KR102442815B1 - 광학 렌즈 - Google Patents

광학 렌즈 Download PDF

Info

Publication number
KR102442815B1
KR102442815B1 KR1020200085196A KR20200085196A KR102442815B1 KR 102442815 B1 KR102442815 B1 KR 102442815B1 KR 1020200085196 A KR1020200085196 A KR 1020200085196A KR 20200085196 A KR20200085196 A KR 20200085196A KR 102442815 B1 KR102442815 B1 KR 102442815B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
optical
image
focal length
aspherical
Prior art date
Application number
KR1020200085196A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210093725A (ko
Inventor
실롱 미
잔준 장
레이 장
단이 왕
니 한
추앙비아오 리우
Original Assignee
둥관 위퉁 옵티컬 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 둥관 위퉁 옵티컬 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 둥관 위퉁 옵티컬 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20210093725A publication Critical patent/KR20210093725A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102442815B1 publication Critical patent/KR102442815B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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 -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

본 발명은 광학 렌즈를 개시하였고, 광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 설치하는 것을 통해, 해당 광학 렌즈의 화각이 110°보다 크도록 하고, 조리개(F#)가 0.8<F#<1.2를 만족하도록 하며, 여기서, 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈와 제7 렌즈는 아크로매틱 렌즈를 구성한다.

Description

광학 렌즈{OPTICAL LENS}
본 발명의 실시예는 광학 결상(optical imaging) 기술 분야에 관한 것으로, 특히는 광학 렌즈에 관한 것이다.
보안 모니터링 시스템이 나날이 발전함에 따라, 보안 렌즈에 대한 요구가 점점 높아지고 있는데, 주로 더욱 향상된 이미지 품질, 더욱 넓은 시야 및 더욱 큰 클리어 어퍼쳐(clear aperture)에 반영된다. 현재 기존의 초대형 조리개 렌즈는 일반적으로 화각이 작은데, 보안 모니터링 분야에서 더 큰 화각은 더욱 넓은 모니터링 범위를 의미하므로 기존 화각이 작은 경우를 감안하는 광학 렌즈 개발이 필요하다.
본 발명은 초대형 조리개(0.8<F#<1.2)를 지원함과 동시에 화각이 110°보다 클 수 있는 광학 렌즈를 제공한다.
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 광학 렌즈를 제시하며, 해당 광학 렌즈는:
광축을 따라 물체측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하며,
여기서, 상기 제1 렌즈는 부의 굴절력(negative refractive power)을 가지는 구면 렌즈이고, 상기 제2 렌즈는 메니스커스형(meniscus shape)으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 상기 제3 렌즈는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 상기 제7 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 아크로매틱 렌즈(achromatic lens)를 구성한다.
선택적으로, 상기 제1 렌즈의 재질은 유리이고, 상기 제2 렌즈의 재질은 플라스틱이며, 상기 제3 렌즈의 재질은 플라스틱이고, 상기 제4 렌즈의 재질은 유리이며, 상기 제5 렌즈의 재질은 플라스틱이고, 상기 제6 렌즈의 재질은 플라스틱이며, 상기 제7 렌즈의 재질은 플라스틱이다.
선택적으로, 상기 물체면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 물체측 면이고, 상기 상면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 상측 면이며;
상기 제1 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제2 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제3 렌즈의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제4 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제5 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제6 렌즈의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제7 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이다.
선택적으로, 상기 제1 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f1/f|<4.0을 만족하며, 여기서, 상기 f1은 상기 제1 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
선택적으로, 상기 제2 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 |f2/f|>5를 만족하며, 여기서, 상기 f2는 상기 제2 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
선택적으로, 상기 제2 렌즈는 관계식 0.9<|ET2/CT2|<2.0을 만족하며, 여기서, 상기 ET2는 축 방향으로의 상기 제2 렌즈의 변두리 두께이고, 상기 CT2는 축 방향으로의 상기 제2 렌즈의 중심 두께이다.
선택적으로, 상기 제3 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 |f3/f|>5를 만족하며, 여기서, 상기 f3은 상기 제3 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
선택적으로, 상기 제4 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f4/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f4는 상기 제4 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이며; 상기 제4 렌즈의 굴절률은 nd4>1.6을 만족한다.
선택적으로, 상기 제5 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f5/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f5는 상기 제5 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
선택적으로, 상기 제6 렌즈, 상기 제7 렌즈 및 상기 광학 렌즈는 관계식 0.8<|f6/f|<3 및 1<|f7/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f6은 상기 제6 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f7은 상기 제7 렌즈의 초점 거리이며, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이고;
상기 제6 렌즈의 아베수와 상기 제7 렌즈의 아베수는 |vd6-vd7|>30을 만족한다.
본 발명의 실시예에 따라 제시된 광학 렌즈는, 광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 설치하는 것을 통해, 해당 광학 렌즈의 화각이 110°보다 크도록 하고, 조리개(F#)가 0.8<F#<1.2를 만족하도록 하며, 여기서, 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈와 제7 렌즈는 아크로매틱 렌즈를 구성한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 광학 왜곡도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 구조 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 광학 왜곡도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 구조 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 광학 왜곡도이다.
이하, 첨부된 도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 단 아래에서 서술하는 구체적 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명에 대한 한정이 아닌 것으로 이해해야 한다. 이밖에 설명하여야 할 것은, 서술의 편의를 위해, 도면에는 전부 구조가 아닌 본 발명과 관련된 부분만 개시하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 구조 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 해당 광학 렌즈는:
광축을 따라 물체측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(1), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4), 제5 렌즈(5), 제6 렌즈(6) 및 제7 렌즈(7)를 포함하며,
여기서, 제1 렌즈(1)는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈(2)는 메니스커스형으로 상(image)면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈(3)는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈(4)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈(5)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈(6)는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈(7)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈(6)와 제7 렌즈(7)는 아크로매틱 렌즈(achromatic lens)를 구성한다.
