KR20200036395A - 촬상 광학계 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 촬상 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제7렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 5매 이상은 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 주변환경의 온도변화에 관계 없이 일정한 광학 성능을 구현할 수 있는 촬상 광학계에 관한 것이다.
소형 감시 카메라는 감시영역의 영상정보를 촬상하도록 구성된다. 예를 들어, 소형 감시 카메라는 차량의 전방 및 후방 범퍼 등에 장착되어, 촬영된 영상화면을 운전자에게 제공할 수 있다.
초기의 소형 감시 카메라는 차량과 인접한 부근의 장애물을 촬상하도록 구성되었으므로 비교적 낮은 해상도를 가졌을 뿐만 아니라 -40 ~ 80℃의 온도 변화에 따라 해상도의 변화 폭이 컸다. 그러나 차량의 자율주행 기능이 점차 요구됨에 따라 12 메가픽셀 이상의 고화소를 가지면서 가혹한 온도조건에서도 일정한 광학특성을 갖는 감시 카메라 및 이러한 감시 카메라에 적합한 촬상 광학계의 개발이 요청되고 있다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 내지 3이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과혹한온도의 환경에서도 고화소 및 고해상도의 화상을 구현활 수 있는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제7렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 5매 이상은 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 촬상 광학계는 고화소 및 해상도의 화상을 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
도 7은 촬상 광학계를 포함하는 카메라 모듈의 단면도
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
도 7은 촬상 광학계를 포함하는 카메라 모듈의 단면도
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.
본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름, 렌즈의 두께, 렌즈의 초점거리는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격은 렌즈의 광축을 기준으로 측정된 거리이다.
렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 것은 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 것은 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 다수의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 7매의 렌즈를 포함한다. 다음에서는 전술된 각 렌즈들의 구성들을 설명한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다.
제1렌즈는 구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈는 양면이 모두 구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제1렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈의 굴절률은 1.5 이상일 수 있다. 제1렌즈는 제2렌즈보다 낮은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈의 아베수는 56 미만일 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제2렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 상 측면이 오목한 형상이다.
제2렌즈는 구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 모두 구면일 수 있다. 제2렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제2렌즈는 제1렌즈들보다 높은 아베수를 가질 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제3렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 상 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.
제3렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈의 굴절률은 1.60 이상일 수 있다. 제3렌즈는 제1렌즈들보다 낮은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈의 아베수는 30 미만일 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제4렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면 또는 상 측면이 오목한 형상이다.
제4렌즈는 구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 모두 구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제4렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 제4렌즈는 제1렌즈보다 낮은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈의 아베수는 30 미만일 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제5렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다.
제5렌즈는 구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 구면일 수 있다. 제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 유리 또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제5렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제5렌즈는 이웃한 렌즈들(즉, 제4렌즈 및 제6렌즈)보다 높거나 또는 동일한 아베수를 가질 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제6렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈는 상 측면이 볼록한 형상이다.
제6렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제6렌즈는 상 측면이 비구면일 수 있다. 제6렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
제6렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제6렌즈는 제7렌즈보다 높은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈의 아베수는 50 이상일 수 있다.
제7렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제7렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제7렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈는 상 측면이 볼록한 형상이다.
제7렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제7렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제7렌즈는 온도변화에도 일정한 굴절률을 갖는 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제7렌즈는 소정의 굴절률을 가진다. 예를 들어, 제7렌즈의 굴절률은 1.80 이상일 수 있다. 제7렌즈는 제6렌즈보다 낮은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈의 아베수는 30 미만일 수 있다.
촬상 광학계는 하나 이상의 비구면 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 하나 이상은 비구면을 포함한다. 이와 같이 하나 이상의 비구면 렌즈를 포함하는 촬상 광학계는 고해상도를 구현하는데 유리할 수 있다. 참고로, 비구면은 수학식 1로 표현될 수 있다.
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, k는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ H는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다.
촬상 광학계는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다. 이미지 센서의 표면은 상이 맺히는 상면을 형성할 수 있다.
촬상 광학계는 조리개를 포함한다. 조리개는 렌즈와 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조리개는 제4렌즈와 제5렌즈의 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개는 이미지 센서로 입사되는 광량을 조정할 수 있다.
