KR20200145396A - 광학 장치 - Google Patents

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KR20200145396A
KR20200145396A KR1020190074352A KR20190074352A KR20200145396A KR 20200145396 A KR20200145396 A KR 20200145396A KR 1020190074352 A KR1020190074352 A KR 1020190074352A KR 20190074352 A KR20190074352 A KR 20190074352A KR 20200145396 A KR20200145396 A KR 20200145396A
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이상훈
채연미
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 광학 장치는 물체측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제1굴절률을 갖는 제1렌즈; 제2굴절률을 갖는 제2렌즈; 제3굴절률을 갖는 제3렌즈; 제4굴절률을 갖는 제4렌즈; 및 상측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제5굴절률을 갖는 제5렌즈를 포함하고, 50°이하의 화각을 가질 수 있다.

Description

광학 장치{Optical apparatus}
본 발명은 광학 장치에 관한 것이다.
최근에 이미지 픽업 시스템(Image Pick-up System)과 관련하여 통신단말기용 카메라 모듈, 디지털 스틸 카메라(DSC; Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스널 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등이 연구되고 있다. 이러한 이미지 픽업 시스템과 관련된 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 구성요소는 상을 결상하는 렌즈이다.
최근, 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈로 구성된 5매의 렌즈로 렌즈 광학계를 구성하고 있다.
이러한 5매의 렌즈는 만족스러운 광학 특성 또는 수차 특성을 갖고 있어야 하며, 고성능과 고해상도를 갖는 광학계의 구현이 요구되고 있다.
본 발명은 고해상도 및 컴팩트한 광학 장치를 제공하고자 한다.
또한, 수차특성이 우수하고 양호한 수차 보정 능력을 가진 광학 장치를 제공하고자 한다.
또한, 좁은 화각을 가져 인물 촬영에 적합한 광학 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 광학 장치는 물체측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제1굴절률을 갖는 제1렌즈; 제2굴절률을 갖는 제2렌즈; 제3굴절률을 갖는 제3렌즈; 제4굴절률을 갖는 제4렌즈; 및 상측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제5굴절률을 갖는 제5렌즈를 포함하고, 50°이하의 화각을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1굴절률은 상기 제2굴절률보다 작을 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 물체측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제1굴절률을 갖는 제1렌즈; 제2굴절률을 갖는 제2렌즈; 제3굴절률을 갖는 제3렌즈; 제4굴절률을 갖는 제4렌즈; 및 상측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제5굴절률을 갖는 제5렌즈를 포함하고, 상기 제3굴절률과 상기 제5굴절률은 상기 제1굴절률보다 클 수 있다.
또한, 상기 제4굴절률은 상기 제3굴절률보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제3굴절률은 상기 제5굴절률보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제3굴절률을 n3d라 할 때, 1.6 < n3d < 2.0의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제1굴절률을 n1d라 할 때, 1.5 < n1d < 1.6의 조건식을 만족할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 물체측과 상측 사이에 배치되는 촬상렌즈를 포함하고, 상기 촬상렌즈는 상기 물체측에 가장 인접한 양(+)의 제1렌즈; 상기 제1렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제2렌즈; 상기 제2렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제3렌즈; 상기 제3렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제4렌즈; 및 상기 상측에 가장 인접한 양(+)의 제5렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈의 아베수를 v3d라 할 때, 20 < v3d < 30의 조건식을 만족할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 양(+)의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 양(+)의 굴절력을 갖는 제5렌즈를 포함하고, 상기 제2렌즈는 상기 제1렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되고, 상기 제4렌즈는 상기 제3렌즈와 상기 제5렌즈 사이에 배치되고, 50°이하의 화각을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되는 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 물체측으로부터 순서대로, 양(+)의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈; 음(-)의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 양(+)의 굴절력을 갖는 제5렌즈를 포함하고, 50°이하의 화각을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3렌즈의 d-line에서의 아베수를 v3d라 할 때, 20 < v3d < 30의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리를 TTL이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 할 때, 0.7 < TTL/F < 1.0의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제3렌즈의 d-line에서의 굴절률을 n3d라 할 때, n3d > 1.6의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈의 사이에 배치되는 조리개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조리개를 기준으로 물체측에 배치되고 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈를 포함하는 제1군 렌즈; 및 상기 조리개를 기준으로 상측에 배치되고 상기 제3 내지 제5렌즈를 포함하는 제2군 렌즈를 포함하고, 상기 제1군 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가지고 상기 제2군 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈는 같은 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈는 상기 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈는 양면이 볼록하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈는 양면이 오목하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3렌즈는 상측면이 볼록한 메니스커스(meniscus) 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4렌즈는 광축에서 양면이 오목하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제5렌즈는 양면이 볼록하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제5렌즈의 모든 면이 비구면으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈의 유효초점거리를 f1이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 할 때, 0.3 < f1/F < 0.7의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈의 d-line에서의 굴절률을 n2d라 할 때, n2d > 1.6의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈의 d-line에서의 아베수를 v2d라 할 때, 20 < v2d < 30의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈의 유효초점거리를 f1이라 하고, 상기 제2렌즈의 유효초점거리를 f2라 할 때, |f2| > |f1|의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제2렌즈의 d-line에서의 아베수를 v2d라 하고, 상기 제3렌즈의 d-line에서의 아베수를 v3d라 할 때, v2d + v3d < 60의 조건식을 만족할 수 있다.
