KR100691267B1 - 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템 및 이에 사용되는적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈 - Google Patents

초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템 및 이에 사용되는적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈 Download PDF

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Abstract

적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템이 제공된다.
본 발명은, 양면이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판과, 상기 렌즈 기판의 물체측 면에 형성된 제1 렌즈 요소와, 상기 렌즈 기판의 상측 면에 형성된 제2 렌즈 요소를 구비하여 적외선 차단 및 결상(結像)을 수행하는 적외선 차단 렌즈군; 상기 적외선 차단 렌즈군의 앞 또는 뒤에 설치되며 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 하나 또는 복수의 적외선 투과 렌즈군; 및 상기 적외선 차단 렌즈군 및 적외선 투과 렌즈군을 투과한 빛을 감지하는 이미지 센서; 를 포함한다.
본 발명에 의하면, 별도의 적외선 차단 필터가 필요하지 않으므로 카메라 모듈의 소형화 및 제조비용 감소가 가능하고, 평면인 렌즈 기판을 통하여 적외선 차단 기능을 수행하므로 제조가 용이하며, 제 수차의 보정이 쉽고 광학적 특성이 우수하다는 효과가 있게 된다.
적외선 차단, 적외선 흡수, 렌즈 기판, 결상 렌즈, 초소형 카메라 모듈

Description

초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템 및 이에 사용되는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈{Lens System For Subminiature Camera Module And IR Cut-Off Lens Used Therefor}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈구성도.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로서,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡수차.
도 3a와 도 3b는 도 1에 도시된 제1 실시예의 MTF 특성을 도시한 그래프.
도 4는 제1 실시예에 대한 제1 비교예의 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈구성도.
도 5는 도 4에 도시된 제1 비교예의 제 수차도를 도시한 것으로서,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 6a와 도 6b는 도 4에 도시된 제1 비교예의 MTF 특성을 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈구성도.
도 8은 도 7에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로서,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡수차.
도 9a와 도 9b는 도 7에 도시된 제2 실시예의 MTF 특성을 도시한 그래프.
도 10은 제2 실시예에 대한 제2 비교예의 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈구성도.
도 11은 도 10에 도시된 제2 비교예의 제 수차도를 도시한 것으로서,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 12a와 도 12b는 도 10에 도시된 제2 비교예의 MTF 특성을 도시한 그래프.
도 13은 본 발명에 의한 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
L1... 제1 렌즈 L2... 제2 렌즈
L3... 제3 렌즈 L4... 제4 렌즈
LE1... 제1 렌즈요소 LE2... 제2 렌즈요소
S... 렌즈 기판 LG1, LG2... 적외선 투과 렌즈군
LG3... 적외선 차단 렌즈군 AS...개구 조리개
IP...상면
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12... 면 번호
100... 결상 렌즈 110... 렌즈 기판
120... 제1 렌즈요소 130... 제2 렌즈요소
본 발명은 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도로 적외선 차단 필터를 구비하지 않는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템에 관한 것이다.
근래에 각종 비디오 카메라나 스틸 비디오 카메라, 휴대폰 카메라에서는 결상면에 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서를 사용하고 있는 것이 많다. 이러한 이미지 센서를 구비하는 카메라 모듈에서는 렌즈 시스템이 필수이며, 그에 사용되는 렌즈 시스템도 소형화, 저비용화가 요구되고 있다.
일반적인 카메라 모듈에서는 기판 위에 전자부품과 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서가 실장되고, 하우징 내부에 적외선 차단 필터와 렌즈 시스템을 수용하고 있다. 이러한 카메라 모듈은 렌즈 시스템과 적외선 차단 필터를 통과한 빛이 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서에 결상되고, 이미지 센서가 수광한 빛을 전기신호에 의해 변환하며, 전자부품 등을 통해 화상을 출력하게 된다.
