KR101309423B1 - 초광각 렌즈 모듈 - Google Patents

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KR101309423B1
KR101309423B1 KR1020110122243A KR20110122243A KR101309423B1 KR 101309423 B1 KR101309423 B1 KR 101309423B1 KR 1020110122243 A KR1020110122243 A KR 1020110122243A KR 20110122243 A KR20110122243 A KR 20110122243A KR 101309423 B1 KR101309423 B1 KR 101309423B1
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 초광각 렌즈 모듈은 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 음의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 양의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 양의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 양의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 매니스커스 형상인 제5렌즈;를 포함하고, 상기 제3렌즈는 조건식 1을 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112011092427291-pat00019

(조건식 1에서 Nd3은 제3렌즈의 굴절률이다)

Description

초광각 렌즈 모듈{Hyper-field fish eye lens}
본 발명은 초광각 렌즈 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이미지 센서에 투영된 영상의 짤림 현상(vignetting)을 최소화할 수 있는 초광각 렌즈 모듈에 관한 것이다.
카메라는 자동차 분야에서 자동차의 전방 또는 후방의 영상 정보를 제공하기 위한 수단으로 많이 이용되고 있다.
예를 들어, 후방 카메라는 자동차 뒤쪽의 사물을 촬영하기 위해 자동차의 뒤쪽 부분(트렁크 또는 뒤쪽 범퍼)에 설치될 수 있으며, 촬영한 영상정보를 운전자에게 제공할 수 있다. 이러한 후방 카메라는 자동차의 후진 시 운전자가 인지하지 못한 사물을 영상으로 제공하여, 자동차와 사물 간의 충돌사고를 경감시킬 수 있다.
다른 일 예로, 전방 카메라는 자동차 전방의 교통상황을 촬영하여, 해당 자동차의 사고발생 시 사고원인을 규명할 수 있도록 도와줄 수 있다.
위와 같은 감시용 카메라는 사용자(즉, 운전자)에게 넓은 시야의 영상을 제공할 수 있도록 일반 렌즈 모듈보다 상대적으로 넓은 화각을 갖는 광각 렌즈 모듈을 구비한다.
광각 렌즈 모듈은 일반 렌즈 모듈보다 많은 매수(예를 들어 7매 이상)의 렌즈로 이루어지므로, 넓은 화각(예를 들어 180도 이상)을 구현할 수 있다.
그러나 이러한 광각 렌즈 모듈은 상대적으로 많은 렌즈 수로 인해 왜곡 현상이 일어나기 쉬울 뿐만 아니라 촬영된 영상의 모서리가 잘리는 비네팅(vignetting) 현상이 발생하기 쉽다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적은 수의 렌즈로 넓은 화각을 확보할 수 있는 초광각 렌즈 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈은 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 음의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 양의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 양의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 양의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 매니스커스 형상인 제5렌즈;를 포함하고, 상기 제3렌즈는 조건식 1을 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112011092427291-pat00001
(조건식 1에서 Nd3은 제3렌즈의 굴절률이다)
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제2렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 플라스틱 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제2렌즈는 조건식 2를 만족하고, 상기 제4렌즈는 조건식 3을 만족할 수 있다.
[조건식 2]
Figure 112011092427291-pat00002
[조건식 3]
Figure 112011092427291-pat00003
(조건식 2 및 3에서 V2는 제2렌즈의 분산 상수(abbe number)이고, V4는 제4렌즈의 분산 상수이다)
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈은 상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 조리개는 조건식 4를 만족할 수 있다.
[조건식 4]
Figure 112011092427291-pat00004
(조건식 4에서 ds는 조리개로부터 제5렌즈의 물체측면까지의 거리이고, R51은 제5렌즈의 물체측면의 곡률 반지름이다)
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제2렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제1렌즈는 물체측으로 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제2렌즈의 상측면은 오목한 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제4렌즈의 상측면은 상측으로 볼록한 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제1렌즈의 물체측면은 상기 제1렌즈의 측면을 포함하는 연속된 곡면 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈은 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈를 포함하는 렌즈 하우징을 더 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제1렌즈는 상기 제1렌즈의 물체측면이 상기 렌즈 하우징의 바깥쪽으로 완전히 노출되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈에서 상기 제1렌즈는 상측으로 돌출된 돌기를 포함하고, 상기 렌즈 하우징은 상기 돌기가 끼워질 수 있는 홈을 포함할 수 있다.
