KR20100056314A - 촬상 렌즈 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 촬상 렌즈는 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈; 음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 및 음(-)의 파워를 갖는 제4렌즈를 포함하며, 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 것을 포함한다.
촬상 렌즈

Description

촬상 렌즈{Imaging Lens}
실시예는 고해상도 이미지 센서를 이용하는 카메라 모듈에 사용되는 촬상 렌즈에 관한 것이다.
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.
실시예는 광학적으로 수차특성이 우수한 촬상 렌즈를 제공한다.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈; 음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 및 음(-)의 파워를 갖는 제4렌즈를 포함하며, 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 것을 포함한다.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈 및 제3렌즈가 양(+)의 파워(power)를 갖고, 제2렌즈 및 제4렌즈가 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된 촬상 렌즈를 제공한다.
또한, 제1렌즈, 제2렌즈 및 제4렌즈의 모든 면이 비구면이며, 평볼록면을 가지는 제3렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수한 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 촬상 렌즈에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면(R10)측을 향해 순서대로, 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 수광 소자(50)를 포함하여 이루어진다.
피사체 영상을 획득하기 위하여 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)를 통과하여 상기 수광 소자(50)에 입사된다.
상기 제1렌즈(10)는 양(+)의 파워(power)를 가지고, 상기 제2렌즈(20)는 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된다.
상기 제2렌즈(20)는 양면이 오목면(Bi-Concave)을 가지는 렌즈로 형성된다.
이때, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)의 사이에 상기 조리개(15)가 배치될 수 있다.
상기 조리개(15)는 상기 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하여 초점거리(focus length)를 조절하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 제1렌즈(10)가 물체측 방향으로 이동하거나, 상기 제2렌즈(20)가 상측으로 이동하여 줌 기능을 수행할 수 있으며, 상기 제1렌즈(10)가 물체측 방향으로, 상기 제2렌즈(20)가 상측으로 동시에 이동하여 줌 기능을 수행할 수 도 있다.
도 2는 상기 제1렌즈(10) 또는 제2렌즈(20)를 이동하여 근거리(macro) 초점 조절을 위한 촬상렌즈를 도시한 것이다.
또한, 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)를 이동하지 않고, 촬상 렌즈 전체를 이동하여 줌 기능을 수행할 수 도 있다.
그리고, 상기 제3렌즈(30)는 양(+)의 파워를 가지고, 상기 제4렌즈(40)는 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된다.
상기 제3렌즈(30)는 물체측(R6)은 곡률이 없는 평평한 면으로 형성되고, 상측(R7)은 볼록한 면으로 형성되어, 평볼록(Plano-convex)면을 가지는 렌즈로 형성된다.
상기 제4렌즈(40)는 물체측에 오목면을 갖는 메니스커스(meniscus) 타입의 렌즈로 형성된다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제4렌즈(40)는 모두 플라스틱(plastic) 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제3렌즈(30)는 유리(glass) 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제4렌즈(40)의 모든 면은 비구면으로 형성될 수 있다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제4렌즈(40)의 모든 면이 비구면으로 이루어지고, 상기 제3렌즈(30)가 평볼록면을 가지는 렌즈로 형성되어 구면수차(spherical aberration), 코마수차(comatic aberration), 비점수차(astigmatism)를 보정할 수 있다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 적외선 차단 필터(IR cut filter)가 추가로 삽입될 수 있다.
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(50)는 피사체 영상에 대응하는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD 또는 CMOS 센서로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 다음의 표 1과 같은 광학적 특징을 가진다.
렌즈면 곡률반경(mm) 두께(mm) 재질 비고
R1* 1.59139 0.683016 E48R
R2* -11.63049 0.000699
R3 ∞ 0.198233 조리개
R4* -4.95908 0.420633 OKP4
R5* 4.10573 0.361570
R6 ∞ 0.954773 LAK33_SCHOTT
R7 -2.28836 1.117208
R8* -1.10829 0.432149 E48R
R9* -5.25038 0.249181
R10* ∞ 센서
(* 표시는 비구면을 나타낸다)
상기 표 1의 수치는 피사체가 무한대(infinity)일 때의 촬상렌즈를 도시한 도 1의 광학적 특징이며, 상기 표 1에 표기한 두께는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
아래의 표 2는 실시예의 비구면 렌즈에 대한 비구면 계수 값이다.
렌즈면 K A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
