KR100961124B1

KR100961124B1 - 초광각 광학계

Info

Publication number: KR100961124B1
Application number: KR1020080031815A
Authority: KR
Inventors: 정필호; 이문도
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2010-06-07
Also published as: US7933078B2; KR20090106242A; US20090251801A1; DE102008052328A1; DE102008052328B4

Abstract

본 발명은 초광각 광학계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 이동통신 단말기의 카메라, 컴퓨터 등에 장착된 카메라, 자동차용 카메라 등 소형 경량 고화질이면서도 주위의 영상 정보를 광범위하게 얻을 수 있도록 하는 초광각 광학계에 관한 것이다.

Description

초광각 광학계{OPTICAL SYSTEM FOR SUPER WIDE ANGLE}

일반적으로 이동통신 단말기나 컴퓨터, 노트북, 그리고 차량 등에는 주변의 영상 정보를 보여주거나 촬영 등을 할 수 있도록 카메라가 장착되는데, 이동통신 단말기의 슬림화 경향이나 컴퓨터나 노트북 등의 소형화 경향에 따라 카메라도 소형 경량이면서 높은 화질을 갖는 것이 요구되고 있고, 차량 카메라 등에 있어서도 운전자의 시야를 가리지 않고 미관을 해치지 않도록 하기 위해 소형 경량의 고화질 카메라가 요구되고 있다.

그리고 이와 같은 카메라는 소형 경량의 고화질이면서도 큰 광화각을 갖도록 하여 가능한 한 광범위한 영상 정보를 얻을 수 있어야 한다.

그러나, 카메라의 크기를 소형화됨에 반해 광범위한 영상 정보를 얻기 위해 넓은 광화각을 유지하려는 시도는 광각렌즈의 왜곡률을 더욱 심하게 하는 문제점으 로 나타나게 되었다.

본 발명은 소형 경량의 고화질이면서도 각종 전자기기나 차량 등에 사용되는 감시카메라나 차량용 카메라 등에서 사용되는 영상 기기에 적당한 광화각을 갖도록 하여 상의 왜곡을 작게 할 수 있는 초광각 광학계를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초광각 광학계는, 광축을 기준으로 배치되며, 부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상의 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상의 제2렌즈; 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하게 형성되는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하게 형성되는 제6렌즈를 포함하며, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식 2를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
조건식2 : 0.35 < Yd/(f*tanθd) < 0.60
여기서, Yd는 최대 상고이고, f는 광학계의 초점거리이며, θd는 광학계의 최대 반화각이다.

또한, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식1을 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

조건식1 : 3.5 < θd/TL < 8.0

여기서, θd는 광학계의 최대 반화각이고, TL은 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면으로부터 상 면까지의 거리이다.

또한, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 하나의 렌즈군을 형성하며, 서로 접합되거나 서로 소정 간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이에 구비되어 빛의 양을 조절하는 조 리개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1렌즈 및 상기 제2렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제6렌즈의 양면 중 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식2를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

조건식2 : 0.35 < Yd/(f*tanθd) < 0.60

여기서, Yd는 최대 상고이고, f는 광학계의 초점거리이며, θd는 광학계의 최대 반화각이다.

또한, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식3을 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

조건식3 : -2.10 < fp/fm < -0.70

여기서, fp는 비구면을 가지며 정의 굴절력을 가지는 렌즈의 초점거리이고, fm은 비구면을 가지며 부의 굴절력을 가지는 렌즈의 초점거리이다.

또한, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식4를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

조건식4 : 2.0 < ff/fs < 3.8

여기서, ff는 가장 물체 측에 배치되는 렌즈의 초점거리이고, fs는 가장 물체 측에 배치되는 렌즈의 상 측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 초점거리이다.

또한, 상기 각 렌즈는 다음의 조건식5를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

조건식5 : -5.0 < fr/Rr < -0.9

여기서, fr은 가장 상 측에 배치되는 렌즈의 초점거리이고, Rr은 가장 상 측에 배치되는 렌즈의 상 측 면의 곡률반경이다.

