KR101133319B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

촬상 광학계 Download PDF

Info

Publication number
KR101133319B1
KR101133319B1 KR1020100015748A KR20100015748A KR101133319B1 KR 101133319 B1 KR101133319 B1 KR 101133319B1 KR 1020100015748 A KR1020100015748 A KR 1020100015748A KR 20100015748 A KR20100015748 A KR 20100015748A KR 101133319 B1 KR101133319 B1 KR 101133319B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
diffraction
diffraction grating
grating formed
object side
Prior art date
Application number
KR1020100015748A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110096351A (ko
Inventor
유호식
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020100015748A priority Critical patent/KR101133319B1/ko
Publication of KR20110096351A publication Critical patent/KR20110096351A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101133319B1 publication Critical patent/KR101133319B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 촬상 광학계는, 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 상측면에 회절격자가 형성된 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 오목한 물체측면에 회절격자가 형성된 제2렌즈; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈; 및 정 또는 부의 굴절력을 가지며, 물체측면이 물체측으로 오목한 제4렌즈;를 포함하며, 상기 제1렌즈 내지 제4렌즈는 피사체가 위치한 물체측으로부터 상기 피사체에 대한 상이 맺히는 상측으로 순서대로 배열되고, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수에 관하여 하기 조건식 4를 만족할 수 있다.
[조건식 4] m1 + m2 = -1
여기서, m1: 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
m2: 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수

