KR20080034394A - 촬상 렌즈 및 촬상장치 - Google Patents

Abstract

촬상렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비한다. 이들 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성되고, IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성되고, 이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족한다. (A0) 0.3<f/f1<1.5, (A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9, (A2) 0.3 <D2/D3<0.5. 단, f는 전체 시스템의 초점거리, f1은 제1렌즈의 초점거리, f2은 제2렌즈의 초점거리, D2은 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리, D3은 조임으로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

촬상 렌즈, 촬상장치, 개구 조리개, IR 컷오프 필터, 비구면

Description

촬상 렌즈 및 촬상장치{IMAGE CAPTURE LENS AND IMAGE CAPTURE APPARATUS}

본 발명은 촬상 렌즈 및 촬상장치에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 피사체의 영상을 고체촬상소자를 사용하여 받아들이는 디지털 입력 기기(디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라 등), 특히, 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 소형의 전자정보기기의 카메라부에 적합한 소형의 촬상 렌즈 및 이 촬상 렌즈를 사용한 촬상장치에 관한 것이다.

최근, 퍼스널컴퓨터 등의 보급에 따라, 손쉽게 화상정보를 디지털 기기에 입력할 수 있는 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라, 휴대전화용 카메라 모듈 등(이하 간단히 「디지털 카메라」라고 한다)이 개인 유저에게 보급되고 있다. 이러한 디지털 카메라는, 앞으로도 화상정보의 입력 기기로서 점점 보급될 것이 예상된다.

또한, 디지털 카메라에 탑재되는 CCD(Charge Coupled Device) CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)의 고체촬상소자의 소형화가 진전 되고 있고, 그것에 따라 디지털 카메라에도 한층 더 소형화가 요구되고 있다. 이 때문에, 디지털 입력 기기에 있어서 최대의 용적을 차지하는 촬상 렌즈에도, 콤팩트화가 강력하게 요망되고 있다. 촬상 렌즈를 소형화하기 위해서는 고체촬상소자의 사이즈를 작게 하는 것이 가장 용이한 방법이지만, 그것을 위하여는 수광소자의 사이즈를 작게 할 필요가 있다. 더구나, 고체촬상소자의 제조 난이도가 상승하는 동시에, 촬상 렌즈에 요구되는 성능도 높아진다.

한편, 고체촬상소자의 사이즈를 그대로 유지하고 촬상 렌즈의 사이즈를 작게 하면, 필연적으로 출사동 위치가 상면(image plane)에 근접해 버린다. 출사동 위치가 상면에 근접하면, 촬상 렌즈로부터 출사된 축외(off-axis) 광속이 상면에 대하여 비스듬히 입사하기 때문에, 고체촬상소자의 전방면에 설치되어 있는 마이크로렌즈의 집광성능이 충분하게 발휘되지 않는다. 이에 따라, 화상의 밝기가 화상 중앙부와 화상 주변부에서 극단적으로 변화한다고 하는 문제가 생기게 된다. 이 문제를 해결하기 위해서 촬상 렌즈의 출사동 위치를 멀리 떼어 놓으려고 하면, 어떻게 하더하도 촬상 렌즈 전체의 대형화를 피할 수 없어진다.

더구나, 최근의 저가격화 경쟁 때문에, 촬상 렌즈에도 저비용화의 요망이 강해지고 있다.

이상과 같은 요망에 대하여, 렌즈 3매 구성의 촬상 렌즈가 특허문헌 1∼3에 제안되어 있다.

일본국 특허공개 JP2001-272598호 공보에 개시되어 있는 렌즈 3매 구성의 촬상 렌즈는, 초점거리에 대하여 전체 길이가 약 3배 정도로서, 콤팩트하게 되어 있지 않다. 일본국 특허공개 JP2005-309210호 공보에 개시되어 있는 촬상 렌즈는, 콤팩트하지만, 제1 렌즈와 조리개가 밀착하고 있기 때문에 조리개를 수지 재료로 형성하려고 하면, 선단 형상을 뾰족해지게 하는 것이 성형상 곤란하여 고스트의 발생 원인이 된다. 일본국 특허공개 JP2005-258181호 공보에 개시되어 있는 촬상 렌즈는 제2렌즈의 파워가 강하기 때문에 콤팩트하게는 할 수 있지만, 조립상의 편심 민감도(decenter susceptibility)가 높아진다.