본 발명에 따른 초광각 광학계는 소형 경량의 고화질 광학 성능을 가지면서 넓은 광화각을 유지함에 따른 상의 왜곡을 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한, 플라스틱 렌즈가 갖는 고온에서의 성능 저하 문제를 적정한 굴절력 배치를 통하여 감소시키는 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 초광각 광학계의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저 도 1, 도 3, 도 5 및 도 7을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 초광각 광학계에 관하여 설명한다. 도 1, 도 3, 도 5 및 도 7은 각각 본 발명의 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예 및 제4실시예에 따른 초광각 광학계에 관하여 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하의 렌즈 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초광각 광학계의 각 실시예에서는 물체 측으로부터 순서대로 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3), 제4렌즈(L4), 제5렌즈(L5) 및 제6렌즈(L6)를 포함하여 이루어지는 경우에 관하여 나타내고 있다.

상기 제6렌즈(6)와 결상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터(OF)가 설치되도록 함이 바람직하며, 이러한 광학적 필터(OF)는 원칙적으로는 광학적 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 본다.

상기 제1렌즈(L1)는 부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스(Meniscus) 형상을 갖도록 함이 바람직하다. 상기 제1렌즈(L1)의 물체 측 면(1)의 곡률반경은 상 측 면(2)의 곡률반경 보다 더 크게 되도록 함이 바람직하다.

상기 제2렌즈(L2)는 부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상을 갖도록 함이 바람직하다. 상기 제2렌즈(L2)의 물체 측 면(3)의 곡률반경은 상 측 면(4)의 곡률반경 보다 더 크게 되도록 함이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 후술할 소정의 조건식을 만족시킨다면 그 반대의 경우도 가능하다.

상기 제3렌즈(L3)는 정의 굴절력을 가지며 그 물체 측 면(5)이 물체 측으로 볼록하고 그 상 측 면(6)이 상 측으로 볼록하게 형성됨이 바람직하다.

제3렌즈(L3)의 물체 측 면(5)과 상 측 면(6) 각각의 곡률반경은 후술할 소정의 조건식을 만족시키는 범위 내에서 어느 쪽이 더 크거나 작게 형성될 수 있다.

상기 제4렌즈(L4)는 정의 굴절력을 갖도록 함이 바람직하고, 그 형상은 후술 할 소정의 조건식들을 만족하는 범위에서 양면이 볼록하든 메니스커스 형상이든 상관없다. 제1실시예 내지 제3실시예에서는 상기 제4렌즈(L4)의 형상이 물체 측 면(7)이 물체 측으로 볼록하고 그 상 측 면(8)이 상 측으로 볼록하게 형성되는 경우에 관하여 도시하고 있고 (도 1, 도 3 및 도 5 참조), 제4실시예에서는 상기 제4렌즈(L4)가 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상을 갖는 경우에 관하여 도시하고 있다 (도 7 참조).

상기 제5렌즈(L5)는 상기 제4렌즈(L4)와 하나의 렌즈군(群)을 형성하는데, 상기 제4렌즈(L4)와 제5렌즈(L5)가 서로 접합되어 구비될 수도 있고 소정 간격 이격되어 구비되는 것도 가능하다.

즉 제4렌즈(L4)의 상 측 면(8)과 제5렌즈(L5)의 물체 측 면(9)이 서로 접합되거나 분리되어 소정 간격 이격 될 수 있다.

