KR20070103553A

KR20070103553A - 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이의 제조방법 및 적외선차단필터 일체형 렌즈를 이용한 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20070103553A
Application number: KR1020060035246A
Authority: KR
Inventors: 이연경; 강성호; 강병훈; 유진문
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: KR100770689B1

Abstract

본 발명은 적외선 차단필터가 박막 형태로 적층된 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 채용된 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명은 렌즈배럴 내부에 유리 렌즈와 혼합 또는 단독으로 적층 결합되는 다수의 비구면 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나 이상의 플라스틱 렌즈 일면에 플라즈마 소스의 조력에 의한 이온 빔을 이용하여 저층의 박막 접착층이 적층 형성되고, 그 상면에 플라스틱 렌즈의 변이점 이하의 온도하에서 저온 증착에 의한 다층 박막 형태의 적외선 차단필터층이 형성된 적외선 차단필터 일체형 렌즈의 적용에 의해서 달성되며, 모듈의 높이를 최대 0.2㎜ 이상 절감시킨 박형의 카메라 모듈 제품을 기대할 수 있다.

렌즈배럴, 렌즈, 적외선 차단필터층, AR 코팅면

Description

적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이의 제조방법 및 적외선 차단필터 일체형 렌즈를 이용한 카메라 모듈{Lens having IR cut off filter and manufacturing it's and camera module using it}

도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도.

도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 장착된 렌즈배럴의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 비구면 플라스틱 렌즈의 투과율이 비교된 그래프로서,

도 4a는 일면에 적외선 차단필터층이 적층된 렌즈의 투과율 그래프.

도 4b는 적외선 차단필터층이 없는 일반 렌즈의 투과율 그래프.

도 5는 본 발명에 의한 렌즈 일면에 형성된 적외선 차단필터층의 비교 사진으로서,

도 5a는 일반적인 적외선 차단코팅층의 단면 확대사진.

도 5b는 본 발명에 의해 형성된 적외선 차단필터층의 단면 확대사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 렌즈배럴 20,21 렌즈

22. 적외선 차단필터층 23. AR 코팅면

본 발명은 적외선 차단필터가 박막 코팅된 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 적용되는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 카메라 모듈에 장착되는 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 박막의 형태로 적외선 차단 필터가 저온 증착됨에 따라 카메라 모듈의 높이를 최소화하고, 부품 수의 축소에 의한 공정 단축에 의해서 제조 비용을 절감할 수 있도록 한 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(Camera Module)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 800만 화소 이상의 고화소 중심으로 변화됨 과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(Optical Zoom) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(Toy Camera) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 모바일 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이되도록 한 것이다.

통상의 카메라 모듈은, 대표적으로 COB(Chip On Board), COF(Chip On Flexible) 등의 방식으로 제작되는 바, 아래 도시된 COF 방식의 모듈 조립도를 참조하여 그 간략한 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 카메라 모듈에 부착되는 기판부의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(2)가 플립 칩 방식에 의해서 장착된 기판(7)이 플라스틱 재질의 하우징(3) 하부에 결합 되고, 상기 하우징(3) 상부로 연장된 경통(4) 상에 원통형 몸체(5)가 하부로 연장된 렌즈배럴(6)이 결합됨에 의해서 제작된다.

상기 카메라 모듈(1)은 경통(4) 내주면에 형성된 암나사부와 원통형 몸체(5)의 외주면에 형성된 숫나사부의 나사 결합으로 하우징(3)과 렌즈배럴(6)이 상호 결합된다.

이때, 상기 기판(7)의 상면, 즉 렌즈배럴(6)의 하단부에 장착된 렌즈(L)와 상기 프린트기판(7)의 하면에 부착된 이미지센서(2) 사이에는 적외선 차단필터(IR cut-off filler:이하 'IR 필터'라 칭함)(8)가 결합됨으로써, 이미지센서(2)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차단시키게 된다.

상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(2)의 표면에 포커싱되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(3) 상단에 체결된 렌즈배럴(6)을 회전시키면서 최적의 초점이 맞춰진 지점에서 하우징(3)과 렌즈배럴(6)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 초점이 맞춰진 상태로 하우징(3)과 렌즈배럴(6)를 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산된다.

