KR100930183B1 - 초소형 촬상 광학계 - Google Patents

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Abstract

이동통신단말기, PDA 등에 탑재되거나, 감시용 카메라, 디지털 카메라 등에 사용되는 초소형 촬상 광학계가 제공된다.
상기 초소형 촬상 광학계는, 전체적으로 양의 굴절력을 가지며, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소와, 상기 제1 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 제2 렌즈요소와, 상기 제2 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소를 구비하는 제1 렌즈; 및 전체적으로 양의 굴절력을 가지며, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소와, 상기 제4 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소를 구비하는 제2 렌즈;를 포함한다.
이러한 광학계에 의하면, 렌즈 제작 공정이 단순해지고 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 초소형이면서도 해상도가 높고 각종 수차의 보정이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
초소형, 촬상 광학계, 렌즈요소, 렌즈기판, 레플리카, 고해상도

Description

초소형 촬상 광학계{Subminiature Optical System}
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(전하결합소자)나 CMOS(보상금속반도체) 등의 이미지 센서의 픽셀 사이즈(pixel size)가 점점 작아짐에 따라 이 러한 이미지 센서를 사용하는 촬상 광학계에 대해서도 높은 해상도가 요청되고 있다.
그리고, 휴대폰 등의 소형기기에 장착되는 촬상 광학계는 소형화 / 저비용화를 만족시키기 위해 가능한 렌즈 매수를 줄여야 하지만 설계에 대한 자유도가 적어지고 광학성능을 만족하기 어렵다.
또한, 촬상 광학계가 다수의 굴절면을 구비하는 경우에는 렌즈의 제조나 조립에서 관리되어야 하는 굴절면의 개수가 증가하게 되어 렌즈 제작 공정이 복잡해지고 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다.
따라서, 고해상도이고 수차 성능이 우수하면서도 소형화가 가능하고 렌즈의 설치가 용이한 초소형 촬상 광학계가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일 측면으로서 렌즈의 제조나 조립에서 관리되어야 하는 굴절면의 개수를 감소시켜 렌즈 제작 공정이 단순해지고 제조비용을 절감할 수 있는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다른 측면으로서, 렌즈의 매수가 적으면서도 색수차, 왜곡수차, 비점수차, 구면수차 등 각종 수차를 효율적으로 보정할 수 있는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다른 측면으로서, 2매의 렌즈만을 이용하여 초소형이면서도 해상도가 높은 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또 다른 측면으로서, 대량생산이 용이하면서도 각종 광학적 성능이 우수한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 전체적으로 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 이루며 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 및 물체측 면이 물체측으로 볼록하고 상측 면이 평면으로 이루어지는 제2 렌즈;를 포함하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 렌즈는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소와, 상기 제1 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되는 제2 렌즈요소와, 상기 제2 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소를 구비할 수 있으며, 상기 제2 렌즈는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소와, 상기 제4 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소를 구비할 수 있다.
이때, 상기 제2 렌즈요소는 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어질 수 있고, 상기 제5 렌즈요소는 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 렌즈에 구비되는 굴절면 중 적어도 하나의 굴절면은 비구면으로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 제1 렌즈요소 내지 제3 렌즈요소 중 적어도 하나의 렌즈요소의 굴절률은 다른 렌즈요소의 굴절률과 상이하며, 상기 제4 렌즈요소와 상기 제5 렌즈요소의 굴절률은 서로 상이할 수 있다.
한편, 상기 제2 렌즈는 양의 굴절력을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 렌즈에서 상측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r4)과 상기 제2 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r5)에 관한 다음의 조건식 1과, 상기 제1 렌즈에서 상측에 가장 가까운 굴절면으로부터 상기 제2 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면까지의 광축상 거리(D12)에 관한 다음의 조건식 2와, 상기 제1 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r1)에 관한 다음의 조건식 3 중에서 적어도 하나를 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0.8 ＜ r4/r5 ＜ 1.2
[조건식 2] 0.05 ＜ D12/TL ＜ 0.1
[조건식 3] 0.5 ＜ r1/f ＜ 0.7
여기서, TL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 굴절면으로부터 결상면까지의 거리이고, f : 광학계의 전체 초점거리
바람직하게, 상기 제2 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소에 구비되는 굴절면 중 적어도 하나의 굴절면에는 불필요한 광을 차단하는 차단막이 설치될 수 있다.
