KR20100001525A - Imaging lens - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 고해상도 이미지 센서를 이용하는 카메라 모듈에 사용되는 촬상 렌즈에 관한 것이다.Embodiments relate to an imaging lens used in a camera module using a high resolution image sensor.
최근에 이미지 픽업 시스템(Image Pickup System)과 관련하여 통신단말기용 카메라 모듈, 디지탈 스틸 카메라(DSC, Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스널 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등이 연구되고 있다. 이러한 이미지 픽업 시스템과 관련된 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 구성요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다.Recently, a camera module for a communication terminal, a digital still camera (DSC, digital still camera), a camcorder, and a PC camera (image pickup device included with a personal computer) have been studied in relation to an image pickup system. The most important component for the camera module associated with such an image pickup system to obtain an image is an imaging lens that forms an image.
실시예는 광학적으로 수차특성이 우수한 촬상 렌즈를 제공한다.The embodiment provides an imaging lens that is excellent in optical aberration characteristics.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈; 음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제4렌즈; 음(-)의 파워를 갖고, 적어도 하나 이상의 변곡점을 포함하는 제5렌즈; 및 상기 제1렌즈보다 물체측에 위치한 조리개를 포함하며, 상기 조리개, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈 및 제5렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 것을 포함한다.The imaging lens according to the embodiment includes a first lens having positive power; A second lens having negative power; A third lens having positive power; A fourth lens having positive power; A fifth lens having negative power and including at least one inflection point; And an aperture located closer to the object side than the first lens, wherein the aperture, the first lens, the second lens, the third lens, the fourth lens, and the fifth lens are arranged in order from the object side.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈가 양(+)의 파워(power)를 갖고, 제2렌즈 및 제5렌즈가 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된 촬상 렌즈를 제공한다.In the imaging lens according to the embodiment, the first lens, the third lens, and the fourth lens have positive power, and the second lens and the fifth lens have a negative power. It provides an imaging lens.
또한, 상기 제5렌즈가 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈에 비해 강한 파워를 가지며, 적어도 하나 이상의 비구면 변곡점을 갖는 제5렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수한 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.In addition, the fifth lens has a stronger power than the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens, and implements an imaging lens by using a fifth lens having at least one aspherical inflection point. An imaging lens having excellent characteristics can be implemented.
또한, 비구면 글래스 렌즈인 상기 제1렌즈를 사용함으로써 안정적인 성능을 구현할 수 있으며, 조리개를 상기 제1렌즈보다 물체측에 배치하여 전장의 길이를 줄이고, 렌즈 모듈 설계를 용이하게 할 수 있다.In addition, by using the first lens, an aspherical glass lens, stable performance can be realized, and the aperture can be disposed closer to the object side than the first lens to reduce the length of the overall length and facilitate the design of the lens module.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 촬상 렌즈에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an imaging lens according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side sectional view schematically showing an internal structure of an imaging lens according to an embodiment.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면(R14)측을 향해 순서대로, 조리개(5), 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50), 필터(60) 및 수광 소자(70)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the imaging lens according to the exemplary embodiment may be provided with an aperture 5, a first lens 10, a second lens 20, and a third lens in order from the object side toward the image surface R14 side. 30, the
피사체 영상을 획득하기 위하여 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 조리개(5), 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50) 및 필터(60)를 통과하여 상기 수광 소자(70)에 입사된다.In order to obtain a subject image, light corresponding to the image information of the subject may include the aperture 5, the first lens 10, the second lens 20, the
상기 제1렌즈(10)는 양(+)의 파워(power)를 갖고, 상기 제2렌즈(20)는 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된다.The first lens 10 has a positive power, and the second lens 20 is formed of a lens having a negative power.
