KR101230949B1

KR101230949B1 - 촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법

Info

Publication number: KR101230949B1
Application number: KR1020100095053A
Authority: KR
Inventors: 노리미치 시게미쯔; 히로유키 하나토
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2013-02-07
Also published as: US8520127B2; JP2011081253A; US20110085071A1; CN102033301B; KR20110038582A; CN102033301A; JP4886016B2; TW201140130A; TWI513997B

Abstract

상 주변에 있어서의 더 나은 고해상력화를 실현할 수 있는 촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법을 실현하기 위해서 본 발명의 촬상 렌즈는 단렌즈의 중심의 두께를 d1로 하고, 단렌즈의 가장자리의 두께를 d1'로 하며, 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심으로부터 상면까지의 공기 환산 길이를 d2로 하면, 수식 (1) 및 (2)를 만족하도록 구성되어 있다.
0.080 < d1/d2 < 0.22 … (1)
d1'/d1 < 1.00 … (2)

Description

촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법{IMAGE PICKUP LENS, IMAGE PICKUP MODULE, METHOD FOR MANUFACTURING IMAGE PICKUP LENS, AND METHOD FOR MANUFACTURING IMAGE PICKUP MODULE}

본 발명은 휴대 단말에의 탑재를 목적으로 한 촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법에 관한 발명이다.

촬상 모듈로서는 CCD(Charge Coupled Device: 전하 결합 소자) 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 상보형 금속 산화막 반도체) 등의 고체 촬상 소자를 내장한 콤팩트한 디지털 카메라 및 디지털 비디오 유닛 등이 여러가지로 개발되어 있다. 특히, 정보 휴대 단말 및 휴대 전화기 등의 휴대 단말이 보급되고 있는 최근, 이들에 탑재되는 촬상 모듈에는 고해상력인 것과, 소형 및 저배(低背)인 것이 요구되고 있다.

상기 요구를 만족하는 것이 가능한 기술로서는 상기 촬상 모듈에 구비되는 촬상 렌즈의 고해상력화와, 소형화 및 저높이화를 도모하는 기술이 주목되고 있다. 이러한 기술의 일례로서 특허문헌 1~4에는 이하의 구성을 갖는 촬상 렌즈가 개시되어 있다.

특허문헌 1~4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 물체(피사체)측으로부터 상면(像面)(결상면)측을 향해서 순서대로 개구 조리개 및 단렌즈를 구비하고 있다. 또한, 이 단렌즈는 1매의 렌즈이며, 물체측으로 오목면을 향한 주지의 메니스커스 렌즈이다.

그런데, 상기 촬상 렌즈에서는 결상된 상의 가장자리 및 그 근방(이하, 「상 주변」이라고 칭함)에 있어서 고해상력화를 실현하기 위해서 결상 가능한 각도, 즉 화각이 넓은 것이 요구된다. 그리고, 화각이 넓은 촬상 렌즈를 실현하기 위해서는 단렌즈의 유효 구경에 있어서의 상기 촬상 렌즈의 광축에 대한 법선 방향에 있어서의 단부(이하, 「단렌즈의 가장자리」라고 칭함)의 두께를 단렌즈의 중심의 두께에 대해서 충분히 작게 하는 것이 유효하다.

특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 수식 (A)를 만족하도록 구성되어 있고, 이에 따라, 단렌즈의 가장자리의 두께는 단렌즈의 중심의 두께에 대해서 작게 하는 것이 가능하다.

0.5≤d1'/d1≤ 0.9 … (A)

단, d1'는 단렌즈의 적어도 1개의 광학면을 포함하는 영역에 있어서의 가장 얇은 부분의 두께이며, d1은 단렌즈의 중심 두께이다.

또한, 특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 수식 (B)를 만족하도록 구성되어 있고, 이에 따라, 화각이 넓은 촬상 렌즈를 실현하는 것이 가능하다.

0.6≤Y'/fl …（B)

단, fl은 렌즈계 전체의 초점 거리이며, Y'는 최대 상 높이이다.

일본 공개 특허 공보 「특허 공개 평4-191716호 공보(1992년 7월 10일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2001-221904호 공보(2001년 8월 17일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2002-98885호 공보(2002년 4월 5일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2003-57538호 공보(2003년 2월 26일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2009-018578호 공보(2009년 1월 29일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「특허 공개 2009-023353호 공보(2009년 2월 5일 공개)」

특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 광학 전체 길이(광학 특성에 대해서 어떤 영향을 주는 전체 구성 요소의 광축 방향에 있어서의 치수의 총계)에 대해서 단렌즈로부터 상면까지의 거리가 극단적으로 짧아져 있기 때문에, 가령 수식 (A) 및 (B)를 포함한 동 문헌에 기재된 각 수식을 만족하였더라도 물체의 가장자리 및 그 주위(이하, 「물체의 주변 부분」이라고 칭함)로부터의 광을 상기 단렌즈에 의해 상면에 있어서의 원하는 점에 집속시키는 것이 곤란해진다. 그 결과, 상기 촬상 렌즈는 여전히 원하는 넓은 화각을 얻는 것이 곤란하고, 상 주변에 있어서의 고해상력화가 곤란하다(상 주변이 흐릿해진다)는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 발명으로서, 그 목적은 상 주변에 있어서의 더 나은 고해상력화를 실현할 수 있는 촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 촬상 렌즈는 상기 문제를 해결하기 위해서 물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 개구 조리개 및 단렌즈를 구비하고 있고, 상기 단렌즈가 물체측으로 오목면을 향한 메니스커스 렌즈인 촬상 렌즈로서, 상기 단렌즈의 중심의 두께를 d1로 하고, 상기 단렌즈의 가장자리의 두께를 d1'로 하며, 상기 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심으로부터 상면까지의 공기 환산 길이를 d2로 하면, 수식 (1) 및 (2)를 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

0.080 < d1/d2 < 0.22 … (1)

d1'/d1 < 1.00 … (2)

공기 환산 길이는 매질의 기하학적인 길이를 상기 매질의 굴절률로 나누어서 얻어진 길이를 나타내고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈는 수식 (1)을 만족함으로써 광학 전체 길이에 대해서 단렌즈로부터 상면까지의 실질적인 이간 거리에 해당하는 d2를 충분히 길게 할 수 있기 때문에 물체의 주변 부분으로부터의 광을 단렌즈에 의해 상면에 있어서의 원하는 점에 확실하게 집속시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 촬상 렌즈는 원하는 넓은 화각을 얻는 것이 간단해지고, 상 주변에 있어서의 고해상력화가 간단해진다.

그리고, 상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈는 수식 (2)를 만족함으로써 단렌즈의 중심의 두께(d1)에 대해서 단렌즈의 가장자리의 두께(d1')를 작게 할 수 있기 때문에 넓은 화각을 실현할 수 있고, 이에 따라, 상 주변에 있어서 더 나은 고해상력화를 실현하는 것이 간단해진다.

따라서, 본 촬상 렌즈는 상 주변에 있어서의 더 나은 고해상력화를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은 상기 본 발명의 촬상 렌즈와 상기 촬상 렌즈의 상면에 배치된 고체 촬상 소자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈와 동일한 효과를 발휘하는 촬상 모듈을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈의 제조 방법은 상기 본 발명의 촬상 렌즈를 제조하기 위한 촬상 렌즈의 제조 방법으로서, 피성형물을 복수매의 상기 단렌즈가 성형된 렌즈 어레이로 성형하는 공정과, 상기 렌즈 어레이를 1개의 촬상 렌즈마다 분할하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈의 제조 방법은 상기 본 발명의 촬상 모듈을 제조하기 위한 촬상 모듈의 제조 방법으로서, 피성형물을 복수매의 상기 단렌즈가 성형된 렌즈 어레이로 성형하는 공정과, 상기 렌즈 어레이를 1개의 촬상 모듈마다 분할하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 복수매의 단렌즈를 피성형물로 성형해서 렌즈 어레이로 하고, 이 렌즈 어레이를 1개의 촬상 렌즈 또는 촬상 모듈마다 분할한다. 따라서, 본 제조 방법 각각은 각각 본 촬상 렌즈 및 본 촬상 모듈을 제조하기 위한 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 대응하며, 특히 대량 생산시에 있어서 제조 비용을 저감할 수 있는 제조 방법이라고 할 수 있다.

