KR20210142078A - Wide-field imaging lens and optical image capturing device for electronic mobile devices - Google Patents

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KR20210142078A
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스테판 에브게니에비치 이바노프
빅토리아 세르게예브나 카이다라코바
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Abstract

The present invention relates to a wide-field imaging lens and an optical image capturing device for an electronic mobile device, which comprises: a first lens element having positive refractive power; a second lens element having negative refractive power, whose surface toward an object is convex in a paraxial region and whose surface toward an image is concave in the paraxial region; a third lens element having positive refractive power, whose surface toward the object is convex in the paraxial region and whose surface toward the image is concave in the paraxial region; a fourth lens element whose surface toward the object is concave in the paraxial region and whose surface toward the image is convex in the paraxial region; and a fifth lens element whose surface toward the object is convex in the paraxial region and whose surface toward the image is concave in the paraxial region, wherein the fourth lens element and the fifth lens element have opposite refractive power. In addition, an aperture stop, the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element are sequentially disposed to be joined optically to each other and the surface of each of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is aspherical.

Description

전자 모바일 장치를 위한 광대역 이미징 렌즈 및 광학 이미지 캡처 장치{WIDE-FIELD IMAGING LENS AND OPTICAL IMAGE CAPTURING DEVICE FOR ELECTRONIC MOBILE DEVICES}WIDE-FIELD IMAGING LENS AND OPTICAL IMAGE CAPTURING DEVICE FOR ELECTRONIC MOBILE DEVICES

이하의 일 실시 예들은 PDA 스캐너, 웹 카메라 및 휴대용 디지털 카메라가 내장된 휴대 전화, 스마트 폰 또는 태블릿과 같은 전자 모바일 장치를 위한 광대역 이미징 렌즈 및 광대역 이미징 렌즈를 포함한 광학 이미지 캡처 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to an optical image capture device including a wideband imaging lens and a wideband imaging lens for an electronic mobile device such as a cell phone, a smart phone or a tablet with a built-in PDA scanner, a web camera, and a portable digital camera.

스마트 폰 및 태블릿과 같은 휴대용 장치의 인기가 높아지면서 낮은 초점 넘버(F-넘버)로 고해상도 영상을 제공하는 이미지 캡처 장치, 렌즈 또는 렌즈 어레이와 같은 소형 광학 이미징 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 고품질의 컴팩트한 광학 이미징 시스템이 시장의 주류가 되었다.The growing popularity of portable devices such as smartphones and tablets is driving the demand for compact optical imaging devices, such as image capture devices, lenses, or lens arrays, that provide high-resolution images with low focal numbers (F-numbers). High-quality, compact optical imaging systems have become the mainstream of the market.

당업계에 잘 알려진 바와 같이, 렌즈는 이미지를 포착하는 센서(이미지 센서)에 이미지를 제공한다.As is well known in the art, a lens provides an image to a sensor that captures the image (image sensor).

동시에 현대 시장에서 센서 시스템 기술의 발전은 센서 픽셀 크기의 감소를 수반하며, 이는 필연적으로 소형 고해상도 렌즈(compact high-resolution lenses) 제작에 대한 요구 사항을 제시한다.At the same time, advances in sensor system technology in the modern market are accompanied by a reduction in sensor pixel size, which inevitably places demands on the manufacture of compact high-resolution lenses.

따라서, 본 개시의 목적은 광학 설계 측면에서 사용되는 전자 장치가 부과하는 물리적 제약 하에서 높은 광학 효율과 고해상도로 이미지를 캡처 할 수 있는 콤팩트한 이미징 렌즈를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a compact imaging lens capable of capturing images with high optical efficiency and high resolution under physical constraints imposed by electronic devices used in terms of optical design.

동시에 높은 화질, 넓은 시야, 큰 조리개 비율 및 적은 수의 렌즈 요소를 동시에 달성하는 것은 어렵다.At the same time, it is difficult to achieve high image quality, wide field of view, large aperture ratio and small number of lens elements at the same time.

이 경우 고해상도 이미지를 얻으려면 다음 조건을 충족해야 한다.In this case, to obtain a high-resolution image, the following conditions must be met.

- 낮은 초점 넘버 < 2.0 (이하, F-넘버), 렌즈의 초점 거리 대 조리개 직경의 비율에 의해 결정되고 해상도의 회절 한계(diffraction limit)를 설정;- low focal number < 2.0 (hereafter F-number), determined by the ratio of the focal length to the aperture diameter of the lens and setting the diffraction limit of the resolution;

- 렌즈 에어리 회절 디스크(lens Airy diffraction disk)의 직경에 해당하는 기하학적 이상 값에 대한 이상을 보정하는 기능;- a function of correcting anomalies for geometrical anomalies corresponding to the diameter of a lens Airy diffraction disk;

- 이미징 렌즈의 표면 프로파일(surface profile)형성 가능성. 위의 특성을 가진 시중의 광학 렌즈는 제조시 높은 정밀도를 요구하는 복잡한 표면 프로파일을 가짐;- Possibility of forming a surface profile of an imaging lens. Commercial optical lenses with the above characteristics have complex surface profiles that require high precision in manufacturing;

- 대량 생산에 사용되는 컴팩트한 디자인 (초점 거리, 총 대물 렌즈 길이(TTL; total objective length) 및 렌즈 배열의 적은 수의 요소에 필적하는 짧음).- Compact design used in mass production (short comparable to focal length, total objective length (TTL) and fewer elements in the lens array).

휴대용 전자 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 광학 이미지 캡처 장치 및 광학 광대역 렌즈 어셈블리가 당업계에 알려져 있다.A variety of optical image capture devices and optical broadband lens assemblies are known in the art for use with portable electronic devices.

하지만, 종래의 렌즈의 경우는 해상도가 낮거나, 총 대물 렌즈 길이가 다소 큰 것과 같은 문제점을 가지고 있다. However, the conventional lens has problems such as low resolution or a rather large total objective lens length.

따라서, 해상도를 높이고, 광대역 이미징 렌즈를 소형화하는 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a technique for increasing resolution and miniaturizing a wideband imaging lens.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광축을 따라 물체에서 이미지 측까지 순차적으로 위치하는 조리개 스탑, 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소, 제5 렌즈 요소가 광학적으로 결합된 광대역 이미징 렌즈에 있어서, 광대역 이미징 렌즈는 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소의 각각의 표면은 비구면(aspheric)이고, 상기 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력(positive refractive power)을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력(negative refractive power)을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역(paraxial region)에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제3 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제4 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소는 반대 굴절력(opposite refractive power)을 가지고, 상기 제4 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제4 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제5 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하다.The aperture stop, the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element sequentially positioned from the object to the image side along the optical axis according to an embodiment of the present disclosure are optically A combined broadband imaging lens, wherein each surface of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is aspheric , wherein the first lens element has a positive refractive power, the second lens element has a negative refractive power, and the object-side surface of the second lens element is paraxial region), the image-facing surface of the second lens element is concave in the paraxial region, the third lens element has positive refractive power, and the object-facing surface of the third lens element is convex in the paraxial region, the image-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region, the fourth lens element and the fifth lens element have opposite refractive power, and the object-side surface of the fourth lens element is convex in the paraxial region wherein the image-side surface of the fourth lens element is convex in the paraxial region, the object-side surface of the fifth lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the fifth lens element is concave in the paraxial region do.

이때, 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록할 수 있다.In this case, the object-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region.

이때, 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록할 수 있다.In this case, the object-side surface of the first lens element may be concave in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region.

이때, 상기 제4 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가질 수 있다.In this case, the fourth lens element may have a positive refractive power, and the fifth lens element may have a negative refractive power.

이때, 상기 제4 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가질 수 있다.In this case, the fourth lens element may have a negative refractive power, and the fifth lens element may have a positive refractive power.

이때, 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소는 아래의 <수학식 1> - <수학식 8>을 만족하도록 구성될 수 있다.In this case, the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element are configured to satisfy the following <Equation 1> - <Equation 8> can

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 7][Equation 7]

0,34 < OT/TTL < 0,50,34 < OT/TTL < 0,5

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률(refractive index) 이고, n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고, n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고, v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버(Abbe number) 이고, v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, OT는 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소 및 상기 제3 렌즈 요소 전체 두께이고, TTL은 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리 이다.where f is the focal length of the wideband imaging lens, f 1 is the focal length of the first lens element, f 2 is the focal length of the second lens element, and f 3 is the focal length of the third lens element , n 1 is the refractive index of the first lens element, n 2 is the refractive index of the second lens element, n 3 is the refractive index of the third lens element, v 1 is the first lens element is the Abbe number of , v 2 is the Abbe number of the second lens element, v 3 is the Abbe number of the third lens element, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element, OT is the total thickness of the first lens element, the second lens element and the third lens element, and TTL is the distance between the object-side surface and the image surface of the first lens element. is the axis distance.

이때, 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나에 적어도 하나의 표면에 적용되는 회절 렌즈 요소(DOE; Diffractive Optical Element)를 더 포함할 수 있다.In this case, a diffractive lens element (DOE) applied to at least one surface of at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element. Element) may be further included.

이때, 상기 회절 렌즈 요소는, 방사선의 파장에 필적하는 피치로 편면 또는 곡면에 제공되는 릴리프-위상 환형 미세 구조(relief-phase annular microstructure)일 수 있다.In this case, the diffractive lens element may be a relief-phase annular microstructure provided on one surface or a curved surface with a pitch comparable to the wavelength of the radiation.

이때, 상기 회절 렌즈 요소는, 색 수차(chromatic aberrations)와 기하학 수차(geometric aberrations)를 제거하는데 기여하도록 구성되고 배치될 수 있다.In this case, the diffractive lens element may be constructed and arranged to contribute to eliminating chromatic aberrations and geometric aberrations.

이때, 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나는 플라스틱으로 제조될 수 있다.In this case, at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element may be made of plastic.

이때, 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나는 광학 유리로 제조될 수 있다.In this case, at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element may be made of optical glass.

이때, 아래의 <수학식 14>가 충족될 수 있다.In this case, the following <Equation 14> may be satisfied.

[수학식 14][Equation 14]

1.545 < n < 1.743,1.545 < n < 1.743,

여기서, n은 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 각각의 굴절률이다.Here, n is the refractive index of each of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈, IR 필터 및 센서가 광학적으로 결합된 광학 이미지 캡처 장치에 있어서, 광학 이미지 캡처 장치는, 상기 광대역 이미징 렌즈는 광축을 따라 물체에서 이미지 측까지 순차적으로 위치하는 조리개 스탑, 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소, 제5 렌즈 요소가 광학적으로 결합되고, 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소의 각각의 표면은 비구면이고, 상기 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제3 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제4 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소는 반대 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제4 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제5 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하다.In an optical image capture device optically coupled to a broadband imaging lens, an IR filter, and a sensor according to an embodiment of the present disclosure, the optical image capture device includes: The wideband imaging lens is sequentially positioned from an object to an image side along an optical axis an aperture stop, the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element are optically coupled, the first lens element, the second lens element, the third lens each surface of the element, the fourth lens element, and the fifth lens element is aspherical, the first lens element has a positive refractive power, the second lens element has a negative refractive power, and the second lens element wherein the object-side surface of the second lens element is convex in the paraxial region, the image-side surface of the second lens element is concave in the paraxial region, the third lens element has positive refractive power, and the object-side surface of the third lens element is paraxial convex in the region, the image-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region, the fourth lens element and the fifth lens element have opposite refractive powers, and the object-side surface of the fourth lens element is in the paraxial region wherein the image-side surface of the fourth lens element is convex in the paraxial region, the object-side surface of the fifth lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the fifth lens element is concave in the paraxial region do.

이때, 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록할 수 있다.In this case, the object-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region.

이때, 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록할 수 있다.In this case, the object-side surface of the first lens element may be concave in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element may be convex in the paraxial region.

이때, 상기 제4 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가질 수 있다.In this case, the fourth lens element may have a positive refractive power, and the fifth lens element may have a negative refractive power.

이때, 상기 제4 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가질 수 있다.In this case, the fourth lens element may have a negative refractive power, and the fifth lens element may have a positive refractive power.

이때, 아래의 <수학식 11>이 충족될 수 있다.In this case, the following <Equation 11> may be satisfied.

