KR101660218B1

KR101660218B1 - 촬영 렌즈 광학계

Info

Publication number: KR101660218B1
Application number: KR1020140147625A
Authority: KR
Inventors: 이종진; 강찬구
Original assignee: 주식회사 코렌
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-09-27
Also published as: CN105549185A; US20160116705A1; KR20160049871A

Abstract

촬영 렌즈 광학계에 관해 개시되어 있다. 개시된 렌즈 광학계는 조리개와, 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈를 통해 전달되는 이미지를 기록하는 센서를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 중 상기 센서로부터 가장 먼 렌즈의 제2 면(광 출사면)은 평면이다. 상기 복수의 렌즈는 플라스틱 렌즈이고, 피사체와 상기 센서 사이에 순차적으로 배치된 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제3 렌즈는 포지티브 굴절력을, 나머지는 네가티브 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈의 양면 중 적어도 어느 한 면은 복수의 변곡점을 가질 수 있다. 상기 센서에 가장 가까운 렌즈의 양면 중 적어도 한 면은 복수의 변곡점을 가질 수 있다.

Description

촬영 렌즈 광학계{Photographic lens optical system}

본 개시는 광학계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라에 채용되는 렌즈 광학계에 관한 것이다.

최근의 카메라는 대부분이 이미지 센서와 메모리와 렌즈광학계를 포함하는 디지털 카메라이다. 카메라는 통신기기 등 다른 전자장치와 결합되어 사용되기도 한다. 이미지 센서로는 전하결합소자(charge coupled device; CCD)와 상보성 금속 산화물 반도체 이미지 센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor; CMOS)가 널리 사용되고 있다.

카메라의 해상도는 촬영한 이미지를 처리하는 후처리 과정에도 영향을 받을 수 있지만, 주로 이미지 센서의 화소 집적도와 렌즈광학계에 영향을 받을 수 있다. 이미지 센서의 화소 집적도가 높을수록 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있고, 이미지의 색상을 자연에 가깝게 구현할 수 있다. 그리고 렌즈광학계의 수차가 적을 수록 보다 선명하고 정확한 이미지를 얻을 수 있다.

수차를 줄이기 위해 렌즈 광학계는 1개 이상의 렌즈를 포함하는데, 카메라에 따라 혹은 카메라가 결합되는 장치에 따라 유리렌즈가 사용될 수도 있고, 플라스틱 렌즈가 사용될 수도 있다.

카메라가 다른 장치(예컨대, 모바일 기기)와 결합되는 경우, 렌즈 광학계의 렌즈들은 대부분 플라스틱 렌즈로 구성된다. 이에 따라 카메라를 경량화할 수 있고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 유리렌즈에 비해 상대적으로 렌즈가공이 용이할 수 있다.

본 개시는 기존의 이점을 유지하면서 구성과 제조과정을 단순화할 수 있는 렌즈 광학계를 제공한다.

본 개시에서 일 실시예에 의한 렌즈 광학계는 조리개와, 복수의 렌즈와, 상기 복수의 렌즈를 통해 전달되는 이미지를 기록하는 센서를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 중 상기 센서로부터 가장 먼 렌즈의 제2 면(광 출사면)은 평면이다.

이러한 렌즈 광학계에서,

상기 복수의 렌즈는 플라스틱 렌즈이고, 피사체와 상기 센서 사이에 순차적으로 배치된 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제3 렌즈는 포지티브 굴절력을, 나머지는 네가티브 굴절력을 가질 수 있다.

상기 복수의 렌즈와 상기 센서 사이에 적외선 차단수단이 구비될 수 있다.

상기 센서에 가장 가까운 렌즈의 양면 중 적어도 한 면은 복수의 변곡점을 가질 수 있다.

상기 제2 렌즈의 중심두께(D2)와 상기 렌즈 광학계의 초점길이(F)는 다음 수학식을 만족할 수 있다.

<수학식>

0.02 ＜D2/F＜ 1.0

상기 조리개와 상기 센서 사이의 거리(AL)와 상기 제1 렌즈의 입사면의 중심과 상기 센서 사이의 거리(TTL)는 다음 수학식을 만족할 수 있다.