이해할 수 있는 것은, 굴절력은 상측 빔 집속도와 물체측 빔 집속도 차이와 동일하며, 이는 광학 시스템이 광선을 편향시키는 능력을 나타낸다. 굴절력의 절댓값이 클수록 광선에 대한 굴절 능력이 강하고, 굴절력의 절댓값이 작을수록 광선에 대한 굴절 능력이 약하다. 굴절력이 양수일 경우, 광선의 굴절은 집속적이며; 굴절력이 음수일 경우, 광선의 굴절은 발산적이다. 굴절력은 한 렌즈의 어느 한 굴절면(즉, 렌즈의 한 표면)을 나타내는데 적용될 수 있고, 어느 한 렌즈를 나타내는데 적용될 수 있으며, 또한, 다수의 렌즈에 의해 공동으로 형성된 시스템(즉 렌즈 그룹)을 나타내는데 적용될 수도 있다. 본 실시예에서 각각의 렌즈를 하나의 렌즈 배럴(lens barrel)(도 1에 도시되지 않음) 내에 고정하여, 렌즈의 굴절력을 합리적으로 분할함으로써, 대형 조리개 고정 초점 렌즈(large-aperture fixed-focus lens)의 결상 효과가 더욱 우수하도록 하며, 여기서, 굴절력은 초점 거리의 역수이다.
여기서 설명해야 할 것은, 제2 렌즈(2)와 제3 렌즈(3)의 굴절력은 모두 한정되지 않는다. 즉 제2 렌즈(2)와 제3 렌즈(3)의 중심 두께와 변두리 두께는 실제 상황에 따라 설치 가능하며, 상측 면과 물체측 면의 굽힘 방향만 보장하면 된다.
선택적으로, 제1 렌즈(1)의 재질은 유리일 수 있고, 제2 렌즈(2)의 재질은 플라스틱일 수 있으며, 제3 렌즈(3)의 재질은 플라스틱일 수 있고, 제4 렌즈(4)의 재질은 유리일 수 있으며, 제5 렌즈(5)의 재질은 플라스틱일 수 있고, 제6 렌즈(6)의 재질은 플라스틱일 수 있으며, 제7 렌즈(7)의 재질은 플라스틱일 수 있다.
선택적으로, 물체면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 물체측 면이고, 상면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 상측 면이며;
제1 렌즈(1)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제2 렌즈(2)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제3 렌즈(3)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제4 렌즈(4)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제5 렌즈(5)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제6 렌즈(6)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 제7 렌즈(7)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이다.
선택적으로, 제1 렌즈(1)와 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f1/f|<4.0를 만족하며, 여기서, f1은 제1 렌즈(1)의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다. 여기서, 제1 렌즈(1)는 광선을 모으는 작용을 하고, 부의 굴절력은 화각이 비교적 큰 렌즈에 적합하며, 제1 렌즈(1)는 양호한 물리 화학적 성질을 가지고 환경에 대한 적응력이 더욱 강한 유리 구면 렌즈이다.
선택적으로, 제2 렌즈(2)와 광학 렌즈는 관계식 |f2/f|>5를 만족하며, 여기서, f2는 제2 렌즈(2)의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
선택적으로, 제2 렌즈(2)는 관계식 0.9<|ET2/CT2|<2.0을 만족하며, 여기서, ET2는 축 방향으로의 제2 렌즈(2)의 변두리 두께이고, CT2는 축 방향으로의 제2 렌즈(2)의 중심 두께이다.
여기서, 제2 렌즈(2)는 주로 축상 수차를 보정하기 위해 사용되며, 제2 렌즈(2)는 0.9<|ET2/CT2|<2.0을 만족함으로써, 제2 렌즈(2)가 우수한 공정성을 갖도록 보장한다.
선택적으로, 제3 렌즈(3)와 광학 렌즈는 관계식 |f3/f|>5를 만족하며, 여기서, f3은 제3 렌즈(3)의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
여기서, 제3 렌즈(3)는 주로 축외 수차를 보정하는데 사용된다.
선택적으로, 제4 렌즈(4)와 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f4/f|<4를 만족하며, 여기서, f4는 제4 렌즈(4)의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이며; 제4 렌즈(4)의 굴절률은 nd4>1.6을 만족한다.
여기서, 제4 렌즈(4)의 위치는 구면 수차(spherical aberration) 및 코마 수차(coma aberration) 보정에 비교적 유리하고, 초점 거리는 해당 범위에서 렌즈의 부피를 제어하는데 도움되며, 대형 조리개의 수요를 보장한다.
선택적으로, 제5 렌즈(5)와 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f5/f|<4를 만족하며, 여기서, f5는 제5 렌즈(5)의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이다.
여기서, 제5 렌즈(5)는 주로 축외 수차를 더 보정하는 작용을 한다.
선택적으로, 제6 렌즈(6), 제7 렌즈(7) 및 광학 렌즈는 관계식 0.8<|f6/f|<3 및 1<|f7/f|<4를 만족하며, 여기서, f6은 제6 렌즈(6)의 초점 거리이고, f7은 제7 렌즈(7)의 초점 거리이며, f는 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이고;
상기 제6 렌즈(6)의 아베수와 상기 제7 렌즈(7)의 아베수는 |vd6-vd7|>30을 만족한다. 여기서, 제6 렌즈(6)와 제7 렌즈(7)가 접합하여 색수차를 보다 잘 보정한다.
여기서 설명해야 할 것은, 해당 광학 렌즈의 조리개는 0.8<F#<1.2이며, 화각은 110°보다 크고, 상고(image height)는 0.85<ImgH/EFL<1.35이며, 여기서, ImgH는 렌즈의 절반 상고를 표시하고, EFL는 렌즈 초점 거리를 표시한다.
