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KR100959165B1 - 초소형 광각 렌즈 - Google Patents

초소형 광각 렌즈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초소형 광각 렌즈에 관한 것으로 이미지 방향으로 볼록하며 정의 굴절력을 갖는 제 1렌즈부재를 포함하고, 상기 제 1렌즈부재의 이미지 방향으로 소정간격 이격되어 배치되고, 상기 제 1렌즈부재와 인접하는 면의 일부분 및 이미지 방향으로 형성된 면이 이미지 방향으로 볼록한 형태를 나타내는 제 2렌즈부재를 포함한다. 그리고, 상기 제 1렌즈부재와 상기 제 2렌즈부재 사이에 위치하여 렌즈의 밝기를 결정하는 조리개를 포함하며, 상기 제 2렌즈부재의 이미지 방향으로 소정간격 이격되어 배치되고, 렌즈 양면이 변곡부를 갖는 제 3렌즈부재를 포함한다.
본 발명에 의하면 광학 구성이 P-P-P를 이루는 광각 렌즈를 사용하며 최소한 2매 이상의 비구면을 사용함에 따라, 초소형 크기를 만족하면서 170도의 화각을 만족하고, 이에 따라 의료용 광학기기나 자동차 전후미 감시용 카메라와 같이 초소형 광각 렌즈를 필요한 곳에 사용될 수 있다.
정의 굴절력, 광각 렌즈, 화각, 초소형

