KR20190103051A - 촬상 렌즈 및 촬상 장치 - Google Patents

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KR20190103051A
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토미오 타바타
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난창 오-필름 옵티컬-일렉트로닉 테크 컴퍼니 리미티드
오-필름. 재팬 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 촬상 렌즈에서 박형화 및 대구경화를 구현하는 동시에, 수차 및 이미징 성능의 고성능화를 실현하는 것을 목적으로 한다. 상기 과제를 해결하기 위해 촬상 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈; 상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈; 상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈; 상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및 상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는 제5렌즈를 구비하며, 상기 제 5 렌즈는 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행한다. 상기 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.
（1）TTL/2ih＜0.85
（2）0.7＜ih/f＜1.1

Description

촬상 렌즈 및 촬상 장치{IMAGING LENS AND IMAGING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 촬상 렌즈 및 촬상 장치에 관한 것이다.
스마트 폰으로 대표되는 휴대 정보 단말의 박형화 및 휴대 정보 단말에 탑재되는 카메라의 고화소화에 수반하여, 이러한 카메라에 내장되는 촬상 렌즈의 박형화 및 대구경화의 구현을 필요한다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 각종 수차를 양호하게 보정되고, 4 매의 렌즈로 구성되는 촬상 렌즈가 제안된다.
또한, 예를 들면, 특허문헌 2에는, 총 시야각은 80°이상인 광각을 구현하는 동시에, 총 길이가 짧고, 4 매의 렌즈로 구성되는 촬상 렌즈가 제안된다.
그러나, 촬상 렌즈의 대구경의 경우, F2.2이하 또는 F2.0이하의 밝음도를 요구할뿐만 아니라 카메라의 고화소화에 따라 고해상도 (즉, 각종 수차에 대한 양호한 보정)도 요구한다.
특허문헌 1에 기재된 촬상 렌즈는, 백 포커스가 충분히 길고, 상면만곡을 보정되기 때문에, 4 매형 싱글 포커스 렌즈으로서는 TTL(전장)이 보다 길기에, 이동 단말의 박형화를 용이하게 하기 위해, F수을 크게 할 수밖에 없고, 화소수가 적은 소형 촬상 소자를 사용할 수밖에 없다.
특허문헌 2에 기재된 촬상 렌즈는, 대구경화에 따라 깊이가 얕아지기 때문에, 상면만곡에 대한 보정의 불충분으로 인한 해상도 열화가 현저해진다.
전술한 바와 같이, 종래의 촬상 렌즈에서는, 박형화 및 대구경화를 구현하는 동시에, 수차 및 이미징 성능면에 관한 고성능화를 실현하기 어렵다.
일본 공개특허 제5818702호 일본 공개특허 제5667323호
따라서, 본 발명은 촬상 렌즈의 박형화 및 대구경화를 달성하는 동시에, 수차 및 이미징 성능에 관한 고성능화를 구현하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 촬상 렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈; 상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈; 상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈; 상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및 상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는, 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행하는 제5렌즈를 구비하되, 상기 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.
（1）TTL/2ih＜0.85
（2）0.7＜ih/f＜1.1
여기서,
TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리;
ih : 최대 상 높이;
f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리.
상기 촬상 렌즈는 적외선 차단 필터로의 역할을 수행하는 제5 렌즈를 구비하여, 렌즈 및 센서 사이의 공간 내에 적외선 차단 필터를 삽입할 필요가 없어지므로, 렌즈의 백 포커스 거리를 단축할 수 있고, 박형화 및 대구경화를 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 전장과 상 높이의 비를 최적화 하면서, 상 높이와 전체 시스템의 초점 거리의 비도 최적화 됨으로써, 수차 및 이미징 성능면의 고성능화를 구현할 수 있다.
상기 촬상 렌즈에서, 상기 제5 렌즈는 렌즈 재료에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비할 수 있고, 또는 상기 전면 상에 설치된 적외선 차단층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비할 수 있다.
제5 렌즈는 렌즈 재료에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비하는 경우, 광축에 수직인 방향 상의 적외선 차단 기능의 균질성이 보다 높다. 또한, 제5 렌즈가 적외선 차단층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비하는 경우, 제조가 보다 용이하고 적외선 차단층을 보다 자유로이 선택할 수 있다.
또한, 상기 촬상 렌즈에서, 바람직하게는, 제5 렌즈는 물체측의 기판부와 상측에 위치된 비구면 렌즈부로 구성된 복합 렌즈이다. 제5 렌즈가 이러한 복합 렌즈인 경우, 기판 부와 비구면 렌즈부는 적외선 차단 필터로서의 역할, 및 수차 및 결상 성능의 고성능화를 위해 광학 시스템의 기능을 보정하는 역할을 분담할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 촬상 장치는 촬상 렌즈 및 상기 촬상 렌즈를 통해 얻는 광학적 상을 전기 신호로 전환시키는 촬상 소자를 구비하되, 상기 촬상 렌즈는 물체측에서 상측으로 순서대로, 양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈; 상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈; 상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈; 상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및 상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는, 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행하는 제5렌즈를 구비하되, 상기 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.
（1）TTL/2ih＜0.85
（2）0.7＜ih/f＜1.1
여기서,
TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리;
ih : 최대 상 높이;
f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리.
상기 촬상 렌즈는 적외선 차단 필터의 역할도 수행하는 제5 렌즈를 구비하여, 촬상 렌즈의 박형화 및 대구경화를 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 전장 및 상 높이의 비를 최적화 하는면서, 상 높이와 전체 시스템의 초점 거리의 비도 최적화 함으로써, 수차 및 결상 성능의 고성능화도 구현한다.
본 발명에 따른 촬상 렌즈 및 촬상 장치는, 박형화와 대구경화를 구현할 수 있는 동시에, 수차 및 결상 성능의 고성능화도 구현할 수 있다.
도1은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다.
도2는 수치 실시예1에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 수치 실시예2에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 수치 실시예3에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 7은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 수치 실시예4에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 9는 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 수치 실시예5에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 11은 제6 실시예에 따른 촬상 렌즈의 렌즈 구성을 도시하는 도면이다.
도 12는 수치 실시예6에 따른 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 촬상 장치의 일 실시예에 해당도는 스마트 폰의 블록 구성도를 도시한다.
이하, 본 발명의 구체적인 내용에 대해 상세하게 설명한다.
[촬상 렌즈의 구조]
본 발명의 촬상 렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈; 상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈; 상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈; 상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및 상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는 제5렌즈를 설치하며, 상기 제 5 렌즈는 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행한다.
즉, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는, 정의 굴절력, 부의 굴절력, 정의 굴절력, 부의 굴절력, 부의 굴절력을 갖는 5매 렌즈로 구성된 구조에서, 제1 렌즈가 양면이 볼록한 비구면 렌즈이고, 제2 렌즈 및 제3 렌즈가 비구면 렌즈이며, 제4 렌즈 및 제5 렌즈는 변곡점을 갖는 비구면 렌즈이다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈 중의 제5 렌즈는 적외선 차단 필터로서의 기증을 수행한다. 종래의 촬상 장치에서, 적외선 차단 필터는 촬상 렌즈와 결상면 사이에 제공된다. 따라서, 종래의 촬상 렌즈에서는 보다 긴 백 포커스가 필요되여, 촬상 렌즈의 박형화를 구현하기 어렵다. 반대로, 본 발명에 따른 촬상 렌즈에서는, 보다 짧은 백 포커스의 디자인에 의해, 박형화를 구현할 수 있다.
또한, 제5 렌즈에서의 광 투과 특성으로는, 380㎚~430㎚의 파장 범위 내에서 임의이 파장에서의 광 투광율이 절반 값(50%)으로 나타내고, 500nm~600n의 파장 범위에서의 광 투과율이 80% 이상이고, 500nm~600n의 파장 범위에서의 광 투과율이 10% 이하인 것이 바람직?다.
