KR20110120214A

KR20110120214A - 촬상 렌즈 및 촬상 모듈

Info

Publication number: KR20110120214A
Application number: KR1020110033058A
Authority: KR
Inventors: 노리미치 시게미쯔; 히로유키 하나토
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-11-03
Also published as: CN102236155A

Abstract

적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 촬상 렌즈 및 촬상 모듈을 실현하기 위해서 촬상 렌즈는 입사된 광을 단변의 치수와 장변의 치수의 비율이 a:b인 사각 형상의 센서의 수광부에 대해서 인도하는 것이고, 조건식<1>~<5>를 만족하도록 구성되어 있다.
2.0% < distA < 5.0% … <1>
0.5% < distA-distB < 1.4% … <2>
distC-distB < 0% … <3>

… <4>

… <5>

Description

촬상 렌즈 및 촬상 모듈{IMAGE SENSING LENS AND IMAGE SENSING MODULE}

본 발명은 휴대 단말의 디지털 카메라 등으로의 탑재를 목적으로 한 촬상 렌즈 및 촬상 모듈에 관한 발명이다. 특히, 본 발명은 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 모듈, 및 이 촬상 모듈로의 적용에 적합한 촬상 렌즈에 관한 발명이다.

최근, 저화소수의 디지털 카메라에 대한 수요는 증가되고 있다. 상기 디지털 카메라는 신흥국에서 사용하기 위한 휴대 전화기(휴대 단말), 휴대 전화기의 서브 카메라, 또는, 퍼스널 컴퓨터 등에 대해서 탑재되어 있다.

상기 저화소수의 디지털 카메라는 일반적으로 판매가가 낮고, 또한, 제조 비용을 낮추기 위해 렌즈 매수가 적어지므로 충분한 수차 보정을 실시하는 것이 곤란하다.

또한, 휴대 전화기용에 탑재되는 상기 디지털 카메라에서는 넓은 화각이 요구되지만, 넓은 화각의 상기 디지털 카메라에서는 왜곡(디스토션)이 커진다.

적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 광학계를 실현하는 기술로서는 특허문헌 1에 개시된 기술을 들 수 있다.

특허문헌 1에 의한 결상 광학계는 왜곡에 관한 것이고, 이하의 조건식<A>~<C>를 만족하도록 구성되어 있다.

2.0% <│DIST6│< 5.0% … <A>

│DIST8-DIST6│< 0.5% … <B>

│DIST10-DIST8│< 1.8% … <C>

단, DIST6은 6할의 상 높이에 있어서의 광학 디스토션이고, DIST8은 8할의 상 높이에 있어서의 광학 디스토션이며, DIST10은 10할의 상 높이에 있어서의 광학 디스토션인 것으로 한다.

일본 특허 공개 제 2005-107370 호 공보(2005년 4월 21일 공개)

그러나, 특허문헌 1에 의한 결상 광학계는, 넓은 화각일 경우, 광축으로부터 먼 위치에서의 왜곡이 커져버리기 때문에 조건식<A>~<C>를 만족시키는 것이 곤란하다는 문제가 발생된다.

또한, 특허문헌 1에 의한 결상 광학계는 조건식<A>~<C>를 만족하는 경우이여도 조건식<D>~<F>를 추가로 만족할 경우, 또는, 조건식<G>~<I>를 추가로 만족할 경우에 전립(戰笠)과 같은 형상의 왜곡이 생겨버리므로 왜곡이 눈에 띈다는 문제가 발생된다.

0% < DIST6 … <D>

DIST8-DIST6 < 0% … <E>

0% < DIST10-DIST8 … <F>

DIST6 < 0% … <G>

0% < DIST8-DIST6 … <H>

DIST10-DIST8 < 0% … <I>

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 발명이며, 그 목적은 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 촬상 렌즈 및 촬상 모듈을 실현하는 것에 있다.

본 발명의 촬상 렌즈는 상기 문제를 해결하기 위해서, 입사된 광을 단변의 치수와 장변의 치수의 비율이 a:b인 사각 형상의 수광부에 대해서 인도하는 촬상 렌즈로서, 조건식<1>~<5>

2.0% < distA < 5.0% … <1>

0.5% < distA-distB < 1.4% … <2>

distC-distB < 0% … <3>

… <4>

… <5>

단,

distA … 상 높이 hA에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡

distB … 상 높이 hB에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡

distC … 최대 상 높이에 있어서의 왜곡

을 만족하도록 상기 왜곡 각각이 조정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 곤란한 경우에 있어서도 왜곡이 눈에 뜨이기 어려운 광학계를 실현할 수 있게 된다.

distA ≤ 2.0%일 경우, 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 용이하므로, 애당초, 본 발명에 의한 구성을 적용할 필요가 없다.

5.0% ≤ distA일 경우, 너무나 왜곡이 지나치게 커서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

distA-distB ≤ 0.5%일 경우, 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 용이하므로, 애당초, 본 발명에 의한 구성을 적용할 필요가 없다.

1.4% ≤ distA-distB일 경우, 너무나 왜곡이 지나치게 커서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

0% ≤ distC-distB일 경우, 전립과 같은 형상의 왜곡이 생겨서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

즉, 본원 발명자들은, 예의 검토한 결과, 이상의 각 문제점을 찾아내고, 이들 문제점을 극복하기 위해서 조건식<1>~<5>를 만족시킨다는 본 발명에 의한 특징점에 상도(想到)했다.

이상의 것으로부터, 본 발명의 촬상 렌즈는 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

또한, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡인 distC를 비교적 큰 값까지 허용하기 때문에 촬상 렌즈의 넓은 화각에 기인해서 광축으로부터 먼 위치에서의 왜곡이 커져버리는 경우이여도 용이하게 만족시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은 본 발명의 촬상 렌즈와, 상기 수광부를 갖고 있는 고체 촬상 소자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 발명의 촬상 모듈은 자신에 구비된 본 발명의 촬상 렌즈와 동일한 효과를 발휘하기 때문에 적은 렌즈 매수이여도 양호한 해상력을 갖는 저렴한 디지털 카메라를 실현할 수 있게 된다.

<발명의 효과>

이상과 같이, 본 발명의 촬상 렌즈는 입사된 광을 단변의 치수와 장변의 치수의 비율이 a:b인 사각 형상의 수광부에 대해서 인도하는 촬상 렌즈로서, 조건식<1>~<5>를 만족하도록 상기 왜곡 각각이 조정되어 있다.

따라서, 본 발명은 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어진다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1~도 4에 나타내는 각 촬상 렌즈와 조합되는 고체 촬상 소자의 개략적인 구성을 나타내는 상면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF(Modulation Transfer Function: 변조 전달 함수)-공간주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 디포커스 MTF를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-상 높이 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9의 (a)는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 상 높이-왜곡 특성을 나타내는 그래프이며, 도 9의 (b)는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈가 결상한 격자상(格子像)의 이미지도이다.
도 10은 도 2에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-공간주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 도 2에 나타내는 촬상 렌즈의 디포커스 MTF를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 2에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-상 높이 특성을 나타내는 그래프이다.
도 13의 (a)는 도 2에 나타내는 촬상 렌즈의 상 높이-왜곡 특성을 나타내는 그래프이며, 도 13의 (b)는 도 2에 나타내는 촬상 렌즈가 결상한 격자상의 이미지도이다.
도 14는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-공간주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 디포커스 MTF를 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-상 높이 특성을 나타내는 그래프이다.
도 17의 (a)는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 상 높이-왜곡 특성을 나타내는 그래프이며, 도 17의 (b)는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈가 결상한 격자상의 이미지도이다.
도 18은 도 4에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-공간주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 19는 도 4에 나타내는 촬상 렌즈의 디포커스 MTF를 나타내는 그래프이다.
도 20은 도 4에 나타내는 촬상 렌즈의 MTF-상 높이 특성을 나타내는 그래프이다.
도 21의 (a)는 도 4에 나타내는 촬상 렌즈의 상 높이-왜곡 특성을 나타내는 그래프이며, 도 21의 (b)는 도 4에 나타내는 촬상 렌즈가 결상한 격자상의 이미지도이다.
도 22는 도 1에 나타내는 촬상 렌즈의 설계 데이터를 나타낸 표이다.
도 23은 도 2에 나타내는 촬상 렌즈의 설계 데이터를 나타낸 표이다.
도 24는 도 3에 나타내는 촬상 렌즈의 설계 데이터를 나타낸 표이다.
도 25는 도 4에 나타내는 촬상 렌즈의 설계 데이터를 나타낸 표이다.
도 26은 도 1~도 4에 나타내는 각 촬상 렌즈에 대해서 상면(像面)에 고체 촬상 소자를 배치해서 구성한 촬상 모듈의 사양의 일례를 나타낸 표이다.
도 27의 (a)~(d)는 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 28의 (a)~(d)는 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 일실시형태에 의한 촬상 렌즈(1)에 대해서 설명한다. 촬상 렌즈(1)에는 그 구체적인 설계에 따라 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)의 4종류가 있다. 또한, 이하 「촬상 렌즈(1)」로 표기하는 경우에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)의 총칭으로 한다.