따라서, 광학성능이 양호하고 저비용의 콤팩트한 구조를 갖는 고체 촬상소자용의 촬상 렌즈 및 그것을 사용한 촬상장치를 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상(image)측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비한다. 상기 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성된다. 상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성된다. 더구나, 이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족한다:

(A0) 0.3<f/f1<1.5

(A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

(A2) 0.3<D2/D3<0.5

단,

f: 전체 시스템의 초점거리

f1: 제1렌즈의 초점거리

f2: 제2렌즈의 초점거리

D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

D3: 개구 조리개으로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 촬상 렌즈와, 상기 촬상 렌즈에 의해 형성된 광학상을 전기적 신호로 변환하는 촬상소자를 구비한 촬상장치가 제공된다. 상기 촬상 렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비한다. 상기 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성된다. 상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성된다. 더구나, 이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)를 만족한다.

(A0) 0.3<f/f1<1.5

(A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

(A2) 0.3<D2/D3<0.5

단,

f: 전체 시스템의 초점거리

f1: 제1렌즈의 초점거리

f2: 제2렌즈의 초점거리

D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

D3: 개구 조리개으로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

본 발명에 따르면, 광학성능이 양호하고 저비용으로 콤팩트한 구조를 갖는 고체활상소자용 촬상 렌즈와, 이 촬상 렌즈를 사용한 촬상장치가 제공된다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 촬상 렌즈 및 촬상장치를 도면을 참조해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비한다. 상기 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성된다. 상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성된다. 더구나, 이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족한다.

(A0) 0.3<f/f1<1.5

(A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

(A2) 0.3<D2/D3<0.5

단,

f: 전체 시스템의 초점거리

f1: 제1렌즈의 초점거리

f2: 제2렌즈의 초점거리

D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

D3: 개구 조리개으로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

본 발명의 촬상 렌즈는, 물체측에서 순차적으로 양, 음, 양이라고 하는 파워 배분을 갖도록 구성되고, 제1렌즈와 제2렌즈와의 사이에 개구 조리개가 배치되고 있어, 3매 구성의 단초점 렌즈로서는 양호한 광학성능을 얻는데 적합한 구성으로 되어 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 결상 위치부터 출사동까지의 거리를 길게 취할 수 있다. 이것은 렌즈계의 최종면에서 출사되는 각 광속의 광축과 주 광선이 이루는 각도가 작아져, 고체촬상소자에의 입사각도가 좁아지는 것을 방지한다는 것을 의미한다. 이에 따라, 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는, 3매라고 하는 적은 매수의 렌즈를 구비한 저렴하고 간단한 렌즈 구성을 가지면서도, 비구면렌즈를 사용하는 동시에 파워 배분을 적절하게 설정함으로써, 촬상 렌즈의 수차가 충분히 양호하게 보정되어, 고성능을 달성하고 있다.

조건식 (A0)는, 제1렌즈의 양의 굴절률을 규정하는 것이다. 조건식 (A0)의 상한값을 하회함으로써 촬상 렌즈의 광학 전체길이를 소형화하는 동시에 제1렌즈에 필요한 양의 굴절률을 유지할 수 있다. 한편, 하한값을 상회함으로써 제1렌즈의 굴절률이 지나치게 커지는 것을 방지하여, 고차의 코마수차를 작게 억제하는 동시에, 구면수차의 보정이 쉬워진다.

조건식 (A1)은, 제2렌즈의 음의 굴절률을 규정하는 것이다. 조건식 (A1)의 하한값을 상회하는 것으로 필요한 유효 직경을 확보할 수 있는 동시에 제조 민감도를 억제하는 것이 가능해진다. 한편, 상한값을 하회함으로써 제 2 렌즈에 필요한 음의 굴절률을 유지하는 것이 가능해진다.