<수학식>

0.8 <AL/TTL< 1.0

상기 제1 렌즈의 입사면의 중심과 상기 센서 사이의 거리(TTL)와 상기 센서의 유효픽셀영역의 대각선 길이(ImgH)는 다음 수학식을 만족할 수 있다.

<수학식>

0.6 <TTL/ImgH< 1.0

상기 제1 렌즈의 초점길이(F1)와 상기 렌즈 광학계의 초점길이(F)는 다음 수학식을 만족할 수 있다.

<수학식>

1.0 < F/F1 < 2.0

상기 렌즈 광학계의 유효 시야각(FOV)은 다음 수학식을 만족할 수 있다.

<수학식>

65 < FOV < 90

개시된 렌즈 광학계는 물체측으로 순차적으로 배치된 제1 내지 제5 렌즈를 포함한다. 상기 제1 및 제3 렌즈는 포지티브 파워(positive power), 곧 포지티브 굴절력을 갖는다. 제1 렌즈는 상대적으로 강한 파워를 가질 수 있다. 상기 제2, 제4 및 제5 렌즈는 네가티브 파워(negative power), 곧 네가티브 굴절력을 갖는다. 상기 제5 렌즈는 비구면을 포함할 수 있고, 복수의 변곡점을 갖는 바, 수차 보정에 용이하다. 또한, 각 렌즈를 플라스틱으로 형성하고, 비구면을 적용함으로써, 유리렌즈를 사용할 때보다 제조단가를 낮출 수 있고, 고화소에 대응한 광각의 컴팩트한 촬영 렌즈를 구현할 수 있다.

더욱이, 상기 제1 렌즈의 제2 면은 곡률을 갖지 않는, 곡률반경이 무한대인이 평면이다. 따라서 곡면일 때보다 렌즈가공이 용이하고 제조시간도 줄일 수 있는 바, 전체적으로 생산성이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 렌즈 광학계를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 렌즈 광학계의 제1 구현예에 따른 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 렌즈 광학계의 제2 구현예에 따른 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 렌즈 광학계의 제3 구현예에 따른 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 렌즈 광학계를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 하기 설명에서 동일한 참조번호는 동일부재를 나타낸다. 그리고 하기 설명에서 각 렌즈의 제1 면은 광이 입사되는 입사면을, 제2 면은 광이 출사되는 출사면을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 렌즈 광학계(이하, 제1 렌즈 광학계)를 보여준다.

도 1을 참조하면, 제1 렌즈 광학계(100)는 피사체(8)와 이미지 센서(70) 사이에 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50)가 순차적으로 배치되어 있다. 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50)는 플라스틱 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50)는 피사체(8)에서 이미지 센서(70) 방향으로 배치되어 있다. 제1 렌즈(10)에 입사된 광은 제2 내지 제5 렌즈(20, 30, 40, 50)을 순차적으로 거쳐서 이미지 센서(70)에 도달된다. 제5 렌즈(50)와 이미지 센서(70) 사이에 적외선 차단수단(60)이 존재한다. 적외선 차단수단(60), 예를 들면 적외선 차단필터일 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는다. 적외선 차단수단(60)은 제1 및 제2 면(60a, 60b)을 가질 수 있다. 제1 렌즈 광학계(100)을 벗어나지 않는 범위내에서 제1 렌즈(10)와 피사체(8) 사이에 조리개(S1)가 위치할 수 있다. 예를 들면, 조리개(S1)는 제1 렌즈(10) 둘레에 위치할 수 있고, 제1 렌즈(10)의 제1 면(10a) 근처에 위치하여 수동 또는 자동으로 제1 렌즈(10)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 조리개(S1)와 적외선 차단 수단(60)의 위치는 필요에 따라 조정될 수 있다. 이미지 센서(70)와 적외선 차단 수단(60)은 평행할 수 있다. 조리개(S1), 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50) 및 적외선 차단수단(60)은 동일한 광축 상에 정렬될 수 있다. 이미지 센서(70)도 상기 광축 상에 정렬될 수 있다.

