KR100780230B1 - 초소형 촬상 광학계 - Google Patents

초소형 촬상 광학계 Download PDF

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KR100780230B1
KR100780230B1 KR1020060111978A KR20060111978A KR100780230B1 KR 100780230 B1 KR100780230 B1 KR 100780230B1 KR 1020060111978 A KR1020060111978 A KR 1020060111978A KR 20060111978 A KR20060111978 A KR 20060111978A KR 100780230 B1 KR100780230 B1 KR 100780230B1
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정필호
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삼성전기주식회사
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Abstract

정, 부, 정의 굴절력 배치를 가지며, 3매의 렌즈를 이용한 초소형 촬상 광학계가 제공된다.
상기 광학계는, 정의 굴절력을 가지며 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1 렌즈; 부의 굴절력을 가지며 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2 렌즈; 및 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 물체측으로 볼록한 형상의 제3 렌즈: 를 포함하며, 물체측에서 입사된 광선이 상기 렌즈들의 굴절면을 통과하는 높이에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
[조건식 1] | CA1 | < | CA5 | < | CA7 |
여기서, CA1은 결상면(結像面)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선이 제1 렌즈의 물체측 면을 통과하는 높이이고, CA5와 CA7은 각각 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제2 렌즈와 제3 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이이다.
이러한 광학계는 렌즈의 매수가 적고 초소형/슬림형이면서도 해상도가 높고 광학적 성능이 우수하다는 효과가 있게 된다.
초소형, 광학계, 상광선, 하광선, 슬림, 유효경, 고해상도, 상고

Description

초소형 촬상 광학계{Subminiature Optical System}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 도 1에 도시된 제1 실시예의 필드별 코마 수차도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 5은 도 4에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 도 4에 도시된 제2 실시예의 필드별 코마 수차도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 8은 도 7에 도시된 제3 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 9(a) 내지 도 9(d)는 도 7에 도시된 제3 실시예의 필드별 코마 수차도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
L1...제1 렌즈 L2...제2 렌즈
L3...제3 렌즈 OF...광학적 필터
IP...결상면 HL...상광선(上光線)
LL...하광선(下光線) H...상고
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10...면 번호
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신단말기, PDA 등에 탑재되거나, 감시용 카메라, 디지털 카메라 등에 사용되는 초소형 촬상 광학계에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신단말기는 초기에는 통신수단의 기능만을 가졌다. 하지만 그 사용이 증대됨에 따라 사진촬영 또는 화상 전송 내지 통신 등 요구되는 서비스가 다양해지고 있으며, 이에 따라 그 기능과 서비스가 진화를 거듭하고 있다. 최근에는 디지털 카메라 기술과 모바일폰 기술을 융합시킨 확장된 새로운 개념의 이동통신단말기, 즉 소위 카메라폰(camera phone 또는 camera mobile phone)이 크게 각광을 받고 있다.
특히 최근에는 카메라폰에 탑재되는 촬상 광학계에 대하여 소형 / 경량화 / 저비용화가 강력하게 요구되고 있을 뿐만 아니라 CCD(고체촬상소자)나 CMOS(보상금속반도체) 등의 이미지 센서의 픽셀 사이즈(pixel size)가 점점 작아짐에 따라 이러한 이미지 센서를 사용하는 촬상 광학계에 대해서도 높은 해상도가 요청되고 있다.
이러한 이미지 센서를 사용하는 촬상 광학계에 있어서 3매로 구성된 종래의 경우에는, 첫번째 렌즈에 글라스 재질의 구면 렌즈를 주로 사용하여 고해상도를 실현하였다.
그러나, 이러한 경우에는 촬상 광학계의 전장(total length)이 길어지고 세번째 렌즈의 유효경이 커지게 되어 슬림화를 달성하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 글라스 재질의 구면 렌즈를 사용하는 경우에는 고 굴절률 소재를 사용할 수 있다는 이점이 있으나, 렌즈면이 구면으로 되어 있어 구면수차를 포함하는 각종 수차를 개선하는데 한계가 있을 뿐만 아니라 제조 오차에 의한 성능 저하가 커 양산성이 좋지 않다는 문제점이 있다.
따라서, 초소형이면서도 슬림화를 달성할 수 있고, 각종 수차의 보정이 용이하면서도 고해상도를 구현할 수 있는 초소형 촬상 광학계가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3매의 렌즈만을 이용하여 고해상인 동시에 렌즈의 구성매수가 적어 컴팩트하고 전장이 매우 짧을 뿐만 아니라 슬림화된 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이미지 센서 주변부의 상면 만곡, 왜곡수차 및 텔레센트릭 특성이 양호한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 제작이 용이하여 대량생산이 가능한 초소형 촬상 광학계를 제공함을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정의 굴절력을 가지며 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1 렌즈; 부의 굴절력을 가지며 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2 렌즈; 및 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 물체측으로 볼록한 형상의 제3 렌즈: 를 포함하며, 물체측에서 입사된 광선이 상기 렌즈들의 굴절면을 통과하는 높이에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.
