KR101848085B1 - 렌즈 광학계 및 촬상 장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈 광학계 및 이를 포함하는 촬상 장치에 대하여 개시한다. 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순차로 배열된 부, 부, 정, 정, 정, 부, 정, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 내지 제8 렌즈를 포함한다. 상기 렌즈 광학계는 조건식 130≤ FOV ≤ 240의 초광학 조건을 만족할 수 있다. 여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.

Description

렌즈 광학계 및 촬상 장치{Lens optical system and Imaging Device}
본 개시는 렌즈광학계 및 촬상 장치에 관한 것이다.
최근, 씨모스 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor; CMOS 이미지센서)나 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라의 보급 및 사용 분야가 급속도로 확대되고 있다.
카메라의 해상도를 높이기 위해 고체 촬상 소자의 화소 집적도는 높아지고 있다. 이와 함께 카메라에 내장되는 렌즈 광학계의 성능 개선을 통해 상기 카메라의 소형화 및 경량화도 진행되고 있다. 이러한 카메라는 소형화에 적합하므로 스마트 폰 등의 모바일 기기뿐만 아니라,드론(drone)이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠(action cam)이나, 전방 감시 기능, 후방 감시 기능, 차선 인식, 및 자율 주행 등과 같은 자동차 분야에 활용가능하다.
이러한 카메라는 액션캠이나 자동차와 같은 적용분야에 따라 초광각 렌즈를 요구하며, 나아가 고화소화에 따라 우수한 해상력을 가져야 함과 동시에 휴대가 용이하기 위하여 컴팩트한 크기에 대한 요구도 크다.
본 개시는 휴대폰과 같은 소형 장치에 탑재가능하도록 컴팩트하면서도 초광각 촬영이 가능한 렌즈 광학계 및 촬상 장치를 제공하는데 있다.
일 측면에 따른 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열된 것으로, 부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈; 부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈; 부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈; 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈;를 포함하며, 아래의 조건식을 만족한다.
조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(2): 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4
여기서, L1toL2(단위: mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제8 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 조리개가 구비될 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 접합 렌즈일 수 있다.
상기 접합 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기 제1 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목할 수 있다.
상기 제2 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목할 수 있다.
상기 제5 렌즈의 출사면은 상면측으로 볼록할 수 있다.
상기 제6 렌즈의 입사면은 물체측으로 오목할 수 있다.
상기 제7 렌즈는 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈 내지 제8 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 글라스 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 입사면이 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
다른 측면에 따른 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열되는 전군, 조리개 및 후군을 포함하고, 상기 전군은 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제1 렌즈, 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제2 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈를 포함하고, 상기 후군은 가장 물체측에 마련되며 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈, 상면측으로 볼록한 출사면을 가지는 제5 렌즈, 물체측으로 오목한 입사면을 가지는 제6 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 갖는 제7 렌즈, 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈를 포함하고, 아래의 조건식을 만족할 수 있다.
조건식(1'): 130 ≤ Fov ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 전군은 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(2'): 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4
여기서, L1toL2(단위: mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제8 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 접합 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
또 다른 측면에 따른 촬상 장치는 전술한 렌즈 광학계와, 상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치는 액션캠이나 차량용 카메라와 같은 소형 장치에 탑재가능하도록 컴팩트하면서도 초광각의 화각을 가지는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈광학계를 포함하는 촬상 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 이하, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한(혹은, 유사한) 구성요소들을 나타낸다.
이하의 설명에서, “상면(image plane)”이라고 기재된 표현은 렌즈 광학계를 지나 상이 맺히는 면을 나타내는 것으로, “상면측(image plane side)”은 이미지 센서 등의 촬상 소자등이 위치하는 방향을 나타낼 수 있다. 렌즈 광학계를 기준으로 “물체측(object side)”과 “상면측”은 서로 반대 방향을 의미할 수 있다. 또한, 렌즈의 두 양면 중 물체측에 있는 면을 입사면이라고 하고, 상면측에 있는 면을 출사면이라고 할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
상기 렌즈 광학계는 물체(OBJ) 측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배열되는, 전군(front lens group), 조리개(ST), 후군(rear lens group)을 포함한다. 전군과 후군은 조리개(ST)를 기준으로 나눌 수 있으며, 조리개가 없는 경우 광선을 제어하는 고정 조리개 면을 기준으로 나누어도 무방하다.
