KR20200014669A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20200014669A
KR20200014669A KR1020180115989A KR20180115989A KR20200014669A KR 20200014669 A KR20200014669 A KR 20200014669A KR 1020180115989 A KR1020180115989 A KR 1020180115989A KR 20180115989 A KR20180115989 A KR 20180115989A KR 20200014669 A KR20200014669 A KR 20200014669A
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refraction
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김학철
조용주
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되고 굴절력을 갖는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 및 제4렌즈를 포함한다. 이들 렌즈 중 제2렌즈는 물체 측면에 반사부가 형성되고, 제3렌즈는 상 측면 가장자리에 반사부가 형성된다. 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 전체 길이를 축소시키면서도 망원비율을 높일 수 있다.

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 원거리의 피사체를 촬영할 수 있는 촬상 광학계에 관한 것이다.
휴대 단말기에 장착되는 소형 촬상 광학계는 근거리의 피사체를 촬상하는데 적합하도록 구성되어 있다. 따라서, 소형 촬상 광학계는 원거리의 피사체를 촬상하는데 어려움이 있다. 일부 소형 촬상 광학계는 원거리의 피사체를 촬상하는데 적합하도록 구성되어 있으나, 휴대 단말기의 한정된 장착공간으로 인해 2배 이상의 망원비를 구현하기 어렵다.
JP 2002-277741 A JP 2004-212639 A JP 2018-109673 A KR 2017-0059244 A
본 발명은 휴대 단말기에 장착 가능하면서 높은 망원비를 구현할 수 있는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 촬상 광학계는 굴절력을 갖는 복수의 렌즈와 반사면을 갖는 복수의 렌즈를 포함한다.
본 발명은 고성능의 소형 카메라에 적합한 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 4는 도 3에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
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, 제4렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TL, IMG HT(상면의 대각길이의 1/2), 초점거리의 단위는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TL은 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.
촬상 광학계는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는 4매의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈를 포함한다. 제1렌즈 내지 제4렌즈는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 제1렌즈의 상 측면과 제2렌즈의 물체 측면사이에는 소정의 간격이 형성된다.
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, 제1렌즈의 물체 측면 및 상 측면은 비구면이다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제1렌즈의 재질이 플라스틱 재질로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가진다.
제2렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 상 측면이 볼록한 형상이다. 제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈의 물체 측면 및 상 측면은 비구면이다. 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 빛을 반사시키는 영역을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈의 물체 측면에서 광축 중심을 포함하는 영역은 제2렌즈의 상 측면으로부터 입사되는 빛을 제3렌즈로 반사시키도록 구성될 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제3렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 물체 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈는 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면이 비구면이거나 또는 양면이 보두 구면일 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 수 있다.
제3렌즈는 빛을 반사시키는 영역을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈의 상 측면 에서 광축 중심을 제외한 영역은 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 제2렌즈로 반시키도록 구성될 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제4렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈의 물체 측면 및 상 측면은 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 수 있다.
제1렌즈 내지 제4렌즈는 전술한 바와 같이 비구면을 포함할 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 조리개를 더 포함한다. 조리개는 제1렌즈의 전방에 배치된다.
촬상 광학계는 필터를 더 포함한다. 필터는 제1렌즈 내지 제4렌즈를 통해 입사되는 입사광으로부터 일부 파장을 차단한다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다.
촬상 광학계는 이미지 센서를 더 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들에 의해 굴절된 빛이 결상될 수 있는 상면을 제공한다. 예를 들어, 이미지 센서의 표면은 상면을 형성할 수 있다. 이미지 센서는 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다. 이미지 센서의 상면은 소정의 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상면의 대각길이(IMGHT*2)는 제1렌즈의 유효 지름 또는 제3렌즈의 유효 지름보다 작고, 제2렌즈의 유효 지름보다 클 수 있다.
