KR100965755B1

KR100965755B1 - 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈

Info

Publication number: KR100965755B1
Application number: KR1020080039905A
Authority: KR
Inventors: 노명재
Original assignee: 노명재
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-06-24
Also published as: KR20090114119A

Abstract

본 발명은 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈에 관한 것으로서, 물체측에 비구면의 볼록면을 형성하고 상측으로는 비구면의 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈와; 물체측과 상측 모두에 비구면의 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제2렌즈와; 물체측과 상측 모두에 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 물체측과 상측 모두에 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제4렌즈 및, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 볼록면이나 평면 또는 오목면 중에서 어느 하나로 형성하며 양의 굴절력을 갖는 제5렌즈가 순차 배열되어 상호 접합되는 트리플릿구조의 구면접합렌즈군과; 제1렌즈와 제2렌즈의 사이에 배치하되 제2렌즈측에 밀착 배열시키며 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하여 이루어지며, 상기 제2렌즈에는 제2렌즈의 전/후 방향에 배열되는 제1렌즈와 조리개 및, 제3렌즈 내지 제5렌즈에 의한 구면접합렌즈군이 내부에 삽입되어 지지될 수 있도록 상/하측단부에 지지돌부가 연장 형성되는 기술구성이 개시된다.

휴대형 디스플레이, 광학모듈, 촬영용, 초소형, 초광각, 지지돌부, 광축

Description

휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈{OPTICAL SYSTEM MODULE OF MICROMINI AND SUPER-WIDE ANGLE FOR MOBILE DISPLAY}

본 발명은 휴대폰 등의 휴대형 디스플레이장치에 적합한 촬영용도의 초소형 초광각 광학모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대폰 등 모바일 카메라에 장착하기 위한 초소형 개념과 일안 반사식 카메라(SLR)의 초광각 개념 및 CCTV카메라의 밝은 구경비를 접목하되 비구면의 자유도와 구면의 트리플릿(triplet) 구조에 의한 특성을 최대한 활용함으로써 광범위하고 경제성 있는 광학모듈을 구현할 수 있도록 한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈에 관한 것이다.

일반적으로 휴대형 디스플레이용 카메라(mobile camera)는 화각이 50~60도를 형성하는 것으로서 인물촬영에 적합하도록 구성되는 카메라이며, 통상적으로 상기한 화각을 유지하고 화질 향상에 주안점을 갖는 광학계가 적용되는데, CCD촬상소자를 이용한 CCD카메라 및 CMOS촬상소자를 이용한 CMOS카메라를 그 예로 들 수 있다.

하지만, 상술한 휴대형 디스플레이용 카메라에 사용되는 종래의 휴대형 디스 플레이용 광학렌즈는 소형화의 필요성에 의해 화각이 커지지 못하는 문제점을 안고 있고, 기존의 광각카메라에 사용되는 광학렌즈는 렌즈구성의 특성상 크기를 줄이기가 힘들고 구성이 복잡한 문제점을 가지고 있다.

상기한 문제로 인하여 기존 상용렌즈에 컨버터(converter) 렌즈를 추가로 부착하여 큰 화각으로 화면촬영을 시도하기도 하나, 렌즈의 추가 장착에 따른 번거로움이 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 개선된 안이 시장의 요구에 의하여 안출되고는 있으나, 일반 CCTV카메라용(감시용) 렌즈에서 발전된 렌즈로 화면왜곡이 심하여 촬영용도의 디스플레이용 광학계로 사용하기에는 부적합한 문제점이 있었으며, 이 화면왜곡을 줄이기 위해서는 광학계를 구성하기 위한 렌즈의 구성과 형태가 대단히 복잡해지고 이로 인하여 대량생산 및 경제성이 떨어지는 문제점이 여전히 존재하고 있다.

특히, 다가오는 미래에는 휴대폰 등의 모바일장치를 통하여 화상회의 등을 수행할 수 있고, 기존 1 대 1의 통화방식에 머무르지 않고 그룹 대 그룹의 다자간 통화를 가능하게 하기 위해 휴대형 디스플레이용 카메라에 적합한 소형이면서 광각을 이루는 광학모듈의 개발이 절실하게 요구되고 있으며, 휴대형 디스플레이 카메라에 적합한 화질과 주변광량을 갖도록 하면서 대량생산을 가능하게 하는 광학모듈의 개발 또한 절실히 요구되고 있다.