상기 전군은 예를 들어, 부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈(I), 부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈(Ⅱ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈(Ⅲ)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈(I)는 예를 들어, 상면(IP)측을 향해 오목한 출사면(2)을 포함할 수 있다. 제1 렌즈(I)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(1)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제1 렌즈(I)는 물체(OBJ)측으로 볼록한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
제2 렌즈(Ⅱ)는 예를 들어, 상면(IP)측을 향해 오목한 출사면(4)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈(Ⅱ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 오목한 입사면(3)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제2 렌즈(Ⅱ)는 양오목 형상을 가질 수 있다.
제3 렌즈(Ⅲ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(6)을 가질 수 있다. 제3 렌즈(Ⅲ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(5)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제3 렌즈(Ⅲ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
상기 후군은 예를 들어, 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(Ⅳ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈(Ⅴ), 부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈(Ⅵ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈(Ⅶ), 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈(Ⅷ)를 포함할 수 있다.
제4 렌즈(Ⅳ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(8)을 포함할 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(7)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제4 렌즈(Ⅳ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(10)을 포함할 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(9)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제5 렌즈(Ⅴ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
제6 렌즈(Ⅵ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(12)을 포함할 수 있다. 제6 렌즈(Ⅵ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 오목한 입사면(11)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제5 렌즈(Ⅴ)는 양오목 형상을 가질 수 있다.
제7 렌즈(Ⅶ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(14)을 포함할 수 있다. 제7 렌즈(Ⅶ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(13)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제7 렌즈(Ⅶ)는 상면(IP)측으로 볼록한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
제8 렌즈(Ⅷ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(16)을 포함할 수 있다. 제8 렌즈(Ⅷ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(15)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제8 렌즈(Ⅷ)는 상면(IP)측으로 오목한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기와 같이 전군과 후군의 굴절력 배치를 함으로써 색수차 제어를 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 조리개(ST)가 전군과 후군의 사이에 마련됨으로써, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계가 초광각에서 충분한 성능을 가지도록 광학 파워를 분배할 수 있다.
제8 렌즈(Ⅷ)와 상면(IP) 사이에 적어도 하나의 광학 필터(Ⅸ)가 구비될 수 있다. 광학 필터(Ⅸ)는 예를 들어 저역 통과 필터(Low pass Filter), 적외선 차단 필터(IR-Cut Filter), 커버 글라스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(Ⅶ)로서 적외선 차단 필터가 구비되는 경우, 가시광선은 투과되고, 적외선은 외부로 방출되도록 하여, 적외선이 상면에 전달되지 않도록 할 수 있다. 하지만, 광학 필터(Ⅸ) 없이 촬영 렌즈를 구성하는 것도 가능하다.
상기 전군과 후군은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7 렌즈(Ⅶ)는 비구면 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제7 렌즈(I∼Ⅶ)는 구면 렌즈일 수 있다. 물론, 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ)가 모두 구면 렌즈일 수도 있다.
