KR102004798B1

KR102004798B1 - 렌즈 모듈

Info

Publication number: KR102004798B1
Application number: KR1020140161133A
Authority: KR
Inventors: 정진화
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2019-10-01
Also published as: KR20160059347A; US9784947B2; CN105607223B; US20160139369A1; CN105607223A

Abstract

본 발명의 렌즈 모듈은 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈;를 포함한다. 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈는 물체 측으로부터 상 측으로 순서대로 배치된다.

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

2013-0055137

A

US

2014-0211328

A1

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

상기 목적을 달성하기 위한 렌즈 모듈은 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는, 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 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 표이고,
도 16은 본 발명의 제4실시 예에 따른 렌즈 모듈의 구성도이고,
도 17은 도 16에 도시된 렌즈 모듈의 MTF 특성을 나타낸 그래프이고,
도 18은 도 16에 도시된 렌즈 모듈의 수차 특성을 나타낸 그래프이고,
도 19는 도 16에 도시된 렌즈들의 특성을 나타낸 표이고,
도 20은 도 16에 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, 제6렌즈는 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 최대 상 크기), 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 90도 이상의 넓은 화각(FOV: Field of View)을 가진다. 따라서, 본 렌즈 모듈은 넓은 배경이나 사물을 용이하게 촬영할 수 있다.

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 1.9 < ImgH/EPD

상기 조건식에서 ImgH는 상면의 최대 높이[㎜]이고(참고로, ImgH는 이미지 센서의 대각길이의 1/2이다), EPD(Entrance Pupil Diameter)는 입사동의 지름이다.

상기 조건식은 밝은 광학계를 구현하기 위한 조건일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 광학계는 80도 이상의 넓은 화각을 구현할 수 없거나 또는 충분한 밝기를 제공할 수 없다.

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] f1/f < -7.6

상기 조건식에서 f는 제1렌즈 내지 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리[㎜]이고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리[㎜]이다.

상기 조건식은 제1렌즈의 굴절력을 최적화하기 위한 수치조건이다. 예를 들어, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 제1렌즈는 강한 굴절력을 가지므로 구면 수차 보정에 불리할 수 있다.

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] N3 - N5 < 0.1

상기 조건식에서 n3은 제3렌즈의 굴절률(refractive index)이고, n5는 제5렌즈의 굴절률이다.

상기 조건식은 광학계의 해상도를 향상시키고 색수차를 최소화하기 위한 조건일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건식의 상한값을 벗어나는 제3렌즈 및 제5렌즈는 광학계의 해상도를 떨어뜨리거나 또는 색수차 보정 효과가 미미할 수 있다.

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 0.3 < |(r1-r2)/(r1+r2)|

상기 조건식에서 r1은 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름[㎜]이고, r2는 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름[㎜]이다.

상기 조건식은 제1렌즈에 의한 수차 보정 효과의 향상과 해상도의 향상을 위한 조건일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 제1렌즈는 수차보정 효과가 미미하여 높은 해상도의 구현이 어렵다. 이와 반대로, 상기 조건식을 만족하는 제1렌즈는 수차 보정 효과가 우수할 뿐만 아니라 넓은 화각을 구현하는데 유리하다.

한편, 상기 조건식은 아래와 같은 수치범위로 최적화될 수도 있다.

[조건식] 0.30 < |(r1-r2)/(r1+r2)| < 0.90

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 0.7 < |(r5-r6)/(r5+r6)|

상기 조건식에서 r5는 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름[㎜]이고, r6은 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름[㎜]이다.

상기 조건식은 제1렌즈에 의한 수차 보정 효과의 향상과 해상도의 향상을 위한 조건일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건식의 하한값을 벗어나는 제3렌즈는 수차보정 효과가 미미하여 높은 해상도의 구현이 어렵다. 이와 반대로, 상기 조건식을 만족하는 제3렌즈는 수차 보정 효과가 우수할 뿐만 아니라 높은 해상도를 구현하는데 유리하다.

[조건식] 0.7 < |(r5-r6)/(r5+r6)| < 1.30

렌즈 모듈의 광학계는 하기 조건식을 만족한다.

