈 부착 기판(41a'-1과 41a'-2)의 설명에서는, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 동일한 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분에 관해서만 설명한다.
도 61의 A에 도시되는 렌즈 부착 기판(41a'-1)은, 실리콘 기판에, B(붕소)가 고농도로 확산(이온 주입)된 고농도 도프 기판이다. 렌즈 부착 기판(41a'-1)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1019㎝-3 정도의 농도이고, 렌즈 부착 기판(41a'-1)은, 넓은 범위의 파장의 광을 효율적으로 흡수할 수 있다.
렌즈 부착 기판(41a'-1)의 기타의 구성은, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 마찬가지이다.
한편, 도 61의 B에 도시되는 렌즈 부착 기판(41a'-2)에서는, 실리콘 기판의 영역이, 불순물 농도가 다른 2개의 영역, 즉, 제1의 영역(1551)과 제2의 영역(1552)으로 나눠진다.
제1의 영역(1551)은, 광이 입사되는 측의 기판 표면부터 소정의 깊이(예를 들면, 3㎛ 정도)로 형성되어 있다. 제1의 영역(1551)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1016㎝-3 정도의 고농도이다. 제2의 영역(1552)은, 그 불순물 농도가, 예를 들면, 1×1010㎝-3 정도가 되고, 제1의 농도보다도 낮은 농도로 되어 있다. 제1의 영역(1551) 및 제2의 영역(1552)에 확산(이온 주입)된 이온은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41a'-1)과 마찬가지로, B(붕소)이다.
렌즈 부착 기판(41a'-2)의 광 입사측이 되는 제1의 영역(1551)의 불순물 농도는, 1×1016㎝-3 정도이고, 렌즈 부착 기판(41a'-1)의 불순물 농도(예를 들면, 1×1019㎝-3)보다도 낮다. 그래서, 렌즈 부착 기판(41a'-2)에서는, 관통구멍(83)의 측벽에 형성되는 차광막(121')의 막두께가, 도 61의 A의 렌즈 부착 기판(41a'-1)의 차광막(121)보다도 두껍게 형성되어 있다. 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41a'-1)의 차광막(121)의 막두께가 2㎛라고 하면, 렌즈 부착 기판(41a'-2)의 차광막(121')의 막두께는, 5㎛로 형성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41a'-2)의 기타의 구성은, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 마찬가지이다.
이상과 같이, 렌즈 부착 기판(41a'-1 및 41a'-2)으로서, 고농도 도프 기판을 채용함에 의해, 차광막(121)이나 상측 표면층(122)을 투과하여 기판에 도달한 광을 기재 그 자체에서 흡수할 수 있기 때문에, 반사광을 억제할 수 있다. 도핑량은, 기판에 도달한 광을 흡수할 수 있으면 좋기 때문에, 기판에 도달하여 오는 광량이나, 차광막(121)이나 상측 표면층(122)의 막두께에 의해, 적절히 설정할 수 있다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a'-1 및 41a'-2)으로서, 취급 용이한 실리콘 기판을 사용하기 때문에, 핸들링이 용이하다. 차광막(121)이나 상측 표면층(122)을 투과하여 기판에 도달한 광을 기재 그 자체에서 흡수할 수 있기 때문에, 차광막(121)이나 상측 표면층(122), 적층된 기판 자체의 두께 등을 얇게 할 수가 있어서, 박막화, 구조의 간편화가 가능하다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a'-1 및 41a'-2)에서, 실리콘 기판에 도프되는 이온은, B(붕소)로 한정되지 않고, 그 밖에, 예를 들면, 인(P), 비소(As), 또는 안티몬(Sb) 등이라도 좋고, 다시 말하면, 광흡수량이 증가한 밴드 구조를 취할 수 있는 원소라면 좋다.
또한, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 기타의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e)에 관해서도, 렌즈 부착 기판(41a'-1 및 41a'-2)과 같은 구성으로 할 수 있다.
<제조 방법>
도 62의 A 내지 D를 참조하여, 도 61의 A에 도시한 렌즈 부착 기판(41a'-1)의 제조 방법에 관해 설명한다.
처음에, 도 62의 A에 도시되는 바와 같이, B(붕소)가 고농도로 확산(이온 주입)된 기판 상태의 고농도 도프 기판(1561W)이 준비된다. 고농도 도프 기판(1561W)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1019㎝-3 정도이다.
다음에, 도 62의 B에 도시되는 바와 같이, 고농도 도프 기판(1561W)의 소정의 위치에, 에칭에 의해, 관통구멍(83)이 형성된다. 도 62에서는, 지면의 제약상, 2개의 관통구멍(83)만이 나타나 있지만, 실제로는, 고농도 도프 기판(1561W)의 평면 방향으로, 다수의 관통구멍(83)이 형성되어 있다.
다음에, 도 62의 C에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)의 측벽에, 흑색의 레지스트 재료를 스프레이 코트에 의해 도포함에 의해, 차광막(121)이 성막된다.
그리고, 도 62의 D에 도시되는 바와 같이, 렌즈(21)를 포함하는 렌즈 수지부(82)가, 도 23을 참조하여 설명한 상형(201)과 하형(181)을 이용한 가압 성형에 의해, 관통구멍(83)의 내측에 형성된다.
그 후, 도시는 생략하지만, 고농도 도프 기판(1561W)과 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에 상측 표면층(122)이 성막되고, 고농도 도프 기판(1561W)과 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에 하측 표면층(123)이 성막되고, 개편화된다. 이에 의해, 도 61의 A에 도시한 렌즈 부착 기판(41a'-1)이 완성된다.
다음에, 도 63의 A 내지 F를 참조하여, 도 61의 B에 도시한 렌즈 부착 기판(41a'-2)의 제조 방법에 관해 설명한다.
처음에, 도 63의 A에 도시되는 바와 같이, B(붕소)가 소정의 농도로 확산(이온 주입)된 기판 상태의 도프 기판(1571W)이 준비된다. 도프 기판(1571W)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1010㎝-3 정도이다.
다음에, 도 63의 B에 도시되는 바와 같이, 도프 기판(1571W)의 소정의 위치에, 에칭에 의해, 관통구멍(83)이 형성된다. 도 63에서는, 지면의 제약상, 2개의 관통구멍(83)만이 나타나 있지만, 실제로는, 도프 기판(1571W)의 평면 방향으로, 다수의 관통구멍(83)이 형성되어 있다.
다음에, 도 63의 C에 도시되는 바와 같이, 도프 기판(1571W)의 광입사면측의 기판 표면에서 소정의 깊이(예를 들면, 3㎛ 정도)까지, B(붕소)가 이온 주입된 후, 900℃로 열처리가 시행된다. 그 결과, 도 63의 D에 도시되는 바와 같이, 불순물 농도가 고농도인 제1의 영역(1551)과, 그것보다도 저농도인 제2의 영역(1552)이 형성된다.
그리고, 도 63의 E에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)의 측벽에, 흑색의 레지스트 재료를 스프레이 코트에 의해 도포함에 의해, 차광막(121)이 성막된다.
또한, 도 63의 F에 도시되는 바와 같이, 렌즈(21)를 포함하는 렌즈 수지부(82)가, 도 23을 참조하여 설명한 상형(201)과 하형(181)을 이용한 가압 성형에 의해, 관통구멍(83)의 내측에 형성된다.
그 후, 도시는 생략하지만, 도프 기판(1571W)과 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에 상측 표면층(122)이 성막되고, 도프 기판(1571W)과 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에 하측 표면층(123)이 성막되고, 개편화된다. 이에 의해, 도 61의 B에 도시한 렌즈 부착 기판(41a'-2)이 완성된다.
도 1에 도시한 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 각각을, 도 61에 도시한 바와 같은 고농도 도프 기판으로 할 수 있다. 이에 의해, 기판 자체의 광흡수량을 올릴 수 있다.
<17. 수광 소자의 화소 배열과 조리개판의 구조와 용도 설명>
다음에, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)이 구비하는 수광 소자(12)의 화소 배열과 조리개판(51)의 구성에 관해 더욱 설명한다.
도 64의 A 내지 D는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)에 구비되는 조리개판(51)의 평면 형상의 예를 도시하는 도면이다.
조리개판(51)은, 광을 흡수 또는 반사함으로써 입사를 막는 차폐 영역(51a)과, 광을 투과시키는 개구 영역(51b)을 구비한다.
도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)에 구비되는 4개의 광학 유닛(13)은, 조리개판(51)의 개구 영역(51b)의 개구경이, 도 64의 A 내지 D에 도시되는 바와 같이, 4개 모두 같은 크기라도 좋고, 다른 크기라도 좋다. 도 64의 A 내지 D의 도면 중의 "L", "M", "S"는, 개구 영역(51b)의 개구경이 "대", "중", "소"인 것을 나타낸다.
도 64의 A에 기재된 조리개판(51)은, 4개의 개구 영역(51b)의 개구경이 같다.
도 64의 B에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 "중" 즉, 표준적인 조리개의 개구이다. 이것은 예를 들면 도 13에 기재한 바와 같이, 조리개판(51)이, 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈(21)에 약간 중첩하고 있어도 좋다, 환언하면, 렌즈(21)의 직경보다도 조리개판(51)의 개구 영역(51b)의 쪽이 약간 작아도 좋다. 그리고, 도 64의 B에 기재된 조리개판(51)의 나머지 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 "대" 즉, 앞서 기술한 개구경의 크기가 "중"인 것 보다도, 개구경이 크다. 이 큰 개구 영역(51b)은, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에, 보다 많은 광을 카메라 모듈(1)에 구비되는 수광 소자(12)에 입사시킨다는 작용을 가져온다.
도 64의 C에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 "중" 즉, 표준적인 조리개의 개구이다. 그리고, 도 64의 C에 기재된 조리개판(51)의 나머지 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 "소" 즉, 앞서 기술한 개구경의 크기가 "중"인 것 보다도, 개구경이 작다. 이 작은 개구 영역(51b)은, 예를 들면 피사체의 조도가 높고, 여기서의 광을 개구경의 크기가 "중"인 개구 영역(51b)을 통하여 카메라 모듈(1)에 구비되는 수광 소자(12)에 입사시키면 수광 소자(12)에 구비되는 광전변환부에서 발생한 전하가 광전변환부의 포화 전하량을 넘고 버리는 경우에, 수광 소자(12)에 입사하는 광량을 줄인다는 작용을 가져온다.
도 64의 D에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 "중" 즉, 표준적인 조리개의 개구이다. 그리고, 도 64의 D에 기재된 조리개판(51)의 나머지 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 1개가 "대", 1개가 "소"이다. 이들의 개구 영역(51b)은, 도 64의 B와 도 64의 C에서 기술한 개구경의 크기가 "대" 및 "소"의 개구 영역(51b)과 같은 작용을 가져온다.
도 65는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)의 수광 영역의 구성을 도시하고 있다.