<발명의 효과>

이상과 같이, 본 발명의 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 개구 조리개 및 단렌즈를 구비하고 있고, 상기 단렌즈가 물체측으로 오목면을 향한 메니스커스 렌즈인 촬상 렌즈로서, 상기 단렌즈의 중심의 두께를 d1로 하고, 상기 단렌즈의 가장자리의 두께를 d1'로 하며, 상기 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심으로부터 상면까지의 공기 환산 길이를 d2로 하면, 수식 (1) 및 (2)를 만족하도록 구성되어 있다.

따라서, 본 발명은 상 주변에 있어서의 더 나은 고해상력화를 실현하는 것이 가능하다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a)~(c)는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4의 (a)~(c)는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6의 (a)~(c)는, 도 5에 나타내는 촬상 렌즈의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 촬상 모듈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 촬상 모듈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9의 (a)~(d)는 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 10의 (a)~(d)는 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 다른 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 11은 열가소성 수지 및 열경화성 수지 각각에 대한 d선상에 있어서의 촬상 렌즈 전체로서의 굴절률 및 아베수 각각의 관계를 나타내는 표이다.
도 12는 도 11에 나타내는 각 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13의 (a)~(c)는 본 발명의 촬상 렌즈의 공간주파수 특성에 대한 MTF(Modulation Transfer Function: 변조 전달 함수)를 나타내는 그래프이며, 도 13의 (a)는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을, 도 13의 (b)는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을, 도 13의 (c)는 도 5에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을 각각 나타내고 있다.
도 14의 (a)~(c)는 본 발명의 촬상 렌즈의 상면 위치에 대한 MTF 변화를 나타내는 그래프이며, 도 14의 (a)는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을, 도 14의 (b)는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을, 도 14의 (c)는 도 5에 나타내는 촬상 렌즈의 특성을 각각 나타내고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 도 1에 나타내는 촬상 렌즈(1), 도 3에 나타내는 촬상 렌즈(31), 및 도 5에 나타내는 촬상 렌즈(51)에 공통되는 기술 내용을 설명하는 경우에 있어서는, 설명의 편의상, 이들 각 촬상 렌즈를 일괄해서 「본 발명의 촬상 렌즈」라고 칭한다.

구체적으로, 도 1, 도 3, 및 도 5는 모두 본 발명의 촬상 렌즈의 X방향(지면 좌우 방향) 및 Y방향(지면 상하 방향)으로 이루어지는 단면을 나타낸 도면이다. X방향은 물체(3)측으로부터 상면(S5)측으로의 방향을 나타내고 있고, 본 발명의 촬상 렌즈의 광축(La)은 이 X방향을 대략 따르고 있다. Y방향은 X방향에 대해서 수직인 방향을 나타내고 있고, 본 발명의 촬상 렌즈의 광축(La)의 법선 방향은 이 Y방향을 대략 따르고 있다.

본 발명의 촬상 렌즈는 물체(3)측으로부터 상면(S5)측을 향해서 순서대로 개구 조리개(2), 단렌즈(L1), 및 커버 유리(상면 보호 유리)(CG)를 구비하고 있다.

개구 조리개(2)는 구체적으로 단렌즈(L1)에 있어서의 물체(3)측을 향한 면(렌즈 물체측면)(S1)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있다. 개구 조리개(2)는 본 발명의 촬상 렌즈에 입사된 광이 단렌즈(L1)를 적절하게 통과하는 것을 가능하게 하기 위해서 입사된 광의 축상 광선 다발의 직경을 제한하는 것을 목적으로 설치되어 있다.

물체(3)는 본 발명의 촬상 렌즈가 결상하는 대상물이며, 바꾸어 말하면, 본 발명의 촬상 렌즈가 촬상 대상으로 하는 피사체이다.

단렌즈(L1)는 물체(3)측을 향한 면(S1)이 오목면으로 되어 있는 주지의 메니스커스 렌즈이다. 한편 이 때, 단렌즈(L1)는 상면(S5)측으로 볼록면이 향하는 것으로 되지만, 단렌즈(L1)에 있어서의 상면(S5)측을 향한 면(렌즈 상측면)(S2)은 비구면으로 되어 있다.

또한, 렌즈의 볼록면은 렌즈의 구상 표면이 외측으로 구부려져 있는 부분을 나타내고 있다. 렌즈의 오목면은 렌즈가 중공으로 구부려져 있는 부분, 즉, 렌즈가 내측으로 구부려져 있는 부분을 나타내고 있다.

커버 유리(CG)는 단렌즈(L1)와 상면(S5) 사이에 설치되어 있다. 커버 유리(CG)는 상면(S5)에 대해서 피복됨으로써 상면(S5)을 물리적 손상 등으로부터 보호하기 위한 것이다. 커버 유리(CG)는 물체(3)측을 향한 면(물체측면)(S3)과 상면(S5)측을 향한 면(상측면)(S4)을 갖고 있다.

상면(S5)은 본 발명의 촬상 렌즈의 광축(La)에 수직이고 상이 형성되는 면이며, 실상은 상면(S5)에 놓여진 도시하지 않은 스크린상에서 관찰할 수 있다. 또한, 본 발명의 촬상 렌즈를 구비한 촬상 모듈에 있어서는 상면(S5)에 촬상 소자가 배치된다.

거리(d1)는 면(S1)의 중심(s1)으로부터 면(S2)의 중심(s2)까지의 거리이며, 단렌즈(L1)의 중심의 두께에 대응하고 있다.

거리(d2)는 면(S2)의 중심(s2)으로부터 상면(S5)까지의 거리(공기 환산)이며, 단렌즈(L1)에 있어서의 상면(S5)측을 향한 면(S2)의 중심(s2)으로부터 상면(S5)까지의 공기 환산 길이에 대응하고 있다. 여기서, 공기 환산 길이는 매질의 기하학적인 길이를 상기 매질의 굴절률로 나누어서 얻어진 길이를 나타내고 있다.

거리(d1')는 면(S1)에 있어서의 유효 구경의 단부인 가장자리(e1)로부터 면(S2)에 있어서의 유효 구경의 단부인 가장자리(e2)까지의 거리이며, 단렌즈(L1)의 가장자리의 두께에 대응하고 있다.

단, 실제의 본 발명의 촬상 렌즈는 당연히 입체이며, 이 결과, 가장자리(e1)는 면(S1)에 있어서의 유효 구경의 가장자리(예컨대, 원주) 전체에 해당되고, 가장자리(e2)는 면(S2)에 있어서의 유효 구경의 가장자리(예컨대, 원주) 전체에 해당되게 된다. 이 경우, 거리(d1')는 단렌즈(L1)의 적어도 1개의 광학면을 포함하는 영역에 있어서의 가장 얇은 부분에 있어서의 가장자리(e1)로부터 가장자리(e2)까지의 거리라고 해석하면 좋다.

거리(d1), 거리(d2), 및 거리(d1')는 모두 X방향에 있어서의 거리이며, 그 단위는 ㎜(밀리미터)이다.

그리고, 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (1) 및 (2)를 만족하도록 구성되어 있다.

0.080 < d1/d2 < 0.22 … (1)

d1'/d1 < 1.00 … (2)

본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (1)을 만족함으로써 광학 전체 길이에 대해서 단렌즈(L1)로부터 상면(S5)까지의 실질적인 이간 거리에 해당되는 거리(d2)를 길게 할 수 있기 때문에 물체(3)의 주변 부분으로부터의 광을 단렌즈(L1)에 의해 집광했을 때에 상면(S5)에 있어서의 원하는 점에 확실하게 집속시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 본 발명의 촬상 렌즈는 원하는 넓은 화각을 얻는 것이 간단해지고, 상 주변에 있어서의 고해상력화가 간단해진다.

