KR101111944B1 - 소형 촬영 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형이면서 고해상도를 갖는 이미지센서를 채용하여 카메라의 기능을 높인 휴대 전화, 휴대 단말기, 디지털 카메라 등에 적용이 가능한 소형 촬영 렌즈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 물체 측으로부터 순차적으로 조리개, 정의 굴절력을 갖고 양볼록 형태인 제1렌즈, 부의 굴절력을 갖고 양오목 형태인 제2렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 정의 굴절력을 갖고 상측의 면이 볼록인 메니스커스 형태의 제4렌즈, 부의 굴절력을 갖고 상측의 면이 오목인 메니스커스 형태의 제5렌즈로 구성되며 적어도 한 면이 구면으로 구성된 제1렌즈와 양면이 구면으로 구성된 제2렌즈는 접합된 형태로 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈는 양면이 비구면으로 되어 있다.

소형 촬영 렌즈, 휴대 전화, 휴대 단말기, 디지털 카메라

Description

소형 촬영 렌즈 { Compact Imaging Lens }

본 발명은 휴대 전화나 휴대 단말기에 촬영렌즈로 들어가서 카메라의 기능을 갖추게 하거나 디지털 카메라에 적용하여서 사용이 가능한 소형 촬영 렌즈에 관한 것이다.

본 발명은 휴대 전화나 휴대 단말기에 촬영렌즈로 들어가서 카메라의 기능을 갖추게 하거나 디지털 카메라에 적용하여서 사용이 가능한 소형 촬영 렌즈에 관한 것이다.

초기에는 IT 제품에서의 복합기능 중 하나로 이용되었으나 최근에는 크고 선명한 사진에 대한 디지털 전자기기 사용 요구가 많아지고 있으며, 이러한 사진 기능은 IT 제품에 대한 선택 기준에서 중요한 위치를 차지하고 있다.

이러한 경향은 촬상소자와 촬영렌즈의 변화를 가져오게 되었다. 촬상소자는 크게 CCD(Charge Coupled Device)와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 나누어지는데 이들 모두 소형화 및 고화소화에 대한 기술 업그레이드가 빠르게 진행되고 있다. 이러한 현상으로 고성능을 갖는 소형 촬영렌즈에 대한 요구는 커 가고 있으며 렌즈 매수의 증가 및 소재의 다양화로 촬영렌즈의 변화 가 나타나고 있다.

종래의 [특허문헌 1]에서는 5매의 렌즈로 구성된 촬상렌즈가 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 대한민국 공개특허 10-2007-0097369

상기 종래 기술에서는 5매의 렌즈를 사용하여 촬상소자의 고화소화에 맞도록 촬영렌즈를 구성하였다. 물체측으로부터 조리개, 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제4렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제5렌즈로 구성이 되어 있다. 이러한 구조에 있어서 제1렌즈는 아베수가 크며 비구면을 갖도록 구성되어야 수차 보정이 용이하다. 렌즈 소재용 플라스틱 재료의 아베수가 비교적 작은 것을 참조하면 글래스 소재에 국한되어 설계가 이루어져야 하며 비구면을 채용하는 문제 때문에 가공에 있어서 제한적이다. 이에 따라서, 결국 아베수와 가공방법에 의해서 제한적인 소재의 선택으로 설계의 자유도가 떨어져 소형화 및 제조 민감도가 낮은 설계를 구현하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 소형화 및 고화소화가 이루어진 촬상소자에 대응하면서 휴대 전화 및 휴대 단말기에 탑재되어 카메라 기능을 발휘하도록 렌즈의 소형화 및 고성능화를 이루도록 하는 데 있다.

상기한 종래 문제점을 해결하고 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 렌즈 구성은, 물체 측으로부터 순차적으로 조리개, 정의 굴절력을 갖고 양볼록 형태의 제1렌즈, 부의 굴절력을 갖고 양오목 형태의 제2렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 정의 굴절력을 갖고 상측의 면이 볼록인 메니스커스 형태의 제4렌즈, 부의 굴절력을 갖고 상측의 면이 오목인 메니스커스 형태의 제5렌즈로 구성하며, 적어도 한 면이 구면으로 구성된 상기 제1렌즈와 양면이 구면으로 구성된 상기 제2렌즈는 접합된 형태로 구성하고, 상기 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈는 양면이 비구면으로 형성되되 하기 조건식 1 및 조건식 2를 만족하고, 상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제5렌즈는 하기 조건식 4를 만족하는 것을 특징으로 한다.

