KR20130055137A

KR20130055137A - 촬상 렌즈

Info

Publication number: KR20130055137A
Application number: KR1020110120710A
Authority: KR
Inventors: 채경필
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-05-28
Also published as: KR101892299B1

Abstract

본 발명은 촬상 렌즈에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 촬상 렌즈는 물체측으로부터 순서대로, 음(-)의 굴절력을 가지며, X축과 Y축의 2축으로 움직임이 가능한 제 1 렌즈와; 양(+)의 굴절력을 가지는 제 2 렌즈와; 음(-)의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈와; 양(+)의 굴절력을 가지는 제 4 렌즈와; 음(-)의 굴절력을 가지는 제 5 렌즈를 포함하며, 상기 제 1 렌즈의 유효초점거리의 유효초점거리를 f1이라 할 때, f1 ＞ │800mm│의 조건식을 만족한다.

Description

촬상 렌즈 { Imaging lens }

본 발명은 촬상 렌즈에 관한 것이다.

최근에 이미지 픽업 시스템(Image Pick-up System)과 관련하여 통신단말기용 카메라 모듈, 디지털 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 상을 결상하는 렌즈이다.

최근, 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈로 구성된 5매의 렌즈로 렌즈 광학계를 구성하고 있다.

예컨대, 배경기술인 한국공개특허 제2009-0048298호에서 5매의 렌즈를 이용하여 소형의 정보 단말기의 탑재에 적합한 촬상 렌즈를 구성하는 시도가 이루어진 바 있다.

이러한 5매의 렌즈는 만족스러운 광학 특성 또는 수차 특성을 갖고 있어야 하며, 고성능과 고해상도를 갖는 광학계의 구현이 요구되고 있다.

본 발명은 사용자의 손떨림에 의한 영상의 화질 저하를 보정할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.

본 발명은,

물체측으로부터 순서대로,

음(-)의 굴절력을 가지며, X축과 Y축의 2축으로 움직임이 가능한 제 1 렌즈와;

양(+)의 굴절력을 가지는 제 2 렌즈와;

음(-)의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈와;

양(+)의 굴절력을 가지는 제 4 렌즈와;

음(-)의 굴절력을 가지는 제 5 렌즈를 포함하며,

상기 제 1 렌즈의 유효초점거리의 유효초점거리를 f1이라 할 때,

f1 ＞ │800mm│의 조건식을 만족하는 촬상 렌즈가 제공된다.

그리고, 본 발명의 일실시예에서, 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈는, 물체측면으로 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다.

또, 상기 제 3 렌즈는 양면이 오목한 형상이며, 상기 제 4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다.

또한, 상기 제 5 렌즈는, 광축영역에서 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다.

게다가, 상기 제1렌즈는, 물체측면으로 볼록한 메이스커스 형상이다.

또, 상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈는, 물체측면과 상측면이 모두가 구면 도는 비구면이다.

더불어, 상기 제 1 렌즈가 X축, Y축으로 움직이는 이동량을 X,Y라 할 때, X < │0.1mm│, Y < │0.1mm│의 조건식을 만족한다.

또, 상기 제 1 렌즈 내지 제 5 렌즈의 굴절률을 n1,n2,n3,n4,n5라 할 때, 1.50 < n1 < 1.65, 1.50 < n2 < 1.65, 1.50 < n3 < 1.65, 1.50 < n4 < 1.65, 1.50 < n5 < 1.65의 조건식을 만족한다.

본 발명은 사용자의 손떨림에 의한 영상의 화질 저하를 제1렌즈를 움직여서 보정함으로써, 해상력을 보정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예의 수차도를 도시한 그래프

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈의 구성도이다.

복수개의 렌즈들로 이루어진 촬상 렌즈가 광축(Z0)을 중심으로 하여 배치되어 있고, 도 1의 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 구면 또는 비구면 형상은 일 실시예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 카메라 렌즈 모듈은 물체측으로부터 순서대로 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50), 필터(60) 및 수광소자(70)가 배치된 구성을 갖는다.

피사체의 영상 정보에 해당하는 광은 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50) 및 필터(60)를 통과하여 상기 수광소자(70)에 입사된다.

본 발명의 촬상렌즈(Image lens)는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50)를 포함하는 5매의 렌즈로 구성되어 있다.

