KR102439910B1 - Optical Lens System - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 촬상 광학계는 정의 굴절력을 가지며, 적어도 일면이 볼록한 형상인 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 매니스커스 형상의 제2렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며 적어도 일면이 오목한 형상인 제3렌즈;를 포함한다. 아울러, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 Fno가 1.7 이하이며, 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리가 6.0 ㎜ 이하이므로, 휴대용 단말기에 장착이 용이하다.An imaging optical system according to the present invention includes: a first lens having a positive refractive power and having at least one convex shape; a second lens having a negative refractive power and having a meniscus shape; and a third lens having a negative refractive power and having at least one surface concave. In addition, since the optical system according to the present invention has an Fno of 1.7 or less and the distance from the object side of the first lens to the image plane is 6.0 mm or less, it is easy to mount on a portable terminal.
Description
본 발명은 소형 단말기에 장착이 용이한 촬상 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical imaging system that can be easily installed in a small terminal.
선명한 촬상을 구현할 수 있는 카메라 모듈에 대한 요구가 커지고 있다. 예를 들어, 휴대용 단말기에 탑재되는 소형 카메라 모듈도 일반 카메라 모듈과 동일 또는 유사한 성능(2.0 미만의 F number)을 갖도록 요구되고 있다. The demand for a camera module capable of realizing clear imaging is increasing. For example, a small camera module mounted on a portable terminal is also required to have the same or similar performance (F number less than 2.0) as a general camera module.
그러나 소형 카메라 모듈은 크기의 제약을 받으므로, 밝기와 수차를 모두 해소할 수 있는 광학계를 구성하기 어렵다. 예를 들어, 3매 이하의 렌즈로 카메라 모듈의 광학계를 구성하면, 소형화에 유리하나 낮은 F number의 구현과 수차 개선이 어렵다. 이와 달리, 4매 이상의 렌즈로 카메라 모듈의 광학계를 구성하면, 낮은 F number를 구현할 수 있으나 소형화에 불리하다.However, since the small camera module is limited in size, it is difficult to construct an optical system capable of resolving both brightness and aberration. For example, if the optical system of the camera module is configured with three or less lenses, it is advantageous for miniaturization, but it is difficult to implement a low F number and improve aberration. On the other hand, if the optical system of the camera module is configured with four or more lenses, a low F number can be realized, but it is disadvantageous for miniaturization.
따라서, 전술된 문제점을 동시에 해소할 수 있는 소형 카메라 모듈용 촬상 광학계의 개발이 절실히 요구된다.Therefore, there is an urgent need to develop an imaging optical system for a small camera module capable of simultaneously solving the above-mentioned problems.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다. For reference, as prior art related to the present invention, there are
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형 카메라 모듈에 탑재 가능하면서 낮은 F number를 갖는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an imaging optical system that can be mounted on a small camera module and has a low F number.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈;를 포함하고, Fno가 1.7 이하이다.In order to achieve the above object, an optical imaging system according to an embodiment of the present invention includes a first lens having a positive refractive power; a second lens having a negative refractive power; and a third lens having a negative refractive power; and Fno is 1.7 or less.
본 발명은 카메라 모듈의 소형화에 유리하다.The present invention is advantageous for miniaturization of a camera module.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 횡수차 곡선
도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 왜곡수차 곡선
도 4는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 주변 광량비를 나타낸 그래프1 is a configuration diagram of an imaging optical system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a lateral aberration curve of the imaging optical system shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a distortion aberration curve of the imaging optical system shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a graph showing the ambient light quantity ratio of the imaging optical system shown in FIG. 1 ;
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying illustrative drawings.
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.In describing the present invention below, terms referring to the components of the present invention are named in consideration of the functions of each component, and thus should not be construed as limiting the technical components of the present invention.
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.Throughout the specification, that a component is 'connected' to another component includes not only cases in which these components are 'directly connected' but also cases in which they are 'indirectly connected' with other components interposed therebetween. do. In addition, 'including' a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제3렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TL(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리), 초점거리의 단위는 모두 ㎜이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TL은 촬상 광학계의 광축을 기준으로 측정된 거리이다. In this specification, the first lens means a lens closest to the object (or subject), and the third lens means a lens closest to the image surface (or image sensor). In the present specification, the units of the radius of curvature (Radius), thickness (Thickness), TL (distance from the object side of the first lens to the image plane), and focal length of the lens are all mm. In addition, the thickness of the lenses, the distance between the lenses, and TL are distances measured with respect to the optical axis of the imaging optical system.
