KR20060050546A - 촬상 렌즈 및 촬상 장치 - Google Patents

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KR20060050546A
KR20060050546A KR1020050076925A KR20050076925A KR20060050546A KR 20060050546 A KR20060050546 A KR 20060050546A KR 1020050076925 A KR1020050076925 A KR 1020050076925A KR 20050076925 A KR20050076925 A KR 20050076925A KR 20060050546 A KR20060050546 A KR 20060050546A
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마사키 다무라
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

물체 측을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 개구 조리개와, 상면을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개 및 상기 제2 렌즈는 물체 측에서 순서대로 배열된 촬상 렌즈가 개시된다. 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)을 만족하고,
(1) 0.2＜f／f1＜1.0,
(2) 1.05＜L／f＜1.38 및
(3) n(ave)＞1.7,
여기서, f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고, f1는 제1 렌즈의 초점거리를 나타내고, L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거리를 나타내고(단, 백 삽입 유리에 대한 공기 환산에 대하여 계산이 행해짐), n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈 즉, 제1 및 제2 렌즈의 d선에 있어서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.

Description

촬상 렌즈 및 촬상 장치{Imaging lens and imaging apparatus}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 제1 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 1에 따른 구면 수차도, 비점수차도 및 왜곡 수차도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도이다.
도 4는 제2 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 2에 따른 구면 수차도, 비점수차도, 왜곡 수차도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도이다.
도 6은 제3 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 3에 따른 구면 수차도, 비점수차도, 왜곡 수차도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 제4 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 4에 따른 구면 수차도, 비점수차도, 왜곡 수차도를 나타낸다.
도 9는 도 10 및 도 11과 함께 본 발명 촬상 장치가 휴대 전화에 적용된 실시의 형태를 나타내는 것이고, 도 9는 접은 상태의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 10은 휴대 전화의 사용 상태를 나타내는 사시도 이다.
도 11은 휴대 전화의 블록도 이다.
본 발명은 2004년 8월 26일 일본 특허청에 출원된 일본출원번호 JP 2004-246829에 관련된 요지를 포함하고 있고, 그 전체 내용이 참고로 조합되어 있다.
본 발명은 촬상 렌즈 및 촬상 장치에 관한 것이다. 상세하게는, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 고체 촬상 소자를 이용한 소형 촬상 장치에 적합한 촬상 렌즈 및 이 촬상 렌즈를 사용한 촬상 장치에 관한 것이다.
CCD나 CMOS등의 고체 촬상 소자를 이용한, 카메라 부착 휴대 전화, 디지털 스틸 카메라 및 다른 장치들이 알려져 있다. 이러한 촬상 장치의 분야에서, 소형화 및 간편화가 더욱 요구되고 있으므로, 탑재되는 촬상 렌즈도 전체 길이(전체 렌즈길이)가 감소되는 것이 요구되고 있다.
상기의 목적을 위해 사용되는 일반적으로 알려진 촬상 렌즈는 예를 들면 2매 및 3매 구성의 유형을 포함한다. 예를 들면, 일본 특허 출원 공개 번호 2003－215446호 및 2004－4566호에 개시된 유형이 알려져 있다.
근년, 카메라부착 휴대 전화와 같은 소형 촬상 기기의 분야에서, 소형화와 함께 촬상 소자의 고화소(high pixel)화에 대한 기술이 진보되고 있고, 메가픽셀 이상의 고화소 촬상 소자를 가지는 모델이 인기 있는 장치로 유통되고 있다. 이 러한 환경하에서, 고화소의 고체 촬상 소자에 대응하는 높은 렌즈 성능이 설치되는 촬상 렌즈에 요구되고 있다.
상기 일본 특허 출원 공개 번호 2003－215446호에 개시된 촬상 렌즈의 경우, 2매 구성과 소형화가 실행되고, 제수차가 발생한다. 이 경우, 고화소 촬상 소자에 적합한 렌즈 성능에 대한 요구가 만족될 수 없다. 한편, 일본 특허 출원 공개 번호 2004－4566호에 개시된 촬상 렌즈의 경우, 렌즈는 현재의 고화소 촬상 소자에 대응하는 렌즈 성능을 가지고 있지만, 렌즈의 수가 3매로 많다. 이 경우, 물리적인 제약이 발생하고, 소형화를 더욱 도모하는 것을 어렵게 만든다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이다. 따라서, 촬상 렌즈가 2매의 렌즈와 같이 적은 수의 렌즈로 구성되면서, 고화소 촬상 소자에 적합한 광학 성능을 가지는 매우 소형의 촬상 렌즈를 제공하는 것이 요구된다. 또한, 상기 촬상 렌즈를 사용하는 촬상 장치를 제공하는 것이 요구된다.