상기 제5렌즈(L5)는 부의 굴절력을 가지며 갖도록 함이 바람직하고, 그 형상은 후술 할 소정의 조건식들을 만족하는 범위에서 양면이 볼록하든 매니스커스 형상이든 상관없다. 제1실시예 내지 제3실시예에서는 상기 제5렌즈(L5)의 형상이 물체 측 면(9)이 물체 측으로 오목하고 그 상 측 면(10)이 상 측으로 오목하게 형성되는 경우에 관하여 도시하고 있고 (도 1, 도 3 및 도 5 참조), 제4실시예에서는 상기 제5렌즈(L5)가 물체 측 면(9)이 물체 측으로 볼록하고 그 상 측 면(10)이 상 측으로 볼록하게 형성되는 경우에 관하여 도시하고있다 (도 7 참조).

상기 제6렌즈(L6)는 정의 굴절력을 가지며 그 물체 측 면(11)이 물체 측으로 볼록하고 그 상 측 면(12)이 상 측으로 볼록하게 형성됨이 바람직하다.

그리고 상기 제3렌즈(L3)와 상기 제4렌즈(L4) 사이에는 빛의 양을 조절하는 조리개(AS)가 구비되도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 제1렌즈(L1)와 제2렌즈(L2) 중 적어도 하나의 렌즈의 양면 중 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지도록 함이 바람직하고, 상기 제6렌즈(L6)의 양면 중 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지도록 함이 바람직하다.

본 발명의 각 실시예에 따른 초광각 광학계에서는 제2렌즈(L2)의 양면 및 제6렌즈(L6)의 양면이 비구면으로 이루어지는 경우에 관하여 도시하고 있다.

상기한 바와 같이 각 렌즈의 굴절력에 따른 배치와 일부 렌즈가 비구면을 포함하도록 함으로써 각종 수차의 보정을 용이하게 할 수 있어 광학적 특성을 더욱 우수하게 할 수 있다.

즉, 부의 굴절력을 갖는 렌즈들과 정의 굴절력을 갖는 렌즈들을 적절히 배치함으로써 색수차를 보정하고 고해상도를 구현할 수 있으며, 특히 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 중 적어도 하나의 렌즈와 제6렌즈를 비구면 렌즈로 사용하게 되면 렌즈의 해상력을 향상시키면서 구면 수차 등 각종 수차를 감소시킬 수 있으며, 컴팩트하고 광학적 특성이 우수한 광학계를 구현할 수 있다.

그리고 일부의 렌즈가 비구면의 굴절면을 포함하는 경우, 이러한 비구면 렌즈는 비구면 제작의 용이성을 위하여 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 플라스틱 재질의 렌즈가 채용되는 경우에는 가공의 향상, 경량화 뿐만 아니라 제조원가의 절감을 꾀할 수 있다.

또한, 각각 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈(L1)와 제2렌즈(L2), 그리고 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈(L3)를 순차적으로 배치하고, 각각 정의 굴절력과 부의 굴절력을 갖는 제4렌즈(L4) 및 제5렌즈(L5), 그리고 정의 굴절력을 갖는 제6렌즈(L6)를 순차적으로 배치하며, 매니스커스 형상과 비구면을 적절히 형성시킴으로써 넓은 화각을 통해 입사하는 광을 적절히 굴절시켜 상의 왜곡을 가능한 한 최소화시키도록 할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 초광각 광학계는 상기한 바와 같은 특징과 함께 다음과 같은 조건식을 만족하는 범위 내에서 구현되도록 함이 바람직하다.

우선 본 발명의 일 실시예에 따른 초광각 광학계는 다음의 조건식1을 만족시키는 범위 내에서 구현됨이 바람직하다.

[조건식1]

3.5 < θd/TL < 8.0

그리고 화각(畵角, Angle of View)은 촬상 가능한 범위가 렌즈 중심에 대해 이루는 각도를 말하고 반화각은 상기 화각의 반으로써 렌즈의 중심을 지나는 근축과 이루는 각도를 말한다. 상기 θd의 단위는 도(degree)이며, TL의 단위는 mm이다.