다른 측면으로서 본 발명은, 전체적으로 양의 굴절력을 가지며, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소와, 상기 제1 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 제2 렌즈요소와, 상기 제2 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소를 구비하는 제1 렌즈; 및 전체적으로 양의 굴절력을 가지며, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소와, 상기 제4 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소를 구비하는 제2 렌즈;를 포함하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.
바람직하게, 상기 제3 렌즈요소의 상측 면의 곡률반경(r4)과 상기 제4 렌즈요소의 물체측 면의 곡률반경(r5)에 관한 다음의 조건식 1과, 상기 제3 렌즈요소의 상측 면으로부터 상기 제4 렌즈요소의 물체측 면까지의 광축상 거리(D12)에 관한 다음의 조건식 2와, 상기 제1 렌즈요소의 물체측 면의 곡률반경(r1)에 관한 다음의 조건식 3 중에서 적어도 하나를 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0.8 ＜ r4/r5 ＜ 1.2
[조건식 2] 0.05 ＜ D12/TL ＜ 0.1
[조건식 3] 0.5 ＜ r1/f ＜ 0.7
여기서, TL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 굴절면으로부터 결상면까지의 거리이고, f : 광학계의 전체 초점거리
이상과 같이 본 발명의 일 측면에 의하면, 제2 렌즈의 상측 면이 평면으로 이루어짐으로써 렌즈의 제조나 조립에서 관리되어야 하는 굴절면의 개수가 감소하게 되어 렌즈 제작 공정이 단순해지고 제조비용을 절감할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면 렌즈 굴절면에 구면, 비구면, 평면을 적절히 조합하고 렌즈 굴절면의 형상을 적절히 형성함으로써 초소형이면서도 해상도가 높은 촬상 광학계를 구현할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 의하면 3개의 렌즈요소로 이루어지는 제1 렌즈와 2개의 렌즈요소로 이루어지는 제2 렌즈를 통하여, 렌즈의 매수가 적으면서도 색수차, 왜곡수차, 비점수차, 구면수차 등 각종 수차를 효율적으로 보정할 수 있는 초소형 촬상 광학계를 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 측면에 의하면, 레플리카 법(replica method)을 이용할 수 있으므로 웨이퍼 스케일로 제1 및 제2 렌즈를 제조할 수 있게 되어 대량생산에 적합하다는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 3개의 렌즈요소로 이루어지는 제1 렌즈와 2개의 렌즈요소로 이루어지는 제2 렌즈를 통하여, 렌즈의 매수가 적어 초소형이면서도 색수차, 왜곡수차, 비점수차, 구면수차 등 각종 수차를 효율적으로 보정할 수 있을 뿐만 아니라 관리해야할 굴절면의 개수를 최소화하여 렌즈 설치가 용이하고 제조경비의 저감이 가능한 초소형 촬상 광학계를 구현하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 레플리카(replica) 공정의 적용이 가능하므로 대량 생산이 용이하면서도 성능이 우수한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 특징으로 한다.
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 일 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 결상면(IP)에 해당하는 이미지 센서(미도시)를 구비하며, 불필요한 광을 차단하는 개구 조리개(AS)가 적절한 위치, 예를 들어 제 1 렌즈(L1) 전방에 설치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(L1)는 전체적으로 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 이루며 양의 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈(L2)는 물체측 면이 물체측으로 볼록하고 상측 면이 평면으로 이루어지는 형상을 갖는다.
