KR102628422B1

KR102628422B1 - 촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기

Info

Publication number: KR102628422B1
Application number: KR1020150172486A
Authority: KR
Inventors: 김지성
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2024-01-23
Also published as: KR20170066005A

Abstract

실시예는 대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되는 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하는 제1 렌즈군과, 제3 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하는 제2 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 수학식 1을 만족하는 촬상 렌즈를 제공한다.
<수학식 1>
0.7 < [ FL3 / FL1 ] < 0.9, 여기서, FL1은 제1 렌즈의 초점거리이고, FL3은 제3 렌즈의 초점거리이다.

Description

촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기{IMAGE PICKUP LENS, CAMERA MODULE AND DIGITAL DEVICE INCLUDING THE SAME}

실시예는 촬상 렌즈에 관한 것이다.

촬영 장치를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 기술이 발전하고 있다. 이러한 3차원 영상을 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.

깊이 정보를 획득하는 방법 중 하나는, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하며, 객체로부터 반사된 광을 해석하여 깊이 정보를 추출하는 방식이다. IR 구조광 방식에 따르면, 움직이는 객체에 대하여 원하는 수준의 깊이 분해능(Depth resolution)을 얻기 어려운 문제가 있다.

IR 구조광 방식을 대체하는 기술로 TOF(Time of Flight) 방식이 주목받고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 객체와의 거리를 계산한다.

TOF 방식에 따르는 카메라(이하, TOF 카메라)에 내장되는 카메라 모듈은 레이저 혹은 LED 광원을 이용하기 때문에 카메라 모듈 내에 실장되는 촬상 렌즈들이 광원으로 인한 열의 영향을 받게 된다.

특히, 플라스틱 재질로 이루어지는 촬상 렌즈들의 경우 열로 인해 렌즈들의 초점 위치가 변경되어 왜곡된 영상을 얻게 되는 문제점이 있다.

실시예는 열의 영향을 적게 받을 수 있도록 렌즈를 설계하고, 적은 수의 렌즈로 넓은 화각을 확보할 수 있는 촬상 렌즈를 제공하고자 한다.

실시예는 대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되는 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하는 제1 렌즈군과, 제3 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하는 제2 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 수학식 1을 만족하는 촬상 렌즈를 제공한다.

<수학식 1>

0.7 < [ FL3 / FL1 ] < 0.9, 여기서, FL1은 제1 렌즈의 초점거리이고, FL3은 제3 렌즈의 초점거리이다.

실시예에서, 상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다.

또한, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군 사이에 배치되는 조리개를 더 포함할 수 있다.

그리고, 수학식 2를 만족할 수 있다.

<수학식 2>

1.19 < Fno < 1.45, 여기서, Fno는 렌즈의 개구수이다.

그리고, 수학식 3을 만족할 수 있다.

<수학식 3>

1.7 < [ FO / FI ] < 2.2, 여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, FI는 제2 렌즈군의 초점거리이다.

그리고, 수학식 4를 만족할 수 있다.

<수학식 4>

2.5 < [ FO / EFL ] < 3.0, 여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, EFL은 광학계 전체 초점거리이다.

그리고, 수학식 5를 만족할 수 있다.

<수학식 5>

0.35 < FI / TTLSS_SI < 0.43, 여기서, F1은 제2 렌즈군의 초점거리이고, TTLSS_SI는 조리개로부터 상면까지의 거리이다.

다른 실시예는 상술한 촬상 렌즈; 상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과하는 필터; 및 상기 필터를 투과한 빛을 수용하는 수광소자를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

또 다른 실시예는 상술한 카메라 모듈을 포함하는 디지털 기기를 제공한다.

실시예에 따른 촬상 렌즈는 광각의 시야각을 가지고 저왜곡 영상을 구현할 수 있다.

도 1은 촬상 렌즈의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 촬상 렌즈 내의 각각의 렌즈의 두께와 이격 거리를 나타낸 도면이다.
도 3은 촬상 렌즈의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 촬상 렌즈 내의 각각의 렌즈의 두께와 이격 거리를 나타낸 도면이다.
도 5는 촬상 렌즈의 제1 실시예의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 6은 촬상 렌즈의 제2 실시예의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차, 비점수차, 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, '대상면'이라 함은 광축을 기준으로 하여 대상측(object side)을 향하는 렌즈의 면을 의미하며, '결상면'이라 함은 광축을 기준으로 하여 결상측(image side)을 향하는 렌즈의 면을 의미한다.