상기 조건식1은 광화각과 광학계 길이에 관한 조건식으로서, 하한값을 밑도는 경우에는 화각이 줄어들고 광학계의 길이가 길어지기 때문에 광범위한 영상 정보를 얻기 위한 본래 취지를 벗어나게 되며, 상한값을 초과하는 경우에는 광학계의 길이가 너무 짧아져서 원하는 해상력의 영상을 얻기 어렵다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 초광각 광학계는 상기 조건식1과 함 께 또는 독립적으로 다음의 조건식 2를 만족시키는 범위 내에서 구현됨이 바람직하다.

[조건식2]

0.35 < Yd/(f*tanθd) < 0.60

상고(Height of Image)는 상면에 맺힌 상의 높이를 의미하고, 그 단위는 mm이다. 초점거리 f의 단위 역시 mm이고, 최대 반화각 θd의 단위는 도(degree)이다.

상기 조건식2는 광화각에서 상의 왜곡 정도에 관한 조건식으로서, 조건식의 하한값을 밑도는 경우에는 광학계의 길이가 길어져서 광각에서의 성능 확보가 어려워지고, 조건식의 상한값을 초과하는 경우에는 광학계의 왜곡수차가 커져서 상의 왜곡이 심해진다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 초광각 광학계는 상기 조건식1 및 조건식2 중 적어도 하나와 함께 또는 독립적으로 다음의 조건식3을 만족시키는 범위 내에서 구현됨이 바람직하다.

[조건식3]

-2.10 < fp/fm < -0.70

좀 더 구체적으로 상기 fp는 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈(L3), 제4렌즈(L4) 그리고 제6렌즈(L6) 중에서 비구면을 가질 수 있는 제6렌즈(L6)의 초점거리를 포함할 수 있으며, 상기 fm은 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2) 및 제5렌즈(L5) 중에서 비구면을 가질 수 있는 제1렌즈(L1) 또는 제2렌즈(L2)의 초점거리 또는 제1렌즈(L1) 및 제2렌즈(L2)의 합성 초점거리를 포함할 수 있다.

상기 조건식3은 플라스틱 비구면 렌즈의 굴절력 균형에 관한 조건으로서, 조건식의 하한값을 밑돌거나 조건식의 상한값을 초과하는 경우에는 정의 굴절력을 갖는 렌즈와 부의 굴절력을 갖는 렌즈의 굴절력 균형이 깨지고, 온도 변화 시의 상면 이동량이 과다해져서 고정 초점에서의 해상도 성능 저하가 발생한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 초광각 광학계는 상기 조건식1 내지 조건식 3 중 적어도 하나와 함께 또는 독립적으로 다음의 조건식4를 만족시키는 범위 내에서 구현됨이 바람직하다.

[조건식4]

2.0 < ff/fs < 3.8

본 발명의 각 도면에 도시된 실시예에서는 제1렌즈(L1) 내지 제6렌즈(L6)가 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되므로, 상기 ff는 제1렌즈(L1)의 초점거리가 되도록 함이 바람직하고, 상기 fs는 제2렌즈(L2)의 초점거리가 되도록 함이 바람직하다. 따라서 상기한 조건식4는 다음과 같이 나타내는 것이 가능하다.

2.0 < f1/f2 < 3.8

위의 조건식 4는 물체 측에 배치되는 두 개의 부의 굴절력을 갖는 렌즈, 즉 제1렌즈(L1)와 제2렌즈(L2)의 굴절력의 비에 관한 조건식으로서, 조건식의 하한값을 밑도는 경우에는 제1렌즈(L1)의 굴절력이 강해지고 곡률이 작아져서 제작이 어려워지고, 조건식의 상한값을 초과하는 경우에는 제2렌즈(L2)의 굴절력이 강해지고 곡률이 작아져서 제작이 어려워진다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 초광각 광학계는 상기 조건식 1 내지 조건식4 중 적어도 하나와 함께 또는 독립적으로 다음의 조건식 5를 만족시키는 범위 내에서 구현됨이 바람직하다.

