KR102427796B1 - 촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기 - Google Patents

촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기 Download PDF

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Abstract

실시예는 대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되고 굴절력을 가지는 제1 렌즈군 내지 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈군과 제3 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 렌즈군의 위치는 가변인 촬상 렌즈를 제공한다.

Description

촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기{IMAGE PICKUP LENS, CAMERA MODULE AND DIGITAL DEVICE INCLUDING THE SAME}
실시예는 촬상 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기에 관한 것이다.
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 이루어지고 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 요구되고 있다. 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.
종래의 촬상 렌즈는 렌즈의 수가 증가되어 활상 장치의 대형화가 불가피해지고 가격적 측면에서도 문제가 있을 수도 있어, 제조비용적 측면을 고려하면서 고성능의 촬상 렌즈를 구현하는 것이 요구된다.
실시예는 컴팩트(compact)하고 제조비용이 저렴하면서도 고성능인 촬상 렌즈, 특히 줌 렌즈를 제공하고자 한다.
실시예는 대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되고 굴절력을 가지는 제1 렌즈군 내지 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈군과 제3 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 렌즈군의 위치는 가변인 촬상 렌즈를 제공한다.
제1 렌즈군은 제1 렌즈 내지 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 제3 렌즈 내지 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 제7 렌즈로 이루어질 수 있다.
제4 렌즈와 상기 제5 렌즈는 서로 접합될 수 있다.
제1 렌즈의 굴절률(n1)과 상기 제2 렌즈의 굴절률(n2)의 비(n1/n2)는 0보다 크고 2보다 작을 수 있다.
제1 렌즈의 아베수(v1)와 상기 제2 렌즈의 아베수(v2)의 비(v1/v2)는 1 이상이고 2보다 작을 수 있다.
제1 렌즈의 아베수(v1)와 상기 제2 렌즈의 아베수(v2)의 차이의 절대값(｜v2-v1｜)은 1이상이고 40보다 작을 수 있다.
광각단에서의 초점 거리(f-z1)와 제1 렌즈의 초점 거리(f1)의 비(f-z1/f1)는 -1보다 크고 1보다 작을 수 있다.
광각단에서의 초점 거리(f-z1)와 제3 렌즈의 초점 거리(f3)의 비(f-z1/f3)는 1보다 크고 5보다 작을 수 있다.
제1 렌즈의 대상측의 제1 면의 곡률반경(R1)과 상기 제1 렌즈의 결상측의 제2 면의 곡률반경(R2)의 비(R1/R2)는 -20보다 크고 10보다 작을 수 있다.
제4 렌즈의 대상측의 제1 면의 곡률반경(R7)과 상기 제4 렌즈의 결상측의 제2 면의 곡률반경(R8)의 비(R7/R8)는 -2보다 크고 0보다 작을 수 있다.
제4 렌즈의 굴절률(n4)과 상기 제5 렌즈의 굴절률(n5)의 비(n4/n5)는 0보다 크고 1보다 작을 수 있다.
다른 실시예는 상술한 촬상 렌즈; 상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과하는 필터; 및 상기 필터를 투과한 빛을 수용하는 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
수광 소자는 이미지 센서이고, 상기 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 각각 2 마이크로 미터 이하일 수 있다.
또 다른 실시예는 상술한 카메라 모듈을 포함하는 디지털 기기를 제공한다.
실시예에 따른 줌 기능을 가지는 촬상 렌즈는, 소형화되고 고성능을 가질 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 촬상 렌즈의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2b는 표 1의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의 수차도를 도시한 그래프이고,
도 3a 내지 도 3b는 표 2의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의 수차도를 도시한 그래프이며,
도 4a 내지 도 4b는 표 3의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의 수차도를 도시한 그래프이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, '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.
도 1a 및 1b는 실시예에 따른 촬상 렌즈의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 촬상렌즈는 대상측(object side)으로부터 결상측(image side)으로 제1 렌즈군 내지 제3 렌즈군(G1~G3)과, 필터(180)와, 수광소자(190)가 순서대로 포함되어 카메라 모듈 내의 촬상 렌즈를 이룰 수 있다.
제1 렌즈군(G1)은 음의 굴절률을 가지고 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)로 이루어지고, 제2 렌즈군(G2)는 양의 굴절률을 가지고 제3 렌즈 내지 제6 렌즈(130~160)로 이루어지고, 제3 렌즈군(G3)은 양의 굴절율을 가지고 하나의 렌즈(170)로 이루어질 수 있다.
