KR20100048868A - 렌즈 장치, 촬영 장치 - Google Patents

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KR20100048868A
KR20100048868A KR1020090078102A KR20090078102A KR20100048868A KR 20100048868 A KR20100048868 A KR 20100048868A KR 1020090078102 A KR1020090078102 A KR 1020090078102A KR 20090078102 A KR20090078102 A KR 20090078102A KR 20100048868 A KR20100048868 A KR 20100048868A
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

렌즈 장치는 정(正)의 파워를 갖는 제1 렌즈와, 정의 파워를 갖는 제2 렌즈와, 개구 조리개와, 부(負)의 파워를 갖는 제3 렌즈와, 제4 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제3 렌즈, 및 상기 제4 렌즈는 물측(物側)으로부터 상측(像側)을 향하여 순차적으로 배열되어 있다.

Description

렌즈 장치, 촬영 장치{LENS APPARATUS AND IMAGING APPARATUS}
본 발명은 렌즈 장치에 관한 것으로, 상세하게는 소형의 촬영 장치로의 탑재에 적합한 렌즈 장치에 관한 것이다. 또, 촬영 장치에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 촬영 장치의 대부분은 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 촬상(撮像) 소자로서 구비하는 디지털 카메라이다. 그 때문에, 촬영 장치에 사용되는 렌즈 장치에 대해서도, 이른바 은염(銀鹽) 카메라와는 다른 성능이 요구되는 경우가 있다. 예를 들어, CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서는 경사로부터의 입사광에 대한 감도가 은염 필름에 비해 낮기 때문에, 촬상 소자에 입사하는 광선의 입사각인 주광선 입사 각도(CRA: Chief Ray Angle)가 작은 것이 요구된다. 또, 촬상 소자의 집적도의 향상에 수반하여, 콤팩트 카메라나 휴대 전화에 내장되는 렌즈 장치라도, 화질의 향상이 요구되고 있는 한편, 소형화의 요청은 당연히 강하다. 또한, 콤팩트 카메라나 휴대 전화에 내장되는 소형의 렌즈 장치는 비교적 염가로 공급되는 상품이기 때문에, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있는 구성인 것도 중요해진다.
여기서, 화질을 향상시키기 위해서는 여러 수차(收差)를 낮게 억제하는 것이 필요하다. 그 때문에, 콤팩트하게 설계하기 쉬운 3장(枚) 구성의 렌즈 장치 대신에, 한층 수차를 억제하기 쉬운 4장 구성의 렌즈가 요구되고 있다. 일본 특개 2002-228922호 공보, 일본 특개 2003-255222호 공보, 일본 특개 2005-91666호 공보 및 일본 특개 2006-309043호 공보는 4장 구성이어도 콤팩트한 렌즈 장치를 개시하고 있다.
일본 특개 2002-228922호 공보 및 일본 특개 2003-255222호 공보의 렌즈계는 렌즈 장치를 구성하는 모든 렌즈보다도 촬영 대상측(이하,「물측」이라 함)에 조리개를 배설(配設)한, 이른바 전(前)조리개라 불린다. 이 구조에서는 일반적으로, 조리개보다 촬상 소자측(이하,「상측」이라 함)에 배치된 각 렌즈에 심(芯) 벗어남이 발생한 경우에, 심 벗어남의 영향이 화질에 크게 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량이 발생하기 쉽고, 렌즈 장치 제조시의 수율이 저하하여 제조 비용이 커진다.
일본 특개 2005-91666호 공보의 렌즈계는 가장 물측의 렌즈와 물측으로부터 2장째의 렌즈와의 사이에 조리개를 배설한, 이른바 중조리개형이라 불린다. 이 구조에서는 일반적으로 상기 전조리개형 렌즈 장치에 비하면 심 벗어남의 영향이 화질에 영향을 주기 어려우나, 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 있다고는 말하기 어렵다.