또한, 본 발명에서 렌즈의 "+ 파워"는 평행광을 수렴시키는 수렴 렌즈를 나타내며, 렌즈의 "- 파워"는 평행광을 발산시키는 발산 렌즈를 나타낸다.

도 1은 촬상 렌즈의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 2는 촬상 렌즈의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 촬상 렌즈의 제1 실시예와 제2 실시예는 대상측에서부터 결상측으로 순서대로 배치되는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)를 포함하는 제1 렌즈군(I)과, 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 포함하는 제2 렌즈군(II)을 포함한다.

제1 렌즈(110)의 전면에는 셔터(Shutter)가 포함될 수 있으며, 제1 렌즈군(I)과 제2 렌즈군(II) 사이에 조리개(AS)가 배치될 수 있는데, 조리개(AS)는 가변 조리개일 수 있다. 그리고, 광학 필터(160)와 수광소자(170)가 순서대로 포함되어 카메라 모듈 내의 촬상 렌즈를 이룰 수 있으며, 광학 필터(160)는 적외선 필터(Infrared Ray Filter), 커버 글래스 등을 포함할 수 있다.

그리고, 수광소자(170)는 이미지 센서일 수 있으며, 이미지 센서는 제5 렌즈(150)에서 입사된 광을 감지할 수 있다.

도 1과 도 2에서, 'S11'은 제1 렌즈(110)의 대상면, 'S12'는 제1 렌즈(110)의 결상면이고, 'S21'은 제2 렌즈(120)의 대상면, 'S22'는 제2 렌즈(120)의 결상면이고, 'S31'은 제3 렌즈(130)의 대상면, 'S32'는 제3 렌즈(130)의 결상면이고, 'S41'은 제4 렌즈(140)의 대상면, 'S42'는 제4 렌즈(140)의 결상면이고, 'S51'은 제5 렌즈(150)의 대상면, 'S52'는 제5 렌즈(150)의 결상면이다. 그리고, 'S61'은 광학 필터(160)의 대상면이고, 'S62'는 광학 필터(160)의 결상면이다.

광학 필터(160)는 적외선 필터 등의 평판 형상의 광학 부재가 배치되며, 커버 글래스는 광학 부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버 글래스일 수 있고, 수광소자(170)는 인쇄회로기판(미도시) 상에 적층되는 이미지 센서(image sensor)일 수 있다.

본 실시예에서 제1 렌즈군(I)의 제1 렌즈(110)는 물체 측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 렌즈(110)는 대상면(S11)이 볼록하고 결상면(S12)이 오목할 수 있으며, 음의 굴절률을 가질 수 있다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈(110)는 제2 렌즈 내지 제5 렌즈(120~150)에 비해 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 이러한 제1 렌즈(110)의 형상은 제1 렌즈(110)의 대상면(S11)과 결상면(S12)을 통해 입사되는 모든 빛이 제2 렌즈(1250)의 대상면(S21)으로 입사되도록 도와줄 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 넓은 화각을 구현할 수 있다.

그리고, 제2 렌즈(120)는 제1 렌즈(110)의 결상면(S12)으로부터 이격되어 배치될 수 있고, 양면이 볼록하거나 대상면(S21)이 볼록하고 결상면(S22)이 오목할 수 있으며, 양의 굴절률을 가질 수 있다.

또한, 제2 렌즈군(II)에서 제3 렌즈(130)는 대상면(S31)과 결상면(S32)이 모두 볼록하거나, 대상면(S31)이 플랫하거나 오목하며 결상면(S32)은 볼록할 수 있으며, 양의 굴절력을 가질 수 있다. 그리고, 제4 렌즈(140)는 대상면(S41)과 결상면(S42)이 모두 볼록하거나, 대상면(S41)이 플랫하거나 오목하고 결상면(S42)이 볼록하며, 양의 굴절력을 가질 수 있다. 그리고, 제5 렌즈(150)는 대상면(S51)과 결상면(S52)이 모두 볼록하거나, 대상면(S51)이 볼록하거나 결상면(S52)이 플랫하거나 오목하며, 양의 굴절력을 가질 수 있다.

상술한 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110~150) 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있는데, 비구면이 렌즈들의 일면이나 양면에 형성되면, 각종 수차, 예를 들면 구면 수차, 코마 수차 및 왜곡 수차 등의 보정에 우수할 수 있다.

또한, 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110~150)가 모두 플라스틱 재질로 제작되면, 유리로 제작되었을 때보다 제조비용을 크게 절감할 수 있다.