이때, CCD나 CMOS등의 이미지 센서는 가시광선 뿐만 아니라 적외선에도 양호한 감도를 가지고 있으며, 수광한 적외선이 해상도의 저하나 화상의 열화를 가져온다. 그 때문에 촬상소자에 적외선이 입사하지 않도록 촬상소자 입사면 앞에 적외선 차단 필터가 배치되어 있다.
그러나, 이와 같이 적외선 차단 필터를 구비하는 종래의 카메라 모듈은 결상 렌즈 후면에 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터가 필수적으로 구비되어야 하므로, 적외선 차단 필터를 실장하기 위한 공간이 증대하여 소형화, 컴팩트화에 부응하지 못할 뿐만 아니라, 적외선 차단 필터의 실장에 의한 제조비용 절감을 실현할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 결상렌즈 이외에 별도로 적외선 차단 필터가 필요하지 않게 되어 카메라 모듈의 소형화 및 제조 비용의 감소를 이룰 수 있는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템 및 이에 사용되는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 적외선 차단 기능을 갖도록 용이하게 제작할 수 있는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 제공함을 목적으로 한다.
그리고, 제 수차의 보정이 용이하고 광학적 특성이 개선된 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈 및 이를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 일측면으로서 본 발명은, 양면이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판과, 상기 렌즈 기판의 물체측 면에 형성된 제1 렌즈 요소와, 상기 렌즈 기판의 상측 면에 형성된 제2 렌즈 요소를 구비하여 적외선 차단 및 결상(結像)을 수행하는 적외선 차단 렌즈군; 상기 적외선 차단 렌즈군의 앞 또는 뒤에 설치되며 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 하나 또는 복수의 적외선 투과 렌즈군; 및 상기 적외선 차단 렌즈군 및 적외선 투과 렌즈군을 투과한 빛을 감지하는 이미지 센서; 를 포함하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 렌즈기판은 적어도 한 면에 적외선 차단 물질이 코팅되어 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단한다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈 기판은 적외선을 흡수하여 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단한다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈요소 및 제2 렌즈요소는 레플리카(replica) 방식, 핫 엠보싱(hot embossing) 방식, UV 엠보싱(UV embossing) 방식 또는 몰딩(molding) 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 렌즈 요소의 물체측 면 또는 상기 제2 렌즈요소의 상측 면 중 적어도 한 면에는 무반사 코팅이 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 물체측으로부터 순서대로, 적어도 하나의 적외선 투과 렌즈군, 적외선 차단 렌즈군 및 이미지 센서가 배치될 수 있다.
다른 측면으로서 본 발명은, 양면이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판; 상기 렌즈 기판의 물체측 면에 형성된 제1 렌즈 요소; 및 상기 렌즈 기판의 상측 면에 형성된 제2 렌즈 요소; 를 포함하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상(結像) 렌즈를 제공한다.
바람직하게는, 상기 렌즈기판은 적어도 한 면에 적외선 차단 물질이 코팅되어 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단한다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈 기판은 적외선을 흡수하여 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단한다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈요소 및 제2 렌즈요소는 레플리카(replica) 방식, 핫 엠보싱(hot embossing) 방식, UV 엠보싱(UV embossing) 방식 또는 몰딩(molding) 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 렌즈 요소의 물체측 면 또는 상기 제2 렌즈요소의 상측 면 중 적어도 한 면에는 무반사 코팅이 이루어질 수 있다.
본 발명은 적외선 차단 기능을 갖춘 렌즈 기판에 렌즈 요소를 형성함으로써 적외선 차단의 기능과 결상(結像)의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 하며, 렌즈 기판의 양면에 렌즈 요소를 형성함으로써 보다 효율적으로 제 수차의 보정 등 광학적 특성을 개선할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈구성도이고, 도 13은 본 발명에 의한 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템은 적외선 차단 렌즈군(LG3)과, 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)과, 이미지 센서(IP)를 구비한다.
상기 적외선 차단 렌즈군(LG3)(도 13의 100 참조)은 양면(7,8)이 평면으로 형성되고 이미지 센서(IP)에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판(S)과, 상기 렌즈 기판(S)의 물체측 면(7)에 형성된 제1 렌즈 요소(lens element)(LE1)와, 상기 렌즈 기판(S)의 상측 면(8)에 형성된 제2 렌즈 요소(LE2)를 구비한다.