본 발명은 적은 매수의 렌즈로 180도 이상의 화각을 갖는 렌즈 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고,
도 4는 화각에 대한 상고 차이를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈의 단면도이고, 도 4는 화각에 대한 상고 차이를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)은 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50)를 포함하고, 선택적으로 조리개(60)와 필터 부재(70)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1렌즈(10)로부터 제5렌즈(50)는 물체 측(즉, 피사체 또는 촬영 대상물)으로부터 상측(즉, 이미지 센서)으로 순서대로 배치될 수 있다.
제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 제5렌즈(50)는 모두 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 이처럼 모든 렌즈 모듈(100)을 구성하는 모든 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)이 플라스틱 재질로 제작되면, 렌즈 모듈(100)의 제조비용을 경감시킬 수 있으며, 렌즈 모듈(100)의 대량 생산에 유리할 수 있다.
특히, 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)을 플라스틱 재질로 제작하면, 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)의 렌즈면 가공이 용이할 수 있다. 따라서, 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)의 렌즈면을 구면 또는 비구면으로 형성할 수 있다.
제1렌즈(10)는 렌즈 모듈(100)에서 물체 측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제1렌즈(10)는 전체적으로 음의 굴절력을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 제1렌즈(10)에서 제1면(12, 물체측면)은 물체측으로 볼록한 형상일 수 있고, 제2면(14, 상측면)은 상측에 대해 오목한 형상일 수 있다. 더욱 부연 설명하면, 제1렌즈(10)는 제1렌즈(10)의 가장자리에서 광축(선분 C-C)으로 갈수록 얇아지는 단면 형상을 가질 수 있다.
제1렌즈(10)는 다른 렌즈(20, 30, 40, 50)에 비해 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있다. 부연 설명하면, 제1렌즈(10)의 제2면(14)의 유효면적(A1)은 제2렌즈(20)의 제1면(22)의 유효면적(A2)보다 클 수 있다.
이러한 제1렌즈(10)의 형상은 제1렌즈(10)의 제1면(12)과 제2면(14)을 통해 입사되는 모든 빛이 제2렌즈(20)의 제1면(22)으로 입사되도록 도와줄 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 넓은 화각을 보장할 수 있다.
제1렌즈(10)는 전체적으로 물체측으로 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다. 아울러, 제1렌즈(10)의 제1면(12)과 제2면(14) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 그러나 필요에 따라 제1면(12)과 제2면(14) 모두가 비구면일 수 있다.
제2렌즈(20)는 제1렌즈(10)의 뒤쪽(상측 방향)에 배치될 수 있다. 제2렌즈(20)는 전체적으로 음의 굴절력을 가질 수 있으며, 제1렌즈(10)와 마찬가지로 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제2렌즈(20)의 제1면(22, 물체측면)은 오목한 형상일 수 있고, 제2면(24, 상측면)은 오목한 형상일 수 있다. 그러나 필요에 따라 제2렌즈(20)의 제1면(22)은 평평한 평면일 수 있다. 또는, 제2렌즈(20)의 제1면(22)은 도 1에 도시된 바와 같이 광축 부분에서 볼록하다가 가장자리로 갈수록 오목한 형상일 수 있다.
제2렌즈(20)는 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈(20)의 제1면(22)과 제2면(24) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 그러나 제작하려는 초광각 렌즈 모듈(100)의 종류에 따라 제1면(22)과 제2면(24)이 모두 비구면일 수 있다.
제2렌즈(20)는 수학식 1을 만족하는 분산 상수(abbe number)를 가질 수 있다.