이때, 상기 제1 렌즈(L1)는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소(LE1)와, 상기 제1 렌즈요소(LE1)의 상측 면에 물체측 면이 접합되는 제2 렌즈요소(LE2)와, 상기 제2 렌즈요소(LE2)의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소(LE3)를 구비하여, 전체적으로 3개의 렌즈요소로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈(L2)는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소(LE4)와, 상기 제4 렌즈요소(LE4)의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소(LE5)를 구비하여, 전체적으로 2개의 렌즈요소로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 이미지 센서는 결상면(IP)에 대응하며, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)를 통과한 광 이미지를 감지하여 전기적 신호로 변환시키도록 CCD(전하결합소자) 또는 CMOS(보상금속반도체) 등으로 이루어진다.
또한, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1) 전방 또는 내부에는 개구 조리개(AS)가 설치될 수 있고, 제2 렌즈요소(LE2)의 물체측 면 또는 상측 면에 불필요한 잡광을 차단해 플레어를 방지해 줄 수 있는 차단막이 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제2 렌즈(L2)의 뒤쪽에는 광학적 저역 필터나 색 필터, 페이스 플레이트(face plate) 등에 대응하여 적외선 필터나 커버 글래스(cover glass) 등이 설치될 수도 있고, 제5 렌즈요소(LE5)의 물체측 면 또는 상측 면에 불필요한 잡광을 차단해 줄 수 있는 차단막(도 5 및 도 7의 M 참조)을 설치할 수도 있다.
도 5 및 도 7에서는 이러한 차단막(M)이 제5 렌즈요소(LE5)의 물체측 면에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 제2 렌즈요소(LE2)의 물체측 면 또는 상측 면, 제5 렌즈요소(LE5)의 상측 면에 설치될 수도 있다. 이때, 차단막(M)은 물체측에서 입사되는 빛의 경로를 벗어난 부분에 설치되는 것이 바람직하며, 개구 조리개(AS)의 기능을 대신해 설치될 수 있으나, 개구 조리개(AS)와 별도로 설치될 수도 있다.
본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계는 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)를 통하여 광학계의 전장을 짧게 하여 초소형화를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈요소 내지 제3 렌즈요소((LE1, LE2, LE3)에 구비되는 굴절면 중 적어도 하나의 굴절면을 비구면으로 형성하고, 제4 렌즈요소(LE4)와 제5 렌즈요소(LE5)에 구비되는 굴절면 중 하나의 굴절면을 비구면으로 형성함으로써 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 등의 각종 수차를 보정하게 된다.
그리고, 본 발명에 의한 제1 렌즈(L1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 렌즈요소(LE2)의 물체측 면(2)과 상측 면(3)에 각각 제1 렌즈요소(LE1)와 제2 렌즈요소(LE2)가 접합된다.
이때, 제1 렌즈(L1)는 제1 렌즈요소(LE1)와 제3 렌즈요소(LE3)를 형성하기 위하여 렌즈 기판(lens substrate)에 대응하는 제2 렌즈요소(LE2)의 양면에 폴리머를 적층하는 레플리카 법(replica method)을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 레플리카 법을 이용하여 웨이퍼 스케일의 렌즈를 형성하게 되면 대량 생산이 용이하다는 이점이 있게 된다.
그러나, 제1 렌즈요소(LE1), 제2 렌즈요소(LE2) 및 제3 렌즈요소(LE3) 중에서 적어도 하나의 렌즈요소가 다른 렌즈요소와 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다면 제1 렌즈(L1)는 이러한 레플리카 법에 의해 제조되는 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 렌즈(L1)를 이루는 3개의 렌즈요소들 중 일부의 굴절률을 다르게 형성함으로써 색수차 등의 수차 보정이 이루어질 수 있다면, 본 발명에 일 실시예에 의한 제1 렌즈(L1)는 통상적인 접합렌즈 제조 방법에 의해 제조될 수도 있다.