본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (2)를 만족함으로써 거리(d1)에 대해서 거리(d1')를 짧게 함으로써 단렌즈(L1)의 중심의 두께에 대해서 단렌즈(L1)의 가장자리의 두께를 작게 할 수 있기 때문에 넓은 화각을 실현할 수 있고, 이에 따라, 상 주변에 있어서 더 나은 고해상력화를 실현하는 것이 간단해진다.

따라서, 본 발명의 촬상 렌즈는 상 주변에 있어서의 더 나은 고해상력화를 실현하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 수식 (1)에 관련된 값「d1/d2」가 0.080 이하가 되면 촬상 렌즈의 저높이화에 따라 단렌즈(L1)가 지나치게 얇아지므로 단렌즈(L1)의 성형이 곤란해질 우려가 있다. 한편, 같은 값「d1/d2」가 0.22 이상이 되면, 상술한 특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈와 마찬가지로, 상 주변에 있어서의 고해상력화가 곤란하다는 문제가 발생한다.

또한, 수식 (2)에 관련된 값「d1'/d1」이 1.00 이상이 되면 단렌즈(L1)의 중심의 두께에 대해서 단렌즈(L1)의 가장자리의 두께가 커지기 때문에 넓은 화각의 촬상 렌즈를 실현한다는 관점으로부터 부적합하고, 상 주변에 있어서의 고해상력화에 악영향을 미칠 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (1) 및 (2)를 만족하도록 구성했다.

그런데, 특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 단렌즈의 중심이 0.90㎜정도로 두껍게 되어 있고, 이에 따라, 광학 전체 길이가 길어져 버리기 때문에 가령 상술한 수식 (A) 및 (B)를 포함한 동 문헌에 기재된 각 수식을 만족하였더라도 소형화의 실현에 대해서는 불충분하다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (3)을 만족하도록 구성되어 있다.

d1 < 0.28㎜ …（3)

본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (3)을 또한 만족함으로써 단렌즈(L1)의 중심의 두께를 작게 할 수 있으므로 더 나은 소형화 및 저높이화가 가능하게 된다.

또한, 이 때, 수식 (1)을 만족함으로써 값「d1/d2」를 0.080보다 크게 함으로써 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (2)를 만족했을 때에 저높이화에 있어서 거리(d1')가 극도로 작아지는 것을 억제할 수 있기 때문에 단렌즈(L1)의 성형이 그다지 곤란하게 되지 않는다. 즉, 단렌즈(L1)는 주지의 사출 성형 또는 금형 성형에 의해 간단하게 성형할 수 있다. 따라서, 본 발명의 촬상 렌즈는 소형화 및 저높이화와, 단렌즈(L1)의 간단한 성형을 양립시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (3)을 만족함으로써 단렌즈(L1)에 있어서의 플러스의 굴절력을 크게 할 수 있기 때문에 물체(3)의 주변 부분으로부터의 광을 단렌즈(L1)에 의해 집광했을 때에 상면(S5)에 있어서의 원하는 점에 보다 확실하게 집속시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 단렌즈(L1)의 아베수는 50 미만인 것이 바람직하다.

아베수는 광의 분산에 대한 굴절도의 비를 나타낸 광학 매질의 정수이다. 즉, 아베수는 다른 파장의 광을 다른 방향으로 굴절시키는 정도이며, 높은 아베수의 매질은 다른 파장에 대한 광선의 굴절의 정도에 의한 분산이 적어진다.

이것에 의해, 단렌즈(L1)의 재료로서는 비교적 아베수가 낮은 것을 적용할 수 있기 때문에 단렌즈(L1)의 재료로서 적용 가능한 재료의 종류가 증가되고, 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 있어서 적합한 단렌즈(L1)의 재료를 이용할 수 없게 될 우려를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명의 촬상 렌즈는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 제조됨으로써 제조 비용의 저감 및 대량 생산에 적합한 것으로 할 수 있다. 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 상세에 대해서는 후술한다.

또한, 커버 유리(CG)의 두께는 0.3㎜를 초과하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 먼지 스펙을 완화함과 아울러 상면(S5)을 물리적 손상으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상면(S5)을 물리적 손상으로부터 보호하는 것은 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 실시에 있어서 바람직하다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 F 넘버가 4 미만인 것이 바람직하다. 본 발명의 촬상 렌즈의 F 넘버는 본 발명의 촬상 렌즈의 등가 초점 거리를 본 발명의 촬상 렌즈의 입사동 지름으로 나눈 값으로 표시된다. 본 발명의 촬상 렌즈는 이 F 넘버를 4 미만으로 함으로써 결상된 상을 밝게 할 수 있다.

단렌즈(L1)를 구성하는 재료는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지인 것이 바람직하다. 열경화성 수지는 소정량 이상의 열을 줌으로써 액체로부터 고체로 상태 변화되는 특성을 갖는 수지이다. UV 경화성 수지는 소정 강도 이상의 자외선을 조사함으로써 액체로부터 고체로 상태 변화되는 특성을 갖는 수지이다.

단렌즈(L1)를 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 본 발명의 촬상 렌즈에서는 제조 단계에 있어서 복수매의 단렌즈(L1)를 수지로 성형하여 후술하는 렌즈 어레이(141)[도 10의 (a) 참조]를 제작할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 촬상 렌즈는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 제조 가능한 것이므로 제조 비용의 저감 및 대량 생산이 가능하게 되고, 저렴하게 제공하는 것이 가능하게 된다.

아울러, 단렌즈(L1)를 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 본 발명의 촬상 렌즈는 리플로우를 실시하는 것이 가능하게 된다. 즉, 리플로우에 대응 가능한 촬상 렌즈는 단렌즈(L1)가 내열 재료임으로써 실현 가능하다.

단, 그 외에도 단렌즈(L1)는 플라스틱 렌즈 또는 유리 렌즈 등이여도 좋다.

여기서부터는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈(1)와 도 3에 나타내는 촬상 렌즈(31)와 도 5에 나타내는 촬상 렌즈(51)의 차이점에 대해서 설명한다.

〔표 1〕에는 촬상 렌즈(1)를 이용해서 구성된 렌즈계의 설계식의 구체예를 나타내고 있다.

〔표 2〕에는 촬상 렌즈(31)를 이용해서 구성된 렌즈계의 설계식의 구체예를 나타내고 있다.

〔표 3〕에는 촬상 렌즈(51)를 사용해서 구성된 렌즈계의 설계식의 구체예를 나타내고 있다.

〔표 1〕~〔표 3〕각각에 있어서 각 구성의 굴절률(Nd) 및 아베수(νd)는 모두 d선(파장 587.6㎚)에 대한 각 재료에서의 수치를 나타내고 있다. 중심 두께는 대응하는 면 중심으로부터 상면측을 향해서 다음의 면의 중심까지의 광축(La)(도 1, 도 3, 및 도 5 참조)을 따르는 거리이다. 유효 반경은 광속의 범위를 규제할 수 있는 원 영역(유효 구경)의 반경이다.

비구면 계수 각각은 비구면을 구성하는 비구면식인 수식 (4)에 있어서의 i차의 비구면 계수(Ai)(i는 4 이상의 짝수)를 의미하고 있다. 수식 (4)에 있어서 Z는 광축 방향(도 1, 도 3, 및 도 5의 X방향)의 좌표이며, x는 광축에 대한 법선 방향(도 1, 도 3, 및 도 5의 Y방향)의 좌표이며, R은 곡률 반경(곡률의 역수)이며, K는 코닉(conic)(원추) 계수이다.

〔표 1〕~ 〔표 3〕각각의 각 값「(정수a)E(정수b)」의 표기는 「(정수a)×10의 (정수b)승」을 나타내고 있고, 예컨대 「8.25E+11」은 「8.25×10⁺¹¹」을 나타내고 있는 것으로 한다.

〔표 4〕에는 촬상 렌즈(1), 촬상 렌즈(31), 및 촬상 렌즈(51)의 각 사양의 구체예를 일괄해서 나타내고 있다.