제1 렌즈(10)는 포지티브(positive) 굴절력을 갖는다. 제1 렌즈(10)의 제1 면(10a)은 피사체(8) 측으로 볼록한 곡면이다. 제1 렌즈(10)의 제2 면(10b)은 곡률을 갖지 않는 평면이다. 곧 제1 렌즈(10)의 제2 면(10b)은 무한대의 곡률반경을 갖는다.

제1 렌즈(10) 다음에 위치한 제2 렌즈(20)는 네가티브(negative) 굴절력을 갖는다. 제2 렌즈(20)의 제1 면(20a)는 상대적으로 곡률이 작은 곡면일 수 있다. 제2 렌즈(20)의 제1 면(20a)은 피사체(8) 방향으로 볼록할 수 있다. 제2 렌즈(20)의 제2 면(20b)은 이미지 센서(70) 방향으로 오목한 곡면이거나 피사체(8) 방향으로 볼록한 곡면이다.

제3 렌즈(30)는 포지티브 굴절력을 갖는다. 제3 렌즈(30) 전체는 이미지 센서(70) 방향으로 볼록하다. 곧, 제3 렌즈(30)의 제1 및 제2 면(30a, 30b)은 이미지 센서(70) 방향으로 볼록한 곡면이다.

제4 렌즈(40)는 네가티브 굴절력을 갖는다. 제4 렌즈(40)는 전체가 이미지 센서(70) 방향으로 볼록하다. 곧, 제4 렌즈(40)의 제1 및 제2 면(40a, 40b)은 이미지 센서(70) 방향으로 볼록한 곡면이다.

제1 렌즈(10)의 제1 면(10a), 제2 렌즈(20)의 제2 면(20b), 제3 렌즈(30)의 양면 및 제4 렌즈(40)의 양면 중 적어도 어느 한 면은 비구면일 수 있다.

제5 렌즈(50)는 네가티브 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈(50)의 제1 및 제2 면(50a, 50b) 중 적어도 한 면은 비구면일 수 있다. 제5 렌즈(50)의 양면 중 적어도 한 면은 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다. 예를 들면, 제5 렌즈(50)의 제1 면(50a)은 1개 이상의 변곡점을 갖는 비구면일 수 있다.

제5 렌즈(50)의 광축을 포함하는 중심영역에서 제1 면(50a)과 제2 면(50b)은 피사체(8) 측으로 볼록하다. 제1 면(50a)은 상기 중심영역을 벗어나서 가장자리로 가면서 오목한 영역과 볼록한 영역이 존재한다. 제2 면(50b)은 상기 중심영역과 가장자리 사이의 영역이 이미지 센서(70) 방향으로 볼록하다. 제2 면(50b)보다 제1 면(50a)에 변곡점이 더 많이 존재할 수 있다. 제5 렌즈(50)의 가장 두꺼운 부분은 상기 중심영역과 가장자리 사이에 위치한다. 제5 렌즈(50)에서 상기 중심영역의 두께(예컨대, 광축이 지나는 부분의 두께)가 가장 얇을 수 있다.

제1 렌즈(10)는 상대적으로 큰 포지티브 굴절력을 가질 수 있다. 제2 내지 제5 렌즈(20, 30, 40, 50)는 수차 보정 렌즈 역할을 할 수 있다. 제5 렌즈(50) 다음에 위치한 적외선 차단수단(60)의 일부는 제5 렌즈(50)의 제2 면(50b)에 접촉될 수 있다.

제1 렌즈 광학계(100)의 전체 초점길이와 성능은 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50) 각각의 두께, 초점길이, 위치 등에 따라 달라질 수 있다.

상술한 제1 렌즈 광학계(100)는 다음의 수학식 1 내지 5 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.

<수학식 1>

0.02<D2/F<1.0

여기서, D2는 제2 렌즈(20)의 중심두께를, F는 제1 렌즈 광학계(100) 전체의 초점길이를 각각 나타낸다. 수학식 1은 제1 렌즈 광학계(100)의 초점길이에 대한 제2 렌즈(20)의 두께를 한정한 것이다. 제2 렌즈(20)의 중심두께가 상기 수학식 1의 범위에 있을 때, 색수차 보정에 보다 효과적일 수 있다.

