KR20210027189A - 촬상 광학계 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈;를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고, 4.5 < TTL/IMG HT < 6.5; 0.87 < TTL/f < 1.31; 및 0.65 < L1S1es/L1S1el < 0.9 를 만족하며, TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리, IMG HT는 상기 이미지 센서의 상기 촬상면의 대각길이의 절반, f는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리, L1S1el은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경, L1S1es는 상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면의 최소 유효 반경일 수 있다.

Description

촬상 광학계 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기{Optical imaging system and portable electronic device including the same}
본 발명은 촬상 광학계 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기에 관한 것이다.
스마트폰과 같은 휴대용 전자기기에 카메라가 사용되고 있으며, 최근 휴대용 전자기기의 소형화 요구에 따라 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라도 소형화가 요구되고 있다.
나아가, 최근에는 좁은 화각으로 피사체를 촬영하는 줌 효과를 얻을 수 있도록 휴대용 전자기기에서 망원 카메라가 채용되고 있다.
그러나, 종래와 같이 휴대용 전자기기의 두께방향으로 복수의 렌즈가 배치되는 경우 렌즈의 매수가 증가할수록 휴대용 전자기기의 두께가 증가하게 되므로, 휴대용 전자기기의 소형화 추세에 맞지않는 문제가 있다.
특히, 망원 카메라의 경우 상대적으로 긴 초점거리를 갖기 때문에, 두께가 얇은 휴대용 전자기기에 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 두께가 얇은 휴대용 전자기기에 탑재할 수 있고, 긴 초점거리를 갖는 촬상 광학계 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈;를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고, 4.5 < TTL/IMG HT < 6.5; 0.87 < TTL/f < 1.31; 및 0.65 < L1S1es/L1S1el < 0.9 를 만족하며, TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리, IMG HT는 상기 이미지 센서의 상기 촬상면의 대각길이의 절반, f는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리, L1S1el은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경, L1S1es는 상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면의 최소 유효 반경일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기는 서로 다른 화각을 갖는 제1 카메라 모듈, 제2 카메라 모듈 및 제3 카메라 모듈을 포함하고, 상기 제1 카메라 모듈 내지 상기 제3 카메라 모듈 중에서, 가장 좁은 화각을 갖는 카메라 모듈의 광축의 방향은 다른 카메라 모듈의 광축의 방향과 다르며, 상기 가장 좁은 화각을 갖는 카메라 모듈은, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기는, 두께가 얇은 휴대용 전자기기에 탑재할 수 있고, 긴 초점거리를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 10은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 12는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 14는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 개략적인 사시도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 렌즈의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 스페이서의 평면도이다.
도 19 내지 도 22는 카메라 모듈이 탑재된 휴대용 전자기기의 배면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 각각 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치될 수 있다.
일 예로, 촬상 광학계는 5매의 렌즈를 포함한다.
제1 렌즈는 물체측(또는 반사부재)에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5 렌즈는 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
또한, 각각의 렌즈에서 제1 면은 물체측에 가까운 면(또는, 물체측 면)을 의미하고, 제2 면은 상측에 가까운 면(또는, 상측 면)을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius of curvature), 두께(Thickness) 등에 대한 수치는 모두 ㎜ 단위이고, 각도의 단위는 Degree 이다.
아울러, 각 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역 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.
한편, 근축 영역(Paraxial Region)이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 5매의 렌즈를 포함한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명에 따른 촬상 광학계가 5매의 렌즈로만 구성되는 것은 아니며 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 촬상 광학계는 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 반사부재는 미러 또는 프리즘일 수 있다.
반사부재는 복수의 렌즈보다 물체측에 가깝게 배치된다. 일 예로, 반사부재는 제1 렌즈의 전방(즉, 제1 렌즈보다 물체 측에 가깝게)에 배치될 수 있다. 따라서, 물체측에 가장 가깝게 배치된 렌즈는 반사부재에 가장 가깝게 배치된 렌즈일 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터(이하, 필터라 함)를 더 포함할 수 있다. 필터는 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈(제5 렌즈)와 이미지 센서 사이에 배치된다.
한편, 2개의 반사부재가 구비되는 것도 가능하다. 이 경우, 하나의 반사부재는 제1 렌즈보다 물체측에 가깝게 배치되고, 나머지 하나의 반사부재는 제5 렌즈와 필터 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 모든 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16을 참조하면, 촬상 광학계의 적어도 일부의 렌즈는 비원형의 평면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2) 중 적어도 하나는 비원형으로 형성되고, 나머지 렌즈들은 원형으로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 촬상 광학계의 모든 렌즈가 비원형으로 형성되는 것도 가능하다.