〔표 4〕의 항목 「센서」에는 본 발명의 촬상 렌즈의 각 사양에 각각 대응하는 고체 촬상 소자의 사양을 나타내고 있다. 구체적으로, 촬상 렌즈(1)의 사양에 대응하는 고체 촬상 소자의 사양은 VGA(640×480픽셀) 클래스이며, 사이즈가 1/13형이다. 촬상 렌즈(31 및 51)의 각 사양에 대응하는 고체 촬상 소자의 사양은 모두 VGA 클래스이며, 사이즈가 1/10형이다.

본 발명의 촬상 렌즈와 VGA 클래스의 고체 촬상 소자를 조합시킨 본 발명의 촬상 모듈(상세한 것은 후술함)에서는 양호한 해상 성능을 갖는 촬상 모듈을 실현할 수 있음과 아울러 렌즈의 매수를 적게 할 수 있고 제조 공차가 발생할 수 있는 요인을 삭감할 수 있으므로 제조가 간단해진다.

〔표 4〕의 항목 「센서 화소 피치」에는 본 발명의 촬상 렌즈의 각 사양에 각각 대응하는 고체 촬상 소자의 화소 피치를 나타내고 있다. 이 센서 화소 피치는, 〔표 4〕에 나타내는 바와 같이, 2.5㎛ 미만인 것이 바람직하다. 화소 피치가 2.5㎛ 미만인 센서(고체 촬상 소자)를 이용함으로써 고화소의 촬상 소자의 성능을 충분히 살린 촬상 모듈을 실현할 수 있다.

유효 상 원 반경은 각각 본 발명의 촬상 렌즈에 의해 해상된 상의 유효한 결상 원 치수이다.

〔표 4〕의 항목 「재료」에는 d선(파장 587.6㎚)에 대한 단렌즈(L1)에서의 굴절률(Nd) 및 아베수(νd)를 각각 나타내고 있다.

〔표 4〕의 항목 「화각」에는 본 발명의 촬상 렌즈의 화각, 즉, 본 발명의 촬상 렌즈에 의해 결상 가능한 각도를 각각 나타내고 있고, D(대각), H(수평), 및 V(수직)라는 3차원의 파라미터로 나타내고 있다.

〔표 4〕의 항목 「주변 광량비」에는 상 높이(h0.6), 상 높이(h0.8), 및 상 높이(h1.0) 각각에 있어서의 본 발명의 촬상 렌즈의 각 주변 광량비[상 높이(h0)에서의 광량에 대한 광량의 비율]를 나타내고 있다.

상 높이는 화상의 중심을 기준으로 한 상의 높이를 의미한다. 그리고, 최대 상 높이에 대한 상 높이는 비율로 표현되고, 화상의 중심을 기준으로 해서 상기 최대 상 높이의 80%의 높이에 해당되는 상 높이에 대응하는 부분을 나타낼 경우, 상기한 바와 같이, 상 높이(h0.8)로 표현된다[그 외, 상 높이(8할, h0.8)로 표현되는 경우도 있음]. 상 높이(h0), 상 높이(h0.6), 상 높이(h1.0)도 상 높이(h0.8)와 같은 취지를 나타내는 표현이다.

〔표 4〕의 항목 「CRA」에는 상 높이(h0.6), 상 높이(h0.8), 상 높이(h1.0) 각각에 있어서의 본 발명의 촬상 렌즈의 각 주광선 각도(Chief Ray Angle: CRA)를 나타내고 있다.

〔표 4〕의 항목 「광학 전체 길이」에는 본 발명의 촬상 렌즈의 개구 조리개(2)가 광을 스로틀하는 부분으로부터 상면(S5)까지의 거리를 각각 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 촬상 렌즈의 광학 전체 길이는 광학 특성에 대해서 어떤 영향을 주는 전체 구성 요소의 광축 방향에 있어서의 치수의 총계이다.

또한, 도 1에 나타내는 촬상 렌즈(1)와 도 3에 나타내는 촬상 렌즈(31)와 도 5에 나타내는 촬상 렌즈(51)의 구조상의 차이점은 단적으로 말하면 이하와 같다.

즉, 촬상 렌즈(1)는 단렌즈(L1)의 재료에 열경화성 수지 재료를 적용하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 촬상 렌즈(1)의 사양에 대응하는 고체 촬상 소자의 사양은 VGA 클래스이며, 사이즈가 1/13형이다.

또한, 촬상 렌즈(31)는 단렌즈(L1)의 재료에 열가소성 수지 재료를 적용하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 촬상 렌즈(31)의 사양에 대응하는 고체 촬상 소자의 사양은 VGA 클래스이며, 사이즈가 1/10형이다. 단렌즈(L1)의 중심의 두께[즉, 도 3에 나타내는 거리(d1)]는 0.148㎜, 단렌즈(L1)의 가장자리의 두께[즉, 도 3에 나타내는 거리(d1')]는 0.084㎜이다. 촬상 렌즈(31)는 단렌즈(L1)가 비교적 얇게 형성되어 있다.

또한, 촬상 렌즈(51)는 단렌즈(L1)의 재료에 열가소성 수지 재료를 적용하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 촬상 렌즈(51)의 사양에 대응하는 고체 촬상 소자의 사양은 VGA 클래스이며, 사이즈가 1/10형이다. 단, 단렌즈(L1)의 중심의 두께[즉, 도 5에 나타내는 거리(d1)]는 0.266㎜, 단렌즈(L1)의 가장자리의 두께[즉, 도 5에 나타내는 거리(d1')]는 0.185㎜이다. 촬상 렌즈(51)는 단렌즈(L1)가 촬상 렌즈(31)보다 두껍게 형성되어 있다.

〔표 4〕에 의하면, 값「d1/d2」에 대해서는 촬상 렌즈(1)가 약 0.149㎜[거리(d1)] / 약 1.369㎜[거리(d2)] = 약 0.109, 촬상 렌즈(31)가 약 0.148㎜[거리(d1)] / 약 1.722㎜[거리(d2)] = 약 0.086, 촬상 렌즈(51)가 약 0.266㎜[거리(d1)] / 약 1.754㎜[거리(d2)] = 약 0.152로 되어 있다. 이들로부터, 본 발명의 촬상 렌즈는 모두 수식 (1)을 만족하고 있는 것을 알았다.

또한, 〔표 4〕에 의하면, 값「d1'/d1」에 대해서는 촬상 렌즈(1)가 약 0.093㎜[거리(d1')] / 약 0.149㎜ = 약 0.63, 촬상 렌즈(31)가 약 0.084㎜[거리(d1')] / 약 0.148㎜ = 약 0.57, 촬상 렌즈(51)가 약 0.185㎜[거리(d1')] / 약 0.266㎜ = 약 0.69로 되어 있다. 이들로부터, 본 발명의 촬상 렌즈는 모두 수식 (2)를 만족하고 있는 것을 알았다.

또한, 〔표 4〕에 의하면, 거리(d1)에 대해서는 촬상 렌즈(1), 촬상 렌즈(31), 및 촬상 렌즈(51) 모두가 0.28㎜ 미만으로 되어 있다. 이들로부터, 본 발명의 촬상 렌즈는 모두 수식 (3)을 만족하고 있는 것을 알았다.

〔표 4〕에 의하면, 촬상 렌즈(1)의 단렌즈(L1)의 아베수는 45로 되어 있고, 50 미만으로 되어 있다.

〔표 4〕에 의하면, 본 발명의 촬상 렌즈의 커버 유리(CG)의 두께는 모두 0.5㎜이며, 0.3㎜를 초과하고 있다.

〔표 4〕에 의하면, 촬상 렌즈(1) 및 촬상 렌즈(31)의 F 넘버는 2.8로 되어 있고, 촬상 렌즈(51)의 F 넘버는 3.2로 되어 있고, 모두 4 미만으로 되어 있다.

도 2의 (a)~(c)는 촬상 렌즈(1)의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.

도 4의 (a)~(c)는 촬상 렌즈(31)의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.

