KR20100048869A

KR20100048869A - 렌즈 장치, 촬영 장치

Info

Publication number: KR20100048869A
Application number: KR1020090078103A
Authority: KR
Inventors: 요우헤이 나카가와
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2010-05-11
Also published as: CN101726836B; US8320057B2; JP2010107906A; US20100110563A1; CN101726836A; JP5322584B2

Abstract

렌즈 장치는 정(正)의 파워를 갖는 제1 렌즈와, 개구 조리개와, 부(負)의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2 렌즈와, 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제3 렌즈와, 각각 적어도 하나의 변곡점(變曲点)을 갖는 비구면(非球面) 형상의 물측면(物側面) 및 상측면(像側面)을 포함하고, 이 상측면이 상측에 오목 형상인 제4 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제2 렌즈, 상기 제3 렌즈, 및 상기 제4 렌즈는 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로 배열되어 있고, 상기 제1 렌즈는 상측에 볼록면 형상의 상측면을 포함하고, 상기 제2 렌즈는 물측에 오목면 형상의 물측면을 포함한다.

Description

렌즈 장치, 촬영 장치{LENS APPARATUS AND IMAGING APPARATUS}

본 발명은 렌즈 장치에 관한 것으로, 상세하게는 소형 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 혹은 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 2006-309043호 공보, 및 일본 특개 2007-11237호 공보는 4장 구성이어도 콤팩트한 렌즈 장치를 개시하고 있다.

일본 특개 2002-228922호 공보의 렌즈계는 조리개를 가장 촬영 대상측(이하,「물측(物側)」이라 함) 렌즈의 더욱 물측에 배설(配設)한, 이른바 전(前)조리개형이라 불린다. 이 구조에서는 일반적으로, 조리개보다 촬상 소자측(이하,「상측(像側)」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 2006-309043호 공보의 렌즈계는 물측으로부터 2장의 렌즈의 더욱 뒤쪽에 조리개가 배치된, 이른바 후조리개형이라 불린다. 이 구조에서는 일반적으로, 상술의 전조리개형의 구조에 비하여 CRA가 커지는 것이 알려져 있다. 디지털카메라용의 렌즈 장치로는 상술한 바와 같이 CRA가 작은 것이 강하게 요구되고 있기 때문에, 각 렌즈의 굴절률을 조절하는 것에 의해 CRA를 작게 하는 것이 필요해진다. 그러나 굴절률을 조정하기 위해서 각 렌즈의 두께를 크게 하거나 렌즈간의 간격을 크게 하면, 렌즈 장치의 전체 길이를 늘리지 않을 수 없게 되어 렌즈 장치가 대형화한다.

일본 특개 2007-11237호 공보의 렌즈계는 물측으로부터 1장째의 렌즈와 2장째의 렌즈 사이에 조리개를 배설한 이른바, 중조리개형이라 불린다. 이 구조에서는 일반적으로, 일본 특개 2002-228922호 공보의 렌즈계에 비해 심 벗어남을 원인으로 하는 제품 불량이 발생하기 어려움과 아울러, 일본 특개 2006-309043호 공부의 렌즈계에 비해 CRA를 작게 하는 것이 가능하게 된다.

그러나 일본 특개 2007-11237호 공보의 단락 [00l3]에는 「물체측의 2장의 렌즈를 조건식 (3), (4)로 표시된 바와 같은 비교적 선팽창 계수가 작은 재료에 의해 형성하는 것에 의해, 온도 변화에 대응할 수 있는 핀트 이동이 적은 렌즈계로 하는 것이 가능하게 된다.」라고 기재되어 있다. 즉, 「물체측의 2장의 렌즈」를 적절한 재료에 있어서 형성하는 것에 의해 온도 변화의 영향을 억제하고 있다.

그러나 콤팩트 카메라나 휴대 전화에 대해서는 중량면이나 비용면의 요청에 의해, 구성하는 모든 렌즈를 플라스틱 렌즈로 한 렌즈 장치가 요망되고 있다. 플라스틱 렌즈는 유리에 비교해서 선팽창 계수가 큰 재료이기 때문에, 모든 렌즈가 플라스틱 렌즈이면, 물체측의 2장의 렌즈를 비교적 선팽창 계수가 작은 재료에 의해서 형성하는 것은 불가능하다.