나아가, 종래의 휴대형 디스플레이용 광학모듈은 초소형 부품으로 이루어지게 되는데, 광학모듈을 위한 렌즈의 결합시 광축 틀어짐이 발생되는 문제점으로 인 하여 광학모듈의 실제 성능이 설계상태에 비해 조립 제조된 이후에 뒤처지는 문제점 및 광축에 대한 조율작업이 별도로 실시되어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 휴대폰 등 모바일 카메라 및 촬영용 소형카메라에 장착하기 위한 초소형 개념과 일안 반사식 카메라(SLR)의 초광각 개념 및 CCTV카메라의 밝은 구경비를 접목하되 비구면의 자유도와 구면의 트리플릿(triplet) 구조에 의한 특성을 최대한 활용함으로써 광범위하게 사용할 수 있으면서 경제성 있는 광학모듈을 구현할 수 있도록 한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 렌즈의 구조개선을 통해 렌즈의 부품 조립상태에서 광축의 틀어짐이나 어긋남 없이 광축을 조정 및 조율할 수 있도록 하고, 양산수율을 높일 수 있도록 하며, 안정된 광학성능의 구현은 물론 초소형이면서 초광각의 특성으로 휴대형 디스플레이장치에 적합하면서 적용범위를 넓힐 수 있도록 하는데 있다.

나아가, 본 발명은 외부 기구물의 보조적인 도움없이도 렌즈상태에서 렌즈의 부품만으로도 렌즈 조립체를 안정성있게 구현할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명은 물체측에 비구면의 볼록면을 형성하고 상측으로는 비구면의 오목 면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈와; 물체측과 상측 모두에 비구면의 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제2렌즈와; 물체측과 상측 모두에 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 물체측과 상측 모두에 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제4렌즈 및, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 볼록면이나 평면 또는 오목면 중에서 어느 하나로 형성하며 양의 굴절력을 갖는 제5렌즈가 순차 배열되어 상호 접합되는 트리플릿구조의 구면접합렌즈군과; 제1렌즈와 제2렌즈의 사이에 배치하되 제2렌즈측에 밀착 배열시키며 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2렌즈에는 제2렌즈의 전/후 방향에 배열되는 제1렌즈와 조리개 및, 제3렌즈 내지 제5렌즈에 의한 구면접합렌즈군이 내부에 삽입되어 지지될 수 있도록 상/하측단부에 지지돌부가 연장 형성되게 한다.

본 발명은 휴대폰 등 모바일 카메라 및 촬영용 소형카메라에 장착하기 위한 초소형 개념과 일안 반사식 카메라(SLR)의 초광각 개념 및 CCTV카메라의 밝은 구경비를 접목하는 기술과 더불어 비구면의 자유도와 구면의 트리플릿 구조의 특성을 최대한 활용한 것으로서 모바일폰이나 소형카메라 등 휴대형 디스플레이 촬영장치에 적합한 초소형 초광각의 특성을 구현할 수 있고 화면왜곡이 없으며 광범위한 적용을 가능하게 하면서도 경제성의 유용함을 제공할 수 있다.

본 발명은 제2렌즈가 렌즈 자체에서 지지돌부를 통하여 선두경인 제1렌즈와 구면접합렌즈군인 트리플릿구조의 제3렌즈 내지 제5렌즈를 내측으로 삽입 지지할 수 있고 조립할 수 있는 구조로 광축 어긋남을 CD나 DVD 픽업(pick-up) 렌즈의 광축 어긋남 공차까지 끌어올릴 수 있어 촬영용의 메가급 카메라에서 절실히 요구되는 광축 조정을 렌즈의 부품상태에서 완벽하게 광축의 조정 및 조율이 가능하게 되고 양산수율을 크게 높일 수 있게 되며, 감시용이 아닌 촬영용도의 광학모듈로 안정된 광학성능은 물론 초소형이면서 초광각의 특성을 구현할 수 있다.

