KR101328312B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR101328312B1
KR101328312B1 KR1020120126007A KR20120126007A KR101328312B1 KR 101328312 B1 KR101328312 B1 KR 101328312B1 KR 1020120126007 A KR1020120126007 A KR 1020120126007A KR 20120126007 A KR20120126007 A KR 20120126007A KR 101328312 B1 KR101328312 B1 KR 101328312B1
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    • G03B9/00—Exposure-making shutters; Diaphragms
    • G03B9/02—Diaphragms

Abstract

본 발명의 촬상 광학계는, 물체측으로부터 상면 전방까지 순서대로 배치되는, 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제1 렌즈; 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제2 렌즈; 정의 굴절력을 가지며 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제4 렌즈를 포함하며, 상기 제1 렌즈 및 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 하기 조건식 1을 만족하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제3 렌즈의 형상에 관하여 하기 조건식 2를 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112012091819667-pat00034

[조건식 2]
Figure 112012091819667-pat00035

상기 조건식 1에서, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리를 나타내며, f4는 상기 제4 렌즈의 초점거리를 나타내고, 상기 조건식 2에서, r1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 나타내며, r6는 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률 반경을 나타낸다.

Description

촬상 광학계{OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신단말기, PDA 등에 탑재되거나, 감시용 카메라 및 디지털 카메라 등에 적용되어, 넓은 화각을 갖도록 4 매 렌즈로 구성된 촬상 광학계에 관한 것이다.
최근에 이미지 픽업 시스템(Image Pickup System)과 관련하여 통신단말기용 카메라 모듈, 디지탈 스틸 카메라(DSC, Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스털 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등이 연구되고 있다. 이러한 이미지 픽업 시스템이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 구성요소는 상(image)을 결상하는 렌즈 시스템, 즉 촬상 광학계이다.
이러한 촬상 광학계는 해상도, 화상의 품질 등에서 고성능을 요구하기 때문에 렌즈의 구성이 복잡해지고 있으나, 이와 같이 구성적으로 또는 광학적으로 복잡해지는 경우에는 크기가 증가하여 소형화 및 박형화에 반한다는 문제점이 있다.
예를 들어, 모바일 폰에 탑재되는 카메라 모듈은 그 장착성을 높이기 위해 모듈 전체의 소형화가 필수 조건이다. 또한, 이에 사용되는 CCD나 CMOS의 이미지 센서는 점점 고해상도이면서 픽셀의 크기가 축소되어 가고 있으며, 이에 대응하는 렌즈 시스템은 소형화, 박형화가 요구될 뿐만 아니라 고해상도, 우수한 광학성능 등이 충족되어야 한다.
이때, 300만 화소 촬상소자(CCD 또는 CMOS)를 사용하는 경우에는 3매 이하의 렌즈 구성으로도 광학적 성능 및 소형화를 만족할 수 있으나, 500만 화소 이상의 고해상도 촬상소자(CCD 또는 CMOS)에 3매 이하의 렌즈가 사용되는 경우에는 각 렌즈의 굴절력이 커져야 하고 그에 따라 렌즈의 가공이 어려워지기 때문에 고성능 및 소형화를 동시에 만족하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 4매 이상의 렌즈 구성에도 불구하고 구면렌즈를 사용하는 경우에는 광학계의 전체 길이가 증가하게 되어 소형화를 이루기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 4매 렌즈 구성의 광학계에는 통상 55 내지 68°의 화각을 갖도록 설계되는 경우 양호한 광학적 특성을 확보할 수 있으나, 68° 이상의 화각을 갖도록 설계되는 경우에는 민감도가 증가하여 수율의 저하를 초래하게 되는 문제가 있다.
따라서, 4 매 렌즈 구성을 갖는 광학계에서는 소형화, 광학적 성능 및 넓은 화각을 동시에 구현할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
KR 2009-115556 A
본 발명은 소형화가 가능하고 제 수차 및 텔레센트릭 특성과 같은 광학적 성능을 양호하게 유지하면서 넓은 화각을 갖는 4 매 렌즈 구성의 촬상 광학계를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
물체측으로부터 상면 전방까지 순서대로 배치되는,
정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제1 렌즈;
부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제2 렌즈;
정의 굴절력을 가지며 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈; 및
부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제4 렌즈를 포함하며,
상기 제1 렌즈 및 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 하기 조건식 1을 만족하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제3 렌즈의 형상에 관하여 하기 조건식 2를 만족할 수 있다.
[조건식 1]
Figure 112012091819667-pat00001
[조건식 2]
Figure 112012091819667-pat00002
상기 조건식 1에서, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리를 나타내며, f4는 상기 제4 렌즈의 초점거리를 나타내고, 상기 조건식 2에서, r1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 나타내며, r6는 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률 반경을 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 제3 렌즈의 형상에 관하여 하기 조건식 3을 만족할 수 있다.