예시적 실시 형태에서, 광축 상에서 제1 렌즈(1) 내지 제7 렌즈(7) 중의 임의의 2 개의 인접한 렌즈 사이의 이격 거리의 합(ΣT), 광축 상에서 제1 렌즈(1)의 물체측 면에서부터 제7 렌즈(7)의 상측 면까지의 거리(TD) 및 광축 상에서 제7 렌즈(7)의 상측 면에서부터 상면까지의 거리(BFL)는 조건식 0.8<BFL*ΣT/TD<2를 만족한다. 상기 조건식을 만족함으로써, 축상 공간을 합리적으로 분할하는데 유리하고, 광학 시스템 전체 길이를 감소시키는 것과, 결상 품질을 향상시키는 것 사이에서 양호한 균형이 달성된다.
아래 구체적 실시예로 본 발명이 제시한 광학 렌즈를 설명하도록 한다.
제1 실시예
도 1에 도시된 바와 같이, 해당 광학 렌즈는:
광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(1), 제2 렌즈(2), 제3 렌즈(3), 제4 렌즈(4), 제5 렌즈(5), 제6 렌즈(6) 및 제7 렌즈(7)를 포함하며,
여기서, 제1 렌즈(1)는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈(2)는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈(3)는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈(4)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈(5)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈(6)는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈(7)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈(6)와 제7 렌즈(7)는 아크로매틱 렌즈를 구성한다. 제1 렌즈(1)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제2 렌즈(2)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제3 렌즈(3)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제4 렌즈(4)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제5 렌즈(5)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제6 렌즈(6)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 제7 렌즈(7)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이다.
여기서, 제2 렌즈(2) 및 제3 렌즈(3)는 부의 굴절력을 가진다.
제4 렌즈(4)를 유리 비구면 렌즈로 설치함으로써, 제4 렌즈(4)의 굴절률이 증가되도록 하고, 따라서, 광선에 대한 굽힘 정도가 증가되며, 이로써, 대형 조리개 고정 초점 렌즈의 광학적 총 길이가 짧아진다. 또한, 제2, 제3, 제5, 제6 및 제7 렌즈를 플라스틱 비구면 렌즈로, 제1 렌즈(1)를 유리 구면 렌즈로 합리적으로 배합하여 설치함으로써, 광학 시스템 성능을 보장함과 동시에 비용을 효과적으로 제어한다. 또한, 각 렌즈의 모양 및 두께가 균일하므로 렌즈의 가공성을 충분히 보장한다.
여기서, 제3 렌즈(3)와 제4 렌즈(4) 사이에는 다이어프램(diaphragm)(8)이 더 설치된다.
보다 상세하게는, 제1 렌즈(1) 내지 제7 렌즈(7)의 초점 거리는 아래의 조건을 만족한다.
f1=-9.5 |f1/f|=2.9
f2=-60.1 |f2/f|=18.2
f3=-17.8 |f3/f|=5.3
f4= 6.67 |f4/f|=2.0
f5=9.9 |f5/f|=3.0
f6=-4.9 |f6/f|=1.5
f7=4.7 |f7/f|=1.4
여기서, f1은 제1 렌즈(1)의 초점 거리를 나타내고, f2는 제2 렌즈(2)의 초점 거리를 나타내며, f3은 제3 렌즈(3)의 초점 거리를 나타내고, f4는 제4 렌즈(4)의 초점 거리를 나타내며, f5는 제5 렌즈(5)의 초점 거리를 나타내고, f6은 제6 렌즈(6)의 초점 거리를 나타내며, f7은 제7 렌즈(7)의 초점 거리를 나타내고, f는 해당 광학 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
면 번호 면 유형 곡률반경 두께 굴절률 아베수 K값
S1 구면 18.99 0.80 1.59 68.9
S2 구면 4.28 0.80
S3 비구면 2.57 1.20 1.54 55.7 -0.76
S4 비구면 1.99 3.20 -1.35
S5 비구면 -3.20 1.20 1.64 23.9 -3.7
S6 비구면 -5.11 0.50 -1.14
다이어프램 평면 PL 0.00
S8 비구면 19.02 2.50 1.81 40.7 5.56
S9 비구면 -7.07 0.50 -7.04
S10 비구면 9.63 2.50 1.54 55.7 4.20
S11 비구면 -10.61 0.20 -5.95
S12 비구면 -46.28 1.00 1.66 20.3 -5.00
S13 비구면 3.50 3.00 1.54 55.7 -2.28
S14 비구면 -6.43 3.32 -39.79
광학 렌즈의 일종의 설계값(f=3.3mm, F#=1.0)
표 2에서의 면 번호는 각 렌즈의 표면 순서에 따라 넘버링된 것이며, 여기서, “S1”은 제1 렌즈(1)의 앞표면을 나타내고, “S2”는 제1 렌즈(1)의 뒤표면을 나타내며, 기타 면 번호도 이런 방식으로 유추되고; 곡률반경은 렌즈 표면의 만곡 정도를 나타내며, 양의 값은 해당 표면이 상면 측으로 구부러짐을 나타내고, 음의 값은 해당 표면이 물체면 측을 향해 구부러짐을 나타내며, 여기서, “PL”은 해당 표면은 평면이고, 곡률반경은 무한대로 큼을 나타내며; 두께는 현재 표면에서 다음 표면까지의 중심축 방향 거리를 나타내고, 굴절률은 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 편향 능력을 나타내며, 빈칸은 현재 위치가 공기이고, 굴절률은 1임을 나타내며; 아베수는 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 색분산 특성을 나타내고, 빈칸은 현재 위치가 공기임을 나타내며; K값은 해당 비구면의 최적 피팅(fitting)된 코닉 상수(conic coefficient)의 수치 크기를 나타낸다.
비구면 코닉 상수는 아래의 비구면 수학식에 의해 한정될 수 있으나, 아래의 표현 방법에 한정되지 않는다.