도 1은 촬상 렌즈(100)의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2는 촬상 렌즈(200)의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 촬상 렌즈(300)의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 4는 촬상 렌즈(400)의 구성을 나타내는 단면도이다.

촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)는 각각 이하의 기본 구성을 갖고 있다.

〔촬상 렌즈(1)의 기본 구성〕

도 1~도 4는 모두 촬상 렌즈(1)의 Y(지면 상하)방향 및 Z(지면 좌우)방향으로 이루어지는 단면을 나타낸 도면이다. Z방향은 물체(3)측으로부터 상면(S7)측으로의 방향, 및 상면(S7)측으로부터 물체(3)측으로의 방향을 나타내고 있고, 촬상 렌즈(1)의 광축(La)은 이 Z방향으로 연장되어 있다. 촬상 렌즈(1)의 광축(La)에 대한 법선 방향은 어떤 광축(La) 상으로부터 X(지면에 대해서 수직인)방향 및 Y방향으로 이루어지는 면 위를 일직선으로 연장해 가는 방향이다.

촬상 렌즈(1)는 물체(3)측으로부터 상면(S7)측을 향해 순서대로 개구 조리개(2), 제 1 렌즈(L1), 제 2 렌즈(L2), 및 커버 글래스(CG)를 구비해서 구성된 것이다.

개구 조리개(2)는 구체적으로 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 물체(3)측을 향한 면(물체측면)(S1)의 주위에 설치되어 있다. 개구 조리개(2)는 촬상 렌즈(1)에 입사된 광이 제 1 렌즈(L1), 및 제 2 렌즈(L2)를 적절하게 통과할 수 있게 하기 위해서 입사된 광의 축상 광선속(光線束)의 직경을 제한하는 것을 목적으로 설치되어 있다.

물체(3)는 촬상 렌즈(1)가 결상하는 대상물이며, 바꾸어 말하면, 촬상 렌즈(1)가 촬상 대상으로 하는 피사체이다. 도 1~도 4에서는 편의상, 물체(3)와 촬상 렌즈(1)가 매우 근접하고 있도록 도시되어 있지만, 실제로, 물체(3)와 촬상 렌즈(1)는 그 간격이 예컨대 1000㎜ 정도 떨어져 있다.

제 1 렌즈(L1)는 양의 굴절력을 갖고 있는 주지의 메니스커스 렌즈이다. 제 1 렌즈(L1)는 물체(3)측을 향한 면(S1)이 상기 메니스커스 렌즈의 볼록면에 대응하고, 상면(S7)측을 향한 면(상측면)(S2)이 상기 메니스커스 렌즈의 오목면에 대응한다. 제 1 렌즈(L1)는 면(S1) 및 면(S2)이 비구면 형상인 것이 바람직하고, 이에 따라, 촬상 렌즈(1)에 있어서 발생될 수 있는 모든 수차를 보다 양호하게 보정하는 것이 용이하게 된다.

렌즈의 오목면은 렌즈가 중공으로 구부러져 있는 부분, 즉, 렌즈가 내측으로 구부러져 있는 부분을 나타내고 있다. 렌즈의 볼록면은 렌즈의 구상 표면이 외측으로 구부러져 있는 부분을 나타내고 있다.

여기서, 엄밀히 말하면, 개구 조리개(2)는 제 1 렌즈(L1)의 볼록 형상인 면(S1)이 개구 조리개(2)보다 물체(3)측으로 돌출되도록 형성되어 있지만, 이와 같이 면(S1)이 개구 조리개(2)보다 물체(3)측으로 돌출되어 있는지의 여부에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 개구 조리개(2)는 그 대표적인 위치가 제 1 렌즈(L1)에 있어서의 대표적인 위치보다 물체(3)측을 향하는 배치 관계이면 충분하다.

제 2 렌즈(L2)는 양 또는 음의 굴절력을 갖고 있는 렌즈이다. 또한, 제 2 렌즈(L2)는 물체(3)측을 향한 면(S3)이 오목 형상이다. 면(S4)은 제 2 렌즈(L2)에 있어서의 상면(S7)측을 향한 면이다. 제 2 렌즈(L2)는 면(S3) 및 면(S4) 중 적어도 한쪽이 비구면 형상인 것이 바람직하고, 이에 따라, 촬상 렌즈(1)에 있어서 발생될 수 있는 모든 수차를 보다 양호하게 보정하는 것이 용이하게 된다.

커버 글래스(CG)는 제 2 렌즈(L2)와 상면(S7) 사이에 설치되어 있다. 커버 글래스(CG)는 상면(S7)에 대해서 피복됨으로써 물리적 손상 등으로부터 상면(S7)을 보호하기 위한 것이다. 커버 글래스(CG)는 물체(3)측을 향한 면(물체측면)(S5)과 상면(S7)측을 향한 면(상측면)(S6)을 갖고 있다.

상면(S7)은 촬상 렌즈(1)의 광축(La)에 대해서 수직이고 상이 형성되는 면이며, 실상(實像)은 상면(S7)에 놓여진 도시하지 않은 스크린 상에서 관찰할 수 있다.

또한, 촬상 렌즈(1)를 구비한 촬상 모듈에 있어서는 상기 상면(S7)에 센서(고체 촬상 소자)(4)가 배치된다.

센서(4)는 촬상 렌즈(1)에 있어서의 상면(S7)에 배치되어 있는 것이며, 촬상 렌즈(1)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상을 광 신호로서 수광하고, 이 광 신호를 전기 신호로 변환하는 것이다. 센서(4)는 CCD(Charge Coupled Device: 전하 결합 소자) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 상보형 금속 산화막 반도체)에 의해 구성되는 고체 촬상 소자로 대표되는 주지의 전자 촬상 소자 등으로 구성되어 있다.

도 5는 센서(4)의 물체(3)측을 향한 면으로서 Y(지면 상하)방향 및 X(지면 좌우) 방향으로 이루어지는 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 5의 X방향은 도 1~도 4의 각 도면의 X방향과, 도 5의 Y방향은 도 1~도 4의 각 도면의 Y방향과, 도 5의 Z방향은 도 1~도 4의 각 도면의 Z방향과 각각 동일한 방향을 나타내고 있고, 도 5는 도 1~도 4에 의한 센서(4)의 상면도인 것으로 해석할 수 있다.

촬상 렌즈(1)는 입사된 광을 센서(4)의 수광부(5)에 인도하는 것이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 센서(4)는 수광부(5)가 직사각형(사각 형상)으로 되어 있고, 상기 직사각형의 단변의 치수는 a의 J배이고, 장변의 치수는 b의 J배이다. 여기서, a, b, 및 J는, 임의의 정수이다. 따라서, 상기 직사각형에 있어서의 장변의 치수와 단변의 치수의 비율은 b:a이다. 이하, 이 비율 b:a를 「어스펙트비」라고 칭한다.

이상의 기본 구성인 촬상 렌즈(1)는 이하의 조건식<1>~<5>를 만족하고 있다.

2.0% < distA < 5.0% … <1>

0.5% < distA-distB < 1.4% … <2>

distC-distB < 0% … <3>

… <4>

… <5>

단,

distA … 촬상 렌즈(1)의 상 높이 hA에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡

distB … 촬상 렌즈(1)의 상 높이 hB에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡

distC … 촬상 렌즈(1)의 최대 상 높이에 있어서의 왜곡

촬상 렌즈(1)는 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 곤란한 경우에 있어서도 왜곡이 눈에 뜨이기 어려운 광학계를 실현할 수 있게 된다.

distA ≤ 2.0%일 경우, 촬상 렌즈는 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 용이하므로, 애당초, 본 발명에 의한 구성을 적용할 필요가 없다.

5.0% ≤ distA일 경우, 촬상 렌즈는 너무나 왜곡이 지나치게 커서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

distA-distB ≤ 0.5%일 경우, 촬상 렌즈는 왜곡을 양호하게 보정하는 것이 용이하므로, 애당초, 본 발명에 의한 구성을 적용할 필요가 없다.

1.4% ≤ distA-distB일 경우, 촬상 렌즈는 너무나 왜곡이 지나치게 커서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

0% ≤ distC-distB일 경우, 촬상 렌즈는 전립과 같은 형상의 왜곡이 생겨서 왜곡이 눈에 뜨여버린다.

즉, 본원 발명자들은, 예의 검토한 결과, 이상의 각 문제점을 찾아내고, 이들 문제점을 극복하기 위해서, 조건식<1>~<5>를 만족시킨다는 촬상 렌즈(1)의 특징적 구성에 상도했다.