<수학식 2>

0.8<AL/TTL<1.0

수학식 2에서, AL은 광축 상에서 조리개(S1)와 이미지 센서(70) 사이의 거리를 나타내고, TTL은 광축을 따라 측정된 제1 렌즈(10)의 제1 면(10a)의 중심과 이미지 센서(70)사이의 거리를 나타낸다.

수학식 2에 의해 제1 렌즈 광학계(100)에서 조리개 위치가 한정될 수 있다. 조리개(S1)는 제1 렌즈(10)의 탑(top)에 위치하거나 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 사이에 위치할 수 있다. 조리개(S1)의 위치가 수학식 2를 만족할 때, 최적화된 렌즈 광학계를 제작할 수 있다.

<수학식 3>

0.6 <TTL/ImgH< 1.0

수학식 3에서 ImgH는 유효픽셀영역의 대각선 길이를 나타낸다.

수학식 3은 제1 렌즈 광학계(100)의 사이즈와 수차보정의 관계를 나타낸 것으로, TTL/ImgH의 값이 최소치에 접근할수록 제1 렌즈 광학계(100)는 슬림(slim)해질 수 있지만, 수차를 보정하는데 불리할 수 있다. 반면, TTL/ImgH의 값이 최대치에 접근할수록 수차보정은 유리하나 제1 렌즈 광학계(100)의 사이즈를 슬림화하는데 불리할 수 있다.

<수학식 4>

1.0 < F/F1 < 2.0

수학식 4에서 F1은 제1 렌즈(10)의 초점거리를 나타낸다.

수학식 4는 제1 렌즈 광학계(100)의 초점거리를 한정한다. 수학식 4를 만족할 때, 제1 렌즈 광학계(100)를 컴팩트하게 제작할 수 있다.

<수학식 5>

65 < FOV < 90

수학식 5에서 FOV는 제1 렌즈 광학계(100)의 유효 시야각을 나타낸다.

제1 렌즈 광학계(100)가 수학식 5를 만족할 때, 넓은 시야를 갖는 광각렌즈 기능을 가질 수 있다.

다음에는 상기 수학식 1 내지 5를 만족하는 제1 렌즈 광학계(100)의 제1 내지 제3 구현예를 설명한다.

다음 표 1은 제1 내지 제3 구현예에서 제1 렌즈 광학계(100)의 제2 렌즈(20)의 중심두께(D2), 광학계(100)의 초점길이(F), 조리개(S1)에서 이미지 센서(70)까지의 거리(AL), 제1 렌즈(10)의 제1 면(10a)의 중심에서 이미지 센서(70)까지의 거리(TTL), 이미지 센서(70)의 유효픽셀영역의 대각선 길이(ImgH) 및 제1 렌즈(10)의 초점길이(F1)의 값과 수학식 1 내지 5의 값을 나타낸다. 아래 표에서 식 1 내지 5의 값을 제외한 값의 단위는 ㎜이다.

구분	D2	F	AL	TTL	ImgH	F1	식1	식 2	식 3	식 4	식 5
제1 구현예	0.220	4.398	4.976	5.270	6.856	2.924	0.050	0.944	0.769	1.504	75.0
제2 구현예	0.220	4.399	4.974	5.270	6.856	2.915	0.050	0.944	0.769	1.509	75.0
제3 구현예	0.226	4.434	4.998	5.300	6.856	2.914	0.051	0.943	0.773	1.522	74.3

표 1을 참조하면, 상기 제1 내지 제3 구현예에서 제1 렌즈 광학계(100)는 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 것을 알 수 있다.

