KR101719881B1

KR101719881B1 - 렌즈 모듈

Info

Publication number: KR101719881B1
Application number: KR1020140185960A
Authority: KR
Inventors: 백재현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2017-03-24
Also published as: KR20160076141A; US9696521B2; CN105717618A; US20160178870A1; CN105717618B

Abstract

본 발명의 렌즈 모듈은 양면이 볼록한 형상인 제1렌즈; 물체 측면이 볼록한 형상인 제2렌즈; 물체 측면이 오목한 형상인 제3렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상이고 상 측면에 하나 이상의 변곡점이 형성되는 형상인 제5렌즈;를 포함한다.

Description

렌즈 모듈{Lens module}

본 발명은 5매 렌즈로 구성된 광학계를 갖는 렌즈 모듈에 관한 것이다.

휴대용 단말기의 카메라에 장착되는 렌즈 모듈은 다수의 렌즈를 포함한다. 일 예로, 렌즈 모듈은 고해상도의 광학계를 구성하기 위해 5매의 렌즈를 포함한다.

그러나 이와 같이 다수의 렌즈로 고해상도의 광학계를 구성하면, 광학계의 길이(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리)가 커질 수 있다. 이 경우, 박형화된 휴대용 단말기에 장착이 어려우므로, 광학계의 길이를 감소시킬 수 있는 렌즈 모듈의 개발이 요청된다.

참고로, 본원발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다.

KR

2013-0038631

A

US

2014-0285907

A1

본 발명은 고해상도를 구현할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 렌즈 모듈은 양면이 볼록한 형상인 제1렌즈; 물체 측면이 볼록한 형상인 제2렌즈; 물체 측면이 오목한 형상인 제3렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상이고 상 측면에 하나 이상의 변곡점이 형성되는 형상인 제5렌즈;를 포함한다.

본 발명은 고해상도의 광학계를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 렌즈 모듈의 구성도이고,
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 모듈의 MTF 특성을 나타낸 그래프이고,
도 3은 도 1에 도시된 렌즈 모듈의 수차 특성을 나타낸 그래프이고,
도 4는 도 1에 도시된 렌즈들의 특성을 나타낸 표이고,
도 5는 도 1에 도시된 렌즈 모듈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 렌즈 모듈의 구성도이고,
도 7은 도 6에 도시된 렌즈 모듈의 MTF 특성을 나타낸 그래프이고,
도 8은 도 6에 도시된 렌즈 모듈의 수차 특성을 나타낸 그래프이고,
도 9는 도 6에 도시된 렌즈들의 특성을 나타낸 표이고,
도 10은 도 6에 도시된 렌즈 모듈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈의 구성도이고,
도 12는 도 11에 도시된 렌즈 모듈의 MTF 특성을 나타낸 그래프이고,
도 13은 도 11에 도시된 렌즈 모듈의 수차 특성을 나타낸 그래프이고,
도 14는 도 11에 도시된 렌즈들의 특성을 나타낸 표이고,
도 15는 도 11에 도시된 렌즈 모듈의 비구면 계수를 나타낸 표이다.

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.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

아울러, 본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 또한, 앞쪽이라 함은 렌즈 모듈에서 물체(또는 피사체)와 가까운 쪽을 의미하고, 뒤쪽이라 함은 렌즈 모듈에서 상면(또는 이미지 센서)과 가까운 쪽을 의미한다. 또한, 렌즈의 제1면이라 함은 렌즈 모듈에서 물체(또는 피사체)와 가까운 쪽을 의미하고, 렌즈의 제2면이라 함은 렌즈 모듈에서 상면(또는 이미지 센서)과 가까운 쪽을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), OAL(제1렌즈의 제1면으로부터 상면까지의 광축 거리), SL, IMGH(이미지 센서의 대각길이의 1/2), BFL(back focus length), 광학계의 전체 초점거리 및 각 렌즈의 초점거리에 대한 단위는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, OAL, SL은 렌즈의 광축을 중심으로 측정된 거리임을 밝혀둔다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.

