KR20090044002A - 초소형 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20090044002A KR1020070109848A KR20070109848A KR20090044002A KR 20090044002 A KR20090044002 A KR 20090044002A KR 1020070109848 A KR1020070109848 A KR 1020070109848A KR 20070109848 A KR20070109848 A KR 20070109848A KR 20090044002 A KR20090044002 A KR 20090044002A
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Abstract

모바일 폰용 카메라 등 초소형 광학기기에 적합한 초소형 촬상 광학계가 제공된다.
상기 광학계는, 양의 굴절력을 갖고 양 볼록의 제1 렌즈; 음의 굴절력을 갖고 상측 면이 상측으로 오목한 제2 렌즈; 음의 굴절력을 갖고 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3 렌즈; 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하며, 광축 방향 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[조건식 1] 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7, [조건식 2] 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
(여기서, f1 : 제1 렌즈의 초점거리, f : 전체 광학계의 유효 초점거리, TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리)
이와 같은 초소형 촬상 광학계에 의하면, 초소형이면서 각종 수차, 해상도 등 각종 광학적 특성이 우수한 광학계를 얻을 수 있게 된다.
촬상 광학계, 초소형, 고해상도, 비구면, 아베수, 굴절력

Description

초소형 촬상 광학계{Subminiature Optical System}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모바일 폰용 카메라, PC용 카메라 등 초소형 광학기기에 적합한 초소형 촬상 광학계에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일폰(휴대폰)은 초기에는 통신수단의 기능만을 가졌다. 하지만 그 사용이 증대됨에 따라 사진촬영 또는 화상 전송 내지 통신 등 요구되는 서비스가 다양해지고 있으며, 이에 따라 그 기능과 서비스가 진화를 거듭하고 있다. 최근에는 디지털 카메라 기술과 모바일폰 기술을 융합시킨 확장된 새로운 개념의 모바일 폰, 즉 소위 카메라폰(camera phone 또는 camera mobile phone)이 크게 각광을 받고 있다. 더 나아가 디지털 캠코더 기술을 모바일폰 기술에 융합시켜 수 십분 이상의 동화상 멀티미디어를 저장, 전송할 수 있는 소위 캠코더 모바일폰(camcorder mobile phone 또는 camcorder phone)도 개발되고 있다.
최근에는 모바일폰에 장착되는 카메라는 전자 스틸 카메라 수준의 성능을 요구하면서도 촬영 렌즈에 대해서는 소형화, 경량화, 저비용화를 강력하게 요구하고 있다. 최근 사용되고 있는 CCD나 CMOS 등의 이미지 센서는 픽셀의 크기(pixel size)가 점점 소형화되면서도 센서 자체의 크기가 증대하고 있으며 이러한 이미지 센서를 이용하는 촬상 광학계는 높은 해상력을 요구하고 있다.
또한, 모바일 폰, PC 등의 카메라에 장착되는 촬영렌즈는 소형화 / 저비용화를 만족시키기 위해 가능한 렌즈 매수를 줄여야 하지만, 렌즈의 매수가 적으면 설계에 대한 자유도가 적어지고 색수차 등 광학성능을 만족하기 어려워진다.
따라서, 고해상도를 구현할 수 있으면서도 소형화 가능한 초소형 촬상 광학계가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, CCD나 CMOS 등의 이미지 센서를 이용하는 모바일 폰용 카메라, PC 카메라 등 초소형 광학기기에 적합한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 고해상도를 구현할 수 있고 색수차 등 각종 수차가 개선된 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 후초점 거리를 길게 하여 광학기기에 용이하게 설치할 수 있는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 다수의 플라스틱 렌즈를 사용하여 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고, 제조비용이 적게 드는 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 비구면 렌즈를 사용하여 고해상도를 얻을 수 있고 각종 광학적 특성이 우수한 초소형 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 양의 굴절력을 갖고 양 볼록의 제1 렌즈; 음의 굴절력을 갖고 상측 면이 상측으로 오목한 제2 렌즈; 음의 굴절력을 갖고 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3 렌즈; 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;를 포함하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하며, 광축 방향 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7
[조건식 2] 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
여기서, f1 : 제1 렌즈의 초점거리
f : 전체 광학계의 유효 초점거리
TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리
또한 바람직하게, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 3을 만족할 수 있다.