[수학식 11][Equation 11]

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, BFL은 상기 IR 필터를 고려하지 않고 상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면에서 이미지 표면까지의 초점 거리의 후면 세그먼트이다.Here, BFL is the rear segment of the focal length from the image side surface to the image surface of the fifth lens element without considering the IR filter.

이때, 아래의 <수학식 17>이 충족될 수 있다.In this case, the following <Equation 17> may be satisfied.

[수학식 17][Equation 17]

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, TTL은 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 방향 거리 이고, ImgH는 결과 이미지의 대각선의 절반 이다.where TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element and the image surface, and ImgH is half the diagonal of the resulting image.

이때, 상기 센서는, 광 검출기 어레이(photodetector array)일 수 있다.In this case, the sensor may be a photodetector array.

도 1a는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 개략도를 도시한 도면이다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 본 발명에 따른 회절 렌즈 요소(DOE; Diffractive Optical Element)를 갖는 광대역 이미징 렌즈의 개략도를 도시한 도면이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 일부의 개략도로, 렌즈 요소 L5의 이미지 측 표면으로부터 이미지 표면까지 측정된 초점 거리의 후방 세그먼트(BFL; back segment of focal length)를 도시한 도면이다.
도 2b는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5를 통한 광선 투과의 개략도를 도시한 도면이다.
도 2c는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5의 치수(dimensions)의 개략도를 도시한 도면이다.
도 2d는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5를 통해 센서로의 광선 투과의 개략도를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률(field curvature)을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상(lateral color)을 도시한 도면이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 광대역 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상을 도시한 도면이다.
도 14는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.
도 15는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 16은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상을 도시한 도면이다.1A is a diagram illustrating a schematic diagram of a wideband imaging lens according to an embodiment.
1B is a schematic diagram of a wideband imaging lens having a diffractive optical element (DOE) according to the present invention, according to an embodiment.
FIG. 2A is a schematic diagram of a portion of a broadband imaging lens according to an embodiment, showing the back segment of focal length (BFL) measured from the image side surface to the image surface of a lens element L5;
2B shows a schematic diagram of light transmission through lens elements L1-L5 according to an embodiment.
Figure 2c shows a schematic diagram of the dimensions of the lens elements L1-L5 according to an embodiment.
2D shows a schematic diagram of the transmission of light to a sensor through lens elements L1-L5 according to an embodiment;
3 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to another embodiment.
5 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to another embodiment.
6 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.
7 is a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.
8 is a diagram illustrating a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.
10 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband lens according to another embodiment.
11 is a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.
12 is a diagram illustrating a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.
13 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.
14 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband lens according to another embodiment.
15 is a diagram illustrating a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.
16 is a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.
17 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the essence, order, or order of the component is not limited by the term. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.

이하에서는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 모바일 장치를 위한 광대역 이미징 렌즈 및 광학 이미지 캡처 장치를 첨부된 도 1 내지 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, according to an embodiment of the present disclosure A broadband imaging lens and an optical image capture device for an electronic mobile device will be described in detail with reference to the accompanying FIGS.

본 개시는 광학적 특성을 유지하면서 양산에서 제조할 수 있도록 하는 낮은 F-넘버, 소수의 렌즈 요소, 다소 단순한 렌즈 표면과 같은 렌즈 파라메터를 유지하면서 더 높은 이미지 해상도를 특징으로 하는 내장된 광대역 이미징 렌즈와 광학 이미지 캡처 장치를 제공하는 것이다.The present disclosure discloses a built-in wideband imaging lens featuring higher image resolution while maintaining lens parameters such as a low F-number, fewer lens elements, and a rather simple lens surface allowing for mass production while maintaining optical properties and An optical image capture device is provided.

또한, 본 개시는 전자 장치에서 사용하기 위한 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 콤팩트한 광대역 이미징 렌즈 및 광학 이미지 캡쳐 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명이 해결하는 주요 작업은 다음과 같다.Further, the present disclosure is directed to providing a compact wideband imaging lens and optical image capture device including a wideband imaging lens for use in an electronic device. The main tasks to be solved by the present invention are as follows.

- 낮은 F-넘버 < 2, 적은 수의 렌즈 요소(5 개의 렌즈 요소)와 같은 렌즈 파라메터로 더 높은 이미지 해상도 제공한다.- Provides higher image resolution with lens parameters such as lower F-numbers < 2, fewer lens elements (5 lens elements).

- 렌즈 표면의 다소 간단한 프로파일로 광학 특성을 보존하면서 대량 생산을 할 수 있다.- A rather simple profile of the lens surface allows mass production while preserving optical properties.

- 초점 거리, 총 렌즈 길이(TTL; total lens length) 및 렌즈 배열에서 적은 수의 요소(5 개의 렌즈 요소)에 비교할 수 있는, 대량 생산에 사용되는 컴팩트한 광대역 이미징 렌즈 디자인을 제공한다.- Provides a compact, wideband imaging lens design for mass production, comparable to focal length, total lens length (TTL) and a small number of elements (five lens elements) in a lens arrangement.

첨부된 도면 1-17 및 표 1-9를 참조하여 광대역 이미징 렌즈 및 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 바람직한 3가지의 실시 예가 아래에 제시된다.Three preferred embodiments of a wideband imaging lens and an optical image capture device including a wideband imaging lens are presented below with reference to the accompanying drawings 1-17 and Tables 1-9.

본 개시에 따른 광대역 이미징 렌즈의 렌즈는 통상적으로 그룹으로 결합되고, 그룹으로 결합된 렌즈들은 굴절력 (광학 파워)에 기여하는 '파워 파트(power part)' 또는 각종 이상 교정을 담당하는 이른바 '보정 파트(correcting part)'로 구분될 수 있다.The lenses of the broadband imaging lens according to the present disclosure are typically combined in a group, and the lenses combined in the group are a 'power part' contributing to refractive power (optical power) or a so-called 'correction part' responsible for correcting various abnormalities (correcting part)'.

본 개시에 따른 5 개의 렌즈 요소로 구성된 광대역 이미징 렌즈의 개략도가 도 1a에 도시되어 있다.A schematic diagram of a broadband imaging lens composed of five lens elements according to the present disclosure is shown in FIG. 1A .

도 1a는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 개략도를 도시한 도면이다.1A is a diagram illustrating a schematic diagram of a wideband imaging lens according to an embodiment.

본 개시는 광대역 이미징 렌즈의 렌즈 파라메터의 관계를 실험적 연구를 통해 확인하였으며, 광대역 이미징 렌즈에 고해상도를 제공한다. 본 개시에 따른 광대역 이미징 렌즈는 5 개의 렌즈 요소로 구성된다(도 1a 참조). 이 경우, 제1, 제2 및 제3 렌즈 요소(L1, L2, L3)는 조건부로 소위 파워 파트를 형성하고, 렌즈의 제4 및 제5 렌즈 요소(L4, L5)는 조건부로 렌즈 보정 파트를 형성하고 기하학적 및 색 수차(chromatic aberrations) 보정을 제공한다.The present disclosure confirms the relationship between lens parameters of a wideband imaging lens through an experimental study, and provides a high resolution to a wideband imaging lens. The broadband imaging lens according to the present disclosure is composed of five lens elements (see FIG. 1A ). In this case, the first, second and third lens elements L1, L2, L3 conditionally form a so-called power part, and the fourth and fifth lens elements L4, L5 of the lens conditionally form a lens correction part. and provides correction of geometric and chromatic aberrations.

이 경우, 본 개시는 다음의 <수학식 1> - <수학식 8>이 충족된다.In this case, in the present disclosure, the following <Equation 1> - <Equation 8> are satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00011
Figure pat00011

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00012
Figure pat00012

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00013
Figure pat00013

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00014
Figure pat00014

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00015
Figure pat00015

[수학식 7][Equation 7]

0,34 < OT/TTL < 0,50,34 < OT/TTL < 0,5

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서, here,

f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f is the focal length of the broadband imaging lens,

f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 1 is the focal length of the first lens element,

f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 2 is the focal length of the second lens element,

f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 3 is the focal length of the third lens element,

n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률(refractive index) 이고,n 1 is the refractive index of the first lens element,

n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 2 is the refractive index of the second lens element,

n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 3 is the refractive index of the third lens element,

v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버(Abbe number) 이고,v 1 is the Abbe number of the first lens element,

v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 2 is the Abbe number of the second lens element,

v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 3 is the Abbe number of the third lens element,

v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element,

v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element,

OT는 상기 제1 렌즈 요소 L1, 상기 제2 렌즈 요소 L2 및 상기 제3 렌즈 요소 L3의 전체 두께이고, OT is the total thickness of the first lens element L1, the second lens element L2 and the third lens element L3,

TTL은 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리, 즉, 이미징 렌즈의 총 길이 이다.TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element and the image surface, ie the total length of the imaging lens.

이 경우, <수학식 1> - <수학식 7>은 기하학 수차(geometric aberrations) 감소에 기여하고 <수학식 8>은 색 수차(chromatic aberrations) 보상에 기여한다.In this case, <Equation 1> - <Equation 7> contribute to reduction of geometric aberrations, and <Equation 8> contributes to compensation of chromatic aberrations.

또한, 도 1b는 본 개시에 따른 5개 구성 요소의 광대역 이미징 렌즈의 구조를 보여준다.1B also shows the structure of a five-component broadband imaging lens according to the present disclosure.

도 1b는 일 실시 예에 따른 본 발명에 따른 회절 렌즈 요소(DOE; Diffractive Optical Element)를 갖는 광대역 이미징 렌즈의 개략도를 도시한 도면이다.1B is a schematic diagram of a wideband imaging lens having a diffractive optical element (DOE) according to the present invention, according to an embodiment.

각 구성 요소는 단일 렌즈, 회절 렌즈 요소(DOE; Diffractive Optical Element) 또는 하나의 광학 표면과 양쪽 광학 표면 모두에 적용되는 회절 구조(diffractive structure)를 가진 렌즈 요소로 구성된 결합된 구성 요소(combined component)의 형태로 만들어질 수 있다.Each component is a single lens, a diffractive optical element (DOE) or a combined component consisting of a lens element with a diffractive structure applied to one optical surface and both optical surfaces. can be made in the form of

결합된 구성 요소의 경우, 등가 아베 넘버(equivalent Abbe number)는 <수학식 9>에 의해 결정된다.In the case of the combined component, the equivalent Abbe number is determined by <Equation 9>.

[수학식 9][Equation 9]

v → vi eq: vi eq

Figure pat00017
v → vi eq: vi eq
Figure pat00017

여기서, i는 렌즈 요소의 번호이고,where i is the number of the lens element,

vi는 i 번째 렌즈 요소의 아베 넘버이고, vi is the Abbe number of the i-th lens element,

vDOE는 회절 렌즈 요소(DOE)의 아베 넘버이고, vDOE is the Abbe number of the diffractive lens element (DOE),

φi는 i 번째 렌즈 요소의 광학(굴절) 파워이고, φi is the optical (refractive) power of the i-th lens element,

φDOE는 회절 렌즈 요소(DOE)의 광학 파워이고,φDOE is the optical power of the diffractive lens element (DOE),

φi eq는 i 번째 렌즈 요소와 DOE에 해당하는 광학 파워이고, φi eq is the optical power corresponding to the i-th lens element and DOE,

vi eq는 i 번째 렌즈 요소와 DOE에 해당하는 아베 넘버이다.vi eq is the Abbe number corresponding to the i-th lens element and DOE.

제공된 <수학식 1> - <수학식 9 >에 추가하여, 실험 연구를 통해 본 개시에 따른 소형 광대역 이미징 렌즈(compact wide-field imaging lens)에 대해 다음과 같은 <수학식 10>을 얻었다.In addition to the provided <Equation 1> - <Equation 9>, the following <Equation 10> was obtained for a compact wide-field imaging lens according to the present disclosure through an experimental study.

[수학식 10][Equation 10]

LTmin ≥ 0.3 mm,LTmin ≥ 0.3 mm,

여기서, LTmin은 각 렌즈 L1-L5의 두께의 최소값이다.Here, LTmin is the minimum value of the thickness of each lens L1-L5.

<수학식 10>은 이미징 렌즈에서 렌즈 요소의 제조 및 배열을 위한 최적의 조건을 제공한다.<Equation 10> provides optimal conditions for manufacturing and arranging the lens element in the imaging lens.

