KR102052545B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

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KR102052545B1
KR102052545B1 KR1020130087781A KR20130087781A KR102052545B1 KR 102052545 B1 KR102052545 B1 KR 102052545B1 KR 1020130087781 A KR1020130087781 A KR 1020130087781A KR 20130087781 A KR20130087781 A KR 20130087781A KR 102052545 B1 KR102052545 B1 KR 102052545B1
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Abstract

본 발명은 대상측으로부터 결상측으로, 양면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈와, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제2 렌즈와, 부의 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 굴절률이 동일한 촬상 렌즈를 제공한다.

Description

촬상 렌즈{IMAGE PICKUP LENDS}
본 발명은 촬상 렌즈에 관한 것이며, 구체적으로 각 렌즈가 동일한 굴절률을 가지며 소형화 및 고성능화된 촬상 렌즈에 관한 것이다.
최근, 종래의 필름 카메라는 CCD와 CMOS 등의 소형 고체 촬상 소자를 사용하는 휴대 단말기용 카메라 모듈, 디지털 스틸 카메라(DSC; Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스널 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등으로 대체되고 있으며, 이러한 촬상 장치는 소형화, 박형화가 점점 가중되고 있다.
이러한 추세에 있어서, 소형화 촬상 장치에 탑재되는 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 수광소자의 소형화가 진행되고 있으나, 촬상 장치에서 가장 부피를 차지하는 부분은 촬상 렌즈 부분이다.
따라서, 상기 촬상 장치에서 소형화, 박형화에 가장 이슈가 되는 구성요소는 대상물의 상을 결상하는 촬상 렌즈이다.
여기서, 문제는 단순히 작은 촬상 렌즈를 구현하는 것뿐만이 아니라, 상기 수광소자의 고성능화에 대응하여 촬상 렌즈 또한 고성능인 것이 요구된다는 것이다.
그러나, 소형화된 촬상 렌즈는 필연적으로 수광소자와의 거리가 가까워지고, 이는 촬상 장치의 결상면에 대해 빛의 입사각도가 비스듬하게 입사되는 문제가 발생하여 촬상 렌즈의 집광성능이 충분히 발휘되지 않으며, 화상의 밝기가 화상 중앙부에서 주변부로 갈수록 극단적으로 변화할 수 있는 문제점을 수반하게 된다.
이러한 문제점을 감안하여 렌즈의 수를 증가시키면 활상 장치의 대형화가 불가피해지며, 가격적 측면에서도 문제가 있다.
따라서, 제조비용적 측면을 고려하면서 고성능의 촬상 렌즈를 구현하는 것이 요구된다.
미국특허출원공개공보 US 2011/0096221(2011년 4월 28일 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화 및 고성능을 갖는 촬상 렌즈를 구현함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 대상측으로부터 결상측으로, 양면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈와, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제2 렌즈와, 부의 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 재질이 동일한 촬상 렌즈를 제공한다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 굴절율이 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈 중 적어도 어느 하나는 플라스틱 렌즈인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 구비된 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 1>
0.7 < f/f1 < 1.6
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 2>
0.8 < f/f2 < 1.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f2는 제2 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 3>
-1.6 < f/f3 < -0.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f3는 제3 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 4를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 4>
0.5 < R1/f < 0.7
여기서, R1은 제1 렌즈 대상면의 곡률반경, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 5를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 5>
-0.06 < R1/R2 < -0.01
여기서, R1은 제1 렌즈 대상면의 곡률반경, R2는 제1 렌즈 결상면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 6을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 6>
-0.4 < R6/R5 < 0.2
여기서, R5는 제3 렌즈 대상면의 곡률반경, R6는 제3 렌즈 결상면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 7을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 7>
0.6 < tanΘ < 0.8
여기서, Θ는 최대 상고의 반화각(half field angle)을 나타낸다.