[조건식 3] 0.35 ＜ r1 / f ＜ 0.55
여기서, r1 : 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
바람직하게, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈의 아베수(Abbe number)에 관하여 다음의 조건식 4 내지 6을 만족할 수 있다.
[조건식 4] 25 ＜ v1 - v2 ＜ 40
[조건식 5] 25 ＜ v1 - v3 ＜ 40
[조건식 6] -5 ＜ v3 - v2 ＜ 15
여기서, v1 : 제1 렌즈의 아베수
v2 : 제2 렌즈의 아베수
v3 : 제3 렌즈의 아베수
더욱 바람직하게, 상기 제3 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 7을 만족하며, 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 8을 만족할 수 있다.
[조건식 7] 10 ＜ ｜f3｜/ f
[조건식 8] 0.2 ＜ ｜r5｜/ f ＜ 5
여기서, f3 : 제3 렌즈의 초점거리(f3＜0)
r5 : 제3 렌즈의 물체측면의 곡률 반경(r5＜0)
또한 바람직하게, 상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 9를 만족하고, 상기 제4 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 10을 만족하고, 상기 제4 렌즈의 상측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 11을 만족할 수 있다.
[조건식 9] 2 ＜ ｜f4｜/ f
[조건식 10] 0.2 ＜ ｜r7｜/ f ＜ 0.7
[조건식 11] 0.2 ＜ r8 / f ＜ 25
여기서, f4 : 제4 렌즈의 초점거리(f4＜0 )
r7 : 제4 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
r8 : 제4 렌즈의 상측 면의 곡률 반경
한편, 상기 제1 렌즈는 글래스 또는 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 제2 내지 제4 렌즈는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제3 렌즈는 각각 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 형성될 수 있다.
다른 측면으로서, 본 발명은 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하고, 광축 방향 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 만족하며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 3을 만족하는 초소형 촬상 광학계를 제공한다.
[조건식 1] 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7
[조건식 2] 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
[조건식 3] 0.35 ＜ r1 / f ＜ 0.55
여기서, f1 : 제1 렌즈의 초점거리
f : 전체 광학계의 유효 초점거리
TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리
바람직하게, 상기 제1 렌즈는 양 볼록의 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈는 상측 면이 상측으로 오목한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, CCD나 CMOS 등의 이미지 센서를 이용하는 모바일 폰용 카메라, PC 카메라 등 초소형 광학기기에 적합하다는 효과가 있게 된다. 특히, 본 발명에 의하면 전장이 짧은 동시에 후초점 거리는 충분히 확보하여 소형화가 가능하고, 모듈로 제작이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 제1 렌즈에 저분산 렌즈를 사용하고 제2 및 제3 렌즈에 고분산 렌즈를 배치하여 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명에 의하면 각각의 굴절면의 곡률반경을 조절하고 비구면을 사용함으로써 각종 수차를 최소화하고 고해상도, 고선명도의 화상을 얻을 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 다수의 플라스틱 렌즈를 사용함으로써 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 제작이 용이하여 대량생산이 가능하고, 제조비용이 적게 든다는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계의 제1 실시예를 도시한 렌즈 구성도이다. 이하의 렌즈 구성도에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 촬상 광학계는
양의 굴절력을 갖고 양 볼록 형상의 제1 렌즈(L1)와, 음의 굴절력을 갖고 상측 면이 상측으로 오목한 제2 렌즈(L2)와, 음의 굴절력을 갖고 상측으로 볼록한 메 니스커스 형상의 제3 렌즈(L3)와, 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)에는 개구 조리개(AS)가 구비된다.
한편, 상기 제4 렌즈(L4)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등에 대응하는 광학적 필터(OF)가 구비될 수 있다. 또한, 상면(IP)은 CCD, CMOS 등의 이미지 센서에 해당한다.