여기서, 상기 렌즈배럴(6) 내에 다단으로 적층된 렌즈(L)는 하부의 이미지센서(2)에 상을 맺혀주는 기능을 하고, 상기 이미지센서(2)는 렌즈(L)로부터 빛을 받아 이미지의 컬러를 만들어 내는 기능을 한다.

상기 이미지센서(2)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러 필터로 세가지의 컬러를 합하여 색상을 만들어 내는데, 이때 적색의 경우 인간이 인식하는 파장보다 긴 파장의 빛이 센서를 통해 인식되기 때문에 센서는 인간이 인식하는 컬러(color)와 다른 컬러를 만들어 낸다. 따라서, 인간이 인식하는 컬러와 같은 컬러를 만들어 주기 위해서는 입사광 중에 포함된 잡광을 제거하기 위한 IR 필터를 사용해야 한다.

즉, 상기 IR 필터는 다수의 렌즈군을 통해 입사되는 광 중에 근적외선 영역의 파장들을 제거해 주기 위한 것으로서, CCD나 CMOS 등으로 이루어진 이미지센서는 빛 신호를 전기적 신호로 변환하여 화상을 형성시킬 때 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역(400-700nm)뿐 아니라 근적외선 영역(~1150 nm)까지도 감지하게 되어서 실제 색이나 화상하고는 관계없는 신호가 감지기를 포화시켜 버리게 되므로 근적외선 영역의 파장들을 제거해 주기 위해 유리기판에 굴절율이 서로 다른 2가지 물질들(TiO₂/SiO₂ 혹은 Ta₂O₅/SiO₂)을 교대로 30 내지 40층으로 증착시켜서 가시광선 영역은 투과하고 750nm 이상의 근적외선 영역은 반사시키는 광학 필터로 이루어진 것이다.

이와 같이, 상기 이미지센서의 장착 위치에 따라 구분되는 COF, COB, CSP 방식 등의 카메라 모듈 제작시에는 공통적으로 이미지센서의 수광부로 유입되는 광 경로 상에는 장파장의 적외선이 차단됨과 아울러 이미지센서의 센싱면에 외부 습기의 차단이 이루어지도록 투명한 글라스 형태의 IR 필터를 고정시키기 위한 UV 경화 접착제를 이용한 접착 공정이 공통적으로 수행된다.

한편, 최근에는 소비자가 요구하는 해상도 또는 화소수가 점점 높아지게 됨과 아울러 휴대폰을 비롯한 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈의 소형화 추세에 따라 IR 필터를 별도로 사용하지 않고, 하우징 내부에 장착되는 글라스(8)에 IR 필터의 기능을 하는 IR 코팅막이 형성되도록 하거나, 렌즈배럴 내에 장착된 다수의 유리 렌즈 중 그 일면에 IR 코팅막을 형성시킴으로써, IR 필터 두께만큼의 공간을 줄인 카메라 모듈이 제작되도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같이 IR 코팅막이 형성된 글라스를 장착하거나, IR 코팅막이 형성된 유리 렌즈(L)를 사용할 경우 모두 이미지센서가 부착된 기판의 상면에 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 글라스가 별도로 장착되어야만 하기 때문에 카메라 모듈의 크기, 즉 기판으로부터 렌즈배럴(6) 상단까지의 높이를 줄이는 데에는 한계가 있다.