이들 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예(청구항 1)에 따른 촬상 렌즈는, 물체 측을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 개구 조리개와, 상면을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개 및 상기 제2 렌즈는 물체 측에서 순서대로 배열된다. 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)을 만족한다.
(1) 0.2＜f／f1＜1.0,
(2) 1.05＜L／f＜1.38 및
(3) n(ave)＞1.7,
여기서,
f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고, f1는 제1 렌즈의 초점거리를 나타내고, L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거리를 나타내고(단, 백 삽입 유리에 대한 공기 환산에 대하여 계산이 행해짐), n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈 즉, 제1 및 제2 렌즈의 d선에 있어서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.
또한, 이들 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예(청구항 9)에 따른 촬상 장치는, 물체 측을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 개구 조리개와, 상면을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개 및 상기 제2 렌즈는 물체 측에서 순서대로 배열된 촬상렌즈와, 상기 촬상 렌즈에 의해서 형성된 광학 상을 신호로 변환하는 촬상 소자를 포함하여 구성된다. 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)을 만족하고,
(1) 0.2＜f／f1＜1.0,
(2) 1.05＜L／f＜1.38 및
(3) n(ave)＞1.7,
여기서, f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고, f1는 제1 렌즈의 초점거리를 나타내고, L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거 리를 나타내고(단, 백 삽입 유리에 대한 공기 환산에 대하여 계산이 행해짐), n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈 즉, 제1 및 제2 렌즈의 d선에 있어서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.
상기에 따르면, 촬상 렌즈가 2매의 렌즈와 같이 적은 수의 렌즈로 구성되면서, 매우 소형이고 높은 광학 성능을 가지는 촬상 장치가 구해질 수 있다. 또한, 촬상 렌즈가 사용되고, 고화소 촬상소자가 사용됨으로써, 고화질의 영상이 얻어지고 촬상 장치가 소형으로 구성되는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈는 소형화를 달성하면서, 렌즈 전체 길이의 수차가 양호하게 보정된 높은 렌즈 성능을 갖는다. 또, 개구 조리개가 제1 렌즈와 제2 렌즈의 사이에 위치하고 있으므로, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 사이의 부정확한 축 배열에 대한 민감도가 낮고, 고가의 기계와 시간을 요하는 조립 작업이 필요하지 않으므로, 양산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 촬상 렌즈가 사용되고, 고화소의 촬상 소자가 사용되므로, 고품질의 화상을 취득할 수 있고 촬상장치가 간소화하게 구성될 수 있다.
본 발명의 촬상렌즈 및 촬상장치(청구항 2, 10에 대응)의 다른 실시예는 각각 (4) 0.05 d1／f 0.09, 및 (5) 0.10 d2／f 0.18을 만족하고, 여기서, f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고, d1은 제1 렌즈의 상측의 면에서 개구 조리개까지의 거리를 나타내고, d2는 개구 조리개로부터 제2 렌즈의 물체 측의 면까지의 거리를 나타낸다. 따라서, 양호한 수차 보정이 가능하게 된다. 또한, 개구 조리개가 소망의 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 촬상렌즈 및 촬상장치(청구항 3, 4, 11 및 12에 대응)의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 상기 제1 렌즈의 물체 측의 면과 상기 제2 렌즈의 상측의 면은 서로 비구면 형상으로 형성된다. 따라서, 코마 수차와 왜곡 수차가 더욱 양호하게 보정될 수 있다.
본 발명의 촬상렌즈 및 촬상장치(청구항 5, 6, 13 및 14에 대응)의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 렌즈의 물체 측의 면이 조건식 (6) 55°＜｜ θ1(h)｜＜80°를 만족하고, 여기서, θ1(h)는 높이 h(=D1／2)에서의 제1 렌즈의 물체 측의 면의 기울기를 나타내고, D1은 제1 렌즈의 물체 측의 면의 유효지름을 나타낸다. 축외 수차가 밸런스 좋게 보정될 수 있다.
본 발명의 촬상렌즈 및 촬상장치(청구항 7, 8, 15 및 16에 대응)의 또 다른 실시예에 따르면,
제2 렌즈의 상측의 면이 조건식(7) 55°＜｜ θ2(h)｜＜80°을 만족하고, 여기서, θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에서의 제2 렌즈의 상측의 면의 기울기를 나타내고, D2는 제2 렌즈의 상측의 면의 유효지름을 나타낸다. 따라서, 축외 수차가 밸런스 좋게 보정될 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
본 발명에 따른 촬상 렌즈 및 촬상 장치의 바람직한 실시예를 이하 첨부한 도면을 참조해 설명한다.