이하, 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들에 대한 데이터 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 내지 제3 구현예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

다음의 표 2, 표 3 및 표 4는 상기 제1 내지 제3 구현예에서 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들에 대한 곡률반경(R), 렌즈두께나 렌즈 사이의 거리나 인접한 요소 간의 거리(T), 굴절률(Nd) 및 아베수(Vd) 등을 나타낸다. 굴절률(Nd)은 d선(d-line)을 이용하여 측정한 렌즈의 굴절률을 나타낸다. 그리고 아베수(Vd)는 d선(d-line)에 대한 렌즈의 아베수를 나타낸다. 렌즈면의 번호에서 *는 해당 렌즈면이 비구면임을 나타낸다. 그리고 R 값과 T값의 단위는 ㎜이다.

구성요소	면	R	T	Nd	Vd
조리개	S1		-
제1 렌즈(10)	10a*	1.5981	0.6390	1.546	56.093
제1 렌즈(10)	10b*	Infinity	0.0800
제2 렌즈(20)	20a*	301.8606	0.2200	1.648	22.434
제2 렌즈(20)	20b*	3.7752	0.4220
제3 렌즈(30)	30a*	-8.8042	0.5236	1.546	55.093
제3 렌즈(30)	30b*	-4.0160	0.3103
제4 렌즈(40)	40a*	-1.9392	0.4032	1.648	22.434
제4 렌즈(40)	40b*	-2.6202	0.3240
제5 렌즈(50)	50a*	2.5766	1.1878	1.534	55.856
제5 렌즈(50)	50b*	1.8385	0.3000
적외선 차단수단(60)	60a	Infinity	0.2100	1.530	39.068
적외선 차단수단(60)	60b	Infinity	0.6617
이미지센서 (70)	IMG	Infinity	-0.0117

표 2는 제1 구현예에 대한 것이다. 제1 렌즈 광학계(100)의 구성요소들이 표 2의 값을 갖는 경우, 제1 렌즈 광학계(100)의 에프 수(F-number)는 2.2955이고, 초점길이(F)는 4.3980mm 정도이다.

구성요소	면	R	T	Nd	Vd
조리개	S1		-
제1 렌즈(10)	10a*	1.5933	0.6408	1.546	56.093
제1 렌즈(10)	10b*	Infinity	0.0800
제2 렌즈(20)	20a*	142.8586	0.2200	1.648	22.434
제2 렌즈(20)	20b*	3.6968	0.4193
제3 렌즈(30)	30a*	-9.5358	0.5210	1.546	55.093
제3 렌즈(30)	30b*	-4.3033	0.3104
제4 렌즈(40)	40a*	-1.9225	0.3966	1.648	22.434
제4 렌즈(40)	40b*	-2.6106	0.3045
제5 렌즈(50)	50a*	2.5614	1.2174	1.534	55.856
제5 렌즈(50)	50b*	1.8771	0.3000
적외선 차단수단(60)	60a	Infinity	0.2100	1.530	39.068
적외선 차단수단(60)	60b	Infinity	0.6626
이미지센서 (70)	IMG	Infinity	-0.0126

표 3은 제2 구현예에 대한 것이다. 제1 렌즈 광학계(100)의 구성요소들이 표 3의 값을 갖는 경우, 제1 렌즈 광학계(100)의 에프 수는 2.2955, 초점길이는 4.3987mm 정도이다.

구성요소	면	R	T	Nd	Vd
조리개	S1		-
제1 렌즈(10)	10a*	1.5925	0.6181	1.546	56.093
제1 렌즈(10)	10b*	Infinity	0.0800
제2 렌즈(20)	20a*	150.5463	0.2257	1.648	22.434
제2 렌즈(20)	20b*	3.8062	0.4923
제3 렌즈(30)	30a*	-11.5088	0.4606	1.546	55.093
제3 렌즈(30)	30b*	-5.7265	0.3169
제4 렌즈(40)	40a*	-2.0886	0.3551	1.648	22.434
제4 렌즈(40)	40b*	-2.7452	0.3124
제5 렌즈(50)	50a*	2.9446	1.3757	1.534	55.856
제5 렌즈(50)	50b*	2.1138	0.3000
적외선 차단수단(60)	60a	Infinity	0.2100	1.530	39.068
적외선 차단수단(60)	60b	Infinity	0.5582
이미지센서 (70)	IMG	Infinity	-0.2251

표 4는 제3 구현예에 대한 것이다. 제1 렌즈 광학계(100)의 구성요소들이 표 4의 값을 갖는 경우, 제1 렌즈 광학계(100)의 에프 수는 2.2955, 초점길이는 4.4341mm 정도이다.