카메라 모듈(1)은, 도 65에 도시되는 바와 같이, 4개의 광학 유닛(13)(부도시)을 구비한다. 그리고, 이들 4개의 광학 유닛(13)에 입사한 광을, 각각의 광학 유닛(13)에 대응한 수광 수단에서 각각 수광한다. 그때문에, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)은, 수광 소자(12)가, 4개의 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)을 구비한다.
또한 수광 수단에 관한 다른 실시의 형태로서, 카메라 모듈(1)에 구비되는 1개의 광학 유닛(13)에 입사한 광을 수광하는 수광 영역(1601a)을, 수광 소자(12)가 1개 구비하고, 카메라 모듈(1)이 이와 같은 수광 소자(12)를, 카메라 모듈(1)에 구비되는 광학 유닛(13)의 개수분만큼, 예를 들면 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)의 경우는 4개, 구비하는 구성이라도 좋다.
수광 영역(1601a1 내지 1601a4)은, 각각에 광을 수광하는 화소를 어레이형상으로 배열한 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)를 구비한다.
또한, 도 65에서는, 간단함을 위해, 화소 어레이에 구비되는 화소를 구동하기 위한 회로나 화소를 판독하기 위한 회로를 생략하고, 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)과, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)를 같은 크기로 나타내고 있다.
수광 영역(1601a1 내지 1601a4)에 구비되는 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 복수의 화소로 이루어지는 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 구비하고, 이들 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 종방향과 횡방향의 쌍방에 각각 복수개 어레이형상으로 배열함으로써, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)가 구성되어 있다.
수광 소자(12)에 구비되는 4개의 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)상에는, 각각에 광학 유닛(13)이 배치된다. 4개의 광학 유닛(13)은, 그 일부로서 조리개판(51)을 구비한다. 도 65에서는, 조리개판(51)의 4개의 개구 영역(51b)의 개구경의 한 예로서, 도 64의 D에 도시한 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이 파선으로 도시되어 있다.
화상의 신호 처리의 분야에서는, 원화상(原畵像)에 대해 적용함에 의해 해상도가 높은 화상을 얻는 기술로서, 초해상(超解像) 기술(super-resolution technique)이 알려져 있다. 그 한 예는, 예를 들면 일본 특개2015-102794에 개시되어 있다.
도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 단면 구조로서, 도 13, 도 16, 도 17이나, 도 34, 도 35, 도 37, 도 55에 기재된 구조를 취할 수 있다.
이들의 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 관해 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나 있다. 이에 의해, 광축이 같은 방향을 향하면서, 다른 수광 영역을 이용하여, 반드시 동일지는 않다는 복수매의 화상을 얻을 수 있다.
이와 같은 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻어진 복수매의 원화상을 기초로, 이들에 초해상 기술을 이용하여, 1개의 광학 유닛(13)으로부터 얻어지는 1매의 화상보다도, 해상도가 높은 화상을 얻는데 적합하다.
도 66 내지 도 69는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 도시한 카메라 모듈(1)의 수광 영역의 화소의 구성례를 도시하고 있다.
또한, 도 66 내지 도 69에서, G의 화소는, 녹색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타내고, R의 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타내고, B의 화소는, 청색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타낸다. C의 화소는, 가시광의 전파장 영역의 광을 수광하는 화소를 나타낸다.
도 66은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제1의 예를 도시하고 있다.
4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)에서는, 각각, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)가 행방향 및 열방향으로 반복 배열되어 있다. 도 66의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, G, B, G의 화소로 구성되어 있다.
도 66의 화소 배열은, 가시광이 조사된 피사체로부터의 입사광을 적색(R)·녹색(G)·청색(B)으로 분광하여 RGB 3색으로 이루어지는 화상을 얻는데 적합하다는 작용을 가져온다.
도 67은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제2의 예를 도시하고 있다.
도 67의 화소 배열은, 도 66의 화소 배열과는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 구성하는 각 화소가 수광하는 광의 파장(색)의 조합이 다르다. 도 67에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, G, B, C의 화소로 구성되어 있다.
도 67의 화소 배열은, 상술한 바와 같이 R, G, B로 분광하지 않고 가시광의 전파장 영역의 광을 수광하는 C의 화소를 구비한다. C의 화소는 분광한 일부의 광을 수광하는 R, G, B의 화소보다도 수광하는 광량이 많다. 이 때문에 이 구성은, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우라도, 이 수광량이 많은 C의 화소에서 얻어지는 정보, 예를 들면 피사체의 휘도 정보를 이용하여, 명도가 보다 높은 화상 또는 휘도에 관한 계조성(階調性, gradation)이 보다 많은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 68은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제3의 예를 도시하고 있다.
도 68에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, C, B, C의 화소로 구성되어 있다.
도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, G의 화소를 구비하지 않는다. G의 화소에 상당하는 정보는, C, R, 및 B의 화소로부터의 정보를 연산 처리함에 의해 얻는다. 예를 들면, C의 화소의 출력치로부터, R의 화소와 B의 화소의 출력치를 뺌(減)에 의해 얻는다.
도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, 전파장 영역의 광을 수광하는 C의 화소를, 도 67에 기재된 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 2배가 되는 2개 구비한다. 또한, 도 68에 구비되는 화소 어레이(1601b)에서의 C의 화소의 피치가, 화소 어레이(1601b)의 종방향과 횡방향의 쌍방에서, 도 67에 구비되는 화소 어레이(1601b)에서의 C의 화소의 피치의 2배로 되도록, 도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, 2개의 C의 화소를 반복 단위(1602c)의 외형선의 대각선 방향으로 배치하고 있다.
이 때문에 도 68에 기재된 구성은, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에, 수광량이 많은 C의 화소으로부터 얻는 정보, 예를 들면 휘도 정보를, 도 67에 기재된 구성과 비교하여, 2배의 해상도로 얻는 것이 가능해지고, 이에 의해 해상도가 2배 높고 선명한 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 69는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제4의 예를 도시하고 있다.
도 69에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, C, C, C의 화소로 구성되어 있다.
예를 들면, 자동차에 탑재하여 전방을 촬영하는 카메라 용도인 경우, 컬러 화상은 반드시 필요하게 되지 않는 경우가 많이 있다. 전방을 주행하는 자동차의 적색의 브레이크 램프와 도로에 마련된 신호기의 적신호를 인식할 수 있고, 또한, 기타의 피사체의 형상을 인식할 수 있는 것이 요구된 경우가 많다.
이 때문에 도 69에 기재된 구성은, R의 화소를 구비함으로써 자동차의 적색의 브레이크 램프와 도로에 마련된 신호기의 적신호를 인식하고, 또한, 수광량이 많은 C의 화소를 도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c)보다도 더욱 수많이 구비함으로써, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에도, 보다 해상도가 높고 선명한 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
또한, 도 66 내지 69에 도시한 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 그 어느 것이나, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 64의 A 내지 D에 기재된 어느 것을 이용하여도 좋다.
도 66 내지 69에 도시한 수광 소자(12)의 어느 하나와, 도 64의 A 내지 D의 어느 하나의 조리개판(51)을 구비한, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 관해 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나 있다.
이와 같은 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻어진 복수매의 원화상에 초해상 기술을 적응하여, 보다 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 70은, 도 66에 도시한 화소 배열의 변형례를 도시하고 있다.
도 66의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, G, B, G의 화소로 구성되고, 같은 색의 2개의 G의 화소의 구조가 동일함에 대해, 도 70에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, G1, B, G2의 화소로 구성되고, 같은 색의 2개의 G의 화소, 즉, G1의 화소와 G2의 화소에서, 화소의 구조가 다르다.
G1의 화소와 G2의 화소는, 화소에 구비되는 신호 생성 수단(예를 들면 포토 다이오드)로서, G1의 화소보다도 G2의 화소의 쪽이, 그 적정한 동작 한계가 높은 것(예를 들면 포화 전하량이 큰 것)을 구비한다. 또한, 화소에 구비되는 생성 신호의 변환 수단(예를 들면 전하 전압 변환 용량)의 크기도, G1의 화소보다도 G2의 화소의 쪽이 큰 것을 구비한다.
이들의 구성에 의해, G2의 화소는, 단위시간당에 일정량의 신호(예를 들면 전하)가 생성한 경우의 출력 신호가 G1의 화소보다도 작게 억제되고, 또한 포화 전하량이 크기 때문에, 예를 들면, 피사체의 조도가 높은 경우에도, 화소가 동작 한계에는 이르지 않고, 이에 의해 높은 계조성을 갖는 화상을 얻어진다는 작용을 가져온다.
한편, G1의 화소는, 단위시간당에 일정량의 신호(예를 들면 전하)가 생성한 경우에, G2의 화소보다도 큰 출력 신호를 얻을 수 있기 때문에, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮은 경우에도, 높은 계조성을 갖는 화상을 얻어진다는 작용을 가져온다.
도 70에 기재된 수광 소자(12)는, 이와 같은 G1의 화소와 G2의 화소를 구비하기 때문에, 넓은 조도 범위에서 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는, 이른바 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 71은, 도 68의 화소 배열의 변형례를 도시하고 있다.
도 68의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C, B, C의 화소로 구성되고, 같은 색의 2개의 C의 화소의 구조가 동일함에 대해, 도 71에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C1, B, C2의 화소로 구성되고, 같은 색의 2개의 C의 화소, 즉, C1의 화소와 C2의 화소에서, 화소의 구조가 다르다.
C1의 화소와 C2의 화소도, 화소에 구비되는 신호 생성 수단(예를 들면 포토 다이오드)로서, C1의 화소보다도 C2의 화소의 쪽이, 그 동작 한계가 높은 것(예를 들면 포화 전하량이 큰 것)을 구비한다. 또한, 화소에 구비되는 생성 신호의 변환 수단(예를 들면 전하 전압 변환 용량)의 크기도, C1의 화소보다도 C2의 화소의 쪽이 큰 것을 구비한다.
도 72는, 도 69의 화소 배열의 변형례를 도시하고 있다.
도 69의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C, C, C의 화소로 구성되고, 같은 색의 3개의 C의 화소의 구조가 동일함에 대해, 도 72에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C1, C2, C3의 화소로 구성되고, 같은 색의 3개의 C의 화소, 즉, C1 내지 C3의 화소에서, 화소의 구조가 다르다.
예를 들면, C1 내지 C3의 화소도, 화소에 구비되는 신호 생성 수단(예를 들면 포토 다이오드)로서, C1의 화소보다도 C2의 화소, C2의 화소보다도 C3의 화소의 쪽이, 그 동작 한계가 높은 것(예를 들면 포화 전하량이 큰 것)을 구비한다. 또한, 화소에 구비되는 생성 신호의 변환 수단(예를 들면 전하 전압 변환 용량)의 크기도, C1의 화소보다도 C2의 화소, C2의 화소보다도 C3의 화소의 쪽이 큰 것을 구비한다.
도 71 및 도 72에 기재된 수광 소자(12)는, 상기한 구성을 구비하기 때문에, 도 70에 기재된 수광 소자(12)와 마찬가지로 넓은 조도 범위에서 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는, 이른바 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 70 내지 도 72에 기재된 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 D에 도시한 각종의 조리개판(51)의 구성이나, 그들의 변형례를 채용할 수 있다.