본 명세서에서 렌즈의 물체 측면 또는 상 측면이 볼록하다 라는 의미는 해당 면의 근축 부분(paraxial region)이 볼록하다는 의미이고, 렌즈의 물체 측면 또는 상 측면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 본 명세서에서 렌즈의 물체 측면 또는 상 측면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 해당 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 이와 마찬가지로, 본 명세서에서 렌즈의 물체 측면 또는 상 측면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 해당 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.In this specification, the expression that the object side or the image side of the lens is convex means that the paraxial region of the corresponding surface is convex, and that the object side or the image side of the lens has a concave shape means that the paraxial region of the corresponding surface is concave. It means concave. Therefore, although it is described herein that the object side or the image side of the lens has a convex shape, the edge portion of the lens may be concave. Likewise, although it is described herein that the object side or the image side of the lens has a concave shape, the edge portion of the lens may be convex.
본 발명에 따른 촬상 광학계는 낮은 F number를 구현할 수 있도록 구성된다. 아울러, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 소형화가 가능하도록 구성된다. 이를 달성하기 위한 본 발명의 촬상 광학계는 3매 렌즈로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 촬상 광학계의 구성이 3매 렌즈로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 2매 이하 또는 4매 이상의 렌즈로 구성될 수도 있다.The imaging optical system according to the present invention is configured to implement a low F number. In addition, the imaging optical system according to the present invention is configured to enable downsizing. To achieve this, the optical imaging system of the present invention may be composed of a three-element lens. However, the configuration of the imaging optical system according to the present invention is not limited to a three-element lens. For example, the imaging optical system according to the present invention may be composed of two or less lenses or four or more lenses.
촬상 광학계는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈를 포함한다.The imaging optical system includes a first lens, a second lens, and a third lens.
제1렌즈는 정의 굴절력을 갖는다. 제1렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 제1렌즈는 비교적 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제1렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈의 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 플라스틱 재질로 이루어진다.The first lens has positive refractive power. At least one surface of the first lens is convex. The first lens has a relatively low refractive index. For example, the refractive index of the first lens may be less than 1.6. The first lens includes an aspherical surface. For example, at least one of the object side and the image side of the first lens may be an aspherical surface. The first lens is made of a plastic material.
제2렌즈는 부의 굴절력을 갖는다. 제2렌즈는 일면이 오목한 매니스크스 형상이다. 제2렌즈는 비교적 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈의 굴절률은 1.65 이상일 수 있다. 제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈의 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 플라스틱 재질로 이루어진다. 제2렌즈는 제1렌즈와 접합하도록 구성된다. 예를 들어, 제2렌즈의 물체 측면은 제1렌즈의 상 측면과 접합될 수 있다.The second lens has a negative refractive power. The second lens has a manisque shape in which one surface is concave. The second lens has a relatively high refractive index. For example, the refractive index of the second lens may be 1.65 or more. The second lens includes an aspherical surface. For example, at least one of an object side surface and an image side surface of the second lens may be an aspherical surface. The second lens is made of a plastic material. The second lens is configured to bond with the first lens. For example, the object side of the second lens may be bonded to the image side of the first lens.
제3렌즈는 부의 굴절력을 갖는다. 제3렌즈는 적어도 일면이 오목한 형상이다. 제3렌즈는 비교적 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제3렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈의 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 플라스틱 재질로 이루어진다.The third lens has negative refractive power. At least one surface of the third lens is concave. The third lens has a relatively low refractive index. For example, the refractive index of the third lens may be less than 1.6. The third lens includes an aspherical surface. For example, at least one of an object side surface and an image side surface of the third lens may be an aspherical surface. The third lens is made of a plastic material.
촬상 광학계는 필터, 이미지 센서, 조리개를 더 포함한다.The imaging optical system further includes a filter, an image sensor, and an iris.
필터는 제3렌즈와 이미지 센서 사이에 배치된다. 필터는 일부 파장의 빛이 이미지 센서로 입사되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 필터는 적외선을 차단할 수 있다. The filter is disposed between the third lens and the image sensor. The filter may block light of some wavelengths from being incident on the image sensor. For example, a filter may block infrared radiation.
이미지 센서는 상면을 형성한다. 예를 들어, 이미지 센서의 표면은 상면을 형성할 수 있다.The image sensor forms an upper surface. For example, the surface of the image sensor may form an upper surface.
