KR20050036953A - 렌즈 장치 - Google Patents

Abstract

피사체측으로부터 차례로, 피사체측으로 볼록의 메니스커스 형상의 제1 렌즈(1)와, 제1 렌즈(1)의 오목면에 대향하는 제2 렌즈(2)와, 제2 렌즈(2)에 대향하는 오목면을 가지는 네가티브의 제3 렌즈(3)와, 후면이 볼록한 포지티브의 제4 렌즈(4)로 이루어지고, ν3을 제3 렌즈(3)의 압베수, ν4를 제4 렌즈(4)의 압베수, Ymax를 최대상 높이, f를 합성 초점거리, Σd를 제1 렌즈(1)의 피사체측에 있는 제1 면으로부터 제4 렌즈(4)의 결상면측에 있는 제2 면까지의 간극으로 하였을 때, (1) ν3＜ν4, (2) 0.5＜Ymax/f＜0.8, (3) Σd＜1.5 f의 조건을 만족하고, 한편 제1 렌즈(1)와 제4 렌즈(4)의 적어도 한 면은 비구면 형상으로 한 것이다.

Description

렌즈 장치{Lens Device}

본 발명은 휴대형의 컴퓨터나 휴대전화 등에 탑재될 수 있는 소형 경량으로 고성능인 렌즈 장치에 관한 것이다.

종래, 초콤팩트(super compact) 카메라나 휴대전화 등에 탑재되는 소형 경량인 렌즈 장치로서는, 예를 들면 특개평 4－211215호, 특개평 6－88939호 등에 나타나는 것 같이 렌즈 매수가 1, 2매 구성의 것이 있지만, 화상의 주변부의 성능의 열화가 크고, 100만 화소 이상의 고화소 이미지 센서용의 렌즈 장치로서 만족하는 화질을 얻을 수 없었다.

100만 화소∼200만 화소 클래스(class)의 1/4인치 사이즈(size) 이미지 센서용의 렌즈 장치로서 만족할 해상도를 얻는데는, 일반적으로 5, 6매의 렌즈 구성으로 할 필요가 있어서 소형 경량화 하는 것은 곤란하였다.

또, 화각(畵角)도 50도 이상의 광각(廣角) 영역에서는, 왜곡수차, 화상의 주변부의 팽이수차(coma aberration) 또는 색수차를 보정하는 것이 지극히 곤란하였다.

도 1은 본 발명의 렌즈 장치의 제1 실시예를 나타내는 렌즈 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 렌즈 수차의 도이다.

본 발명의 렌즈 장치는, 상기 과제를 해결하기 위한 것을 목적으로 하고, 렌즈 매수를 4매 이하로 하고, 제1 렌즈의 피사체측에 있는 제1 면으로부터 제4 렌즈의 결상면측에 있는 제2 면까지의 간극을 1.5f 이하로 억제함과 동시에, 축상(軸上)(광속)과 최축외(最軸外) 광속의 주광선이 교차하는 위치에 대해, 그 전방에 있는 렌즈군(lens group)에서 발생한 수차(aberration)를 후방에 있는 렌즈군에서 보정함과 동시에, 제4 렌즈에 의해 사출동(射出瞳) 위치를 보다 길게 유지하도록 구성하고 있다. 종색수차(縱色收差)와 횡색수차(橫色收差)의 보정은, 제3 렌즈와 제4 렌즈의 분산(압베수 : Abbe's number)을 조건식의 범위로 함으로써 최적으로 유지한다.

도 1에 나타내듯이, 본 발명의 렌즈 장치는 피사체측으로부터 차례로, 유리제의 피사체측으로 볼록의 메니스커스(meniscus) 형상의 제1 렌즈(1)와, 그 후방에 유리제의 후면이 결상면측으로 볼록한 제2 렌즈(2)와, 폴리카보네이트(polycarbonate)계 수지에 의해 형성된 피사체측으로 오목면을 향한 제3 렌즈(3)와, 그 후방에 유리제의 결상면측으로 볼록한 제4 렌즈(4)로 이루어지고, 제1 렌즈(1)와 제4 렌즈(4)는 피사체측의 제1 면과 결상면측의 제2 면 모두 비구면 형상으로 하고 있음과 동시에, 다음의 조건식을 만족하도록 구성되어 있다.

(1) ν3＜ν4

(2) 0.5＜Ymax/f＜0.8

(3) Σd＜1.5f

여기에, ν3은 제3 렌즈의 압베수(Abbe's number), ν4는 제4 렌즈의 압베수, Ymax는 최대상 높이, f는 합성 초점거리, Σd는 제1 렌즈의 피사체측에 있는 제1 면으로부터 제4 렌즈의 결상면측에 있는 제2 면까지의 간극을 나타낸다.

그 상세 제원을 표 1에 나타낸다.

또, 표 1의 비구면의 형상은 광축 방향으로 Z축, 광축과 수직 방향으로 X축으로 잡고, 광의 진행 방향을 포지티브(positive)로 하고,ε, a, b, c, d를 비구면 계수라고 하였을 때 다음 식으로 나타난다.

[수 1]

도 1 및 표 1의 기호 ri는 피사체로부터 세어 i번째 면의 곡률반경(曲率半徑)을 나타내고, di는 마찬가지로 피사체로부터 세어 i번째와 i＋1번째 면까지의 축상(軸上) 간극을 나타낸다. n1∼n4는 각각 제1 렌즈(1), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4)의 d선의 굴절률과 ν1∼ν4는 압베수이다.

