KR101740815B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 촬상 광학계는 촬상 광학계는 물체 측으로부터 반사되는 빛을 상면으로 굴절시키는 프리즘 및 반사 부재; 상기 프리즘에 대한 위치가 고정되는 제1고정 렌즈 군; 전체 초점거리가 변경되도록 상기 상면에 대한 위치가 변경되는 제1가동 렌즈 군; 물체에 대한 초점거리가 조정되도록 상기 상면에 대한 위치가 조정되는 제2가동 렌즈 군; 및 상기 상면에 대한 위치가 고정되는 제2고정 렌즈 군;을 포함한다.

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 초점거리를 조정할 수 있는 촬상 광학계에 관한 것이다.
다수의 렌즈가 일렬로 배치되는 침통식 광학계는 렌즈의 매수가 증가할수록 광학계의 전체 길이가 증가한다. 예를 들어, 5매 렌즈로 구성되는 촬상 광학계는 3매 렌즈로 구성되는 촬상 광학계에 비해 소형화가 어렵다. 이러한 이유로 침통식 광학계는 소형 휴대용 단말기에 탑재하는데 한계가 있다.
이와 달리 굴곡형 광학계는 일부 렌즈들만이 일렬로 배치되므로 제한된 공간에 탑재할 수 있다. 그러나 굴곡형 광학계는 복수의 굴절프리즘을 사용해야 하므로, 촬상 광학계의 제작비용을 상승시키고 촬상 광학계의 광학 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
KR 2011-0071807 A JP 5671190 B2 US 2012-0212836 A1
본 발명은 제작비용을 경감시키고 광학 성능을 개선할 수 있는 굴곡형 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 촬상 광학계는 물체 측으로부터 반사되는 빛을 상면으로 굴절시키는 프리즘 및 반사 부재; 상기 프리즘에 대한 위치가 고정되는 제1고정 렌즈 군; 전체 초점거리가 변경되도록 상기 상면에 대한 위치가 변경되는 제1가동 렌즈 군; 물체에 대한 초점거리가 조정되도록 상기 상면에 대한 위치가 조정되는 제2가동 렌즈 군; 및 상기 상면에 대한 위치가 고정되는 제2고정 렌즈 군;을 포함한다.
본 발명은 광학 성능을 개선할 수 있는 굴곡형 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 광각단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 중간단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 망원단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 6은 광각단, 중간단, 망원단에 따라 변경되는 렌즈 군 간의 거리(D1, D2, D3, D4, D5)를 나타낸 표
도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 광각단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 중간단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 11은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 망원단에서의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 12는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 13은 광각단, 중간단, 망원단에 따라 변경되는 렌즈 군 간의 거리(D1, D2, D3, D4, D5)를 나타낸 표
도 14는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
아울러, 본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL, ImgH(상면의 대각길이의 1/2), 초점거리의 단위는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TTL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.
촬상 광학계는 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계의 광학계는 굴절력을 갖는 복수의 렌즈로 이루어진다. 그러나 촬상 광학계가 굴절력을 갖는 렌즈만으로 구성되는 것은 아니다. 예를 들어, 촬상 광학계는 광량을 조절하기 위한 조리개(stop)를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 광학계를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(즉, 촬상 소자)를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 간격 유지 부재를 더 포함할 수 있다.
다수의 렌즈는 공기와 다른 굴절률을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 다수의 렌즈는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진다. 다수의 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 형상을 갖는다. 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112015099420228-pat00001
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, K는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다.
촬상 광학계는 복수의 렌즈 군으로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계는 제1고정 렌즈 군, 제1가동 렌즈 군, 제2가동 렌즈 군, 제2고정 렌즈 군으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1고정 렌즈 군, 제1가동 렌즈 군, 제2가동 렌즈 군, 제2고정 렌즈 군은 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치된다.
제1고정 렌즈 군은 복수의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 제1고정 렌즈 군은 부의 굴절력을 갖는 렌즈와 정의 굴절력을 갖는 렌즈를 포함한다. 부의 굴절력을 렌즈는 프리즘의 물체 측에 배치되고, 정의 굴절력을 갖는 렌즈는 프리즘의 상 측에 배치된다.
제1가동 렌즈 군은 복수의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 제1가동 렌즈 군은 3매의 렌즈로 구성될 수 있다. 3매의 렌즈는 서로 다른 굴절력을 갖는 렌즈들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1가동 렌즈 군은 부의 굴절력을 갖는 2개의 렌즈와 정의 굴절력을 갖는 1개의 렌즈로 구성될 수 있다. 그러나 제1가동 렌즈 군을 구성하는 렌즈의 조합이 전술된 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1가동 렌즈 군은 정의 굴절력을 갖는 2개의 렌즈와 부의 굴절력을 갖는 1개의 렌즈로도 구성될 수 있다.
