KR101428180B1 - Optical system - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈를 포함하고, 아래의 수식 1 및 수식 2를 만족한다.
[수식 1]
0.6 < |D2/Sag 2|
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.
[수식 2]
0.5 < |D3/Sag 3|
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.The optical system according to the embodiment includes a first lens, a second lens, and a third lens which are sequentially arranged from the object side to the image side, and satisfy the following expressions (1) and (2).
[Equation 1]
0.6 <| D 2 / Sag 2 |
Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
[Equation 2]
0.5 <| D 3 / Sag 3 |
Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
Description
실시예는 광학계에 관한 것이다.An embodiment relates to an optical system.
최근 휴대전화기나 이동통신단말기에 CCD 또는 CMOS와 같은 고체 촬상소자를 이용한 콤팩트한 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라가 내장되고 있다. 이러한 촬상소자는 소형화되는 추세이고, 이에 따라 촬상소자에 사용되는 광학계도 고성능이면서 소형화가 요구되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, a compact digital camera or a digital video camera using a solid-state image pickup device such as CCD or CMOS is incorporated in a mobile phone or a mobile communication terminal. Such an imaging device has a tendency to be downsized, and accordingly, an optical system used for an imaging device is required to have high performance and miniaturization.
또한, 종래의 광학계는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 필터 및 수광소자를 포함한다. 이때, 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 순서대로 배치된다. 또한, 상기 제1렌즈 및 제3렌즈는 양의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈 및 제4렌즈는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2렌즈의 굴절력이 다른 렌즈의 굴절력보다 크게 설계될 수 있다.The conventional optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a filter, and a light receiving element. At this time, the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens are arranged in order from the object side to the image side. The first lens and the third lens may have a positive refractive power, and the second lens and the fourth lens may have a negative refractive power. The refractive power of the second lens may be designed to be larger than that of other lenses.
상기 제1렌즈는 물체 측에 볼록한 면을 가지고, 상기 제2렌즈는 상 측 면에 오목한 면을 가질 수 있다. 상기 필터는 적외선 차단 필터 일 수 있으며, 상기 수광 소자는 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다.The first lens may have a convex surface on the object side, and the second lens may have a concave surface on the image side. The filter may be an infrared cut filter, and the light receiving element may be a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
이와 같은 소형 광학계에 대해서, 한국 출원 번호 10-2007-0041825 등에 개시되어 있다.Such a small optical system is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2007-0041825.
실시예는 향상된 성능을 가지고, 작은 크기를 가지는 광학계를 제공하고자 한다.The embodiment is intended to provide an optical system having an improved performance and a small size.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈를 포함하고, 아래의 수식 1 및 수식 2를 만족한다.The optical system according to the embodiment includes a first lens, a second lens, and a third lens which are sequentially arranged from the object side to the image side, and satisfy the following expressions (1) and (2).
[수식 1][Equation 1]
0.6 < |D2/Sag 2|0.6 <| D 2 / Sag 2 |
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
[수식 2][Equation 2]
0.5 < |D3/Sag 3|0.5 <| D 3 / Sag 3 |
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
실시예에 따른 광학계는 위와 같이 설계될 때, 아래의 수식 1 및 수식 2를 만족할 수 있다.When the optical system according to the embodiment is designed as described above, the following Equation 1 and Equation 2 can be satisfied.
[수식 1][Equation 1]
0.6 < |D2/Sag 2|0.6 <| D 2 / Sag 2 |
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
[수식 2][Equation 2]
0.5 < |D3/Sag 3|0.5 <| D 3 / Sag 3 |
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
이와 같이, 실시예에 따른 광학계는 상기 수식 1 및 수식 2를 만족하는 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈의 조합을 통해 광학계의 전장 거리를 줄임으로써, 작은 크기의 광학계를 구현할 수 있고, 향상된 성능을 가짐으로써, 고해상도의 광학계를 구현할 수 있다.Thus, the optical system according to the embodiment can realize a small-sized optical system by reducing the total length of the optical system through the combination of the first lens, the second lens, and the third lens satisfying the above-mentioned equations 1 and 2, By having improved performance, a high-resolution optical system can be realized.
따라서, 실시예에 따른 광학계는 작은 크기를 가지면서, 향상된 성능을 가질 수 있다.Therefore, the optical system according to the embodiment can have a small size and an improved performance.