제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이의 거리(d21)와, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이의 거리(d61)가 가변일 수 있다. 상술한 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이의 거리(d21)와 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이의 거리(d61)에 따라 촬상 렌즈가 광각단과 망원단을 구현할 수 있는데, 광각단은 촬상 렌즈가 최단 초점거리를 가지는 경우이고, 망원단은 최장 초점거리를 가지는 경우일 수 있다. 그리고, 광각단에서 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이의 거리(d21)와 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이의 거리(d61)는, 망원단에서 광각단에서 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이의 거리(d22)와 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이의 거리(d62)로 변할 수 있다.
도 1a와 도 1b는 광각단과 망원단에서의 제2 렌즈군(G2)의 위치 이동을 나타내는데, 도 1b의 망원단에서 제2 렌즈군(G2)이 제1 렌즈군(G1) 방향으로 이동하되, 제2 렌즈군(G2) 내의 제3 렌즈(130) 내지 제6 렌즈(160) 사이의 거리는 일정할 수 있다. 이때, 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 -6.86이고, 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 2.52이고, 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 5.13일 수 있다.
조리개(stop)는 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2)의 사이에 배치될 수 있으며, 위치가 고정될 수 있다. 필터(180)는 적외선 필터(Infrared Ray Filter) 등의 평판 형상의 광학 부재가 배치되며, 커버 유리(190)는 광학 부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버유리일 수 있고, 수광소자는 인쇄회로기판(미도시) 상에 적층되는 이미지 센서(image sensor)일 수 있다.
수광소자는 이미지센서일 수 있으며, 이미지센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 2um(마이크로 미터) 이하일 수 있다. 상술한 실시예와 후술하는 실시예들은 화소 및/또는 화소수가 높은 카메라 모듈에 적용될 수 있는 촬상 렌즈를 제공할 수 있으며, 상술한 카메라 모듈은 화소 및/또는 화소수가 높은 이미지센서 또는 수광 소자를 포함할 수 있으며, 이 경우, 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로길이는 2um 이하일 수 있다.
'S11'은 제1 렌즈(110)의 대상면, 'S12'는 제1 렌즈(120)의 결상면이고, 'S21'은 제2 렌즈(120)의 대상면, 'S22'는 제2 렌즈(120)의 결상면이고, 'S31'은 제2 렌즈(130)의 대상면, 'S32'는 제3 렌즈(130)의 결상면이고, 'S41'은 제4 렌즈(140)의 대상면, 'S42'는 제4 렌즈(140)의 결상면이고, 'S51'은 제45렌즈(150)의 대상면, 'S52'는 제5 렌즈(150)의 결상면이고, 'S61'은 제6 렌즈(160)의 대상면, 'S62'는 제6 렌즈(160)의 결상면이고, 'S71'은 제7 렌즈(170)의 대상면, 'S72'는 제7 렌즈(170)의 결상면일 수 있다.
표 1은 촬상 렌즈의 제1 실시예에 따른, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)들의 각각의 결상면과 대상면의 곡률 반경 등을 나타내고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)은 서로 접촉하여 있으므로 거리가 zero(O)일 수 있다.
곡률반경 두께 굴절률 아베수
S11 3.214289 0.486257 1.755126 27.6502
S12 4.26065 0.1
S21 -35.366 0.4 1.610214 60.3236
S22 2.856799 1.880408
S31 2.063181 0.593959 1.610214 60.8577
S32 -392.146 0.1
S41 1.905325 0.729941 1.550971 64.5995
S42 -2.92076 0.4 1.755201 27.5795
S52 5.548846 0.623611
S61 -62.3566 0.4 1.600479 61.3939
S62 1.640583 0.339854
S71 -9.10282 0.725972 1.755201 27.5795
S72 -2.81907 0.1
본 실시예에서 제1 렌즈(110)는 대상면(S11)이 볼록하고 결상면(S12)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 대상면(S21)이 오목하고 결상면(S22)이 오목한 형상일 수 있다.
제3 렌즈(130)는 대상면(S31)이 볼록하고 결상면(S32)이 볼록한 형상일 수 있고, 제 4 렌즈(140)는 대상면(S41)과 결상면(S42)이 볼록한 형상일 수 있으며, 제5 렌즈(150)는 대상면(S51)이 오목하고 결상면(S52)이 오목할 수 있다.
제6 렌즈(160)는 대상면(S61)이 오목하고 결상면(S62)이 오목할 수 있고, 제7 렌즈(170)는 대상면(S71)이 오목하고 결상면(S72)이 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다.