제2가동 렌즈 군은 하나 이상의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 제2가동 렌즈 군은 부의 굴절력을 갖는 1개의 렌즈로 구성될 수 있다. 그러나 제2가동 렌즈 군이 1개의 렌즈로만 구성되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2가동 렌즈 군은 3매의 렌즈고 구성될 수 있다.
제2고정 렌즈 군은 1개의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 제2고정 렌즈 군은 정의 굴절력을 갖는 렌즈로 구성될 수 있다.
촬상 광학계는 프리즘, 반사 부재, 필터, 조리개, 이미지 센서를 포함한다.
프리즘은 제1고정 렌즈 군에 배치된다. 예를 들어, 프리즘은 제1고정 렌즈 군을 구성하는 렌즈들 사이에 배치될 수 있다. 프리즘은 대체로 낮은 굴절력을 갖는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 프리즘은 2.1 이하의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 조건을 만족하는 프리즘은 촬상 광학계의 제작 비용을 경감시킬 수 있다.
반사 부재는 제2고정 렌즈 군과 이미지 센서 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 반사 부재는 프리즘에 의해 굴절된 빛을 반사시켜, 촬상 광학계가 일 방향으로 길어지는 현상을 해소할 수 있다.
필터는 반사 부재와 이미지 센서 사이에 배치된다. 필터는 입사광으로부터 일부 파장을 차단하여 촬상 광학계의 해상도를 향상시킨다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다.
조리개는 렌즈로 입사되는 광량을 조정하도록 배치된다. 예를 들어, 제1가동 렌즈 군과 제2가동 렌즈 군 사이에 배치될 수 있다.
촬상 광학계는 하기 조건식들을 만족할 수 있다.
[조건식] 2.0 < ft/fw
[조건식] np < 2.1
[조건식] 4.5 < BFL
[조건식] Yh/(IMG HT) < 0.55
상기 조건식에서 ft는 망원단에서의 전체 초점거리이고, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이고, np는 프리즘의 굴절률이고, BFL은 제2고정 렌즈 군에서 상면과 가장 가까운 렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, Yh는 상기 상면의 단변 길이의 1/2이고, IMG HT는 상기 상면의 대각길이의 1/2이다.
상기 조건식들은 촬상 광학계의 소형화를 위한 요구사항일 수 있다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(1000)는 제1렌즈(1010), 제2렌즈(1020), 제3렌즈(1030), 제4렌즈(1040), 제5렌즈(1050), 제6렌즈(1060), 제7렌즈(1070), 제8렌즈(1080), 제9렌즈(1090), 제10렌즈(110), 제11렌즈(1110)로 구성되는 광학계를 포함한다.
촬상 광학계(1000)를 구성하는 렌즈들은 복수의 렌즈 군으로 구별된다. 예를 들어, 제1렌즈(1010) 및 제2렌즈(1020)는 제1고정 렌즈(Gf1)를 구성하고, 제3렌즈(1030) 내지 제5렌즈(1050)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)을 구성하고, 제6렌즈(1060) 및 제7렌즈(1070)는 보정 렌즈 군(Go)을 구성하고, 제8렌즈(1080) 내지 제10렌즈(1100)는 제2가동 렌즈 군(Gm2)을 구성하고, 제11렌즈(1110)는 제2고정 렌즈 군(Gf2)을 구성한다.
제1가동 렌즈 군(Gm1)은 촬상 광학계(1000)의 전체 초점거리를 변경시킨다. 예를 들어, 촬상 광학계(1000)의 초점거리는 제1가동 렌즈 군(Gm1)의 위치에 따라 4.80 ~ 13.56으로 변경될 수 있다.
제2가동 렌즈 군(Gm2)은 촬상 광학계(1000)의 전체 초점거리를 조정한다. 예를 들어, 촬상 광학계(1000)의 초점거리는 제2가동 렌즈 군(Gm2)의 위치에 따라 미세하게 조정될 수 있다.
보정 렌즈 군(Go)은 촬상 광학계(1000)의 흔들림을 보정하도록 구성된다. 예를 들어, 보정 렌즈 군(Go)은 광축 방향 또는 광축과 교차하는 방향으로 움직이며, 촬상 광학계(1000)의 흔들림에 의해 발생하는 노이즈를 보정할 수 있다.