한편, 본 발명은 대상측으로부터 결상측으로, + 파워 배치를 갖는 양볼록의 제1 렌즈와, + 파워 배치를 갖는 제2 렌즈와, - 파워 배치를 갖는 제3 렌즈를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 굴절률이 동일하고, 상기 제2 렌즈의 파워는 상기 제1 렌즈 및 제3 렌즈의 파워보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 8을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 8>
0.7 < f/f1 < 1.6
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 9를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 9>
0.8 < f/f2 < 1.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f2는 제2 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 10을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 10>
-1.6 < f/f3 < -0.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f3는 제3 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 11을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 11>
0.5 < R1/f < 0.7
여기서, R1은 제1 렌즈 대상면의 곡률반경, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 12를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 12>
-0.06 < R1/R2 < -0.01
여기서, R1은 제1 렌즈 대상면의 곡률반경, R2는 제1 렌즈 결상면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 13을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 13>
-0.4 < R6/R5 < 0.2
여기서, R5는 제3 렌즈 대상면의 곡률반경, R6는 제3 렌즈 결상면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 14를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 14>
0.6 < tanΘ < 0.8
여기서, Θ는 최대 상고의 반화각(half field angle)을 나타낸다.
본 발명의 촬상 렌즈는 소형화 및 고성능을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 7은 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 8은 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 9는 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 10은 도 5에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, "대상면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 대상측(object side)을 향하는 렌즈의 면을 의미하며, "결상면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 결상측(image side)을 향하는 렌즈의 면을 의미한다.
또한, 본 발명에서 렌즈의 "+ 파워"는 평행광을 수렴시키는 수렴 렌즈를 나타내며, 렌즈의 "- 파워"는 평행광을 발산시키는 발산 렌즈를 나타낸다.
본 발명의 특징과 관련하여, 이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 5 개의 렌즈 타입에 대하여 각각 설명하고, 이 후, 도 6 내지 도 10을 참조하여 각각의 렌즈 타입에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 대상측에서부터 결상측으로 제1 렌즈(10), 조리개, 제2 렌즈(20), 제3 렌즈(30), 필터(40) 및 수광소자(50)를 순서대로 포함한다.
도 1에서, 'S1'은 제1 렌즈(10)의 대상면, 'S2'는 제1 렌즈(10)의 결상면이고, 'S3'는 제2 렌즈(20)의 대상면, 'S4'는 제2 렌즈(20)의 결상면이고, 'S5'는 제3 렌즈(30)의 대상면, 'S6'은 제3 렌즈(30)의 결상면이다.
이러한 'Sx'는 본 발명의 도 2 내지 도 5에 도시된 다른 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제1 렌즈(10)는 대상면과 결상면이 볼록한 형상이며, 상기 제2 렌즈(20)는 대상면이 오목하고 결상면이 볼록한 정의 메니스커스(meniscus) 형상이며, 상기 제3 렌즈(30)는 광축 근방에서 대상면이 볼록하고 결상면이 오목한 부의 메니스커스 형상이다.
또한, 상기 제1 렌즈(10)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제2 렌즈(20)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제3 렌즈(30)는 - 파워 배치를 갖는다. 여기서, 상기 제2 렌즈(20)의 파워는 상기 제1 렌즈(10) 및 제3 렌즈(30)의 파워보다 큰 것이 바람직하다.
특히, 상기 제3 렌즈(30)는 광축 근방에서 결상면이 오목 형상이고 주변부로 갈수록 볼록한 형상으로 형성되는 것이 상면 만곡 및 텔레센트릭성 확보에 있어서 바람직하며, 결상면의 중심부(광축 부근)로부터 주변부에 걸쳐 광선의 입사 각도가 렌즈에 대해 수직에 가깝도록 할 수 있다.
이러한 상기 제1 렌즈(10) 내지 제3 렌즈(30) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제1 렌즈(10) 내지 제3 렌즈(30) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제3 렌즈(30)는 재질이 동일한 것이 바람직하며, 이는 각 렌즈의 파워 배분이 용이하며 유리하기 때문이다.