촬상 광학계는 필터를 포함한다. 필터는 제7렌즈와 이미지 센서 사이에 배치되어 해상도를 저해하는 성분을 제거한다. 예를 들어, 필터는 적외선 파장의 빛을 차단할 수 있다. 필터는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 필터의 굴절률은 1.50 이상일 수 있다. 필터는 제7렌즈와 대체로 유사한 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터의 아베수는 60 이상일 수 있다.
촬상 광학계는 제작비용의 절감될 수 있도록 플라스틱 재질의 렌즈를 5매 이상 포함한다. 아울러, 촬상 광학계는 170도 이상의 넓은 화각을 가질 수 있다. 따라서, 본 촬상 광학계는 자동차의 감시 카메라뿐만 아니라 드론용 감시 카메라와 같이 넓은 화각을 필요로 하는 카메라에 채용될 수 있다.
촬상 광학계는 아래 조건식 중 하나 이상을 만족하도록 구성된다.
[조건식 1]
-0.65 < f/f2 < -0.1
[조건식 2]
0.25 < f/f3 < 0.65
[조건식 3]
-0.5 < f/f4 < 0.1
[조건식 4]
0.25 < f/f6 < 0.65
[조건식 5]
-0.5 < f/f7 < -0.1
[조건식 6]
Nd3 < 1.640
[조건식 7]
Nd4 < 1.640
[조건식 8]
Nd6 < 1.535
[조건식 9]
Nd7 < 1.640
[조건식 10]
TL/f < 10
[조건식 11]
0.25 < (D12+D23+D34+D45+D56+D67)/6 < 0.7
[조건식 12]
20 < Dmax/Dmin < 25
상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f2는 제2렌즈의 초점거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, f4는 제4렌즈의 초점거리이고, f6은 제6렌즈의 초점거리이고, f7은 제7렌즈의 초점거리이고, Nd3은 제3렌즈의 굴절률이고, Nd4은 제4렌즈의 굴절률이고, Nd6은 제6렌즈의 굴절률이고, Nd7은 제7렌즈의 굴절률이고, TL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, D12은 제1렌즈의 상 측면으로부터 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D23은 제2렌즈의 상 측면으로부터 제3렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D34은 제3렌즈의 상 측면으로부터 제4렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D45은 제4렌즈의 상 측면으로부터 제5렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D56은 제5렌즈의 상 측면으로부터 제6렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D67은 제6렌즈의 상 측면으로부터 제7렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, Dmax는 D12, D23, D34, D45, D56, D67 중 가장 큰 값이고, Dmin은 D12, D23, D34, D45, D56, D67 중 가장 작은 값이다.
다음에서는 일 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 일 실시 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), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160), 제7렌즈(170)로 구성된다.
제1렌즈(110)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(170)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다.
촬상 광학계(100)는 복수의 비구면 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제3렌즈(130)의 양면, 제6렌즈(160)의 상 측면, 제7렌즈(170)의 상 측면은 비구면이다. 촬상 광학계(100)는 외부환경에 따른 온도변화에도 일정한 광학 성능을 발휘할 수 있도록 유리 재질의 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제1렌즈(110), 제5렌즈(150)는 유리 재질이다. 아울러, 촬상 광학계(100)는 제작비용의 절감 및 제품의 경량화를 위해 복수의 플라스틱 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서, 제2렌즈 내지 제4렌즈, 제6렌즈, 및 제7렌즈는 플라스틱 재질이다.
촬상 광학계(100)는 조리개(ST)를 포함한다. 조리개(ST)는 제4렌즈(140)와 제5렌즈(150)의 사이에 배치된다. 촬상 광학계(100)는 필터(180)를 포함한다. 필터(180)는 제7렌즈(170)와 상면(190) 사이에 배치된다. 필터(180)는 적외선을 차단하고, 이물질에 의한 상면의 오염을 차단할 수 있다.
촬상 광학계(100)는 넓은 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계(100)의 전체 화각은 194도이다. 촬상 광학계(100)는 넓은 화각을 가지면서도 낮은 F No.를 가질 수 있다. 촬상 광학계(100)의 F No.는 2.05이다. 촬상 광학계(100)의 전체 초점거리는 2.2 ㎜이고, 전체 길이(TL)은 19.50 ㎜이다.