도 70 내지 도 72에 도시한 수광 소자(12)의 어느 하나와, 도 64의 A 내지 D의 어느 하나의 조리개판(51)을 구비한, 도 10의 A 내지 D와 도 11의 A 내지 F에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 관해 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나 있다.
이와 같은 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻어진 복수매의 원화상에 초해상 기술을 적응하여, 보다 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 73의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제5의 예를 도시하고 있다.
수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 상술한 바와 같이 반드시 동일한 구조가 아니라, 도 73의 A에 도시되는 바와 같이, 다른 구조라도 좋다.
도 73의 A에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)의 구조가 같고, 화소 어레이(1601b1과 1601b4)를 구성하는 반복 단위(1602c1과 1602c4)의 구조도 같다.
이에 대해, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)의 구조는, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)의 구조와 다르다. 구체적으로는, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)의 반복 단위(1602c2와 1602c3)에 포함되는 화소 사이즈가, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)의 반복 단위(1602c1과 1602c4)의 화소 사이즈보다 크다. 또 다시 말하면, 화소에 포함되는 광전변환부의 크기가 크다. 화소 사이즈가 크기 때문에, 반복 단위(1602c2와 1602c3)의 영역 사이즈도, 반복 단위(1602c1과 1602c4)의 영역 사이즈보다 크다. 이 때문에, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)는, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)와 비교하여, 같은 면적이지만, 적은 화소수로 구성되어 있다.
도 73의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 C에 도시한 각종의 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 73의 B 내지 D에 도시되는 조리개판(51)의 구성, 또는, 그들의 변형례를 채용할 수 있다.
일반적으로, 큰 화소를 이용하는 수광 소자는, 작은 화소를 이용하는 수광 소자보다도, 신호 노이즈비(S/N비)가 좋은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
예를 들면 신호의 판독 회로나 판독 신호를 증폭하는 회로에서의 노이즈의 크기는, 큰 화소를 이용하는 수광 소자와 작은 화소를 이용하는 수광 소자에서 거의 같음에 대해, 화소에 구비되는 신호 생성부에서 생성하는 신호의 크기는, 화소가 클수록 커진다.
이 때문에, 큰 화소를 이용하는 수광 소자는, 작은 화소를 이용하는 수광 소자보다도, 신호 노이즈비(S/N비)가 좋은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
한편, 화소 어레이의 크기가 같으면, 작은 화소를 이용하는 수광 소자는, 큰 화소를 이용하는 수광 소자보다도, 해상도가 높아진다.
이 때문에, 작은 화소를 이용하는 수광 소자는, 큰 화소를 이용하는 수광 소자보다도, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
도 73의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기한 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1과 1601a4)을 이용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 또한 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적응하여 보다 해상도가 높은 화상도 얻는다는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수가 없어서, 화상의 S/N비가 저하될 우려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 이용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 또한 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적응하여 보다 해상도가 높은 화상도 얻는다는 작용을 가져온다.
이 경우, 도 73의 A에 도시한 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 73의 B에 기재된 조리개판(51)의 형상을 이용하여도 좋다.
도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 73의 C의 조리개판(51)은, 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 다른 수광 영역과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다도 크다.
이 때문에, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 73의 C의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)은, 도 73의 B의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)보다도, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수가 없는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에서, 보다 S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 73의 D의 조리개판(51)은, 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 다른 수광 영역과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다도 작다.
이 때문에, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 73의 D의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)은, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 73의 B의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)보다도, 예를 들면, 피사체의 조도가 높기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 입사하는 광의 양을 억제한다는 작용을 가져온다.
이에 의해, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사하여 버리고, 이에 의해 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계를 초과하여 버린다(예를 들면 포화 전하량을 넘어 버린다)는 사태의 발생을 억제한다는 작용을 가져온다.
도 74의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제6의 예를 도시하고 있다.
도 74의 A에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 반복 단위(1602c1)의 영역 사이즈가, 화소 어레이(1601b2 및 1601b3)의 반복 단위(1602c1 및 1602c2의) 영역 사이즈보다도 작다. 화소 어레이(1601b4)의 반복 단위(1602c4)의 영역 사이즈는, 화소 어레이(1601b2 및 1601b3)의 반복 단위(1602c1 및 1602c2의) 영역 사이즈보다도 크다.
즉, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 영역 사이즈에는, (반복 단위(1602c1))<[(반복 단위(1602c2))=(반복 단위(1602c3))]<(반복 단위(1602c4))라는 관계가 있다.
반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 영역 사이즈가 클수록, 화소 사이즈도 크고, 광전변환부의 사이즈도 크다.
도 74의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 C에 도시한 각종의 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 74의 B 내지 D에 도시되는 조리개판(51)의 구성, 또는, 그들의 변형례를 채용할 수 있다.
도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기한 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1)을 이용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수가 없어서, 화상의 S/N비가 저하될 우려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 이용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 또한 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적응하여 보다 해상도가 높은 화상도 얻는다는 작용을 가져온다.
피사체의 조도가 더욱 낮기 때문에 수광 소자(12)에서의 화상의 S/N비가 더욱 저하될 우려가 있는 경우에는, S/N비가 더욱 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a4)을 이용하여, S/N비가 더욱 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
이 경우, 도 74의 A에 도시한 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 74의 B에 기재된 조리개판(51)의 형상을 이용하여도 좋다.
도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 74의 C의 조리개판(51)은, 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 작은 화상을 이용한 수광 영역(1601a1)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다도 크다. 또한, 더욱 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a4)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)은, 더욱 크다.
이 때문에, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 C의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)은, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 B의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)보다도, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수가 없는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에서, 보다 S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해짐과 함께, 피사체의 조도가 더욱 낮은 경우에, 수광 영역(1601a4)에서, 더욱 S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 예를 들면, 도 74의 D의 조리개판(51)은, 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 작은 화상을 이용한 수광 영역(1601a1)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다도 작다. 또한, 더욱 큰 화소를 이용한 수광 영역(1601a4)과 조합시켜서 이용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)은, 더욱 작다.
이 때문에, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 D의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)은, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 B의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 도시한 수광 소자(12)와 조합시켜서 이용하는 카메라 모듈(1)보다도, 예를 들면, 피사체의 조도가 높기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 입사하는 광의 양을 억제한다는 작용을 가져온다.
이에 의해, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사해 버리고, 이에 의해 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계를 초과하고 버린다(예를 들면 포화 전하량을 넘어 버린다)는 사태의 발생을 억제한다는 작용을 가져온다.
또한, 수광 영역(1601a4)에 입사하는 광의 양을 더욱 억제하고, 이에 의해, 수광 영역(1601a4)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사하여 버리고, 이에 의해 수광 영역(1601a4)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계를 초과하여 버린다(예를 들면 포화 전하량을 넘어 버린다)는 사태의 발생도 억제한다는 작용을 가져온다.
또한, 다른 실시 형태로서, 예를 들면 일반적인 카메라에서 사용되는 바와 같이, 복수매의 판을 조합시키고, 그 위치 관계를 바꿈으로써 개구의 크기를 바꾸는 조리개와 마찬가지의 구조를 이용하여, 개구 영역(51b)이 가변이 되는 조리개판(51)을 카메라 모듈이 구비하고, 피사체의 조도에 응하여 조리개의 개구의 크기를 바꾸는 구조로 하여도 좋다.
예를 들면, 도 73의 A와 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)를 사용하는 경우에, 피사체의 조도가 낮은 경우에는, 도 73의 B 내지 D와 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 73의 C와 도 74의 C의 형상을 이용하고, 이보다도 피사체의 조도가 높은 경우에는, 도 73의 B와 도 74의 B의 형상을 이용하고 이보다도 더욱 피사체의 조도가 높은 경우에는, 도 73의 D와 도 74의 D의 형상을 이용한다라는 구조로 하여도 좋다.
도 75는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제7의 예를 도시하고 있다.
도 75에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 전(全) 화소는, 녹색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 전 화소는, 청색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 전 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 전 화소는, 녹색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 76은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제8의 예를 도시하고 있다.
도 76에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 전 화소는, 녹색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 전 화소는, 청색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 전 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 77은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제9의 예를 도시하고 있다.
도 77에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 전 화소는, 청색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 전 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 78은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제10의 예를 도시하고 있다.
도 78에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 전 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 전 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 75 내지 도 78에 도시한 바와 같이, 수광 소자(12)의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 화소 어레이 단위로 동일 대역의 파장의 광을 수광 하도록 구성할 수 있다.
종래로부터 알려지는 RGB 3판식의 고체 촬상 장치는, 수광 소자를 3개 구비하여 각각의 수광 소자가, R화상만, G화상만, B화상만을 촬영한다. 종래로부터 알려지는 RGB 3판식의 고체 촬상 장치는, 1개의 광학 유닛에 입사한 광을, 프리즘에 의해 3방향으로 분광한 후, 3개의 수광 소자를 이용하여 수광하고 있다. 이 때문에, 3개의 수광 소자에 입사하는 피사체 화상의 위치는, 3개의 사이에서 동일하다. 이 때문에 이들 3개의 화상에 초해상 기술을 적용하여, 감도가 높은 화상을 얻기가 어렵다.
이에 대해, 도 75 내지 도 78에 기재된 수광 소자(12)의 어느 하나를 사용하는, 도 10과 도 11에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면에서, 그 면 내의 종방향과 횡방향의 각각에 2개씩 광학 유닛(13)이 배치되고, 또한 이들 4개의 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 평행하게 되어 같은 방향으로 늘어나 있다. 이에 의해, 광축이 같은 방향을 향하면서, 수광 소자(12)가 구비하는 4개의 다른 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)을 이용하여, 반드시 동일하지가 않다는 복수매의 화상을 얻을 수 있다.
이와 같은 구조의 카메라 모듈(1)은, 상기한 배치의 4개의 광학 유닛(13)으로부터 얻어진 복수매의 화상을 기초로, 이들에 초해상 기술을 이용하여, 1개의 광학 유닛(13)으로부터 얻어지는 1매의 화상보다도, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다는 작용을 가져온다.
또한, 도 75에 기재된 수광 소자(12)에 의해, G, R, G, B, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 66에 기재된 수광 소자(12)에서, G, R, G, B, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
도 76에 기재된 수광 소자(12)에서, R, G, B, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 67에 기재된 수광 소자(12)에서, R, G, B, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
도 77에 기재된 수광 소자(12)에서, R, C, B, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 68에 기재된 수광 소자(12)에서, R, C, B, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
도 78에 기재된 수광 소자(12)에서, R, C, C, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 69에 기재된 수광 소자(12)에서, R, C, C, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
도 75 내지 도 78에 도시한 수광 소자(12)의 어느 하나를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 D에 도시한 각종의 조리개판(51)의 구성이나, 그들의 변형례를 채용할 수 있다.
도 79의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제11의 예를 도시하고 있다.