촬상 광학계는 촬상 광학계의 전체 길이를 증가시키지 않으면서 광 경로를 증가시킬 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 제1렌즈에 의해 굴절된 빛은 제3렌즈의 가장자리 부분에서 반사되어 제2렌즈로 입사된다. 제2렌즈로 입사되는 빛은 제2렌즈의 물체 측면에서 반사되어 다시 제3렌즈의 근축 부분으로 입사된다. 그리고 제3렌즈의 근축 부분에서 굴절된 빛은 제4렌즈에서 굴절되어 상면으로 입사된다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 렌즈의 매수를 증가시키거나 또는 렌즈 간의 거리를 증가시키지 않고도 망원비를 4배 이상으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 촬상 광학계는 촬상 광학계의 전체 길이에 대한 제한 폭이 큰 휴대 단말기에 효과적으로 적용될 수 있다.
촬상 광학계는 아래의 조건식 1 내지 4 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0.1 < L1S1/f < 0.95
[조건식 2] -0.95 < L2S1/f < -0.1
[조건식 3] -1.5 < L3S1/f < -0.2
[조건식 4] -1.55 < L3S2/f < -0.25
아울러, 촬상 광학계는 아래 조건식 5 내지 7 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
[조건식 5] 2.0 < f/TL1
[조건식 6] 1.1 ≤ f/TL2
[조건식 7] TL2/TL1 < 2.1
상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, L1S1은 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L2S1은 제2렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L3S1은 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L3S2은 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이고, TL1은 촬상 광학계의 렌즈 전장(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리)이고, TL2는 촬상 광학계의 광학 전장(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지 빛의 굴절 및 반사 거리를 모두 합산한 거리)이다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140)로 구성된다. 제1렌즈(110) 내지 제4렌즈(140)는 물체 측으로부터 간격을 두고 순차적으로 배치된다. 그러나 빛의 굴절 및 반사가 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140)의 순으로 이루어지는 것은 아니다. 예를 들어, 빛의 굴절 및 반사는 제1렌즈(110), 제3렌즈(130), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140)의 순으로 이루어질 수 있다. 이하에서, 빛의 굴절 및 반사순서를 기준으로 렌즈의 형상을 설명한다.
제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 이와 같이 구성된 제1렌즈(110)는 제3렌즈(130)로 빛을 굴절시킨다.
제3렌즈(130)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(130)는 빛의 반사 및 굴절을 모두 수행할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 제3렌즈(130)의 근축 부분은 빛을 굴절시키도록 형성되고, 제3렌즈(130)의 근축 부분을 제외한 가장자리 부분은 빛을 반사시키도록 형성된다. 반사 영역(1342)은 제3렌즈(130)의 상 측면(134)에 형성된다. 부연 설명하면, 반사 영역(1342)은 제3렌즈(130)의 상 측면(134) 중 가장자리에 형성된다. 반사 영역(1342)은 반사물질을 제3렌즈(130)의 상 측면에 도포함으로써 형성될 수 있다. 제3렌즈(130)의 상 측면 중 나머지 부분은 빛의 굴절을 가능케 하는 굴절 영역(1344)을 형성한다.
제2렌즈(120)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)의 물체 측면(122)은 반사 영역을 형성한다. 본 실시 예에서 제2렌즈(120)의 물체 측면(122)은 모두 반사 영역일 수 있다. 제2렌즈(120)의 상 측면(124)은 모두 빛을 굴절하도록 형성된다. 이와 같이 구성된 제2렌즈(120)는 제3렌즈(130)의 가장자리로부터 반사된 빛을 제3렌즈(130)의 근축 부분으로 반사하도록 구성된다. 제3렌즈(130)로 재입사된 빛은 제3렌즈의 근축 부분에서 굴절되어 제4렌즈(140)로 입사된다. 부연 설명하면, 제3렌즈(130)의 반사영역(1342)으로부터 반사된 빛은 제3렌즈(130)의 물체 측면(132), 제2렌즈(120)의 상 측면(124)을 순차적으로 거치면서 굴절되고, 제2렌즈(120)의 물체 측면(122)에서 반사된다. 제2렌즈(120)의 물체 측면에서 반사된 빛은 제2렌즈(120)의 상 측면(124), 제3렌즈(130)의 물체 측면(132), 제3렌즈(130)의 상 측면(134)에서 근축 부분(1344)을 거치면서 굴절되어 제4렌즈로 입사된다.