도 1은 실시예에 따른 소형 광학계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view schematically showing an internal structure of a small optical system according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 광학계에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical system according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시예에 따른 소형 광학계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view schematically showing an internal structure of a small optical system according to an embodiment.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 소형 광학계는 물체 측(object side)으로부터 상 측(image side)을 향해 순서대로, 제 1 렌즈(10), 조리개(15), 제 2 렌즈(20), 제 3 렌즈(30), 필터(40) 및 수광 소자(50)를 포함한다.1, the compact optical system according to the embodiment includes a
피사체 영상을 획득하기 위하여 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 제 1 렌즈(10), 조리개(15), 제 2 렌즈(20), 제 3 렌즈(30) 및 필터(40)를 통과하여 상기 수광 소자(50)에 입사된다.The light corresponding to the image information of the subject is acquired through the
상기 제 1 렌즈(10)는 양(+)의 굴절능(power)을 가지고, 상기 제 2 렌즈(20)는 음(-)의 굴절능을 가지며, 상기 제 3 렌즈(30)는 음(-)의 굴절능을 가지질 수 있다.The
이때, 상기 제 1 렌즈(10)는 아래의 수식 1을 만족할 수 있다.At this time, the
[수식 1][Equation 1]
0.6 < |D2/Sag 2|0.6 <| D 2 / Sag 2 |
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
또한, 상기 제 1 렌즈(10), 상기 제 2 렌즈(20) 및 상기 제 3 렌즈(30)는 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 렌즈(10), 상기 제 2 렌즈(20) 및 상기 제 3 렌즈(30)는 플라스틱으로 형성될 수 있다.In addition, the
상기 제 1 렌즈(10)의 물체 측 면(R1)은 볼록하고, 상기 제 1 렌즈(10)의 상 측 면(R2)은 오목할 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(10)의 물체 측 면(R1) 및 상 측 면(R2)은 비구면일 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(10)는 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈의 물체 측 면(R1) 또는 상 측 면(R2) 중 적어도 일면에는 회절 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 회절 패턴에 의해 전체 광하계의 성능을 향상시킬 수 있다.The object side surface R1 of the
상기 제 2 렌즈(20)는 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 렌즈(20)의 물체 측 면(R4)은 오목하고, 상기 제 2 렌즈(20)의 상 측 면(R5)은 볼록할 수 있다. 또한, 상기 제 2 렌즈(20)의 물체 측 면(R4) 및 상 측 면(R5)은 비구면일 수 있다.The
상기 제 2 렌즈(20)는 다음의 수식 2를 만족할 수 있다.The
[수식 2][Equation 2]
0.5 < |D3/Sag 3|0.5 <| D 3 / Sag 3 |
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
상기 제 3 렌즈(30)는 적어도 하나 이상의 비구면 변곡점을 포함하여 형성된다.The
이때, 상기 제 3 렌즈(30)의 물체 측면(R6)에 하나 이상의 비구면 변곡점이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 3 렌즈(30)의 상 측면(R7)에 하나 이상의 비구면 변곡점이 형성될 수 있다. 상기 제 3 렌즈(30)에 형성된 상기 비구면 변곡점은 수광소자(50)에 입사되는 주광선의 최대 사출각을 조절할 수 있다.At this time, one or more aspheric inflection points may be formed on the object side R6 of the
상 면(R10)인 상기 수광소자(50)가 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서인 경우, 각 픽셀에서 광량이 확보되는 각도가 있으며, 상기 각도가 다르면 광량이 확보되지 않아 화면의 주변부가 어두워지는 현상(shading)이 나타난다.When the
따라서, 본 실시예에서는, 상기 제 3 렌즈(30)의 상 측 면(R11)에 비구면 변곡점을 형성하여 주광선의 최대 사출각을 조절하므로써, 화면의 주변부가 어두워지는 현상을 방지할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the aspheric inflection point is formed on the upper surface R11 of the
상기 조리개(15)는 상기 제 1 렌즈(10) 및 상기 제 2 렌즈(20) 사이에 위치하여 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하여 초점거리(focus length)를 조절하는 기능을 수행한다.The
상기 필터(60)는 적외선 차단 필터(40)(IR cut filter)로 이루어질 수 있다. 상기 적외선 차단 필터(60)는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 상기 수광소자(50)에 전달되지 않도록 차단시키는 기능을 한다. 즉, 적외선 차단 필터(40)는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출되도록 하는 구조를 가진다.The filter 60 may be formed of an IR cut filter 40 (IR cut filter). The infrared cut-off filter 60 blocks radiation heat emitted from external light from being transmitted to the
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(50)는 피사체 영상에 대응하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD 또는 CMOS 센서로 이루어질 수 있다.The
실시예에 따른 소형 광학계는 아래의 수식 1을 만족한다.The compact optical system according to the embodiment satisfies the following expression (1).
[수식 1][Equation 1]
0.6 < |D2/Sag 2|0.6 <| D 2 / Sag 2 |
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
또한, 상기 수식 1에 더하여, 실시예에 따른 소형 광학계는 아래의 수식 2를 더 만족할 수 있다.Further, in addition to Equation (1), the compact optical system according to the embodiment can further satisfy Equation (2) below.
[수식 2][Equation 2]
0.5 < |D3/Sag 3|0.5 <| D 3 / Sag 3 |
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
이와 같이, 실시예에 따른 광학계는 상기 수식 1 및 수식 2를 만족하는 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈의 조합을 통해 광학계의 전장 거리를 줄임으로써, 작은 크기의 광학계를 구현할 수 있고, 향상된 성능을 가짐으로써, 고해상도의 광학계를 구현할 수 있다.Thus, the optical system according to the embodiment can realize a small-sized optical system by reducing the total length of the optical system through the combination of the first lens, the second lens, and the third lens satisfying the above-mentioned equations 1 and 2, By having improved performance, a high-resolution optical system can be realized.
