KR20210133813A - 광학 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 광학 렌즈에 관한 것이다. 일 측면에 따른 광학 렌즈는, 외면에 적어도 하나의 직선부와 곡선부를 포함하는 광학 렌즈에 있어서, 상기 직선부에 인접하는 가장자리에는 플레어 현상을 저감시키기 위한 아포다이제이션(apodization) 영역이 배치된다.

Description

광학 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈{LED Light source module}

본 실시예는 광학 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근 들어 휴대용 기기에는 초소형 카메라가 널리 사용되고 있으며, 초소형 카메라는 디지털 이미지뿐만 아니라 동영상을 촬영하는 기능 역시 포함하고 있다.

카메라 모듈은 이미지 센서, 이미지 센서와 마주하는 카메라 렌즈를 수용하는 렌즈배럴, 카메라 렌즈와 이미지 센서 사이의 간격을 좁히거나 넓히는 보이스 코일 모터(VCM) 및 조리개를 포함한다.

카메라 렌즈는 일반적으로 3 장 또는 4 장이 겹쳐지게 배치된 광학 렌즈들을 포함한다.

상기 광학 렌즈들 중 적어도 하나는 일측이 절개된 형상의 직선부를 가지는 디컷(D-cut) 렌즈일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 디컷 렌즈의 단면도 이고, 도 2는 도 1의 디컷 렌즈를 통해 측정된 이미지를 도시한 도면이다.

도 1 및 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 디컷 렌즈(10)는 일측이 절개된 형상의 직선부(12)를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 디컷 렌즈(10)는 상호 대향하는 복수의 곡선부(14)와, 상호 대향하는 복수의 직선부(12)를 포함할 수 있다. 상기 직선부(12)는 원형의 렌즈를 일부 절개하여 형성될 수 있다.

프리즘이나 미러가 적용된 카메라 모듈에서 모듈 높이 또는 Fno 감소를 위해 복수의 광학 렌즈 중 적어도 하나의 광학 렌즈에는 상술한 디컷 렌즈가 적용될 수 있다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 디컷 렌즈 자체 형상으로 인해, 디컷 렌즈를 통한 빛 반사 시 플레어 현상이나 고스트가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 구조를 개선하여 플레어 또는 고스트 발생을 저감시킬 수 있는 광학 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것에 있다.

본 실시예에 따른 광학 렌즈는, 외면에 적어도 하나의 직선부와 곡선부를 포함하는 광학 렌즈에 있어서, 상기 직선부에 인접하는 가장자리에는 플레어 현상을 저감시키기 위한 아포다이제이션(apodization) 영역이 배치된다.

본 실시예를 통해 광학 렌즈의 에지 영역에서 아포다이제이션 영역의 회절 효과로 인해 플래어 및 고스트 현상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 디컷 렌즈의 단면도.
도 2는 도 1의 디컷 렌즈를 통해 측정된 이미지를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 통해 측정된 이미지를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 위치 별 투과율을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈 내 아포다이제이션 영역의 확대도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아포다이제이션 영역의 변형예를 도시한 도면.
도 8 내지 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈 내 아포다이제이션 영역의 배치 구조에 따른 광 투과율을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 단면도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 통해 측정된 이미지를 도시한 도면 이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 위치 별 투과율을 도시한 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈 내 아포다이제이션 영역의 확대도이다.

도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈(100)는 디컷 렌즈일 수 있다. 상기 광학 렌즈(100)는 적어도 하나 이상의 곡선부(110)와, 적어도 하나 이상의 직선부(120)를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(100)는 원형의 렌즈의 일측이 절개된 형상일 수 있다. 상기 절개된 영역은 상기 직선부(120)를 형성할 수 있다.

상기 곡선부(110)는 단부가 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 직선부(120)는 단부가 직선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 곡선부(110) 및 직선부(120)는 광학 렌즈(110)의 테두리 영역에 배치될 수 있다. 상기 곡선부(110)는 복수로 구비되어 상호 대향하게 배치될 수 있다. 상기 직선부(120)는 복수로 구비되어 상호 대향하게 배치될 수 있다. 상기 곡선부(110)와 상기 직선부(120)는 이웃하게 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈(110)의 외면은 상기 곡선부(110)와 상기 직선부(120)가 교번되게 배치되는 형상일 수 있다.