다음에서는 각 렌즈 군을 구성하는 렌즈들을 상세히 설명한다.
제1렌즈(1010)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(1010)는 부의 굴절력을 갖는다. 제1렌즈(1010)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈(1010)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제2렌즈(1020)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어,제2렌즈(1020)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈(1020)는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈(1020)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
제3렌즈(1030)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(1030)는 부의 굴절력을 갖는다. 제3렌즈(1030)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈(1030)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제4렌즈(1040)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(1040)는 부의 굴절력을 갖는다. 제4렌즈(1040)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈(1040)는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
제5렌즈(1050)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈(1050)는 정의 굴절력을 갖는다. 제5렌즈(1050)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(1050)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 이와 같이 구성된 제5렌즈(1050)는 제4렌즈(1040)의 상 측면과 접합할 수 있다.
제6렌즈(1060)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(1060)는 정의 굴절력을 갖는다. 제6렌즈(1060)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈(1060)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제7렌즈(1070)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제7즈(1070)는 부의 굴절력을 갖는다. 제7렌즈(1070)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈(1070)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제8렌즈(1080)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제8렌즈(1080)는 정의 굴절력을 갖는다. 제8렌즈(1080)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제8렌즈(1080)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
제9렌즈(1040)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제9렌즈(1090)는 정의 굴절력을 갖는다. 제9렌즈(1090)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제9렌즈(1090)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
제10렌즈(1100)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제10렌즈(1100)는 부의 굴절력을 갖는다. 제10렌즈(1100)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제10렌즈(1100)는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 이와 같이 구성된 제10렌즈(1100)는 제9렌즈(1090)의 상 측면과 접합할 수 있다.
제11렌즈(1110)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제11렌즈(1110)는 정의 굴절력을 갖는다. 제11렌즈(1110)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제11렌즈(1110)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
위와 같은 렌즈의 구성에서, 제1렌즈(1010)는 제2렌즈(1020) 내지 제11렌즈(1110)와 나란하지 않게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(1010)의 광축은 제2렌즈(1020) 내지 제11렌즈(1110)의 광축과 교차할 수 있다.
촬상 광학계(1000)는 프리즘(P), 조리개(ST), 반사 부재(M), 필터(1120), 이미지 센서(1130)를 포함한다.
프리즘(P)은 제1렌즈(1010)와 제2렌즈(1020) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 프리즘(P)은 제1렌즈(1010)로부터 조사되는 빛을 제2렌즈(1020)로 굴절시킨다.
조리개(ST)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)과 제2가동 렌즈 군(Gm2) 사이 또는 보정 렌즈 군(Go)과 제2가동 렌즈 군(Gm2) 사이에 배치된다. 부연 설명하면, 조리개(ST)는 제7렌즈(1070)와 제8렌즈(1080) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)으로부터 조사되는 광량을 조정한다.
반사 부재(M)는 제11렌즈(1110)와 필터 부재(1120) 사이에 배치된다. 반사 부재(M)는 제11렌즈(1110)로부터 조사되는 빛을 이미지 센서(1130)로 반사시킨다.
필터(1120)는 반사 부재(M)와 이미지 센서(1130) 사이에 배치된다. 필터(1120)는 반사 부재(M)로부터 반사되는 빛에서 적외선 등을 차단한다.
이미지 센서(1130)는 다수의 광센서로 구성된다. 이와 같이 구성된 이미지 센서(1130)는 광신호를 전기신호로 변환하도록 구성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2 내지 4에 도시된 수차 특성을 나타낸다. 도 2는 광각단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이고, 도 3은 중간단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이고, 도 4는 망원단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이다.
도 5는 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이다. 도 6은 광각단, 중간단, 망원단 위치에 따른 D1, D2, D3, D4, D5의 크기를 나타낸 표이다. 도 7은 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 제1고정 렌즈 군(Gf1)과 제1가동 렌즈 군(Gm1) 간의 거리(D1)는 광각단에서 가장 짧고 망원단에서 가장 길다. 이와 유사하게, 제2가동 렌즈 군(Gm2)과 제2고정 렌즈 군(Gf2) 간의 거리(D4)는 광각단에서 가장 짧고 망원단에서 가장 길다.
이와 달리, 제1가동 렌즈 군(Gm1)과 보정 렌즈 군(Go) 간의 거리(D2)는 광각단에서 가장 길고 망원단에서 가장 짧다. 이와 유사하게, 보정 렌즈 군(Go)과 제2가동 렌즈 군(Gm2) 간의 거리(D3)는 광각단에서 가장 길고 망원단에서 가장 짧다.