이러한 적외선 차단 렌즈군(LG3)은 적외선을 차단하는 역할과 결상(結像)의 역할을 동시에 수행하게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템은 결상을 렌즈 이외에 별도로 적외선 차단 필터를 필요로 하지 않게 되어, 이러한 적외선 차단 필터의 실장을 위한 공간을 줄일 수 있게 되어 소형화가 가능하며, 별도의 적외선 차단 필터의 설치를 위한 비용을 줄일 수 있다는 이점이 있게 된다.
특히, 본 발명에 의한 렌즈 시스템은 렌즈 기판(S)의 양면에 굴절면을 갖는 렌즈 요소(LE1,LE2)를 형성함으로써, 각종 수차를 효율적으로 보정함과 동시에 광학적 특성을 충분히 구현할 수 있다는 이점을 갖는다.
이때, 상기 렌즈 기판(S)은 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서(IP)에 입사되는 적외선을 차단하기 위하여 그 표면에 적외선 차단 물질이 코팅되거나 그 내부 또는 표면에 적외선을 흡수하는 물질을 포함하도록 구성할 수 있다.
이러한 적외선 차단 물질은 적외선 차단을 위한 유전체 다층막으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 공지의 물질을 이용할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 의한 적외선 차단 렌즈군(LG3)은 평면으로 이루어지는 평면 글래스 등의 투명한 렌즈 기판(S)의 적어도 한 면에 적외선 차단물질을 코팅한다는 점에서 작업성이 극히 용이하다는 이점이 있다.
다른 방식으로, 렌즈 기판(S) 내부 또는 표면에 적외선을 흡수하는 물질을 포함하도록 함으로써 적외선을 차단하도록 구성할 수도 있다.
이러한 적외선 흡수 물질은 공지의 물질이 사용 가능하며, 이러한 물질을 포함하여 자체적으로 적외선의 흡수가 가능한 BS-7 등 공지의 필터를 렌즈 기판(S)으로 사용할 수도 있다.
마찬가지로, 렌즈 기판(S)으로 BK7, D263, B270 등 공지의 적외선 차단 필터를 사용하고, 이러한 필터의 양면에 렌즈 요소(LE1,LE2)를 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 적외선 차단 기능을 하는 렌즈 기판(S)에 제1 렌즈요소(LE1) 및 제2 렌즈요소(LE2)를 형성하기 위한 방법으로 폴리머를 이용한 공지의 레플리카(replica) 방식을 이용할 수 있다.
이러한 레플레카 방식을 이용하는 경우, 한꺼번에 여러 매의 적외선 차단 렌즈군(LG3)을 동시에 형성하여 대량생산이 가능하다는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 공지의 핫 엠보싱(hot embossing) 방식, UV 엠보싱(UV embossing) 방식 또는 몰딩(molding) 방식을 사용할 수도 있으며, 이러한 방식은 적외선 차단 렌즈군(LG3)의 형상 또는 렌즈 요소(LE1,LE2)의 재질 등에 적합하도록 선택될 수 있 다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈 요소(LE1)의 물체측 면(6) 또는 상기 제2 렌즈요소(LE2)의 상측 면(9) 중 적어도 한 면에 무반사 코팅을 함으로써 빛의 반사 등에 의한 광학적 성능 저하를 막을 수 있다.
한편, 상기 적외선 차단 렌즈군(LE2)의 앞 또는 뒤에는 적외선 차단 기능이 없이 결상의 기능만을 수행하는 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)이 구비될 수 있다.
이러한 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)은 각각 적어도 하나의 렌즈를 구비하여 렌즈 시스템 전체에서 요구되는 광학적 역할을 수행하게 된다.