조건식 (A2)는, 제2렌즈의 유효 직경을 확보하는 동시에, 미광의 보정을 양호하게 하기 위한 수지 재료로 이루어진 개구 조리개의 최적의 성형 형상을 확보하기 위해서 필요한 개구 조리개의 위치를 규정하는 것이다. 조건식 (A2)의 상한값을 하회함으로써 촬상소자에의 광선의 입사각을 낮게 억제하는 것이 가능해진다. 한편, 조건식 (A2)의 하한값을 상회하는 것으로 제2렌즈의 유효 직경을 작게 억제하는 것이 가능해지는 동시에, 수지 재료로 이루어지는 개구 조리개의 선단 형상을 예각으로 가공하기 위한 성형조건을 확보하는 것이 가능해진다. 이때, 개구 조리개의 형상은 양측에서 경사면이 있는 상태에서 선단부가 성형됨으로써, 성형시에 수지가 흘러들어가기 쉽게 하고, 또한, 선단을 예각으로 형성하는 것이 가능해진다. 개구 조리개의 선단이 예각으로 형성됨으로써, 선단부의 면적을 작게 하는 것이 가능해지기 때문에, 반사면이 작아져, 반사에 의한 미광의 발생을 적게 하는 것이 가능해진다. 더구나, 개구 조리개의 제1렌즈측을 향하는 경사면은 제2렌즈측을 향하 는 면에 대하여 광학축을 기준으로 했을 때 각도가 큰 각도를 갖는다. 따라서, 조리개의 입사면측의 경사부에서 반사하는 미광이 제2렌즈를 넘어 도달하기 어려워지므로, 미광 대책에는 한층 더 좋다.

본 발명에 따른 촬상 렌즈에서는, 개구 조리개의 물체측에 제1렌즈가 배치되고, 개구 조리개의 상면측에 제2렌즈 및 제3렌즈가 배치되어 있다. 이에 따라, 수지재료로 이루어지는 개구 조리개의 물체측과 상면측과의 파워 밸런스 조건과 제조 조건을 모두 충족시킬 필요가 있다. 조건식 (A0)∼ (A2)의 상한값을 상회하면, 고차의 코마수차의 조건을 충족시키는 것이 곤란하게 된다. 이들 상한값을 상회하면, 후자의 조건을 충족시키는 것이 곤란하게 되어, 상면 만곡(field curvature)의 보정이 곤란하게 된다.

상기한 개구 조리개의 형상에 의존하는 미광의 발생에 대해서 도 5을 참조해서 이하에서 상세하게 설명한다.

개구 조리개 S가 제1렌즈에 가까워지면, 도 5에 나타낸 것과 같이, 개구 조리개 S가 형성되는 부재(카메라 케이스나 렌즈 경통의 일부)의 물체측면 "a"에 경사면을 형성할 수 없다. 이에 따라, 물체측면 "a"를 평면으로 하고, 상측면 "b"에서 시작하여 경사면 "c"을 형성해서 개구 조리개 S의 엣지를 형성해야만 한다. 도 5에 나타내는 형상이 되면, 평면 "a"와 경사면 "c"가 이루는 각도가 예각(도 6의 파선 부분 참조)이 된다. 따라서, 사출성형시에 수지재료가 선단부분 "d"까지 들어가기 어려워, 원하는 엣지를 갖는 개구 조리개 S를 형성할 수 없고, 예측하지 않은 부정형의 면 "e"가 생겨 버린다. 그리고, 이와 같은 부정형의 면 "e"에서 반사된 빛 L(stray)이 미광이 되어 버린다. 따라서, 조건식 (A2)의 하한값을 상회하는 것이 필요하다.