또한, 본 발명에 의한 제2 렌즈(L1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제5 렌즈요소(LE5)의 물체측 면(6)에 제4 렌즈요소(LE4)가 접합된다.
이때, 상기 제2 렌즈(L2)는 전술한 제1 렌즈(L1)와 마찬가지로, 제4 렌즈요소(LE4)를 형성하기 위하여 렌즈 기판(lens substrate)에 대응하는 제5 렌즈요소(LE5)의 양면에 폴리머를 적층하는 레플리카 법(replica method)을 이용하여 형 성될 수 있다. 그러나, 제4 렌즈요소(LE4)와 제5 렌즈요소(LE5)가 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다면 제2 렌즈(L2)는 통상적인 접합렌즈 제조 방법에 의해 제조될 수도 있다.
그러나, 제4 렌즈요소(LE4)와 제5 렌즈요소(LE5)가 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다면 제2 렌즈(L2)는 이러한 레플리카 법에 의해 제조되는 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 렌즈(L2)를 이루는 2개의 렌즈요소의 굴절률을 서로 다르게 형성함으로써 색수차 등의 수차 보정이 이루어질 수 있다면, 본 발명에 일 실시예에 의한 제2 렌즈(L2)는 통상적인 접합렌즈 제조 방법에 의해 제조될 수도 있다.
그리고, 상기 제5 렌즈요소(LE5)의 상측 면(7)을 평면으로 형성하는 경우에는 렌즈의 제조나 조립에서 관리되어야 하는 굴절면의 개수가 감소하게 되어 렌즈 제작 공정이 단순해지고 제조비용을 절감할 수 있다는 이점이 있게 된다.
한편, 상기 제2 렌즈요소(LE2)와 제5 렌즈요소(LE5)는 도 1 등의 렌즈 구성도에서는 물체측 면(2,3)과 상측 면(6,7)이 모두 평면을 이루는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 대량생산이 용이한 통상의 레플리카 법을 적용하기 위해서는 상기 제2 렌즈요소(LE2)와 제5 렌즈요소(LE5)는 각각 양면(물체측 면과 상측 면)이 평면으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 일반적인 접합렌즈 제조방법이 적용되는 경우 등에는 상기 제2 렌즈요소(LE2)의 굴절면(2,3)과 제5 렌즈요소(LE5)의 물체측 굴절면(6) 중 적어도 하나의 굴절면은 구면 또는 비구면의 곡면으로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 굴절면 중 일부가 곡면으로 형성되는 경우에는 굴절면이 증가함으로써 설계 자유도가 향상되고 각종 광학적 특성이 우수한 광학계를 형성할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계는 곡면을 비구면으로 형성하고 굴절면의 곡률반경을 최적화하여 수차특성이 우수하고, 고해상도를 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 전체적인 구성 하에서 다음의 조건식 1 내지 3의 작용효과에 대해 살펴본다.
[조건식 1] 0.8 ＜ r4 / r5 ＜ 1.2
여기서, r4는 제1 렌즈(L1)에서 상측에 가장 가까운 굴절면, 즉 제3 렌즈요소(LE3)의 상측 면(4)의 곡률반경이고, r5는 제2 렌즈(L2)에서 물체측에 가장 가까운 굴절면, 즉 제4 렌즈요소(LE4)의 물체측 면(5)의 곡률반경이다.
조건식 1은 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 1의 하한을 벗어나 r4/r5의 값이 적어지면 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)를 조립하기 어려워진다. 반대로, 조건식 1의 상한을 벗어나 r4/r5의 값이 커지면 비점수차의 보정이 곤란해진다.
[조건식 2] 0.05 ＜ D12 / TL ＜ 0.1
여기서, D12는 제1 렌즈(L1)에서 상측에 가장 가까운 굴절면, 즉 제3 렌즈요소(LE3)의 상측 면(4)으로부터 제2 렌즈(L2)에서 물체측에 가장 가까운 굴절면, 즉 즉 제4 렌즈요소(LE4)의 물체측 면(5)까지의 광축상 거리이고, TL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 굴절면으로부터 결상면까지의 거리이다.