도 1, 3, 5, 및 7을 참조하면, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는, 물체 측에서 순서대로 배열된 제1 렌즈(G1), 제2 렌즈(G2), 개구 조리개(IR)를 가진다. 제1 렌 즈(G1)는 물체 측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력 지수(이하, 굴절률이라 한다)을 가지고, 제2 렌즈(G1)는 상면을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절률을 가진다.
이러한 구성에 의하면, 촬상 렌즈가 2매의 렌즈와 같이 적은 수의 렌즈로 구성되면서, 고화소의 촬상 소자에 적합한 높은 광학 성능을 가지는 매우 소형의 촬상 렌즈가 만들어지고, 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)이 만족되고,
(1) 0.2＜f／f1＜1.0,
(2) 1.05＜L／f＜1.38 및
(3) n(ave)＞1.7,
여기서,
f는 모든 렌즈를 포함하는 시스템(이하, "전체 렌즈 시스템"의 초점거리,
f1는 제1 렌즈의 초점거리,
L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거리를 나타내고(백 삽입 유리에 대한 공기 환산 두께에 대하여 계산이 행해진다),
n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈의 d선에서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.
상기 조건식(1)은 전체 렌즈 시스템의 초점거리(f)와 제1 렌즈(G1)의 초점거리(f1)의 비를 규정하는 것으로, 제1 렌즈(G1)의 굴절력을 제한하고 있다. 이 비율이 조건식(1)의 하한치 이하인 경우, 수차 보정에는 유리하지만, 렌즈 전체 길이가 증가한다. 이것은 소형화를 실현할 수 없게 만든다. 한편, 이 비율이 조건식(1)의 상한치 이상인 경우, 축외 수차의 보정, 특히 코마 수차와 상면 왜곡수차의 보정이 곤란해진다.
상기 조건식(2)는 렌즈계의 전체 길이(L)와 전체 렌즈 시스템의 초점거리(f)의 비를 규정하므로, 렌즈계의 크기와 렌즈계에서 발생하는 수차량의 밸런스를 규정하고 있다. 이 비율이 조건식(2)의 하한치 이하인 경우, 소형화에는 유리하면서, 각 렌즈의 굴절력이 증가한다. 이것은 축외 수차의 보정, 특히 코마 수차와 상면 왜곡수차의 보정이 곤란해진다. 또한, 각 렌즈의 충분한 원주 두께를 확보하는 것이 곤란해지므로, 성형 처리상의 문제도 발생한다. 한편, 이 비율이 조건식(2)의 상한치 이상인 경우, 수차 보정에 유리하면서 렌즈 전체 길이가 증가한다. 이것은 소형화를 실현하는 것을 어렵게 한다.
상기 조건식(3)은 각각의 구성 렌즈의 d선에 있어서 굴절률의 평균치를 규정하므로, 사용하는 렌즈의 굴절률을 제한하고 있다. 이 비율이 조건식(3)의 하한치 이하이면, 각면의 굴절률이 부족하므로, 렌즈 전체 길이가 증가한다. 이것은 소형화를 실현할 수 없다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈에서, 제1 렌즈(G1)와 제2 렌즈(G2)의 사이에 개구 조리개(IR)가 배치되므로써, 양산성, 저가 및 고성능으로 향상된 촬상 렌즈의 제공을 가능하게 한다. 특히, 개구 조리개(IR)가 사이에 배치된, 제1 및 제2 렌즈(G1, G2)가 거의 대칭적으로 배치된다. 이 경우, 2개의 렌즈(G1, G2)간의 불완전한 축정렬에 대한 민감도가 낮으므로, 고가의 장치와 시간을 필요로 하는 정렬 조립이 불필요하므로, 양산성이 뛰어나다.
바람직하게, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 다음의 조건식을 만족한다.
(4) 0.05 d1／f 0.09
(5) 0.10 d2／f 0.18
여기서, f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리,
d1은 제1 렌즈의 상측의 면으로부터 개구 조리개까지의 거리,
d2는 개구 조리개로부터 제2 렌즈의 물체 측의 면까지의 거리이다.