일본 특개 2006-309043호 공보는 「물체측에 볼록면(凸面)을 향하게 한 부(負)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에 접합되어 물체측에 볼록면을 향하게 한 정(正)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈와, 소정의 구경(口徑)을 이루는 개구 조리개와, 물체측에 오목면(凹面)을 향하게 한 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈. [동 공보의 청구항 1]」를 개시하고 있다. 따라서, 이 공보에 개시된 렌즈계는 물측으로부 터 2장째의 렌즈와 3장째의 렌즈와의 사이에 조리개를 갖는 중조리개형의 구성이다. 따라서, 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 있다고 생각된다. 또한, 동 공보에는 「3군 4장 구성을 채용함으로써, 소형화, 박형화, 경량화 등이 달성되고, 무한 원거리 촬영으로부터 근거리 촬영까지 광학 성능이 양호하여, 400만 화소 이상의 고밀도 고체 촬상 소자에 적합한 촬상 렌즈를 얻을 수 있다. 〔동 공보의 단락 0014〕」라고 기재되어 있다.
그러나 일본 특개 20O6-3090434호 공보에 개시된 렌즈 장치는 조리개보다 물측의 2개의 렌즈가, 부의 굴절률을 갖는 제1 렌즈와 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈로부터 이루어지기 때문에, 굴절에 의한 집광이 불충분해지기 쉽다. 따라서, 제2 렌즈의 정의 굴절력을 높게 하면, 제2 렌즈의 두께가 커지고, 렌즈 장치의 전체 길이가 커져 문제가 된다.
본 발명은 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 있는 중조리개형의 4장 구성의 렌즈 장치로서, 상기 종래에 비해 한층 소형화가 가능한 구성의 렌즈 장치를 공급한다. 또, 본 발명은 촬영 기능을 갖는 카메라 부착 휴대전화 등의 촬영 장치로서, 상기 렌즈 장치를 구비한 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 양상 및 잇점은 후술하는 바와 첨부한 도면으로부터 분명하게 밝혀질 것이다.
본 발명에 의하면, 소형의 촬영 장치로의 탑재에 적합한 렌즈 장치를 제공할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 휴대전화는 예를 들어 힌지(H)를 중심으로 접는(folding) 구성의 전화이다. 도 1은 접은 상태를 나타내는 도면이고, 전면에는 렌즈 장치(10)의 일부인 커버 유리(cover glass; 9)가 노출되어 있다. 도 2(a)는 이 휴대전화를 열어서 표시부(81), 조작부(82)를 전면(前面)으로 하여 나타내는 도면이다. 도 2(b)는 연 휴대전화를 배면으로부터 본 도면이다. 촬영자는 예를 들어 휴대전화를 연 상태에서 커버 유리(9)를 촬영하고 싶은 대상을 향하여 조작부(82)를 조작하는 것에 의해 셔터를 눌러 대상물을 촬영할 수 있다.
렌즈 장치는 도 3에 나타내는 바와 같이, 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로, 제1 렌즈(1), 제2 렌즈(2), 개구 조리개(5), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4) 및 커버 유리(6)를 포함한다. 또한, 커버 유리(9)나 케이스 등, 설명상 특히 불필요한 부재는 도시를 생략하고 있다. 또, CCD 이미지 센서(7)는 렌즈 장치의 구성 요소는 아니지만, 결상면(結像面; 71)을 나타내기 위해 함께 도면 중에 기재하고 있다. 동양(同樣)으로, 입사광(8)도 아울러 기재하고 있다. 제1 렌즈(1), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4)는 모두 플라스틱 렌즈이다. 제2 렌즈(2)는 자외선 경화 수지를, 자외선 조사에 의해 경화시키는 것에 의해 형성한 플라스틱 렌즈이다. 이하, 도 3의 구성을 상세히 설명한다.
제1 렌즈(1)의 물측면(11; 1면)은 물측에 볼록면 형상인 동시에 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)은 상측에 오목면 형상이다. 이 제1 렌즈(1)는 물측의 곡률 반 경 쪽이 크기 때문에, 정의 파워를 갖는 렌즈이다(이하, 단순히 「정 렌즈」라고 함). 또, 제2 렌즈(2)의 물측면(21; 2면)은 물측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 상측면(22; 3면)은 약간 상측에 오목하다. 이 때문에, 제2 렌즈(2)도 정 렌즈이다. 여기서, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)과 제2 렌즈(2)의 물측면(21)은 접합되어 있기 때문에, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)는 1군의 복합 렌즈를 형성하고 있다.
