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KR101917228B1 - 촬상 렌즈 - Google Patents

촬상 렌즈 Download PDF

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KR101917228B1
KR101917228B1 KR1020110081732A KR20110081732A KR101917228B1 KR 101917228 B1 KR101917228 B1 KR 101917228B1 KR 1020110081732 A KR1020110081732 A KR 1020110081732A KR 20110081732 A KR20110081732 A KR 20110081732A KR 101917228 B1 KR101917228 B1 KR 101917228B1
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lens
image
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imaging
object side
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유용학
박진영
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 초광각 촬상 렌즈에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 초광각 촬상 렌즈는 물체측으로부터 순서대로, 음(-)의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 양(+)의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및 양(+)의 굴절력을 갖는 제6렌즈를 포함하며, 결상면의 최대 상고의 60%되는 지점의 높이를 Y6, 이미지 센서의 액티브 영역내의 결상면의 최대 상고인 대각선의 절반값을 Y10이라 할 때, 0.5 < Y6/Y10 < 0.55의 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 촬상 렌즈이다.
종래 5매의 렌즈를 이용하여 고해상도의 촬상 렌즈를 구성하는 시도가 이루어진 바 있다. 5매의 렌즈는 각각 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 물체측으로부터 순서대로 PNNPN(+--+-), PNPNN(+-+--) 또는 PPNPN(++-+-)의 구조로 촬상 렌즈를 구성하였다. 그런데, 위와 같은 구조의 촬상 모듈은 경우에 따라 만족스러운 광학 특성 혹은 수차 특성을 나타내지 못하고 있으며, 이에 새로운 파워 구조의 고해상도 촬상 렌즈가 요구되고 있다.
본 발명은 상고를 높임으로써, 결상면의 모서리 부분에 상가림 현상이 발생되지 않아 센서 및 알고리즘으로 왜곡 보정을 수행하지 않아도 영상을 구현할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
물체측으로부터 순서대로,
음(-)의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
양(+)의 굴절력을 갖는 제4렌즈;
음(-)의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및
양(+)의 굴절력을 갖는 제6렌즈를 포함하며,
이미지 센서의 액티브 영역내의 결상면의 최대상고인 대각선의 절반값을 Y10, 렌즈계의 최대 입사각의 60%로 입사하는 빛이 결상면에서 결상되는 위치의 상고를 Y6라 할 때,
0.5 < Y6/Y10 < 0.55
의 조건식을 만족하는 초광각 촬상 렌즈가 제공된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에서, 결상면의 상고를 Y, 제1렌즈의 물체측 표면으로의 입사각을 u라 할 때, 0.9 < Y/(2*f*tan(u/2)) < 1.2의 조건식을 만족한다.
또, 상기 제 1 렌즈의 상측면의 semi-diameter를 SD S2, 상기 제 1 렌즈의 상측 면의 곡률 반경을 RDY S2라 할 때, 0.9 < SD S2/RDY S2 < 0.95의 조건식을 만족한다.
또한, 결상면의 상고를 Y, 상기 촬상 렌즈의 전체초점거리를 f, 광학계의 최대 반화각을 Θd라 할 때, -0.5 < Y/(f*tanΘd )< 0의 조건식을 만족한다.
더불어, 상기 제1렌즈는 물체측면으로 볼록한 메이스커스 형상이다.
또, 상기 제2렌즈는 적어도 한면이 비구면이다.
게다가, 상기 제3렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제6렌즈는 물체측면과 상측면이 모두가 볼록한 형상이다.
또, 상기 제5렌즈는 물체측면과 상측면이 모두가 오목한 형상이다.
그리고, 상기 제5렌즈 및 상기 제6렌즈는 서로 접합되어 있다.
또한, 상기 제5렌즈 및 상기 제6렌즈는 서로 소정 간격으로 이격되어 있다.
본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈는 상고를 높일 수 있어, 결상면의 모서리 부분에 상가림 현상이 발생되지 않아 센서 및 알고리즘으로 왜곡 보정을 수행하지 않아도 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈의 구성도
도 2는 본 발명에 적용된 결상면의 상고를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 3은 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈와 비교예의 촬상 렌즈를 통한 광빔이 결상면에 결상된 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면