상술한 제1 렌즈(1102) 내지 제7 렌즈(170)들의 대상면들과 결상면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있고, 비구면이 렌즈들의 적어도 일면에 형성되면, 각종 수차, 예를 들면 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차 등의 보정에 우수할 수 있다.
제1 렌즈(110)의 두께(t1)는 0.486257 밀리미터일 수 있고, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 이격 거리(d1)는 0.1 밀리미터일 수 있다.
제2 렌즈(120)의 두께(t2)는 0.4 밀리미터일 수 있고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 1.880408 밀리미터일 수 있으며, 여기서 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 도 1a의 광각단에서의 거리일 수 있으며, 도 2의 망원단에서의 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d22)는 도 1a의 이격 거리(d21)보다 작을 수 있다.
제3 렌즈(130)의 두께(t3)는 0.593959 밀리미터일 수 있고, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140)의 이격 거리(d3)는 0.1 밀리미터일 수 있다.
제4 렌즈(140)의 두께(t4)는 0.729941 밀리미터일 수 있고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 이격 거리(d4)는 제로(zero)일 수 있다. 제5 렌즈(150)의 두께(t5)는 0.4 밀리미터일 수 있고, 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160)의 이격 거리(d5)는 0.623611 밀리미터일 수 있다.
제6 렌즈(160)의 두께(t6)는 0.4 밀리미터일 수 있고, 제6 렌즈(160)와 제7 렌즈(170)의 이격 거리(d6)는 0.339854 밀리미터일 수 있다. 제7 렌즈(170)의 두께(t7)는 0.725972 밀리미터일 수 있고, 제7 렌즈(150)와 필터(180)의 이격 거리(d7)는 0.1 밀리미터일 수 있다. 본 실시예와 후술하는 실시예들에서 필터(180)의 두께(t8)은 촬상 렌즈 내의 제1 렌즈군(G1) 내지 제3 렌즈군(G3)의 배치에 따라 다를 수 있다.
본 실시예에서는 제1 렌즈군(G1)과 제3 렌즈군(G3)이 고정되고, 제2 렌즈군(G2) 만이 이동할 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 굴절률(n1~n7)은 차례대로, 1.755126, 1.62041, 1.610214, 1.550971, 1.755201, 1.600479 및 1.755201이다. 그리고, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 아베 수(v1~v7)는 차례대로 27.6502, 60.3236, 60.8577, 64.5995, 27.5795, 61.3939 및 27.5795일 수 있다.
촬상 렌즈의 내의 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따라 초점거리가 각각 4, 8일 수 있으며 각각 광각단 및 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
그리고, 제1 렌즈(110)의 초점 거리는 14.39968이고, 제2 렌즈(120)의 초점 거리는 -4.23788이고, 제3 렌즈(130)의 초점 거리는 3.360866이고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 합성 초점 거리는 8.481043이고, 제6 렌즈(160)의 초점 거리는 -2.65238이고, 제7 렌즈(170)의 초점 거리는 5.136461일 수 있다.
제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 굴절률의 비(n1/n2)는 0보다 크고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 1.083136984일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 비(v1/v2)는 1보다 크고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.458364554일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 차이의 절대값(｜v2-v1｜)은 1보다 크고 40보다 작을 수 있고, 예를 들면 32.6734일 수 있다.
그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제1 렌즈(110)의 초점 거리(f1)의 비(f-z1/f1)는 -1보다 크고 1보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.277783931일 수 있다. 그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제3 렌즈(130)의 초점 거리(f3)의 비(f-z1/f3)는 1보다 크고 5보다 작을 수 있고, 예를 들면 1.190169438일 수 있다.
그리고, 제1 렌즈(130)의 제1 면(S11)과 제2 면(S12)의 곡률반경의 비는 -20보다 크고 10보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.754412863일 수 있다. 제4 렌즈(140)의 제1 면(S41)과 제2 면(S42)의 곡률반경의 비는 -2보다 크고 0보다 작을 수 있고, 예를 들면 -0.65234008일 수 있으며, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 굴절률의 비(n4/n5)는 0보다 크고 1보다 작을 수 있으며, 예를 들면 0.886일 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 표 1의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 향상될 수 있다.
표 2는 촬상 렌즈의 제2 실시예에 따른, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)들의 각각의 결상면과 대상면의 곡률 반경 등을 나타내고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)은 서로 접촉하여 있으므로 거리가 zero(O)일 수 있다.