도 6의 (a)~(c)는 촬상 렌즈(51)의 각종 수차의 특성을 나타내는 그래프이며, (a)에 구면 수차를, (b)에 비점 수차를, (c)에 왜곡을 각각 나타내고 있다.

도 2의 (a)~(c), 도 4의 (a)~(c), 및 도 6의 (a)~(c)에 나타내는 각 그래프에 의하면, 잔존 수차량이 작으므로[광축(La)에 대한 법선 방향, 즉 도 1, 도 3, 및 도 5에 각각 나타내는 Y방향의 변위에 대한 각 수차의 크기의 어긋남이 작으므로] 본 발명의 촬상 렌즈는 양호한 광학 특성을 갖고 있는 것을 알았다.

상기 각 구면 수차, 각 비점 수차, 및 각 왜곡은 405㎚, 436㎚, 486㎚, 546㎚, 588㎚, 및 656㎚의 합계 6종류의 입사광의 파장 각각에 대한 수차의 결과이다.

도 2의 (a) 및 (b), 도 4의 (a) 및 (b), 및 도 6의 (a) 및 (b)에 나타내는 각 그래프에서는 지면 좌측의 곡선으로부터 순서대로 405㎚, 436㎚, 486㎚, 546㎚, 588㎚, 및 656㎚의 각 파장에 있어서의 수차를 나타내고 있다.

도 2의 (b), 도 4의 (b), 및 도 6의 (b)에서는 가로축의 변동폭이 비교적 큰 곡선이 탄젠셜 상면에 대한 수차를, 가로축의 변동폭이 비교적 작은 곡선이 사지탈 상면에 대한 수차를 각각 나타내고 있다.

또한, 사지탈 상면은 광학계의 광축 외의 물점(物点)으로부터 광학계에 입사되는 광선 중 회전 대칭의 광학계에서 주광선과 광축을 포함하는 면에 수직인 평면(사지탈 평면)에 포함되는 광선(사지탈 광선)에 의해 형성되는 상점(像点)의 궤적을 의미하고 있다. 탄젠셜 상면은 사지탈 광선의 광속에 직교하고, 또한 주광선을 포함하는 광속[자오(meridional) 광선 다발]에 의해 생기는 상면을 의미하고 있다. 사지탈 상면 및 탄젠셜 상면은 모두 일반적인 광학 용어이므로 이 이상의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

또한, 도 13의 (a)~(c)에는 각각 촬상 렌즈(1)[도 13의 (a)], 촬상 렌즈(31)[도 13의 (b)] 및 촬상 렌즈(51)[도 13의 (c)]의 공간주파수 특성에 대한 MTF(Modulation Transfer Function: 변조 전달 함수)를 나타낸다. 도 13의 (a)~(c)에 나타내는 각 그래프는 상 높이(h0), 상 높이(h0.2), …, 상 높이(h0.8), 및 상 높이(h1.0)의 사지탈 상면 및 탄젠셜 상면의 MTF에 대해서 표시하고 있다. 이들 각 그래프에 있어서 세로축은 MTF의 값이며, 가로축은 공간주파수이다. 이 공간주파수는 0~「Nyq./2」lp/㎜의 범위를 표시했다. 도 13의 (a)~(c)에 나타내는 각 그래프에 의하면, 본 발명의 촬상 렌즈는 모두 「Nyq./2」에 상당하는 공간주파수에 있어서 상 높이(h0~h1.0)의 어느 상 높이에서도 높은 MTF 특성을 가지므로 주변까지 우수한 해상 성능을 가진다는 것을 나타낼 수 있다.

또한, 도 14의 (a)~(c)에는 각각 촬상 렌즈(1)[도 14의 (a)], 촬상 렌즈(31)[도 14의 (b)] 및 촬상 렌즈(51)[도 14의 (c)]의 상면 위치[단렌즈(L1)-센서간 거리]에 대한 MTF 변화, 소위 디포커스(defocus) MTF를 나타낸다. 도 14의 (a)~(c)에 나타내는 각 그래프에 있어서 세로축은 MTF이며, 가로축은 포커스 시프트량[상면을 광축(La) 방향으로 어긋나게 한 양]이다. 이들 각 그래프는 상 높이(h0), 상 높이(h0.2), …, 상 높이(h0.8), 및 상 높이(h1.0)의 사지탈 상면 및 탄젠셜 상면의 MTF에 대해서 표시하고 있다. 상기 공간주파수는 0~「Nyq./4」lp/㎜이며, 이들 각 그래프에서는 상기 공간주파수에 있어서의 특성값을 나타냈다. 모든 상 높이의 포커스 시프트 특성 그래프가 정렬되어 있으므로 상면 만곡이 양호하게 보정되어 있는 것을 나타낸다.

또한, 「Nyq.」는 본 발명의 촬상 렌즈의 사양에 대응하는 센서(고체 촬상 소자)의 나이키스트 주파수(nyquist frequency)를 나타낸다. 이 센서의 나이키스트 주파수는 센서 화소 피치로부터 계산되는 상기 센서 화소 피치의 값에 의해 결정되는 해상 가능한 공간주파수의 값을 나타낸다. 구체적으로, 센서의 나이키스트 주파수(단위: lp/㎜)는 이하의 수식 (5)에 의해 산출된다.

Nyq.=1/(센서 화소 피치: 단위 ㎛)/2 … (5)

또한, 도 13의 (a)~(c) 및 도 14의 (a)~(c)에 나타내는 각 특성을 얻기 위한 시뮬레이션 광원(도면에는 나타내지 않음)으로서는 다음의 가중에 의한 백색광을 이용하였다.

404.66㎚ = 0.13

435.84㎚ = 0.49

486.1327㎚ = 1.57

546.07㎚ = 3.12

587.5618㎚ = 3.18

656.2725㎚ = 1.51

도 7은 본 발명의 촬상 렌즈를 구비한 촬상 모듈(60)의 구성을 나타내는 단면도이다.

여기서, 주의해야 할 점으로서, 도 1, 도 3, 및 도 5에 각각 나타낸 본 발명의 촬상 렌즈의 단렌즈(L1)는, 설명의 편의상, 각각의 유효 구경에 해당되는 부분만을 발췌해서[환언하면, 코바(edge)가 존재하지 않는 형태를] 도시하고 있다. 단, 본 발명의 촬상 렌즈, 또는 상기 촬상 렌즈를 구비한 촬상 모듈은, 도 7에 나타내는 촬상 모듈(60)과 같이, 단렌즈(L1)에 있어서의 유효 구경의 주위에 코바가 형성된 구성으로 되어 있는 것이 일반적이다.

또한, 단렌즈(L1)에 코바를 형성한 구성은 광학 특성이 악화될 우려를 저감하고, 또한, 제조 비용의 저감 및 대량 생산에 적합한 촬상 렌즈 및 촬상 모듈을 실현하는 것을 목적으로 적용되는 구성이다.

즉, 코바가 형성된 단렌즈(L1)를 구비한 본 발명의 촬상 렌즈는 단렌즈(L1)에 있어서 적절한 비구면 특성을 확보하는 것이 간단하게 되므로 광학 특성이 악화될 우려를 저감할 수 있다.

또한, 복수매의 단렌즈(L1)가 성형된 렌즈 어레이(141)[도 10의 (a) 참조]를 제작하기 위해서는, 렌즈 어레이(141)의 구조상, 단렌즈(L1)에 코바가 형성되어 있는 것이 필수가 된다. 즉, 제조 비용의 저감 및 대량 생산을 도모하기 위해서 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈을 제조할 경우, 단렌즈(L1)의 코바는 불가결한 구성이라고 말할 수 있다.

도 7에 나타내는 촬상 모듈(60)은 단렌즈(L1), 커버 유리(CG), 하우징 프레임(61), 및 센서(고체 촬상 소자)(62)를 구비하고 있다. 또한, 촬상 모듈(60)에서는 개구 조리개(2)가 하우징 프레임(61)에 형성되어 있다. 구체적으로, 개구 조리개(2)는 하우징 프레임(61)에 단렌즈(L1)의 오목면[면(S1)]의 부분을 노출시키도록 형성되어 있다.

