KR101904059B1 - Subminiature image pickup lens system for preventing inner reflection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대폰, 태블릿 PC 카메라 등에 탑재되어 사용되는 초소형 촬상 렌즈 시스템에 관한 것이다. 상기 초소형 촬상 렌즈 시스템은, 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제1 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제2 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제3 플라스틱 렌즈; 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제4 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면의 중심이 물체 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되고, 상측 면의 중심이 상 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되는 제5 플라스틱 렌즈; 를 포함하고, 다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.
1.15 < AL11/AL52 < 1.2
AL52 < AL11 < 40°
여기서, AL11은 제1 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 최대 면각도이고, AL52는 제5 플라스틱 렌즈의 상측 면의 최대 면 각도이다.
이러한 구성에 따르면, 기존 광학계 대비 면 각도를 제어하여 면 반사를 완화하고 영상의 품질 저하를 방지하고 생산성 향상에 기여할 수 있는 초소형 촬상 렌즈 시스템을 제공할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small imaging lens system used in a mobile phone, a tablet PC camera, and the like. The micro-lens imaging lens system includes: a first plastic lens having a positive refractive power, the object side surface and the upper surface being convexly formed on the object side; A second plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed convex toward the object side; A third plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward; A fourth plastic lens having a positive refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward; A fifth plastic lens having a negative refractive power, the center of the object side surface being concave toward the object side and convex toward the periphery, the center of the image side being concave upward and convex toward the periphery; And the following condition is satisfied.
1.15 < AL11 / AL52 < 1.2
AL52 <AL11 <40
Here, AL11 is the maximum surface angle of the object side surface of the first plastic lens, and AL52 is the maximum surface angle of the upper surface of the fifth plastic lens.
According to such a configuration, it is possible to provide an ultra-small imaging lens system that can control the surface angle with respect to the existing optical system to mitigate surface reflection, prevent deterioration of image quality, and contribute to productivity improvement.
Description
본 발명은 휴대폰, 태블릿 PC 카메라 등에 탑재되어 사용되는 초소형 촬상 렌즈 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small imaging lens system used in a mobile phone, a tablet PC camera, and the like.
최근, 스마트폰의 디자인이 슬림화되는 추세에 따라 이미지센서 칩을 작게 만들어 보다 작은 직경의 렌즈를 사용할 수 있고 초점 거리도 감소되어 카메라 모듈의 크기를 축소할 수 있게 되었다. Recently, as the design of the smart phone has become slimmer, the size of the image sensor chip can be made smaller, the lens of smaller diameter can be used, and the focal length can be reduced, thereby reducing the size of the camera module.
CCD나 CMOS로 구성된 이미지 센서에서는 칩 크기를 늘리지 않으면서 원하는 해상도를 얻기 위해 이미지 센서의 수광부를 구성하는 화소 크기가 줄어드는 추세이다. In an image sensor composed of CCD or CMOS, the pixel size constituting the light receiving portion of the image sensor is reduced in order to obtain a desired resolution without increasing the chip size.
센서 픽셀 크기의 소형화와 함께 더 높은 분해능(MTF 성능) 확보를 위해, 렌즈 수를 증가시키거나 투과도 및 굴절률이 높은 유리 소재를 활용하여 해상도를 향상시키고자 하는 경우가 늘어나고 있다. 특히, 최근에는 1300만 이상의 고화소 모바일 촬상 렌즈 시스템에 5매 이상의 플라스틱 렌즈 혹은 일부 유리 렌즈가 혼합되어 구성되는 경우가 많다.In order to achieve higher resolution (MTF performance) with smaller sensor pixel size, it is increasingly desired to improve the resolution by increasing the number of lenses or utilizing a glass material having high transmittance and refractive index. In particular, in recent years, more than 13 million high-resolution mobile imaging lens systems are often constructed by mixing five or more plastic lenses or some glass lenses.
이러한 목적을 달성하기 위해 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈를 혼합하여 사용할 경우 렌즈의 가격이 상승하는 문제점이 있다. 렌즈 모듈의 고성능화 및 광 투과율 개선을 위해 제한된 조건 내에서 소형화를 위해 렌즈 전장을 줄일 경우, 렌즈 두께나 렌즈 간 간격의 제한 등으로 인해 렌즈 면에 의해 광선이 굴절되는 굴절각이나 렌즈면 사이의 광경로가 광축과 이루는 각도가 커지게 된다. When a plastic lens and a glass lens are mixed with each other to achieve the above object, the cost of the lens is increased. In order to improve the performance of the lens module and improve the light transmittance, it is necessary to reduce the total length of the lens in order to reduce the size of the lens within a limited range. If the lens surface is refracted by the lens surface, The angle formed by the optical axis and the optical axis becomes large.