도 79의 A에 도시되는 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4) 각각에서, 1화소의 화소 사이즈, 또는, 각 화소가 수광하는 광의 파장이 다르다.
화소 사이즈에 관해서는, 화소 어레이(1601b1)가 가장 작고, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)가 같은사이즈이고, 화소 어레이(1601b1)보다 크고, 화소 어레이(1601b4)가, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)보다도, 더욱 크게 구성되어 있다. 화소 사이즈의 크기는, 각 화소가 구비하는 광전변환부의 크기와 비례한다.
각 화소가 수광하는 광의 파장에 관해서는, 화소 어레이(1601b1, 1601b2, 및 1601b4)는, 가시광 전체 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되고, 화소 어레이(1601b3)는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기한 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1)을 이용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮기 때문에 수광 소자(12)에서 큰 신호를 얻을 수가 없어서, 화상의 S/N비가 저하될 우려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2)을 이용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
피사체의 조도가 더욱 낮기 때문에 수광 소자(12)에서의 화상의 S/N비가 더욱 저하될 우려가 있는 경우에는, S/N비가 더욱 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a4)을 이용하여, S/N비가 더욱 높은 화상을 얻는 것이 가능해진다는 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 79의 B의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 B의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 79의 C의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 C의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용하는 구성에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 79의 D의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관한 3매 중, 도 74의 D의 조리개판(51)을 조합시켜서 이용함에 의해 가져오는 작용과, 같은 작용을 가져온다.
도 79의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)에는, 도 64의 A 또는 D에 도시한 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 79의 B 내지 D에 도시되는 조리개판(51)의 구성, 또는, 그들의 변형례를 채용할 수 있다.
<18. 렌즈 수지부의 제1의 형상례>
다음에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)을 제조할 때의, 렌즈 재료인 수지의 경화 수축에 의한 변형을 저감하기 위한 렌즈 수지부(82)의 형상에 관해 설명한다.
상세에 관해서는 도 23을 참조하여 설명하였지만, 렌즈 수지부(82)는, 도 80의 A에 도시되는 바와 같이, 지지 기판(81W)에 형성된 관통구멍(83)의 내측에, 에너지 경화성 수지(191)가 충전(적하)된 후, 광학 전사면(202)을 갖는 상형(201)과, 광학 전사면(182)을 갖는 하형(181)으로 끼워 넣고, 예를 들면, 열 또는 UV광을 에너지로서 주어, 에너지 경화성 수지(191)를 경화시킴에 의해, 성형된다.
이때, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 수축에 의해, 경화 후의 렌즈 형상이 금형과 다른 일이 있다. 즉, 경화 후에, 금형으로부터 박리한 렌즈 형상은, 금형 형상과는 다른 일이 있고, 도 80의 A의 예와 같이, 에너지 경화성 수지(191)가 경화된 렌즈 수지부(82)와, 상형(201)의 광학 전사면(202)을, 비교하여 보면, 간극이 생기게 된다.
또는 또한, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 수축에 의해, 도 80의 B에 도시되는 바와 같이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 휘어 버리는 일이 있다. 도 80의 B는, 도 19의 B에 도시한, 관통구멍(83)의 평면 형상이 사각형인 경우의 렌즈 부착 기판(41W)의 예를 도시하고 있다.
그래서, 이하에서는, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변화를 저감하거나, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐을 억제할 수 있는 렌즈 수지부(82)의 형상에 관해 설명한다.
(경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변형을 저감하는 지지부의 형상)
도 81은, 경화 수축에 의한 변형을 저감한 렌즈 수지부(82)의 형상례(이하, 제1의 형상례라고도 칭한다)를 도시하고 있다.
도 81의 A는, 제1의 형상례에 관한 렌즈 수지부(82)를 갖는 렌즈 부착 기판(41)을 4분할한 1/4 상당 부분의 사시도를 도시하고 있다. 도 81의 B는, 도 81의 A의 단면도이다.
또한, 도 81에서 도시하지 않은 3/4 상당 부분의 렌즈 부착 기판(41)의 형상도, 도 81의 A에 도시하는 형상과 점대칭 또는 선대칭으로 표시되고, 마찬가지이다. 또한, 도 81에서는, 개편화한 후의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 형상에 관해 설명하지만, 개편화하기 전의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서도 마찬가지이다.
렌즈 부착 기판(41)은, 지지 기판(81)에 형성된 관통구멍(83)의 내측에 렌즈 수지부(82)가 배치된 구성이다. 렌즈 수지부(82)는, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 되어 형성한 부위이고, 렌즈부(91)와 지지부(92)를 구비한다.
렌즈부(91)는, 렌즈로서의 성능을 갖는 부위, 환언하면, 「광굴절시켜서 집속(集束) 또는 발산(發散)시키는 부위」,또는, 「오목면이나 비구면 등의 곡면을 구비하는 부위, 또는 프레넬 렌즈나 회절 격자를 이용한 렌즈로 이용하는 복수개의 다각형을 연속해서 배치한 부위」이다.
지지부(92)는, 렌즈부(91)로부터 지지 기판(81)까지 연재되어 렌즈부(91)를 지지하는 부위이고, 렌즈부(91)를 지지 기판(81)에 접합한 접합부라고 말할 수 있다. 지지부(92)는, 완부(101)와 각부(102)로 구성되고, 렌즈부(91)의 외주측에 위치한다.
이상의 렌즈 수지부(82)의 설명은, 도 14, 도 24 등을 참조하여 설명한 내용과 같다.
도 81의 렌즈 수지부(82)의 형상이, 도 14, 도 24 등에서 도시한 렌즈 수지부(82)의 형상과 다른 점은, 지지부(92)의 일부인 완부(101)가, 두께가 다른 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)로 나뉘어 있는 점이다.
제1 완부(101a)는, 평면 방향에서 각부(102)에 가까운 측의 부분이고, 지지부(92) 중에서 가장 두께가 얇은 부분인 최박부(最薄部)이다.
한편, 제2 완부(101b)는, 평면 방향에서의 렌즈부(91)에 가까운 측의 부분이고, 렌즈부(91)의 외주부분과 같은 정도의 두께를 구비하고 있는 부분이다.
도 81의 B에 도시되는 바와 같이, 제1 완부(101a)의 두께는, 렌즈부(91)의 가장 두꺼운 부분의 두께보다 얇다. 또한, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)는, 렌즈부(91)의 중앙부(광축 중심)(L1)에서의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)에서의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치한다.
또한, 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)는, 렌즈부(91)의 중심의 두께 방향의 위치와 개략 일치하고, 지지 기판(81)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와도 개략 일치한다.
개략 일치의 정도로서는, 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)와, 렌즈부(91)의 중심의 두께 방향의 위치와의 차는, 렌즈부(91)의 가장 두꺼운 부분의 두께의 1/3 이하가 되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)와, 지지 기판(81)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와의 차는, 지지 기판(81)의 두께의 15% 이하가 되는 것이 보다 바람직하다.
도 82는, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾸어, 경화 수축 후의 렌즈부(91)의 금형으로부터의 괴리량(乖離量)을 검증한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 82의 횡축은, 지지 기판(81)의 하면을 기준으로 한, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 나타내고, 종축은, 경화 수축 후의 렌즈부(91)의 금형으로부터의 괴리량을 나타낸다.
도 82의 그래프에서는, 제1 완부(101a)의 두께를, 제2 완부(101b)의 두께보다도 얇은 0.1㎜로 한 경우, 제2 완부(101b)의 두께와 같은 0.3㎜로 한 경우, 제2 완부(101b)의 두께보다 두꺼운 0.5㎜로 한 경우의 3종류의 경우에 관해, 횡축으로 나타나는 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾼 때의, 경화 수축 후의 렌즈부(91)의 금형으로부터의 괴리량이 나타나고 있다.
도 83은, 도 82의 종축에 나타나는, 금형으로부터의 괴리량의 정의(定義)를 설명하는 도면이다.
경화 수축 후의 렌즈 수지부(82)와 금형 각각의 높이 방향(두께 방향)의 위치가 도 83 상측의 그래프와 같이 계측된 경우, 렌즈부(91)와 금형과의 높이의 차분이, 도 83 하측의 그래프와 같이 산출된다. 도 83의 2개의 그래프의 횡축은, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)를 기준으로 하였을 때의 지름 방향의 위치를 나타낸다.
도 83 하측의 그래프와 같이 산출된 렌즈부(91)와 금형과의 높이 방향의 차분 중, 렌즈부(91)와 금형과의 높이 방향의 차분이 가장 커지는, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 값이, 금형으로부터의 괴리량으로서, 도 82의 그래프의 종축으로 표시된다.
도 82로 되돌아와, 검증 결과의 그래프를 참조하면, 횡축으로 나타나는 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)가, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치하는 경우가, 종축으로 나타나는 금형으로부터의 괴리량이 적다.
또한, 제1 완부(101a)의 두께를, 제2 완부(101b)의 두께보다도 얇은 0.1㎜로 한 경우, 제2 완부(101b)의 두께와 같은 0.3㎜로 한 경우, 제2 완부(101b)의 두께보다 두꺼운 0.5㎜로 한 경우의 3종류를 비교하면, 제1 완부(101a)의 두께를, 제2 완부(101b)의 두께보다도 얇은 0.1㎜로 한 경우가, 금형으로부터의 괴리량이 적다.
따라서 도 82의 검증 결과에 의하면, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치하도록 하고, 또한, 제1 완부(101a)의 두께를 얇게 형성하는 것, 즉 제1 완부(101a)를 최박부로 함으로써, 금형으로부터의 괴리량을 적게 할 수 있음이 분명해졌다.
도 84는, 렌즈 형상이 다른 딴 렌즈 부착 기판(41)의 예를 도시하고 있다.
도 84는, 렌즈 수지부(82)의 형상이 다른 점을 제외하고, 도 81의 렌즈 부착 기판(41)과 마찬가지이다. 즉, 도 84의 렌즈 수지부(82)의 렌즈 형상은, 렌즈부(91)의 곡면 형상, 제2 완부(101b)의 두께, 각부(102)의 두께 등이, 도 81의 렌즈 수지부(82)의 렌즈 형상과 다르다.
도 85는, 도 84에 도시한 렌즈 수지부(82)에서, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾸어, 경화 수축 후의 렌즈부(91)의 금형으로부터의 괴리량을 검증한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 85의 그래프에서는, 제1 완부(101a)의 두께를, 0.1㎜, 0.3㎜, 및, 0.5㎜로 한 경우의 3종류의 경우에 관해, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾼 때의, 경화 수축 후의 렌즈부(91)의 금형으로부터의 괴리량이 도시되어 있다.
제1 완부(101a)의 두께를 0.5㎜로 한 경우, 제1 완부(101a)의 두께와 제2 완부(101b)의 최외주 부분의 두께가 동등하게 되어 있다.