또한, 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)은 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 이러한 렌즈군의 수는 렌즈 시스템의 광학적 요구 성능에 비추어 가감이 가능하다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 적외선 차단 렌즈군(LG3) 앞쪽에 2개의 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)을 배치할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 의한 렌즈 시스템은 도 1에서와 같이, 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)를 앞쪽에 배치하고 적외선 차단 렌즈군(LG3)을 뒤쪽에 배치할 수 있다. 이러한 경우에는 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)을 통하여 파워를 결정하고, 각종 수차를 보정하는 역할을 수행하도록 하고, 적외선 차단 렌즈군(LG3)을 통하여 이미지 센서(IP)에 입사하는 빛의 상면 입사각을 줄이는 등 상면 보정을 행하도록 할 수 있다.
즉, 적외선 차단 렌즈군(LG3)은 전체 렌즈 시스템에 대하여 광학적 특성에 미치는 영향이 적다는 점에서 이미지 센서(IP) 바로 앞에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 물체측 가장 가까이 또는 적외선 투과 렌즈군 사이에 배치될 수도 있다.
한편, 상기 적외선 차단 렌즈군(LG3) 및 적외선 투과 렌즈군(LG1,LG2)의 뒤쪽에는 각각의 렌즈군(LG1,LG2,LG3)을 투과한 빛을 감지하는 CCD, CMOS 등의 이미지 센서가 배치된다.
다른 측면으로서 본 발명은, 도 13에 도시된 바와 같이, 적외선 차단 기능을 갖는 결상(結像) 렌즈(100)를 제공한다.
상기 결상렌즈(100)는 양면(111,112)이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판(110)과, 상기 렌즈 기판(110)의 물체측 면(111)에 형성된 제1 렌즈 요소(lens element)(120)와, 상기 렌즈 기판(110)의 상측 면(112)에 형성된 제2 렌즈 요소(130)를 구비한다.
이러한 결상렌즈(100)은 전술한 도 1의 적외선 차단 렌즈군(LG3)과 같이, 적외선을 차단하는 역할과 결상(結像)의 역할을 동시에 수행하게 된다.
특히, 본 발명에 의한 결상렌즈(100)는 렌즈 기판(110)의 양면에 굴절면을 갖는 렌즈 요소(120,130)를 형성함으로써, 각종 수차를 효율적으로 보정함과 동시에 광학적 특성을 충분히 구현할 수 있다는 이점을 갖는다.
이때, 상기 렌즈 기판(110)는 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서(IPI)에 입사 되는 적외선을 차단하기 위하여 그 표면에 적외선 차단 물질이 코팅되거나 그 내부 또는 표면에 에 적외선을 흡수하는 물질을 포함하도록 구성할 수 있다.
이러한 적외선 차단 물질은 전술한 바와 같이, 적외선 차단을 위한 유전체 다층막으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 공지의 물질을 이용할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 의한 결상렌즈(100)는 평면으로 이루어지는 평면 글래스 등의 투명한 렌즈 기판(110)의 적어도 한 면에 적외선 차단물질을 코팅한다는 점에서 작업성이 극히 용이하다는 이점이 있다.
다른 방식으로, 렌즈 기판(110) 내부 또는 표면에 적외선을 흡수하는 물질을 포함하도록 함으로써 적외선을 차단하도록 구성할 수도 있다.
이러한 적외선 흡수 물질은 공지의 물질이 사용 가능하며, 이러한 물질을 포함하여 자체로 적외선의 흡수가 가능한 BS-7 등의 공지의 필터를 렌즈 기판(110)으로 사용할 수도 있다.
마찬가지로, 렌즈 기판(110)으로 BK7, D263, B270 등 공지의 적외선 차단 필터를 사용하고, 이러한 필터의 양면에 렌즈 요소(120,130)를 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 적외선 차단 기능을 하는 렌즈 기판(110)에 제1 렌즈요소(120) 및 제2 렌즈요소(130)를 형성하기 위한 방법으로 폴리머를 이용한 공지의 레플리카(replica) 방식을 이용할 수 있다.
