KR101901687B1 - 초소형 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초소형 광학계에 관한 것이다.
본 발명의 초소형 광학계는, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군을 포함하되,
상기 제2 렌즈군은 2매의 렌즈 대향면이 접합된 복수의 렌즈들로 구성되며,
아래의 조건식을 만족한다.
[조건식] n1, n3 > 1.7

Description

초소형 광학계{Optical system}

본 발명은 초소형 광학계에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 주로 자동차의 전방에 장착되어 망원 화각 구현이 가능하도록 한 초소형 광학계에 관한 것이다.

최근에 자동차 제작시 운전자의 시야를 확보하고, 용이한 운전을 위한 보조수단으로 카메라 장착이 늘어나고 있으며, 장착 위치에 따라 다양한 해상도의 카메라가 장착되고 있다.

자동차용 카메라는 장착 위치에 따라 전방용 카메라와 후방용 카메라로 구분될 수 있고, 사용 목적에 따라 시인성 카메라와 감시용 카메라로 구분될 수 있다.

이 중에서 전방의 영상을 촬영하는 카메라는 망원의 화각이 구현되어야 하고, 후방의 영상을 촬영하는 카메라는 광화각이 구현되어야 한다.

이때, 전방 영상 촬영용 카메라는 통상적으로 3매 또는 4매의 렌즈로 구성되면서 야간 주행 중의 저조도 환경에서도 촬영 가능한 밝은 광학계가 요구된다.

이와 같이 밝은 광학계를 설계하기 위해서는 물체측에서 순서대로 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈의 3장의 렌즈 구성(triplet 구조)을 갖도록 하는 것이 일반적이다.

상기와 같은 3매의 렌즈 구성은 양산성이 높고 가격이 저렴한 장점은 있으나, 해상도가 떨어지기 때문에 해상도를 향상시키기 위해서는 제2 렌즈를 정의 굴절력 또는 부의 굴절력을 가지고 소정의 간격을 갖는 2매의 렌즈로 구분하여 총 4매의 렌즈로 구성된 광학계 설계가 이루어질 수 있다.

그러나, 이 경우 광학계 전체의 전장 길이가 길어질 수 있어 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 간격을 최대한 좁게 설계할 수 밖에 없어 난반사가 발생될 수 있는 가능성이 크고, 비점수차와 색수차가 커지게 되는 문제점이 있다

따라서, 본 발명은 종래 광학계에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 제2 렌즈군이 2매의 렌즈가 접합되어 구성됨에 의해서 접합 렌즈를 경유하는 광의 굴절률 변화를 최소화함과 아울러 조립 공정이 단순화되어 수율이 향상되도록 한 초소형 광학계가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 분산값이 다른 두 렌즈를 접합한 렌즈를 개구 조리개와 가까이 위치시켜 축상 색수차를 줄임으로써, 주간과 야간 촬영시 초점 차이를 줄일 수 있도록 한 초소형 광학계가 제공됨에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군을 포함하되, 상기 제2 렌즈군은 2매의 렌즈 대향면이 접합된 복수의 렌즈들로 구성되며, 이때, 제1 렌즈군과 제3 렌즈군의 굴절력(n)은 1.7 이상으로 이루어지고, 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이에 조리개가 위치하는 초소형 광학계가 제공됨에 의해서 달성된다.

또한, 제2 렌즈군의 구성에서 분산값이 다른 두 개의 렌즈를 접합하고, 접합된 렌즈가 개구 조리개 가까이 위치함에 의해서 축상 색수차를 줄여 주, 야간 촬영시 초점 차이를 줄일 수 있다.

이때, 제1 렌즈군에 형성된 밴드패스 코팅층은 650㎚를 갖는 파장대의 광이 통과되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 초소형 광학계는 제2 렌즈군을 구성하는 복수의 렌즈를 접합 렌즈로 구성함으로써, 비점 수차와 난반사를 저감시켜 주간과 야간의 초점 차이를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 분산값이 다른 두 개의 렌즈를 접합하여 제2 렌즈군을 구성하고, 제2 렌즈군을 개구 조리개와 가까이 위치시켜 축상 색수차를 줄임으로써, 특정 파장대의 광이 투과되도록 하여 주간과 야간의 초점 차이가 최소화될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라용 광학계의 일실시예가 도시된 렌즈 구성도.
도 2는 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 수차도.
도 3은 본 발명에 따른 광학계의 특정 파장대 디포커스 형태가 도시된 도면.