즉, 촬상 모듈(60)은 본 발명의 촬상 렌즈, 하우징 프레임(61), 및 센서(62)를 구비한 구성이라고 해석할 수 있다.

하우징 프레임(61)은 본 발명의 촬상 렌즈를 수용하기 위한 하우징이며, 차광성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 커버 유리(CG)는 센서(62)에 적재되어 있다.

센서(62)는 상면(S5)(도 1 등 참조)에 배치되어 있고, CCD형 이미지 센서, 또는, CMOS형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자로 구성된 촬상 소자이다. 고체 촬상 소자를 이용해서 센서(62)를 구성함으로써 촬상 모듈(60)은 소형화 및 저높이화가 가능하다. 특히, 정보 휴대 단말 및 휴대 전화기 등의 휴대 단말(도면에는 나타내지 않음)에 탑재되는 촬상 모듈(60)에 있어서는 고체 촬상 소자를 이용해서 센서(62)를 구성함으로써 고해상력이며, 또한, 소형 및 저높이인 촬상 모듈의 실현이 가능하다.

센서(62)의 화소 피치는 본 발명의 촬상 렌즈의 센서 화소 피치(표 4 참조)에 대응하는 화소 피치인 것이 바람직하다. 따라서, 센서(62)의 화소 피치는 2.5㎛ 미만인 것이 바람직하다.

센서(62)로서 화소 피치가 2.5㎛ 미만인 고체 촬상 소자를 이용함으로써 촬상 모듈(60)에서는 고화소의 촬상 소자의 성능을 충분히 살릴 수 있다.

또한, 센서(62)는 VGA 클래스의 고체 촬상 소자인 것이 바람직하다. 이에 따라, 촬상 모듈(60)은 양호한 해상 성능을 갖는데다가, 또한, 렌즈의 매수를 적게 할 수 있고, 제조 공차가 발생할 수 있는 요인을 삭감할 수 있으므로 제조가 간단해진다.

VGA 클래스의 촬상 소자를 이용한 촬상 모듈에는 종래 2매의 렌즈로 구성된 촬상 렌즈가 주로 탑재되어 왔다. VGA 클래스의 촬상 소자를 이용한 촬상 모듈에 1매의 렌즈[단렌즈(L1)만]로 구성된 본 발명의 촬상 렌즈를 탑재함으로써 촬상 모듈은 2매의 렌즈로 구성된 촬상 렌즈가 탑재된 경우와 비교해서 해상도는 약간 뒤떨어지지만 렌즈 매수를 줄일 수 있기 때문에 공차 요소가 감소되어 제조가 간단해진다.

촬상 모듈(60)은 본 발명의 촬상 렌즈와 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 촬상 모듈(60)은 구비된 본 발명의 촬상 렌즈에 있어서 각종 수차가 양호하다. 이 때문에, 촬상 모듈(60)에서는 본 발명의 촬상 렌즈와 센서(62)의 이간 거리를 조정하기 위한 도시하지 않은 조정 기구, 및 도시하지 않은 경통을 생략해도 고해상력의 유지에 미치는 악영향은 작다. 이들 조정 기구 및 경통을 생략함으로써 촬상 모듈(60)은 소형화 및 저높이화, 및 저비용화가 실현 가능하게 된다.

촬상 모듈(60)은 본 발명의 촬상 렌즈를 이용함으로써 그 폭넓은 허용 제조 오차로부터 렌즈와 상면 간격의 조정 기구를 생략한 간이 구조의 촬상 모듈로서 구성할 수 있다.

도 8에 나타내는 촬상 모듈(70)은 도 7에 나타내는 촬상 모듈(60)에 대해서 하우징 프레임(61)이 생략되어 있다. 이에 따라, 촬상 모듈(70)에 있어서 개구 조리개(2)는 도 1, 도 3, 및 도 5에 각각 나타내는 촬상 렌즈(1), 촬상 렌즈(31), 및 촬상 렌즈(51)와 대략 동일한 구조로 설치되어 있다.

또한, 도 8에 나타내는 촬상 모듈(70)은 도 7에 나타내는 촬상 모듈(60)에 대해서 단렌즈(L1)에 있어서의 센서(62)측을 향한 면[면(S2)]의 코바가 센서(62)측으로 돌출되도록 형성되어 있고, 상기 코바가 커버 유리(CG)에 적재되어 있다.

촬상 모듈(70)은 촬상 렌즈를 수용하기 위한 하우징인 하우징 프레임(61)을 생략하는 것이 가능하게 되며, 하우징 프레임(61)을 생략함으로써 더 나은 소형화 및 저높이화, 및 저비용화가 실현 가능하게 된다. 촬상 모듈(70)에서는 도시하지 않은 조정 기구 및 경통을 생략한다는 촬상 모듈(60)의 구조에 의거하고 있다.

그 외에 촬상 모듈(70)은 촬상 모듈(60)과 동일하다.

여기서부터는 본 발명의 촬상 렌즈, 및 그것을 구비한 본 발명의 촬상 모듈의 하나의 제조 방법을 도 9의 (a)~(d)를 참조해서 설명한다.

단렌즈(L1)는 주로 열가소성 수지(131)를 이용한 사출 성형에 의해 제작된다. 열가소성 수지(131)를 이용한 사출 성형에서는 가열에 의해 연화된 열가소성 수지(131)를 소정의 사출압(약 10~3000kgf/c)을 가하면서 금형(132)에 밀어 넣어서 열가소성 수지(131)를 금형(132)에 충전한다[도 9의 (a) 참조].

단렌즈(L1)가 성형된 열가소성 수지(131)를 금형(132)으로부터 인출하고, 1매의 단렌즈(L1)마다 분할한다[도 9의 (b) 참조].

도 9의 (a) 및 (b)에서는 2매의 단렌즈(L1)를 일괄해서 성형하는 경우를 예시하고 있지만, 3매 이상의 단렌즈(L1)를 일괄해서 성형해도 좋고, 1매의 단렌즈(L1)를 성형해도 좋다.

분할된 1매의 단렌즈(L1)를 렌즈 배럴(하우징 프레임)(133)에 끼워 넣거나 또는 압입해서 조립한다[도 9의 (c) 참조]. 또한, 개구 조리개(2)(도 1 등 참조)는 도 7에 나타내는 촬상 모듈(60)과 같은 구조로 렌즈 배럴(133)에 형성되어 있다.

도 9의 (c)에 나타내는 완성 전의 촬상 모듈(137)을 경통(134)에 끼워 넣어서 조립한다. 또한 그 후, 단렌즈(L1)를 구비해서 구성되는 본 발명의 촬상 렌즈의 상면(S5)(도 1 등 참조)에 수광 부분에 커버 유리(135)가 부착된 센서(136)를 탑재한다. 이렇게 해서 촬상 모듈(137)은 완성된다[도 9의 (d) 참조].

사출 성형 렌즈인 단렌즈(L1)에 이용되는 열가소성 수지(131)의 가중 변형 온도는 섭씨 130도 정도이다. 이 때문에, 열가소성 수지(131)는 표면 실장에서 주로 적용되는 기술인 리플로우를 실시할 때의 열 이력(최대 온도가 섭씨 260도 정도)에 대한 내성이 불충분하므로 리플로우시에 발생되는 열을 견딜 수 없다.

따라서, 촬상 모듈(137)을 기판에 실장할 때에는 센서(136) 부분만을 리플로우에 의해 실장하는 한편, 단렌즈(L1) 부분을 수지로 접착하는 방법, 또는, 단렌즈(L1)의 탑재 부분을 국소적으로 가열한다는 실장 방법이 채용되어 있다.

또한, 커버 유리(135)는 센서(136)에 포함되는 것으로서, 센서(136) 안에 소정 사각으로 도시되어 있다. 촬상 모듈(60 및 70)(각각, 도 7 및 도 8 참조)에서는 커버 유리(CG)를 센서(62)의 대략 전체면에 적재하고 있는[센서(62)에 있어서의 단렌즈(L1)측의 대략 전체면에 부착되어 있는] 한편, 촬상 모듈(137)에서는 센서(136)의 수광 부분에만 커버 유리(135)를 부착하고 있다.