또한, 제5 렌즈의 물체측에 향하는 전면의 곡률은 임의의 다른 렌즈 면보다 곡률이 작다. 상기 전면의 형상은, 대표적으로 평면일 수 있다. 제5 렌즈의 전면이 낮은 곡률의 면일 경우, 촬상 렌즈의 최종 표면으로 역할하는 제5 렌즈의 배면은, 제 1 렌즈～제4 렌즈 상의 상면 만곡, 왜곡 수차, 및 센서의 최적 입사각 (이하, CRA 라 칭함)을 동시에 보정하는 역할을 한다.
렌즈상의 상면 만곡, 왜곡 수차를 보정하는 역할을 하는 보정면이 결상면에서 보다 멀리 떨어져 있을 경우(예를 들어, 제5 렌즈의 전면은 보정면이고, 배면은 저 곡률면이라고 가정), 보정면을 통과하는 광의 영역이 커진다. 이와 같이, 제5 렌즈의 보정면이 상면 만곡 및 왜곡 수차에 대한 보정 역할이 커지게 되지만, 코마 수차의 발생을 무시할 수 없기 때문에, 보정면의 비구면 형상의 정밀도 공차에 대한 요구는 보다 까다로워진다. 그러나, 상술 한 바와 같이, 본 발명의 촬상 렌즈에서는, 보다 짧은 백 포커스를 디자인할 수 있는 이유로, 제5 렌즈를 통해 상면 만곡 및 왜곡 수차를 보정함으로써, 형상의 정밀도 공차의 범위는 커지게 된다.
또한, CRA의 보정을 수행하도록, 제4 렌즈의 배면으로부터 출사되는 광선의 각도는 보정면 상에서 조정되거나, 또는 보정면과 결상면 사이의 거리를 보다 먼 경우(예를 들어, 제5 렌즈의 전면은 보정면이고, 배면은 저 곡률면이라고 가정) , 제1 렌즈～제4 렌즈에서 보다 큰 왜곡 수차 량을 형성해야 하며, 따라서, 특히, 1 렌즈～제4 렌즈에서 물체측의 비구면 량은 지수 함수적으로 증가하고, 제1 렌즈～제4 렌즈의 제조가 어려워질 것이다. 그러나, 상술 한 바와 같이, 본 발명의 촬상 렌즈에서, 단축된 백 포커스의 설계를 구현할 수 있어서, CRA의 보정을 구현할 수 있다.
또한, 제5 렌즈의 적외선 차단 필터로서의 기능은, 금속 다층막의 증착 및 안료 스핀 코팅 등을 통해 이루어지는 필터층에 의해 구현되는 경우, 층을 균일화하기 위해, 필터층은 저곡률의 표면 상에 제공된다. 상기 한 바와 같이, 저곡률의 표면에 필터층을 제공한 경우라도, 소위 코팅층 박리, 페인트 박리, 스폿팅 등으로 인해 층 상에 어느 정도로 불균일한 현상이 발생한다.
제5 렌즈의 전면은 비구면으로 이루어지는 수차 보정면이고, 배면은 적외선 차단 필터 기능을 갖는 저곡률 면이며, 필터층과 결상면 사이의 거리가 보다 짧아서,이미지 상에 흑점 등과 같은 불량을 나타내는 지표의 "결함 면적/ 광속 투과 면적"의 비가 커지게 되기 때문에, 제조 기준으로 사용하는 것은 현실적이지 않다. 그러나, 상술 한 바와 같은 본 발명의 촬상 렌즈에서, 제5 렌즈의 전면은 저곡률 면이고, 배면은 보정면으로, 필터층과 결상 면 사이의 거리가 넓어지고, "결함 면적/ 광속 투과 면적"의 비가 작아진다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.
(1) TTL / 2ih <0.85
(2) 0.7 <ih / f <1.1
여기서,
TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리;
ih : 최대 상 높이;
f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리.
조건식(1)은, 촬상 렌즈에서 일반적으로 광학적 전장라고 칭하고, 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상측 면까지의 광축 상의 거리와 최대 상 높이의 비를 한정하는 조건식이다.
촬상 렌즈가 조건식(1)을 만족하지 않을 경우이나, 최대 상 높이가 지나치게 작아지거나 광학적 전장이 지나치게 길어지는 경우, 최대 상 높이가 지나치게 작아지면, 촬상 렌즈의 시야각이 충분하지 않아, 본 발명의 광각 렌즈로서의 기능이 손상된다. 또한, 광학적 전장이 가지나치게 길어지면, 촬상 렌즈의박형화가 어렵게 된다.
조건식(2)는 최대 상 높이와 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리(이하, 전체 시스템 초점 거리라고도 함)의 비를 한정하는 조건식이다.
촬상 렌즈의 해당 비가 조건식(2)의 하한치보다 작을 경우, 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 길어지거나, 또는 최대 상 높이가 지나치게 작아진다.. 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 길어질 경우, 촬상 렌즈의 시야각이 부족하고 광학적 전장이 길어지는 현상이 쉽게 발생하는 이유로, 촬상 렌즈의 대구경화와 박형화를 구현하기 어렵다. 또한, 최대 상 높이가 지나치게 작을 경우, 상술 한 바와 같이, 촬상 렌즈의 대구경화을 구현하는 것이 어렵다.
이와 반대로, 촬상 렌즈의 해당 비가 조건식(2)의 상한치를 초과할 경우, 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 짧아지거나, 최대 상 높이가 지나치게 커지게 되어, 촬상 렌즈는 수차와 결상 성능의 고성능화를 구현하기 어렵다.
따라서, 촬상 렌즈를 조건식(1) 및 조건식(2)을 만족시킴으로써, 촬상 렌즈의 박형화, 대구경화, 및 수차와 결상 성능의 고성능화를 구현할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 촬상 렌즈에서, 상기 제5 렌즈는 렌즈의 재료에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비할 수도 있고, 또는 상기 전면에 제공된 적외선 차단층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비할 수 있다.
제5 렌즈는 렌즈 재료에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 갖는 경우, 이런 렌즈 재료는 광축에 수직인 방향에서의 적외선 차단 기능의 균일성이 적외선 차단층의 균일성보다 높다. 따라서, 적외선 차단층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 갖는 경우와 비교할 시, 적외선 차단 필터의 기능의 전부 또는 일부가 렌즈 재료에 의해 결정되는 경우, 광축에 수직인 방향 상의 적외선 차단 기능의 균일성이 향상된다.
적외선 차단 필터로서의 기능을 갖는 재료로, 예를 들면, 청색 유리 등이 있다. 이 경우, 청색 유리의 스펙트럼 투과율에 따라 카메라 시스템을 최적화 하도록, 제5 렌즈의 전면 상에서 금속 증착 필름으로 형성된 적외선 차단층을 제공된다.
반대로, 제5 렌즈는 적외선 차단 층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 갖는 경우, 제조가 용이하고 적외선 차단층에 대한 선택의 자유도가 높다. 적외선 차단 층으로, 예를 들면, 스핀 코팅으로 코팅된 색소층, 진공 증착을 통해 형성된 금속 박막층, 및 색소 박막층 등 일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 렌즈에서, 바람직하게는, 상기 제5 렌즈는 물체측에 위치된 기판부와 상측에 위치된 비구면 렌즈부를 결합하여 형성된 복합 렌즈이다. 제5 렌즈가 이러한 복합 렌즈인 경우, 기판부와 비구면 렌즈부는 적외선 차단 필터의 기능, 및 수차와 결상 성능의 고성능화를 구현하도록 광학적 시스템에 대한 보정 기능을 각각 분담하게 된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식(3), (4)를 만족한다.
(3) 1 <f / f1234 <1.3
(4) -1.5≤f / f5 <0
여기서,
f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리;
f1234 : 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈의 합성 초점 거리;
f5 : 제5 렌즈의 초점 거리.
조건식(3)은 촬상 렌즈 전체의 초점 거리와 제 1 렌즈로부터 제 4 렌즈까지의 합성 광학계의 초점 거리의 비를 한정하는 조건식이다. 조건식(3)의 값이 1에 가까운 경우, 제5 렌즈는 제1 렌즈～제4 렌즈로 구성된 합성 광학계에서 발생하는 구면 수차, 코마 수차에 영향을 미치지 않으며, 즉 보다 높은 상 높이에서 제5 렌즈의 비구면에 인한 상면 만곡, 왜곡 수차 및 CRA를 효과적으로 보정하는 본래의 목적을 달성 할 수 있한다.