Figure 112011092427291-pat00005
(여기서, V2는 제2렌즈의 분산 상수(abbe number)이다)
이처럼 제2렌즈(20)의 분산 상수가 50보다 크면, 초광각 렌즈 모듈(100)의 색수차를 개선하는데 효과적일 수 있다. 다만, 제2렌즈(20)의 분산 상수가 60보다 크면, 제2렌즈(20)의 제조가 어려울 뿐만 아니라 제1렌즈(10)의 분산 상수도 이에 따라 증가시켜야 하므로, 초광각 렌즈 모듈(100)의 제조단가가 상승할 수 있다.
따라서, 제2렌즈(20)의 분산 상수는 수학식 1에서 제시한 수치 범위를 만족하는 것이 초광각 렌즈 모듈(100)의 제작에 유용할 수 있다.
제3렌즈(30)는 제2렌즈(20)의 뒤쪽(상측 방향)에 배치될 수 있다. 제3렌즈(30)는 전체적으로 양의 굴절력을 가질 수 있으며, 제1렌즈(10)와 마찬가지로 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제3렌즈(30)의 제1면(32, 물체측면)은 물체측으로 볼록한 형상일 수 있고, 제2면(34, 상측면)은 상측으로 볼록한 형상일 수 있다. 더욱 부연 설명하면, 제3렌즈(30)의 제1면(32)은 제2면(34)보다 볼록한 형상일 수 있다(즉, 제1면(32)의 곡률 반지름이 제2면(34)의 곡률 반지름보다 작을 수 있다).
제3렌즈(30)는 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(30)의 제1면(32)과 제2면(34) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 그러나 제작하려는 초광각 렌즈 모듈(100)의 종류에 따라 제1면(32)과 제2면(34)이 모두 비구면일 수 있다.
제3렌즈(30)는 제2렌즈(20)보다 작은 분산 상수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(30)는 40 이하의 분산 상수를 가질 수 있으며, 필요에 따라 20 이하의 분산 상수를 가질 수 있다. 이처럼 제3렌즈(30)의 분산 상수가 제2렌즈(20)의 분산 상수보다 작으면, 색수차를 개선하는데 더욱 효과적일 수 있다. 제3렌즈(30)의 분산 상수와 제2렌즈(20)의 분산 상수 간의 차이는 20 이상일 수 있으나, 필요에 따라 20 이하일 수 있다.
제3렌즈(30)는 수학식 2를 만족하는 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 제3렌즈(30)의 굴절률은 1.7보다 클 수 있다.
Figure 112011092427291-pat00006
(여기서, Nd3은 제3렌즈의 굴절률이다)
이처럼 제3렌즈(30)의 굴절률이 수학식 2를 만족하면, 초광각 렌즈 모듈(100)의 전체 길이(즉, 제1렌즈(10)로부터 이미지 센서(80)의 길이 또는 제1렌즈(10)로부터 제5렌즈(50)까지의 길이)를 최소화시킬 수 있다.
따라서, 수학식 2에 따른 수치 한정 범위는 초광각 렌즈 모듈(100)의 크기를 결정하는데 중요한 조건으로써 활용될 수 있다.
이와 달리 제3렌즈(30)의 굴절률이 1.7 이하이면, 초광각 렌즈 모듈(100)의 전체 길이가 길어질 수 있고 제3렌즈(30)의 두께가 커질 수 있다. 아울러, 제3렌즈(30)의 굴절률이 1.7 이하인 경우, 제3렌즈(30)를 통과하는 광량이 급격히 줄어들게 되어 렌즈 모듈(100)의 해상도가 떨어질 수 있다.
한편, 수학식 2에서는 제시되지 않았으나, 제3렌즈(30)의 굴절률은 제3렌즈(30)를 구성하는 재질에 따라 그 상한선이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(30)를 플라스틱 재질로 제작하는 경우에는 제3렌즈(30)를 유리 재질로 제작하는 경우보다 제3렌즈(30)의 굴절률이 낮을 수 있다.