도 2a는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 일부의 개략도로, 렌즈 요소 L5의 이미지 측 표면으로부터 이미지 표면까지 측정된 초점 거리의 후방 세그먼트(BFL; back segment of focal length)를 도시한 도면이다.2A is a schematic diagram of a portion of a broadband imaging lens according to an embodiment, showing the back segment of focal length (BFL) measured from the image side surface to the image surface of a lens element L5;

이 경우, 광대역 이미징 렌즈에서 다음의 <수학식 11>이 충족된다.In this case, the following <Equation 11> is satisfied in the wideband imaging lens.

[수학식 11][Equation 11]

Figure pat00018
Figure pat00018

여기서, BFL은 IR 필터를 고려하지 않고 렌즈 요소 L5의 이미지 측면에서 이미지 표면까지 측정된 초점 거리의 뒤쪽 부분이다.Here, BFL is the posterior part of the focal length measured from the image side of the lens element L5 to the image surface without taking into account the IR filter.

<수학식 11>은 렌즈와 센서(이미지 수신기)의 기계적 도킹(mechanical docking)과 자동 초점 수단 배치를 위한 최적의 조건을 제공한다.<Equation 11> provides optimal conditions for mechanical docking of a lens and a sensor (image receiver) and arrangement of an autofocus means.

도 2b는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5를 통한 광선 투과의 개략도를 도시한 도면이다.2B shows a schematic diagram of light transmission through lens elements L1-L5 according to an embodiment.

[수학식 12][Equation 12]

0.6684 < ZCRC < 0.9640.6684 < ZCRC < 0.964

여기서, ZCRC는 광학 표면에서 굴절 후 광학 축(optical axis)과 주 광선(chief ray) 사이의 각도 α에 대한 광선의 Z 방향 코사인이다(도 2b 참조).Here, ZCRC is the Z-direction cosine of the ray with respect to the angle α between the optical axis and the chief ray after refraction at the optical surface (see Fig. 2b).

[수학식 13][Equation 13]

3.12° < ICRA < 58.71°,3.12° < ICRA < 58.71°,

여기서, ICRA는 광학 표면에서 주광선(chief ray)의 입사각이다(도 2b참조).Here, ICRA is the angle of incidence of the chief ray at the optical surface (see Fig. 2b).

[수학식 14][Equation 14]

1.545 < n < 1.743,1.545 < n < 1.743,

여기서, n은 5 개 렌즈 요소 각각의 굴절률이다. where n is the refractive index of each of the five lens elements.

이 경우, <수학식 12> - <수학식 14>를 준수하면 렌즈에서 높은 상대 조도를 유지하고 기하학 수차(geometric aberrations) 보정을 단순화할 수 있다.In this case, if <Equation 12> - <Equation 14> are followed, it is possible to maintain high relative illuminance in the lens and to simplify correction of geometric aberrations.

[수학식 15][Equation 15]

23.8° < CRA < 33.79 °,23.8° < CRA < 33.79°,

여기서, CRA는 주광선과 광축 사이의 각도이다. where CRA is the angle between the chief ray and the optical axis.

따라서, <수학식 12> 및 <수학식 15>에서 CRA가 작을수록 이미지 평면 조명이 더 균일하게 분포된다(도 2b 참조).Therefore, in <Equation 12> and <Equation 15>, the smaller the CRA, the more uniformly the image plane illumination is distributed (see FIG. 2B ).

도 2c는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5의 차수(dimensions)의 개략도를 도시한 도면이다.Figure 2c shows a schematic diagram of the dimensions of the lens elements L1-L5 according to an embodiment.

[수학식 16][Equation 16]

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서, OD는 렌즈 요소의 직경이고, CT는 렌즈 요소의 축 두께이고, ET는 렌즈 요소의 최소 두께이다(도 2c 참조).where OD is the diameter of the lens element, CT is the axial thickness of the lens element, and ET is the minimum thickness of the lens element (see Fig. 2c).

<수학식 16>이 충족되면 이러한 렌즈 요소의 제조가 단순화된다.When <Equation 16> is satisfied, the manufacture of such a lens element is simplified.

도 2d는 일 실시 에에 따른 렌즈 요소 L1-L5를 통해 센서로의 광선 투과의 개략도를 도시한 도면이다.2D shows a schematic diagram of the transmission of light to a sensor through lens elements L1-L5 according to an embodiment;

[수학식 17][Equation 17]

Figure pat00021
Figure pat00021

여기서, TTL은 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리, 즉 이미징 렌즈의 전체 길이이고, ImgH는 결과 이미지의 대각선의 절반 이다(도 2d 참조).Here, TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element and the image surface, i.e. the total length of the imaging lens, and ImgH is half the diagonal of the resulting image (see Fig. 2d).

<수학식 16>의 충족은 낮은 F-넘버를 유지하면서 결과적으로 렌즈의 소형화에 기여하고 결과적으로 형성된 이미지의 고해상도를 얻는다.Satisfaction of <Equation 16> contributes to miniaturization of the lens as a result while maintaining a low F-number, and as a result, a high resolution of the formed image is obtained.

이 경우, 청구된 광대역 이미징 렌즈의 렌즈 요소의 비구면 프로파일은 다음 <수학식 18>로 표현된다.In this case, the aspherical profile of the lens element of the claimed broadband imaging lens is expressed by the following Equation (18).

[수학식 18][Equation 18]

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서,here,

z는 이미지 표면의 프로파일 지점과 광축에서 이미지 표면의 축 정점 사이의 광축과 평행한 변위이고,z is the displacement parallel to the optical axis between the profile point of the image surface and the axial vertex of the image surface in the optical axis,

r은 광축으로부터의 반경 거리이며,r is the radial distance from the optical axis,

k는 이미지 표면의 원뿔 계수(conic coefficient)이고,k is the conic coefficient of the image surface,

c는 프로파일 지점에서 이미지 표면의 곡률 반경(curvature radius)이고,c is the radius of curvature of the image surface at the profile point,

Ai는 이미지 표면의 i 번 차순 비구면 계수(aspherical coefficient)이다.Ai is the i-th aspherical coefficient of the image surface.

도 1-5에 제시된 렌즈 요소 L1-L5 표면의 복잡한 모양은 필드 곡률 보정을 제공하고 청구된 광대역 이미징 렌즈에 의해 형성된 이미지의 품질을 향상시킨다.The complex shape of the surface of the lens elements L1-L5 presented in Figures 1-5 provides field curvature correction and improves the quality of the image formed by the claimed broadband imaging lens.

동시에, 광학 플라스틱으로 제조되어, 본 개시에 따른 비구면을 갖는 렌즈 요소가 쉽게 형성되어 비용을 감소시킬 수 있다.At the same time, by being made of an optical plastic, the lens element having an aspherical surface according to the present disclosure can be easily formed to reduce the cost.

광학 유리로 만들어진 비구면이 있는 렌즈 요소의 제조에서, 유리의 높은 굴절률과 낮은 아베 넘버로 인해 비구면의 순서가 더 낮게 선택되며, 이는 또한 본 개시에 따른 렌즈 및 이들 렌즈를 사용하는 본 개시 및 전자 장치에 따른 렌즈 제조 비용을 줄이는 역할을 할 수 있다. In the manufacture of lens elements with aspherical surfaces made of optical glass, the lower order of the aspherical surfaces is chosen due to the high refractive index and low Abbe number of the glass, which also results in the lenses according to the present disclosure and the present disclosure and electronic devices using these lenses It can play a role in reducing the manufacturing cost of the lens.

본 개시의 중요한 측면 중 하나는 광 수신기(예를 들어, 센서)의 특성과 광대역 이미징 렌즈의 특성을 일치시키는 것이다. 특히 렌즈의 해상도는 선택한 센서(sensor)의 픽셀 크기와 일치해야 한다. 이러한 파라메터(parameters)를 일치시키려면 아래 <수학식 19>와 같이 산란 회절 지점(scattering diffraction spot)의 반경이 1 픽셀과 같아야 한다.One of the important aspects of the present disclosure is to match the characteristics of an optical receiver (eg, a sensor) with the characteristics of a wideband imaging lens. In particular, the resolution of the lens must match the pixel size of the selected sensor. In order to match these parameters, the radius of the scattering diffraction spot must be equal to 1 pixel as shown in Equation 19 below.

[수학식 19][Equation 19]

r = 2 * pix,r = 2 * pix,

여기서, r은 산란 회절 지점(scattering diffraction spot)의 반경이고, pix는 픽셀 크기이다.Here, r is the radius of the scattering diffraction spot, and pix is the pixel size.

렌즈가 제공하는 회절 지점(diffraction spot)의 반경은 다음의 <수학식 20>과 같다.The radius of the diffraction spot provided by the lens is as shown in Equation 20 below.

[수학식 20][Equation 20]

r = 1,22λFnor = 1,22λFno

여기서, Fno는 렌즈 F-번호이고, λ는 고려되는 스펙트럼 범위의 파장이다.where Fno is the lens F-number and λ is the wavelength of the spectral range considered.

픽셀 크기가 0.8mμ이고 선택한 스펙트럼 범위(0.44-0.70mμ)에 따라 광대역 이미징 렌즈와 수신기(센서)의 파라메터를 일치시키려면 렌즈의 F-넘버는 다음과 같아야 한다.If the pixel size is 0.8 mμ and the parameters of the wideband imaging lens and receiver (sensor) are matched according to the selected spectral range (0.44-0.70 mμ), the F-number of the lens should be:

λ = 0.44 μm, Fno = 2.98;λ = 0.44 μm, Fno = 2.98;

λ = 0.486 μm, Fno = 2.70;λ = 0.486 μm, Fno = 2.70;

λ = 0.588 μm, Fno = 2.23;λ = 0.588 μm, Fno = 2.23;

λ = 0.656 μm, Fno = 2.00;λ = 0.656 μm, Fno = 2.00;

λ = 0.700 μm, Fno = 1.87.λ = 0.700 μm, Fno = 1.87.

따라서, 최대 F-넘버(Fno)는 1.87이어야 한다.Therefore, the maximum F-number (Fno) should be 1.87.

이 경우, 주파수 대비 특성이 특징지어지는 해상도(resolution)는 아래의 <수학식 21>과 같은 나이퀴스트 주파수(Nyquist frequency)의 절반에서 고려되어야 한다.In this case, the resolution at which the frequency contrast characteristic is characterized should be considered at half the Nyquist frequency as in Equation 21 below.

[수학식 21][Equation 21]

v = 1000 / (2 * pix)v = 1000 / (2 * pix)

여기서, v는 나이퀴스트 주파수(Nyquist frequency)이다.Here, v is the Nyquist frequency.

즉, 고려되는 주파수 v/2 = 313 lines/mm.That is, the frequency considered v/2 = 313 lines/mm.

본 개시는 공간 주파수 v = 313 lines/mm에서 0.3 이상의 콘트라스트(contrast)를 특징으로 하는 픽셀 크기 d = 0.8 μm에 대해 광대역 이미징 렌즈를 얻는 광학 이미지 캡처 장치를 획득했다.The present disclosure obtained an optical image capture device that obtains a wideband imaging lens for a pixel size d = 0.8 μm, characterized by a contrast of 0.3 or greater at spatial frequency v = 313 lines/mm.

위의 모든 수학식은 광대역 이미징 렌즈 및 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 각 실시 예에 대해 충족된다.All of the above equations are satisfied for each embodiment of the wideband imaging lens and the optical image capture device including the wideband imaging lens.

다음에서, 본 개시의 광대역 이미징 렌즈 및 광학 이미지 캡처 장치의 특정 예가 제시된다.In the following, specific examples of the broadband imaging lens and optical image capture device of the present disclosure are presented.

일 실시 예one embodiment

본 개시에 따르면, 상기 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 센서(170)를 포함하는 광대역 이미징 렌즈(도 3 참조) 및 광학 이미지 캡처 장치가 제공된다(도 3참조).According to the present disclosure, a broadband imaging lens (see FIG. 3 ) and an optical image capture device including the wideband imaging lens and the image sensor 170 are provided (see FIG. 3 ).

도 3은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to an embodiment.

