KR102174841B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

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KR102174841B1
KR102174841B1 KR1020130151206A KR20130151206A KR102174841B1 KR 102174841 B1 KR102174841 B1 KR 102174841B1 KR 1020130151206 A KR1020130151206 A KR 1020130151206A KR 20130151206 A KR20130151206 A KR 20130151206A KR 102174841 B1 KR102174841 B1 KR 102174841B1
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김범근
정승만
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Abstract

실시예는 대상측으로부터 결상측으로 정의 메니스커스 형상을 갖는 제1 렌즈, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제2 렌즈, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈, 결상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈 및 양 볼록 형상을 갖는 제5 렌즈를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하인 촬상 렌즈를 제공한다.

Description

촬상 렌즈{IMAGE PICKUP LENS}
본 발명은 저굴절 렌즈를 포함하는 촬상 렌즈에 관한 것이다.
최근, 촬상 장치는 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 각종 전자제품에 탑재되게 된다.
이러한 종래의 활상 장치는 차량용 카메라 또는 보안 카메라 등에도 사용되고 있으며, 초광각 광학계를 구현하기 위해 대부분 마지막 렌즈를 제외한 렌즈 굴절률이 1.7 이상인 고굴절 유리 렌즈를 사용하였다.
이러한 고굴절 유리 렌즈를 사용한 촬상 장치는 고가의 재료비, 제품 무게 증가, 광학계의 전체적인 길이 증가 및 촬상 장치의 대형화라는 문제점이 존재한다.
또한, 상기 고굴절 유리 렌즈를 사용한 촬상 장치는 두 개의 렌즈로써 이루어진 복(Doublet) 렌즈의 주변부 두께가 얇아서 제작이 다소 용이하지 아니한 문제가 발생할 수 있다.
실시예는 제품의 경량화, 가격 경쟁력 및 소형화를 도모하는 촬상 렌즈를 구현하고자 한다.
실시예는 대상측으로부터 결상측으로 정의 메니스커스 형상을 갖는 제1 렌즈, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제2 렌즈, 정의 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈, 결상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈 및 양 볼록 형상을 갖는 제5 렌즈를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하인 촬상 렌즈를 제공한다.
또한, 상기 제4 렌즈는 부의 메니스커스 형상을 갖거나, 양 볼록 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈 내지 제4 렌즈 중 적어도 어느 하나는 비구면 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈는 구면 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 제4 렌즈의 대상면 전방에 구비된 조리개를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈는 복(doublet) 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 0.7 < A1/TT < 1 을 만족할 수 있다.여기서, A1은 제1 렌즈의 대상면의 유효경 크기, TT는 광학계 전체의 길이를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 R22/R31 < 1.5 를 만족할 수 있다. 여기서, R22는 제2 렌즈의 결상면의 곡률반경, R31는 제3 렌즈의 대상면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 P3/P4 < 1.5 을 만족할 수 있다. 여기서, P3는 제3 렌즈의 파워, P4는 제4 렌즈의 파워를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 7 < TT/EFL <14 을 만족할 수 있다. 여기서, TT는 광학계 전체의 길이, EFL은 광학계의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 촬상 렌즈는 렌즈의 굴절률을 1.7 이하로 형성하여 소형화 및 경량화된 촬상 렌즈를 구현할 수 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 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 7은 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 제4 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. 이 경우, 대상측은 물측을 의미하고 결상측은 상측을 의미할 수 있다. 또한, 대상면은 물측면을 의미하고, 결상면은 상측면을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에서 렌즈의 "+ 파워"는 평행광을 수렴시키는 수렴 렌즈를 나타내며, 렌즈의 "- 파워"는 평행광을 발산시키는 발산 렌즈를 나타낸다.
또한, 각 실시예의 특징과 관련하여, 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 4 개의 렌즈 타입에 대하여 각각 설명하고, 이 후, 도 5 내지 도 8을 참조하여 각각의 렌즈 타입에 따른 수차도를 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), 제2 렌즈(20), 제3 렌즈(30), 제4 렌즈(40), 제5 렌즈(50), 필터(60) 및 수광소자(70)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 결상면이고, 'S7'는 제4 렌즈(40)의 대상면, 'S8'은 제4 렌즈(40)의 결상면이고, 'S9'는 제5 렌즈(50)의 대상면, 'S11'은 제5 렌즈(50)의 결상면이다.