특히, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제3 렌즈(30) 중 적어도 어느 하나는 사출성형에 의해 제조된 플라스틱 렌즈로 구비되는 것이 바람직하다.
유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 렌즈 형성을 위한 프레스 온도를 높게 설정해야 하므로, 금형에 변형이 생기기 쉽다. 또한, 유리 렌즈 제조는 이에 따라 금형의 교환 횟수의 증가로 인한 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다. 반면, 사출 성형에 의한 플라스틱 렌즈는 상기 유리 렌즈 제조시의 문제점을 갖지 아니하므로, 렌즈의 비구면화에 있어서 용이하며, 소형 렌즈의 제조에 유리하다.
이러한 본 발명의 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함한다.
한편, 상기와 같이 제1 렌즈(10)부터 제3 렌즈(30) 순서대로 +, +, -의 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
한편, 상기 제1 렌즈(10)는 아래와 같은 조건식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식 1>
0.7 < f/f1 < 1.6
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈(10)의 초점거리를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 1은 파워가 비교적 약한 제1 렌즈(10)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다.
구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 상기 제1 렌즈(10)의 파워가 강해지게 되어 상기 제1 렌즈(10)로 인해 발생하는 각각의 수차가 커지고, 제2 렌즈(20) 내지 제3 렌즈(30) 이 후의 수차 보정부담이 커지게 된다.
한편, 상기 제2 렌즈(20)는 아래와 같은 조건식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식 2>
0.8 < f/f2 < 1.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f2는 제2 렌즈(20)의 초점거리를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 2는 파워가 비교적 강한 제2 렌즈(20)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다.
구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 각 렌즈 간의 파워 밸런스가 무너지고, 촬상 렌즈의 소형화와 고성능화를 구현하기 어려워진다.
한편, 상기 제3 렌즈(30)에 대해서는 다음과 같은 조건식 3을 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식 3>
-1.6 < f/f3 < -0.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f3는 제3 렌즈(30)의 초점거리를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 3은 주로 코마수차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다.
구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 각 렌즈 간의 파워 밸런스가 무너지고, 촬상 렌즈의 소형화와 고성능화를 구현하기 어려워진다.
상기 조건식 1 내지 3은 동시에 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 렌즈는 다음과 같은 곡률반경에 대한 조건식들을 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식 4>
0.5 < R1/f < 0.7
<조건식 5>
-0.06 < R1/R2 < -0.01
<조건식 6>
-0.4 < R6/R5 < 0.2
여기서, R1은 제1 렌즈(10) 대상면 S1의 곡률반경, R2는 제1 렌즈(10) 결상면 S2의 곡률반경, R5는 제3 렌즈(30) 대상면 S5의 곡률반경, R6는 제3 렌즈(30) 결상면 S6의 곡률반경, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
이러한 본 발명의 렌즈들의 곡률반경에 대한 조건식은 각각을 만족함으로써 각 렌즈에 대한 화각마다 수차보정이 이루어진다. 즉, 촬상 소자에서의 광속의 입사각도가 일정각도로 제어됨에 따라 결상면에서의 광량 불균형을 감소시킬 수 있다.
상기 조건식 4에서, R1/f는 0보다 크고 1보다 작은 값을 나타내며, 이러한 범위를 만족하는 경우 파워 배분과 촬상 렌즈의 소형화를 위한 제1 렌즈(10)의 형상 구현이 용이하기 때문이다.
상기 조건식 5에서, R1/R2 값이 0보다 작은 값을 나타내며, 이러한 범위를 만족하는 경우 촬상 렌즈의 소형화 구현에 유리하며, 구체적으로, 제1 렌즈(10)의 대상면의 곡률을 상측으로 더 크게 가져감으로써 소형화를 위해 제한된 촬상 렌즈의 전장길이에서 나머지 렌즈 곡률의 자유도를 더 높일 수 있다.