계속해서, 본 발명의 촬상 렌즈, 및 그것을 구비한 본 발명의 촬상 모듈의 다른 제조 방법을 도 10의 (a)~(d)를 참조해서 설명한다. 또한, 도 10의 (a)~(d)에 나타내는 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법은 제조 방법으로서 보다 적합한 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 해당된다.

최근에서는 단렌즈(L1)의 재료로서 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지(피성형물)를 이용한, 소위 내열 카메라 모듈의 개발이 진행되고 있다. 여기서 설명하는 촬상 모듈(147)은 이 내열 카메라 모듈이며, 단렌즈(L1)의 재료로서 열가소성 수지(131)[도 9의 (a) 참조] 대신에 열경화성 수지를 이용하고 있다. 열경화성 수지 대신에 UV 경화성 수지가 이용되어도 좋다.

단렌즈(L1)의 재료로서 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 이용하는 이유는 대량의 촬상 모듈(147)을 일괄해서 또한 단시간에 제조함으로써 촬상 모듈(147)의 제조 비용의 저감을 도모하기 위해서, 및 촬상 모듈(147)에 대해서 리플로우의 실시를 가능하게 하기 위해서이다.

촬상 모듈(147)을 제조하는 기술은 많이 제안되어 있다. 그 중에서도 대표적인 기술은 상술한 사출 성형, 및 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스이다. 특히, 최근에는 촬상 모듈의 제조 시간 및 그 외의 종합적 지견에 있어서 보다 유리하다고 생각되는 웨이퍼 레벨 렌즈[리플로우어블 렌즈(reflowable lens)] 프로세스가 주목받고 있다.

웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스를 실시함에 있어서는 열에 기인해서 단렌즈(L1)에 소성 변형이 발생되어 버리는 것을 억제할 필요가 있다. 이 필요성 때문에, 단렌즈(L1)로서는 열이 가해져도 변형되기 어려운 내열성이 매우 우수한 열경화성 수지 재료 또는 UV 경화성 수지 재료를 이용한 웨이퍼 레벨 렌즈(렌즈 어레이)가 주목받고 있다. 구체적으로는 섭씨 260~280도의 열이 10초 이상 가해져도 소성 변형되지 않을 정도의 내열성을 갖고 있는 열경화성 수지 재료 또는 UV 경화성 수지 재료를 이용한 웨이퍼 레벨 렌즈가 주목받고 있다. 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 렌즈 어레이 성형 몰드(142 및 143)에 의해 다수개의 단렌즈(L1)가 성형된 렌즈 어레이(141)로서 일괄 성형한 후, 센서 어레이(146)를 탑재하고 1개의 촬상 모듈(147)마다 분할해서 촬상 모듈(147)을 제조한다.

여기서부터는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 상세에 대해서 설명한다.

웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는 우선 다수개의 볼록부가 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(142)와, 상기 볼록부 각각에 대응하는 다수개의 오목부가 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(143)에 의해 열경화성 수지를 끼워 넣고, 렌즈 어레이 성형 몰드(142 및 143)에 있어서 발생되는 열에 의해 열경화성 수지를 경화시키고, 서로 대응하는 상기 볼록부 및 오목부의 조합마다 렌즈가 성형된 렌즈 어레이(141)를 제작한다[도 10의 (a) 참조].

또한, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 어레이(141)를 렌즈 어레이 성형 몰드(142 및 143)에 의해 제작하기 위해서는 단렌즈(L1)의 면(S1)(도 1 등 참조)과 반대의 형상인 볼록부가 다수개 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(142)와, 상기 볼록부의 각각에 대응하는 단렌즈(L1)의 면(S2)(도 1 등 참조)과 반대의 형상인 오목부가 다수개 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(143)를 이용하면 용이하다.

또한, 이 때, 렌즈 어레이(141)에 있어서의 각 오목부인 각 단렌즈(L1)의 면(S1)(도 1 등 참조)에 대응하는 부분을 노출시키도록 다수개의 개구 조리개(2)가 일체적으로 형성된 개구 조리개 어레이(도면에는 나타내지 않음)를 부착해도 좋다. 또한, 단렌즈(L1)마다 개구 조리개(2)를 부착해도 좋다. 개구 조리개(2)를 부착하는 타이밍 및 설치의 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않으므로, 편의상, 여기서는 도시를 생략했다.

도 10의 (a)에 나타내는 렌즈 어레이(141)에 대해서 각 단렌즈(L1)의 광축(La)과 대응하는 각 센서(145)의 중심(145c)이 겹치도록 다수개의 센서(145)가 일체적으로 탑재된 센서 어레이(146)를 탑재한다[도 10의 (b) 참조]. 각 센서(145)는 각각 대응하는 본 발명의 각 촬상 렌즈의 상면(S5)(도 1 등 참조)에 배치되고, 또한, 수광 부분에 커버 유리(144)가 부착되어 있다.

도 10의 (b)에 나타내는 공정에 의해 어레이상으로 되어 있는 다수개의 촬상 모듈(147)을 1개의 촬상 모듈(147)마다 분할해서[도 10의 (c) 참조] 촬상 모듈(147)은 완성된다[도 10의 (d) 참조].

또한, 커버 유리(144)는 센서(145)에 포함되는 것으로서, 센서(145) 안에 소정 사각으로 도시되어 있다. 촬상 모듈(60 및 70)(각각, 도 7 및 도 8 참조)에서는 커버 유리(CG)를 센서(62)의 대략 전체면에 적재하고 있는[센서(62)에 있어서의 단렌즈(L1)측의 대략 전체면에 부착하고 있는] 한편, 촬상 모듈(147)에서는 센서(145)의 수광 부분에만 커버 유리(144)를 부착하고 있다.

또한, 도 10의 (b)에 나타내는 각 센서(145)[센서 어레이(146)]를 탑재하는 공정을 생략하고 커버 유리(144)만을 탑재함으로써 촬상 모듈(147)로부터 촬상 소자를 생략하면 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 촬상 렌즈를 제조하는 것도 용이하게 가능하다.

단, 커버 유리(135 및 144)를 부착하는 타이밍 및 설치의 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 이와 같이, 본 발명의 촬상 렌즈 또는 촬상 모듈에 커버 유리(상면 보호 유리)를 설치하는 형태는 도 7 및 도 8에 나타내는 형태이여도 도 9의 (d) 및 도 10의 (d)에 나타내는 형태이여도 어느 쪽이여도 좋다.

이와 같이 해서 제조된 촬상 모듈(147)은 도 8에 나타내는 촬상 모듈(70)로 할 수 있다. 이와 같이 해서 제조된 상기 촬상 렌즈는 본 발명의 촬상 렌즈로 할 수 있다.

이상, 도 10의 (a)~(d)에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 다수개의 촬상 모듈(147)을 일괄해서 제조함으로써 촬상 모듈(147)의 제조 비용은 저감할 수 있다. 또한, 완성된 촬상 모듈(147)을 도시하지 않은 기판에 실장할 때에 있어서 리플로우에 의해 발생되는 열(최대 온도가 섭씨 260도 정도)에 기인해서 소성 변형되어 버리는 것을 피하기 위해서 단렌즈(L1)는 섭씨 260~280도의 열에 대해서 10초 이상의 내성을 갖고 있는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 촬상 모듈(147)에 대해서는 리플로우를 실시하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼 레벨에서의 제조 공정에, 또한, 내열성을 갖고 있는 수지 재료를 적용함으로써 리플로우에 대응 가능한 촬상 모듈을 저렴하게 제조하는 것이 가능하다.

여기서부터는 촬상 모듈(147)을 제조할 경우에 바람직한 단렌즈(L1)의 재료에 대해서 고찰한다.

