KR100700063B1 - 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학계 보호기능을 발휘하도록 선두렌즈를 경도가 강한 특수렌즈로 구성함으로써 외부충격이나 잦은 환경변화에서도 손상이나 성능변화 없이 사용하되 광범위하게 적용할 수 있도록 한 초소형 카메라용 광학계에 관한 것이다.
본 발명은 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈이며, 광학계 보호용으로 사용하기 위한 사파이어재질의 특수렌즈구성인 제1렌즈와; 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제2렌즈와; 물체측에 평면이나 볼록면 또는 오목면의 형성이 가능하고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제3렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제4렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈이며, 비구면렌즈인 제5렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제6렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 평면을 갖는 음의 배율렌즈인 콘케이브/플랜형 제7렌즈와; 제5렌즈의 물체측 앞에 배치되며, 제4렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개로 이루어지는 구성을 그 기술적 특징으로 하며, 시장이 요구하는 스펙 및 성능을 구비함은 물론 언제 어디서나 자유로우면서도 광범위하게 적용할 수 있게 한다.

Description

광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계{OPTICAL SYSTEM OF CAMERA FOR APPLICATION EXTENSIVELY}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 초소형 카메라용 광학계의 비구면 렌즈에 관한 새그(Sag)를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1실시예에 의한 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2실시예에 의한 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3실시예에 의한 광학계의 수차특성을 나타 낸 도면.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제4실시예에 의한 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 제1렌즈 20: 제2렌즈
30: 제3렌즈 40: 제4렌즈
50: 제5렌즈 60: 제6렌즈
70: 제7렌즈 80: 조리개
90: 윈도우글라스 100: 촬상소자
본 발명은 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 협소한 공간에도 장착이 용이하도록 초소형의 광학계 구현을 가능하게 하되 광학성능을 향상시킬 수 있도록 하고 외부적인 충격이나 잦은 환경변화의 노출에도 광학성능의 변화없이 그대로 적용시킬 수 있도록 광학계의 보호기능을 부가할 수 있도록 하며 CCD소자나 CMOS소자에 두루 사용할 수 있도록 한 광범위 초소형 카메라용 광학계에 관한 것이다.
기존의 소형 카메라는 광학계가 필수적으로 구비되는 장치로서 광학계의 보호를 위하여 광학계에 2차적인 보호기구물을 추가 사용하고 있으며 이로 인하여 더 작은 크기로의 변형을 시도하지 못하고 있음은 물론 제작단가의 적정선 이하를 도출해내지 못하고 있다.
한편, 제작단가의 저하를 도모하기 위해서 광학계를 외부로 직접 노출시키는 경우가 있으나, 이러한 경우에는 모래바람이나 돌풍에 의해 모래와 같은 이물질이 노출된 광학계와 쉽게 접촉되는 구조로 렌즈 긁힘이나 기타 외부적인 충격이 광학계를 쉽게 손상시키고 있으며 잦은 환경변화에 광학성능이 저하되는 문제점 및 아예 사용 자체가 불가능하게 되는 문제점 등이 유발되고 있어 카메라 광학계의 적용범위를 극히 제한적으로 사용할 수밖에 없었다.
더구나, 아직까지는 상술한 바와 같은 문제점을 개선할 수 있는 특별한 방법론이나 광학계의 개발이 이루어지지 않고 있어 많은 연구대상이 되고 있다.
나아가, 시장이 급격하게 성장하고 있고 그에 따라 응용분야가 다양해지고 있음에 의해 이미지 센서(image sensor) 기술의 향상은 물론 더욱 더 우수한 광학성능과 더욱 더 작은 렌즈의 개발을 요구하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 협소한 공간에도 장착이 용이하도록 초소형의 광학계 구현을 가능하게 하되 초소형이면서도 향상된 광학성능을 발휘할 수 있도록 하며, 이와 동시에 특수렌즈의 적용을 통해 광학계를 보호토록 함으로써 외부적인 충격이나 잦은 환경변화의 노출에도 쉽게 손상되지 않도록 함은 물론 광학성능의 변화없이 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 주변광량비가 90% 이상을 갖도록 하여 렌즈의 중심과 주변의 밝기 차이를 해소할 수 있도록 함으로써 CCD나 CMOS 카메라에 두루 사용할 수 있도록 한 초소형 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.