상기 조건식 6에서, R6/R5 절대값이 1보다 작은 값을 나타내며, 이러한 범위를 만족하는 경우 입사광이 제3 렌즈(30)의 면과 접선방향으로 입사할 수 있도록 하는 형상 구현이 용이하고, 이에 의해 수차발생을 줄일 수 있기 때문이다.
상기 조건식 4 내지 6은 동시에 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 촬상 렌즈는 다음의 조건식 7을 만족하는 것이 각 렌즈의 밸런스 측면에서 유리하다.
<조건식 7>
0.6 < tanΘ < 0.8
여기서, Θ는 최대 상고의 반화각(half field angle)을 나타낸다.
한편, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(10) 내지 제3 렌즈(30)에 있어서 물상측에 위치하는 것이 텔레센트릭성 확보에 바람직하며, 또한, 상기 제1 렌즈(10)의 결상면과 상기 제2 렌즈(20)의 대상면 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 필터(40)는 광학부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버유리, 적외선 필터(Infrared Ray Filter) 등의 평판 형상의 광학부재가 배치되며, 상기 수광소자(50)는 인쇄회로기판(미도시) 상에 적층되는 이미지 센서일 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 1 및 표 2와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 1은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이며, 표 2는 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 E)이며, 표 1 및 표 2에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1* 1.0000 0.415 1.53 56.5
2* -20.0000 0.100
Stop Infinity 0.242
3* -1.1466 0.610 1.53 56.5
4* -0.5073 0.100
5* -5.5044 0.354 1.53 56.5
6* 0.8103 0.142
7 Infinity 0.4000 1.52 54.5
8 Infinity 0.095
Image sensor Infinity 0.041
Sx k A B C D E
1* -0.22058 -0.09741 -0.14192 -0.54464 -5.08714 3.51683
2* 0.00000 -0.27906 -0.92548 1.00231 0.16230 -0.38292
3* 0.26340 -1.20012 0.01391 -30.75299 124.69855 195.34033
4* -1.10998 0.52855 -7.19480 32.54181 -82.30582 91.19558
5* 0.00000 -0.88762 -0.09480 3.48596 -6.10504 2.22288
6* -4.17723 -0.63487 0.85859 -0.78629 0.32075 -0.06604
한편, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 6에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다.
구체적으로, 도 6의 종구면수차의 범위는 -0.060㎜ ~ +0.025㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.121㎜ ~ +0.03㎜이며, 왜곡수차의 범위는 0% ~ +8.1% 인 바, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈와 그 형상에서 약간의 차이만 있을 뿐, 각 렌즈의 특징 및 적용되는 조건식들은 동일하다.
이러한 특징을 갖는 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 3 및 표 4와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 3은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이며, 표 4는 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 E)이며, 표 3 및 표 4에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1* 1.2000 0.415 1.53 56.5
2* -40.0000 0.100
Stop Infinity 0.231
3* -1.6512 0.734 1.53 56.5
4* -0.5831 0.100
5* 4.4787 0.352 1.53 56.5
6* 0.6832 0.163
7 Infinity 0.400 1.52 54.5
8 Infinity 0.157
Image sensor Infinity 0.010
Sx k A B C D E
1* 0.23969 -0.06312 -0.10784 0.03389 -3.98794 4.52810
2* 0.00000 -0.13479 -0.96231 0.70107 1.43487 5.42855
3* -0.29112 -0.76014 -2.90901 -22.62070 153.24376 -64.04640
4* -0.81839 0.22735 -6.60502 35.16093 -95.72353 98.37479
5* 0.00000 -1.30457 -0.81527 4.19577 -3.10202 0.00000
6* -2.62278 -0.77957 0.91902 -0.79340 0.41116 -0.10237
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 7에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다.