조건식 2는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 간격에 관한 조건이다.
조건식 2의 하한을 벗어나 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 간격이 적어지면 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 조립을 위한 간격이 부족하여 조립성이 나빠지게 된다. 반면에, 조건식 2의 상한을 벗어나게 되면, 후초점거리를 충분히 확보할 수 없다는 문제점이 발생하게 된다.
[조건식 3] 0.5 ＜ r1 /f ＜ 0.7
여기서, r1은 제1 렌즈(L1)의 물체측에 가장 가까운 굴절면, 즉 제1 렌즈요소(LE1)의 물체측 면(1)의 곡률반경이고, f는 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 3은 제1 렌즈(L1)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 3의 하한값을 벗어나면 제1 렌즈(L1)의 물체측 면의 민감도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 반대로, 조건식 3의 상한값을 벗어나게 되면 광학계의 전장이 길어지게 되어 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 벗어나게 된다.
이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.
전술한 바와 같이, 이하의 제1 내지 제4 실시예는 물체측으로부터 순서대로, 개구 조리개(AS)와, 제1 렌즈(L1)와, 제2 렌즈(L2)와, 결상면(IP)에 해당하는 이미지 센서(미도시)를 구비한다.
상기 제1 렌즈(L1)는 전체적으로 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 이루며 양의 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈(L2)는 물체측 면이 물체측으로 볼록하고 상측 면이 평면으로 이루어지는 형상을 갖는다.
이때, 상기 제1 렌즈(L1)는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소(LE1)와, 상기 제1 렌즈요소(LE1)의 상측 면에 물체측 면이 접합되는 제2 렌즈요소(LE2)와, 상기 제2 렌즈요소(LE2)의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소(LE3)를 구비하여, 전체적으로 3개의 렌즈요소로 구성된다.
또한, 상기 제2 렌즈(L2)는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소(LE4)와, 상기 제4 렌즈요소(LE4)의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소(LE5)를 구비하여, 전체적으로 2개의 렌즈요소로 구성된다.
또한, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(2) 전방에는 개구 조리개(AS)가 설치되며, 제2 렌즈요소(LE2) 또는 제5 렌즈요소(LE5)의 굴절면 중 적어도 하나에는 불필요한 잡광을 차단하여 플레어를 방지하는 차단막(도 5 및 도 7의 M 참조)이 설치될 수도 있다.
이하의 각 실시예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어진다.
Figure 112007069730095-pat00001
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 : 비구면 계수
[제1 실시예 ]
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, (a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다. 이하의 비점수차도면에서 "S"는 새지털(sagital), "T"는 탄젠셜(tangential)을 나타낸다.
제1 실시예의 경우 화각(畵角)은 66도, f 넘버는 3.0, 제1 렌즈요소(LE1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(8)까지의 거리(TL)는 1.883㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 1.343㎜이다.
표 1에서 곡률반경(R)과 두께 또는 거리(t)의 단위는 mm이다.
Figure 112007069730095-pat00002
또한, 표 1에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제4면(제3 렌즈요소의 상측 면), 제5면(제4 렌즈요소의 물체측 면)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure 112007069730095-pat00003
[제2 실시예 ]
하기의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, (a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
제2 실시예의 경우 화각(畵角)은 66도, f 넘버는 3.0, 제1 렌즈요소(LE1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(8)까지의 거리(TL)는 1.935㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 1.41㎜이다.
표 3에서 곡률반경(R)과 두께 또는 거리(t)의 단위는 mm이다.
Figure 112007069730095-pat00004
또한, 표 3에서 *는 비구면을 나타내며, 제2 실시예의 경우 제1면(제1 렌즈요소의 물체측 면), 제4면(제3 렌즈요소의 상측 면) 및 제5면(제4 렌즈요소의 물체측 면)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.