본 발명에 의한 초소형 촬상 광학계에서는 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 강한 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2) 및 약한 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)의 아베수와 차이를 크게 하여 색수차를 감소시킨다.　 즉, 제1 렌즈(L1)에 글래스 또는 플라스틱 재질의 저분산 렌즈를 사용하고, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)에 플라스틱 재질의 고분산 렌즈를 배치하여 색수차를 효과적으로 보정하게 된다.
또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 파워를 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4)보다 상대적으로 크게 함으로써 광학계의 소형화를 도모하며, 비구면과 굴절면의 곡률반경을 최적화하여 수차특성이 우수하고, 고해상도, 고선명도를 얻을 수 있는 광학계를 제공한다.
특히, 비구면 렌즈를 사용함으로써 렌즈의 해상력을 향상시킴과 동시에 왜곡수차, 구면수차를 감소시킬 수 있으며, 컴팩트하고 광학적 특성이 우수한 광학계를 구현할 수 있게 된다.
또한, 일부 렌즈를 플라스틱 재질로 형성함으로써 비구면 렌즈를 값싸고 용이 하게 제작할 수 있게 된다.
그리고, 후초점 거리를 충분히 확보하여 카메라 모듈의 제작이 용이하도록 한다.
이와 같은 전체적인 구성 하에서 다음의 조건식 1 내지 11의 작용효과에 대해 살펴본다.
[조건식 1]　 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7
여기서, f1은 제1 렌즈(L1)의 초점거리이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 1은 제1 렌즈(L1)의 굴절력에 관한 조건이다.
조건식 1의 상한을 벗어나 f1이 커지면 제1 렌즈(L1)의 굴절력이 작아지게 되고, 이로 인해 전장 길이가 길어져 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 상반된다.
반대로, 조건식 1의 하한을 벗어나 f1이 작아지면, 소형화의 관점에서는 유리하지만 수차 보정이 어려워진다.
[조건식 2]　 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
여기서, TL은 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)으로부터 상면(IP) 까지의 거리이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 2는 전체 광학계의 광축방향 치수를 규정하는 것으로 소형화에 대한 조건이다. 상기 조건식 2의 상한을 넘는다면 각종 수차의 보정면에서는 유리하나 전장 길이가 길어져 본 발명의 특징인 초소형이라는 관점에 상반된다. 또한, 조건식 2의 하한을 벗어나면 전장길이가 너무 짧아지기 때문에 광학계에 요구되는 광학적 특성을 만족하기 어려워지며 제작공차가 커져 광학계의 성능이 저하된다.
[조건식 3]　 0.35 ＜ r1 / f ＜ 0.55
여기서, r1은 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)의 곡률 반경이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 3의 제1 렌즈(L1)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 3의 상한을 넘어 r1이 커진다면, 제1 렌즈(L1)의 파워가 작아져 소형화에 반하게 되며, 구면수차가 많이 발생하여 고화질의 화상을 얻기 어려워지고, 왜곡수차도 많이 발생하게 된다.　 반대로, 하한을 벗어나 r1이 작아지면 가공이 곤란해져 공차에 큰 영향을 받게 되며, 구면수차와 색수차가 커진다.
[조건식 4]　 25 ＜ v1 - v2 ＜ 40
[조건식 5]　 25 ＜ v1 - v3 ＜ 40
[조건식 6]　 -5 ＜ v3 - v2 ＜ 15
여기서, v1은 제1 렌즈(L1)의 아베수(Abbe number)이고, v2는 제2 렌즈(L2)의 아베수이며, v3는 제3 렌즈(L3)의 아베수이다.
조건식 4 내지 6은 색수차의 보정을 위한 조건이다.
조건식 4와 5의 하한을 벗어나면 제1 렌즈(L1)의 아베수와 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)의 아베수의 차이가 적게 되어 색수차가 커져 고화소의 촬상 광학계에 적용하기 어려워진다.　 반대로, 조건식 4와 5의 상한을 벗어나 제1 렌즈(L1)의 아베수와 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)의 아베수의 차이가 크게 되면 렌즈의 재료비가 증가하게 된다.