일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 광학 이미지 캡처 장치의 광축을 따라 물체 측에서 렌즈에 의해 형성된 이미지 표면(이미지 센서(170)와 일치함)을 따라 순차적으로 배열된 5 개의 렌즈 요소를 포함하며, 제1 렌즈 요소(110), 제2 렌즈 요소(120), 제3 렌즈 요소(130), 제4 렌즈 요소(140) 및 제5 렌즈 요소 (150)를 나타낸다.A broadband imaging lens according to an embodiment comprises five lens elements arranged sequentially along an image surface (corresponding to image sensor 170 ) formed by the lens on the object side along the optical axis of the optical image capture device, A first lens element 110 , a second lens element 120 , a third lens element 130 , a fourth lens element 140 and a fifth lens element 150 are shown.

제1 렌즈 요소(110)는 양의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈 요소(110)의 물체 측 표면(111)은 근축 영역(paraxial region)에서 볼록(convex)하고, 제1 렌즈 요소(110)의 이미지 측 표면(112)은 근축 영역에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(110)의 표면(111, 112)은 비구면(aspheric)이다.The first lens element 110 has a positive refractive power, and the object-side surface 111 of the first lens element 110 is convex in a paraxial region, and the The image side surface 112 is convex in the paraxial region, and the surfaces 111 , 112 of the first lens element 110 are aspheric.

제2 렌즈 요소(120)는 음의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈 요소(120)의 물체 측 표면(121)은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(120)의 이미지 측 표면(122)은 근축 영역에서 오목(concave)하고, 제2 렌즈 요소(120)의 표면(121, 122)은 비구면이다.The second lens element 120 has a negative refractive power, the object-side surface 121 of the second lens element 120 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 122 of the second lens element 120 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 121 , 122 of the second lens element 120 are aspherical.

제3 렌즈 소자(130)는 양의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈 소자(130)의 물체 측 표면(131)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(130)의 이미지측 표면(132)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(130)의 표면(131, 132)은 비구면이다.The third lens element 130 has a positive refractive power, the object-side surface 131 of the third lens element 130 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 132 of the third lens element 130 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 131 , 132 of the third lens element 130 are aspherical.

제4 렌즈 요소(140)는 양의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈 요소(140)의 물체 측 표면(141)은 근축 영역에서 오목하고, 제4 렌즈 요소(140)의 이미지 측 표면(142)은 근축 영역에서 볼록하고, 제4 렌즈 요소(140)의 표면(141, 142)은 비구면이다. 이 경우 제4 렌즈 요소(140)는 플라스틱 재질로 되어 있다.The fourth lens element 140 has a positive refractive power, the object-side surface 141 of the fourth lens element 140 is concave in the paraxial region, and the image-side surface 142 of the fourth lens element 140 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 141 , 142 of the fourth lens element 140 are aspherical. In this case, the fourth lens element 140 is made of a plastic material.

제5 렌즈 요소(150)는 음의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈 요소(150)의 물체 측 표면(151)은 근축 영역에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(150)의 이미지 측 표면(152)은 근축 영역에서 오목하고, 제5 렌즈 요소(150)의 표면(151, 152)은 비구면이다.The fifth lens element 150 has a negative refractive power, the object-side surface 151 of the fifth lens element 150 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 152 of the fifth lens element 150 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 151 , 152 of the fifth lens element 150 are aspherical.

렌즈 요소(110, 120, 130, 140, 150) 각각은 광학 플라스틱으로 만들어질 수 있다.Each of the lens elements 110 , 120 , 130 , 140 , 150 may be made of optical plastic.

표 3은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터의 비율을 나타낸 것이다.Table 3 shows ratios of design parameters of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.

[표 3][Table 3]

Figure pat00023
Figure pat00023

일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 파라메터 관계의 특정 값이 <표 3>에 제시되어 있으며, 다음의 <수학식 1> - <수학식 8>이 충족된다.Specific values of the parameter relationship of the wideband imaging lens according to an embodiment are presented in <Table 3>, and the following <Equation 1> - <Equation 8> are satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00024
Figure pat00024

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00025
Figure pat00025

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00026
Figure pat00026

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00027
Figure pat00027

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00028
Figure pat00028

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00029
Figure pat00029

[수학식 7][Equation 7]

0,34<OT/TTL <0,50,34<OT/TTL <0,5

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서, here,

f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f is the focal length of the broadband imaging lens,

f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 1 is the focal length of the first lens element,

f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 2 is the focal length of the second lens element,

f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 3 is the focal length of the third lens element,

n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률(refractive index) 이고,n 1 is the refractive index of the first lens element,

n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 2 is the refractive index of the second lens element,

n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 3 is the refractive index of the third lens element,

v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버(Abbe number) 이고,v 1 is the Abbe number of the first lens element,

v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 2 is the Abbe number of the second lens element,

v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 3 is the Abbe number of the third lens element,

v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element,

v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element,

OT는 상기 제1 렌즈 요소(110), 상기 제2 렌즈 요소(120) 및 상기 제3 렌즈 요소(130)의 전체 두께이고, OT is the total thickness of the first lens element 110 , the second lens element 120 and the third lens element 130 ,

TTL은 상기 제1 렌즈 요소(110)의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리, 즉, 광대역 이미징 렌즈의 총 길이 이다.TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element 110 and the image surface, that is, the total length of the wideband imaging lens.

이 경우, 렌즈 요소(120)-(150) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 표면에 회절 렌즈 요소(DOE)(도 1b 참조)가 적용될 수 있으며, 이는 색 수차와 기하학 수차를 제거하는데 상당한 기여를 한다. 회절 렌즈 요소(DOE)는 방사선(radiation)의 파장에 필적하는 피치를 가진 편평하거나 곡면에 있는 릴리프-위상 환형 미세 구조(relief-phase annular microstructure) 이다.In this case, a diffractive lens element (DOE) (see FIG. 1b ) may be applied to at least one surface of at least one of the lens elements 120 - 150 , which makes a significant contribution to eliminating chromatic and geometric aberrations. . A diffractive lens element (DOE) is a flat or curved relief-phase annular microstructure with a pitch comparable to the wavelength of radiation.

주파수 대비 특성은 렌즈의 해상도를 측정하는 것이다. 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 공간 주파수 (SF) = 313 lines/mm에서 주파수 대비 특성 MTF(module of optical transfer function (OTF)) > 0.3, SF = 200 lines/mm 에서 MTF > 0.42를 갖는다.The frequency contrast characteristic measures the resolution of the lens. The wideband imaging lens according to an embodiment has a frequency-contrast characteristic module of optical transfer function (OTF) > 0.3 at spatial frequency (SF) = 313 lines/mm, and MTF > 0.42 at SF = 200 lines/mm.

이 경우, 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 TTL은 4.26mm이고 F-넘버는 1.76이다. In this case, the TTL of the wideband imaging lens according to an embodiment is 4.26mm and the F-number is 1.76.

도 6은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.

도 6은 다양한 필드 포인트 (0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 공간 주파수(SF)에 따른 주파수 대비 특성 그래프를 보여준다. 즉, 서로 다른 주파수가 해결되는 대비를 보여준다. 표시되는 최대 주파수는 313 lines/mm이며 모든 필드 포인트의 대비(MTF)가 0.3을 초과한다.6 is a graph showing a frequency versus frequency characteristic according to a spatial frequency (SF) of a wideband imaging lens according to an embodiment for various field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°). That is, it shows the contrast in which different frequencies are resolved. The maximum frequency displayed is 313 lines/mm and the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.3.

그래프에서 가로축은 공간 주파수를 lines/mm 단위로 나타내고, 세로축은 광 전달 함수(OTF; optical transfer function)의 모듈, 즉 MTF를 나타내며 이미지의 대비를 나타낸다.In the graph, the horizontal axis represents spatial frequency in units of lines/mm, and the vertical axis represents the optical transfer function (OTF) module, that is, MTF, and image contrast.

도 6에 제시된 곡선은 접선(tangential)(YZ) 및 시상(sagittal)(XZ)의 두 섹션에 대한 서로 다른 필드 포인트(0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 MTF를 나타낸다.The curve presented in Figure 6 shows the MTF for different field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°) for two sections, tangential (YZ) and sagittal (XZ).

도 7은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률(field curvature)을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.7 is a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.

이미징 렌즈 시야의 곡률은 0,440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대해 표시된다(섹션(section)의 방향은 실선으로 표시된 접선(tangential)이고, 시상(sagittal)은 점선으로 표시됨).The curvature of the imaging lens field of view is shown for the 0,440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths (direction of the section is tangential with solid lines, sagittal with dashed lines).

가로축(abscissa axis)은 필드 곡률 값을 보여준다. 즉, Z축을 따른 이동은 mm단위이고, 세로축(ordinate axis)은 이미징 렌즈의 도(degrees) 단위의 시야각이다.The abscissa axis shows the field curvature value. That is, the movement along the Z axis is in mm, and the ordinate axis is the viewing angle in degrees of the imaging lens.

도 8은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.

가로축은 왜곡 값(distortion value)을 백분율로 나타내고, 세로축은 이미징 렌즈의 시야각을 도 단위로 나타낸다. 이 경우, 0.440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대한 왜곡 곡선이 표시된다. 이 경우, 이미징 렌즈의 왜곡은 2 %를 초과하지 않는다.The horizontal axis represents a distortion value as a percentage, and the vertical axis represents the viewing angle of the imaging lens in degrees. In this case, the distortion curves for the 0.440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths are shown. In this case, the distortion of the imaging lens does not exceed 2%.

도 9는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상(lateral color)을 도시한 도면이다. 여기서 가로축은 래터럴 색상 값(μm)을 나타내고, 세로축은 시야각(degrees)을 나타낸다. 이 경우, 최대 스프레드, 즉, 가로축에 표시된 래터럴 색상의 최소값과 최대 값의 차이는 1.57μm이다. 표시된 색 수차는 0.440 μm의 단파장과 0.700 μm의 장파장에 대해 고려되며, 표시된 파장에 대한 최대 이미지 시프트는 1.6 μm보다 작다.9 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment. Here, the horizontal axis represents the lateral color value (μm), and the vertical axis represents the viewing angle (degrees). In this case, the maximum spread, that is, the difference between the minimum value and the maximum value of the lateral color displayed on the horizontal axis, is 1.57 μm. The indicated chromatic aberration is considered for a short wavelength of 0.440 μm and a long wavelength of 0.700 μm, and the maximum image shift for the indicated wavelength is less than 1.6 μm.

본 개시에 따른 광학 이미지 캡처 장치(도 3)는 또한 물체 측의 제1 렌즈 요소(110)에 위치된 조리개 스탑(100) 및 제5 렌즈 요소(150)와 이미지 표면 사이에 위치하는 필터(160)를 포함한다. 상기 광학 이미징 장치의 모든 요소들은 서로 광학적으로 결합되어 센서(170)의 작업 표면에 이미지가 형성될 수 있다.The optical image capture device ( FIG. 3 ) according to the present disclosure also provides an iris stop 100 positioned on the first lens element 110 on the object side and a filter 160 positioned between the fifth lens element 150 and the image surface. ) is included. All elements of the optical imaging device may be optically coupled to each other to form an image on the working surface of the sensor 170 .

이 경우, 센서(170)는 0.4 ~ 0.7μm 범위의 전자기 방사선을 검출할 수 있는 광 검출기 어레이(photodetector array)이며, 센서 픽셀의 크기는 0.7μm ~ 1μm 일 수 있다.In this case, the sensor 170 is a photodetector array capable of detecting electromagnetic radiation in the range of 0.4 to 0.7 μm, and the size of the sensor pixel may be in the range of 0.7 μm to 1 μm.

필터(160)는 광학 유리로 만들어지며 0.8-14.0 μm 범위에서 IR 방사선을 기록할 때 발생하는 노이즈를 제거하도록 설계된 IR 필터이다. 일 실시 예에 따른 이미징 렌즈의 설계 파라메터는 아래 <표 1>에 나와 있다.The filter 160 is an IR filter made of optical glass and designed to remove noise generated when recording IR radiation in the 0.8-14.0 μm range. Design parameters of the imaging lens according to an embodiment are shown in <Table 1> below.

표 1은 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 나타낸 것이다.Table 1 shows design parameters of a wideband imaging lens according to an embodiment.