제4렌즈(40)는 제3렌즈(30)의 뒤쪽(상측 방향)에 배치될 수 있다. 제4렌즈(40)는 전체적으로 양의 굴절력을 가질 수 있으며, 제1렌즈(10)와 마찬가지로 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제4렌즈(40)의 제1면(42, 물체측면)은 평평하거나 또는 오목한 형상일 수 있고, 제2면(44, 상측면)은 상측으로 볼록한 형상일 수 있다.
제4렌즈(40)는 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(40)의 제1면(42)과 제2면(44) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 그러나 제작하려는 초광각 렌즈 모듈(100)의 종류에 따라 제1면(42)과 제2면(44)이 모두 비구면일 수 있다.
제4렌즈(40)는 제3렌즈(30)보다 큰 분산 상수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(40)는 50 이하의 분산 상수를 가질 수 있다. 부연 설명하면, 제4렌즈(40)의 분산 상수는 수학식 3을 만족하는 수치 범위를 가질 수 있다. 더 부연 설명하면, 제4렌즈(40)의 분산 상수는 제2렌즈(20)의 분산 상수와 동일 또는 유사한 수치 범위를 가질 수 있다.
Figure 112011092427291-pat00007
(여기서, V4는 제4렌즈의 분산 상수이다)
이처럼 제4렌즈(40)의 분산 상수가 50보다 크면, 제3렌즈(30)의 분산 상수와 상대적으로 큰 편차를 가지게 되므로 초광각 렌즈 모듈(100)의 색수차를 개선하는데 효과적일 수 있다.
다만, 제4렌즈(40)의 분산 상수가 60보다 크면, 제4렌즈(40)의 제조가 어려울 수 있으므로 수학식 3을 만족하는 수치 범위에서 선택될 수 있다. 부연 설명하면, 제4렌즈(40)의 분산 상수는 제2렌즈(20)의 분산 상수와 동일할 수 있다. 이 경우, 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)를 통한 색수차 개선 효과를 극대화시킬 수 있고, 제2렌즈(20)와 제4렌즈(40)를 동일한 재질로 제작할 수 있다.
제5렌즈(50)는 렌즈 모듈(100)에서 상측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제5렌즈(50)는 전체적으로 양의 굴절력을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 제5렌즈(50)에서 제1면(52, 물체측면)은 오목한 형상일 수 있고, 제2면(54, 상측면)은 상측으로 볼록한 형상일 수 있다. 더욱 부연 설명하면, 제5렌즈(50)는 광축 부분이 가장자리 부분보다 두꺼운 단면 형상을 가질 수 있다. 아울러, 제5렌즈(50)는 제4렌즈(40)에 비해 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있다.
이러한 제5렌즈(10)의 형상은 제4렌즈(40)을 통해 입사되는 모든 빛을 이미지 센서(80)로 투영시키는데 적합할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 이미지 센서에 영상의 짤림 현상(vignetting)이 억제될 수 있다.
제5렌즈(50)는 전체적으로 상측으로 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다. 이러한 형상의 제5렌즈(50)는 이미지 센서(80)로 입사되는 빛이 왜곡되지 않도록 빛의 입사각을 감소시킬 수 있다.
제5렌즈(50)는 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈(50)의 제1면(52)과 제2면(54) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 그러나 필요에 따라 제1면(52)과 제2면(54) 모두가 비구면일 수 있다.
조리개(60)는 제3렌즈(30)와 제4렌즈(40) 사이에 배치될 수 있다. 이 같이 배치된 조리개(60)는 제3렌즈(30)를 통해 입사되는 광량을 조절할 수 있다.
조리개(60)는 제3렌즈(30) 또는 제4렌즈(40)에 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 조리개(60)는 제3렌즈(30)의 제2면(34) 또는 제4렌즈(40)의 제1면(42)에 형성되는 차광막일 수 있다. 이 경우, 조리개(60)는 검은 색 잉크에 의해 형성되거나 또는 차광 필름으로 형성될 수 있다.