그리고, 상기 제3렌즈(30)는 양(+)의 파워를 가지고, 상기 제4렌즈(40)는 양(+)의 파워를 가진다.The
상기 제5렌즈(50)는 음(-)의 파워를 가지고, 적어도 하나 이상의 비구면 변곡점을 포함하여 형성된다.The
이때, 상기 제5렌즈(50)의 상측면(R11)에는 하나 또는 복수개의 비구면 변곡점이 형성될 수 있다.In this case, one or a plurality of aspherical inflection points may be formed on the image side surface R11 of the
상기 제5렌즈(50)에 형성된 상기 비구면 변곡점은 수광소자(70)에 입사되는 주광선의 최대 사출각을 조절할 수 있다.The aspherical inflection point formed on the
상면(R14)인 상기 수광소자(70)가 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서인 경우, 각 픽셀에서 광량이 확보되는 각도가 있으며, 상기 각도가 다르면 광량이 확보되지 않아 화면의 주변부가 어두워지는 현상(shading)이 나타난다.When the
따라서, 본 실시예에서는, 상기 제5렌즈(50)의 상측면(R11)에 비구면 변곡점을 형성하여 주광선의 최대 사출각을 조절하므로써, 화면의 주변부가 어두워지는 현상을 방지할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, by forming an aspherical inflection point on the image side surface R11 of the
상기 제1렌즈(10)는 글래스(Glass) 재질로 형성되고, 상기 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 제5렌즈(50)는 모두 플라스틱(plastic) 재질로 형성될 수 있다.The first lens 10 is made of glass, and the second lens 20, the
그리고, 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 제5렌즈(50)의 모든 면은 비구면으로 형성될 수 있다.In addition, all surfaces of the first lens 10, the second lens 20, the
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 제5렌즈(50)의 모든 면이 비구면으로 이루어지고, 또한 상기 제5렌즈(50)의 상측면(R11)에 비구면 변곡점이 형성되어 구면수차(spherical aberration), 코마수차(comatic aberration), 비점수차(astigmatism)를 보정할 수 있다.All surfaces of the first lens 10, the second lens 20, the
그리고, 상기 제5렌즈(50)는 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)에 비해 굴절력이 크고, 강한 파워를 갖는다.The
상기 조리개(5)는 상기 제1렌즈(10)보다 물체측에 위치하여 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하여 초점거리(focus length)를 조절하는 기능을 수행한다.The diaphragm 5 performs a function of adjusting the focus length by selectively converging the incident light located on the object side rather than the first lens 10.
이때 상기 조리개(5)가 상기 렌즈들의 사이가 아닌 상기 제1렌즈(10)보다 물체측에 위치함으로써, 전장의 길이를 줄일 수 있으며, 렌즈 모듈을 보다 자유롭게 설계할 수 있다.In this case, since the diaphragm 5 is located on the object side of the first lens 10 rather than between the lenses, the length of the full length can be reduced, and the lens module can be designed more freely.
즉, 상기 조리개(5)의 위치에 따라 전장의 길이를 줄일 수 있어, 촬상 렌즈를 소형화시킬 수 있다.That is, the length of the overall length can be reduced according to the position of the diaphragm 5, so that the imaging lens can be miniaturized.
상기 필터(60)는 적외선 차단 필터(IR cut filter)로 이루어질 수 있다.The
상기 적외선 차단 필터는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 상기 수광소자(400)에 전달되지 않도록 차단시키는 기능을 한다.The infrared cut filter serves to block radiant heat emitted from external light from being transmitted to the light receiving device 400.
즉, 적외선 차단 필터는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출되도록하는 구조를 가진다.That is, the infrared cut filter has a structure that transmits visible light and reflects infrared light so as to flow out.
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(70)는 피사체 영상에 대응하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD 또는 CMOS 센서로 이루어질 수 있다.The
실시예에 따른 촬상 렌즈는 다음의 표 1과 같은 광학적 특징을 가진다.The imaging lens according to the embodiment has the optical characteristics as shown in Table 1 below.
(* 표시는 비구면을 나타낸다)(* Indicates aspherical surface)
상기 표 1에 표기한 두께는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.The thickness shown in Table 1 represents the distance from each lens surface to the next lens surface.
그리고, 실시예에 따른 각 렌즈의 아베수(V)는 상기 표에 게시한 값에 한정되지 않고, 다음의 조건을 만족할 수 있다.The Abbe number V of each lens according to the embodiment is not limited to the values posted in the above table, and the following conditions can be satisfied.