Figure 112020071788041-pat00001
여기서, z는 비구면 Z방향의 축 방향 벡터 높이이고; r은 비구면의 높이이며; c는 피팅된 구면의 곡률이고, 수치상으로는 곡률반경의 역수이며; k는 피팅된 코닉 상수이고; A-F는 비구면 다항식의 4차, 6차, 8차, 10차, 12차 및 14차이다.
면 번호 A B C D E F
S3 -2.04E-03 -4.11E-04 -2.76E-05 8.99E-07 2.82E-07 -1.41E-08
S4 2.56E-03 -4.57E-04 -2.04E-04 3.20E-05 -1.47E-06 -8.76E-09
S5 -1.02E-02 -2.89E-05 4.90E-05 -1.14E-05 3.28E-06 -3.75E-07
S6 9.71E-04 -2.03E-04 -1.11E-05 6.90E-06 -6.26E-07 9.23E-09
S8 1.22E-03 -8.50E-05 1.12E-05 -6.22E-07 -5.90E-09 4.70E-10
S9 1.05E-03 -6.23E-05 7.71E-06 -2.22E-07 -1.57E-08 4.81E-10
S10 3.37E-03 -2.15E-04 1.27E-06 1.09E-06 -9.47E-08 2.99E-09
S11 -8.39E-04 1.23E-04 1.28E-05 -9.06E-07 -9.55E-08 6.61E-09
S12 -2.23E-03 1.24E-04 1.84E-05 -1.19E-06 -1.29E-07 6.58E-09
S13 2.32E-03 -6.30E-04 1.01E-04 3.18E-06 -5.02E-07 -1.86E-08
S14 -6.95E-03 8.00E-04 5.90E-06 -5.19E-06 3.33E-08 1.90E-08
광학 렌즈에서 각 비구면 파라미터의 일종의 설계값
여기서, -2.04E-03은 면 번호가 S3인 계수 A가 -2.04*10-3임을 표시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다. 수평 좌표는 광선과 광축의 초점에서부터 상 평면까지의 거리를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 최대 입사 동공 반경의 표준화를 표시하고, 단위는 없으며; 3 가지 파장은 입사 동공 위치의 편이 변화량에 따라 실선과 점선으로 구분되고, 여기서, 광선의 3 가지 파장은 각각 0.486μm, 0.587μm 및 0.656μm이며, 도 2에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 구면 수차, 축상의 색수차, 2 차 스펙트럼 등 수차를 효과적으로 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이고; 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 여기서, 수평 좌표는 필드 만곡의 크기를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 여기서, T는 자오(meridian)를 표시하고, S는 구결(sagittal)을 표시하며; 도 3 내지 도 5에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 필드 만곡을 효과적으로 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 광학 왜곡도이다. 수평 좌표는 왜곡의 크기를 표시하고, 단위는 %이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 도 6에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서 제공되는 광학 렌즈는 파장이 587nm인 광에 대한 광학 왜곡이 58%보다 작다.
제2 실시예
도 7에 도시된 바와 같이, 해당 광학 렌즈는:
광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(11), 제2 렌즈(12), 제3 렌즈(13), 제4 렌즈(14), 제5 렌즈(15), 제6 렌즈(16) 및 제7 렌즈(17)를 포함하며,
여기서, 제1 렌즈(11)는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈(12)는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈(13)는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈(14)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈(15)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈(16)는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈(17)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈(16)와 제7 렌즈(17)는 아크로매틱 렌즈를 구성한다. 제1 렌즈(11)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제2 렌즈(12)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제3 렌즈(13)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제4 렌즈(14)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제5 렌즈(15)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제6 렌즈(16)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 제7 렌즈(17)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이다.
여기서, 제2 렌즈(12)는 정의 굴절력을 가지고 제3 렌즈(13)는 부의 굴절력을 가진다.
제4 렌즈(14)를 유리 비구면 렌즈로 설치함으로써, 제4 렌즈(14)의 굴절률이 증가되도록 하고, 따라서, 광선에 대한 굽힘 정도가 증가되며, 이로써, 대형 조리개 고정 초점 렌즈의 광학적 총 길이가 짧아진다. 또한, 제2, 제3, 제5, 제6 및 제7 렌즈를 플라스틱 비구면 렌즈로, 제1 렌즈(11)를 유리 구면 렌즈로 합리적으로 배합하여 설치함으로써, 광학 시스템 성능을 보장함과 동시에 비용을 효과적으로 제어한다. 또한, 각 렌즈의 모양 및 두께가 균일하므로 렌즈의 가공성을 충분히 보장한다.
여기서, 제3 렌즈(13)와 제4 렌즈(14) 사이에는 다이어프램(diaphragm)(18)이 더 설치된다.
보다 상세하게는, 제1 렌즈(11) 내지 제7 렌즈(17)의 초점 거리는 아래의 조건을 만족한다.