[표1][Table 1]

Figure pat00031
Figure pat00031

<표 1>은 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 보여주며, 다음 파라메터가 특징이다.<Table 1> shows the design parameters of the wideband imaging lens, and the following parameters are characterized.

- F-번호는 Fno = 1.76이고,- F-number is Fno = 1.76,

- 이미징 렌즈의 초점 거리 = 2.51 mm 이고,- focal length of imaging lens = 2.51 mm,

- 대 시야의 절반(HFOV; half of the maximum field of view) = 38° 이다.- half of the maximum field of view (HFOV) = 38°.

동시에 <표 1>에서 곡률 반경, 두께, 초점 거리는 mm 단위로 표시된다.At the same time, in <Table 1>, the radius of curvature, thickness, and focal length are indicated in mm.

<표 1>에서 1에서 14까지 렌즈 요소의 표면 번호(Surface #)는 물체에서 이미지까지의 순서로 표면을 나타낸다. 이 경우, 도 3에 따른 일 실시 예에 따르면, <표 1>에 표시된 L1은 제1 렌즈 요소(110), L2는 제2 렌즈 요소(120), L3는 제3 렌즈 요소(130), L4는 제4 렌즈 요소(140), L5는 제5 렌즈 요소(150)를 나타낸다.In <Table 1>, the surface numbers (Surface #) of lens elements from 1 to 14 indicate the surface in the order from object to image. In this case, according to the exemplary embodiment of FIG. 3 , L1 denotes the first lens element 110 , L2 denotes the second lens element 120 , and L3 denotes the third lens element 130 , L4 shown in Table 1 denotes the fourth lens element 140 , and L5 denotes the fifth lens element 150 .

동시에 <표 1>에서 위치 L1-L5 에 대한 열 두께에는 두 가지 값이 표시된다. 첫 번째 값은 렌즈 요소 자체의 두께를 나타내고, 두 번째 값은 다음 렌즈 요소까지의 거리를 나타낸다.At the same time, in Table 1, two values are indicated for the column thickness for positions L1-L5. The first value indicates the thickness of the lens element itself, and the second value indicates the distance to the next lens element.

표 2는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수 값을 나타낸 것이다.Table 2 shows aspheric coefficient values of a surface of a wideband imaging lens according to an embodiment.

[표2][Table 2]

Figure pat00032
Figure pat00032

<표 2>는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수값을 물체에서 이미지로의 위치 순으로 나타내며, 여기서 표면 2는 렌즈 요소(110)의 표면(111)에 해당한다. 동시에 <표 2>는 렌즈 요소 표면의 k-코니컬(k-conical) 계수 인 2차 ~ 16차의 A2-A16 비구면 계수 값을 나타낸다.<Table 2> shows the aspheric coefficient values of the surface of the wideband imaging lens according to an embodiment in the order of position from the object to the image, where the surface 2 corresponds to the surface 111 of the lens element 110 . At the same time, <Table 2> shows the values of the A2-A16 aspherical coefficients of the 2nd to 16th orders, which are the k-conical coefficients of the surface of the lens element.

이 경우, 이미징 렌즈의 렌즈 요소(110-150)의 비구면 프로파일은 <수학식 18>로 설명된다.In this case, the aspherical profile of the lens elements 110-150 of the imaging lens is described by Equation (18).

비구면 표면을 사용하면 적은 수의 렌즈 요소(이 경우 5 개)로 필드 수차(field aberrations)를 보정하여 광학 방식의 소형화를 보장한다.The use of an aspherical surface ensures the miniaturization of the optical method by correcting field aberrations with a small number of lens elements (in this case 5).

본 개시의 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 캡처 장치의 설계 및 파라메터는 높은 이미지 해상도, 즉, 313 lines/mm의 공간 주파수에서 모든 필드 포인트의 콘트라스트(MTF)가 0.3을 초과하며 TTL = 4.26 mm에서 d = 0.8 μm와 동일한 센서 픽셀 크기와 광대역 이미징 렌즈의 렌즈 F-넘버는 1.76이다.The design and parameters of the wideband imaging lens and image capture device of the present disclosure have high image resolution, i.e., the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.3 at a spatial frequency of 313 lines/mm, and d = 0.8 at TTL = 4.26 mm. The lens F-number of a wideband imaging lens with a sensor pixel size equal to μm is 1.76.

다른 실시 예another embodiment

다음으로, 광대역 이미징 렌즈(도 4 참조) 및 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 센서(270)를 포함하는 본 개시에 따른 광학 이미지 캡처 장치의 구현의 구체적인 다른 실시 예가 제시된다(도 4).Next, another specific embodiment of the implementation of an optical image capture device according to the present disclosure including a broadband imaging lens (see FIG. 4 ) and a wideband imaging lens and an image sensor 270 is presented ( FIG. 4 ).

도 4는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to another embodiment.

다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 광학 이미지 캡처 장치의 광축을 따라 물체 측에서 렌즈에 의해 형성된 이미지 표면(이미지 센서(270)와 일치함)을 따라 순차적으로 배열된 5 개의 렌즈 요소를 포함하며, 제1 렌즈 요소(210), 제2 렌즈 요소(220), 제3 렌즈 요소(230), 제4 렌즈 요소(240) 및 제5 렌즈 요소 (250)를 나타낸다.A broadband imaging lens according to another embodiment comprises five lens elements sequentially arranged along an image surface (corresponding to image sensor 270 ) formed by the lens on the object side along the optical axis of the optical image capture device, A first lens element 210 , a second lens element 220 , a third lens element 230 , a fourth lens element 240 and a fifth lens element 250 are shown.

제1 렌즈 요소(210)는 양의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈 요소(210)의 물체 측 표면(211)은 근축 영역(paraxial region)에서 오목하고, 제1 렌즈 요소(210)의 이미지 측 표면(212)은 근축 영역에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(210)의 표면(211, 212)은 비구면(aspheric)이다.The first lens element 210 has a positive refractive power, the object-side surface 211 of the first lens element 210 is concave in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element 210 is concave. 212 is convex in the paraxial region, and the surfaces 211 , 212 of the first lens element 210 are aspheric.

제2 렌즈 요소(220)는 음의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈 요소(220)의 물체 측 표면(221)은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(220)의 이미지 측 표면(222)은 근축 영역에서 오목하고, 제2 렌즈 요소(220)의 표면(221, 222)은 비구면이다.The second lens element 220 has a negative refractive power, the object-side surface 221 of the second lens element 220 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 222 of the second lens element 220 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 221 , 222 of the second lens element 220 are aspherical.

제3 렌즈 소자(230)는 양의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈 소자(230)의 물체 측 표면(231)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(230)의 이미지측 표면(232)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(230)의 표면(231, 232)은 비구면이다.The third lens element 230 has a positive refractive power, the object-side surface 231 of the third lens element 230 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 232 of the third lens element 230 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 231 , 232 of the third lens element 230 are aspherical.

제4 렌즈 요소(240)는 음의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈 요소(240)의 물체 측 표면(241)은 근축 영역에서 오목하고, 제4 렌즈 요소(240)의 이미지 측 표면(242)은 근축 영역에서 볼록하고, 제4 렌즈 요소(240)의 표면(241, 242)은 비구면이다. The fourth lens element 240 has a negative refractive power, the object-side surface 241 of the fourth lens element 240 is concave in the paraxial region, and the image-side surface 242 of the fourth lens element 240 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 241 , 242 of the fourth lens element 240 are aspherical.

제5 렌즈 요소(250)는 양의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈 요소(250)의 물체 측 표면(251)은 근축 영역에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(250)의 이미지 측 표면(252)은 근축 영역에서 오목하고, 제5 렌즈 요소(250)의 표면(251, 252)은 비구면이다.The fifth lens element 250 has a positive refractive power, the object-side surface 251 of the fifth lens element 250 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 252 of the fifth lens element 250 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 251 , 252 of the fifth lens element 250 are aspherical.

렌즈 요소(210, 220, 230, 240, 250) 각각은 광학 플라스틱으로 만들어질 수 있다.Each of the lens elements 210 , 220 , 230 , 240 , 250 may be made of optical plastic.

표 6은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터의 비율을 나타낸 것이다.Table 6 shows ratios of design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표6][Table 6]

Figure pat00033
Figure pat00033

다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 파라메터 관계의 특정 값이 <표 6>에 제시되어 있으며, 다음의 <수학식 1> - <수학식 8>이 충족된다.Specific values of the parameter relationship of the broadband imaging lens according to another embodiment are presented in <Table 6>, and the following <Equation 1> - <Equation 8> are satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00034
Figure pat00034

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00035
Figure pat00035

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00036
Figure pat00036

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00037
Figure pat00037

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00038
Figure pat00038

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00039
Figure pat00039

[수학식 7][Equation 7]

0,34 < OT/TTL < 0,50,34 < OT/TTL < 0,5

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00040
Figure pat00040

여기서, here,

f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f is the focal length of the broadband imaging lens,

f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 1 is the focal length of the first lens element,

f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 2 is the focal length of the second lens element,

f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 3 is the focal length of the third lens element,

n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률(refractive index) 이고,n 1 is the refractive index of the first lens element,

n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 2 is the refractive index of the second lens element,

n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 3 is the refractive index of the third lens element,

v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버(Abbe number) 이고,v 1 is the Abbe number of the first lens element,

v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 2 is the Abbe number of the second lens element,

v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 3 is the Abbe number of the third lens element,

v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element,

v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element,

OT는 상기 제1 렌즈 요소(210), 상기 제2 렌즈 요소(220) 및 상기 제3 렌즈 요소(230)의 전체 두께이고, OT is the total thickness of the first lens element 210 , the second lens element 220 and the third lens element 230 ,

TTL은 상기 제1 렌즈 요소(210)의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리, 즉, 광대역 이미징 렌즈의 총 길이 이다.TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element 210 and the image surface, ie, the total length of the wideband imaging lens.

이 경우, 렌즈 요소(220)-(250) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 표면에 회절 렌즈 요소(DOE)(도 1b 참조)가 적용될 수 있으며, 이는 색 수차와 기하학 수차를 제거하는데 상당한 기여를 한다. 회절 렌즈 요소(DOE)는 방사선(radiation)의 파장에 필적하는 피치를 가진 편평하거나 곡면에 있는 릴리프-위상 환형 미세 구조(relief-phase annular microstructure) 이다.In this case, a diffractive lens element (DOE) (see FIG. 1b ) may be applied to at least one surface of at least one of the lens elements 220 - 250 , which makes a significant contribution to eliminating chromatic and geometric aberrations. . A diffractive lens element (DOE) is a flat or curved relief-phase annular microstructure with a pitch comparable to the wavelength of radiation.

다른 실시 예(도 4)에 따른 광학 이미지 캡처 장치는 또한 물체 측의 제1 렌즈 요소(210)에 위치하는 조리개 스탑(200) 및 제5 렌즈 요소(250)와 이미지 표면 사이에 위치하는 필터(260)를 포함한다. 광학 이미지 캡처 장치의 위의 모든 요소는 센서(270)의 작업 표면에 이미지를 형성할 수 있는 가능성과 함께 서로 광학적으로 결합된다.An optical image capture device according to another embodiment ( FIG. 4 ) also comprises an aperture stop 200 positioned on the first lens element 210 on the object side and a filter positioned between the fifth lens element 250 and the image surface ( FIG. 4 ). 260). All of the above elements of the optical image capture device are optically coupled to each other with the possibility of forming an image on the working surface of the sensor 270 .

이 경우, 센서(270)는 0.4 ~ 0.7μm 범위의 전자기 방사선을 검출할 수 있는 광 검출기 어레이(photodetector array)이며, 센서 픽셀의 크기는 0.7μm ~ 1μm 일 수 있다.In this case, the sensor 270 is a photodetector array capable of detecting electromagnetic radiation in the range of 0.4 μm to 0.7 μm, and the size of the sensor pixel may be in the range of 0.7 μm to 1 μm.

필터(260)는 광학 유리로 만들어지며 0.8-14.0 μm 범위에서 IR 방사선을 기록할 때 발생하는 노이즈를 제거하도록 설계된 IR 필터일 수 있다.The filter 260 is made of optical glass and may be an IR filter designed to remove noise generated when recording IR radiation in the 0.8-14.0 μm range.