상기 조건식(4)는 제1 렌즈(G1)의 상측의 면에서 개구 조리개(IR)까지의 거리(d1)와 렌즈계 전체의 초점 거리(f)의 비를 규정한다. 상기 조건식(5)는 개구 조리개(IR)로부터 제2 렌즈(G2)의 물체 측의 면까지의 거리(d2)와 렌즈계 전체의 초점거리(f)의 비를 규정한다. 그러므로, 개구 조리개(IR)의 위치가 규정되어 있다. 이 비율이 각각의 조건식(4), (5)의 상한치 이상인 경우, 축외 수차의 보정, 특히 상면 왜곡수차의 보정이 곤란해진다. 한편, 이 비율이 각각의 조건식(4), (5)의 하한치 이하인 경우, 렌즈의 원주 두께가 확보한 상태로 소망하는 위치에 조리개를 배치하는 것이 물리적으로 곤란하다.
더욱이, 본 발명에 따른 촬상 렌즈에서, 제1 렌즈(G1)의 물체 측 면과 제2 렌즈(G2)의 상측 면이 비구면 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 코마 수차와 왜곡 수차가 적절히 보정될 수 있다.
더욱이, 촬상 렌즈는 이하의 조건식중 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.
(6) 55° ＜｜θ1(h)｜＜80°
(7) 55° ＜｜θ2(h)｜＜80 °
여기서, θ1(h)는 높이 h(=D1／2)에 있어서의 제1 렌즈의 물체 측 면의 기울기, D1은 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효지름을 나타내고,
θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에 있어서의 제2 렌즈의 상측 면의 기울기, D2는 제2 렌즈의 상측 면의 유효지름을 나타낸다.
상기 조건식(6)은 광선의 최외 유효부에서 제1 렌즈(G1)의 물체 측 면의 기울기를 규정한다. 상기 조건식(7)은 광선의 최외 유효부에서 제2 렌즈(G2)의 상측 면의 기울기를 규정하고 있다. 이러한 조건식(6), (7) 가운데 적어도 하나가 만족되면, 축외 수차가 균형있게 보정될 수 있다.
이하에, 본 발명에 따른 촬상 렌즈의 실시예 및 수치 실시예를 도 1 ∼ 도 8 및 표 1 ～ 표 9를 참조하여 설명한다.
수치 실시예에서 사용되는 기호는 다음과 같이 표현된다.
FNo　: F넘버
f　: 렌즈계 전체의 초점거리
ω2 :　대각의 전화각
Si　물체 측에서의 순서로 i번째의 면(면 Si)(i=수)
Ri　상기 면(Si)의 곡률 반경
di　물체 측에서 순서대로 i번째의 면과 i＋1번째의 면과의 사이의 면거리
ni　제i 렌즈의 d선(파장: 587.6 nm)에서의 굴절률
i　제i 렌즈의 d선(파장: 587.6 nm)에서의 아베수
또, 비구면 형상은, 다음 식(1)로 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112005046164156-PAT00001
여기서,
X : 비구면의 깊이,
H : 광축으로부터의 높이,
R : 곡률 반경,
K : 원추 정수,
A, B, C, D, 및 E : 각각 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면 계수
(제1 실시예)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시예의 촬상 렌즈는, 물체 측에서 순서대로 배치된 제1 렌즈(G1), 제2 렌즈(G2), 개구 조리개(IR)로 구성된다.
제1 렌즈(G1)는 물체 측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(G2)는 상측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가진다. LPF는 제2 렌즈(G2)와 결상면(IMG)의 사이에 삽입된 로패스 필터(low pass filter)이다.
표 1은 실시예 1에 구체적 수치가 적용된 경우에 수치 실시예 1에 따른 광학 계의 데이터를 나타낸다.
[표1]
Figure 112005046164156-PAT00002
제1 실시예에 있어서, 제1 렌즈(G1)의 양 면(s1, s2) 및 제2 렌즈(G2)의 양 면(s4, s5)은 비구면 형상으로 각각 구성된다. 표 2는 각각의 면(s1, s2, s4, s5)의 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면 계수(A, B, C, D, 및 E)를 수치 실시예 1에서의 원추 정수와 함께 나타낸다.
[표 2]
Figure 112005046164156-PAT00003
도 2는 수치 실시예 1에 따른 구면 수차, 비점수차 및 왜곡 수차의 도면을 나타낸다. 구면 수차도에 있어서, 실선은 d선으로 구면 수차를 나타내고, 파선은 C선으로 구면 수차를 나타내고, 일점 쇄선은 g선으로 구면 수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 새지털 상면을 나타내고, 파선은 메리지오널 상면을 나타낸다.