나아가, 본 발명은 외부적 충격이나 잦은 환경변화 등 극한 상황에도 광학적 성능이 영향을 받지 않도록 함에 의해 초소형 카메라의 광범위한 사용을 가능하게 하는 초소형 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈이며, 광학계 보호용으로 사용하기 위한 특수렌즈인 제1렌즈와; 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제2렌즈와; 물체측에 평면이나 볼록면 또는 오목면의 형성이 가능하고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제3렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제4렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈이며, 비구면렌즈인 제5렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제6렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 평면을 갖는 음의 배율렌즈인 콘케이브/플랜형 제7렌즈와; 제5렌즈의 물체측 앞에 배치되며, 제4렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하는 구성을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 도표를 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계는 물체측에 볼록면(R1)을 갖고 상측으로는 오목면(R2)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 광학계 보호용으로 사용하기 위한 특수렌즈인 제1렌즈(10)와; 물체측에 볼록면(R3)을 갖고 상측으로는 오목면(R4)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 제2렌즈(20)와; 물체측에 평면(R5)을 갖고 상측으로는 오목면(R6)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 제3렌즈(30)와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면(R7)(R8)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈인 제4렌즈(40)와; 물체측에 오목면(R9)을 갖고 상측으로는 볼록면(R10)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 양측 모두 비구면을 갖는 비구면렌즈인 제5렌즈(50)와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면(R11)(R12)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈인 제6렌즈(60)와; 물체측에 오목면(R13)을 갖고 상측으로는 평면(R14)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 콘케이브(concave)/플랜(plane)형 제7렌즈(70)와; 제5렌즈(50)의 물체측 앞에 배치되며, 제4렌즈(40)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개(80)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 제7렌즈(70)의 상측 앞에는 촬상소자의 보호 및 이들로의 이물질 유입 등을 방지하기 위한 윈도우글라스(90)와 영상정보를 입력하는 촬상소자(100)가 순차 배치되며, 상기 촬상소자(100)는 CCD 또는 CMOS 등을 포함한다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)는 렌즈와 렌즈가 상호 밀착되어 나란히 배열되게 하고, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)는 서로 면접촉되도록 맞닿게 하여 접합 배열되게 함이 바람직하나 때로는 상호간에 미세한 공간을 형성되게 할 수도 있다.
상기 제1렌즈(10)는 경도가 강한 특수렌즈를 사용토록 함에 의해 외부적인 충격과 잦은 환경변화에 영향을 받지 않도록 광학계의 보호기능을 발휘할 수 있게 한다. 이때, 상기 제1렌즈(10)는 경도가 뛰어나며 배율이 1에 가까운 사파이어(Al2O3)재질의 렌즈 구성을 갖도록 함이 바람직한데, 이에 특별히 한정되는 것은 아니며 석영(SiO2)이나 황옥[Al2(F,OH)2SiO4] 등 경도가 우수한 다른 재질의 렌즈 구성을 이루게 할 수도 있다.
상기 제4렌즈(40)는 광학설계(Optical Design)의 특수성을 살려 표면의 일면에 특수코팅을 통한 표면코팅층을 형성되게 함으로써 컬러 촬영에서 불필요한 적외선(IR)영역의 빛을 선택적으로 제거하는 IR cut-off 필터나 또는 센서의 칼라에 대한 감도 차이에 따라 부족한 부분이나 많은 부분의 색을 보정하여 실제 물체의 상에 가까운 색을 만들어주는 color 필터로서 기능하도록 구성할 수 있다. 이러한 특수코팅의 광학설계는 필터제거효과는 물론 필터 없이도 필터가 존재하는 기능을 발휘되게 하므로 광학계의 소형화 구현과 동시에 응용범위를 확대할 수 있게 한다.
상기 제5렌즈(50)는 비구면렌즈로서 이러한 비구면 설계의 자유도와 더불어 광학설계의 특수성을 살린 상기 제4렌즈(40)와의 조합 구성을 통해 상호간 간격을 최소화시키면서도 수차특성의 우수함을 보이는 광학계를 가능하게 하였다. 이와는 달리 기존의 비슷한 광학계에서는 제4렌즈 및 제5렌즈의 배열에 해당하는 렌즈를 단순히 구면렌즈로 하여 조리개를 사이에 두고 일정간격으로 이격되게 배열함에 의해 광학전장이 길어지는 단점이 있었다.