또한, 조건식 6은 조건식 4와 5를 만족하기 위해 제1 렌즈(L1)보다 상대적으로 고분산 렌즈로 이루어지는 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)의 아베수의 차이를 한정한다.　 조건식 6의 상한을 벗어나게 되면 제3 렌즈(L3)가 양의 굴절력을 갖게 되므로 제3 렌즈(L3)가 음의 굴절력을 갖는 본 발명의 취지에서 벗어나게 되고, 반대로 조건식 6의 하한을 벗어나게 되면 제3 렌즈(L3)의 분산이 제2 렌즈(L2)보다 과도하게 커지게 되어 색수차의 보정이 어렵게 된다.
[조건식 7]　 10 ＜ ｜ f3 ｜/ f
여기서, f3은 제3 렌즈(L3)의 초점거리(f3＜0)이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 7은 약한 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)의 굴절력에 관한 조건이다.
조건식 7의 하한을 벗어나게 되면 전체 광학계의 유효 초점거리를 적정 수준으로 유지하기 위해서는 제4 렌즈(L4)가 양의 굴절력을 가지게 되므로, 본 발명의 취지에 반하게 된다.
[조건식 8]　 0.2 ＜ ｜ r5 ｜/ f ＜ 5
여기서,　 r5는 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(5)의 곡률 반경(r5＜0)이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 8은 제3 렌즈(L3)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 8의 상한을 벗어나게 되면 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)가 근접하여 제조상의 공차 민감도가 증가하게 되고, 반대로 조건식 8의 하한을 벗어나게 되면 왜곡 수차의 보정이 어렵게 된다.
[조건식 9]　 2 ＜ ｜ f4 ｜/ f
여기서, f4는 제4 렌즈(L4)의 초점거리(f4＜0 )이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 9는 제4 렌즈(L4)의 굴절력에 관한 조건이다.
조건식 9의 하한을 벗어나게 되면 제3 렌즈(L3)가 양의 굴절력을 갖게 되어 본 발명의 취지에 반하게 된다.
[조건식 10]　 0.2 ＜ ｜ r7 ｜/ f ＜ 0.7
여기서, r7은 제4 렌즈(L4)의 물체측 면(7)의 곡률 반경이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 10은 제4 렌즈(L4)의 물체측 면(7)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 10의 상한을 벗어나게 되면 축 부근 필드의 성능 확보가 어렵게 되고, 반대로 조건식 10의 하한을 벗어나게 되면 비구면의 형상가공이 난이하고 축 부근 필드에서 결상된 이미지가 제4 렌즈(L4)의 제작 공차에 민감하게 된다.
[조건식 11]　 0.2 ＜ r8 / f ＜ 25
여기서, r8은 제4 렌즈(L4)의 상측 면(8)의 곡률 반경이고, f는 전체 광학계의 유효 초점거리이다.
조건식 11은 제4 렌즈(L4)의 상측 면(8)의 형상에 관한 조건이다.
조건식 11은 제4 렌즈(L4)의 상측 면(8)의 형상을 규정하는 것으로서, 조건식 11의 상한과 하한을 벗어나면 이미지 센서와 매칭(matching)이 어려워져 주변광량이 적어진다.　 또한, 조건식 11의 하한을 벗어나 r8가 작아지면 가공이 곤란해져 공차에 큰 영향을 받게 되고 렌즈 제작시 가격이 상승하게 된다.
이하, 구체적인 수치 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 살펴본다.
이하의 제1 내지 제3 실시예는 모두 전술한 바와 같이, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖고 양 볼록 형상의 제1 렌즈(L1)와, 음의 굴절력을 갖고 상측 면이 상측으로 오목한 제2 렌즈(L2)와, 음의 굴절력을 갖고 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3 렌즈(L3)와, 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 포함하며, 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)에는 개구 조리개(AS)가 구비된다. 또한, 제4 렌즈(L4)와 상면(IP) 사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등에 대응하는 광학적 필터(OF)가 구비되며, 상면(IP)은 CCD, CMOS 등의 이미지 센서에 해당한다.
이하의 각 실시예에서 사용되는 비구면은 공지의 수학식 1로부터 얻어지며, 코닉(Conic) 상수(K) 및 비구면 계수(A,B,C,D,E)에 사용되는 'E 및 이에 이어지는 숫자'는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을, E-02는 10-2을 나타낸다.