도 85의 검증 결과의 그래프를 참조하면, 도 84에 도시한 렌즈 수지부(82)의 형상을 채용한 경우에서도, 횡축으로 나타나는 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치하도록 하고, 또한, 제1 완부(101a)를 최박부로 함으로써, 금형으로부터의 괴리량을 적게 할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)가, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치하도록 하여, 제1 완부(101a)를, 렌즈부(91)의 가장 두꺼운 부분보다도 얇게 하고, 지지부(92) 중에서 가장 얇은 최박부가 되도록 함으로써, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변화를 저감할 수 있다. 또한, 제2 완부(101b)와 각부(102)는, 경우에 따라서는 존재하지 않아도 상관없다.
(렌즈 부착 기판의 휘어짐을 억제하는 지지부의 형상)
도 81 내지 도 85에서는, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변형을 저감하기 위한 렌즈 수지부(82)의 형상에 관해 설명하였다.
다음에, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐을 억제하기 위한 렌즈 수지부(82)의 형상에 관해 설명한다.
렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐을 억제하기 위해서는, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와, 완부(101)의 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)가, 개략 일치하도록, 완부(101)를 형성할 필요가 있다.
도 86 및 도 87을 참조하여, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)에 대해, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾸고, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐량을 검증한 결과에 관해 설명한다.
도 86은, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)에 대해, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 다양하게 바꾸어, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐량을 검증한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 86의 횡축은, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)와의 차(중앙 높이 차)를 나타내고, 종축은, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐량을 나타낸다.
도 86의 그래프에는, 도 87의 A 내지 C에 도시되는 3종류의 렌즈 형상에 관한, 계산기 시뮬레이션에 의한 검증 결과가 플롯 되어 있다.
도 86의 그래프에서 원형으로 나타난 플롯은, 도 87의 A에 도시되는, 아래로 볼록한 형상의 렌즈부(91)를 갖는 렌즈 수지부(82)의 검증 결과를 나타내고 있다.
도 86의 그래프에서 정방형으로 나타난 플롯은, 도 87의 B에 도시되는, 위로 볼록한 형상의 렌즈부(91)를 갖는 렌즈 수지부(82)의 검증 결과를 나타내고 있다.
도 86의 그래프에서 삼각형으로 나타난 플롯은, 도 87의 C에 도시되는, 상하에 볼록한 타원형상의 렌즈부(91)를 갖는 렌즈 수지부(82)의 검증 결과를 나타내고 있다.
도 86의 검증 결과의 그래프에 의하면, 지지 기판(81W)과 제1 완부(101a)의 중앙 높이 차와, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐량은, 선형(線形)의 관계(linear relation)를 가지며, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와, 완부(101)의 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를 개략 일치시키면 좋음을 알 수 있다.
예를 들면, 도 86의 그래프에서 파선의 사각형으로 도시되는, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐량이 -300㎛부터 +300㎛까지의 범위가 휘어짐량의 허용 범위라고 하면, 지지 기판(81W)과 제1 완부(101a)의 중앙 높이 차를, -100㎛부터 +40㎛까지의 범위로 하면 좋다.
또한, 도 86의 그래프에서는, 휘어짐량이 제로가 되는 중앙 높이 차는, 부(負)의 값으로 되어 있다. 이것은, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)보다도 하측, 환언하면, 지지 기판(81W)의 하면측에 배치한 편이, 휘어짐량을 제로로 하기 위해서는 바람직한 것을 의미하고 있다. 단, 이 조건은, 관통구멍(83)의 측벽이 테이퍼 형상을 갖고 있는 경우의 조건이 된다.
예를 들면, 도 88의 A에 도시되는 바와 같이, 관통구멍(83)의 측벽이 테이퍼 형상이 아닌 경우(연직면인 경우)에는, 도 88의 B의 계산기 시뮬레이션에 의한 검증 결과로 도시되는 바와 같이, 휘어짐량이 제로가 되는 중앙 높이 차는 제로일 때가 된다.
역으로, 관통구멍(83)의 측벽이, 하면보다도 상면이 렌즈부(91)에 비어져 나와 있는 역테이퍼 형상을 갖고 있는 경우, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)는, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)보다도 상측, 환언하면, 지지 기판(81W)의 상면측에 배치한 경우에, 휘어짐량이 제로가 된다.
따라서 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)는, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와 개략 일치하고, 또한, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와, 관통구멍(83)의 측벽과 이루는 각이 예각이 되는 지지 기판(81W)의 평면 사이(지지 기판(81W)의 상면 또는 하면)에 위치하는 것이 바람직하다.
최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)와, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와의 개략 일치의 정도는, 예를 들면, 지지 기판(81W)의 두께의 15% 이하가 되는 것이 바람직하다.
도 81 내지 도 88을 참조하여 설명한 렌즈 수지부(82)의 제1의 형상례를 정리하면, 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를, 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 두께 방향의 중심 위치(2012)와, 렌즈부(91)의 외주부(L2)의 두께 방향의 중심 위치(2013) 사이에 위치하고, 제1 완부(101a)의 두께를 지지부(92) 중에서 가장 얇은 최박부로 함으로써, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변형을 저감할 수 있다.
또한, 최박부인 제1 완부(101a)의 두께 방향의 중심 위치(2011)를, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와 개략 일치시킴으로써, 렌즈 부착 기판(41W)의 휘어짐을 억제할 수 있다. 또한, 개략 일치하고 있는 경우에도, 지지 기판(81W)의 두께 방향의 중심 위치(2014)와, 관통구멍(83)의 측벽과 이루는 각이 예각이 되는 지지 기판(81W)의 평면 사이(지지 기판(81W)의 상면 또는 하면)에 위치하는 것이, 보다 바람직하다.
또한, 렌즈 수지부(82)의 제1의 형상례에서는, 관통구멍(83)의 평면 형상이, 도 19의 B에 도시한 사각형(다각형)인 경우의 예로 설명하였지만, 도 19의 A에 도시한 원형이라도 마찬가지이다.
<19. 렌즈 수지부의 제2의 형상례>
다음에, 렌즈 부착 기판(41)이 조립된 제품(예를 들면, 카메라 모듈(1))을 사용하고 있을 때의 온도 변화에 의한, 렌즈 수지부(82)의 형상 변화에 관해 생각한다.
렌즈 수지부(82)의, 특히 렌즈부(91)의 형상은, 온도 변화에 의한 팽창 또는 수축에 의해 변화한다.
도 89는, 렌즈 수지부(82) 주변의 온도인 환경 온도가, 설계 온도인 20℃로부터, 60℃로 상승한 경우의, 렌즈 수지부(82)의 형상 변화를 시뮬레이션한 결과를 도시하고 있다.
환경 온도가, 설계 온도인 20℃로부터 60℃로 상승한 경우, 렌즈 수지부(82)의 형상은, 도 89 우상(右上)의 그래프의 실선으로 도시되는 형상으로부터, 파선으로 도시되는 형상으로 변화한다. 20℃인 경우와 60℃인 경우의 렌즈부(91)의 중앙부(L1)의 높이 방향(두께 방향)의 위치의 차는, -550 + (-610) = -60[㎛]이다. 또한, 부의 부호는, 도 89에서의 렌즈의 하방향을 나타낸다.
또한, 20℃인 경우와 60℃인 경우의 렌즈부(91)의 곡률 반경의 차는, 5.0 - 4.18 = -0.82[㎜]이다.
렌즈 특성으로서는, 일반적으로, 렌즈부(91)의 곡률 반경의 변화보다도, 렌즈부(91)의 높이 방향(두께 방향)의 변화의 영향이 크다.
따라서 환경 온도가 변화한 경우에, 특히, 렌즈부(91)의 높이 방향의 위치 변화를 억제하는 것이 중요해진다.
도 90은, 온도 변화에 의한 형상 변화를 저감한 렌즈 수지부(82)의 형상례(이하, 제2의 형상례라고도 칭한다)를 도시하고 있다.
도 90의 A는, 제2의 형상례에 관한 렌즈 수지부(82)를 갖는 렌즈 부착 기판(41)을 4분할한 1/4 상당 부분의 사시도를 도시하고 있다. 도 90의 B는, 도 90의 A의 렌즈 부착 기판(41)을 상면에서 본 평면도이다.
또한, 도 90에서 도시하지 않은 3/4 상당 부분의 렌즈 부착 기판(41)의 형상도, 도 90의 A에 도시하는 형상과 점대칭 또는 선대칭으로 표시되고, 마찬가지이다. 또한, 도 90에서는, 개편화한 후의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 형상에 관해 도시하고 있지만, 개편화하기 전의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서도 마찬가지이다.
제2의 형상례에 관한 렌즈 수지부(82)는, 렌즈부(91)와 지지부(92)를 구비하고, 지지부(92)는, 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)로 이루어지는 완부(101)만을 갖는다. 도 90의 렌즈 부착 기판(41)에서, 지지 기판(81)의 관통구멍(83)의 측벽은 경사하지 않기(테이퍼 형상이 아니기) 때문에, 렌즈 수지부(82)의 지지부(92)는 각부(102)를 갖고 있지 않다.
제1 완부(101a)에는, 복수의 구멍(2051)이 형성되어 있다. 복수의 구멍(2051)은, 제1 완부(101a) 내에, 렌즈부(91)의 중심 위치를 중심으로 하는 원형상(圓狀)으로 배열되어 있다. 복수의 구멍(2051)은, 비관통구멍이고, 지지부(92)의 제1의 면(도 90의 A에 있어서 상면)부터 파들어가 형성된 제1의 비관통구멍(2051A)과, 지지부(92)의 제2의 면(도 90의 A에 있어서 하면)부터 파들어가 형성된 제2의 비관통구멍(2051B)이 소정의 규칙으로 배치되어 있다.
도 90의 예에서는, 4개 연속으로 배열한 제1의 비관통구멍(2051A)의 다음에 1개의 제2의 비관통구멍(2051B)을 배치하고, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)이, 4대1의 비율로 규칙적으로 배치되어 있다. 이 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)의 개수의 비율은, 렌즈 형상에 의해 변할 수 있다. 또한, 제1의 비관통구멍(2051A) 또는 제2의 비관통구멍(2051B)의 어느 하나만을 연속적으로 배열하여도 좋다.
또한, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)의 평면 형상을, 원형이 아니라, 사각형, 8각형 등의 다각형으로 할 수도 있다.
도 91의 A는, 도 90의 B의 평면도에서 A-A선으로 도시되는, 복수의 구멍(2051)의 중심을 통과하는 부분의 단면도이다.
도 90에 도시한 제2의 형상례에 관한 렌즈 수지부(82)의 제1 완부(101a)는, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)을 구비함에 의해, 도 91의 A에 도시되는 바와 같이, 제1의 두께(2052)를 갖는 제1 부분(2053)과, 제1의 두께(2052) 이외의 제2의 두께(2054)를 갖는 제2 부분(2055)을 갖는 요철 형상을 갖는다.
도 91의 A에 도시되는 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)의 단면은, 측벽이 연직으로 파들어가진 형상을 갖고 있다.