본 발명은 안정적인 렌즈 조립체를 구축할 수 있을 뿐만 아니라 외부 기구물의 보조적인 도움 없이도 렌즈상태에서 렌즈의 부품만으로도 렌즈 조립체를 구현할 수 있고, 외부 환경적인 요인에도 안정적이며, 기존 촬영용도의 광학계에 비해 본 발명에서는 광학모듈의 화각을 일반적인 DSLR(디지털 일안 반사식 카메라)의 초광각 수준으로 끌어올림과 동시에 초광각에도 불구하고 화면왜곡이 없어 선명한 화상을 얻을 수 있다.

본 발명을 첨부한 도면 및 도표를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈은 3매의 트리플릿(triplet) 구조를 갖는 구면접합렌즈(30)(40)(50)와 2매의 비구면렌즈(10)(20)로 형성되는 렌즈계와, 조리개(60)와, 윈도우글라스(70)와, 촬상소자(80)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 렌즈계는 물체측에 비구면의 볼록면(R1)을 갖고 상측으로는 비구면의 오목면(R2)을 갖는 음의 배율렌즈인 제1렌즈(10)와; 물체측과 상측 모두에 비구면의 볼록면(R3)(R4)을 갖는 양의 배율렌즈이며, 상기 제1렌즈(10) 및 다음에 기술되는 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)에 의한 트리플릿(triplet) 구면접합렌즈의 외곽을 내측에서 지지할 수 있도록 상/하측단부에 지지돌부(21)(22)가 연장 형성된 제2렌즈(20)와; 물체측과 상측 모두에 볼록면(R5)(R6)을 갖는 양의 배율렌즈인 제3렌즈(30), 물체측과 상측 모두에 오목면(R7)(R8)을 갖는 음의 배율렌즈인 제4렌즈(40) 및, 물체측에 볼록면(R9)을 갖고 상측으로는 볼록이나 평면 또는 오목 중에서 어느 하나의 선택면(R10)을 갖는 양의 배율렌즈인 제5렌즈(50)가 물체측으로부터 상측으로 순차 배열되되 상호 접합되는 트리플릿(triplet) 구조의 구면접합렌즈군으로 구성되게 한다.

이때, 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)는 조리개(60)의 앞뒤에 각각 배열하되 비구면으로 구성함에 의해 비구면의 적절한 배열위치와 비구면 계수의 사용으로 구면수차를 개선함과 아울러 주변광량비를 상승시키는 작용을 하게 되며, 이에 의해 렌즈의 중심과 주변의 밝기 차이를 해소하게 된다.

상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)는 상호간에 일정간격을 유지하도록 이격 배열시킴이 바람직하다.

상기 비구면인 제1렌즈(10)는 비구면 글라스몰딩프레스(GMP) 성형방식으로 형성함이 바람직하며, 비구면 플라스틱 사출성형방식으로 형성할 수도 있다 할 것이다.

여기서, 제1렌즈(10)를 글라스몰딩프레스 성형방식의 것을 채택함으로써 기 존에 비해 크기(두께)를 줄일 수 있어 초소형화를 구현하는데 유용하고 고화질의 광학성능은 물론 양산성을 증대시킬 수 있게 된다.

상기 제2렌즈(20)는 지지돌부(21)(22)의 연장 형성을 통해 제2렌즈(20)의 전후 방향에 배열되는 제1렌즈(10)와 조리개(60) 및 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)에 의한 트리플릿구조의 구면접합렌즈군을 내부에 삽입하여 지지하는 형태로 조립할 수 있게 되고, 이러한 지지돌부(21)(22)의 구조에 의해 광축 틀어짐이나 어긋남을 사전에 방지할 수 있음은 물론 광축 조정을 부품상태에서 조율할 수 있어 별도의 광축 조율을 제거할 수 있게 되며, 이는 경통부재 등 외부 기구물의 보조적인 도움 없이도 렌즈상태에서 배열되는 렌즈부품을 잡아주는 기능을 하게 되므로 렌즈 부품만으로 완벽한 기능의 렌즈 조립체를 구현할 수 있고 방수를 위한 밀폐처리에 유용함을 제공한다.