이러한 구성요소의 부재번호(10 내지 70) 및 'Sx'는 본 발명의 도 2 내지 도 4에 도시된 다른 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스(meniscus) 형상, 상기 제2 렌즈(20)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제3 렌즈(30)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제4 렌즈(40)는 결상면이 볼록한 부의 메니스커스 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 양면이 볼록한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있으며, 제5 렌즈(50)를 제외한 제1 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40)가 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있다. 이러한 저굴절 렌즈로써 실시예는 소형화, 경량화 및 제품 코스트가 낮은 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 저분산 성능을 높이기 위해, 복(doublet) 렌즈로 구현될 수 있다. 즉, 두 개의 렌즈를 가지고 상기 제5 렌즈(50)를 구현할 수 있다. 본 발명은 저굴절 렌즈로써 촬상 렌즈의 소형화가 가능하므로, 이러한 복 렌즈를 사용하여도 주변부 두께를 다소 두껍게 제작할 수 있어 복 렌즈 제작이 용이해지는 장점이 있다.
이러한 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다. 이러한 특성을 살리기 위해, 상기 제1 렌즈(10) 및/또는 제2 렌즈(20)는 구면 렌즈로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 유리 렌즈로 구비될 수 있으며, 상기 제1 렌즈(10)와 제4 렌즈(40)를 유리 렌즈로써 형성할 수 있다. 유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 온도 변화에 따른 경시 변화에도 굴절률의 변형 및 초점거리의 변형이 적기 때문이다. 전자 기기 내부에 구비된 촬상 장치는 주변온도에 의해 노출되어 있으며, 예를 들어, 플라스틱 렌즈로 구현된 촬상 렌즈의 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 20 ~ 30 ㎛ 변화하며, 이 경우 피사체 거리가 근거리로 변화하게 된다. 그러나, 유리 렌즈를 상기 실시예와 같이 배치하는 경우, 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 10 ㎛ 미만으로 변화하여 F.F(Fixed Focusing) 타입에서도 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함한다.
한편, 상기 제1 실시예는 아래와 같은 조건식 1을 만족할 수 있다.
<조건식 1>
0.7 < A1/TT < 1
여기서, A1은 제1 렌즈의 대상면의 유효경 크기, TT는 광학계 전체의 길이를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 1은 파워가 비교적 약한 제1 렌즈(10)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다. 또한, 조건식 1은 렌즈 제작 공차를 반영한 것으로 렌즈 제작을 용이하게 하는 조건이다.
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 제5 렌즈(50) 이 후의 수차 보정부담이 커지게 된다.
한편, 제1 실시예는 아래와 같은 조건식 2를 만족할 수 있다.
<조건식 2>
R22/R31 < 1.5
여기서, R22는 제2 렌즈의 결상면의 곡률반경, R31는 제3 렌즈의 대상면의 곡률반경을 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.
또한, 이러한 범위를 만족하는 경우 촬상 렌즈의 소형화 구현에 유리하며, 소형화를 위해 제한된 촬상 렌즈의 전장길이에서 나머지 렌즈 곡률의 자유도를 더 높일 수 있고, 입사광이 제3 렌즈(30)의 면과 접선방향으로 입사할 수 있도록 하는 형상 구현이 용이하고, 이에 의해 수차발생을 줄일 수 있기 때문이다.
한편, 제1 실시예는 아래와 같은 조건식 3을 만족할 수 있다.
<조건식 3>
P3/P4 < 1.5
여기서, P3는 제3 렌즈의 파워, P4는 제4 렌즈의 파워를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 3은 파워가 비교적 강한 제4 렌즈(40)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하고, 코마수차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다. 구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 각 렌즈 간의 파워 밸런스가 무너지고, 촬상 렌즈의 소형화와 고성능화를 구현하기 어려워질 수 있다. 즉, 상기와 같은 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
한편, 상기 제4 렌즈(40)는 아래와 같은 조건식 4를 만족할 수 있다.
<조건식 4>
7 < TT/EFL <14
여기서, TT는 광학계 전체의 길이, EFL은 광학계의 초점거리를 나타낸다.