여기서, 상기 제1렌즈(10)는 X축과 Y축의 2축으로 움직여서 상기 제1렌즈(10)로 입사된 피사체의 광 이미지의 흔들림을 보정하도록 구성할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 촬상 렌즈는 사용자의 손떨림에 의한 영상의 화질 저하를 제1렌즈(10)를 움직여서 보정함으로써, 해상력을 보정할 수 있는 장점이 있다.

이때, 상기 제1렌즈(10)가 움직이는 거리는 X,Y방향 모두 ±0.1mm 이내이다.

그리고, 상기 제1렌즈(10)는 초점거리가 상기 제2렌즈(20) 내지 제5렌즈(50)보다 상대적으로 길다.

이하에서 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, "물체측면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 물체측을 향하는 렌즈의 면을 의미하며, "상측면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 의미한다.

상기 제1렌즈(10)는 음(-) 또는 양(+)의 굴절력을 가지며, X축과 Y축의 2축으로 움직임이 가능하고, 물체측면(S1)으로 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다.

또, 상기 제2렌즈(20)는 양(+)의 굴절력을 가지며, 물체측면(S3)으로 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다.

또한, 상기 제3렌즈(30)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다.

게다가, 상기 제4렌즈(40)는 양(+)의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다.

또, 상기 제5렌즈(50)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 광축영역에서 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다.

그리고, 상기 제1렌즈(10) 내지 상기 제5렌즈(50)는 물체측면과 상측면이 모두가 구면 도는 비구면으로 구성된다.

참고로, 도 1의 'S2'은 제1렌즈(10)의 상측면이고, 'S4'는 제2렌즈(20)의 상측면이고, 'S5'와 'S6'은 제3렌즈(30)의 물체측면과 상측면이고,'S7'과 'S8'은 제4렌즈(40)의 물체측면과 상측면이고,'S9'와 'S10'은 제5렌즈(50)의 물체측면과 상측면이며, 'S11'과 'S12'는 필터(60)의 물체측면과 상측면이다.

상기 필터(60)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나의 필터이다. 필터(60)로서, 적외선 필터가 적용되는 경우, 외부 빛으로부터 방출되는 적외선이 수광소자(70)에 전달되지 않도록 차단한다. 또한, 적외선 필터는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출시킨다.

상기 수광소자(70)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서이다.

이하에서 설명되는 조건식 및 실시예는 작용효과를 상승시키는 바람직한 실시예로서, 본 발명은 반드시 이하의 조건들로 구성되어야 하는 것이 아님은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 조건식들 중 일부의 조건식들만을 만족하는 것으로도 본 발명의 렌즈 구성은 상승된 작용효과를 가질 수 있을 것이다.

[조건식 1] 1.50 < n1 < 1.65, 1.50 < n2 < 1.65, 1.50 < n3 < 1.65, 1.50 < n4 < 1.65, 1.50 < n5 < 1.65

[조건식 2] f1 ＞ │800mm│

[조건식 3] X < │0.1mm│, Y < │0.1mm│

여기서, n1,n2,n3,n4,n5 : 제 1 렌즈 내지 제 5 렌즈의 굴절률

f1 : 제 1 렌즈의 유효초점거리

X,Y : 제 1 렌즈가 X축, Y축으로 움직이는 이동량

조건식 1은 제1 내지 제5렌즈(10,20,30,40,50)의 굴절률을 규정한다. 제1 내지 제5렌즈(10,20,30,40,50)는 조건식 1에 의해 적절한 구면수차의 보정과 적절한 색수차를 갖는 굴절률을 갖는다.

이하, 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명의 작용효과를 살펴본다. 이하의 실시예에서 언급되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수 k 및 비구면 계수 A, B, C, D, E, F에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어 E+01은 10¹을, E-02는 10^-2를 나타낸다.

여기서, z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리

c : 렌즈의 기본 곡률

Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리

K : 코닉(Conic) 상수

A, B, C, D, E, F : 비구면 계수

[실시예]

다음 표 1은 본 발명의 촬상 렌즈의 실시예를 보여준다.

팩터	데이터	팩터	데이터	팩터	데이터
f1	-871.1784	f1/TTL	-163.4519	n1/TTL	0.2873
f2	3.5870	f2/TTL	0.6730	n2/TTL	0.2873
f3	-7.2741	f3/TTL	-1.3648	n1/TTL	0.3066
f4	3.3291	f4/TTL	0.6246	n4/TTL	0.2873
f5	-3.1962	f5/TTL	-0.5997	n5/TTL	0.2873

여기서, TTL은 제 1 렌즈에서 결상면까지의 거리로 '5.33mm'이다.

다음 표 2의 실시예는 표 1의 실시예에 비해 보다 구체적인 실시예를 보여준다.

면 번호	곡률반경(R)	두께 또는 거리(d)	굴절률(N)
OBJ.	Infinity	Infinity
1*	28.75347	0.330	1.53
2*	26.96364	0.104
Stop	1.56818	0.763	1.53
4*	7.36555	0.190
5*	-50.10000	0.345	1.63
6*	5.09460	0.520
7*	-9.42606	0.901	1.53
8*	-1.53844	0.260
9*	3.36944	0.568	1.53
10*	1.06297	0.458
11*	Infinity	0.300	1.523
12*	Infinity
Image	Infinity	0

상기 표 2 및 이하 표 3에서 면 번호 옆에 병기된 *는 비구면을 나타낸다.

다음 표 3은 상기 표 2의 실시예에서 각 렌즈의 비구면 계수의 값은 나타낸다.

면 번호	k	A	B	C	D	E	F
1*	0.000000	0.000000	0.000000	0.000000	0.000000
2*	0.000000	0.000000	0.000000	0.000000	0.000000
3*	-0.886561	0.38212 E-01	E-01	E-01	0.000000
4*	0.000000	-0.374930 E-01	0.000000	0.000000	0.000000
5*	0.000000	-0.987476 E-01	-0.178474 E-01	0.431209 E-01	0.269395 E-01	-0.468864 E-01
6*	-6.510237	-0.10742 E-02	-0.167956 E-01	0.946027 E-01	-0.560504 E-01	0.221972 E-01
7*	47.169117	0.500050 E-01	-0.921564 E-01	0.778317 E-01	-0.301769 E-01	0.550097 E-02
8*	-0.719022	0.283638 E-01	0.500686 E-01	-0.656807 E-01	0.390135 E-01	-0.746835 E-02
9*	-98.506938	-0.192149 E+00	0.660919 E-01	-0.629577 E-02	-0.848849 E-03	0.301428 E-03	-0.359279 E-04
10*	-5.850789	-0.884689 E-01	0.309357 E-01	-0.737980 E-02	0.102150 E-02	-0.783655 E-04	0.259534 E-05

도 2는 본 발명의 실시예의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프이다.

도 2에서 Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X측은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 도 2에서는 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다. 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.

즉, 종구면수차의 범위는 -0.029㎜ ~ +0.019㎜이고, 비점수차의 범위는 -0.01㎜ ~ +0.04㎜이며, 왜곡수차의 범위는 -0.00㎜ ~ +0.5㎜이므로, 본 발명의 촬상 렌즈는 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 특성을 보정할 수 있고, 우수한 렌즈 특성을 갖음을 알 수 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

물체측으로부터 순서대로,
음(-)의 굴절력을 가지며, X축과 Y축의 2축으로 움직임이 가능한 제 1 렌즈와;
양(+)의 굴절력을 가지는 제 2 렌즈와;
음(-)의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈와;
양(+)의 굴절력을 가지는 제 4 렌즈와;
음(-)의 굴절력을 가지는 제 5 렌즈를 포함하며,
상기 제 1 렌즈의 유효초점거리의 유효초점거리를 f1이라 할 때,
f1 ＞ │800mm│의 조건식을 만족하는 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈는,
물체측면으로 양면이 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 렌즈는 양면이 오목한 형상이며, 상기 제 4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제 5 렌즈는,
광축영역에서 상측으로 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1렌즈는,
물체측면으로 볼록한 메이스커스 형상인 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1렌즈 내지 상기 제5렌즈는,
물체측면과 상측면이 모두가 구면 도는 비구면인 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈가 X축, Y축으로 움직이는 이동량을 X,Y라 할 때,
X < │0.1mm│, Y < │0.1mm│의 조건식을 만족하는 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 내지 제 5 렌즈의 굴절률을 n1,n2,n3,n4,n5라 할 때,
1.50 < n1 < 1.65, 1.50 < n2 < 1.65, 1.50 < n3 < 1.65, 1.50 < n4 < 1.65, 1.50 < n5 < 1.65의 조건식을 만족하는 촬상 렌즈.