[조건식 3]
Figure 112012091819667-pat00003
상기 조건식 3에서, t5는 상기 제3 렌즈의 광축상 두께를 나타내며, F는 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 재질에 관하여 하기 조건식 4를 만족할 수 있다.
[조건식 4]
Figure 112012091819667-pat00004
상기 조건식 4에서, V1은 상기 제1 렌즈의 아베수를 나타내며, V2는 상기 제2 렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 하기 조건식 5 내지 조건식 8을 만족할 수 있다.
[조건식 5]
Figure 112012091819667-pat00005
[조건식 6]
Figure 112012091819667-pat00006
[조건식 7]
Figure 112012091819667-pat00007
[조건식 8]
Figure 112012091819667-pat00008
상기 조건식 5 내지 조건식 8에서, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리를 나타내며, f2는 상기 제2 렌즈의 초점거리를 나타내며, f3은 상기 제3 렌즈의 초점거리를 나타내며, f4는 상기 제4 렌즈의 초점거리를 나타내고, F: 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 일실시형태는, 상기 제1 렌즈의 물체측 전방에 배치된 개구 조리개를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 촬상 광학계의 화각을 넓게 형성하면서, 동시에 구면수차, 비점수차, 왜곡, 횡수차의 보정상태가 양호하게 유지함으로써, 고해상도 및 고 선명도의 우수한 품질을 갖는 화상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 2의 (a) 내지 (c)는 도 1에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프.
도 3은 도 1에 도시된 광학계의 자오상면(Tangential field curvature) 및 구결상면(Sagittal field curvature)에서 광축 상의 상대 필드 높이(relative field height)가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 5의 (a) 내지 (c)는 도 4에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프.
도 6은 도 4에 도시된 광학계의 자오상면 및 구결상면에서 광축 상의 상대 필드 높이가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 8의 (a) 내지 (c)는 도 7에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프.
도 9는 도 7에 도시된 광학계의 자오상면 및 구결상면에서 광축 상의 상대 필드 높이가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 11의 (a) 내지 (c)는 도 10에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프.
도 12는 도 10에 도시된 광학계의 자오상면 및 구결상면에서 광축 상의 상대 필드 높이가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 촬상 광학계의 제1 실시예를 도시한 렌즈 구성도이다. 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.
일반적으로, 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈, 내부에 소정의 공간이 형성되어 렌즈를 수용하는 하우징, 상기 렌즈에 의한 결상면에 대응하는 이미지 센서, 상기 하우징의 타단에 고정설치 되며 그 일면에 상기 이미지 센서가 장착되어 상기 이미지 센서에서 감지된 이미지를 처리하기 위한 회로 기판 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 이러한 카메라 모듈 중 초소형의 카메라 모듈에 사용되는 촬상 광학계에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 촬상 광학계는, 정의 굴절력을 가지며 양면(1, 2)이 볼록한 제1 렌즈(L1)와, 부의 굴절력을 가지며 양면(3, 4)이 오목한 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 가지며 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈(L3) 및 부의 굴절력을 가지며 양면(7, 8)이 오목한 제4 렌즈(L4)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일실시형태에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(L1)의 물체측 전방에 배치된 개구 조리개(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 렌즈 구성은 물체측으로부터 차례로 정, 부, 정 및 부의 굴절력을 갖는 4 개의 렌즈를 배치하여 굴절력을 적절히 배분함으로써 소형화에 유리하다.
가장 물체측에 배치되는 상기 제1 렌즈(L1)는 양면(1, 2)을 볼록하게 형성하여 양의 굴력력을 갖게 함으로써, 광학계의 물체측에서 광학계 전체의 굴절력을 조정하게 한다.
상기 제2 렌즈(L2)는 상대적으로 분산값이 큰(즉, 작은 아베수를 갖는) 재질을 이용하여 상측면(4)을 오목하게 형성함으로써 음의 굴절력을 갖게 하여 그 후방에 배치되는 제3 렌즈(L3) 및 제4 렌즈(L4)에서 색분산을 보상할 수 있도록 구성한다.
상기 제3 렌즈(L3)는 상측 면(6)이 볼록한 메니스커스 형상을 가짐으로써, 그 전방에 배치되는 제2 렌즈(L2)를 통과한 빛을 작은 입사 각도로 입사시키며, 렌즈 면을 넓게 하여 각 필드별로 중복되지 않도록 수차를 개선할 수 있도록 한다. 또한, 상기 제3 렌즈(L3)는 상측 면(6)의 곡률반경을 작게 형성함으로써 텔레센트릭 특성을 확보하고 넓은 화각에서도 민감도를 둔화시킬 수 있도록 구성한다.
가장 상측에 배치되는 상기 제4 렌즈(L4)는 상측 면이 오목하고 변곡점을 갖는 비구면으로 형성됨으로써, 상면(IP)으로 입사되는 광이 상면에 형성하는 입사각도를 감소시킴으로써 픽셀 사이즈가 작은 이미지 센서에서도 수차를 감소시킨 우수한 화질의 영상을 획득할 수 있게 된다. 더하여, 제4 렌즈(L4)는 상측 면(8)을 오목하게 형성하여 상면 방향으로 크게 돌출되지 않으며 백 포커스를 짧게 할 수 있어, 촬상 렌즈 전체 길이의 단축화에 유리한 구성이 된다. 또한, 상기 제4 렌즈(L4)는 초점거리를 짧게 가져감으로써, 곡률반경을 작게 형성한 상기 제3 렌즈(L3)의 상측 면(6)과 함께 텔레센트릭 특성을 확보하고 넓은 화각에서도 민감도를 둔화시킬 수 있다.