조건식 (3)의 값이 하한치보다 낮은 경우, 제5 렌즈는 부의 굴절력을 잃게 되는 이유로, 상면 만곡에 대한 보정을 수행할 때, 상면 만곡 보정은 왜곡 수차 보정 및 CRA 보정과 서로 상쇄해서 원하는 보정을 실현하기가 어렵다.
조건식(3)의 값이 상한치보다 큰 경우, 제5 렌즈의 부의 굴절력이 지나치게 강하기 때문에, 구면 수차에 대한 보정이 불충분하게 되고, 촬상 렌즈 전체의 성능이 저하된다.
조건식(4)는, 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리와 제5 렌즈의 초점 거리의 비를 한정하는 조건식이며, 제5 렌즈를 기준으로 하여 전방의 제1 렌즈～제 4 렌즈로 구성된 합성 광학계의 성능을 확보하기 위한 조건식이다.
조건식 (4)의 값이 하한치보다 낮는 경우, 전방의 4 개 렌즈로 구성된 광학 계의 굴절력이 지나치게 커지므로 제조 시 감도가 저하된다.
조건식 (4)의 값이 상한치보다 큰 경우, 전방의 4 개의 렌즈로 구성된 광학계의 굴절력이 지나치게 작아지므로, 렌즈의 전장이 길어지다.
[촬상 렌즈의 수치 실시예]
이하, 첨부 도면과 표를 참조하여, 본 발명에 따른 촬상 렌즈의 구체적인 실시예에 구체적인 수치를 적용한 수치 실시예를 설명한다.
또한, 이하의 각 표와 설명에 나타내는 기호의 의미 등은 이하와 같다.
"Sn"은 물체측에서 상측으로 순차적으로 촬영 렌즈를 구성하는 각 렌즈면과 개구면에 분배된 표면 번호을 나타내며, "R"은 각 표면의 곡률 반경을 나타내며, "D"는 각 표면과 다음의 표면 사이의 광축 상의 간격 (렌즈 중심의 두께 또는 기중 이격거리)을 나타내며, "nd"는 d선(λ = 587.6 nm) 상에서 각각 면으로부터 시작하는 렌즈 등의 굴절률을 나타내며, "νd"는 d선 상에서 각 면으로부터 시작하는 렌즈 등의 아베수를 나타낸다. "곡률 반경 R"에 대해, "∞"는 평면을 나타낸다. "광학 요소"에 대해, "L1", "L2", ..., "L5"는 각각 제1 렌즈, 제2 렌즈, ..., 제5 렌즈를 나타낸다.
"K"는 코닉 정수(Conic Constant)를 나타내고, "A3", "A4", "A5", ..., "A20"은 각각 3차, 4차, 5차, ..., 20차 비구면 계수를 나타낸다.
또한, 이하 코닉 상수 및 비구면 계수를 제시하는 각각의 표에서, 수치의 표현은 10의 지수로 나타낸다. 예를 들어, "0.12E-05"는 "0.12x10-5"를 의미하고, "9.87E+03"은 "9.87x103"을 의미한다.
각 실시예에서 사용된 촬상 렌즈 중에서, 일부 렌즈면은 비구면으로 형성된다. 렌즈면의 중심점(렌즈 정점)을 원점으로 하고, 광축에 평행인 방향의 거리를 "z"로 설정하고, 광축에 수직인 방향의 거리를 "r"로 설정한다. 또한, 렌즈의 정점에서의 근축 곡률을 "c"로 설정하고, 코닉 정수를 "k"로 설정하고, 3차, 4차, 5차, ..., 20차의 비구면 계수를 각각 "A3", "A4", "A5", ...,"A2"로 설정하는 경우, 비구면 형상은 다음의 수학식1에 의해 정의된다.
Figure pat00001
<제1 실시예>
도1은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈(1)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제1 실시예에 따른 촬상 렌즈(1)는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(11), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(12), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(13), 렌즈 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제4 렌즈 (14), 렌즈의 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제5 렌즈(15)를 설치하는 구성을 갖는다. 이하 각 실시예에 대한 설명에서, 각 렌즈의 물체측(도면의 좌측)의 표면은 "전면"으로 지칭될 수 있고, 각 렌즈의 상측(도면의 우측)의 표면은 "배면"으로 지칭될 수 있다.
제1 렌즈 (11)의 물체측에서 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(1)의 이미징 면 상에 설치된다.
제1 실시예의 제5 렌즈(15)는 전면은 평면인 플라스틱 렌즈이다. 또한, 제5 렌즈(15)의 전면 상에는 스핀 코팅을 통해 색소를 포함하는 적외선 차단층(151)을 형성한다.
제1 실시예의 촬상 렌즈(1)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시 예1의 렌즈 데이터를 표1에 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 1.895 0.640 1.54390 56.0
3 -49.462 0.108 1.00000 0.0
L2 4 21.725 0.258 1.66130 20.4
5 3.885 0.763 1.00000 0.0
L3 6 -26.121 1.000 1.54390 56.0
7 -1.573 0.239 1.00000 0.0
L4 8 3.156 0.308 1.53460 56.2
9 1.569 0.588 1.00000 0.0
L5 10 ∞ 0.217 1.61500 26.0
11 2.467 0.522 1.00000 0.0
촬상 렌즈(1)에서, 제1 렌즈(11)～제5 렌즈(15)의 10 개 렌즈면 (제2 표면～제11 표면) 중에서 제5 렌즈(15)의 전면(제10표면)으로서의 평면을 제외하고, 각 표면은 모두 비구면으로 형성된다.
수치 실시예1의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표 2, 표 3 및 표4에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -1.2734E+00 -2.7030E-03 1.6518E-02 -8.7438E-03 -3.9883E-03 -2.9941E-03
3 0.0000E+00 -8.2564E-03 -3.3823E-02 -2.1369E-02 -7.2873E-03 -1.0788E-04
4 0.0000E+00 7.2144E-03 -2.8714E-02 1.0798E-02 -1.1613E-03 4.9723E-03
5 1.1041E+00 5.7379E-03 2.8334E-02 3.0583E-02 -1.0648E-02 2.7861E-03
6 0.0000E+00 6.0524E-03 4.2009E-03 -2.0887E-02 1.7770E-03 1.5126E-03
7 -1.8213E+00 4.4200E-02 -3.8279E-02 4.1828E-05 2.4540E-03 1.1510E-03
8 0.0000E+00 8.3929E-02 -1.9791E-01 1.2322E-02 1.2867E-02 2.5073E-03
9 -3.4831E+00 4.7384E-02 -5.6678E-02 -1.3698E-02 8.7945E-03 2.1043E-03
11 -3.8636E+00 -1.5863E-02 -2.8930E-02 2.9892E-04 1.3070E-03 3.4219E-04
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 -7.0128E-03 -4.1906E-03 -6.8328E-03 -2.6115E-03 -1.9848E-03 -5.6164E-04
3 -1.9141E-03 -4.7177E-04 -2.9450E-03 -1.7939E-03 2.6379E-03 2.5757E-03
4 6.7363E-03 6.0914E-03 4.5625E-03 3.2336E-03 1.9520E-03 5.6553E-04
5 1.1835E-03 9.0581E-03 3.5266E-03 1.8540E-03 2.1151E-03 4.0744E-04
6 5.4207E-03 -4.3961E-04 -5.3200E-04 -1.2309E-03 -6.4900E-04 -8.3074E-04
7 3.4700E-04 1.7627E-04 -4.4308E-04 -1.2629E-04 -7.0594E-05 -5.1128E-05
8 9.2710E-05 2.2347E-04 -8.2329E-04 -2.6595E-04 1.0144E-04 9.5612E-05
9 -6.1634E-05 -1.8642E-04 -7.0919E-05 -1.9488E-05 -2.5398E-06 -7.2025E-07
11 4.9726E-05 1.7718E-05 4.9784E-06 -4.5673E-07 -1.8997E-07 -1.1589E-07
Figure pat00002
수치 실시예의 촬상 렌즈(1)의 전체 시스템 초점 거리 f, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장 (TTL), 제1 렌즈(11) ～제4 렌즈(14)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(15)의 초점 거리(f5)를 표5에 나타낸다.
f(mm) 3.61
F수 2.21
총 시야각(°) 78.0
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.406
f1234(mm) 3.20
f5(mm) -4.01
표 5에 따라, 수치 실시예1에서, TTL / 2ih = 0.781이므로 상기 조건식(1)을 만족한다. 또한, 표5에 따라, 수치 실시예1에서, ih / f = 0.815이므로 상기 조건식(2)을 만족한다. 또한, 표5에 따라, 수치 실시예에서, f/f1234= 1.13이므로 상기 조건식(3)을 만족한다. 또한, 표5에 따라, 수치 실시예1에서, f/f5 =-0.90이므로 상기 조건식(4)을 만족한다.