또한, 도 7에 나타낸 것과 같이, 물체측면 "a" 및 상측면 "b"의 양쪽에서 경사면을 형성할 수 있으면, 성형시의 수지 재료의 유입 부족에 의한 부정형의 면의 발생은 방지할 수 있다. 그리고, 도 7에 실선으로 나타낸 것과 같이, 물체측의 경사면 "f"와 광학축 X의 사이에 이루는 각도 α가 상면측의 경사면 g와 광학축 X의 사이에 이루는 각도 β보다 클 경우에는, 상기 경사면 "f"에 의해 반사된 빛 L(keep out)은, 개구 조리개 S보다 상측으로 들어가 가는 일이 없어, 광학상의 형성에 관해서 방해가 되는 일이 없다(도 8 참조). 그렇지만, 도 7에 일점쇄선으로 나타낸 것과 같이, 물체측의 경사면 h와 광학축 X의 사이에 이루는 각도 γ가 상면측의 경사면 I와 광학축 X의 사이에 이루는 각도 σ보다 작을 경우에는, 물체측의 경사면 h에서 반사한 빛 L(stray)이 상면측(제2렌즈측)에 들어가기 쉬워져, 미광이 되기 쉽다. 따라서, 조건식 (A2)의 상한값을 하회하는 것이 필요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌렌즈에 있어서는, 이하의 조건식 (A3) 및 (A4)를 만족하는 것이 바람직하다.

(A3) f/D8<35

(A4) Nd4>1.6

단,

D8: IR 컷오프 필터의 두께

Nd4: IR 컷오프 필터의 d선에서의 굴절률로 한다.

조건식 (A3)는 IR 컷오프 필터의 두께를 규정하는 것이다. 조건식 (A3)의 상한값을 상회하면, 렌즈 전체길이가 커져버린다.

조건식 (A4)는 IR 컷오프 필터의 굴절률을 규정하는 것이다. 조건식 (A4)의 하한값을 하회하면, IR 컷오프 필터가 소정의 기능을 하기 위해서는, 그것의 두께를 조건식 (A3)의 상한값을 넘어서 두껍게 하지 않으면 안되어, 렌즈 전체길이가 커져 버린다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 렌즈에 있어서는, 편심이나 틸트에 관한 민감도를 하강시켜서 제조후의 안정된 성능을 유지하고, 또한, 상면 만곡을 양호하게 보정하기 위해서, 이하의 조건식 (A5)를 만족하는 것이 바람직하다.

(A5) 0.05<f/f3<0.1

단,

f3: 제3렌즈의 초점거리로 한다.

조건식 (A5)는 제3렌즈군의 초점거리를 규정하는 것이다. 조건식 (A5)의 상한값을 하회함으로써 제조에 있어서의 광학축 편심 및/또는 틸트에 의한 상면 성능의 민감도를 작게 할 수 있어, 상면 만곡을 작게 하는 것이 가능해진다. 한편, 하한값을 상회하는 것으로 제3렌즈에 필요한 양의 굴절률을 유지하는 것이 가능해진다. 다음에, 본 발명의 촬상 렌즈의 구체적인 실시예 및 상기 실시예에 구체적인 수치를 적용한 수치 실시예에 대해서 도면 및 표를 참조해서 설명한다.

이때, 각 실시예에 있어서 비구면이 도입되고 있고, 각각의 비구면 형상은 다음 수학식 1에 의해 정의되는 것으로 한다.

이때, 수학식 1에 있어서, C은 곡률, k는 원추상수, Y는 광학축으로부터의 높이, An은 n차의 비구면계수이다.

도 1은 본 발명의 촬상 렌즈의 제1 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 촬상 렌즈(1)는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 굴절률을 가지는 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제1렌즈 L1, 수지재료로 이루어지는 개구 조리개 S, 물체측에 오목면을 향한 음 렌즈로 이루어지는 제2렌즈 L2, 물체측에 볼록면을 향한 양 렌즈로 이루어지는 제3렌즈 L3, 수지재료로 이루어지는 IR 컷오프 필터 L4를 구비한다. IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성된다. 이때, 도 1에 있어서 참조부호 P는 촬상면의 위치를 나타낸다.