비원형이라는 의미는, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트 이외의 영역에서 렌즈가 원형이 아니라는 것을 의미할 수 있다.
비원형인 렌즈는 4개의 측면을 갖고, 2개의 측면끼리 서로 마주보게 형성된다. 또한, 서로 마주보는 측면은 대응되는 형상이다.
예컨대, 제1 렌즈(L1)는 제1 측면(21), 제2 측면(22), 제3 측면(23) 및 제4 측면(24)을 포함한다. 제1 측면(21)과 제2 측면(22)은 광축을 기준으로 서로 반대측에 위치하고, 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 광축을 기준으로 서로 반대측에 위치한다. 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 각각 제1 측면(21)과 제2 측면(22)을 연결한다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 렌즈(L1)의 제1 측면(21)과 제2 측면(22)은 원호(arc) 형상이고, 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 대체로 직선 형상이다(도 15 참조). 수지재의 이동통로인 게이트는 제1 측면(21) 및 제2 측면(22) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 각각 제1 측면(21)과 제2 측면(22)을 연결한다. 또한, 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길다.
예컨대, 제1 렌즈(L1)는 광축과 교차하는 제1 축과 제2 축을 갖는다. 제1 축은 광축을 지나면서 제1 측면(21)과 제2 측면(22)을 연결하는 축일 수 있고, 제2 축은 광축을 지나면서 제3 측면(23)과 제4 측면(24)을 연결하는 축일 수 있다. 제1 축과 제2 축은 서로 수직하며, 제1 축의 길이는 제2 축의 길이보다 길다.
원형이라는 의미는, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트가 제거된 형상(즉, 원의 일부가 잘린 형상)을 포함하는 의미일 수 있다.
촬상 광학계의 모든 렌즈는 광학부(10)와 플랜지부(30)를 포함하며, 이하에서는 도 15 내지 도 17을 참조하여 비원형인 렌즈에 대하여 구체적으로 설명한다.
제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)가 비원형인 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 모든 렌즈가 비원형인 형상을 가질 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 제1 렌즈(L1)에 대하여만 설명한다.
광학부(10)는 제1 렌즈(L1)의 광학 성능이 발휘되는 부분일 수 있다. 일 예로, 피사체로부터 반사된 빛이 광학부(10)를 통과하며 굴절될 수 있다.
광학부(10)는 굴절력을 가질 수 있고, 비구면 형상을 가질 수 있다.
또한, 광학부(10)는 물체측 면(물체측을 향하는 면)과 상측 면(상측을 향하는 면)을 포함한다(도 16에는 물체측 면이 도시됨).
플랜지부(30)는 제1 렌즈(L1)를 다른 구성, 일 예로, 렌즈 배럴 또는 제2 렌즈(L2)에 고정하는 부분일 수 있다.
플랜지부(30)는 광학부(10)의 적어도 일부의 둘레에서 연장되며, 광학부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
광학부(10)와 플랜지부(30)는 비원형으로 형성된다. 예를 들어, 광학부(10)와 플랜지부(30)는 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다(도 16 및 17 참조). 이와는 달리 광학부(10)는 원형이고 플랜지부(30)가 비원형으로 형성되는 것도 가능하다.
광학부(10)는 제1 가장자리(11), 제2 가장자리(12), 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)를 포함하고, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 서로 마주보게 위치하며, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 서로 마주보게 위치한다.
제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 각각 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결한다.
제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 광축을 기준으로 서로 반대측에 위치하고, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 광축을 기준으로 서로 반대측에 위치한다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 원호(arc) 형상을 갖고, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 대체로 직선 형상을 갖는다. 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12) 사이의 최단거리는 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14) 사이의 최단거리보다 길다.
광학부(10)는 장축(a, Major axis)과 단축(b, Minor axis)을 갖는다. 일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때, 광축을 지나면서 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)를 최단거리로 연결하는 선분이 단축(b)이고, 광축을 지나면서 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결하며 단축(b)에 수직한 선분이 장축(a)이다.
여기서, 장축(a)의 절반이 최대 유효 반경이고, 단축(b)의 절반이 최소 유효 반경이다.