그리고, 제4 렌즈(4)의 결상면(6) 측에는, 광학 필터인 IR(infrared) 차단(cut) 필터(filter)(5)가 설치되어 있다. IR(infrared) 차단 필터(5)의 또한 결상면(6) 측에는 촬상(撮像) 소자의 일례인 CCD(Charge Coupled Device)가 설치되어 있고, CCD의 결상면(6)만을 도시하고 있다. 또, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)와의 사이에는 조리개(diaphragm)로서 광속(光束) 규제부(規制部)(7)가 설치되어 있다.

본 발명의 렌즈 구성에 있어서의 광로의 도는, 도 1에 나타내듯이, 제1 렌즈(1)의 후방에 배치되어 설치된 광속 규제부(7) 근방에서 최대상(最大像) 높이의 광속 주광선(主光線)이 통과하고, 조리개(diaphragm)의 전군(前群)(본 실시예에서는 제1 렌즈(1))과 후군(後群)(본 실시예에서는 제2 렌즈(2)∼제4 렌즈(4))으로 수차를 서로 지우도록 되어 있다.

본 발명의 렌즈 구성에 의해, 소형 경량, 저비용으로 사출동이 합성 초점거리보다 충분히 길고, 화각도 50도 이상의 광각으로 콤팩트한 촬상 렌즈가 얻어진다. 또, 최대상 높이에 있어서 조도비도 50% 정도 취할 수 있고, 화상 주변의 해상도(MTF)도 150개/mm로 50% 이상의 고해상도의 렌즈 장치가 얻어진다.

도 2는 실시예 1의 수차의 도를 나타낸다. 도와 같이 구면수차, 비점수차(astigmatism), 왜곡수차는 충분히 작고, 도시하지 않지만 색수차(chromatic aberration)도 거의 없는 고성능의 렌즈 장치가 얻어진다.

본 발명의 렌즈 구성에 있어서, 제3 렌즈(3)의 피사체측에 오목한 네가티브(negative)의 렌즈의 작용은 수차 보정한 후에 중요하고, 제2 렌즈(2)는 제1 렌즈(1)로부터의 광속을 제3 렌즈(3)로 중계하는 기능으로, 제2 렌즈(2)까지 포함한 수차가 제3 렌즈(3)의 오목면에서 흡수된다.

본 발명의 렌즈 구성에 있어서의 색수차의 보정은, 제3 렌즈(3)와 제4 렌즈(4)로 서로 지우도록 하여, ν3＜ν4를 만족시킴으로써 보다 충분히 보정할 수 있다.

실시예 2, 3, 4의 상세 제원을 표 2, 3, 4에 나타낸다. 각각 렌즈 구성은 실시예 1과 같이 도시하지 않았지만, 충분히 수차 보정을 할 수 있고, 해상도(MTF)도 150개/mm로 50% 이상의 고성능인 렌즈 장치가 얻어진다.

이 실시예 2에서는, 제2 렌즈가 시클로올레핀(cycloolefin)계 수지, 제3 렌즈가 폴리카보네이트계 수지에 의해 형성되고, 제1 렌즈 및 제4 렌즈로서 유리제 렌즈를 채용하고 있다.

이 실시예 3에서는, 제2 렌즈가 시클로올레핀계 수지, 제3 렌즈가 폴리카보네이트계 수지에 의해 형성되고, 제1 렌즈 및 제4 렌즈로서 유리제 렌즈를 채용하고 있다.

이 실시예 4에서는, 제3 렌즈가 폴리카보네이트계 수지에 의해 형성되고, 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제4 렌즈로서 유리제 렌즈를 채용하고 있다.

본 실시예에서는, 제1 렌즈(1)와 제4 렌즈(4)는 피사체측의 제1 면 및 결상면측의 제2 면 모두 비구면 형상으로 하도록 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 렌즈와 제4 렌즈의 적어도 한 면은 비구면 형상으로 하고 있으면 좋다.

본 발명에 의하면, 렌즈 매수가 4매의 소형 경량, 저비용으로, 화각이 50도 이상, 최대상 높이에 있어서의 조도비도 50% 정도 취할 수 있고, 화상 주변도 고해상도의 렌즈 장치를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 피사체측으로부터 차례로, 피사체측으로 볼록의 메니스커스(meniscus) 형상의 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈의 오목면에 대향하는 제2 렌즈와, 상기 제2 렌즈에 대향하는 오목면을 가지는 네가티브(negative)의 제3 렌즈와, 후면이 볼록한 포지티브(positive)의 제4 렌즈로 이루어지고,

   ν3을 제3 렌즈의 압베수, ν4를 제4 렌즈의 압베수, Ymax를 최대상(最大像) 높이, f를 합성 초점거리, Σd를 제1 렌즈의 피사체측에 있는 제1 면으로부터 제4 렌즈의 결상면측(結像面側)에 있는 제2 면까지의 간극으로 하였을 때,

   (1) ν3＜ν4

   (2) 0.5＜Ymax/f＜0.8

   (3) Σd＜1.5f

   의 조건을 만족하고, 한편 상기 제1 렌즈와 상기 제4 렌즈의 적어도 한 면은 비구면(非球面) 형상으로 한 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 렌즈는 결상면측의 후면이 결상면측으로 블록한 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 광속(光束) 규제부(規制部)를 설치한 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제4 렌즈와 상기 결상면의 사이에 광학 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.