KR101019519B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

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KR101019519B1
KR101019519B1 KR1020080073058A KR20080073058A KR101019519B1 KR 101019519 B1 KR101019519 B1 KR 101019519B1 KR 1020080073058 A KR1020080073058 A KR 1020080073058A KR 20080073058 A KR20080073058 A KR 20080073058A KR 101019519 B1 KR101019519 B1 KR 101019519B1
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imaging
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curvature
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이태윤
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마이크롭틱스 주식회사
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    • G03B9/02—Diaphragms

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, 조리개, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈를 구비하되, 상기 제1렌즈는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제2렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 상기 제3렌즈는 적어도 한 면을 비구면 형상으로 하며, 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
(r3+r4)/(r3-r4) > -0.7 ㆍㆍㆍ(1)
V1-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(2)
V3-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(3)
V5 <50 ㆍㆍㆍ(4)
단, r3는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, r4는 제2렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, V1,V2,V3 및 V5는 각각 제1렌즈,제2렌즈,제3렌즈, 제5렌즈의 d-line에 대한 Abbe수이다.
모바일, 렌즈, 5매, IR, 적외선, 코팅

Description

촬상 렌즈{Imaging lens}
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 있고, 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.
첨부한 도 1은 종래의 4매 렌즈의 일예를 보인 것으로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4) 및 IR 필터(1)로 구성된다.
그러나, 이와 같은 종래의 4매 렌즈의 경우, 비구면을 적극적으로 사용한 제4 렌즈(L4)의 민감도가 가중되어 조립성 및 양산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 제4 렌즈(L4)와 촬상면(3) 사이에 별도의 IR 필터(1)를 설치해야 하므로 이로 인해 제조 원가가 증가하고, IR 필터(1)에 의해 플레어(FLARE) 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 일반적으로 IR 필터의 위치가 센서와 가까울수록 난반사에 의한 플레어의 가능성이 커진다.
또한, IR 필터(1)의 두께가 매우 얇아 조립공정 중 깨지기 쉽고, 이물관리가 대단히 까다로우며, IR 필터(1)를 체결한 후 본딩작업으로 인한 불량률이 매우 높은 단점이 있었다.
즉, IR 필터(1)를 설치하는 경우, 제1렌즈에서 제4렌즈까지 조립하여 성능검사 후 모듈(IR 필터가 부착된 하우징)에 상기 렌즈군을 조립하여 화상 검사를 하거나, 제1렌즈부터 제4렌즈까지 조립한 후 제4렌즈 뒤에 IR 필터를 부착하여 조립한 후 모듈에 조립하여 화상 검사를 하는데, 이때 IR 필터(1)를 체결한 후 본딩작업으로 인해 불량률이 매우 높은 것이다.
또한, IR 필터(1) 설치에 따른 작업성 저하로 인해 양산에 어려움이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 제4렌즈에 가중된 민감도를 분산시키면서도 저 아베수(V5<50)를 가져 색수차 감소 효과도 더불어 가짐으로써, 고화소폰에 적용가능한 촬상 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, IR 필터를 생략하여 제조원가를 절감하고, IR 필터에 의해 발생할 수 있는 플레어(FLARE)현상을 제거할 수 있는 촬상 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, IR 필터를 생략하므로 본딩작업으로 인한 불량률이 현저히 줄어들며, 하우징에 별도의 IR 필터를 부착하지 않아도 되므로 공정수가 줄어들 수 있는 촬상 렌즈를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 작업성의 개선으로 양산성이 증대될 수 있는 촬상 렌즈를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 물체측으로부터 순차적으로, 조리개, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈를 구비하되, 상기 제1렌즈는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제2렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 상기 제3렌즈는 적어도 한 면을 비구면 형상으로 하며, 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈가 제공된다.
(r3+r4)/(r3-r4) > -0.7 ㆍㆍㆍ(1)
V1-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(2)
V3-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(3)
V5 <50 ㆍㆍㆍ(4)
단, r3는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, r4는 제2렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, V1,V2,V3 및 V5는 각각 제1렌즈,제2렌즈,제3렌즈, 제5렌즈의 d-line에 대한 Abbe수이다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 > R3R > R4F ㆍㆍㆍ(5)
단, R3R은 제3렌즈의 상측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타내고, R4F은 제4렌즈의 물체측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 < f1/f < 0.8 ㆍㆍㆍ(6)
TL/f < 1.7 ㆍㆍㆍ(7)
-50 < f5 < -5 ㆍㆍㆍ(8)
n5 > 1.5 ㆍㆍㆍ(9)
5 < │f5/f│ < 20 ㆍㆍㆍ(10)
단, f는 전체 촬상 렌즈의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리를 나타내고, f5는 제5렌즈의 초점거리를 나타내고, n5는 제5렌즈의 d-선에 대한 굴절률을 나타내고, TL은 상기 조리개부터 촬상면 사이의 전체 거리를 나타낸다.
이와 같은 본 발명의 촬상 렌즈에 의하면, 고굴절의 제5렌즈가 포함됨으로써, 제4렌즈에 가중된 민감도가 분산되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 제5렌즈는 저 아베수(V5<50)를 갖도록 함으로써, 색수차 감소 효과도 있으며, 고화소폰에 적용 가능한 효과가 있다.
또한, IR 필터를 생략하고 제5렌즈의 상측면에 IR 코팅을 적용함으로써, 제조원가의 절감 효과가 있다.
또한, IR 필터에 의해 발생할 수 있는 플레어(FLARE) 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, IR 필터를 생략하므로 본딩작업으로 인한 불량률을 줄일 수 있고, IR 필터 부착공정을 생략할 수 있으므로 작업성이 개선되고, 양산성이 증대될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제5렌즈로 글래스 렌즈를 적용함으로써, 플라스틱 렌즈가 분산값이 제한적인데 반해 선택의 폭이 넓은 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