이상의 것으로부터, 촬상 렌즈(1)는 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

또한, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡인 distC를 비교적 큰 값까지 허용하기 때문에 촬상 렌즈(1)의 넓은 화각에 기인해서 광축(La)으로부터 먼 위치에서의 왜곡이 커져버리는 경우이여도 용이하게 만족시킬 수 있다.

또한, 촬상 렌즈(1)는 최대 화각(화각의 최대값)이 62°를 초과하고 있는 것이 바람직하다.

촬상 렌즈에 있어서는 화각이 넓을수록 왜곡은 생기기 쉽지만 촬상 렌즈(1)는 왜곡의 최적화에 의해 왜곡이 생겨져 있어도 그것이 눈에 띄지 않게 된다. 이 때문에, 촬상 렌즈(1)는 최대 화각이 62°를 초과하는 넓은 화각의 촬상 렌즈에 대해서 유효하다.

도 1~도 4에 나타내는 촬상 렌즈(1)의 기본 구성은 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 촬상 렌즈를 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)라는 2매의 렌즈로 실현할 수 있다.

또한, 촬상 렌즈(1)는 제 2 렌즈(L2)에 있어서의 상면(S7)측을 향한 면(S4)은 촬상 렌즈(1)의 광축(La) 상을 제외한 부분에 있어서 상기 광축(La)의 법선 방향, 즉, X방향 또는 Y방향(도 1~도 4에서는 Y방향)에 대한 면 경사의 최대 각도(θ)가 60°이상이다. 도 1~도 4에서는 상기 최대 각도(θ)는 면(S4)의 단부의 각도로 되어 있다.

이에 따라, 촬상 렌즈(1)는 조건식<3>을 만족시키기 쉬워진다. 한편, 상기 광축(La)의 법선 방향에 대한 면 경사의 최대 각도(θ)가 60°미만일 경우, 촬상 렌즈는 distC가 커져서 조건식<3>을 만족시키는 것이 곤란하게 된다. 또한, 상기 구성에 의하면, 상기 면 경사를 크게 함으로써 상의 주변에 대한 수차의 양호한 보정이 용이하게 된다.

또한, 촬상 렌즈(1)는 F 넘버가 3.2 미만인 것이 바람직하다. F 넘버는 광학계의 밝기를 나타내는 양의 일종이다. 촬상 렌즈(1)의 F 넘버는 촬상 렌즈(1)의 등가 초점 거리를 촬상 렌즈(1)의 입사동(入射瞳) 지름으로 나눈 값으로 표시된다.

이에 따라, 촬상 렌즈(1)에서는 입사된 광을 결상해서 밝은 상을 얻을 수 있다. 또한, 촬상 렌즈(1)에서는 상의 주변에 대한 왜곡의 특성을 음의 값으로 함으로써 상에 있어서의 주변 광량비를 높일 수 있다.

본 실시형태에 있어서 수광부(5)는 직사각형이지만, 장변 및 단변을 갖고 있는 사각형이면 충분하고, 예컨대, 평행사변형이여도 좋다.

도 1~도 4에 나타낸 촬상 렌즈(1)는 모두 2매의 렌즈[제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)]로 구성된 것이지만, 본 발명의 촬상 렌즈는 1매의 렌즈로 구성된 것이여도 좋고, 3매 이상의 렌즈로 구성된 것이여도 좋다.

〔촬상 렌즈(100)의 광학 특성〕

도 6은 촬상 렌즈(100)의 세로축에 나타낸 MTF(단위: 없음)와, 가로축에 나타낸 공간주파수(단위: lp/㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7은 촬상 렌즈(100)의 디포커스 MTF, 즉, 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 포커스 시프트 위치(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은 촬상 렌즈(100)의 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 상 높이(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9의 (a)는 촬상 렌즈(100)의 세로축에 나타낸 상 높이(단위: 비율, 즉, h0~h1.0)와, 가로축에 나타낸 왜곡(단위: %)의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 9의 (b)는 촬상 렌즈(100)가 결상한 격자상의 이미지도이다.

또한, 본 실시형태에 나타내는 상 높이는 촬상 렌즈(1)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심을 기준으로 한 상의 높이를 절대값으로, 또는, 최대 상 높이에 대한 비율로 표현하고 있다. 상 높이를 최대 상 높이에 대한 비율로 표현하고 있을 경우, 절대값과 상기 비율 사이에 각각 이하의 대응 관계를 갖고 있는 것으로 한다.

0.0000㎜ = 상 높이 h0(상의 중심)

0.1434㎜ = 상 높이 h0.1(상의 중심으로부터 최대 상 높이의 1할에 해당하는 높이)

0.2868㎜ = 상 높이 h0.2(상의 중심으로부터 최대 상 높이의 2할에 해당하는 높이)

0.5736㎜ = 상 높이 h0.4(상의 중심으로부터 최대 상 높이의 4할에 해당하는 높이)

0.8604㎜ = 상 높이 h0.6(상의 중심으로부터 최대 상 높이의 6할에 해당하는 높이)

1.147㎜ = 상 높이 h0.8(상의 중심으로부터 최대 상 높이의 8할에 해당하는 높이)

1.434㎜ = 상 높이 h1.0(최대 상 높이)

단, 광학 특성의 측정의 편의상, ㎜(절대값)로 표기된 상 높이는 대응하는 상 높이 h○○(비율)로 표기된 상 높이와의 사이에서 0.001㎜ 이내의 오차가 존재하는 경우가 있다.

도 6, 또한 후술하는 도 10, 도 14, 및 도 18은 모두 공간주파수가 0~「나이퀴스트 주파수/2」인 경우의 상 높이 h0, 상 높이 h0.2, 상 높이 h0.4, 상 높이 h0.6, 상 높이 h0.8, 및 상 높이 h1.0 각각에 관한 탄젠셜 상면(T) 및 사지탈 상면(S)에 있어서의 각 특성을 예시하고 있다.

도 7, 또한 후술하는 도 11, 도 15, 및 도 19는 모두 공간주파수가 「나이퀴스트 주파수/4」인 경우의 상 높이 h0, 상 높이 h0.2, 상 높이 h0.4, 상 높이 h0.6, 상 높이 h0.8, 및 상 높이 h1.0 각각에 관한 탄젠셜 상면(T) 및 사지탈 상면(S)에 있어서의 각 특성을 예시하고 있다.

도 8, 또한 후술하는 도 12, 도 16, 및 도 20은 모두 공간주파수가 「나이퀴스트 주파수/4」, 및 「나이퀴스트 주파수/2」인 경우의 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0에 관한 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면에 있어서의 각 특성을 예시하고 있다.

도 9의 (a), 또한 후술하는 도 13의 (a), 도 17의 (a), 및 도 21의 (a)는 모두 파장 546.07㎚의 광에 대한 왜곡(디스토션)의 특성을 예시하고 있다.

또한, 상기 나이퀴스트 주파수는 센서(4)의 나이퀴스트 주파수에 대응하는 값으로 되어 있고, 센서(4)의 화소 피치로부터 계산되는 해상 가능한 공간주파수의 값이다. 구체적으로 센서(4)의 나이퀴스트 주파수(Nyq.)(단위: lp/㎜)는,

Nyq. = 1/(센서(4)의 화소 피치)/2

에 의해 산출된다. 촬상 렌즈(1)의 각 광학 특성을 측정함에 있어서 센서(4)로서는 1.3M(메가)급이고, 사이즈가 1/6형이며, 화소의 사이즈(화소 피치)가 1.75㎛이며, D(대각)의 사이즈가 2.869㎜이고, H(수평)의 사이즈가 2.240㎜이며, V(수직)의 사이즈가 1.792㎜인 것을 적용하는 것으로 하고 있다.

또한, 촬상 렌즈(1)의 각 광학 특성을 얻기 위해서 물체 거리가 1000㎜인 것으로 가정함과 아울러, 도시하지 않은 시뮬레이션 광원으로서 다음의 가중에 의한 (백색을 구성하는 각 파장의 혼합 비율이 하기와 같이 조정된) 백색광을 이용했다.

404.66㎚ = 0.13

435.84㎚ = 0.49

486.1327㎚ = 1.57

546.07㎚ = 3.12

587.5618㎚ = 3.18

656.2725㎚ = 1.51

도 6에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(100)는 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(100)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(100)는 0㎜의 포커스 시프트 위치에 해당하는 상면(S7)(도 1 참조)에 있어서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(100)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(100)는 「나이퀴스트 주파수/4」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(81), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(82)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 마찬가지로, 촬상 렌즈(100)는 「나이퀴스트 주파수/2」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(83), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(84)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 따라서, 촬상 렌즈(100)는 촬상 렌즈(100)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 9의 (a)에는 어스펙트비가 4:3인 수광부(5)를 갖는 센서(4)를 촬상 렌즈(100)와 조합시킨 경우에 촬상 렌즈(100)가 조건식<1>~<3>을 만족하는 것을 아울러 도시하고 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 조건식<1>은 상 높이 h0.6(상 높이 hA)에 있어서의 왜곡(distA)이 2.0% ~5.0%의 범위 내인 것을 의미하고 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 조건식<2>는 상 높이 h0.8(상 높이 hB)에 있어서의 왜곡(distB)이 왜곡(distA)보다 0.5% ~1.4% 작다는 것을 의미하고 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡(distC)이 왜곡(distB)보다 작다는 것을 의미하고 있다.