곡률반경 두께 굴절률 아베수
S11 5.32687 0.65 1.487 70.4
S12 4.298994 0.310361
S21 -9.96659 0.65 1.487 70.4
S22 5.792358 3.047111
S31 2.032297 0.975461 1.523589 63.5644
S32 50.18985 0.15
S41 2.057337 0.873179 1.487 70.4
S42 -7.18286 0.65 1.825392 35.9063
S52 6.048333 0.169101
S61 21.12355 0.65 1.598168 37.9281
S62 1.329953 0.154956
S71 12.11263 1.142612 1.632677 58.8565
S72 -2.763 0.15
본 실시예에서 제1 렌즈(110)는 대상면(S11)이 볼록하고 결상면(S12)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 대상면(S21)이 오목하고 결상면(S22)이 오목한 형상일 수 있다.
제3 렌즈(130)는 대상면(S31)이 볼록하고 결상면(S32)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있고, 제 4 렌즈(140)는 대상면(S41)과 결상면(S42)이 볼록한 형상일 수 있으며, 제5 렌즈(150)는 대상면(S51)이 오목하고 결상면(S52)이 오목할 수 있다.
제6 렌즈(160)는 대상면(S61)이 볼록하고 결상면(S62)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있고, 제7 렌즈(170)는 대상면(S71)이 볼록하고 결상면(S72)이 볼록할 수 있다.
상술한 제1 렌즈(1102) 내지 제7 렌즈(170)들의 대상면들과 결상면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있고, 비구면이 렌즈들의 적어도 일면에 형성되면, 각종 수차, 예를 들면 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차 등의 보정에 우수할 수 있다.
제1 렌즈(110)의 두께(t1)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 이격 거리(d1)는 0.310361 밀리미터일 수 있다.
제2 렌즈(120)의 두께(t2)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 3.047111일 수 있으며, 여기서 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 도 1a의 광각단에서의 거리일 수 있으며, 도 1b의 망원단에서의 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d22)는 도 1a의 이격 거리(d21)보다 작을 수 있다.
제3 렌즈(130)의 두께(t3)는 0.975461 밀리미터일 수 있고, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140)의 이격 거리(d3)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
제4 렌즈(140)의 두께(t4)는 0.873179 밀리미터일 수 있고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 이격 거리(d4)는 제로(zero)일 수 있다. 제5 렌즈(150)의 두께(t5)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160)의 이격 거리(d5)는 0.169101 밀리미터일 수 있다.
제6 렌즈(160)의 두께(t6)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제6 렌즈(160)와 제7 렌즈(170)의 이격 거리(d6)는 0.154956 밀리미터일 수 있다. 제7 렌즈(170)의 두께(t7)는 1.142612 밀리미터일 수 있고, 제7 렌즈(150)와 필터(180)의 이격 거리(d7)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 굴절률(n1~n7)은 차례대로, 1.487, 1.487, 1.523589, 1.487, 1.825392, 1.598168 및 1.632677이다. 그리고, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 아베 수(v1~v7)는 차례대로 70.4, 70.4, 63.5644, 70.4, 35.9063, 37.9281 및 58.8565일 수 있다.
촬상 렌즈의 내의 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따라 초점거리가 각각 4, 7.5일 수 있으며 각각 광각단 및 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
그리고, 제1 렌즈(110)의 초점 거리는 -57.6425이고, 제2 렌즈(120)의 초점 거리는 -7.41337이고, 제3 렌즈(130)의 초점 거리는 4.012205이고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 합성 초점 거리는 11.35263이고, 제6 렌즈(160)의 초점 거리는 -2.39733이고, 제7 렌즈(170)의 초점 거리는 3.660195일 수 있다.
본 실시예에서는 제1 렌즈군(G1)이 고정되고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)이 이동하여 망원단을 구현할 수 있다.
제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 굴절률의 비(n1/n2)는 0보다 크고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 1일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 비(v1/v2)는 1이상이고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 1일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 차이의 절대값(｜v2-v1｜)은 0이상이고 40보다 작을 수 있고, 예를 들면 0일 수 있다.
그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제1 렌즈(110)의 초점 거리(f1)의 비(f-z1/f1)는 -1보다 크고 1보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.069393268일 수 있다. 그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제3 렌즈(130)의 초점 거리(f3)의 비(f-z1/f3)는 1보다 크고 5보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.996958032일 수 있다.