이러한 레플레카 방식을 이용하는 경우, 한꺼번에 여러 매의 결상렌즈(100) 를 동시에 형성하여 대량생산이 가능하다는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 공지의 핫 엠보싱(hot embossing) 방식, UV 엠보싱(UV embossing) 방식 또는 몰딩(molding) 방식을 사용할 수도 있으며, 이러한 방식은 결상렌즈(100)의 형상 또는 렌즈 요소(120,130)의 재질 등에 적합하도록 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈 요소(120)의 물체측 면(121) 또는 상기 제2 렌즈요소(130)의 상측 면(131) 중 적어도 한 면에 무반사 코팅을 함으로써 빛의 반사 등에 의한 광학적 성능 저하를 막을 수 있다.
이하, 구체적인 수치 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 작용에 대하여 살펴본다.
이하의 각 실시예와 비교예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E)에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2을 나타낸다.
Figure 112005042512384-pat00001
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
r : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경
K : 코닉(Conic) 상수
A,B,C,D,E : 비구면 계수
[실시예 1]
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 렌즈 시스템의 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 2a 내지 2c는 표 1 및 도 1에 도시된 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 제 수차도를 나타내며, 도 3a와 도 3b는 제1 실시예의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
이하의 비점수차도면의 "S"는 새지털(sagital), "T"는 탄젠셜(tangential)을 나타낸다.
한편, MTF(Modulation Transfer Function)는 밀리미터당 사이클의 공간주파수에 의존하며, 광의 최대 강도(Max)와 최소 강도(Min) 사이에 다음의 수학식 2로 정의되는 값이다.
Figure 112005042512384-pat00002
즉, MTF가 1인 경우 가장 이상적이며 MTF 값이 감소하면 해상도가 떨어진다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 의한 렌즈 시스템은 물체측으로부터 순서대로, 개구 조리개(AS), 제1 렌즈(L1)로 이루어지는 제1 적외선 투과 렌즈군(LG1), 제2 렌즈(L2)로 이루어지는 제2 적외선 투과 렌즈군(LG2)과, 적외선 차단 및 결상의 기능을 수행하는 적외선 차단 렌즈군(LG3)과, 그 뒤에 설치되는 이미지 센서(IP)로 이루어진다. 이때, 상기 적외선 차단 렌즈군(LG3)은 물체측 면(7)에 자외선 차단 물질이 코팅된 렌즈기판(S)과, 상기 렌즈기판(S)의 물체측 면(7)에 형성된 제1 렌즈요소(LE1)와, 상측 면(8)에 형성된 제2 렌즈요소(LE2)를 구비한다.
제1 실시예는 F 넘버(FNo)가 3.0이고, 화각(畵角)은 60도, 개구 조리개(AS)로부터 상면(IP)까지의 거리(이하 'TL'이라 함)는 4.484㎜, 렌즈 시스템의 유효초점거리(f)는 4.019㎜이다.
Figure 112005042512384-pat00003
표 1에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제2면(제1 렌즈의 물체측 면), 제3면(제1 렌즈의 상측 면), 제4면(제2 렌즈의 물체측 면), 제5면(제2 렌즈의 상측 면), 제6면(제1 렌즈요소의 물체측 면) 및 제9면(제2 렌즈요소의 상측 면)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure 112005042512384-pat00004
[비교예 1]
하기의 표 3은 본 발명의 제1 실시예에 대한 제1 비교예의 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 대한 제1 비교예의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 5a 내지 5c는 표 3 및 도 4에 도시된 렌즈 시스템의 제 수차도를 나타내며, 도 6a와 도 6b는 제1 비교예의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 제1 실시예에 대한 비교예의 렌즈 시스템은 물체측으로부터 순서대로, 개구 조리개(AS), 제1 렌즈(L1)로 이루어지는 제1 렌즈군(LG1), 제2 렌즈(L2)로 이루어지는 제2 렌즈군(LG2)과, 제3 렌즈(L3)로 이루어지는 제3 렌즈군(LG3)과, 적외선 차단 필터(IF)와, 이미지 센서(IP)로 이루어진다.
