KR20080072333A - Subminiature optical system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.1 is a lens configuration diagram of a microscopic imaging optical system according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, FIG. 2 illustrates a first aberration diagram of the first embodiment shown in FIG.
(a)는 구면수차, (b)는 상면만곡, (c)는 왜곡수차를 각각 나타낸다. (a) shows spherical aberration, (b) shows top curvature, and (c) shows distortion aberration.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.3 is a lens configuration diagram of a microscopic imaging optical system according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, FIG. 4 is a view illustrating a second aberration diagram of the second embodiment illustrated in FIG. 3.
(a)는 구면수차, (b)는 상면만곡, (c)는 왜곡수차를 각각 나타낸다. (a) shows spherical aberration, (b) shows top curvature, and (c) shows distortion aberration.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도이다.5 is a lens configuration diagram of a microscopic imaging optical system according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 제3 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로, FIG. 6 illustrates a third aberration diagram of the third embodiment illustrated in FIG. 5.
(a)는 구면수차, (b)는 상면만곡, (c)는 왜곡수차를 각각 나타낸다. (a) shows spherical aberration, (b) shows top curvature, and (c) shows distortion aberration.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
L1...제1 렌즈 L2...제2 렌즈L1 ... first lens L2 ... second lens
L3...제3 렌즈 AS...개구 조리개L3 ... 3rd lens AS ... opening aperture
OF...광학적 필터 IP...상면 OF ... optical filter IP ... top
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10...면 번호1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ... face number
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신단말기, PDA 등에 탑재되거나, 감시용 카메라, 디지털 카메라 등에 사용되는 초소형 촬상 광학계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 이동통신단말기는 초기에는 통신수단의 기능만을 가졌으나, 그 사용이 증대됨에 따라 사진촬영 또는 화상 전송 내지 통신 등 요구되는 서비스가 다양해지고 있으며, 이에 따라 그 기능과 서비스가 진화를 거듭하고 있다. 최근에는 디지털 카메라 기술과 모바일폰 기술을 융합시킨 확장된 새로운 개념의 이동통신단말기, 즉 소위 카메라폰(camera phone 또는 camera mobile phone)이 크게 각광을 받고 있다. In general, the mobile communication terminal initially had only a function of a communication means, but as its use is increased, a variety of required services such as photographing or image transmission or communication have been diversified. As a result, the functions and services have evolved. have. Recently, an expanded new concept mobile communication terminal, ie, a camera phone or a camera mobile phone, which combines digital camera technology and mobile phone technology, has been in the spotlight.
특히 최근에는 카메라폰이나 PC용 카메라에 탑재되는 촬상 광학계에 대하여 소형 / 경량화 / 저비용화가 강력하게 요구되고 있을 뿐만 아니라 CCD(고체촬상소자)나 CMOS(보상금속반도체) 등의 이미지 센서의 픽셀 사이즈(pixel size)가 점점 작아짐에 따라 이러한 이미지 센서를 사용하는 촬상 광학계에 대해서도 높은 해상 도가 요청되고 있다.In particular, in recent years, compact, light weight, and low cost have been strongly demanded for imaging optical systems mounted in camera phones and PC cameras, and pixel sizes of image sensors such as CCD (solid-state imaging device) and CMOS (compensated metal semiconductor) ( As the pixel size becomes smaller, higher resolution is required for the imaging optical system using such an image sensor.
또한 휴대폰 등의 소형기기에 장착되는 촬상 광학계는 소형화 / 저비용화를 만족시키기 위해 가능한 렌즈 매수를 줄여야 하지만 설계에 대한 자유도가 적어지고 광학성능을 만족하기 어렵다. In addition, in order to satisfy the miniaturization and low cost, the imaging optical system mounted on a small device such as a mobile phone needs to reduce the number of lenses possible, but the degree of freedom in design becomes small and the optical performance is difficult to satisfy.