도 2는 수치 실시예1의 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시된 도면이다.
도2는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 제시한다.
구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g 선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예1에서의 각종 수차를 양호하게 보정하면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
<제2 실시예>
도3은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈(2)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제2 실시예에 따른 촬상 렌즈(2)는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(21), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(22), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(23), 렌즈 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제4 렌즈(24), 렌즈의 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제5 렌즈(25)를 설치하는 구성을 갖는다.
제1 렌즈 (21)의 물체측에 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(2)의 결상 면 상에 배치된다.
제2 실시예의 제5 렌즈(25)는 자외선 경화 수지로 이루어진 전면이 평면인 렌즈이다. 또한, 제5 렌즈(25)의 전면 상에는 스핀 코팅을 통해 색소를 함유한 적외선 차단층(251)을 형성한다.
제2 실시예의 촬상 렌즈(2)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시예2의 렌즈 데이터를 표6에서 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 1.909 0.640 1.54390 56.0
3 -17.178 0.096 1.00000 0.0
L2 4 -1234.885 0.433 1.66130 20.4
5 3.800 0.555 1.00000 0.0
L3 6 -32.592 1.128 1.54390 56.0
7 -1.277 0.271 1.00000 0.0
L4 8 24.878 0.337 1.53460 56.2
9 2.199 0.327 1.00000 0.0
L5 10 ∞ 0.260 1.57680 31.5
11 2.360 0.684 1.00000 0.0
촬상 렌즈(2)에서, 제1 렌즈(21)～제5 렌즈(25)의 10개 렌즈면 (제2표면～제11표면) 중에서 제5 렌즈(25)의 전면(제10표면)을 제외하여, 각 표면은 비구면으로 형성된다.
수치 실시예2의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표7, 표8 및 표9에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -1.6909E-01 2.4582E-03 -1.9902E-03 3.5655E-03 -2.9114E-03 -3.5539E-03
3 0.0000E+00 4.7045E-04 -4.7866E-05 -1.3673E-03 -4.2272E-03 -3.1861E-03
4 0.0000E+00 5.9142E-03 -1.0984E-02 -1.1380E-02 5.3527E-03 6.3483E-03
5 3.3270E-02 5.2157E-03 9.0751E-03 4.5951E-03 3.7812E-03 8.7836E-04
6 0.0000E+00 -1.3461E-03 1.0079E-02 -1.3413E-02 -1.2548E-02 2.7495E-02
7 -4.1840E+00 -2.0723E-02 -8.0097E-03 -8.2608E-03 -7.8440E-04 2.7268E-03
8 0.0000E+00 -2.5126E-02 4.9559E-02 -6.0616E-02 -8.9624E-02 1.6237E-01
9 -5.8712E+00 5.5964E-03 -4.4560E-02 -1.0753E-02 1.4661E-02 -7.0281E-05
11 -1.6426E+01 4.1850E-04 -8.5726E-03 -1.3588E-04 5.9024E-05 4.5820E-05
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 -1.5689E-03 -2.8497E-04 5.0797E-04 -1.7694E-03 -2.2005E-03 -1.4498E-03
3 -2.3986E-03 -7.4816E-04 -1.8956E-03 -7.8294E-04 -8.0358E-04 5.4765E-04
4 2.3215E-03 9.3307E-04 7.1041E-04 5.5292E-04 2.0838E-05 -4.7883E-04
5 1.0141E-03 1.0740E-03 1.9127E-03 1.2776E03 1.3078E-03 6.7691E-04
6 -6.3430E-03 -6.8312E-03 -6.2626E-04 -2.7450E-04 -2.0831E-04 7.4088E-04
7 1.7983E-03 2.0885E-04 1.1942E-04 -5.3544E-06 -1.5098E-04 1.7578E-05
8 -1.5640E-01 9.6330E-02 -2.0394E-02 -1.1113E-03 -1.0269E-02 6.7703E-03
9 -1.6830E-03 3.7484E-05 2.9573E-04 -9.0236E-05 -2.0476E-05 2.2436E-06
11 1.1706E-05 1.1585E-06 5.7919E-08 5.7664E-08 -5.3798E-08 -8.4409E-10
Figure pat00003
수치 실시예2의 촬상 렌즈(1)의 전체 시스템 초점 거리 f, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장(TTL), 제1 렌즈(21) ～제4 렌즈(24)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(25)의 초점 거리(f5)를 표10에 나타낸다.
f(mm) 3.59
F수 2.25
총 시야각 (°) 7.77
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.690
f1234(mm) 3.07
f5(mm) -4.09
표10에 따르면, 수치 실시예2에서, TTL / 2ih = 0.796이므로 상기 조건식(1)이 만족된다. 또한, 표10에 따르면, 수치 실시예1에서, ih / f = 0.821이므로 상기 조건식(2)가 만족된다. 또한, 표10에 따르면, 수치 실시예에서, f/f1234=1.17이므로 상기 조건식(3)이 만족된다. 또한, 표 10에 따르면, 수치 실시예2에서, f/f5 =-0.88이므로 상기 조건식(4)가 만족된다.
도4는 수치 실시예2의 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시된 도면이다.
도4는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 제시한다.
구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예2에서의 각종 수차가 양호하게 보정되면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
<제3 실시예>
도5은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈(3)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제3 실시예에 따른 촬상 렌즈(1)는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(31), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(32), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(33), 렌즈 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제4 렌즈(34), 렌즈의 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제5 렌즈(35)를 설치하는 구성을 갖는다.
제1 렌즈(31)의 물체측에 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(3)의 이미징면 상에 배치된다.
제3 실시예에서의 제5 렌즈(35)는 자외선 경화 수지로 이루어진 전면이 평면인 렌즈이다. 제3 실시예의 제5 렌즈(35)에 사용되는 자외선 경화 수지는 제2 실시예의 제5 렌즈(25)에 사용되는 자외선 경화 수지와 다른 수지이다. 제5 렌즈(35)의 전면 상에는 스핀 코팅을 통해 색소를 함유한 적외선 차단층(351)을 형성한다.
제3 실시예의 촬상 렌즈(3)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시 예3의 렌즈 데이터를 표11에 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 1.828 0.640 1.54390 56.0
3 -54.691 0.099 1.00000 0.0
L2 4 -35.277 0.292 1.66130 20.4
5 6.949 0.819 1.00000 0.0
L3 6 -18.634 0.982 1.54390 56.0
7 -1.331 0.101 1.00000 0.0
L4 8 13.093 0.319 1.53460 56.2
9 2.105 0.509 1.00000 0.0
L5 10 ∞ 0.270 1.60176 30.8
11 2.069 0.527 1.00000 0.0
촬상 렌즈(3)에서, 제1 렌즈(31)～제5 렌즈(35)의 10개 렌즈면 (제2표면～제11표면) 중에서, 제5 렌즈(35)의 전면(제10표면)을 제외한 각 표면은 모두 비구면으로 형성된다.