Figure 112007069730095-pat00005
[제3 실시예 ]
하기의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 6은 도 5에 도시된 제3 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, (a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
제3 실시예의 경우 화각(畵角)은 66도, f 넘버는 3.0, 제1 렌즈요소(LE1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(8)까지의 거리(TL)는 1.908㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 1.33㎜이다.
다음의 표 5에서 곡률반경(R)과 두께 또는 거리(t)의 단위는 mm이다.
Figure 112007069730095-pat00006
또한, 표 5에서 *는 비구면을 나타내며, 제3 실시예의 경우 제4면(제3 렌즈요소의 상측 면) 및 제5면(제4 렌즈요소의 물체측 면)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.
Figure 112007069730095-pat00007
[제4 실시예 ]
하기의 표 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.
또한, 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 8는 도 7에 도시된 제4 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, (a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
제4 실시예의 경우 화각(畵角)은 66도, f 넘버는 3.0, 제1 렌즈요소(LE1)의 물체측 면(1)으로부터 결상면(8)까지의 거리(TL)는 1.922㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 1.42㎜이다.
다음의 표 7에서 곡률반경(R)과 두께 또는 거리(t)의 단위는 mm이다.
Figure 112007069730095-pat00008
또한, 표 7에서 *는 비구면을 나타내며, 제4 실시예의 경우 제4면(제3 렌즈요소의 상측 면) 및 제5면(제4 렌즈요소의 물체측 면)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제4 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 8과 같다.
Figure 112007069730095-pat00009
한편, 상기의 제1 내지 제4 실시예에 대한 조건식 1 내지 3의 값은 다음의 표 9와 같다.
Figure 112007069730095-pat00010
이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 제 수차의 특성이 우수한 초소형 촬상 광학계를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제3 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 제4 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡을 각각 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
L1...제1 렌즈 L2...제2 렌즈
LE1...제1 렌즈요소 LE2...제2 렌즈요소
LE3...제3 렌즈요소 LE4...제4 렌즈요소
LE5...제5 렌즈요소 AS...개구 조리개
IP...결상면(結像面) M...차단막
1,2,3,4,5,6,7,8...면 번호

Claims (18)

  1. 전체적으로 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 이루며 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 및
    물체측 면이 물체측으로 볼록하고 상측 면이 평면으로 이루어지는 제2 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈요소와, 상기 제1 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되는 제2 렌즈요소와, 상기 제2 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 광축상에서 상측으로 오목한 형상을 갖는 제3 렌즈요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는, 물체측 면이 광축상에서 물체측으로 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈요소와, 상기 제4 렌즈요소의 상측 면에 물체측 면이 접합되며 상측 면이 평면으로 이루어지는 제5 렌즈요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈요소는 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제5 렌즈요소는 물체측 면과 상측 면이 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 렌즈에 구비되는 굴절면 중 적어도 하나의 굴절면은 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 렌즈요소 내지 제3 렌즈요소 중 적어도 하나의 렌즈요소의 굴절률 은 다른 렌즈요소의 굴절률과 상이하며,
    상기 제4 렌즈요소와 상기 제5 렌즈요소의 굴절률은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 양의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  9. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈에서 상측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r4)과 상기 제2 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r5)에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 1] 0.8 ＜ r4/r5 ＜ 1.2
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈에서 상측에 가장 가까운 굴절면으로부터 상기 제2 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면까지의 광축상 거리(D12)에 관하여 다음의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 2] 0.05 ＜ D12/TL ＜ 0.1
    여기서, TL : 제1 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면으로부터 결상면까지의 거리
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈에서 물체측에 가장 가까운 굴절면의 곡률반경(r1)에 관하여 다음의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 3] 0.5 ＜ r1/f ＜ 0.7
    여기서, f : 광학계의 전체 초점거리
  12. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소에 구비되는 굴절면 중 적어도 하나의 굴절면에는 불필요한 광을 차단하는 차단막이 설치되는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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