그렇지만, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)의 측벽은, 도 91의 B에 도시되는 바와 같이, 경사한 테이퍼 형상이라도 좋다. 도 91의 B에서는, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)의 상면의 지름보다도 하면의 지름이 작은 테이퍼 형상의 예가 도시되어 있지만, 상면의 지름보다도 하면의 지름이 큰 역테이퍼 형상이라도 좋다. 이 경우에도, 제1 완부(101a)는, 제1의 두께(2052)를 갖는 제1 부분(2053)과, 제1의 두께(2052) 이외의 제2의 두께(2054)를 갖는 제2 부분(2055)을 갖는 요철 형상을 갖는다.
또한, 제1 완부(101a)는, 도 91의 C에 도시되는 바와 같은, 파형(波形, corrugated shape)으로 요철을 갖게 한 형상이라도 좋다. 도 91의 C에 도시되는 제1 완부(101a)는, 지지부(92)의 제1의 면(도 91의 C에서의 상면)부터 파들어가 형성된 제1의 오목부(2061A)와, 지지부(92)의 제2의 면(도 91의 C에서의 하면)부터 파들어가 형성된 제2의 오목부(2061B)가 4대1의 비율로 규칙적으로 배열되어 있다. 이 경우에도, 제1 완부(101a)는, 제1의 두께(2052)를 갖는 제1 부분(2053)과, 제1의 두께(2052) 이외의 제2의 두께(2054)를 갖는 제2 부분(2055)을 갖는 요철 형상을 갖는다.
이상과 같이, 제2의 형상례에 관한 렌즈 수지부(82)의 지지부(92)는, 렌즈부(91)의 중심 위치를 중심으로 하는 원형상으로, 제1의 두께(2052)를 갖는 제1 부분(2053)과, 제1의 두께(2052) 이외의 제2의 두께(2054)를 갖는 제2 부분(2055)을 갖는 요철 형상을 갖고 있으면 좋다.
다음에, 계산기 시뮬레이션에 의해, 상술한 요철 형상을 갖는 지지부(92)의 효과를 검증한 결과에 관해 설명한다. 계산기 시뮬레이션에 의한 검증에서는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 지지부(92)의 형상과, 기타의 지지부(92)의 형상에서, 온도 변화에 의한 렌즈부(91)의 높이 방향 위치의 어긋남량과 곡률 반경의 어긋남량을 비교하였다.
도 92는, 계산기 시뮬레이션에 의한 검증을 행한 각종의 렌즈 수지부(82)의 형상을 도시하는 사시도이다.
도 92의 A는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)의 한 실시의 형태의 1/4 상당 부분의 사시도이다.
도 92의 A에 도시되는 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)에, 상면부터 파들어가 형성된 제1의 비관통구멍(2051A)을 연속적으로 배치한 구조를 갖는다.
도 92의 B는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)의 다른 한 실시의 형태의 1/4 상당 부분의 사시도이다.
도 92의 B에 도시되는 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)에, 상면부터 파들어가 형성된 제1의 비관통구멍(2051A)과, 하면부터 파들어가 형성된 제2의 비관통구멍(2051B)을 4대1의 비율로 규칙적으로 배치한 구조를 갖는다.
도 92의 C는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)와 비교하기 위한 제1 비교례의 렌즈 수지부(82)의 1/4 상당 부분을 도시하는 사시도이다.
도 92의 C에 도시되는 제1 비교례의 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)가 같은 두께이면서 같은 높이 위치이고, 제1 완부(101a)에는 오목부가 형성되지 않은 구조를 갖는다.
도 92의 D는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)와 비교하기 위한 제2 비교례의 렌즈 수지부(82)의 1/4 상당 부분을 도시하는 사시도이다.
도 92의 D에 도시되는 제2 비교례의 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)가 같은 두께로 다른 높이 위치이고, 제1 완부(101a)에는 오목부가 형성되지 않은 구조를 갖는다.
도 92의 E는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)와 비교하기 위한 제3 비교례의 렌즈 수지부(82)의 1/4 상당 부분을 도시하는 사시도이다.
도 92의 E에 도시되는 제3 비교례의 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)가 같은 두께로 다른 높이 위치이고, 제1 완부(101a)에는, 렌즈부(91)의 중심 위치를 중심으로 한 원형상으로, 하면부터 파들어가 형성된 오목부(홈)가 일양하게 형성된 구조를 갖는다.
도 92의 F는, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)와 비교하기 위한 제4 비교례의 렌즈 수지부(82)의 1/4 상당 부분을 도시하는 사시도이다.
도 92의 F에 도시되는 제4 비교례의 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)가 같은 두께로 다른 높이 위치이고, 제1 완부(101a)에는, 렌즈부(91)의 중심 위치를 중심으로 한 원형상으로, 상면부터 파들어가 형성된 오목부(홈)가 일양하게 형성된 구조를 갖는다.
도 92의 G은, 본 개시의 요철 형상을 갖는 렌즈 수지부(82)와 비교하기 위한 제5 비교례의 렌즈 수지부(82)의 1/4 상당 부분을 도시하는 사시도이다.
도 92의 G에 도시되는 제5 비교례의 렌즈 수지부(82)는, 완부(101)의 제1 완부(101a)와 제2 완부(101b)가 같은 두께로 다른 높이 위치이고, 제1 완부(101a)에는, 렌즈부(91)의 중심 위치를 중심으로 한 원형상으로, 하면부터 파들어가 형성된 오목부(홈)와, 상면부터 파들어가 형성된 오목부(홈)의 양방이, 일양하게 형성된 구조를 갖는다.
도 93은, 도 92의 A 및 B에 도시한 렌즈 수지부(82)의 각 실시의 형태와, 도 92의 C 내지 G에 도시한 제1 비교례 내지 제5 비교례의 렌즈 수지부(82)에서, 환경 온도를 변화시킨 때의, 렌즈부(91)의 높이 방향 위치의 어긋남량과 곡률 반경의 어긋남량을 계측한 결과를 도시하는 그래프이다. 또한, 환경 온도는, 도 89와 마찬가지로 20℃부터 60℃로 변화시켰다.
도 93의 A 내지 G로 나타나는 각 막대 그래프의 어긋남량은, 각각, 도 92의 A 내지 G에 도시한 렌즈 수지부(82)의 형상을 이용한 때의 결과를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 렌즈 특성으로서는, 일반적으로, 렌즈부(91)의 곡률 반경의 변화보다도, 렌즈부(91)의 높이 방향(두께 방향)의 위치 변화의 영향이 크기 때문에, 환경 온도의 변화에 대해, 높이 방향의 위치 변화를 억제하는 것이 중요해진다.
도 93의 그래프를 참조하면, 도 92의 A 및 B에 도시한 렌즈 수지부(82)의 구조에서의 렌즈부(91)의 높이 방향 위치의 어긋남량은, 도 92의 C 내지 G에 도시한 제1 비교례 내지 제5 비교례의 렌즈 수지부(82)의 구조보다도, 극히 적다.
이것은, 렌즈 수지부(82)의 제1 완부(101a)에 제1의 비관통구멍(2051A) 또는 제2의 비관통구멍(2051B)을 형성하여 요철 형상을 마련함에 의해, 렌즈부(91)의 열팽창에 의해 생기는 응력을 풀어줄 수 있기 때문이다.
따라서 렌즈 수지부(82)의 제2의 형상례에 의하면, 환경 온도의 변화에 의한, 렌즈부(91)의 형상 변화를 억제할 수 있다.
제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)은, 도 23을 참조하여 설명하는 금형을 이용한 제조 방법에 의해, 렌즈부(91)와 동시 형성할 수 있기 때문에, 제1의 비관통구멍(2051A)과 제2의 비관통구멍(2051B)을 형성하기 위해 공정이 증가하는 일은 없다.
또한, 렌즈 수지부(82)의 제2의 형상례에서는, 관통구멍(83)의 평면 형상이, 도 19의 A에 도시한 원형인 경우의 예로 설명하였지만, 도 19의 B에 도시한 사각형 등의 다각형이라도 마찬가지이다. 또한, 제1 완부(101a)에 형성된 복수의 구멍(2051)은, 비관통구멍이라고 하였지만, 관통구멍으로 하여도 좋다.
이상의, 렌즈 수지의 경화 수축에 의한 렌즈 형상의 변화나 기판의 휘어짐, 온도 변화에 의한 렌즈 형상의 변화를 억제한 렌즈 부착 기판(41)은, 제1 내지 제11의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈(1)의 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 렌즈 부착 기판(41)으로서 채용할 수 있다.
<20. 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 사용하는 복사기 등, 화상 취입부(광전변환부)에 고체 촬상 장치를 사용하는 전자 기기에 조립한 형태로 사용하는 것이 가능하다.
도 94는, 본 기술을 적용한 전자 기기로서의, 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 94의 촬상 장치(3000)는, 카메라 모듈(3002), 및 카메라 신호 처리 회로인 DSP(Digital Signal Processor) 회로(3003)를 구비한다. 또한, 촬상 장치(3000)는, 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006), 조작부(3007), 및 전원부(3008)도 구비한다. DSP 회로(3003), 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006), 조작부(3007) 및 전원부(3008)는, 버스 라인(3009)을 통하여 서로 접속되어 있다.
카메라 모듈(3002) 내의 이미지 센서(3001)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다. 이 카메라 모듈(3002)로서, 상술한 카메라 모듈(1)이 채용되고 있고, 이미지 센서(3001)는, 상술한 수광 소자(12)에 대응한다. 이미지 센서(3001)는, 카메라 모듈(3002)의 적층 렌즈 구조체(11)의 광학 유닛(13)의 각 렌즈(21)를 통과한 광을 수광하여, 화소 신호를 출력한다.
표시부(3005)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 되고, 이미지 센서(3001)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. 기록부(3006)는, 이미지 센서(3001)에서 촬상된 동화 또는 정지화를, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(3007)는, 유저에 의한 조작하에, 촬상 장치(3000)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(3008)는, DSP 회로(3003), 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006) 및 조작부(3007)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
상술한 바와 같이, 카메라 모듈(3002)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 스틸 카메라, 나아가서는 휴대 전화기 등의 모바일 기기용 카메라 모듈 등의 촬상 장치(3000)에서도, 반도체 패키지의 소형화와, 촬상 화상의 고화질화의 양립을 도모할 수 있다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41)에서, 온도 변화에 의한 렌즈(21)의 변형을 억제한 렌즈 수지부(82)의 형상을 채용함으로써, 카메라 모듈(3002)로서, 촬상 화상의 고화질화에 공헌한다.
<21. 체내 정보 취득 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 캡슐형 내시경을 이용한 환자의 체내 정보 취득 시스템에 적용되어도 좋다.
도 95는, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는, 캡슐형 내시경을 이용한 환자의 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
체내 정보 취득 시스템(10001)은, 캡슐형 내시경(10100)과, 외부 제어 장치(10200)로 구성된다.
캡슐형 내시경(10100)은, 검사시에, 환자에 의해 삼켜진다. 캡슐형 내시경(10100)은, 촬상 기능 및 무선 통신 기능을 가지며, 환자로부터 자연 배출될 때까지의 사이, 위나 장 등의 장기의 내부를 연동 운동 등에 의해 이동하면서, 당해 장기의 내부의 화상(이하, 체내 화상이라고도 하다)을 소정의 간격으로 순차적으로 촬상하고, 그 체내 화상에 관한 정보를 체외의 외부 제어 장치(10200)에 순차적으로 무선 송신한다.