또한, 상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이의 거리는 상기 제4렌즈와 상기 제5렌즈 사이의 거리보다 클 수 있다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항의 광학 장치; 및 상기 이미지 센서와 상기 광학 장치 사이에 배치되는 필터를 포함할 수 있다.
본 발명을 통해, 고해상도 및 컴팩트한 광학 장치를 제공할 수 있다.
또한, 우수한 수차 특성 및 양호한 수차 보정 능력을 가질 수 있다.
또한, 좁은 화각을 가져 인물 촬영에 적합한 광학 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
이하에서 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, '물체측면'이라 함은 물체측을 향하는 렌즈의 면을 의미하고, '상측면'이라 함은 결상면을 향하는 렌즈의 면을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 촬상 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 장치는 렌즈 배럴, 렌즈 시스템 등을 포함할 수 있다. 광학 장치는 조리개를 포함할 수 있다. 광학 장치는 센서, 회로소자D-ic를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP)를 포함할 수 있다. 다만, 제1실시예에 따른 광학 장치에서 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP) 중 어느 하나 이상이 생략될 수 있다. 광학 장치는 물체측(Object side)으로부터 상측(Image side)으로 순서대로 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500)가 배치될 수 있다. 제1실시예에 따른 광학 장치는 5매 렌즈를 포함할 수 있다. 제1실시예에 따른 광학 장치는 5매 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제1실시예에 따른 광학 장치는 4매 이하의 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제1실시예에 따른 광학 장치는 6매 이상의 렌즈로 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 제1렌즈(100) 내지 제5렌즈(500) 사이에 다른 렌즈, 평판 및 광학부재 중 어느 하나 이상이 추가될 수 있다. 또한, 조리개와 렌즈 사이, 렌즈와 필터(600) 사이 및 필터(600)와 이미지 센서(700) 사이에 다른 렌즈, 평판 및 광학부재 중 어느 하나 이상이 추가될 수 있다.
광학 장치는 제1렌즈(100)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈(100)는 양면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 양면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 볼록한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 물체측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 물체측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 볼록한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제1렌즈(100)의 물체측면의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제1렌즈(100)의 물체측면의 광축에서의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제1렌즈(100)의 물체측면의 곡률반경의 절대값은 제1렌즈(100)의 상측면의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
제1렌즈(100)는 물체측에 가장 인접할 수 있다. 제1렌즈(100)와 제2렌즈(200) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 제1렌즈(100)와 제5렌즈(500) 사이에는 제2 내지 제4렌즈(200, 300, 400)가 배치될 수 있다. 제1렌즈(100)와 제5렌즈(500) 사이에는 제2 내지 제4렌즈(200, 300, 400) 외에 다른 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 제1 내지 제5렌즈(100, 200, 300, 400, 500) 중 인접하게 배치되는 어느 두 개의 렌즈 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다.
제1렌즈(100)의 양면은 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)의 양면은 구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)의 물체측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)이 상측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)의 물체측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 다만, 제1렌즈(100)의 양면 중 어느 한 면은 구면으로 형성되고 다른 한 면은 비구면으로 형성될 수도 있다.
제1렌즈(100)는 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제2렌즈(200)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제2렌즈(200)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제3렌즈(300)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제3렌즈(300)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제4렌즈(400)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제4렌즈(400)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제5렌즈(500)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제1렌즈(100)는 제5렌즈(500)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
광학 장치는 제2렌즈(200)를 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈(200)는 양면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 양면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 오목한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 상측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 상측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 오목한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제2렌즈(200)의 물체측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제2렌즈(200)의 물체측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면의 광축에서의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제2렌즈(200)의 물체측면의 곡률반경의 절대값은 제2렌즈(200)의 상측면의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다.
제2렌즈(200)는 제1렌즈(100)와 상측 사이에 배치될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제1렌즈(100)와 제3렌즈(300) 사이에 배치될 수 있다. 제2렌즈(200)와 제1렌즈(100) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 제2렌즈(200)와 제3렌즈(300) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다.
제2렌즈(200)의 양면은 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)의 양면은 구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)의 물체측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)이 상측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)의 물체측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 다만, 제2렌즈(200)의 양면 중 어느 한 면은 구면으로 형성되고 다른 한 면은 비구면으로 형성될 수도 있다.
제2렌즈(200)는 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제1렌즈(100)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제1렌즈(100)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제3렌즈(300)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제3렌즈(300)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제4렌즈(400)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제4렌즈(400)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제5렌즈(500)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제2렌즈(200)는 제5렌즈(500)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
광학 장치는 제3렌즈(300)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(300)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈(300)는 상측면이 볼록한 메니스커스(meniscus) 형상으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 광축에서 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제3렌즈(300)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제3렌즈(300)는 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 광축에서 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제3렌즈(300)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제3렌즈(300)의 물체측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제3렌즈(300)의 물체측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다.