[조건식] 1.7 < r1/TTL

상기 조건식에서 r1은 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름[㎜]이고, TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리[㎜]이다.

상기 조건식은 제1렌즈의 제작을 최적화하기 위한 조건일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건식의 하한값을 만족하는 제1렌즈는 광학계의 전체 길이를 단축시키는데 유리할 수 있다.

렌즈 모듈의 광학계는 다음과 같은 형태로 제작될 수 있다.

일 예로, 렌즈 모듈의 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈;로 구성될 수 있다.

다른 예로, 렌즈 모듈의 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 양면이 볼록한 형상인 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상인 제4렌즈; 및 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 제5렌즈;로 구성될 수 있다.

다음에서는 렌즈 모듈을 구성하는 주요 구성들을 설명한다.

제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 부의 굴절력을 가진다.

제1렌즈는 물체 측으로 볼록한 형상이다. 일 예로, 제1렌즈는 제1면(물체 측면)이 볼록하고 제2면(상 측면)이 오목한 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 정의 굴절력을 가진다.

제2렌즈는 양면 볼록한 형상이다. 일 예로, 제2렌즈는 제1면이 볼록하고 제2면이 볼록한 형상일 수 있다.

제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 모두 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.

제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 부의 굴절력을 가진다.

제3렌즈는 일 면이 오목한 형상이다. 일 예로, 제3렌즈는 제1면이 볼록하고 제2면이 오목한 형상일 수 있다. 다른 예로, 제3렌즈는 제1면과 제2면이 모두 오목한 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.

제3렌즈는 고굴절률의 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 1.60 이상의 굴절률을 갖는 재질로 제작될 수 있다(이 경우 제3렌즈는 30 이하의 아베수를 가질 수 있다). 이러한 재질의 제3렌즈는 작은 곡률(curvature) 형상으로도 빛을 용이하게 굴절시킬 수 있다. 따라서, 이러한 재질의 제3렌즈는 제작이 용이하고 제조 공차에 따른 불량률을 낮추는데 유리하다. 또한, 이러한 재질의 제3렌즈는 렌즈 간의 거리를 감소시킬 수 있으므로 렌즈 모듈의 소형화에 유리하다.

제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 정의 굴절력을 가진다.

제4렌즈는 상 측으로 볼록한 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈의 제1면은 오목하고 제2면은 볼록한 형상일 수 있다.

제4렌즈는 하나 이상의 변곡점을 포함할 수 있다. 일 예로, 제4렌즈의 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 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.

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

제5렌즈는 물체 측으로 볼록한 형상일 수 있다. 일 예로, 제5렌즈는 제1면이 볼록하고 제2면이 오목한 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.

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 90의 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 4.10 [㎜] 이하일 수 있다. 따라서, 본 렌즈 모듈은 소형화에 유리할 수 있다.

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 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(110)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제2렌즈(120)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상을 갖는다. 제3렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제4렌즈(140)는 정의 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 제1렌즈(110), 제3렌즈(130), 제5렌즈(150)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제1렌즈(110)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제5렌즈(150)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 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(210)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제2렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상을 갖는다. 제3렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제4렌즈(240)는 정의 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 제1렌즈(210), 제3렌즈(230), 제5렌즈(250)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제1렌즈(210)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제5렌즈(250)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 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(310)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제2렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상을 갖는다. 제3렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제4렌즈(340)는 정의 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 제1렌즈(310), 제3렌즈(330), 제5렌즈(350)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제1렌즈(310)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제5렌즈(350)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.

도 16을 참조하여 제4실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.

렌즈 모듈(400)은 제1렌즈(410), 제2렌즈(420), 제3렌즈(430), 제4렌즈(440), 제5렌즈(450)로 구성되는 광학계를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(400)은 적외선 차단 필터(70)와 이미지 센서(80)를 포함한다. 아울러, 렌즈 모듈(400)은 조리개(ST: stop)를 더 포함한다. 예를 들어, 조리개는 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서, 제1렌즈(410)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제2렌즈(420)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상을 갖는다. 제3렌즈(430)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상을 갖는다. 제4렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상을 갖는다. 제5렌즈(450)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 제1렌즈(410), 제3렌즈(430), 제5렌즈(450)는 전술한 바와 같이 모두 부의 굴절력을 가진다. 이 중에서 제1렌즈(410)가 가장 강한 굴절력을 가지며, 제5렌즈(450)가 가장 작은 굴절력을 가진다.