58<V1<68 [제1렌즈]58 <V1 <68 [First Lens]
20<V2<30 [제2렌즈]20 <V2 <30 [second lens]
50<V3<65 [제3렌즈]50 <V3 <65 [Third Lens]
50<V4<65 [제4렌즈]50 <V4 <65 [fourth lens]
50<V5<65 [제5렌즈]50 <V5 <65 [5th lens]
아래의 표 2는 실시예의 비구면 렌즈에 대한 비구면 계수 값이다.Table 2 below is aspherical coefficient values for the aspherical lens of the embodiment.
실시예의 비구면 렌즈에 대한 표 2의 비구면 계수 값은 다음의 수학식 1로부터 얻을 수 있다.The aspherical coefficient values of Table 2 for the aspherical lens of the embodiment can be obtained from Equation 1 below.
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리Z: Distance from the vertex of the lens to the optical axis direction
C : 렌즈의 기본 곡률C: basic curvature of the lens
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리Y: distance in the direction perpendicular to the optical axis
K : 코닉 상수(Conic constant)K: Conic constant
A1, A2, A3, A4, A5 : 비구면 계수(Aspheric constant)A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 : Aspheric constant
즉, 상기의 비구면 계수 값을 갖는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 제5렌즈(50)를 사용함으로써, 구면수차, 코마수차, 비점수차를 보정할 수 있으며, 또한, 왜곡(distortion)도 양호하게 보정할 수 있다.That is, spherical aberration by using the first lens 10, the second lens 20, the
이상에서 설명한 실시예에 따른 촬상 렌즈의 전체 광학계의 초점거리(f), 각 렌즈의 초점거리, 제1렌즈 물체측 면부터 상면까지의 거리(TTL), F-넘버(number) 및 실시예의 조건식은 다음의 표 3과 같다.The focal length f of the entire optical system of the imaging lens according to the embodiment described above, the focal length of each lens, the distance TTL from the first lens object side surface to the image surface, the F-number and the conditional expression of the embodiment Is shown in Table 3 below.
이때, 광학계의 초점거리(f)에 대한 상기 제1렌즈 물체측면(R1)부터 상면(R14)까지의 거리(TTL)의 비(TTL/f)는 1.24이며, 상기 제1렌즈의 초점거리(f1)에 대한 상기 제1렌즈 물체측면(R1)부터 상면(R14)까지의 거리(TTL)의 비(TTL/f)는 1.878이다.In this case, the ratio TTL / f of the distance TTL from the first lens object side surface R1 to the image surface R14 to the focal length f of the optical system is 1.24, and the focal length of the first lens is The ratio TTL / f of the distance TTL from the first lens object side surface R1 to the image surface R14 to f1) is 1.878.
그러나, 광학계의 초점거리(f)에 대한 상기 제1렌즈 물체측면(R1)부터 상면(R14)까지의 거리(TTL)의 비(TTL/f)와 상기 제1렌즈의 초점거리(f1)에 대한 상기 제1렌즈 물체측면(R1)부터 상면(R14)까지의 거리(TTL)의 비(TTL/f)는 상기의 수치에 한정되지 않고, 다음의 조건을 만족할 수 있다.However, the ratio TTL / f of the distance TTL from the first lens object side surface R1 to the image surface R14 to the focal length f of the optical system and the focal length f1 of the first lens The ratio TTL / f of the distance TTL from the first lens object side surface R1 to the image surface R14 is not limited to the above numerical value, and may satisfy the following condition.
1.2<TTL/f<2.2 (1)1.2 <TTL / f <2.2 (1)
1.5<TTL/f1<3.3 (2)1.5 <TTL / f1 <3.3 (2)
또한, 광학계의 초점거리(f)에 대한 상기 제1렌즈의 초점거리(f1)의 비는 0.663이나, 이에 한정되지 않고 다음의 조건식을 만족할 수 있다.Further, the ratio of the focal length f1 of the first lens to the focal length f of the optical system is 0.663, but is not limited thereto and may satisfy the following conditional expression.
