KR20170090204A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20170090204A
KR20170090204A KR1020160010776A KR20160010776A KR20170090204A KR 20170090204 A KR20170090204 A KR 20170090204A KR 1020160010776 A KR1020160010776 A KR 1020160010776A KR 20160010776 A KR20160010776 A KR 20160010776A KR 20170090204 A KR20170090204 A KR 20170090204A
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Abstract

본 발명의 촬상 광학계는 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제7렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 상기 제7렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순서대로 배치된다.

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 7매 렌즈로 구성된 촬상 광학계에 관한 것이다.
무인항공기용 감시카메라는 감시하는 영역이 넓고 감시대상까지의 거리가 상당히 크므로, 넓은 화각을 가지면서 고해상도를 구현할 수 있는 촬상 광학계가 필요하다. 비슷한 예로, 차량용 감시카메라는 차량 전면 및 후면에서 빠르게 이동하는 차량을 촬영해야 하므로, 고해상도를 구현할 수 있는 촬상 광학계가 필요하다.
유리 재질로 구성된 촬상 광학계는 고해상도를 갖는 카메라를 구현할 수 있다. 그러나 유리 재질로 구성된 촬상 광학계는 플라스틱 재질로 구성된 촬상 광학계에 비해 상당한 중량을 가지므로, 소형 단말기에 탑재하기 어렵다.
이와 달리 플라스틱 재질로 구성된 촬상 광학계는 경량화가 가능하다. 그러나 플라스틱 재질의 촬상 광학계는 유리 재질의 촬상 광학계에 비해 높은 해상도를 구현하기 어렵다. 따라서, 고해상도를 구현하면서도 경량화가 가능한 촬상 광학계의 개발이 필요하다.
JP 2015-203792 A US 2015-0070783 A1 US 2015-0247993 A1 US 2015-0268448 A1
본 발명은 고해상도의 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 촬상 광학계는 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및 부의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제7렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 상기 제7렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순서대로 배치된다.
본 발명은 소형 단말기에 탑재할 수 있는 고해상도의 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 4는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 7은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 8은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 10은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 11은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 12는 도 9에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 14는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선을 나타낸 그래프
도 15는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표
도 16은 도 13에 도시된 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 표
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
아울러, 본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제7렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), OAL, Img HT(상면의 대각길이의 1/2), 초점거리의 단위는 모두 ㎜ 이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, OAL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.
제1렌즈 내지 제7렌즈는 공기와 다른 굴절률을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제7렌즈는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진다. 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 적어도 하나는 비구면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 제7렌즈만이 비구면 형상일 수 있다. 또한, 제1렌즈 내지 제7렌즈는 적어도 하나의 면이 비구면 형상일 수 있다. 여기서, 각 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure pat00001
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, K는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다.
촬상 광학계는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 7매의 렌즈를 포함한다. 다음에서는 촬상 광학계를 구성하는 제1렌즈 내지 제7렌즈를 상세히 설명한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다. 제1렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제1렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제1렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 초점거리는 6.0 ~ 8.0 범위에서 선택될 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 제2렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제2렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제2렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈의 초점거리는 3.5 ~ 5.5 범위에서 선택될 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 제3렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제3렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제3렌즈는 높은 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈의 굴절률은 1.60 이상일 수 있다. 제3렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 초점거리는 -6.0 ~ -4.0 범위에서 선택될 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 제4렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 제4렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제4렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제4렌즈는 높은 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈의 굴절률은 1.60 이상일 수 있다. 제4렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈의 초점거리는 12.0 ~ 17.0 범위에서 선택될 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 제5렌즈는 적어도 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 물체 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제5렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제5렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제5렌즈는 높은 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈의 굴절률은 1.60 이상일 수 있다. 제5렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈의 초점거리는 -90.0 이하의 범위에서 선택될 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 제6렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제6렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제6렌즈는 변곡점을 갖는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 제6렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제6렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제6렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제6렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈의 초점거리는 -90.0 이하의 범위에서 선택될 수 있다.
제7렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제7렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 제7렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제7렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제7렌즈는 변곡점을 갖는 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈의 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 제7렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제7렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제7렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다. 제7렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제7렌즈의 초점거리는 -15.0 이상의 범위에서 선택될 수 있다.
촬상 광학계는 조리개를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 제1렌즈의 물체 측면에 배치되는 제1조리개를 포함할 수 있다. 아울러, 촬상 광학계는 제2렌즈와 제3렌즈의 사이에 배치되는 제2조리개를 더 포함할 수 있다.
촬상 광학계는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서를 구성하는 픽셀의 단위크기는 1.12 ㎛ 이하일 수 있다. 이미지 센서는 상면을 형성한다.
촬상 광학계는 필터를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 제7렌즈와 이미지 센서 사이에 배치되는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 제1렌즈 내지 제7렌즈를 통해 입사되는 입사광으로부터 일부 파장을 차단한다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다.
촬상 광학계는 아래의 조건식들을 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0 < f1/f < 2.0
[조건식 2] V1 - V2 < 25
[조건식 3] 25 < V1 - V3 < 45
[조건식 4] 25 < V1 - V5 < 45
[조건식 5] 0 < f2/f < 1.5
[조건식 6] -3.0 < f3/f < -1.0
[조건식 7] 3.0 < |f4/f|
[조건식 8] f5/f < 0
[조건식 9] f6/f < 0
[조건식 10] f7/f < 0
[조건식 11] OAL/f < 1.4
[조건식 12] 1.3 < f1/f2
[조건식 13] -2.0 < f2/f3 < 0
[조건식 14] BFL/f < 0.4
[조건식 15] D12/f < 0.1
[조건식 16] 0.2 < r7/f < 1.5
[조건식 17] r11/f < 0