상기 제6렌즈(60)와 제7렌즈(70)는 서로 면접촉되도록 맞닿게 하여 접합 배열되게 하고, 비구면렌즈의 구성인 상기 제5렌즈(50)와 조합하여 설계변수를 조정함으로써 색수차를 최소화할 수 있게 하였다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계는 도 1을 통해 상술한 제1실시예의 구성과 동일한 구성을 이루되, 단지 제3렌즈를 구성함에 있어 물체측 평면 구성을 미세한 볼록면의 구성으로 대체하는 유형으로 이루어지게 한 것이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계는 도 1을 통해 상술한 제1실시예의 구성과 동일한 구성을 이루되, 단지 제3렌즈를 구성함에 있어 물체측 평면 구성을 오목면의 구성으로 대체하고 이와 더불어 상측 오목면을 구면에서 비구면으로 형성되게 하는 유형으로 이루어지게 한 것이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 배열상태를 나타낸 도면으로서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계는 도 1을 통해 상술한 제1실시예의 구성과 동일한 구성을 이루되, 단지 제2렌즈를 구성함에 있어 상측 오목면을 구면에서 비구면으로 형성되게 하며 이와 더불어 제3렌즈를 구성함에 있어 물체측 평면 구성을 오목면의 구성으로 대체하고 상측 오목면을 구면에서 비구면으로 형성되게 하는 유형으로 이루어지게 한 것이다.
즉, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 제1실시예 내지 제4실시예에 의한 본 발명은 1매의 비구면렌즈(50)와 6매의 구면렌즈(10~40,60,70)를 기본 구성으로 하되 제3렌즈(30)측 형상 변화 및 비구면화를 설계하고 이와 더불어 제2렌즈(20)측 비구면화를 설계한 것으로서, 구면렌즈와 비구면렌즈의 복합적인 조립구성과 함께 적절한 배율의 분배 및 생산성 있는 렌즈의 선정으로 기능성 및 양산성을 향상되게 한 것이다.
나아가, 광학계 중심의 비구면렌즈(50)를 최대한 활용함으로서 수차보정, 특히 구면수차와 자오상면만곡(tangential field curvature)의 보정상태가 양호하도록 하였다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 전장길이 13.4mm, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 160도를 형성하도록 설계된다.
[조건 1]
1.2 ≤ B/f ≤ 2.0
여기서, 상기 전체 렌즈계의 초점거리를 f, 제7렌즈(70)의 상측 면(R14)에서 초점까지의 후면 초점거리(back focal length)를 B라 한다.
[조건 2]
T/f ≤ 7.1
여기서, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제7렌즈(70)까지의 거리를 T라 하고, 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 한다.
[조건 3]
Xo1-Xa1 > 0 [비구면 제2렌즈의 제2면(R4)]
Xo2-Xa2 < 0 [비구면 제3렌즈의 제2면(R6)]
Xo3-Xa3 < 0 [비구면 제5렌즈의 제1면(R9)]
Xo4-Xa4 > 0 [비구면 제5렌즈의 제2면(R10)]
여기서, 상기 제2렌즈(20)의 상측 오목면인 R4가 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo1라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa1이라 한다.
상기 제3렌즈(30)의 상측 오목면인 R6이 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo2라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa2라 한다.
상기 제5렌즈(50)의 물체측 오목면인 R9가 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo3라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa3라 한다.
상기 제5렌즈(50)의 상측 볼록면인 R10이 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo4라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa4라 한다.
(단, 각각의 unit의 치수는 절대값을 만족하고 계산후 수치들은 실수값을 만족한다.)
[조건 4]
1.45≤n≤1.80, 55≤v≤75 [제1렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제2렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제3렌즈]
1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제4렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제5렌즈]
1.60≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제6렌즈]
1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제7렌즈]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.
다음에는 상기 조건(조건식 1 내지 조건식 4)을 만족하도록 구현되는 본 발명에 따른 광학계의 작용을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 의한 초소형 카메라용 광학계에 있어서, 구면에서 기준구면의 광축상의 곡률이 C(=1/R)인 면에서 광학에서의 높이가 Y인 경우 비구면에서 새그(Sag) Xa와 구면에서의 새그(Sag) Xo를 도시한 그래프로서, 비구면렌즈에서 새그 Xa와, 구면렌즈에서 새그 Xo를 비교하여 보면 다음의 수학식 1(구면렌즈의 경우)과 수학식 2(비구면렌즈의 경우)로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112005067230131-pat00001
[수학식 2]
Figure 112005067230131-pat00002
여기서, C는 곡률(C=1/R; R은 렌즈의 반경), Y는 높이, K는 코닉 상수(conic constant)이고, AD/AE/AF/AG는 비구면계수를 각각 나타낸다.