조리개는 렌즈로 입사되는 광량을 조정하도록 배치된다. 예를 들어, 조리개는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치될 수 있다.The diaphragm is arranged to adjust the amount of light incident on the lens. For example, the diaphragm may be disposed between the second lens and the third lens.
촬상 광학계는 아래의 조건식을 만족할 수 있다.The imaging optical system may satisfy the following conditional expression.
[조건식] 0.4 < D4/D1 < 0.7[Conditional Expression] 0.4 < D4/D1 < 0.7
상기 조건식에서 D1은 상기 제1렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, D4는 상기 제2렌즈의 상 측면으로부터 상기 제3렌즈의 물체 측면까지의 광축 거리이다.In the above conditional expression, D1 is the thickness at the center of the optical axis of the first lens, and D4 is the optical axis distance from the image side of the second lens to the object side of the third lens.
다음에서는 도 1을 참조하여 일 실시 예에 따른 촬상 광학계를 구체적으로 설명한다.Next, an optical imaging system according to an embodiment will be described in detail with reference to FIG. 1 .
촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130)를 포함한다.The
제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제1렌즈(110)는 1.60 미만의 굴절률을 가지며, 50 이상의 아베수를 갖는다. 제1렌즈(110)는 제작이 용이하도록 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.The
제1렌즈(110)는 2.0 ~ 4.0 범위의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에서 제1렌즈(110)의 초점거리는 2.706 ㎜이다. 제1렌즈(110)는 촬상 광학계(100)에서 가장 두꺼운 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(110)의 물체 측면으로부터 제1렌즈(110)의 상 측면까지의 거리(D1)는 제2렌즈(120)의 물체 측면으로부터 제2렌즈(120)의 상 측면까지의 거리(D3) 및 제3렌즈(130)의 물체 측면으로부터 제3렌즈(130)의 상 측면까지의 거리(D5)보다 크다.The
제2렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제2렌즈(120)는 1.65 이상의 굴절률을 가지며, 30 미만의 아베수를 갖는다. 제2렌즈(120)는 제작이 용이하도록 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.The
제2렌즈(120)는 -20 ~ -10 범위의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에서 제2렌즈(120)의 초점거리는 -14.17 ㎜이다. 제2렌즈(120)는 촬상 광학계(100)에서 가장 얇은 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈(120)의 물체 측면으로부터 제2렌즈(120)의 상 측면까지의 거리(D3)는 제1렌즈(110)의 물체 측면으로부터 제1렌즈(110)의 상 측면까지의 거리(D1) 및 제3렌즈(130)의 물체 측면으로부터 제3렌즈(130)의 상 측면까지의 거리(D5)보다 작다.The
제3렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(130)는 1.60 미만의 굴절률을 가지며, 50 이상의 아베수를 갖는다. 제3렌즈(130)는 제작이 용이하도록 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 제3렌즈(130)는 제1렌즈(110)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.The
제3렌즈(120)는 -3.0 ~ -1.0 범위의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에서 제3렌즈(130)의 초점거리는 -1.649 ㎜이다.The
촬상 광학계(100)는 필터(140), 이미지 센서(150), 조리개(160)를 더 포함한다. 필터(140)는 제3렌즈(130)와 이미지 센서(150) 사이에 배치되고, 조리개(160)는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(130) 사이에 배치된다.The
본 실시 예에 따른 촬상 광학계(100)의 렌즈 특성은 표 1과 같다.Table 1 shows the lens characteristics of the imaging
촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 4.0~6.0 범위에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 4.5 ㎜이다. 촬상 광학계의 전체 길이(TL)는 6.0 ㎜미만일 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 전체 길이(TL)는 5.905 ㎜이다.The overall focal length f of the imaging optical system may be determined in the range of 4.0 to 6.0. For example, the total focal length f of the imaging optical system according to the present embodiment is 4.5 mm. The overall length TL of the imaging optical system may be less than 6.0 mm. For example, the total length TL of the imaging optical system according to the present embodiment is 5.905 mm.
본 발명에 따른 촬상 광학계는 품질기준을 만족하는 횡수차를 나타낸다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 횡수차는 도 2에 도시된 바와 같이 1.6 ㎛ 범위를 벗어나지 않는다.The imaging optical system according to the present invention exhibits lateral aberration that satisfies the quality standard. For example, the lateral aberration of the imaging optical system according to the present embodiment does not deviate from the 1.6 μm range as shown in FIG. 2 .
