KR100869626B1

KR100869626B1 - 촬상 소자용 렌즈 시스템

Info

Publication number: KR100869626B1
Application number: KR1020070049119A
Authority: KR
Inventors: 김상조; 조현국
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2008-11-21

Abstract

본 발명은 촬상 소자용 렌즈 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 촬상 소자용 렌즈 시스템은, 제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고, 상기 제1군 렌즈는 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고, 상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성된다. 본 발명은 고 해상도를 구현하기 위하여 두 매의 비구면 렌즈와 평판 렌즈가 혼합된 하이브리드 타입으로 색수차를 개선하고, 렌즈 매수를 줄임으로써 가격절감과 경량화, 소형화한 효과를 가진다.

렌즈, 양면 비구면 렌즈, 카메라 모듈, 해상도

Description

촬상 소자용 렌즈 시스템{Lens system for charge coupled device}

도 1은 종래의 카메라 모듈의 렌즈 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 소자용 렌즈 시스템을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 설계 자료를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 렌즈의 비구면 계수 데이터를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 소자용 렌즈 시스템의 수차특성과 MTF 곡선을 도시한 도면으로, 도 5a는 종구면 수차 곡선, 도 5b는 횡구면 수차 곡선 도 5c는 비점수차와 왜곡 수차 곡선을 나타내는 도면이고, 도 5d는 MTF 곡선을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100 - 제1군렌즈 103 - 조리개

106 - 제1렌즈 200 - 제2군렌즈

203 - 평판 렌즈 206 - 제2렌즈

300 - IR 필터 400 - 결상면

본 발명은 촬상 소자용 렌즈 시스템에 관한 것이다.

최근 필름 카메라에서 디지털 카메라로 시장이 바뀌면서 디지털 카메라의 수요가 늘어나고 있다. 디지털 카메라는 CCD 및 CMOS등 반도체 소자를 이용하여 영상을 촬영하여 저장할 수 있는 기록 매체로서 렌즈를 통하여 촬상소자에 이미지가 맺히는데, 결상된 이미지는 전기적인 신호로 바뀌어 저장 장치에 저장된다.

이와 같은 촬상 소자용 카메라는 PDA 또는 핸드폰에 적용함으로써 디지털 카메라를 대체할 수 있도록 하였다. 디지털 카메라는 부피가 커서 휴대하기 불편한 점을 소형 카메라로 휴대폰에 탑재함으로써 불편한 점을 해결하였다.

종래의 카메라 모듈의 렌즈 시스템은 제 1렌즈(10), 제 2렌즈(20), 제 3렌즈(30), IR필터(40), 결상면(50)을 포함하여 구성된다.

언급한 바와 같이 촬상 소자용 카메라는 PDA 또는 핸드폰에 적용함으로써 디지털 카메라를 대체할 수 있도록 하여, 부피가 커서 휴대하기 불편한 점을 소형 카메라로 휴대폰에 탑재함으로써 불편한 점을 해결한데 반하여, 종래에는 도 1에서 도시된 바와 같이 소형 카메라로서 렌즈의 매수가 2매에서 4매로 한정되어 있었고, 고 해상도를 만족시키기 위해서 플라스틱 비구면 렌즈 또는 하이브리드 타입의 렌즈를 최소한 3매 이상을 구성하고 있었다. 따라서, 고화소의 촬상 소자의 렌즈 가격이 상승되는 요인이 되었다. 이에 렌즈의 수를 줄이게 되면 렌즈의 성능이 저하되며 색수차가 나빠지게 되어, 해상도가 떨어져 화상의 품질을 저하시키는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여 많은 매수의 렌즈를 사용하거나, 다른 재질의 렌즈를 사용하게 되었을 경우에는 가격을 상승시키는 요인이 되는 것은 물론, 부피가 커지고 무거워지는 문제점이 있다.