f1=-8.24 |f1/f|=2.1
f2=121 |f2/f|=30.3
f3=-37.2 |f3/f|=9.3
f4=8.14 |f4/f|=2.0
f5=12.8 |f5/f|=3.2
f6=-5.15 |f6/f|=1.3
f7=5.35 |f7/f|=1.3
여기서, f1은 제1 렌즈(11)의 초점 거리를 나타내고, f2는 제2 렌즈(12)의 초점 거리를 나타내며, f3은 제3 렌즈(13)의 초점 거리를 나타내고, f4는 제4 렌즈(14)의 초점 거리를 나타내며, f5는 제5 렌즈(15)의 초점 거리를 나타내고, f6은 제6 렌즈(16)의 초점 거리를 나타내며, f7은 제7 렌즈(17)의 초점 거리를 나타내고, f는 해당 광학 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
면 번호 면 유형 곡률반경 두께 굴절률 아베수 K값
S1 구면 30.60 0.97 1.59 68.6
S2 구면 4.17 0.97
S3 비구면 2.84 1.45 1.54 55.7 -0.76
S4 비구면 2.44 3.88 -1.17
S5 비구면 -4.39 1.45 1.64 23.9 -3.94
S6 비구면 -6.08 0.61 -2.15
다이어프램 평면 0.00
S8 비구면 19.77 3.03 1.81 40.7 16.76
S9 비구면 -9.14 0.61 -5.87
S10 비구면 12.48 3.03 1.54 55.7 4.17
S11 비구면 -13.91 0.24 -13.82
S12 비구면 -27.51 1.21 1.66 20.3 -5.00
S13 비구면 3.97 3.64 1.54 55.7 -4.32
S14 비구면 -6.99 4.27 -11.97
광학 렌즈의 일종의 설계값(f=4.0mm, 조리개 F#=1.15)
표 5에서의 면 번호는 각 렌즈의 표면 순서에 따라 넘버링된 것이며, 여기서, “S1”은 제1 렌즈(11)의 앞표면을 나타내고, “S2”는 제1 렌즈(11)의 뒤표면을 나타내며, 기타 면 번호도 이런 방식으로 유추되고; 곡률반경은 렌즈 표면의 만곡 정도를 나타내며, 양의 값은 해당 표면이 상면 측으로 구부러짐을 나타내고, 음의 값은 해당 표면이 물체면 측을 향해 구부러짐을 나타내며, 여기서, “PL”은 해당 표면은 평면이고, 곡률반경은 무한대로 큼을 나타내며; 두께는 현재 표면에서 다음 표면까지의 중심 축 방향 거리를 나타내고, 굴절률은 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 편향 능력을 나타내며, 빈칸은 현재 위치가 공기이고, 굴절률은 1임을 나타내며; 아베수는 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 색분산 특성을 나타내고, 빈칸은 현재 위치가 공기임을 나타내며; K값은 해당 비구면의 최적 피팅된 코닉 상수의 수치 크기를 나타낸다.
비구면 코닉 상수는 아래의 비구면 수학식에 의해 한정될 수 있으나, 아래의 표현 방법에 한정되지 않는다.
Figure 112020071788041-pat00002
여기서, z는 비구면 Z방향의 축 방향 벡터 높이이고; r은 비구면의 높이이며; c는 피팅된 구면의 곡률이고, 수치상으로는 곡률반경의 역수이며; k는 피팅된 코닉 상수이고; A-F는 비구면 다항식의 4차, 6차, 8차, 10차, 12차 및 14차이다.
면 번호 A B C D E F
S3 -1.49E-03 4.78E-06 -2.06E-05 1.56E-07 8.28E-08 -3.32E-09
S4 6.12E-04 -3.65E-04 -3.30E-05 5.84E-06 -3.85E-07 9.35E-09
S5 -5.04E-03 1.54E-04 1.30E-05 -3.40E-06 4.81E-07 -3.99E-08
S6 9.88E-04 -6.88E-06 3.25E-06 1.03E-06 -1.77E-07 5.05E-09
S8 1.09E-03 -1.86E-05 3.84E-06 -1.14E-07 -5.82E-09 1.96E-10
S9 5.86E-04 -6.39E-06 3.95E-06 6.20E-08 3.24E-09 -2.80E-10
S10 1.72E-03 -7.37E-05 9.10E-07 2.08E-07 -1.28E-08 3.20E-10
S11 -6.61E-04 -2.63E-05 3.77E-07 -1.84E-07 -5.43E-09 1.12E-09
S12 -1.96E-03 4.91E-05 2.18E-06 -4.44E-07 -2.20E-08 2.21E-09
S13 1.70E-03 -1.52E-04 2.37E-05 -1.57E-07 -9.25E-08 2.91E-09
S14 -2.83E-03 2.45E-04 -2.75E-06 -6.61E-07 4.09E-08 -5.23E-10
광학 렌즈에서 각 비구면 파라미터의 일종의 설계값
여기서, -1.49E-03은 면 번호가 S3인 계수 A가 -1.49*10-3임을 표시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다. 수평 좌표는 광선과 광축의 초점에서부터 상 평면까지의 거리를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 최대 입사 동공 반경의 표준화를 표시하고, 단위는 없으며; 3 가지 파장의 입사 동공 위치에 따른 편이 변화량은 실선과 점선으로 구분되고, 여기서, 광선의 3 가지 파장은 각각 0.486μm, 0.587μm 및 0.656μm이며, 도 6에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 구면 수차, 축상의 색수차, 2 차 스펙트럼 등 수차를 효과적으로 제어한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이고; 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 여기서, 수평 좌표는 필드 만곡의 크기를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 여기서, T는 자오를 표시하고, S는 구결을 표시하며; 도 9 내지 도 11에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 필드 만곡을 효과적으로 제어한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 광학 왜곡도이다. 수평 좌표는 왜곡의 크기를 표시하고, 단위는 %이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 도 12에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서 제공되는 광학 렌즈는 파장이 587nm인 광에 대한 광학 왜곡이 44%보다 작다.
제3 실시예
도 13에 도시된 바와 같이, 해당 광학 렌즈는:
광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(21), 제2 렌즈(22), 제3 렌즈(23), 제4 렌즈(24), 제5 렌즈(25), 제6 렌즈(26) 및 제7 렌즈(27)를 포함하며,
여기서, 제1 렌즈(21)는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈(22)는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈(23)는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈(24)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈(25)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈(26)는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈(27)는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈(26)와 제7 렌즈(27)는 아크로매틱 렌즈를 구성한다. 제1 렌즈(21)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제2 렌즈(22)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 제3 렌즈(23)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제4 렌즈(24)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제5 렌즈(25)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 제6 렌즈(26)의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 제7 렌즈(27)의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이다.