렌즈 모듈은 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계를 포함한다. 일 예로, 렌즈 모듈의 광학계는 굴절력을 갖는 5매의 렌즈로 이루어진다. 그러나 렌즈 모듈이 5매의 렌즈로만 이루어지는 것은 아니다. 예를 들어, 렌즈 모듈은 굴절력을 갖지 않는 다른 구성들을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈은 광량을 조절하기 위한 조리개(stop)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 렌즈 모듈은 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 렌즈 모듈은 광학계를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(즉, 촬상 소자)를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 렌즈 모듈은 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 간격 유지 부재를 더 포함할 수 있다.

제1렌즈 내지 제5렌즈는 공기와 다른 굴절률을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제5렌즈는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진다. 제1렌즈 내지 제5렌즈 중 적어도 하나는 비구면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제5렌즈 중 제5렌즈만이 비구면 형상일 수 있다. 다른 예로, 제1렌즈 내지 제5렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면 형상일 수 있다. 여기서, 각 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.

수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, K는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리를 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ J는 순서대로 4차부터 20차까지의 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 광축으로부터 r 거리에 위치한 비구면 상의 임의의 점에서의 새그(sag)를 나타낸다.

렌즈 모듈을 구성하는 광학계는 78도 이상의 넓은 화각(FOV: Field of View)을 가진다. 따라서, 본 렌즈 모듈은 넓은 배경이나 사물을 용이하게 촬영할 수 있다.

렌즈 모듈은 제1렌즈 내지 제5렌즈를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈은 필터와 이미지 센서를 더 포함한다. 다음에서는 전술된 구성들을 설명한다.

제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 정의 굴절력을 가진다.

제1렌즈는 양면이 볼록한 형상이다. 일 예로, 제1렌즈는 제1면(물체 측면)이 볼록하고 제2면(상 측면)이 볼록한 형상일 수 있다.

제1렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제1렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.

제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 부의 굴절력을 가진다.

제2렌즈는 일 면이 오목한 형상이다. 일 예로, 제2렌즈는 제2면이 오목한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 일 면이 평탄한 형상이다. 일 예로, 제2렌즈는 제1면이 평탄한 형상일 수 있다. 이러한 제1면의 형상은 제2렌즈의 제작을 용이하게 할 수 있다.

제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 상 측면이 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제2렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다.

제2렌즈는 고굴절률의 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 1.60 이상의 굴절률을 갖는 재질로 제작될 수 있다(이 경우 제2렌즈는 30 이하의 아베수를 가질 수 있다). 이러한 재질의 제2렌즈는 작은 곡률(curvature) 형상으로도 빛을 용이하게 굴절시킬 수 있다. 따라서, 이러한 재질의 제2렌즈는 제작이 용이하고 제조 공차에 따른 불량률을 낮추는데 유리하다. 또한, 이러한 재질의 제2렌즈는 렌즈 간의 거리를 감소시킬 수 있으므로 렌즈 모듈의 소형화에 유리하다.

제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 정의 굴절력을 가진다.

제3렌즈는 매니스커스 형상이다. 일 예로, 제3렌즈는 제1면이 오목하고 제2면이 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다.

제3렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제3렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.

제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 부의 굴절력을 가진다.

제4렌즈는 매니스커스 형상이다. 일 예로, 제4렌즈는 제1면이 오목하고 제2면이 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다.

제4렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제4렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.

제4렌즈는 고굴절률의 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 1.60 이상의 굴절률을 갖는 재질로 제작될 수 있다(이 경우 제4렌즈는 30 이하의 아베수를 가질 수 있다). 이러한 재질의 제4렌즈는 작은 곡률(curvature) 형상으로도 빛을 용이하게 굴절시킬 수 있다. 따라서, 이러한 재질의 제4렌즈는 제작이 용이하고 제조 공차에 따른 불량률을 낮추는데 유리하다. 또한, 이러한 재질의 제4렌즈는 렌즈 간의 거리를 감소시킬 수 있으므로 렌즈 모듈의 소형화에 유리하다.

제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 부의 굴절력을 가진다.

제5렌즈는 매니스커스 형상일 수 있다. 일 예로, 제5렌즈는 제1면이 볼록하고 제2면이 오목한 매니스커스 형상일 수 있다.