표 4는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 나타낸 것이다.Table 4 shows design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표4][Table 4]

Figure pat00041
Figure pat00041

<표 4>은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 보여주며, 다음 파라메터가 특징이다.<Table 4> shows design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment, and the following parameters are characteristic.

- F-번호는 Fno = 1.82이고,- F-number is Fno = 1.82,

- 이미징 렌즈의 초점 거리 = 2.43 mm 이고,- focal length of imaging lens = 2.43 mm,

- 최대 시야의 절반(HFOV) = 39° 이다.- Half of the maximum field of view (HFOV) = 39°.

또한, <표 4>에서 곡률 반경, 두께, 초점 거리는 mm 단위로 표시된다.In addition, in <Table 4>, the radius of curvature, thickness, and focal length are indicated in mm.

<표 4>에서 1에서 14까지 렌즈 요소의 표면 번호(Surface #)는 물체에서 이미지까지의 순서로 표면을 나타낸다. 이 경우, 도 4에 따른 일 실시 예에 따르면, <표 4>에 표시된 L1은 렌즈 요소(210), L2는 렌즈 요소(220), L3는 렌즈 요소(230), L4는 렌즈 요소(240), L5는 렌즈 요소(250)를 나타낸다.In <Table 4>, the surface numbers (Surface #) of lens elements from 1 to 14 indicate the surface in the order from object to image. In this case, according to an embodiment according to FIG. 4 , L1 is the lens element 210, L2 is the lens element 220, L3 is the lens element 230, and L4 is the lens element 240 shown in Table 4 , L5 represents the lens element 250 .

동시에 <표 4>에서 L1-L5 위치에 대한 열 두께에는 두 가지 값이 표시된다. 첫 번째 값은 렌즈 요소 자체의 두께를 나타내고, 두 번째 값은 다음 렌즈 요소까지의 거리를 나타낸다.At the same time, in <Table 4>, two values are indicated for the column thickness for the L1-L5 positions. The first value indicates the thickness of the lens element itself, and the second value indicates the distance to the next lens element.

표 5는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수 값을 나타낸 것이다.Table 5 shows aspheric coefficient values of the surface of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표5][Table 5]

Figure pat00042
Figure pat00042

<표 5>는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수값을 물체에서 이미지로의 위치 순으로 나타내며, 여기서 표면 2는 렌즈 요소(210)의 표면(211)에 해당한다. 동시에 <표 5>는 렌즈 요소 표면의 k-코니컬(k-conical) 계수 인 2차 ~ 16차의 A2-A16 비구면 계수 값을 나타낸다.<Table 5> shows the aspheric coefficient values of the surface of the wideband imaging lens according to another embodiment in the order of position from the object to the image, where the surface 2 corresponds to the surface 211 of the lens element 210 . At the same time, <Table 5> shows the values of the A2-A16 aspherical coefficients of the 2nd to 16th orders, which are the k-conical coefficients of the lens element surface.

이 경우, 이미징 렌즈의 렌즈 요소(210-250)의 비구면 프로파일은 <수학식 18>로 설명된다.In this case, the aspherical profile of the lens elements 210-250 of the imaging lens is described by Equation (18).

비구면 표면을 사용하면 적은 수의 렌즈 요소(이 경우 5 개)로 필드 수차(field aberrations)를 보정하여 광학 방식의 소형화를 보장한다.The use of an aspherical surface ensures the miniaturization of the optical method by correcting field aberrations with a small number of lens elements (in this case 5).

<표 6>은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터의 관계를 보여준다.<Table 6> shows the relationship between design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment.

게다가 이미징 렌즈의 중요한 파라메터 중 하나는 주파수 대비 특성이다. 주파수 대비 특성은 렌즈의 해상도를 측정하는 것이다. 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 공간 주파수(SF; spatial frequency) = 313 lines/mm에서 주파수 대비 특성 MTF(module of optical transfer function (OTF)) > 0.28를 갖는다.Moreover, one of the important parameters of an imaging lens is the frequency contrast characteristic. The frequency contrast characteristic measures the resolution of the lens. A wideband imaging lens according to another embodiment has a frequency-to-frequency characteristic module of optical transfer function (OTF) > 0.28 at spatial frequency (SF) = 313 lines/mm.

이 경우, 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 TTL은 4.06mm이고 F-넘버는 1.8이다. In this case, the TTL of the wideband imaging lens according to another embodiment is 4.06 mm and the F-number is 1.8.

도 10은 다른 실시 예에 따른 광대역 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband lens according to another embodiment.

도 10은 다양한 필드 포인트 (0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 공간 주파수(SF)에 따른 주파수 대비 특성 그래프를 보여준다. 즉, 서로 다른 주파수가 해결되는 대비를 보여준다. 표시되는 최대 주파수는 313 lines/mm이며 모든 필드 포인트의 대비(MTF)가 0.28을 초과한다.FIG. 10 shows a frequency-contrast characteristic graph according to spatial frequency (SF) of a wideband imaging lens according to an embodiment for various field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°). That is, it shows the contrast in which different frequencies are resolved. The maximum frequency displayed is 313 lines/mm and the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.28.

그래프에서 가로축은 공간 주파수를 lines/mm 단위로 나타내고, 세로축은 광 전달 함수(OTF; optical transfer function)의 모듈, 즉 MTF를 나타내며 이미지의 대비를 나타낸다.In the graph, the horizontal axis represents spatial frequency in units of lines/mm, and the vertical axis represents the optical transfer function (OTF) module, that is, MTF, and image contrast.

도 9는 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상(lateral color)을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to an exemplary embodiment.

도 9에 제시된 곡선은 접선(tangential)(YZ) 및 시상(sagittal)(XZ)의 두 섹션에 대한 서로 다른 필드 포인트(0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 MTF를 나타낸다.The curve presented in FIG. 9 shows the MTF for different field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°) for two sections, tangential (YZ) and sagittal (XZ).

도 11은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.11 is a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

이미징 렌즈 시야의 곡률은 0,440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대해 표시된다(섹션(section)의 방향은 실선으로 표시된 접선(tangential)이고, 시상(sagittal)은 점선으로 표시됨).The curvature of the imaging lens field of view is shown for the 0,440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths (direction of the section is tangential with solid lines, sagittal with dashed lines).

가로축(abscissa axis)은 필드 곡률 값을 보여준다. 즉, Z축을 따른 이동은 mm단위이고, 세로축(ordinate axis)은 이미징 렌즈의 도(degrees) 단위의 시야각이다.The abscissa axis shows the field curvature value. That is, the movement along the Z axis is in mm, and the ordinate axis is the viewing angle in degrees of the imaging lens.

도 12는 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

가로축은 왜곡 값(distortion value)을 백분율로 나타내고, 세로축은 이미징 렌즈의 시야각을 도(degrees) 단위로 나타낸다. 이 경우, 0.440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대한 왜곡 곡선이 표시된다. 이 경우, 이미징 렌즈의 왜곡은 2 %를 초과하지 않는다.The horizontal axis represents a distortion value as a percentage, and the vertical axis represents the viewing angle of the imaging lens in degrees. In this case, the distortion curves for the 0.440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths are shown. In this case, the distortion of the imaging lens does not exceed 2%.

도 13은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상(lateral color)을 도시한 도면이다. 여기서 가로축은 래터럴 색상 값(μm)을 나타내고, 세로축은 시야각(degrees)을 나타낸다. 이 경우, 최대 스프레드, 즉 가로축에 표시된 래터럴 색상의 최소값과 최대 값의 차이는 1.6μm이다. 표시된 색 수차는 0.440 μm의 단파장과 0.700 μm의 장파장에 대해 고려되며, 표시된 파장에 대한 최대 이미지 시프트는 1.6 μm보다 작다.13 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment. Here, the horizontal axis represents the lateral color value (μm), and the vertical axis represents the viewing angle (degrees). In this case, the maximum spread, that is, the difference between the minimum value and the maximum value of the lateral color displayed on the horizontal axis, is 1.6 μm. The indicated chromatic aberration is considered for a short wavelength of 0.440 μm and a long wavelength of 0.700 μm, and the maximum image shift for the indicated wavelength is less than 1.6 μm.

제시된 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 캡처 장치의 설계 및 파라메터는 높은 이미지 해상도, 즉, 313 lines/mm의 공간 주파수에서 모든 필드 포인트의 콘트라스트(MTF)가 0.28을 초과하며 TTL = 4.06 mm에서 d = 0.8 μm와 동일한 센서 픽셀 크기와 광대역 이미징 렌즈의 렌즈 F-넘버는 1.8이다.The design and parameters of the broadband imaging lens and image capture device according to another embodiment presented are high image resolution, that is, the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.28 at a spatial frequency of 313 lines/mm, and TTL = 4.06 mm. The lens F-number of the wideband imaging lens with the sensor pixel size equal to d = 0.8 μm is 1.8.

또 다른 실시 예another embodiment

다음으로, 광대역 이미징 렌즈(도 5 참조) 및 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 센서(370)를 포함하는 본 개시에 따른 광학 이미지 캡처 장치의 구현의 구체적인 다른 실시 예가 제시된다(도 5).Next, another specific embodiment of the implementation of an optical image capture device according to the present disclosure including a broadband imaging lens (see FIG. 5 ) and a wideband imaging lens and an image sensor 370 is presented ( FIG. 5 ).

도 5는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈를 포함하는 광학 이미지 캡처 장치의 개략도를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a schematic diagram of an optical image capture device including a wideband imaging lens according to another embodiment.

또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 광학 이미지 캡처 장치의 광축을 따라 물체 측에서 렌즈에 의해 형성된 이미지 표면(이미지 센서(370)와 일치함)을 따라 순차적으로 배열된 5 개의 렌즈 요소를 포함하며, 제1 렌즈 요소(310), 제2 렌즈 요소(320), 제3 렌즈 요소(330), 제4 렌즈 요소(340) 및 제5 렌즈 요소 (350)를 나타낸다.A broadband imaging lens according to another embodiment comprises five lens elements sequentially arranged along an image surface (corresponding to image sensor 370 ) formed by the lens on the object side along the optical axis of the optical image capture device, , a first lens element 310 , a second lens element 320 , a third lens element 330 , a fourth lens element 340 , and a fifth lens element 350 .

제1 렌즈 요소(310)는 양의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈 요소(310)의 물체 측 표면(311)은 근축 영역(paraxial region)에서 오목하고, 제1 렌즈 요소(310)의 이미지 측 표면(312)은 근축 영역에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(310)의 표면(311, 312)은 비구면(aspheric)이다.The first lens element 310 has a positive refractive power, the object-side surface 311 of the first lens element 310 is concave in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element 310 is concave. 312 is convex in the paraxial region, and surfaces 311 , 312 of the first lens element 310 are aspheric.

제2 렌즈 요소(320)는 음의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈 요소(320)의 물체 측 표면(321)은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(320)의 이미지 측 표면(322)은 근축 영역에서 오목하고, 제2 렌즈 요소(320)의 표면(321, 322)은 비구면이다.The second lens element 320 has a negative refractive power, the object-side surface 321 of the second lens element 320 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 322 of the second lens element 320 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 321 , 322 of the second lens element 320 are aspherical.

제3 렌즈 소자(330)는 양의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈 소자(330)의 물체 측 표면(331)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(330)의 이미지측 표면(332)은 근축 영역에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(330)의 표면(331, 332)은 비구면이다.The third lens element 330 has a positive refractive power, the object-side surface 331 of the third lens element 330 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 332 of the third lens element 330 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 331 , 332 of the third lens element 330 are aspherical.

제4 렌즈 요소(340)는 음의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈 요소(340)의 물체 측 표면(341)은 근축 영역에서 오목하고, 제4 렌즈 요소(340)의 이미지 측 표면(342)은 근축 영역에서 볼록하고, 제4 렌즈 요소(340)의 표면(341, 342)은 비구면이다.The fourth lens element 340 has negative refractive power, the object-side surface 341 of the fourth lens element 340 is concave in the paraxial region, and the image-side surface 342 of the fourth lens element 340 has a Convex in the paraxial region, the surfaces 341 , 342 of the fourth lens element 340 are aspherical.