보다 구체적으로, 제1 렌즈(1)를 형성한 후에 제1 렌즈(1)의 상측면(12) 상에 금형을 사용하여 자외선 경화 수지를 충전하고, 자외선 조사에 의해 경화시키는 것에 의해, 제2 렌즈(2)의 형상을 형성하여 복합 렌즈를 작성한다. 이러한 방법에 의해 작성된 복합 렌즈는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 서로 독립적으로 형성한 후에 양자를 첩합(貼合)하여 형성되는 복합 렌즈인 첩합 렌즈에 비해, 두께를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 렌즈 장치의 전체 길이를 작게 할 수 있다.
제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)의 상측에는 개구 조리개(5)가 배설되고, 그 개구 조리개(5)보다도 더욱 상측에는 제3 렌즈(3)가 배설되어 있다. 제3 렌즈(3)는 물측에 오목면 형상의 물측면(31)과, 상측에 볼록면 형상의 상측면(32)을 포함하여, 부의 파워를 갖는다. 이 제3 렌즈(3)의 물측면(31; 5면)은 물측에 오목면 형상이고, 제2 렌즈(2)의 상측면(22; 3면)은 상측에 오목면 형상이기 때문에, 개구 조리개(5)를 사이에 두고 대치하는 2개의 면이 모두 오목면 형상이다. 따라서, 제2 렌즈(2)의 상측면(22) 및 제3 렌즈(3)의 물측면(31) 중 어느 것에 대해서도 광의 입사각이 수직에 가깝게 되어, 수차의 발생을 억제할 수 있다. 또, 조리개를 사이 에 두고 대치하는 곡면이 유사한 형상이면, 온도에 따른 광학 성능의 변화가 발생하기 어려운 것도 알려져 있다. 또, 제3 렌즈(3)는 물측에 오목면 형상의 물측면을 포함하는 메니스커스 렌즈이기 때문에, 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2) 통과 후의 광선에 잔류하는 수차를 양호하게 보정하는 것이 용이해진다.
또한, 제3 렌즈(3)의 상측에는 제4 렌즈(4)가 배설되어 있다. 이 제4 렌즈(4)는 물측면(41; 7면) 및 상측면(42; 8면)을 포함하는 비구면(非球面) 렌즈로서, 물측면(41) 및 상측면(42)이 각각 변곡점(變曲点)을 갖는 비구면 형상이다. 이 때문에, 제4 렌즈(4)의 중앙 부분과 주변 부분에서 초점 거리를 바꿀 수 있다. 이러한 구조를 취함으로써, 광축 부근과 주변 부분에서의 화질의 차를 보정할 수 있음과 아울러 수차를 억제할 수 있다. 또, 제4 렌즈의 상측면(42; 8면)이 상측에 오목면 형상이기 때문에, 제4 렌즈(4)의 상측면이 상측에 볼록면 형상인 경우에 비해, 백 포커스를 길게 취하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 주광선 입사 각도를 작게 하는 것이 용이해진다.
이 제4 렌즈(4)와 CCD 이미지 센서(7)의 사이에는 커버 유리(6)가 배설되어 있다. 커버 유리(6)로는 촬상 소자인 CCD 이미지 센서(7)를 먼지 등으로부터 보호하기 위한 무색 투명한 유리판이 통상 사용되지만, 필요에 따라, 예를 들어 적외선 컷 필터 등의 필터가 사용되는 경우가 있다.
본 실시 형태에 관한 렌즈 장치에 입사한 입사광(8)은 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)로 이루어지는 복합 렌즈에 의해 집광되어, 개구 조리개(5)에 의해 결상에 필요한 광만으로 제한된다. 개구 조리개(5)를 통과한 광은 그 후에, 제3 렌즈 및 제4 렌즈(4)를 투과하는 것에 의해, 집광됨과 아울러 수차가 보정된다. 제4 렌즈(4)를 통과한 광은 다시 커버 유리(6)를 투과한 후, CCD 이미지 센서(7)의 결상면(71) 상에 결상한다. 이러한 영상이, CCD 이미지 센서(7)에 의해 전기적으로 변환되어 셔터가 눌려진 경우에 사진용의 화상으로 기록된다.