그리고, 제1 렌즈(130)의 제1 면(S11)과 제2 면(S12)의 곡률반경의 비는 -20보다 크고 10보다 작을 수 있고, 예를 들면 1.239096926일 수 있다. 제4 렌즈(140)의 제1 면(S41)과 제2 면(S42)의 곡률반경의 비는 -2보다 크고 0보다 작을 수 있고, 예를 들면 -0.286423176일 수 있으며, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 굴절률의 비(n4/n5)는 0보다 크고 1보다 작을 수 있으며, 예를 들면 0.814일 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 표 2의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 향상될 수 있다.
표 3은 촬상 렌즈의 제3 실시예에 따른, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)들의 각각의 결상면과 대상면의 곡률 반경 등을 나타내고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)은 서로 접촉하여 있으므로 거리가 zero(O)일 수 있다.
곡률반경 두께 굴절률 아베수
S11 5.054471 0.77901 1.755126 27.6502
S12 8.002821 0.339258
S21 -4.64506 0.65 1.62041 60.3236
S22 6.837535 2.615221
S31 2.019785 0.832707 1.610214 60.8577
S32 33.68944 0.15
S41 3.085017 0.891488 1.550971 64.5995
S42 -2.37301 0.65 1.755201 27.5795
S52 21.88348 0.15
S61 13.30076 0.65 1.600479 61.3939
S62 2.10038 0.16741
S71 -6.17983 0.7953 1.755201 27.5795
S72 -3.16561 0.15
본 실시예에서 제1 렌즈(110)는 대상면(S11)이 볼록하고 결상면(S12)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 대상면(S21)이 오목하고 결상면(S22)이 오목한 형상일 수 있다.
제3 렌즈(130)는 대상면(S31)이 볼록하고 결상면(S32)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있고, 제 4 렌즈(140)는 대상면(S41)과 결상면(S42)이 볼록한 형상일 수 있으며, 제5 렌즈(150)는 대상면(S51)이 오목하고 결상면(S52)이 오목할 수 있다.
제6 렌즈(160)는 대상면(S61)이 볼록하고 결상면(S62)이 오목한 매니스커스 형상일 수 있고, 제7 렌즈(170)는 대상면(S71)이 오목하고 결상면(S72)이 볼록한 매니스커스 형상일 수 있다.
상술한 제1 렌즈(1102) 내지 제7 렌즈(170)들의 대상면들과 결상면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있고, 비구면이 렌즈들의 적어도 일면에 형성되면, 각종 수차, 예를 들면 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차 등의 보정에 우수할 수 있다.
제1 렌즈(110)의 두께(t1)는 0.77901 밀리미터일 수 있고, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 이격 거리(d1)는 0.339258 밀리미터일 수 있다.
제2 렌즈(120)의 두께(t2)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 2.615221일 수 있으며, 여기서 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d21)는 도 1a의 광각단에서의 거리일 수 있으며, 도 1b의 망원단에서의 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 이격 거리(d22)는 도 1a의 이격 거리(d21)보다 작을 수 있다.
제3 렌즈(130)의 두께(t3)는 0.832707 밀리미터일 수 있고, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140)의 이격 거리(d3)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
제4 렌즈(140)의 두께(t4)는 0.891488 밀리미터일 수 있고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 이격 거리(d4)는 제로(zero)일 수 있다. 제5 렌즈(150)의 두께(t5)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160)의 이격 거리(d5)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
제6 렌즈(160)의 두께(t6)는 0.65 밀리미터일 수 있고, 제6 렌즈(160)와 제7 렌즈(170)의 이격 거리(d6)는 0.16741 밀리미터일 수 있다. 제7 렌즈(170)의 두께(t7)는 0.7953 밀리미터일 수 있고, 제7 렌즈(150)와 필터(180)의 이격 거리(d7)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
본 실시예에서는 제1 렌즈군(G1)이 고정되고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)이 이동하여 망원단을 구현할 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 굴절률(n1~n7)은 차례대로, 1.755126, 1.62041, 1.610214, 1.550971, 1.755201, 1.600479 및 1.755201이다. 그리고, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)의 아베 수(v1~v7)는 차례대로 27.6502, 60.3236, 60.8577, 64.5995, 27.5795, 61.3939 및 27.5795일 수 있다.