도 9의 (b)의 이미지도에는 격자를 촬상해서 얻어진 화상의 왜곡을 나타내고 있다. 즉, 도 9의 (b)는 직사각형 격자 형상의 물체가 촬상 렌즈(100)에 의해 전체적으로 어떤 왜곡을 갖고 결상되는지를 나타내고 있다. 도 9의 (b)에 나타내는 격자상은 시각적으로는 왜곡이 그다지 크게 보이지 않으므로, 촬상 렌즈(100)는, 실제 사용상, 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

〔촬상 렌즈(200)의 광학 특성〕

도 10은 촬상 렌즈(200)의 세로축에 나타낸 MTF(단위: 없음)와, 가로축에 나타낸 공간주파수(단위: lp/㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 촬상 렌즈(200)의 디포커스 MTF, 즉, 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 포커스 시프트 위치(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 촬상 렌즈(200)의 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 상 높이(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13의 (a)는 촬상 렌즈(200)의 세로축에 나타낸 상 높이(단위: 비율, 즉, h0~h1.0)와, 가로축에 나타낸 왜곡(단위: %)의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 13의 (b)는 촬상 렌즈(200)가 결상한 격자상의 이미지도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(200)는 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(200)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(200)는 0㎜의 포커스 시프트 위치에 해당하는 상면(S7)(도 2 참조)에 있어서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(200)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(200)는 「나이퀴스트 주파수/4」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(121), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(122)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 마찬가지로, 촬상 렌즈(200)는 「나이퀴스트 주파수/2」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(123), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(124)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 따라서, 촬상 렌즈(200)는 촬상 렌즈(200)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 13의 (a)에는 도 9의 (a)와 같은 요령으로 어스펙트비가 4:3인 수광부(5)를 갖는 센서(4)를 촬상 렌즈(200)와 조합시킨 경우에 촬상 렌즈(200)가 조건식<1>~<3>을 만족하는 것을 아울러 도시하고 있다.

도 13의 (a)를 참조하면, 조건식<1>은 상 높이 h0.6(상 높이 hA)에 있어서의 왜곡(distA)이 2.0% ~5.0%의 범위 내인 것을 의미하고 있다.

도 13의 (a)를 참조하면, 조건식<2>는 상 높이 h0.8(상 높이 hB)에 있어서의 왜곡(distB)이 왜곡(distA)보다 0.5% ~1.4% 작다는 것을 의미하고 있다.

도 13의 (a)를 참조하면, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡(distC)이 왜곡(distB)보다 작다는 것을 의미하고 있다.

도 13의 (b)의 이미지도에는 도 9의 (b)와 같은 요령으로 격자를 촬상해서 얻어진 화상의 왜곡을 나타내고 있다. 즉, 도 13의 (b)는 직사각형 격자 형상의 물체가 촬상 렌즈(200)에 의해 전체적으로 어떤 왜곡을 갖고 결상되는지를 나타내고 있다. 도 13의 (b)에 나타내는 격자상은 시각적으로는 왜곡이 그다지 크게 보이지 않으므로, 촬상 렌즈(200)는, 실제 사용상, 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

〔촬상 렌즈(300)의 광학 특성〕

도 14는 촬상 렌즈(300)의 세로축에 나타낸 MTF(단위: 없음)와, 가로축에 나타낸 공간주파수(단위: lp/㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 15는 촬상 렌즈(300)의 디포커스 MTF, 즉, 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 포커스 시프트 위치(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 16은 촬상 렌즈(300)의 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 상 높이(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 17의 (a)는 촬상 렌즈(300)의 세로축에 나타낸 상 높이(단위: 비율, 즉, h0~h1.0)와, 가로축에 나타낸 왜곡(단위: %)의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 17의 (b)는 촬상 렌즈(300)가 결상한 격자상의 이미지도이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(300)는 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(300)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(300)는 0㎜의 포커스 시프트 위치에 해당하는 상면(S7)(도 3 참조)에 있어서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(300)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(300)는 「나이퀴스트 주파수/4」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(161), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(162)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 마찬가지로, 촬상 렌즈(300)는 「나이퀴스트 주파수/2」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(163), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(164)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 따라서, 촬상 렌즈(300)는 촬상 렌즈(300)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 17의 (a)에는 도 9의 (a)와 같은 요령으로 어스펙트비가 4:3인 수광부(5)를 갖는 센서(4)를 촬상 렌즈(300)와 조합시킨 경우에 촬상 렌즈(300)가 조건식<1>~<3>을 만족하는 것을 아울러 도시하고 있다.

도 17의 (a)를 참조하면, 조건식<1>은 상 높이 h0.6(상 높이 hA)에 있어서의 왜곡(distA)이 2.0% ~5.0%의 범위 내인 것을 의미하고 있다.

도 17의 (a)를 참조하면, 조건식<2>는 상 높이 h0.8(상 높이 hB)에 있어서의 왜곡(distB)이 왜곡(distA)보다 0.5% ~1.4% 작다는 것을 의미하고 있다.

도 17의 (a)를 참조하면, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡(distC)이 왜곡(distB)보다 작다는 것을 의미하고 있다.

도 17의 (b)의 이미지도에는 도 9의 (b)와 같은 요령으로 격자를 촬상해서 얻어진 화상의 왜곡을 나타내고 있다. 즉, 도 17의 (b)는 직사각형 격자 형상의 물체가 촬상 렌즈(300)에 의해 전체적으로 어떤 왜곡을 갖고 결상되는지를 나타내고 있다. 도 17의 (b)에 나타내는 격자상은 시각적으로는 왜곡이 그다지 크게 보이지 않으므로, 촬상 렌즈(300)는, 실제 사용상, 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

〔촬상 렌즈(400)의 광학 특성〕

도 18은 촬상 렌즈(400)의 세로축에 나타낸 MTF(단위: 없음)와, 가로축에 나타낸 공간주파수(단위: lp/㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 19는 촬상 렌즈(400)의 디포커스 MTF, 즉, 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 포커스 시프트 위치(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 20은 촬상 렌즈(400)의 세로축에 나타낸 MTF와, 가로축에 나타낸 상 높이(단위: ㎜)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 21의 (a)는 촬상 렌즈(400)의 세로축에 나타낸 상 높이(단위: 비율, 즉, h0~h1.0)와, 가로축에 나타낸 왜곡(단위: %)의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 21의 (b)는 촬상 렌즈(400)가 결상한 격자상의 이미지도이다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(400)는 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(400)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(400)는 0㎜의 포커스 시프트 위치에 해당하는 상면(S7)(도 4 참조)에 있어서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0의 어느 상 높이에서나 탄젠셜 상면 및 사지탈 상면 모두에 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있고, 촬상 렌즈(400)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(400)는 「나이퀴스트 주파수/4」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(201), 및 동 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(202)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다. 마찬가지로, 촬상 렌즈(400)는 「나이퀴스트 주파수/2」에 상당하는 공간주파수의 사지탈 상면의 MTF를 나타내는 그래프(203)에 관해서 상 높이 h0 ~ 상 높이 h1.0(1.434㎜)의 어느 상 높이에서나 0.2 이상의 높은 MTF 특성을 갖고 있다.

또한, 촬상 렌즈(400)는 도 20에 나타내는 「나이퀴스트 주파수/2」에 상당하는 공간주파수의 탄젠셜 상면의 MTF를 나타내는 그래프(204)에 관해서 상 높이 h0.9(1.291㎜) 부근에서 MTF가 0.2를 약간 하회하고 있는 부분이 존재하고 있지만, 그래도 대략 0.2로 간주해도 좋을 정도의 MTF가 확보되어 있고, MTF가 0.2를 하회하고 있는 것에 의한 해상력의 열화는 거의 없다.

따라서, 촬상 렌즈(400)는 촬상 렌즈(400)에 의해 물체(3)를 결상해서 형성된 상의 중심으로부터 주변까지 우수한 해상력을 갖고 있다고 말할 수 있다.

도 21의 (a)에는 도 9의 (a)와 같은 요령으로 어스펙트비가 4:3인 수광부(5)를 갖는 센서(4)를 촬상 렌즈(400)와 조합시킨 경우에 촬상 렌즈(400)가 조건식<1>~<3>을 만족하는 것을 아울러 도시하고 있다.

도 21의 (a)를 참조하면, 조건식<1>은 상 높이 h0.6(상 높이 hA)에 있어서의 왜곡(distA)이 2.0% ~5.0%의 범위 내인 것을 의미하고 있다.