상기 제4렌즈(40)는 초고굴절 렌즈로 구성함이 바람직한데, 호야사의 FDS1렌즈나 쇼트사의 SFS렌즈 중에서 선택 사용할 수 있으며, 통상적으로 상기의 초고굴절 렌즈는 두께와 비례하여 투과율이 현저하게 떨어지는 문제점이 있기 때문에 기존 광학계에서는 사용에 많은 제한이 있었으나 본 발명에서는 초소형이고 렌즈배열상 얇은 렌즈이어야 본 발명이 특징으로 하는 광학성능을 발휘할 수 있게 되며, 이에 의해 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)에 의한 구면접합렌즈군에서 투과율 문제에 상관없이 메가급 성능을 위한 색수차를 줄일 수 있음과 더불어 광학전장을 짧게 할 수 있으면서 화질성능을 개선할 수 있게 된다.

상기 제3렌즈(30) 및 제5렌즈(50)는 강도가 있고 열변형 및 화학적 변형이 없는 안정적인 재질을 사용하여 아주 얇게 형성되어 연질특성을 갖는 상기 제4렌즈(40)를 감싸 보호할 수 있도록 하며, 조립과정에서의 부품손실을 방지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)의 상호 접합에 의한 구면접합렌즈군은 트리플릿(triplet)구조와 적합한 곡률반경(R)의 조합으로 구면수차와 색수차 및 비축수차를 보다 효율적이면서 우수하게 개선시키는 기능을 하게 된다.

상기 조리개(60)는 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)의 사이에 배치시키되 제2렌즈(20)측에 최대한 밀착되도록 배열하며, 상기 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴할 수 있게 한다.

상기 조리개(60)의 위치배열은 선두경(제1렌즈)의 크기를 작게 하는 유용함을 제공하므로 생산단가를 절감할 수 있고 렌즈배열의 형태를 단순화시킬 수 있게 된다.

상기 윈도우글라스(70)는 구면접합렌즈군을 형성하는 제5렌즈(50)와 촬상소자(80)와의 사이에 설치되며 상기 촬상소자의 보호 및 이물질 유입 등을 방지되게 한다.

상기 촬상소자(80)는 CCD센서 또는 CMOS센서를 포함하는 구성이며, 빛을 전기적 신호로 전환시켜 영상정보를 입력하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 렌즈계에는 도 3에서 보여주는 바와 같이, 광학필터(90)를 배열하여 광학성능의 향상을 도모할 수도 있는데, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)와의 사이에 설치하되 조리개(60)의 바로 앞에 배열하여 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛 을 사용용도에 따라 파장대별로 구분하여 투과시키는 기능을 수행하도록 구성되게 할 수도 있다.

이때, 상기 광학필터(90)는 일정거리 이격된 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)의 사이에 배치하므로 별도의 삽입공간을 확보하지 않고서도 추가 삽입이 용이하며 광학적 길이에는 영향을 미치지 않게 된다.

그리고, 본 발명에 의한 광학모듈은 비구면인 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)와 3매의 구면렌즈(30)(40)(50)에 의한 구면접합렌즈군에 대하여 적절하게 배율 분배하고 생산성 있는 곡률반경(R)으로 구성함에 의해 양산성을 만족시킬 수 있도록 구성하였고, 광학전장 10mm±1mm, 구경비는 F/2.0~2.5, 화각(시계각)은 80도~113도 사이로 선정하여서 구성하였으며, 다음의 조건 1,2,3을 만족하도록 설계하였다.

[조건 1]

0.7 ≤ B/f ≤ 1.2

여기서, 상기 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 하고, 제5렌즈의 제10면(R10)에서 초점까지의 후면 초점거리(back focal length)를 B라 한다.

[조건 2]

T/f ≤ 4.5

여기서, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제5렌즈(50)까지의 거리를 광학전장 T라 하고, 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 한다.