한편, 조리개(60)는 수학식 4를 만족할 수 있다. 즉, 조리개(60)로부터 제5렌즈(50)의 제1면(52)까지의 거리(ds)는 제5렌즈(50)의 제1면(52)의 곡률 반지름(R51)에 의해 결정될 수 있다.
즉, 거리(ds)는 제5렌즈(50)의 제1면(52)의 곡률 반지름(R51)이 이전보다 크면 커지고, 제5렌즈(50)의 제1면(52)의 곡률 반지름(R51)이 이전보다 작으면 작아질 수 있다.
Figure 112011092427291-pat00008
(여기서, ds는 조리개로부터 제5렌즈의 제1면까지의 거리이고, R51은 제5렌즈의 제1면의 곡률 반지름이다)
다만, 상기 거리(ds)가 제1면(52)의 곡률 반지름(R51)과 같거나 또는 이보다 크면, 렌즈 모듈(100)의 전체적인 길이가 상당히 길어질 수 있다. 따라서, 상기 거리(ds)는 곡률 반지름(R51)보다 작은 것이 렌즈 모듈(100)의 소형화에 있어서 효과적이다.
필터 부재(70)는 제5렌즈(50)와 이미지 센서(80) 사이에 배치될 수 있다.
필터 부재(70)는 적외선을 차단하는 IR 필터일 수 있으며, 유리 재질로 제작될 수 있다. 또한, 필터 부재(70)는 이미지 센서(80)에 일체로 형성될 수 있다. 아울러, 필터 부재(70)는 렌즈 모듈(100)의 사용 목적에 따라 생략될 수 있다.
이미지 센서(80)는 렌즈 모듈(100)이 장착될 기기에 장착되거나 또는 다수의 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)을 수용하는 하우징에 장착될 수 있다.
이미지 센서(80)는 렌즈들(10, 20, 30, 40, 50)을 통해 입사된 반사광을 통해 피사체의 상을 투영할 수 있다. 이미지 센서(80)는 CCD, CMOS가 사용될 수 있으며, CSP(Chip Scale Package) 형태로 제작될 수 있다.
위와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈(100)은 종래와 달리 5매의 렌즈로 구성되므로 소형화가 가능할 수 있다. 아울러, 본 실시 예에 따른 초광각 렌즈 모듈(100)은 제2렌즈(20)와 제4렌즈(40)의 분산 상수를 제3렌즈보다 높은 범위로 한정하므로 넓은 화각을 확보하면서도 색수차를 개선할 수 있다.
다음에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.
제2실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)은 제1렌즈(10)의 형상에 있어서 제1실시 예와 구별될 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)에서 제1렌즈(10)의 제1면(12)과 제2면(14)은 연결될 수 있다.
제1면(12)은 소정의 곡률 반지름을 갖는 곡면일 수 있다. 부연 설명하면, 제1면(12)은 광축이 지나는 부분과 가장자리 부분의 곡률이 다른 비구면 형상일 수 있다.
제2면(14)은 소정의 곡률 반지름을 갖는 곡면부(14a)와 대체로 평탄한 평탄부(14b)를 포함할 수 있다. 곡면부(14a)는 제2면(14)에서 중심부에 형성될 수 있으며, 제1면(12)의 곡률 반지름보다 상대적으로 작은 곡률 반지름을 가질 수 있다. 이와 달리 평탄부(14b)는 곡면부(14a)를 중심으로 가장자리에 형성될 수 있으며, 제1면(12)와 연결될 수 있다.
이와 같이 형성된 제1렌즈(10)는 광축이 통과하는 부분에서의 두께가 가장자리보다 얇은 단면을 가질 수 있다. 아울러, 제1면(12)과 제2면(14)의 평탄부(14b)가 연결되므로, 제1렌즈(10)의 측면 방향으로부터 입사되는 모든 빛이 제1면(12)을 통과할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 제1렌즈(10)는 피사체 주변의 사물로부터 반사된 빛을 확보할 수 있으므로, 렌즈 모듈(100)의 화각을 더욱 효과적으로 넓힐 수 있다.
다음에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.