도 21의 (a)를 참조하면, 조건식<2>는 상 높이 h0.8(상 높이 hB)에 있어서의 왜곡(distB)이 왜곡(distA)보다 0.5% ~1.4% 작다는 것을 의미하고 있다.

도 21의 (a)를 참조하면, 조건식<3>은 상 높이 h1.0에 있어서의 왜곡(distC)이 왜곡(distB)보다 작다는 것을 의미하고 있다.

도 21의 (b)의 이미지도에는 도 9의 (b)와 같은 요령으로 격자를 촬상해서 얻어진 화상의 왜곡을 나타내고 있다. 즉, 도 21의 (b)는 직사각형 격자 형상의 물체가 촬상 렌즈(400)에 의해 전체적으로 어떤 왜곡을 갖고 결상되는지를 나타내고 있다. 도 21의 (b)에 나타내는 격자상은 시각적으로는 왜곡이 그다지 크게 보이지 않으므로, 촬상 렌즈(400)는, 실제 사용상, 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 것이라고 말할 수 있다.

〔촬상 렌즈(1)의 각각의 설계 데이터〕

도 22는 촬상 렌즈(100)의 설계 데이터를 나타낸 표이다.

도 23은 촬상 렌즈(200)의 설계 데이터를 나타낸 표이다.

도 24는 촬상 렌즈(300)의 설계 데이터를 나타낸 표이다.

도 25는 촬상 렌즈(400)의 설계 데이터를 나타낸 표이다.

도 26은 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각에 대해서 상면(S7)에 센서(4)를 배치해서 구성한 촬상 모듈의 사양의 일례를 나타낸 표이다.

도 22~도 25의 각 데이터를 측정함에 있어서 센서(4)로서는, 상기 각 광학 특성의 측정시와 마찬가지로, 1.3M급이고, 사이즈가 1/6형이며, 화소의 사이즈(화소 피치)가 1.75㎛이며, D(대각)의 사이즈가 2.869㎜이며, H(수평)의 사이즈가 2.240㎜이고, V(수직)의 사이즈가 1.792㎜인 것을 적용했다.

또한, 도 26의 각 데이터를 얻기 위해서, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 도 22~도 25의 각 데이터를 측정하는 경우와 동일한 센서(4)를 이용해서 물체 거리가 1000㎜인 것으로 가정함과 아울러, 도시하지 않은 시뮬레이션 광원으로서 다음의 가중에 의한(백색을 구성하는 각 파장의 혼합 비율이 하기와 같이 조정된) 백색광을 이용했다.

404.66㎚ = 0.13

435.84㎚ = 0.49

486.1327㎚ = 1.57

546.07㎚ = 3.12

587.5618㎚ = 3.18

656.2725㎚ = 1.51

도 22~도 25의 항목「구성」에 있어서 「L1」로 표기된 행에는 제 1 렌즈(L1)에 관한 설계 데이터를, 「L2」로 표기된 행에는 제 2 렌즈(L2)에 관한 설계 데이터를, 「CG」로 표기된 행에는 커버 글래스(CG)에 관한 설계 데이터를, 「센서 」로 표기된 행에는 상면(S7)에 배치된 센서(4)에 관한 설계 데이터를 각각 나타내고 있다.

도 22~도 25의 항목「재료」에 있어서 「Nd」로 표기된 열에는 제 1 렌즈(L1), 제 2 렌즈(L2), 및 커버 글래스(CG)의 d선(파장: 587.6㎚)에 대한 굴절률을 나타내고 있다. 도 22~도 25의 항목「재료」에 있어서 「νd」로 표기된 열에는 제 1 렌즈(L1), 제 2 렌즈(L2), 및 커버 글래스(CG)의 d선에 대한 아베수를 나타내고 있다. 아베수는 광의 분산에 대한 굴절도의 비를 나타낸 광학매질의 정수이다. 즉, 아베수는 다른 파장의 광을 다른 방향으로 굴절시키는 정도이며, 높은 아베수의 매질은 다른 파장에 대한 광선의 굴절의 정도에 의한 분산이 적어진다.

도 22~도 25의 항목「면」에 있어서의 「S1」~「S7」은 각각 면(S1)~면(S6), 및 상면(S7)에 대응하고 있고, 이들 각 면에 관한 설계 데이터를 동일 행에 나타내고 있다. 또한, 「S1」은 개구 조리개(2)가 설치되어 있는 위치에 또한 해당된다.

도 22~도 25의 항목「곡률」은 면(S1)~면(S4)의 곡률을 각각 나타내고 있다.

도 22~도 25의 항목「중심 두께」는 대응하는 면의 중심으로부터 상면(S7)측을 향해서 다음 면의 중심까지의 광축(La) 방향(도 1~도 4의 Z방향 참조)의 거리를 나타내고 있다.

도 22~도 25의 항목「유효 반경」은 면(S1)~면(S4)의 각 유효 반경, 즉, 광속의 범위를 규제할 수 있는 원 영역의 반경을 나타내고 있다.

도 22~도 25의 항목「비구면계수」는 면(S1)~면(S4) 각각의 비구면을 구성하는 비구면식<6>에 있어서의 i차의 비구면계수(Ai)(i는 4 이상의 짝수)를 나타내고 있다. 비구면식<6>에 있어서 Z는 광축 방향(도 1의 Z방향)의 좌표이고, x는 광축에 대한 법선 방향(도 1의 X방향)의 좌표이며, R은 곡률 반경(곡률의 역수)이고, K는 코닉(원추) 계수이다.

… <6>

도 22~도 25의 항목「비구면계수」로부터 명확한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)는 모두 그 양면에 대해서 일정한 비구면계수가 부여되어 있고, 이에 따라, 면(S1)~면(S4)은 모두가 비구면 형상으로 되어 있다. 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 양면이 비구면 형상인 촬상 렌즈(1)는 모든 수차를 보다 양호하게 보정하는 것이 용이하게 되어 바람직한 구성이라고 말할 수가 있다.

도 26의 각 항목과 나타내어진 내용의 관계는 이하와 같다.

항목「F number」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 F 넘버를 나타내고 있다.

항목「Focal length」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 (렌즈계 전체의) 초점 거리를 단위: ㎜로 나타내고 있다.

항목「Field of view」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 화각, 즉, 대응하는 촬상 렌즈(1)에 의해 결상 가능한 각도를 단위: deg(°)로 각각 나타내고 있고, Diagonal(대각), Horizontal(수평), 및 Vertical(수직)이라는 3차원의 파라미터로 나타내고 있다.

항목「Optical distortion」에는 도 9의 (a), 도 13의 (a), 도 17의 (a), 및 도 21의 (a)에 각각 나타낸 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 상 높이 h0.6, 상 높이 h0.8, 및 상 높이 h1.0 각각에 있어서의 왜곡(광학 디스토션)을 구체적인 수치(단위: %)로 나타내고 있다.

항목「TV distortion」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 TV(Television) 왜곡, 소위, 텔레비전 디스토션의 값을 단위: %로 나타내고 있다.

항목「Relative illumination」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)의 주변 광량비 중 상 높이 h0.6, 상 높이 h0.8, 및 상 높이 h1.0 각각에 있어서의 각 주변 광량비(상 높이 h0에서의 광량에 대한 광량의 비율)를 단위: %로 나타내고 있다.

항목「CRA」에는 상 높이 h0.6, 상 높이 h0.8, 및 상 높이 h1.0 각각에 있어서의 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각의 주 광선 각도(Chief Ray Angle: CRA)를 단위: deg(°)로 나타내고 있다.

항목「Optical length」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각에 있어서의, 개구 조리개(2)가 광을 좁히는 부분으로부터 상면(S7)까지의 거리, 즉 촬상 렌즈(1)로서의 광학 전체 길이를 단위: ㎜로 나타내고 있다. 촬상 렌즈(1)의 광학 전체 길이는 광학 특성에 대해서 어떤 영향을 주는 전체 구성 요소의 광축 방향에 있어서의 치수의 총계를 의미하고 있다.

항목「CG thickness」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각에 있어서의 광축 방향에 있어서의 커버 글래스(CG)의 두께를 단위: ㎜로 나타내고 있다.

항목「Hyper focal distance」에는 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 각각에 있어서, 피사계심도의 최원점이 무한원까지 넓어지도록 초점 맞춤을 했을 때의 물체 거리(렌즈로부터 피사체까지의 거리)인 과초점 거리를 단위: ㎜로 나타내고 있다.

또한, 도 26의 표에는 상기 어스펙트비를 구성하는 a 및 b의 수치를 예시하고 있다. 또한, 도 26의 표에는 a 및 b의 수치를 조건식<4> 및 <5> 각각에 대입해서 산출된 A 및 B의 수치를 나타내고 있다. 또한, 도 26의 표에는 조건식<1>~<3>을 구성하는 각 값이다, distA, distB, distC, distA-distB, 및 distC-distB의 수치를 아울러 나타내었다. 도 26의 표에 있어서 이들 수치는 모두 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)에 있어서의 각 수치를 나타내고 있다.