이러한 수학식을 통해 상기의 조건 1 내지 3을 만족시키게 되면 광학계는 광학전장을 13.4mm로 축소시킬 수 있게 되고, 구경비(f/dl) F/2.5, 시계각(화각) 160도를 형성하게 된다.
또한, 다음의 표 1 내지 표 4는 본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예에 의한 광학계의 데이터를 각각 나타낸 것으로서, 렌즈의 곡률반경, 중심 간격, 렌즈의 굴절률 및 렌즈의 분산계수를 나타낸 것이다.
[표 1] 본 발명의 제1실시예에 의한 광학계의 데이터
렌즈면 곡률반경(r) 간격(d) 굴절율(n) 분산율(v) 비고
제1면(R1) 11.289 0.4384 1.7682 72.60 특수렌즈
제2면(R2) 10.850 0.3288 1.6968 55.46 접합면
제3면(R3) 10.850 0.3288 1.6968 55.46 접합면
제4면(R4) 1.7042 0.7691
제5면(R5) ∞ 0.2192 1.6968 55.46
제6면(R6) 1.6220 0.2175
제7면(R7)* 2.6632 0.9316 1.8467 23.78 IR-cut-off기능, Color 필터 기능
제8면(R8) -6.3002 0.5670
- - 0.0000 조리개
제9면(R9)* -1.9338 0.8275 1.5310 55.90 비구면
제10면(R10)* -0.9623 0.0329 비구면
제11면(R11) 3.1071 1.2604 1.7725 49.62
제12면(R12) -2.0824 0.2192 1.8467 23.78 접합면
제13면(R13) -2.0824 0.2192 1.8467 23.78 접합면
제14면(R14) ∞ 1.0125
- - 0.4110 1.5168 64.20 윈도우글라스
- - - 촬상소자
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.
제9면(R9)의 K = 0.0, AD = -2.840121E-01, AE = 0.00000E-00, AF = -1.542535E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제10면(R10)의 K = 0.0, AD = 1.247071E-03, AE = -2.613614E-02, AF = 3.024595E-03, AG = -4.505234E-02이다.
상기 제4렌즈(40)를 구성하는 제7면(R7)은 광학계 특성을 이용하여 IR cut-off 필터나 color 필터 기능이 가능하도록 한 면이다.
[표 2] 본 발명의 제2실시예에 의한 광학계의 데이터
렌즈면 곡률반경(r) 간격(d) 굴절율(n) 분산율(v) 비고
제1면(R1) 11.580 0.4497 1.7682 72.60 특수렌즈
제2면(R2) 11.130 0.3373 1.5688 56.04 접합면
제3면(R3) 11.130 0.3373 1.5688 56.04 접합면
제4면(R4) 1.5177 0.9205
제5면(R5) 41.204 0.2249 1.5688 56.04
제6면(R6) 1.5177 0.2865
제7면(R7)* 3.0917 0.8825 1.8467 23.78 IR-cut-off기능, Color 필터 기능
제8면(R8) -8.1491 0.4867
- - 0.0000 조리개
제9면(R9)* -1.9837 0.8488 1.5310 55.90 비구면
제10면(R10)* -0.9871 0.0337 비구면
제11면(R11) 3.0917 1.2929 1.7725 49.62
제12면(R12) -2.1361 0.2249 1.8467 23.78 접합면
제13면(R13) -2.1361 0.2249 1.8467 23.78 접합면
제14면(R14) ∞ 1.0098
- - 0.4216 1.5168 64.20 윈도우글라스
- - - 촬상소자
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.
제9면(R9)의 K = 0.0, AD = -2.631180E-01, AE = 0.00000E-00, AF = -1.290625E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제10면(R10)의 K = 0.0, AD = 6.713920E-03, AE = -2.301076E-02, AF = 2.530735E-03, AG = -3.582260E-02이다.