82 > V1 > 40 (조건식 1)

18 < V2 < 40 (조건식 2)

(조건식 4)
(여기서, V1과 V2는 각각 제1렌즈와 제2렌즈의 아베수이고, F12는 제1렌즈와 제2렌즈로 이루어진 접합렌즈의 초점거리이고 F5는 제5렌즈의 초점거리이다.)

삭제

또한, 상기 제2렌즈는 하기 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 한다.

?? ???R4 = -R5? (조건식 3)

(여기서, R4는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이며 R5는 상측 면의 곡률반경이다.)

삭제

삭제

삭제

또한, 상기 제3렌즈는 하기의 조건식 5를 만족하는 것을 특징으로 한다.

(조건식 5)? ??

(여기서, F3은 제3렌즈의 초점거리이고 F는 촬영렌즈의 초점거리이다.)

이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 소형이면서도 고해상도의 이미지센서를 갖는 휴대단말기 제품에 적용이 쉽도록 소형화, 고성능화 설계가 가능하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소형 촬영 렌즈 구성에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1 은 실시 예 1 의 구성도, 도 2 는 실시 예 2 의 구성도, 도 3 은 실시 예 1 의 수차도, 도 4 는 실시 예 2 의 수차도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 구성은, 물체 측으로부터 순차적으로 조리개, 정의 굴절력을 갖고 양볼록 형태의 제1렌즈, 부의 굴절력을 갖고 양오목 형태의 제2렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 정의 굴절력을 갖고 상측의 면이 볼록인 메니스커스 형태의 제4렌즈, 부의 굴절력을 갖고 상측의 면이 오목인 메니스커스 형태의 제5렌즈로 구성한다.

이 때, 적어도 한 면이 구면으로 구성된 상기 제1렌즈와 양면이 구면으로 구성된 상기 제2렌즈는 접합된 형태로 구성한다. 그리고, 상기 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈는 양면이 비구면 형상으로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 하기 조건식 1 및 조건식 2를 만족하도록 구성한다.

82 > V1 > 40 (조건식 1)

18 < V2 < 40 (조건식 2)

(여기서, V1과 V2는 각각 제1렌즈와 제2렌즈의 아베수이다.)

본 발명의 일 실시 예에서는 고성능인 촬영렌즈를 구현하기 위해서 총 5매의 렌즈로 구성을 하였다. 그리고, 상기 제1렌즈의 한 면 이상과 제2렌즈의 양면을 구면으로 제한함으로써 렌즈 가공방법에 의한 소재의 다양성을 확보하였다.

이 경우, 상기 제1렌즈와 제2렌즈는 각각의 일측 면이 서로 접합되도록 하고, 조건식 1 및 조건식 2를 만족하게 함으로써, 축상 및 배율 색수차에 대한 보정효과를 높이고 렌즈의 조립 시에 발생되는 Decenter 및 Tilt에 의한 상면 변화를 줄이는 효과를 얻는다. 이에 따라서 제조 민감도가 낮은 촬영렌즈를 얻을 수가 있다.

또한, 본 발명에 의한 촬영렌즈에 있어서, 제2렌즈에 관하여는 하기의 조건식을 만족되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 하기 조건식 3 또한 만족하도록 하게 함으로써 생산성을 높이는 것이 가능하게 하는 것이 바람직하다.

R4 = -R5 (조건식 3)?? ????

(여기서, R4는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이며 R5는 상측 면의 곡률반경이다.)

본 발명의 경우 고성능 촬영렌즈이기는 하지만, 휴대 전화나 휴대 단말기에 들어가기 위해서는 소형화가 필수이고 소형화된 렌즈를 가공하거나 조립하는 것은 어려운 일이다.

이에 따라서 제2렌즈의 양면 곡률을 같게 함으로써 가공 공정에서의 실수를 최대한 줄이고 제1렌즈와의 접합 시에 최적의 작업 공정이 가능하도록 하였다.

한편, 본 발명에 의한 촬영렌즈에 있어서, 제1렌즈, 제2렌즈 및 제5렌즈에 대하여는 하기의 조건식 4 및 조건식 5를 만족하도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 촬영렌즈의 굴절력에 가장 큰 영향을 주는 제4렌즈를 기준으로 물체측으로 제1렌즈와 제2렌즈로 이루어진 접합렌즈가 위치되도록 하고 상측으로는 제5렌즈가 위치하면서 하기의 조건식 4를 만족되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 접합렌즈와 제5렌즈의 미세한 굴절력 차이는 촬영렌즈가 갖는 굴절력을 결정하고 색수차 및 왜곡을 보정하는 역할을 수행하게 된다.