플랜지부(30)는 제1 플랜지부(31) 및 제2 플랜지부(32)를 포함하고, 제1 플랜지부(31)는 광학부(10)의 제1 가장자리(11)에서 연장되며, 제2 플랜지부(32)는 광학부(10)의 제2 가장자리(12)에서 연장된다.
광학부(10)의 제1 가장자리(11)는 제1 플랜지부(31)와 인접한 부분을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제2 가장자리(12)는 제2 플랜지부(32)와 인접한 부분을 의미할 수 있다.
광학부(10)의 제3 가장자리(13)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 일 측면을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제4 가장자리(14)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 타 측면을 의미할 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 플라스틱 재질로 제공되고, 금형을 통해 사출 성형된다. 여기서, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)의 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)는 사출 성형 후에 렌즈의 일부를 절단하여 형성한 것이 아니라, 사출 성형 단계에서 위와 같은 형상을 갖도록 제조된 것이다.
사출 성형 후에 렌즈의 일부를 제거하는 경우, 렌즈에 가해지는 힘에 의해 렌즈가 변형될 우려가 있고, 이에 따라 렌즈의 광학 성능이 변할 우려가 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)는, 사출 시에 제1 렌즈(L1)가 비원형으로 성형되므로, 제1 렌즈(L1)의 크기를 줄일 수 있으면서도 제1 렌즈(L1)의 성능 확보가 가능하게 된다.
본 실시예에서 비원형인 렌즈의 유효 반경은 다른 렌즈들의 유효 반경보다 크게 형성될 수 있다.
유효 반경(Effective radius)이란 광이 실제로 통과하는 각 렌즈의 일면(물체측 면 및 상측 면)의 반지름을 의미한다. 즉, 유효 반경은 각 렌즈의 광학부의 반경을 의미할 수 있다.
한편, 제1 렌즈(L1)는 비원형이므로, 제1 렌즈(L1)의 유효 반경은 최대 유효 반경(광축을 지나면서 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결하는 직선의 절반)과 최소 유효 반경(광축을 지나면서 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)를 연결하는 직선의 절반)을 갖는다.
도 17을 참조하면, 비원형 렌즈의 제1 가장자리(11)와 제4 가장자리(14, 또는 제3 가장자리(13))의 연결지점으로부터 광축을 잇는 제1 가상 선을 P1, 비원형 렌즈의 제2 가장자리(12)와 제4 가장자리(14, 또는 제3 가장자리(13))의 연결지점으로부터 광축을 잇는 제2 가상 선을 P2, 두 개의 가상 선 사이의 각도를 α로 정의한다.
복수의 렌즈는 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
즉, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 여기서, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure pat00001
수학식 1에서 c는 렌즈의 곡률(곡률 반지름의 역수)이고, K는 코닉 상수이고, Y는 렌즈의 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리를 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ E는 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 렌즈의 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 거리(SAG)를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 아래의 조건식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
[조건식 1] 0.65 < L1S1es/L1S1el < 0.9
[조건식 2] 0.65 < L1S2es/L1S2el < 0.9
[조건식 3] 0.7 < L2S1es/L2S1el < 0.9
[조건식 4] 0.7 < L2S2es/L2S2el < 1.0
[조건식 5] 0.9 mm < DpL1 < 1.5 mm
[조건식 6] 15.0 mm < PTTL < 25.0 mm
[조건식 7] 0.7 < s1es/s1el < 0.9
[조건식 8] 0.8 < L1S1el/IMG HT < 1.2
[조건식 9] 0 < L1S1el/PTTL < 0.2
[조건식 10] 0 < L1S1es/PTTL < 0.15
[조건식 11] 0 < L2S1el/PTTL < 0.17
[조건식 12] 0 < L2S1es/PTTL < 0.14
[조건식 13] 0 < AL1/(PTTL)2 < 0.09
[조건식 14] 50° < α < 92°
[조건식 15] 1.3 < α/(2*FOV) < 2.2
[조건식 16] 0.9 < BFL/(2*IMG HT) < 3.0
[조건식 17] 2.4 ≤ Fno < 5
[조건식 18] 1.3 < L1S1el/L5S2el < 1.7
[조건식 19] 1.3 < L1S1el/L3S1el < 1.7
[조건식 20] 0.8 < L3S1el/L5S1el < 1.2
[조건식 21] -0.7 mm < f1+f2 < 1.3 mm
[조건식 22] 0.87 < TTL/f < 1.31
[조건식 23] 4.5 < TTL/IMG HT < 6.5
[조건식 24] 0.5 < L1S1es/IMG HT < 1.1
[조건식 25] 0.5 < L3S1el/IMG HT < 1.1
[조건식 26] 0.5 < L5S2el/IMG HT < 1.3
[조건식 27] 1.1 < sumCT/sumET < 1.4
[조건식 28] 1.3 < (CT5/ET5)*L5S1el < 2.5
[조건식 29] -0.2 < SAG51/IMG HT < 0.2
[조건식 30] -0.1 < SAG52/IMG HT < 0.1
[조건식 31] FOV < 25°
L1S1el은 제1 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경이고, L1S1es는 제1 렌즈의 물체측 면의 최소 유효 반경이고, L1S2el은 제1 렌즈의 상측 면의 최대 유효 반경이고, L1S2es는 제1 렌즈의 상측 면의 최소 유효 반경이다.