상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 제1렌즈의 초점거리이고, f2는 제2렌즈의 초점거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, f4는 제4렌즈의 초점거리이고, f5는 제5렌즈의 초점거리이고, f6은 제6렌즈의 초점거리이고, f7은 제7렌즈의 초점거리이고, V1은 제1렌즈의 아베수이고, V2는 제2렌즈의 아베수이고, V3은 제3렌즈의 아베수이고, V5는 제5렌즈의 아베수이고, OAL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, BFL은 제7렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, D12는 제1렌즈의 상 측면으로부터 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, r7은 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이고, r11은 제5렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다.
조건식 1은 제1렌즈의 굴절력을 한정하기 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 1의 수치범위를 벗어나는 제1렌즈는 다른 렌즈들의 굴절력 분배를 어렵게 할 수 있다.
조건식 2 내지 4는 촬상 광학계의 색수차를 개선하기 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 2 내지 4의 수치범위를 벗어나는 촬상 광학계는 색수차 개선이 어렵다.
조건식 5 내지 7은 촬상 광학계의 수차를 개선하기 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 5 내지 7의 수치범위를 벗어나는 촬상 광학계는 제2렌즈 내지 제4렌즈의 굴절력이 너무 크거나 작아서 수차 보정이 어렵다.
조건식 8 내지 10은 촬상 광학계의 굴절력을 한정하기 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 8 내지 10의 수치범위를 벗어나는 제5렌즈 내지 제7렌즈는 촬상 광학계의 설계를 어렵게 한다.
조건식 11 및 14는 촬상 광학계의 소형화를 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 11 및 14의 수치범위를 벗어나는 촬상 광학계는 제1렌즈로부터 상면까지의 거리가 너무 길어서 소형화가 어렵다.
조건식 12 및 13은 촬상 광학계의 수차를 개선하기 위한 관계식이다. 예를 들어, 조건식 12 및 13의 수치범위를 벗어나는 촬상 광학계는 제1렌즈 내지 제3렌즈 중 특정 렌즈의 굴절력이 너무 커서서 수차 특성을 악화시킬 수 있다.
조건식 14 내지 17은 촬상 광학계의 수차특성을 개선하기 위한 관계식이다.
위와 같은 조건식들을 만족하는 촬상 광학계는 밝은 화상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 1.80 이하의 F No.를 갖는다. 아울러. 본 촬상 광학계는 13 Mega이상의 해상도를 구현할 수 있다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160), 제7렌즈(170)로 구성되는 광학계를 포함한다. 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)는 물체 측으로부터 상면(190) 방향으로 순서대로 배치된다. 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)는 근축 영역(paraxial region)에서 이웃한 렌즈와 접촉하지 않는다.
촬상 광학계(100)는 필터(180), 이미지 센서를 포함한다. 필터(180)는 제7렌즈(170)와 이미지 센서 사이에 배치된다. 이미지 센서는 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)에 의해 굴절된 빛을 전기적 신호로 변환하며, 촬상 광학계(100)에 필요한 상면(190)을 제공한다.
촬상 광학계(100)는 하나 이상의 조리개(ST1, ST2)를 포함한다. 제1조리개(ST1)는 제1렌즈의 물체 측에 배치되고, 제2조리개(ST2)는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치된다. 참고로, 제2조리개(ST2)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
본 실시 예에서, 제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(160)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(160)의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성된다. 제7렌즈(170)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제7렌즈(170)의 양면에 하나 이상의 변곡점이 형성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 참고로, 도 2에 기재된 IMG HT는 상면의 대각길이의 1/2을 의미한다. 본 실시 예에서 IMG HT는 3.51이다. 도 3 및 도 4는 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 5를 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260), 제7렌즈(270)로 구성되는 광학계를 포함한다. 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)는 물체 측으로부터 상면(290) 방향으로 순서대로 배치된다. 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)는 근축 영역(paraxial region)에서 이웃한 렌즈와 접촉하지 않는다.
촬상 광학계(200)는 필터(280), 이미지 센서를 포함한다. 필터(280)는 제7렌즈(270)와 이미지 센서 사이에 배치된다. 이미지 센서는 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)에 의해 굴절된 빛을 전기적 신호로 변환하며, 촬상 광학계(200)에 필요한 상면(290)을 제공한다.
촬상 광학계(200)는 하나 이상의 조리개(ST1, ST2)를 포함한다. 제1조리개(ST1)는 제1렌즈의 물체 측에 배치되고, 제2조리개(ST2)는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치된다. 참고로, 제2조리개(ST2)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
본 실시 예에서, 제1렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(260)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(260)의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성된다. 제7렌즈(270)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제7렌즈(270)의 양면에 하나 이상의 변곡점이 형성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 본 실시 예에서 IMG HT는 도 6에 도시된 바와 같이 3.51이다. 도 7 및 도 8은 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 9를 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360), 제7렌즈(370)로 구성되는 광학계를 포함한다. 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)는 물체 측으로부터 상면(390) 방향으로 순서대로 배치된다. 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)는 근축 영역(paraxial region)에서 이웃한 렌즈와 접촉하지 않는다.
촬상 광학계(300)는 필터(380), 이미지 센서를 포함한다. 필터(380)는 제7렌즈(370)와 이미지 센서 사이에 배치된다. 이미지 센서는 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)에 의해 굴절된 빛을 전기적 신호로 변환하며, 촬상 광학계(300)에 필요한 상면(390)을 제공한다.
촬상 광학계(300)는 하나 이상의 조리개(ST1, ST2)를 포함한다. 제1조리개(ST1)는 제1렌즈의 물체 측에 배치되고, 제2조리개(ST2)는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치된다. 참고로, 제2조리개(ST2)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
본 실시 예에서, 제1렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(360)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(360)의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성된다. 제7렌즈(370)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제7렌즈(370)의 양면에 하나 이상의 변곡점이 형성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 10에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 본 실시 예에서 IMG HT는 도 10에 도시된 바와 같이 3.50이다. 도 11 및 도 12는 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
도 13을 참조하여 제4실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(400)는 제1렌즈(410), 제2렌즈(420), 제3렌즈(430), 제4렌즈(440), 제5렌즈(450), 제6렌즈(460), 제7렌즈(470)로 구성되는 광학계를 포함한다. 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)는 물체 측으로부터 상면(490) 방향으로 순서대로 배치된다. 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)는 근축 영역(paraxial region)에서 이웃한 렌즈와 접촉하지 않는다.
촬상 광학계(400)는 필터(480), 이미지 센서를 포함한다. 필터(480)는 제7렌즈(470)와 이미지 센서 사이에 배치된다. 이미지 센서는 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)에 의해 굴절된 빛을 전기적 신호로 변환하며, 촬상 광학계(400)에 필요한 상면(490)을 제공한다.
촬상 광학계(400)는 하나 이상의 조리개(ST1, ST2)를 포함한다. 제1조리개(ST1)는 제1렌즈의 물체 측에 배치되고, 제2조리개(ST2)는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치된다. 참고로, 제2조리개(ST2)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
본 실시 예에서, 제1렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(420)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(430)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(460)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(460)의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성된다. 제7렌즈(470)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제7렌즈(470)의 양면에 하나 이상의 변곡점이 형성된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 14에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 본 실시 예에서 IMG HT는 도 14에 도시된 바와 같이 3.51이다. 도 15 및 도 16은 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 특성을 나타내는 표이다.
표 1은 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식 값을 나타낸다.
Figure pat00002
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400 촬상 광학계
110, 210, 310, 410 제1렌즈
120, 220, 320, 420 제2렌즈
130, 230, 330, 430 제3렌즈
140, 240, 340, 440 제4렌즈
150, 250, 350, 450 제5렌즈
160, 260, 360, 460 제6렌즈
170, 270, 370, 470 제7렌즈
180, 280, 380. 480 (적외선 차단) 필터
190, 290, 390, 490 이미지 센서 또는 상면