0.6<f1/f<1.5 (3)0.6 <f1 / f <1.5 (3)
이때, 조건식 (3)의 조건보다 작은 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 촬상 렌즈가 소형화될 수 있으나, 수차보정이 어려워지며, 조건식 (3)의 조건보다 큰 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 수차보정이 용이해지나, 촬상 렌즈가 소형화되기 어려워진다.At this time, if the imaging lens is designed with a value smaller than the condition of Condition (3), the imaging lens can be miniaturized, but aberration correction becomes difficult, and if the imaging lens is designed with a value larger than the condition of Condition (3), aberration correction is easy. However, it becomes difficult to miniaturize the imaging lens.
또한, 상기 제5렌즈의 상측면부터 상면까지의 거리를 BFL이라 할 때, 다음의 조건식을 만족할 수 있다.Further, when the distance from the image side surface to the image surface of the fifth lens is BFL, The conditional expression can be satisfied.
0.2<BFL/TTL<0.4 (4)0.2 <BFL / TTL <0.4 (4)
상기의 조건식 (1) 내지 (4)는 촬상 렌즈를 소형화시키고, 구면수차를 양호한 상태로 유지하기 위한 조건이며, 상기의 조건식 (1) 내지 (4)를 만족함으로써, 수차보정이 용이하고, 소형화된 촬상 렌즈를 형성시킬 수 있다.The conditional expressions (1) to (4) above are conditions for miniaturizing the imaging lens and maintaining the spherical aberration in a good state, and by satisfying the conditional expressions (1) to (4) above, aberration correction is easy and miniaturization is achieved. The captured imaging lens can be formed.
도 2, 도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.2, 3A and 3B are graphs showing aberration characteristics of the imaging lens according to the embodiment.
도 2는 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프가 도시한 것이다.FIG. 2 is a graph illustrating longitudinal spherical aberration, astigmatic field curves, and distortion.
그리고, 도 3a 및 도 3b는 코마수차(Coma Aberration)를 측정한 그래프가 도시되어 있다.3A and 3B illustrate graphs of measuring coma aberrations.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나므로, 실시예에 따른 촬상 렌즈는 수차 특성이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Figs. 2 to 3, since the values of the images appear adjacent to the axis in almost all fields, it can be seen that the imaging lens according to the embodiment has excellent aberration characteristics.
이때, 상기 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고,상기 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagittal plane)의 수차특성을 나타내며, 상기 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 보여준다.In this case, the spherical aberration represents the spherical aberration according to each wavelength, the astigmatism represents the aberration characteristics of the tangential plane and the sagittal plane according to the height of the upper surface, the distortion aberration is the height of the upper surface Shows the degree of distortion.
또한, 상기 코마수차는 상면의 높이(field hight)에 따라 각 파장에 따른 탄젠셜(tangential)과 새지털(sagittal)의 수차 특성을 나타내었다.In addition, the coma aberration showed the aberration characteristics of tangential and sagittal according to each wavelength according to the field height of the upper surface.
이상의 실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈가 양(+)의 파워(power)를 갖고, 제2렌즈 및 제5렌즈가 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된 촬상 렌즈를 제공한다.The imaging lens according to the above embodiment is a lens in which the first lens, the third lens, and the fourth lens have positive power, and the second lens and the fifth lens have negative power. The formed imaging lens is provided.
또한, 상기 제5렌즈가 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈에 비해 강한 파워를 가지며, 적어도 하나 이상의 비구면 변곡점을 갖는 제5렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수한 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.In addition, the fifth lens has a stronger power than the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens, and implements an imaging lens by using a fifth lens having at least one aspherical inflection point. An imaging lens having excellent characteristics can be implemented.
또한, 비구면 글래스 렌즈인 상기 제1렌즈를 사용함으로써 안정적인 성능을 구현할 수 있으며, 조리개를 상기 제1렌즈보다 물체측에 배치하여 전장의 길이를 줄이고, 렌즈 모듈 설계를 용이하게 할 수 있다.In addition, by using the first lens, an aspherical glass lens, stable performance can be realized, and the aperture can be disposed closer to the object side than the first lens to reduce the length of the overall length and facilitate the design of the lens module.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description has been made based on the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may not have been exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side sectional view schematically showing an internal structure of an imaging lens according to an embodiment.
도 2, 도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.2, 3A and 3B are graphs showing aberration characteristics of the imaging lens according to the embodiment.
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