[조건식 1] | CA1 | < | CA5 | < | CA7 |
여기서, CA1은 결상면(結像面)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선이 제1 렌즈의 물체측 면을 통과하는 높이이고, CA5는 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제2 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이이며, CA7은 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제3 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이이다.
바람직하게는, 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제3 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이에 관하여 다음의 조건식 2를 추가로 만족할 수 있 다.
[조건식 2] CA7 / H < 0.9
여기서, H는 결상면의 대각선 상고(像高)이다.
또한 바람직하게는, 광축 방향의 치수에 관하여 다음의 조건식 3을 만족할 수 있다.
[조건식 3] TL / H < 1.9
여기서, TL은 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 결상면까지의 거리이고, H는 결상면의 대각선 상고(像高)이다.
또한, 상기 제3 렌즈는 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목하고 주변부에서 상측에서 볼록한 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 개구 조리개가 구비될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 렌즈는 플라스틱 재질로 형성되며, 물체측 면과 상측면 중 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계의 제1 실시예를 도시한 렌즈 구성도이다. 이하의 렌즈 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가지며 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1 렌즈(L1)와, 부의 굴절력을 가지며 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 물체측으로 볼록한 형상의 제3 렌즈(L3)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에는 개구 조리개(3)가 설치된다. 한편, 상기 제3 렌즈(L3)와 결상면(IP) 사이에는 적외선 필터(OF) 등의 광학적 필터가 구비되며, 이러한 광학적 필터는 원칙적으로 광학적 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 본다.
상기 제1 렌즈(L1)는 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 형성되어 광학계의 광축상 치수를 작게 함과 동시에 제3 렌즈(L3)의 유효경을 작게하여 슬림(slim)화를 도모할 수 있으며, 제조 오차에 의한 성능저하를 최소로 하여 제조비용의 절감을 이룰 수 있게 된다. 이때, 상기 제1 렌즈(L1)는 글래스 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으나, 비구면의 성형 용이성, 재료비 절감 및 광학계의 무게 감소를 위해서는 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 렌즈(L2)와 상기 제3 렌즈(L3)도 구면 수차 등을 보정하기 위하여 적어도 하나의 굴절면을 비구면으로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 개구 조리개의 위치를 파워가 큰 제1 렌즈(L1) 뒤쪽에 배치시킴으로 써 렌즈의 공차 민감도를 완화시키고, 개구 조리개에서의 주 광선 각도(chief ray angle)를 줄임으로써 왜곡 보정이 우수하다는 이점을 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계에서는 제1 렌즈(L1)의 굴절력을 크게 하고 제1 렌즈(L1)의 굴절면 중 적어도 일부를 비구면으로 형성함으로써 광학계의 초소형화 및 슬림화를 도모하며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 굴절면 중 적어도 일부면을 비구면으로 형성함으로써 제 수차를 보정하여 광학적 특성이 우수하도록 한다.
즉, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)과 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)를 통하여 색수차를 보정하고 고해상도를 구현할 수 있게 되며, 특히 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)를 비구면 렌즈로 사용함으로써 렌즈의 해상력을 향상시킴과 동시에 구면 수차 등 각종 수차를 감소시킬 수 있으며, 컴팩트하고 광학적 특성이 우수한 광학계를 구현할 수 있게 된다.
그리고, 제2 렌즈(L2)의 아베수를 상기 제1 렌즈(L1) 또는 제3 렌즈(L3)의 아베수보다 작게 설정함으로써, 색수차를 충분히 보정할 수 있게 된다. 또한, 제3 렌즈(L3)는 전체적으로 정의 굴절력을 가지고, 광속(luminous flux)을 수렴하며 적정한 초점거리를 제공한다.
또한, 제3 렌즈(L3)는 물체측 면(6)이 광축에서 물체측으로 볼록하고 상측 면(7)이 광축상에서 상측으로 오목하고 주변부로 갈수록 상측으로 볼록하게 변화한 다. 즉, 제3 렌즈(L3)는 상측 면(7)에 하나의 변곡점을 갖는 형상이다.
일반적으로, 촬상 광학계는 이미지 센서의 크기가 정해져 있고 상면에 입사하는 광선의 주광선 각도(chief ray angle)가 일정량 이하가 되어야 하므로, 이러한 두 가지 조건을 만족하면서 광학계의 전장 길이를 짧게 하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
따라서, 제3 렌즈(L3)의 형상 및 광경로를 조절하여야 하며, 이와는 별도로 상면 만곡 수차를 충분히 보정할 필요가 있다.