제3실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)은 제1렌즈(10)의 형상에 있어서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 렌즈 모듈(100)은 돌기(16)를 구비한 제1렌즈(10)와 홈(92)이 형성된 하우징(90)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(10)는 상측(즉, 이미지 센서방향)으로 돌출된 돌기(16)를 구비할 수 있다.
돌기(16)는 제2렌즈(14)에서 유효광(촬영 대상물부터 반사된 빛)이 입사되지 않는 평탄부(14b)에 형성될 수 있다. 돌기(16)는 광축(선분 C-C)을 중심으로 연결된 환 형상이거나 또는 광축을 중심으로 분절된 기둥 형상일 수 있다.
하우징(90)은 돌기(16)와 대응하는 홈(92)을 구비할 수 있다. 홈(92)은 돌기(16)를 완전히 수용할 수 있는 크기를 가질 수 있다. 이를 위해 홈(92)의 단면크기는 돌기(16)의 단면크기보다 클 수 있다. 여기서, 홈(92)과 돌기(16)의 결합 이후 생성되는 여분의 공간은 접착제 등으로 채워질 수 있다.
이와 같이 구성된 렌즈 모듈(100)은 제1렌즈(10)와 하우징(90)이 돌기(16)와 홈(92)을 매개로 결합하므로, 제1렌즈(10)의 측면을 외부로 노출시킬 수 있으며 이를 통해 피사체 주변으로부터 반사되는 유효광의 입사를 충분히 확보할 수 있다.
아래의 표 1 내지 표 5는 위와 같은 구성을 갖는 초광각 렌즈 모듈(100)의 여러 실시 예들에 대한 수치를 나타낸 표이다. 참고로, 표 1 및 표 2는 실시 예 1에 따른 수치이고, 표 3 및 4는 실시 예 2에 따른 수치이다. 그리고 표 5는 실시 예 1 및 2에 대한 수학식 4의 계산 값이다.
Figure 112011092427291-pat00009
표 1에서 제1렌즈의 분산 상수는 45.4로 제2렌즈 및 제4렌즈보다 작을 수 있다.
제2렌즈와 제4렌즈의 분산 상수는 각각 55.7로 수학식 1 및 수학식 3에서 제시한 수치범위를 만족할 수 있다.
제3렌즈는 색수차 개선을 위해 제2렌즈 및 제4렌즈보다 작은 27.5의 분산 상수를 가질 수 있다.
그러나 제5렌즈는 색수차 개선에 큰 영향을 미치지 않으므로, 제2렌즈 및 제4렌즈와 동일한 분산 상수(55.7)를 가질 수 있다.
제3렌즈의 굴절률은 1.75로 수학식 2를 만족할 수 있다.
조리개와 제5렌즈의 관계를 나타내는 |ds/R51| 값은 0.42(표 5 참조)로 수학식 4를 만족할 수 있다.
이와 같이 구성된 실시 예 1은 도 4에 도시된 바와 같이 비교 예들과 달리 화각(X축)이 커져도 빛의 높이 급격하게 떨어지지 않으므로, 피사체 주변부를 효과적으로 촬영할 수 있다.
표 2는 실시 예1에 따른 렌즈들의 비구면 계수를 산출하기 위한 수치들을 나타내고, 수학식 5는 이를 이용한 계산식이다.
Figure 112011092427291-pat00010
Figure 112011092427291-pat00011
수학식 5에서 C는 곡률(1/r)이고, K는 코닉 상수이고, r은 곡률 반지름을 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ J는 순서대로 4차부터 20차까지의 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 특정위치에서의 새그(sag)를 나타낸다.
Figure 112011092427291-pat00012
표 3에서 제1렌즈의 분산 상수는 51.9로 제2렌즈 및 제4렌즈보다 작을 수 있다.
제2렌즈와 제4렌즈의 분산 상수는 각각 55.7로 수학식 1 및 수학식 3에서 제시한 수치범위를 만족할 수 있다.
