KR20160038266A - 촬상 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 갖고, 양면이 볼록한 형상인 제1 렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;를 배치하여 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 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 4매 이상의 렌즈로 렌즈 모듈을 구성하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 갖고, 양면이 볼록한 형상인 제1 렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈;를 배치하여 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에 의하면, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 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 표.
도 5는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선.
도 9는 도 6에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표.
도 10은 도 6에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도.
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선.
도 14는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표.
도 15는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도.
도 17 및 도 18은 도 16에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선.
도 19는 도 16에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표.
도 20은 도 16에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도.
도 22 및 도 23은 도 21에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선.
도 24는 도 21에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표.
도 25는 도 21에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표.
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.
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, 제4 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 4매의 렌즈를 포함한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계가 4매의 렌즈로만 구성되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 광량을 조절하기 위한 구경 조리개(Stop)를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 광학 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 제4 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어지고, 상기 광학 필터도 플라스틱 재질로 이루어지며, 상기 광학 필터의 아베수는 60보다 작다.
아울러, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 비구면을 가진다. 또한, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈는 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
여기서, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 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 제4 렌즈로 구성된 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 정/부/정/부의 굴절력을 가진다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계는 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 1을 만족한다.
[조건식 1]
BFL/f < 0.4
조건식 1에서 BFL은 상기 제4 렌즈의 상측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리이고, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 1의 상한을 벗어나게 되면, 소형화된 상기 촬상 광학계의 성능 구현에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 2를 만족한다.
[조건식 2]
TTL/D2 > 9.3
조건식 2에서 TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리이고, D2는 상기 제2 렌즈의 근축 영역에서의 두께이다.
조건식 2의 하한을 벗어나면 상기 촬상 광학계의 소형화에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 3을 만족한다.
[조건식 3]
1.1 < f12/f < 2.1
조건식 3에서 f12는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 합성 초점거리이고, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 3의 하한을 넘게 되면 굴절력이 지나치게 커지게 되어 구면수차의 보정이 어려워지고, 조건식 1의 상한을 넘게 되면 상기 촬상 광학계의 소형화에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 4를 만족한다.
[조건식 4]
R1/f > 0.5
조건식 4에서 R1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 4의 하한을 벗어나게 되면, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경이 지나치게 작아지게 되어 상기 촬상 광학계의 조립 공차에 민감해진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 5를 만족한다.
[조건식 5]
V1-V2 > 30
조건식 5에서 V1은 상기 제1 렌즈의 아베수이고, V2는 상기 제2 렌즈의 아베수이다.
조건식 5의 하한을 벗어나게 되면, 수차 보정에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 6을 만족한다.
[조건식 6]
0.65 < (R6-R7)/(R6+R7) < 0.85
조건식 6에서 R6은 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, R7은 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률반경이다.
조건식 6의 상한 및 하한을 벗어나게 되면, 수차 보정에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 7을 만족한다.
[조건식 7]
f/ImgH < 1.4
조건식 7에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, ImgH는 상기 이미지 센서의 상면의 대각 길이이다.
조건식 7의 상한을 벗어나게 되면, 수차 보정에 어려움이 있으며, 상기 촬상 광학계의 소형화에 어려움이 있다.
다음에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 설명한다.
상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 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 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상이다.
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.
한편, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈는 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 부연 설명하면, 상기 제3 렌즈의 제1 면과 제2 면은 상측으로 볼록한 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 양면이 오목한 형상일 수 있다.
이와는 달리, 상기 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제4 렌즈의 제1 면과 제2 면은 물체측으로 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.
또한, 상기 제4 렌즈는 제1 면에는 적어도 하나의 변곡점이 형성되며, 제2 면에도 적어도 하나의 변곡점이 형성된다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목하다가 가장자리로 갈수록 볼록한 형상일 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 다수의 렌즈가 수차 보정 기능을 수행하므로 수차 개선 성능을 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 슬림한 광학계를 구현할 수 있다.
또한, 상기 촬상 광학계의 조립 공차에 대한 민감도를 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 촬상 광학계는 플라스틱 재질로 모든 렌즈를 구성할 수 있으며, 이를 통해 렌즈 모듈의 제조 단가를 낮추고 제조효율을 높일 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) 및 제4 렌즈(140)를 구비하는 광학계를 포함하고, 광학 필터(150) 및 이미지 센서(160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표 1에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(110)의 물체측면으로부터 상기 이미지 센서(160)의 제1 면(상면)까지의 거리(OAL)는 2.30008 ㎜이고, 상기 제4 렌즈(140)의 상측면으로부터 상면까지의 거리(BFL)는 0.67493 ㎜이다.
그리고, 상기 제1 렌즈(110)의 초점거리(f1)는 1.46559 ㎜, 상기 제2 렌즈(120)의 초점거리(f2)는 -2.35985 ㎜, 상기 제3 렌즈(130)의 초점거리(f3)는 0.83796 ㎜, 상기 제4 렌즈(140)의 초점거리(f4)는 -0.84198 ㎜이며, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 1.705 ㎜이다.
