KR20020004157A - Optical system unified lens and body for supporting the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical system having a corporate body of a lens and a lens supporter is provided to reduce a manufacturing costs by forming a lens portion and a lens supporter with one body. CONSTITUTION: An image sensor(42) is installed on a substrate in order to record information included in incident ray. The image sensor(42) includes a CCD(Charge Coupled Device) or a CMOS( Complementary Metal Oxide Semiconductor). A body(48) is used for concentrating the incident ray to the image sensor(42). An infrared ray shield portion(49) transmits only visible ray of the incident ray to the image sensor(42). An iris diaphragm(50) is used for controlling the amount of the incident ray transmitted to the body(48). A lens portion(44) is formed at a position facing an upper face of the image sensor(42). A support portion(46) is combined with the substrate(40) in order to support the lens portion(44). The lens portion(44), the body(48), and the support portion(46) are formed with one body.

Description

렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계{Optical system unified lens and body for supporting the same}Optical system unified lens and body for supporting the same

본 발명은 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계에 관한 것으로서, 고체촬상소자(Charge Coupled Device, 이하 CCD) 또는 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 이하, CMOS)를 이미지 센서로 사용하는 광학계에 사용하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system integrating a lens and its support, and is used in an optical system using a solid-coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) as an image sensor. An optical system incorporating a lens and a support thereof.

광학계는 크기에 상관없이 대부분이 집광을 위한 렌즈계와 이를 지지하기 위한 구조물로 나눌 수 있다.Regardless of the size, the optical system may be largely divided into a lens system for condensing and a structure for supporting the optical system.

도 1은 CCD 또는 CMOS를 광센서로 사용하는 이미지 센서(10)를 포함하는, 피사체로부터 반사되는 광을 이미지 센서(10)에 집광하기 위한 광학계(12)를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 광학계(12)는 이미지 센서(10)에 대향하는 위치에 있는 집광 렌즈(14)와 집광 렌즈(14)를 정확하게 지지하기 위한 금속 또는 플라스틱 지지체(16)로 구성되어 있다. 참조부호 G는 이미지 센서(10) 보호막 또는 보호유리(Cover Glass)이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical system 12 for condensing light reflected from a subject onto an image sensor 10 including an image sensor 10 using a CCD or CMOS as an optical sensor. The optical system 12 shown in FIG. 1 is composed of a condenser lens 14 at a position opposite to the image sensor 10 and a metal or plastic support 16 for accurately supporting the condenser lens 14. Reference numeral G denotes a protective film or cover glass of the image sensor 10.

종래의 광학계(12)에서 집광렌즈(14)는 유리 렌즈이다. 따라서, 집광 렌즈(14)는 가공상의 어려움으로 대개 구면이다. 집광 렌즈(14)가 비 구면인 경우도 있으나, 이 경우에는 가공의 어려움으로 인해 제작비용이 상승하게 되어 광학계(12)가 고가의 제품이 되어 경제성이 낮아진다. 또, 종래의 광학계는 집광 렌즈(14)를 지지하기 위한 금속 지지체(16)을 사용하므로 부피의 증가와 함께 광학계(12)가 무거워지는 문제가 있다.In the conventional optical system 12, the condenser lens 14 is a glass lens. Therefore, the condenser lens 14 is usually spherical due to processing difficulties. Although the condenser lens 14 may be aspherical, in this case, the manufacturing cost increases due to difficulty in processing, and the optical system 12 becomes an expensive product, thereby lowering economic efficiency. In addition, since the conventional optical system uses the metal support 16 for supporting the condensing lens 14, there is a problem that the optical system 12 becomes heavy with an increase in volume.

이를 해소하기 위해, 광학 플라스틱을 이용한 비구면 렌즈를 포함하는 소형 광학계가 제시된 바 있으나, 화각이 화상 통신에 부적합할 정도로 낮으며, 충분한 화면 밝기를 제공할 수 있을 정도의 에프-수(f-number, f/#)를 갖고 있지 않다.In order to solve this problem, a small optical system including an aspherical lens using optical plastic has been proposed, but the angle of view is low enough to be suitable for video communication, and the f-number is sufficient to provide sufficient screen brightness. f / #).

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 화상통신에 적합한 충분한 화각과 에프-수를 가지면서 가볍고 대량 생산에 적합하게 조립과정을 단순화하여 생산비용을 줄일 수 있는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계를 제공함에 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has a sufficient angle of view and F-number suitable for video communication, while reducing the production cost by simplifying the assembly process for light and mass production It is an object of the present invention to provide an optical system integrating a lens and a support thereof.