또한, 상기 기판(7)의 크기와 동일하거나 작은 크기의 글라스가 항상 장착되어야 함에 따라 글라스의 수급 비용과 IR 코팅막이 형성된 글라스를 부착하는 공정이 추가될 수 밖에 없어 카메라 모듈의 제작 비용이 상승하는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 카메라 모듈의 렌즈배럴 내에 다수의 비구면 플라스틱 렌즈가 적층 결합되고, 적어도 하나의 비구면 플라스틱 렌즈 일면 에 적외선을 차단하기 위한 광학 필터층이 저온 증착법에 의해 조밀하게 박막 증착됨으로써, 상기 카메라 모듈 내에서 글라스 형태의 IR 필터가 제거되어 카메라 모듈의 높이가 최소화될 수 있도록 한 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 일면에 IR 필터층이 일체로 형성된 렌즈를 이용한 카메라 모듈이 제작됨에 따라 부품 수를 줄이고, 모듈 제작 시 IR 필터를 부착 고정시키기 위한 공수가 제거됨으로써, 모듈 제품의 제조 비용이 절감되는 카메라 모듈이 제공됨에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 하우징과 렌즈배럴이 광축에 대하여 수직으로 나사 결합되는 카메라 모듈에 있어서, 일면에 적외선 차단 박막층이 형성된 적어도 하나 이상의 비구면 플라스틱 렌즈가 장착되는 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴이 상단부에 결합되는 하우징과, 중앙부에 이미지센서가 와이어 또는 플립칩에 의해서 장착되고 그 테두리부에 하우징의 하단부가 밀착 결합되는 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈 구조에 의해서 달성된다.

상기 렌즈배럴은, 내부에 한 매 이상의 렌즈가 순차적으로 결합되는 바, 상기 렌즈는 비구면 플라스틱 렌즈만으로 구성되거나 비구면 플라스틱 렌즈와 유리(glass) 렌즈가 혼합된 상태로 적층 결합된다. 이때 상기 다수의 비구면 플라스틱 렌즈 중 어느 하나의 비구면 렌즈의 일면은 다층 박막 형태의 적외선 차단필터 층이 코팅됨으로써, 상기 렌즈를 관통하는 입사광 중에 포함된 장파장의 적외선 투과를 차단한다.

또한, 상기 비구면 플라스틱 렌즈는 폴리머(polymer) 계열의 합성수지 재질을 이용한 사출 성형에 의해서 제작되며, 상기 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 박막층을 이루는 적외선 차단필터층은 플라스마 소스가 보조적으로 사용되는 이온 빔에 의한 저온 증착법에 의해서 코팅된다.

이때, 상기 적외선 차단필터층의 증착 온도는 최저 80℃에서 최대 130℃ 사이의 온도에서 결정된다.

상기 적외선 차단필터층은, 적외선을 차단하기 위한 다수의 광학 필터층이 증착되기 전에 비구면 플라스틱 렌즈의 일면과 상기 광학 필터층의 접착력을 향상시키기 위하여 CeO₂/SiO₂를 수 ㎚의 두께로 증착되는 접착 레이어층을 먼저 형성시킴으로써, 증착 렌즈의 곡률에 의한 압축 응력을 완화시킨다.

한편, 상기 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 형성되어 있는 접착 레이어층 상부에 증착되는 박막층은, 고굴절층과 저굴절층이 교대로 적층되면서 저온 증착되는 바, 그 적층 두께는 다음의 식을 만족한다.

여기서, n_L : 렌즈면에 증착된 층의 굴절률값,

d_L : 렌즈면에 증착된 층의 두께

n_N : N번째 층의 굴절률,

d_N : N번째 층의 두께,

n_A : 최외층에 증착된 층의 굴절률값.

d_A : 최외층에 증착된 층의 두께이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 카메라 모듈은, 모듈 내의 이미지센서로 집광되는 입사광 중에 포함된 장파장대의 적외선이 렌즈배럴 내에 적층된 다수의 렌즈를 관통하면서 상기 렌즈 중의 어느 일면에 다층의 박막 형태로 증착 형성된 적외선 차단필터층을 통해 차단됨으로써, 별도의 적외선 차단필터가 배제된 상태로 카메라 모듈이 조립됨에 따라 카메라 모듈의 초박형화를 달성할 수 있음과 아울러 상기 적외선 차단필터층이 다수의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈 일면에 증착 형성됨에 따라 이미지센서와 차단필터층의 간격이 비교적 멀게 형성되어 이물 불량이 개선될 수 있는 기술적 특징이 있다.

또한, 본 발명은 플라즈마 소스가 포함된 이온 빔에 의한 저온 증착법으로 비구면 플라스틱 렌즈면에 다층의 박막 필터층이 증착됨으로써, 폴리머(polymer) 재질의 플라스틱 렌즈의 결정 구조에 영향을 주지 않는 온도 범위내에서 박막 필터층의 조밀한 박막 성장이 이루어지도록 함에 다른 기술적 특징이 있다.

