KR101883151B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 촬상 광학계는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및 정의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제6렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치된다.

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 6매 렌즈로 구성된 촬상 광학계에 관한 것이다.
소형 카메라는 휴대용 단말기에 장착될 수 있다. 예를 들어, 소형 카메라는 휴대용 전화기 등과 같이 박형화된 장치에도 장착될 수 있다. 이러한 소형 카메라는 박형화가 가능하도록 소수의 렌즈로 구성된 촬상 광학계를 포함한다. 예를 들어, 소형 카메라는 4매 이하의 렌즈로 구성되는 촬상 광학계를 포함한다.
그러나 적은 매수의 렌즈로 구성되는 촬상 광학계는 고해상도의 카메라를 구현하기 어렵다. 따라서, 카메라의 고해상도와 박형화를 동시에 구현시킬 수 있는 촬상 광학계의 개발이 요청된다.
US 2012-0206822 A1 US 2015-0124332 A1 US 2015-0124333 A1
본 발명은 높은 해상도를 갖는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 촬상 광학계는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 및 정의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제6렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치된다.
본 발명은 높은 해상도와 높은 밝기를 갖는 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 4는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 7은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 8은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 10은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 11은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 12는 도 9에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 14는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 15는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 16은 도 13에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 17은 본 발명의 제5실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 18은 도 17에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 19는 도 17에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 20은 도 17에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 21은 본 발명의 제6실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 22는 도 21에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 23은 도 21에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 24는 도 21에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 25는 본 발명의 제7실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 26은 도 25에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 27은 도 25에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 28은 도 25에 도시된 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, 제6렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL, Img HT(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 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는 6매의 렌즈를 포함한다. 다음에서는 각 렌즈들을 상세히 설명한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제1렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제1렌즈의 재질이 플라스틱 재질로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제2렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제2렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다.
제2렌즈는 제2렌즈와 동일한 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제2렌즈의 굴절률과 아베수는 제1렌즈와 동일할 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제3렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제3렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈는 양면이 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제3렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제4렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제4렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제4렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제4렌즈는 제3렌즈와 동일한 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제4렌즈의 굴절률과 아베수는 제3렌즈와 동일할 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제5렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제5렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈의 물체 측면 및 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다.
제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제5렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제5렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제5렌즈는 제3렌즈와 동일한 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제5렌즈의 굴절률과 아베수는 제3렌즈와 동일할 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제6렌즈는 일면이 오목한 형상일 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제6렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 제6렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제6렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다.
제6렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제6렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제6렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제1렌즈 내지 제6렌즈는 전술한 바와 같이 비구면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제6렌즈의 적어도 일면은 비구면 형상일 수 있다. 여기서, 각 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112015115778447-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 조리개를 포함한다. 조리개는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치될 수 있다.
촬상 광학계는 필터를 포함한다. 필터는 제1렌즈 내지 제6렌즈를 통해 입사되는 입사광으로부터 일부 파장을 차단한다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다. 필터는 얇게 제작될 수 있다. 이를 위해 필터는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
촬상 광학계는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들에 의해 굴절된 빛이 결상될 수 있는 상면을 제공한다. 예를 들어, 이미지 센서의 표면은 상면을 형성할 수 있다. 이미지 센서는 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서를 구성하는 픽셀의 단위크기는 1.12 ㎛ 이하일 수 있다.
촬상 광학계는 아래의 조건식들을 만족할 수 있다.
[조건식] f1/f < 0
[조건식] V1 - V2 < 45
[조건식] 25 < V1 - V3 < 45
[조건식] 25 < V1 - V5 < 45
[조건식] 0.3 < f2/f < 1.20
[조건식] -3.0 < f3/f < -1.0
[조건식] 3.0 < |f4/f|
[조건식] -10.0 < f5/f < 0
[조건식] TTL/f < 1.4
[조건식] f1/f2 < 0
[조건식] -1.2 < f2/f3 < 0
[조건식] BFL/f < 0.4
[조건식] D12/f < 0.1
[조건식] 0.3 < R7/f < 1.4
[조건식] R11/f < 1.7
상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1는 제1렌즈의 초점거리이고, f2는 제2렌즈의 초점거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, f4는 제4렌즈의 초점거리이고, f5는 제5렌즈의 초점거리이고, V1은 제1렌즈의 아베수이고, V2는 제2렌즈의 아베수이고, V3은 제3렌즈의 아베수이고, V5는 제5렌즈의 아베수이고, TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, BFL은 제6렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, D12는 제1렌즈의 상 측면으로부터 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, R7는 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이고, R11은 제5렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다.
상기 조건식들을 만족하는 촬상 광학계는 소형화 및 고해상도의 구현이 가능하다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160)로 구성된다.
제1렌즈(110)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(150)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(150)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(160)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(100)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(180)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(100)는 필터(170)를 포함한다. 예를 들어, 필터(170)는 제6렌즈(160)와 상면(180) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(170)는 적외선이 상면(180)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(100)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(180)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(180)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(100)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.09이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 2에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 3 및 도 4는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 5를 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260)로 구성된다.
제1렌즈(210)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(250)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(250)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(260)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(260)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(200)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(220)와 제3렌즈(230) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(280)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(200)는 필터(270)를 포함한다. 예를 들어, 필터(270)는 제6렌즈(260)와 상면(280) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(270)는 적외선이 상면(280)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(200)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(280)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(280)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(200)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.09이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 6에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 7 및 도 8은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 9를 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360)로 구성된다.
제1렌즈(310)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(350)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(350)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(360)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(300)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(320)와 제3렌즈(330) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(380)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(300)는 필터(370)를 포함한다. 예를 들어, 필터(370)는 제6렌즈(360)와 상면(380) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(370)는 적외선이 상면(380)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(300)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(380)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(380)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(300)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.11이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 10에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 11 및 도 12는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 13을 참조하여 제4실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(400)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈(410), 제2렌즈(420), 제3렌즈(430), 제4렌즈(440), 제5렌즈(450), 제6렌즈(460)로 구성된다.
제1렌즈(410)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(420)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(430)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(450)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(450)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(460)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(460)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(400)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(420)와 제3렌즈(430) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(480)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(400)는 필터(470)를 포함한다. 예를 들어, 필터(470)는 제6렌즈(460)와 상면(480) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(470)는 적외선이 상면(480)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(400)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(480)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(480)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(400)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.12이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 14에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 15 및 도 16은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 17을 참조하여 제5실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(500)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(500)는 제1렌즈(510), 제2렌즈(520), 제3렌즈(530), 제4렌즈(540), 제5렌즈(550), 제6렌즈(560)로 구성된다.
제1렌즈(510)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(520)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(530)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(540)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(550)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(550)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(550)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(560)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(560)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(500)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(520)와 제3렌즈(530) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(580)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(500)는 필터(570)를 포함한다. 예를 들어, 필터(570)는 제6렌즈(560)와 상면(580) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(570)는 적외선이 상면(580)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(500)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(580)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(580)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(500)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.11이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 18에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 19 및 도 20은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 21을 참조하여 제6실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(600)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(600)는 제1렌즈(610), 제2렌즈(620), 제3렌즈(630), 제4렌즈(640), 제5렌즈(650), 제6렌즈(660)로 구성된다.
제1렌즈(610)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(620)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(630)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(640)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(650)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(650)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(650)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(660)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(660)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(600)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(620)와 제3렌즈(630) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(680)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(600)는 필터(670)를 포함한다. 예를 들어, 필터(670)는 제6렌즈(660)와 상면(680) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(670)는 적외선이 상면(680)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(600)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(680)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(680)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(600)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.10이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 22에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 23 및 도 24는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 25를 참조하여 제7실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(700)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(700)는 제1렌즈(710), 제2렌즈(720), 제3렌즈(730), 제4렌즈(740), 제5렌즈(750), 제6렌즈(760)로 구성된다.
제1렌즈(710)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(720)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(730)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(740)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(750)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(750)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(750)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(760)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(760)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
촬상 광학계(700)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(720)와 제3렌즈(730) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(780)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(700)는 필터(770)를 포함한다. 예를 들어, 필터(770)는 제6렌즈(760)와 상면(780) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(770)는 적외선이 상면(780)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(700)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(780)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(780)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(700)는 낮은 F number를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F number는 2.11이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 26에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 도 27 및 도 28은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
제1실시 예 내지 제7실시 예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리는 4.0 ~ 4.6의 범위에서 결정될 수 있고, 제1렌즈의 초점거리는 -1100 ~ -120의 범위에서 결정될 수 있고, 제2렌즈의 초점거리는 2 ~ 3의 범위에서 결정될 수 있고, 제3렌즈의 초점거리는 -7 ~ -4의 범위에서 결정될 수 있고, 제4렌즈의 초점거리는 30 ~ 52의 범위에서 결정될 수 있고, 제5렌즈의 초점거리는 -14 ~ -8의 범위에서 결정될 수 있고, 제6렌즈의 초점거리는 180 ~ 7000의 범위에서 결정될 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계의 전체 화각은 70 도 이상이며, 촬상 광학계의 F number는 2.20 이하이다.
표 1은 제1실시 예 내지 제7실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식 값을 나타낸다. 아래의 표 1에서 알 수 있듯이 제1실시 예 내지 제7실시 예에 따른 촬상 광학계는 본 명세서에 기재된 조건식에 따른 수치범위를 모두 만족한다.
Figure 112015115778447-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.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 촬상 광학계
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710 제1렌즈
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720 제2렌즈
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730 제3렌즈
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740 제4렌즈
150, 250, 350, 450, 550, 650, 750 제5렌즈
160, 260, 360, 460, 560, 660, 760 제6렌즈
170, 270, 370, 470, 570, 670, 770 필터
180, 280, 380, 480, 580, 680, 780 (이미지 센서의) 상면