여기서, 제2 렌즈(22)는 정의 굴절력을 가지고 제3 렌즈(23)는 부의 굴절력을 가진다.
제4 렌즈(24)를 유리 비구면 렌즈로 설치함으로써, 제4 렌즈(24)의 굴절률이 증가되도록 하고, 따라서, 광선에 대한 굽힘 정도가 증가되며, 이로써, 대형 조리개 고정 초점 렌즈의 광학적 총 길이가 짧아진다. 또한, 제2, 제3, 제5, 제6 및 제7 렌즈를 플라스틱 비구면 렌즈로, 제1 렌즈(21)를 유리 구면 렌즈로 합리적으로 배합하여 설치함으로써, 광학 시스템 성능을 보장함과 동시에 비용을 효과적으로 제어한다. 또한, 각 렌즈의 모양 및 두께가 균일하므로 렌즈의 가공성을 충분히 보장한다.
여기서, 제3 렌즈(23)와 제4 렌즈(24) 사이에는 다이어프램(diaphragm)(28)이 더 설치된다.
보다 상세하게는, 제1 렌즈(21) 내지 제7 렌즈(27)의 초점 거리는 아래의 조건을 만족한다.
f1=-5.91 |f1/f|=2.1
f2=366 |f2/f|=130
f3=42.4 |f3/f|=15.2
f4=8.01 |f4/f|=2.9
f5=7.45 |f5/f|=2.7
f6=-3.04 |f6/f|=1.1
f7=3.24 |f7/f|=1.2
여기서, f1은 제1 렌즈(21)의 초점 거리를 나타내고, f2는 제2 렌즈(22)의 초점 거리를 나타내며, f3은 제3 렌즈(23)의 초점 거리를 나타내고, f4는 제4 렌즈(24)의 초점 거리를 나타내며, f5는 제5 렌즈(25)의 초점 거리를 나타내고, f6은 제6 렌즈(26)의 초점 거리를 나타내며, f7은 제7 렌즈(27)의 초점 거리를 나타내고, f는 해당 광학 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
면 번호 면 유형 곡률반경 두께 굴절률 아베수 K값
S1 구면 22.03 0.68 1.59 68.6
S2 구면 2.99 0.57
S3 비구면 1.95 1.02 1.54 55.7 -0.88
S4 비구면 1.61 2.65 -1.04
S5 비구면 -3.34 1.02 1.64 23.9 -3.84
S6 비구면 -3.32 0.42 -2.2
다이어프램 평면 PL 0
S8 비구면 17.73 2.12 1.81 40.7 31.37
S9 비구면 -9.61 0.42 5
S10 비구면 8.45 2.12 1.54 55.7 3.27
S11 비구면 -6.88 0.17 -40.42
S12 비구면 -11.09 0.85 1.66 20.3 -5
S13 비구면 2.54 2.55 1.54 55.7 -10.41
S14 비구면 -3.57 3.06 -6.85
광학 렌즈의 일종의 설계값(f=2.8mm, F#=1.2)
표 8에서의 면 번호는 각 렌즈의 표면 순서에 따라 넘버링된 것이며, 여기서, “S1”은 제1 렌즈(21)의 앞표면을 나타내고, “S2”는 제1 렌즈(21)의 뒤표면을 나타내며, 기타 면 번호도 이런 방식으로 유추되고; 곡률반경은 렌즈 표면의 만곡 정도를 나타내며, 양의 값은 해당 표면이 상면 측으로 구부러짐을 나타내고, 음의 값은 해당 표면이 물체면 측을 향해 구부러짐을 나타내며, 여기서, “PL”은 해당 표면은 평면이고, 곡률반경은 무한대로 큼을 나타내며; 두께는 현재 표면에서 다음 표면까지의 중심 축 방향 거리를 나타내고, 굴절률은 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 편향 능력을 나타내며, 빈칸은 현재 위치가 공기이고, 굴절률은 1임을 나타내며; 아베수는 현재 표면에서부터 다음 표면 사이의 광선에 대한 재료의 색분산 특성을 나타내고, 빈칸은 현재 위치가 공기임을 나타내며; K값은 해당 비구면의 최적 피팅된 코닉 상수의 수치 크기를 나타낸다.
비구면 코닉 상수는 아래의 비구면 수학식에 의해 한정될 수 있으나, 아래의 표현 방법에 한정되지 않는다.
Figure 112020071788041-pat00003
여기서, z는 비구면 Z방향의 축 방향 벡터 높이이고; r은 비구면의 높이이며; c는 피팅된 구면의 곡률이고, 수치상으로는 곡률반경의 역수이며; k는 피팅된 코닉 상수이고; A-F는 비구면 다항식의 4차, 6차, 8차, 10차, 12차 및 14차이다.
