KR100878359B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 부착 휴대전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 소형의 정보 단말기의 탑재에 적합한 촬상 렌즈에 관한 것으로, 본 발명의 촬상 렌즈는 물체측으로부터 순차적으로, 물체측의 면을 볼록면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제1렌즈; 조리개; 물체측의 면을 오목면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2렌즈; 양면을 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖으며, 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하는 제3렌즈를 구비하고, 이하의 조건식을 만족하도록 이루어진다.

-0.1 < R31면의 유효경내 SAG값 < 0.1 ㆍㆍㆍ(1)

-0.5 < R32면의 유효경내 SAG값 < 0.5 ㆍㆍㆍ(2)

단, R31 : 제3 렌즈의 물체측 면, R32 : 제3 렌즈의 상측 면

렌즈, 양면 비구면, 메니스커스

Description

촬상 렌즈{Imaging lens}

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성예를 도시하는 렌즈 단면도,

도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 촬상 렌즈에 있어서의 광축을 따라 입사하는 광선을 나타내는 렌즈 단면도,

도 3은 본 발명의 제2렌즈의 높이에 대한 접선 기울기 형태를 나타내는 그래프.

[부호의 설명]

1 : 커버 유리 2 : 조리개

3 : 촬상면

Lj : 물체측으로부터 제 j번째 렌즈

Rij : 물체측으로부터 제 i번째 렌즈의 j번째 면

Di : 물체측으로부터 제 i번째와 제 i＋1번째 렌즈면의 면간격

X : 광축

본 발명은 카메라 부착 휴대전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 소형의 정보 단말기의 탑재에 적합한 촬상 렌즈에 관한 것이다.

최근, 퍼스널 컴퓨터의 일반 가정 등으로의 보급에 따라 화상정보를 퍼스널 컴퓨터에 입력할 수 있는 디지털 스틸 카메라(digital still camera)(이하, 디지털 카메라라고 함)가 급속히 보급되고 있다. 또한, 휴대전화의 고기능화에 따라 소형의 촬상 모듈을 탑재한 카메라 부착 휴대전화도 급속히 보급되고 있다. 기타, PDA 등의 소형의 정보 단말기기에 있어서도 촬상 모듈을 탑재한 것이 보급되고 있다.

이들 촬상 기능을 갖춘 기기에서는, CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)나 CMOS(Complementary Metal 0xide Semiconductor) 등의 촬상 소자가 사용되어 있다. 이들 촬상 소자는 최근, 대단히 소형화가 진행되고 있다. 그 때문에, CCD 등의 촬상 소자를 사용한 촬상 기기에 있어서, 기기본체 및 그것에 탑재되는 렌즈에도 소형 경량화가 요구되고 있다. 또한, 최근에는 고화질을 달성하기 위해서 화소수가 많은 촬상 소자가 개발되어 있고, 이에 따라 렌즈계에도 보다 고해상이고 고콘트라스트(contrast)의 성능이 요구되고 있다.

상술한 바와 같이, 최근의 촬상 소자는 소형화 및 고화소화가 진행되고 있고, 이에 따라 특히 디지털 카메라용의 촬상 렌즈에는 높은 해상성능과 구성의 컴팩트화가 요구되고 있다. 한편, 카메라 부착 휴대전화 등의 소형의 정보 단말기기용의 촬상 렌즈에는 종래, 가격면과 컴팩트성이 주로 요구되고 있었지만, 최근에는 카메라 부착 휴대전화 등에 있어서도 촬상 소자의 고화소화가 진행되는 경향이 있 고, 예를 들면 100만 화소이상의 메가픽셀 대응의 것이 실용화되어 성능면에 대한 요구도 높아지고 있다. 이 때문에, 가격면, 성능면 및 컴팩트성을 종합적으로 고려한 다종의 다양한 렌즈의 개발이 요망되고 있다.

이러한 요구에 대해서는, 예를 들면 컴팩트화 및 저가격화를 도모하기 위해서 렌즈 매수를 3매 또는 4매 구성으로 하고, 고성능화를 도모하기 위해서 비구면을 적극적으로 사용하는 것이 생각된다. 이 경우, 비구면은 컴팩트화 및 고성능화에 기여하지만, 제조성의 점에서 불리하고 가격이 높아지기 쉬우므로, 그 사용은 제조성을 충분히 고려한 것으로 하는 것이 바람직하다.

일반적으로 3매 구성의 렌즈에서는 성능면에서는 휴대용 모듈 카메라에는 충분해도 디지털 카메라용으로서는 성능면에서 불충분해지기 쉽다. 또한, 4매 구성의 렌즈에서는 3매 구성에 비해서 성능을 향상시킬 수는 있지만, 가격면 및 컴팩트성의 점에서 불리해지기 쉽다.