전술할 상기 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)가 갖는 굴절면(1-8)은 비구면으로 형성함으로써 렌즈의 해상력을 향상시킴과 동시에 왜곡수차, 구면수차를 감소시킬 수 있으며, 컴팩트하고 광학적 특성이 우수한 광학계를 구현할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 개구 조리개의 위치를 제1 렌즈(L1)의 물체측 전방에 배치시킴으로써 가장 물체측 노출되는 렌즈면의 면적이 작기 때문에 이물의 침투 등을 관리하는데 용이하고, 화각 시작점이 렌즈 가장 윗면에 가깝게 위치 함으로써 카메라 모듈을 고정하는 외부 기구물의 창(window)를 소형화할 수 있다. 또한 고해상도에 적용될수록 이미지 센서의 픽셀 사이즈는 더욱 감소하게 되어 더욱 더 밝은 광학계(작은 F 넘버를 갖는 렌즈)가 요구되어 지는데, 조리개가 물체측 전방에 위치함으로써 밝은 광학계를 제조하기에 용이한 장점이 있다.
한편, 상기 제4 렌즈(L4)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등에 대응하는 광학적 필터(OF)가 구비된다.
또한, 상면(IP)은 CCD, CMOS 등의 이미지 센서의 결상면에 해당한다.
이와 같은 전체적인 렌즈 구성 하에서 다음의 조건식 1 내지 조건식 8의 작용 효과에 대해 살펴본다.
[조건식 1]
Figure 112012091819667-pat00009
상기 조건식 1에서, f1은 상기 제1 렌즈(L1)의 초점거리를 나타내고, f4는 상기 제4 렌즈(L4)의 초점거리를 나타낸다.
상기 조건식 1은 제1 렌즈(L1)의 초점거리와 제4 렌즈(L4)의 초점거리의 비를 나타낸 것으로, 제1 렌즈(L1) 및 제4 렌즈(L4)의 굴절력에 관련된 조건을 규정하는 것이다.
상기 조건식 1에서 규정한 상한을 벗어나게 되는 경우는 제4 렌즈(L4)의 초점거리를 상대적으로 크게 형성하는 경우에 해당되는 것으로, 이 경우 텔레센트릭 특성 및 색수차 특성이 열화되고 민감도가 증가하게 된다.
[조건식 2]
Figure 112012091819667-pat00010
상기 조건식 2에서, r1은 상기 제1 렌즈(L1)의 물체측 면의 곡률반경을 나타내며, r6는 상기 제3 렌즈(L3)의 상측 면의 곡률반경을 나타낸다.
상기 조건식 2는 제1 렌즈(L1)의 물체측 면의 곡률반경과 제3 렌즈(L3)의 상측 면의 곡률반경의 비를 나타낸 것으로 제1 렌즈(L1) 및 제3 렌즈(L3)의 형상에 관련된 조건을 규정하는 것이다.
상기 조건식 2에서 규정한 상한을 벗어나게 되는 경우는 제3 렌즈(L3)의 상측 면의 곡률반경을 상대적으로 크게 형성하는 경우에 해당되는 것으로, 상기 조건식 1의 상한을 벗어나는 경우와 마찬가지로 광학계의 텔레센트릭 특성 및 색수차 특성이 열화되고 민감도가 증가하게 된다.
[조건식 3]
Figure 112012091819667-pat00011
상기 조건식 3에서, t5는 상기 제3 렌즈(L3)의 광축상 두께를 나타내고, F는 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
상기 조건식 3은 제3 렌즈(L3)의 두께와 전체 초점거리 간의 비율을 나타낸 것으로 제3 렌즈(L3)의 형상에 관련된 조건을 규정하는 것이다.
상기 조건식 3의 하한을 벗어나는 경우 제3 렌즈(L3)의 두께가 얇아져 제3 렌즈(L3)의 상측면 곡률반경을 충분히 작게 유지하기 어려워짐으로써 광학계의 텔레센트릭 특성 및 색수차 특성이 열화되고 민감도가 증가하게 된다.
[조건식 4]
Figure 112012091819667-pat00012
상기 조건식 4에서, V1은 상기 제1 렌즈(L1)의 아베수를 나타내고, V2는 상기 제2 렌즈(L2)의 아베수를 나타낸다.
상기 조건식 4는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 재질에 관련된 조건을 규정하는 것으로, 상기 조건식 4의 하한을 벗어나게 되는 경우는 상기 제2 렌즈(L2)의 아베수가 상대적으로 크게(분산값이 작게) 형성되는 경우로써, 색분산 보정이 어려워질 수 있다.
[조건식 5]
Figure 112012091819667-pat00013
[조건식 6]
Figure 112012091819667-pat00014
[조건식 7]
Figure 112012091819667-pat00015
[조건식 8]
Figure 112012091819667-pat00016
상기 조건식 5 내지 조건식 8에서, f1은 상기 제1 렌즈(L1)의 초점거리를 나타내고, f2는 상기 제2 렌즈(L2)의 초점거리를 나타내며, f3은 상기 제3 렌즈(L3)의 초점거리를 나타내고, f4는 상기 제4 렌즈(L3)의 초점거리를 나타내며, F는 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리를 나타낸다.
상기 조건식 5 내지 조건식 8은 각각 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)의 굴절력에 관련된 조건을 규정하는 것이다.
상기 조건식 5 내지 조건식 8에서 규정된 하한을 벗어나게 되면 구면수차 또는 왜곡수차 보정이 어려워지고 텔레센트릭 특성이 저하될 수 있으며, 상한을 벗어나게 되면 색수차가 증가하여 색수차 보정이 어려워지고 소형화에 불리하게 된다.
이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.
이하의 실시예 1 내지 3은 전술한 바와 같이, 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제1 렌즈(L1)와, 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 가지며 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈(L3) 및 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제4 렌즈(L4)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 전방에 개구 조리개(S)가 구비된다. 또한, 상기 제4 렌즈(L4)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등에 대응하는 광학적 필터(OF)가 구비되고, 또한, 상면(IP)은 CCD, CMOS 등의 이미지 센서의 결상면에 해당한다.
이하의 각 실시예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E,F)에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2을 나타낸다.
Figure 112012091819667-pat00017
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
- 제1 실시예 -