상기와 같은 조건식 4는 저굴절 렌즈로써 구현되는 촬상 렌즈의 밸런스 측면에서 유리하다. 이러한 조건식 4는 슬림형태의 광각을 만족하는 식이다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 조건식 1 내지 조건식 4를 만족하는 것이 각 렌즈의 밸런스 측면에서 유리하다.
또한, 상기 조건식 1 또는 조건식 4를 만족한다면 실시예의 성능을 향상시킬수 있으며, 조건식 1 및 조건식 4를 동시에 만족하는 것도 가능하다.
또한, 적어도 하나의 굴절률 1.7 이하의 저굴절율 재료의 렌즈를 이용하여 실시예의 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50)에 있어서 대상측에 위치하는 것이 텔레센트릭성 확보에 바람직하며, 또한, 상기 제4 렌즈(40)의 대상면 전방에 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 필터(60)는 광학부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버유리, 적외선 필터(Infrared Ray Filter) 등의 평판 형상의 광학부재가 배치되며, 상기 수광소자(70)는 인쇄회로기판(미도시) 상에 적층되는 이미지 센서(72)와 이미지 센서(72) 상에 구비되는 커버 글래스(71)를 포함할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 2와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 2는 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다. 여기서, 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2를 나타낸다.
렌즈 Sx 초점거리(Focal Length) 지름(Diameter)
1 1-2 -11.619723 14.4000
2 3-4 -2.332613 6.8000
3 5-6 3.743652 4.0967
4 7-8 2.870103 3.4385
5 9-10 -349.5467 4.8668
5 10-11 18.40686 5.2822
5 9-11 9.649931 5.8530
또한, 제1 렌즈(10)부터 수광소자(70)까지의 거리(d)를 합한 총 거리(TT)는 15.2mm이며, 광학계의 초점거리인 EFL은 1.51mm이다.
한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 5에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 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, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스(meniscus) 형상, 상기 제2 렌즈(20)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제3 렌즈(30)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제4 렌즈(40)는 양면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 양면이 볼록한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있으며, 제5 렌즈(50)를 제외한 제1 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40)가 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있다. 이러한 저굴절 렌즈로써 실시예는 소형화, 경량화 및 제품 코스트가 낮은 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 저분산 성능을 높이기 위해, 복(doublet) 렌즈로 구현될 수 있다. 즉, 두 개의 렌즈를 가지고 상기 제5 렌즈(50)를 구현할 수 있다. 본 발명은 저굴절 렌즈로써 촬상 렌즈의 소형화가 가능하므로, 이러한 복 렌즈를 사용하여도 주변부 두께를 다소 두껍게 제작할 수 있어 복 렌즈 제작이 용이해지는 장점이 있다.
이러한 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다. 이러한 특성을 살리기 위해, 상기 제1 렌즈(10) 및/또는 제2 렌즈(20)는 구면 렌즈로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 유리 렌즈로 구비될 수 있으며, 상기 제1 렌즈(10)와 제4 렌즈(40)를 유리 렌즈로써 형성할 수 있다. 유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 온도 변화에 따른 경시 변화에도 굴절률의 변형 및 초점거리의 변형이 적기 때문이다. 전자 기기 내부에 구비된 촬상 장치는 주변온도에 의해 노출되어 있으며, 예를 들어, 플라스틱 렌즈로 구현된 촬상 렌즈의 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 20 ~ 30 ㎛ 변화하며, 이 경우 피사체 거리가 근거리로 변화하게 된다. 그러나, 유리 렌즈를 상기 실시예와 같이 배치하는 경우, 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 10 ㎛ 미만으로 변화하여 F.F(Fixed Focusing) 타입에서도 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함한다.
한편, 이와 같은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 4를 동일하게 적용할 수 있으며, 조리개, 필터(60) 및 수광소자(70)에 대한 특징 또한 동일하게 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 4와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 4는 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
렌즈 Sx 초점거리(Focal Length) 지름(Diameter)
1 1-2 -9.228220 14.3466
2 3-4 -2.410203 6.8000
3 5-6 3.632836 3.6939
4 7-8 3.045825 3.7510
5 9-10 -366.03 5.00
5 10-11 19.6498 5.38
5 9-11 10.756351 5.8458
또한, 제1 렌즈(10)부터 수광소자(70)까지의 거리(d)를 합한 총 거리(TT)는 15.2mm이며, 광학계의 초점거리인 EFL은 1.51mm이다.