본 발명의 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 장착된 렌즈배럴의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 렌즈배럴(10)은 내부에 적어도 하나 이상의 비구면 렌즈(20)가 순차적으로 적층 결합되며, 상기 렌즈(20) 중에 하나의 비구면 렌즈(21)는 일면에 다수의 박막 형태로 적층되는 적외선 차단필터층(22)이 형성된다.

또한, 상기 렌즈배럴(10) 내에 적층된 복수개의 렌즈(20)(21)는, 폴리머(polymer) 계열로 사출 성형되는 비구면 플라스틱 렌즈(21)와 유리(glass) 렌즈로 혼합 구성되거나, 모두 비구면의 플라스틱 렌즈만으로 적층 결합될 수 있으며, 상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면의 플라스틱 렌즈(21) 중의 어느 일면에 증착된다.

상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 플라즈마 소스(plasma source)의 조력(助力)에 의한 이온 빔(ion beam)에 의해서 저온 증착으로 형성되며, 상기 적외선 차단필터층(22)의 저온 증착은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 변이점 이하의 온도인 130℃ 이하의 온도에서 진행된다. 이때 상기 비구 면 플라스틱 렌즈(21)의 박막층 형성면의 온도가 변이점 이하의 저온을 유지하면서 적외선 차단필터층(22)의 조밀한 박막 성장이 가능하도록 하기 위한 저온 증착 온도 조건은 대략 80~130℃ 사이에서 유지됨이 바람직하다.

여기서, 상기 비구면의 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 박막층을 이루는 적외선 차단필터층(22)의 구체적인 형성 조건과 그 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 적외선 차단필터층(22)은 다층의 광학 박막층을 이루는 저굴절층과 고굴절층이 4~5㎛를 이루는 총 40층(layer) 정도의 박막층으로 형성된다. 이때 상기 적외선 차단필터층(22)이 플라스틱 렌즈(21)면과 유전체 박막 사이에서 발생되는 스트레스(stress)에 의해서 박막층과 렌즈면의 접착력이 약화되어 박막의 들뜸(de-lamination)이 발생될 수 있는 바, 이를 최소화하기 위하여 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21) 일면에 5층 정도를 먼저 증착하여 수 ㎚의 박막 접착층을 형성시킨다.

상기 박막 접착층은 CeO₂/SiO₂ 를 이용한 증착에 의해서 형성되며, 비구면 플라스틱 렌즈(21)에 곡률에 의한 박막의 휨 정도에 따라 발생되는 압축 응력을 완화시켜 상기 렌즈(21)의 비구면에 형성된 박막층의 접착력이 강화되도록 한다.

상기 박막 접착층이 개재된 상태로 플라스틱 렌즈(21)의 비구면에 증착되는 적외선 차단필터층(22)은, 고굴절률 성분과 고굴절률 성분이 교호로 적층되면서 증착되며, 고굴절률을 나타내는 대표적인 물질로는 TiO₂, TaO₂, ZrO₂, Ta₂O₅ 등이 있으 며, 저굴절률이 발현되는 대표적인 물질로는 SiO₂, Al₂O₃ 등이 있다.

또한, 상기 고굴절층과 저굴절층의 교호 증착은, 돔 형태의 챔버 내부에 비구면 플라스틱 렌즈(21)를 장착한 후, 펌프를 이용하여 챔버 내부를 진공 상태로 30분 간 유지시킴과 동시에 플라스틱 렌즈(21)의 박막 증착면의 온도를 80~130℃ 사이로 유지되도록 하고, 이때 기압 조정용 펌프(cryo pump)를 가동하여 1×10^-6 Torr의 증착 기압으로 미세 조정된 기압이 유지되도록 함과 아울러 한 싸이클의 증착 시간을 5시간으로 한정하였다.

여기서, 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 증착되는 적외선 차단필터층(22)은 대략 40층(layer)의 4~5㎛ 두께로 형성되고, 그 두께의 증대비(growth rate)는 0.5~1.5㎚/sec로 유지되는 바, 상기 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 일면에 적층 완료된 적외선 차단필터층(22)을 통해 차단되는 파장(wavelength)은 645±5㎚ 내외에서 결정된다.