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 2의 (a) 내지 (c)는 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프이며, 도 3은 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 자오상면(Tangential field curvature) 및 구결상면(Sagittal field curvature)에서 광축 상의 상대 필드 높이(relative field height)가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프이다.
제1 실시예의 경우, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(11)까지의 거리(TL)는 5.25 ㎜이며, 광학계의 전체의 초점거리(F)는 4.0437 ㎜, 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)의 초점거리(f1, f2, f3, f4)는 각각 2.965 ㎜, -4.963 ㎜, 1.790 ㎜ 및 -1.801 ㎜이다.
Figure 112012091819667-pat00018
*상기 수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure 112012091819667-pat00019
- 제2 실시예 -
하기의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 5의 (a) 내지 (c)는 표 3 및 도 4에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프이며, 도 6은 표 2 및 도 4에 도시된 광학계의 자오상면(Tangential field curvature) 및 구결상면(Sagittal field curvature)에서 광축 상의 상대 필드 높이(relative field height)가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프이다.
제2 실시예의 경우, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(11)까지의 거리(TL)는 5.447 ㎜이며, 광학계의 전체의 초점거리(F)는 4.0465 ㎜, 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)의 초점거리(f1, f2, f3, f4)는 각각 2.771 ㎜, -4.266 ㎜, 1.830 ㎜ 및 -1.828 ㎜이다.
Figure 112012091819667-pat00020
상기 수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.
Figure 112012091819667-pat00021
- 제3 실시예 -
하기의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 8의 (a) 내지 (c)는 표 5 및 도 7에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프이며, 도 9는 표 5 및 도 7에 도시된 광학계의 자오상면(Tangential field curvature) 및 구결상면(Sagittal field curvature)에서 광축 상의 상대 필드 높이(relative field height)가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프이다.
제3 실시예의 경우, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(11)까지의 거리(TL)는 5.400 ㎜이며, 광학계의 전체의 초점거리(F)는 4.137 ㎜, 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)의 초점거리(f1, f2, f3, f4)는 각각 2.910 ㎜, -4.733 ㎜, 1.769 ㎜ 및 -1.741 ㎜이다.
Figure 112012091819667-pat00022
상기 수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.
Figure 112012091819667-pat00023
- 제4 실시예 -
하기의 표 7는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 의한 촬상 광학계의 렌즈구성도이고, 도 11의 (a) 내지 (c)는 표 7 및 도 10에 도시된 광학계의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타내는 분석 그래프이며, 도 12는 표 7 및 도 10에 도시된 광학계의 자오상면(Tangential field curvature) 및 구결상면(Sagittal field curvature)에서 광축 상의 상대 필드 높이(relative field height)가 0.0 내지 1.0인 영역에서의 횡수차를 나타내는 분석 그래프이다.
제4 실시예의 경우, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(11)까지의 거리(TL)는 5.423 ㎜이며, 광학계의 전체의 초점거리(F)는 4.046 ㎜, 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)의 초점거리(f1, f2, f3, f4)는 각각 2.767 ㎜, -4.204 ㎜, 1.654 ㎜ 및 -1.658 ㎜이다.
Figure 112012091819667-pat00024
상기 수학식 1에 의한 제4 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 8과 같다.
Figure 112012091819667-pat00025
이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 도 8, 도 9, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 구면수차, 비점수차, 왜곡, 횡수차의 보정상태가 양호한 광학계를 얻을 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
한편, 상기의 제1 내지 제4 실시예에 대한 조건식 1 내지 조건식 8의 값은 다음의 표 9과 같다.
제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4 실시예
조건식 1 -1.646 -1.516 -1.671 -1.663
조건식 2 -2.813 -3.285 -2.822 -3.391
조건식 3 0.235 0.247 0.242 0.259
조건식 4 30.67 30.67 30.67 30.67
조건식 5 0.7332 0.6848 0.7034 0.6838
조건식 6 -1.2273 -1.0542 -1.1441 -1.0389
조건식 7 0.4427 0.4522 0.4276 0.4088
조건식 8 -0.4454 -0.4517 -0.4208 -0.4097
상기의 표 9에서와 같이 본 발명의 제1 내지 제4 실시예는 조건식 1 내지 8를 만족하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
L1-L4: 제1-4 렌즈 1-9: 면번호
OF: 광학적 필터 IP: 상면