구체적으로, 도 7의 종구면수차의 범위는 -0.030㎜ ~ +0.010㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.011㎜ ~ +0.029㎜이며, 왜곡수차의 범위는 0% ~ +4.6%인 바, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈와 그 형상에서 약간의 차이만 있을 뿐, 각 렌즈의 특징 및 적용되는 조건식들은 동일하다.
이러한 특징을 갖는 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 5 및 표 6과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 5는 각 렌즈면의 렌즈 데이터이며, 표 6은 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 E)이며, 표 5 및 표 6에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1* 1.1847 0.593 1.53 56.5
2* -64.0000 0.100
Stop Infinity 0.312
3* -1.5126 0.569 1.53 56.5
4* -0.5115 0.110
5* 305.7291 0.350 1.53 56.5
6* 0.6475 0.166
7 Infinity 0.400 1.52 54.5
8 Infinity 0.054
Image sensor Infinity 0.025
Sx k A B C D E
1* -0.42727 .01345 .10213 03775 .59266 38099
2* .00000 04876 .60114 34124 1.31626 6.79033
3* 5.38004 .05359 .13066 7.11245 2.56587 .26501
4* 1.00419 50806 .80090 .35831 7.96181 1.59358
5* .00000 .07746 13282 05805 .89792 23623
6* 4.49510 .56671 74440 .67203 33786 .07615
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 8에서, Y축은 이미지의 높이를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다.
구체적으로, 도 8의 종구면수차의 범위는 -0.046㎜ ~ +0.017㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.031㎜ ~ +0.032㎜이며, 왜곡수차의 범위는 0% ~ +10.0%인 바, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 상기 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈와 그 형상에서 약간의 차이만 있을 뿐, 각 렌즈의 특징 및 적용되는 조건식들은 동일하다.
이러한 특징을 갖는 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 7 및 표 8과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 7은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이며, 표 8은 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 E)이며, 표 7 및 표 8에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1* 1.0847 0.513 1.53 56.5
2* -75.0000 0.100
Stop Infinity 0.256
3* -2.1234 0.609 1.53 56.5
4* -0.5608 0.110
5* -2.6529 0.350 1.53 56.5
6* 0.8138 0.129
7 Infinity 0.400 1.52 54.5
8 Infinity 0.072
Image sensor Infinity 0.028
Sx k A B C D E
1* -0.39903 -0.00184 -0.11289 0.93044 -3.80816 3.34700
2* 0.00000 0.02180 -0.34103 2.59422 -46.44405 146.79033
3* -12.42691 -0.84968 1.30066 -22.63840 112.21888 25.26501
4* -1.02365 0.52879 -6.56635 31.98029 -86.65857 104.35214
5* 0.00000 -1.15266 0.00435 3.99054 -5.87608 2.23940
6* -5.46860 -0.53998 0.73218 -0.67003 0.33486 -0.08210
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 9에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다.
구체적으로, 도 9의 종구면수차의 범위는 -0.048㎜ ~ +0.013㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.082㎜ ~ +0.001㎜이며, 왜곡수차의 범위는 0% ~ +8.4%인 바, 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈와 그 형상에서 약간의 차이만 있을 뿐, 각 렌즈의 특징 및 적용되는 조건식들은 동일하다.
이러한 특징을 갖는 도 5에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 9 및 표 10과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 9는 각 렌즈면의 렌즈 데이터이며, 표 10은 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 E)이며, 표 9 및 표 10에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1* 1.1374 0.396 1.53 56.5
2* -95.0000 0.100
Stop Infinity 0.188
3* -0.9328 0.498 1.53 56.5
4* -0.5917 0.187
5* -10.5147 0.337 1.53 56.5
6* 2.977 0.102
7 Infinity 0.400 1.52 54.5
8 Infinity 0.426
Image sensor Infinity 0.039
Sx k A B C D E
1* -0.54329 0.00855 -0.11736 0.61026 -4.79002 1.39692
2* 0.00000 -0.05703 -1.48381 6.86563 -36.26306 66.55961
3* 0.87830 -0.91923 43.9174 -16.85949 70.56706 25.26045
4* -0.72914 0.35344 -5.66468 33.86951 -88.40531 94.9630
5* 0.00000 -0.47299 -0.53539 2.85336 -2.77558 -1.87737
6* 3.00517 -0.68935 0.47109 -0.49436 0.30639 -0.20346
도 10는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 10에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다.