플라스틱 렌즈 재료는 종래 열가소성 수지가 주로 이용되어 왔으므로 재료의 폭넓은 상품의 다양성이 있다.

한편, 열경화성 수지 재료 및 UV 경화성 수지 재료는 단렌즈(L1)의 용도로서 개발 도상에 있으므로, 현재의 상태에서, 재료의 상품의 다양성 및 광학 정수에 관해서 열가소성 재료에 뒤떨어지고, 또한, 고가이다. 일반적으로, 광학 정수는 저굴절률 또한 저분산 재료인 것이 바람직하다. 또한, 광학 설계에 있어서는 폭넓은 광학 정수의 선택지가 있는 것이 바람직하다(도 11 및 도 12 참조).

그런데, 특허문헌 4에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 단렌즈의 중심이 0.90㎜정도로 두껍게 되어 있고, 이에 따라, 광학 전체 길이가 길어져 버리기 때문에, 가령 수식 (A) 및 (B)를 포함한 동 문헌에 기재된 각 수식을 만족하였더라도 소형화의 실현에 대해서는 불충분하다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명의 촬상 렌즈는 수식 (3)을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

d1 < 0.28㎜ …（3)

상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈는 수식 (3)을 만족함으로써 단렌즈의 중심의 두께(d1)를 작게 할 수 있기 때문에 더 나은 소형화 및 저높이화가 가능하게 된다.

또한, 이 때, 수식 (1)을 만족함으로써 상기 값「d1/d2」를 0.080보다 크게 함으로써 본 촬상 렌즈는 수식 (2)를 만족했을 때에 저높이화에 있어서 단렌즈의 가장자리의 두께(d1')가 극도로 작아지는 것을 억제할 수 있기 때문에 단렌즈의 성형이 그다지 곤란이 되지 않는다. 따라서, 본 촬상 렌즈는 소형화 및 저높이화와, 단렌즈의 간단한 성형을 양립시키는 것이 가능하다.

또한, 상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈는 수식 (3)을 만족함으로써 단렌즈에 있어서의 플러스의 굴절력을 크게 할 수 있기 때문에 물체의 주변 부분으로부터의 광을 단렌즈에 의해 상면에 있어서의 원하는 점에 보다 확실하게 집속시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 상기 단렌즈의 아베수는 50 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 단렌즈의 재료로서는 비교적 아베수가 낮은 것을 적용할 수 있으므로 단렌즈의 재료로서 적용 가능한 재료의 종류가 증가되고, 후술하는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스(특허문헌 5 및 6 참조)에 있어서 적합한 단렌즈의 재료를 이용할 수 없게 될 우려를 저감할 수 있다. 따라서, 본 촬상 렌즈는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 제조됨으로써 제조 비용의 저감 및 대량 생산에 적합한 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 상면과 상기 단렌즈 사이에 상면을 보호하기 위한 상면 보호 유리를 구비하고, 상기 상면 보호 유리의 두께는 0.3㎜를 초과하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 먼지 스펙을 완화함과 아울러 상면을 물리적 손상으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상면을 물리적 손상으로부터 보호하는 것은 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 실시에 있어서 바람직하다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 F 넘버는 4 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 결상된 상이 밝은 촬상 렌즈를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는, 상기 단렌즈는 열 또는 자외선이 부여되면 경화되는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 단렌즈를 열경화성 수지 또는 UV(Ultra Violet: 자외선) 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 복수매의 단렌즈를 수지로 성형해서 후술하는 렌즈 어레이를 제작할 수 있다.

따라서, 상기 구성에 의하면, 본 촬상 렌즈는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 제조 가능한 것이므로 제조 비용의 저감 및 대량 생산이 가능하게 되고, 저렴하게 제공하는 것이 가능하게 된다.

아울러, 단렌즈를 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 본 촬상 렌즈는 리플로우를 실시하는 것이 가능하게 된다. 즉, 리플로우에 대응 가능한 촬상 렌즈는 단렌즈가 내열 재료임으로써 실현 가능하다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은, 상기 고체 촬상 소자의 화소 피치는 2.5㎛ 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 화소 피치가 2.5㎛ 미만인 고체 촬상 소자를 이용함으로써 고화소의 촬상 소자의 성능을 충분히 살린 촬상 모듈을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은, 상기 고체 촬상 소자는 VGA(Video Graphics Array: 비디오 그래픽 어레이) 클래스의 촬상 소자인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 촬상 모듈은 VGA 클래스의 촬상 소자를 적용함으로써 양호한 해상 성능을 갖는 촬상 모듈을 실현할 수 있음과 아울러 렌즈의 매수를 적게 할 수 있고 제조 공차가 발생할 수 있는 요인을 삭감할 수 있기 때문에 제조가 간단해진다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈의 제조 방법 및 본 발명의 촬상 모듈의 제조 방법은, 상기 피성형물은 열 또는 자외선이 부여되면 경화되는 수지인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 제조 방법 각각에 의해 제조된 본 촬상 렌즈 및 본 촬상 모듈은 리플로우를 실시하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 구성에 의하면, 복수매의 단렌즈를 피성형물로 성형해서 렌즈 어레이를 제작하는 것이 간단해진다.

본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 각종 변경이 가능하며, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합시켜서 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명은 휴대 단말에의 탑재를 목적으로 한 촬상 렌즈, 촬상 모듈, 촬상 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 모듈의 제조 방법에 이용할 수 있다.

1,31,51 : 촬상 렌즈(본 발명의 촬상 렌즈)
2 : 개구 조리개
3 : 물체
60,70,137,147 : 촬상 모듈
62,136,145 : 센서(고체 촬상 소자)
141 : 렌즈 어레이
CG,135,144 : 커버 유리
d1 : 단렌즈의 중심의 두께
d2 : 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심으로부터 상면까지의 공기 환산 길이
d1' : 단렌즈의 가장자리의 두께
e1 : 단렌즈에 있어서의 물체측을 향한 면의 가장자리
e2 : 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 가장자리
L1 : 단렌즈
S1 : 단렌즈에 있어서의 물체측을 향한 면
S2 : 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면
s1 : 단렌즈에 있어서의 물체측을 향한 면의 중심
s2 : 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심
S5 : 상면

Claims

촬상 렌즈 및
상기 촬상 렌즈의 상면에 배치된 고체 촬상 소자를 구비하는 촬상 모듈에 있어서,
상기 촬상 렌즈는
물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 개구 조리개 및 단렌즈를 구비하고 있고,
상기 단렌즈가 물체측으로 오목면을 향한 메니스커스 렌즈인 촬상 렌즈이고:
상기 단렌즈의 중심의 두께를 d1로 하고,
상기 단렌즈의 가장자리의 두께를 d1'로 하며,
상기 단렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면의 중심으로부터 상면까지의 공기 환산 길이를 d2로 하면, 수식 (1) ~ (3)
0.080 < d1/d2 < 0.22 … (1)
d1'/d1 < 1.00 … (2)
d1 < 0.28㎜ …（3)
을 만족하도록 구성되어 있고,
상기 고체 촬상 소자의 화소 피치는 1.75㎛ 또는 2.20㎛인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 단렌즈의 아베수는 50 미만인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상 렌즈의 상면과 상기 단렌즈 사이에 상기 상면을 보호하기 위한 상면 보호 유리를 구비하고,
상기 상면 보호 유리의 두께는 0.3㎜를 초과하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상 렌즈의 F 넘버는 4 미만인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 단렌즈는 열이 부여되면 경화되는 수지 또는 자외선이 부여되면 경화되는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 고체 촬상 소자는 VGA 클래스의 촬상 소자인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
삭제
삭제
제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 중에서 선택되는 어느 한 항의 촬상 모듈을 제조하기 위한 촬상 모듈의 제조 방법으로서:
피성형물을 복수의 상기 단렌즈가 성형된 렌즈 어레이로 성형하는 공정; 및
상기 렌즈 어레이를 1개의 촬상 모듈마다 분할하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 피성형물은 열이 부여되면 경화되는 수지 또는 자외선이 부여되면 경화되는 수지인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈의 제조 방법.