Claims (16)

  1. 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 제1렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제4렌즈;
    부의 굴절력을 가지며 물체 측면이 볼록한 형상인 제5렌즈; 및
    정의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제6렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하는 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 25 < V1 - V3 < 45
    (상기 조건식에서 V1은 상기 제1렌즈의 아베수이고, V3은 상기 제3렌즈의 아베수이다)
  8. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 25 < V1 - V5 < 45
    (상기 조건식에서 V1은 상기 제1렌즈의 아베수이고, V5는 상기 제5렌즈의 아베수이다)
  9. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 0.3 < f2/f < 1.20
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f2는 상기 제2렌즈의 초점거리이다)
  10. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 3.0 < |f4/f|
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f4는 상기 제4렌즈의 초점거리이다)
  11. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] TTL/f < 1.4
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, TTL은 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이다)
  12. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] BFL/f < 0.4
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, BFL은 상기 제6렌즈의 상 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이다)
  13. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] D12/f < 0.1
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, D12는 상기 제1렌즈의 상 측면으로부터 상기 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이다)
  14. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 0.3 < R7/f < 1.4
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, R7는 상기 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
  15. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] R11/f < 1.7
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, R11은 상기 제5렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
  16. 물체 측면이 볼록한 형상인 제1렌즈;
    양면이 볼록한 형상인 제2렌즈;
    물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈;
    정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈;
    물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 제5렌즈; 및
    상 측면에 변곡점이 형성되는 형상인 제6렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 형성되는 촬상 광학계.
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