고화소에 대응한 소형의 정보 단말기기용의 촬상 렌즈로서, 종래에는 유리 렌즈 1매(1g)와 플라스틱 렌즈 2매(2p)로 이루어지는 3매 구성의 렌즈계가 개발되어 있다.

상술한 종래의 렌즈계는 제1 렌즈가 구면 형상을 가지며, 제3 렌즈가 메니스커스(meniscus) 형상을 가지는 렌즈가 채용되었다.

그렇지만, 가격면에서 유리 렌즈보다는 플라스틱 렌즈로 구성되면서도 성능면에서도 고성능이고, 최근의 소형화의 요구에 부응할 수 있는 적은 렌즈 매수의 렌즈계가 요망되고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 플라스틱 렌즈로 구성되면서도 적은 렌즈 매수로 비구면을 유효하게 사용함으로써, 고성능이고 매우 컴팩트한 렌즈계를 실현할 수 있는 되는 촬상 렌즈를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 촬상 렌즈는, 물체측으로부터 순차적으로 물체측의 면을 볼록면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제1렌즈; 조리개; 물체측의 면을 오목면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2렌즈; 양면을 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖으며, 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하는 제3렌즈를 구비하고, 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것이다.

-0.1 < R31면의 유효경내 SAG값 < 0.1 ㆍㆍㆍ(1)

-0.5 < R32면의 유효경내 SAG값 < 0.5 ㆍㆍㆍ(2)

단, R31 : 제3 렌즈의 물체측 면, R32 : 제3 렌즈의 상측 면(image side 면)을 나타낸다.

또한, 상기 제2렌즈는 R22면의 접선 기울기 값에 변곡점이 존재하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상 렌즈는 상기 제1렌즈 내지 상기 제3렌즈의 렌즈재가 모두 플라스틱 재료로 됨으로써, 저가격화를 도모하면서도 비구면을 유효하게 사용하고, 휴대용 모듈 카메라뿐만 아니라 디지털 카메라에까지 대응 가능한 높은 광학성능이 얻어진다.

상기한 바람직한 구성을 필요에 따라서 적당히 채용함으로써 보다 고성능이고 콤팩트한 렌즈계가 실현된다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.

또한, 이하의 기재에 있어서, 각 렌즈의 파워나 각 렌즈면의 요철형상으로 언급할 때는, 원칙적으로 광축상의 상태를 나타내는 것으로 한다. 도 1에 나타내는 실시형태의 촬상렌즈는, 물체측으로부터 순차적으로 물체측의 면을 볼록면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제1렌즈(L1)와, 조리개(2)와, 물체측의 면을 오목면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2렌즈(L2)와, 양면을 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖으며, 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하는 제3렌즈(L3)를 구비하고, 광축(X)을 따라 입사하는 광선을 촬상소자(촬상면)(3)의 결상 위치(P)에 효율 좋게 포커싱시키도록 한 촬상렌즈이다.

또한, 상기 조리개(2)는 제1렌즈(L1)의 상측 면(R12) 혹은 제1렌즈(L1)와 제2렌즈(L2) 사이에 배치되고, 촬상렌즈와 촬상소자(3) 사이에는 커버 유리(1)가 배치되어 있다.

또한, 상기 제1렌즈(L1)는 실시예에 있어서는 물체측의 면을 볼록면 형상으로 하는 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상이며, 양면 비구면 형상으로 이루어져 있다.

또한, 제2렌즈(L2)는 물체측의 면을 오목면 형상으로 하며, 양면 비구면 형 상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 제2렌즈(L2)는 상측 면(R22)의 접선 기울기 값에 변곡점이 존재하는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 3에서 보는 바와 같이, 제2렌즈의 높이에 대한 접선 기울기값을 보면 변곡점이 존재하는 형태를 갖는다.

또한, 제3렌즈(L3)는 양면을 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖으며, 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하도록 하는 형상을 가진다. 여기서, 제3렌즈(L3)의 물체측 면(R31)은 직선과 유사한 형태를 가지며, 상측 면(R32)은 갈매기 형태를 가진다.

여기서, 상기 제3렌즈(L3)는 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것이다.

-0.1 < R31면의 유효경내 SAG값 < 0.1 ㆍㆍㆍ(1)

-0.5 < R32면의 유효경내 SAG값 < 0.5 ㆍㆍㆍ(2)

단, R31 : 제3 렌즈의 물체측 면, R32 : 제3 렌즈의 상측 면을 나타낸다.