[조건 3]

1.48≤n≤1.80, 25≤v≤65 [제1렌즈]

1.48≤n≤1.80, 25≤v≤65 [제2렌즈]

1.80≤n≤2.01, 18≤v≤30 [제4렌즈]

여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.

다음의 표 1은 상술한 구성 및 조건을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 광학모듈에 대해서 렌즈의 곡률반경, 중심 간격, 렌즈의 굴절률 및 렌즈의 분산률 등을 분석한 결과를 나타낸 것이다.

[표 1] 본 발명의 일 실시예에 의한 광학모듈의 분석데이터

렌즈면	곡률반경(R)	간격(d)	굴절률(n)	분산률(v)	비고
제1면(R1)	4.9709	0.2285	1.5322	55.48	비구면
제2면(R2)	0.6345	0.9035			비구면
	-	0.0321			조리개
제3면(R3)	1.3646	1.2789	1.5322	55.48	비구면
제4면(R4)	-1.0266	0.0284			비구면
제5면(R5)	3.5540	0.7435	1.7725	49.62
제6면(R6)	-1.5711	-			접합
제7면(R7)	-1.5711	0.1714	1.9229	20.88	접합
제8면(R8)	3.3095	-			접합
제9면(R9)	3.3095	0.5108	1.6968	55.46	접합
제10면(R10)	0	0.2943
	-	0.2142	1.5168	64.20	윈도우글라스
-	-	0.3428			촬상소자

여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.

제1면(R1)의 K = 0.0, AD = 0.946493E-00, AE = -0.155109E+01, AF = -0.154045E+01, AG = -0.635901E-00이며;

제2면(R2)의 K = 0.0, AD = 0.118943E+01, AE = 0.435458E+01, AF = -0.272077E+02, AG = 0.64514E+02이며;

제3면(R3)의 K = 0.0, AD = 0.822911E-01, AE = -0.942924E-01, AF = 0.000000E-00, AG = 0.000000E-00이며;

제4면(R4)의 K = 0.0, AD = 0.190623E-00, AE = 0.392304E-00, AF = 0.000000E-00, AG = 0.000000E-00이다.

이에 따라, 본 발명은 내경을 투영측정기(PROFELE PROJECTOR)에서 측정한 유효경(dl:mm), 구면계(SPHEROMETER)로 전체 렌즈계의 초점거리 측정치를 f, 후면 초점거리를 B, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제5렌즈(50)까지의 거리를 T, 투영검사기에 의한 화각측정치 θ, 해상력측정치의 중심(CR)과 주변(PR)의 구경비(f/dl=F/2.5)라 할 때, 본 발명에 의한 광학계의 렌즈 형상과 렌즈 배열 등이 상기한 바와 같은 조건 1, 2, 3을 모두 만족시키고 있음을 알 수 있다.

즉, [조건 1]

0.7 ≤ B/f ≤ 1.2와,

[조건 2]

T/f ≤ 4.5와,

[조건 3]

1.48≤n≤1.80, 25≤v≤65 [제1렌즈]

1.48≤n≤1.80, 25≤v≤65 [제2렌즈]

1.80≤n≤2.01, 18≤v≤30 [제4렌즈]를 만족시키고 있다.

부연하면, 본 발명에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈은 광학전장 10mm±1mm와 구경비 F/2.0~2.5 및 화각(시계각) 80도~113도의 특성을 갖는 광학성능을 발휘하게 되며, 기존 휴대형 디스플레이용 광학계에서 이루지 못한 화각의 초광각(super wide) 영역을 구현할 수 있어 넓은 시야를 확보할 수 있게 되고 왜곡수차의 개선에 의해 고해상력의 메가급 성능을 얻을 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 수차특성을 나타낸 분석 그래프로서, 도면의 좌측에 위치한 그래프는 자오상면 수차와 구결상면 수차를 각각 광축 상의 0, 0.7, 1.0 영역에서 나타낸 것이고, 도면의 우측 상단에 위치한 그래프는 초점거리에 따른 자오상면 만곡(T: Tangential Field Curvature; + 표시된 곡선) 및 구결상면 만곡(S: Sagittal Field Curvature; × 표시된 곡선)의 비점수차(Astigmatism)를 나타낸 것이고, 도면의 우측 중간에 위치한 그래프는 백분왜곡(Distortion)을 나타낸 것이며, 도면의 우측 하단에 위치한 그래프는 측면색수차(Lateral Color)를 나타낸 것이다.