도 1은 종래 기술에 의한 렌즈 및 그 지지체로 구성된 광학계의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an optical system composed of a lens and its support according to the prior art.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 의한 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계의 단면도들이다.2 to 5 are cross-sectional views of an optical system incorporating a lens and a support according to the first to fourth embodiments of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 광학계의 렌즈부를 구성하는 렌즈의 구면에서 기준구면의 광축상의 곡률이 C(=1/R, R은 곡률반경)인 면에서 광축에서의 높이가 Y인 경우, 비구면에서 새그(Sag) Xa와 구면에서의 새그(Sag) Xs를 설명하기 위한 그래프이다.6 is a case in which the height at the optical axis is Y in the plane where the curvature on the optical axis of the reference spherical surface is C (= 1 / R, R is the radius of curvature) in the spherical surface of the lens constituting the lens unit of the optical system according to the embodiment of the present invention; , Is a graph for explaining Sag Xa in aspherical surface and Sag Xs in spherical surface.

도 7은 수평이동이 가능하고 크기가 다른 투광영역을 구비하는 조리개를 적용한 본 발명의 5 실시예에 의한 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a lens and an optical system incorporating a support according to a fifth embodiment of the present invention to which an aperture including horizontally movable and different sized light-transmitting regions is applied.

도 8은 도 7에 도시한 광학계의 조리개 평면도이다.FIG. 8 is a plan view of an aperture of the optical system illustrated in FIG. 7.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

40:기판 42, 74:이미지 센서40: board 42, 74: image sensor

44, 62, 72:렌즈부 46, 63, 70:지지부44, 62, 72: lens 46, 63, 70: support

49, 78:광 차단 수단49, 78: light blocking means

48, 60, 73:일체화된 바디 50, 66, 76, 100:조리개48, 60, 73: Integrated body 50, 66, 76, 100: Aperture

L1, L2:이미지 센서 입사광 80:적외선 차단막L1, L2: Image sensor incident light 80: Infrared shielding film

102, 104:제1 및 제2 투광영역102, 104: First and second floodlight areas

106: 차광영역106: shading area

G:투광성 보호막 내지 센서의 보호유리(Cover Glass)G: Cover glass of transparent protective film or sensor

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 장착되어 있고 입사광에 포함된 정보가 기록되는 이미지 센서, 상기 기판 상에서 상기 입사광을 상기 이미지 센서에 집광시키는 일체형 바디(body), 상기 입사광 중에서 가시영역의 광만을 상기 이미지 센서에 입사시키는 광 차단 수단 및 상기 일체형 바디에 입사되는 광량을 제한하기 위한 조리개를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a substrate, an image sensor mounted on the substrate and recorded in the incident light, an integrated body for condensing the incident light on the image sensor, the It provides an optical system incorporating a lens and its support, comprising a light blocking means for allowing only light in the visible region to be incident on the image sensor among the incident light, and an aperture for limiting the amount of light incident on the integrated body.

여기서, 상기 일체형 바디는 상기 이미지 센서의 상부면과 대향하는 위치에 구비된 렌즈부와 상기 렌즈부와 일체화되어 있고 상기 렌즈부를 지지하면서 상기 기판과 결합되어 있는 지지부로 구성되어 있다.Here, the integrated body is composed of a lens unit provided at a position facing the upper surface of the image sensor and a support unit integrated with the lens unit and coupled to the substrate while supporting the lens unit.

상기 일체형 바디는 상기 렌즈부와 상기 지지부로 구성되어 있되, 상기 지지부는 상기 이미지 센서의 비집광 영역과 결합되어 있다.The unitary body includes the lens part and the support part, wherein the support part is coupled to the non-condensing area of the image sensor.

상기 광 차단 수단은 상기 조리개와 상기 일체형 바디 사이에 구비되어 있되, 상기 렌즈부를 덮는 형태로 상기 일체형 바디에 부착되어 있다. 또한, 상기 광 차단 수단은 피사체와 상기 일체형 바디의 렌즈부에 근접해 있는 조리개 사이, 조리개와 렌즈 사이 또는 렌즈와 이미지 센서 사이에 구비되어 있거나 센서 보호막 상에 부착 또는 센서 보호막에 코팅된 코팅막이다. 또한, 상기 광 차단 수단은 상기 렌즈부의 피사체와 대향하는 제1 굴절면 또는 상기 이미지 센서와 대향하는 제2 굴절면에 코팅된 광 차단 코팅막이다.The light blocking means is provided between the diaphragm and the unitary body, and is attached to the unitary body to cover the lens unit. In addition, the light blocking means is a coating film provided between the subject and the iris close to the lens of the integrated body, between the iris and the lens, or between the lens and the image sensor, or coated on the sensor protective film or coated on the sensor protective film. The light blocking means may be a light blocking coating film coated on a first refractive surface facing the subject of the lens unit or a second refractive surface facing the image sensor.

상기 일체형 바디에 일체화 되어 있는 상기 렌즈부의 형태는 메니스커스(Meniscus) 형태 내지는 볼록(Convex) 형태이다.The lens unit integrated with the integrated body has a meniscus shape or a convex shape.