하기 표 1의 상단에, 제1 실시예에 관한 촬상 렌즈(1)에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 1에 관한 촬상 렌즈의 초점거리 f, F 넘버 Fno. 및 화각(angle of field) 2ω를 나타낸다. 또한, 표1의 중단에, 각 렌즈면의 곡률반경 R, 각 렌즈의 중심 두께 및 각 렌즈 사이의 공기 간격(이하, 이것들을 총칭해서 축 표면 간격이라고 한다) D, 각 렌즈의 d선에 있어서의 굴절률 Nd 및 아베수 νd의 값을 나타낸다. 이때, 면 번호(표 1 중단의 Si, 표1 하단의 i)의 숫자 "i"는 물체측에서의 순 서를 나타내는 것이다. 또한, 표 1의 하단에는, 상기 비구면식에 표시되는 비구면의 원추상수 K 및 각 비구면계수 A4, A6, A8, … An의 값을 나타낸다. 또한, 표1의 하단 및 이하의 비구면계수를 나타내는 표에 있어서 "E-i"는 10을 밑으로 하는 지수 표현, 즉, "10^-i"를 나타내고 있어, 예를 들면 "0.12345E-05"는 "0.12345×10^-5"을 나타내고 있다.

[표 1]

f=3.87 Fno 3.25 2ω=61.6

도 2는 수치 실시예 1의 다양한 수차(구면수차, 비점수차 및 디스토션)를 나타내는 수차도이다. 이때, 구면수차도에 있어서, 실선은 d선에 대한, 점선은 C선에 대한, 일점쇄선은 g선에 대한, 파선은 F선에 대한, 2점쇄선은 e선에 대한, 각 구면 수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 사지탈(sagittal) 상면에 대한, 파선은 탄젠셜 상면에 대한, 각 수차를 나타내고 있다. 이들 수차도로부터 명확한 것과 같이, 수치 실시예 1에 따른 촬상 렌즈는, 각 수차가 양호하게 보정된 뛰어난 광학성능을 갖는 것을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 촬상 렌즈의 제2 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 촬상 렌즈(2)는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면 향한 양의 굴절률을 가지는 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제1렌즈 L1, 수지재료로 이루어지는 개구 조리개 S, 물체측에 오목면을 향한 음 렌즈로 이루어지는 제2렌즈 L2, 물체측으로 볼록면을 향한 양 렌즈로 이루어지는 제3렌즈 L3, 수지재료로 이루어지는 IR 컷오프 필터 L4를 구비한다. IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성된다. 이때, 도 3에 있어서 참조부호 P는 촬상면의 위치를 나타낸다.

하기 표2의 상단에, 제2 실시예에 관련되는 촬상 렌즈(2)에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 2에 관한 촬상 렌즈의 초점거리 f, F 넘버 Fno. 및 화각 2ω를 나타낸다. 또한, 표 2의 중단에, 각 렌즈면의 곡률반경 R, 각 렌즈의 중심 두께 및 각 렌즈 사이의 공기간격(이하, 이것들을 총칭해서 축 표면 간격으로 한다) D, 각 렌즈의 d선에 있어서의, 굴절률 Nd 및 아베수 νd의 값을 나타낸다. 이때, 면 번호(표2 중단의 Si, 표2 하단의 i)의 숫자 "i"는 물체측에서의 순서를 나타내는 것이다. 또한, 표2의 하단에는, 상기 비구면식에 표시되는 비구면의 원추상수 k 및 각 비구면계수 A4, A6, A8, … An의 값을 나타낸다.

[표 2]

f=3.87 Fno 3.25 2ω=62.05

도 4는 수치 실시예 2의 제 수차(구면수차, 비점수차 및 디스토션)을 나타낸 수차도이다. 이때, 구면수차도에 있어서, 실선은 d선에 대한, 점선은 C선에 대한, 일점쇄선은 g선에 대한, 파선은 F선에 대한, 2점쇄선은 e선에 대한, 각 구면수차를 나타낸다. 비점수차도에 있어서, 실선은 사지탈 상면에 대한, 파선은 탄젠셜 상면 에 대한, 각 수차를 나타내고 있다. 이들 수차도면으로부터 명확한 것과 같이, 수치 실시예 2에 관한 촬상 렌즈는, 각 수차가 양호하게 보정된 뛰어난 광학성능을 갖는 것을 알 수 있다.

