KR102280775B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR102280775B1
KR102280775B1 KR1020210036684A KR20210036684A KR102280775B1 KR 102280775 B1 KR102280775 B1 KR 102280775B1 KR 1020210036684 A KR1020210036684 A KR 1020210036684A KR 20210036684 A KR20210036684 A KR 20210036684A KR 102280775 B1 KR102280775 B1 KR 102280775B1
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제1 렌즈; 정의 굴절력을 갖고, 물체측 면과 상측 면이 볼록한 제2 렌즈; 부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제3 렌즈; 굴절력을 갖고, 상측 면이 볼록한 제4 렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈; 및 굴절력을 갖는 제6 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈 중에서, 상기 제2 렌즈의 초점거리 절대값이 가장 작고, 상기 제6 렌즈의 초점거리 절대값이 두 번째로 작을 수 있다.

Description

촬상 광학계{Optical system}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것이다.
최근의 휴대 단말기는 화상 통화 및 사진 촬영이 가능하도록 카메라를 구비하고 있다. 아울러, 휴대 단말기에서 카메라가 차지하는 기능이 점차 커지면서, 휴대 단말기용 카메라의 고해상도 및 고성능화에 대한 요구가 점차 커지고 있다.
그런데 휴대용 단말기는 점차 소형화 또는 경량화되는 추세이므로, 고해상도 및 고성능의 카메라를 구현하는데 한계가 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 카메라의 렌즈를 유리보다 가벼운 플라스틱 재질로 제작하고 있으며, 고해상도의 구현을 위해 5매 이상의 렌즈로 렌즈 모듈을 구성하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 넓은 화각을 구현하면서도 슬림한 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
또한, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
또한, 이미지 센서의 중앙부에서의 상의 밝기와 주변부에서의 상의 밝기의 차이를 줄일 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제1 렌즈; 정의 굴절력을 갖고, 물체측 면과 상측 면이 볼록한 제2 렌즈; 부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제3 렌즈; 굴절력을 갖고, 상측 면이 볼록한 제4 렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈; 및 굴절력을 갖는 제6 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈 중에서, 상기 제2 렌즈의 초점거리 절대값이 가장 작고, 상기 제6 렌즈의 초점거리 절대값이 두 번째로 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에 의하면, 넓은 화각을 구현하면서도 슬림한 촬상 광학계를 제공할 수 있다.
또한, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, 이미지 센서의 중앙부에서의 상의 밝기와 주변부에서의 상의 밝기의 차이를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 4는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 5는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 9는 도 6에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 10은 도 6에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 14는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 15는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
이하의 렌즈 구성도에서 렌즈의 두께, 크기 및 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 제1 렌즈는 물체측에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제6 렌즈는 상측에 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
또한, 앞쪽이라 함은 촬상 광학계에서 물체측에 가까운 쪽을 의미하고, 뒤쪽이라 함은 촬상 광학계에서 이미지 센서 또는 상측에 가까운 쪽을 의미한다. 또한, 각각의 렌즈에서 제1 면은 물체 측에 가까운 면(또는, 물체측 면)을 의미하고, 제2 면은 상측에 가까운 면(또는, 상측 면)을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름, 두께 등에 대한 수치는 모두 ㎜ 단위이다.
또한, 근축 영역(Paraxial Region)이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미한다. 예를 들어, 광축으로부터 광선이 떨어지는 거리가 0인 영역을 의미할 수 있다.
또한, TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, SL은 촬상 광학계로 입사되는 빛의 양을 제한하는 조리개부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, ImgH은 상기 이미지 센서의 상면의 대각 길이의 반, BFL은 상측에 가장 가까운 렌즈의 상측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, EFL은 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 6매의 렌즈를 포함한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계가 6매의 렌즈로만 구성되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 광량을 조절하기 위한 조리개를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 필터를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 간격 유지 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 비구면을 가진다. 또한, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈는 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
즉, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 여기서, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112021033385920-pat00001
상기 수학식 1에서 c는 렌즈의 정점에서의 곡률(곡률 반지름의 역수)이고, K는 코닉 상수이고, Y는 광축에 수직인 방향으로의 거리를 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ F는 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를 나타낸다.
상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈로 구성된 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 부/정/부/부/정/부의 굴절력을 가진다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계는 수차 개선을 통해 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 각각의 렌즈 구성에 의한 효과에 대하여는 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 1을 만족한다.
[조건식 1]
TTL/(ImgH*2) ≤ 0.75
조건식 1에서 TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, ImgH은 상기 이미지 센서의 상면의 대각 길이의 반을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 2를 만족한다.