그러나, 이러한 촬상 광학계에서는 렌즈의 성능향상과 각 수차 보정을 위해서 유리재질로 이루어진 렌즈와 플라스틱 재질로 이루어진 렌즈를 적용함으로서 고화소수의 요구를 만족할 수 있으나 색수차가 증가하여 화질의 색감이 저하되는 한편, 소비자의 욕구에 부응할 정도로 충분히 작은 크기의 소형화 설계에 한계가 있었다. However, in such an imaging optical system, a lens made of a glass material and a lens made of a plastic material may be used to improve lens performance and correct aberrations, but a high pixel number may be satisfied. There was a limit to the miniaturized design that was small enough to meet the needs of consumers.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 렌즈의 색수차를 효과적으로 보정하여 화질의 색감이 저하되는 것을 방지할 수 있는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a microscopic imaging optical system capable of effectively correcting chromatic aberration of a lens to prevent deterioration of color image quality.
또한, 본 발명은 렌즈의 구성매수가 적어 크기가 컴팩트하고 전장이 매우 짧으며 고해상도를 얻을 수 있는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an ultra-small imaging optical system that is small in number of lenses, compact in size, very short in overall length, and obtains high resolution.
그리고, 본 발명은 경량화를 도모하고, 온도 변화가 덜 민감하면서도 제조비용을 절감하고 대량생산이 가능한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide an ultra-compact imaging optical system that is light in weight, less sensitive to temperature changes, reduces manufacturing costs, and is capable of mass production.
이러한 목적을 달성하기 위한 일측면으로서 본 발명은, 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 매니스커스형상의 제1 렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 매니스커스형상의 제2 렌즈; 및 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 를 포함하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 아베수에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.As one aspect for achieving the above object, the present invention, in order from the object side, the first lens having a positive refractive power, convex toward the object side; A second lens having a meniscus shape having negative refractive power and convex toward the image; And a third lens having positive refractive power; And a condition that the following
[조건식 1] 2.5 < V1/V2 < 3.5
여기서, V1 : 제1 렌즈의 아베수Where V1: Abbe number of the first lens
V2 : 제2 렌즈의 아베수 V2: Abbe number of the second lens
바람직하게는, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 상기 제1 렌즈에서 입사된 광 중에서 불필요한 광을 제거하기 위한 개구 조리개; 를 더 포함할 수 있다. Preferably, the aperture stop for removing unnecessary light from the light incident from the first lens between the first lens and the second lens; It may further include.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈는 글래스 재질로 이루어지고, 상기 제2 렌즈 및 제3 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어지며, 상기 제2렌즈의 굴절면과 제3렌즈의 굴절면중 적어도 하나의 굴절면은 비구면으로 이루어질 수 있다.Preferably, the first lens is made of glass, the second lens and the third lens are made of plastic, and at least one of the refractive surfaces of the second lens and the refractive surface of the third lens is an aspheric surface. Can be done.
더욱 바람직하게는, 광축방향의 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 추가로 만족할 수 있다. More preferably, the following
[조건식 2] 1.0 < TL/EFL < 1.4[Condition Formula 2] 1.0 <TL / EFL <1.4
여기서, TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리TL: distance from the object-side surface of the first lens to the image surface
EFL : 전체 광학계의 유효초점거리 EFL: Effective Focal Length of All Optical Systems
더욱 바람직하게는, 상기 제3 렌즈에서 입사된 광을 감지하며 상면에 대응하는 이미지 센서 ; 를 추가로 포함하며, 광축방향의 치수에 관하여 다음의 조건식 3을 추가로 만족할 수 있다. More preferably, the image sensor for sensing the light incident from the third lens and corresponding to the image surface; It further includes, and can satisfy the following
[조건식 3] 0.8 < TL/D < 1.0[Condition 3] 0.8 <TL / D <1.0
여기서, TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리TL: distance from the object-side surface of the first lens to the image surface
D : 이미지 센서의 대각 길이 D: diagonal length of image sensor
더욱 바람직하게는, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절율에 관하여 다음의 조건식 4를 추가로 만족할 수 있다. More preferably, the following
[조건식 4] N1/N2 < 0.95
여기서, N1 : 제1 렌즈의 굴절율Here, N1: refractive index of the first lens
N2 : 제2 렌즈의 굴절율 N2: refractive index of the second lens
더욱 바람직하게는, 상기 제1 렌즈의 형상에 관하여 다음의 조건식 5를 추가로 만족할 수 있다. More preferably, the following
[조건식 5] 0.30 < R1/EFL < 0.45
여기서, R1 : 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경Where R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the first lens.