상기 일체형 바디에 일체화 되어 있는 상기 렌즈부의 렌즈면은 구면 또는 비구면이며, 이중에서 적어도 어느 하나의 렌즈면은 회절면이다. 따라서, 상기 렌즈부는 회절광학 소자이기도 하다.The lens surface of the lens unit integrated with the integrated body is a spherical surface or an aspherical surface, and at least one of the lens surfaces is a diffraction surface. Thus, the lens portion is also a diffractive optical element.

상기 지지부는 차광을 위해 부식처리되어 있거나 흑화처리되어 있다.The support is corroded or blackened for shading.

상기 지지부의 재질은 흑색 플라스틱이다.The material of the support is black plastic.

상기 조리개에 적어도 두 개의 서로 다른 크기를 갖는 투광영역이 형성되어 있다.At least two light transmissive areas having different sizes are formed in the stop.

이와 같이, 본 발명은 기판 상에 부착된 이미지 센서에 상 정보를 갖는 입사광을 집광시키는 렌즈부와 이를 지지하는 지지부로 구성되는, 상기 기판 상에서 상기 이미지 센서를 외부의 오염원으로부터 차단시키는 광학 플라스틱 재질의 일체화된 광학계를 제공한다. 따라서, 본 발명의 광학계는 유리 렌즈와 이를 지지하기 위한 금속 구조물로 구성되는 종래의 광학계에 비해 가벼우며, 일체화된 형태로 생산되기 때문에 대량 생산에 적합하며, 상기 일체화된 바디는 이미지 센서 보호막 역할을 하므로 종래에 비해 구성 요소가 간단하여 생산비를 줄이면서 생산성은 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is made of an optical plastic material for blocking the image sensor from an external contaminant on the substrate, comprising a lens unit for collecting incident light having image information on an image sensor attached to a substrate and a support unit supporting the image unit. It provides an integrated optical system. Therefore, the optical system of the present invention is lighter than the conventional optical system composed of a glass lens and a metal structure for supporting the same, and is suitable for mass production because it is produced in an integrated form, and the integrated body serves as an image sensor protective film. As a result, the components are simpler than in the related art, thereby reducing productivity and improving productivity.

이하, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 의한 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a lens and an optical system incorporating the support according to the first to fourth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.

먼저, 제1 실시예에 의한 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계에 대해 설명한다.First, the optical system integrating the lens and its support according to the first embodiment will be described.

도 2를 참조하면, 참조번호 40은 기판을 나타내고, 42는 기판(40) 상에 형성된 입사광에 반응하여 입사광에 포함된 상 정보를 인지하는데 사용되는 광 센서, 예컨대 CCD 또는 CMOS를 포함하는 이미지 센서이다. 또, L1 및 L2는 각각 피사체에 대한 정보를 포함하는 이미지 센서(42)에 집광되는 입사광이다. 이미지 센서(42)는 투광성 보호막(G)으로 덮혀 있다. 기판(40) 상에서 이미지 센서(42)를 외부의 오염원으로부터 차단시키고 상기 입사광(L1, L2)을 상기 이미지 센서(42)에 집광시키는 일체형 바디(body)(48)가 기판(40)에 체결되어 있다. 곧, 일체형 바디(48)는 이미지 센서(42)와 일정 간격 이격된 상태로 이미지 센서(42)의 전면을 덮는 형태로 기판(40)에 체결되어 있다. 일체형 바디(48)는 피사체(미도시)로부터 반사되는, 피사체에 대한 정보를 포함한 입사광을 이미지 센서(42)에 집광시키는 렌즈부(44)와 이를 지지하는 지지부(46)로 구성되어 있다. 일체형 바디(48)를 이와 같이 나눈 것은 각 부분의 기능에 따른 것이며, 상기 각 부분이 물리적으로 분리되었다는 것을 의미하기 위한 것은 아니다. 도면에서 볼 수 있듯이, 렌즈부(44)와 지지부(46) 사이에 어떠한 물리적 경계는 없으며, 양자는 하나의 연속된 구조물이다. 다만, 지지부(46)의 내부 및 외부 표면은 차광을 위해 부식처리되어 있거나 흑화처리되어 있다. 또는 상기 지지부(46)는 흑색 플라스틱으로 만들 수도 있다. 이것으로 렌즈부(44)와 지지부(46)를 구분할 수 있다. 지지부(46)의 끝단을 기판(40)의 정해진 위치에 끼우는 방법으로 일체형 바디(48)는 기판(40)에 체결되어 있다. 일체형 바디(48)의 렌즈부(44)는 메니스커스(Meniscus) 형태 내지는 볼록(Convex) 형태의 렌즈로 구성된 렌즈계이다. 상기 메니스커스 렌즈의 제1 및 제2 굴절면(A1, A2)은 모두 비구면인 것이 바람직하지만, 어느 한 면은 구면일 수 있다. 제1 및 제2 굴절면(A1, A2) 중에서 적어도 어느 하나의 렌즈면은 회절면일 수 있다. 이 경우에 상기 렌즈부(44)는 회절광학 소자에 해당한다.Referring to FIG. 2, reference numeral 40 denotes a substrate, and 42 an optical sensor, for example, an image sensor including a CCD or a CMOS, used to recognize image information included in the incident light in response to incident light formed on the substrate 40. to be. In addition, L1 and L2 are incident light which are condensed on the image sensor 42 which contains the information about a subject, respectively. The image sensor 42 is covered with the transparent protective film G. An integrated body 48 is coupled to the substrate 40 to block the image sensor 42 from an external pollution source on the substrate 40 and to condense the incident light L1 and L2 to the image sensor 42. have. In other words, the unitary body 48 is fastened to the substrate 40 in such a manner as to cover the front surface of the image sensor 42 in a state spaced apart from the image sensor 42 by a predetermined distance. The integrated body 48 is composed of a lens unit 44 for condensing incident light including information on a subject reflected from a subject (not shown) to the image sensor 42 and a support unit 46 supporting the same. This division of the integral body 48 depends on the function of each part and is not meant to mean that each part is physically separated. As can be seen in the figure, there is no physical boundary between the lens portion 44 and the support 46, both of which are one continuous structure. However, the inner and outer surfaces of the support 46 are corroded or blackened for shading. Alternatively, the support 46 may be made of black plastic. In this way, the lens portion 44 and the support portion 46 can be distinguished. The integral body 48 is fastened to the substrate 40 by inserting the end of the support portion 46 at a predetermined position of the substrate 40. The lens unit 44 of the unitary body 48 is a lens system composed of a lens of Meniscus type or Convex type. Preferably, the first and second refractive surfaces A1 and A2 of the meniscus lens are aspherical, but one surface may be spherical. At least one lens surface among the first and second refractive surfaces A1 and A2 may be a diffractive surface. In this case, the lens section 44 corresponds to a diffractive optical element.