[조건식 2]
TTL/(ImgH*2) ≤ 0.68
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 3을 만족한다.
[조건식 3]
-5 < f1/EFL < -4.6
조건식 3에서 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, EFL은 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 4를 만족한다.
[조건식 4]
2.3 < f1/f3 < 2.6
조건식 4에서 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈의 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 5를 만족한다.
[조건식 5]
BFL/EFL < 0.31
조건식 5에서 BFL은 상기 제6 렌즈의 상측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, EFL은 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 6을 만족한다.
[조건식 6]
0.95 < ER1/ER6 < 1.05
조건식 6에서 ER1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효반경, ER6은 상기 제3 렌즈의 상측 면의 유효반경이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 7을 만족한다.
[조건식 7]
79 < FOV < 83
조건식 7에서 FOV는 상기 촬상 광학계의 화각이다. 여기서, 상기 촬상 광학계의 화각의 단위는 Degree이다.
다음에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈를 설명한다.
상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제1 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제1 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
상기 제1 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제2 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제2 렌즈의 제1 면과 제2면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제3 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제3 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제4 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제4 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제4 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제5 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제5 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제5 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제5 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제6 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제6 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈가 부의 굴절력을 가지도록 하여 넓은 화각을 구현할 수 있으며, 레트로 포커스 타입(Retro Focus Type)으로 촬상 광학계를 설계하도록 한다.
화각이 넓어질수록 초점거리가 짧아지게 되는데, 이 경우 상측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서의 상면 사이의 거리인 백 포커스(Back Focus)가 짧아지게 되어 그 사이에 상기 적외선 필터를 배치할 수 있는 공간을 확보하기 어려워지게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에서는 레트로 포커스 타입으로 촬상 광학계를 설계하여 넓은 화각을 구현하면서도 백 포커스를 상대적으로 길게 함으로써 상기 제6 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 상기 적외선 필터가 배치될 수 있는 공간을 확보하도록 한다.
이때, 백 포커스를 상대적으로 길게 함으로써 전체 촬상 광학계의 길이가 늘어나는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈의 합성 초점거리를 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리보다 짧게 형성한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
색수차란 파장에 따른 굴절률의 차이에 의해 생기는 수차를 말하며, 긴 파장의 빛일수록 렌즈를 통과한 뒤에 다른 빛보다 초점이 렌즈에서 먼 쪽으로 맺히기 때문에 일어나는 현상이다. 따라서, 색수차가 클 경우 파장에 따라 빛이 퍼지게 되므로 이를 보정할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에서는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈의 굴절력을 서로 다르게 구성한다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
따라서, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈는 물체측 방향으로 인접한 렌즈와 서로 반대되는 굴절력을 가지게 된다.
인접한 렌즈들이 서로 반대되는 굴절력을 가지므로, 어느 하나의 렌즈에서는 빛을 발산하며, 다른 렌즈에서는 빛을 수렴시키게 된다. 따라서, 서로 다른 파장을 가지는 빛들을 서로 같은 초점에 모이도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에서는 상기와 같은 색수차 보정의 효과를 극대화하도록 상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈 사이의 간격을 상대적으로 좁게 형성하도록 한다.
예를 들어, 근축 영역에서 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 간격과 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 간격을 다른 렌즈들 사이의 간격보다 좁을 수 있다. 따라서, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈가 서로 접합되어 있는 삼중접합렌즈와 유사한 효과를 가질 수 있게 되며, 이에 따라 색수차 보정의 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제3 렌즈들 사이의 간격을 좁힘으로써 촬상 광학계 전체의 길이를 줄일 수 있고, 결과적으로 슬림한 광학계를 구현할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 상기 제2 렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상일 수 있다.
여기서, 상기 제2 렌즈는 물체측 면의 곡률 반경의 절대값이 상측 면의 곡률 반경의 절대값보다 작다.
예를 들어, 상기 제2 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 r3, 상기 제2 렌즈의 상측 면의 곡률 반경을 r4라 할 때, |r4/r3| > 20 을 만족한다.
따라서, 상기 제2 렌즈는 물체측 면이 상측 면보다 상대적으로 곡률이 크고, 상측 면이 물체측 면보다 상대적으로 곡률이 작다. 이와 같은 구성에 의하여 구면 수차를 용이하게 보정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에서, 상기 제3 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이며, 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가진다.
이와 같이, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈가 서로 대칭되는 형상을 가지도록 구성하거나, 상기 제3 렌즈와 상기 제5 렌즈가 서로 대칭되는 형상을 가지도록 구성하여 상기 촬상 광학계에 입사된 광이 상기 이미지 센서의 상면에 수직으로 입사되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 상기 이미지 센서의 중앙부에서의 상의 밝기와 주변부에서의 상의 밝기의 차이를 줄일 수 있다.