EFL : 전체 광학계의 유효초점거리 EFL: Effective Focal Length of All Optical Systems
더욱 바람직하게는 상기 제2 렌즈와 제3 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 6을 추가로 만족할 수 있다.More preferably, the following
[조건식 6] 0.3 < │f2/f3│ < 0.8[Condition 6] 0.3 <| f2 / f3│ <0.8
여기서, f2 : 제2 렌즈의 초점거리Here, f2: focal length of the second lens
f3 : 제3 렌즈의 초점거리 f3: Focal length of the third lens
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계의 제1 실시예를 도시한 렌즈 구성도이다. 이하의 렌즈 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.1 is a lens configuration diagram showing a first embodiment of a microscopic imaging optical system according to the present invention. In the following lens configuration, the thickness, size, and shape of the lens have been somewhat exaggerated for explanation, and in particular, the shape of the spherical or aspherical surface shown in the lens configuration is merely an example and is not limited thereto.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 물체측으로 볼록한 매니스커스(meniscus) 형상을 갖고 정의 굴절력을 갖는 글래스 재질의 제1 렌즈(L1)와, 상측으로 볼록한 매니스커스(meniscus) 형상을 갖고 부의 굴절력을 갖는 플라스틱 재질의 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 플라스틱 재질의 제3 렌즈(L3)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에는 개구 조리개(AS)가 설치된다. 이때, 제1 렌즈(L1)는 글래스 재질을 사용하여 온도 변화에 덜 민감하게 되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)는 플라스틱 재질을 사용하여 비구면의 형성이 용이해진다.As shown in FIG. 1, the microscopic imaging optical system according to the present invention includes a first lens L1 made of glass material having a meniscus shape convex toward the object side and having positive refractive power, in order from the object side, and the image side. And a second lens L2 of plastic material having a convex meniscus shape and having a negative refractive power, and a third lens L3 of plastic material having a positive refractive power. An aperture stop AS is provided between the second lenses L2. In this case, the first lens L1 is less sensitive to temperature change by using a glass material, and the second lens L2 and the third lens L3 are easily formed by using a plastic material.
한편, 상기 제3 렌즈(L3)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등 으로 이루어지는 광학적 필터(OF)가 구비된다. On the other hand, between the third lens (L3) and the image surface (IP) is provided with an optical filter (OF) consisting of an infrared filter, a cover glass or the like.
본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계에서는 제1 렌즈(L1)의 굴절력을 크게 하고 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)가 서로 마주하는 매니스커스 형상을 갖도록 하여, 광학계의 초소형화를 도모하며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 굴절면을 비구면으로 형성함으로써 제 수차를 보정하여 광학적 특성이 우수하도록 한다. In the ultra-small imaging optical system according to the present invention, the refractive power of the first lens L1 is increased and the first lens L1 and the second lens L2 have a meniscus shape facing each other, thereby miniaturizing the optical system. In addition, the refractive surfaces of the second lens L2 and the third lens L3 are formed as an aspherical surface to correct the aberration so that the optical characteristic is excellent.
즉, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)과 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)를 통하여 색수차를 보정하고 고해상도를 구현할 수 있게 되며, 특히 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)를 비구면 렌즈로 사용함으로써 렌즈의 해상력을 향상시킴과 동시에 구면 수차 등 각종 수차를 감소시킬 수 있으며, 컴팩트하고 광학적 특성이 우수한 광학계를 구현할 수 있게 된다.That is, through the first lens L1 having positive refractive power and the second lens L2 having negative refractive power, chromatic aberration can be corrected and high resolution can be realized. In particular, the second lens L2 and the third lens ( By using L3) as an aspherical lens, the resolution of the lens can be improved and various aberrations such as spherical aberration can be reduced, and a compact and excellent optical system can be realized.