표 1은 촬상 광학계(100)의 렌즈 특성은 나타낸 것이다. 참고로, 하기 표에서 * 표시가 있는 면은 비구면이다. 도 2는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
면번호 | 비고 | 곡률반지름 | 두께거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 제1렌즈 | 12.559 | 1.050 | 1.773 | 49.60 | -6.518 |
S2 | 3.463 | 2.235 | ||||
S3 | 제2렌즈 | 71.168 | 0.750 | 1.544 | 56.00 | -5.353 |
S4 | 2.788 | 0.761 | ||||
S5* | 제3렌즈 | 8.794 | 3.400 | 1.632 | 23.00 | 7.554 |
S6* | -8.881 | 0.220 | ||||
S7 | 제4렌즈 | -33.05 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -10.545 |
S8 | 8.441 | 0.140 | ||||
S9 | 조리개 | infinity | 0.200 | |||
S10 | 제5렌즈 | 6.376 | 2.258 | 1.497 | 81.50 | 5.200 |
S11 | -3.837 | 0.100 | ||||
S12 | 제6렌즈 | 5.007 | 2.660 | 1.531 | 55.70 | 4.920 |
S13* | -4.459 | 0.100 | ||||
S14 | 제7렌즈 | -3.971 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -7.080 |
S15* | -38.58 | 1.000 | ||||
S16 | 필터 | infinity | 0.800 | 1.517 | 64.10 | |
S17 | infinity | 1.926 | ||||
S18 | 상면 | infinity | 0.000 |
다음에서는 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), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260), 제7렌즈(270)로 구성된다.
제1렌즈(210)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(250)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(260)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(270)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다.
촬상 광학계(200)는 복수의 비구면 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제3렌즈(230)의 양면, 제6렌즈(260)의 상 측면, 제7렌즈(270)의 상 측면은 비구면이다. 촬상 광학계(200)는 외부환경에 따른 온도변화에도 일정한 광학 성능을 발휘할 수 있도록 유리 재질의 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제5렌즈(250)는 유리 재질이다. 아울러, 촬상 광학계(200)는 제작비용의 절감 및 제품의 경량화를 위해 복수의 플라스틱 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서, 제1렌즈 내지 제4렌즈, 제6렌즈, 및 제7렌즈는 플라스틱 재질이다.
촬상 광학계(200)는 조리개(ST)를 포함한다. 조리개(ST)는 제4렌즈(240)와 제5렌즈(250)의 사이에 배치된다. 촬상 광학계(200)는 필터(280)를 포함한다. 필터(280)는 제7렌즈(270)와 상면(290) 사이에 배치된다. 필터(280)는 적외선을 차단하고, 이물질에 의한 상면의 오염을 차단할 수 있다.
촬상 광학계(200)는 넓은 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계(200)의 전체 화각은 170도이다. 촬상 광학계(200)는 넓은 화각을 가지면서도 낮은 F No.를 가질 수 있다. 촬상 광학계(200)의 F No.는 1.95이다. 촬상 광학계(200)의 전체 초점거리는 2.2 ㎜이고, 전체 길이(TL)은 19.124 ㎜이다.
표 2는 촬상 광학계(200)의 렌즈 특성은 나타낸 것이다. 참고로, 하기 표에서 * 표시가 있는 면은 비구면이다. 도 4는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
면번호 | 비고 | 곡률반지름 | 두께거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 제1렌즈 | 15.500 | 1.050 | 1.531 | 55.70 | -7.788 |
S2 | 3.188 | 2.250 | ||||
S3 | 제2렌즈 | -33.203 | 0.750 | 1.544 | 56.00 | -5.054 |
S4 | 3.022 | 0.661 | ||||
S5* | 제3렌즈 | 8.102 | 3.400 | 1.632 | 23.00 | 8.033 |
S6* | -11.389 | 0.220 | ||||
S7 | 제4렌즈 | -23.59 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -11.168 |
S8 | 10.230 | 0.140 | ||||
S9 | 조리개 | infinity | 0.200 | |||
S10 | 제5렌즈 | 6.945 | 2.215 | 1.497 | 81.50 | 5.583 |
S11 | -4.133 | 0.100 | ||||
S12 | 제6렌즈 | 4.121 | 2.411 | 1.531 | 55.70 | 4.364 |
S13* | -4.222 | 0.100 | ||||
S14 | 제7렌즈 | -3.729 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -7.003 |
S15* | -26.01 | 1.000 | ||||
S16 | 필터 | 0.800 | 1.517 | 64.10 | ||
S17 | 1.926 | |||||
S18 | 상면 | 0.000 |
다음에서는 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), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360), 제7렌즈(370)로 구성된다.