Figure pat00002
또한, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반경(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe))은 도 4와 같다.
본 발명의 제1 실시예에서, 상기 제1 렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 상기 제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 상기 제3 렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 상기 제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 또한, 상기 제4 렌즈(40)의 제1 면 및 제2 면에는 각각 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(110) 내지 상기 제4 렌즈(140)의 각 면은 도 5에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 즉, 상기 제1 렌즈(110) 내지 제4 렌즈(140)는 각각 비구면을 포함한다.
또한, 이와 같이 구성된 상기 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) 및 제4 렌즈(240)를 구비하는 광학계를 포함하고, 광학 필터(250) 및 이미지 센서(260)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표 2에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(210)의 물체측면으로부터 상기 이미지 센서(260)의 제1 면(상면)까지의 거리(OAL)는 2.105 ㎜이고, 상기 제4 렌즈(240)의 상측면으로부터 상면까지의 거리(BFL)는 0.63056 ㎜이다.
그리고, 상기 제1 렌즈(210)의 초점거리(f1)는 1.3138 ㎜, 상기 제2 렌즈(220)의 초점거리(f2)는 -2.66549 ㎜, 상기 제3 렌즈(230)의 초점거리(f3)는 0.95488 ㎜, 상기 제4 렌즈(240)의 초점거리(f4)는 -0.83729 ㎜이며, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 1.705 ㎜이다.
Figure pat00003
또한, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반경(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe))은 도 9와 같다.
본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 상기 제2 렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 상기 제3 렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 상기 제4 렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 또한, 상기 제4 렌즈(240)의 제1 면 및 제2 면에는 각각 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(210) 내지 상기 제4 렌즈(240)의 각 면은 도 9에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 즉, 상기 제1 렌즈(210) 내지 제4 렌즈(240)는 각각 비구면을 포함한다.
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) 및 제4 렌즈(340)를 구비하는 광학계를 포함하고, 광학 필터(350) 및 이미지 센서(360)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표 3에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(310)의 물체측면으로부터 상기 이미지 센서(360)의 제1 면(상면)까지의 거리(OAL)는 2.29706 ㎜이고, 상기 제4 렌즈(340)의 상측면으로부터 상면까지의 거리(BFL)는 0.66418 ㎜이다.
그리고, 상기 제1 렌즈(310)의 초점거리(f1)는 1.4083 ㎜, 상기 제2 렌즈(320)의 초점거리(f2)는 -2.22256 ㎜, 상기 제3 렌즈(330)의 초점거리(f3)는 0.83721 ㎜, 상기 제4 렌즈(340)의 초점거리(f4)는 -0.8535 ㎜이며, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 1.705 ㎜이다.
Figure pat00004
또한, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반경(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe))은 도 14와 같다.
본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제1 렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 상기 제2 렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 상기 제3 렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 상기 제4 렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 또한, 상기 제4 렌즈(340)의 제1 면 및 제2 면에는 각각 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(310) 내지 상기 제4 렌즈(340)의 각 면은 도 15에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 즉, 상기 제1 렌즈(310) 내지 제4 렌즈(340)는 각각 비구면을 포함한다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 12 및 도 13에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 16 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(410), 제2 렌즈(420), 제3 렌즈(430) 및 제4 렌즈(440)를 구비하는 광학계를 포함하고, 광학 필터(450) 및 이미지 센서(460)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표 4에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(410)의 물체측면으로부터 상기 이미지 센서(460)의 제1 면(상면)까지의 거리(OAL)는 2.19084 ㎜이고, 상기 제4 렌즈(440)의 상측면으로부터 상면까지의 거리(BFL)는 0.65705 ㎜이다.
그리고, 상기 제1 렌즈(410)의 초점거리(f1)는 1.44163 ㎜, 상기 제2 렌즈(420)의 초점거리(f2)는 -2.35558 ㎜, 상기 제3 렌즈(430)의 초점거리(f3)는 0.82773 ㎜, 상기 제4 렌즈(440)의 초점거리(f4)는 -0.8554 ㎜이며, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 1.61001 ㎜이다.
Figure pat00005
또한, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반경(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe))은 도 19와 같다.
본 발명의 제4 실시예에서, 상기 제1 렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 상기 제2 렌즈(420)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 상기 제3 렌즈(430)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 상기 제4 렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 또한, 상기 제4 렌즈(440)의 제1 면 및 제2 면에는 각각 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(410) 내지 상기 제4 렌즈(440)의 각 면은 도 20에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 즉, 상기 제1 렌즈(410) 내지 제4 렌즈(440)는 각각 비구면을 포함한다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 17 및 도 18에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 21 내지 도 25를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(510), 제2 렌즈(520), 제3 렌즈(530) 및 제4 렌즈(540)를 구비하는 광학계를 포함하고, 광학 필터(550) 및 이미지 센서(560)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 표 5에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(510)의 물체측면으로부터 상기 이미지 센서(560)의 제1 면(상면)까지의 거리(OAL)는 2.64996 ㎜이고, 상기 제4 렌즈(540)의 상측면으로부터 상면까지의 거리(BFL)는 0.66438 ㎜이다.