제3렌즈(300)는 제2렌즈(200)와 상측 사이에 배치될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제2렌즈(200)와 제4렌즈(400) 사이에 배치될 수 있다. 제3렌즈(300)와 제1렌즈(100) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 제3렌즈(300)과 제2렌즈(200) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다.
제3렌즈(300)의 양면은 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)의 양면은 구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)의 물체측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)이 상측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)의 물체측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 다만, 제3렌즈(300)의 양면 중 어느 한 면은 구면으로 형성되고 다른 한 면은 비구면으로 형성될 수도 있다.
제3렌즈(300)는 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제1렌즈(100)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제1렌즈(100)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제2렌즈(200)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제2렌즈(200)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제4렌즈(400)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제4렌즈(400)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제5렌즈(500)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제3렌즈(300)는 제5렌즈(500)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
제3렌즈(300)와 제4렌즈(400) 사이의 거리는 제1렌즈(100)와 제2렌즈(200) 사이의 거리보다 클 수 있다. 제3렌즈(300)와 제4렌즈(400) 사이의 거리는 제2렌즈(200)와 제3렌즈(300) 사이의 거리보다 클 수 있다. 제3렌즈(300)와 제4렌즈(400) 사이의 거리는 제4렌즈(400)와 제5렌즈(500) 사이의 거리보다 클 수 있다. 이를 통해, 협각용 광학계를 구현할 수 있다.
광학 장치는 제4렌즈(400)를 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제4렌즈(400)는 양면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 양면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 오목한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 물체측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 상측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 상측면이 오목하게 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 오목한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)는 광축에서 오목한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제4렌즈(400)의 물체측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제4렌즈(400)의 물체측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면의 광축에서의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제4렌즈(400)의 물체측면의 곡률반경의 절대값은 제4렌즈(400)의 상측면의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
제4렌즈(400)는 제3렌즈(300)와 상측 사이에 배치될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제3렌즈(300)와 제5렌즈(500) 사이에 배치될 수 있다. 제4렌즈(400)와 제3렌즈(300) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다. 제4렌즈(400)와 제5렌즈(500) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다.
제4렌즈(400)의 양면은 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)의 양면은 구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)의 물체측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)이 상측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)의 물체측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 다만, 제4렌즈(400)의 양면 중 어느 한 면은 구면으로 형성되고 다른 한 면은 비구면으로 형성될 수도 있다.
제4렌즈(400)는 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제1렌즈(100)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제1렌즈(100)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제2렌즈(200)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제2렌즈(200)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제3렌즈(300)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제3렌즈(300)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제5렌즈(500)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제4렌즈(400)는 제5렌즈(500)보다 낮은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
광학 장치는 제5렌즈(500)를 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈(500)는 양면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 양면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 볼록한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 물체측면과 상측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 물체측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 물체측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 볼록한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 물체측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 상측면이 볼록하게 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)는 광축에서 볼록한 형상을 갖는 상측면을 포함할 수 있다. 제5렌즈(500)의 물체측면의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제5렌즈(500)의 물체측면의 광축에서의 곡률반경은 양수일 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면의 광축에서의 곡률반경은 음수일 수 있다. 제5렌즈(500)의 물체측면의 곡률반경의 절대값은 제5렌즈(500)의 상측면의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다.
제5렌즈(500)는 상측에 가장 인접할 수 있다. 제5렌즈(500)는 제4렌즈(400)와 상측 사이에 배치될 수 있다. 제5렌즈(500)와 제4렌즈(400) 사이에는 렌즈가 추가로 배치될 수 있다.
제5렌즈(500)의 양면은 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)의 양면은 구면으로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)의 물체측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)이 상측면은 구면으로 형성될 수 있다. 제1렌즈(50)는 양면이 비구면으로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)의 물체측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면은 비구면으로 형성될 수 있다. 다만, 제5렌즈(500)의 양면 중 어느 한 면은 구면으로 형성되고 다른 한 면은 비구면으로 형성될 수도 있다.
제5렌즈(500)는 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제1렌즈(100)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제1렌즈(100)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제2렌즈(200)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제2렌즈(200)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제3렌즈(300)와 같은 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제3렌즈(300)와 동일한 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제4렌즈(400)와 다른 소재로 형성될 수 있다. 제5렌즈(500)는 제4렌즈(400)보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
제1렌즈(100)는 제1굴절률을 가질 수 있다. 제2렌즈(200)는 제2굴절률을 가질 수 있다. 제3렌즈(300)는 제3굴절률을 가질 수 있다. 제4렌즈(400)는 제4굴절률을 가질 수 있다. 제5렌즈(500)는 제5굴절률을 가질 수 있다. 제1굴절률을 제2굴절률보다 작을 수 있다. 제3굴절률은 제1굴절률보다 클 수 있다. 제5굴절률은 제1굴절률보다 클 수 있다. 제4굴절률은 제3굴절률보다 작을 수 있다. 제3굴절률은 제5굴절률보다 작을 수 있다.