상기 제4렌즈(40)를 구성하는 제7면(R7)은 광학계 특성을 이용하여 IR cut- off 필터나 color 필터 기능이 가능하도록 한 면이다.
[표 3] 본 발명의 제3실시예에 의한 광학계의 데이터
렌즈면 곡률반경(r) 간격(d) 굴절율(n) 분산율(v) 비고
제1면(R1) 11.311 0.4393 1.7682 72.60 특수렌즈
제2면(R2) 10.872 0.3295 1.5688 56.04 접합면
제3면(R3) 10.872 0.3295 1.5688 56.04 접합면
제4면(R4) 1.4826 1.0310
제5면(R5) -27.455 0.2746 1.5310 55.90
제6면(R6)* 1.4222 0.2243 비구면
제7면(R7)* 2.1964 0.9335 1.8467 23.78 IR-cut-off기능, Color 필터 기능
제8면(R8) -16.473 0.2969
- - 0.0000 조리개
제9면(R9)* -1.9338 0.8291 1.5310 55.90 비구면
제10면(R10)* -0.9623 0.0329 비구면
제11면(R11) 3.1071 1.2629 1.7725 49.62
제12면(R12) -2.0824 0.2196 1.8467 23.78 접합면
제13면(R13) -2.0824 0.2196 1.8467 23.78 접합면
제14면(R14) ∞ 0.9616
- - 0.4118 1.5168 64.20 윈도우글라스
- - - 촬상소자
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.
제6면(R6)의 K = 0.0, AD = -6.421782E-02, AE = 3.799287E-02, AF = 0.00000E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제9면(R9)의 K = 0.0, AD = -2.822893E-01, AE = 0.00000E-00, AF = -1.520790E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제10면(R10)의 K = 0.0, AD = 7.203110E-03, AE = -2.587244E-02, AF = 2.982056E-03, AG = -4.423744E-02이다.
상기 제4렌즈(40)를 구성하는 제7면(R7)은 광학계 특성을 이용하여 IR cut-off 필터나 color 필터 기능이 가능하도록 한 면이다.
[표 4] 본 발명의 제4실시예에 의한 광학계의 데이터
렌즈면 곡률반경(r) 간격(d) 굴절율(n) 분산율(v) 비고
제1면(R1) 11.103 0.4312 1.7682 72.60 특수렌즈
제2면(R2) 10.672 0.3234 1.5310 55.90 접합면
제3면(R3) 10.672 0.3234 1.5310 55.90 접합면
제4면(R4)* 1.5146 0.8526 비구면
제5면(R5) -26.950 0.2695 1.5310 55.90
제6면(R6)* 1.2731 0.3187 비구면
제7면(R7)* 2.1560 0.9163 1.8467 23.78 IR-cut-off기능, Color 필터 기능
제8면(R8) -16.170 0.1797
- - 0.0000 조리개
제9면(R9)* -1.9021 0.8139 1.5310 55.90 비구면
제10면(R10)* -0.9465 0.0323 비구면
제11면(R11) 2.9645 1.1798 1.7725 49.62
제12면(R12) -2.0482 0.2156 1.8467 23.78 접합면
제13면(R13) -2.0482 0.2156 1.8467 23.78 접합면
제14면(R14) ∞ 0.9398
- - 0.4042 1.5168 64.20 윈도우글라스
- - - 촬상소자
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.
제4면(R4)의 K = 0.0, AD = -2.193480E-02, AE = 2.602209E-03이며,
제6면(R6)의 K = 0.0, AD = -8.699417E-03, AE = 0.00000E-00, AF = 0.00000E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제9면(R9)의 K = 0.0, AD = -2.984719E-01, AE = 0.00000E-00, AF = -1.732037E-00, AG = 0.00000E-00이며,
제10면(R10)의 K = 0.0, AD = 7.616039 E-03, AE = -2.839134E-02, AF = 3.396282E-03, AG = -5.228984E-02이다.
상기 제4렌즈(40)를 구성하는 제7면(R7)은 광학계 특성을 이용하여 IR cut-off 필터나 color 필터 기능이 가능하도록 한 면이다.