제5 렌즈 요소(350)는 양의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈 요소(350)의 물체 측 표면(351)은 근축 영역에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(350)의 이미지 측 표면(352)은 근축 영역에서 오목하고, 제5 렌즈 요소(350)의 표면(351, 352)은 비구면이다.The fifth lens element 350 has a positive refractive power, the object-side surface 351 of the fifth lens element 350 is convex in the paraxial region, and the image-side surface 352 of the fifth lens element 350 has a Concave in the paraxial region, the surfaces 351 , 352 of the fifth lens element 350 are aspherical.

렌즈 요소(310, 320, 330, 340, 350) 각각은 광학 플라스틱 또는 광학 유리로 만들어질 수 있다.Each of the lens elements 310 , 320 , 330 , 340 , 350 may be made of optical plastic or optical glass.

표 9는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터의 비율을 나타낸 것이다.Table 9 shows ratios of design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표 9][Table 9]

Figure pat00043
Figure pat00043

또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 파라메터 관계의 특정 값이 <표 9>에 제시되어 있으며, 다음의 <수학식 1> - <수학식 8>이 충족된다.Specific values of the parameter relationship of the wideband imaging lens according to another embodiment are presented in <Table 9>, and the following <Equation 1> - <Equation 8> are satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00044
Figure pat00044

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00045
Figure pat00045

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00046
Figure pat00046

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00047
Figure pat00047

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00048
Figure pat00048

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00049
Figure pat00049

[수학식 7][Equation 7]

0,34<OT/TTL <0,50,34<OT/TTL <0,5

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00050
Figure pat00050

여기서, here,

f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f is the focal length of the broadband imaging lens,

f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 1 is the focal length of the first lens element,

f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 2 is the focal length of the second lens element,

f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f 3 is the focal length of the third lens element,

n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률(refractive index) 이고,n 1 is the refractive index of the first lens element,

n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 2 is the refractive index of the second lens element,

n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고,n 3 is the refractive index of the third lens element,

v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버(Abbe number) 이고,v 1 is the Abbe number of the first lens element,

v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 2 is the Abbe number of the second lens element,

v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 3 is the Abbe number of the third lens element,

v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element,

v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element,

OT는 상기 제1 렌즈 요소(310), 상기 제2 렌즈 요소(320) 및 상기 제3 렌즈 요소(330)의 전체 두께이고, OT is the total thickness of the first lens element 310 , the second lens element 320 and the third lens element 330 ,

TTL은 상기 제1 렌즈 요소(310)의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리, 즉, 광대역 이미징 렌즈의 총 길이 이다.TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element 310 and the image surface, ie the total length of the wideband imaging lens.

이 경우, 렌즈 요소(320)-(350) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 표면에 회절 렌즈 요소(DOE)(도 1b 참조)가 적용될 수 있으며, 이는 색 수차와 기하학 수차를 제거하는데 상당한 기여를 한다. 회절 렌즈 요소(DOE)는 방사선(radiation)의 파장에 필적하는 피치를 가진 편평하거나 곡면에 있는 릴리프-위상 환형 미세 구조(relief-phase annular microstructure) 이다.In this case, a diffractive lens element (DOE) (see FIG. 1B ) may be applied to at least one surface of at least one of the lens elements 320 - 350 , which makes a significant contribution to eliminating chromatic and geometric aberrations. . A diffractive lens element (DOE) is a flat or curved relief-phase annular microstructure with a pitch comparable to the wavelength of radiation.

또 다른 실시 예(도 5)에 따른 광학 이미지 캡처 장치는 또한 물체 측의 제1 렌즈 요소(310)에 위치하는 조리개 스탑(300) 및 제5 렌즈 요소(350)와 이미지 표면 사이에 위치하는 필터(360)를 포함한다. 광학 이미지 캡처 장치의 위의 모든 요소는 센서(370)의 작업 표면에 이미지를 형성할 수 있는 가능성과 함께 서로 광학적으로 결합된다.The optical image capture device according to another embodiment ( FIG. 5 ) also comprises an aperture stop 300 located on the first lens element 310 on the object side and a filter located between the fifth lens element 350 and the image surface. (360). All of the above elements of the optical image capture device are optically coupled to each other with the possibility of forming an image on the working surface of the sensor 370 .

이 경우, 센서(370)는 0.4 ~ 0.7μm 범위의 전자기 방사선을 검출할 수 있는 광 검출기 어레이(photodetector array)이며, 센서 픽셀의 크기는 0.7μm ~ 1μm 일 수 있다.In this case, the sensor 370 is a photodetector array capable of detecting electromagnetic radiation in the range of 0.4 μm to 0.7 μm, and the size of the sensor pixel may be in the range of 0.7 μm to 1 μm.

필터(360)는 광학 유리로 만들어지며 파장 0.8 μm을 초과하는 IR 방사선을 기록할 때 발생하는 노이즈를 제거하도록 설계된 IR 필터이다. The filter 360 is an IR filter made of optical glass and designed to remove noise generated when recording IR radiation with a wavelength exceeding 0.8 μm.

표 7은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 나타낸 것이다.Table 7 shows design parameters of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표7][Table 7]

Figure pat00051
Figure pat00051

<표 7>은 광대역 이미징 렌즈의 설계 파라메터를 보여주며, 다음 파라메터가 특징이다.<Table 7> shows the design parameters of the wideband imaging lens, and the following parameters are characterized.

- F-번호는 Fno = 1.8이고,- F-number is Fno = 1.8,

- 이미징 렌즈의 초점 거리 = 2.46 mm 이고,- focal length of imaging lens = 2.46 mm,

- 최대 시야의 절반(HFOV) = 39° 이다.- Half of the maximum field of view (HFOV) = 39°.

동시에 <표 7>에서 곡률 반경, 두께, 초점 거리는 mm 단위로 표시된다.At the same time, in <Table 7>, the radius of curvature, thickness, and focal length are indicated in mm.

<표 7>에서 1에서 14까지 렌즈 요소의 표면 번호는 물체에서 이미지까지의 순서로 표면을 나타낸다. 이 경우, 도 5에 따른 또 다른 실시 예에 따르면, <표 7>에 표시된 L1은 렌즈 요소(310), L2는 렌즈 요소(320), L3는 렌즈 요소(330), L4는 렌즈 요소(340), L5는 렌즈 요소(350)를 나타낸다.In Table 7, the surface numbers of lens elements from 1 to 14 indicate the surface in the order from object to image. In this case, according to another embodiment according to FIG. 5 , L1 denotes the lens element 310, L2 denotes the lens element 320, L3 denotes the lens element 330, and L4 denotes the lens element 340 shown in Table 7 ), L5 represents the lens element 350 .

동시에 <표 7>에서 기준 위치L1-L5에 대한 열 두께에는 두 가지 값이 표시된다. 첫 번째 값은 렌즈 요소 자체의 두께를 나타내고, 두 번째 값은 다음 렌즈 요소까지의 거리를 나타낸다.At the same time, in <Table 7>, two values are indicated for the column thickness for the reference positions L1-L5. The first value indicates the thickness of the lens element itself, and the second value indicates the distance to the next lens element.

표 8은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수 값을 나타낸 것이다.Table 8 shows the aspheric coefficient values of the surface of a wideband imaging lens according to another embodiment.

[표 8][Table 8]

Figure pat00052
Figure pat00052

<표 8>은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 표면의 비구면 계수값을 물체에서 이미지로의 위치 순으로 나타내며, 여기서 표면 2는 렌즈 요소(310)의 표면(311)에 해당하는 식이다. 동시에 <표 8>는 렌즈 요소 표면의 k-코니컬(k-conical) 계수 인 2차 ~ 16차의 A2-A16 비구면 계수 값을 나타낸다.<Table 8> shows the aspheric coefficient values of the surface of the wideband imaging lens according to another embodiment in the order of position from the object to the image, where surface 2 corresponds to the surface 311 of the lens element 310 , and so on. At the same time, <Table 8> shows the values of the A2-A16 aspherical coefficients of the 2nd to 16th orders, which are the k-conical coefficients of the lens element surface.

이 경우, 이미징 렌즈의 렌즈 요소(310-350)의 비구면 프로파일은 <수학식 18>로 설명된다.In this case, the aspherical profile of the lens elements 310-350 of the imaging lens is described by Equation (18).

비구면 표면을 사용하면 적은 수의 렌즈 요소(이 경우 5 개)로 필드 수차(field aberrations)를 보정하여 광학 방식의 소형화를 보장합니다.The use of an aspherical surface ensures the miniaturization of the optical method by compensating for field aberrations with a small number of lens elements (in this case 5).

게다가, 이미징 렌즈의 중요한 파라메타 중 하나는 주파수 대비 특성이다. 주파수 대비 특성은 렌즈의 해상도를 측정하는 것이다. 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈는 공간 주파수 (SF) = 313 lines/mm에서 주파수 대비 특성 MTF(module of optical transfer function (OTF)) 0.25를 갖는다. F-넘버는 1.8이다. Furthermore, one of the important parameters of an imaging lens is the frequency contrast characteristic. The frequency contrast characteristic measures the resolution of the lens. A wideband imaging lens according to another embodiment has a frequency-contrast characteristic module of optical transfer function (OTF) 0.25 at spatial frequency (SF) = 313 lines/mm. The F-number is 1.8.

도 14는 또 다른 실시 예에 따른 광대역 렌즈의 상이한 필드 포인트에 대한 MTF 특성의 그래프를 도시한 도면이다.14 is a diagram illustrating a graph of MTF characteristics for different field points of a wideband lens according to another embodiment.

도 14는 다양한 필드 포인트 (0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 공간 주파수 (SF)에 따른 주파수 대비 특성 그래프를 보여준다. 즉, 서로 다른 주파수가 해결되는 대비를 보여준다. 표시되는 최대 주파수는 313 lines/mm이며 모든 필드 포인트의 대비(MTF)가 0.25을 초과한다.FIG. 14 shows a frequency-contrast characteristic graph according to spatial frequency (SF) of a wideband imaging lens according to another embodiment for various field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°). That is, it shows the contrast in which different frequencies are resolved. The maximum frequency displayed is 313 lines/mm and the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.25.

그래프에서 가로축은 공간 주파수를 lines/mm 단위로 나타내고, 세로축은 광 전달 함수(OTF; optical transfer function)의 모듈, 즉 MTF를 나타내며 이미지의 대비를 나타낸다.In the graph, the horizontal axis represents spatial frequency in units of lines/mm, and the vertical axis represents the optical transfer function (OTF) module, that is, MTF, and image contrast.

도 13은 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상을 도시한 도면이다.13 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

도 13에 제시된 곡선은 접선(tangential)(YZ) 및 시상(sagittal)(XZ)의 두 섹션에 대한 서로 다른 필드 포인트(0.0°, 13.0°, 26.0° 및 38.0°)에 대한 MTF를 나타낸다.The curve presented in FIG. 13 shows the MTF for different field points (0.0°, 13.0°, 26.0° and 38.0°) for two sections, tangential (YZ) and sagittal (XZ).

도 15는 또 다른 일 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 필드 곡률(field curvature)을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.15 is a graph illustrating a field curvature of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

이미징 렌즈 시야의 곡률은 0,440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대해 표시된다(섹션(section)의 방향은 실선으로 표시된 접선(tangential)이고, 시상(sagittal)은 점선으로 표시됨).The curvature of the imaging lens field of view is shown for the 0,440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths (direction of the section is tangential with solid lines, sagittal with dashed lines).

가로축(abscissa axis)은 필드 곡률 값을 보여준다. 즉, Z축을 따른 이동은 mm단위이고, 세로축(ordinate axis)은 이미징 렌즈의 도(degrees) 단위의 시야각이다.The abscissa axis shows the field curvature value. That is, the movement along the Z axis is in mm, and the ordinate axis is the viewing angle in degrees of the imaging lens.

도 16은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 왜곡을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.16 is a graph illustrating distortion of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment.

가로축은 왜곡 값(distortion value)을 백분율로 나타내고, 세로축은 이미징 렌즈의 시야각을 도(degrees) 단위로 나타낸다. 이 경우, 0.440 μm, 0.588 μm 및 0.700 μm 파장에 대한 왜곡 곡선이 표시된다. 이 경우, 이미징 렌즈의 왜곡은 1.91 %를 초과하지 않는다.The horizontal axis represents a distortion value as a percentage, and the vertical axis represents the viewing angle of the imaging lens in degrees. In this case, the distortion curves for the 0.440 μm, 0.588 μm and 0.700 μm wavelengths are shown. In this case, the distortion of the imaging lens does not exceed 1.91%.