광학 장치는 조리개를 포함할 수 있다. 조리개는 제2렌즈(200)와 제3렌즈(300)의 사이에 배치될 수 있다. 조리개는 제3렌즈(300)보다 제2렌즈(200)에 가깝게 배치될 수 있다. 조리개는 제2렌즈(200)로부터 상측 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 조리개는 제2렌즈(200)의 상측면으로부터 상측 방향으로 이격되어 배치될 있다. 조리개는 제3렌즈(300)로부터 물체측 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 조리개는 제3렌즈(300)의 물체측면으로부터 물체측 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 조리개는 촬상 렌즈를 통과하는 광의 광량을 조절할 수 있다. 조리개는 촬상 대상인 물체로부터 입사되는 광의 광량을 조절할 수 있다. 조리개는 제1렌즈(100)와 제2렌즈(200)를 통과한 광의 광량을 조절할 수 있다. 조리개는 제3렌즈(300)로 입사하는 광의 광량을 조절할 수 있다. 조리개는 구경 조리개를 포함할 수 있다.
광학 장치는 50°이하의 화각(Field Of View, FOV)을 가질 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 50°의 범위를 만족할 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 30°의 범위를 만족할 수 있다. 구체적으로 제1실시예에 따른 광학 장치는 19.2°의 화각을 가질 수 있다. 이를 통해, 광착 장치는 망원용 광학계 또는 협각용 광학계를 구현할 수 있다.
이때, 화각은 대각화각(Diagonal FOV)일 수 있다. 대각화각(DFOV)은 수평화각(Horizontal FOV) 및 수직화각(Vertical FOV)과는 구분될 수 있다. 일례로, 수평화각(HFOV)은 대각화각(DFOV)의 0.8배일 수 있다. 또한, 화각은 반화각과 구분될 수 있다. 화각은 이미지 센서(700)의 4개의 꼭지점을 연결하는 가상의 원의 지름을 의미하는 것이고, 반화각은 언급한 가상의 원의 반지름을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 화각은 반화각의 2배일 수 있다.
광학 장치는 제1군 렌즈를 포함할 수 있다. 제1군 렌즈는 조리개를 기준으로 물체측에 배치될 수 있다. 제1군 렌즈는 제1렌즈(100)를 포함할 수 있다. 제1군 렌즈는 제2렌즈(200)를 포함할 수 있다. 제1군 렌즈는 제1렌즈(100)와 제2렌즈(200)를 포함할 수 있다. 제1군 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
촬상 렌즈는 제2군 렌즈를 포함할 수 있다. 제2군 렌즈는 조리개를 기준으로 상측에 배치될 수 있다. 제2군 렌즈는 제3렌즈(300)를 포함할 수 있다. 제2군 렌즈는 제4렌즈(400)를 포함할 수 있다. 제2군 렌즈는 제5렌즈(500)를 포함할 수 있다. 제2군 렌즈는 제3 내지 제5렌즈(30, 40, 50)를 포함할 수 있다. 제2군 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 양(+)의 굴절력을 가지는 제1군 렌즈와 음(-)의 굴절력을 가지는 제2군 렌즈를 포함할 수 있다. 이를 통해, 광학 장치는 협각용 광학계를 구현할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 다음의 조건식 1 내지 조건식 8을 만족할 수 있다.
이하에서 설명되는 조건식 및 실시예는 작용 효과를 상승시키는 바람직한 실시예로서, 본 발명이 반드시 이하의 조건들로 구성되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 조건식들 중 일부의 조건식들만을 만족하는 것으로도 본 발명의 광학 장치의 구성은 상승된 작용 효과를 가질 수 있다.
[조건식 1]
0.3 < f1/F < 0.7
여기서, 제1렌즈(100)의 유효초점거리를 f1이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 한다.
[조건식 2]
0.7 < TTL/F < 1.0
여기서, 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리를 TTL이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 한다.
[조건식 3]
n3d > 1.6
여기서, 제3렌즈(300)의 d-line에서의 굴절률을 n3d라 한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 1.6 < n3d < 2.0의 조건식을 만족할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 1.6 < n3d < 1.7의 조건식을 만족할 수 있다.
[조건식 4]
20 < v3d < 30
여기서, 제3렌즈(300)의 d-line에서의 아베수를 v3d라 한다.
[조건식 5]
|f2| > |f1|
여기서, 제1렌즈(100)의 유효초점거리를 f1이라 하고, 제2렌즈(200)의 유효초점거리를 f2라 한다.
[조건식 6]
v2d + v3d < 60
여기서, 제2렌즈(200)의 d-line에서의 아베수를 v2d라 하고, 제3렌즈(300)의 d-line에서의 아베수를 v3d라 한다.
[조건식7]
n2d > 1.6
여기서, 제2렌즈(200)의 d-line에서의 굴절률을 n2d라 한다.
[조건식 8]
20 < v2d < 30
여기서, 제2렌즈(200)의 d-line에서의 아베수를 v2d라 한다.
[조건식 9]
1.5 < n1d < 1.6
여기서, 제1렌즈(100)의 d-line에서의 굴절률을 n1d라 한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 n1d < 1.6의 조건식을 만족할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 1.4 < n1d < 1.6의 조건식을 만족할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 1.5 < n1d < 1.6의 조건식을 만족할 수 있다.