[조건식5]

-5.0 < fr/Rr < -0.9

본 발명의 각 도면에 도시된 실시예에서는 제1렌즈(L1) 내지 제6렌즈(L6)가 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되므로, 상기 fr은 제6렌즈(L6)의 초점거리가 되도록 함이 바람직하고, 상기 Rr은 제6렌즈(L6)의 상 측 면(12)의 곡률반경이 되도록 함이 바람직하다. 따라서 상기한 조건식5는 다음과 같이 나타내는 것이 가능하다.

-5.0 < f6/Rr6 < -0.9

위의 조건식 5는 가장 상 측 렌즈의 초점거리와 곡률반경의 비에 관한 조건식으로서, 조건식의 하한값을 밑돌거나 상한값을 초과하는 경우 상 면의 외곽부위 해상도 성능이 악화되고 상면만곡 수차의 보정이 어려워진다.

한편, 이하에서는 도 1에 도시된 제1실시예, 도 3에 도시된 제2실시예, 도 5에 도시된 제3실시예, 그리고 도 7에 도시된 제4실시예에 관하여 구체적인 수치를 적용함으로써 각 실시예에 따른 초광각 광학계에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

우선 본 발명의 각 실시예에서 사용되는 비구면에 관한 사항은 다음의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E,F)에 사용되는 E 및 이에 이어지는 숫자는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 10¹을, E-02는 10^-2을 나타낸다.

여기서, Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리

Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리

c : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경(r)의 역수

K : 코닉(Conic) 상수

A,B,C,D,E,F : 비구면 계수

[제1실시예]

다음의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 제1실시예의 경우, 유효초점거리(Effective Focal Length : EFL)는 1.05 mm이고 후면초점거리(Back Focal Length : BFL)은 1.83 mm이며, F-number는 2.0이고, 총길이(Total Length : TL)는 14.69 mm이며, 화각은 154도이다.

그리고 제1렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 -7.19 mm이고, 제2렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -2.12 mm이며, 제3렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 3.36 mm이고, 제4렌즈(L4)의 초점거리(f4)는 24.94 mm이며, 제5렌즈(L5)의 초점거리(f5)는 -4.77 mm이고, 제6렌즈(L6)의 초점거리(f6)는 2.43 mm이다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 제4렌즈(L4)가 양면이 볼록한 형상이고, 제5렌즈(L5)는 양면이 오목한 형상인 경우에 관하여 도시하고 있다.

여기서, Sur.는 각 렌즈의 면의 번호를 나타내며, 면 번호 AS는 조리개를 나타내고, 면 번호 13 및 14는 각각 광학적 필터의 물체 측 면과 상 측 면을 나타낸다.

그리고 R은 각 렌즈의 각 면의 곡률반경을 나타내고, d는 렌즈의 두께 또는 각 렌즈 사이의 거리 또는 해당 렌즈와 상 및 물체 와의 거리를 나타낸다. 그리고 nd는 각 렌즈의 굴절률을 나타내고, vd는 각 렌즈의 아베수를 나타낸다.

상기 각 수치들의 적용에 따라 상기한 조건식들의 값을 살펴보면 다음과 같다.

조건식 1 : 5.24076691

조건식 2 : 0.51450691

조건식 3 : -1.1462264

조건식 4 : 3.39150943

조건식 5 : -1.3702956

한편, 제1실시예에서 비구면은 제2렌즈(L2)의 물체 측 면(3)과 상 측 면(4), 그리고 제6렌즈(L6)의 물체 측 면(11)과 상 측 면(12)에 형성되는데, 상기한 수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.

도 2의 (a)는 제1실시예에 따른 초광각 광학계의 구면수차에 관하여 나타낸 그래프이고, (b)는 상면만곡 비점수차에 관하여 나타내고 있으며, (c)는 왜곡수차에 관하여 나타내고 있다.

[제2실시예]

다음의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.