이런 특성은 공차에 대한 관용도가 악화되는 결과를 낳게 되어, 양산 수율과 생산성을 저하시킬 수 있다. 또한, 렌즈의 구성 수가 많아질수록 반사광이 증대되며 렌즈면이나 플랜지부에서 반사되는 빛이 상호 간에 재반사됨에 됨에 따라, 결상과 무관한 불필요한 광선이 촬상면으로 입사되어 플레어나 고스트로 불리는 면 반사 이미지를 만들게 된다. 이는 촬상 이미지의 품질 저하로 이어질 수 있다. These characteristics result in poor tolerance to tolerances, which can degrade yield and productivity. In addition, as the number of constituent lenses increases, the reflected light is increased, and the light reflected from the lens surface or the flange portion is re-reflected from each other. Therefore, unnecessary light rays, irrelevant to the imaging, are incident on the imaging surface, . This may lead to deterioration of the quality of the captured image.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 초소형이면서 면 반사가 완화된 화상을 제공할 수 있도록 설계되고, 플라스틱으로 구성되어 비용을 절감할 수 있는 초소형 촬상 렌즈 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION [0008] Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an ultra-small imaging lens system which is designed to provide an image that is ultra- have.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 초소형 촬상 렌즈 시스템은, 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제1 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제2 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제3 플라스틱 렌즈; 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제4 플라스틱 렌즈; 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면의 중심이 물체 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되고, 상측 면의 중심이 상 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되는 제5 플라스틱 렌즈; 를 포함하고, 다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultra-small imaging lens system comprising: a first plastic lens having positive refractive power and having an object-side surface and an upper surface convexly formed on an object side; A second plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed convex toward the object side; A third plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward; A fourth plastic lens having a positive refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward; A fifth plastic lens having a negative refractive power, the center of the object side surface being concave toward the object side and convex toward the periphery, the center of the image side being concave upward, and convex toward the periphery; And the following condition is satisfied.
1.15 < AL11/AL52 < 1.2 1.15 < AL11 / AL52 < 1.2
AL52 < AL11 < 40° AL52 <AL11 <40
여기서, AL11은 제1 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 최대 면각도이고, AL52는 제5 플라스틱 렌즈의 상측 면의 최대 면 각도이다. Here, AL11 is the maximum surface angle of the object side surface of the first plastic lens, and AL52 is the maximum surface angle of the upper surface of the fifth plastic lens.
또한, 다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.The micro-imaging lens system satisfies the following conditions.
0.71 < (R4o-R4i)/(R4o+R4i) < 1 0.71 < (R4o-R4i) / (R4o + R4i) < 1
T45/CT4 < 0.5 T45 / CT4 < 0.5
여기서, R4o은 제4 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 곡률 반지름이고, R4i은 제4 플라스틱 렌즈의 상측 면의 곡률 반지름이고, T45는 제4 플라스틱 렌즈의 상측 면에서 제5 플라스틱 렌즈의 물체측 면 사이의 간격이고, CT4는 제4 플라스틱 렌즈의 중심 두께이다. Here, R4o is the radius of curvature of the object side surface of the fourth plastic lens, R4i is the radius of curvature of the image side surface of the fourth plastic lens, T45 is the radius of curvature of the image side surface of the fifth plastic lens And CT4 is the center thickness of the fourth plastic lens.
또한, 다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.The micro-imaging lens system satisfies the following conditions.
1.0 < TTL/F < 1.2 1.0 < TTL / F < 1.2
여기서, TTL은 렌즈계의 전장 길이이고, F는 전체 렌즈계의 초점거리이다. Here, TTL is the total length of the lens system, and F is the focal length of the entire lens system.
본 발명에 따르면, 기존 광학계 대비 면 각도를 제어하여 면 반사를 완화하고 영상의 품질 저하를 방지하고 생산성 향상에 기여할 수 있고 플라스틱으로 구성되어 비용을 절감할 수 있는 초소형 촬상 렌즈 시스템을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide an ultra-small imaging lens system capable of reducing the surface reflection by controlling the surface angle with respect to the existing optical system, preventing degradation of image quality, contributing to productivity, .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 촬상 렌즈 시스템에서 물체를 촬영할 때 광선의 흐름을 추적한 도면이다.