한편, 상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ) 중 적어도 하나는 글라스 소재로 제조할 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ)는 모두 글라스 소재로 제조할 수 있다. 이러한 글라스 렌즈를 사용할 경우, 광학적 신뢰도가 높아, 글라스 렌즈에 비구면을 적용할 수 있으며, 비구면에 의한 다양한 효과, 예를 들어, 전장 축소, 컴팩트화, 수차 보정, 고성능화 등의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 본원에서 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ)의 재질이 글라스으로 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서는, 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ) 중 적어도 하나를 플라스틱으로 제조할 수도 있다. 플라스틱 렌즈를 사용할 경우, 글라스를 사용하는 경우보다 가볍고 양산에 유리할 수 있다. 제1 내지 제8 렌즈(I∼Ⅷ) 중 일부는 글라스 렌즈를 사용하고, 나머지 일부는 플라스틱 렌즈를 사용할 수도 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
본 실시예의 렌즈 광학계는 상기와 같이 초광각 렌즈 광학계일 수 있으며, 후술하는 수치 실시예에서 확인할 수 있듯이 소형화가 가능하여 차량용 렌즈, 액션캠, 감시용 카메라 등에 용이하게 적용할 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(2): 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4
여기서, L1toL2(단위: mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제8 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
조건식(2)은 초광각 성능을 유지하면서도, 렌즈 광학계의 고성능을 유지하기 위한 것으로, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 두께가 렌즈군 전체의 두께에 비해서 일정 비율로 한정될 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
조건식(3)은 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)가 상호 접합한 접합 렌즈(CL1)이거나 매우 근접하여 배치된 경우를 의미한다. 즉, 제5 렌즈(Ⅴ)의 출사면(10)과 제6 렌즈(Ⅵ)의 출사면(11)은 실질적으로 동일한 면(접합면)이거나 상호 매우 근접한 면일 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)를 접합함으로써 렌즈 광학계의 수차를 감소시킬 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)로 구성된 접합 렌즈(CL1)는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ) 사이의 접합면(즉, 10/11)은 구면일 수 있다. 다시 말해, 제5 렌즈(Ⅴ)의 출사면(10)과 제6 렌즈(Ⅵ)의 입사면(11)은 구면일 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음의 조건 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
조건식(4)을 만족하는 렌즈 광학계는 제1 렌즈에 저굴절 렌즈를 배치하고, 제3 렌즈에 고굴절 렌즈를 배치한다.
조건식(5)를 만족하는 렌즈 광학계는 제1 렌즈가 높은 아베수를 가지고, 제3 렌즈가 낮은 아베수를 가져, 초광각 렌즈계를 구현할 때 발생되는 색수차를 감소시킬 수 있다.
조건식(6)을 만족하는 렌즈 광학계는 제5 렌즈에 저굴절 렌즈를 배치하고, 제6 렌즈에 고굴절 렌즈를 배치한다.
조건식(7)을 만족하는 렌즈 광학계는 제5 렌즈가 높은 아베수를 가지고, 제6 렌즈가 낮은 아베수를 가져, 초광각 렌즈계를 구현할 때 발생되는 색수차를 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계에 사용되는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉 상수(conic constant)를, A, B, C, D, E 및 F는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
< 비구면 방정식 >
Figure 112016027495480-pat00001
본 발명에서는 다음과 같이 다양한 설계에 따른 수치 실시예를 통해 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
각 수치 실시예에서 렌즈면 번호(1,2,3..n; n은 자연수)는 물체 (OBJ)측으로부터 상면(IP)측으로 순차적으로 나열되며, 도면에는 렌즈 면의 부호를 도시한다. 그리고, OBJ는 물체를, EFL은 각 렌즈의 초점 거리를, F-no는 F 넘버를, FOV는 화각을, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈의 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 공기 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 나타낸다. ST는 조리개를, *는 비구면을 나타낸다.
< 제1 수치 실시예 >
도 1은 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제1 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 23.38500 0.60000 1.56384 60.82920
2 3.80800 2.86382 　 　
Ⅱ 3 #NAME? 0.55000 1.48749 70.44016
4 4.55000 1.44673 　 　
ST 8.42000 3.28000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -19.36400 2.09794 　 　
6 Infinity 0.03000 　 　
Ⅳ 7 10.14000 1.36000 1.83500 42.98355
8 -10.14000 0.10000 　 　
Ⅴ 9 26.01400 1.15000 1.51680 64.19733
10 -3.95400 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -3.95400 0.55000 1.84666 23.78440
12 9.04320 0.45388 　 　
Ⅶ 13 -64.31000 1.59000 1.83500 42.98355
14 -8.31000 1.59829 　 　
Ⅷ 15* 9.98800 1.61000 1.83500 42.98355
16* 99.00000 1.17242 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.77061 　 　
IP Infinity -0.00162 　 　
제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제8 렌즈는 구면일 수 있다. 달리 말하면, 제1 내지 제8 렌즈는 비구면 계수(A, B, C, D, E, F)는 모두 0일 수 있다.