이러한 도 4의 분석 그래프에 보여주는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈은 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나고 있어 구면수차나 자오상면 수차, 백분왜곡, 색수차의 보정 상태가 양호함을 보여주고 있으며 중심뿐만 아니라 주변의 밝기를 향상시킬 수 있음을 보여주고 있다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 광학성능을 나타낸 그래프로서, MTF(Modulation Transfer Function) 성능곡선을 나타낸 것이며, 도 2의 광선도와 함께 편심공차와 축어긋남 공차에 대 단히 안정적이고 포커싱(focusing)이 좋음은 물론 선명한 화상을 얻을 수 있음을 보여주고 있다.

한편, 본 발명에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각카메라 광학모듈은 도 6 및 도 7에서 보여주는 바와 같이, 도 1을 참조하여 설명한 상술한 구성요소를 모두 포함하되 제1렌즈(10)의 물체측 앞에 구면렌즈인 제6렌즈(100)를 추가 배열함으로써 화면왜곡 없이 화각을 더 넓게 확보할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이때, 제6렌즈(100)의 추가 배열에 따라 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)에 의한 트리플릿구조의 구면접합렌즈군은 기본적인 렌즈배열 내에서 배율 분배 및 곡률반경의 변형이 이루어질 수 있다 할 것이다.

여기서, 상기 제6렌즈(100)는 물체측에 볼록면(R11)을 갖고 상측으로는 오목면(R12)을 갖는 음의 배율렌즈이며, 상측의 오목면(R12)이 제1렌즈(10)의 물체측 볼록면(R1)을 전부 커버할 수 있는 형상으로 형성되게 한다.

이러한 제6렌즈(100)의 추가 배열에 의하면, 화면왜곡현상 없이 90~130의 화각을 갖게 할 수 있으며 넓은 화각에도 선명한 화상을 얻을 수 있게 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각카메라 광학모듈은 도 8 및 도 9에서 보여주는 바와 같이, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 제1렌즈(10) 내지 제6렌즈(100)의 구성요소를 모두 포함하되 제6렌즈(100)의 물체측 앞에 구면렌즈인 제7렌즈(110)를 추가 배열함으로써 화면왜곡 없이 화각을 최대한 넓힘과 동시에 촬상소자(80)의 센서 입사각을 최대한 낮추어 센싱감도를 높일 수 있도록 구성할 수도 있다.

이때, 제7렌즈(110) 및 제6렌즈(100)의 추가 배열에 따라 제3렌즈(30) 내지 제5렌즈(50)에 의한 트리플릿구조의 구면접합렌즈군은 기본적인 렌즈배열 내에서 배율 분배 및 곡률반경의 변형이 이루어질 수 있다 할 것이다.

여기서, 상기 제7렌즈(110)는 물체측에 볼록면(R13)을 갖고 상측으로는 오목면(R14)을 갖는 양의 배율렌즈이며, 상측의 오목면(R14)이 제6렌즈(100)의 물체측 볼록면(R11)을 전부 커버할 수 있는 형상으로 형성되게 한다.

이러한 제6렌즈(100) 및 제7렌즈(110)의 추가 배열에 의하면, 화면왜곡현상 없이 100~140의 화각을 갖게 할 수 있으며, 넓은 화각에도 선명한 화상을 얻을 수 있게 할 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 수차특성을 나타낸 분석 그래프로서, 좌측 그래프는 자오상면 수차와 구결상면 수차를 각각 광축 상의 0, 0.7, 1.0 영역에서 나타낸 것이고, 우측 상단의 그래프는 초점거리에 따른 자오상면 만곡(+ 표시된 곡선) 및 구결상면 만곡(× 표시된 곡선)의 비점수차를 나타낸 것이고, 우측 중간의 그래프는 백분왜곡을 나타낸 것이며, 우측 하단의 그래프는 측면색수차를 나타낸 것이다.