수치 실시예1의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표12, 표13 및 표14에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -3.2350E-01 -3.6517E-03 -1.7060E-02 -1.7544E-03 -1.5491E-02 -1.4575E-02
3 0.0000E+00 3.4959E-03 -7.1909E-02 -3.2646E-02 -3.5137E-02 -1.0286E-02
4 0.0000E+00 9.1319E-03 1.6249E-02 1.3456E-02 1.3373E-03 -2.2015E-02
5 -7.4767E-02 1.0160E-02 8.4412E-02 4.8676E-02 2.8424E-03 -2.0660E-02
6 0.0000E+00 -1.6879E-02 -2.1114E-02 -2.2275E-03 1.6175E-03 1.6132E-03
7 -2.8881E+00 -4.5392E-02 -1.0048E-02 -5.9563E-03 -5.0175E-04 3.6464E-03
8 0.0000E+00 -4.5994E-02 -6.3021E-02 -1.2166E-03 1.2461E-02 -7.9719E-03
9 -4.3332E+00 1.3829E-02 -3.7790E-02 8.3066E-04 2.6434E-03 7.7108E-04
11 -8.3376E+00 -1.5260E-02 -1.7808E-02 2.6282E-03 7.1056E-05 2.2719E-04
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 1.9754E-03 -1.4028E-02 -2.1457E-02 -3.7177E-03 -2.8293E-03 4.4698E-03
3 2.6137E-02 1.1472E-02 -9.0119E-03 -5.3777E-03 -5.9039E-03 -1.9201E-02
4 -9.9831E-03 7.4084E-03 7.8781E-03 7.8579E-03 1.0108E-02 1.2522E-02
5 -4.6266E-03 4.5227E-03 4.6719E-03 1.6253E-03 -2.2937E-03 4.1651E-03
6 -1.7685E-03 2.4002E-03 -5.2074E-04 -1.9984E-04 -6.9680E-05 8.5472E-05
7 -6.3119E-04 -4.5998E-04 2.3298E-04 1.4730E-04 2.1656E-04 1.0043E-04
8 2.8232E-03 1.1707E-03 9.1213E-04 -8.3831E-04 1.6082E-06 1.3917E-04
9 1.4175E-04 -1.4231E-04 -3.5428E-05 -1.7790E-05 8.1171E-06 1.5030E-06
11 -6.8108E-05 -3.2351E-06 -3.4162E-06 1.0263E-06 -2.8344E-07 5.0770E-07
Figure pat00004
수치 실시예의 촬상 렌즈(3)의 전체 시스템 초점 거리 f, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장 (TTL), 제1 렌즈(31) ～제4 렌즈(34)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(35)의 초점 거리(f5)를 표15에 나타낸다.
F (mm) 3.56
F수 2.13
총 시야각 (°) 78.2
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.598
f1234(mm) 3.09
f5(mm) -3.44
표 15에 따르면, 수치 실시예3에서, TTL / 2ih = 0.780이므로 상기 조건식 (1)이 만족된다. 또한, 표15에 따르면, 수치 실시예3에서, ih / f = 0.827이므로 상기 조건식(2)가 만족된다. 또한, 표15에 따르면, 수치 실시예3 에서, f/f1234=0.15이므로 상기 조건식(3)이 만족된다. 또한, 표15에 따르면, 수치 실시예3에서 f/f5 =-1.04이므로 상기 조건식(4)가 만족된다.
도 6는 수치 실시예3의 무한의 포커스 상태의 각종 수차를 도시된 도면이다.
도6는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 나타낸다.
구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예1에서의 각종 수차가 양호하게 보정되면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
<제4 실시예>
도7은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈(4)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제4 실시예에 따른 촬상 렌즈(4)는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(41), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(42), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(43), 렌즈 중심에 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 구비하는 제4 렌즈(44), 렌즈의 중심에 부의 굴절력을 갖는 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제5 렌즈(45)를 설치하는 구성을 갖는다.
제1 렌즈(41)의 물체측에 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(4)의 이미징면 상에 배치된다.
제4 실시예의 제5 렌즈(45)는 청색 유리로 이루어진 유리 기판(451)과 자외선 경화 수지로 이루어진 렌즈부 (452)가 결합된 복합 렌즈이다. 또한, 유리 기판(451)의 전면에는 진공 증착을 통해 적외선 차단 필름(453)이 형성된다.
제4 실시예의 촬상 렌즈(4)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시 예4의 렌즈 데이터를 표16에 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 1.972 0.640 1.54390 56.0
3 -10.236 0.094 1.00000 0.0
L2 4 48.309 0.356 1.66130 20.4
5 3.261 0.503 1.00000 0.0
L3 6 4876.150 1.182 1.54390 56.0
7 -1.459 0.650 1.00000 0.0
L4 8 -2.423 0.295 1.53460 56.2
9 36.187 0.175 1.00000 0.0
L5(기판) 10 ∞ 0.210 1.51680 64.2
L5(렌즈) 11 ∞ 0.050 1.57683 31.5
12 2.664 0.504 1.00000 0.0
촬상 렌즈(4)에서, 제1 렌즈(41)～제5 렌즈(45)의 렌즈부(425)까지의 11개 렌즈면 (제2표면～제12표면) 중에서, 유리 기판 (451)의 두개 표면 (제10 표면 및 제11 표면)을 제외한 각 표면은 모두 비구면으로 형성된다.
수치 실시예4의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표17, 표18및 표19에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -5.6361E-01 2.3954E-03 -5.2510E-04 -2.4023E-04 -5.5257E-04 -1.4995E-03
3 0.0000E+00 6.9309E-03 3.0342E-03 3.4766E-04 -2.7450E-03 -4.7511E-03
4 0.0000E+00 2.2531E-03 5.1392E-03 3.4065E-04 8.8919E-04 4.7536E-04
5 3.9322E+00 5.7390E-03 -1.4558E-03 1.8646E-03 2.6521E-03 2.6167E-03
6 0.0000E+00 -1.1438E-02 -5.9687E-03 2.1925E-04 4.4166E-04 9.4471E-05
7 -1.9727E+00 -1.0024E-02 -6.6979E-04 -5.8563E-03 -6.3919E-03 8.8049E-04
8 4.8004E-01 -1.3471E-02 -7.0248E-03 7.5801E-03 -1.5284E-03 2.1891E-03
9 0.0000E+00 1.1041E-03 -4.3891E-03 1.0513E-04 8.5863E-06 -3.5828E-05
12 -2.0063E+01 -3.2835E-03 -5.7480E-03 -2.9746E-04 -2.8220E-05 2.0292E-06
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 -3.5637E-03 -2.2939E-04 -1.2138E-04 -2.6549E-04 -2.1294E-04 -3.7734E-04
3 -4.8640E-03 -6.9761E-04 -1.3785E-03 -7.0790E-04 -5.0961E-04 -4.7471E-04
4 2.2024E-03 -2.3264E-05 -2.7967E-05 3.0293E-04 3.9162E-05 2.9026E-04
5 1.4918E-03 3.6344E-04 2.5515E-04 3.9184E-04 2.3432E-04 3.5254E-04
6 6.6584E-04 3.7933E-04 3.5651E-04 1.6283E-04 1.1838E-04 9.5564E-05
7 3.9290E-03 6.5589E-05 -2.7944E-05 1.8714E-05 1.8117E-05 1.9816E-05
8 -2.2585E-05 2.4121E-04 3.4786E-05 3.1051E-05 -5.2244E-06 -1.3886E-06
9 -2.4473E-05 -1.7079E-06 -1.0215E-06 -3.3877E-07 -4.3060E-08 2.0213E-08
12 -9.4159E-06 -5.4561E-07 -1.9525E-09 3.8602E-08 3.2395E-09 -3.8448E-09
Figure pat00005
수치 실시예의 촬상 렌즈(4)의 전체 시스템 초점 거리 f, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장 (TTL), 제1 렌즈(41) ～제4 렌즈(44)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(45)의 초점 거리(f5)를 표20에 나타낸다.
f(mm) 3.55
F수 2.25
총 시야각 (°) 77.5
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.677
f1234(mm) 3.20
f5(mm) -4.62
표20에 따르면, 수치 실시예4에서, TTL / 2ih = 0.794이므로 상기 조건식(1)이 만족된다. 또한, 표20에 따르면, 수치 실시예4에서, ih / f = 0.831이므로 상기 조건식(2)가 만족된다. 또한, 표20에 따르면, 수치 실시예4 에서, f/f1234= 1.11이므로 상기 조건식(3)이 만족된다. 또한, 표20에 따르면, 수치 실시예4에서, f/f5 =-0.77이므로 상기 조건식(4)가 만족된다.