도 26에 나타내는 바와 같이, 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)는 모두 F 넘버가 3.2 미만인 2.80으로 되어 있으므로 밝은 상이 얻어지는 것이다.

도 26의 표에 의하면, 본 발명에 의한 화각의 최대값에 대응하는 항목은 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400) 중 어느 것에 있어서도 항목「Field of view」의 Diagonal(대각)로 되어 있다. 이 항목은 촬상 렌즈(100 및 200)에서 67.0°, 촬상 렌즈(300 및 400)에서 65.0°로 되어 있다. 따라서, 촬상 렌즈(100), 촬상 렌즈(200), 촬상 렌즈(300), 및 촬상 렌즈(400)는 모두 화각의 최대값이 62°를 초과하고 있다.

〔본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조방법 예1〕

이제부터는 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법의 일례에 대해서 도 27의 (a)~(d)를 참조해서 설명한다.

제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)는 주로 열가소성 수지(131)를 이용한 사출 성형에 의해 제작된다. 열가소성 수지(131)를 이용한 사출 성형에서는 가열에 의해 연화된 열가소성 수지(131)를 소정의 사출압(약 10~3000kgf/c)을 가하면서 금형(132)에 압입하여 열가소성 수지(131)를 금형(132)에 충전한다[도 27의 (a) 참조]. 또한, 편의상, 도 27의 (a)에는 제 1 렌즈(L1) 성형시의 형태만을 도시하고 있지만, 제 2 렌즈(L2) 성형시에 있어서도 마찬가지로, 금형(132)의 형상에 따라 당업자라면 용이하게 성형을 실시할 수 있다.

복수의 제 1 렌즈(L1)가 성형된 열가소성 수지(131)를 금형(132)으로부터 인출하고, 1매의 제 1 렌즈(L1)마다 분할한다[도 27의 (b) 참조]. 편의상, 도시하고 있지 않지만, 마찬가지로, 복수의 제 2 렌즈(L2)가 성형된 열가소성 수지(131)를 금형(132)으로부터 인출하고, 1매의 제 2 렌즈(L2)마다 분할한다.

각각 분할된 1매의 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)를 렌즈 홀더(133)에 끼워 넣거나 또는 압입해서 조립한다[도 27의 (c) 참조]. 또한, 개구 조리개(2)(도 1 참조)는 렌즈 홀더(133)에 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 도 27의 (c)에 나타내는 촬상 모듈(136)의 완성 전의 중간 생성물은 촬상 렌즈(1)로서 사용 가능하다.

도 27의 (c)에 나타내는 촬상 모듈(136)의 완성 전의 중간 생성물을 경통(134)에 끼워 넣어 조립한다. 또한 그 후, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)를 구비해서 구성되는 촬상 렌즈(1)의 상면(S7)(도 1~도 4 참조)에 수광부(5)에 커버 글래스(CG)가 부착된 센서(4)를 탑재한다. 이렇게 해서, 촬상 모듈(136)은 완성된다[도 27의 (d) 참조].

사출 성형 렌즈인 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)에 이용되는 열가소성 수지(131)의 가중 변형 온도는 섭씨 130도 정도이다. 이 때문에, 열가소성 수지(131)는 표면 실장에서 주로 적용되는 기술인 리플로우를 실시할 때의 열 이력(최대 온도가 섭씨 260도 정도)에 대한 내성이 불충분하므로 리플로우시에 발생되는 열에 견딜 수 없다.

따라서, 촬상 모듈(136)을 기판에 실장할 때에는 센서(4) 부분만을 리플로우에 의해 실장하는 한편, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2) 부분을 수지로 접착하는 방법, 또는, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 탑재 부분을 국소적으로 가열하는 실장 방법이 채용되어 있다.

또한, 커버 글래스(CG)는 센서(4)에 포함되는 것으로서, 센서(4) 안에 있는 사각으로 도시하고 있다. 촬상 모듈(136)에서는 센서(4)의 수광부(5)에만 커버 글래스(CG)를 부착하고 있는 예를 나타내고 있다.

〔본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조방법 예2〕

계속해서, 본 발명의 촬상 렌즈 및 촬상 모듈의 제조 방법의 다른 예에 대해서 도 28의 (a)~(d)를 참조해서 설명한다.

최근에는 제 1 렌즈(서로 이웃하는 렌즈의 한쪽)(L1) 및/또는 제 2 렌즈(촬상 렌즈를 구성하는 가장 상면측의 렌즈, 서로 이웃하는 렌즈의 다른쪽)(L2)의 재료로서 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 이용한, 소위 내열 카메라 모듈의 개발이 진행되고 있다. 여기서 설명하는 촬상 모듈(148)은 이 내열 카메라 모듈이고, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 재료로서 열가소성 수지(131)[도 27의 (a) 참조] 대신에 열경화성 수지(141)가 이용되고 있다. 열경화성 수지(141) 대신에 UV 경화성 수지가 이용되어도 좋다.

제 1 렌즈(L1) 및/또는 제 2 렌즈(L2)의 재료로서 열경화성 수지(141) 또는 UV 경화성 수지를 이용하는 이유는 대량의 촬상 모듈(148)을 일괄해서 또한 단시간에 제조함으로써 촬상 모듈(148)의 제조 비용의 저감을 도모하기 위해서이다. 특히, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 재료로서 열경화성 수지(141) 또는 UV 경화성 수지를 이용하는 이유는 촬상 모듈(148)에 대해서 리플로우의 실시를 가능하게 하기 위해서이다.

촬상 모듈(148)을 제조하는 기술은 많이 제안되어 있다. 그 중에서도 대표적인 기술은 상술한 사출 성형, 및, 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스이다. 특히, 최근에는 촬상 모듈의 제조 시간 및 그 외의 종합적 지견에 있어서 보다 유리하다고 여겨지고 있는 웨이퍼 레벨 렌즈(리플로우어블 렌즈) 프로세스가 주목받고 있다.

웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스를 실시함에 있어서는 열에 기인해서 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)에 소성 변형이 발생되어버리는 것을 억제할 필요가 있다. 이 필요성으로부터, 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)로서는 열이 가해져도 변형되기 어려운 내열성이 매우 우수한 열경화성 수지 재료 또는 UV 경화성 수지 재료를 이용한 웨이퍼 레벨 렌즈(렌즈 어레이)가 주목받고 있다. 구체적으로는 섭씨 260~280도의 열이 10초 이상 가해져도 소성 변형되지 않을 정도의 내열성을 갖고 있는 열경화성 수지 재료 또는 UV 경화성 수지 재료를 이용한 웨이퍼 레벨 렌즈가 주목받고 있다.

웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는 열경화성 수지(141)를 렌즈 어레이 성형 몰드(142 및 143)에 의해 제 1 렌즈 어레이(144) 및 제 2 렌즈 어레이(렌즈 어레이)(145)로 각각 일괄 성형한 후, 이들을 접합하고, 또한, 센서 어레이(147)를 탑재한 후, 1개의 촬상 모듈(148)마다 분할해서 촬상 모듈(148)을 제조한다.

이제부터는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 상세에 대해서 설명한다.

웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에서는 우선 다수의 오목부가 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(142)와, 상기 오목부 각각에 대응하는 다수의 볼록부가 형성된 렌즈 어레이 성형 몰드(143)에 의해 열경화성 수지(141)를 끼워넣고, 또한, 렌즈 어레이 성형 몰드(142 및 143)에 있어서 발생되는 열에 의해 열경화성 수지(141)를 경화시키고, 서로 대응하는 상기 오목부 및 볼록부의 조합마다 렌즈가 성형된 렌즈 어레이를 제작한다[도 28의 (a) 참조].

도 28의 (a)에 나타내는 공정에서 제작하는 렌즈 어레이는 열경화성 수지(141)에 다수의 제 1 렌즈(L1)가 서로 동일면 상에 성형된 제 1 렌즈 어레이(144)이다. 편의상, 도시를 생략하고 있지만, 열경화성 수지(141)에 다수의 제 2 렌즈(L2)가 서로 동일면 상에 성형된 제 2 렌즈 어레이(145)를 렌즈 어레이 성형 몰드에 의해 제작하는 경우에 있어서도 도 28의 (a)와 같은 공정을 실시하면 좋다.

제 1 렌즈 어레이(144)와 제 2 렌즈 어레이(145)를 각 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)에 관해서 제 1 렌즈(L1)의 광축과 이것에 대응하는 제 2 렌즈(L2)의 광축 양쪽이 도 1에 나타내는 촬상 렌즈(1)의 광축(La) 상에 위치하도록 접합한다[도 28의 (b) 참조]. 촬상 모듈(촬상 렌즈를 포함함)의 대량 생산의 관점으로부터, 제 1 렌즈 어레이(144)와 제 2 렌즈 어레이(145)는 제 1 렌즈(L1)의 광축과 대응하는 제 2 렌즈(L2)의 광축의 조합 중 적어도 2세트 각각에 관해서 이들 양 광축이 서로 광축(La) 상에 위치하도록 맞붙인다.