그리고, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 아베수를 차이를 이상적으로 설정함으로써 색수차를 충분히 보정할 수 있게 된다. 또한, 제3 렌즈(L3)는 양의 굴절력을 가지고, 광속(luminous flux)을 수렴하며 적정한 초점거리를 제공한다.The chromatic aberration can be sufficiently corrected by ideally setting the difference between the Abbe number of the first lens L1 and the second lens L2. In addition, the third lens L3 has a positive refractive power, converges luminous flux, and provides an appropriate focal length.
한편, 제1 렌즈(L1)를 온도 변화시 굴절률의 변화가 작은 글래스 재질로 형성함으로써 온도 변화에 의한 상점의 위치 변동을 최소화하며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)를 가공이 용이한 플라스틱 재질로 형성함으로써 경량화, 가공성의 향상 뿐만 아니라 제조원가의 절감을 이루도록 하여, 3매의 렌즈만을 사용하면서도 고해상도의 초소형 촬상 광학계를 구현할 수 있게 된다.Meanwhile, since the first lens L1 is formed of a glass material having a small change in refractive index at the time of temperature change, the positional change of the shop is minimized due to the temperature change, and the second lens L2 and the third lens L3 are processed. By forming a plastic material, it is possible to reduce the manufacturing cost and improve the light weight and processability, and to realize a high resolution and ultra-small imaging optical system using only three lenses.
그리고, 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3)를 각각 정, 부, 정의 굴 절력을 갖게 하고 각각의 렌즈에 매니스커스 형상과 비구면을 적절히 형성함으로써, 렌즈의 가장자리 입사각도를 줄여 이미지 센서의 중앙부와 주변부의 광량을 균일하게 하고 주변광량을 가능한 한 확보하여 주변이 어두워지는 현상과 왜곡을 방지할 수 있게 된다.The first lens L1, the second lens L2, and the third lens L3 have positive, negative, and positive refractive forces, respectively, and the meniscus shape and the aspherical surface are appropriately formed in each lens, thereby providing the lens. By reducing the angle of incidence of the edges of the image sensor, the amount of light in the center and the periphery of the image sensor is equalized and the amount of ambient light is secured as much as possible to prevent the phenomenon of darkening and distortion.
이와 같은 전체적인 구성 하에서 다음의 조건식 1 내지 6의 작용효과에 대해 살펴본다.Look at the effect of the following
[조건식 1] 2.5 < V1/V2 < 3.5
여기서, V1 는 제1 렌즈(L1)의 아베수이고, V2 는 제2 렌즈(L2)의 아베수이다. Here, V1 is the Abbe number of the first lens L1, and V2 is the Abbe number of the second lens L2.
조건식 1은 색수차 보정에 관한 것으로, 조건식 1의 하한값을 벗어나게 되면 색수차가 증가하게 되어 고해상도 센서에서의 색감이 저하되며, 반대로 조건식 1의 상한값을 벗어나게 되면 제1 렌즈(L1)를 고가의 유리재질를 사용하게 되어 제조원가를 상승시키게 된다.
[조건식 2] 1.0 < TL/EFL < 1.4[Condition Formula 2] 1.0 <TL / EFL <1.4
여기서, TL은 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(像面)(10)까지의 거리이고, EFL : 전체 광학계의 유효초점거리이다. Here, TL is the distance from the
조건식 2는 전체 광학계의 치수를 규정하는 것으로 소형화에 대한 조건이다. 상기 조건식 2의 하한값을 벗어나면 광학계의 길이가 짧아지는 장점이 있으나, 화각이 커지게 되면서 렌즈의 형상이 실제로 제작할 수 없게 되고, 반대로 조건식 2의 상한값을 벗어나면 제 수차의 보정면에서는 유리하나 전장 길이가 길어져 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 상반된다.
[조건식 3] 0.8 < TL/D < 1.0[Condition 3] 0.8 <TL / D <1.0
여기서, TL 은 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(像面)(10)까지의 거리이고, D 는 이미지 센서(IP)의 대각 길이이다. Here, TL is the distance from the
조건식 3은 전체 광학계의 치수를 규정하는 것으로 소형화에 대한 조건이다. 조건식 2의 상한값을 벗아나게 되면 제 수차의 보정면에서는 유리하나 전장길이가 길어져 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에서 상반된다. 또한, 조건식 3의 하한값을 벗어나게 되면 소형화 관점에서는 유리할 수 있으나 전장길이가 너무 짧아지기 때문에 광학계에 요구되는 광학적 특성을 만족하기 어려워진다.