한편, 본 발명의 제1 내지 제3 구현예에 의한 제1 렌즈 광학계(100)에서 각 렌즈의 비구면은 다음 수학식 6의 비구면 방정식을 만족한다.

<수학식 6>

수학식 6에서 Z는 각 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, Y는 광축에 수직한 방향으로의 거리를, R은 곡률반경을, K는 코닉 상수(conic constant)를 나타내고, A, B, C, D, E, F, G, H 및 J는 비구면 계수를 나타낸다.

다음의 표 5, 표 6 및 표 7은 각각 제1 내지 제3 구현예에 따른 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸다.

면	K	A	B	C	D	E
10a*	-0.0766	0.0042	0.0202	-0.0473	0.0492	-0.0240
10b*	-	-	-	-	-	-
20a*	0.0000	-0.0179	0.0618	-0.0316	0.0408	-0.0079
20b*	-0.8573	-0.0188	0.0839	-0.0341	-0.0151	0.0469
30a*	0.0000	-0.1153	-0.0203	0.0135	0.0131	0.0374
30b*	0.0000	-0.0340	-0.0761	0.0363	0.0060	0.0045
40a*	-13.3266	-0.0634	0.0098	-0.0206	0.0089	0.0001
40b*	-0.3775	0.0059	-0.0011	0.0106	-0.0043	-0.0000
50a*	-13.4706	-0.1070	0.0252	-0.0008	-0.0002	-0.0000
50b*	-4.4404	-0.0531	0.0139	-0.0028	0.0003	0.0000
면	F	G	H	J
10a*	-	-	-	-
10b*	-	-	-	-
20a*	-	-	-	-
20b*	-	-	-	-
30a*	-	-	-	-
30b*	-	-	-	-
40a*	0.0036	-0.0029	-	-
40b*	0.0004	-0.0001	-	-
50a*	0.0000	0.0000	-0.0000	-
50b*	-0.0000	-0.0000	0.0000	-0.0000

면	K	A	B	C	D	E
10a*	-0.0743	0.0042	0.0203	-0.0470	0.0484	-0.0236
10b*	-	-	-	-	-	-
20a*	0.0000	-0.0193	0.0612	-0.0305	0.0436	-0.0099
20b*	-1.3157	-0.0200	0.0830	-0.0308	0.0118	0.0497
30a*	0.0000	-0.1178	-0.0195	-0.0177	0.0112	0.0395
30b*	0.0000	-0.0337	-0.0775	0.0351	0.0052	0.0054
40a*	-13.3761	-0.0601	0.0079	-0.0214	0.0097	0.0001
40b*	-0.3504	0.0074	-0.0003	0.0107	-0.0043	-0.0001
50a*	-14.2031	-0.1064	0.0254	-0.0008	-0.0002	-0.0000
50b*	-4.4746	-0.0526	0.0139	-0.0028	0.0003	0.0000
면	F	G	H	J
10a*	-	-	-	-
10b*	-	-	-	-
20a*	-	-	-	-
20b*	-	-	-	-
30a*	-	-	-	-
30b*	-	-	-	-
40a*	0.0035	-0.0029	-	-
40b*	0.0004	-0.0001	-	-
50a*	0.0000	0.0000	-0.0000	-
50b*	-0.0000	-0.0000	0.0000	-0.0000