L2S1el은 제2 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경이고, L2S1es는 제2 렌즈의 물체측 면의 최소 유효 반경이고, L2S2el은 제2 렌즈의 상측 면의 최대 유효 반경이고, L2S2es는 제2 렌즈의 상측 면의 최소 유효 반경이다.
L3S1el은 제3 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경이고, L5S2el은 제5 렌즈의 상측 면의 최대 유효 반경이다.
DpL1은 프리즘의 출사면과 제1 렌즈의 물체측 면 사이의 광축 상 거리이고, TTL은 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리이고, PTTL은 프리즘의 반사면으로부터 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리이다.
s1el은 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치된 스페이서의 개구의 최대 반경이고, s1es는 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치된 스페이서의 개구의 최소 반경이다.
IMG HT는 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반이다.
AL1은 제1 렌즈의 물체측 면의 광학부의 면적이다. 여기서, 면적은 제1 렌즈를 광축 방향에서 바라볼 때 보이는 평면의 면적을 의미한다(도 16 참조).
α는 제1 렌즈의 광학부의 제1 가장자리(11)와 제4 가장자리(14, 또는 제3 가장자리(13))의 연결지점으로부터 광축을 잇는 제1 가상 선(P1)과, 제1 렌즈의 제2 가장자리(12)와 제4 가장자리(14, 또는 제3 가장자리(13))의 연결지점으로부터 광축을 잇는 제2 가상 선(P2) 사이의 각도를 의미한다.
FOV는 촬상 광학계의 화각이고, f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, BFL은 제5 렌즈의 상측 면으로부터 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리이다.
Fno는 촬상 광학계의 F 넘버(F-number)이다.
f1은 제1 렌즈의 초점거리이고, f2는 제2 렌즈의 초점거리이다.
sumCT는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 광축 상 두께의 합이고, sumET는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 가장자리 두께의 합이다. 여기서, 렌즈의 가장자리는 광학부의 끝단을 의미한다.
CT5는 제5 렌즈의 광축 상 두께이고, ET5는 제5 렌즈의 가장자리 두께이다.
SAG51는 제5 렌즈의 물체측 면의 가장자리에서의 SAG값이고, SAG52는 제5 렌즈의 상측 면의 가장자리에서의 SAG값이다.
참고로, SAG51 및 SAG52 값의 양의 부호는 해당 지점이 제5 렌즈의 물체측 면의 광축 중심보다 상면에 가깝게 위치함을 의미하고, 음의 부호는 해당 지점이 제5 렌즈의 물체측 면의 광축 중심보다 물체측에 가깝게 위치함을 의미한다.
다음에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 설명한다.
제1 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제1 렌즈의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상일 수 있다.
제1 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제2 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제2 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제2 렌즈의 제1 면은 볼록하고, 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
또는, 제2 렌즈는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제2 렌즈의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
제2 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제3 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 아울러, 제3 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면은 볼록하고, 제3 렌즈의 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
또는, 제3 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상일 수 있다.
제3 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제4 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면은 볼록하고, 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
또는, 제4 렌즈는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
또는, 제4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면은 오목하고, 제4 렌즈의 제2 면은 볼록한 형상일 수 있다.
제4 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제5 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제5 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제5 렌즈의 제1 면은 볼록하고, 제2 면은 오목한 형상일 수 있다.
제5 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 상대적으로 좁은 화각과 긴 초점거리를 갖는 망원 렌즈의 특징을 가진다.