상기 직선부(120)의 길이는 상기 곡선부(110)의 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 곡선부(110)의 길이는 상기 직선부(120)의 길이 보다 길게 형성될 수 있다.

상기 광학 렌즈(110)는 아포다이제이션(apodization) 영역(140)을 포함할 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 표면에 형성될 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 입사면 또는 출사면에 배치될 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 가장자리에 배치될 수 있다.

상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 직선부(120)와 인접한 상기 광학 렌즈(110)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 직선부(120)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 직선부(120)가 복수로 구비될 경우, 상기 아포다이제이션 영역(140)은 복수로 구비되어 상기 광학 렌즈(110)의 중심을 기준으로 상호 대향하게 배치될 수 있다.

경우에 따라서, 상기 아포다이제이션 영역(140) 중 적어도 일부는 상기 곡선부(110)의 내측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 아포다이제이션 영역(140)의 중앙부는 상기 직선부(120)의 내측에 배치되고, 양 단부는 상기 곡선부(110)의 내측에 배치될 수 있다.

상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 높이를 기준으로 소정의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 상기 광학 렌즈(110)의 높이는 복수의 직선부(120) 간 상하 방향 길이로 정의될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 아포다이제이션 영역(140)은 광투과율이 서로 상이한 복수의 영역을 포함할 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 가장자리로 갈수록 빛이 투과율이 낮아지게 형성될 수 있다.

상기 아포다이제이션 영역(140)은 고차의 회절상을 감소시키는 처리로서, 상기 광학 렌즈(110)의 에지 영역에서 회절 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 표면에 코팅 처리될 수 있다. 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 표면에 잉크가 코팅된 영역일 수 있다. 도 6에서와 같은 아포다이제이션 영역(140) 형성을 위해, 상기 코팅 영역은 상기 광학 렌즈(110)의 가장자리로 갈수록 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 가장자리로 갈수록 상대적으로 어두운 계열의 잉크가 코팅될 수 있다.

한편, 상기 아포다이제이션 영역(140)은 상기 광학 렌즈(110)의 표면에 부착되는 별도의 기구물을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 별도의 기구물을 스페이서를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구조에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광학 렌즈(100)의 에지 영역에서 회절 효과로 인한 플래어 현상을 감소시킬 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광학 렌즈(100)의 가장자리 영역(직선부(120) 배치 영역)에서 빛의 투과율이 급격하게 변화되는 것을 방지할 수 있다. 다르게 말하면, 상기 아포다이제이션 영역(140)으로 인해 상기 광학 렌즈(100)의 Airy Disk 사이즈가 감소되므로, 회절 효과 또한 감소될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 아포다이제이션 영역의 변형예를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 아포다이제이션 영역(140)은 다수의 패턴(180)이 조합된 영역일 수 있다. 상기 패턴(180)의 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 패턴(180)은 상기 광학 렌즈(100)의 가장자리로 갈수록 크기가 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 광학 렌즈(100)의 가장자리로 갈수록 인접한 패턴(180) 간 간격이 가깝게 형성될 수 있다.

도 8 내지 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈 내 아포다이제이션 영역의 배치 구조에 따른 광 투과율을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 광학 렌즈(100)의 영역별 길이는 다음과 같이 정의될 수 있다.