도 3은 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 구면수차도이다.
도 4는 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 비점수차도이다.
도 5는 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 왜곡수차도이다.
도 6a는 본 발명의 제1 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 최대 면각도를 도시하는 도면이고, 도 6b는 제5 플라스틱 렌즈의 상측 면의 최대 면 각도를 도시하는 도면이다.
도 7a는 반화각 36°에서 본 발명의 조건식 반영 전의 화상 이미지를 나타내고, 도 7b는 반화각 36°에서 본 발명의 조건식 반영 후의 화상 이미지를 나타낸다.
도 8a는 반화각 60°에서 본 발명의 조건식 반영 전의 화상 이미지를 나타내고, 도 8b는 반화각 60°에서 본 발명의 조건식 반영 후의 화상 이미지를 나타낸다. 1 is a diagram showing the configuration of an imaging lens system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view for tracking the flow of light when an object is photographed in the imaging lens system of Fig. 1. Fig.
3 is a spherical aberration diagram according to an embodiment of the imaging lens system of Fig.
4 is a schematic of the astigmatic gradients according to the embodiment of the imaging lens system of FIG.
5 is a distortion aberration diagram according to an embodiment of the imaging lens system of Fig.
FIG. 6A is a view showing the maximum surface angle of the object side surface of the first plastic lens of the present invention, and FIG. 6B is a view showing the maximum surface angle of the upper surface of the fifth plastic lens.
FIG. 7A shows an image image before reflecting the conditional expression of the present invention at a half angle of view of 36 DEG, and FIG. 7B shows an image image after reflecting the conditional expression of the present invention at a half angle of view of 36 DEG.
FIG. 8A shows an image image before the conditional expression of the present invention is reflected at a half angle of view of 60 DEG, and FIG. 8B shows an image image after reflecting the conditional expression of the present invention at a half angle of view of 60 DEG.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 촬상 렌즈 시스템에서 물체를 촬영할 때 광선의 흐름을 추적한 도면이다. 도 3은 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 구면수차도이다. 도 4는 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 비점수차도이다. 도 5는 도 1의 촬상 렌즈 시스템의 실시예에 따른 왜곡수차도이다. 도 6a는 본 발명의 제1 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 최대 면각도를 도시하는 도면이고, 도 6b는 제5 플라스틱 렌즈의 상측 면의 최대 면 각도를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram showing the configuration of an imaging lens system according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a view for tracking the flow of light when an object is photographed in the imaging lens system of Fig. 1. Fig. 3 is a spherical aberration diagram according to an embodiment of the imaging lens system of Fig. 4 is a schematic of the astigmatic gradients according to the embodiment of the imaging lens system of FIG. 5 is a distortion aberration diagram according to an embodiment of the imaging lens system of Fig. FIG. 6A is a view showing the maximum surface angle of the object side surface of the first plastic lens of the present invention, and FIG. 6B is a view showing the maximum surface angle of the upper surface of the fifth plastic lens.
도 8a는 반화각 60°에서 본 발명의 조건식 반영 전의 화상 이미지를 나타내고, 도 8b는 반화각 60°에서 본 발명의 조건식 반영 후의 화상 이미지를 나타낸다. FIG. 8A shows an image image before the conditional expression of the present invention is reflected at a half angle of view of 60 DEG, and FIG. 8B shows an image image after reflecting the conditional expression of the present invention at a half angle of view of 60 DEG.
본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 휴대폰용 카메라, 태블릿 PC용 카메라 등에 탑재되어 사용될 수 있다.The
상기 촬상 렌즈 시스템(100)은 물체측으로부터 순서대로 조리개(101), 제1 플라스틱 렌즈(L1), 제2 플라스틱 렌즈(L2), 제3 플라스틱 렌즈(L3), 제4 플라스틱 렌즈(L4), 제5 플라스틱 렌즈(L5), 광학필터(140)를 포함한다. The
조리개(101)는 구멍의 크기를 조절하여 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절한다.