R1 -0.757093 -0.18389×10-1 0.322252 -0.106176×101 0.158598×101 -0.855146 -0.74202×10-1 0.43199×10-1
R2 245.467984 0.175646 -0.191692×101 0.100333×102 -0.18577×102 -0.145501×102 0.799138×102 -0.598085×102
R4 -218.634893 -0.35979 0.275767×101 -0.143588×102 0.339169×102 -0.158577×102 -0.554103×102 0.576519×102
R5 3.823212 0.167643 -0.758942 0.261304×101 -0.400823×101 -0.256965 0.746367×101 -0.577464×101
R8 -0.774201 -0.50938×10-1 0.195433 -0.275519 0.152452 0.2689×10-2 -0.33633×10-1 0.8547×10-2
R9 5.461767 -0.4805×10-2 -0.8752×10-2 -0.8625×10-2 0.5909×10-2 -0.331×10-3 -0.454×10-3 0.77×10-4
실시예의 비구면 렌즈에 대한 표 2의 비구면 계수 값은 다음의 수학식 1로부터 얻을 수 있다.
Figure 112008079907701-PAT00001
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
C : 렌즈의 기본 곡률
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
K : 코닉 상수(Conic constant)
A1, A2, A3, A4, A5 : 비구면 계수(Aspheric constant)
즉, 상기의 비구면 계수 값을 갖는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제4렌즈(40)를 사용함으로써, 구면수차, 코마수차, 비점수차를 보정할 수 있으며, 또한, 왜곡(distortion)도 양호하게 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 촬상 렌즈의 각 렌즈의 초점거리는 다음의 표 3과 같다.
제1렌즈의 초점거리(f1) 2.672416 mm
제2렌즈의 초점거리(f2) -3.600747 mm
제3렌즈의 초점거리(f3) 3.02133 mm
제4렌즈의 초점거리(f4) -2.732909 mm
이때, 상기 제1렌즈의 초점거리(f1)는 전체 광학계의 초점거리(ft)보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈(10)의 초점거리(f1)와 상기 제3렌즈(30)의 초점거리(f3)는 상기의 표에 한정되지 않고, 상기 제1렌즈(10)의 초점거리(f1)와 상기 제3렌즈(30)의 초점거리(f3)는 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈(20)의 초점거리(f2)와 상기 제4렌즈(40)의 초점거리(f4)는 상기의 표에 한정되지 않고, 상기 제2렌즈(20)의 초점거리(f2)와 상기 제4렌즈(40)의 초점거리(f4)는 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다.
즉, 다음의 조건식을 만족할 수 있다.
f1＜ft (1)
f1≒f3 (2)
f2≒f4 (3)
상기의 조건식을 만족함으로써 촬상렌즈를 소형화 시킬 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 3은 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프가 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나므로, 실시예에 따른 촬상 렌즈는 수차 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
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.
이상의 실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈 및 제3렌즈가 양(+)의 파워(power)를 갖고, 제2렌즈 및 제4렌즈가 음(-)의 파워를 갖는 렌즈로 형성된 촬상 렌즈를 제공한다.
또한, 제1렌즈, 제2렌즈 및 제4렌즈의 모든 면이 비구면이며, 평볼록면을 가지는 제3렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수한 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
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.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.

Claims (9)

  1. 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈;
    음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈;
    양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 및
    음(-)의 파워를 갖는 제4렌즈를 포함하며,
    상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈와 제2렌즈 사이에 배치된 조리개를 포함하는 촬상 렌즈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 양면이 오목면(Bi-Concave)을 가지는 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 평볼록(Plano-Convex) 렌즈로 형성된 것을 포함하며,
    상기 제3렌즈의 상면측이 볼록면인 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈가 물체측 방향으로 이동하거나, 상기 제2렌즈가 상측으로 이동하여 줌 기능을 수행하는 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 초점거리(f1)는 광학계 전체의 초점거리(ft)보다 작은 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제4렌즈의 모든 면은 비구면인 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈와 제3렌즈의 초점거리는 동일하며,
    상기 제2렌즈와 제4렌즈의 초점거리는 동일한 것을 포함하는 촬상 렌즈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제4렌즈는 플라스틱(plastic) 재질로 형성되고,
    상기 제3렌즈는 유리(glass) 재질로 형성된 것을 포함하는 촬상 렌즈.
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