Figure 112007078083142-PAT00001
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
r : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경
K : 코닉(Conic) 상수
A,B,C,D,E,F : 비구면 계수
[제1 실시예 ]
하기의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 촬상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 2(a) 내지 2(c)는 표 1 및 도 1에 도시된 광학계의 각종 수차도를 나타낸다. 한편, 이하의 비점수차도면의 "S"는 새지털(sagittal), "T"는 탄젠셜(tangential)을 나타낸다.
제1 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.8이고, 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리(TL)는 5.07㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.5273㎜이고, 후초점거리(BFL)는 1.1048㎜이다. 또한, 제1 렌즈의 초점거리(f1)는 2.58㎜, 제2 렌즈의 초점거리(f2)는 -4.96㎜, 제3 렌즈의 초점거리(f3)는 -206.12㎜, 제4 렌즈의 초점거리(f4)는 -26.57㎜이다.
Figure 112007078083142-PAT00002
표 1에서 *는 비구면을 나타내며, 제1 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(3)과 상측 면(4), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(5)과 상측 면(6), 제4 렌즈(L4)의 물체측 면(7)과 상측 면(8)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제1 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 2와 같다.
Figure 112007078083142-PAT00003
[제2 실시예 ]
하기의 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 촬상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 4(a) 내지 4(c)는 표 3 및 도 3에 도시된 광학계의 각종 수차도를 나타낸다.
제2 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.8이고, 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리(TL)는 5.25㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.561㎜이고, 후초점거리(BFL)는 1.1567㎜이다. 또한, 제1 렌즈의 초점거리(f1)는 2.85㎜, 제2 렌즈의 초점거리(f2)는 -5.32㎜, 제3 렌즈의 초점거리(f3)는 -1000628㎜, 제4 렌즈의 초점거리(f4)는 -3193㎜이다.
Figure 112007078083142-PAT00004
표 3에서 *는 비구면을 나타내며, 제2 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(3)과 상측 면(4), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(5)과 상측 면(6), 제4 렌즈(L4)의 물체측 면(7)과 상측 면(8)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제2 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 4와 같다.
Figure 112007078083142-PAT00005
[제3 실시예 ]
하기의 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 광학계의 수치예를 나타내고 있다. 또한, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 촬상 광학계의 렌즈 배치를 나타내는 렌즈구성도이고, 도 6(a) 내지 6(c)는 표 5 및 도 5에 도시된 광학계의 각종 수차도를 나타낸다.
제3 실시예의 경우, F 넘버(FNo)는 2.8이고, 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리(TL)는 4.87㎜, 광학계의 유효초점거리(f)는 4.3827㎜이고, 후초점거리(BFL)는 0.9694㎜이다. 또한, 제1 렌즈의 초점거리(f1)는 2.55㎜, 제2 렌즈의 초점거리(f2)는 -5.06㎜, 제3 렌즈의 초점거리(f3)는 -501238㎜, 제4 렌즈의 초점거리(f4)는 -18.67㎜이다.
Figure 112007078083142-PAT00006
표 5에서 *는 비구면을 나타내며, 제3 실시예의 경우 제1 렌즈(L1)의 물체측 면(1)과 상측면(2), 제2 렌즈(L2)의 물체측 면(3)과 상측 면(4), 제3 렌즈(L3)의 물체측 면(5)과 상측 면(6), 제4 렌즈(L4)의 물체측 면(7)과 상측 면(8)이 비구면으로 이루어진다.
수학식 1에 의한 제3 실시예의 비구면 계수의 값은 다음의 표 6과 같다.
Figure 112007078083142-PAT00007
이상의 실시예를 통하여 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 수차의 특성이 우수한 광학계를 얻을 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
한편, 상기한 제1 내지 제3 실시예에 대한 조건식 1 내지 11의 값은 다음의 표 7과 같다.
Figure 112007078083142-PAT00008
상기의 표 7에서와 같이 본 발명의 제1 내지 제3 실시예는 조건식 1 내지 11을 만족하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초소형 촬상 광학계의 렌즈구성도.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초소형 광학계의 렌즈구성도.