제1 플라스틱 렌즈(L1)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면(111)과 상측 면(112)이 물체 측으로 볼록하게 형성된다. 제1 플라스틱 렌즈(L1)는 물체측 면(111)과 상측 면(112) 중 적어도 한 면이 비구면으로 형성되고, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다.The first plastic lens L1 has a positive refractive power and the
제2 플라스틱 렌즈(L2)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면(121)과 상측 면(122)이 모두 물체 측으로 볼록하게 형성된다. 제2 플라스틱 렌즈(L2)는 물체측 면(121)과 상측 면(122) 중 적어도 한 면이 비구면으로 형성되고, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다.The second plastic lens L2 has a negative refracting power and both the
제3 플라스틱 렌즈(L3)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면(131)과 상측 면(132)이 모두 상 측으로 볼록하게 형성된다. 제3 플라스틱 렌즈(L3)는 물체측 면(131)과 상측 면(132) 중 적어도 한 면이 비구면으로 형성되고, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다.The third plastic lens L3 has a negative refractive power and both the
제4 플라스틱 렌즈(L4)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면(141)과 상측 면(142)이 모두 상 측으로 볼록하게 형성된다. 제4 플라스틱 렌즈(L4)는 물체측 면(141)과 상측 면(142) 중 적어도 한 면이 비구면으로 형성되고, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. The fourth plastic lens L4 has a positive refractive power and both the
제5 플라스틱 렌즈(L5)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면(151)의 중심이 물체 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되고, 상측 면(152)의 중심이 상 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성된다. 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 물체측 면(151)과 상측 면(152)의 이러한 형상은 광을 상면(170)에 고르게 퍼지도록 하기 위한 것이다. 제5 플라스틱 렌즈(L5)는 물체측 면(151)과 상측 면(152) 중 적어도 한 면이 비구면으로 형성되고, 바람직하게는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다.The fifth plastic lens L5 has a negative refractive power, and the center of the
이러한 구성을 갖는 촬상 렌즈 시스템(100)은 고해상도 및 경량이면서 종래의 광학계 대비 면 반사가 완화된 화상을 제공할 수 있다. The
본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 아래의 조건식 1과 2를 만족할 수 있다. The
1.15 < AL11/AL52 < 1.2 [조건식 1] 1.15 < AL11 / AL52 < 1.2 [Conditional expression 1]
AL52 < AL11 < 40° [조건식 2] AL52 <AL11 <40 [Conditional expression 2]
여기서, AL11은 제1 플라스틱 렌즈(L1)의 물체측 면(111)의 최대 면 각도이고, AL52는 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 상측 면(152)의 최대 면 각도이다. 최대 면 각도라 함은, 렌즈면과 수직축 간의 최대 각도를 뜻한다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 일반적으로 최대 면 각도는 유효경 끝단에서의 각도가 된다. Here, AL11 is the maximum surface angle of the
광학계로 입사되는 첫 면인 제1 플라스틱 렌즈(L1)의 물체측 면(111)과 이미지센서로 입사되기 직전의 면인 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 상측 면(152)에 대한 각도를 제어함에 따라 화각 외의 입사 광선 중 불필요한 광선이 이미지센서로 입사되어 면 반사를 발생시키는 것을 종래에 비해 억제할 수 있다. By controlling the angle with respect to the
조건식 1의 하한치 이하가 될 경우, 광학계 내부로 비스듬히 입사하는 주변부 광선이 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 상측 면(152)에 의해 불규칙하게 반사되어 플레어 현상을 발생시킬 수 있다. 곡률 반지름이 작아질수록 면 각도는 증가하게 되고 내면 반사의 빛이 상면에 강하게 집중되고, 곡률 반지름이 커질수록 상면 바깥쪽으로 퍼지게 되기 때문이다.If it is not more than the lower limit of the conditional expression (1), peripheral rays incident obliquely to the inside of the optical system may be irregularly reflected by the
조건식 1의 상한치 이상이 될 경우, AL52에 비해 AL11이 너무 커져 각도 제어를 통한 면 반사 제어가 어려워진다. When the upper limit of conditional expression 1 is exceeded, AL11 becomes too large as compared with AL52, which makes it difficult to control surface reflection through angle control.
AL11에 대해, 조건식 2의 상한치 이상이 될 경우 제1 플라스틱 렌즈(L1)의 상측 면(112)의 반사, 제1 플라스틱 렌즈(L1)의 물체측 면(111)에서의 전반사가 발생되어 상면으로 강한 빛이 입사하는 플레어 발생률이 높아진다. The reflection of the
AL52에 대해, 조건식 2의 상한치 이상이 될 경우 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 상측 면(152)의 반사, 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 물체측 면(151)에서의 전반사가 발생되어 불필요한 광선의 내면반사가 발생된다. The reflection of the
40°기준은 임계각이며, 제1 플라스틱 렌즈(L1)와 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 소재 굴절률 1.5348에 의해 산정된 기준이다. The 40 DEG standard is a critical angle and is a standard calculated by the material refractive index 1.5348 of the first plastic lens L1 and the fifth plastic lens L5.