? ??

?? ? ??(조건식 4)

(여기서, F12는 제1렌즈와 제2렌즈로 이루어진 접합렌즈의 초점거리이고 F5는 제5렌즈의 초점거리이다.)

접합렌즈에 비해서 제5렌즈의 굴절력이 커져서 조건식 4의 하한치 보다 작아지면 제5렌즈에 대한 촬영렌즈의 굴절력 의존도가 높아지고 미세한 왜곡과 횡색수차의 보정이 어렵게 된다.

반대로 접합렌즈의 굴절력이 커져서 조건식 4의 상한치 보다 커지면 접합렌즈에 대한 촬영렌즈의 색수차 의존도가 높아지고 접합렌즈에 제한적인 소재만이 적 용이 가능해지고 제조상 민감도가 높아지게 된다.

또한, 본 발명에 의한 촬영렌즈에 있어서, 제3렌즈에 대해서는 하기 조건식을 만족되도록 하는 것이 바람직하다. 제3렌즈가 하기의 조건식 5를 만족하면 다른 렌즈에 비해서 상대적으로 작은 굴절력을 가지게 된다. 이는 촬영렌즈 전체 굴절력에 대한 영향력을 줄여서 비점수차 및 상면만곡에 대한 미세한 보정효과를 얻는 역할을 수행하도록 구성이 되어 있는 것으로, 이러한 역할은 고해상도를 요구하는 촬영렌즈, 또는 F값이 작은 밝은 렌즈에 더욱 더 효과적이다.

? ??? ? ?

(조건식 5)?

(여기서, F3은 제3렌즈의 초점거리이고 F는 촬영렌즈의 초점거리이다.)

제3렌즈의 굴절력이 커져서 조건식 5의 상한치 보다 커지면 제3렌즈에 의한 비점수차 및 상면만곡의 미세한 보정이 어려워지고 변동량이 많아지게 된다.

이러한 변화는 제1렌즈와 제2렌즈에 영향을 주어서 구면수차 및 색수차 보정에 영향을 주고 제3렌즈 디센터에 민감해지게 된다. 반대로 제3렌즈의 굴절력이 작아서 조건식 5의 하한치보다 작아지면 제3렌즈에 의한 비점수차 및 상면만곡의 보정량이 작아져서 충분한 상면밸런스를 확보하지 못하는 결과를 가져온다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

즉, 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 나타난다. 예를 들면, 지금까지 설명한 발명은 실시 예들을 쉽게 설명하기 위하여 렌즈 개수를5개로 한정하여 설명하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 여러 렌즈 개수와 다양한 사용 환경에 따라서 변형되어 사용될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

도 1 은 실시 예 1 의 구성도

도 2 는 실시 예 2 의 구성도

도 3 은 실시 예 1 의 수차도

도 4 는 실시 예 2 의 수차도

Claims (4)

1. 물체 측으로부터 순차적으로 조리개, 정의 굴절력을 갖고 양볼록 형태의 제1렌즈, 부의 굴절력을 갖고 양오목 형태의 제2렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 정의 굴절력을 갖고 상측의 면이 볼록인 메니스커스 형태의 제4렌즈, 부의 굴절력을 갖고 상측의 면이 오목인 메니스커스 형태의 제5렌즈로 구성하며, 적어도 한 면이 구면으로 구성된 상기 제1렌즈와 양면이 구면으로 구성된 상기 제2렌즈는 접합된 형태로 구성하고, 상기 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈는 양면이 비구면으로 형성되되 하기 조건식 1 및 조건식 2를 만족하고, 상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제5렌즈는 하기 조건식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 촬영 렌즈.

   82 > V1 > 40 (조건식 1)

   18 < V2 < 40 (조건식 2)

   

   (조건식 4)

   (여기서, V1과 V2는 각각 제1렌즈와 제2렌즈의 아베수이고, F12는 제1렌즈와 제2렌즈로 이루어진 접합렌즈의 초점거리이고 F5는 제5렌즈의 초점거리이다.)
2. 제 1항에 있어서.

   상기 제2렌즈는 하기 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 촬영 렌즈.

   ?? ???R4 = -R5? (조건식 3)

   (여기서, R4는 제2렌즈의 물체측 면의 곡률반경이며 R5는 상측 면의 곡률반경이다.)
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제3렌즈는 하기의 조건식 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 촬영 렌즈.

   

   (조건식 5)? ??

   (여기서, F3은 제3렌즈의 초점거리이고 F는 촬영렌즈의 초점거리이다.)

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