본 발명은 색수차를 보정하고, 상의 성능을 결정하는 해상도를 향상시키고 가격의 부담을 덜어주는 촬상 소자용 렌즈 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 촬상 소자용 렌즈 시스템은, 제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고, 상기 제1군 렌즈는 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고, 상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 소자용 렌즈 시스템을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 설계 자료를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 렌즈의 비구면 계수 데이터를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 촬상 소자용 렌즈 시스템은 물체측으로부터 제1군 렌즈(100), 제2군 렌즈(200), 적외선을 차단하는 IR 필터(300), 및 결상면(400)이 순차적으로 위치하며, 상기 제1군 렌즈(100)는 조리개(103)와 제1렌즈(106)를, 상기 제2군 렌즈(200)는 평판 렌즈(203)와 제2렌즈(206)를 포함한다.

상기 제1군렌즈(100)의 조리개(103)는 중심부와 주변부의 광량을 조절하고, 제1렌즈(106)는 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 메니스커스(Meniscus) 타입으로 포커싱을 수행한다. 이때 제1렌즈(106)의 양면은 비구면이 바람직하며, 그 재질은 플라스틱 또는 글라스가 모두 적용가능하나 본 실시예에서는 상의 성능을 높이기 위하여 플라스틱으로 이루어진다.

또한, 렌즈의 토털 트랙(Total Track)을 줄이기 위하여, 즉 렌즈의 전장을 짧게 하여 콤팩트(compact)한 렌즈 시스템을 가지기 위하여 다음과 같은 조건을 만족시킨다.

(1) 0.72<|f1/F|<0.85

(2) 0.23<φ<0.28

(3) TTL<4.2

여기서 f1는 제1군렌즈의 초점거리이며 F는 렌즈 시스템 전체의 초점거리를 의미한다. 이때 이 (1)의 조건의 값이 작아지면 렌즈의 Total Track이 점점 커져 소형화가 곤란하고, 커지게 되면 렌즈의 파워가 커져서 렌즈의 성능 즉, 상의 질이 떨어져 선명한 이미지를 얻기가 힘들다. 또한, φ는 1/F이며, TTL(Total Track Length)는 첫번째 렌즈에서부터 결상면까지의 길이를 의미한다.

제2군렌즈(200)는 평판 렌즈(203)와 제2렌즈(206)를 포함한다.

상기 평판 렌즈(203)는 파워(Power)가 제로(Zero)로서 글라스를 재질로 하며, 색수차를 보정하는 기능을 한다. 상기 제2렌즈(206)는 네가티브 파워(Negative Power)를 갖는 메니스커스 타입으로 물체측으로 오목한 형태를 가지며, 결상 및 그 외의 수차를 보정하는 역할을 한다. 상기 제2렌즈(206) 또한 플라스틱을 재질로 하며, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성된다.

이때, 제2군 렌즈는 제1군렌즈에서 발생되는 구면수차, 코마수차, 비점수차 등을 서로 상쇄시켜 수차를 보정함으로써 상의 성능, 즉 선명한 상을 제공하기 위해서 다음과 같은 조건을 만족시킨다.

(1) 0.5<|F/f2|<0.62

(2) 50<Vglass<90

여기서 f2는 제2군렌즈의 초점거리이며, F는 렌즈 시스템 전체의 초점거리를 의미하고, Vglass는 평판 렌즈의 아베수를 의미한다. 이러한 조건을 벗어나게 되면 횡색수차 특성이 나빠져서 상의 성능이 저하된다.

상기 렌즈는 도 3에서 도시한 자료와 같이 설계되는 것이 바람직한데, 도 3 에서의 No.는 물체측으로부터 렌즈의 순서를 나타내며, 두께(Thickenss)는 렌즈면에 대응하는 렌즈의 두께 또는 간격을 의미하며, 반경(Radius)은 각 렌즈 면에 대응하는 렌즈면의 곡률반경을 나타내는 것이고, 재질(material)은 렌즈에 사용된 플라스틱 또는 글라스의 재질을 나타낸다.

또한, 비구면으로 구성되는 제1군 렌즈와 제2군 렌즈의 비구면 방정식은 다음과 같다.