표 1로부터 알 수 있듯이, 수치 실시예 1에 따르면, 전체 길이가 5.17 mm로 짧고, 각 수차가 양호하게 보정되고 있는 것을 도 2로부터 알 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도면이다. 제2 실시예의 촬상 렌즈는, 물체 측에서 순서대로 배치된 제1 렌즈(G1), 제2 렌즈(G2), 개구 조리개(IR)로 구성된다. 제1 렌즈(G1)는 물체 측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(G2)는 상측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가진다. LPF는 제2 렌즈(G2)와 결상면(IMG)의 사이에 삽입된 로패스 필터이다.
표 3은 실시예 2에 구체적 수치가 적용된 경우에 수치 실시예 2에 따른 광학계의 데이터를 나타낸다.
[표3]
Figure 112005046164156-PAT00004
제2 실시예에 있어서, 제1 렌즈(G1)의 양 면(s1, s2) 및 제2 렌즈(G2)의 양 면(s4, s5)은 비구면 형상으로 각각 구성된다. 표 4는 각각의 면(s1, s2, s4, s5)의 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면 계수(A, B, C, D, 및 E)를 수치 실시예 1에서의 원추 정수와 함께 나타낸다.
[표 4]
Figure 112005046164156-PAT00005
도 4는 수치 실시예 2에 따른 구면 수차, 비점수차 및 왜곡 수차의 도면을 나타낸다. 구면 수차도에 있어서, 실선은 d선으로 구면 수차를 나타내고, 파선은 C선으로 구면 수차를 나타내고, 일점 쇄선은 g선으로 구면 수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 새지털 상면을 나타내고, 파선은 메리지오널 상면을 나타낸다.
표 3으로부터 알 수 있듯이, 수치 실시예 2에 따르면, 전체 길이가 5.52 mm로 짧고, 각 수차가 양호하게 보정되고 있는 것을 도 4로부터 알 수 있다.
(제3 실시예)
도 5는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도면이다. 제3 실시예의 촬상 렌즈는, 물체 측에서 순서대로 배치된 제1 렌즈(G1), 제2 렌즈(G2), 개구 조리개(IR)로 구성된다. 제1 렌즈(G1)는 물체 측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(G2)는 상측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가진다. LPF는 제2 렌즈(G2)와 결상면(IMG)의 사이에 삽입된 로패스 필터이다.
표 5는 실시예 3에 구체적 수치가 적용된 경우에 수치 실시예 3에 따른 광학계의 데이터를 나타낸다.
[표5]
Figure 112005046164156-PAT00006
제3 실시예에 있어서, 제1 렌즈(G1)의 양 면(s1, s2) 및 제2 렌즈(G2)의 양 면(s4, s5)은 비구면 형상으로 각각 구성된다. 표 6은 각각의 면(s1, s2, s4, s5)의 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면 계수(A, B, C, D, 및 E)를 수치 실시예 1에서의 원추 정수와 함께 나타낸다.
[표 6]
Figure 112005046164156-PAT00007
도 6은 수치 실시예 3에 따른 구면 수차, 비점수차 및 왜곡 수차의 도면을 나타낸다. 구면 수차도에 있어서, 실선은 d선으로 구면 수차를 나타내고, 파선은 C선으로 구면 수차를 나타내고, 일점 쇄선은 g선으로 구면 수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 새지털 상면을 나타내고, 파선은 메리지오널 상면을 나타낸다.
표 5로부터 알 수 있듯이, 수치 실시예 3에 따르면, 전체 길이가 4.77 mm로 짧고, 각 수차가 양호하게 보정되고 있는 것을 도 6으로부터 알 수 있다.
(제4 실시예)
도 7은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 렌즈 구성을 나타내는 도면이다. 제4 실시예의 촬상 렌즈는, 물체 측에서 순서대로 배치된 제1 렌즈(G1), 제2 렌즈(G2), 개구 조리개(IR)로 구성된다. 제1 렌즈(G1)는 물체 측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(G2)는 상측을 향하는 볼록면을 가지는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가진다. LPF는 제2 렌즈(G2)와 결상면(IMG)의 사이에 삽입된 로패스 필터이다.
표 7은 실시예 4에 구체적 수치가 적용된 경우에 수치 실시예 4에 따른 광학계의 데이터를 나타낸다.
[표7]
Figure 112005046164156-PAT00008
제4 실시예에 있어서, 제1 렌즈(G1)의 양 면(s1, s2) 및 제2 렌즈(G2)의 양 면(s4, s5)은 비구면 형상으로 각각 구성된다. 표 8은 각각의 면(s1, s2, s4, s5)의 4차, 6차, 8차, 10차 및 12차의 비구면 계수(A, B, C, D, 및 E)를 수치 실시예 1에서의 원추 정수와 함께 나타낸다.