외부 제어 장치(10200)는, 체내 정보 취득 시스템(10001)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되어 오는 체내 화상에 관한 정보를 수신하고, 수신한 체내 화상에 관한 정보에 의거하여, 표시 장치(도시 생략)에 당해 체내 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다.
체내 정보 취득 시스템(10001)에서는, 이와 같이 하여, 캡슐형 내시경(10100)이 삼켜지고 나서 배출될 때까지의 사이, 환자의 체내의 양상을 촬상한 체내 화상을 수시로 얻을 수 있다.
캡슐형 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)의 구성 및 기능에 관해 보다 상세히 설명한다.
캡슐형 내시경(10100)은, 캡슐형의 몸체(10101)를 가지며, 그 몸체(10101) 내에는, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 급전부(10115), 전원부(10116), 및 제어부(10117)가 수납되어 있다.
광원부(10111)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 촬상부(10112)의 촬상 시야에 대해 광을 조사한다.
촬상부(10112)는, 촬상 소자, 및 당해 촬상 소자의 전단에 마련되는 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계로 구성된다. 관찰 대상인 체조직에 조사된 광의 반사광(이하, 관찰광이라고 한다)는, 당해 광학계에 의해 집광되고, 당해 촬상 소자에 입사한다. 촬상부(10112)에서는, 촬상 소자에서, 그곳에 입사한 관찰광이 광전변환되고, 그 관찰광에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호는, 화상 처리부(10113)에 제공된다.
화상 처리부(10113)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서에 의해 구성되고, 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호에 대해 각종의 신호 처리를 행한다. 화상 처리부(10113)는, 신호 처리를 시행한 화상 신호를, RAW 데이터로서 무선 통신부(10114)에 제공한다.
무선 통신부(10114)는, 화상 처리부(10113)에 의해 신호 처리가 시행된 화상 신호에 대해 변조 처리 등의 소정의 처리를 행하고, 그 화상 신호를, 안테나(10114A)를 통하여 외부 제어 장치(10200)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터, 캡슐형 내시경(10100)의 구동 제어에 관한 제어 신호를, 안테나(10114A)를 통하여 수신한다. 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터 수신한 제어 신호를 제어부(10117)에 제공한다.
급전부(10115)는, 수전용의 안테나 코일, 당해 안테나 코일에 발생한 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로, 및 승압 회로 등으로 구성된다. 급전부(10115)에서는, 이른바 비접촉 충전의 원리를 이용하여 전력이 생성된다.
전원부(10116)는, 2차 전지에 의해 구성되고, 급전부(10115)에 의해 생성된 전력을 축전한다. 도 95에서는, 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 전원부(10116)로부터의 전력의 공급처를 나타내는 화살표 등의 도시를 생략하고 있지만, 전원부(10116)에 축전된 전력은, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및 제어부(10117)에 공급되어, 이들의 구동에 이용될 수 있다.
제어부(10117)는, CPU 등의 프로세서에 의해 구성되고, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및, 급전부(10115)의 구동을, 외부 제어 장치(10200)로부터 송신된 제어 신호에 따라 적절히 제어한다.
외부 제어 장치(10200)는, CPU, GPU 등의 프로세서, 또는 프로세서와 메모리 등의 기억 소자가 혼재된 마이크로컨트롤러 또는 제어 기판 등으로 구성된다. 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)의 제어부(10117)에 대해 제어 신호를, 안테나(10200A)를 통하여 송신함에 의해, 캡슐형 내시경(10100)의 동작을 제어한다. 캡슐형 내시경(10100)에서는, 예를 들면, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 광원부(10111)에서의 관찰 대상에 대한 광의 조사 조건이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 촬상 조건(예를 들면, 촬상부(10112)에서의 프레임 레이트, 노출치 등)이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 화상 처리부(10113)에서의 처리의 내용이나, 무선 통신부(10114)가 화상 신호를 송신하는 조건(예를 들면, 송신 간격, 송신 화상수 등)이 변경되어도 좋다.
또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되는 화상 신호에 대해, 각종의 화상 처리를 시행하여, 촬상된 체내 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 당해 화상 처리로서는, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리), 고화질화 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, NR(Noise reduction) 처리 및/또는 손떨림 보정 처리 등), 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리) 등, 각종의 신호 처리를 행할 수가 있다. 외부 제어 장치(10200)는, 표시 장치의 구동을 제어하여, 생성한 화상 데이터에 의거하여 촬상된 체내 화상을 표시시킨다. 또는, 외부 제어 장치(10200)는, 생성한 화상 데이터를 기록 장치(도시 생략)에 기록시키거나, 인쇄 장치(도시 생략)에 인쇄 출력시켜도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 체내 정보 취득 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(10112)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 촬상부(10112)로서, 제1 내지 제11의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 촬상부(10112)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 캡슐형 내시경(10100)을 보다 소형화할 수 있기 때문에, 환자의 부담을 더욱 경감할 수 있다. 또한, 촬상부(10112)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 보다 선명한 시술부(術部) 화상을 얻을 수 있기 때문에, 검사의 정밀도가 향상한다.
<22. 내시경 수술 시스템에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 좋다.
도 96은, 본 개시에 관한 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 도면이다.
도 96에서는, 시술자(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 이용하여, 환자 베드(11133)상의 환자(11132)에게 수술을 행하고 있는 양상이 도시되어 있다. 도시하는 바와 같이, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복(氣腹) 튜브(11111)가나 에너지 처치구(11112) 등의, 기타의 시술구(術具)(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지암 장치(11120)와, 내시경하 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로 구성된다.
내시경(11100)은, 선단부터 소정의 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속된 카메라 헤드(11102)로 구성된다. 도시한 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성되는 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 좋다.
경통(11101)의 선단에는, 대물 렌즈가 끼워넣어진 개구부가 마련되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있고, 당해 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연설되는 라이트 가이드에 의해 당해 경통의 선단까지 도광되고, 대물 렌즈를 통하여 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향하여 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이라도 좋고, 사시경 또는 측시경이라도 좋다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 마련되어 있고, 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 당해 광학계에 의해 당해 촬상 소자에 집광된다. 당해 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전변환되고, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 당해 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU : Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 당해 화상 신호에 의거한 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 시행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 당해 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거한 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력 장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력 장치(11204)를 통하여, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수가 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치구 제어 장치(11205)는, 조직의 소작(燒灼)(cauterize a tissue), 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 팽창시키기 위해, 기복 튜브(11111)를 통하여 당해 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식으로 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저 광원 또는 이들의 조합에 의해 구성된 백색 광원으로 구성할 수 있다. RGB 레이저 광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에서의 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수가 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저 광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상에 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함에 의해, RGB 각각에 대응하는 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 당해 방법에 의하면, 당해 촬상 소자에 컬러 필터를 마련하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 그 구동이 제어되어도 좋다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어하여 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함에 의해, 이른바 검게 바램 및 희게 바램이 없는 고다이내믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응한 소정의 파장 대역의 광을 공급 가능하게 구성되어도 좋다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에서의 조사광(즉, 백색광)에 비하여 협대역의 광을 조사함에 의해, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 고콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역 광관찰(Narrow Band Imaging)이 행하여진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함에 의해 발생하는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰이 행하여져도 좋다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하고 당해 체조직으로부터의 형광을 관찰하는 것(자가(自家) 형광 관찰(auto-fluorescence imaging)), 또는 인도시아닌그린(ICG(indocyanine green)) 등의 시약을 체조직에 국주(局注, inject)함과 함께 당해 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응하는 여기광을 조사하여 형광상(螢光像)을 얻는 것 등을 행할 수가 있다. 광원 장치(11203)는, 이와 같은 특수광 관찰에 대응하는 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하게 구성될 수 있다.
도 97은, 도 96에 도시하는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 한 예를 도시하는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와, 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 마련된 광학계이다. 경통(11101)의 선단부터 취입된 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되어, 당해 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 하나(이른바 단판식)라도 좋고, 복수(이른바 다판식)라도 좋다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 그들이 합성됨에 의해 컬러 화상을 얻어져도 좋다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(Dimensional) 표시에 대응하는 우안용 및 좌안용의 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 좋다. 3D 표시가 행하여짐에 의해, 시술자(11131)는 시술부에서의 생체조직의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 마련될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 마련되지 않아도 좋다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물 렌즈의 직후에 마련되어도 좋다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성되고, 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)와 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 통하여 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 당해 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상시의 노출치를 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기한 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 좋고, 취득된 화상 신호에 의거하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다. 후자인 경우에는, 이른바AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되어 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 통하여 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 의거하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)와의 사이에서 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 통하여 송신된 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기통신이나 광통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해 각종의 화상 처리를 시행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상, 및, 시술부 등의 촬상에 의해 얻어지는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 시술부 등이 찍혀진 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 이용하여 촬상 화상 내에서의 각종의 물체를 인식하여도 좋다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함에 의해, 겸자(鉗子) 등의 시술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용시의 미스트 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 이용하여, 각종의 수술 지원 정보를 당해 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 좋다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되고, 시술자(11131)에 제시됨에 의해, 시술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 시술자(11131)가 확실하게 수술을 진행하는 것이 가능해진다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응하는 전기 신호 케이블, 광통신에 대응하는 광파이버, 또는 이들의 복합 케이블이다.
여기서, 도시한 예에서는, 전송 케이블(11400)을 이용하여 유선으로 통신이 행하여지고 있지만, 카메라 헤드(11102)와CCU(11201) 사이의 통신은 무선으로 행하여져도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 카메라 헤드(11102)의 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)로서, 제1 내지 제11의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 카메라 헤드(11102)를 소형화하면서도, 보다 선명한 시술부 화상을 얻을 수 있다.
또한, 여기서는, 한 예로서 내시경 수술 시스템에 관해 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 그 밖에, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 좋다.
<23. 이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 98은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 98에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로컨트롤러(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 거재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신된 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에게 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하여, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력 할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광dl라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있는지의 여부를 판별하여도 좋다.
마이크로컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 98의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 99는, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 99에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프론트유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득된 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 99에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컨트롤러(12051)는, 선행차의 내차와의 앞에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초에, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 기타의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로컨트롤러(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이들의 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로컨트롤러(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 촬상부(12031)로서, 제1 내지 제11의 실시의 형태에 관한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 소형화하면서도, 보다 보기 쉬운 촬영 화상을 얻을 수 있거나, 거리 정보를 취득할 수 있다. 또한, 얻어진 촬영 화상이나 거리 정보를 이용하여, 드라이버의 피로를 경감하거나, 드라이버나 차량의 안전도를 높이는 것이 가능해진다.
또한, 본 기술은, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 장치에의 적용으로 한하지 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.
또한, 본 기술은, 고체 촬상 장치로 한하지 않고, 다른 반도체 집적 회로를 갖는 반도체 장치 전반에 대해 적용 가능하다.