본 발명에 따른 촬상 광학계는 품질기준을 만족하는 왜곡수차를 나타낸다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 왜곡수차는 도 3에 도시된 바와 같이 3.6% 범위를 벗어나지 않는다.The imaging optical system according to the present invention exhibits distortion aberration that satisfies the quality standard. For example, the distortion aberration of the imaging optical system according to the present embodiment does not deviate from the range of 3.6% as shown in FIG. 3 .
본 발명에 따른 촬상 광학계는 품질기준을 만족하는 주변 광량비를 나타낸다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 주변 광량비는 도 4에 도시된 바와 같이 일반기준인 30 %를 상회하는 약 40 %이다.The imaging optical system according to the present invention exhibits an ambient light quantity ratio that satisfies the quality standard. For example, the ambient light intensity ratio of the imaging optical system according to the present embodiment is about 40%, which exceeds the general standard of 30%, as shown in FIG. 4 .
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. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.The present invention is not limited only to the embodiments described above, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can do as much as possible without departing from the spirit of the present invention described in the claims below. It may be implemented with various modifications. For example, various features described in the above-described embodiments may be applied in combination to other embodiments unless a description to the contrary is expressly stated.
100 촬상 광학계
110 제1렌즈
120 제2렌즈
130 제3렌즈
140 필터
150 이미지 센서
160 조리개100 imaging optics
110 first lens
120 second lens
130 third lens
140 filters
150 image sensor
160 aperture
Claims (15)
부의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 및
부의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
로 구성되고,
상기 제1렌즈 내지 상기 제3렌즈는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되고,
상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리는 6.0 mm 이하이고,
Fno가 1.7 이하인 촬상 광학계.a first lens having positive refractive power;
a second lens having a negative refractive power; and
a third lens having a negative refractive power;
is composed of
The first lens to the third lens are sequentially arranged from the object side,
The distance from the object side of the first lens to the image plane is 6.0 mm or less,
An imaging optical system with an Fno of 1.7 or less.
상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The first lens is an imaging optical system having a convex shape on the side of the object.
상기 제1렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The first lens is an imaging optical system having a convex image side.
상기 제2렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The second lens is an imaging optical system having a concave shape on the side of the object.
상기 제2렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The second lens is an imaging optical system having a convex image side.
상기 제3렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The third lens is an imaging optical system having a concave shape on the side of the object.
상기 제3렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.According to claim 1,
The third lens is an imaging optical system having a concave image side surface.
상기 제2렌즈는 상기 제1렌즈의 상 측면과 접촉하도록 배치되는 촬상 광학계.According to claim 1,
The second lens is an imaging optical system disposed to contact the image side of the first lens.
상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하는 촬상 광학계.According to claim 1,
and an iris disposed between the second lens and the third lens.
제2렌즈의 굴절률은 상기 제1렌즈의 굴절률 및 상기 제3렌즈의 굴절률보다 큰 촬상 광학계.According to claim 1,
The refractive index of the second lens is greater than the refractive index of the first lens and the refractive index of the third lens.
상기 제1렌즈의 아베수 및 상기 제3렌즈의 아베수는 50 이상인 촬상 광학계.According to claim 1,
An Abbe's number of the first lens and an Abbe's number of the third lens are 50 or more.
상기 제1렌즈 내지 상기 제3렌즈는 플라스틱 재질로 이루어지는 촬상 광학계.According to claim 1,
The first to third lenses are an imaging optical system made of a plastic material.
상기 제1렌즈 내지 상기 제3렌즈 중 한 쌍은 동일한 재질로 이루어지는 촬상 광학계.According to claim 1,
One pair of the first to third lenses is an imaging optical system made of the same material.
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] 0.4 < D4/D1 < 0.7
(상기 조건식에서 D1은 상기 제1렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, D4는 상기 제2렌즈의 상 측면으로부터 상기 제3렌즈의 물체 측면까지의 광축 거리이다)According to claim 1,
An imaging optical system satisfying the following conditional expression.
[Conditional Expression] 0.4 < D4/D1 < 0.7
(In the above conditional expression, D1 is the thickness at the center of the optical axis of the first lens, and D4 is the optical axis distance from the image side of the second lens to the object side of the third lens)
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KR1020170087053A KR102439910B1 (en) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Optical Lens System |
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