Description

촬상 광학계{optical system}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 가시영역에서 회절효율을 확보할 수 있는 촬상 광학계에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일폰(휴대폰)은 초기에는 통신수단의 기능만을 가졌다.　 하지만 그 사용이 증대됨에 따라 사진촬영 또는 화상 전송 내지 통신 등 요구되는 서비스가 다양해지고 있으며, 이에 따라 그 기능과 서비스가 진화를 거듭하고 있다.　 최근에는 디지털 카메라 기술과 모바일폰 기술을 융합시킨 확장된 새로운 개념의 모바일 폰, 즉 소위 카메라폰(camera phone 또는 camera mobile phone)이 크게 각광을 받고 있다.　 더 나아가 디지털 캠코더 기술을 모바일폰 기술에 융합시켜 수 십분 이상의 동화상 멀티미디어를 저장, 전송할 수 있는 소위 캠코더 모바일폰(camcorder mobile phone 또는 camcorder phone)도 개발되고 있다.
최근에는 모바일폰에 장착되는 카메라는 전자 스틸 카메라 수준의 성능을 요구하면서도 촬영 렌즈에 대해서는 소형화, 경량화, 저비용화를 강력하게 요구하고 있다.　 최근 사용되고 있는 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서는 픽셀의 크기(pixel size)가 점점 소형화되면서도 센서 자체의 크기가 증대하고 있으며 이러한 이미지 센서를 이용하는 촬상 광학계는 높은 해상력을 요구하고 있다.
또한, 모바일 폰, PC 등의 카메라에 장착되는 촬영렌즈는 소형화 / 저비용화를 만족시키기 위해 가능한 렌즈 매수를 줄여야 하지만, 렌즈의 매수가 적으면 설계에 대한 자유도가 적어지고 색수차 등 광학성능을 만족하기 어려워진다.
따라서, 고해상도를 구현할 수 있으면서도 소형화 가능한 초소형 촬상 광학계가 요구된다.
본 발명의 목적은, 해상도 및 수차 등의 측면에서 높은 성능을 가지면서 가시영역 전체에서 회절효율을 확보할 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는, 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 상측면에 회절격자가 형성된 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 오목한 물체측면에 회절격자가 형성된 제2렌즈; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈; 및 정 또는 부의 굴절력을 가지며, 물체측면이 물체측으로 오목한 제4렌즈;를 포함하며, 상기 제1렌즈 내지 제4렌즈는 피사체가 위치한 물체측으로부터 상기 피사체에 대한 상이 맺히는 상측으로 순서대로 배열되고, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수에 관하여 하기 조건식 4를 만족할 수 있다.
[조건식 4] m1 + m2 = -1
여기서, m1: 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
m2: 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
이때, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈의 아베수에 관하여 하기 조건식 1을 만족할 수 있다.
[조건식 1] v1 ＞ v2
여기서, v1: 제1렌즈의 아베수
v2: 제2렌즈의 아베수
또한, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수에 관하여 하기 조건식 2 및 조건식 3을 만족할 수 있다.
[조건식 2] ｜m1｜＞ 5
[조건식 3] ｜m2｜＞ 5
여기서, m1: 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
m2: 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
삭제
삭제
삭제
삭제
또한, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자는 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈에 형성된 회절격자는 음의 회절차수를 가지며, 상기 제2렌즈에 형성된 회절격자는 양의 회절차수를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈 및 제2렌즈는 플라스틱으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 촬상 광학계는 제1렌즈의 상측면과 제2렌즈의 물체측면에 각각 회절격자를 형성하여 복층 회절격자를 구현함으로써 가시영역 전체에서 회절효율이 향상되는 효과를 갖는다. 이를 통해 회절소자의 기준 파장으로부터의 파장차로 인한 회절효율저하에 의해 발생하는 색 번짐 현상을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 파장대에 따른 회절효율을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 각종 수차도를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 MTF 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 구성도이다.
이하의 렌즈 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상을 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는, 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 상측면에 회절격자가 형성된 제1렌즈(L1), 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 오목한 물체측면에 회절격자가 형성된 제2렌즈(L2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(L3), 정 또는 부의 굴절력을 가지며, 물체측면이 물체측으로 오목한 제4렌즈(L4)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1렌즈(L1) 및 제2렌즈(L2)에 형성된 회절격자는 서로 대응되는 형상을 할 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈(L1)에 형성된 회절격자는 음의 회절차수를 가지며, 상기 제2렌즈(L2)에 형성된 회절격자는 양의 회절차수를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈(L1) 및 제2렌즈(L2)는 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 이때 상기 제1렌즈(L1) 및 제2렌즈(L2)에 형성된 회절격자는 사출성형에 의하여 렌즈 제작시 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 이와 같이 상기 제1렌즈(L1)의 상측면과 상기 제2렌즈(L2)의 물체측면에 각각 서로 대응되는 형상의 회절격자를 형성하여 복층 회절격자를 구현할 수 있다. 따라서, 단층 회절격자에서 발생할 수 있는 가시영역 일정 파장대에서 회절효율이 떨어지는 문제점을 해결하여 가시영역 전체 파장대에서 안정적인 회절효율을 확보할 수 있다.
상기와 같은 전체적인 구성하에서 다음의 조건식 1 내지 4의 작용효과에 대하여 살펴본다.
[조건식 1] v1 ＞ v2
여기서, v1는 제1렌즈의 아베수이고, v2는 제2렌즈의 아베수이다.
4매 렌즈의 구성에서 상기 조건식 1을 만족시킴으로써 광학계의 성능 향상 및 색수창의 효과적인 감소가 가능하다.
[조건식 2] ｜m1｜＞ 5
[조건식 3] ｜m2｜＞ 5
여기서, m1은 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수이고, m2는 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수이다.
두 개의 서로 다른 매질 위에 인접하게 형성된 두 개의 단층 회절격자는 설계 중심파장이 같고, 인접한 회절차수를 지닐 때 가시영역 전체에서 회절효율을 증가시킬 수 있으며, 회절차수의 절대값이 5차 이상일 때 충분한 회절효율을 얻을 수 있다.
[조건식 4] m1 + m2 = - 1
여기서, m1은 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수이고, m2는 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수이다.
복층 회절 격자의 경우 하기의 수학식 1 내지 3과 같이 회절효율이 정의될 수 있는데, 이때 상기 조건식 4를 만족하는 경우 전체 가시 영역에서 최적의 효율을 얻을 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112010011450815-pat00001
[수학식 2]
Figure 112010011450815-pat00002
[수학식 3]
Figure 112010011450815-pat00003

이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.
하기의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 파장대에 따른 회절효율을 나타낸 그래프이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 각종 수차도를 나타낸 그래프이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 MTF 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 가시영역의 전체 파장대(400~700nm)에서 거의 100%에 가까운 회절효율을 가짐을 확인할 수 있다.
따라서, 가시영역의 파장대에 따라서 회절효율이 다를 경우 생길 수 있는 문제점인 플레어(flare) 및 색번짐 등을 방지할 수 있다.
면 번호 곡률반경
(mm)		 두께 또는 거리(mm) 굴절률 아베수
1 1.783 0.950 1.535 56.27
2 -36.91 0.030
3 -10.15 0.500 1.614 25.60
4 5.741 0.808
5 -2.473 0.900 1.529 55.87
6 -1.186 0.270
7 -1000 0.701 1.529 55.87
8 1.662 0.300
9 ∞ 0.300 1.517 64.19
10 ∞ 0.950
표 1에 나타낸 실시예의 경우, 제1렌즈(L1)의 초점거리(f1)는 2.796mm, 제2렌즈(L2)의 초점거리(f2)는 -4.533mm, 제3렌즈(L3)의 초점거리(f3)는 3.464mm, 제4렌즈(L4)의 초점거리(f4)는 -3.131mm이다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
L1: 제1렌즈 L2: 제2렌즈
L3: 제3렌즈 L4: 제4렌즈
OF: 광학필터 IP: 상면
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11: 면 번호