조건식 1은 제1렌즈(100)의 유효초점거리(f1)와 제1 내지 제5렌즈(100, 200, 300, 400, 500)을 포함하는 광학계의 유효초점거리(F) 사이의 관계를 규정한다. 본 발명에 따른 광학 장치가 조건식 1을 만족할 경우 50°이하의 화각을 가지는 협각용 광학계를 구성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 장치가 조건식 1을 만족할 경우 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차가 감소될 수 있다. 이를 통해, 높은 광학적 성능을 가질 수 있다.
조건식 2는 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)와 제1 내지 제5렌즈(100, 200, 300, 400, 500)를 포함하는 광학계의 유효초점거리(F)의 관계를 규정한다. 조건식 2를 만족할 경우, 본 발명에 따른 광학 장치는 소형화된 광학계를 가질 수 있다.
조건식 3은 제3렌즈(300)의 굴절률을 규정한다. 조건식 3에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 적절한 구면수차의 보정을 가질 수 있다. 조건식 3에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 적절한 색수차 가질 수 있다. 조건식 4는 제3렌즈(300)의 아베수를 규정한다. 조건식 4에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
조건식 7은 제2렌즈(200)의 굴절률을 규정한다. 조건식 7에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 적절한 구면수차의 보정을 가질 수 있다. 조건식 7에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 적절한 색수차 가질 수 있다. 조건식 8는 제2렌즈(200)의 아베수를 규정한다. 조건식 8에 의해 본 발명에 따른 광학 장치는 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
이하에서 언급되는 비구면은 수학식 1로부터 얻을 수 있다. 코닉(conic)상수 k 및 비구면 계수 A, B, C, D, E, F에 사용되는 E 및 이에 이어지는 숫자는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, E+01은 101을 나타내고, E-02는 10-2를 나타낸다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를 의미한다. c는 렌즈의 기본 곡률을 의미한다. Y는 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미한다. K는 코닉상수를 의미한다. A, B, C, D, E는 비구면 계수를 나타낸다.
Surface # Radius Surface type Thickness Index Abbe # Focal length
0 Infinity SPH Infinity
1 3.417 ASP 1.467 1.53 55.70 6.0
2 -44.976 ASP 0.883
3 -15.526 ASP 0.250 1.66 20.40 -8.9
4 9.758 ASP 0.367
stop Infinity SPH 0.604
6 -19.510 ASP 0.260 1.63 24.00 1020.7
7 -19.040 ASP 4.170
8 -5.241 ASP 0.250 1.55 56.10 -5.8
9 8.399 ASP 0.665
10 16.890 ASP 0.743 1.66 20.40 10.5
11 -11.966 ASP 0.059
12 Infinity SPH 0.210 1.52 54.48
13 Infinity SPH 1.880
Image Infinity SPH 0
표 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 면 번호(Surface#), 곡률 반경(Radius), 각 렌즈의 표면 형태(Surface type), 각 렌즈의 두께 또는 렌즈 사이의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe#), 각 렌즈의 유효초점거리(Focal Length)를 나타낸다.
표 1을 참조하면, 광학 장치의 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)는 11.8mm일 수 있다. 제1실시예에 따른 광학 장치의 F수(Fno)는 23.1일 수 있다.
표 1을 참조하면, 제1렌즈(100)의 광축에서의 중심두께는 1.467mm일 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면과 제2렌즈(200)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.883mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 광축에서의 중심두께는 0.250mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면과 조리개 사이의 광축에서의 거리는 0.367mm일 수 있다. 조리개와 제3렌즈(300)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.604mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 광축에서의 중심두께는 0.260mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면과 제4렌즈(400)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 4.170mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 광축에서의 중심두께는 0.250mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면과 제5렌즈(500)의 물체측면의 광축에서의 거리는 0.665mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 광축에서의 중심두께는 0.743mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면과 필터(600)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.059mm일 수 있다. 필터(600)의 광축에서의 중심두께는 0.210mm일 수 있다. 필터(600)의 상측면과 이미지 센서(700) 사이의 광축에서의 거리는 1.880mm일 수 있다.
Figure pat00002
표 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치의 각 렌즈의 비구면 계수의 값과 코닉상수(k)를 나타낸다.
Ep.(1) 0.3<f1/F<0.7 0.4088
Ep.(2) 0.7<TTL/F<1.0 0.8027
Ep.(3) n3d>1.6 1.6310
Ep.(4) 20<v3d<30 24.0000
Ep.(5) lf2l>> lf1l 8.9 > 6.01
Ep.(6) v2d+v3d<60 44.4000
표 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 조건식 1 내지 6을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표 1를 참조하면 제2렌즈(200)의 굴절률(n2d)은 1.66로 조건식 7을 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제2렌즈(200)의 아베수(v2d)은 20.40으로 조건식 8을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
도 2는 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프를 도시한 도면이다.