제5렌즈는 변곡점을 포함하는 형상일 수 있다. 일 예로, 제5렌즈의 물체 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 다른 예로, 제5렌즈의 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 이와 같이 구성된 제5렌즈의 물체 측면은 볼록한 부분과 오목한 부분이 교번으로 형성되는 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 광축 중심에서 오목하나 가장자리 부분에서 볼록한 형상일 수 있다.

제5렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제5렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제5렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.

필터는 제1렌즈 내지 제5렌즈를 통해 입사되는 입사광으로부터 일부 파장을 차단한다. 일 예로, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단하는 적외선 차단 필터일 수 있다.

필터는 플라스틱 재질로 제작되며, 60 이하의 아베수를 가질 수 있다.

이미지 센서는 1300 M(메가 픽셀)의 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서를 구성하는 픽셀의 단위크기는 1.12 ㎛ 이하일 수 있다.

이와 같이 구성된 렌즈 모듈은 넓은 화각을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 렌즈 모듈의 광학계는 대체로 78도 이상의 화각을 가질 수 있다. 아울러, 렌즈 모듈은 비교적 짧은 길이(TTL)를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 렌즈 모듈을 구성하는 광학계의 전체 길이(제1렌즈의 물체 측면부터 상면까지의 거리)는 4.50 [㎜] 이하일 수 있다. 따라서, 본 렌즈 모듈은 소형화에 유리할 수 있다.

렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] f/ImgH < 1.3

상기 조건식에서 f는 제1렌즈 내지 제5렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리이고, ImgH는 광학계의 최대 상 높이이다. 일 예로, ImgH는 이미지 센서의 대각길이의 1/2이다.

상기 조건식은 렌즈 모듈의 제작과 수차 보정 효과의 향상을 위한 하나의 최적화 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 광학계는 제작 및 수차 보정이 어렵다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 1.0 < f12/f < 1.5

상기 조건식에서 f12는 제1렌즈와 제2렌즈의 합성 초점거리이고, f는 제1렌즈 내지 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다.

상기 조건식은 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 수차 보정 효과를 최적화하기 위한 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 광학계는 제1렌즈 및 제2렌즈의 굴절력이 지나치게 커서 구면수차의 보정이 어렵다. 다른 예로, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 광학계는 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 수차보정이 용이하지만 광학계의 길이가 길어질 수 있다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 18.0 < TTL/D3

상기 조건식에서 TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리이고, D3은 제2렌즈의 두께이다.

상기 조건식은 광학계의 소형화를 위한 하나의 최적화 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 광학계는 소형화가 어렵다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] TTL/D8 < 18.0

상기 조건식에서 TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리이고, D8은 제4렌즈의 상 측면으로부터 제5렌즈의 물체 측면까지의 거리이다.

상기 조건식은 렌즈 모듈의 제작을 최적화하기 위한 하나의 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 렌즈 모듈은 제작 및 경량화가 어렵다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] BFL/f < 0.28

상기 조건식에서 BFL은 제5렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, f는 제1렌즈 내지 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다.

상기 조건식은 광학계의 소형화를 위한 하나의 최적화 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 광학계는 소형화가 어렵다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 0.4 < r1/f

상기 조건식에서 r1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다.

상기 조건식은 제1렌즈의 제작을 최적화하기 위한 하나의 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 제1렌즈는 곡률 반지름이 지나치게 작아서 제작이 어렵고 제작 공차에 민감할 수 있다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 30 < |V1-V2| < 40

상기 조건식에서 V1은 상기 제1렌즈의 아베수이고, V2는 상기 제2렌즈의 아베수이다.

상기 조건식은 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 수차 보정 효과를 최적화하기 위한 하나의 조건일 수 있다. 일 예로, 상기 조건식의 수치범위를 벗어나는 제1렌즈 및 제2렌즈의 조합은 수차 보정이 어렵다.

아울러, 렌즈 모듈은 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] -2.0 < (r7-r8)/(r7+r8) < 0.0

상기 조건식에서 r7은 상기 제4렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, r8은 상기 제4렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다.

상기 조건식은 제4렌즈의 의한 수차 보정 효과를 최적화하기 위한 하나의 조건일 수 있다. 일 에로, 상기 조건식의 수치범위를 벗어나는 제4렌즈는 수차 보정이 어렵다.

도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.