도 2는 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
< 제2 수치 실시예 >
도 3은 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제2 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 12.25000 0.60000 1.71300 53.93805
2 3.77900 2.93555 　 　
Ⅱ 3 -10.54000 0.55000 1.48749 70.44016
4 4.95200 1.50476 　 　
ST 9.04600 2.38000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -21.34200 2.18239 　 　
6 Infinity 0.20000 　 　
Ⅳ 7 16.20400 2.00000 1.79950 42.33945
8 -13.18900 0.10000 　 　
Ⅴ 9 8.22000 1.86000 1.69680 55.45887
10 -3.95400 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -3.95400 0.55000 1.78470 26.10250
12 5.73700 1.23749 　 　
Ⅶ 13 11.27638 1.37255 1.58913 61.20027
14 -99.00000 0.11932 　 　
Ⅷ 15* 11.54200 2.09000 1.80611 40.73371
16* -33.10800 1.17242 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.34638 　 　
IP Infinity -0.00076 　 　
다음은 제2 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다.
면 K A B C D E F
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13* -30.84533 0.00166 -0.00016 0.00001 0.00000 0.00000 0.00000
14* 0.00000 -0.00024 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
15
16
도 4는 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
< 제3 수치 실시예 >
도 5는 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제3 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 11.31000 0.60000 1.77250 49.62353
2 3.90600 3.10685 　 　
Ⅱ 3 -10.08500 0.60000 1.48749 70.44016
4 5.21700 1.84029 　 　
ST 9.00400 2.52000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -20.00000 2.40884 　 　
6 Infinity 0.10000 　 　
Ⅳ 7 20.00000 1.98000 1.78590 43.93370
8 -15.80000 0.10000 　 　
Ⅴ 9 7.67500 2.07000 1.71300 53.93805
10 -4.04600 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -4.04600 0.55000 1.80518 25.45598
12 5.73900 1.30068 　 　
Ⅶ 13 11.66000 1.50743 1.58913 61.20027
14 -99.00000 0.13039 　 　
Ⅷ 15* 10.34900 2.29000 1.72342 37.99348
16* -34.31200 1.19955 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.28594 　 　
IP Infinity -0.00172 　 　
다음은 제3 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다.
면 K A B C D E F
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 -32.07406 0.00126 -0.00014 0.00001 0.00000 0.00000 0.00000
14 0.00000 -0.00060 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
15
16
도 6은 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
한편, 본 발명의 제1 내지 제3 수치실시예에 따른 렌즈 광학계의 F-넘버(Fno), 초점거리(f) 및 화각(FOV)을 정리하면 아래의 표 7과 같다.
구 분 F-넘버(Fno) 초점거리(f) [mm] 화각(FOV) [°]
제1 실시예 2.38 3.36 155.75
제2 실시예 2.38 3.22 155.60
제3 실시예 2.28 3.32 150.76
다음은 제1 내지 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계가 조건식 1 내지 식 8를 만족함을 보인 것이다. 표 8에서 FOV(화각)의 단위는 °이다.
구분 수식 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예
조건식(1) 130 ≤ Fov ≤ 240 155.75 155.60 150.76
조건식(2) 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4 0.21 0.21 0.20
조건식(3) 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03 0.00 0.00 0.00
조건식(4) 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4 0.87 0.95 0.98
조건식(5) 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0 1.83 1.62 1.49
조건식(6) 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4 0.82 0.95 0.95
조건식(7) 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0 2.70 2.12 2.12
표 8는 표 7을 얻는데 필요한 변수들의 값을 정리한 것이다. 표 2에서 TTL, IH, L1toL2 및 OAL 값들의 단위는 ㎜이다.