면	K	A	B	C	D	E
10a*	-0.0727	0.0028	0.0234	-0.0473	0.0454	-0.0220
10b*	-	-	-	-	-	-
20a*	0.0000	-0.0195	0.0632	-0.0368	0.0408	-0.0043
20b*	0.3275	-0.0165	0.0817	-0.0302	0.0045	0.0543
30a*	0.0000	-0.1092	-0.0277	-0.0146	0.0149	0.0314
30b*	0.0000	-0.0283	-0.0779	0.0299	0.0034	0.0074
40a*	-15.2107	-0.0478	0.0071	-0.0199	0.0093	-0.0008
40b*	-0.0579	-0.0143	0.0041	0.0116	-0.0042	-0.0001
50a*	-18.9011	-0.1040	0.0253	-0.0008	-0.0002	-0.0000
50b*	-3.7892	-0.0529	0.0142	-0.0028	0.0003	0.0000
면	F	G	H	J
10a*	-	-	-	-
10b*	-	-	-	-
20a*	-	-	-	-
20b*	-	-	-	-
30a*	-	-	-	-
30b*	-	-	-	-
40a*	0.0035	-0.0022	-	-
40b*	0.0004	-0.0001	-	-
50a*	0.0000	0.0000	-0.0000	-
50b*	-0.0000	-0.0000	0.0000	-0.0000

도 2는 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들이 상기 제1 구현예에 따른 치수와 비구면 계수를 가질 때, 제1 렌즈 광학계(100)의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration)를 보여준다. 도 2에서 제1 그래프(G1)는 입사광의 파장이 435.8000nm일 때의 결과이고, 제2 그래프(G2)는 입사광의 파장이 656.3000nm일 때의 결과이다. 제3 그래프(G3)는 입사광의 파장이 587.6000nm일 때의 결과이고, 제4 그래프(G4)는 입사광의 파장이 546.1000nm일 때의 결과이다. 제5 그래프(G5)는 입사광의 파장이 486.1000nm일 때의 결과를 보여준다.

도 3은 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들이 상기 제1 구현예에 따른 치수와 비구면 계수를 가질 때, 제1 렌즈 광학계(100)의 상면만곡(astigmatic field curvature)을 보여준다. 도 3의 결과는 546.1000nm 파장의 광을 사용하여 얻었다.

도 3에서 제1 그래프(G31)는 자오상면만곡(tangential field curvature)을 나타내고, 제2 그래프(G32)는 구결상면만곡(sagittal field curvature)을 나타낸다.

도 4는 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들이 상기 제1 구현예에 따른 치수와 비구면 계수를 가질 때, 제1 렌즈 광학계(100)의 왜곡(distortion)을 보여준다. 도 4의 결과는 546.1000nm 파장의 광을 사용하여 얻었다.

도 5 내지 도 7은 각각 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들이 상기 제2 구현예에 따른 치수와 비구면 계수를 가질 때, 제1 렌즈 광학계(100)의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여준다. 도 5 내지 도 7의 결과를 얻기 위해 사용한 광은 도 2 내지 도 4의 결과를 얻는데 사용한 광과 동일하다.

도 5의 제1 내지 제5 그래프(G51-G55)는 도 2의 제1 내지 제5 그래프(G1-G5)대응된다. 그리고 도 6의 제1 및 제2 그래프(G61, G62)는 도 3의 제1 및 제2 그래프(G31, G32)에 대응된다.

도 8 내지 도 10은 각각 제1 렌즈 광학계(100)에 포함된 렌즈들이 상기 제3 구현예에 따른 치수와 비구면 계수를 가질 때, 제1 렌즈 광학계(100)의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여준다. 도 8 내지 도 10의 결과를 얻기 위해 사용한 광은 도 2 내지 도 4의 결과를 얻는데 사용한 광과 동일하다.

도 8의 제1 내지 제5 그래프(G81-G85)는 도 2의 제1 내지 제5 그래프(G1-G5)대응되고, 도 9의 제1 및 제2 그래프(G91, G92)는 도 3의 제1 및 제2 그래프(G31, G32)에 대응된다.

도 2 내지 도 10에서 볼 수 있듯이, 제1 렌즈 광학계(100)를 이용할 경우, 다양한 수차들을 보정하여 줄일 수 있다. 또한, 제1 렌즈 광학계(100)의 전체 길이는 비교적 짧다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 소형이면서도 고성능 및 고해상도를 얻을 수 있는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.