Description

초소형 광각 렌즈{compact imaging lens}
본 발명은 광각 렌즈 길이가 2.5mm~3.5mm 이내로 전체 170도의 화각을 갖으며 의료용 광학기기 및 감시용 카메라 등과 같이 디지털 입력장치의 고체촬상소자에 사용되는 초소형 광각 렌즈에 관한 것이다.
최근에는 CCD나 고체 촬상 소자를 이용한 전자 스틸 카메라나 비디오 카메라의 보급이 급속하게 확대되고 있으며 소형 경량화 및 저가격화 되어가고 있다.
이러한 소형화에 따라 모바일용 카메라, 웹 카메라 등의 소형 카메라 사용이 증가되고 있으며 카메라의 소형화에 수반하여 카메라에 내장되는 결상 광학계에 대해서도 소형 경량화 및 저 가격화가 강력하게 요구되고 있다.
특히, 감시 카메라, 자동차에 장착된 카메라 등에 이용되는 고체촬상소자용의 촬상광학계의 하나인 광학렌즈는 종래부터 많이 제안되었는데, 그 중에서도 전체 150도 정도의 촬상 영역을 갖는 광학렌즈가 많이 사용되고 있다.
하지만, 종래의 상기 광학렌즈는제 1렌즈군, 조리개, 제 2렌즈군이 순서대로 배치되면서 적어도 8개 이상의 렌즈부재로 구성되어 전체 길이가 길며 그 구성이 복잡한 문제가 발생한다. 또한, 8개 이상의 많은 렌즈부재를 구비함에 따라 비용 및 무게의 측면에서 제작의 어려움이 발생한다.
이에, 적은 수의 렌즈부재로 넓은 전체 화각을 제공하며 저렴하고 가벼운 소형 광학 렌즈의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 3개의 렌즈부재를 사용하여 광각 렌즈 전체 길이를 줄여 크기를 소형화시키고, 모든 렌즈부재가 정의 굴절력을 나타내는 P-P-P 광학 구성을 갖음으로 VGA급 이상의 해상도를 갖는 초소형 광각 렌즈를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초소형 광각 렌즈에 있어서, 정의 굴절력을 갖는 3개의 렌즈부재를 사용하여 170도의 넓은 화각을 만족하여 VGA급의 광학 성능을 갖는다.
본 발명의 초소형 광각 렌즈는, 물체 측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력(positive refractive power)을 가지며, 이미지방향으로 볼록한 제 1 렌즈 부재와, 정의 굴절력을 가지며, 이미지방향으로 볼록한 제 2 렌즈 부재와, 정의 굴절력을 가지며, 렌즈 양면이 변곡부를 갖는 제 3 렌즈 부재를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1, 2, 3 렌즈 부재 중 적어도 2개 이상의 렌즈 부재는 비구면 렌즈로 구성된다.
본 발명에서 상기 광각렌즈의 길이는 2.5mm ~ 3.5mm인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 광각렌즈의 화각은 대각으로 130도 이상 170도 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 정의 굴절력을 갖는 3개의 렌즈 부재를 사용하여 광각렌즈를 구성함에 따라 초소형의 사이즈로 의료용 광학기기 및 카메라용 광학계 등 다양하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, P-P-P 광학구조(3개의 렌즈 부재가 모두 정의 굴절력을 나타냄)를 가지므로 170도의 넓은 화각과 VGA급 이상의 해상도를 나타내어 광학 성능이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 광각 렌즈를 나타낸 단면도이다.
도 1 을 참조하면, 제 1렌즈부재(100), 제 2렌즈부재(110), 조리개(120), 제 3렌즈부재(130), 결상면(140) 및 광학부재(150)를 포함한다.
상기 제 1렌즈부재(100)는 광학 렌즈 구성 시 물체쪽에 가장 인접하여 형성되며, 이미지 방향으로 볼록하고, 상기 물체에 의해 입사되는 광을 정의 굴절력(positive refractive power)를 갖고 상기 제 2렌즈부재(110)로 전달한다.
상기 제 2렌즈부재(110)는 상기 제 1렌즈부재(100)의 이미지 방향에 소정간격 이격되어 형성되며, 정의 굴절력(positive refractive power)을 갖고 상기 제 1렌즈부재(100)로부터 입사된 광을 상기 제 3렌즈부재(120)로 전달한다.
그리고, 상기 제 2렌즈부재(110)는 이미지 방향으로 볼록하며 상기 볼록한 부분은 상기 제2렌즈부재(110)의 가로 중심축으로부터 위 아래 대칭적으로 형성된다.
상기 조리개(120)는 상기 제 1렌즈부재(100)와 상기 제 2렌즈부재(110) 사이에 위치하여 렌즈의 밝기를 조절한다. 그리고, 상기 조리개(120)가 상기 제 1렌즈부재(100)에 인접하여 위치하게 되면 상기 조리개(120)의 크기가 과도하게 커져 왜곡수차가 악화 될 수 있기 때문에, 상기 조리개(120)는 상기 제 2렌즈부재(110)에 인접하여 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제 3렌즈부재(120)는 상기 제 2렌즈부재(110)의 이미지 방향으로 소정 간격 이격되어 형성되며, 정의 굴절력(positive refractive power)을 갖고 상기 제 2렌즈부재(110)로부터 입사된 광을 상기 결상면(120)을 매개로 하여 상기 광학부재(130)로 전달한다.
또한, 상기 제 3렌즈부재(130)는 양면이 변곡부를 형성하여 비축수차에 대한 수차성능 보정역할을 할 수 있다.
상기 제 1렌즈부재(100), 제 2렌즈부재(110) 및 제 3렌즈부재(120)는 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있으며, 상기 3매의 렌즈 부재 중 적어도 2매 이상은 비구면으로 형성되어 렌즈의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 광학부재(130)는 광의 굴절력을 갖지 않는 표면이 광 경로 상에 배치되어 있고, 통상에 적외선 제어 코팅을 하여 촬상소자로 입사되는 적외선을 차단할 수 있다.
그리고, 상기 광학부재(130)를 사용하지 않을 경우에는 상기 3매의 렌즈부재(제 1,2,3 렌즈부재) 중 하나의 렌즈 부재에 적외성 제어코팅을 하거나, 렌즈 소재 자체를 적외선을 흡수할 수 있는 소재로 구성하여, 적외선이 촬상소자로 입사되는 것을 최소화할 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 광각 렌즈를 설계하여 측정한 성능을 나타낸 그래프로서, 하기의 표1에 따라 초소형 광각렌즈를 설계하여 얻어지는 데이터를 나타낸다.
렌즈 부재 Focal Length
1 10.504084
2 1.643044
3 42.677795
렌즈 전장 = 3.26mm
Figure 112008005739994-pat00001
상기의 표2는 도 2a 내지 도 2b의 광각 렌즈의 설계 데이터를 나타낸다.
상기의 도 1 내지 도 2b에 따른 본 발명의 내용을 통해 3매의 렌즈부재로 구성된 초소형 광각 렌즈의 효율이 종래의 8개 이상의 많은 렌즈부재로 구성된 광학 렌즈에 비해 그 효율이 향상됨을 알 수 있다.
본 발명에서는 광각 렌즈의 전체 길이를 2.5mm ~ 3.5mm 이내로 하여 카메라 폰용 광각렌즈 모듈, 감시용 카메라, 내시경과 같은 의료용 광학기기 및 자동차 전,후미 카메라용 광학계 등 다양하게 적용하여 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 광각렌즈는 3개의 렌즈부재가 모두 정의 굴절력(positive refractive power)을 갖음에 따라 그 전체 화각이 130도 이상에서 170도의 범위까지 만족(도 3참조)할 수 있으며, VGA급의 해상도를 갖음으로써 초소형의 광학 성능도가 우수한 광각렌즈를 구현할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 광각 렌즈를 나타낸 단면도.
도 2a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 광각 렌즈를 설계하여 측정한 성능을 나타낸 그래프
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광학기기에 적용된 초소형 광각 렌즈의 화각을 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제 1렌즈부재 110 : 제 2렌즈부재
120 : 조리개 130 : 제 3렌즈부재
140 : 결상면 150 : 광학부재

Claims (4)

  1. 물체 측으로부터 순차적으로,
    정의 굴절력(positive refractive power)을 가지며, 이미지방향으로 볼록한 제 1 렌즈 부재와,
    정의 굴절력을 가지며, 이미지방향으로 볼록한 제 2 렌즈 부재와,
    정의 굴절력을 가지며, 렌즈 양면이 변곡부를 갖는 제 3 렌즈 부재를 포함하는 초소형 광각 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 렌즈 부재 중 적어도 2개 이상의 렌즈 부재는 비구면 렌즈로 구성되는 초소형 광각 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광각렌즈의 길이는 2.5mm ~ 3.5mm인 것을 특징으로 하는 초소형 광각렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광각렌즈의 화각은 대각으로 130도 이상 170도 이하인 것을 특징으로 하는 초소형 광각렌즈.
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