일체형 바디(48) 상에는 렌즈부(44)를 덮고 렌즈부(44)에 입사되는 광중에서 가시영역의 광만을 투과시키는 광 차단 수단(49)이 구비되어 있다. 광 차단수단(49)은 렌즈부(44)에 입사되는, 곧 피사체로부터 반사되는 광중에서 적외선 영역의 광을 차단시키는 적외선 차단 필터이다. 이를 위해 광 차단 수단(49)의 제1 굴절면(A1)에 대향하는 면에 적외선 차단막(49a)이 코팅되어 있다. 광 차단 수단(49) 상에 렌즈부(44)에 입사되는 광량을 제한하는 조리개(50)가 구비되어 있다. 광 차단 수단(49)은 조리개(50)와 렌즈부(44) 사이 또는 렌즈부(44)와 이미지 센서(42) 사이에 구비되어 있거나 센서 보호막 상에 부착 또는 센서 보호막에 코팅된 코팅막이다.On the unitary body 48, light blocking means 49 is provided that covers the lens unit 44 and transmits only the light in the visible region among the light incident on the lens unit 44. The light blocking means 49 is an infrared cut filter for blocking the light in the infrared region among the light which is incident on the lens unit 44, which is reflected from the subject. To this end, an infrared blocking film 49a is coated on a surface of the light blocking means 49 opposite to the first refractive surface A1. The stop 50 is provided on the light blocking means 49 to limit the amount of light incident on the lens unit 44. The light blocking means 49 is a coating film provided between the diaphragm 50 and the lens unit 44 or between the lens unit 44 and the image sensor 42 or attached to the sensor protective film or coated on the sensor protective film.

한편, 렌즈부(44)를 구성하는 상기 메니스커스 렌즈는 다음 수학식1 내지 4를 모두 만족한다.On the other hand, the meniscus lens constituting the lens unit 44 satisfies the following equations (1) to (4).

f/fb≥0.8f / fb≥0.8

여기서, f는 상기 메니스커스 렌즈의 초점거리이고, fb는 후면(back) 초점거리이다.Where f is a focal length of the meniscus lens and fb is a back focal length.

|Xa|-|Xs|>0| Xa |-| Xs |> 0

수학식 2는 상기 메니스커스 렌즈에서 피사체와 대향하는 제1 굴절면(A1)이 만족하는 조건식으로써, Xs는 기준 구면의 광축상의 곡률이 C(=1/R, R은 곡률반경)인 면에서 광축에서의 높이가 Y인 경우, 구면에서의 새그(Sag)이고, Xa는 비구면에서의 새그(Sag)값이다) . 이 값에 대한 정의는 아래의 수학식 3에도 적용된다.Equation 2 is a conditional expression that satisfies the first refractive surface A1 facing the subject in the meniscus lens, wherein Xs is a surface where the curvature on the optical axis of the reference sphere is C (= 1 / R, R is the radius of curvature). If the height at the optical axis is Y, it is Sag at the spherical surface, and Xa is the Sag at the aspherical surface. The definition of this value also applies to Equation 3 below.

수학식 3은 상기 메니스커스 렌즈에서 이미지 센서(42)와 대향하는 제2 굴절면(A2)이 만족하는 조건식이다.Equation 3 is a conditional expression that satisfies the second refractive surface A2 facing the image sensor 42 in the meniscus lens.