면 번호 A B C D E F
S3 -3.92E-03 -2.85E-04 -4.04E-04 4.53E-06 6.16E-06 -3.61E-07
S4 -2.85E-03 -3.50E-03 -6.28E-04 2.12E-04 -1.26E-05 1.06E-07
S5 -4.33E-03 2.91E-03 3.61E-04 -1.38E-04 1.48E-05 -6.74E-07
S6 7.46E-03 1.35E-03 1.94E-04 2.23E-05 -1.28E-05 7.19E-07
S8 4.87E-03 -7.90E-05 4.36E-05 -3.80E-06 -3.55E-07 2.58E-08
S9 1.12E-03 1.70E-04 4.08E-05 -9.86E-09 3.17E-07 -2.25E-08
S10 5.20E-03 -4.89E-04 8.35E-06 5.94E-06 -4.95E-07 2.83E-08
S11 -3.52E-03 -3.45E-04 -3.46E-06 -5.12E-06 4.35E-09 1.34E-07
S12 -6.90E-03 2.20E-04 1.05E-05 -1.26E-05 -1.24E-06 2.47E-07
S13 5.35E-03 -2.34E-03 9.04E-04 -9.49E-05 -7.97E-07 2.11E-07
S14 -8.96E-03 1.39E-03 -9.78E-06 -1.96E-05 1.90E-06 -1.22E-08
광학 렌즈에서 각 비구면 파라미터의 일종의 설계값
여기서, -3.92E-03은 면 번호가 S3인 계수 A가 -3.92*10-3임을 표시한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 축 방향 수차도이다. 수평 좌표는 광선과 광축의 초점에서부터 상 평면까지의 거리를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 최대 입사 동공 반경의 표준화를 표시하고, 단위는 없으며; 3 가지 파장의 입사 동공 위치에 따른 편이 변화량은 실선과 점선으로 구분되고, 여기서, 광선의 3 가지 파장은 각각 0.486μm, 0.587μm 및 0.656μm이며, 도 14에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 구면 수차, 축상의 색수차, 2 차 스펙트럼 등 수차를 효과적으로 제어한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 486nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 588nm 파장대에서의 필드 만곡도이고; 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈가 656nm 파장대에서의 필드 만곡도이며; 여기서, 수평 좌표는 필드 만곡의 크기를 표시하고, 단위는 mm이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 여기서, T는 자오를 표시하고, S는 구결을 표시하며; 도 15 내지 도 17에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 의해 제공되는 광학 렌즈는 파장이 486nm인 광 내지 파장이 656nm인 광의 필드 만곡을 효과적으로 제어한다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 왜곡도이다. 수평 좌표는 왜곡의 크기를 표시하고, 단위는 %이며; 수직 좌표는 표준화된 상고를 표시하고, 단위가 없으며; 도 18에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서 제공되는 광학 렌즈는 파장이 587nm인 광에 대한 광학 왜곡이 58%보다 작다.
상술한 내용을 종합하면, 본 발명에 의해 제시된 광학 렌즈는, 광축을 따라 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 설치하는 것을 통해, 해당 광학 렌즈의 화각이 110°보다 크도록 하고, 조리개(F#)가 0.8<F#<1.2를 만족하도록 하며, 여기서, 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 제2 렌즈는 메니스커스형으로 상면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 제3 렌즈는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 제4 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 제7 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 제6 렌즈와 제7 렌즈는 아크로매틱 렌즈를 구성한다.
주의해야 할 것은, 상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예 및 적용된 기술 원리이다. 해당 분야의 기술자는 본 발명이 상기에 기술된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당 분야의 기술자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 명백한 변경, 재조정 및 교체를 진행할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 상기 실시예들을 통해 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들로 제한되지 않으며, 본 발명의 구상을 벗어나지 않는 전제하에서, 다른 동등한 실시예들을 더 많이 포함할 수 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 결정된다.

Claims (10)

  1. 광학 렌즈에 있어서,
    광축을 따라 물체측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하며,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈의 사이에는 조리개(diaphragm)가 설치되고, 상기 광학 렌즈의 화각(angle of field of view)은 110°보다 크고, 상기 광학 렌즈의 조리개 F값은 관계식 0.8 < F < 1.2을 만족하고,
    상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 구면 렌즈이고, 상기 제2 렌즈는 메니스커스형으로 상(image)면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이며, 상기 제3 렌즈는 메니스커스형으로 물체면을 향해 구부러진 비구면 렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이며, 상기 제7 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 비구면 렌즈이고, 여기서, 상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 아크로매틱 렌즈(achromatic lens)를 구성하고;
    상기 광축 상에서 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 중의 임의의 2 개의 인접한 렌즈 사이의 이격 거리의 합 ΣT, 상기 광축 상에서 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서부터 상기 제7 렌즈의 상측 면까지의 거리 TD 및 상기 광축 상에서 상기 제7 렌즈의 상측 면에서부터 상기 상면까지의 거리 BFL는 조건식 0.8 < BFL*ΣT/TD < 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 재질은 유리이고, 상기 제2 렌즈의 재질은 플라스틱이며, 상기 제3 렌즈의 재질은 플라스틱이고, 상기 제4 렌즈의 재질은 유리이며, 상기 제5 렌즈의 재질은 플라스틱이고, 상기 제6 렌즈의 재질은 플라스틱이며, 상기 제7 렌즈의 재질은 플라스틱인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물체면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 물체측 면이고, 상기 상면과 가까운 렌즈 일측의 표면은 상(image)측 면이며;
    상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제2 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제3 렌즈의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제4 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제5 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상측 면은 볼록면이며; 상기 제6 렌즈의 물체측 면은 오목면이고, 상측 면은 오목면이며; 상기 제7 렌즈의 물체측 면은 볼록면이고, 상기 상측 면은 볼록면인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f1/f|<4.0을 만족하며, 여기서, 상기 f1은 상기 제1 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 |f2/f|>5를 만족하며, 여기서, 상기 f2는 상기 제2 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 관계식 0.9<|ET2/CT2|<2.0을 만족하며, 여기서, 상기 ET2는 축 방향으로의 상기 제2 렌즈의 변두리 두께이고, 상기 CT2는 축 방향으로의 상기 제2 렌즈의 중심 두께인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 |f3/f|>5를 만족하며, 여기서, 상기 f3은 상기 제3 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f4/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f4는 상기 제4 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이며, 상기 제4 렌즈의 굴절률은 nd4>1.6을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 광학 렌즈는 관계식 1.5<|f5/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f5는 상기 제5 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제6 렌즈, 상기 제7 렌즈 및 상기 광학 렌즈는 관계식 0.8<|f6/f|<3 및 1<|f7/f|<4를 만족하며, 여기서, 상기 f6은 상기 제6 렌즈의 초점 거리이고, 상기 f7은 상기 제7 렌즈의 초점 거리이며, 상기 f는 상기 광학 렌즈의 광학 시스템 초점 거리이고;