결상 렌즈외에 별도로 적외선 차단 필터를 구비하지 않는 제1 실시예와의 비교를 위하여 제1 비교예는 동일한 F 넘버를 사용하여 거의 유사한 화각을 갖고, 동일한 재질과 비슷한 파워를 갖도록 렌즈 시스템을 구현하였으며, 일반적인 렌즈 시스템에서 요구되는 수차와 MTF 특성을 만족하도록 하였다.
제1 비교예는 F 넘버(FNo)가 3.0이고, 화각(畵角)은 62.58도, TL은 4.864㎜, 렌즈 시스템의 유효초점거리(f)는 4.030㎜이다.
Figure 112005042512384-pat00005
표 3에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 비교예의 경우 제2면(제1 렌즈의 물체측 면), 제3면(제1 렌즈의 상측 면), 제4면(제2 렌즈의 물체측 면), 제5면(제2 렌즈의 상측 면), 제6면(제3 렌즈의 물체측 면) 및 제7면(제3 렌즈의 상측 면)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제2 비교예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.
Figure 112005042512384-pat00006
[실시예 2]
하기의 표 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 렌즈 시스템의 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 8a 내지 8c는 표 5 및 도 7에 도시된 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 제 수차도를 나타내며, 도 9a와 도 9b는 제2 실시예의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 의한 렌즈 시스템은 물체측으로부터 순서대로, 개구 조리개(AS), 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 더블릿 렌즈로 이루어지는 제1 적외선 투과 렌즈군(LG1), 제3 렌즈(L3)로 이루어지는 제2 적외선 투과 렌즈군(LG2)과, 적외선 차단 및 결상의 기능을 수행하는 적외선 차단 렌즈군(LG3)과, 그 뒤에 설치되는 이미지 센서(IP)로 이루어진다. 이때, 상기 적외선 차단 렌즈군(LG3)은 물체측 면(7)에 자외선 차단 물질이 코팅된 렌즈기판(S)과, 상기 렌즈기판(S)의 물체측 면(8)에 형성된 제1 렌즈요소(LE1)와, 상측 면(9)에 형성된 제2 렌즈요소(LE2)를 구비한다.
제2 실시예는 F 넘버(FNo)가 2.8이고, 화각(畵角)은 62.1도, TL은 4.686㎜, 렌즈 시스템의 유효초점거리(f)는 3.869㎜이다.
Figure 112005042512384-pat00007
표 5에서 *는 비구면을 나타내며, 제2 실시예의 경우 제5면(제3 렌즈의 물체측 면), 제6면(제3 렌즈의 상측 면), 제7면(제1 렌즈요소의 물체측 면) 및 제10면(제2 렌즈요소의 상측 면)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.
Figure 112005042512384-pat00008
[비교예 2]
하기의 표 7은 본 발명의 제2 실시예에 대한 제2 비교예의 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 대한 제2 비교예의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 11a 내지 11c는 표 7 및 도 10에 도시된 렌즈 시스템의 제 수차도를 나타내며, 도 12a와 도 12b는 제2 비교예의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이 제2 실시예에 대한 비교예의 렌즈 시스템은 물체측으로부터 순서대로, 개구 조리개(AS), 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 더블릿 렌즈로 이루어지는 제1 렌즈군(LG1), 제3 렌즈(L3)로 이루어지는 제2 렌즈군(LG2)과, 제4 렌즈(L4)로 이루어지는 제3 렌즈군(LG3)과, 적외선 차단 필터(IF)와, 이미지 센서(IP)로 이루어진다.
결상 렌즈외에 별도로 적외선 차단 필터를 구비하지 않는 제2 실시예와의 비교를 위하여 제2 비교예는 동일한 F 넘버를 사용하여 거의 유사한 화각을 갖고, 동일한 재질과 비슷한 파워를 갖도록 렌즈 시스템을 구현하였으며, 일반적인 렌즈 시스템에서 요구되는 수차와 MTF 특성을 만족하도록 구성하였다.
제2 비교예는 F 넘버(FNo)가 2.8이고, 화각(畵角)은 62.4도, TL은 5.083㎜, 렌즈 시스템의 유효초점거리(f)는 4.028㎜이다.