여기서, SAG값은 광축에 수직인 직선과 렌즈면 사이의 거리를 나타내는 것으로, 단위는 mm이다. 예를 들어, 렌즈면이 물체측으로 오목면 형상으로 되는 경우 SAG값은 음(-)의 값을 가지며, 렌즈면이 물체측으로 볼록면 형상으로 되는 경우 SAG값은 양(+)의 값을 가진다.

따라서, 상기의 조건식(1)(2)를 만족시키는 본 발명의 제3렌즈(L3)는 R31면의 유효경내 SAG값이 ± 0.1㎜이내 이므로 제3렌즈(L3)의 물체측 면(R31)은 직선과 유사한 형태를 가지며, 상측 면(R32)은 유효경내 SAG값이 ± 0.5㎜이내 임과 동시에 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하도록 하는 갈매기 형태를 가진다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 상기 제1렌즈(L1) 내지 상기 제3렌즈(L3)의 렌즈재가 모두 플라스틱 재료로 됨으로써, 저가격화를 도모하면서도 비구면을 유효하게 사용하고, 휴대용 모듈 카메라뿐만 아니라 디지털 카메라에까지 대응 가능한 높은 광학성능이 얻어진다.

다음에 본 실시형태에 의한 작용 효과를 설명한다.

3장의 렌즈 중, 제1렌즈(L1)의 플러스의 파워를 비교적 강하게 함으로써, 렌즈 전체의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 제1렌즈(L1)는 양면 비구면 렌즈로서, 이러한 수차보정기능을 갖는 렌즈를 설치함으로써, 상면 만곡이나 구면수차를 비롯한 각 수차를 양호한 것으로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 촬상렌즈에 있어서는, 상기 제1렌즈(L1)와 상기 제2렌즈(L2) 사이에 조리개(2)가 배치되는데, 제1렌즈(L1)와 제2렌즈(L2) 사이의 축상 공기 간격으로서, 조리개 기구를 배치하기 위해서 충분한 공간을 확보하여야 한다.

또한, 본 실시형태의 촬상렌즈에 있어서, 제2렌즈(L2) 및 제3렌즈(L3) 사이에 위치하는 공기 렌즈의 양면이 서로 따르는 형상으로 되어 있고, 중심곡률반경의 부호도 마이너스(물체측 방향으로 오목)로 되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 제2렌즈(L2)및 제3렌즈(L3) 사이에 위치하는 공기 렌즈의 양면의 비구면 형상에 착안하고, 이들 양면의 비구면의 중심곡률반경의 크기 관계 및 극점의 높이위치관계를 상기와 같이 규정함으로써, 렌즈를 3장으로 구성하여 렌즈계의 전체 길이를 단축하여도, 상면 만곡을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상렌즈로서는 여러가지 형태의 변경이 가능하다. 예컨대 각 렌즈의 곡률반경, 렌즈 간격(혹은 렌즈 두께) 및 비구면의 형상을 적절히 변경하는 것이 가능하다.

또한, 렌즈 재료로 플라스틱재를 이용하여 구성함으로써 비용 저감을 도모할 수 있다.

또한, 제1렌즈(L1) 내지 제3렌즈(L3)의 양면을 모두 비구면으로 함으로써, 다수의 면에서 수차보정을 행하여, 광학성능의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 촬상 렌즈에 의하면, 제1렌즈 내지 제3렌즈를 양면 비구면 형상으로 하여, 조리개를 제1렌즈와 제 2렌즈 사이에 설치하고, 제3렌즈의 형상 등에 관한 소정의 조건식(1),(2)을 만족시켜서 각 렌즈의 형상, 파워 배분 등을 최적화하도록 했으므로, 적은 렌즈 매수이면서 비구면을 유효하게 사용함으로써, 고성능이고 매우 컴팩트한 렌즈계를 실현할 수 있다.

Claims (2)

1. 물체측으로부터 순차적으로, 물체측의 면을 볼록면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제1렌즈;

   조리개;

   물체측의 면을 오목면 형상으로 하며, 양면 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2렌즈;

   양면을 비구면 형상으로 하며, 정의 파워를 갖으며, 광축에 수직인 직선과 평행한 접선이 적어도 2개 이상 존재하는 제3렌즈를 구비하고,

   이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

   -0.1 < R31면의 유효경내 SAG값 < 0.1 ㆍㆍㆍ(1)

   -0.5 < R32면의 유효경내 SAG값 < 0.5 ㆍㆍㆍ(2)

   단, R31 : 제3 렌즈의 물체측 면

   R32 : 제3 렌즈의 상측 면
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2렌즈는 R22면의 접선 기울기 값에 변곡점이 존재하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.

   단, R22면은 제2렌즈의 상측 면

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