AL52가 AL11보다 낮은 이유는 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 형상이 변곡점이 크고 상면에 가까울수록 내면반사 발생 확률이 높기 때문에 제1 플라스틱 렌즈(L1)보다 중요하게 관리되어야 하기 때문이다.The reason why AL52 is lower than AL11 is that the shape of the fifth plastic lens L5 has a larger inflection point and the closer the image is to the upper surface, the higher the probability of occurrence of reflection on the inner surface.
[조건식 1]을 만족하는 실시예 : AL11=38°, AL52=33°Examples satisfying conditional formula 1: AL11 = 38 DEG, AL52 = 33 DEG
AL11 / AL52 = 1.1515 AL11 / AL52 = 1.1515
본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 아래의 조건식 3과 4를 만족할 수 있다. The
0.71 < (R4o-R4i)/(R4o+R4i) < 1 [조건식 3] 0.71 < (R4o-R4i) / (R4o + R4i) < 1 [Conditional Expression 3]
T45/CT4 < 0.5 [조건식 4] T45 / CT4 < 0.5 [Conditional expression 4]
여기서, R4o은 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 물체측 면(141)의 곡률 반지름이고, R4i은 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 상측 면(142)의 곡률 반지름을 나타낸다. 또한, T45는 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 상측 면(142)에서 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 물체측 면(151) 사이의 간격이고, CT4는 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 중심 두께이다. Here R4o is the curvature radius of the
조건식 3은 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 형태를 제한하는 목적이며, 물체측 면(141)의 곡률 반지름이 상측 면(142)의 곡률 반지름보다 크도록 유도하여 면 반사 발생을 완화해준다. 조건식 3의 하한 수치에서 벗어나게 되면 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 면 각도가 커져 상측 면(142)에 의한 면 반사가 발생될 가능성이 높아진다.The conditional expression 3 is intended to limit the shape of the fourth plastic lens L4 and induces the curvature radius of the
[조건식 3]을 만족하는 실시예 : (R4o-R4i)/(R4o+R4i) = (-7.9282+1.3429) / (-7.9282-1.3429) = 0.7103(R4o-R4i) / (R4o + R4i) = (-7.9282 + 1.3429) / (-7.9282-1.3429) = 0.7103
조건식 4에 따르면, 제4 플라스틱 렌즈(L4)와 제5 플라스틱 렌즈(L5) 사이에 면 반사를 방지하기 위한 마스크 삽입 공간을 확보하면서 광학계의 소형화를 유도할 수 있다. According to the conditional expression (4), the optical system can be miniaturized while securing a mask insertion space for preventing surface reflection between the fourth plastic lens L4 and the fifth plastic lens L5.
조건식 4의 상한치가 초과되는 경우, 제4 플라스틱 렌즈(L4)의 두께가 얇아져 민감도 상의 영향에 의해 양산성이 저하되거나, 마스크(필름류의 기구물)가 삽입되기 적정한 거리를 유지하고 있는 제4 플라스틱 렌즈(L4)와 제5 플라스틱 렌즈(L5)의 에지부 사이의 거리가 늘어나 마스크 삽입으로는 렌즈 간 플랜지부 차폐가 불가능하게 되며, 늘어난 공간을 채우기 위해 생산상 관리가 어려운 선삭물(스페이서)을 적용해야 하는 경우가 생길 수 있다. 선삭물의 경우 마스크에 비해 공차 관리가 필요하고, 생산 및 신뢰성 시험시 이물 발생을 야기시킬 수 있으며 단가도 상승하게 된다.When the upper limit value of the conditional expression 4 is exceeded, the fourth plastic lens L4 becomes thinner and the mass productivity is lowered due to the sensitivity effect, or the fourth plastic lens L4, which maintains a proper distance for inserting a mask The distance between the edge of the fifth plastic lens L4 and the edge of the fifth plastic lens L5 is increased so that it is impossible to shield the flange portion between the lenses by the mask insertion and the projectile There may be cases when you need to. For turning, tolerance management is required compared to the mask, foreign materials can be generated in the production and reliability test, and the unit price is also increased.