제4렌즈(140)는 부의 굴절력을 가진다. 제4렌즈(140)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 이와 같이 구성된 제4렌즈(140)는 제3렌즈(130)의 근축 영역으로부터 굴절된 빛을 상면으로 입사시킨다.
촬상 광학계(100)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제1렌즈(110)의 전방 사이에 배치된다.
촬상 광학계(100)는 필터(150)를 포함한다. 예를 들어, 필터(150)는 제4렌즈(140)와 상면(160) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 필터(150)는 적외선이 상면(160)으로 입사되는 것을 차단한다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.00 mm이고, F No.는 2.770이고, 렌즈 전장(TL1)은 5.85 mm이고, 광학 전장(TL2)은 11.83 mm이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 2에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 1은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이다.
면 번호 곡률반경 두께/간격 굴절률(nd) 아베수(vd) 굴절모드
물체 infinity infinity 굴절
1*(조리개) 4.86965 0.46529 1.5441 56 굴절
2* 6.20000 3.00000 굴절
3* -9.14491 0.50000 1.66 20.4 굴절
4* -9.42633 -0.50000 1.66 20.4 반사
5* -9.14491 -2.18000 굴절
6* 41.67012 -0.30002 1.5441 56 굴절
7* -6.32000 0.30002 1.5441 56 반사
8* 41.67012 2.18000 굴절
9* -9.14000 0.50000 1.66 20.4 굴절
10* -9.42633 0.60000 굴절
11* -7.45485 0.38471 1.66 20.4 굴절
12* -8.66638 0.10000 굴절
13 infinity 0.21000 1.516 64.1 굴절
14 infinity 0.50006 굴절
상면 infinity -0.01000 굴절
(* 표시는 해당 면이 비구면임을 나타낸 것임)
위 표에서 면 번호는 촬상 광학계로 입사된 빛이 굴절 및 반사되는 순서이다. 예를 들어, 면 번호 1은 제1렌즈의 물체 측면(112)을 의미하고, 면 번호 2는 제1렌즈의 상 측면(114)을 의미하고, 면 번호 3, 5, 10은 제3렌즈의 물체 측면(132)을 의미하고, 면 번호 4는 제3렌즈의 상 측면 중 가장자리 부분(1342)을 의미하고, 면 번호 9는 제3렌즈의 상 측면 중 근축 부분(1344)을 의미하고, 면 번호 6 및 8은 제2렌즈의 상 측면(124)을 의미하고, 면 번호 7은 제2렌즈의 물체 측면(122)을 의미한다. 그리고, 면 번호 11은 제4렌즈의 물체 측면(142)을 의미하고, 면 번호 12는 제4렌즈의 상 측면(144)을 의미한다.
표 2는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 것이다.
면 번호 K A B C D E F G
1 0 -1.21E-03 -1.78E-04 -6.11E-05 1.36E-06 0 0 0
2 0 -2.78E-04 -1.69E-04 -7.39E-05 3.24E-06 0 0 0
3 0 9.26E-05 -2.37E-05 -1.17E-06 9.45E-08 0 0 0
4 0 -1.64E-04 -1.11E-05 0 0 0 0 0
5 0 9.26E-05 -2.37E-05 -1.17E-06 9.45E-08 0 0 0
6 0 3.91E-03 -2.23E-03 3.73E-04 -2.77E-06 0 0 0
7 0 -2.92E-03 -1.46E-03 0 0 0 0 0
8 0 3.91E-03 -2.23E-03 3.73E-04 -2.77E-06 0 0 0
9 0 9.26E-05 -2.37E-05 -1.17E-06 9.45E-08 0 0 0
10 0 -1.64E-04 -1.11E-05 0 0 0 0 0
11 0 -4.50E-02 1.52E-02 -2.50E-03 1.61E-04 1.65E-05 -2.20E-06 0
12 0 -7.03E-02 2.50E-02 -4.56E-03 3.82E-04 4.02E-06 -1.76E-06 0
도 3을 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240)로 구성된다. 제1렌즈(210) 내지 제4렌즈(240)는 물체 측으로부터 간격을 두고 순차적으로 배치된다. 그러나 빛의 굴절 및 반사가 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240)의 순으로 이루어지는 것은 아니다. 예를 들어, 빛의 굴절 및 반사는 제1렌즈(210), 제3렌즈(230), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240)의 순으로 이루어질 수 있다. 이하에서, 빛의 굴절 및 반사순서를 기준으로 렌즈의 형상을 설명한다.