도 17은 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈의 래터럴 색상(lateral color)을 도시한 도면이다. 여기서 가로축은 래터럴 색상 값(μm)을 나타내고, 세로축은 시야각(degrees)을 나타낸다. 이 경우, 최대 스프레드, 즉 가로축에 표시된 래터럴 색상의 최소값과 최대 값의 차이는 1.16μm이다. 표시된 색 수차는 0.440 μm의 단파장과 0.700 μm의 장파장에 대해 고려되며, 표시된 파장에 대한 최대 이미지 시프트는 1.6 μm보다 작다.17 is a diagram illustrating a lateral color of a wideband imaging lens according to another exemplary embodiment. Here, the horizontal axis represents the lateral color value (μm), and the vertical axis represents the viewing angle (degrees). In this case, the maximum spread, that is, the difference between the minimum value and the maximum value of the lateral color displayed on the horizontal axis, is 1.16 μm. The indicated chromatic aberration is considered for a short wavelength of 0.440 μm and a long wavelength of 0.700 μm, and the maximum image shift for the indicated wavelength is less than 1.6 μm.

제시된 또 다른 실시 예에 따른 광대역 이미징 렌즈 및 이미지 캡처 장치의 설계 및 파라메터는 높은 이미지 해상도, 즉, 313 lines/mm의 공간 주파수에서 모든 필드 포인트의 콘트라스트(MTF)가 0.25를 초과하며 TTL = 4.1 mm에서 d = 0.8 μm와 동일한 센서 픽셀 크기와 광대역 이미징 렌즈의 렌즈 F-넘버는 1.8이다.The design and parameters of the wideband imaging lens and image capture device according to another embodiment presented are high image resolution, that is, the contrast (MTF) of all field points exceeds 0.25 at a spatial frequency of 313 lines/mm, and TTL = 4.1 mm The lens F-number of the wideband imaging lens with a sensor pixel size equal to d = 0.8 μm at 1.8 is 1.8.

본 개시의 광대역 이미징 렌즈 및 광학 이미지 캡처 장치는 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 카메라가 있는 퍼스널 컴퓨터, 카메라가 있는 PDA(Personal Digital Assistant) 등 다양한 디지털 입출력 장치에 광범위하게 적용될 수 있다.The wideband imaging lens and optical image capturing apparatus of the present disclosure may be widely applied to various digital input/output devices, such as a digital video camera, a digital still camera, a personal computer with a camera, and a personal digital assistant (PDA) with a camera.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (20)

광축을 따라 물체에서 이미지 측까지 순차적으로 위치하는 조리개 스탑, 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소, 제5 렌즈 요소가 광학적으로 결합된 광대역 이미징 렌즈에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소의 각각의 표면은 비구면이고,
상기 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고,
상기 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하고,
상기 제3 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제4 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소는 반대 굴절력을 가지고,
상기 제4 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고,
상기 제4 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제5 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목한
광대역 이미징 렌즈.
A wideband imaging lens comprising an iris stop sequentially positioned from an object to an image side along an optical axis, a first lens element, a second lens element, a third lens element, a fourth lens element, and a fifth lens element are optically coupled,
each surface of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is an aspherical surface;
the first lens element has a positive refractive power;
the second lens element has a negative refractive power, the object-side surface of the second lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the second lens element is concave in the paraxial region;
the third lens element has a positive refractive power, the object-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region;
the fourth lens element and the fifth lens element have opposite refractive power;
the object-side surface of the fourth lens element is concave in the paraxial region;
the image-side surface of the fourth lens element is convex in the paraxial region,
the object-side surface of the fifth lens element is convex in the paraxial region,
The image-side surface of the fifth lens element is concave in the paraxial region.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록한
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
the object-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region,
The image-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고,
상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록한
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
the object-side surface of the first lens element is concave in the paraxial region;
The image-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제4 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고,
상기 제5 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지는
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
the fourth lens element has a positive refractive power;
The fifth lens element has a negative refractive power
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제4 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고,
상기 제5 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지는
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
the fourth lens element has a negative refractive power,
The fifth lens element has a positive refractive power.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소는 아래의 <수학식 1> - <수학식 8>을 만족하도록 구성되는
광대역 이미징 렌즈.
[수학식 1]
Figure pat00053

[수학식 2]
Figure pat00054

[수학식 3]
Figure pat00055

[수학식 4]
Figure pat00056

[수학식 5]
Figure pat00057

[수학식 6]
Figure pat00058

[수학식 7]
0,34 < OT/TTL < 0,5
[수학식 8]
Figure pat00059

여기서, f 는 상기 광대역 이미징 렌즈의 초점 거리 이고, f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리 이고, f3은 상기 제3 렌즈 요소의 초점 거리 이고, n1은 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률 이고, n2은 상기 제2 렌즈 요소의 굴절률 이고, n3은 상기 제3 렌즈 요소의 굴절률 이고, v1은 상기 제1 렌즈 요소의 아베 넘버이고, v2는 상기 제2 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v3은 상기 제3 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v4는 상기 제4 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, v5는 상기 제5 렌즈 요소의 아베 넘버 이고, OT는 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소 및 상기 제3 렌즈 요소 전체 두께이고, TTL은 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 거리 이다.
According to claim 1,
The first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element are configured to satisfy the following <Equation 1> - <Equation 8>
wideband imaging lens.
[Equation 1]
Figure pat00053

[Equation 2]
Figure pat00054

[Equation 3]
Figure pat00055

[Equation 4]
Figure pat00056

[Equation 5]
Figure pat00057

[Equation 6]
Figure pat00058

[Equation 7]
0,34 < OT/TTL < 0,5
[Equation 8]
Figure pat00059

where f is the focal length of the wideband imaging lens, f 1 is the focal length of the first lens element, f 2 is the focal length of the second lens element, and f 3 is the focal length of the third lens element , n 1 is the refractive index of the first lens element, n 2 is the refractive index of the second lens element, n 3 is the refractive index of the third lens element, v 1 is the Abbe number of the first lens element , v 2 is the Abbe number of the second lens element, v 3 is the Abbe number of the third lens element, v 4 is the Abbe number of the fourth lens element, v 5 is the Abbe number of the fifth lens element number, OT is the total thickness of the first lens element, the second lens element and the third lens element, and TTL is the axial distance between the object-side surface and the image surface of the first lens element.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나에 적어도 하나의 표면에 적용되는 회절 렌즈 요소(DOE; Diffractive Optical Element)
를 더 포함하는 광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
A diffractive optical element (DOE) applied to at least one surface of at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element.
A broadband imaging lens further comprising a.
 제7항에 있어서,
상기 회절 렌즈 요소는,
방사선의 파장에 필적하는 피치로 편면 또는 곡면에 제공되는 릴리프-위상 환형 미세 구조(relief-phase annular microstructure)인
광대역 이미징 렌즈.
8. The method of claim 7,
The diffractive lens element comprises:
A relief-phase annular microstructure provided on one side or a curved surface with a pitch comparable to the wavelength of the radiation.
wideband imaging lens.
 제7항에 있어서,
상기 회절 렌즈 요소는,
색 수차와 기하학 수차를 제거하는데 기여하도록 구성되고 배치되는
광대역 이미징 렌즈.
8. The method of claim 7,
The diffractive lens element comprises:
constructed and arranged to contribute to eliminating chromatic and geometric aberrations;
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나는 플라스틱으로 제조되는
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
wherein at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is made of plastic.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 중에서 적어도 하나는 광학 유리로 제조되는
광대역 이미징 렌즈.
According to claim 1,
wherein at least one of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is made of optical glass.
wideband imaging lens.
 제1항에 있어서,
아래의 <수학식 14>가 충족되는
광대역 이미징 렌즈.
[수학식 14]
1.545 < n < 1.743,
여기서, n은 상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소 각각의 굴절률이다.
According to claim 1,
If <Equation 14> below is satisfied
wideband imaging lens.
[Equation 14]
1.545 < n < 1.743,
Here, n is the refractive index of each of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element.
 광대역 이미징 렌즈, IR 필터 및 센서가 광학적으로 결합된 광학 이미지 캡처 장치에 있어서,
상기 광대역 이미징 렌즈는 광축을 따라 물체에서 이미지 측까지 순차적으로 위치하는 조리개 스탑, 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 제3 렌즈 요소, 제4 렌즈 요소, 제5 렌즈 요소가 광학적으로 결합되고,
상기 제1 렌즈 요소, 상기 제2 렌즈 요소, 상기 제3 렌즈 요소, 상기 제4 렌즈 요소, 상기 제5 렌즈 요소의 각각의 표면은 비구면이고,
상기 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고,
상기 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목하고,
상기 제3 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제4 렌즈 요소와 상기 제5 렌즈 요소는 반대 굴절력을 가지고,
상기 제4 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고,
상기 제4 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제5 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고,
상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 오목한
광학 이미지 캡처 장치.
An optical image capture device optically coupled to a broadband imaging lens, an IR filter, and a sensor, comprising:
The broadband imaging lens includes an aperture stop sequentially positioned from the object to the image side along an optical axis, a first lens element, a second lens element, a third lens element, a fourth lens element, and a fifth lens element are optically coupled;
each surface of the first lens element, the second lens element, the third lens element, the fourth lens element, and the fifth lens element is an aspherical surface;
the first lens element has a positive refractive power;
the second lens element has a negative refractive power, the object-side surface of the second lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the second lens element is concave in the paraxial region;
the third lens element has a positive refractive power, the object-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the third lens element is convex in the paraxial region;
the fourth lens element and the fifth lens element have opposite refractive power;
the object-side surface of the fourth lens element is concave in the paraxial region;
the image-side surface of the fourth lens element is convex in the paraxial region,
the object-side surface of the fifth lens element is convex in the paraxial region,
The image-side surface of the fifth lens element is concave in the paraxial region.
Optical image capture device.
 제13항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록한
광학 이미지 캡처 장치.
14. The method of claim 13,
the object-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region, and the image-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region
Optical image capture device.
 제13항에 있어서,
상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 근축 영역에서 볼록한
광학 이미지 캡처 장치.
14. The method of claim 13,
The object-side surface of the first lens element is concave in the paraxial region and the image-side surface of the first lens element is convex in the paraxial region
Optical image capture device.
 제13항에 있어서,
상기 제4 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지는
광학 이미지 캡처 장치.
14. The method of claim 13,
The fourth lens element has a positive refractive power, and the fifth lens element has a negative refractive power.
Optical image capture device.
 제13항에 있어서,
상기 제4 렌즈 요소는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈 요소는 양의 굴절력을 가지는
광학 이미지 캡처 장치.
14. The method of claim 13,
The fourth lens element has a negative refractive power, and the fifth lens element has a positive refractive power.
Optical image capture device.
 제13항에 있어서,
아래의 <수학식 11>이 충족되는
광학 이미지 캡처 장치.
[수학식 11]
Figure pat00060

여기서, BFL은 상기 IR 필터를 고려하지 않고 상기 제5 렌즈 요소의 이미지 측 표면에서 이미지 표면까지의 초점 거리의 후면 세그먼트이다.
14. The method of claim 13,
If <Equation 11> below is satisfied
Optical image capture device.
[Equation 11]
Figure pat00060

Here, BFL is the rear segment of the focal length from the image side surface to the image surface of the fifth lens element without considering the IR filter.
 제13항에 있어서,
아래의 <수학식 17>이 충족되는
광학 이미지 캡처 장치.
[수학식 17]
Figure pat00061

여기서, TTL은 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면과 이미지 표면 사이의 축 방향 거리 이고, ImgH는 결과 이미지의 대각선의 절반 이다.
14. The method of claim 13,
When <Equation 17> below is satisfied
Optical image capture device.
[Equation 17]
Figure pat00061

where TTL is the axial distance between the object-side surface of the first lens element and the image surface, and ImgH is half the diagonal of the resulting image.
 제13항에 있어서,
상기 센서는,
광 검출기 어레이(photodetector array)인
광학 이미지 캡처 장치.14. The method of claim 13,
The sensor is
a photodetector array
Optical image capture device.
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