도 1 및 도 2를 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), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(160) 및 이미지 센서(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(110)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제5 렌즈(150)와 필터(160, 또는 이미지 센서(170)) 사이에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 제1 반사부재(R1) 및 제2 반사부재(R2)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)를 통과한다.
제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)를 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡되어 이미지 센서(170)에 수광된다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 1과 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 제1 프리즘 Infinity 2.250 1.723 29.50 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.723 29.50 3.300 -
S3 Infinity 1.320 2.3 -
S4 제1 렌즈 4.172 2.262939 1.537 55.65 2.700 2.248
S5 -5.486 0.03 2.481 2.050
S6 제2 렌즈 -7.809 1.023728 1.621 25.96 2.366 2.016
S7 3.320 0.311996 1.939 1.797
S8 제3 렌즈 5.461 1.860203 1.679 19.24 1.918 1.796
S9 -62.307 0.999982 1.698 1.684
S10 제4 렌즈 -7.500 0.652353 1.621 25.96 1.565 1.459
S11 -20.523 0.036444 1.601 1.424
S12 제5 렌즈 13.646 0.943852 1.547 56.11 1.605 1.423
S13 6.769 1 1.673 1.398
S14 제2 프리즘 Infinity 0.7 1.723 29.50 0.7 -
S15 Infinity 0.7 1.723 29.50 1 -
S16 Infinity 1 0.7 -
S17 필터 Infinity 0.11 - -
S18 Infinity 3.384 - -
S19 촬상면 Infinity - -
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.5 mm이고, Fno는 2.96이고, IMG HT는 2.48 mm이고, FOV는 17.86°이고, α는 67.26°이고, AL1은 21.068 mm2이고, BFL은 6.894 mm이고, TTL은 15.016 mm이고, PTTL은 18.5855 mm이다. 제5 렌즈(150)의 가장자리 두께는 1.02 mm이고, 제5 렌즈(150)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 0.02 mm이고, 제5 렌즈(150)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.1 mm이다.
제1 렌즈(110)의 초점거리는 4.80967 mm이고, 제2 렌즈(120)의 초점거리는 -3.62625 mm이고, 제3 렌즈(130)의 초점거리는 7.4794 mm이고, 제4 렌즈(140)의 초점거리는 -19.4173 mm이고, 제5 렌즈(150)의 초점거리는 -25.8321 mm이다.
본 발명의 제1 실시예에서, 제1 렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(110)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(120)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(130)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(140)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제2 면은 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(150)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(150)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)의 각 면은 표 2에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -7.61E-01 6.62E-04 8.60E-05 -3.00E-06 1.00E-06 -1.14E-07
S5 0 4.55E-03 -1.50E-04 -1.60E-05 3.00E-06 -1.36E-07
S6 0 -2.46E-03 4.41E-04 -4.70E-05 6.00E-06 -2.89E-07
S7 0 -1.45E-02 1.79E-03 -5.00E-04 8.60E-05 -1.30E-05
S8 0 -8.32E-03 2.58E-03 -7.44E-04 1.02E-04 -1.40E-05
S9 0 -8.68E-03 3.34E-03 -1.25E-03 1.59E-04 -7.00E-06
S10 0 1.55E-02 -3.86E-03 -1.73E-03 3.92E-04 -1.70E-05
S11 0 2.12E-02 -4.00E-03 1.44E-04 3.32E-04 -1.13E-04
S12 0 -2.45E-02 3.35E-03 2.20E-03 -4.85E-04 -3.90E-05
S13 0 -2.48E-02 5.47E-03 -6.46E-04 -2.00E-05 1.10E-05
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 3 및 도 4를 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), 제4 렌즈(240) 및 제5 렌즈(250)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(260) 및 이미지 센서(270)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(210)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
반사부재(R)에 입사된 광은 반사부재(R)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(210) 내지 제5 렌즈(250)를 통과한다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 3과 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 프리즘 Infinity 2.250 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.320 2.3 -
S4 제1 렌즈 4.3055148 2.097525903 1.5370 55.65 2.700 2.384
S5 -6.714204 0.03 2.502 2.213
S6 제2 렌즈 -12.16678 1.085867503 1.6210 25.96 2.436 2.173
S7 3.1920995 0.504703411 2.017 1.925
S8 제3 렌즈 4.9956293 0.997351518 1.6790 19.24 1.995 1.944
S9 21.330181 1.065128428 1.891 1.891
S10 제4 렌즈 -7.054019 0.603792113 1.6210 25.96 1.826 1.729
S11 -9.429218 0.542997795 1.847 1.700
S12 제5 렌즈 5.1910303 0.791118154 1.5470 56.11 1.879 1.649
S13 3.8872349 0.724277581 1.925 1.597
S14 필터 Infinity 0.21 1.98541949 1.595
S15 Infinity 6.347198679 2.00309938 1.595
S16 촬상면 Infinity 2.82208927 1.570
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 16 mm이고, Fno는 2.96이고, IMG HT는 2.822 mm이고, FOV는 18.3°이고, α는 56.004°이고, AL1은 21.821 mm2이고, BFL은 7.281 mm이고, TTL은 15 mm이고, PTTL은 18.57 mm이다. 제5 렌즈(250)의 가장자리 두께는 0.91 mm이고, 제5 렌즈(250)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 0.13 mm이고, 제5 렌즈(250)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.26 mm이다.