제1렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 이와 같이 구성된 제1렌즈(210)는 제3렌즈(230)로 빛을 굴절시킨다.
제3렌즈(230)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(230)는 빛의 반사 및 굴절을 모두 수행할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 제3렌즈(230)의 근축 부분은 빛을 굴절시키도록 형성되고, 제3렌즈(230)의 근축 부분을 제외한 가장자리 부분은 빛을 반사시키도록 형성된다. 반사 영역(2342)은 제3렌즈(230)의 상 측면(234)에 형성된다. 부연 설명하면, 반사 영역(2342)은 제3렌즈(230)의 상 측면(234) 중 가장자리에 형성된다. 반사 영역(2342)은 반사물질을 제3렌즈(230)의 상 측면에 도포함으로써 형성될 수 있다. 제3렌즈(230)의 상 측면 중 나머지 부분은 빛의 굴절을 가능케 하는 굴절 영역(2344)을 형성한다.
제2렌즈(220)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제2렌즈(220)의 물체 측면(222)은 반사 영역을 형성한다. 본 실시 예에서 제2렌즈(220)의 물체 측면(222)은 모두 반사 영역일 수 있다. 제2렌즈(220)의 상 측면(224)은 모두 빛을 굴절하도록 형성된다. 이와 같이 구성된 제2렌즈(220)는 제3렌즈(230)의 가장자리로부터 반사된 빛을 제3렌즈(230)의 근축 부분으로 반사하도록 구성된다. 제3렌즈(230)로 재입사된 빛은 제3렌즈의 근축 부분에서 굴절되어 제4렌즈(240)로 입사된다. 부연 설명하면, 제3렌즈(230)의 반사영역(2342)으로부터 반사된 빛은 제3렌즈(230)의 물체 측면(232), 제2렌즈(220)의 상 측면(224)을 순차적으로 거치면서 굴절되고, 제2렌즈(220)의 물체 측면(222)에서 반사된다. 제2렌즈(220)의 물체 측면에서 반사된 빛은 제2렌즈(220)의 상 측면(224), 제3렌즈(230)의 물체 측면(232), 제3렌즈(230)의 상 측면(234)에서 근축 부분(2344)을 거치면서 굴절되어 제4렌즈로 입사된다.
제4렌즈(240)는 부의 굴절력을 가진다. 제4렌즈(240)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 이와 같이 구성된 제4렌즈(240)는 제3렌즈(230)의 근축 영역으로부터 굴절된 빛을 상면으로 입사시킨다.
촬상 광학계(200)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제1렌즈(210)의 전방 사이에 배치된다.
촬상 광학계(200)는 필터(250)를 포함한다. 예를 들어, 필터(250)는 제4렌즈(240)와 상면(260) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 필터(250)는 적외선이 상면(260)으로 입사되는 것을 차단한다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.00 mm이고, F No.는 2.770이고, 렌즈 전장(TL1)은 6.00 mm이고, 광학 전장(TL2)은 12.02 mm이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 4에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 3은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이다. 참고로, 아래 표에서 면 번호는 촬상 광학계로 입사된 빛이 굴절 및 반사되는 순서이다.