Claims (7)

  1. 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 상측면에 회절격자가 형성된 제1렌즈;
    부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 오목한 물체측면에 회절격자가 형성된 제2렌즈;
    정의 굴절력을 가지는 제3렌즈; 및
    정 또는 부의 굴절력을 가지며, 물체측면이 물체측으로 오목한 제4렌즈;
    를 포함하며,
    상기 제1렌즈 내지 제4렌즈는 피사체가 위치한 물체측으로부터 상기 피사체에 대한 상이 맺히는 상측으로 순서대로 배열되고,
    상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수에 관하여 하기 조건식 4를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 4] m1 + m2 = -1
    여기서, m1: 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
    m2: 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 및 제2렌즈의 아베수에 관하여 하기 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 1] v1 ＞ v2
    여기서, v1: 제1렌즈의 아베수
    v2: 제2렌즈의 아베수
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수에 관하여 하기 조건식 2 및 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 2] ｜m1｜＞ 5
    [조건식 3] ｜m2｜＞ 5
    여기서, m1: 제1렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
    m2: 제2렌즈에 형성된 회절격자의 회절차수
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 및 제2렌즈에 형성된 회절격자는 서로 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈에 형성된 회절격자는 음의 회절차수를 가지며, 상기 제2렌즈에 형성된 회절격자는 양의 회절차수를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 및 제2렌즈는 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
KR1020100015748A 2010-02-22 2010-02-22 촬상 광학계 KR101133319B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100015748A KR101133319B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 촬상 광학계

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100015748A KR101133319B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 촬상 광학계

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110096351A KR20110096351A (ko) 2011-08-30
KR101133319B1 true KR101133319B1 (ko) 2012-04-04

Family

ID=44931608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100015748A KR101133319B1 (ko) 2010-02-22 2010-02-22 촬상 광학계

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101133319B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101846021B1 (ko) * 2017-12-07 2018-04-05 엘아이지넥스원 주식회사 하이브리드 렌즈를 이용한 적외선 광학계

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322711A (ja) 2002-05-07 2003-11-14 Canon Inc 観察光学系および光学機器
KR20060036234A (ko) * 2004-10-25 2006-04-28 삼성전기주식회사 회절광학소자를 이용한 광학계
JP2009069193A (ja) 2007-09-10 2009-04-02 Fujinon Corp 撮像レンズ、およびカメラモジュールならびに撮像機器
JP2009265245A (ja) 2008-04-23 2009-11-12 Sony Corp 撮像レンズ及び撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322711A (ja) 2002-05-07 2003-11-14 Canon Inc 観察光学系および光学機器
KR20060036234A (ko) * 2004-10-25 2006-04-28 삼성전기주식회사 회절광학소자를 이용한 광학계
JP2009069193A (ja) 2007-09-10 2009-04-02 Fujinon Corp 撮像レンズ、およびカメラモジュールならびに撮像機器
JP2009265245A (ja) 2008-04-23 2009-11-12 Sony Corp 撮像レンズ及び撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110096351A (ko) 2011-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101759058B1 (ko) 촬영 렌즈 및 이를 포함하는 촬영 장치
KR101964297B1 (ko) 촬상 렌즈
JP4387368B2 (ja) ウェーハスケールレンズ及びこれを具備する光学系
KR100882621B1 (ko) 줌 렌즈
KR101089881B1 (ko) 촬상 광학계
KR101425793B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101412627B1 (ko) 왜곡이 보정된 광각 촬영 렌즈 시스템
KR101364975B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101276534B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR20070033923A (ko) 촬상렌즈
KR101802036B1 (ko) 렌즈계 및 이를 포함하는 광학 기기
KR101215826B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101215827B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR20170054335A (ko) 촬영 렌즈 및 이를 포함하는 촬영 장치
KR101232028B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR102094521B1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
JP2007264676A (ja) 広角レンズ
KR101547462B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101133319B1 (ko) 촬상 광학계
KR101981645B1 (ko) 어안 렌즈계
KR101522288B1 (ko) 고정 초점 렌즈계
KR101804332B1 (ko) 카메라 렌즈 모듈
KR101222839B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR102287664B1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR101994286B1 (ko) 어안 렌즈계

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150202

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190103

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9