[조건식 4] N1/N2 < 0.95
여기서, N1 은 제1 렌즈(L1)의 굴절율이고, N2 는 제2 렌즈(L2)의 굴절율이다. Here, N1 is a refractive index of the first lens L1, and N2 is a refractive index of the second lens L2.
조건식 4는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 굴절율에 관한 조건으로 재질과 관련된다.
조건식 4은 제2 렌즈(L2)를 플라스틱 재질로 형성하기 위한 것으로서, 제2 렌즈(L2)의 굴절면 중 적어도 하나가 비구면으로 형성된다는 점을 고려할 때 저비용과 높은 생산성으로 렌즈를 제작하기 위한 조건이다.
만약, 조건식 4의 상한값을 벗어나면 색수차가 증가되어 고해상도 센서에서으 색감이 저하되고, 재료비가 증가하게 되어 저비용의 관점에 반하게 된다.If out of the upper limit of
[조건식 5] 0.30 < R1/EFL < 0.45
여기서, R1 는 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)의 곡률반경이고, EFL 은 전체 광학계의 유효초점거리이다. Here, R1 is the radius of curvature of the object-
조건식 5는 제1 렌즈(L1)의 형상에 관한 것으로, 수차 보정을 위한 것이다.
조건식 5의 하한값을 벗어나면 구면수차 및 코마수차의 보정이 어려워지며 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)의 곡률반경이 작아져 제1 렌즈(L1)의 제작이 어려진다. 반대로 조건식 5의 상한값을 벗어나게 되면, 광학계의 전장길이가 길어지게 되어 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 상반된다.If the deviation from the lower limit of
[조건식 6] 0.3 < │f2/f3│ < 0.8[Condition 6] 0.3 <| f2 / f3│ <0.8
여기서, f2 는 제2 렌즈(L2)의 초점거리이고, f3 : 제3 렌즈(L3)의 초점거리이다. Here, f2 is the focal length of the second lens L2, and f3: the focal length of the third lens L3.
조건식 6은 제2 렌즈(L1)와 제3 렌즈(L3)의 초점거리의 비를 규정한 것으로, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 굴절력에 관한 조건식이다. 조건식 6의 하한값을 벗어나면, 왜곡수차의 보정이 어려워지고, 텔레센트릭 특성이 자하된다. 반대로 상 한것을 벗어나게 되면, 왜곡수차의 발생에 따른 수차보정이 어려워질 뿐만 아니라 상면만곡의 보정도 어려워진다.
이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific numerical examples.
이하의 제1 실시예 내지 제3 실시예는 모두 전술한 바와 같이, 물체측으로부터 순서대로, 물체측으로 볼록한 매니스커스(meniscus) 형상을 갖고 양의 굴절력을 갖는 글래스 재질의 제1 렌즈(L1)와, 상측으로 볼록한 매니스커스(meniscus) 형상을 갖고 음의 굴절력을 갖는 플라스틱 재질의 제2 렌즈(L2)와, 양의 굴절력을 갖는 플라스틱 재질의 제3 렌즈(L3)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에는 개구 조리개(AS)가 설치된다.As described above, the first to third embodiments below all have a meniscus shape convex toward the object side in order from the object side, and have a first lens L1 of glass material having positive refractive power. And a second lens L2 of plastic material having a meniscus shape convex toward the image and having negative refractive power, and a third lens L3 of plastic material having positive refractive power. An aperture stop AS is provided between the lens L1 and the second lens L2.
한편, 상기 제3 렌즈(L3)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등으로 이루어지는 광학적 필터(OF)가 구비된다. On the other hand, between the third lens (L3) and the image surface (IP) is provided with an optical filter (OF) made of an infrared filter, a cover glass or the like.