도8는 수치 실시예4의 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 도시된 도면이다.
도8는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 나타낸다.
구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예4에서의 각종 수차가 양호하게 보정되면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
<제5 실시예>
도9은 제5 실시예에 따른 촬상 렌즈(5)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제5 실시예에 따른 촬상 렌즈(5)는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(51), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(52), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(53), 렌즈 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제4 렌즈 (54), 렌즈의 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제5 렌즈(55)를 설치하는 구성을 갖는다.
제1 렌즈 (51)의 물체측에 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(5)의 이미징면 상에 배치된다.
제5 실시 예의 제 5 렌즈(55)는 청색 유리로 이루어진 유리 기판(551)과 자외선 경화 수지로 이루어진 렌즈부 (552)가 결합된 복합 렌즈이다. 제5 실시예의 렌즈부(552)에 사용되는 자외선 경화 수지는 제 4 실시예의 렌즈부(452)에 사용되는 자외선 경화 수지와 다른 수지이다. 또한, 유리 기판(551)의 전면상에 진공 증착을 통해 적외선 차단 필름(553)이 형성된다.
제5 실시예의 촬상 렌즈(5)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시 예5의 렌즈 데이터를 표21에 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 1.858 0.640 1.54390 56.0
3 -12.363 1.105 1.00000 0.0
L2 4 23.069 0.259 1.66130 20.4
5 2.931 0.529 1.00000 0.0
L3 6 10.951 1.476 1.54390 56.0
7 -1.408 0.265 1.00000 0.0
L4 8 -3.304 0.315 1.53460 56.2
9 27.197 0.279 1.00000 0.0
L5(기판) 10 ∞ 0.210 1.51680 64.2
L5(렌즈) 11 ∞ 0.070 1.60176 30.8
12 1.772 0.580 1.00000 0.0
촬상 렌즈(5)에서, 제1 렌즈(51)～제5 렌즈(55)의 렌즈부(552)까지의 11개 렌즈면 (제2표면～제12표면) 중에서, 유리 기판 (551)의 두개 표면 (제10 표면 및 제11 표면) 이외의 각 표면은 모두 비구면으로 형성된다.
수치 실시예5의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표22, 표23및 표24에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -1.0352E+00 1.2555E-03 9.1253E-03 5.4693E-03 1.4397E-03 -4.6586E-03
3 0.0000E+00 9.8404E-03 1.6115E-03 -2.2877E-03 -6.0533E-03 -1.9543E-03
4 0.0000E+00 1.0025E-02 5.2423E-03 -7.5618E-03 4.6171E-03 1.1003E-02
5 1.2138E+00 6.4116E-03 7.7928E-03 5.9899E-03 7.2929E-03 3.6364E-03
6 0.0000E+00 -3.3159E-03 -5.9908E-03 -2.0547E-03 2.9918E-03 -4.1962E-05
7 -2.9056E+00 -1.1513E-02 -1.2029E-03 -1.0630E-02 -4.9489E-03 7.0667E-03
8 0.0000E+00 4.4059E-03 -1.8419E-02 -1.2815E-02 -2.7765E-03 3.0009E-03
9 -1.8999E+01 5.9383E-02 -1.2483E-02 -8.0904E-03 -2.1494E-03 1.7722E-03
12 -7.1401E+00 -4.0124E-02 -7.0125E-03 5.3673E-03 6.7972E-04 -1.9758E-03
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 -6.4891E-03 -2.9798E-04 -1.6883E-04 -1.9191E-04 8.5222E-05 -7.3846E-04
3 -6.1871E-04 -1.6730E-04 -1.8798E-04 -3.6620E-04 -3.0214E-04 -1.5132E-04
4 3.0957E-03 -1.5083E-05 -1.1172E-04 1.3126E-04 6.7497E-06 -4.6403E-05
5 6.8461E-03 1.1708E-04 3.8267E-04 2.9492E-04 3.8121E-04 4.1957E-04
6 1.0106E-03 1.2229E-04 6.9102E-05 5.5086E-05 3.7232E-05 2.1207E-05
7 5.0867E-04 5.5490E-05 3.2128E-05 1.9538E-05 1.4351E-05 9.1808E-06
8 -7.2185E-05 1.7910E-04 8.3104E-05 2.7672E-05 9.4750E-06 5.3922E-06
9 -1.7470E-04 8.5927E-06 2.0063E-06 -1.2200E-07 -1.6869E-07 -8.4002E-08
12 4.6968E-04 2.7256E-06 1.0497E-06 4.2839E-07 5.4230E-08 1.8862E-08
Figure pat00006
수치 실시예의 촬상 렌즈(5)의 전체 시스템 초점 거리, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장 (TTL), 제1 렌즈(51) ～제4 렌즈(54)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(55)의 초점 거리(f5)를 표 25에 나타낸다.
f(mm) 3.59
F수 2.11
총 시야각 (°) 77.5
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.736
f1234(mm) 3.00
f5(mm) -2.94
표25에 따라, 수치 실시예5에서, TTL / 2ih = 0.804이므로 상기 조건식(1)이 만족된다. 또한, 표25에 따르면, 수치 실시예5에서, ih / f = 0.821이므로 상기 조건식(2)가 만족된다. 또한, 표25에 따르면, 수치 실시예5 에서, f/f1234= 1.20이므로 상기 조건식(3)이 만족된다. 또한, 표25에 따르면, 수치 실시예5에서, f/f5 =-1.22이므로 상기 조건식(4)가 만족된다.
도10는 수치 실시예5의 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 나타낸 도면이다.
도10는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 나타낸다.
왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예5에서의 각종 수차가 양호하게 보정되면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
<제6 실시예>
도11은 제6 실시예에 따른 촬상 렌즈(6)의 렌즈 구성을 도시된 도면이다.
제6 실시예에 따른 촬상 렌즈(6)는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(61), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(62), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(63), 렌즈 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제4 렌즈(64), 렌즈의 중심에서 부의 굴절력을 갖고 광축에서 멀어지는 위치에서 변곡점을 갖는 제5 렌즈(65)를 설치하는 구성을 갖는다.
제1 렌즈 (61)의 물체측에 개구가 고정된 조리개(7)가 설치되고, 촬상 소자(촬상 센서)(8)의 촬상면은 촬상 렌즈(6)의 이미징면 상에 배치된다.
제6 실시예의 제5 렌즈(65)는 백색 유리로 이루어진 유리 기판(651)과 자외선 경화 수지로 이루어진 렌즈부 (452)가 결합된 복합 렌즈이다. 또한, 유리 기판(651)의 전면 상에는 진공 증착을 통해 적외선 차단 필름(653)이 형성된다.
제6 실시예의 촬상 렌즈(6)에 구체적인 수치를 적용하여 얻어진 수치 실시 예6의 렌즈 데이터를 표26에 나타낸다.
광학 소자 Sn R(mm) D(mm) nd vd
조리개 1 ∞ 0.000 1.00000 0.0
L1 2 2.011 0.640 1.54390 56.0
3 -10.840 0.122 1.00000 0.0
L2 4 53.770 0.407 1.66130 20.4
5 3.124 0.389 1.00000 0.0
L3 6 19.117 1.290 1.54390 56.0
7 -1.556 0.664 1.00000 0.0
L4 8 -2.519 0.256 1.53460 56.2
9 18.495 0.187 1.00000 0.0
L5(기판) 10 ∞ 0.300 1.51680 64.2
L5(렌즈) 11 ∞ 0.027 1.56437 37.9
12 2.772 0.466 1.00000 0.0
촬상 렌즈(6)에서, 제1 렌즈(61)～제5 렌즈(65)의 렌즈부(625)까지의 11개 렌즈면 (제2표면～제12표면) 중에서, 유리 기판 (651)의 두개 표면 (제10 표면 및 제11 표면) 이외의 각 표면은 모두 비구면으로 형성된다.