결국, 전장길이를 짧게 하고 제3 렌즈(L3)의 유효경을 작게 하면서도 주광선 각도를 확보하면서 상면 만곡을 줄이기 위하여, 본 발명은 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)이 광축에서 물체측으로 볼록하며, 상측 면(7)이 광축상에서 상측으로 오목하고 주변부로 갈수록 상측으로 볼록하게 변화하여 변곡점을 갖는 형상을 갖도록 한다.
그리고, 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3)를 각각 정, 부, 정의 굴절력을 갖게 하고 각각의 렌즈에 메니스커스 형상과 비구면을 적절히 형성함으로써, 렌즈의 가장자리 입사각도를 줄여 이미지 센서의 중앙부와 주변부의 광량을 균일하게 하고 주변광량을 가능한 한 확보하여 주변이 어두워지는 현상과 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
그러나, 전술한 제1 내지 제3 렌즈의 재질과 구면, 비구면의 배치는 하나의 예시에 불과한 것이며, 후술하는 조건식의 적어도 일부를 만족할 수 있다면 그 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않는다.
이와 같은 전체적인 구성 하에서 다음의 조건식 1 내지 3의 작용효과에 대해 살펴본다.
[조건식 1] | CA1 | < | CA5 | < | CA7 |
[조건식 2] CA7 / H < 0.9
여기서, CA1은 결상면(結像面)(10)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선(LL)이 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)을 통과하는 높이이고, CA5는 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제2 렌즈(L2)의 상측 면(5)을 통과하는 높이이며, CA7은 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제3 렌즈(L3)의 상측 면(7)을 통과하는 높이이다. 또한, H는 결상면(10)의 대각선 상고(像高)(H)이다.
조건식 1과 2는 광학계의 소형화 및 슬림(slim)화를 달성하고 화질을 좋게 하기 위한 조건으로서, 조건식 1과 2를 만족하지 않으면 제3 렌즈(L3)의 유효경이 커지게 되어 슬림화 및 소형화를 달성하는데 한계가 있게 된다. 또한, 조건식 2의 상한을 벗어나면 결상면으로 입사하는 주 광선 각도(chief ray angle)가 커지게 되어 화질이 열화되고 광량이 부족하여 화면이 어두워지게 된다.
[조건식 3] TL / H < 1.9
여기서, TL은 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(10)까지의 거리 이고, H는 결상면(10)의 대각선 상고(像高)(H)이다.
조건식 3은 전체 광학계의 광축방향 치수를 규정하는 것으로 소형화에 대한 조건이다.
조건식 3의 상한을 벗어나는 경우에는 제 수차의 보정면에서는 유리하나 전장 길이가 길어져 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 상반된다.
이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.
이하의 제1 실시예 내지 제3 실시예는 모두 전술한 바와 같이, 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가지며 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1 렌즈(L1)와, 부의 굴절력을 가지며 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 물체측으로 볼록한 형상의 제3 렌즈(L3)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에는 개구 조리개(3)가 설치된다. 한편, 상기 제3 렌즈(L3)와 결상면(IP) 사이에는 적외선 필터(OF) 등의 광학적 필터가 구비된다.
이하의 각 실시예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E,F,G,H,I,…)에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2을 나타낸다.
Figure 112006083030857-pat00001
여기서, Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
c : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경(r)의 역수
K : 코닉(Conic) 상수
A,B,C,D,E,F,G,H,I,… : 비구면 계수
[제1 실시예 ]
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 2(a) 내지 2(c)는 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 구면수차, 비점수차, 왜곡을 각각 나타내고, 도 3(a) 내지 3(d)는 필드별 코마수차를 나타낸다.
제1 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 3.0 이고, 화각(畵角)은 66 도, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.6㎜, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 3.85㎜, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -3.36㎜, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 4.14㎜이다.　
또한, 적외선 필터(OF)를 삭제한 공기 중에서의 거리를 기준으로 할 때, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(10)까지의 거리(TL)는 5.51㎜이고, 후초점거리(BFL)은 1.59㎜이다.
그리고, 결상면(結像面)(10)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선(LL)이 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)을 통과하는 높이(CA1)는 -0.96㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제2 렌즈(L2)의 상측 면(5)을 통과하는 높이(CA5)는 1.15㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제3 렌즈(L3)의 상측 면(7)을 통과하는 높이(CA7)는 2.58㎜이며, 상고(H)는 3.0㎜이다.
Figure 112006083030857-pat00002
표 1에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure 112006083030857-pat00003
Figure 112006083030857-pat00004
[제2 실시예 ]
하기의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 4는 제2 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 5(a) 내지 5(c)는 표 3 및 도 4에 도시된 광학계의 구면수차, 비점수차, 왜곡을 각각 나타내고, 도 6(a) 내지 6(d)는 필드별 코마수차를 나타낸다.