Figure 112005042512384-pat00009
표 7에서 *는 비구면을 나타내며, 제2 비교예의 경우 제5면(제3 렌즈의 물체측 면), 제6면(제3 렌즈의 상측 면), 제7면(제4 렌즈의 물체측 면) 및 제8면(제4 렌즈의 상측 면)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제2 비교예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 8과 같다.
Figure 112005042512384-pat00010
이상의 실시예와 비교예를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 실시예는 각종 수차와 MTF 상에서 비교예와 유사한 광학적 성능을 발휘하면서도, TL이 크게 감소하여 렌즈 시스템의 소형화를 구현할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 제1 실시예의 경우에는 제1 비교예에 비하여 TL이 약 8% 정도 감소하였으며, 제2 실시예의 경우에는 제 2 비교예에 비하여 TL이 약 8% 정도 감소하여 렌즈 시스템의 소형화를 이룰 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 렌즈 시스템은 별도로 적외선 차단 필터를 구비하지 않으므로 제조비용이 절감된다.
더욱이, 각종 수차도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 렌즈기판(S)의 양면에 렌즈 요소를 형성함으로써 제 수차 및 MTF 특성을 충분히 구현할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 렌즈요소가 형성되는 렌즈기판에 적외선 차 단 기능을 부가하여 적외선 차단과 결상의 역할을 동시에 수행하도록 함으로써, 결상 렌즈 이외에 별도로 적외선 차단 필터가 필요하지 않게 된다. 따라서, 카메라 모듈용 렌즈 시스템의 소형화 및 제조비용의 감소가 가능하다는 유리한 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 평면으로 이루어지는 렌즈 기판에 적외선 차단 코팅을 하거나, 렌즈 기판의 재질을 적외선을 흡수하는 물질을 포함하도록 구성함으로써 제조가 용이하다는 효과가 있게 된다.
그리고, 렌즈기판의 양면에 렌즈요소를 형성함으로써 제 수차의 보정이 용이하고 광학적 특성이 개선된 카메라 모듈용 렌즈 시스템을 얻을 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (11)

  1. 양면이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판과, 상기 렌즈 기판의 물체측 면에 형성된 제1 렌즈 요소와, 상기 렌즈 기판의 상측 면에 형성된 제2 렌즈 요소를 구비하여 적외선 차단 및 결상(結像)을 수행하는 적외선 차단 렌즈군;
    상기 적외선 차단 렌즈군의 앞 또는 뒤에 설치되며 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 하나 또는 복수의 적외선 투과 렌즈군; 및
    상기 적외선 차단 렌즈군 및 적외선 투과 렌즈군을 투과한 빛을 감지하는 이미지 센서;
    를 포함하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈기판은 적어도 한 면에 적외선 차단 물질이 코팅되어 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 기판은 적외선을 흡수하여 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소의 물체측 면 또는 상기 제2 렌즈요소의 상측 면 중 적어도 한 면에는 무반사 코팅이 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    물체측으로부터 순서대로, 적어도 하나의 적외선 투과 렌즈군, 적외선 차단 렌즈군 및 이미지 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈를 이용하는 초소형 카메라 모듈용 렌즈 시스템.
  7. 양면이 평면으로 형성되고 이미지 센서에 입사되는 적외선을 차단하는 렌즈 기판;
    상기 렌즈 기판의 물체측 면에 형성된 제1 렌즈 요소; 및
    상기 렌즈 기판의 상측 면에 형성된 제2 렌즈 요소;
    를 포함하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상(結像) 렌즈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈 기판은 적어도 한 면에 적외선 차단 물질이 코팅되어 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈 기판은 적외선을 흡수하여 상기 이미지 센서로 입사되는 적외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈.
  10. 삭제
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소의 물체측 면 또는 상기 제2 렌즈요소의 상측 면 중 적어도 한 면에는 무반사 코팅이 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 차단 기능을 갖는 결상 렌즈.
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