본 발명에 따른 초소형 광학계의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

다만, 이하의 각 실시예별 렌즈 구성도에서 렌즈의 두께, 크기, 형상은 본 발명의 상세한 설명을 위하여 다소 과장되게 도시하였으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지는 않는다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 카메라용 광학계의 일실시예가 도시된 렌즈 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 광학계는 물체측으로부터 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군(L1)과, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(L2)과, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군(L3)로 구성될 수 있으며, 제2 렌즈군(L2)과 제3 렌즈군(L3) 상이에 개구 조리개(AS)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 제3 렌즈군(L3)과 상(像)면(11) 사이에는 광학계를 경유하는 광 중에 과도한 적외선을 차단하기 위한 적외선 필터나 적외선 필터가 코팅된 커버 글라스로 구성된 광학적 필터(OF)가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 카메라용 광학계는 개구 조리개(AS)를 제2 렌즈군(L2)의 후방, 즉 제2 렌즈군(L2)과 제3 렌즈군(L3) 사이에 위치시켜 제1 렌즈군(L1)을 통해 유입되는 광이 차단되지 않도록 함으로써, 광량의 확보가 용이할 수 있으며, 전장 길이를 짧게 할 수 있다.

또한, 개구 조리개(AS)로 광이 유입되는 제2 렌즈군(L2)을 복수의 렌즈(L21)(L22)로 구성하되, 그 대향면이 서로 접하는 접합 렌즈로 구성될 수 있다.

이와 같이 제2 렌즈군(L2)을 구성하는 렌즈들을 접합 렌즈로 구성하게 되면, 복수의 렌즈(L21)(L22)를 통해 경유하는 광의 굴절률 변화를 줄일 수 있기 때문에 난반사가 방지될 수 있으며, 광학계를 통한 야간 촬영시 마주오는 차량의 헤드라이트 불빛에 의한 강한 광원에 의한 고스트 현상을 방지될 수 있다.

또한, 제2 렌즈군(L2)을 구성하는 렌즈들을 접합된 상태로 조립하기 때문에 조립 공정을 단축시킬 수 있으며, 렌즈 간의 조립 공차를 제2 렌즈군(L2)의 접합면에서의 편심 공차로 관리할 수 있으므로 조립 수율이 향상될 수 있다.

그리고, 제2 렌즈군(L2)의 접합 렌즈에 의해서 색수차가 개선될 수 있으며, 색수차 개선으로 주간과 야간의 초점 차이를 줄여 주로 야간 영상의 식별이 주간 영상과 같이 용이하게 이루어지도록 한다.

한편, 제1 렌즈군(L1)을 구성하는 렌즈의 상측면에는 특정 파장대, 주로 650㎚의 파장대를 갖는 광이 통과할 수 있는 밴드패스 코팅층이 형성될 수 있다.

상기 제2 렌즈군(L2)의 접합 렌즈를 개구 조리개(AS)와 가까이 위치시켜 축상의 색수차를 줄일 수 있기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 광학계는 종래 광학계에 비해 초점이 흐려지는 디포커스(defocus)에 대한 특성이 개선됨에 따라 야간 영상 촬영시의 초점이 개선되어 주간 영상과 야간 영상의 초점 차이가 줄어들 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 광학계 하에서 아래의 조건식 및 그 작용효과에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

[조건식] n1 , n3 > 1.7

여기서, n1은 제1 렌즈군을 구성하는 렌즈의 굴절력이고, n3는 제3 렌즈군을 구성하는 렌즈의 굴절력이다.

상기 조건식은 광학계의 수차 보정과 광학계의 크기에 관한 조건식으로, 상기 조건식의 하한을 벗어나는 경우에는 광학계의 전장 기링가 길어지게 되고, 비점 수차 보정이 어려워지는 문제점이 발생될 수 있다.

이하에서 구체적인 수치 실시예를 통해 본 발명의 광학계를 좀 더 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

[실시예]

하기의 표 1은 본 발명의 실시예에 의한 수치예를 나타내고 있다.

또한, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 광학계의 렌즈 배치를 나타낸 렌즈 구성도이고, 도 2는 각각 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 색수차와 비점 수차 및 왜곡을 나타낸다.

제1 실시예의 경우, FNO(밝기)는 2.5, 초점거리는 10.4㎜, HFOV(수평 화각)이 26도이다.

이때, 상기 제2 렌즈군(L2)을 구성하는 복수의 렌즈(L21)(L22)들은 접합 렌즈로 구성된다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

L1. 제1 렌즈군 L2. 제2 렌즈군
L3. 제3 렌즈군 AS. 개구 조리개

Claims (5)

1. 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군을 포함하되,
   상기 제2 렌즈군은 2매의 렌즈 대향면이 접합된 복수의 렌즈들로 구성되며,
   상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이에 조리개가 위치하고,
   상기 제1 렌즈군의 상측면에는 특정 파장대의 광이 통과하는 밴드패스 코팅층이 형성된 초소형 광학계.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 밴드패스 코팅층은 650㎚의 파장을 갖는 광이 통과하는 초소형 광학계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 광학계는 수평 화각이 26도로 구성되는 초소형 광학계.

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