따라서, 실시예에 따른 광학계는 작은 크기를 가지면서, 향상된 성능을 가질 수 있다.
Therefore, the optical system according to the embodiment can have a small size and an improved performance.
실험예Experimental Example
실험예에 따른 소형 광학계는 다음의 표 1과 같은 광학적 특징을 가졌다.The compact optical system according to the experimental example has optical characteristics as shown in Table 1 below.
(* 표시는 비구면을 나타낸다)(* Indicates an aspherical surface)
상기 표 1에 표기한 두께는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.The thickness shown in Table 1 represents the distance from each lens surface to the next lens surface.
아래의 표 2는 실험예의 비구면 렌즈에 대한 비구면 계수 값이다.Table 2 below shows the aspherical surface coefficient values for the aspherical lens in the experimental example.
-0.175168E + 01
0.726057E-01
-0.697239E-05
실험예의 비구면 렌즈에 대한 표 2의 비구면 계수 값은 다음의 수식3으로부터 얻을 수 있다.The aspherical surface coefficient values in Table 2 for the aspherical surface lens in the experimental example can be obtained from the following equation (3).
수식3Equation 3
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리Z: distance from the apex of the lens in the optical axis direction
C : 렌즈의 기본 곡률C: Basic curvature of lens
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리Y: Distance in the direction perpendicular to the optical axis
K : 코닉 상수(Conic constant)K: Conic constant
A1, A2, A3, A4, A5 : 비구면 계수(Aspheric constant)A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 : Aspheric constant
이와 같이, 실험예의 각 렌즈에 대한 비구면 형상이 결정되었다.As described above, the aspherical shape for each lens in the experimental example was determined.
또한, 실험예에서는 아래의 표3과 같이, 각 렌즈가 설계되었다.In the experimental example, each lens was designed as shown in Table 3 below.
실험예에 따른 소형 광학계가 위와 같이 설계되었을 때, 다음과 표 4와 같은 성능을 가질 수 있었다.When the compact optical system according to the experimental example was designed as described above, the performance as shown in Table 4 was obtained.
이와 같이, 실험예에 따른 소형 광학계가 수식 1 및 수식 2를 만족하는 경우, 수식2를 만족하도록, ttl 및 F를 얻을 수 있다.Thus, when the small optical system according to the experimental example satisfies the equations (1) and (2), ttl and F can be obtained so as to satisfy the equation (2).
따라서, 실시예에 따른 소형 광학계는 수식 1 및 수식 2와 같이 설계되어, 작은 크기를 가지면서, 동시에 향상된 성능을 가질 수 있다.Therefore, the compact optical system according to the embodiment is designed as shown in Equations (1) and (2), and can have a small size and at the same time an improved performance.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (9)
[수식 1]
0.6 < |D2/Sag 2|
여기서, D2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 2는 상기 제 1 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.
[수식 2]
0.5 < |D3/Sag 3|
여기서, D3는 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 유효 반경이고, Sag 3은 상기 제 2 렌즈 상 측 면의 Sag값이다.1. An optical system comprising a first lens, a second lens and a third lens which are sequentially arranged from an object side to an image side, and satisfy the following expressions (1) and (2).
[Equation 1]
0.6 <| D 2 / Sag 2 |
Here, D2 is the effective radius of the upper surface of the first lens, and Sag2 is the Sag value of the upper surface of the first lens.
[Equation 2]
0.5 <| D 3 / Sag 3 |
Here, D3 is the effective radius of the upper surface of the second lens, and Sag3 is the Sag value of the upper surface of the second lens.
상기 제 1 렌즈는 양의 굴절능을 가지는 광학계.The method according to claim 1,
Wherein the first lens has a positive refracting power.
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하는 광학계.The method of claim 3, wherein
And an aperture disposed between the first lens and the second lens.
상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 제 3 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면은 비구면인 광학계.The method of claim 3,
Wherein the object-side surface and the image-side surface of the first lens, the second lens, and the third lens are aspherical surfaces.
상기 제 3 렌즈는 적어도 하나 이상의 비구면 변곡점을 포함하는 광학계.6. The method of claim 5,
And the third lens includes at least one aspherical inflection point.
상기 제 1 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면 중 적어도 일면에는 회절 패턴을 포함하는 광학계.The method according to claim 6,
And an optical system including a diffraction pattern on at least one surface of an object-side surface and an image-side surface of the first lens.
상기 물체 측으로부터 상기 상 측 방향으로 상기 제 3 렌즈 다음에 필터 및 수광 소자를 더 포함하는 광학계.The method according to claim 1,
And a filter and a light-receiving element next to the third lens in the upward direction from the object side.
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 적어도 어느 한 렌즈의 일면에는 회절 패턴을 포함하는 광학계.The method according to claim 1,
And an optical system including a diffraction pattern on one surface of at least one of the first lens and the second lens.
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