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), 제6렌즈(60), 필터(70) 및 수광소자(90)가 배치된 구성을 갖는다.
피사체의 영상 정보에 해당하는 광은 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50), 제6렌즈(60) 및 필터(70)를 통과하여 상기 수광소자(90)에 입사된다.
본 발명의 초광각 촬상렌즈(Image lens)는 상기 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 제5렌즈(50), 제6렌즈(60)를 포함하는 6매의 렌즈로 구성되어 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈는 상고를 높일 수 있어, 결상면의 모서리 부분에 상가림 현상이 발생되지 않는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈는 스테레오그래픽(Stereographic) 방식의 투사영법을 사용하여 센서의 이미지 높이를 확보하면서 주변광량비와 고분해능을 구현할 수 있다.
또, 상기 수광소자(90)에는 커버 글래스(80)이 배치될 수 있다.
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(-)의 굴절력을 가지며, 물체측면(S1)으로 볼록한 메이스커스 형상이다.
또, 상기 제2렌즈(20)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 적어도 한면이 비구면이다.
그리고, 상기 제3렌즈(30), 상기 제4렌즈(40) 및 상기 제6렌즈(60)는 양(+)의 굴절력을 가지고, 물체측면과 상측면이 모두가 볼록한 형상이고, 상기 제5렌즈(50)는 음(-)의 굴절력을 가지며 물체측면과 상측면이 모두가 오목한 형상이다.
또, 상기 제5렌즈(50) 및 상기 제6렌즈(60)는 하나의 렌즈군을 형성하며, 서로 접합되거나 또는 서로 소정 간격으로 이격되어 배치되어 있다.
참고로, 도 1의 'S1'은 제1렌즈(10)의 물체측면이고, 'S2'는 제1렌즈(10)의 상측면이고, 'S3'는 제2렌즈(20)의 물체측면이고, 'S4'는 제2렌즈(20)의 상측측면이고, 'S5'는 제3렌즈(30)의 물체측면이고, 'S6'은 제3렌즈(30)의 상측면이고, 'S7'은 제4렌즈(40)의 물체측면이고, 'S8'은 제4렌즈(40)의 상측면이고, 'S9'는 제5렌즈(50)의 물체측면이고, 'S10'은 제5렌즈(50)의 상측면이고, 'S11'와 'S12'는 제6렌즈(60)의 물체측면과 상측면이고, 'S13'와 'S14'는 필터(70)의 물체측면과 상측면이다.
상기 필터(70)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나의 필터이다. 필터(70)로서, 적외선 필터가 적용되는 경우, 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 수광소자(90)에 전달되지 않도록 차단한다. 또한, 적외선 필터는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출시킨다.
상기 수광소자(90)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] 0.9 < SD S2/RDY S2 < 0.95
[조건식 2] -0.5 < Y/(f*tanΘd) < 0
[조건식 3] 0.5 < Y6/Y10 < 0.55
[조건식 4] 0.9 < Y/(2*f*tan(u/2)) < 1.2
여기서, SD S2 : 제 1 렌즈의 상측면의 semi-diameter
RDY S2 : 제 1 렌즈의 상측면의 곡률 반경
Y : 결상면의 상고
f : 촬상 렌즈의 전체초점거리
Θd : 광학계의 최대 반화각
Y6 : 렌즈계의 최대 입사각의 60%로 입사하는 빛이 결상면에서 결상되는 위치의 상고
Y10 : 이미지 센서의 액티브 영역내의 결상면의 최대상고인 대각선의 절반값
u : 제1렌즈의 물체측 표면으로의 입사각
조건식 1은 제1렌즈(10)의 가공성 확보를 규정하고, 조건식 2와 4는 스테레오 그래픽(Stereographic) 방식의 투사 조건을 규정하며, 조건식 3은 왜곡을 제거에 대한 조건이다.
그리고, 상고는 결상면에 맺힌 상의 높이로 정의되며, 단위는 mm이다.
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.
Figure 112011063605220-pat00001
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 상술한 조건식에 부합되는 실시예를 보여준다.
실시예
Θd(FOV/2) 98
TTL 18
Y 2.24
f 1.02
표 1을 참조하면, 상고 'Y'는 도 2에 도시된 바와 같이, 최대 반화각인 'Θd'는 98°이고, 제 1 렌즈에서 결상면까지의 거리인 광학 'TTL'은 18mm이고, 결상면의 대각선의 절반값인 결상면의 상고 'Y'는 2.24mm이고, 촬상 렌즈의 전체초점거리 'f'는 1.02이다.
다음 표 2의 실시예는 표 1의 실시예에 비해 보다 구체적인 실시예를 보여준다.
면 번호 Material 곡률반경(R) 두께 또는 거리(d) 굴절률(N)
1* 글래스 13.4752389651 0.884709713505 1.883
2* 4.75743907524 3.11316705518
3* 플라스틱 2.84182427785 0.8 1.535
4* 0.853169759875 2.00157063458
5* 글래스 23.0529728319 1.94657295028 1.84666
6* -5.9139580845 0.940151235593
Stop Infinity 1.3
8* 플라스틱 5.16460652831 1.48869278599 1.535
9* -1.62403135829 0.1
10* 글래스 -8.49840930864 0.486 1.922859