(1) 상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 모두 정의 파워를 가지기 때문에, 어느 한쪽이 부의 파워를 갖는 경우에 비해, 개구 조리개(5)보다 물측에 있어서 강한 집광력을 얻을 수 있다. 따라서, 같은 전체 길이로 생각했을 경우, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 전체의 두께를 작게 함과 아울러, 개구 조리개(5)로부터 결상면(71)까지의 거리를 길게 하여 주광선 입사 각도를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 개구 조리개(5)보다 물측의 렌즈가 2장 구성이기 때문에, 1장 구성의 경우에 비해 수차의 발생을 억제할 수 있다.
(2) 상기 실시 형태에서는 제4 렌즈(4)의 물측면(41) 및 상측면(42)이 변곡점을 갖는 비구면 형상인, 즉 제4 렌즈(4)가 비구면 렌즈이기 때문에, 제4 렌즈(4)의 중앙 부분과 주변 부분에서 초점 거리를 변경할 수 있다. 따라서, 여러 수차를 유효하게 보정하는 것이 가능하게 된다.
(3) 상기 실시 형태에서는 제4 렌즈(4)의 상측면(42)이 상측에 오목면 형상이기 때문에, 제4 렌즈(4)의 상측면(42)이 상측에 볼록면 형상인 경우에 비해, 백 포커스를 길게 취하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 주광선 입사 각도를 작게 하는 것이 용이해진다.
(4) 상기 실시 형태에서는 제3 렌즈(3)가 물측에 오목면 형상의 물측면(31) 을 포함하는 메니스커스 렌즈이기 때문에, 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2) 투과 후의 광선에 잔류하는 수차를 양호하게 보정하는 것이 용이해진다.
(5) 상기 실시 형태에서는 제2 렌즈(2)의 상측면(22)이 상측에 오목면 형상인 동시에, 제3 렌즈(3)의 물측면(31)이 물측에 오목면 형상이다. 즉, 개구 조리개(5)를 사이에 두고 서로 대치하는 2개의 면이 모두 오목면 형상으로 된다. 따라서, 수차 보정 및 온도 변화에 따른 광학 특성 변화의 억제가 용이해진다.
(6) 상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)가, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)과 제2 렌즈(2)의 물측(21)이 접하도록 형성된 1군의 복합 렌즈이기 때문에, 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)가 각각 독립된 렌즈인 경우에 비해, 렌즈 장치의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 복합 렌즈 형성 후는 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 사이에서 심 벗어남이 발생하는 일이 없기 때문에, 제조가 용이하고 제품 수율이 높은 구성으로 된다.
(7) 상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(1)에 제2 렌즈(2)를 몰드 성형하는 것에 의해 형성된 복합 렌즈를 사용하고 있기 때문에, 복합 렌즈의 두께를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 첩합 렌즈를 사용한 경우에 비해, 렌즈 장치(10)의 전체 길이를 한층 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 이러한 렌즈 장치(10)는 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 있는 중조리개형의 4장 구성의 렌즈 장치로서, 상기 종래에 비해 한층 소형화가 가능한 구성의 렌즈 장치이기 때문에, 촬영 장치인 휴대 전화에 매우 적합하게 사용할 수 있다.
[실시예 1]
도 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 관한 렌즈 장치는 정의 파워를 갖는 제1 렌즈(1) 및 정의 파워를 갖는 제2 렌즈(2)로 이루어지는 복합 렌즈와, 부의 파워를 갖는 제3 렌즈(3)의 사이에 개구 조리개(5)가 마련된 3군 4장의 중조리개형의 렌즈 구성을 갖는다. 이 렌즈 장치의 수치 데이터를 이하에 나타낸다.
전계(全系) 초점 거리: 3.60㎜
F값: 2.8
렌즈 전체 길이: 4.07㎜
백 포커스: 1.19㎜
주광선 입사 각도(CRA): 25°
렌즈 데이터를 표 1에 나타낸다. 단, 표 1에 있어서 각 면의 번호 i는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측의 면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri는 각 면에 있어서 곡률 반경, Di는 제i면과 제i+1면 사이의 면 간격, nd는 굴절률, υd는 아베수를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112009051594760-PAT00001
비구면 형상은 이하의 식으로 표시된다.