단, 구체적으로, 제 1 렌즈 어레이(144)와 제 2 렌즈 어레이(145) 사이에서의 위치 맞춤을 행하는 센터링 방법으로서는 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 각 광축끼리를 광축(La) 상에 정렬하는 것 이외에도 촬상하면서 센터링을 도모하는 것 등 여러가지의 방법을 들 수 있고, 또한, 위치 맞춤은 웨이퍼의 피치 마무리 정밀도에도 영향을 준다.

도 28의 (b)에 나타내는 제 1 렌즈 어레이(144)와 제 2 렌즈 어레이(145)를 접합한 것에 대해서 각 광축(La)과 대응하는 각 센서(4)의 중심(4c)이 서로 겹치도록 다수의 센서(4)가 일체적으로 탑재된 센서 어레이(147)를 탑재한다[도 28의 (c) 참조]. 각 센서(4)는 각각 대응하는 각 촬상 렌즈(1)의 상면(S7)(도 1~도 4 참조)에 배치되고, 또한, 수광부(5)에 커버 글래스(CG)가 부착되어 있다.

또한, 이 때, 제 1 렌즈 어레이(144)에 있어서의 각 볼록부인 각 제 1 렌즈(L1)의 면(S1)(도 1 참조)에 대응하는 부분을 노출시키도록 개구 조리개(2)(도 1 참조)를 부착한다. 단, 개구 조리개(2)를 부착하는 타이밍, 및 부착의 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

도 28의 (c)에 나타내는 공정에 의해, 어레이상으로 되어 있는 다수의 촬상 모듈(148)을 제 1 렌즈(L1)의 광축과 대응하는 제 2 렌즈(L2)의 광축의 조합의 1세트를 단위로 해서, 즉 환언하면, 1개의 촬상 모듈(148)마다[최저한 1개의 촬상 모듈(148)을 단위로 해서] 분할하여 촬상 모듈(148)은 완성된다[도 28의 (d) 참조].

또한, 커버 글래스(CG)는 센서(4)에 포함되는 것으로서, 센서(4) 안에 있는 사각으로 도시하고 있다. 촬상 모듈(148)에서는 센서(4)의 수광부(5)에만 커버 글래스(CG)를 부착하고 있는 예를 나타내고 있다.

또한, 도 28의 (c)에 나타내는 각 센서(4)[센서 어레이(147)]를 탑재하는 공정을 생략하고 커버 글래스(CG)만을 탑재함으로써 촬상 모듈(148)로부터 촬상 소자를 생략하면 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 촬상 렌즈(1)를 제조하는 것도 용이하게 가능하다.

단, 커버 글래스(CG)를 부착하는 타이밍, 및 부착의 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 이와 같이, 촬상 렌즈(1) 또는 촬상 모듈(148)에 커버 글래스(CG)를 설치하는 형태는 도 1 등에 나타내는 형태, 도 27의 (d) 및 도 28의 (d)에 나타내는 형태의 어느 쪽이여도 좋다.

이상, 도 28의 (a)~(d)에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 다수의 촬상 모듈(148)을 일괄해서 제조함으로써 촬상 모듈(148)의 제조 비용은 저감할 수 있다. 또한, 완성된 촬상 모듈(148)을 기판에 실장할 때에 있어서 리플로우에 의해 발생되는 열(최대 온도가 섭씨 260도 정도)에 기인해서 소성 변형되어버리는 것을 피하기 위해서 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)는 섭씨 260~280도의 열에 대해서 10초 이상의 내성을 갖고 있는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 촬상 모듈(148)에 대해서는 리플로우를 실시하는 것이 가능하게 된다. 웨이퍼 레벨에서의 제조 공정에 또한, 내열성을 갖고 있는 수지 재료를 적용함으로써 리플로우에 대응 가능한 촬상 모듈을 저렴하게 제조하는 것이 가능하다.

촬상 모듈(148)은 촬상 렌즈(1)와, 수광부(5)를 갖고 있는 센서(4)를 구비하는 구성인 것으로 해석할 수 있다.

촬상 모듈(148)은 자신에 구비된 촬상 렌즈(1)와 동일한 효과를 발휘하기 때문에 예컨대 2매라는 적은 렌즈 매수이여도 양호한 해상력을 갖는 저렴한 디지털 카메라를 실현할 수 있게 된다.

촬상 모듈(148)은 센서(4)의 화소수가 100만 화소를 초과하고 있는 것이 바람직하다.

촬상 렌즈(1)의 해상력에 적합한 센서(4)를 구비함으로써 양호한 해상력을 갖는 촬상 모듈(148)을 얻을 수 있다. 또한, 촬상 모듈(148)에서는 1.3M급의 센서(4)를 구비하는 것이 바람직하다.

촬상 모듈(148)은 센서(4)의 화소의 피치가 2.5㎛ 미만인 것이 바람직하다.

화소의 피치가 2.5㎛ 미만인 고체 촬상 소자를 이용해서 센서(4)를 구성함으로써 고화소의 촬상 소자의 성능을 충분히 살린 촬상 모듈(148)을 실현할 수 있다.

도 28의 (a)~(d)에 나타낸 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 촬상 모듈(148)은 동일면 상에 제 2 렌즈(L2)를 복수매 구비한 제 2 렌즈 어레이(145)와, 동일면 상에 센서(4)를 복수개 구비한 센서 어레이(147)를 준비하고, 각 제 2 렌즈(L2)와 각 센서(4)가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 제 2 렌즈 어레이(145)에 센서 어레이(147)를 탑재한 후, 대향 배치된 제 2 렌즈(L2) 및 센서(4)의 조합을 단위로 해서 분할하여 제조된 것으로 해석할 수 있다.

도 28의 (a)~(d)에 나타낸 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스에 의해 촬상 모듈(148)은 동일면 상에 제 1 렌즈(L1)를 복수매 구비한 제 1 렌즈 어레이(144)와, 동일면 상에 제 2 렌즈(L2)를 복수매 구비한 제 2 렌즈 어레이(145)를 준비하고, 각 제 1 렌즈(L1)와 각 제 2 렌즈(L2)가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 제 1 렌즈 어레이(144)에 제 2 렌즈 어레이(145)를 맞붙인 후, 대향 배치된 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)의 조합을 단위로 해서 분할하여 제조된 것으로 해석할 수 있다.

상기 구성에 의하면, 대량의 촬상 모듈(148)을 일괄해서 또한 단시간에 제조하는 것이 가능해지기 때문에 촬상 모듈(148)의 제조 비용은 저감하는 것이 가능하게 된다. 촬상 모듈(148)은 적은 렌즈 매수로 촬상 렌즈(1)를 실현함으로써 부품 삭감에 의한 비용의 저하가 가능함과 아울러, 상기한 바와 같은 저렴한 제조 방법을 적용할 수 있고, 이들의 상승 효과로 보다 저렴하게 제조할 수 있다. 특히 촬상 렌즈(1)에 있어서 렌즈의 매수를 적게 해서 렌즈 어레이를 맞붙이는 공정을 삭감함으로써 촬상 모듈(148)에 있어서는 제조 오차가 발생할 수 있는 요인도 줄어들기 때문에 보다 효과적인 비용 삭감을 기대할 수 있다.

촬상 모듈(148)은 촬상 렌즈(1)를 구성하는 렌즈 중 적어도 1개는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

촬상 렌즈(1)를 구성하는 렌즈 중 적어도 1개를 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 도 28의 (a)~(d)에 나타내는 촬상 모듈(148)의 제조 단계에 있어서 복수매의 렌즈를 수지로 성형해서 렌즈 어레이를 제작하는 것이 가능하게 되고, 또한, 촬상 렌즈(1)를 리플로우 실장하는 것이 가능하게 된다.

상기 구성에 의하면, 실장 비용을 낮추는 것을 목적으로 하는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어지는 렌즈와, 적은 렌즈 매수로 광학계를 실현하는 본 발명의 촬상 렌즈 또는 촬상 모듈을 아울러 적용함으로써 보다 효과적인 비용 삭감이 가능하게 된다.