개시된 제1 렌즈 광학계(100)에서 제5 렌즈(50)의 제1 및 제2 면(50a, 50b) 중 적어도 하나는 중심에서 가장자리로 가면서 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면이다. 따라서 제5 렌즈(50)로 수차들을 용이하게 보정할 수 있고, 주광선(chief ray)의 출사각을 작게 하여 비네팅(vignetting)도 방지할 수 있다.

또한, 제1 내지 제5 렌즈(10, 20, 30, 40, 50)는 플라스틱 렌즈이고, 렌즈의 적어도 한 면은 비구면으로 구성함으로써, 유리렌즈를 사용할 때보다 제조비용을 줄일 수 있고, 컴팩트하면서 성능이 우수한 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.

또한, 제1 렌즈(10)의 제2 면(10b)을 곡률을 갖지 않는 평면으로 구성함으로써, 렌즈가공이 용이할 수 있다. 따라서 렌즈 광학계의 제조공정이 단순화될 수 있고, 결과적으로 생산성이 높아질 수 있다.

상술한 제1 렌즈 광학계는 모바일 통신기기에 적용될 수 있으나, 피사체에 대한 영상을 얻기 위한 녹화장치나 촬영장치의 렌즈 광학계에도 적용될 수 있다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

8:피사체 10, 20, 30, 40, 50:제1 내지 제5 렌즈
10a, 10b:제1 렌즈의 제1 및 제2 면(입사면 및 출사면)
20a, 20b:제2 렌즈의 제1 및 제2 면
30a, 30b:제3 렌즈의 제1 및 제2 면
40a, 40b:제4 렌즈의 제1 및 제2 면
50a, 50b:제5 렌즈의 제1 및 제2 면
60a, 60b:적외선 차단수단의 제1 및 제2 면
60:적외선 차단수단 70:이미지 센서
100:제1 렌즈 광학계
AL:조리개와 이미지 센서 사이의 거리(광축상)
S1:조리개
TTL:제1 렌즈의 중심에서 이미지 센서까지의 거리(광축상)

Claims

조리개;
복수의 렌즈; 및
상기 복수의 렌즈를 통해 전달되는 이미지를 기록하는 센서;를 포함하고,
상기 복수의 렌즈 중 상기 센서로부터 가장 먼 렌즈의 제2 면(광 출사면)은 평면이고, 상기 복수의 렌즈는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고,
상기 센서에 가장 가까운 렌즈의 양면 중 적어도 한 면은 복수의 변곡점을 가지며,
상기 복수의 렌즈는 플라스틱 렌즈이고,
피사체와 상기 센서 사이에 순차적으로 배치된 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고,
상기 제1 및 제3 렌즈는 포지티브 굴절력을, 나머지는 네가티브 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 렌즈와 상기 센서 사이에 적외선 차단수단이 구비된 렌즈 광학계.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제2 렌즈의 중심두께(D2)와 상기 렌즈 광학계의 초점길이(F)는 다음 수학식을 만족하는 렌즈 광학계.
<수학식>
0.02 ＜D2/F＜ 1.0
제 1 항에 있어서,
상기 조리개와 상기 센서 사이의 거리(AL)와 상기 제1 렌즈의 입사면의 중심과 상기 센서 사이의 거리(TTL)는 다음 수학식을 만족하는 렌즈 광학계.
<수학식>
0.8 <AL/TTL< 1.0
제 1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 입사면의 중심과 상기 센서 사이의 거리(TTL)와 상기 센서의 유효픽셀영역의 대각선 길이(ImgH)는 다음 수학식을 만족하는 렌즈 광학계.
<수학식>
0.6 <TTL/ImgH< 1.0
제 1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 초점길이(F1)와 상기 렌즈 광학계의 초점길이(F)는 다음 수학식을 만족하는 렌즈 광학계.
<수학식>
1.0 < F/F1 < 2.0
제 1 항에 있어서,
상기 렌즈 광학계의 유효 시야각(FOV)은 다음 수학식을 만족하는 렌즈 광학계.
<수학식>
65 < FOV < 90