[조건식 4]를 만족하는 실시예 : T45/CT4 = 0.2656/0.5368 = 0.4947Examples satisfying conditional formula 4: T45 / CT4 = 0.2656 / 0.5368 = 0.4947
본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 아래의 조건식 5를 만족할 수 있다. The
1.0 < TTL/F < 1.2 [조건식 5] 1.0 < TTL / F < 1.2 [Conditional expression 5]
여기서, TTL은 렌즈계의 전장 길이(기구물 첫 면에서 상면까지의 거리)이고, F는 전체 렌즈계의 초점거리이다. Here, TTL is the total length of the lens system (distance from the first surface to the top surface of the structure), and F is the focal length of the entire lens system.
조건식 5는 고해상도의 만족과 동시에 렌즈계의 전체 길이를 축소시켜 고성능, 소형화를 달성하기 위한 조건이다. The conditional expression (5) is a condition for achieving high performance and miniaturization by reducing the entire length of the lens system at the same time as satisfying the high resolution.
조건식 5의 하한 수치에서 벗어나게 되면, F가 센서가 정의한 실제 상 높이보다 증가하게 되어 요구하는 화각 이상을 만족하기 어려워진다. If it deviates from the lower limit value of the conditional expression 5, F becomes larger than the actual image height defined by the sensor, and it becomes difficult to satisfy the required angle of view or more.
조건식 5의 상한 수치에서 벗어나게 되면, 요구하는 화각은 만족되나 렌즈계 길이가 증가하여 소형화가 어려워진다. If it deviates from the upper limit value of the conditional expression 5, the required angle of view is satisfied, but the length of the lens system increases, making miniaturization difficult.
[조건식 5]를 만족하는 실시예 : TTL / F = 4.2 / 3.7008 = 1.1348Example satisfying conditional expression 5: TTL / F = 4.2 / 3.7008 = 1.1348
이와 같이, 조건식 1 내지 5의 전부 또는 일부를 만족하는 본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 기존 광학계 대비 면 각도를 제어하여 면 반사를 완화하고 영상의 품질 저하를 방지하면서 5매의 렌즈가 모두 플라스틱으로 구성되어 비용을 절감할 수 있다. As described above, the
또한, 기존에는 면 반사로 인해 공차를 엄격하게 관리를 완화해야 하므로 생산성을 저하시킬 수 있었지만, 본 발명의 촬상 렌즈 시스템(100)은 완화된 면 반사로 인해 양산 수율 및 생산성이 향상될 수 있다. In addition, in the past, the productivity of the
실시예Example
이하에서는, 본 발명의 구성을 적용한 촬상 렌즈 시스템의 구체적인 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a specific embodiment of the imaging lens system to which the configuration of the present invention is applied will be described.
아래의 표는 촬상 렌즈 시스템을 구성하는 광학 소자들의 수치 데이터에 관한 것이다. 표에서 적용되는 거리 혹은 길이 수치의 단위는 "mm"이다. 면 번호 옆에 병기된 기호 "*"는 비구면임을 나타낸다.The following table relates to numerical data of the optical elements constituting the imaging lens system. The unit of distance or length value applied in the table is "mm". The symbol "*" next to the face number indicates that it is aspherical.
아래의 표 1은 본 실시예에 따른 촬상 렌즈 시스템의 설계 데이터를 나타낸다.Table 1 below shows design data of the imaging lens system according to this embodiment.
여기서, 제1 내지 제5 플라스틱 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)는 양면이 모두 비구면으로 형성되었다.Here, both of the first to fifth plastic lenses L1, L2, L3, L4, and L5 are formed as aspherical surfaces.
각 렌즈의 비구면 형상은, 하기 수학식으로 정의된다. 코닉(Conic) 상수 및 비구면 계수에 사용되는 E 및 그에 이어지는 숫자는 10의 거듭 제곱을 나타낸다.The aspherical shape of each lens is defined by the following equation. Conic The E used for the constant and aspheric coefficients and the numbers following it represent powers of ten.
Z: 렌즈 정점에서부터 광축 방향으로의 거리Z: Distance from the lens apex to the optical axis direction
Y: 광축으로부터 렌즈 면까지의 거리 (높이)Y: Distance from the optical axis to the lens surface (height)
K: 코닉(Conic) 상수 (이심률)K: Conic constant (eccentricity)
C: 근축 곡률 (=1/R)C: paraxial curvature (= 1 / R)
R: 근축 곡률 반경R: Paraxial radius of curvature
Ai: 비구면 계수 (Aspheric constant) (i는 비구면 계수의 차수를 뜻함)Ai: Aspheric constant (i means the order of the aspherical coefficient)
아래의 표 2는 본 발명의 실시예에서 각각의 렌즈에 대한 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다. Table 2 below shows the conic constant and aspherical coefficient for each lens in the embodiment of the present invention.