도 3에 도시된 제2실시예의 경우, 유효초점거리(Effective Focal Length : EFL)는 1.05 mm이고 후면초점거리(Back Focal Length : BFL)은 1.87 mm이며, F-number는 2.0이고, 총길이(Total Length : TL)는 15.02 mm이며, 화각은 154도이다.

그리고 제1렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 -7.9 mm이고, 제2렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -2.61 mm이며, 제3렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 3.58 mm이고, 제4렌즈(L4)의 초점거리(f4)는 61.84 mm이며, 제5렌즈(L5)의 초점거리(f5)는 -3.52 mm이고, 제6렌즈(L6)의 초점거리(f6)는 2.3 mm이다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 제4렌즈(L4)가 양면이 볼록한 형상이고, 제5렌즈(L5)는 양면이 오목한 형상인 경우에 관하여 도시하고 있다.

여기서, Sur.와 R, d, nd, 그리고 vd 등은 상기 제1실시예에서 설명한 바와 동일하므로 구체적 설명은 생략한다.

조건식 1 : 5.12546411

조건식 2 : 0.51450691

조건식 3 : -0.8812261

조건식 4 : 3.02681992

조건식 5 : -1.5708075

한편, 제2실시예에서 비구면은 제2렌즈(L2)의 물체 측 면(3)과 상 측 면(4), 그리고 제6렌즈(L6)의 물체 측 면(11)과 상 측 면(12)에 형성되는데, 상기한 수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.

도 4의 (a)는 제2실시예에 따른 초광각 광학계의 구면수차에 관하여 나타낸 그래프이고, (b)는 상면만곡 비점수차에 관하여 나타내고 있으며, (c)는 왜곡수차에 관하여 나타내고 있다.

[제3실시예]

다음의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.

도 5에 도시된 제3실시예의 경우, 유효초점거리(Effective Focal Length : EFL)는 1.04 mm이고 후면초점거리(Back Focal Length : BFL)은 1.81 mm이며, F-number는 2.1이고, 총길이(Total Length : TL)는 15.31 mm이며, 화각은 156도이다.

그리고 제1렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 -6.14 mm이고, 제2렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -2.22 mm이며, 제3렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 3.24 mm이고, 제4렌즈(L4)의 초점거리(f4)는 16.29 mm이며, 제5렌즈(L5)의 초점거리(f5)는 -4.76 mm이고, 제6렌즈(L6)의 초점거리(f6)는 2.31 mm이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 제4렌즈(L4)가 양면이 볼록한 형상이고, 제5렌즈(L5)는 양면이 오목한 형상인 경우에 관하여 도시하고 있다.

조건식 1 : 5.09633838

조건식 2 : 0.47825293

조건식 3 : -1.0405405

조건식 4 : 2.76576577

조건식 5 : -1.4845418

한편, 제3실시예에서 비구면은 제2렌즈(L2)의 물체 측 면(3)과 상 측 면(4), 그리고 제6렌즈(L6)의 물체 측 면(11)과 상 측 면(12)에 형성되는데, 상기한 수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.

도 6의 (a)는 제3실시예에 따른 초광각 광학계의 구면수차에 관하여 나타낸 그래프이고, (b)는 상면만곡 비점수차에 관하여 나타내고 있으며, (c)는 왜곡수차에 관하여 나타내고 있다.

[제4실시예]

다음의 표 7는 본 발명의 제4 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.

도 7에 도시된 제4실시예의 경우, 유효초점거리(Effective Focal Length : EFL)는 1.05 mm이고 후면초점거리(Back Focal Length : BFL)은 1.69 mm이며, F-number는 2이고, 총길이(Total Length : TL)는 14.86 mm이며, 화각은 155도이다.