제1렌즈(310)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(370)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다.
촬상 광학계(300)는 복수의 비구면 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제3렌즈(330)의 양면, 제6렌즈(360)의 상 측면, 제7렌즈(370)의 상 측면은 비구면이다. 촬상 광학계(300)는 외부환경에 따른 온도변화에도 일정한 광학 성능을 발휘할 수 있도록 유리 재질의 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서 제5렌즈(350)는 유리 재질이다. 아울러, 촬상 광학계(300)는 제작비용의 절감 및 제품의 경량화를 위해 복수의 플라스틱 렌즈를 포함한다. 본 실시 예에서, 제1렌즈 내지 제4렌즈, 제6렌즈, 및 제7렌즈는 플라스틱 재질이다.
촬상 광학계(300)는 조리개(ST)를 포함한다. 조리개(ST)는 제4렌즈(340)와 제5렌즈(350)의 사이에 배치된다. 촬상 광학계(300)는 필터(380)를 포함한다. 필터(380)는 제7렌즈(370)와 상면(390) 사이에 배치된다. 필터(380)는 적외선을 차단하고, 이물질에 의한 상면의 오염을 차단할 수 있다.
촬상 광학계(300)는 넓은 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계(300)의 전체 화각은 170도이다. 촬상 광학계(300)는 넓은 화각을 가지면서도 낮은 F No.를 가질 수 있다. 촬상 광학계(300)의 F No.는 1.89이다. 촬상 광학계(300)의 전체 초점거리는 2.2 ㎜이고, 전체 길이(TL)은 19.446 ㎜이다.
표 3은 촬상 광학계(300)의 렌즈 특성은 나타낸 것이다. 참고로, 하기 표에서 * 표시가 있는 면은 비구면이다. 도 6은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
면번호 | 비고 | 곡률반지름 | 두께거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 제1렌즈 | 15.500 | 1.050 | 1.531 | 55.70 | -8.218 |
S2 | 3.326 | 2.250 | ||||
S3 | 제2렌즈 | -124.873 | 0.750 | 1.544 | 56.00 | -5.125 |
S4 | 2.858 | 0.817 | ||||
S5* | 제3렌즈 | 6.939 | 3.400 | 1.632 | 23.00 | 6.519 |
S6* | -8.216 | 0.220 | ||||
S7 | 제4렌즈 | -9.43 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -5.957 |
S8 | 6.512 | 0.140 | ||||
S9 | 조리개 | infinity | 0.200 | |||
S10 | 제5렌즈 | 5.951 | 2.151 | 1.531 | 55.70 | 5.300 |
S11 | -4.672 | 0.100 | ||||
S12 | 제6렌즈 | 3.748 | 2.642 | 1.531 | 55.70 | 3.801 |
S13* | -3.305 | 0.100 | ||||
S14 | 제7렌즈 | -2.874 | 0.950 | 1.632 | 23.00 | -6.274 |
S15* | -11.78 | 1.000 | ||||
S16 | 필터 | 0.800 | 1.517 | 64.10 | ||
S17 | 1.926 | |||||
S18 | 상면 | 0.000 |
표 4는 각각의 조건식에 따른 제1실시 예 내지 제3실시 예의 수치값을 나타낸다.
조건식 | 제1실시예 | 제2실시예 | 제3실시예 |
f/f2 | -0.4110 | -0.4353 | -0.4293 |
f/f3 | 0.2912 | 0.2739 | 0.3375 |
f/f4 | -0.2086 | -0.1970 | -0.3693 |
f/f6 | 0.4471 | 0.5041 | 0.5788 |
f/f7 | -0.3107 | -0.3141 | -0.3507 |
Nd2 | 1.5441 | 1.5441 | 1.5441 |
Nd3 | 1.6320 | 1.6320 | 1.6320 |
Nd4 | 1.6320 | 1.6320 | 1.6320 |
Nd6 | 1.5311 | 1.5311 | 1.5311 |
Nd7 | 1.6320 | 1.6320 | 1.6320 |
TL/f | 8.8636 | 8.6926 | 8.8391 |
(D12+D23+D34+D45+D56+D67)/6 | 0.6260 | 0.6119 | 0.6379 |
Dmax/Dmin | 22.350 | 22.500 | 22.500 |
다음에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(10)은 전술된 실시 예 중 하나 이상의 촬상 광학계를 포함한다(참고로, 도 7에 도시된 촬상 광학계는 제1실시 예에 따른 형태이다). 카메라 모듈(10)은 촬상 광학계의 광학성능이 온도변화에 관계없이 일정하게 유지되도록 구성된다. 예를 들어, 카메라 모듈(10)은 서로 다른 선열팽창계수를 갖는 렌즈배럴(20)과 하우징(30)을 포함한다. 렌즈배럴(20)의 선열팽창계수는 2×10-5~5×10-5이고, 하우징(30)의 선열팽창계수는 2×10-5~6×10-5이다.