제2고정 렌즈 군(Gf2)와 이미지 센서(1130) 간의 거리(D5)는 광각단, 중간단, 망원단에 관계없이 대체로 일정하다.
도 8을 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(2000)는 제1렌즈(2010), 제2렌즈(2020), 제3렌즈(2030), 제4렌즈(2040), 제5렌즈(2050), 제6렌즈(2060), 제7렌즈(2070), 제8렌즈(2080)로 구성되는 광학계를 포함한다.
촬상 광학계(2000)를 구성하는 렌즈들은 복수의 렌즈 군으로 구별된다. 예를 들어, 제1렌즈(2010) 내지 제3렌즈(2030)는 제1고정 렌즈(Gf1)를 구성하고, 제4렌즈(2040) 내지 제6렌즈(2060)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)을 구성하고, 제7렌즈(2070)는 제2가동 렌즈 군(Gm2)을 구성하고, 제8렌즈(2080)는 제2고정 렌즈 군(Gf2)을 구성한다.
제1가동 렌즈 군(Gm1)은 촬상 광학계(2000)의 전체 초점거리를 변경시킨다. 예를 들어, 촬상 광학계(2000)의 초점거리는 제1가동 렌즈 군(Gm1)의 위치에 따라 4.90 ~ 13.70으로 변경될 수 있다.
제2가동 렌즈 군(Gm2)은 촬상 광학계(2000)의 전체 초점거리를 조정한다. 예를 들어, 촬상 광학계(2000)의 초점거리는 제2가동 렌즈 군(Gm2)의 위치에 따라 미세하게 조정될 수 있다.
다음에서는 각 렌즈 군을 구성하는 렌즈들을 상세히 설명한다.
제1렌즈(2010)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(2010)는 부의 굴절력을 갖는다. 제1렌즈(2010)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈(2010)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제2렌즈(2020)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어,제2렌즈(2020)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈(2020)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈(2020)는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
제3렌즈(2030)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(2030)는 정의 굴절력을 갖는다. 제3렌즈(2030)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈(2030)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 이와 같이 형성된 제3렌즈(2030)는 제2렌즈(2020)의 상 측면과 접합할 수 있다.
제4렌즈(2040)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(2040)는 정의 굴절력을 갖는다. 제4렌즈(2040)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈(2040)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
제5렌즈(2050)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈(2050)는 부의 굴절력을 갖는다. 제5렌즈(2050)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(2050)는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상일 수 있다.
제6렌즈(2060)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(2060)는 정의 굴절력을 갖는다. 제6렌즈(2060)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈(2060)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 이와 같이 형성된 제6렌즈(2060)는 제5렌즈(2050)의 상 측면과 접합할 수 있다.
제7렌즈(2070)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제7즈(2070)는 부의 굴절력을 갖는다. 제7렌즈(2070)는 매니스커스 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈(2070)는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
제8렌즈(2080)는 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제8렌즈(2080)는 정의 굴절력을 갖는다. 제8렌즈(2080)는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제8렌즈(2080)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
위와 같은 렌즈의 구성에서, 제1렌즈(2010)는 제2렌즈(2020) 내지 제11렌즈(2110)와 나란하지 않게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(2010)의 광축은 제2렌즈(2020) 내지 제8렌즈(2080)의 광축과 교차할 수 있다.
촬상 광학계(2000)는 프리즘(P), 조리개(ST), 반사 부재(M), 필터(2120), 이미지 센서(2130)를 포함한다.
프리즘(P)은 제1렌즈(2010)와 제2렌즈(2020) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 프리즘(P)은 제1렌즈(2010)로부터 조사되는 빛을 제2렌즈(2020)로 굴절시킨다.
조리개(ST)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)과 제2가동 렌즈 군(Gm2) 사이에 배치된다. 부연 설명하면, 조리개(ST)는 제6렌즈(2060)와 제7렌즈(2070) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 제1가동 렌즈 군(Gm1)으로부터 조사되는 광량을 조정한다.
반사 부재(M)는 제8렌즈(2080)와 필터 부재(2120) 사이에 배치된다. 반사 부재(M)는 제8렌즈(2080)로부터 조사되는 빛을 이미지 센서(2130)로 반사시킨다.
필터(2120)는 반사 부재(M)와 이미지 센서(2130) 사이에 배치된다. 필터(2120)는 반사 부재(M)로부터 반사되는 빛에서 적외선 등을 차단한다.