도 2의 Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X측은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 도 2에서는 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다. 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 종구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치는 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 특성을 보정할 수 있고, 우수한 렌즈 특성을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치는 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP)를 포함할 수 있다. 다만, 제2실시예에 따른 광학 장치에서 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP) 중 어느 하나 이상이 생략될 수 있다. 광학 장치는 물체측(Object side)으로부터 상측(Image side)으로 순서대로 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500)가 배치될 수 있다. 제2실시예에 따른 광학 장치는 5매 렌즈를 포함할 수 있다. 제2실시예에 따른 광학 장치는 5매 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제2실시예에 따른 광학 장치는 4매 이하의 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제2실시예에 따른 광학 장치는 6매 이상의 렌즈로 구성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치와 곡률 반경, 각 렌즈의 두께 또는 렌즈 사이의 거리, 굴절률, 아베수, 각 렌즈의 유효초점거리, 화각, F수, 광학계의 유효초점거리(F) 및 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)에서 차이가 있으며, 동일한 부분에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하고, 설명을 생략한다. 제2실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명 중 생략된 부분에 대해서는 제1실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명이 유추 적용될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치는 50°이하의 화각(Field Of View, FOV)을 가질 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 50°의 범위를 만족할 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 30°의 범위를 만족할 수 있다. 구체적으로 제2실시예에 따른 광학 장치는 19.2°의 화각을 가질 수 있다. 이를 통해, 광학 장치는 망원용 광학계 또는 협각용 광학계를 구현할 수 있다.
Surface # Radius Surface type Thickness Index Abbe # Focal length
0 Infinity SPH Infinity
1 3.130 ASP 1.208 1.55 56.10 5.1
2 -23.367 ASP 0.793
3 -11.910 ASP 0.345 1.65 21.30 -7.3
4 8.190 ASP 0.470
stop Infinity SPH 0.418
6 -20.063 ASP 0.314 1.62 25.00 914.0
7 -19.497 ASP 3.691
8 -4.163 ASP 0.343 1.53 55.70 -5.1
9 7.965 ASP 0.077
10 10.787 ASP 0.653 1.65 21.30 7.8
11 -9.569 ASP 0.051
12 Infinity SPH 0.192 1.52 54.48
13 Infinity SPH 1.497
Image Infinity SPH 0
표 4은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 면 번호(Surface#), 곡률 반경(Radius), 각 렌즈의 표면 형태(Surface type), 각 렌즈의 두께 또는 렌즈 사이의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe#), 각 렌즈의 유효초점거리(Focal Length)를 나타낸다.
표 4를 참조하면, 광학 장치의 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)는 10.5mm일 수 있다. 제2실시예에 따른 광학 장치의 F수(Fno)는 2.9일 수 있다.
표 4를 참조하면, 제1렌즈(100)의 광축에서의 중심두께는 1.208mm일 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면과 제2렌즈(200)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.793mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 광축에서의 중심두께는 0.345mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면과 조리개 사이의 광축에서의 거리는 0.470mm일 수 있다. 조리개와 제3렌즈(300)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.418mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 광축에서의 중심두께는 0.314mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면과 제4렌즈(400)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 3.691mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 광축에서의 중심두께는 0.343mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면과 제5렌즈(500)의 물체측면의 광축에서의 거리는 0.077mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 광축에서의 중심두께는 0.653mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면과 필터(600)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.051mm일 수 있다. 필터(600)의 광축에서의 중심두께는 0.192mm일 수 있다. 필터(600)의 상측면과 이미지 센서(700) 사이의 광축에서의 거리는 1.497mm일 수 있다.
Figure pat00003
표 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치의 각 렌즈의 비구면 계수의 값과 코닉상수(k)를 나타낸다.
Ep.(1) 0.3<f1/F<0.7 0.4369
Ep.(2) 0.7<TTL/F<1.0 0.8568
Ep.(3) n3d>1.6 1.6170
Ep.(4) 20<v3d<30 25.0000
Ep.(5) lf2l>> lf1l 7.3 > 5.1
Ep.(6) v2d+v3d<60 46.3000
표 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치는 조건식 1 내지 6을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표 4를 참조하면 제2렌즈(200)의 굴절률(n2d)은 1.65로 조건식 7을 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제2렌즈(200)의 아베수(v2d)은 21.30으로 조건식 8을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프를 도시한 도면이다.
도 4의 Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X측은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 도 4에서는 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다. 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 종구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 장치는 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 특성을 보정할 수 있고, 우수한 렌즈 특성을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치의 구성도이고, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 광학 장치의 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 도시한 도면이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치는 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP)를 포함할 수 있다. 다만, 제3실시예에 따른 광학 장치에서 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500) 및 조리개(STOP) 중 어느 하나 이상이 생략될 수 있다. 광학 장치는 물체측(Object side)으로부터 상측(Image side)으로 순서대로 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300), 제4렌즈(400), 제5렌즈(500)가 배치될 수 있다. 제3실시예에 따른 촬상 렌즈는 5매 렌즈를 포함할 수 있다. 제3실시예에 따른 광학 장치는 5매 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제3실시예에 따른 광학 장치는 4매 이하의 렌즈로 구성될 수 있다. 또는, 제3실시예에 따른 광학 장치는 6매 이상의 렌즈로 구성될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 장치와 곡률 반경, 각 렌즈의 두께 또는 렌즈 사이의 거리, 굴절률, 아베수, 각 렌즈의 유효초점거리, 화각, F수, 광학계의 유효초점거리(F) 및 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)에서 차이가 있으며, 동일한 부분에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하고, 설명을 생략한다. 제3실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명 중 생략된 부분에 대해서는 제1실시예에 따른 광학 장치에 대한 설명이 유추 적용될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 촬상 렌즈는 50°이하의 화각(Field Of View, FOV)을 가질 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 50°의 범위를 만족할 수 있다. 광학 장치는 0°< FOV ≤ 30°의 범위를 만족할 수 있다. 구체적으로 제3실시예에 따른 광학 장치는 21.9°의 화각을 가질 수 있다. 이를 통해, 광학 장치는 망원용 광학계 또는 협각용 광학계를 구현할 수 있다.