아래의 표 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촬상 렌즈 시스템이 가지는 성능 수치를 나타낸다.Table 3 below shows performance values of the imaging lens system according to the preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 종방향 구면 수차도로서, 각 파장에 따른 구면 수차를 나타낸다. 여기서, 구면 수차는 축상 물체점의 유일한 수차로서 광선이 입사동에 입사하는 높이에 따라 초점거리가 변하여 생기는 수차이다. 즉, 광선의 입사 높이가 높을수록 구면 수차는 급속히 증가하게 된다. 이를 보정하기 위해서는 비구면을 활용하거나 고굴절 소재를 사용해 입사고에 따른 입사각 변화를 최소화시켜야 한다. 도 3에서, 각각의 파장에 따른 구면수차는 양호한 수준을 유지하고 있다.3 is a longitudinal spherical aberration diagram according to an embodiment of the present invention, and shows spherical aberration according to each wavelength. Here, the spherical aberration is an aberration caused by changing the focal distance according to the height at which a ray enters the entrance pupil, which is the only aberration of the axial object point. That is, the spherical aberration increases rapidly as the incident height of the light beam increases. In order to correct this, it is necessary to utilize an aspherical surface or minimize the change of incidence angle due to the incidence of incidents using high refractive index materials. In Fig. 3, the spherical aberration according to each wavelength is maintained at a good level.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비점수차도로서 상면(170)의 높이에 따른 탄젠셜 평면(tangential plane; T)과 새지털 평면(sagittal plane; S)의 수차 특성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 비점수차는 양호한 특성을 나타낸다. 4 illustrates the aberration characteristics of a tangential plane T and a sagittal plane S along the height of the
또한, 상면(170) 만곡은 상면(170)이 평면이 아닌 곡면으로 휘어 보여서 나타나는 수차이다. 중심에 초점을 맞추면 주변부가 흐리게 찍히고 주변부에 초점을 맞추면 중심이 흐리게 찍히게 된다. 조리개(101)의 구경을 조임으로써 약간의 수차 보정이 가능하나, 이는 피사계 심도에 의해 보정되는 것일 뿐 확대 배율이 커지면 보정 효과가 거의 없게 된다. 상면(170) 만곡의 경우 비점수차가 보정될 경우 상면(170) 만곡 수차도 거의 사라지게 된다.Also, the curvature of the
도 5는 본 발명의 실시예에서 상면(170)의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다. 왜곡 수차는 상이 흐려지거나 번지는 것이 아니라, 초점은 맞으나 비스듬하게 찍히는 현상을 보인다. 주로 화면의 주변부에서 눈에 띄며, 화면 중심부에서 바깥을 향할수록 배럴(Barrel) 타입의 왜곡이 발생하고, 화면 주변부에서 중심을 향할수록 핀쿠션(Pincushion) 타입의 왜곡이 발생한다. 도시된 바와 같이, 왜곡수차는 양호한 특성을 나타낸다. FIG. 5 shows distortion along the height of the
도 7a는 반화각 36°에서 본 발명의 조건식(특히, 조건식 1 및 2) 반영 전의 화상 이미지를 나타내고, 도 7b는 반화각 36°에서 본 발명의 조건식 반영 후의 화상 이미지를 나타낸다. FIG. 7A shows an image image before the reflection condition of the present invention (in particular, conditional expressions 1 and 2) is reflected at half angle of view of 36 DEG, and FIG. 7B shows an image image after reflecting the conditional expression of the present invention at half angle of view of 36 DEG.
도 7a 내지 도 8b를 참조하면, 본 발명의 조건식의 적용으로 인해 적용 전에 비해 적용 후에 면 반사가 훨씬 완화된 이미지를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 8B, it can be seen that the application of the conditional formula of the present invention provides an image with much less surface reflection after application than before application.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈 시스템은 조건식 1 내지 5를 만족하도록 설계되었다. 이러한 촬상 렌즈 시스템은 조건식 전체를 만족할 수도 있고, 이 중 일부만 만족할 수도 있다. As described above, the imaging lens system according to the embodiment of the present invention is designed to satisfy the conditional expressions 1 to 5. Such an imaging lens system may satisfy all of the conditional expressions, and only some of them may be satisfied.