이미지 센서(2130)는 다수의 광센서로 구성된다. 이와 같이 구성된 이미지 센서(2130)는 광신호를 전기신호로 변환하도록 구성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 9 내지 11에 도시된 수차 특성을 나타낸다. 도 9는 광각단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이고, 도 10은 중간단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이고, 도 11은 망원단 위치에서의 촬상 광각계의 수차 특성이다.
도 12는 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이다. 도 13은 광각단, 중간단, 망원단 위치에 따른 D1, D2, D3의 크기를 나타낸 표이다. 도 14는 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 13에서 알 수 있듯이, 제1고정 렌즈 군(Gf1)과 제1가동 렌즈 군(Gm1) 간의 거리(D1)는 광각단에서 가장 길고 망원단에서 가장 짧다.
이와 달리, 제1가동 렌즈 군(Gm1)과 제2가동 렌즈 군(Gm2) 간의 거리(D2)는 광각단에서 가장 짧고 망원단에서 가장 길다. 마찬가지로, 제2가동 렌즈 군(Gm2)과 제2고정 렌즈 군(Gf2) 간의 거리(D3)는 광각단에서 가장 짧고 망원단에서 가장 길다.
표 1은 조건식에 대한 제1실시 예 및 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 계산 값이다.
Figure 112015099420228-pat00002
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
1000, 2000 촬상 광학계
1010, 2010 제1렌즈
1020, 2020 제2렌즈
1030, 2030 제3렌즈
1040, 2040 제4렌즈
1050, 2050 제5렌즈
1060, 2060 제6렌즈
1070, 2070 제7렌즈
1080, 2080 제8렌즈
1090 제9렌즈
1100 제10렌즈
1110 제11렌즈
1120, 2120 필터
1130, 2130 상면 또는 이미지 센서
P 프리즘
M 반사 부재
ST 조리개

Claims (16)

  1. 물체 측으로부터 반사되는 빛을 상면으로 굴절시키는 프리즘 및 반사 부재;
    상기 프리즘에 대한 위치가 고정되는 제1고정 렌즈 군;
    전체 초점거리가 변경되도록 상기 상면에 대한 위치가 변경되는 제1가동 렌즈 군;
    물체에 대한 초점거리가 조정되도록 상기 상면에 대한 위치가 조정되고, 양면이 오목한 렌즈를 포함하는 제2가동 렌즈 군; 및
    상기 상면에 대한 위치가 고정되고, 양면이 볼록한 렌즈를 포함하는 제2고정 렌즈 군;
    을 포함하는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정 렌즈 군은 서로 다른 굴절력을 갖는 2개 이상의 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정 렌즈 군은,
    상기 프리즘의 물체 측에 배치되고, 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 및
    상기 프리즘의 상 측에 배치되고, 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    를 포함하는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1가동 렌즈 군은 서로 다른 굴절력을 갖는 복수의 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2가동 렌즈 군은 부의 굴절력을 갖는 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2고정 렌즈 군은 정의 굴절력을 갖는 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1가동 렌즈 군과 상기 제2가동 렌즈 군 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하는 촬상 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 2.0 < ft/fw
    (상기 조건식에서 ft는 망원단에서의 전체 초점거리이고, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이다)
  11. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] np < 2.1
    (상기 조건식에서 np는 상기 프리즘의 굴절률이다)
  12. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 4.5 < BFL
    (상기 조건식에서 BFL은 상기 제2고정 렌즈 군에서 상기 상면과 가장 가까운 렌즈의 상 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이다)
  13. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] Yh/(IMG HT) < 0.55
    (상기 조건식에서 Yh는 상기 상면의 단변 길이의 1/2이고, IMG HT는 상기 상면의 대각길이의 1/2이다)
  14. 복수의 렌즈를 포함하는 제1고정 렌즈 군;
    상기 제1렌즈 군의 렌즈들 사이에 배치되는 프리즘;
    이동 가능하게 구성되는 제1가동 렌즈 군;
    이동 가능하게 구성되고, 양면이 오목한 렌즈를 포함하는 제2가동 렌즈 군;
    상기 제1가동 렌즈 군과 상기 제2가동 렌즈 군 사이에 배치되는 조리개;
    정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 렌즈로 구성되는 제2고정 렌즈 군; 및
    상기 제2고정 렌즈 군으로부터 조사되는 빛을 상면으로 반사시키는 반사 부재;
    를 포함하는 촬상 광학계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프리즘과 상기 반사 부재는 대칭 형태로 배치되는 촬상 광학계.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1가동 렌즈 군은 접합 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.







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