A: 복수의 직선부(120) 간 직선 거리(광학 렌즈의 사이즈)

B: 복수의 곡선부(110) 간 최대 직선 거리(광학 렌즈의 유효경)

C: 직선부(120)에 수직한 방향으로 측정된 아포다이제이션 영역(140)의 두께

도 9를 참조하면, 상기 아포다이제이션 영역(140)을 제외한 상기 광학 렌즈(100)의 중앙 영역에서의 투과율을 1이라 하고, 상기 광학 렌즈(100) 이외의 영역에서의 투과율을 0이라 할 때, 전술한 바와 같이 상기 아포다이제이션 영역(140)에서는 광 투과율이 연속적으로 감소 또는 증가되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상기 C의 크기에 따른 상기 광학 렌즈(100)의 밝기 비율을 도시한 도 10의 도표를 참고하면, 상기 아포다이제이션 영역(140)의 두께가 0.05*A ≤ C ≤ 0.5*A 의 범위를 만족할 경우, 플레어 현상이 방지되면서 원하는 범위 내 밝기를 가질 수 있음을 확인할 수 있다. 상술한 상기 C의 범위에 따른 광학 렌즈(100)의 시뮬레이션 결과는 도 11과 같다. 즉, 아포다이제이션 영역(140)의 두께가 필요 이상 증가 시 상기 광학 렌즈(100)의 광 투과율이 매우 떨어지게 되므로, 광 투과율을 고려한 플레어 현상 방지 범위는 위와 같다.

또한, 상기 복수의 직선부(120) 간 직선 거리 A와, 상기 복수의 곡선부(110) 간 최대 직선 거리 B는 다음의 관계식을 만족할 수 있다.

A=α* B, (0.3 ≤ α≤ 0.9)

여기서, α는 D-cut 비율일 수 있다. 즉, 직경이 A인 원형의 렌즈(nomrmal lens)와 비교하여, α가 위 범위 내일 경우에 상기 광학 렌즈(100)가 원형의 렌즈 대비 만족할 수 있는 밝기 비율을 가지게 되므로(도 12참조), 상기 복수의 직선부(120) 간 직선 거리 A와, 상기 복수의 곡선부(110) 간 최대 직선 거리 B는 위와 같은 관계를 가질 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 외면에 적어도 하나의 직선부와 곡선부를 포함하는 광학 렌즈에 있어서,
   상기 직선부에 인접하는 가장자리에는 플레어 현상을 저감시키기 위한 아포다이제이션(apodization) 영역이 배치되는 광학 렌즈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 아포다이제이션 영역은 광 투과율이 서로 상이한 복수의 영역을 포함하는 광학 렌즈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 아포다이제이션 영역은 가장자리로 갈수록 빛의 투과율이 낮아지게 형성되는 광학 렌즈.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 아포다이제이션 영역은 표면에 잉크가 코팅된 영역이고,
   상기 코팅 영역은 가장자리로 갈수록 두께가 두꺼워지는 광학 렌즈.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 아포다이제이션 영역은 다수의 패턴이 상호 이격되게 배치된 영역이고,
   상기 패턴의 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나를 포함하는 광학 렌즈.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 패턴은 가장자리로 갈수록 크기가 크게 형성되는 광학 렌즈.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 광학 렌즈의 가장자리로 갈수록 인접한 패턴 사이 간격이 가까워지는 광학 렌즈.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 직선부는 복수로 구비되어 중앙을 기준으로 상호 대향하게 배치되고,
   상기 곡선부는 복수로 구비되어 중앙을 기준으로 상호 대향하게 배치되는 광학 렌즈.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 직선부 간 직선 거리를 A라 하고, 상기 직선부에 수직한 방향으로 정의되는 상기 아포다이제이션 영역의 두께를 C라 할 때,
   0.05*A ≤ C ≤ 0.5*A인 광학 렌즈.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 직선부 간 직선 거리를 A라 하고, 상기 복수의 곡선부 간 최대 직선 거리 B라 할 때,
    A=α* B, (0.3 ≤ α≤ 0.9)인 광학 렌즈.
    
11. 이미지 센서;
    이미지 센서와 마주하며, 외면에 적어도 하나의 직선부와 곡선부를 포함하는 광학 렌즈; 및
    상기 광학 렌즈를 수용하는 렌즈배럴을 포함하고,
    상기 직선부에 인접하는 가장자리에는 플레어 현상을 저감시키기 위한 아포다이제이션(apodization) 영역이 배치되는 카메라 모듈.
    

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