[식 1]
Figure 112009051594760-PAT00002
단, 식 (1)에 있어서 광축 방향을 z축으로 하고, R은 곡률 반경, H는 광축과 직교하는 방향의 높이, K는 코닉 정수, A4, A6, A8, A10, A12, A14, A16은 각각 4차, 6차, 8차, 10차, 12차, 14차, 16차의 비구면 계수이다.
각 면에 있어서 비구면 계수는 이하에 나타내는 표 2와 같다.
[표 2]
Figure 112009051594760-PAT00003
〔비교예 1〕
도 13에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에 관한 렌즈 장치는 제1 렌즈(1)의 더욱 외측에 개구 조리개(5)를 갖는 전조리개형의 4군 4장 렌즈 구성을 갖는다. 이 렌즈 장치의 수치 데이터를 이하에 나타낸다.
전계 초점 거리: 3.60㎜
F값: 2.8
렌즈 전체 길이: 4.26㎜
백 포커스: 1.19㎜
주광선 입사 각도(CRA): 25°
렌즈 데이터를 표 3에 나타낸다. 단, 표 3에 있어서 각 면의 번호 i는 도 13에 나타내는 바와 같이 개구 조리개(5)를 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.
[표 3]
Figure 112009051594760-PAT00004
또, 상기 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 표 4와 같다.
[표 4]
Figure 112009051594760-PAT00005
〔비교예 2〕
도 25에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에 관한 렌즈 장치는 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 사이에 개구 조리개(5)를 갖는 중조리개형의 4군 4장 렌즈 구성을 가진다. 이 렌즈 장치의 수치 데이터를 이하에 나타낸다.
전계 초점 거리: 3.60㎜
F값: 2.8
렌즈 전체 길이: 4.20㎜
백 포커서: 1.19㎜
주광선 입사 각도(CRA): 25°
렌즈 데이터를 표 5에 나타낸다. 단, 표 5에 있어서 각 면의 번호 i는 도 25에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측면(11)을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.
[표 5]
Figure 112009051594760-PAT00006
또, 상기 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 표 6과 같다.
[표 6]
Figure 112009051594760-PAT00007
〔비교예 3〕
도 37에 나타내는 바와 같이, 비교예 3에 관한 렌즈 장치는 정의 파워를 갖는 제1 렌즈(1) 및 부의 파워를 갖는 제2 렌즈(2)로 이루어지는 복합 렌즈를 가지며, 제1 렌즈(1)의 물측에 개구 조리개(5)가 마련된 3군 4장의 전조리개형의 렌즈 구성을 갖는다. 이 렌즈 장치의 수치 데이터를 이하에 나타낸다.
전계 초점 거리: 3.60㎜
F값: 2.8
렌즈 전체 길이: 3.96㎜
백 포커스: 1.14㎜
주광선 입사 각도(CRA): 25°
렌즈 데이터를 표 7에 나타낸다. 단, 표 7에 있어서 각 면의 번호 i는 도 37에 나타내는 바와 같이, 조리개(5)의 면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.
[표 7]
Figure 112009051594760-PAT00008
또, 상기 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 표 8과 같다.
[표 8]
Figure 112009051594760-PAT00009
〔실시예와 비교예 1 ~ 3의 비교]
비교예 1 ~ 비교예 3에 나타낸 렌즈 장치는 전계 초점 거리, F값 및 CRA가 실시예 1에 관한 렌즈 장치와 동일해지도록 설계되어 있다. 이러한 비교예 1 ~ 비교예 3의 렌즈 장치와 실시예 1에 관한 렌즈 장치를 비교한다.