카메라 모듈(10)는 촬상 광학계(100)의 렌즈부와 상면(190: 이미지 센서)을 분리수용하도록 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)의 렌즈부는 렌즈배럴(20)에 수용되고, 상면(190)은 하우징(30)에 수용된다. 참고로, 하우징(30)은 상면(190)을 지지하기 위한 별도의 기판(40)을 더 포함할 수 있다.
렌즈배럴(20)의 길이는 온도변화에 따른 촬상 광학계(100)의 BFL(back focus length) 변화를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 렌즈배럴(20)과 하우징(30)의 접합 위치로부터 렌즈배럴(20)의 하단까지의 거리(h1)는 촬상 광학계(100)의 BFL 및 렌즈배럴(20)의 선열팽창계수 등을 고려하여 결정될 수 있다. 또는, 렌즈배럴(20)과 하우징(30)의 접합 위치로부터 렌즈배럴(20)의 하단까지의 거리(h1)는 렌즈배럴(20)과 하우징(30)의 선열팽창계수 편차에 의해 결정될 수 있다.
이와 마찬가지로, 렌즈배럴(20)과 하우징(30)의 접합 위치는 온도변화에 따른 촬상 광학계(100)의 BFL(back focus length) 변화를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 접합 위치로부터 상면(190)으로부터 접합 위치까지의 거리(h2)는 촬상 광학계(100)의 BFL 및 렌즈배럴(20)의 선열팽창계수 등을 고려하여 결정될 수 있다. 또는, 접합 위치로부터 상면(190)으로부터 접합 위치까지의 거리(h2)는 렌즈배럴(20)과 하우징(30)의 선열팽창계수 편차에 의해 결정될 수 있다.
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. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100, 200, 300
촬상 광학계
110, 210, 310 제1렌즈
120, 220, 320 제2렌즈
130, 230, 330 제3렌즈
140, 240, 340 제4렌즈
150, 250, 350 제5렌즈
160, 260, 360 제6렌즈
170, 270, 370 제7렌즈
180, 280, 380 필터
190, 290, 390 (이미지 센서의) 상면
ST 조리개
110, 210, 310 제1렌즈
120, 220, 320 제2렌즈
130, 230, 330 제3렌즈
140, 240, 340 제4렌즈
150, 250, 350 제5렌즈
160, 260, 360 제6렌즈
170, 270, 370 제7렌즈
180, 280, 380 필터
190, 290, 390 (이미지 센서의) 상면
ST 조리개
Claims (15)
- 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
부의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
정의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
부의 굴절력을 갖는 제4렌즈;
정의 굴절력을 갖는 제5렌즈;
정의 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및
부의 굴절력을 갖는 제7렌즈;
를 포함하고,
상기 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 5매 이상은 플라스틱 재질로 이루어지는 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제3렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제4렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제5렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제6렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제7렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 제7렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계. - 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 미만인 제2렌즈;
굴절력을 갖는 제3렌즈;
부의 굴절력을 갖는 제4렌즈;
굴절력을 갖는 제5렌즈;
굴절력을 갖는 제6렌즈; 및
굴절력을 가지며 상 측면이 볼록한 형상인 제7렌즈;
를 포함하는 촬상 광학계. - 제10항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] -0.65 < f/f2 < -0.1
(상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f2는 상기 제2렌즈의 초점거리이다) - 제10항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] 0.25 < f/f3 < 0.65
(상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f3은 상기 제3렌즈의 초점거리이다) - 제10항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] -0.5 < f/f4 < 0.1
(상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f4는 상기 제4렌즈의 초점거리이다) - 제10항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] 0.25 < f/f6 < 0.65
(상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f6은 상기 제6렌즈의 초점거리이다) - 제10항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
[조건식] -0.5 < f/f7 < -0.1
(상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f7은 상기 제7렌즈의 초점거리이다)
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