그리고, 실시예에 따른 렌즈는 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위하여 렌즈의 표면이 코팅처리 될 수 있다.

한편, 제1 실시예와 제2 실시예는 아래와 같은 수학식 1을 만족할 수 있다.

<수학식 1>

0.7 < [ FL3 / FL1 ] < 0.9

여기서, FL1은 제1 렌즈의 초점거리이고, FL3은 제3 렌즈의 초점거리이다.

수학식 1은 해상도의 주된 영향을 주는 제3 렌즈의 초점거리와 제1 렌즈의 초점거리에 관한 것이다. 여기서, [ FL3 / FL1 ] 값이 0.7보다 작거나 0.9보다 크게 되면 해상도가 하락하여 광학계의 성능을 얻기 어렵게 된다.

그리고, 제1 실시예와 제2 실시예는 아래와 같은 수학식 2를 만족할 수 있다.

<수학식 2>

1.19 < Fno < 1.45

여기서, Fno는 렌즈의 개구수이다.

수학식 2는 렌즈의 개구수에 관한 것이며 렌즈의 밝기를 나타내는 수치이다.

그리고, Fno의 값이 1.19 보다 작으면, 렌즈 구경이 심하게 커지거나 렌즈의 크기가 커져 광학계가 무거워지게 되며, Fno의 값이 1.45 보다 커지면, 광학시스템이 목적으로 하는 밝은 광학계를 구현할 수 없게 된다.

또한, 제1 실시예와 제2 실시예는 아래와 같은 수학식 3을 만족할 수 있다.

<수학식 3>

1.7 < [ FO / FI ] < 2.2

여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, FI는 제2 렌즈군의 초점거리이다.

수학식 3은 조리개를 기준으로 물체측 초점거리와 상면측 초점거리의 비에 관한 것이다.

[ FO / FI ]의 값이 1.7 보다 작아지면 물체측 음의 굴절력이 작아지게 되어 광각을 구현하기는 용이하게 되나 왜곡이 증가하게 되는 단점이 있다.

그리고, [ FO / FI ]의 값이 2.2 보다 커지면 광학계의 크기를 작게 구현할 수 는 있으나 유효경이 작아지게 되므로 수차보정이 어려워지게 된다.

한편, 제1 실시예와 제2 실시예는 아래와 같은 수학식 4를 만족할 수 있다.

<수학식 4>

2.5 < [ FO / EFL ] < 3.0

여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, EFL은 광학계 전체 초점거리이다.

수학식 4는 제1 렌즈군의 초점거리를 광학계 전체 초점거리로 나눈 비에 관한 것으로, [ FO / EFL ]의 값이 2.5 보다 작아지면 물체측 렌즈군의 굴절력이 작아져 물체측으로 첫 번째 위치한 제1 렌즈의 구경이 커지게 되고, [ FO / EFL ]의 값이 3.0 보다 커지면 물체측 렌즈군의 초점거리가 길어져 화각을 크게 하기 어렵게 된다.

수학식 3과 수학식 4는 TOF 센서가 실장되는 카메라 모듈에서 플라스틱 재질로 형성된 렌즈들이 광원으로부터의 열에 의해 영향받지 않도록 렌즈를 설계할 수 있도록 해 준다.

다시 말해서, 수학식 3과 수학식 4에서의 조리개를 기준으로 물체측 초점거리와 상면측 초점거리의 비와, 제1 렌즈군의 초점거리를 광학계 전체 초점거리로 나눈 비의 하한값과 상한값 사이의 값을 만족하도록 설계된 렌즈는 플라스틱 재질로 형성된 렌즈들이 열로 인한 형태의 변형으로 초점이 변하는 것을 방지할 수 있어 왜곡되지 않은 영상을 구현해 줄 수 있다.

그리고, 제1 실시예와 제2 실시예는 아래와 같은 수학식 5를 만족할 수 있다.

<수학식 5>

0.35 < FI / TTLSS_SI < 0.43

여기서, F1은 제2 렌즈군의 초점거리이고, TTLSS_SI는 조리개로부터 상면까지의 거리이다.

수학식 5는 제2 렌즈군의 초점거리와 조리개부터 상면까지의 거리의 관계식이며, FI / TTLSS_SI 의 값이 0.35 보다 작아지거나 0.43 보다 커지게 되면 광학계의 크기가 커지지 않고는 수차보정이 어려워진다.