촬상 렌즈의 내의 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따라 초점거리가 각각 4, 8일 수 있으며 각각 광각단 및 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
그리고, 제1 렌즈(110)의 초점 거리는 16.26514이고, 제2 렌즈(120)의 초점 거리는 -4.35787이고, 제3 렌즈(130)의 초점 거리는 3.481694이고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 합성 초점 거리는 14.02826이고, 제6 렌즈(160)의 초점 거리는 -4.24076이고, 제7 렌즈(170)의 초점 거리는 7.694675일 수 있다.
제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 굴절률의 비(n1/n2)는 0보다 크고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 1.083136984일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 비(v1/v2)는 1이상이고 2보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.458364554일 수 있다. 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)의 아베수의 차이의 절대값(｜v2-v1｜)은 0이상이고 40보다 작을 수 있고, 예를 들면 32.6734일 수 있다.
그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제1 렌즈(110)의 초점 거리(f1)의 비(f-z1/f1)는 -1보다 크고 1보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.24592469일 수 있다. 그리고, 광각단에서의 초점거리(f-z1)와 제3 렌즈(130)의 초점 거리(f3)의 비(f-z1/f3)는 1보다 크고 5보다 작을 수 있고, 예를 들면 1.14886604일 수 있다.
그리고, 제1 렌즈(130)의 제1 면(S11)과 제2 면(S12)의 곡률반경의 비는 -20보다 크고 10보다 작을 수 있고, 예를 들면 0.631586147일 수 있다. 제4 렌즈(140)의 제1 면(S41)과 제2 면(S42)의 곡률반경의 비는 -2보다 크고 0보다 작을 수 있고, 예를 들면 -1.300042186일 수 있으며, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 굴절률의 비(n4/n5)는 0보다 크고 1보다 작을 수 있으며, 예를 들면 0.886일 수 있다.
도 4a 내지 도 4b는 표 3의 실시예에 따른 촬상 렌즈에서 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따른 광각단과 망원단에서의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
상술한 촬상 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
G1~G3: 제1 렌즈군~ 제3 렌즈군
110~170: 제1 렌즈~ 제7 렌즈 170: 필터
180: 수광소자

Claims (14)

  1. 대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되고 굴절력을 가지는 제1 렌즈군 내지 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈군과 제3 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 렌즈군의 위치는 가변이고,
    상기 제1 렌즈군은 제1 렌즈 내지 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 제3 렌즈 내지 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 제7 렌즈로 이루어지고,
    상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈는 서로 접합되고,
    상기 제6 렌즈의 대상측의 제1 면은 오목하고 결상측의 제2 면은 오목하고,
    상기 제7 렌즈는 대상측의 제1 면이 오목하고 결상측의 제2 면이 볼록한 매니스커스 형상인 촬상 렌즈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절률(n1)과 상기 제2 렌즈의 굴절률(n2)의 비(n1/n2)는 0보다 크고 2보다 작은 촬상 렌즈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 아베수(v1)와 상기 제2 렌즈의 아베수(v2)의 비(v1/v2)는 1 이상이고 2보다 작은 촬상 렌즈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 아베수(v1)와 상기 제2 렌즈의 아베수(v2)의 차이의 절대값(｜v2-v1｜)은 1이상이고 40보다 작은 촬상 렌즈.
  7. 제1 항에 있어서,
    광각단에서의 초점 거리(f-z1)와 제1 렌즈의 초점 거리(f1)의 비(f-z1/f1)는 -1보다 크고 1보다 작은 촬상 렌즈.
  8. 제1 항에 있어서,
    광각단에서의 초점 거리(f-z1)와 제3 렌즈의 초점 거리(f3)의 비(f-z1/f3)는 1보다 크고 5보다 작은 촬상 렌즈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 대상측의 제1 면의 곡률반경(R1)과 상기 제1 렌즈의 결상측의 제2 면의 곡률반경(R2)의 비(R1/R2)는 -20보다 크고 10보다 작은 촬상 렌즈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 대상측의 제1 면의 곡률반경(R7)과 상기 제4 렌즈의 결상측의 제2 면의 곡률반경(R8)의 비(R7/R8)는 -2보다 크고 0보다 작은 촬상 렌즈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 굴절률(n4)과 상기 제5 렌즈의 굴절률(n5)의 비(n4/n5)는 0보다 크고 1보다 작은 촬상 렌즈.
  12. 제1 항, 제4 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 촬상 렌즈;
    상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과하는 필터; 및
    상기 필터를 투과한 빛을 수용하는 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 수광 소자는 이미지 센서이고, 상기 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 각각 2 마이크로 미터 이하인 카메라 모듈.
  14. 제13 항의 카메라 모듈을 포함하는 디지털 기기.
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