이러한 본 발명은 내경을 투영측정기(RROFELE PROJECTOR)에서 측정한 유효경 (dl:mm), 구면계(SPHEROMETER)로 전체 렌즈계의 초점거리 측정치를 f, 후면 초점거리를 B, 광학계의 첫 번째 제 1렌즈(10)에서 마지막 제 7렌즈(70)까지의 거리를 T, 투영검사기에 의한 화각측정치 θ, 해상력측정치의 중심(CR)과 주변(PR)이 구경비(f/dl=F/2.5), 제5렌즈(50)의 비구면인 면에서와 제2렌즈(20)나, 제3렌즈(30)가 비구면을 만족(표 3나 표 4)하는 경우 기준구면의 새그를 Xa, 비구면에 의한 새그를 Xo라 할 때, 본 발명에 따른 광학계의 렌즈 형상과 렌즈 배열 등이 상기한 바와 같은 조건 1, 2, 3, 4를 모두 만족시키고 있음을 알 수 있다.
즉, [조건 1]
1.2 ≤ B/f ≤ 2.0과,
[조건 2]
T/f ≤ 7.1와,
[조건 3]
Xo1-Xa1 > 0 [비구면 제2렌즈의 제2면(R4)]
Xo2-Xa2 < 0 [비구면 제3렌즈의 제2면(R6)]
Xo3-Xa3 < 0 [비구면 제5렌즈의 제1면(R9)]
Xo4-Xa4 > 0 [비구면 제5렌즈의 제2면(R10)]과,
[조건 4]
1.45≤n≤1.80, 55≤v≤75 [제1렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제2렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제3렌즈]
1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제4렌즈]
1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제5렌즈]
1.60≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제6렌즈]
1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제7렌즈]를 만족시키고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 초소형 카메라용 광학계는 광학전장 13.4mm, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 160도의 광학성능을 발휘하게 되며, 160도의 넓은 화각으로 물체의 상을 촬상소자로 보내므로 넓은 시야범위를 확보할 수 있게 할 뿐만 아니라 주변광량비를 90% 이상 확보함으로써 렌즈의 중심과 주변의 밝기차이를 해소할 수 있어 물체의 선명한 상을 얻을 수 있게 한다.
한편, 도 6a 내지 도 9d는 본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예에 의한 초소형 카메라용 광학계의 수차특성을 나타낸 분석 그래프이다.
여기서, 도 6a/ 도 7a/ 도 8a/ 도 9a는 자오상면 수차와 구결상면 수차를 각각 광축 상의 0, 0.7, 1.0 영역에서 나타낸 것이고, 도 6b/ 도 7b/ 도 8b/ 도 9b는 자오상면 만곡(T: Tangential Field Curvature) 및 구결상면 만곡(S: Sagittal Field Curvature)의 비점수차를 나타낸 것이고, 도 6c/ 도 7c/ 도 8c/ 도 9c는 백분왜곡(Distortion)을 나타낸 것이며, 도 6d/ 도 7d/ 도 8d/ 도 9d는 측면색수차(Chromatic Lateral Aberration)를 나타낸 것이다. 이때, 도 6b/ 도 7b/ 도 8b/ 도 9b에 있어서 (×)표시를 갖는 선이 구결상면 만곡(S)을 이루는 선이고, (-)표시를 갖는 선이 자오상면 만곡(T)을 이루는 선이다.
이러한 도 6a 내지 도 9d의 분석 그래프에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 카메라용 광학계는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나고 있어 구면수차나 자오상면 수차, 백분왜곡, 색수차의 보정 상태가 양호함을 나타내고 있으며 중심뿐만 아니라 주변의 밝기를 향상시킬 수 있는 매우 효과적인 설계가 이루어졌음을 나타내고 있다.
즉, 광학계에서 왜곡 수차는 상 거리와 물체 거리가 비슷할 때 최소가 되는 점을 감안할 때, 기존의 일반적인 광학계에서는 렌즈의 형상과 굴절능의 배치 및 조리개의 위치를 조정하여 왜곡수차를 보정하고 있는 것에 비하여, 본 발명에서는 음(-)의 굴절력을 갖는 비구면의 제2렌즈(20) 및 제3렌즈(30)를 조리개(80)와 이격된 위치에 배치하고 양(+)의 굴절력을 갖는 비구면렌즈인 제5렌즈(50)를 전체적 광학중심인 조리개(80)의 바로 뒤에 가깝게 배치함에 의해 구면수차 및 자오상면 수차의 보정상태를 양호하게 하였으며, 중심뿐만 아니라 주변의 밝기를 향상시킬 수 있게 한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계에 의하면, 전장길이 13.4mm, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 160도를 형성하는 광학성능을 발휘하게 되어 광각의 특성 및 광학계의 소형화 구현을 가능하게 하며, 제1렌즈의 특수렌즈 구성을 통해 광학계 보호기능을 발휘되게 함으로써 2차적인 보호기구물 없이도 노출구조로 구성할 수 있게 할 뿐만 아니라 모래바람이나 기타 환경의 영향에 관계없이 그리고 성능의 저하없이 언제 어디서나 적용하여 사용할 수 있게 하는 유용함을 제공하며, 협소한 공간에도 용이한 장착을 가능하게 한다.