또한, 상기 적외선 차단필터층(22)은 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 비구면 상에 최적의 박막 코팅면을 찾아 다층 박막의 광학 코팅이 이루어지도록 하여야 하는데, 최적의 코팅면은 근축 광선 추적에 의해서 입사각이 최소화되는 부위와 회전대칭성의 광학면을 갖는 렌즈면 중에서 그 곡률(R) 값이 작은 부위, 즉 입사광을 모두 포함할 수 있는 만곡면만이 최적의 코팅면으로 정해지게 된다.

이때, 상기 적외선 차단필터층(22)의 다층 박막 형성 시 다중 간섭에 의해서 박막층이 형성된 렌즈면에 대한 광선의 입사각이 커질 수 밖에 없어 적외선 차단 효과가 감소되고, 개별 박막층의 균일성을 렌즈 코팅면의 곡률이 제어하게 됨으로써 다층 박막의 층수 성장에 의한 두께 변화시에 적외선 차단의 파장대가 가변됨을 고려하여 박막 형성이 이루어져야 한다.

그리고, 상기 플라스틱 렌즈(21)의 비구면에서의 한점에 대한 비축 상에서의 밝기는 코사인 4승을 가지며 감소하게 되므로, 렌즈 주변의 밝기 감소량을 고려하여 설계되어야 하며, 그 설계 조건은 다음 식에 의하여 만족된다.

한편, 일면에 다층 구조의 적외선 차단필터층(22)이 증착된 비구면 플라스틱 렌즈(21)의 타측면에는 무반사 코팅인 AR 코팅면(23)이 형성되며, 상기 AR 코팅면(23)은 렌즈(21)를 관통한 광을 효율적으로 흡수하여 통과할 수 있게 하여 광효율을 증가시키고, 입사광이 비구면 렌즈를 관통하면서 발생되는 번짐(flare) 현상을 감소시킨다.

다음, 도 4는 본 발명에 따른 비구면 플라스틱 렌즈의 투과율이 비교된 그래프로서, 도 4a는 일면에 적외선 차단필터층이 적층된 렌즈의 투과율 그래프이고, 도 4b는 적외선 차단필터층이 없는 일반 렌즈의 투과율 그래프이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선 차단필터층이 적층 형성되지 않은 일반 렌즈의 경우에는 도 4b에서와 같이 거의 전 파장대에서 90% 이상의 높은 투과율(transmittance)이 나타나고 있음에 비해, 도 4a의 스펙트럼을 나타내는 적외선 차단필터층(22)이 적층된 비구면 플라스틱 렌즈(21)는 가시광 영역인 400~600㎚의 파장대에서 적외선의 89% 이상이 투과되고, 적외선 차단 파장대인 650㎚를 전후해서는 렌즈(21)를 통한 적외선 유입이 급격히 감소하면서 650㎚ 이상에서는 5% 이내의 적외선만이 투과됨을 알 수 있다.

따라서, 적외선 차단필터층(22)이 형성되지 않은 일반 렌즈의 적외선 투과율이 650㎚ 이상의 파장대에서 95%로 측정됨에 따라, 이를 적용한 저온 증착에 의한 적외선 차단필터층(22)의 적외선 투과 차단율은 93% 이상으로 기대될 수 있다.

마지막으로, 도 5는 본 발명에 의한 렌즈 일면에 형성된 적외선 차단필터층의 비교 사진으로서, 도 5a는 일반적인 적외선 차단코팅층의 단면 확대사진이고, 도 5b는 본 발명에 의해 형성된 적외선 차단필터층의 단면 확대사진이다.