본 발명은 렌즈 장치를 구성하는 각 렌즈의 재질에 의존하는 일 없이, 온도 변화에 따른 영향을 억제한 중조리개형 구성의 렌즈 장치를 제공한다. 또, 본 발명은 촬영 기능을 갖는 카메라나 카메라 부착 휴대 전화 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, 소형 촬영 장치로의 탑재에 적합한 렌즈 장치를 제공할 수 있다.

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명에 관한 촬영 장치를 구체화한 휴대 전화의 한 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 휴대 전화는 힌지(H)를 중심으로 접는 구성의 전화이다. 도 1은 접은 상태를 나타내는 도면이고 앞면에는 렌즈 장치(10)의 일부인 커버 유리(cover glass; 9)가 노출해 있다. 도 2(a)는 이 휴대 전화를 사용하여 표시부(81), 조작부(82)를 전면(前面)으로 하여 나타낸다. 도 2(b)는 연 휴대 전화를 배면으로부터 본 도면이다. 촬영자는 예를 들어 휴대 전화를 연 상태에서 커버 유리(9)를 촬영하고 싶은 대상을 향하여 조작부(82)를 조작하는 것에 의해 셔터를 눌러 대상물을 촬영할 수 있다.

렌즈 장치(10)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로, 제1 렌즈(1), 개구 조리개(5), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4) 및 커버 유리(6)를 포함하는 중조리개형 렌즈 장치이다. 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), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4)는 모두 플라스틱 렌즈이다. 이하, 도 3의 구성을 상세하게 설명한다.

제1 렌즈(1)의 물측면(11; 1면)은 물측에 볼록(凸) 형상인 동시에 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)도 상측에 볼록 형상이다. 이 제1 렌즈(1)는 정(正)의 파워를 갖는 렌즈이다(이하, 간단히 「정 렌즈」라고 함). 또, 제2 렌즈(2)의 물측면(21; 4면)은 물측에 볼록 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 상측면(22; 5면)은 상측에 오목하다. 이 제2 렌즈(2)는 부(負)의 파워를 갖는 렌즈(이하, 간단히 「부 렌즈」라 함)임과 아울러 메니스커스 형상의 렌즈(이하, 간단히 「메니스커스 렌즈」라 함)이다.

또, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이기 때문에, 온도 변화에 따른 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)의 변형을 원인으로 하는 광로 변화를 억제하는 것이 가능하게 된다. 이것은 개구 조리개(5)를 사이에 두고 양측의 면 형상을 대상(對象) 형상에 접근시키는 것에 의해, 조리개(5) 직전의 면, 즉 2면(12)의 굴절률이 온도에 의해 변화했을 경우에 있어서도, 2면에 의한 광선의 굴절각 변화를 조리개(5) 직후의 면, 즉 4면(21)의 굴절률 변화에 따라 보정할 수 있기 때문이다.

보다 구체적으로, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 저온시에 있어서 광은 실선으로 나타내는 바와 같이, 제2면에 있어서 굴절되고, 추가로 4면에 있어서 굴절하여 광로(8a)를 통과하여 제5면을 향한다. 고온시에 있어서는 제1 렌즈(1)의 굴절률이 저온시보다 작아지기 때문에, 점선으로 나타낸 바와 같이, 제2면에 있어서 광의 굴절은 작아진다. 따라서, 제4면에 광 입사하는 각도도 저온시보다 작아진다. 한편, 제4면의 굴절률도 작기 때문에, 제4면에 입사할 때의 광의 굴절도 작아진다. 이 때문에, 광로(8b)는 광로(8a)와 거의 병행으로 되어 제5면을 향한다. 즉, 고온시에 있어서는 제2면의 굴절률과 제4면의 굴절률은 모두 작아지는 것에 의해 광로 변화의 영향을 없애도록 작용한다.

한편, 조리개를 사이에 두고 대치되는 면이 비대칭인 종래 구성의 경우에는 온도 변화에 따른 광로 변화를 억제할 수 없다. 제1 렌즈(1)의 상측면이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면이 물측에 오목면 형상인 경우를 예시하고, 이하에 구체적으로 설명한다.