여기서, T는 상기 메니스커스 렌즈의 제1 정점(V1)과 제2 정점(V2) 사이의 거리, 곧 메니스커스 렌즈의 두께이다.Here, T is the distance between the first vertex V1 and the second vertex V2 of the meniscus lens, that is, the thickness of the meniscus lens.

한편, 도 6을 참조하면, 광축(axis)에 수직한 임의의 높이(Y)에서 구면 및 비구면에 대응하는 면들(I1, I2)의 새그(Sag) 정도를 광축(axis)을 따라 측정한 값들(Xs, Xa)은 각각 다음의 수학식 5 및 6으로 구할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 6, values measured along the optical axis of the sag of the surfaces I1 and I2 corresponding to the spherical and aspherical surfaces at an arbitrary height Y perpendicular to the optical axis. (Xs, Xa) can be obtained by the following equations (5) and (6), respectively.

여기서, C는 곡률(1/R, R은 곡률반경), Y는 면의 정점으로부터의 높이, K는 원추상수(conic constant), A3내지 A12는 비구면 계수이다.Where C is the curvature (1 / R, R is the radius of curvature), Y is the height from the vertex of the face, K is the conic constant, and A 3 to A 12 are aspherical coefficients.

본 발명에 의한 광학계는 상기 원추 상수(K) 및 비구면 계수(A3내지 A12)에 대해 아래의 수학식7을 만족하는 조건하에서 전장길이가 3mm∼16mm, 화각(angle ofview)이 45°∼65°, 렌즈의 에프-수(f-number)가 f/2.0∼f/3.2정도인 광학계이다.The optical system according to the present invention has a full length of 3mm to 16mm and an angle of view of 45 ° to a condition that satisfies Equation 7 below for the conical constant K and aspherical coefficients A 3 to A 12 . It is an optical system whose f-number of a lens is 65 degrees and is about f / 2.0-f / 3.2.

수학식 7은 계수들 각각의 절대값이 0.3보다 작거나 같다는 것을 의미한다. 이때, K=0.XX이고, A3내지 A12는 모두 0.0XX이다. 여기서, XX의 범위는 01∼99이다.Equation 7 means that the absolute value of each of the coefficients is less than or equal to 0.3. At this time, K = 0.XX and A 3 to A 12 are all 0.0XX. Here, the range of XX is 01 to 99.

이와 같이, 화각은 45°이상으로 종래에 비해 훨씬 넓은 반면, 에프-수의 최저 값은 f/2.0으로 종래에 비해 훨씬 작다. 따라서, 본 발명은 화상 통신에 적합한 화각과 화면 밝기를 향상시키면서 수차보정 상태가 양호한 광학계를 제공할 수 있다. 도 1에 도시한 광학계를 구성하는 각 굴절면은 특성값은 아래의 표 1에 요약되어 있다.As such, the angle of view is 45 ° or more, which is much wider than in the prior art, while the lowest value of F-number is f / 2.0, which is much smaller than in the prior art. Accordingly, the present invention can provide an optical system having a good aberration correction state while improving an angle of view and screen brightness suitable for video communication. The characteristic values of each refractive surface constituting the optical system shown in FIG. 1 are summarized in Table 1 below.

면 번호Cotton number 곡률반경Radius of curvature 두께thickness 굴절률Refractive index 분산계수Dispersion coefficient 비고Remarks 제1면Front page 0.XX0.XX 1.001.00 0.00.0 조리개iris 제2면The second page 0.XX0.XX 1.XX1.XX 6X.06X.0 필터의 제1면First side of filter 제3면Page 3 0.XX0.XX 1.001.00 0.00.0 필터의 제2면The second side of the filter 제4면The fourth page -40.XX-40.XX 1.XX1.XX 1.XX1.XX 5X.05X.0 렌즈의 제1면First side of the lens 제5면The fifth page -1.XX-1.XX 4.XX4.XX 1.001.00 0.00.0 렌즈의 제2면Second side of the lens

제3면의 특성은 광 차단 수단(49)의 일 실시예인 상기 적외선 차단 필터의 제2 면에 해당하는 것으로써, 적외선 차단을 위한 코팅막의 특성이다. 각 면의 특성에서 XX값의 범위는 곡률반경은 01∼99, 굴절률은 40∼95, 분산계수는 0~9이며 두께는 01∼99이다.The characteristic of the third surface corresponds to the second surface of the infrared cut filter, which is an embodiment of the light blocking means 49, and is a characteristic of the coating film for blocking infrared rays. In the characteristic of each surface, the value of XX ranges from 01 to 99 with a radius of curvature, from 40 to 95 with a refractive index, from 0 to 9 with a dispersion coefficient of 01 to 99, and a thickness of 01 to 99.

두께의 경우, 상기 전장길이(3mm∼16mm) 범위내에서 적절하게 조정할 수 있다.In the case of thickness, it can adjust suitably within the said full-length length (3 mm-16 mm) range.