Surface # Radius Surface type Thickness Index Abbe # Focal length
0 Infinity SPH Infinity
1 3.424 ASP 1.322 1.55 56.10 5.6
2 -25.566 ASP 0.868
3 -13.031 ASP 0.378 1.65 21.30 -8.0
4 8.961 ASP 0.515
stop Infinity SPH 0.457
6 -21.951 ASP 0.344 1.62 24.00 1000.0
7 -21.332 ASP 4.038
8 -4.554 ASP 0.375 1.53 55.70 -5.6
9 8.714 ASP 0.084
10 11.802 ASP 0.714 1.65 21.30 8.5
11 -10.469 ASP 0.056
12 Infinity SPH 0.210 1.52 54.48
13 Infinity SPH 1.638
Image Infinity SPH 0
표 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치의 면 번호(Surface#), 곡률 반경(Radius), 각 렌즈의 표면 형태(Surface type), 각 렌즈의 두께 또는 렌즈 사이의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe#), 각 렌즈의 유효초점거리(Focal Length)를 나타낸다.
표 7을 참조하면, 광학 장치의 제1렌즈(100)의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리(TTL)는 11.8mm일 수 있다. 제1실시예에 따른 광학 장치의 F수(Fno)는 23.1일 수 있다.
표 7을 참조하면, 제1렌즈(100)의 광축에서의 중심두께는 1.322mm일 수 있다. 제1렌즈(100)의 상측면과 제2렌즈(200)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.868mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 광축에서의 중심두께는 0.378mm일 수 있다. 제2렌즈(200)의 상측면과 조리개 사이의 광축에서의 거리는 0.515mm일 수 있다. 조리개와 제3렌즈(300)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.457mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 광축에서의 중심두께는 0.344mm일 수 있다. 제3렌즈(300)의 상측면과 제4렌즈(400)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 4.038mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 광축에서의 중심두께는 0.375mm일 수 있다. 제4렌즈(400)의 상측면과 제5렌즈(500)의 물체측면의 광축에서의 거리는 0.084mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 광축에서의 중심두께는 0.714mm일 수 있다. 제5렌즈(500)의 상측면과 필터(600)의 물체측면 사이의 광축에서의 거리는 0.056mm일 수 있다. 필터(600)의 광축에서의 중심두께는 0.210mm일 수 있다. 필터(600)의 상측면과 이미지 센서(700) 사이의 광축에서의 거리는 1.638mm일 수 있다.
Figure pat00004
Ep.(1) 0.3<f1/F<0.7 0.4371
Ep.(2) 0.7<TTL/F<1.0 0.9193
Ep.(3) n3d>1.6 1.617
Ep.(4) 20<v3d<30 24.0000
Ep.(5) lf2l>> lf1l 8.02> 5.61
Ep.(6) v2d+v3d<60 45.3000
표 9을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치는 조건식 1 내지 6을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표 7를 참조하면 제2렌즈(200)의 굴절률(n2d)은 1.65로 조건식 7을 만족하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제2렌즈(200)의 아베수(v2d)은 21.30으로 조건식 8을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
도 6는 좌측에서부터 순서대로 종구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프를 도시한 도면이다.
도 6의 Y축은 이미지의 크기를 의미하고, X측은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 도 6에서는 곡선들이 Y축에 접근될수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석된다. 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 종구면수차, 비점수차, 왜곡수차가 모두 우수한 수치를 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 광학 장치는 종구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 특성을 보정할 수 있고, 우수한 렌즈 특성을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은 광학 장치, 필터(600) 및 이미지 센서(700)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈은 광학 장치를 포함할 수 있다. 광학 장치는 제1 내지 제3실시예의 광학 장치 중 어느 하나일 수 있다.
카메라 모듈은 필터(600)를 포함할 수 있다. 필터(600)는 광학 장치와 이미지 센서(700) 사이에 배치될 수 있다. 필터(600)는 광학 장치를 통과하는 광에서 특정 주파수 대역의 광이 이미지 센서(700)로 입사하는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 필터(600)는 적외선 필터를 포함할 수 있다. 적외선 필터는 이미지 센서(700)에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다.