렌즈 모듈(100)은 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150)로 구성되는 광학계를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(100)은 적외선 차단 필터(70)와 이미지 센서(80)를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(100)은 조리개(ST: stop)를 더 포함한다. 예를 들어, 조리개는 제1렌즈의 상 측면보다 전방에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제2렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 평탄하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제3렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제4렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제5렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 아울러, 제5렌즈의 물체 측면 및 상 측면에는 각각 하나 이상의 변곡점이 형성된다.

본 실시 예에서 제2렌즈(120), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제4렌즈(140)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제2렌즈(120)가 가장 작은 굴절력을 가진다.

도 2 및 도 3은 렌즈 모듈의 MTF특성 및 수차 특성을 나타내는 그래프이다.

도 4는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 특성을 나타내는 표이다. 도 4에서 면 번호 1 및 2는 제1렌즈의 제1면(물체 측면) 및 제2면(상 측면)을 나타내고, 면 번호 3 및 4는 제2렌즈의 제1면 및 제2면을 나타낸다. 같은 방식으로 면 번호 5 내지 10은 제3렌즈 내지 제5렌즈의 제1면 및 제2면을 각각 나타낸다. 아울러, 면 번호 11 및 12는 적외선 필터의 제1면 및 제2면을 나타낸다.

도 5는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 비구면 값을 나타내는 표이다. 도 5에서 가로 축은 제1렌즈 내지 제5렌즈의 면 번호를 의미하고, 세로 축은 렌즈의 각 면에 대응하는 특성을 나타낸다.

도 6을 참조하여 제2실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.

렌즈 모듈(200)은 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250)로 구성되는 광학계를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(200)은 적외선 차단 필터(70)와 이미지 센서(80)를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(200)은 조리개(ST: stop)를 더 포함한다. 예를 들어, 조리개는 제1렌즈의 상 측면보다 전방에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제2렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 평탄하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제3렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제4렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제5렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 아울러, 제5렌즈의 물체 측면 및 상 측면에는 각각 하나 이상의 변곡점이 형성된다.

본 실시 예에서 제2렌즈(220), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제5렌즈(240)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제2렌즈(220)가 가장 작은 굴절력을 가진다.

도 7 및 도 8은 렌즈 모듈의 MTF특성 및 수차 특성을 나타내는 그래프이다.

도 9는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 특성을 나타내는 표이다. 도 9에서 면 번호 1 및 2는 제1렌즈의 제1면(물체 측면) 및 제2면(상 측면)을 나타내고, 면 번호 3 및 4는 제2렌즈의 제1면 및 제2면을 나타낸다. 같은 방식으로 면 번호 5 내지 10은 제3렌즈 내지 제5렌즈의 제1면 및 제2면을 각각 나타낸다. 아울러, 면 번호 11 및 12는 적외선 필터의 제1면 및 제2면을 나타낸다.

도 10은 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 비구면 값을 나타내는 표이다. 도 10에서 가로 축은 제1렌즈 내지 제5렌즈의 면 번호를 의미하고, 세로 축은 렌즈의 각 면에 대응하는 특성을 나타낸다.

도 11을 참조하여 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.

렌즈 모듈(300)은 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350)로 구성되는 광학계를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(300)은 적외선 차단 필터(70)와 이미지 센서(80)를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(300)은 조리개(ST: stop)를 더 포함한다. 예를 들어, 조리개는 제1렌즈의 상 측면보다 전방에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제2렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 평탄하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제3렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제4렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제5렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 아울러, 제5렌즈의 물체 측면 및 상 측면에는 각각 하나 이상의 변곡점이 형성된다.

본 실시 예에서 제2렌즈(320), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제5렌즈(350)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제2렌즈(320)가 가장 작은 굴절력을 가진다.

도 12 및 도 13은 렌즈 모듈의 MTF특성 및 수차 특성을 나타내는 그래프이다.

도 14는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 특성을 나타내는 표이다. 도 14에서 면 번호 1 및 2는 제1렌즈의 제1면(물체 측면) 및 제2면(상 측면)을 나타내고, 면 번호 3 및 4는 제2렌즈의 제1면 및 제2면을 나타낸다. 같은 방식으로 면 번호 5 내지 10은 제3렌즈 내지 제5렌즈의 제1면 및 제2면을 각각 나타낸다. 아울러, 면 번호 11 및 12는 적외선 필터의 제1면 및 제2면을 나타낸다.