<제 2 실시예>Second Embodiment

도 3을 참조하면, 이미지 센서(42) 위에 광 차단 수단(64), 일체형 바디(60) 및 조리개(66)가 순차적으로 구비되어 있다. 광 차단 수단(64) 및 그 이면에 코팅된 적외선 차단막(64a)은 제1 실시예의 그것과 동일하다. 하지만, 일체형 바디(60)는 제1 실시예의 그것처럼 기판(40)에 체결되어 있는 것이 아니라 광 차단 수단(64)에 부착되어 있다. 하지만, 그 구성은 동일하게 이미지 센서(42)에 대향하는 렌즈부(62)와 이를 지지하는 지지부(63)로 구성되어 있다. 또, 지지부(63)의 내부 및 외부 면은 제1 실시예와 마찬가지로 차광을 위해 부식처리되어 있다.Referring to FIG. 3, the light blocking means 64, the integrated body 60, and the aperture 66 are sequentially provided on the image sensor 42. The light blocking means 64 and the infrared blocking film 64a coated on the rear surface thereof are the same as those of the first embodiment. However, the unitary body 60 is not fastened to the substrate 40 as that of the first embodiment but is attached to the light blocking means 64. However, the configuration is similarly composed of the lens 62 facing the image sensor 42 and the support 63 supporting it. In addition, the inner and outer surfaces of the support portion 63 are corroded for shading as in the first embodiment.

제2 실시예에 의한 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계를 구성하는 각 면의 특성은 아래의 표 2에 요약되어 있다.The characteristics of each surface constituting the optical system incorporating the lens and the support body according to the second embodiment are summarized in Table 2 below.

면 번호Cotton number 곡률반경Radius of curvature 두께thickness 굴절률Refractive index 분산계수Dispersion coefficient 비고Remarks 제1면Front page 0.XX0.XX 1.001.00 0.00.0 조리개iris 제2면The second page -40.XX-40.XX 1.XX1.XX 1.XX1.XX 5X.05X.0 렌즈의 제1면First side of the lens 제3면Page 3 -1.XX-1.XX 0.XX0.XX 1.001.00 0.00.0 렌즈의 제2면Second side of the lens 제4면The fourth page 0.XX0.XX 1.XX1.XX 6X.06X.0 필터의 제1면First side of filter 제5면The fifth page 3.XX3.XX 1.001.00 0.00.0 필터의 제2면The second side of the filter

제2 및 제3 면의 비구면 계수는 표 1의 제4 및 제5면의 그것과 같다. 곧, 제2 실시예의 렌즈부(62)를 구성하는 렌즈는 제1 실시예의 렌즈와 동일한 것이다, 다만, 렌즈의 제2 굴절면으로부터 다음 광학 요소까지의 거리만 다를 뿐이다.The aspheric coefficients of the second and third surfaces are the same as those of the fourth and fifth surfaces of Table 1. In other words, the lens constituting the lens portion 62 of the second embodiment is the same as the lens of the first embodiment, except that only the distance from the second refractive surface of the lens to the next optical element is different.

<제3 실시예>Third Embodiment

도 4를 참조하면, 렌즈 지지체(70)와 렌즈부(72)로 구성된 일체화된 바디(73)가 기판(40)과 체결되어 있는 것이 아니라 이미지 센서(74)의 비집광영역에 체결되어 있다. 즉, 일체화된 바디(73)는 이미지 센서(74)가 형성되는 영역(79)내에서 이미지 센서(74)를 외부의 오염원으로부터 차단시키기 위해 CCD나 CMOS등과 같은 광센서가 형성되지 않은 영역과 체결되어 있다. 따라서, 기판(40)의 상의 이미지 센서 형성영역(79) 내에 이미지 센서(74)를 형성한 직후, 준비된 일체화된 바디(73)를 이미지 센서형성영역(79)의 정해진 위치에 체결시킴으로써, 이미지 센서(74)를 보호하기 위한 투광성 보호막은 필요하지 않게 된다. 곧, 일체화된 바디(73) 자체가 상기 투광성 보호막 역할을 하므로, 제3 실시예에 의한 광학계의 구성요소의 수는 적어진다.Referring to FIG. 4, the integrated body 73 including the lens support 70 and the lens unit 72 is not fastened to the substrate 40 but fastened to the non-condensing region of the image sensor 74. That is, the integrated body 73 is fastened to an area in which an optical sensor such as a CCD or a CMOS is not formed in order to block the image sensor 74 from an external pollution source in the area 79 where the image sensor 74 is formed. It is. Therefore, immediately after the image sensor 74 is formed in the image sensor forming region 79 on the substrate 40, the prepared integrated body 73 is fastened to a predetermined position of the image sensor forming region 79, thereby making it possible to obtain an image sensor. A translucent protective film for protecting 74 is not necessary. In other words, since the integrated body 73 itself serves as the transparent protective film, the number of components of the optical system according to the third embodiment is reduced.