이에 따라, 상기 이미지 센서의 주변부에서의 상이 상대적으로 어둡게 형성되는 현상인 렌즈 쉐이딩(Lens Shading)을 완화시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 필터(170) 및 이미지 센서(180)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 4와 같다.
본 발명의 제1 실시예에서, 상기 제1 렌즈(110)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제1 렌즈(110)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제2 렌즈(120)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(120)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제3 렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제3 렌즈(130)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(140)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(140)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제5 렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(150)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제5 렌즈(150)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제6 렌즈(160)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(160)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제6 렌즈(160)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
또한, 상기 제6 렌즈(160)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(110) 내지 상기 제6 렌즈(160)의 각 면은 도 5에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
상기 조리개는 상기 촬상 광학계로 입사되는 빛을 양을 제한하는 제1 조리개 및 수차가 과도하게 발생하는 부분의 광을 차단하는 제2 조리개를 포함할 수 있다.
상기 제1 조리개는 상기 제1 렌즈의 물체측 면 전방에 배치되며, 상기 제2 조리개는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2 및 도 3에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220), 제3 렌즈(230), 제4 렌즈(240), 제5 렌즈(250) 및 제6 렌즈(260)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 필터(270) 및 이미지 센서(280)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 9와 같다.
본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 렌즈(210)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(210)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제1 렌즈(210)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제2 렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(220)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제3 렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(230)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제3 렌즈(230)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제4 렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(240)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(140)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제5 렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(150)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제5 렌즈(250)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제6 렌즈(260)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(260)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제6 렌즈(260)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
또한, 상기 제6 렌즈(260)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(210) 내지 상기 제6 렌즈(260)의 각 면은 도 10에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
상기 조리개는 상기 촬상 광학계로 입사되는 빛을 양을 제한하는 제1 조리개 및 수차가 과도하게 발생하는 부분의 광을 차단하는 제2 조리개를 포함할 수 있다.
상기 제1 조리개는 상기 제1 렌즈의 물체측 면 전방에 배치되며, 상기 제2 조리개는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 7 및 도 8에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 11 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320), 제3 렌즈(330), 제4 렌즈(340), 제5 렌즈(350) 및 제6 렌즈(360)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 필터(370) 및 이미지 센서(380)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 14와 같다.
본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제1 렌즈(310)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(310)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제1 렌즈(310)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제2 렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(320)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제3 렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(330)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제3 렌즈(330)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제4 렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(340)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(340)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제5 렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(350)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제5 렌즈(350)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제6 렌즈(360)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(360)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제6 렌즈(360)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
또한, 상기 제6 렌즈(360)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(310) 내지 상기 제6 렌즈(360)의 각 면은 도 15에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
상기 조리개는 상기 촬상 광학계로 입사되는 빛을 양을 제한하는 제1 조리개 및 수차가 과도하게 발생하는 부분의 광을 차단하는 제2 조리개를 포함할 수 있다.
상기 제1 조리개는 상기 제1 렌즈의 물체측 면 전방에 배치되며, 상기 제2 조리개는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 12 및 도 13에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
한편, 표 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 촬상 광학계는 앞서 설명한 조건식 1 내지 7을 만족한다는 것을 알 수 있고, 이를 통해 렌즈의 광학 성능을 향상시킬 수 있으며, 넓은 화각을 가지면서도 슬림한 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
Figure 112021033385920-pat00002
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
110, 210, 310: 제1 렌즈
120, 220, 320: 제2 렌즈
130, 230, 330: 제3 렌즈
140, 240, 340: 제4 렌즈
150, 250, 350: 제5 렌즈
160, 260, 360: 적외선 필터
170, 270, 370: 이미지 센서

Claims (7)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제1 렌즈;
    정의 굴절력을 갖고, 물체측 면과 상측 면이 볼록한 제2 렌즈;
    부의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 제3 렌즈;
    굴절력을 갖고, 상측 면이 볼록한 제4 렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈; 및
    굴절력을 갖는 제6 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈 중에서, 상기 제2 렌즈의 초점거리 절대값이 가장 작고, 상기 제6 렌즈의 초점거리 절대값이 두 번째로 작은 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제6 렌즈는 물체측 면이 볼록한 촬상 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제6 렌즈는 상측 면이 오목한 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 물체측 면이 오목한 촬상 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 상측 면이 볼록한 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제6 렌즈는 플라스틱 재질이며, 각 렌즈의 물체측 면과 상측 면은 비구면인 촬상 광학계.
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