제2 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 3.0 이고, 화각(畵角)은 66 도, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.6㎜, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 4.27㎜, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -3.98㎜, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 4.97㎜이다.　
또한, 적외선 필터(OF)를 삭제한 공기 중에서의 거리를 기준으로 할 때, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(10)까지의 거리(TL)는 5.51㎜이고, 후초점거리(BFL)은 1.55㎜이다.
그리고, 결상면(結像面)(10)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선(LL)이 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)을 통과하는 높이(CA1)는 -0.97㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제2 렌즈(L2)의 상측 면(5)을 통과하는 높이(CA5)는 1.13㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제3 렌즈(L3)의 상측 면(7)을 통과하는 높이(CA7)는 2.58㎜이며, 상고(H)는 3.0㎜이다.
Figure 112006083030857-pat00005
표 3에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.
Figure 112006083030857-pat00006
Figure 112006083030857-pat00007
[제3 실시예 ]
하기의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 7은 제3 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 8(a) 내지 8(c)는 표 5 및 도 7에 도시된 광학계의 구면수차, 비점수차, 왜곡을 각각 나타내고, 도 9(a) 내지 9(d)는 필드별 코마수차를 나타낸다.
제3 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 3.0 이고, 화각(畵角)은 66 도, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.6㎜, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 3.35㎜, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -3.57㎜, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 4.68㎜이다.　
또한, 적외선 필터(OF)를 삭제한 공기 중에서의 거리를 기준으로 할 때, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(10)까지의 거리(TL)는 5.51㎜이고, 후초점거리(BFL)은 1.57㎜이다.
그리고, 결상면(結像面)(10)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선(LL)이 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)을 통과하는 높이(CA1)는 -0.98㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제2 렌즈(L2)의 상측 면(5)을 통과하는 높이(CA5)는 1.09㎜이고, 결상면(10)의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선(HL)이 제3 렌즈(L3)의 상측 면(7)을 통과하는 높이(CA7)는 2.53㎜이며, 상고(H)는 3.0㎜이다.
Figure 112006083030857-pat00008
표 5에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.
수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.
Figure 112006083030857-pat00009
Figure 112006083030857-pat00010
이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제 수차의 특성이 우수한 광학계를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 상기의 실시예 1 내지 3에 대한 조건식 1 내지 3의 값은 다음의 표 7과 같다.
Figure 112006083030857-pat00011
상기의 표 7에서와 같이 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예는 조건식 1 내지 3을 만족하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈에 비구면, 메니스커스 형상을 적절히 조합함으로써 3매의 렌즈만을 이용하여 고해상인 동시에 렌즈의 구성매수가 적어 컴팩트하고 전장이 극히 작을 뿐만 아니라 슬림화가 가능한 초소형 촬상 광학계를 구현할 수 있다는 효과가 있게 된다.
또한, 이미지 센서의 중앙부와 주변부의 광량을 균일하게 하고 주변광량을 가능한 한 확보하여 주변이 어두워지는 현상과 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 개구 조리개의 위치를 파워가 큰 제1 렌즈 뒤쪽에 배치시킴으로써 렌즈의 공차 민감도를 완화시키고, 개구 조리개에서의 주 광선 각도(chief ray angle)를 줄임으로써 왜곡 보정이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플라스틱 재질의 렌즈를 채용함으로써, 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고, 제조비가 적게 되는 광학계를 구현할 수 있다는 유리한 효과가 있다.
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 (6)

  1. 정의 굴절력을 가지며 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 가지며 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2 렌즈; 및
    정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 물체측으로 볼록한 형상의 제3 렌즈: 를 포함하며,
    물체측에서 입사된 광선이 상기 렌즈들의 굴절면을 통과하는 높이에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 1] | CA1 | < | CA5 | < | CA7 |
    여기서, CA1 : 결상면(結像面)의 대각선 상고(像高)로 진행하는 광속(光束)의 최하단 광선이 제1 렌즈의 물체측 면을 통과하는 높이
    CA5 : 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제2 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이
    CA7 : 결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제3 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이
  2. 제1항에 있어서,
    결상면의 대각선 상고로 진행하는 광속의 최상단 광선이 제3 렌즈의 상측 면을 통과하는 높이에 관하여 다음의 조건식 2를 추가로 만족하는 것을 특징으로 하 는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 2] CA7 / H < 0.9
    여기서, H : 결상면의 대각선 상고(像高)
  3. 제1항에 있어서,
    광축 방향의 치수에 관하여 다음의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계
    [조건식 3] TL / H < 1.9
    여기서, TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 결상면까지의 거리
    H : 결상면의 대각선 상고(像高)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목하고 주변부에서 상측에서 볼록한 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 개구 조리개가 구비되는 것을 특징 으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 플라스틱 재질로 형성되며, 물체측 면과 상측면 중 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
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