Claims (16)

  1. 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제4렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제5렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및
    부의 굴절력을 가지며, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제7렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제7렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순서대로 배치되는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제7렌즈는 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 0 < f1/f < 2.0
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리이다)
  10. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 0 < f2/f < 1.5
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f2는 상기 제2렌즈의 초점거리이다)
  11. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] -3.0 < f3/f < -1.0
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f3은 상기 제3렌즈의 초점거리이다)
  12. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 3.0 < |f4/f|
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f4는 상기 제4렌즈의 초점거리이다)
  13. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 1.3 < f1/f2
    (상기 조건식에서 f1은 상기 제1렌즈의 초점거리이고, f2는 상기 제2렌즈의 초점거리이다)
  14. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] -2.0 < f2/f3 < 0
    (상기 조건식에서 f2는 상기 제2렌즈의 초점거리이고, f3은 상기 제3렌즈의 초점거리이다)
  15. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] r11/f
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, r11은 상기 제5렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
  16. 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    양면이 볼록한 형상인 제2렌즈;
    굴절력을 갖는 제3렌즈;
    굴절력을 갖는 제4렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제5렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제6렌즈;
    물체 측면이 볼록하고, 상 측면에 변곡점이 형성되는 제7렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제7렌즈는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순서대로 배치되는 촬상 광학계.






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