그리고 제1렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 -6.57 mm이고, 제2렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -2.36 mm이며, 제3렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 3.35 mm이고, 제4렌즈(L4)의 초점거리(f4)는 -3.62 mm이며, 제5렌즈(L5)의 초점거리(f5)는 2.69 mm이고, 제6렌즈(L6)의 초점거리(f6)는 2.92 mm이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 제4렌즈(L4)가 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖고, 제5렌즈(L5)는 양면이 볼록한 형상인 경우에 관하여 도시하고 있다.

조건식 1 : 5.2153432

조건식 2 : 0.49406305

조건식 3 : -1.2372881

조건식 4 : 2.78389831

조건식 5 : -1.5447714

한편, 제4실시예에서 비구면은 제2렌즈(L2)의 물체 측 면(3)과 상 측 면(4), 그리고 제6렌즈(L6)의 물체 측 면(11)과 상 측 면(12)에 형성되는데, 상기한 수학식 1에 의한 제4 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 8과 같다.

도 8의 (a)는 제4실시예에 따른 초광각 광학계의 구면수차에 관하여 나타낸 그래프이고, (b)는 상면만곡 비점수차에 관하여 나타내고 있으며, (c)는 왜곡수차에 관하여 나타내고 있다.

이상의 실시예들은 상기 조건식 1 내지 조건식 5를 만족하는 범위 내에서의 시험값들임을 확인할 수 있다.

이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 각종 수차의 특성이 우수한 초광각 광학계를 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초광각 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이다.

도 2의 (a), (b) 및 (c)는 도 1에 도시된 초광각 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 각각 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초광각 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이다.

도 4의 (a), (b) 및 (c)는 도 3에 도시된 초광각 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 각각 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 초광각 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이다.

도 6의 (a), (b) 및 (c)는 도 5에 도시된 초광각 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 각각 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 초광각 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이다.

도 8의 (a), (b) 및 (c)는 도 7에 도시된 초광각 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 각각 나타낸 도면이다.

Claims

광축을 기준으로 배치되며,

부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상의 제1렌즈;

부의 굴절력을 가지며 물체 측으로 볼록한 매니스커스 형상의 제2렌즈;

정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하게 형성되는 제3렌즈;

정의 굴절력을 갖는 제4렌즈;

부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및

정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하게 형성되는 제6렌즈를 포함하며,

상기 각 렌즈는 다음의 조건식 2를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.

조건식2 : 0.35 < Yd/(f*tanθd) < 0.60

여기서, Yd는 최대 상고이고, f는 광학계의 초점거리이며, θd는 광학계의 최대 반화각이다.
제1항에 있어서,

상기 각 렌즈는 다음의 조건식1을 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.

조건식1 : 3.5 < θd/TL < 8.0

여기서, θd는 광학계의 최대 반화각이고, TL은 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면으로부터 상 면까지의 거리이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 하나의 렌즈군을 형성하며, 서로 접합되거 나 서로 소정 간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이에 구비되어 빛의 양을 조절하는 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1렌즈 및 상기 제2렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제6렌즈의 양면 중 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 각 렌즈는 다음의 조건식3을 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.

조건식3 : -2.10 < fp/fm < -0.70

여기서, fp는 비구면을 가지며 정의 굴절력을 가지는 렌즈의 초점거리이고, fm은 비구면을 가지며 부의 굴절력을 가지는 렌즈의 초점거리이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 각 렌즈는 다음의 조건식4를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초광학 광학계.

조건식4 : 2.0 < ff/fs < 3.8

여기서, ff는 가장 물체 측에 배치되는 렌즈의 초점거리이고, fs는 가장 물체 측에 배치되는 렌즈의 상 측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 초점거리이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 각 렌즈는 다음의 조건식5를 실질적으로 만족시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초광각 광학계.

조건식5 : -5.0 < fr/Rr < -0.9

여기서, fr은 가장 상 측에 배치되는 렌즈의 초점거리이고, Rr은 가장 상 측 에 배치되는 렌즈의 상 측 면의 곡률반경이다.