이하의 각 실시예에서 제1 렌즈(L1)는 글래스 재질을 사용하여 온도 변화에 민감하지 않도록 하였고, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)는 플라스틱 재질을 사용하여 비구면의 형성이 쉽도록 하였다.In the following embodiments, the first lens L1 is made of glass material so as not to be sensitive to temperature change, and the second lens L2 and the third lens L3 are easy to form aspherical surface by using a plastic material. It was made.
또한, 이하의 실시예는 F 넘버가 대략 2.8정도, 화각이 60도 이상, 전장이 5mm 이하이고, 2 메가픽셀 CCD 또는 CMOS에 적합한 광학계에 대한 것이지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고도 전장, 화소수 또는 촬상소자의 종류에 적합한 광학계를 설정할 수 있을 것이다. In addition, the following embodiments are for an optical system having an F number of approximately 2.8, an angle of view of 60 degrees or more, a full length of 5 mm or less, and suitable for a 2 megapixel CCD or CMOS, but without departing from the spirit of the present invention. Alternatively, an optical system suitable for the type of imaging device may be set.
한편, 이하의 각 실시예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E)에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2을 나타낸다.On the other hand, the aspherical surface used in each of the following examples is obtained from the known equation (1), 'E and used in the Conic constant (K) and aspherical coefficients (A, B, C, D, E) The number following is the power of ten. For example, E + 01 represents 10 1 and E-02 represents 10 −2 .
여기서, Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리Where Z is the distance from the apex of the lens to the optical axis direction
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리 Y: distance in the direction perpendicular to the optical axis
r : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경 r: radius of curvature at the vertex of the lens
K : 코닉(Conic) 상수 K: Conic constant
A,B,C,D,E,F : 비구면 계수 A, B, C, D, E, F: Aspheric coefficient
[제1 [First 실시예Example ]]
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.Table 1 below shows numerical examples according to the first embodiment of the present invention.
또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 2(a) 내지 2(c)는 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 제 수차도를 나타낸다.1 is a lens configuration diagram showing the lens arrangement of the microscopic imaging optical system according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (c) show the number of optical systems shown in Table 1 and FIG. Indicates a roadway.
제1 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.8이고, 화각(畵角)은 65.4도이며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(IP)까지의 거리(TL)는 4.28㎜이고, 광학계 의 유효초점거리(EFL)는 3.48㎜이며, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 2.727㎜이고, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -9.827㎜이며, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 14.576㎜이며, 이미지 센서(IP)의 대각길이(D)는 4.5mm 이다. In the first embodiment, the F number FNo is 2.8, the angle of view is 65.4 degrees, and the distance TL from the object-
표 1에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 글래스 재질로 형성되는 제1렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측 면(2), 플라스틱 재질로 형성되는 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 플라스틱 재질로 형성되는 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.In Table 1, * denotes an aspherical surface, and in the first embodiment, the object-
수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다. The aspherical coefficients of the first embodiment according to
[제2 [Second 실시예Example ]]
하기의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.Table 3 below shows a numerical example according to the second embodiment of the present invention.
또한, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 4(a) 내지 4(c)는 표 3 및 도 3에 도시된 광학계의 제 수차도를 나타낸다.3 is a lens configuration diagram showing the lens arrangement of the microscopic imaging optical system according to the second exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (a) to 4 (c) show the number of optical systems shown in Table 3 and FIG. Indicates a roadway.
제2 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.8 이고, 화각(畵角)은 65.4도 이며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(IP)까지의 거리(TL)는 4.20㎜ 이고, 광학계의 유효초점거리(EFL)는 3.49㎜ 이며, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 2.70㎜ 이고, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -12.821㎜ 이며, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 21.62㎜이고, 이미지 센서(IP)의 대각길이(D)는 4.5mm 이다. In the second embodiment, the F number FNo is 2.8, the angle of view is 65.4 degrees, and the distance TL from the object-
표 3에서 *는 비구면을 나타내며, 제2 실시예의 경우 글래스 재질로 형성되는 제1렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측 면(2), 플라스틱 재질로 형성되는 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 플라스틱 재질로 형성되는 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.In Table 3, * denotes an aspherical surface, and in the second embodiment, the object-
수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다. The aspherical coefficients of the second embodiment according to
[제3 [Third 실시예Example ]]
하기의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.Table 5 below shows a numerical example according to the third embodiment of the present invention.