도 15는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 비구면 값을 나타내는 표이다. 도 15에서 가로 축은 제1렌즈 내지 제5렌즈의 면 번호를 의미하고, 세로 축은 렌즈의 각 면에 대응하는 특성을 나타낸다.

표 1은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈의 광학 특성을 나타낸다. 렌즈 모듈은 대체로 3.40 ~ 3.70의 전체 초점거리(f)를 갖는다. 렌즈 모듈에서 제1렌즈의 초점거리(f1)는 대체로 2.30 ~ 2.60 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제2렌즈의 초점거리(f2)는 대체로 -5.0 ~ -4.50 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제3렌즈의 초점거리(f3)는 대체로 5.0 ~ 6.0 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제4렌즈의 초점거리(f4)는 대체로 -15.0 ~ -9.0 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제5렌즈의 초점거리(f5)는 대체로 -13.0 ~ -9.0 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 광학계의 전체 길이는 대체로 4.10 ~ 4.50 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈의 화각(FOV: Field of View)은 대체로 77.0 ~ 83.0 범위일 수 있다.

표 2는 조건식의 수치범위와 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈의 조건식 값을 나타낸다.

표 2에서 알 수 있듯이, 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 렌즈 모듈은 조건식을 모두 만족한다.

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, 200, 300 렌즈 모듈
110, 210, 310 제1렌즈
120, 220, 320 제2렌즈
130, 230, 330 제3렌즈
140, 240, 340 제4렌즈
150, 250, 350 제5렌즈
70 적외선 차단 필터
80 이미지 센서

Claims

물체 측으로부터 순서대로 배치되는,
양면이 볼록한 형상인 제1렌즈;
물체 측면이 평탄하고 상 측면이 오목한 형상인 제2렌즈;
물체 측면이 오목한 형상인 제3렌즈;
부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 및
부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상이고 상 측면에 하나 이상의 변곡점이 형성되는 형상인 제5렌즈;
를 포함하고,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] f/ImgH < 1.3
(상기 조건식에서 f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리이고, ImgH는 이미지 센서의 대각길이의 1/2이다)
삭제
제1항에 있어서,
상기 제3렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 렌즈 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제4렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 렌즈 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 렌즈 모듈.
물체 측으로부터 순서대로 배치되는,
양면이 볼록한 형상인 제1렌즈;
물체 측면이 평탄하고 부의 굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제2렌즈;
정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목한 형상인 제3렌즈;
부의 굴절력을 가지는 제4렌즈; 및
부의 굴절력을 가지며, 상 측면에 하나 이상의 변곡점이 형성되는 형상인 제5렌즈;
를 포함하고,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] f/ImgH < 1.3
(상기 조건식에서 f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리이고, ImgH는 이미지 센서의 대각길이의 1/2이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 1.0 < f12/f < 1.5
(상기 조건식에서 f12는 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈의 합성 초점거리이고, f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 18.0 < TTL/D3
(상기 조건식에서 TTL은 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리이고, D3은 상기 제2렌즈의 두께이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] TTL/D8 < 18.0
(상기 조건식에서 TTL은 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리이고, D8은 상기 제4렌즈의 상 측면으로부터 상기 제5렌즈의 물체 측면까지의 거리이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] BFL/f < 0.28
(상기 조건식에서 BFL은 상기 제5렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 0.4 < r1/f
(상기 조건식에서 r1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 30 < |V1-V2| < 40
(상기 조건식에서 V1은 상기 제1렌즈의 아베수이고, V2는 상기 제2렌즈의 아베수이다)
제6항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] -2.0 < (r7-r8)/(r7+r8) < 0.0
(상기 조건식에서 r7은 상기 제4렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, r8는 상기 제4렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
삭제
제6항에 있어서,
상기 제5렌즈와 상면 사이에 배치되는 플라스틱 재질의 필터를 포함하는 렌즈 모듈.
제15항에 있어서,
상기 필터는 하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] Vf < 60
(상기 조건식에서 Vf는 상기 필터의 아베수이다)