구체적으로, 도 10의 종구면수차의 범위는 -0.069㎜ ~ +0.025㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.121㎜ ~ +0.039㎜이며, 왜곡수차의 범위는 -2.48% ~ +0.83%인 바, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 특징에 의해 렌즈 재료, 렌즈 형상 및 파워배분이 최적화되고, 소형화 및 고성능의 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
10: 제1 렌즈 20: 제2 렌즈
30: 제3 렌즈 40: 필터
50: 수광소자

Claims (19)

  1. 대상측으로부터 결상측으로,
    양면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈;
    정의 메니스커스 형상을 갖는 제2 렌즈; 및
    부의 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈;를 순서대로 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 재질이 동일하고,
    아래의 조건식 6을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 6>
    -0.4 < R6/R5 < 0.2
    (여기서, R5는 상기 제3 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, R6는 상기 제3 렌즈의 결상면의 곡률반경을 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈는 굴절율이 동일한 촬상 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈 중 적어도 어느 하나는 플라스틱 렌즈인 촬상 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 촬상 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 구비된 조리개를 더 포함하는 촬상 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 1을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 1>
    0.7 < f/f1 < 1.6
    (여기서, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.)
  7. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 2를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 2>
    0.8 < f/f2 < 1.5
    (여기서, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타내고, f2는 상기 제2 렌즈의 초점거리를 나타낸다.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 3을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 3>
    -1.6 < f/f3 < -0.5
    (여기서, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타내고, f3는 상기 제3 렌즈의 초점거리를 나타낸다.)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 4를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 4>
    0.5 < R1/f < 0.7
    (여기서, R1은 상기 제1 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.)
  10. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 5를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 5>
    -0.06 < R1/R2 < -0.01
    (여기서, R1은 상기 제1 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, R2는 상기 제1 렌즈 결상면의 곡률반경을 나타낸다.)
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 7을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 7>
    0.6 < tanΘ < 0.8
    (여기서, Θ는 최대 상고의 반화각(half field angle)을 나타낸다.)
  13. 대상측으로부터 결상측으로,
    + 파워 배치를 갖는 양볼록의 제1 렌즈;
    + 파워 배치를 갖는 제2 렌즈; 및
    - 파워 배치를 갖는 제3 렌즈;를 순서대로 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 재질이 동일하고,
    상기 제2 렌즈의 파워는 상기 제1 렌즈 및 제3 렌즈의 파워보다 크고, 다음의 조건식 13을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 13>
    -0.4 < R6/R5 < 0.2
    (여기서, R5는 상기 제3 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, R6은 상기 제3 렌즈의 결상면의 곡률반경을 나타낸다.)
  14. 제13항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 8을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 8>
    0.7 < f/f1 < 1.6
    (여기서, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타내고, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.)
  15. 제13항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 10을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 10>
    -1.6 < f/f3 < -0.5
    (여기서, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타내고, f3는 상기 제3 렌즈의 초점거리를 나타낸다.)
  16. 제13항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 11을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 11>
    0.5 < R1/f < 0.7
    (여기서, R1은 상기 제1 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, f는 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.)
  17. 제13항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 12를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 12>
    -0.06 < R1/R2 < -0.01
    (여기서, R1은 상기 제1 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타내고, R2는 상기 제1 렌즈의 결상면의 곡률반경을 나타낸다.)
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 14를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 14>
    0.6 < tanΘ < 0.8
    (여기서, Θ는 최대 상고의 반화각(half field angle)을 나타낸다.)
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