구분 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예
TTL 23.50 23.50 24.89
IH 7.98 7.98 8.00
L1toL2 4.014 4.086 4.307
OAL 19.28 19.68 21.10
Ind1 1.564 1.713 1.773
Ind3 1.806 1.806 1.806
Ind5 1.517 1.697 1.713
Ind6 1.847 1.785 1.805
Abv1 60.829 53.938 49.624
Abv3 33.269 33.269 33.269
Abv5 64.197 55.459 53.938
Abv6 23.784 26.102 25.456
도 7은 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 구비한 촬상 장치(200)의 일 예를 도시한 것이다. 촬상 장치(200)는 렌즈 광학계(100)와, 상기 렌즈 광학계(100)에 의해 결상된 상(image)를 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 이미지 센서(110)를 포함한다. 상기 렌즈 광학계(100)로는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 렌즈 광학계가 채용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 드론이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠과 같은 촬상 장치에 적용함으로써 초광각을 가지면서 고성능으로 촬영이 가능한 촬상 장치를 구현할 수 있다.
도 7에 도시된 촬상 장치는 일반적인 예일 뿐이며 보다 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 차량용 카메라의 렌즈 시스템, 감시용 카메라 등에 적용될 수 있다. 예컨대, 블랙박스, AVM(around view monitoring) 시스템 또는 후방 카메라 등 다양한 차량용 장치에 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계를 적용할 수 있다. 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 모바일 폰용 카메라에도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 가상 현실 장치, 증강 현실 장치 등에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 가상 현실 장치에는 상술한 실시예에 따른 렌즈 광학계가 서로 반대방향을 향하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 렌즈들의 형상이 다소 변형되더라도 상기한 조건식(1) 내지 조건식(7) 중 적어도 하나를 만족하는 경우, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 조건식(1) 내지 조건식(7) 중 적어도 일부를 만족하지 않더라도, 렌즈들의 파워 배치, 형상 조건 및 기타 조건들을 만족할 때, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그 밖에도 다양한 변형예가 가능함을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
I : 제1 렌즈 Ⅱ : 제2 렌즈
Ⅲ : 제3 렌즈 Ⅳ : 제4 렌즈
Ⅴ : 제5 렌 Ⅵ : 제6 렌즈
Ⅶ : 제7 렌즈 Ⅷ : 제8 렌즈
Ⅸ : 광학 필터 OBJ : 물체
ST : 조리개 IP : 상면

Claims (20)

  1. 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열된 것으로,
    부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈;
    부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈;
    부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈; 및
    정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈;를 포함하며, 아래의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
    여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  2. 제1 항에 있어서,
    다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(2): 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4
    여기서, L1toL2(단위: mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제8 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 조리개가 구비된 렌즈 광학계.
  4. 제1 항에 있어서,
    다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
    여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 접합 렌즈인 렌즈 광학계.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접합 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  7. 제1 항에 있어서,
    다음의 조건 중 적어도 하나를 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
    조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
    조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
    조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
    여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목한 렌즈 광학계.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목한 렌즈 광학계.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 출사면은 상면측으로 볼록한 렌즈 광학계.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 입사면은 물체측으로 오목한 렌즈 광학계.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 제8 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 글라스 렌즈인 렌즈 광학계.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 입사면이 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 형상을 가지는 렌즈 광학계.
  15. 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열되는 전군, 조리개 및 후군을 포함하고,
    상기 전군은 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제1 렌즈, 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제2 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 후군은 가장 물체측에 마련되며 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈, 상면측으로 볼록한 출사면을 가지는 제5 렌즈, 물체측으로 오목한 입사면을 가지는 제6 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 갖는 제7 렌즈, 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈를 포함하고, 아래의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1'): 130 ≤ Fov ≤ 240
    여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전군은 다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(2'): 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4
    여기서, L1toL2(단위: mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제8 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 접합 렌즈인 렌즈 광학계.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 광학계와,
    상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함하는 촬상 장치.
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