이하의 표3에, 상기 수치 실시예 1 및 수치 실시예 2에 따른 촬상렌즈의 상기 조건식 (A0) 내지 (A5) 대응값을 나타낸다.

[표 3]

	실시예 1	실시예 2
A0	1.05	1.07
A1	-0.95	-2.94
A2	0.43	0.42
A3	38.70	3.99
A4	1.61	1.53
A5	0.09	0.09

표3에 나타낸 것과 같이, 수치 실시예 1, 수치 실시예 2에 따른 촬상 렌즈 모두 조건식 (A0) 내지 (A5)를 만족한다. 더구나, 상기 각 수차도에 나타낸 것과 같이, 각 수차 모두 양호하게 보정된 뛰어난 광학성능을 갖는다.

다음에, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촬상장치에 관하여 설명한다.

본 발명에 따른 촬상장치는, 촬상 렌즈와, 상기 촬상 렌즈에 의해 형성된 광학상을 전기적 신호로 변환하는 촬상소자를 구비한다. 상기 촬상 렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈 렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비한다. 이들 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성되고, 상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성되고, 이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족한다.

(A0) 0.3<f/f1<1.5

(A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

(A2) 0.3<D2/D3<0.5

단,

f: 전체 시스템의 초점거리

f1: 제1렌즈의 초점거리

f2: 제2렌즈의 초점거리

D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

D3: 개구 조리개으로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

도 9 내지 도 11에 본 발명의 촬상장치를 휴대전화의 카메라부에 적용한 실시예를 나타낸다.

도 9 및 도10은 휴대전화(10)의 외관을 나타낸 것이다.

휴대전화(10)는, 표시부(20)와 본체부(30)가 중앙의 힌지부에 절첩 가능하게 연결되도록 구성된다. 휴대전화는, 휴대시에는 도 9에 도시하는 바와 같이 접은 상태로 되고, 통화시 등의 사용시에는 도 10에 나타낸 것과 같이 표시부(20)과 본체부(30)가 열린 다른 위치로 변경된다.

표시부(20)의 배면측의 일측부에 근접한 위치에는 기지국에/기지국으로부터 전파의 송수신을 행하기 위한 안테나(21)가 출입이 가유롭게 설치된다. 또한, 표시부(20)의 내측면에는 상기 내측면의 거의 전체를 차지하는 크기의 액정 표시 패널(22)이 배치된다. 이 액정 표시 패널(22)의 윗쪽에는 스피커(23)가 배치되어 있다. 더구나, 이 표시부(20)에는 디지털 카메라부의 촬상 유닛(1A)이 배치되어 있다. 상기 촬상 유닛(1A)의 촬상 렌즈(1)(또는 촬상 렌즈(2))가 표시부(20)의 배면에 형성된 관찰 구멍(24)을 통해 바깥쪽으로 향하고 있다. 이때, 여기에서 "촬상 유닛"이란 용어는, 촬상 렌즈(1)와 촬상소자(4)를 포함하는 것으로 사용하고 있다. 즉, 촬상 렌즈(1)과 촬상소자(4)는 동시에 표시부(20) 내부에 설치될 필요가 있지만, 디지털 카메라부를 구성하는 그 밖의 부분, 예를 들면 카메라 제어부나 기록 매체 등은 본체부(30)에 배치되어도 되는 것을 명확히 하기 위해서 사용한 것이 "촬상 유닛"이라는 개념이다. 이때, 상기 촬상소자(4)로서는, 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 광전변환소자를 사용한 것이 적용가능하다. 또한, 촬상 렌즈 1이나 2로서는, 상기한 본 발명의 촬상 렌즈 1이나 2가 사용가능하다. 이와 달리, 상기한 실시예 이외의 형태로 실시되는 다른 실시예에 따른 촬상 렌즈를 사용할 수도 있다.

또한, 표시부(20)의 선단부에는 적외통신부(25)가 배치된다. 이 적외통신부(25)에는 적외선 발광소자와 적외선 수광소자(미도시)를 구비하고 있다.