또한, 넓은 화각의 형성과 수차보정이 양호한 성능을 발휘함에 의해 주변광량비를 90%이상 확보함으로써 렌즈의 중심과 주변의 밝기차이를 해소할 수 있어 물체의 선명한 상을 얻을 수 있게 하며, CCD나 CMOS 카메라 등에 두루 사용할 수 있다.
나아가, 비구면의 적절한 조합을 통해 광학성능은 높이고 양산성은 좋게 하며 재료비는 절감하는 이점과, 특수코팅의 광학설계를 조합함에 의해 광학적 안정성을 구비되게 함은 물론 소재비용을 절감하는 이점을 제공한다.
즉, 시장이 요구하는 스펙 및 성능을 구비할 수 있게 하며 극한 상황에서도 카메라를 자유롭게 사용할 수 있도록 하는 아주 광범위한 적용을 가능하게 한다.

Claims (7)

  1. 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈이며, 광학계 보호용으로 사용하기 위한 특수렌즈인 제1렌즈와;
    물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제2렌즈와;
    물체측에 평면이나 볼록면 또는 오목면의 형성이 가능하고 상측으로는 오목면을 갖는 음의 배율렌즈인 제3렌즈와;
    물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제4렌즈와;
    물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈이며, 비구면렌즈인 제5렌즈와;
    물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제6렌즈와;
    물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 평면을 갖는 음의 배율렌즈인 콘케이브/플랜형 제7렌즈와;
    제5렌즈의 물체측 앞에 배치되며, 제4렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 사파이어(Al2O3)나 석영(SiO2) 또는 황옥[Al2(F,OH)2SiO4] 중에서 선택된 어느 하나로 구성하는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 제3렌즈는 비구면의 구성이 가능한 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제4렌즈의 표면으로 광학설계에 의한 특수코팅층을 형성시켜 IR cut-off 필터 또는 color 필터로서 기능할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  5. 제 1항에 있어서,
    전체 렌즈계의 초점 거리를 f, 후면 초점 거리를 B라할 때,
    1.2 ≤ B/f ≤ 2.0
    인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  6. 제 1항에 있어서,
    광학계의 첫 번째, 렌즈면에서 마지막 렌즈면까지의 거리를 T, 전체 렌즈계의 초점 거리를 f라 할 때,
    T/f ≤ 7.1
    인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 내지 제7렌즈는,
    1.45≤n≤1.80, 55≤v≤75 [제1렌즈]
    1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제2렌즈]
    1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제3렌즈]
    1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제4렌즈]
    1.49≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제5렌즈]
    1.60≤n≤1.80, 40≤v≤60 [제6렌즈]
    1.58≤n≤1.93, 18≤v≤30 [제7렌즈]
    에 해당하는 굴절률(n) 및 분산률(v) 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광범위 적용이 가능한 초소형 카메라용 광학계.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05173063A (ja) * 1991-12-25 1993-07-13 Minolta Camera Co Ltd 写真レンズ
JPH09127415A (ja) * 1995-11-06 1997-05-16 Fuji Photo Optical Co Ltd ２群ズームレンズ
KR20020035588A (ko) * 1999-09-08 2002-05-11 기시모토 마사도시 내시경 촬상 광학계

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05173063A (ja) * 1991-12-25 1993-07-13 Minolta Camera Co Ltd 写真レンズ
JPH09127415A (ja) * 1995-11-06 1997-05-16 Fuji Photo Optical Co Ltd ２群ズームレンズ
KR20020035588A (ko) * 1999-09-08 2002-05-11 기시모토 마사도시 내시경 촬상 광학계

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11300854B2 (en) 2016-08-09 2022-04-12 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Light emitting module, flash module, and terminal including same

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