본 발명의 촬상 렌즈 시스템은 면 각도 제어를 통해 면 반사 발생량을 완화하였으며, 축소된 이미지센서 픽셀 사이즈를 통한 고해상도의 확보와 민감도 보완 및 후면 공간 확보를 적용하였다. 5매 렌즈 구성을 기본으로 하되, 종래 촬상 렌즈의 수차 보정, 면 반사 완화 및 해상력의 한계를 극복할 수 있는 1300만 이상의 고화소에 적용 가능한 고성능 광학계이다. The imaging lens system according to the present invention reduces the amount of surface reflection generated by controlling the angle of the surface, secures a high resolution through the reduced image sensor pixel size, and compensates sensitivity and secures the rear space. It is a high-performance optical system that can be applied to over 13 million high-resolution pixels that can overcome limitations of resolving power and resolution of surface aberration of conventional imaging lens, surface reflection, and the like.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.
100: 촬상 광학계
101: 조리개
111, 121, 131, 141, 151 : 물체측 면
112, 122, 132, 142, 152 : 상측 면
160 : 광학필터
170 : 상면
L1 : 제1 플라스틱 렌즈
L2 : 제2 플라스틱 렌즈
L3 : 제3 플라스틱 렌즈
L4 : 제4 플라스틱 렌즈
L5 : 제5 플라스틱 렌즈100: imaging optical system
101: Aperture
111, 121, 131, 141, 151: object side surface
112, 122, 132, 142, 152: upper side
160: Optical filter
170: upper surface
L1: first plastic lens
L2: Second plastic lens
L3: Third plastic lens
L4: fourth plastic lens
L5: Fifth plastic lens
Claims (3)
정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제1 플라스틱 렌즈;
부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 물체 측으로 볼록하게 형성되는 제2 플라스틱 렌즈;
부의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제3 플라스틱 렌즈;
정의 굴절력을 가지고, 물체측 면과 상측 면이 모두 상 측으로 볼록하게 형성되는 제4 플라스틱 렌즈;
부의 굴절력을 가지고, 물체측 면의 중심이 물체 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되고, 상측 면의 중심이 상 측으로 오목하고 주변으로 갈수록 볼록하게 형성되는 제5 플라스틱 렌즈;
를 포함하고,
다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.
1.15 < AL11/AL52 < 1.2
AL52 < AL11 < 40°
0.71 < (R4o-R4i)/(R4o+R4i) < 1
T45/CT4 < 0.5
여기서, AL11은 제1 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 최대 면각도이고, AL52는 제5 플라스틱 렌즈의 상측 면의 최대 면 각도이고, R4o은 제4 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 곡률 반지름이고, R4i은 제4 플라스틱 렌즈의 상측 면의 곡률 반지름이고, T45는 제4 플라스틱 렌즈의 상측 면에서 제5 플라스틱 렌즈의 물체측 면 사이의 간격이고, CT4는 제4 플라스틱 렌즈의 중심 두께이다. In an ultra-small imaging lens system,
A first plastic lens having a positive refractive power, the object side surface and the upper side surface being convexly formed on the object side;
A second plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed convex toward the object side;
A third plastic lens having a negative refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward;
A fourth plastic lens having a positive refractive power and having both an object side surface and an upper side surface formed to be convex upward;
A fifth plastic lens having a negative refractive power, the center of the object side surface being concave toward the object side and convex toward the periphery, the center of the image side being concave upward and convex toward the periphery;
Lt; / RTI >
The following condition is satisfied.
1.15 < AL11 / AL52 < 1.2
AL52 <AL11 <40
0.71 < (R4o-R4i) / (R4o + R4i) < 1
T45 / CT4 < 0.5
Here, AL11 is the maximum surface angle of the object side surface of the first plastic lens, AL52 is the maximum surface angle of the upper surface of the fifth plastic lens, R4o is the radius of curvature of the object side surface of the fourth plastic lens, T45 is the distance between the upper surface of the fourth plastic lens and the object side surface of the fifth plastic lens, and CT4 is the center thickness of the fourth plastic lens.
다음의 조건을 만족하는 초소형 촬상 렌즈 시스템.
1.0 < TTL/F < 1.2
여기서, TTL은 렌즈계의 전장 길이이고, F는 전체 렌즈계의 초점거리이다. The method according to claim 1,
The following condition is satisfied.
1.0 < TTL / F < 1.2
Here, TTL is the total length of the lens system, and F is the focal length of the entire lens system.
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