Claims (5)

  1. 물체측으로부터 상면 전방까지 순서대로 배치되는,
    정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제2 렌즈;
    정의 굴절력을 가지며 메니스커스 형상을 갖는 제3 렌즈; 및
    부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제4 렌즈를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 하기 조건식 1을 만족하고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제3렌즈의 형상에 관하여 하기 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 1]
    Figure 112012091819667-pat00026

    (f1: 상기 제1 렌즈의 초점거리, f4: 상기 제4 렌즈의 초점거리)
    [조건식 2]
    Figure 112012091819667-pat00027

    (r1: 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경, r6: 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률 반경)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 형상에 관하여 하기 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 3]
    Figure 112012091819667-pat00028

    (t5: 상기 제3 렌즈의 광축상 두께, F: 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 재질에 관하여 하기 조건식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 4]
    Figure 112012091819667-pat00029

    (V1: 상기 제1 렌즈의 아베수, V2: 상기 제2 렌즈의 아베수)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 하기 조건식 5 내지 조건식 8을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
    [조건식 5]
    Figure 112012091819667-pat00030

    [조건식 6]
    Figure 112012091819667-pat00031

    [조건식 7]
    Figure 112012091819667-pat00032

    [조건식 8]
    Figure 112012091819667-pat00033

    (f1: 상기 제1 렌즈의 초점거리, f2: 상기 제2 렌즈의 초점거리, f3: 상기 제3 렌즈의 초점거리, f4: 상기 제4 렌즈의 초점거리, F: 상기 촬상 광학계 전체의 초점거리)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 전방에 배치된 개구 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 광학계.
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