제3렌즈는 색수차 개선을 위해 제2렌즈 및 제4렌즈보다 작은 27.5의 분산 상수를 가질 수 있다.
그러나 제5렌즈는 색수차 개선에 큰 영향을 미치지 않으므로, 제2렌즈 및 제4렌즈와 동일한 분산 상수(55.7)를 가질 수 있다.
제3렌즈의 굴절률은 1.75로 수학식 2를 만족할 수 있다.
조리개와 제5렌즈의 관계를 나타내는 |ds/R51| 값은 0.04(표 5 참조)로 수학식 4를 만족할 수 있다.
이와 같이 구성된 실시 예 2은 도 4에 도시된 바와 같이 비교 예들과 달리 화각(X축)이 커져도 빛의 높이 급격하게 떨어지지 않으므로, 실시 예 1과 마찬가지로 피사체 주변부를 효과적으로 촬영할 수 있다.
표 4는 실시 예2에 따른 렌즈들의 비구면 계수를 산출하기 위한 수치들을 나타낸다.
Figure 112011092427291-pat00013
Figure 112011092427291-pat00014
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 (초광각) 렌즈 모듈
10 제1렌즈
12 (제1렌즈의) 제1면 (또는 물체측면)
14 (제1렌즈의) 제2면 (또는 상측면)
16 돌기
20 제2렌즈
22 (제2렌즈의) 제1면 (또는 물체측면)
24 (제2렌즈의) 제2면 (또는 상측면)
30 제3렌즈
32 (제3렌즈의) 제1면 (또는 물체측면)
34 (제3렌즈의) 제2면 (또는 상측면)
40 제4렌즈
42 (제4렌즈의) 제1면 (또는 물체측면)
44 (제4렌즈의) 제2면 (또는 상측면)
50 제5렌즈
52 (제2렌즈의) 제1면 (또는 물체측면)
54 (제2렌즈의) 제2면 (또는 상측면)
60 조리개
70 필터 부재 (또는 IR 차단 필터)
80 이미지 센서
90 렌즈 하우징

Claims (12)

  1. 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    음의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    양의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
    양의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및
    양의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 매니스커스 형상인 제5렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제3렌즈는 조건식 1을 만족하는 초광각 렌즈 모듈.
    [조건식 1]
    Figure 112011092427291-pat00015

    (조건식 1에서 Nd3은 제3렌즈의 굴절률이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 플라스틱 재질인 초광각 렌즈 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 조건식 2를 만족하고,
    상기 제4렌즈는 조건식 3을 만족하는 초광각 렌즈 모듈.
    [조건식 2]
    Figure 112011092427291-pat00016

    [조건식 3]
    Figure 112011092427291-pat00017

    (조건식 2 및 3에서 V2는 제2렌즈의 분산 상수(abbe number)이고, V4는 제4렌즈의 분산 상수이다)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하는 초광각 렌즈 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조리개는 조건식 4를 만족하는 초광각 렌즈 모듈.
    [조건식 4]
    Figure 112011092427291-pat00018

    (조건식 4에서 ds는 조리개로부터 제5렌즈의 물체측면까지의 거리이고, R51은 제5렌즈의 물체측면의 곡률 반지름이다)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈의 적어도 일면은 비구면인 초광각 렌즈 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체측으로 볼록한 매니스커스 형상인 초광각 렌즈 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 상측면은 오목한 형상인 초광각 렌즈 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈의 상측면은 상측으로 볼록한 형상인 초광각 렌즈 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 물체측면은 상기 제1렌즈의 측면을 포함하는 연속된 곡면 형상인 초광각 렌즈 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈를 포함하는 렌즈 하우징을 더 포함하고,
    상기 제1렌즈는 상기 제1렌즈의 물체측면이 상기 렌즈 하우징의 바깥쪽으로 완전히 노출되도록 배치된 초광각 렌즈 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 상측으로 돌출된 돌기를 포함하고,
    상기 렌즈 하우징은 상기 돌기가 끼워질 수 있는 홈을 포함하는 초광각 렌즈 모듈.
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