표 1은 촬상 렌즈의 제1 실시예의 각 렌즈들의 곡률반경, 두께 또는 거리, 굴절률 및 아베수를 나타낸다. 여기서, 곡률 반경과 두께 또는 거리의 단위는 밀리미터이다.

그리고, 곡률반경이 큰 경우는 대상측의 표면이 오목하거나 볼록한 경우, 즉 곡률반경이 - 또는 +를 가지는 것을 고려하지 않은 곡률반경의 절대값의 크기를 고려한 것이다.

	곡률반경(R)	두께 또는 거리(d)	굴절률(Nd)	아베수(Vd)
S11	93.475917	1.2	1.5465	56.5
S12	1.458347	0.9227885
S21	2.5083524	1.2782218	1.5465	56.5
S22	3.7995463	0.3389461
AS(stop)	Infinity	0.1833115
S31	14.406124	1.1402007	1.5465	56.5
S32	-1.354853	0.4088985
S41	-2.354472	1.0224259	1.5442	56
S42	-1.716244	0.1
S51	1.6158772	0.6124974	1.5465	56.5
S52	1.7756221	0.4427096
S61	Infinity	0.3	1.517	64.2
S62	Infinity	0.77
S71	Infinity	-0.02

표 1에서 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120), 조리개(AS), 제3 렌즈 내지 제5 렌즈(130~150) 및 광학 필터(160)의 대상면 및 결상면의 곡률과 상면(S71)의 곡률이 차례로 기재되고 있으며, 곡률이 양(+)인 경우 물체 측으로 휘어진 경우이고 음(-)인 경우 수광소자 측으로 휘어진 경우이다.

곡률이 무한(Infinity)인 경우 플랫(flat)한 경우이고, 각각의 대상면에 대응하여 두께가 기재되고, 결상면에 대응하여 인접한 렌즈 등과의 거리가 기재되고 있다.

도 2를 참조하면, 광축상에서 제1 렌즈(110)의 대상면(S11)으로부터 결상면(S12)까지의 거리(두께)(d1)는 1.2mm이고, 제2 렌즈(120)의 대상면(S21)으로부터 결상면(S22)까지의 거리(두께)(d3)는 1.2782218mm이며, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)는 제1 렌즈(110)의 결상면(S12)으로부터 제2 렌즈(120)의 대상면(S21)까지의 거리(d2) 0.9227885mm만큼 이격되어 광축상에 배치될 수 있다.

그리고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이에 조리개(AS)가 배치될 수 있는데, 조리개(AS)로부터 제2 렌즈(120)의 결상면(S22)과의 거리(d4)는 0.3389461mm이고, 조리개(AS)로부터 제3 렌즈(130)의 대상면(S31)과의 거리(d5)는 0.1833115mm로 d5가 d4보다 더 작다.

다시 말해서, 조리개(AS)가 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이에서 제3 렌즈(130)에 더 근접하게 배치될 수 있고, 이로 인해 렌즈의 해상도를 좌우하는 렌즈의 개구수(Fno)가 1.19 < Fno < 1.45를 만족하여 해상도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 상술한 조건식들을 만족할 수 있도록 제1 실시예의 촬상 렌즈는 표 1에 기재된 각 렌즈의 곡률반경, 거리(두께), 굴절률 및 아베수에 따라 제작될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 각각의 렌즈는 표면에 반사 방지 또는 표면 경도 향상을 위해 코팅처리될 수 있다.

표 2는 제1 실시예에서 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 F)를 나타낸다.

	k	A	B	C	D	E	F
S11	-30	0.003359	-9.57E-05	2.02E-06	0	0	0
S12	-1.85734	0.01006	-0.00344	0.000197	0	0	0
S21	-2.75247	-0.02736	0.006647	-0.00059	0	0	0
S22	12.82473	0.013099	0.027003	-0.01072	0.015054	-6.48E-20	9.18E-22
S31	-30	-0.02006	-0.00079	-0.01077	0.006486	0	0
S32	-4.61013	-0.08231	0.024469	-0.01601	-0.00051	0	0
S41	-23.1403	0.055877	-0.02402	0.005569	-0.00062	0	0
S42	-2.16391	-0.00148	-1.58E-05	0.002384	-0.00043	0	0
S51	-2.64997	-0.03636	0.003754	-0.0008	0.000106	0	0
S52	-0.55568	-0.09207	0.017313	-0.00273	0.00014	0	0

도 5는 촬상 렌즈의 제1 실시예의 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 향상될 수 있다. 여기서, 도 5의 종구면수차에 관한 그래프는 파장이 840nm, 850nm, 860nm인 광에 대한 종구면수차를 나타낸다.