수치 실시예6의 비구면의 비구면 계수는 코닉 정수k와 함계 표27, 표28및 표29에 나타낸다.
Sn K A3 A4 A5 A6 A7
2 -4.7840E-01 -4.4401E-04 2.0605E-04 4.0137E-04 2.4430E-03 -1.4565E-03
3 0.0000E+00 2.0007E-03 6.4904E-03 6.3966E-03 -6.1944E-03 -9.1652E-03
4 0.0000E+00 6.6483E-03 -1.0169E-02 4.2159E-03 2.9793E-03 2.3254E-03
5 1.0277E+00 4.5031E-03 7.9906E-05 -6.2148E-04 3.9009E-03 3.3137E-03
6 0.0000E+00 -2.7621E-03 -1.1219E-03 1.0682E-03 -9.5560E-04 -5.6512E-04
7 -2.2235E+00 -1.1685E-03 -2.9896E-03 -8.5393E-04 -2.1567E-04 2.1443E-05
8 -1.9574E+00 2.8608E-03 -9.0566E-03 -1.1896E-03 -2.0943E-04 -1.1036E-03
9 2.5329E+01 4.8382E-04 9.3431E-03 -2.4243E-03 -1.7758E-03 -3.0066E-04
12 -1.1467E+01 3.9722E-02 -5.4082E-02 9.8515E-03 3.8126E-04 1.0447E-03
Sn A8 A9 A10 A11 A12 A13
2 -8.6186E-03 -1.1663E-03 -6.8940E-04 -1.4694E-04 -3.4426E-04 -2.8728E-04
3 -4.6423E-03 5.7012E-04 7.2307E-04 -7.9639E-04 3.3375E-04 -1.0027E-03
4 6.3797E-04 1.0138E-03 1.0538E-03 -1.0736E-04 -1.3048E-04 -3.1649E-04
5 4.0676E-03 -5.7584E-05 1.1707E-04 5.6026E-04 4.2668E-04 3.1454E-04
6 -3.7399E-04 -1.2868E-04 -4.8799E-05 1.3761E-05 6.6692E-05 3.6901E-05
7 4.5127E-05 3.9739E-05 1.1086E-05 -2.1970E-06 1.4185E-06 3.8094E-07
8 -1.8338E-04 -1.4938E-04 1.1460E-04 -1.8784E-05 -2.7971E-05 3.8446E-06
9 5.8852E-05 3.8191E-06 2.7220E-07 4.8738E-06 4.2668E-07 -5.3922E-08
12 -4.4782E-04 -1.4594E-05 -7.9738E-06 7.7022E-07 1.8605E-06 2.5811E-07
Figure pat00007
수치 실시예의 촬상 렌즈(6)의 전체 시스템 초점 거리, F 수, 총 시야각, 최대 상 높이, 광학적 전장 (TTL), 제1 렌즈(61)～제4 렌즈(64)의 합성 광학계의 초점 거리(f1234), 및 제5 렌즈(65)의 초점 거리(f5)를 표 30에 나타낸다.
f(mm) 3.60
F수 2.24
총 시야각 (°) 78.1
최대 상 높이(mm) 2.946
TTL(mm) 4.736
f1234(mm) 3.28
f5(mm) -4.91
표30에 따르면, 수치 실시예6에서, TTL / 2ih = 0.804이므로 상기 조건식(1)이 만족된다. 또한, 표30에 따르면, 수치 실시예6에서, ih / f = 0.819이므로 상기 조건식(2)가 만족된다. 또한, 표30에 따르면, 수치 실시예6 에서, f/f1234= 1.09이므로 상기 조건식(3)이 만족된다. 또한, 표30에 따르면, 수치 실시예6에서, f/f5 =-0.73이므로 상기 조건식(4)가 만족된다.
도12는 수치 실시예4의 무한의 포커스 상태에서의 각종 수차를 나타낸 도면이다.
도12는 구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면을 나타낸다.
구면 수차 도면, 비점 수차 도면 및 왜곡 수차 도면에서, d선(파장 587.6nm)상의 값은 점선으로 표시되고, g선 (파장 435.8nm) 상의 값은 쇄선으로 표시되고, C선(파장 656.3nm)상의 값은 실선으로 표시된다. 또한, 비점 수차 도면에서, 구결적 상면 상의 값을 굵은 선으로 나타내고, 자오적 상면 상의 값을 가는 선으로 나타낸다.
또한, 왜곡 수차 도면에서, d선, g선 및 C선의 곡선은 대체적으로 동일하다.
각 수차 도면으로부터, 수치 실시예6에서의 각종 수차가 양호하게 보정되면서, 우수한 결상 성능을 확인할 수 있다.
[촬상 장치의 구조]
본 발명의 촬상 장치는 촬상 렌즈 및 상기 촬상 렌즈를 통해 얻는 광학적 이미지를 전기 신호로 전화시키는 촬상 소자를 구비하며, 상기 촬상 렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈; 상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈; 상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈; 상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및 상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는 제5렌즈를 구비하며, 상기 제 5 렌즈는 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행한다.
즉, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는, 정의 굴절력, 부의 굴절력, 정의 굴절력, 부의 굴절력, 부의 굴절력을 갖는 5매 렌즈로 구성된 구조에서, 제1 렌즈가 양면이 볼록한 비구면 렌즈이고, 제2 렌즈 및 제3 렌즈가 비구면 렌즈이며, 제4 렌즈 및 제5 렌즈는 변곡점을 갖는 비구면 렌즈이다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈 중의 제5 렌즈는 적외선 차단 필터로서의 기증을 수행한다. 종래의 촬상 장치에서, 적외선 차단 필터는 촬상 렌즈와 결상면 사이에 제공된다. 따라서, 종래의 촬상 렌즈에서는 보다 긴 백 포커스가 필요되여, 촬상 렌즈의 박형화를 구현하기 어렵다. 반대로, 본 발명에 따른 촬상 렌즈에서는, 보다 짧은 백 포커스의 디자인에 의해, 박형화를 구현할 수 있다.
또한, 제5 렌즈에서의 광 투과 특성으로는, 380㎚~430㎚의 파장 범위 내에서 임의이 파장에서의 광 투광율이 절반 값(50%)으로 나타내고, 500nm~600n의 파장 범위에서의 광 투과율이 80% 이상이고, 500nm~600n의 파장 범위에서의 광 투과율이 10% 이하인 것이 바람직?다.
또한, 제5 렌즈의 물체측에 향하는 전면의 곡률은 임의의 다른 렌즈 면보다 곡률이 작다. 상기 전면의 형상은, 대표적으로 평면일 수 있다. 제5 렌즈의 전면이 낮은 곡률의 면일 경우, 촬상 렌즈의 최종 표면으로 역할하는 제5 렌즈의 배면은, 제 1 렌즈～제4 렌즈 상의 상면 만곡, 왜곡 수차, 및 센서의 최적 입사각 (이하, CRA 라 칭함)을 동시에 보정하는 역할을 한다.
렌즈상의 상면 만곡, 왜곡 수차를 보정하는 역할을 하는 보정면이 결상면에서 보다 멀리 떨어져 있을 경우(예를 들어, 제5 렌즈의 전면은 보정면이고, 배면은 저 곡률면이라고 가정), 보정면을 통과하는 광의 영역이 커진다. 이와 같이, 제5 렌즈의 보정면이 상면 만곡 및 왜곡 수차에 대한 보정 역할이 커지게 되지만, 코마 수차의 발생을 무시할 수 없기 때문에, 보정면의 비구면 형상의 정밀도 공차에 대한 요구는 보다 까다로워진다. 그러나, 상술 한 바와 같이, 본 발명의 촬상 렌즈에서는, 보다 짧은 백 포커스를 디자인할 수 있는 이유로, 제5 렌즈를 통해 상면 만곡 및 왜곡 수차를 보정함으로써, 형상의 정밀도 공차의 범위는 커지게 된다.