이러한 도 10 및 도 11의 분석 그래프에 보여주는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 제6렌즈 또는 제6렌즈 및 제7렌즈를 포함하는 휴대형 디스플레이용 광학모듈 또한 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나고 있어 구면수차나 자오상면 수차, 백분왜곡, 색수차의 보정 상태가 양호함을 보여주고 있으며 중심뿐만 아니라 주변의 밝기를 향상시킬 수 있음을 보여주고 있다.

또한, 도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제6렌즈 또는 제6렌즈 및 제7렌즈를 포함하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 광학성능을 나타낸 그래프로서, MTF(Modulation Transfer Function) 성능곡선을 나타낸 것이며, 넓은 화각에도 화면왜곡 없이 선명한 화상을 얻을 수 있음을 보여주고 있다.

따라서, 상술한 본 발명의 광학모듈은 CCTV나 어안렌즈 등의 감시용이 아닌 촬영용의 휴대형 디스플레이장치에 적용하여 광범위하게 사용할 수 있음은 물론 저가의 생산이 가능하므로 경제성을 추구할 수 있고 지금까지 휴대형 디스플레이장치에 적용된 바 없는 초광각을 형성시킬 수 있으며, 특히 화면왜곡이 없고 초소형으로 제작할 수 있어 모바일폰이나 소형카메라에 두루 적용하여 사용할 수 있다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 렌즈배열상태를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 의한 도 1의 광선도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학모듈의 렌즈배열상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 있어 도 1의 구성에 대한 광학모듈의 수차특성을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈의 MTF 성능곡선을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광학모듈의 렌즈배열상태를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 도 6의 광선도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광학모듈의 렌즈배열상태를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 의한 도 8의 광선도.

도 10은 본 발명에 있어 도 6의 구성에 대한 광학모듈의 수차특성을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명에 있어 도 8의 구성에 대한 광학모듈의 수차특성을 나타낸 도면.

도 12는 본 발명에 있어 도 6의 MTF 성능곡선을 나타낸 도면.

도 13은 본 발명에 있어 도 8의 MTF 성능곡선을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 제1렌즈 20: 제2렌즈

30: 제3렌즈 40: 제4렌즈

50: 제5렌즈 60: 조리개

70: 윈도우글라스 80: 촬상소자

90: 광학필터

Claims

물체측에 비구면의 볼록면을 형성하고 상측으로는 비구면의 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제1렌즈와;

물체측과 상측 모두에 비구면의 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제2렌즈와;

물체측과 상측 모두에 볼록면을 형성하고 양의 굴절력을 갖는 제3렌즈, 물체측과 상측 모두에 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제4렌즈 및, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 볼록면이나 평면 또는 오목면 중에서 어느 하나로 형성하며 양의 굴절력을 갖는 제5렌즈가 순차 배열되어 상호 접합되는 트리플릿구조의 구면접합렌즈군과;

제1렌즈와 제2렌즈의 사이에 배치하되 제2렌즈측에 밀착 배열시키며 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제2렌즈에는 제2렌즈의 전/후 방향에 배열되는 제1렌즈와 조리개 및, 제3렌즈 내지 제5렌즈에 의한 구면접합렌즈군이 내부에 삽입되어 지지될 수 있도록 상/하측단부에 지지돌부가 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제1렌즈는 글라스몰딩프레스(GMP) 성형으로 렌즈형상구조를 가지며 비구면 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제1렌즈의 물체측 앞으로 물체측에 볼록면을 형성하고 상측으로 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제6렌즈를 추가 배열하여 화각을 더 넓게 확보할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제1렌즈의 물체측 앞으로 물체측에 볼록면을 형성하고 상측으로 오목면을 형성하며 음의 굴절력을 갖는 제6렌즈와; 물체측에 볼록면을 형성하고 상측으로 오목면을 형성하며 양의 굴절력을 갖는 제7렌즈를 추가적으로 순차 배열하여 화각을 최대한 넓힐 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이용 초소형 초광각 광학모듈.