면번호 곡률반경 두께/간격 굴절률(nd) 아베수(vd) 굴절모드
물체 infinity infinity 　 　 굴절
1*(조리개) 4.30038 0.50000 1.5441 56 굴절
2* 5.27662 3.00000 　 　 굴절
3* -9.80577 0.50000 1.66 20.4 굴절
4 -10.66062 -0.50000 1.66 20.4 반사
5* -9.80577 -2.20000 　 　 굴절
6* -7.06348 -0.30002 1.5441 56 굴절
7* -6.68220 0.30002 1.5441 56 반사
8* -7.06348 2.20000 　 　 굴절
9* -9.81000 0.50000 1.66 20.4 굴절
10 -10.66062 0.85000 　 　 굴절
11* -2.25973 0.35000 1.5441 56 굴절
12* -61.56399 0.10001 　 　 굴절
13 infinity 0.21000 1.516 64.1 굴절
14 infinity 0.49999 　 　 굴절
상면 infinity -0.01000 　 　 굴절
(* 표시는 해당 면이 비구면임을 나타낸 것임)
위 표에서 면 번호는 촬상 광학계로 입사된 빛이 굴절 및 반사되는 순서이다. 예를 들어, 면 번호 1은 제1렌즈의 물체 측면(212)을 의미하고, 면 번호 2는 제1렌즈의 상 측면(214)을 의미하고, 면 번호 3, 5, 10은 제3렌즈의 물체 측면(232)을 의미하고, 면 번호 4는 제3렌즈의 상 측면 중 가장자리 부분(2342)을 의미하고, 면 번호 9는 제3렌즈의 상 측면 중 근축 부분(2344)을 의미하고, 면 번호 6 및 8은 제2렌즈의 상 측면(224)을 의미하고, 면 번호 7은 제2렌즈의 물체 측면(222)을 의미한다. 그리고, 면 번호 11은 제4렌즈의 물체 측면(242)을 의미하고, 면 번호 12는 제4렌즈의 상 측면(244)을 의미한다.
면 번호 K A B C D E F G
1 0 -1.99E-03 -2.63E-04 -1.24E-05 -2.23E-06 0 0 0
2 0 -1.62E-03 -2.02E-04 -3.14E-05 -1.96E-07 0 0 0
3 0 1.50E-04 1.22E-05 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 1.50E-04 1.22E-05 0 0 0 0 0
6 0 1.09E-02 8.85E-04 1.68E-04 -4.57E-05 0 0 0
7 0 2.70E-03 4.00E-04 0 0 0 0 0
8 0 1.09E-02 8.85E-04 1.68E-04 -4.57E-05 0 0 0
9 0 1.50E-04 1.22E-05 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0 0
11 0 2.47E-02 -1.64E-04 -1.01E-03 2.56E-04 0 0 0
12 0 -3.64E-02 1.05E-02 -2.23E-03 1.62E-04 0 0 0
도 5를 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340)로 구성된다. 제1렌즈(310) 내지 제4렌즈(340)는 물체 측으로부터 간격을 두고 순차적으로 배치된다. 그러나 빛의 굴절 및 반사가 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340)의 순으로 이루어지는 것은 아니다. 예를 들어, 빛의 굴절 및 반사는 제1렌즈(310), 제3렌즈(330), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340)의 순으로 이루어질 수 있다. 이하에서, 빛의 굴절 및 반사순서를 기준으로 렌즈의 형상을 설명한다.
제1렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 이와 같이 구성된 제1렌즈(310)는 제3렌즈(330)로 빛을 굴절시킨다.
제3렌즈(330)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(330)는 빛의 반사 및 굴절을 모두 수행할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 제3렌즈(330)의 근축 부분은 빛을 굴절시키도록 형성되고, 제3렌즈(330)의 근축 부분을 제외한 가장자리 부분은 빛을 반사시키도록 형성된다. 반사 영역(3342)은 제3렌즈(330)의 상 측면(334)에 형성된다. 부연 설명하면, 반사 영역(3342)은 제3렌즈(330)의 상 측면(334) 중 가장자리에 형성된다. 반사 영역(3342)은 반사물질을 제3렌즈(330)의 상 측면에 도포함으로써 형성될 수 있다. 제3렌즈(330)의 상 측면 중 나머지 부분은 빛의 굴절을 가능케 하는 굴절 영역(3344)을 형성한다.