본체부(30)의 내측면에는 "0" 내지 "9"의 숫자 키, 통화 키, 전원 키 등의 조작 키(31, 31, …)이 설치되어 있고, 조작 키(31, 31, …)가 배치된 부분의 아래쪽에는 마이크로폰(32)이 배치되어 있다. 또한, 본체부(30)의 측면에는 메모리 카드 슬롯(33)이 설치되고, 상기 메모리 카드 슬롯(33)을 통해 메모리 카드(40)를 본체부(30)에 삽입이탈할 수 있도록 되어 있다.

도11은 휴대전화(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.

휴대전화(10)는 CPU(Central Processing Unit)(50)를 구비하고, 상기 CPU(50)가 휴대전화(10)의 전체의 동작을 제어한다. 즉, CPU(50)는 ROM(Read Only Memory)(51)에 기억되어 있는 제어 프로그램을 RAM(52)(Random Access Memory)에 로드하고, 버스(53)를 통해 휴대전화(10)의 동작을 제어한다.

카메라 제어부(60)는 촬상 렌즈(1)와 촬상소자(4)로 이루어진 촬상 유닛(1A)를 제어해서 정지 화상 및 동영상 등의 화상의 촬영을 행한다. 얻어진 화상정보는 JPEG, MPEG 등의 압축가공 등을 행한 후, 버스(53)에 싣는다. 버스(53)에 실린 화상정보는, 상기 RAM(52)에 일시적으로 보존되고, 필요에 따라 메모리 카드 인터페이스(41)에 출력되어, 메모리 카드 인터페이스(41)에 의해 메모리 카드(40)에 보존되거나, 또는, 표시 제어부(54)를 통해 액정 표시 패널(22)에 표시된다. 또한, 촬영시에 동시에 마이크로폰(32)을 통해서 수록된 음성정보도 음성 코덱(70)을 통해 화상정보와 함께 RAM(52)에 일시적으로 보존된다. 이 음성정보는 메모리 카드(40)에 보존되고, 또한, 액정 표시 패널(22)에의 화상표시와 동시에 음성 코덱(70)을 통해 스피커(23)로부터 출력된다. 더구나, 상기 화상정보나 음성정보는, 필요에 따라, 적외선 인터페이스(55)에 출력되어, 상기 적외선 인터페이스(55)에 의해 적외선통신부(25)를 통해 외부에 출력되어, 유사한 적외선통신부를 구비한 기기, 예를 들면 휴대전화, 퍼스널컴퓨터, PDA 등의 외부의 정보기기에 전달된다. 이때, RAM(52)이나 메모리 카드(40)에 보존되어 있는 화상정보에 의거하여 액정 표시 패널(22)에 동영상 또는 정지 화상을 표시할 때에는, 카메라 제어부(60)에 있어서, RAM(52)이나 메모리 카드(40)에 보존되어 있는 파일의 디코드나 압축해제를 행한 후의 화상 데이터가 버스(53)를 통해 표시 제어부(54)에 보내진다.

통신제어부(80)는 안테나(21)를 통해 기지국에/기지국으로부터 전파의 송수신을 행하고, 음성통화 모드에 있어서는, 수신된 음성정보를 처리한 후 음성 코덱(70)을 통해 스피커(23)에 출력한다. 또한, 마이크로폰(32)이 집음한 음성을 음 성 코덱(70)을 통해 수신해서 소정의 처리를 실시한 후 송신한다.

상기한 촬상 렌즈(1)(또는 촬상 렌즈(2))는 안길이를 짧게 구성할 수 있으므로, 휴대전화(10)와 같이 두께에 제약이 있는 기기에도 용이하게 탑재할 수 있고, 휴대형 정보기기인 휴대전화의 촬상 렌즈로서 적합하다.

이때, 상기 실시예에서는, 본 발명의 촬상장치를 휴대전화에 적용한 예를 나타내었지만, 본 발명의 촬상장치는, 그 밖의 정보기기, 예를 들면 퍼스널컴퓨터, PDA 등에도 적용할 수 있다는 것은 물론이며, 또한, 이들 정보기기에 적용해서 큰 이점을 갖는다.