그리고, 상기 제1 렌즈(510)의 초점거리(f1)는 1.57008 ㎜, 상기 제2 렌즈(520)의 초점거리(f2)는 -2.453 ㎜, 상기 제3 렌즈(530)의 초점거리(f3)는 0.87332 ㎜, 상기 제4 렌즈(540)의 초점거리(f4)는 -1.03785 ㎜이며, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 1.47995 ㎜이다.
Figure pat00006
또한, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반경(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe))은 도 24와 같다.
본 발명의 제5 실시예에서, 상기 제1 렌즈(510)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 상기 제2 렌즈(520)는 부의 굴절력을 가지며, 양면이 오목한 형상이다. 상기 제3 렌즈(530)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 상기 제4 렌즈(540)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 또한, 상기 제4 렌즈(540)의 제1 면 및 제2 면에는 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(510) 내지 상기 제4 렌즈(540)의 각 면은 도 25에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 즉, 상기 제1 렌즈(510) 내지 제4 렌즈(540)는 각각 비구면을 포함한다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 22 및 도 23에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
Figure pat00007
한편, 표 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 촬상 광학계는 앞서 설명한 조건식 1 내지 7을 만족한다는 것을 알 수 있고, 이를 통해 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 렌즈의 민감도를 개선시킬 수 있으며, 소형화의 요구를 만족시킬 수 있다.
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, 410, 510: 제1 렌즈
120, 220, 320, 420, 520: 제2 렌즈
130, 230, 330, 430, 530: 제3 렌즈
140, 240, 340, 440, 540: 제4 렌즈
150, 250, 350, 450, 550: 광학 필터
160, 260, 360, 460, 560: 이미지 센서

Claims (27)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖고, 양면이 볼록한 형상인 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 외부광이 통과하고, 플라스틱 재질로 제공되는 광학 필터;를 포함하는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 양면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함하고,
    조건식 1을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 1]
    BFL/f < 0.4
    (BFL은 상기 제4 렌즈의 상측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리)
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함하고,
    조건식 2를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 2]
    TTL/D2 > 9.3
    (TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, D2는 상기 제2 렌즈의 근축 영역에서의 두께)
  8. 제1항에 있어서,
    조건식 3을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 3]
    1.1 < f12/f < 2.1
    (f12는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 합성 초점거리, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리)
  9. 제1항에 있어서,
    조건식 4를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 4]
    R1/f > 0.5
    (R1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리)
  10. 제1항에 있어서,
    조건식 5를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 5]
    V1-V2 > 30
    (V1은 상기 제1 렌즈의 아베수, V2는 상기 제2 렌즈의 아베수)
  11. 제1항에 있어서,
    조건식 6을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 6]
    0.65 < (R6-R7)/(R6+R7) < 0.85
    (R6은 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률반경, R7은 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률반경)
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함하고,
    조건식 7을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 7]
    f/ImgH < 1.4
    (f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리, ImgH는 상기 이미지 센서의 상면의 대각 길이)
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광학 필터의 아베수는 60보다 작은 촬상 광학계.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈는 플라스틱 렌즈인 촬상 광학계.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물체측 면에는 적어도 하나의 변곡점이 형성되는 촬상 광학계.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 상측 면에는 적어도 하나의 변곡점이 형성되는 촬상 광학계.
  17. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖고, 양면이 볼록한 형상인 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 양면이 오목한 제2 렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서;를 포함하고,
    조건식 1을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 1]
    BFL/f < 0.4
    (BFL은 상기 제4 렌즈의 상측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리)
  18. 제17항에 있어서,
    조건식 2를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 2]
    TTL/D2 > 9.3
    (TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, D2는 상기 제2 렌즈의 근축 영역에서의 두께)
  19. 제17항에 있어서,
    조건식 3을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 3]
    1.1 < f12/f < 2.1
    (f12는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 합성 초점거리)
  20. 제17항에 있어서,
    조건식 4를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 4]
    R1/f > 0.5
    (R1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경)
  21. 제17항에 있어서,
    조건식 5를 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 5]
    V1-V2 > 30
    (V1은 상기 제1 렌즈의 아베수, V2는 상기 제2 렌즈의 아베수)
  22. 제17항에 있어서,
    조건식 6을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 6]
    0.65 < (R6-R7)/(R6+R7) < 0.85
    (R6은 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률반경, R7은 상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률반경)
  23. 제17항에 있어서,
    조건식 7을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 7]
    f/ImgH < 1.4
    (ImgH는 상기 이미지 센서의 상면의 대각 길이)
  24. 제17항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 통해 입사된 외부광이 통과하고, 플라스틱 재질로 제공되는 광학 필터;를 더 포함하며,
    상기 광학 필터의 아베수는 60보다 작은 촬상 광학계.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 물체측 면 및 상측 면에 각각 적어도 하나의 변곡점이 형성되는 촬상 광학계.
  26. 제17항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 양면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  27. 제17항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상인 촬상 광학계.
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