도 17 및 도 18은 렌즈 모듈의 MTF특성 및 수차 특성을 나타내는 그래프이다.

도 19는 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 특성을 나타내는 표이다. 도 19에서 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 20은 렌즈 모듈을 구성하는 렌즈들의 비구면 값을 나타내는 표이다. 도 20에서 가로 축은 제1렌즈 내지 제5렌즈의 면 번호를 의미하고, 세로 축은 렌즈의 각 면에 대응하는 특성을 나타낸다.

표 1은 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 렌즈 모듈의 광학 특성을 나타낸다. 렌즈 모듈은 대체로 1.70 ~ 1.90의 전체 초점거리(f)를 갖는다. 렌즈 모듈에서 제1렌즈의 초점거리(f1)는 대체로 -45.0 ~ -13.0 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제2렌즈의 초점거리(f2)는 대체로 1.30 ~ 1.60 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제3렌즈의 초점거리(f3)는 대체로 -3.0 ~ -2.0 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제4렌즈의 초점거리(f4)는 대체로 1.20 ~ 1.30 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 제5렌즈의 초점거리(f5)는 대체로 -1.70 ~ -1.30 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 입사동의 지름(EPD)은 대체로 0.780 ~ 0.960 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈에서 광학계의 전체 길이는 대체로 3.90 ~ 4.10 범위에서 정해질 수 있다. 렌즈 모듈의 화각(FOV: Field of View)은 대체로 87.0 ~ 91.0 범위일 수 있다.

표 2는 조건식의 수치범위와 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 렌즈 모듈의 조건식 값을 나타낸다.

표 2에서 알 수 있듯이, 제1실시 예 내지 제4실시 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, 400 렌즈 모듈
110, 210, 310, 410 제1렌즈
120, 220, 320, 420 제2렌즈
130, 230, 330, 430 제3렌즈
140, 240, 340, 440 제4렌즈
150, 250, 350, 450 제5렌즈
70 적외선 차단 필터
80 이미지 센서

Claims

물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는,
부의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
정의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
굴절력을 갖는 제3렌즈;
정의 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] 0.3 < (r1-r2)/(r1+r2)
(상기 조건식에서 r1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, r2는 상기 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
제1항에 있어서,
상기 제3렌즈는 부의 굴절력을 갖는 렌즈 모듈.
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 1.9 < ImgH/EPD
(상기 조건식에서 ImgH는 상면의 최대 길이의 1/2이고, EPD(entrance pupil diameter)는 입사동의 지름이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] f1/f < -7.6
(상기 조건식에서 f는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] n3 - n5 < 0.1
(상기 조건식에서 n3는 상기 제3렌즈의 굴절률이고, n5는 상기 제5렌즈는 굴절률이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 0.7 < (r5-r6)/(r5+r6)
(상기 조건식에서 r5는 상기 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, r6은 상기 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 1.7 < r1/TTL
(상기 조건식에서 r1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, TTL은 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면(image plane)까지의 거리이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 87.0 < FOV
(상기 조건식에서 FOV는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 화각이다)
물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는,
부의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
양면이 볼록한 형상인 제2렌즈;
굴절력을 갖는 제3렌즈;
물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상인 제4렌즈; 및
물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목하고 상 측면에 하나 이상의 변곡점이 형성되는 형상인 제5렌즈;
를 포함하고,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 0.3 < (r1-r2)/(r1+r2)
(상기 조건식에서 r1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, r2는 상기 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
제9항에 있어서,
상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제3렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제3렌즈는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상인 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제2렌즈는 정의 굴절력을 갖는 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제3렌즈는 부의 굴절력을 갖는 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제4렌즈는 정의 굴절력을 갖는 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 렌즈 모듈.
제9항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 렌즈 모듈.
[조건식] 87.0 < FOV
(상기 조건식에서 FOV는 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈로 구성되는 광학계의 화각이다)