또한, CRA의 보정을 수행하도록, 제4 렌즈의 배면으로부터 출사되는 광선의 각도는 보정면 상에서 조정되거나, 또는 보정면과 결상면 사이의 거리를 보다 먼 경우(예를 들어, 제5 렌즈의 전면은 보정면이고, 배면은 저 곡률면이라고 가정) , 제1 렌즈～제4 렌즈에서 보다 큰 왜곡 수차 량을 형성해야 하며, 따라서, 특히, 1 렌즈～제4 렌즈에서 물체측의 비구면 량은 지수 함수적으로 증가하고, 제1 렌즈～제4 렌즈의 제조가 어려워질 것이다. 그러나, 상술 한 바와 같이, 본 발명의 촬상 렌즈에서, 단축된 백 포커스의 설계를 구현할 수 있어서, CRA의 보정을 구현할 수 있다.
또한, 제5 렌즈의 적외선 차단 필터로서의 기능은, 금속 다층막의 증착 및 안료 스핀 코팅 등을 통해 이루어지는 필터층에 의해 구현되는 경우, 층을 균일화하기 위해, 필터층은 저곡률의 표면 상에 제공된다. 상기 한 바와 같이, 저곡률의 표면에 필터층을 제공한 경우라도, 소위 코팅층 박리, 페인트 박리, 스폿팅 등으로 인해 층 상에 어느 정도로 불균일한 현상이 발생한다.
제5 렌즈의 전면은 비구면으로 이루어지는 수차 보정면이고, 배면은 적외선 차단 필터 기능을 갖는 저곡률 면이며, 필터층과 결상면 사이의 거리가 보다 짧아서,이미지 상에 흑점 등과 같은 불량을 나타내는 지표의 "결함 면적/ 광속 투과 면적"의 비가 커지게 되기 때문에, 제조 기준으로 사용하는 것은 현실적이지 않다. 그러나, 상술 한 바와 같은 본 발명의 촬상 렌즈에서, 제5 렌즈의 전면은 저곡률 면이고, 배면은 보정면으로, 필터층과 결상면 사이의 거리가 넓어지고, "결함 면적/ 광속 투과 면적"의 비가 작아진다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.
(1) TTL / 2ih <0.85
(2) 0.7 <ih / f <1.1
여기서,
TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리;
ih : 최대 상 높이;
f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리.
조건식(1)은, 촬상 렌즈에서 일반적으로 광학적 전장이라고 칭하고, 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 광축 상의 거리와 최대 상 높이의 비를 한정하는 조건식이다.
촬상 렌즈가 조건식(1)을 만족하지 않을 경우이나, 최대 상 높이가 지나치게 작아지거나 광학적 전장이 지나치게 길어지는 경우, 최대 상 높이가 지나치게 작아지면, 촬상 렌즈의 시야각이 충분하지 않아, 본 발명의 광각 렌즈로서의 기능이 손상된다. 또한, 광학적 전장이 가지나치게 길어지면, 촬상 렌즈의박형화가 어렵게 된다.
조건식(2)는 최대 상 높이와 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리(이하, 전체 시스템 초점 거리라고도 함)의 비를 한정하는 조건식이다.
촬상 렌즈의 해당 비가 조건식(2)의 하한치보다 작을 경우, 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 길어지거나, 또는 최대 상 높이가 지나치게 작아진다.. 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 길어질 경우, 촬상 렌즈의 시야각이 부족하고 광학적 전장이 길어지는 현상이 쉽게 발생하는 이유로, 촬상 렌즈의 대구경화와 박형화를 구현하기 어렵다. 또한, 최대 상 높이가 지나치게 작을 경우, 상술 한 바와 같이, 촬상 렌즈의 대구경화을 구현하는 것이 어렵다.
이와 반대로, 촬상 렌즈의 해당 비가 조건식(2)의 상한치를 초과할 경우, 전체 시스템 초점 거리가 지나치게 짧아지거나, 최대 상 높이가 지나치게 커지게 되어, 촬상 렌즈는 수차와 결상 성능의 고성능화를 구현하기 어렵다.
따라서, 촬상 렌즈를 조건식(1) 및 조건식(2)을 만족시킴으로써, 촬상 렌즈의 박형화, 대구경화, 및 수차와 결상 성능의 고성능화를 구현할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 촬상 장치의 일 실시예에 따른 스마트 폰을 도시하는 블록 구성도이다.
스마트 폰(100)은, 표시부 및 입력부로서의 터치 패널을 갖는 디스플레이 장치(101); 터치 패널을 갖는 디스플레이(101)를 통해 정보의 입출력, 각종 정보 처리 및 제어 처리 등을 수행하는 CPU(Central Processing Unit)(102); CPU(102)의 제어에 따라 전화 통신, Wi-Fi 통신 등을 수행하는 통신부(103); 각종 정보를 저장하는 메모리부(104); 상기 각 실시예의 촬상 렌즈 (1, ..., 6)를 사용하는 촬상 렌즈(105); 촬상 렌즈 (105)에 의해 결상된 광학적 이미지를 전기 신호로 전환하는 촬상 소자(이미지 센서) (106); 및 스마트 폰 (100)의 각 구성용소에 전원을 공급하는 전원부(107)를 구비한다.
촬상 소자(106)에 의해 광학적 이미지를 전환시켜 얻어진 전기 신호는 이미지 데이터로 CPU (102)에 입력되어 각종 신호 처리 및 화상 처리가 진행된다. 또한. 터치 패널을 갖는 디스플레이(101)를 통해 입력된 사용자 지시에 따라, 이미지 데이터는 터치 패널을 갖는 디스플레이 장치(101) 상에 표시되거나, 메모리(104)에 저장되거나, 통신부(103)을 통해 보내된다.
또한, 상기 설명에서는, 스마트 폰을 본 발명의 촬상 장치의 일 실시예로 예시하였지만, 본 발명의 촬상 장치는 스마트 폰 이외의 이동 전화일 수도 있고, 태블릿 컴퓨터 및 노트북 컴퓨터 등 이동 단말기일 수도 있고, 디지털 카메라일 수도 있다.
1，2，3，4，5，6，105 촬상 렌즈；
11，21，31，41，51，61 제1 렌즈；
12，22，32，42，52，62 제2 렌즈；
13，23，33，43，53，63 제3 렌즈；
14，24，34，44，54，64 제4 렌즈；
15，25，35，45，55，65 제5 렌즈；
151，251，351 적외선 차단 층；
453，553，653 적외선 차단 필름；
451，551，651 유리 기판；
452，552，652 렌즈 부.

Claims (5)

  1. 물체측에서 상측으로 순서대로,
    양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈;
    상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈;
    상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈;
    상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및
    상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는, 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행하는 제5렌즈를 구비하며,,
    이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족하되,
    여기서, TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리; ih : 최대 상 높이; f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리인 것을 특징으로 하는 촬상 레즈.
    （1）TTL/2ih＜0.85
    （2）0.7＜ih/f＜1.1
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 렌즈 재료에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 레즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 전면에 제공된 적외선 차단층에 의해 적외선 차단 필터의 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 레즈.
  4. 청구항1 내지 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 물체측에 위치된 기판부와 상측에 위치된 비구면 렌즈부의 결합에 의해 형성된 복합 렌즈인 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  5. 촬상 렌즈 및 촬상 렌즈에서 형성된 광학 이미지를 전기 신호로 전환시키는 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로,
    양면이 볼록한 비구면인 제1 렌즈;
    상측 면이 오목하고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제2 렌즈;
    상측 면이 오목하고, 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제3 렌즈;
    상측 면은 광축 상에서 오목하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖고, 부의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈인 제4 렌즈; 및
    상측을 향하는 배면은 광축 상에서 오목면이 상측을 향하고 원주 근처의 위치에서 변곡점을 갖는 비구면이며, 물체 측을 향하는 전면은 임의의 기타 렌즈 면보다 작은 곡률을 갖는, 적외선 차단 필터로서의 기능을 수행하는 제5렌즈를 구비하며,
    상기 촬상 렌즈는 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족하되, 여기서, TTL : 광축 상에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 상면까지의 거리; ih : 최대 상 높이; f : 촬상 렌즈 전체 시스템의 초점 거리인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    （1）TTL/2ih＜0.85
    （2）0.7＜ih/f＜1.1
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