도 2에 나타내는 실시형태의 촬상렌즈는, 물체측으로부터 순차적으로, 조리개(2), 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3), 제4렌즈(L4), 제5렌즈(L5)를 구비하고, 광축을 따라 입사하는 광선을 촬상소자(촬상면)(3)의 결상 위치에 효율 좋게 포커싱시키도록 한 촬상렌즈이다.
여기서, 상기 조리개(2)는 제1렌즈(L1)의 물체측 면에 배치된다.
또한, 상기 제1렌즈(L1)는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제2렌즈(L2)는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이다.
본 발명에 있어서 상기 제3렌즈(L3)는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 적어도 한 면이 비구면 형상으로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 있어서, 제3렌즈(L3)의 상측 면은 비구면 형상으로 이루어지고, 민감도가 높은 제3렌즈(L3)의 물체측 면은 구면 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제4렌즈(L4)는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈로서, 상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈가 제공된다.
이와 같은 제1렌즈(L1) 내지 제4렌즈(L4)로 이루어진 본 발명의 촬상렌즈는 이하의 조건식을 만족한다.
(r3+r4)/(r3-r4) > -0.7 ㆍㆍㆍ(1)
V1-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(2)
V3-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(3)
V5 <50 ㆍㆍㆍ(4)
단, r3는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, r4는 제2렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, V1,V2,V3 및 V5는 각각 제1렌즈,제2렌즈,제3렌즈, 제5렌즈의 d-line에 대한 Abbe수이다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 > R3R > R4F ㆍㆍㆍ(5)
단, R3R은 제3렌즈의 상측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타내고, R4F은 제4렌즈의 물체측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 < f1/f < 0.8 ㆍㆍㆍ(6)
TL/f < 1.7 ㆍㆍㆍ(7)
-50 < f5 < -5 ㆍㆍㆍ(8)
n5 > 1.5 ㆍㆍㆍ(9)
5 < │f5/f│ < 20 ㆍㆍㆍ(10)
단, f는 전체 촬상 렌즈의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리를 나타내고, f5는 제5렌즈의 초점거리를 나타내고, n5는 제5렌즈의 d-선에 대한 굴절률을 나타내고, TL은 상기 조리개부터 촬상면 사이의 전체 거리를 나타낸다.
여기서, 제5렌즈(L5)의 상측면에 IR 코팅을 적용할 수 있으며, 이로써 제조원가의 절감 효과가 있다.
또한, 상기 제5렌즈는 글래스 렌즈로 되는 것이 바람직하다.
이와 같은 제5렌즈는 글래스 에지 부분에 De-cut이 가능하므로, 본딩작업으로 인한 불량률을 현저히 줄어들게 할 수 있다. 또한, 플라스틱 렌즈가 분산값이 제한적인데 반해 선택의 폭이 넓은 장점이 있다.
다음에 본 실시형태에 의한 작용 효과를 설명한다.
상기 제3렌즈(L3)는 한 면이 비구면 형상으로 이루어지고, 다른 면은 구면으로 이루어짐으로써, 비구면으로 인해 상면 만곡이나 구면수차를 비롯한 각 수차가 양호한 효과가 있으며. 민감도가 높은 한 면을 구면화함으로써 렌즈의 조립성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 제4렌즈(L4)는 상측 면이 비구면 형상으로 이루어지고, 물체측 면이 구면 형상으로 이루어짐으로써, 민감도를 저하시키고, 조립성을 개선하여 수율을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 촬상렌즈는 여러가지 형태의 변경이 가능하다. 예컨대 각 렌즈의 곡률반경, 렌즈 간격(혹은 렌즈 두께) 및 비구면의 형상을 적절히 변경 하는 것이 가능하다.
첨부한 도 4는 종래의 4매 렌즈의 광학설계를 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명의 5매 렌즈의 광학설계를 나타내는 그래프이다.
이에 보는 바와 같이, 본 발명의 5매 렌즈의 경우, 종래의 4매 렌즈보다 종색수차가 현저히 감소되는 것을 알 수 있다.
한편, 첨부한 도 6은 본 발명의 다른 실시형태로서, 물체측으로부터 순차적으로, 조리개, 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3), 제4렌즈(L4), 제5렌즈(L5)를 구비하고, 광축을 따라 입사하는 광선을 촬상소자(촬상면)의 결상 위치에 효율 좋게 포커싱시키도록 한 촬상렌즈이다.
여기서, 상기 제1렌즈(L1)는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제2렌즈(L2)는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이며, 상기 제3렌즈(L3)는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고, 상기 제4렌즈(L4)는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고, 이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈가 제공된다.
이와 같은 제1렌즈(L1) 내지 제4렌즈(L4)로 이루어진 본 발명의 촬상렌즈는 이하의 조건식을 만족한다.
(r3+r4)/(r3-r4) > -0.7 ㆍㆍㆍ(1)
V1-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(2)
V3-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(3)
V5 <50 ㆍㆍㆍ(4)
단, r3는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, r4는 제2렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, V1,V2,V3 및 V5는 각각 제1렌즈,제2렌즈,제3렌즈, 제5렌즈의 d-line에 대한 Abbe수이다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 > R3R > R4F ㆍㆍㆍ(5)
단, R3R은 제3렌즈의 상측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타내고, R4F은 제4렌즈의 물체측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식을 만족하도록 구성된다.
0 < f1/f < 0.8 ㆍㆍㆍ(6)
TL/f < 1.7 ㆍㆍㆍ(7)
-50 < f5 < -5 ㆍㆍㆍ(8)
n5 > 1.5 ㆍㆍㆍ(9)
5 < │f5/f│ < 20 ㆍㆍㆍ(10)
단, f는 전체 촬상 렌즈의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리를 나타내고, f5는 제5렌즈의 초점거리를 나타내고, n5는 제5렌즈의 d-선에 대한 굴절률을 나타내고, TL은 상기 조리개부터 촬상면 사이의 전체 거리를 나타낸다.
여기서, 본 발명의 다른 실시형태에서는 제5렌즈(L5)와 상면 사이에 IR 필터를 구비한다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시형태는 고굴절의 제5렌즈가 포함됨으로써, 제4렌즈에 가중된 민감도가 분산되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 제5렌즈는 저 아베수(V5<50)를 갖도록 함으로써, 색수차 감소 효과도 있으며, 고화소폰에 적용 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 4매 렌즈의 일예를 보인 렌즈 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성예를 도시하는 렌즈 단면도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 광선을 나타내는 렌즈 단면도,
도 4는 종래의 4매 렌즈의 광학설계를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 5매 렌즈의 광학설계를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성예를 도시하는 렌즈 단면도.
[부호의 설명]
1 : 커버 유리 2 : 조리개
3 : 촬상면
Lj : 물체측으로부터 제 j번째 렌즈
r3 : 제 2 렌즈의 물체측 면의 곡률반경
r4 : 제 2 렌즈의 상측 면의 곡률반경
vi : 물체측으로부터 제 i번째 렌즈의 아베 상수