[표 8]
Figure 112005046164156-PAT00009
도 8은 수치 실시예 4에 따른 구면 수차, 비점수차 및 왜곡 수차의 도면을 나타낸다. 구면 수차도에 있어서, 실선은 d선으로 구면 수차를 나타내고, 파선은 C선으로 구면 수차를 나타내고, 일점 쇄선은 g선으로 구면 수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 새지털 상면을 나타내고, 파선은 메리지오널 상면을 나타낸다.
표 7로부터 알 수 있듯이, 수치 실시예 4에 따르면, 전체 길이가 4.98 mm로 짧고, 각 수차가 양호하게 보정되고 있는 것을 도 8로부터 알 수 있다.
표 9는 각 수치 실시예 1~4에 있어서의 조건식 (1)~(7)의 수치 데이터를 나타낸다.
[표 9]
Figure 112005046164156-PAT00010
도 9 ～ 도 11은 상기 촬상 렌즈중 하나를 사용한 촬상 장치의 실시의 형태를 나타낸다. 도시된 실시의 형태는 디지털 카메라를 내장한 휴대 전화에 본 발명이 적용된 것이다.
도 9 및 도 10은 휴대 전화(10)의 외관을 나타내는 것이다.
휴대 전화(10)는 표시부(20)와 본체부(30)가 중앙의 경첩부에서 접을 수 있게 연결된 구성이다. 휴대시에는 도 10에 나타내듯이 표시부(20)와 본체부(30)가 접혀진 상태로 놓여지는 접힌 상태로 휴대폰(10)이 놓여지고, 전화와 같이 사용시에는 도 9에 나타내듯이 표시부(20)와 본체부(30)가 열려진 상태로 놓여지는 열린 상태로 휴대폰(10)이 놓여진다.
기지국과 무선 전파의 송수신을 위한 안테나(21)가 표시부(20)의 배면측의 일측부 근방의 위치에 출납 자재로 설치된다. 또한, 액정 표시(LCD) 패널(22)이 표시부(20)의 내면에 배치되어 있다. LCD 패널(22)은 거의 내면 전체를 차지하는 크기를 가지고, 스피커(23)는 LCD 패널(22)의 상부에 배치되어 있다. 더욱이, 디지털 카메라의 촬상부(1)가 표시부 20에 배치되어 있고, 이 촬상부(1)의 촬상 렌즈(1a)가 표시부(20)의 배면에 관통 개구(24)를 통하여 바깥쪽을 보도록 형성되어 있다. 촬상부의 용어는 촬상 렌즈(1a)와 촬상 소자(1b)에 의해서 구성되는 것으로서 사용하고 있다. 더욱 자세하게는, 촬상 렌즈(1a)와 촬상 소자(1b)는 동시에 표시부(20)에 설치되어야 하지만, 카메라 제어부나 기록 매체와 같은 디지털 카메라의 다른 구성 소자는 본체부(30)에 배치될 수 있다. "촬상부"라는 용어는 이 개념을 명확하게 하기 위해서 사용된다.
또한, 적외 통신부(25)가 표시부(20)의 말단부에 배치되고, 적외선 발광소자(미도시)와 적외선 수광 소자(미도시)가 적외 통신부에 설치되어 있다.
"0" ～ "9"의 숫자 키, 발호키, 전원 온/오프키와 같은 조작키(31(31, 31, …)가 본체부(30)의 내면에 설치되어 있고, 조작키(31)의 하부에 마이크로폰(32)이 배치되어 있다. 또, 본체부(30)의 측면에는 메모리 카드 슬롯(33)이 설치되어 있고, 메모리 카드 슬롯(33)을 통하여 메모리 카드(40)는 본체부(30)에 삽입되거나 제거될 수 있다.
도 11은 휴대 전화(10)의 구성을 나타내는 블록도이다.
휴대 전화(10)는 CPU(Central Processing Unit)(50)을 갖추어 휴대 전화(10) 의 전체의 동작을 제어한다. 더욱 상세하게는, CPU(50)는 ROM(Read Only Memory)(51)에 기억되고 있는 제어 프로그램을 RAM(52)(Random Access Memory)에 전개하고, 버스(53)를 통하여 휴대 전화(10)의 동작을 제어한다.