카메라 모듈은 이미지 센서(700)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(700)는 광학 장치와 필터(600)를 통과한 광이 입사하여 이미지가 결상될 수 있다. 이미지 센서(700)는 결상면을 포함할 수 있다. 이미지 센서(700)의 광축은 광학 장치의 광축과 일치되도록 배치될 수 있다. 이미지 센서(700)는 CCD(charge coupled device, 전하 결합 소자), MOS(metal oxide semi-conductor, 금속 산화물 반도체), CPD 및 CID 중 어느 하나일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (31)

  1. 물체측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제1굴절률을 갖는 제1렌즈;
    제2굴절률을 갖는 제2렌즈;
    제3굴절률을 갖는 제3렌즈;
    제4굴절률을 갖는 제4렌즈; 및
    상측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제5굴절률을 갖는 제5렌즈를 포함하고,
    50°이하의 화각을 가지는 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1굴절률은 상기 제2굴절률보다 작은 광학 장치.
  3. 물체측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제1굴절률을 갖는 제1렌즈;
    제2굴절률을 갖는 제2렌즈;
    제3굴절률을 갖는 제3렌즈;
    제4굴절률을 갖는 제4렌즈; 및
    상측에 가장 인접하고 양(+)의 굴절력과 제5굴절률을 갖는 제5렌즈를 포함하고,
    상기 제3굴절률과 상기 제5굴절률은 상기 제1굴절률보다 큰 광학 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4굴절률은 상기 제3굴절률보다 작은 광학 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3굴절률은 상기 제5굴절률보다 작은 광학 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제3굴절률을 n3d라 할 때,
    1.6 < n3d < 2.0
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1굴절률을 n1d라 할 때,
    1.5 < n1d < 1.6
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  8. 물체측과 상측 사이에 배치되는 촬상렌즈를 포함하고,
    상기 촬상렌즈는
    상기 물체측에 가장 인접한 양(+)의 제1렌즈;
    상기 제1렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제2렌즈;
    상기 제2렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제3렌즈;
    상기 제3렌즈와 상기 상측 사이에 배치되는 제4렌즈; 및
    상기 상측에 가장 인접한 양(+)의 제5렌즈를 포함하고,
    상기 제3렌즈의 아베수를 v3d라 할 때,
    20 < v3d < 30의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  9. 양(+)의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및
    양(+)의 굴절력을 갖는 제5렌즈를 포함하고,
    상기 제2렌즈는 상기 제1렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되고,
    상기 제4렌즈는 상기 제3렌즈와 상기 제5렌즈 사이에 배치되고,
    50°이하의 화각을 가지는 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이에 배치되는 렌즈를 포함하는 광학 장치.
  11. 물체측으로부터 순서대로,
    양(+)의 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    양(+)의 굴절력을 갖는 제3렌즈;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및
    양(+)의 굴절력을 갖는 제5렌즈를 포함하고,
    50°이하의 화각을 가지는 광학 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3렌즈의 d-line에서의 아베수를 v3d라 할 때,
    20 < v3d < 30
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 물체측면으로부터 결상면까지의 거리를 TTL이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 할 때,
    0.7 < TTL/F < 1.0
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제3렌즈의 d-line에서의 굴절률을 n3d라 할 때,
    n3d > 1.6
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈의 사이에 배치되는 조리개를 포함하는 광학 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 조리개를 기준으로 물체측에 배치되고 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈를 포함하는 제1군 렌즈; 및
    상기 조리개를 기준으로 상측에 배치되고 상기 제3 내지 제5렌즈를 포함하는 제2군 렌즈를 포함하고,
    상기 제1군 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가지고 상기 제2군 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가지는 광학 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈는 같은 소재로 형성되는 광학 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈는 상기 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는 소재로 형성되는 광학 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 양면이 볼록하게 형성되는 광학 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 양면이 오목하게 형성되는 광학 장치.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상측면이 볼록한 메니스커스(meniscus) 형상으로 형성되는 광학 장치.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 광축에서 양면이 오목하게 형성되는 광학 장치.
  23. 제11항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 양면이 볼록하게 형성되는 광학 장치.
  24. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5렌즈의 모든 면이 비구면으로 형성되는 광학 장치.
  25. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 유효초점거리를 f1이라 하고, 광학계의 유효초점거리를 F라 할 때,
    0.3 < f1/F < 0.7
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  26. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 d-line에서의 굴절률을 n2d라 할 때,
    n2d > 1.6
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  27. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 d-line에서의 아베수를 v2d라 할 때,
    20 < v2d < 30
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  28. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 유효초점거리를 f1이라 하고, 상기 제2렌즈의 유효초점거리를 f2라 할 때,
    |f2| > |f1|
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  29. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈의 d-line에서의 아베수를 v2d라 하고, 상기 제3렌즈의 d-line에서의 아베수를 v3d라 할 때,
    v2d + v3d < 60
    의 조건식을 만족하는 광학 장치.
  30. 제11항에 있어서,
    상기 제3렌즈와 상기 제4렌즈 사이의 거리는 상기 제4렌즈와 상기 제5렌즈 사이의 거리보다 큰 광학 장치.
  31. 이미지 센서;
    제1항 내지 제30항 중 어느 한 항의 광학 장치; 및
    상기 이미지 센서와 상기 광학 장치 사이에 배치되는 필터를 포함하는 카메라 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145772A1 (ko) * 2021-01-04 2022-07-07 삼성전자 주식회사 렌즈 어셈블리 및 이를 포함한 전자 장치

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