Claims (6)

  1. 물체측으로부터 순차적으로, 조리개, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈를 구비하되,
    상기 제1렌즈는 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고,
    상기 제2렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고,
    상기 제3렌즈는 적어도 한 면을 비구면 형상으로 하며, 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈이고,
    상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고,
    상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈이고,
    이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (r3+r4)/(r3-r4) > -0.7 ㆍㆍㆍ(1)
    V1-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(2)
    V3-V2 > 15.0 ㆍㆍㆍ(3)
    V5 <50 ㆍㆍㆍ(4)
    단, r3는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, r4는 제2렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, V1,V2,V3 및 V5는 각각 제1렌즈,제2렌즈,제3렌즈, 제5렌즈의 d-line에 대한 Abbe수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    0 > R3R > R4F ㆍㆍㆍ(5)
    단, R3R은 제3렌즈의 상측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타내고,
    R4F은 제4렌즈의 물체측 면의 중심에서의 곡률반경을 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    이하의 조건식을 만족하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    0 < f1/f < 0.8 ㆍㆍㆍ(6)
    TL/f < 1.7 ㆍㆍㆍ(7)
    -50 < f5 < -5 ㆍㆍㆍ(8)
    n5 > 1.5 ㆍㆍㆍ(9)
    5 < │f5/f│ < 20 ㆍㆍㆍ(10)
    단, f는 전체 촬상 렌즈의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리를 나타내고, f5는 제5렌즈의 초점거리를 나타내고, n5는 제5렌즈의 d-선에 대한 굴절률을 나타내고, TL은 상기 조리개부터 촬상면 사이의 전체 거리를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈의 상측면에 IR 코팅을 적용하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌 즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈와 상면 사이에 IR 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 글래스 렌즈인 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
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