카메라 제어부(60)는 촬상 렌즈(1a)와 촬상 소자(1b)로 구성된 촬상부(1)를 제어해, 정지화 및 동영상을 획득하고, 얻어진 영상정보를 예를 들면 JPEG, MPEG으로 압축하여 버스(53)에 싣는다. 버스(53)에 실린 화상 정보는 RAM(52)에 일시적으로 저장되어, 필요에 따라서 메모리 카드 인터페이스(41)에 출력된다. 영상정보는 메모리 카드 인터페이스(41)를 통하여 예를 들면 메모리 카드(40)에 저장되거나, 혹은, 표시 제어부(54)를 통하여 LCD 패널(22)에 표시된다. 또한, 마이크로폰(32)을 통한 영상 획득시에 동시에 기록된 음성 정보는 예를 들면 음성 코덱(70)을 통하여 영상정보와 함께 RAM(52)에 일시적으로 저장되거나 메모리 카드(40)에 저장된다. 오디오 정보는 LCD 패널(22)에의 화상 표시와 동시에 음성 코덱(70)을 통하여 스피커(23)로부터 출력된다. 또한, 화상 정보 및 음성 정보와 같은 정보는 필요에 따라서, 적외선 인터페이스(55)에 출력된다. 그러면 이 정보는 적외선 인터페이스(55)에 의해서 적외선 통신부(25)를 통하여 외부에 출력되고, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistance)와 같은 유사한 적외선 통신부를 갖춘 외부 정보 기기에 전달된다. RAM(52)이나 메모리 카드(40)와 같은 매체에 저장된 화상 정보에 따라서 LCD 패널(22) 동영상 혹은 정지화상이 표시된다고 가정한다. 이 경우, 카메라 제어부(60)에 있어서, RAM(52)이나 메모리 카드(40)에 저장되어 있는 대응하는 파일이 예를 들면 복호되고, 압축 해제되어, 화상데이터가 표시 제어부(54)에 보내진다.
통신 제어부(80)는 안테나(21)를 통하여 기지국과 전파의 송수신을 실시한다. 음성 통신 모드에 있어서, 통신제어부(80)는 수신한 음성 정보를 처리한 후, 처리한 음성 정보를 음성 코덱(70)을 통하여 스피커(23)에 출력한다. 또한, 통신제어부(80)는 마이크로폰(32)에 집음된 음성을 음성 코덱(70)을 통하여 수신하고, 소정의 처리를 가한 후, 그 오디오를 송신한다.
촬상 렌즈(1a)는 짧은 깊이로 구성될 수 있으므로, 촬상 렌즈(1a)는 휴대 전화(10)와 같은 두께에 제약이 있는 기기 또는 소자에 용이하게 탑재할 수 있다. 실시의 형태는, 본 발명 촬상 장치를 휴대 전화에 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명 촬상 장치는 퍼스널 컴퓨터, PDA와 같은 다른 정보 기기에도 적용할 수 있는 것은 물론이다. 본 발명 촬상 장치는 이들 정보 기기에 적용해 현저한 장점을 가진다.
각각의 실시의 형태 및 수치 실시예에서 기술되고 나타낸 구조 및 형상 및 수치는 본 발명을 실시하기 위해 사용된 단지 일 예이므로, 구체적인 사항들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명의 산업적인 응용성 및 가능성으로서, 소형, 특히 전체 길이가 짧고, 고성능을 가지므로, 예를 들면, 소형의 정보 기기, 휴대 전화, PDA 및 퍼스널 컴퓨터에서 화상을 취득하기 위해 사용하는데 적합이다.
본 발명은 본 기술에서 숙련된 자에 의해 디자인상의 필요 및 다른 요인에 의해 첨부된 청구 범위 및 그에 대응하는 것에 있기만 하면 여러 가지 변경, 결합 및 부 결합 및 대체가 가능하다.

Claims (16)

  1. 물체 측을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와,
    개구 조리개와,
    상면을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개 및 상기 제2 렌즈는 물체 측에서 순서대로 배열되고,
    촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (1) 0.2＜f／f1＜1.0,
    (2) 1.05＜L／f＜1.38 및
    (3) n(ave)＞1.7,
    여기서,
    f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고,
    f1는 제1 렌즈의 초점거리를 나타내고,
    L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거리를 나타내고(단, 백 삽입 유리에 대한 공기 환산에 대하여 계산이 행해짐),
    n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈 즉, 제1 및 제2 렌즈의 d선에 있어 서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.