한편, 일체화된 바디(73)의 렌즈부(72) 둘레에 렌즈부(72)에 입사되는 광량을 제한하기 위한 조리개(76)가 구비되어 있고, 조리개(76) 위로 소정 간격 이격된 곳에 렌즈부(72) 및 조리개(76)를 덮는 광 차단 수단(78)이 위치해 있다. 광 차단 수단(78)은 가시영역의 광만을 통과시기고 적외선영역의 광은 차단시키는 적외선 차단 수단이다.Meanwhile, an aperture 76 is provided around the lens portion 72 of the integrated body 73 to limit the amount of light incident on the lens portion 72, and the lens portion is spaced apart from the aperture 76 by a predetermined interval. Light blocking means 78 covering 72 and aperture 76 are located. The light blocking means 78 is an infrared blocking means for passing only light in the visible region and blocking light in the infrared region.

<제4 실시예>Fourth Example

도 5에 도시한 바와 같이, 제4 실시예는 제1 실시예에 의한 광학계에서 광 차단 수단(도 2의 49)을 제거하는 대신, 렌즈부(44)의 제2 굴절면(A2)의 전면에 적외선 차단막(80)을 구비한 경우이다. 적외선 코팅막(80)은 렌즈부(44)의 제1 굴절면(A1)에 구비해도 무방하다.As shown in Fig. 5, the fourth embodiment is provided in front of the second refracting surface A2 of the lens portion 44 instead of removing the light blocking means (49 in Fig. 2) from the optical system according to the first embodiment. This is the case where the infrared blocking film 80 is provided. The infrared coating film 80 may be provided on the first refractive surface A1 of the lens unit 44.

제4 실시예에 적용한 기술적 사상은 제2 및 제3 실시예에 의한 광학계에 적용할 수도 있다.The technical idea applied to the fourth embodiment may be applied to the optical system according to the second and third embodiments.

<제5 실시예>Fifth Embodiment

제1 내지 제4 실시예에 의한 광학계에 적용한 조리개와 다른 특징을 갖는 조리개를 적용한 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system employing an aperture having a different characteristic from that of the aperture applied to the optical system according to the first to fourth embodiments.

도 7은 이를 도시한 것으로써, 광학계의 하부 구조는 제1 내지 제4 실시예의 그것과 유사하여 도시를 생략하였다. 도 7을 참조하면, 조리개(100)는 제1 및 제2 투광영역(102, 104)과 차광영역(106)으로 구성되어 있다. 제1 및 제2 투광영역(102, 104)은 도 8에 도시한 바와 같이 투광 면적이 다르다. 곧, 제1 투광영역(102)이 제2 투광영역(104)보다 투광 면적이 넓다. 따라서, 하나의 조리개(100)로써 제1 투광영역(102)을 갖는 조리개와 제2 투광영역(104)을 갖는 조리개의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 필요하다면, 조리개(100)에 1 및 제2 투광영역(102, 104)외에 제3, 제4의 투광영역이 더 있을 수 있다.FIG. 7 illustrates this, and the lower structure of the optical system is similar to that of the first to fourth embodiments, and thus not shown. Referring to FIG. 7, the diaphragm 100 includes first and second light emitting regions 102 and 104 and a light blocking region 106. As shown in FIG. 8, the first and second light transmitting regions 102 and 104 have different light transmitting areas. In other words, the first light transmitting region 102 has a larger light transmitting area than the second light transmitting region 104. Therefore, the diaphragm having the first light transmitting area 102 and the diaphragm having the second light emitting area 104 may be simultaneously used as one stop 100. If necessary, the diaphragm 100 may further include third and fourth light emitting regions in addition to the first and second light emitting regions 102 and 104.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 각 실시예에서 렌즈부를 구성하는 렌즈로써, 메니스커스 렌즈 대신 볼록렌즈를 사용할 수도 있다. 또, 일체화된 바디의 지지부는 도 2 내지 5에 도시한 것 외에 다른 형태로 변형할 수도 있을 것이다. 또한, 투광면적이 서로 다른 적어도 두 개의 투광영역을 갖는 회전성 원판형 조리개가 있을 수 있다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those skilled in the art may use a convex lens instead of a meniscus lens as the lens constituting the lens unit in the above embodiments. In addition, the support portion of the integrated body may be modified in other forms in addition to those shown in FIGS. In addition, there may be a rotatable disk-type aperture having at least two light-transmitting areas having different light-emitting areas. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이, 기판 상에 부착된 이미지 센서에 상 정보를 갖는 입사광을 집광시키는 렌즈부와 이를 지지하는 지지부로 구성되고, 상기 기판 상에서 상기 입사광을 상기 이미지센서에 집광시키는 광학플라스틱 재질의 일체화된 광학계를 제공한다. 따라서, 본 발명의 광학계는 유리 렌즈와 이를 지지하기 위한 금속 구조물로 구성되는 종래의 광학계에 비해 가볍고, 일체화된 형태로 생산되기 때문에 대량 생산에 적합하며, 상기 일체화된 바디는 상기 이미지 센서의 보호유리 역할을 대신할 수 있기 때문에 종래와 같이 별도의 보호 유리가 필요치 않는 등 구성 요소가 종래에 비해 간단하므로 생산비를 줄이면서 생산성은 향상시킬 수 있다.As described above, the lens includes a lens unit for collecting incident light having image information on an image sensor attached to a substrate and a support unit for supporting the incident light, and integrated with an optical plastic material to focus the incident light on the image sensor on the substrate. It provides an optical system. Accordingly, the optical system of the present invention is lighter than the conventional optical system composed of a glass lens and a metal structure for supporting the same, and thus is suitable for mass production, and the integrated body is a protective glass of the image sensor. Since it can replace the role, such as a separate protective glass is not required as in the prior art, since the components are simpler than the conventional one, the productivity can be improved while reducing the production cost.