    상기 제6 렌즈의 아베수와 상기 제7 렌즈의 아베수는 |vd6-vd7|>30을 만족하며, 여기서 vd6은 제6 렌즈의 아베수이고 vd7은 제7 렌즈의 아베수인 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
KR1020200085196A 2020-01-17 2020-07-10 광학 렌즈 KR102442815B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010052047.8A CN111123479A (zh) 2020-01-17 2020-01-17 一种光学镜头
CN202010052047.8 2020-01-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210093725A KR20210093725A (ko) 2021-07-28
KR102442815B1 true KR102442815B1 (ko) 2022-09-14

Family

ID=70490853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200085196A KR102442815B1 (ko) 2020-01-17 2020-07-10 광학 렌즈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11520141B2 (ko)
EP (1) EP3851895A1 (ko)
KR (1) KR102442815B1 (ko)
CN (1) CN111123479A (ko)
BR (1) BR102020016122A2 (ko)
TW (1) TWI720901B (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020115494B3 (de) * 2020-05-19 2021-04-22 Jenoptik Optical Systems Gmbh Objektiv, Verwendung eınes Objektivs, Messsystem mit einem Objektiv sowie Verwendung einer biasphärischen Kunststofflinse in einem Objektiv
CN111856729A (zh) * 2020-08-20 2020-10-30 江西特莱斯光学有限公司 一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备
TWI762021B (zh) * 2020-11-06 2022-04-21 大陸商信泰光學（深圳）有限公司 成像鏡頭（五十）
TWI804892B (zh) * 2021-06-17 2023-06-11 紘立光電股份有限公司 光學攝像透鏡組、成像裝置及電子裝置
CN114326057A (zh) * 2021-12-27 2022-04-12 东莞市长益光电股份有限公司 一种8mm大光圈昼夜型无热化高清玻塑混合镜头
CN114578527B (zh) * 2022-03-04 2024-05-28 舜宇光学(中山)有限公司 超广角镜头
CN115047587B (zh) * 2022-04-19 2024-05-10 江西特莱斯光学有限公司 一种小型化热漂移稳定执法仪摄像系统
TWI832263B (zh) * 2022-05-26 2024-02-11 大陸商信泰光學（深圳）有限公司 廣角鏡頭（四十一）
CN115185063B (zh) * 2022-07-14 2024-01-12 福建福光天瞳光学有限公司 一种大光圈光学镜头及其成像方法
CN115657272A (zh) * 2022-11-08 2023-01-31 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头
CN117289437B (zh) * 2023-11-27 2024-03-08 江西联创电子有限公司 光学镜头

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021205A1 (ja) * 2016-07-25 2018-02-01 日本電産サンキョー株式会社 広角レンズ
JP2018522266A (ja) * 2016-07-08 2018-08-09 浙江舜宇光学有限公司 撮影用広角レンズ
JP2019066645A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 日本電産サンキョー株式会社 広角レンズ
US20190324232A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 Largan Precision Co., Ltd. Photographing optical lens assembly, imaging apparatus and electronic device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372789A (zh) * 2015-11-11 2016-03-02 苏州莱能士光电科技有限公司 一种无畸变高分辨率大视角无人机镜头光学系统
US10551593B2 (en) * 2016-04-08 2020-02-04 Young Optics Inc. Optical lens
CN107884913B (zh) 2016-09-30 2020-05-19 日本电产三协株式会社 广角镜头
JP6843633B2 (ja) * 2017-01-31 2021-03-17 日本電産サンキョー株式会社 撮像レンズ系
CN107436475A (zh) 2017-06-12 2017-12-05 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头
JP6364116B1 (ja) * 2017-10-19 2018-07-25 エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドＡａｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ．Ｌｔｄ． 撮像光学レンズ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018522266A (ja) * 2016-07-08 2018-08-09 浙江舜宇光学有限公司 撮影用広角レンズ
WO2018021205A1 (ja) * 2016-07-25 2018-02-01 日本電産サンキョー株式会社 広角レンズ
JP2019066645A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 日本電産サンキョー株式会社 広角レンズ
US20190324232A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 Largan Precision Co., Ltd. Photographing optical lens assembly, imaging apparatus and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
US11520141B2 (en) 2022-12-06
BR102020016122A2 (pt) 2021-07-27
TWI720901B (zh) 2021-03-01
US20210223545A1 (en) 2021-07-22
CN111123479A (zh) 2020-05-08
TW202129344A (zh) 2021-08-01
KR20210093725A (ko) 2021-07-28
EP3851895A1 (en) 2021-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102442815B1 (ko) 광학 렌즈
US8903232B1 (en) Optical attachment for reducing the focal length of an objective lens
US7443612B2 (en) Compact large aperture wide-angle lens and camera including compact large aperture wide-angle lens
JPH04267212A (ja) 超広角レンズ
JP2007279632A (ja) 超広角レンズ
CN112859299A (zh) 定焦镜头
JP3005905B2 (ja) 撮影レンズ
CN117452607A (zh) 光学镜头
WO2023109491A1 (zh) 车载镜头
CN216285930U (zh) 一种定焦镜头
CN211318866U (zh) 一种光学镜头
CN214845994U (zh) 定焦镜头
CN211402905U (zh) 一种广角光学成像镜头
CN113189747A (zh) 一种定焦镜头
CN113866962A (zh) 一种低畸变广角镜头
CN218848436U (zh) 一种定焦镜头
CN216901115U (zh) 一种定焦镜头
CN221200079U (zh) 一种定焦镜头
CN218298646U (zh) 一种定焦镜头
CN220419659U (zh) 一种大光圈镜头
CN218181195U (zh) 一种光学镜头
CN213581568U (zh) 一种定焦镜头
CN217587741U (zh) 一种光学成像镜头
CN113917674B (zh) 一种变焦镜头
CN218497245U (zh) 一种鱼眼镜头

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant