KR20150089134A - 촬상 렌즈 - Google Patents

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KR20150089134A
KR20150089134A KR1020140009352A KR20140009352A KR20150089134A KR 20150089134 A KR20150089134 A KR 20150089134A KR 1020140009352 A KR1020140009352 A KR 1020140009352A KR 20140009352 A KR20140009352 A KR 20140009352A KR 20150089134 A KR20150089134 A KR 20150089134A
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김선영
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엘지이노텍 주식회사
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B9/00—Exposure-making shutters; Diaphragms
    • G03B9/02—Diaphragms

Abstract

실시예는 물체측으로부터 결상측으로, + 파워 배치를 가지며, 물측면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈; + 또는 - 파워 배치를 갖는 갖는 제2 렌즈; + 또는 - 파워 배치를 갖는 제3 렌즈; + 파워 배치를 가지며, 상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈; 및 물측면이 오목한 형상을 갖는 제5 렌즈;를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 유리 재질로 형성되고, 상기 제2 렌즈의 파워와 제3 렌즈의 파워는 서로 다른 부호의 파워를 갖는 촬상 렌즈를 제공한다.

Description

촬상 렌즈{IMAGE PICKUP LENS}
본 발명은 5매 촬상 렌즈에 관한 것이다.
최근, 종래의 필름 카메라는 CCD와 CMOS 등의 소형 고체 촬상 소자를 사용하는 휴대 단말기용 카메라 모듈, 디지털 스틸 카메라(DSC; Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스널 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등으로 대체되고 있으며, 이러한 촬상 장치는 각종 전자제품에 탑재되게 된다.
이러한 환경에 있어서, 전자제품에 구비된 각종 구성요소들에 의해 상기 촬상 장치에 구비된 촬상 렌즈는 가공 정밀도 및 가격적 측면을 고려하여 플라스틱 렌즈로써 구비되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 활상 렌즈는 프라스틱 특성상 온도의 경시 변화로 굴절률이 변화할 수 있기 때문에, 초점거리 또는 후 초점거리가 변화하게 된다.
실시예는 온도 변화에 따른 경시변화를 보완하기 위한 촬상 렌즈를 구현하고자 한다.
실시예는 물체측으로부터 결상측으로, + 파워 배치를 가지며, 물측면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈; + 또는 - 파워 배치를 갖는 갖는 제2 렌즈; + 또는 - 파워 배치를 갖는 제3 렌즈; + 파워 배치를 가지며, 상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈; 및 물측면이 오목한 형상을 갖는 제5 렌즈;를 순서대로 포함하며, 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 유리 재질로 형성되고, 상기 제2 렌즈의 파워와 제3 렌즈의 파워는 서로 다른 부호의 파워를 갖는 촬상 렌즈를 제공한다.
또한, 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 유리 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈는 글래스 몰드 렌즈로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상 또는 양면이 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈의 물측면 전방에 구비된 조리개를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제1 조건식 0.8 < N1/N2 < 1 을 만족할 수 있다. 여기서, N1은 제1 렌즈의 굴절률, N2는 제2 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제2 조건식 0.8 < N3/N2 < 1 을 만족할 수 있다. 여기서, N2는 제2 렌즈의 굴절률, N3는 제3 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제3 조건식 1 < V1/V3 < 1.5 를 만족할 수 있다. 여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제4 조건식 0 < V2/V3 < 2 를 만족할 수 있다. 여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제5 조건식 10 < │V1-V3│< 35 를 만족할 수 있다. 여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제6 조건식 10 < │V2-V3│>35 를 만족할 수 있다. 여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제7 조건식 0.1 < f/f1 < 1.5 를 만족할 수 있다. 여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제8 조건식 0.8 < f/f4 < 1.7 을 만족할 수 있다. 여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f4은 제4 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제9 조건식 0 < │R1/R2│< 1 를 만족할 수 있다. 여기서, R1은 제1 렌즈 물측면의 곡률반경, R2는 제1 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
또한, 상기 촬상 렌즈는 제10 조건식 1 < │R7/R8│ < 25 을 만족할 수 있다. 여기서, R7은 제4 렌즈 물측면의 곡률반경, R8는 제4 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
본 발명의 촬상 렌즈는 온도 변화에 따른 경시변화가 저감되어 F.F 타입의 촬상 장치에서도 우수한 성능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 7은 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 발명에서 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, "물측면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 물체측(object side)을 향하는 렌즈의 면을 의미하며, "상측면"이라 함은 광축을 기준으로 하여 결상측(image side)을 향하는 렌즈의 면을 의미한다.
또한, 각 실시예의 특징과 관련하여, 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 4 개의 렌즈 타입에 대하여 각각 설명하고, 이 후, 도 5 내지 도 8을 참조하여 각각의 렌즈 타입에 따른 수차도를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 물체측에서부터 결상측으로 제1 렌즈(10), 제2 렌즈(20), 제3 렌즈(30), 제4 렌즈(40) 및 제5 렌즈(50)를 순서대로 포함할 수 있으며, 조리개, 필터(60) 및 수광소자(70)를 더 포함할 수 있다.
도 1에서, 'S1'은 제1 렌즈(10)의 물측면, 'S2'는 제1 렌즈(10)의 상측면이고, 'S3'는 제2 렌즈(20)의 물측면, 'S4'는 제2 렌즈(20)의 상측면이고, 'S5'는 제3 렌즈(30)의 물측면, 'S6'은 제3 렌즈(30)의 상측면이고, 'S7'는 제4 렌즈(40)의 물측면, 'S8'은 제4 렌즈(40)의 상측면이고, 'S9'는 제5 렌즈(50)의 물측면, 'S10'은 제5 렌즈(50)의 상측면이다.
이러한 구성요소의 부재번호(10 내지 70) 및 'Sx'는 본 발명의 도 2 및 도 3에 도시된 다른 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 물측면이 볼록한 형상, 상기 제2 렌즈(20) 내지 상기 제4 렌즈(40)는 상측면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 물측면이 오목한 형상으로 구현될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 렌즈(10)는 상측면이 볼록하거나 오목한 형상을 가질 수 있으며 또한, 물측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖거나 양 볼록 형상을 가질 수도 있다.
상기 제2 렌즈(20)는 양 볼록 형상 또는 양 오목 형상 또는 메니스커스 형상을 가질 수 있으며 또한, 물측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수도 있다
상기 제3 렌즈(30)는 양 볼록 형상 또는 양 오목 형상 또는 메니스커스 형상을 가질 수 있으며 또한, 물측으로 또는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수도 있다. 또한, 상기 제3 렌즈(30)는 물측면 또는 상측면 적어도 한 면에 변곡점을 가질 수도 있다.
상기 제4 렌즈(40)는 물측면이 볼록하거나 오목한 형상을 가질 수 있으며 또한, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양 볼록 형상을 가질 수도 있다. 또한, 상기 제4 렌즈(40)는 물측면 또는 상측면 적어도 한 면에 변곡점을 가질 수도 있다.
상기 제5 렌즈(50)는 상측면이 볼록하거나 오목한 형상을 가질 수 있으며 또한, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양 오목 형상을 가질 수도 있다. 또한, 상기 제5 렌즈(50)는 물측면 또는 상측면 적어도 한 면에 적어도 1개 이상의 변곡점을 가질 수 있다.
상기 렌즈 형상은 광축 또는 광축 근방에서의 형상을 나타낸다.
또한, 상기 제1 렌즈(10)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제2 렌즈(20)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제3 렌즈(30)는 - 파워 배치를 가지며, 상기 제4 렌즈(40)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제5 렌즈(50)는 - 파워 배치를 갖는다.
한편, 상기와 같이 제1 렌즈(10)부터 제5 렌즈(50) 순서대로 +, +, -, +, -의 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
또한, 총 5개의 렌즈 중에 제1 렌즈(10) 또는 제3 렌즈(30) 중 어느 하나의 렌즈가 파워가 제일 작을 수 있다. 즉, 제1 렌즈(10)의 파워가 가장 작거나 또는 제3 렌즈(30)의 파워가 가장 작을 수 있다. 초점거리로 표현하면, 제1 렌즈(10)의 초점거리가 제일 길거나 또는 제3 렌즈(30)의 초점거리가 제일 길 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 광축 근방에서 상측면이 볼록 형상이고 주변부로 갈수록 오목하고 볼록한 형상으로 형성되는 것이 상면 만곡 및 텔레센트릭성 확보에 있어서 바람직할 수 있으며, 상측면의 중심부(광축 부근)로부터 주변부에 걸쳐 광선의 입사 각도가 렌즈에 대해 수직에 가깝도록 할 수 있다.
이러한 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 것이 바람직하다. 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 비구면이 적어도 일면 이상에 형성되면, 각종 수차, 특히 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차의 보정에 우수한 효과를 가지기 때문이다.
또한, 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50) 중 적어도 하나의 렌즈는 유리 렌즈로 구비될 수 있다. 즉, 광학계 설계에 있어 광학 특성에 영향을 줄 수 있으면서 유리로 형성 가능한 상기 제1 렌즈(10) 또는 제2 렌즈(20) 중에 어느 하나는 유리 렌즈로써 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20) 모두 유리로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20) 외에 다른 렌즈도 유리로 형성할 수도 있다. 이렇게 유리 렌즈를 사용하여 초점거리, 후 초점거리를 최소화할 수 있다. 따라서, 렌즈군을 움직이지 않는 F.F(Fixed Focus) 타입, 즉 별도 초점 조정 수단이 없는 타입에서도 적용이 가능할 수 있다. 또한, 렌즈를 유리로 구성하면 렌즈의 투과율을 높이고 화상을 깨끗하고 선명하게 할 수 있다.
유리 렌즈는 전이점이 비교적 높기 때문에 온도 변화에 따른 경시 변화에도 굴절률의 변형 및 초점거리의 변형이 적기 때문이다. 전자 기기 내부에 구비된 촬상 장치는 주변온도에 의해 노출되어 있으며, 예를 들어, 플라스틱 렌즈로 구현된 촬상 렌즈의 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 20 ~ 30 ㎛ 변화하며, 이 경우 피사체 거리가 근거리로 변화하게 된다. 그러나, 적어도 하나의 유리 렌즈를 상기 실시예와 같이 배치하는 경우, 주변 온도가 60℃인 경우 후초점거리가 10 ㎛ 미만으로 변화하여 F.F(Fixed Focusing) 타입에서도 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 이러한 유리 렌즈는 플라스틱 렌즈와 달리 변곡점이 존재하지 않을 수 있도록 형성할 수 있으나, 글라스 몰드(Glass Mold) 방식으로 형성되는 경우 변곡점이 존재할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈는 그 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리된 경우를 포함할 수 있다.
한편, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(10) 내지 제5 렌즈(50)에 있어서 물체측에 위치하는 것이 텔레센트릭성 확보에 바람직하며, 또한, 상기 제1 렌즈(10)의 물측면 전방에 위치할 수 있으나, 제2 렌즈(20) 및 제3 렌즈(30)의 사이 또는 제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20)의 사이에 배치되어 설계될 수도 있다.
한편, 상기 필터(60)는 광학부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버유리, 적외선 필터(Infrared Ray Filter) 등의 평판 형상의 광학부재가 배치되며, 상기 수광소자(70)는 이미지 센서일 수 있다.
한편, 제1 실시예는 아래와 같은 조건식 중 어느 하나 또는 일부 또는 이들의 조합을 만족할 수 있다.
<조건식 1>
0.8 < N1/N2 < 1
여기서, N1은 제1 렌즈의 굴절률, N2는 제2 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
<조건식 2>
0.8 < N3/N2 < 1
여기서, N2는 제2 렌즈의 굴절률, N3는 제3 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
<조건식 3>
1 < V1/V3 < 1.5
여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
<조건식 4>
0 < V2/V3 < 2
여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
<조건식 5>
10 < │V1-V3│< 35
여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
<조건식 6>
10 < │V2-V3│>35
여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
<조건식 7>
0.1 < f/f1 < 1.5
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
<조건식 8>
0.8 < f/f4 < 1.7
여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f4은 제4 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
<조건식 9>
0 < │R1/R2│< 1
여기서, R1은 제1 렌즈 물측면의 곡률반경, R2는 제1 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
<조건식 10>
1 < │R7/R8│ < 25
여기서, R7은 제4 렌즈 물측면의 곡률반경, R8는 제4 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
상기와 같은 조건식 7은 파워가 비교적 약한 제1 렌즈(10)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다. 구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 상기 제1 렌즈(10)의 파워가 강해지게 되어 상기 제1 렌즈(10)로 인해 발생하는 각각의 수차가 커지고, 제2 렌즈(20) 내지 제5 렌즈(50) 이 후의 수차 보정부담이 커지게 된다.
상기와 같은 조건식 8은 파워가 비교적 강한 제4 렌즈(40)에 대하여, 주로 제조 오차에 수반하는 성능 열화를 배제하고, 코마수차에 수반하는 성능 열화를 배제하기 위한 조건범위를 규정하고 있다. 구체적으로, 상기 범위를 넘어가면, 각 렌즈 간의 파워 밸런스가 무너지고, 촬상 렌즈의 소형화와 고성능화를 구현하기 어려워진다.
상기와 같은 조건식 9 또는 10은 각각을 만족함으로써 각 렌즈에 대한 화각마다 수차보정이 이루어진다. 즉, 촬상 소자에서의 광속의 입사각도가 일정각도로 제어됨에 따라 상측면에서의 광량 불균형을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 조건식 9의 범위를 만족하는 경우 촬상 렌즈의 소형화 구현에 유리하며, 구체적으로, 제1 렌즈(10)의 물측면의 곡률반경을 상측보다 더 작게 가져감으로써 소형화를 위해 제한된 촬상 렌즈의 전장길이에서 나머지 렌즈 곡률의 자유도를 더 높일 수 있다.
상기 조건식 10의 범위를 만족하는 경우 입사광이 제4 렌즈(40)의 면과 접선방향으로 입사할 수 있도록 하는 형상 구현이 용이하고, 이에 의해 수차발생을 줄일 수 있기 때문이다.
이러한 특징을 갖는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 1 내지 표 3과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 1은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1 2.3440 0.405485068 1.536 60.3
2 3.0853 0.224911453
3 3.4355 0.82586602 1.621 60.1
4 -5.2670 0.23489861
5 -4.3139 0.4 1.704 29.9
6 8.8312 0.706821371
7 48.0723 0.75029156 1.536 56.5
8 -1.7271 0.68894118
9 -1.4784 0.4 1.536 56.5
10 -219.9215 0.203021137
하기 표 2는 제1 실시예에 따른 초점거리이다.
초점거리
f 4.7
f1 15.367325
f2 3.460069
f3 -4.032481
f4 3.142137
f5 -2.792
하기 표 3은 각 항목 별 바람직한 특정 값을 나타낸다.
항목 값
N3/N1 1.109375
N3/N2 1.051202961
V1/V3 2.016722408
V2/V3 2.010033445
│V1-V3│ 30.4
│V2-V3│ 30.2
f/f1 0.30584373
f/f4 1.495797287
│R1/R2│ 0.759751136
│R7/R8│ 27.83351557
한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 5에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 물측면이 볼록한 형상, 상기 제2 렌즈 내지 상기 제4 렌즈(40)는 상측면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 물측면이 오목한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제2 렌즈(20)는 - 파워 배치를 가지며, 상기 제3 렌즈(30)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제4 렌즈(40)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제5 렌즈(50)는 - 파워 배치를 갖는다.
한편, 상기와 같이 제1 렌즈(10)부터 제5 렌즈(50) 순서대로 +, -, +, +, -의 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 광축 근방에서 상측면이 오목 형상이고 주변부로 갈수록 볼록한 형상으로 형성되는 것이 상면 만곡 및 텔레센트릭성 확보에 있어서 바람직하며, 상측면의 중심부(광축 부근)로부터 주변부에 걸쳐 광선의 입사 각도가 렌즈에 대해 수직에 가깝도록 할 수 있다.
한편, 이와 같은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 10을 어느 하나 또는 일부 또는 이의 조합 또는 모두 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 4 내지 표 6과 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 4는 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1 2.5446 0.837423851 1.536 60.3
2 -3.8353 0.2
3 -9.9834 0.4 1.755 27.5
4 4.0021 0.336216773
5 3.7494 0.4 1.744 43.5
6 5.5595 0.622858562
7 -38.9194 0.695515594 1.536 56.5
8 -1.5659 0.43798522
9 -3.5223 0.4 1.536 56.5
10 1.8530 0.3
하기 표 5는 제2 실시예에 따른 초점거리이다.
초점거리
f 4.7
f1 3.005044
f2 -3.704989
f3 14.05485
f4 3.039138
f5 -2.21893
하기 표 6은 각 항목 별 바람직한 특정 값을 나타낸다.
항목 값
N3/N1 1.135416667
N3/N2 0.993732194
V1/V3 1.386206897
V2/V3 0.632183908
│V1-V3│ 16.8
│V2-V3│ 16
f/f1 1.564036999
f/f4 1.546491143
│R1/R2│ 0.663465643
│R7/R8│ 24.85381573
한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 6에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 물측면이 볼록한 형상, 상기 제2 렌즈(20) 내지 상기 제4 렌즈(40)는 상측면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 물측면이 오목한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제2 렌즈(20)는 - 파워 배치를 가지며, 상기 제3 렌즈(30)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제4 렌즈(40)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제5 렌즈(50)는 - 파워 배치를 갖는다.
한편, 상기와 같이 제1 렌즈(10)부터 제5 렌즈(50) 순서대로 +, -, +, +, -의 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 광축 근방에서 상측면이 오목 형상이고 주변부로 갈수록 볼록한 형상으로 형성되는 것이 상면 만곡 및 텔레센트릭성 확보에 있어서 바람직하며, 상측면의 중심부(광축 부근)로부터 주변부에 걸쳐 광선의 입사 각도가 렌즈에 대해 수직에 가깝도록 할 수 있다.
한편, 이와 같은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 10을 어느 하나 또는 일부 또는 이의 조합 또는 모두 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 7 내지 표 9와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 7은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1 2.5812 0.679435371 1.62 60.3
2 -4.2578 0.2
3 10.5147 0.4 1.755 27.5
4 2.5461 0.795706524
5 -3.0004 0.543570318 1.583 59.4
6 -1.7731 0.2
7 -5.6164 0.582722833 1.536 56.5
8 -1.3778 0.2
9 -8.4480 0.4 1.536 56.5
10 1.3064 0.3
하기 표 8은 제3 실시예에 따른 초점거리다.
초점거리
f 4.7
f1 3.120617
f2 -4.508711
f3 6.363177
f4 3.266366
f5 -2.091325
하기 표 9는 각 항목 별 바람직한 특정 값을 나타낸다.
항목 값
N3/N1 0.977160494
N3/N2 0.901994302
V1/V3 1.015151515
V2/V3 0.462962963
│V1-V3│ 0.9
│V2-V3│ 31.9
f/f1 1.506112413
f/f4 1.438907948
│R1/R2│ 0.606234325
│R7/R8│ 4.076484698
한편, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 7에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈 모듈의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 상기 제1 렌즈(10)는 물측면이 볼록한 형상, 상기 제2 렌즈(20) 내지 상기 제4 렌즈(40)는 상측면이 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(50)는 물측면이 오목한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈(10)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제2 렌즈(20)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제3 렌즈(30)는 - 파워 배치를 가지며, 상기 제4 렌즈(40)는 + 파워 배치를 가지며, 상기 제5 렌즈(50)는 + 파워 배치를 갖는다.
한편, 상기와 같이 제1 렌즈(10)부터 제5 렌즈(50) 순서대로 +, +, -, +, +의 파워 배치를 갖는 것은 촬상 렌즈의 광학 성능, 제조 비용 및 촬상 장치의 소형화를 고려하여 설정된 최적의 파워 배치이다.
또한, 상기 제5 렌즈(50)는 광축 근방에서 상측면이 오목 형상이고 주변부로 갈수록 볼록한 형상으로 형성되는 것이 상면 만곡 및 텔레센트릭성 확보에 있어서 바람직하며, 상측면의 중심부(광축 부근)로부터 주변부에 걸쳐 광선의 입사 각도가 렌즈에 대해 수직에 가깝도록 할 수 있다.