이때, C는 렌즈의 곡률반경(=1/R)이며(R= 렌즈의 반지름), y는 원점을 지나는 광축과 직교하는 좌표를 의미하며, k는 conic constant이다. 또한, D, E, F, G, H, I는 비구면 방정식의 4차, 6차, 8차, 10차 12차 14차 항의 비구면 계수를 의미하며 이에 관한 데이터는 도 4에 도시되어있다.

도 5는 본 발명의 수차특성과 MTF 곡선을 도시한 도면으로, 도 5a는 종구면 수차 곡선, 도 5b는 횡구면 수차 곡선 도 5c는 비점수차와 왜곡 수차 곡선을 나타내는 도면이고, 도 5d는 MTF(Modulation Transfer Function) 곡선을 도시한 도면이다.

도 5a, 도 5b, 도 5c와 같이 본 발명에서와 같은 조건을 가지는 렌즈 시스템은 수차의 보정 상태가 양호하고, 중앙 부분뿐만 아니라 주변부의 해상도도 적합함을 알 수 있다. 또한 도 5d와 같이 MTF 그래프는 물체의 두 지점에서 시작한 빛 이 렌즈를 통과하여 촬상면에 맺힐 때에 겹치는 정도를 수치로 나타낸 곡선으로서 본 발명의 렌즈에 의해 MTF 값이 우수한 값을 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 상의 선명도가 좋아지는 효과를 가짐을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 몇가지 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명은 고 해상도를 구현하기 위하여 두 매의 비구면 렌즈와 평판 렌즈가 혼합된 하이브리드 타입으로 색수차를 개선하고, 렌즈 매수를 줄임으로써 가격절감과 경량화, 소형화한 효과를 가진다.

Claims

삭제
삭제
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 제1군 렌즈의 조리개와 제1렌즈는 물체측으로부터 상면방향으로 순차적으로 위치하는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 제2군 렌즈의 평판 렌즈와 제2렌즈는 물체측으로부터 상면방향으로 순차적으로 위치하는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
삭제
삭제
삭제
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 평판 렌즈는 글라스 재질로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 제2렌즈는 네가티브 파워를 갖는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 제2렌즈는 물체측으로 오목한 형태를 갖는 메니스커스 타입으로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
삭제
삭제
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며,

상기 제1군렌즈와 제2군렌즈는,

0.72<|f1/F|<0.85

의 조건을 만족시키며, 여기서 f1는 제1군렌즈의 초점거리이며 F는 렌즈 전체계의 합성 초점거리인 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며,

상기 제1군렌즈와 제2군렌즈는,

0.23<φ<0.28

의 조건을 만족시키며, 여기서 F는 렌즈 전체계의 합성 초점거리이며, φ는 1/F인 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며,

상기 제2군렌즈는,

0.5<|F/f2|<0.62

의 조건을 만족하며, 여기서 f2는 제2군렌즈의 초점거리이며, F는 렌즈 전체계의 합성 초점거리인 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며,

상기 제2군렌즈는,

50<Vglass< 90

의 조건을 만족하며, 여기서 Vglass는 평판 렌즈의 아베수인 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제1군 렌즈와, 제2군 렌즈를 포함하고,

상기 제1군 렌즈는, 광량을 조절하는 조리개와, 포지티브 파워(Positive Power)를 갖는 제1렌즈를 포함하고,

상기 제2군 렌즈는 파워(Power)가 제로(Zero)인 평판 렌즈와, 메니스커스(Meniscus) 타입의 제2렌즈를 포함하고,

상기 제1렌즈 및 제2렌즈 각각의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있으며, 상기 제1군렌즈와 제2군렌즈는 PN 구조를 갖는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈는 플라스틱 재질로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈는 메니스커스 타입인 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈는 양면이 비구면으로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2렌즈는 플라스틱 재질로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.
제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2렌즈는 양면이 비구면으로 되어 있는 촬상 소자용 렌즈 시스템.