표 3은 촬상 렌즈의 제2 실시예의 곡률반경, 두께 또는 거리, 굴절률 및 아베수를 나타낸다. 여기서, 곡률 반경과 두께 또는 거리의 단위는 밀리미터이다. 곡률반경이 큰 경우는 대상측의 표면이 오목하거나 볼록한 경우, 즉 곡률반경이 - 또는 +를 가지는 것을 고려하지 않은 곡률반경의 절대값의 크기를 고려한 것이다.

	곡률반경(R)	두께 또는 거리(d)	굴절률(Nd)	아베수(Vd)
S11	-427.1726	1.2	1.5465	56.5
S12	1.533002	1.0449018
S21	2.6035725	1.1273072	1.5465	56.5
S22	3.6967435	0.3517651
AS(stop)	Infinity	0.32684
S31	5.6645356	1.1613362	1.5465	56.5
S32	-1.300799	0.3716505
S41	-1.591422	0.8767904	1.5442	56.0
S42	-1.672233	0.1
S51	1.4121975	0.5478988	1.5465	56.5
S52	1.5909062	0.5115101
S61	Infinity	0.3	1.517	64.2
S62	Infinity	0.75
S71	Infinity	-0.011334

표 3에서 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120), 조리개(AS), 제3 렌즈 내지 제5 렌즈(130~150) 및 광학 필터(160)의 대상면 및 결상면의 곡률과 상면(S71)의 곡률이 차례로 기재되고 있으며, 곡률이 양(+)인 경우 물체 측으로 휘어진 경우이고 음(-)인 경우 수광소자 측으로 휘어진 경우이다.

표 1을 참조하면, 제1 실시예에서 제1 렌즈(110)의 대상면(S11)의 곡률반경은 93.475917로 볼록한 형태이나, 제2 실시에에서 제1 렌즈(110)의 대상면(S11)의 곡률반경은 -427.1726으로 대상면(S11)이 전체적으로 볼록한 형태이나 광축을 중심으로 중앙부가 오목할 수 있다.

도 4를 참조하면, 광축상에서 제1 렌즈(110)의 대상면(S11)으로부터 결상면(S12)까지의 거리(두께)(d1)는 1.2mm이고, 제2 렌즈(120)의 대상면(S21)으로부터 결상면(S22)까지의 거리(두께)(d3)는 1.1273072mm이며, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120)는 제1 렌즈(110)의 결상면(S12)으로부터 제2 렌즈(120)의 대상면(S21)까지의 거리(d2) 1.0449018mm만큼 이격되어 광축상에 배치될 수 있다.

그리고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이에 조리개(AS)가 배치될 수 있는데, 조리개(AS)로부터 제2 렌즈(120)의 결상면(S22)과의 거리(d4)는 0.3517651mm이고, 조리개(AS)로부터 제3 렌즈(130)의 대상면(S31)과의 거리(d5)는 0.3517651mm로 d5가 d4보다 더 작다.

그리고, 상술한 조건식들을 만족할 수 있도록 제2 실시예의 촬상 렌즈는 표 3에 기재된 각 렌즈의 곡률반경, 거리(두께), 굴절률 및 아베수에 따라 제작될 수 있다.

표 4는 제2 실시예에서 각 렌즈면의 코닉상수(k) 및 비구면계수(A 내지 F)를 나타낸다.

	k	A	B	C	D	E	F
S11	-30	0.003931	-1.39E-04	3.89E-06	0	0	0
S12	-1.99793	0.011286	-0.0034	0.000204	0	0	0
S21	-2.11965	-0.03727	0.005665	-0.00026	0	0	0
S22	11.23593	-0.00631	0.033258	-0.01745	0.007829	0.00E+00	0.00E+00
S31	-8.75068	-0.01234	0.004638	-0.00471	0.001136	0	0
S32	-4.20178	-0.06528	0.024636	-0.01554	0.001783	0	0
S41	-10.7216	0.029662	-0.02429	0.005914	-0.00077	0	0
S42	-0.40151	0.025736	-1.39E-03	0.002233	-0.00018	0	0
S51	-3.07418	-0.03519	0.003177	-0.00088	0.000136	0	0
S52	-1.07424	-0.07817	0.016706	-0.00307	0.000236	0	0

도 6은 촬상 렌즈의 제2 실시예의 수차도를 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 6의 종구면수차에 관한 그래프는 파장이 840nm, 850nm, 860nm인 광에 대한 종구면수차를 나타낸다.