Claims (12)

기판;Board; 상기 기판 상에 장착되어 있고 입사광에 포함된 정보가 기록되는 이미지 센서;An image sensor mounted on the substrate and recording information included in incident light; 상기 기판 상에서 상기 입사광을 상기 이미지 센서에 집광시키는 일체형 바디(body);An integrated body condensing the incident light onto the image sensor on the substrate; 상기 입사광 중에서 가시영역의 광만을 상기 이미지 센서에 입사시키는 적외선 차단 수단; 및Infrared ray blocking means for allowing only the light in the visible region of the incident light to enter the image sensor; And 상기 일체형 바디에 입사되는 광량을 제한하기 위한 조리개를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.And an aperture for limiting the amount of light incident on the unitary body. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 바디는The method of claim 1 wherein the unitary body is 상기 이미지 센서의 상부면과 대향하는 위치에 구비된 렌즈부; 및A lens unit provided at a position opposite to an upper surface of the image sensor; And 상기 렌즈부와 일체화되어 있고 상기 렌즈부를 지지하면서 상기 기판과 결합되어 있는 지지부로 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.An optical system incorporating a lens and its support, wherein the lens and the support are integrated with the lens unit. 제 2 항에 있어서, 상기 일체형 바디는 상기 렌즈부와 상기 지지부로 구성되어 있되, 상기 지지부는 상기 이미지 센스의 비집광 영역과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.3. The lens and the optical system integrating the support of claim 2, wherein the unitary body comprises the lens unit and the support unit, wherein the support unit is coupled to a non-condensing area of the image sense. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 차단 수단은 상기 조리개와 상기 일체형 바디 사이에 구비되어 있되, 상기 렌즈부를 덮는 형태로 상기 일체형 바디에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system integrating the lens and its support according to claim 1, wherein the infrared ray blocking means is provided between the diaphragm and the unitary body and is attached to the unitary body to cover the lens unit. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 차단 수단은 피사체와 상기 이미지 센서 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system integrating the lens and its support according to claim 1, wherein the infrared ray blocking means is provided between the subject and the image sensor. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 차단 수단은 상기 렌즈부의 피사체와 대향하는 제1 굴절면 또는 상기 이미지 센서와 대향하는 제2 굴절면에 코팅된 광 차단 코팅막인 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system integrating the lens and the support according to claim 1, wherein the infrared ray blocking means is a light blocking coating film coated on a first refractive surface facing the subject of the lens unit or a second refractive surface facing the image sensor. . 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 일체형 바디는 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system of claim 1, wherein the lens integrated body is made of plastic. 제 2 항에 있어서, 상기 일체형 바디에 일체화 되어 있는 상기 렌즈부의 형태는 메니스커스(Meniscus) 형태 내지는 볼록(Convex) 형태인 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system incorporating the lens and the support of claim 2, wherein the lens unit integrated into the unitary body has a meniscus form or a convex form. 제 8 항에 있어서, 상기 일체형 바디에 일체화 되어 있는 상기 렌즈부의 렌즈면은 구면 또는 비구면이며, 이중에서 적어도 어느 하나의 렌즈면은 회절광학 소자인 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system integrating the lens and its support according to claim 8, wherein a lens surface of the lens portion integrated into the unitary body is a spherical surface or an aspherical surface, of which at least one lens surface is a diffractive optical element. 제 2 항에 있어서, 상기 지지부는 차광을 위해 부식처리되어 있거나 흑화처리되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.3. The optical system incorporating a lens and its support according to claim 2, wherein the support is corroded or blackened for light shielding. 제 2 항에 있어서, 상기 지지부의 재질은 흑색 플라스틱인 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system integrating the lens and the support thereof according to claim 2, wherein the support is made of black plastic. 제 1 항에 있어서, 상기 조리개에 적어도 두 개의 서로 다른 크기를 갖는 투광영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 및 그 지지체를 일체화한 광학계.The optical system incorporating a lens and a support thereof according to claim 1, wherein a light transmitting region having at least two different sizes is formed in the aperture.
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