  2. 제1 항에 있어서,
    이하의 조건식(4) 및 (5)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (4) 0.05 d1／f 0.09,
    (5) 0.10 d2／f 0.18,
    여기서,
    f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고,
    d1은 제1 렌즈의 상측의 면에서 개구 조리개까지의 거리를 나타내고,
    d2는 개구 조리개로부터 제2 렌즈의 물체 측의 면까지의 거리를 나타낸다.
  3. 제1 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 렌즈의 물체 측의 면과 상기 제2 렌즈의 상측의 면은 서로 비구면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  4. 제2 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 렌즈의 물체 측의 면과 상기 제2 렌즈의 상측의 면이, 비구면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측의 면이 이하의 조건식(6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (6) 55°＜｜ θ1(h)｜＜80°
    여기서,
    θ1(h)는 높이 h(=D1／2)에서의 제1 렌즈의 물체 측의 면의 기울기를 나타내고, D1은 제1 렌즈의 물체 측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측의 면이 이하의 조건식(6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (6) 55°＜｜ θ1(h)｜＜80°
    여기서,
    θ1(h)는 높이 h(=D1／2)에서의 제1 렌즈의 물체 측의 면의 기울기를 나타내고, D1은 제1 렌즈의 물체 측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 상측의 면이 이하의 조건식(7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (7) 55．＜｜ θ2(h)｜＜80．
    여기서,
    θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에서의 제2 렌즈의 상측의 면의 기울기를 나타내고, D2는 제2 렌즈의 상측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 상측의 면이 이하의 조건식(7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
    (7) 55°＜｜ θ2(h)｜＜80°
    여기서,
    θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에서의 제2 렌즈의 상측의 면의 기울기를 나타내고, D2는 제2 렌즈의 상측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  9. 물체 측을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 개구 조리개와, 상면을 향하여 볼록면이 있는 메니스커스 형상을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개 및 상기 제2 렌즈는 물체 측에서 순서대로 배열된 촬상렌즈와,
    상기 촬상 렌즈에 의해서 형성된 광학 상을 신호로 변환하는 촬상 소자를 포함하여 구성되고,
    상기 촬상 렌즈가 이하의 조건식 (1), (2) 및 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (1) 0.2＜f／f1＜1.0,
    (2) 1.05＜L／f＜1.38 및
    (3) n(ave)＞1.7,
    여기서,
    f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고,
    f1는 제1 렌즈의 초점거리를 나타내고,
    L은 제1 렌즈의 물체 측의 면으로부터 상면까지의 광축상의 거리를 나타내고(단, 백 삽입 유리에 대한 공기 환산에 대하여 계산이 행해짐),
    n(ave)은 렌즈계를 구성하는 2개의 렌즈 즉, 제1 및 제2 렌즈의 d선에 있어서의 굴절률의 평균치를 나타낸다.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 이하의 조건식(4) 및 (5)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (4) 0.05 d1／f 0.09,
    (5) 0.10 d2／f 0.18,
    여기서,
    f는 전체 렌즈 시스템의 초점거리를 나타내고,
    d1은 제1 렌즈의 상측의 면에서 개구 조리개까지의 거리를 나타내고,
    d2는 개구 조리개로부터 제2 렌즈의 물체 측의 면까지의 거리를 나타낸다.
  11. 제9 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 렌즈의 물체 측의 면과 상기 제2 렌즈의 상측의 면은 서로 비구면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 렌즈의 물체 측의 면과 상기 제2 렌즈의 상측의 면이, 비구면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측의 면이 이하의 조건식(6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (6) 55°＜｜ θ1(h)｜＜80°
    여기서,
    θ1(h)는 높이 h(=D1／2)에서의 제1 렌즈의 물체 측의 면의 기울기를 나타내고, D1은 제1 렌즈의 물체 측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측의 면이 이하의 조건식(6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (6) 55°＜｜ θ1(h)｜＜80°
    여기서,
    θ1(h)는 h(=D1／2)에서의 제1 렌즈의 물체 측의 면의 기울기를 나타내고, D1은 제1 렌즈의 물체 측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 상측의 면이 이하의 조건식(7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (7) 55°＜｜ θ2(h)｜＜80°
    여기서,
    θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에서의 제2 렌즈의 상측의 면의 기울기를 나타내고, D2는 제2 렌즈의 상측의 면의 유효지름을 나타낸다.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 상측의 면이 이하의 조건식(7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (7) 55°＜｜ θ2(h)｜＜80°
    여기서,
    θ2(h)는 높이 h(=D2／2)에서의 제2 렌즈의 상측의 면의 기울기를 나타내고, D2는 제2 렌즈의 상측의 면의 유효지름을 나타낸다.
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