도 6에서, Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미하며, 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 향상될 수 있다.

상술한 촬상 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, VR(Virtual Reality) 헤드셋, 디지털 카메라, 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있다. 특히, 광각을 구현하면서도 촬영된 영상의 왜곡을 최소화해야 하는 TOF 센서가 장착된 디지털 기기에 장착되어 시스템의 효율성을 극대화할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 제1 렌즈 120: 제2 렌즈
130: 제3 렌즈 140: 제4 렌즈
150: 제5 렌즈 160: 광학 필터
170: 수광소자 AS: 조리개

Claims

대상측으로부터 결상측으로 순서대로 배치되는 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하는 제1 렌즈군과, 제3 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하는 제2 렌즈군; 및 광축을 기준으로 상기 제2 렌즈의 결상면과 상기 제3 렌즈의 대상면 사이에 배치되는 조리개를 포함하고,
상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
상기 조리개는 상기 제2 렌즈의 결상면보다 상기 제3 렌즈의 대상면에 더 가깝게 배치되고,
상기 제1 렌즈의 결상면과 상기 제2 렌즈의 대상면 사이의 거리는 광축에서 가장 길고, 광축과 멀어질수록 짧아지고,
상기 제4 렌즈의 결상면과 상기 제5 렌즈의 대상면 사이의 거리는 광축에서 가장 짧고, 광축과 멀어질수록 길어지는 적외선용 촬상 렌즈.
제1 항에 있어서,
상기 제2 렌즈의 대상면(S21)은 볼록하고 결상면(S22)은 오목하고,
상기 제4 렌즈의 대상면(S41)은 플랫하거나 오목하고 결상면(S42)은 볼록하고,
상기 제5 렌즈의 대상면(S51)은 볼록하고 결상면(S52)은 플랫하거나 오목한 적외선용 촬상 렌즈.
제2 항에 있어서,
상기 제3 렌즈의 결상면(S32)은 볼록한 적외선용 촬상 렌즈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 결상면과 상기 제2 렌즈의 대상면 사이의 광축상 거리, 상기 제2 렌즈의 결상면과 상기 제3 렌즈의 대상면 사이의 광축상 거리, 상기 제3 렌즈의 결상면과 상기 제4 렌즈의 대상면 사이의 광축상 거리, 상기 제4 렌즈의 결상면과 상기 제5 렌즈의 대상면 사이의 광축상 거리 중 상기 제4 렌즈의 결상면과 상기 제5 렌즈의 대상면 사이의 광축상 거리가 가장 짧은 적외선용 촬상 렌즈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 아베수 차이의 최대값은 0.5인 적외선용 촬상 렌즈.
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제1 항에 있어서,
수학식 1을 만족하는 적외선용 촬상 렌즈.
<수학식 1>
0.7 < | FL3 / FL1 | < 0.9, 여기서, FL1은 제1 렌즈의 초점거리이고, FL3은 제3 렌즈의 초점거리이다.
제1 항에 있어서,
수학식 2를 만족하는 적외선용 촬상 렌즈.
<수학식 2>
1.19 < Fno < 1.45, 여기서, Fno는 렌즈의 개구수이다.
제1 항에 있어서,
수학식 3을 만족하는 적외선용 촬상 렌즈.
<수학식 3>
1.7 < | FO / FI | < 2.2, 여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, FI는 제2 렌즈군의 초점거리이다.
제1 항에 있어서,
수학식 4를 만족하는 적외선용 촬상 렌즈.
<수학식 4>
2.5 < | FO / EFL |< 3.0, 여기서, FO는 제1 렌즈군의 초점거리이고, EFL은 광학계 전체 초점거리이다.
제1 항에 있어서,
수학식 5를 만족하는 적외선용 촬상 렌즈.
<수학식 5>
0.35 < FI / TTLSS_SI < 0.43, 여기서, F1은 제2 렌즈군의 초점거리이고, TTLSS_SI는 조리개로부터 상면까지의 거리이다.
제1 항 내지 제 5항 및 제8항 내지 제12 항 중 어느 한 항의 적외선용 촬상 렌즈;
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과하는 적외선 필터; 및
상기 적외선 필터를 투과한 빛을 수용하는 수광소자를 포함하는 카메라 모듈.
제13 항의 카메라 모듈을 포함하는 디지털 기기.