본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 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 기재되는 것 이외의 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고,
상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며,
상기 지지부의 두께의 가장 얇은 부분인 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체.
(2)
상기 최박부의 두께는, 상기 렌즈부의 가장 두꺼운 부분의 두께보다도 얇은 상기 (1)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(3)
상기 최박부의 두께 방향의 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심의 두께 방향의 위치와 개략 일치하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(4)
상기 최박부의 두께 방향의 중심 위치는, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와 개략 일치하는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(5)
상기 관통구멍의 측벽은 테이퍼 형상을 갖고 있고,
상기 지지부의 최박부의 두께 방향의 중심 위치는, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 관통구멍의 측벽과 이루는 각이 예각이 되는 상기 기판의 평면 사이에 위치하는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(6)
기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고,
상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며,
상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와 개략 일치하는 적층 렌즈 구조체.
(7)
상기 관통구멍의 측벽은 테이퍼 형상을 갖고 있고,
상기 지지부의 최박부의 두께 방향의 중심 위치는, 상기 기판의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 관통구멍의 측벽과 이루는 각이 예각이 되는 상기 기판의 평면 사이에 위치하는 상기 (6)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(8)
상기 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(9)
상기 최박부의 두께 방향의 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심의 두께 방향의 위치와 개략 일치하는 상기 (6) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(10)
기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고,
상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 지지하는 지지부를 가지며,
상기 지지부는, 상기 렌즈부의 중심 위치를 중심으로 하는 원형상으로, 제1의 두께를 갖는 제1 부분과, 상기 제1의 두께 이외의 제2의 두께를 갖는 제2 부분을 갖는 요철 형상을 갖는 적층 렌즈 구조체.
(11)
상기 지지부는, 복수의 구멍을 가지며,
상기 제2 부분은, 상기 구멍의 부분인 상기 (10)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(12)
상기 구멍은, 비관통구멍인 상기 (11)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(13)
상기 복수의 구멍은, 상기 지지부의 제1의 면부터 형성되어 있는 구멍과, 상기 제1의 면과 반대측의 제2의 면부터 형성되어 있는 구멍을 갖는 상기 (12)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(14)
상기 구멍은, 구멍의 상면의 지름보다도 구멍의 하면의 지름이 작은 테이퍼 형상을 갖는 상기 (11) 내지 (13)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(15)
상기 기판에 형성된 상기 관통구멍의 평면 형상은, 사각형인 상기 (10) 내지 (14)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(16)
상기 기판에 형성된 상기 관통구멍의 평면 형상은, 원형인 상기 (10) 내지 (14)의 어느 하나에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(17)
기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고,
상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며,
상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체를 구비하는 카메라 모듈.
(18)
기판에 형성된 관통구멍의 내측에 렌즈 수지부가 배치된 렌즈 부착 기판끼리가 직접접합에 의해 접합되어 적층되어 있고,
상기 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키는 렌즈로서의 성능을 갖는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 상기 기판에 접합하는 지지부를 가지며,
상기 지지부의 두께의 가장 얇은 최박부의 두께 방향의 중심 위치가, 상기 렌즈부의 중앙부의 두께 방향의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 두께 방향의 중심 위치 사이에 위치하는 적층 렌즈 구조체를 구비하는 카메라 모듈을 구비하는 전자 기기.
(19)
제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는 복수의 기판; 및 복수의 렌즈 수지부를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고, 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 적층 렌즈 구조체.
(20)
상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치 사이에 있는 상기 (19)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(21)
상기 제2부분의 두께는 상기 렌즈부의 가장 두꺼운 부분의 두께 미만인 상기 (20)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(22)
상기 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치는, 상기 제1의 방향에서의 상기 렌즈부의 무게 중심의 위치와 개략 일치하는 상기 (20)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(23)
상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 개략 일치하는 상기 (20)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(24)
상기 제1의 관통구멍은 테이퍼 형상을 갖는 측벽을 포함하고, 상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 상기 관통구멍의 상기 측벽과 형성된 예각을 갖는 상기 제1의 렌즈 기판의 평면 사이에 위치하는 상기 (20)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(25)
상기 제1의 관통구멍은 테이퍼 형상을 갖는 측벽을 포함하고, 상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 상기 제1의 관통구멍의 상기 측벽과 형성된 예각을 갖는 상기 제1의 렌즈 기판의 평면 사이에 위치하는 상기 (24)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(26)
상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치 사이에 위치하는 상기 (24)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(27)
상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 렌즈부의 상기 무게 중심의 상기 제1의 방향에서의 위치와 개략 일치하는 상기 (24)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(28)
상기 지지부는, 상기 렌즈부의 중심부 주위에 원주 방향으로 배치된 복수의 요철 형상을 포함하는 상기 (19)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(29)
상기 제2부분은, 복수의 구멍을 포함하는 상기 (28)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(30)
상기 복수의 구멍의 각각의 구멍은, 비관통구멍인 상기 (29)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(31)
상기 복수의 구멍은, 상기 지지부의 제1면으로부터 형성된 구멍 및 상기 제1면에 대향하는 상기 지지부의 제2면으로부터 형성된 구멍을 포함하는 상기 (30)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(32)
상기 복수의 구멍의 각각의 구멍은, 상기 구멍의 하부의 직경이 상기 구멍의 상부의 직경보다 작은 테이퍼 형상을 갖는 상기 (29)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(33)
상기 제1의 렌즈 기판에 형성된 상기 제1의 관통구멍은, 사각 평면 형상을 갖는 상기 (28)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(34)
상기 제1의 렌즈 기판에 형성된 상기 제1의 관통구멍은, 원형 평면 형상인 상기 (28)에 기재된 적층 렌즈 구조체.
(35)
적층 렌즈 구조체; 및 상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자를 구비하고, 상기 적층 렌즈 구조체는, 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판 및 복수의 렌즈 수지부를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는, 광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고, 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 카메라 모듈.
(36)
적층 렌즈 구조체 및 상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자를 포함하는 카메라 모듈; 및 상기 촬상 소자에 연결된 전원을 구비하고, 상기 적층 렌즈 구조체는, 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판 및 복수의 렌즈 수지부를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는,광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및 대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고, 상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고, 제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고, 상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 전자 기기.
당업자에 의하여 첨부된 청구항 및 균등물의 범위 안에서 다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경이 설계 요구 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있음을 이해하여야 한다.
1 : 카메라 모듈
11 : 적층 렌즈 구조체
12 : 수광 소자
13 : 광학 유닛
21 : 렌즈
41(41a 내지 41g) : 렌즈 부착 기판
43 : 센서 기판
51 : 조리개판
52 : 개구부
81 : 지지 기판
82 : 렌즈 수지부
83 : 관통구멍
91 : 렌즈부
92 : 지지부
101 : 완부
101a : 제1 완부
101b : 제2 완부
102 : 각부
2051 : 구멍
2051A : 제1의 비관통구멍
2051B : 제2의 비관통구멍
2061A : 제1의 오목부
2061B : 제2의 오목부
3000 : 촬상 장치
3001 : 이미지 센서
3002 : 카메라 모듈

Claims (18)

  1. 제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는 복수의 기판; 및
    복수의 렌즈 수지부를 구비하고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는,
    광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및
    대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고,
    상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고,
    제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고,
    상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치 사이에 있는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2부분의 두께는 상기 렌즈부의 가장 두꺼운 부분의 두께 미만인 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치는, 상기 제1의 방향에서의 상기 렌즈부의 무게 중심의 위치와 개략 일치하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 개략 일치하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 관통구멍은 테이퍼 형상을 갖는 측벽을 포함하고, 상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 상기 관통구멍의 상기 측벽과 형성된 예각을 갖는 상기 제1의 렌즈 기판의 평면 사이에 위치하는 것을 특징으로 적층 렌즈 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1의 관통구멍은 테이퍼 형상을 갖는 측벽을 포함하고, 상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 제1의 렌즈 기판의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와 상기 제1의 관통구멍의 상기 측벽과 형성된 예각을 갖는 상기 제1의 렌즈 기판의 평면 사이에 위치하는 것을 특징으로 적층 렌즈 구조체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 렌즈부의 중심부의 상기 제1의 방향에서의 중심 위치와, 상기 렌즈부의 외주부의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2부분의 상기 제1의 방향에서의 상기 중심 위치는, 상기 렌즈부의 상기 무게 중심의 상기 제1의 방향에서의 위치와 개략 일치하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 렌즈부의 중심부 주위에 원주 방향으로 배치된 복수의 요철 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2부분은, 복수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구멍의 각각의 구멍은, 비관통구멍인 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 구멍은, 상기 지지부의 제1면으로부터 형성된 구멍 및 상기 제1면에 대향하는 상기 지지부의 제2면으로부터 형성된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구멍의 각각의 구멍은, 상기 구멍의 하부의 직경이 상기 구멍의 상부의 직경보다 작은 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1의 렌즈 기판에 형성된 상기 제1의 관통구멍은, 사각 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1의 렌즈 기판에 형성된 상기 제1의 관통구멍은, 원형 평면 형상인 것을 특징으로 하는 적층 렌즈 구조체.
  17. 적층 렌즈 구조체; 및
    상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자를 구비하고,
    상기 적층 렌즈 구조체는,
    제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판 및
    복수의 렌즈 수지부를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는,
    광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및
    대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고,
    상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고,
    제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고,
    상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  18. 적층 렌즈 구조체 및 상기 적층 렌즈 구조체 아래에 배치된 촬상 소자를 포함하는 카메라 모듈; 및 상기 촬상 소자에 연결된 전원을 구비하고,
    상기 적층 렌즈 구조체는,
    제1의 관통구멍을 갖는 제1의 렌즈 기판 및 제2의 관통구멍을 갖는 제2의 렌즈 기판을 포함하고, 상기 제1의 렌즈 기판이 상기 제2의 렌즈 기판에 직접 접합된 복수의 기판 및
    복수의 렌즈 수지부를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 각각의 렌즈 수지부는,
    광을 굴절시키도록 구성된 렌즈부, 및
    대향하는 렌즈 기판에 상기 렌즈부를 지지하도록 구성되고, 상기 렌즈 기판측에의 제1부분, 제2부분, 및 제3부분을 포함하는 지지부를 포함하고,
    상기 제1부분은 단면에서 보아 상기 렌즈 기판과 상기 제2부분 사이에 있고, 상기 제3부분은 단면에서 보아 상기 제2부분과 상기 렌즈부 사이에 있고,
    제1의 방향에서의 상기 제2부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제1의 방향에서의 상기 제1부분의 두께 미만이고,
    상기 제3부분의 두께는 단면에서 보아 상기 제2부분의 두께 이상이고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부는 상기 제1의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제2의 렌즈 수지부는 상기 제2의 관통구멍 내에 배치되고,
    상기 복수의 렌즈 수지부의 제1의 렌즈 수지부의 최상부면 및 최하부면은 상기 제1의 렌즈 기판의 최상부면과 최하부면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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