또한, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 결상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 6(a) 내지 6(c)는 표 5 및 도 5에 도시된 광학계의 제 수차도를 나타낸다.5 is a lens configuration diagram showing the lens arrangement of the microscopic imaging optical system according to the third embodiment of the present invention, and FIGS. 6 (a) to 6 (c) show the number of optical systems shown in Tables 5 and 5. Indicates a roadway.
제3 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.79 이고, 화각(畵角)은 65.5도 이며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(IP)까지의 거리(TL)는 4.29㎜ 이고, 광학계의 유효초점거리(EFL)는 3.475㎜ 이며, 제1 렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 2.82㎜ 이고, 제2 렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -30.03㎜ 이며, 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 79.21㎜이고, 이미지 센서(IP)의 대각길이(D)는 4.5mm 이다. In the third embodiment, the F number FNo is 2.79, the angle of view is 65.5 degrees, and the distance TL from the object-
표 5에서 *는 비구면을 나타내며, 제3 실시예의 경우 글래스 재질로 형성되는 제1렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측 면(2), 플라스틱 재질로 형성되는 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(4)과 상측 면(5), 플라스틱 재질로 형성되는 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(6)과 상측 면(7)이 비구면이다.In Table 5, * denotes an aspherical surface, and in the third embodiment, the object-
수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다. The aspherical coefficients of the third embodiment according to
이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 4, 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 수차의 특성이 우수한 광학계를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, FIG. 4, and FIG. 6, the optical system having excellent characteristics of the first aberration can be obtained through the above embodiments.
한편, 상기의 실시예 1 내지 3에 대한 조건식 1 내지 6의 값은 다음의 표 7과 같다.On the other hand, the values of the
상기의 표 7에서와 같이 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예는 조건식 1 내지 6을 만족하고 있다는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 7, it can be seen that the first to third embodiments of the present invention satisfy
이상과 같이 본 발명에 의하면, 3매의 렌즈만을 이용하여 고화소의 센서에 맞는 고해상도를 얻을 수 있음과 동시에 렌즈의 구성매수가 적어 컴팩트하고 전장이 극히 작은 초소형 촬상 광학계를 구현할 수 있다는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a high resolution suitable for a high-pixel sensor using only three lenses, and to realize a compact and extremely small imaging optical system with a small number of lenses. .
또한, 플라스틱 재질의 렌즈를 2매 사용함으로써, 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고, 제조비가 적게 되는 광학계를 구현할 수 있다는 유리한 효과가 있다.In addition, by using two plastic lenses, it is possible not only to reduce the weight, but also to produce an optical system that can be easily manufactured and mass-produced, and the manufacturing cost is reduced.
그리고, 제1 렌즈를 저분산 글래스 재질의 렌즈로 구성함으로써 색수차를 효과적으로 보정하고, 온도변화에 의한 상점 이동을 최소화할 수 있게 되는 효과가 얻어진다.In addition, by configuring the first lens as a lens of low dispersion glass material, an effect of effectively correcting chromatic aberration and minimizing shop movement due to temperature change is obtained.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I want to make it clear.
Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070010926A KR20080072333A (en) | 2007-02-02 | 2007-02-02 | Subminiature optical system |
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Publications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8120858B2 (en) | 2008-12-04 | 2012-02-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro lens, method and apparatus for manufacturing micro lens, and camera module including micro lens |
US8305699B2 (en) | 2009-09-23 | 2012-11-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer-level lens module with extended depth of field and imaging device including the wafer-level lens module |
US8520137B2 (en) | 2009-08-13 | 2013-08-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer-level lens module and image pickup device including the same |
CN115453715A (en) * | 2022-08-31 | 2022-12-09 | 东莞晶彩光学有限公司 | Three-piece type short-focus optical lens |
-
2007
- 2007-02-02 KR KR1020070010926A patent/KR20080072333A/en not_active Application Discontinuation
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US8520137B2 (en) | 2009-08-13 | 2013-08-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer-level lens module and image pickup device including the same |
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