이때, 상기한 실시예 및 수치 실시예에 있어서 나타낸 구체적인 구조 및 형상과 수치는, 본 발명을 실시함에 있어서 행하는 구체화의 단지 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 이것들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되는 일이 있어서는 안될 것이다.

본 출원은 참조용으로 본 명세서에 전체 내용이 포함되는 2006년 10월 16일자 일본특허청에 출원된 일본 특허출원 JP2006-281044와 관련된 발명내용을 포함하고 있다.

도 1은 본 발명의 촬상 렌즈의 제1 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 제1 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 1의 구면수차, 비점수차 및 디스토션을 도시한 그래프이다.

도 3은 본 발명의 촬상 렌즈의 제2 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 제2 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 2의 구면수차, 비점수차 및 디스토션을 도시한 그래프이다.

도 5는 도 6과 함께 조건식 (A2)의 하한값을 하회할 경우의 문제점을 설명하는 개구 조리개의 개략 확대 단면도이다.

도 6는 도 5의 VI로 나타낸 부분의 확대도이다.

도 7은 도 8과 함께 조건식 (A2)의 상한값을 상회할 경우의 문제점을 설명하는 개구 조리개의 주요부 개략 확대 단면도이다.

도 8은 도 7의 주요부를 한층 더 확대해서 도시한 도면이다.

도 9는 도 10 및 도 11과 함께 본 발명의 일 실시예의 촬상장치를 휴대전화의 카메라부에 적용한 실시예의 비사용 상태 또는 대기 상태를 나타내는 사시도이다.

도 10은 사용 상태를 나타내는 사시도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1…촬상 렌즈 2…촬상 렌즈

L1…제1렌즈 L2…제2렌즈

L3…제3렌즈 L4…IR 컷오프 필터

S…개구 조리개 10…휴대전화(촬상장치)

4…촬상소자

Claims (4)

1. 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비하고,

   상기 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성되고,

   상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성되고,

   이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈:

   (A0) 0.3<f/f1<1.5

   (A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

   (A2) 0.3<D2/D3<0.5

   단,

   f: 전체 시스템의 초점거리

   f1: 제1렌즈의 초점거리

   f2: 제2렌즈의 초점거리

   D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

   D3: 개구 조리개로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.
2. 제 1항에 있어서,

   이하의 조건식 (A3) 및 (A4)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈:

   (A3) f/D8<35

   (A4) Nd4>1.6

   단,

   D8: IR 컷오프 필터의 두께

   Nd4: IR 컷오프 필터의 d선에서의 굴절률로 한다.
3. 제 1항에 있어서,

   이하의 조건식 (A5)를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈:

   (A5) 0.05<f/f3<0.1

   단,

   f3: 제3렌즈의 초점거리로 한다.
4. 촬상 렌즈와, 상기 촬상 렌즈에 의해 형성된 광학상을 전기적 신호로 변환하는 촬상소자를 구비한 촬상장치로서,

   상기 촬상 렌즈는, 물체측에서 순서대로, 물체측으로 볼록면을 향한 양의 제1렌즈, 개구 조리개, 상측으로 볼록면을 향한 음의 제2렌즈, 상측으로 오목면을 향한 양의 제3렌즈 및 IR 컷오프 필터를 구비하고,

   상기 3매의 렌즈, 개구 조리개 및 IR 컷오프 필터가 수지재료로 형성되고,

   상기 IR 컷오프 필터를 제외한 모든 렌즈면이 비구면으로 구성되고,

   이하의 조건식 (A0) 내지 (A2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상장치:

   (A0) 0.3<f/f1<1.5

   (A1) -9<f/｜f2｜×100<-0.9

   (A2) 0.3<D2/D3<0.5

   단,

   f: 전체 시스템의 초점거리

   f1: 제1렌즈의 초점거리

   f2: 제2렌즈의 초점거리

   D2: 제1렌즈로부터 개구 조리개까지의 거리

   D3: 개구 조리개로부터 제2렌즈까지의 거리로 한다.

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