제2렌즈(320)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제2렌즈(320)의 물체 측면(322)은 반사 영역을 형성한다. 본 실시 예에서 제2렌즈(320)의 물체 측면(322)은 모두 반사 영역일 수 있다. 제2렌즈(320)의 상 측면(324)은 모두 빛을 굴절하도록 형성된다. 이와 같이 구성된 제2렌즈(320)는 제3렌즈(330)의 가장자리로부터 반사된 빛을 제3렌즈(330)의 근축 부분으로 반사하도록 구성된다. 제3렌즈(330)로 재입사된 빛은 제3렌즈의 근축 부분에서 굴절되어 제4렌즈(340)로 입사된다. 부연 설명하면, 제3렌즈(330)의 반사영역(3342)으로부터 반사된 빛은 제3렌즈(330)의 물체 측면(332), 제2렌즈(320)의 상 측면(324)을 순차적으로 거치면서 굴절되고, 제2렌즈(320)의 물체 측면(322)에서 반사된다. 제2렌즈(320)의 물체 측면에서 반사된 빛은 제2렌즈(320)의 상 측면(324), 제3렌즈(330)의 물체 측면(332), 제3렌즈(330)의 상 측면(334)에서 근축 부분(3344)을 거치면서 굴절되어 제4렌즈로 입사된다.
제4렌즈(340)는 부의 굴절력을 가진다. 제4렌즈(340)는 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 이와 같이 구성된 제4렌즈(340)는 제3렌즈(330)의 근축 영역으로부터 굴절된 빛을 상면으로 입사시킨다.
촬상 광학계(300)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제1렌즈(310)의 전방 사이에 배치된다.
촬상 광학계(300)는 필터(350)를 포함한다. 예를 들어, 필터(350)는 제4렌즈(340)와 상면(360) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 필터(350)는 적외선이 상면(360)으로 입사되는 것을 차단한다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.00 mm이고, F No.는 2.770이고, 렌즈 전장(TL1)은 6.50 mm이고, 광학 전장(TL2)은 12.60 mm이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 6에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 5는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이다.
면 번호 곡률반경 두께/간격 굴절률(nd) 아베수(vd) 굴절모드
물체 infinity infinity 　 　 굴절
1*(조리개) 5.97784 0.45525 1.5441 56 굴절
2* 7.52407 3.00000 　 　 굴절
3 -10.31551 0.55000 1.66 20.4 굴절
4 -11.11483 -0.55000 1.66 20.4 반사
5 -10.31551 -2.20000 　 　 굴절
6* -6.74077 -0.30002 1.5441 56 굴절
7* -7.50337 0.30002 1.5441 56 반사
8* -6.74077 2.20000 　 　 굴절
9 -10.30000 0.55000 1.66 20.4 굴절
10 -11.11483 1.00000 　 　 굴절
11* -1.95722 0.43336 1.5441 56 굴절
12* -7.63615 0.20001 　 　 굴절
13 infinity 0.21000 1.516 64.1 굴절
14 infinity 0.65082 　 　 굴절
상면 infinity 0.00056 　 　 굴절
(* 표시는 해당 면이 비구면임을 나타낸 것임)
위 표에서 면 번호는 촬상 광학계로 입사된 빛이 굴절 및 반사되는 순서이다. 예를 들어, 면 번호 1은 제1렌즈의 물체 측면(312)을 의미하고, 면 번호 2는 제1렌즈의 상 측면(314)을 의미하고, 면 번호 3, 5, 10은 제3렌즈의 물체 측면(332)을 의미하고, 면 번호 4는 제3렌즈의 상 측면 중 가장자리 부분(3342)을 의미하고, 면 번호 9는 제3렌즈의 상 측면 중 근축 부분(3344)을 의미하고, 면 번호 6 및 8은 제2렌즈의 상 측면(324)을 의미하고, 면 번호 7은 제2렌즈의 물체 측면(322)을 의미한다. 그리고, 면 번호 11은 제4렌즈의 물체 측면(342)을 의미하고, 면 번호 12는 제4렌즈의 상 측면(344)을 의미한다.