1. 광학 특성
실시예 1의 렌즈 장치의 전달 함수(MTF)를 나타낸 그래프인 도 4와, 비교예1, 비교예 2, 비교예 3의 렌즈 장치의 전달 함수(MTF)를 각각 나타낸 그래프인 도 14, 도 26, 도 38을 비교한다. 어느 그래프도 큰 차이는 없으며, 실시예 1은 종래와 동일한 MTF 특성을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
실시예 1의 렌즈 장치의 상면 만곡을 나타낸 그래프인 도 5(a)와, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3의 렌즈 장치의 상면 만곡을 각각 나타낸 그래프인 도 15(a), 도 27(a), 도 39(a)를 비교한다. 그래프의 형상이 다르나, 서지탈 방향에 있어서도 탄젠셜 방향에 있어서도 그래프 상에 큰 차이는 없으며 실시예 1은 비교예 1 ~ 비교예 3과 동등하게 상면 만곡을 억제하고 있는 것을 알 수 있다.
실시예 1의 렌즈 장치의 왜곡 수차를 나타낸 그래프인 도 5(b)와, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3의 렌즈 장치의 왜곡 수차를 각각 나타낸 그래프인 도 15(b), 도 27(b), 도 39(b)를 비교한다. 그래프의 형상이 다르나, 서지탈 방향에 있어서도 턴젠셜 방향에 있어서도 그래프 상에 큰 차이는 없으며 실시예 1은 비교예 1 ~ 비교예 3과 동등하게 왜곡 수차를 억제하고 있는 것을 알 수 있다.
실시예 1의 렌즈 장치의 종수차를 나타낸 그래프인 도 6과, 비교예 1, 비교 예 2, 비교예 3의 렌즈 장치의 종수차를 각각 나타낸 그래프인 도 16, 도 28, 도 40을 비교한다. 그래프의 형상이 다르나, 어느 파장에 있어서도 그래프 상에 큰 차이는 없으며 실시예 1은 비교예 1 ~ 비교예 3과 동등하게 종수차를 억제하고 있는 것을 알 수 있다.
이상, 전달 함수(MTF), 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차의 모든 항목에 있어서, 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 광학 특성은 비교예 1 ~ 비교예 3의 렌즈 장치의 광학 특성과 동등하다고 판단할 수 있다.
2. 제조 비용
비교예 1 ~ 비교예 3의 렌즈 장치에 사용하는 부재의 종류나 부품 갯수와, 실시예 1에 관한 렌즈 장치에 사용하는 부재의 종류나 부품 갯수에 큰 차이는 없다. 이 경우, 제조 수율의 높이가 비용에 크게 영향을 준다. 상술한 바와 같이, 제1 렌즈(1) ~ 제4 렌즈(4)의 각 렌즈에 심 벗어남이 생긴 경우의 허용 범위가 좁을수록 불량품의 발생률이 높아져서 제조 수율이 저하한다. 따라서, 심 벗어남이 생긴 경우의 영향의 크기를 전달 함수(MTF)의 변화에 의해 평가하였다.
도 7 ~ 도 12는 실시예 1에 관한 렌즈 장치를 구성하는 각 렌즈를, 도 3에 있어서 윗 방향으로 5㎛(이하, 간단히 「5㎛」이라 기재함) 또는 도 3에 있어서 아랫 방향으로 5㎛(이하, 간단히 「-5㎛」라고 기재함) 심 벗어나게 한 상태에 있어서 전달 함수(MTF)의 그래프를 나타낸다. 도 17 ~ 도 24는 비교예 1의 렌즈 장치를 구성하는 각 렌즈를 5㎛ 또는 ―5㎛ 심 벗어남 시킨 상태에 있어서 전달 함수(MTF)의 그래프를 나타낸다. 도 29 ~ 도 36은 비교예 2의 렌즈 장치를 구성하는 각 렌즈 를 5㎛ 또는 ―5㎛ 심 벗어나게 한 상태에 있어서 전달 함수(MTF)의 그래프를 나타낸다. 도 41 ~ 도 46은 비교예 3의 렌즈 장치를 구성하는 각 렌즈를 5㎛ 또는 ―5㎛ 심 벗어나게 한 상태에 있어서 전달 함수(MTF)의 그래프를 나타낸다.
여기서, 같은 4군 4장 렌즈 구성을 갖는 전조리개형인 비교예 1과, 중조리개형인 비교예 2를 비교한다. 보다 구체적으로, 도 17 ~ 도 24와 도 29 ~ 도 36을 각각 비교하여 검토하면, 어느 렌즈를 심 벗어나게 한 경우에 있어서도, 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 MTF의 열화 정도가 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 MTF의 열화 정도에 비해 커져 있다. 또, 같은 3군 4장 렌즈 구성을 갖는 전조리개형인 비교예 3과 중조리개형인 실시예 1을 비교한다. 보다 구체적으로, 도 41 ~ 도 46과 도 7 ~ 도 12를 각각 비교하여 검토하면, 어느 렌즈를 심 벗어나게 한 경우에 있어서도, 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 MTF의 열화 정도가 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 MTF의 열화의 정도에 비해 커져 있다. 따라서, 동양의 렌즈 구성이면, 전조리개형의 렌즈 장치는 심 벗어남에 의한 MTF의 열화 정도가 큰 것을 확인할 수 있다.
따라서, 동양의 렌즈 구성이면, 본 발명이 채용한 중조리개의 렌즈 구성은 구성하는 각 렌즈에 심 벗어남이 생기는 것을 원인으로 하는 제품 불량이 발생할 확률이 작기 때문에 제조 비용이 작다고 말할 수 있다.
3. 소형화
실시예 1에 관한 렌즈 장치의 전체 길이는 4.07㎜이고, 비교예 3으로 차차 작아진다. 여기서, 비교예 3은 전조리개이고, 상술한 바와 같이 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 없다. 따라서, 실시예 1에 관한 렌즈 장치는 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량의 발생을 충분히 억제할 수 있는 중조리개형의 4장 구성의 렌즈 장치로서, 종래에 비해 한층 소형화가 가능한 구성의 렌즈 장치라고 할 수 있다.
본 발명은 소형의 촬영 장치로의 탑재에 적합한 렌즈 장치에 관한 것이기 때문에, 소형 카메라나 카메라 부착 휴대 단말용의 렌즈 장치로서 산업상 널리 사용 가능하다.
본 발명이 그 정신이나 범주를 벗어나지 않는 범위에서 다른 변형으로 실현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 구체적으로, 본 발명은 후술하는 형태로 실현될 수 있다.
상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(l) ~ 제4 렌즈(4)는 모두 플라스틱 렌즈이지만, 동등한 광학 특성을 유지할 수 있는 것이면, 전부를 유리 렌즈로 해도 된다. 유리 렌즈를 사용하는 것에 의해 내열성이 커진다. 또, 유리는 플라스틱에 비해 온도에 의한 체적 변화가 작기 때문에, 렌즈 형상의 온도에 의한 변화를 원인으로 하는 화상 열화를 억제할 수 있다.
ㆍ상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(1)가 플라스틱 렌즈임과 아울러 제2 렌즈(2)가 제1 렌즈(1)의 상측면(12) 상에 수지 몰드되어 있으나, 다른 구성이어도 된다. 예를 들어, 제1 렌즈(1)가 제2 렌즈(2)의 물측면(21) 상에 수지 몰드되어 있어도 된다. 핵심은 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 1군의 복합 렌즈를 형성하고 있으면, 동양의 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
ㆍ또, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 각각 독립적으로 형성된 플라스틱 렌즈 또는 유리 렌즈로서, 서로 첩합된 첩합 렌즈이어도 된다. 핵심은 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 1군의 복합 렌즈를 형성하고 있으면, 수지 몰드 렌즈이거나 첩합 렌즈라도, 동일한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
ㆍ또, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 복합 렌즈를 형성하고 있지 않아도 된다. 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)가 각각 1장 구성의 렌즈로서, 개구 조리개(5)보다 물측에 정의 파워를 갖는 렌즈를 2장 배설해도 된다. 이 경우도, 수차를 억제하면서 렌즈 장치의 전체 길이를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 또, 복합 렌즈를 사용하는 경우에 비해 비용 절감이 될 수 있다.
ㆍ상기 실시 형태에 있어서 제4 렌즈(4)와 CCD 이미지 센서(7)의 사이에 커버 유리(6)를 구비하였으나 필수는 아니다. 또, 커버 유리(6) 대신에, 또는 커버 유리(6)와 아울러, 적외선을 컷할 필터 등을 구비해도 된다.
ㆍ상기 실시 형태에 있어서는 촬영 소자로서 CCD 이미지 센서(7)를 사용하였으나, 다른 구성이어도 된다. 예를 들어, CMOS 이미지 센서를 사용해도 된다.
ㆍ상기 실시 형태에 있어서는 촬영 소자로서 CCD 이미지 센서(7)를 사용하였으나, 다른 구성이어도 된다. 예를 들어, 촬영 소자로서 광학 필름을 사용하는 것에 의해 은염 사진용의 촬영 장치로 해도 된다.
ㆍ또, 상기 실시 형태에 있어서는 렌즈 장치를 휴대 단말에 사용하였으나, 통상의 카메라나 퍼스널 컴퓨터에 사용해도 된다. 또, 정지 화면이 아닌, 동영상 촬영용으로 사용해도 된다.
그러므로, 기술된 예 및 실시 형태는 예시로서 간주될 뿐, 본 발명을 여기에 기술된 설명으로 한정하지 않으나, 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능하다.
도 1은 휴대 단말의 비사용시 외관도이다.
도 2는 휴대 단말의 사용시 외관도이고, 도 2(a)는 정면 사시도, 도 2(b)는 배면 사시도를 나타낸다.
도 3은 실시 형태에 관한 렌즈 장치의, 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.
도 4는 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 5는 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 5(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 5(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.
도 7은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 8은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 9는 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 10은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 11은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 12는 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 13은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의, 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.
도 14는 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 15는 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 15(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 15(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.
도 16은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.
도 17은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 18은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 19는 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제2 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 20은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제2 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 21은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 22는 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 23은 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 24는 비교예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 25는 비교예 2에 관한 렌즈 장치의, 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.
도 26은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 27은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 27(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 27(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.
도 28은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.
도 29는 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 30은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 31은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제2 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 32는 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제2 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 33은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 34는 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 35는 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 36은 비교예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 37은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의, 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.
도 38은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 39는 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 39(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 39(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.
도 40은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.
도 41은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 42는 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제1 렌즈 및 제2 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 43은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 44는 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제3 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 45는 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 윗 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.
도 46은 비교예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 제4 렌즈가 아랫 방향으로 5㎛ 심 벗어난 경우, 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

Claims (9)

  1. Figure 112009051594760-PAT00010
    렌즈 장치(10)로서,
    정(正)의 파워(power)를 갖는 제1 렌즈(1)와,
    정의 파워를 갖는 제2 렌즈(2)와,
    개구 조리개(5)와,
    부(負)의 파워를 갖는 제3 렌즈(3)와,
    제4 렌즈(4)를 구비하고,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제3 렌즈, 및 상기 제4 렌즈는 물측(物側)으로부터 상측(像側)을 향하여 순서대로 배열되어 있는 렌즈 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 물측면 및 상측면을 포함하고, 이 물측면 및 상측면의 적어도 어느 한쪽이 변곡점을 갖는 비구면 형상인 렌즈 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 상측에 오목면(凹面) 형상의 상측면을 포함하는 렌즈 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 물측에 오목면 형상의 물측면을 포함하는 메니스커스 렌즈인 렌즈 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 상측에 오목면 형상의 상측면을 포함하고,
    상기 제3 렌즈는 물측에 오목면 형상의 물측면을 포함하는 메니스커스 렌즈인 렌즈 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 이 제1 렌즈와 이 제2 렌즈가 접하도록 형성된 1군의 복합 렌즈인 렌즈 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 1군의 복합 렌즈는 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중의 어느 한쪽에 다른 쪽을 몰드 성형하는 것에 의해 형성된 몰드 렌즈인 렌즈 장치.
  8. 렌즈 장치(10)를 구비한 촬영 장치로서,
    상기 렌즈 장치는
    정의 파워를 갖는 제1 렌즈(1)와,
    정의 파워를 갖는 제2 렌즈(2)와,
    개구 조리개(5)와,
    부의 파워를 갖는 제3 렌즈(3)와,
    제4 렌즈(4)를 포함하고,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈는 물측으로부터 상측을 향하여 순차적으로 배열되어 있는 촬영 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈는 이 제1 렌즈 및 이 제2 렌즈 중 어느 한쪽에 다른 쪽을 몰드 성형하는 것에 의해 형성된 1군의 복합 렌즈인 촬영 장치.
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