11* 글래스 3.26397517462 2.874 1.620141
12* -3.26397517462 0.1000
13* IR 필터 Infinity 0.4000 1.516798
14* Infinity 0.860813684671
15* 커버글래스 Infinity 0.4000 1.516798
17* Infinity 0.1043
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
3* -7.17888024266 -0.2104168240153 0.00506480424131 -0.000702529903152 5.7223627534e-005 -2.5857822654e-006 5.04325444364e-008
4* -0.843506733099 -0.0935154377641 0.0111559679708 0.00202118011268 -0.00082165718523 -0.000107875318328 1.88465951809e-005
8* 8.64848245529 -0.0368859242747 0.00521940328382 0.00030094567962 -0.00102333697547
9* -1.00847673283 0.012748565704 -0.00514549516548 0.00295596031934 -0.00063932148679
도 3은 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈와 비교예의 촬상 렌즈를 통한 광빔이 결상면에 결상된 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈는 상고를 높일 수 있어, 결상면의 모서리 부분에 상가림 현상이 발생되지 않아 센서 및 알고리즘으로 왜곡 보정을 수행하지 않아도 영상을 구현할 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈와 다른 광학계를 갖는 통상적인 비교예의 촬상 렌즈를 통한 광빔(A)는 결상면(100) 전체에 결상되지 않아, 결상면(100) 가장자리 영역(110)(해칭된 영역)에 상가림 현상이 발생되어, 센서 및 알고리즘으로 왜곡을 보정하고 있다.
여기서, 비교예의 촬상 렌즈는 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈와 렌즈의 형상 및 구성이 동일하더라도, 전술된 제 1 내지 4의 조건을 만족하지 않는 촬상 렌즈로 정의될 수 있으며, 그 종류가 무수히 많아 구체적으로 설명하지 않는다.
반면에, 본 발명에 따른 초광각 촬상 렌즈는 상술된 바와 같이, 상고 높이를 높일 수 있는 광학 렌즈로, 광빔이 도 3의 'B'와 같이 결상면(100) 전체를 커버하도록 결상됨으로써, 상가림 현상이 발생되지 않는 것이다.
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 (10)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    음(-)의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖고 물체측 표면이 볼록한 형상인 제2렌즈;
    양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
    양(+)의 굴절력을 갖고 물체측 표면이 볼록한 형상인 제4렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및
    양(+)의 굴절력을 갖는 제6렌즈를 포함하며,
    이미지 센서의 액티브 영역내의 결상면의 최대 상고인 대각선의 절반값을 Y10, 렌즈계의 최대 입사각의 60%로 입사하는 빛이 결상면에서 결상되는 위치의 상고를 Y6라 할 때,
    0.5 < Y6/Y10 < 0.55 의 조건식을 만족하고,
    결상면의 상고를 Y, 촬상렌즈의 전체 초점거리를 f, 제1렌즈의 물체측 표면으로의 입사각을 u라 할 때,
    0.9 < Y/(2*f*tan(u/2)) < 1.2 의 조건식을 만족하는 초광각 촬상 렌즈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈의 상측면의 semi-diameter를 SD S2, 상기 제 1 렌즈의 상측 면의 곡률 반경을 RDY S2라 할 때,
    0.9 < SD S2/RDY S2 < 0.95
    의 조건식을 만족하는 초광각 촬상 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    결상면의 상고를 Y, 상기 촬상 렌즈의 전체초점거리를 f, 광학계의 최대 반화각을 Θd라 할 때,
    -0.5 < Y/(f*tanΘd) < 0
    의 조건식을 만족하는 초광각 촬상 렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1렌즈는,
    물체측면으로 볼록한 메이스커스 형상인 초광각 촬상 렌즈.

  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 적어도 한면이 비구면인 초광각 촬상 렌즈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3렌즈와 상기 제6렌즈는 물체측면과 상측면이 모두가 볼록한 형상인 초광각 촬상 렌즈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 물체측면과 상측면이 모두가 오목한 형상인 초광각 촬상 렌즈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제5렌즈 및 상기 제6렌즈는 서로 접합되어 있는 초광각 촬상 렌즈.





  10. 삭제
KR1020110081732A 2011-08-17 2011-08-17 촬상 렌즈 Active KR101917228B1 (ko)

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