도시된 바와 같이, 일반적인 증착 방법으로 코팅면이 형성된 도 5a의 경우에는 각 박막층의 접착층이 단단하지 않고 각 박막층이 컬럼(columns)의 격자 구조로 형성되어 투과율이 현저히 떨어짐에 비해, 본 발명에 의한 도 5b의 플라즈마를 이용한 저온 증착에 의해 형성된 적외선 차단필터층(22)은 각 박막층이 조밀하게 부착됨과 동시에 각 박막층이 빈 공간이 없는 무결정 구조(amorphous)로 형성됨에 따라 양호한 투과율이 발현될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 적외선 차단필터 일체형 렌즈 및 이를 이용한 카메라 모듈은, 카메라 모듈의 렌즈배럴 내에 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터층이 일면에 증착된 적어도 하나 이상의 비구면 플라스틱 렌즈가 적층 결합됨으로써, 별도의 IR 필터가 개재됨 없이 카메라 모듈이 조립됨에 따라 모듈의 높이를 최대 0.2㎜ 이상 절감시킨 박형의 카메라 모듈 제품을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 IR 필터를 고정시키기 위한 본딩 공정과 접착제 경화 공정이 생략되어 제작 공수가 줄어들고, 공수의 절감에 의한 모듈 제작 비용을 낮출 수 있는 장점이 있음과 아울러 부품수의 간소화에 의해서 공정 불량이 획기적으로 절감될 수 있는 작용효과가 발휘된다.

Claims

폴리머 계열의 합성수지 재질로 사출 성형되고, 렌즈배럴 내부에 유리 렌즈와 혼합 또는 단독으로 적층 결합되는 다수의 비구면 플라스틱 렌즈 중 적어도 하나 이상의 플라스틱 렌즈 일면에 저층의 박막 접착층이 적층 형성되고, 그 상면에 저온 증착에 의한 다층 박막의 적외선 차단필터층이 형성되도록 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 박막 접착층은, CeO₂/SiO₂ 를 이용하여 5층 내외로 비구면 플라스틱 렌즈면에 증착된 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 적외선 차단필터층은, 근축 광선 추적에 의해서 입사각이 최소화되는 부위와 회전대칭성의 광학면을 갖는 비구면의 렌즈면 중에서 그 곡률이 작은 부위의 만곡면 상에 적층 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 적외선 차단필터층은, 비구면의 만곡부에서 추출되는 한 점에 대한 비축 상에서의 밝기는 렌즈 주변의 밝기 감소량을 고려하여 설계되어야 하며, 그 설계 조건은,

의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 비구면 플라스틱 렌즈는, 다층 박막의 적외선 차단필터층이 증착면의 타측면에 무반사 코팅인 AR 코팅면이 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈.
비구면 플라스틱 렌즈가 챔버 내에 장착되는 단계;

상기 챔버 내부를 30여분에 걸쳐 초기 진공 상태로 전환시키는 단계;

상기 챔버 내부의 고진공도를 위하여 크라이오 펌프(cryo pump)를 가동시키는 단계;

상기 챔버 내의 기압을 1×10^-6 Torr로 낮춰 챔버 내의 진공도를 안정화시키는 단계;

상기 비구면 플라스틱 렌즈의 일면에 적외선 차단필터층이 교대로 저온 증착되는 단계;

를 포함하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 적외선 차단필터층이 증착되는 단계 이전에는 플라즈마 소스의 조력에 의한 이온 빔을 이용하여 저층의 박막 접착층이 적층 형성되는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 적외선 차단필터층이 증착되는 단계에서, 상기 적외선 차단필터층의 조밀한 박막 성장을 위한 저온 증착 온도 조건은 80~130℃ 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터 일체형 렌즈의 제조방법.
하우징과 렌즈배럴이 광축에 대하여 수직으로 나사 결합되는 카메라 모듈에 있어서,

상기 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 기재된 적외선 차단필터 일체형 렌즈;

상기 적외선 차단필터 일체형 렌즈가 적어도 하나 이상 포함된 다수의 렌즈가 순차적으로 적층 결합되는 원통형 몸체가 하부로 연장 형성된 렌즈배럴;

상기 렌즈배럴의 원통형 몸체가 회전 결합되는 경통이 상부로 연장 형성된 하우징; 및

상기 하우징의 하단부가 밀착 결합되고, 중앙부에 상기 하우징에 의해서 복개되는 이미지센서가 장착된 인쇄회로기판;

을 포함하는 카메라 모듈.
제9항에 있어서,

상기 적외선 차단필터 일체형 렌즈는, COF(Chip On Flexible), COB(Chip On Board), COG(Chip On Glass) 및 CSP(Chip Size Package) 제작 방식에 모두 적용 가능한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.