면 번호 K A B C D E F G
1 0 -2.70E-03 -2.47E-04 5.50E-07 -1.10E-06 0 0 0
2 0 -2.64E-03 -2.27E-04 -3.23E-06 -5.54E-07 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 -1.13E-02 3.49E-03 0 0 0 0 0
7 0 -4.83E-03 1.59E-03 0 0 0 0 0
8 0 -1.13E-02 3.49E-03 0 0 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0 0
11 0 2.11E-02 -8.77E-03 2.31E-03 1.15E-04 0 0 0
12 0 5.51E-03 -1.11E-02 2.82E-03 -2.49E-04 0 0 0
표 7은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식 값을 나타낸다. 표 7에서 알 수 있듯이, 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계는 상세한 설명에서 제시된 조건식의 수치범위를 모두 만족한다.
조건식 제실시예 제실시예 제실시예
L1S1/f 0.3246 0.2867 0.3985
L2S1/f -0.4213 -0.4455 -0.5002
L3S1/f -0.6097 -0.6537 -0.6877
L3S2/f -0.6284 -0.7107 -0.7410
TL2/TL1 2.0222 2.0033 1.9385
f/TL1 2.5641 2.5000 2.3077
f/TL2 1.2680 1.2479 1.1905
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 촬상 광학계
110, 210, 310 제1렌즈
120, 220, 320 제2렌즈
130, 230, 330 제3렌즈
140, 240, 340 제4렌즈
150, 250, 350 필터
160, 260, 360 (이미지 센서의) 상면

Claims (15)

  1. 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    물체 측면에 제1반사 영역이 형성되는 제2렌즈;
    상 측면에 제2반사 영역이 형성되는 제3렌즈; 및
    굴절력을 갖는 제4렌즈;
    를 포함하는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사 영역은 상기 제2렌즈의 광축 중심을 포함하도록 형성되는 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2반사 영역은 상기 제3렌즈의 광축 중심을 제외한 영역에 형성되는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 유효 지름은 상기 제1렌즈 및 상기 제3렌즈의 유효지름보다 작은 촬상 광학계.
  10. 물체 측으로부터 순차적으로 간격을 두고 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제4렌즈 중 하나 이상은 이웃한 렌즈로부터 굴절된 빛을 반사시키는 반사 영역을 포함하고,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 1.1 ≤ f/TL2
    (상기 조건식에서 f는 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, TL2는 상기 촬상 광학계의 광학 전장이다)
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 물체 측면에 반사 영역이 형성되는 촬상 광학계.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상 측면에 반사 영역이 형성되는 촬상 광학계.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  14. 제10항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] TL2/TL1 < 2.1
    (상기 조건식에서 TL1은 상기 촬상 광학계의 렌즈 전장이고, TL2는 상기 촬상 광학계의 광학 전장이다)
  15. 제10항에 있어서,
    하기 조건식 중 하나 이상을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식 1] 0.1 < L1S1/f < 0.95
    [조건식 2] -0.95 < L2S1/f < -0.1
    [조건식 3] -1.5 < L3S1/f < -0.2
    [조건식 4] -1.55 < L3S2/f < -0.25
    (상기 조건식에서 L1S1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L2S1은 상기 제2렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L3S1은 상기 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L3S2는 상기 제3렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이다)
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277741A (ja) 2001-03-16 2002-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 反射屈折型マクロ投影光学系
JP2004212639A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Nikon Corp 回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズ
KR20170059244A (ko) 2015-11-20 2017-05-30 주식회사 코렌 촬영 렌즈 광학계
JP2018109673A (ja) 2016-12-28 2018-07-12 株式会社タムロン 反射屈折光学系及び撮像装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277741A (ja) 2001-03-16 2002-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 反射屈折型マクロ投影光学系
JP2004212639A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Nikon Corp 回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズ
KR20170059244A (ko) 2015-11-20 2017-05-30 주식회사 코렌 촬영 렌즈 광학계
JP2018109673A (ja) 2016-12-28 2018-07-12 株式会社タムロン 反射屈折光学系及び撮像装置

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