한편, 이와 같은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1 실시예에 따른 조건식 1 내지 조건식 10을 어느 하나 또는 일부 또는 이의 조합 또는 모두 적용할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈는 아래 표 10 내지 표 12와 같은 구체적인 특징을 가질 수 있다.
여기서, 표 10은 각 렌즈면의 렌즈 데이터이다.
Sx 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N) 아베수(vd)
1 2.4666607 0.4 1.62 60.3
2 3.3486476 0.22455
3 3.7039823 0.724971 1.755 27.5
4 -6.104735 0.250397
5 -4.601062 0.540914 1.536 56.5
6 19.009019 0.679227
7 40.71257 0.791624 1.536 56.5
8 -1.703299 0.718318
9 -1.345482 0.4 1.536 56.5
10 -66.88236 0.2
하기 표 11은 제4 실시예에 따른 초점거리다.
초점거리
f 4.7
f1 15.165056
f2 3.810656
f3 -4.815865
f4 3.085073
f5 5.4098
하기 표 12는 각 항목 별 바람직한 특정 값을 나타낸다.
항목 값
N3/N1 0.948148148
N3/N2 0.875213675
V1/V3 1.067256637
V2/V3 0.486725664
│V1-V3│ 3.8
│V2-V3│ 29
f/f1 0.309923023
f/f4 1.523464761
│R1/R2│ 0.736614016
│R7/R8│ 23.90218647
한편, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 8에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석되며, 이에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 특징에 의해 렌즈 재료, 렌즈 형상 및 파워배분이 최적화되고, 온도 변화에 우수한 신뢰성을 가지는 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
10: 제1 렌즈 20: 제2 렌즈
30: 제3 렌즈 40: 제4 렌즈
50: 제5 렌즈 60: 필터
70: 수광소자

Claims (20)

  1. 물체측으로부터 결상측으로,
    + 파워 배치를 가지며, 물측면이 볼록한 형상을 갖는 제1 렌즈;
    + 또는 - 파워 배치를 갖는 갖는 제2 렌즈;
    + 또는 - 파워 배치를 갖는 제3 렌즈;
    + 파워 배치를 가지며, 상측면이 볼록한 형상을 갖는 제4 렌즈; 및
    물측면이 오목한 형상을 갖는 제5 렌즈;를 순서대로 포함하며,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 유리 재질로 형성되고, 상기 제2 렌즈의 파워와 제3 렌즈의 파워는 서로 다른 부호의 파워를 갖는 촬상 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 유리 재질로 형성되는 촬상 렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 글래스 몰드 렌즈인 촬상 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상을 갖는 촬상 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상 또는 양면이 오목한 형상을 갖는 촬상 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상을 갖는 촬상 렌즈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 볼록한 형상을 갖는 촬상 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상을 갖는 촬상 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중 적어도 어느 하나는 일면 또는 양면이 비구면인 촬상 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물측면 전방에 구비된 조리개를 더 포함하는 촬상 렌즈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 1을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 1>
    0.8 < N1/N2 < 1
    여기서, N1은 제1 렌즈의 굴절률, N2는 제2 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 2를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 2>
    0.8 < N3/N2 < 1
    여기서, N2는 제2 렌즈의 굴절률, N3는 제3 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 3을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 3>
    1 < V1/V3 < 1.5
    여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 4를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 4>
    0 < V2/V3 < 2
    여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 5를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 5>
    10 < │V1-V3│< 35
    여기서, V1은 제1 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 6을 만족하는 촬상 렌즈.
    10 < │V2-V3│>35
    여기서, V2는 제2 렌즈의 아베수, V3는 제3 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 7을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 7>
    0.1 < f/f1 < 1.5
    여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f1은 제1 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 8을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 8>
    0.8 < f/f4 < 1.7
    여기서, f는 광학계 전체의 초점거리, f4은 제4 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
  19. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 9를 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 9>
    0 < │R1/R2│< 1
    여기서, R1은 제1 렌즈 물측면의 곡률반경, R2는 제1 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
  20. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 다음의 조건식 10을 만족하는 촬상 렌즈.
    <조건식 10>
    1 < │R7/R8│ < 25
    여기서, R7은 제4 렌즈 물측면의 곡률반경, R8는 제4 렌즈 상측면의 곡률반경을 나타낸다.
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