도 4는 도 3에 도시된 제2 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 초소형 광학계의 렌즈구성도.
도 6은 도 5에 도시된 제3 실시예의 제 수차도를 도시한 것으로,
(a)는 구면수차, (b)는 비점수차, (c)는 왜곡.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
L1...제1 렌즈 L2...제2 렌즈
L3...제3 렌즈 L4...제4 렌즈
AS...개구 조리개 OF...광학적 필터
IP...상면
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11...면 번호

Claims (12)

  1. 양의 굴절력을 갖고 양 볼록의 제1 렌즈;
    음의 굴절력을 갖고 상측 면이 상측으로 오목한 제2 렌즈;
    음의 굴절력을 갖고 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3 렌즈; 및
    음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;
    를 포함하는 초소형 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하며, 광축 방향 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 1] 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7
    [조건식 2] 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
    여기서, f1 : 제1 렌즈의 초점거리
    f : 전체 광학계의 유효 초점거리
    TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 3] 0.35 ＜ r1 / f ＜ 0.55
    여기서, r1 : 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 제2 렌즈의 아베수(Abbe number)에 관하여 다음의 조건식 4 내지 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 4] 25 ＜ v1 - v2 ＜ 40
    [조건식 5] 25 ＜ v1 - v3 ＜ 40
    [조건식 6] -5 ＜ v3 - v2 ＜ 15
    여기서, v1 : 제1 렌즈의 아베수
    v2 : 제2 렌즈의 아베수
    v3 : 제3 렌즈의 아베수
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 7을 만족하며, 상기 제3 렌 즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 8을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 7] 10 ＜ ｜f3｜/ f
    [조건식 8] 0.2 ＜ ｜r5｜/ f ＜ 5
    여기서, f3 : 제3 렌즈의 초점거리(f3＜0)
    r5 : 제3 렌즈의 물체측면의 곡률 반경(r5＜0)
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 9를 만족하고, 상기 제4 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 10을 만족하고, 상기 제4 렌즈의 상측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 11을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 9] 2 ＜ ｜f4｜/ f
    [조건식 10] 0.2 ＜ ｜r7｜/ f ＜ 0.7
    [조건식 11] 0.2 ＜ r8 / f ＜ 25
    여기서, f4 : 제4 렌즈의 초점거리(f4＜0 )
    r7 : 제4 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
    r8 : 제4 렌즈의 상측 면의 곡률 반경
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 글래스 또는 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 제2 내지 제4 렌즈는 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 렌즈는 각각 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
  9. 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈;
    음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 및
    음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;
    를 포함하며,
    상기 제1 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 1을 만족하고, 광축 방향 치수에 관하여 다음의 조건식 2를 만족하며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 3을 만족하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 1] 0.5 ＜ f1 / f ＜ 0.7
    [조건식 2] 1.0 ＜ TL / f ＜ 1.3
    [조건식 3] 0.35 ＜ r1 / f ＜ 0.55
    여기서, f1 : 제1 렌즈의 초점거리
    f : 전체 광학계의 유효 초점거리
    TL : 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 7을 만족하며, 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 8을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 7] 10 ＜ ｜f3｜/ f
    [조건식 8] 0.2 ＜ ｜r5｜/ f ＜ 5
    여기서, f3 : 제3 렌즈의 초점거리(f3＜0)
    r5 : 제3 렌즈의 물체측면의 곡률 반경(r5＜0)
    r1 : 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 굴절력에 관하여 다음의 조건식 9를 만족하고, 상기 제4 렌 즈의 물체측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 10을 만족하고, 상기 제4 렌즈의 상측 면의 형상에 관하여 다음의 조건식 11을 만족하는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
    [조건식 9] 2 ＜ ｜f4｜/ f
    [조건식 10] 0.2 ＜ ｜r7｜/ f ＜ 0.7
    [조건식 11] 0.2 ＜ r8 / f ＜ 25
    여기서, f4 : 제4 렌즈의 초점거리(f4＜0 )
    r7 : 제4 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경
    r8 : 제4 렌즈의 상측 면의 곡률 반경
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 양 볼록의 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈는 상측 면이 상측으로 오목한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초소형 촬상 광학계.
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