예를 들어, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 저온시에 있어서 광은 실선으로 나타내는 바와 같이, 제2면에 있어서 굴절되고, 추가로 4면에 있어서 굴절되어 광로(8a)를 통과하여 제5면을 향한다. 고온시에 있어서는 제1 렌즈(1)의 굴절률이 저온시보다 작아지기 때문에, 점선으로 나타낸 바와 같이, 제2면에 있어서 광의 굴절은 작아진다. 여기서, 제4면에 광 입사하는 각도도 저온시보다 작아진다. 여기서, 제4면은 물측에 오목면 형상이기 때문에 입사각이 작을수록 제4면의 곡률이 작은 개소에 광이 입사한다. 또, 제4면의 굴절률도 작기 때문에, 제4면에 입사할 때의 광의 굴절도 작아진다. 이 때문에, 광로(8b)는 광로(8a)와 떨어지는 형태로 제5면을 향한다. 즉, 고온시에 있어서는 제2면의 굴절률과 제4면의 굴절률은 모두 작아지는 것에 의해, 광로 변화의 영향을 확대하도록 작용한다.

또, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 조리개(5)를 사이에 두고 서로 대칭이기 때문에, 예를 들어 일본 특개 2006-301403호 공보, 단락 [0018]에도 기재되어 있는 바와 같이, 코마 수차를 양호하게 보정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 제3 렌즈(3)는 물측면(31)이 물측에 오목한 동시에 상측면(32)이 상측에 볼록한 정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 렌즈이다. 제3 렌즈(3)가 정 렌즈이기 때문에 제2 렌즈(2) 투과 후의 광선을 집광할 수 있다. 또, 제3 렌즈(3)를 메니스커스 형상으로 함으로써, 제2 렌즈(2) 투과 후의 광선에 잔류하는 수차를 한층 억제할 수 있다.

또, 제4 렌즈(4)는 물측면(41) 및 상측면(42)을 포함하고, 이 상측면(42) 및 물측면(41)이 각각 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면 형상인 동시에, 상측면(42)이 상측에 오목 형상이다. 보다 구체적으로, 물측면(41; 8면)은 물측에 오목 형상의 중앙부를 포함하고, 주변부로 갈수록 곡률이 작아지게 되어 변곡점을 갖는다. 또, 상측면(42; 9면)은 상측에 오목 형상의 중앙부를 포함하고, 주변부로 갈수록 곡률이 작아져서 변곡점을 갖는다. 상측면(42)의 주변부는 상측에 볼록하게 형성되어 있다. 이 제4 렌즈(4)는 부의 파워를 갖는다. 이러한 렌즈(4)를 구비함으로써, 제1 렌즈(1) ~ 제3 렌즈(3)을 투과 후의 광선에 잔류하는 수차를 보다 한층 억제할 수 있다.

커버 유리(6)로는 촬상 소자인 CCD 이미지 센서(7)를 먼지 등으로부터 보호하기 위한 무색투명한 유리판이 통상 사용되지만, 필요에 따라서 예를 들어 적외선 커트 필터 등의 필터가 사용되는 경우가 있다.

제1 실시 형태에 관한 렌즈 장치에 입사한 입사광(8)은 제1 렌즈(1)에 의해 서 집광되어, 개구 조리개(5)에 의해서 결상에 필요한 광만으로 제한된다. 조리개(5)를 통과한 광은 그 후에, 제2 렌즈(2) ~ 제4 렌즈(4)를 투과하는 것에 의해, 집광됨과 아울러 수차가 보정된다. 또, 제4 렌즈(4)를 통과한 광은 추가로 커버 렌즈를 투과한 후, CCD 이미지 센서(7)의 결상면(71)상에 결상한다. 이러한 상이, CCD 이미지 센서(7)에 의해 전기적으로 변환되어, 셔터가 눌러진 경우에 사진용의 화상으로서 기록된다.

제1 실시 형태의 렌즈 장치는 이하의 이점을 갖는다.

(1) 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)이 상측에 오목면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21; 4면)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 이 때문에, 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 개구 조리개(5)를 사이에 두고 대칭이다. 따라서, 온도 변화에 의한 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)의 변형을 원인으로 하는 광로 변화를 없애는 것이 가능하게 되기 때문에, 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2)의 재질에 관계없이 온도 변화에 따른 영향을 억제할 수 있다.

(2) 제4 렌즈(4)가 부의 파워를 가지기 때문에, 백 포커스를 길게 취할 수 있음과 아울러, 주광선 입사 각도(CRA)를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에 디지털카메라에 한층 적합한 렌즈 장치로 할 수 있다.

(3) 렌즈 장치(10)가 상기 (1) 및 (2)의 이점을 가지기 때문에, 이 렌즈 장치(10)를 구비한 촬영 장치는 소형이고 경량임과 아울러, 온도 변화에 따른 영향을 받기 어렵게 된다.

(4) 제4 렌즈(4)의 물측면(41; 8면)의 중앙부가 물측에 볼록면 형상이기 때문에, 제1 ~ 제3 렌즈(1 ~ 3) 투과 후의 광에 잔류하는 수차를 보정하는 것이 용이해진다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 촬영 장치를 구체화한 휴대 전화의 제2 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 제2 실시 형태는 제1 실시 형태의 개구 조리개(5)의 위치를 변경했을 뿐이기 때문에, 동양의 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에 관한 휴대 전화의 렌즈 장치(10)는 도 14에 나타내는 바와 같이, 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로, 제1 렌즈(1), 개구 조리개(5), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4) 및 커버 유리(6)를 포함한다. 따라서, 제2 실시 형태도 제1 실시 형태와 동양의 중조리개형의 렌즈 장치이다.

제1 렌즈(1)의 물측면(11; 1면)은 물측에 볼록 형상인 동시에 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)도 상측에 볼록 형상이다. 이 제1 렌즈(1)는 정의 파워를 갖는 렌즈이다(이하, 간단히 「정 렌즈」라 함). 또, 제2 렌즈(2)의 물측면(21; 4면)은 물측에 볼록 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 상측면(22; 5면)은 상측에 오목하다. 이 제2 렌즈(2)는 부의 파워를 갖는 렌즈(이하, 간단히 「부 렌즈」라 함)임과 아울러 메니스커스 형상의 렌즈(이하, 간단히 「메니스커스 렌즈」라 함)이다.

개구 조리개(5)는 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 사이인 동시에 제1 렌즈(1)의 상측면(12)에 접촉하도록 배치되어 있다. 상기와 같이 제1 렌즈(1)의 상측 면(12; 2면)은 상측에 볼록 형상이기 때문에, 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)의 면 꼭대기(12t)보다 개구 조리개(5)의 면(3면)은 물측에 위치한다. 따라서, 개구 조리개(5)가 제1 렌즈(1)의 상측면(12)의 면 꼭대기(12t)보다 상측에 배치된 제1 실시 형태의 렌즈 장치(예를 들어, 후술하는 실시예 1)에 비해, 제1 렌즈(1)를 개구 조리개(5)에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 렌즈 장치의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 그 외의 렌즈 구성은 제1 실시 형태와 동양이기 때문에 그 설명을 생략한다.

제2 실시 형태는 제1 실시 형태의 이점에 덧붙여 이하의 이점을 갖는다.

(5) 개구 조리개(5)가 제1 렌즈의 상측면(12; 2면)의 면 꼭대기(12t)보다 물측에 배치되어 있기 때문에, 개구 조리개(5)가 제1 렌즈(1)의 상측면의 면 꼭대기보다 상측에 배치되어 있는 경우에 비해, 제1 렌즈(1)를 개구 조리개(5)에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 렌즈 장치의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 촬영 장치를 구체화한 휴대 전화의 제3 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 제3 실시 형태는 제1 또는 제2 실시 형태에 있어서 제4 렌즈의 구성을 변경했을 뿐이기 때문에, 동양의 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

제3 실시 형태에 관한 휴대 전화의 렌즈 장치(10)는 도 19에 나타내는 바와 같이, 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로, 제1 렌즈(1), 개구 조리개(5), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4) 및 커버 유리(6)를 포함한다. 따라서, 제3 실시 형태도 제1 실시 형태와 동양의 중조리개형의 렌즈 장치이다.

제4 렌즈(4)의 상측면(42) 및 물측면(41)은 각각 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면 형상이다. 제3 실시 형태는 제4 렌즈(4)의 물측면(41)이 물측에 볼록 형상의 중앙부와 물측에 오목 형상의 주변부를 갖는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 물측면(41; 8면)은 물측에 볼록 형상의 중앙부로부터 주변부에로 갈수록, 곡률이 작아져서 변곡점을 가지며, 오목면 형상으로 바뀐다. 이 때문에, 제4 렌즈(4)의 물측면의 주변부가 물측에 볼록면 형상인 경우에 비해, 제4 렌즈(4)의 렌즈 단부를 제3 렌즈(3)에 접근시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 물측에서 포착하여 굴절시킬 수 있다. 여기서, 제3 실시 형태에 있어서는 렌즈(4) 직경보다 상 높이가 크기 때문에, 상측의 렌즈인 제4 렌즈(4)를 투과한 광을 상 높이까지 확산시켜 결상시키도록 렌즈 장치가 구성되어 있다. 따라서, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 상측에서 굴절시키는 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 비해, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 물측에서 굴절시키는 제3 실시 형태에 있어서는 결상면(71)으로부터 거리를 취할 수 있음과 아울러, 제4 렌즈(4)의 직경을 작게 하는 것이 가능하게 된다.

제3 실시 형태는 제1 또는 제2 실시 형태의 이점과 아울러 이하의 이점을 갖는다.

(6) 제4 렌즈(4)의 물측면(8면; 41)의 주변부가 물측에 오목면 형상이기 때문에, 제4 렌즈(4)의 물측면의 주변부가 물측에 오목면 형상인 경우에 비하여, 제4 렌즈(4)의 렌즈 단부를 제3 렌즈(3)에 접근시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 물측에서 굴절시킬 수 있다. 여기서, 제3 실시 형 태의 렌즈 장치에서는 렌즈(4)의 직경보다 상 높이가 크기 때문에, 상측의 렌즈, 즉 제4 렌즈(4)를 투과한 광을 상 높이까지 확산시켜 결상시키도록 장치가 구성되어 있다. 이 경우, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 물측에서 굴절시키는 렌즈(4)를 사용함으로써 결상면으로부터 거리를 크게 취할 수 있다.

이 때문에, 제3 렌즈(3) 투과 후의 광을 보다 상측에서 굴절시키는 렌즈에 비해, 렌즈(4)의 직경을 작게 하는 것이 가능하게 된다.

(제4 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 촬영 장치를 구체화한 휴대 전화의 제4 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 제4 실시 형태는 제1, 제2, 또는 제3 실시 형태에 있어서 제2 렌즈의 구성을 변경했을 뿐이기 때문에, 동양의 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

제4 실시 형태에 관한 휴대 전화의 렌즈 장치(10)는 도 24에 나타내는 바와 같이, 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로, 제1 렌즈(1), 개구 조리개(5), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4) 및 커버 유리(6)를 포함한다. 따라서, 제4 실시 형태의 렌즈 장치(10)도, 제1 실시 형태와 동양의 중조리개형의 렌즈 장치이다.

제4 실시 형태는 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 오목면 형상의 중앙부와 물측에 볼록면 형상의 주변부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 제2 렌즈(2)를 사용함으로써, 제1 렌즈(1) 투과 후의 광이 갖는 수차를 적절히 보정할 수 있다. 또, 주변부가 물측에 볼록면 형상이기 때문에, 온도 변화에 따른 제1 렌즈 및 제2 렌즈의 변형을 원인으로 하는 광로 변화를 없애는 것이 가능하게 된다.

제4 실시 형태는 제1, 제2, 또는 제3 실시 형태의 이점과 아울러 이하의 이점을 갖는다.

(7) 제2 렌즈(2)의 물측면(4면; 21)의 중앙부가 물측에 오목면 형상인 동시에, 주변부가 물측에 볼록면 형상이기 때문에, 제1 렌즈(1) 투과 후의 광이 갖는 수차를 적절히 보정할 수 있다. 또, 주변부가 물측에 볼록면 형상이기 때문에, 온도 변화에 의한 제1 렌즈 및 제2 렌즈의 변형을 원인으로 하는 광로 변화를 없애는 것이 가능하게 된다.

상기 제1 ~ 제4 실시 형태에 대응되는 실시예를 이하에 나타낸다.

실시예 1

실시예 1에 관한 렌즈 장치는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 오목면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 상측에 볼록면 형상인, 즉 개구 조리개(5)를 사이에 두고 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 따라서, 실시예 1은 제1 실시 형태의 렌즈 장치에 대응된다. 이 렌즈 장치의 설계 조건을 이하게 나타낸다.

전계 초점 거리: 3.908㎜

F값: 2.8

렌즈 전체 길이: 4.40㎜

백 포커스: 1.03㎜

유효상 높이: φ4.5㎜

렌즈 데이터를 표 1에 나타낸다. 단, 표 1에 있어서 각 면의 번호 i는 도 3 에 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]

표 1에 있어서 APEL5514ML은 미츠이 화학 주식회사제 플라스틱 렌즈 재료이 고, 굴절률 nd=1.544, 아베수 υd=56.0이다. 또, OKP4HT는 오사카 가스 케미컬사제 플라스틱 렌즈 재료이고, 굴절률 nd=1.632, 아베수 υd=23.4이다. 또한, B270은 schott사제 유리판이고, 굴절률 nd=1.523, 아베수 υd=58.6이다.

비구면 형상은 이하의 식으로 표시된다.

[식 1]

단, 상기 식 1에 있어서 광축 방향을 z로 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]

또한, 이 렌즈 장치의 광학적 제특성, 구체적으로, 스폿 다이어그램, 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차, MTF 곡선을 각각 도 5, 도 6(a), 도 6(b), 도 7, 도 8에 나타낸다.

실시예 2에 관한 렌즈 장치도, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 개구 조리개(5)를 사이에 두고 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 따라서 실시예 2는 제1 실시 형태의 렌즈 장치에 대응된다. 이 렌즈 장치의 설계 조건은 이하에 나타낸다.

전계 초점 거리: 3.629㎜

F값: 2.8

렌즈 전체 길이: 4.40㎜

백 포커스: 1.19㎜

유효상 높이: φ4.5㎜

렌즈 데이터를 표 3에 나타낸다. 단, 표 3에 있어서 각 면의 번호 i는 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.

[표 3]

표 3에 있어서 제1, 제3, 제4 렌즈에 사용한 E48R은 일본 제온사제 플라스틱 렌즈 재료이고, 굴절률 nd=1.531, 아베수 υd=56.O이다. 또한, OKP4HT 및 B270에 대해서는 표 1과 동양이다.

또, 위 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 표 4와 같 다.

[표 4]

또한, 이 렌즈 장치의 광학적 제특성, 구체적으로, 스폿 다이어그램, 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차, MTF 곡선을 각각 도 10, 도 11(a), 도 11(b), 도 12, 도 13에 나타낸다.

실시예 3

실시예 3에 관한 렌즈 장치는 도 14에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 개구 조리개(5)를 사이에 두고 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 또한, 개구 조리개(5)는 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 사이인 동시에 제1 렌즈(1)의 상측면(12)에 접촉하도록 배치되어 있다. 여기서, 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)은 상측에 볼록 형상이기 때문에, 제1 렌즈(1)의 상측면(12; 2면)의 면 꼭대기(12t)보다, 개구 조리개(5)의 면(3면)은 물측에 위치한다. 따라서, 실시예 3은 상기 제2 실시 형태의 렌즈 장치에 대응된다. 이 렌즈 장치의 설계 조건을 이하에 나타낸다.

전계 초점 거리: 3.792㎜

F값: 2.8

렌즈 전체 길이: 4.37㎜

백 포커스: 1.15㎜

유효상 높이: φ4.5㎜

렌즈 데이터를 표 5에 나타낸다. 단, 표 5에 있어서 각 면의 번호 i는 도 14에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측의 면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.

[표 5]

표 5에 있어서, OKP4HT, E48R 및 B270에 대해서는 표 1 및 표 3과 동양이다.

또, 위 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 이하에 나타내는 표 6과 같다.

[표 6]

또한, 이 렌즈 장치의 광학적 제특성, 구체적으로, 스폿 다이어그램, 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차, MTF 곡선을 각각 도 15, 도 16(a), 도 16(b), 도 17, 도 l8에 나타낸다.

실시예 4

실시예 4에 관한 렌즈 장치도, 도 19에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 개구 조리개(5)를 사이에 두고 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 또, 제4 렌즈(4)의 상측면(42) 및 물측면(41)이 각각 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면 형상이다. 또, 제4 렌즈의 물측면(41)의 중앙부가 물측에 볼록 형상인 동시에, 주변부가 물측에 오목 형상이다. 따라서, 실시예 4는 제3 실시 형태의 렌즈 장치에 대응된다. 이 렌즈 장치의 설계 조건을 이하에 나타낸다.

전계 초점 거리: 3.483㎜

F값: 2.8

렌즈 전체 길이: 4.42㎜

백 포커스: 1.21㎜

유효상 높이: φ4.5㎜

렌즈 데이터를 도 7에 나타낸다. 단, 표 7에 있어서 각 면의 번호 i는 도 19에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측의 면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.

[표 7]

표 7에 있어서, OKP4HT, E48R 및 B270에 대해서는 표 1 및 표 3과 동양이다.

또, 위 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 표 8과 같다.

[표 8]

또한, 이 렌즈 장치의 광학적 제특성, 구체적으로, 스폿 다이어그램, 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차, MTF 곡선을 각각 도 20, 도 21(a), 도 21(b), 도 22, 도 23에 나타낸다.

실시예 5

실시예 5에 관한 렌즈 장치는 도 24에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 상측면(12)이 상측에 볼록면 형상인 동시에 제2 렌즈(2)의 물측면(21)이 물측에 볼록면 형상인, 즉 개구 조리개(5)를 사이에 두고 제1 렌즈(1)와 제2 렌즈(2)의 서로 대치되는 면이 모두 볼록 형상이다. 구체적으로, 제2 렌즈(2)의 물측면(21)의 중앙부가 물측에 오목면 형상인 동시에, 주변부가 물측에 볼록면 형상이다. 따라서, 실시예 5는 상기 제4 실시 형태의 렌즈 장치에 대응된다. 이 렌즈 장치의 설계 조건을 이하에 나타낸다.

전계 초점 거리: 3.580㎜

F값: 2.8

렌즈 전체 길이: 4.42㎜

백 포커스: 1.19㎜

유효상 높이: φ4.5㎜

렌즈 데이터를 표 9에 나타낸다. 단, 표 9에 있어서 각 면의 번호 i는 도 24에 나타내는 바와 같이, 제1 렌즈(1)의 물측의 면을 제1면으로 하여, 상측을 향하여 순서대로 매겨져 있다. Ri, Di, nd, υd는 표 1과 같은 파라미터이다.

[표 9]

표 9에 있어서, OKP4HT, E48R 및 B270에 대해서는 표 1 및 표 3과 동양이다.

또, 위 식 (1)을 사용하여 도출된 각 면에 있어서 비구면 계수는 이하에 나타내는 표 10과 같다.

[표 10]

또한, 이 렌즈 장치의 광학적 제특성, 구체적으로, 스폿 다이어그램, 상면 만곡, 왜곡 수차, 종수차, MTF 곡선을 각각 도 25, 도 26(a), 도 26(b), 도 27, 도 28에 나타낸다.

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.

ㆍ상기 실시 형태에서는 제1 렌즈(1) ~ 제4 렌즈(4)는 모두 플라스틱 렌즈이지만, 동등의 광학 특성을 유지할 수 있는 것이면, 일부 또는 전부를 유리 렌즈로 해도 된다. 유리 렌즈를 사용하는 것에 의해 내열성이 커진다. 또, 유리는 플라스틱에 비해 온도에 따른 체적 변화가 작기 때문에, 렌즈 형상의 온도에 따른 변화를 원인으로 하는 화상 열화를 억제할 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, 혹은 커버 유리(6)와 아울러, 적외선을 커트할 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 사진용이 촬영 장치로 해도 된다.

ㆍ또, 상기 실시 형태에 있어서는 렌즈 장치를 휴대 단말에 사용하였으나, 통상의 카메라나 퍼스널컴퓨터에 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 제1 실시 형태에 관한 렌즈 장치의 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.

도 4는 제1 실시 형태에 관한 렌즈 장치의 온도 특성에 대해 설명하는 도면이고, 도 4(a)는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 대치되는 면이 조리개를 사이에 두고 거의 대칭 형상인 경우 온도에 따른 광의 경로 차를 나타내고, 도 4(b)는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 대치되는 면이 조리개를 사이에 두고 비대칭 형상인 경우 온도에 의한 광의 경로 차를 나타낸다.

도 5는 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 스폿 다이어그램이다.

도 6은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 6(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 6(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.

도 7은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.

도 8은 실시예 1에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

도 9는 실시예 2에 관한 렌즈 장치의 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식 도이다.

도 10은 실시예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 스폿 다이어그램이다.

도 11은 실시예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 11(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 11(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.

도 12는 실시예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.

도 13은 실시예 2에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

도 14는 제2 실시 형태 및 실시예 3에 관한 렌즈 장치의 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.

도 15는 실시예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 스폿 다이어그램이다.

도 16은 실시예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 16(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 16(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.

도 17은 실시예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.

도 18은 실시예 3에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

도 19는 제3 실시 형태 및 실시예 4에 관한 렌즈 장치의 광축을 포함하는 면 에 의한 단면 모식도이다.

도 20은 실시예 4에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 스폿 다이어그램이다.

도 21은 실시예 4에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 21(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 21(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.

도 22는 실시예 4에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.

수 23은 실시예 4에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

도 24는 제4 실시 형태 및 실시예 5에 관한 렌즈 장치의 광축을 포함하는 면에 의한 단면 모식도이다.

도 25는 실시예 5에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 스폿 다이어그램이다.

도 26은 실시예 5에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내고, 도 26(a)는 상면 만곡을 나타내는 그래프이고, 도 26(b)는 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다.

도 27은 실시예 5에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 종수차의 그래프이다.

도 28은 실시예 5에 관한 렌즈 장치의 한 특성예를 나타내는 전달 함수(MTF)의 그래프이다.

Claims

렌즈 장치(10)로서,

정(正)의 파워(power)를 갖는 제1 렌즈(1)와,

개구 조리개(5)와,

부(負)의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2 렌즈(2)와,

정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제3 렌즈(3)와,

각각 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면 형상의 물측면(物側面; 41) 및 상측면(像側面; 42)을 포함하고, 이 상측면이 상측에 오목 형상인 제4 렌즈(4)를 구비하고,

상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제2 렌즈, 상기 제3 렌즈, 및 상기 제4 렌즈는 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로 배열되어 있고, 상기 제1 렌즈는 상측에 볼록면 형상의 상측면(12)을 포함하고, 상기 제2 렌즈는 물측에 볼록면 형상의 물측면(21)을 포함하는 렌즈 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 4 렌즈가 부의 파워를 갖는 렌즈 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 렌즈의 상기 물측면이 물측에 오목면 형상의 중앙부와 물측에 볼록 면 형상의 주변부를 갖는 렌즈 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제4 렌즈의 상기 물측면이 물측에 볼록면 형상의 중앙부를 갖는 렌즈 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제4 렌즈의 상기 물측면이 물측에 오목면 형상의 주변부를 갖는 렌즈 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 개구 조리개가, 상기 제1 렌즈의 상기 상측면의 면 꼭대기(12t)보다 물측에 배치되어 있는 렌즈 장치.
렌즈 장치(10)를 구비하는 촬영 장치로서,

상기 렌즈 장치는

정의 파워를 갖는 제1 렌즈(1)와,

개구 조리개(5)와,

부의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제2 렌즈(2)와,

정의 파워를 갖는 메니스커스 형상의 제3 렌즈(3)와,

각각이 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면 형상인 물측면(41) 및 상측면(42)을 포함하고, 이 상측면이 상측에 오목 형상인 제4 렌즈(4)를 구비하고,

상기 제1 렌즈, 상기 개구 조리개, 상기 제2 렌즈, 상기 제3 렌즈, 및 상기 제4 렌즈는 물측으로부터 상측을 향하여 순서대로 배열되어 있고, 상기 제1 렌즈는 상측에 볼록면 형상의 상측면(12)을 포함하고, 상기 제2 렌즈는 물측에 볼록면 형상의 물측면(21)을 포함하는 촬영 장치.