한편, 도 6은 본 발명의 제2 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 해석되며, 이에 따르면, 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, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스(meniscus) 형상, 상기 제2 렌즈(20)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제3 렌즈(30)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제4 렌즈(40)는 양면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 양면이 볼록한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있으며, 제5 렌즈(50)를 제외한 제1 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40)가 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있다. 이러한 저굴절 렌즈로써 실시예는 소형화, 경량화 및 제품 코스트가 낮은 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 저분산 성능을 높이기 위해, 복(doublet) 렌즈로 구현될 수 있다. 즉, 두 개의 렌즈를 가지고 상기 제5 렌즈(50)를 구현할 수 있다. 본 발명은 저굴절 렌즈로써 촬상 렌즈의 소형화가 가능하므로, 이러한 복 렌즈를 사용하여도 주변부 두께를 다소 두껍게 제작할 수 있어 복 렌즈 제작이 용이해지는 장점이 있다.
이러한 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다. 이러한 특성을 살리기 위해, 상기 제1 렌즈(10) 및/또는 제2 렌즈(20)는 구면 렌즈로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 유리 렌즈로 구비될 수 있으며, 상기 제1 렌즈(10)와 제4 렌즈(40)를 유리 렌즈로써 형성할 수 있다. 유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 온도 변화에 따른 경시 변화에도 굴절률의 변형 및 초점거리의 변형이 적기 때문이다. 전자 기기 내부에 구비된 촬상 장치는 주변온도에 의해 노출되어 있으며, 예를 들어, 플라스틱 렌즈로 구현된 촬상 렌즈의 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 20 ~ 30 ㎛ 변화하며, 이 경우 피사체 거리가 근거리로 변화하게 된다. 그러나, 유리 렌즈를 상기 실시예와 같이 배치하는 경우, 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 10 ㎛ 미만으로 변화하여 F.F(Fixed Focusing) 타입에서도 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함한다.
한편, 이와 같은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 4를 동일하게 적용할 수 있으며, 조리개, 필터(60) 및 수광소자(70)에 대한 특징 또한 동일하게 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 6과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 6은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
렌즈 Sx 초점거리(Focal Length) 지름(Diameter)
1 1-2 -7.583768 14.0000
2 3-4 -2.371206 5.6261
3 5-6 3.709996 3.4634
4 7-8 2.996894 3.3391
5 9-10 -30.16198 4.00
5 10-11 12.48831 4.24
5 9-11 9.493804 5.9015
또한, 제1 렌즈(10)부터 수광소자(70)까지의 거리(d)를 합한 총 거리(TT)는 16.5mm이며, 광학계의 초점거리인 EFL은 1.62mm이다.
한편, 도 7은 본 발명의 제3 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 해석되며, 이에 따르면, 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, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스(meniscus) 형상, 상기 제2 렌즈(20)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제3 렌즈(30)는 대상면이 볼록한 정의 메니스커스 형상, 상기 제4 렌즈(40)는 양면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 양면이 볼록한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 렌즈 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있으며, 제5 렌즈(50)를 제외한 제1 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40)가 굴절률이 0보다 크고, 1.7 이하로 형성될 수 있다. 이러한 저굴절 렌즈로써 실시예는 소형화, 경량화 및 제품 코스트가 낮은 촬상렌즈를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 저분산 성능을 높이기 위해, 복(doublet) 렌즈로 구현될 수 있다. 즉, 두 개의 렌즈를 가지고 상기 제5 렌즈(50)를 구현할 수 있다. 본 발명은 저굴절 렌즈로써 촬상 렌즈의 소형화가 가능하므로, 이러한 복 렌즈를 사용하여도 주변부 두께를 다소 두껍게 제작할 수 있어 복 렌즈 제작이 용이해지는 장점이 있다.
이러한 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제2 렌즈(10) 내지 제4 렌즈(40) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다. 이러한 특성을 살리기 위해, 상기 제1 렌즈(10) 및/또는 제2 렌즈(20)는 구면 렌즈로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 유리 렌즈로 구비될 수 있으며, 상기 제1 렌즈(10)와 제4 렌즈(40)를 유리 렌즈로써 형성할 수 있다. 유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 온도 변화에 따른 경시 변화에도 굴절률의 변형 및 초점거리의 변형이 적기 때문이다. 전자 기기 내부에 구비된 촬상 장치는 주변온도에 의해 노출되어 있으며, 예를 들어, 플라스틱 렌즈로 구현된 촬상 렌즈의 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 20 ~ 30 ㎛ 변화하며, 이 경우 피사체 거리가 근거리로 변화하게 된다. 그러나, 유리 렌즈를 상기 실시예와 같이 배치하는 경우, 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 10 ㎛ 미만으로 변화하여 F.F(Fixed Focusing) 타입에서도 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함한다.
한편, 이와 같은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 4를 동일하게 적용할 수 있으며, 조리개 및 필터(60)에 대한 특징 또한 동일하게 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 8과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 8은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
렌즈 Sx 초점거리(Focal Length) 지름(Diameter)
1 1-2 -9.702870 14.8858
2 3-4 -2.349291 6.6870
3 5-6 3.676269 3.5848
4 7-8 3.011373 3.7262
5 9-10 -30.14198 4.00
5 10-11 12.48831 4.24
5 9-11 9.913574 6.0329
또한, 제1 렌즈(10)부터 수광소자(70)까지의 거리(d)를 합한 총 거리(TT)는 16.5mm이며, 광학계의 초점거리인 EFL은 1.7mm이다.
한편, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 8에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 본 발명의 제4 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, 경량화, 소형화 및 제품 코스트의 경쟁력이 확보되는 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: 제4 렌즈
50: 제5 렌즈 60: 필터
70: 수광소자

Claims (16)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 메니스커스 형상을 갖는 제1렌즈;
    정의 메니스커스 형상을 갖는 제2렌즈;
    정의 메니스커스 형상을 갖는 제3렌즈;
    상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4렌즈;
    양 볼록 형상을 갖는 제5렌즈;
    필터; 및
    커버 글래스를 포함하고,
    상기 제5렌즈는 제5-1렌즈 및 제5-2렌즈를 포함하는 복(doublet) 렌즈이고,
    상기 제5-1렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제5-2렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제3렌즈의 상측면은 오목한 형상을 갖고, 상기 제4렌즈의 물측면은 볼록한 형상을 갖고,
    상기 커버 글래스와 이미지 센서 사이의 거리는 상기 제5렌즈의 상측면과 상기 필터 사이의 거리보다 작은 촬상 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 부의 메니스커스 형상을 갖거나, 양 볼록 형상을 갖고,
    상기 제4렌즈의 두께는 상기 제3렌즈의 두께보다 두꺼운 촬상 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈 내지 제4렌즈 중 적어도 어느 하나는 비구면 렌즈인 촬상 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 또는 제2렌즈는 구면 렌즈인 촬상 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈의 물측면 전방에 구비된 조리개를 더 포함하는 촬상 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버 글래스와 상기 이미지 센서 사이의 거리는 상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이의 거리보다 작은 촬상 렌즈.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 1을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 1>
    0.7 < A1/TT < 1
    여기서, A1은 제1렌즈의 물측면의 유효경 크기, TT는 광학계 전체의 길이를 나타낸다.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 2를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 2>
    R22/R31 < 1.5
    여기서, R22는 제2렌즈의 상측면의 곡률반경, R31는 제3렌즈의 물측면의 곡률반경을 나타낸다.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 3을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 3>
    P3/P4 < 1.5
    여기서, P3는 제3렌즈의 파워, P4는 제4렌즈의 파워를 나타낸다.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 4를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 4>
    7 < TT/EFL <14
    여기서, TT는 광학계 전체의 길이, EFL은 광학계의 초점거리를 나타낸다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 아베수는 상기 제4렌즈의 아베수보다 큰 촬상 렌즈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 아베수는 상기 제4렌즈의 아베수와 동일한 촬상 렌즈.
  13. 제1항의 촬상 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  14. 제13항의 카메라 모듈을 포함하는 스마트폰.
  15. 삭제
  16. 삭제
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