또한, 촬상 모듈(148)을 구비하는 휴대 정보 기기는 구비된 본 발명의 촬상 모듈, 나아가서는, 본 발명의 촬상 렌즈와 동일한 효과를 발휘한다. 이러한 휴대 정보 기기의 일례로서는 예컨대, 정보 휴대 단말 및 휴대 전화기 등의 각종 휴대 단말을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 화각의 최대값은 62°를 초과하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

화각이 넓을수록 왜곡은 생기기 쉽지만, 본 발명의 촬상 렌즈는 상기 왜곡의 최적화에 의해 왜곡이 생겨 있어도 그것이 눈에 띄지 않게 된다. 이 때문에, 본 발명의 촬상 렌즈는 최대 화각이 62°를 초과하는 넓은 화각의 촬상 렌즈에 대해서 유효하다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 개구 조리개, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈, 및 제 2 렌즈를 구비하고 있고, 상기 제 1 렌즈는 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스 렌즈이고, 상기 제 2 렌즈는 물체측을 향한 면이 오목 형상인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 적은 렌즈 매수로 원하는 해상력을 갖고 왜곡이 눈에 띄기 어려운 양호한 해상감이 얻어지는 본 발명의 촬상 렌즈를 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈라는 2매의 렌즈로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는, 상기 제 2 렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면은 촬상 렌즈 자신의 광축 상을 제외한 부분에 있어서 상기 광축의 법선 방향에 대한 면 경사의 최대 각도가 60°이상인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 촬상 렌즈는 조건식<3>을 만족시키기 쉬워진다. 한편, 상기 광축의 법선 방향에 대한 면 경사의 최대 각도가 60°미만일 경우, 촬상 렌즈는 distC가 커져서 조건식<3>을 만족시키는 것이 곤란하게 된다. 또한, 상기 구성에 의하면, 상기 면 경사를 크게 함으로서 상의 주변에 대한 수차의 양호한 보정이 용이하게 된다.

또한, 본 발명의 촬상 렌즈는, F 넘버는 3.2 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 밝은 상을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 촬상 렌즈에서는 상의 주변에 대한 왜곡의 특성을 음의 값으로 함으로써 상에 있어서의 주변 광량비를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은, 상기 고체 촬상 소자의 화소수는 100만 화소를 초과하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 촬상 렌즈의 해상력에 적합한 고체 촬상 소자를 구비함으로써 양호한 해상력을 갖는 촬상 모듈을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 촬상 모듈은 1.3M(메가)의 고체 촬상 소자를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은, 상기 고체 촬상 소자의 화소의 피치는 2.5㎛ 미만인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 화소의 피치가 2.5㎛ 미만인 고체 촬상 소자를 이용해서 센서를 구성함으로써 고화소의 촬상 소자의 성능을 충분히 살린 촬상 모듈을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은 상기 촬상 렌즈를 구성하는 가장 상면측의 렌즈를 동일면 상에 복수매 구비한 렌즈 어레이와, 상기 고체 촬상 소자를 동일면 상에 복수매 구비한 센서 어레이를 각 렌즈와 각 고체 촬상 소자가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 접합한 후, 상기 대향 배치된 상기 렌즈와 고체 촬상 소자의 세트를 단위로 해서 분할해서 제조된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은, 상기 촬상 렌즈는 복수매의 렌즈로 구성되는 것이며, 상기 촬상 렌즈를 구성하는 서로 이웃하는 렌즈의 한쪽을 동일면 상에 복수매 구비한 제 1 렌즈 어레이와 상기 서로 이웃하는 렌즈의 다른쪽을 동일면 상에 복수매 구비한 제 2 렌즈 어레이를 상기 제 1 렌즈 어레이에 구비된 각 렌즈와 상기 제 2 렌즈 어레이에 구비된 각 렌즈가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 맞붙인 후, 상기 대향 배치된 렌즈의 세트를 단위로 해서 분할해서 제조된 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 대량의 촬상 모듈을 일괄해서 또한 단시간에 제조하는 것이 가능해지므로 촬상 모듈의 제조 비용은 저감하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 촬상 모듈은 적은 렌즈 매수로 촬상 렌즈를 실현함으로써 부품 삭감에 의한 비용의 저하가 가능함과 아울러, 상기한 바와 같은 저렴한 제조 방법을 적용할 수 있고, 이들의 상승 효과로 보다 저렴하게 제조할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 촬상 렌즈에 있어서 렌즈의 매수를 적게 해서 렌즈 어레이를 맞붙이는 공정을 삭감함으로써 본 발명의 촬상 모듈에 있어서는 제조 오차가 발생될 수 있는 요인도 줄어들기 때문에 보다 효과적인 비용 삭감을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 모듈은 상기 촬상 렌즈를 구성하는 렌즈 중 적어도 1개는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 본 발명의 촬상 렌즈를 구성하는 렌즈 중 적어도 1개를 열경화성 수지 또는 UV(Ultra Violet: 자외선) 경화성 수지로 이루어지는 구성으로 함으로써 본 발명의 촬상 모듈의 제조 단계에 있어서 복수매의 렌즈를 수지로 성형해서 렌즈 어레이를 제작하는 것이 가능하게 되고, 또한, 촬상 렌즈를 리플로우 실장하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 각종 변경이 가능하고, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합시켜 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명은 휴대 단말의 디지털 카메라 등으로의 탑재를 목적으로 한 촬상 렌즈 및 촬상 모듈에 이용 가능하다. 특히, 본 발명은 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 모듈, 및 이 촬상 모듈로의 적용에 적합한 촬상 렌즈에 이용 가능하다.

1, 100, 200, 300, 및 400 : 촬상 렌즈 2 : 개구 조리개
3 : 물체 4 : 센서(고체 촬상 소자)
5 : 수광부 141 : 열경화성 수지
144 : 제 1 렌즈 어레이
145 : 제 2 렌즈 어레이(렌즈 어레이) 147 : 센서 어레이
136 및 148 : 촬상 모듈
L1 : 제 1 렌즈(서로 이웃하는 렌즈의 한쪽)
L2 : 제 2 렌즈(촬상 렌즈를 구성하는 가장 상면측의 렌즈, 서로 이웃하는 렌즈의 다른쪽)
S1 : 제 1 렌즈에 있어서의 물체측을 향한 면
S2 : 제 1 렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면
S3 : 제 2 렌즈에 있어서의 물체측을 향한 면
S4 : 제 2 렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면
S7 : 상면 La: 광축

Claims

입사된 광을 단변의 치수와 장변의 치수의 비율이 a:b인 사각 형상의 수광부에 대해서 인도하는 촬상 렌즈이며,
조건식<1>~<5>
2.0% < distA < 5.0% … <1>
0.5% < distA-distB < 1.4% … <2>
distC-distB < 0% … <3>

… <4>

… <5>
단,
distA … 상 높이 hA에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡
distB … 상 높이 hB에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡
distC … 최대 상 높이에 있어서의 왜곡
을 만족하도록 상기 왜곡 각각이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
화각의 최대값은 62°를 초과하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
물체측으로부터 상면측을 향해 순차적으로 개구 조리개, 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈, 및 제 2 렌즈를 구비하고 있고;
상기 제 1 렌즈는 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스 렌즈이고;
상기 제 2 렌즈는 물체측을 향한 면이 오목 형상인 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 렌즈에 있어서의 상면측을 향한 면은 촬상 렌즈 자신의 광축 상을 제외한 부분에 있어서 상기 광축의 법선 방향에 대한 면 경사의 최대 각도가 60°이상인 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
제 1 항에 있어서,
F 넘버는 3.2 미만인 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
입사된 광을 단변의 치수와 장변의 치수의 비율이 a:b인 사각 형상의 수광부에 대해서 인도하는 촬상 렌즈로서,
조건식<1>~<5>
2.0% < distA < 5.0% … <1>
0.5% < distA-distB < 1.4% … <2>
distC-distB < 0% … <3>

… <4>

… <5>
단,
distA … 상 높이 hA에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡
distB … 상 높이 hB에 해당하는 높이에 있어서의 왜곡
distC … 최대 상 높이에 있어서의 왜곡
을 만족하도록 상기 왜곡 각각이 조정되어 있는 촬상 렌즈; 및
상기 수광부를 갖고 있는 고체 촬상 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 고체 촬상 소자의 화소수는 100만 화소를 초과하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 고체 촬상 소자의 화소의 피치는 2.5㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 촬상 렌즈를 구성하는 가장 상면측의 렌즈를 동일면 상에 복수매 구비한 렌즈 어레이와 상기 고체 촬상 소자를 동일면 상에 복수매 구비한 센서 어레이를 각 렌즈와 각 고체 촬상 소자가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 접합한 후,
상기 대향 배치된 상기 렌즈와 고체 촬상 소자의 세트를 단위로 해서 분할해서 제조된 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 촬상 렌즈는 복수매의 렌즈로 구성되는 것이며,
상기 촬상 렌즈를 구성하는 서로 이웃하는 렌즈의 한쪽을 동일면 상에 복수매 구비한 제 1 렌즈 어레이와 상기 서로 이웃하는 렌즈의 다른쪽을 동일면 상에 복수매 구비한 제 2 렌즈 어레이를 상기 제 1 렌즈 어레이에 구비된 각 렌즈와 상기 제 2 렌즈 어레이에 구비된 각 렌즈가 1대1로 대응해서 대향 배치되도록 맞붙인 후,
상기 대향 배치된 렌즈의 세트를 단위로 해서 분할해서 제조된 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 촬상 렌즈를 구성하는 렌즈 중 1개 이상은 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.