제1 렌즈(210)의 초점거리는 5.23686 mm이고, 제2 렌즈(220)의 초점거리는 -3.96715 mm이고, 제3 렌즈(230)의 초점거리는 9.37747 mm이고, 제4 렌즈(240)의 초점거리는 -49.9896 mm이고, 제5 렌즈(250)의 초점거리는 -36.0501 mm이다.
본 발명의 제2 실시예에서, 제1 렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(210)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(220)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(230)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(230)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(240)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제4 렌즈(240)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(250)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(250)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(210) 내지 제5 렌즈(250)의 각 면은 표 4에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(210) 내지 제5 렌즈(250)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -7.71E-01 6.38E-04 1.00E-04 -9.00E-06 2.00E-06 -1.38E-07
S5 0 4.43E-03 -2.25E-04 -1.90E-05 3.00E-06 -8.74E-08
S6 0 -2.82E-03 4.10E-04 -5.80E-05 6.00E-06 -1.93E-07
S7 0 -1.34E-02 1.34E-03 -4.04E-04 9.20E-05 -9.00E-06
S8 0 -8.91E-03 2.81E-03 -8.13E-04 1.20E-04 -8.00E-06
S9 0 -9.23E-03 3.66E-03 -1.21E-03 1.61E-04 -7.00E-06
S10 0 1.71E-02 -2.51E-03 -2.38E-04 3.00E-06 1.00E-05
S11 0 1.75E-02 -1.94E-03 1.51E-04 -6.40E-05 8.00E-06
S12 0 -2.41E-02 2.39E-03 2.78E-04 -1.47E-04 8.00E-06
S13 0 -2.69E-02 3.80E-03 -3.71E-04 -2.60E-05 4.00E-06
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 4에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 5 및 도 6을 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), 제4 렌즈(340) 및 제5 렌즈(350)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(360) 및 이미지 센서(370)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(310)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
반사부재(R)에 입사된 광은 반사부재(R)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(310) 내지 제5 렌즈(350)를 통과한다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 5와 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 프리즘 Infinity 2.250 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.000 2.3 -
S4 제1 렌즈 3.8431725 2.022982102 1.5370 55.65 2.720 2.158
S5 -8.382301 0.037430756 2.522 1.970
S6 제2 렌즈 -27.19506 0.967253417 1.6210 25.96 2.438 1.930
S7 3.1050234 0.78494493 1.952 1.706
S8 제3 렌즈 4.7537732 0.771870558 1.6790 19.24 1.891 1.739
S9 -50.87882 0.038269366 1.853 1.702
S10 제4 렌즈 14.520609 0.45 1.6210 25.96 1.797 1.662
S11 2.878257 1.576073001 1.647 1.541
S12 제5 렌즈 4.0295198 0.535140688 1.5470 56.11 1.800 1.688
S13 5.5923437 1.657499029 1.805 1.659
S14 필터 Infinity 0.11 2.07545089 1.680
S15 Infinity 5.548537685 2.0889549 1.681
S16 촬상면 Infinity 3.13647384 1.760
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.6 mm이고, Fno는 2.87이고, IMG HT는 3.136 mm이고, FOV는 21.1°이고, α는 75.011°이고, AL1은 20.704 mm2이고, BFL은 7.316 mm이고, TTL은 14.5 mm이고, PTTL은 17.75 mm이다. 제5 렌즈(350)의 가장자리 두께는 0.41 mm이고, 제5 렌즈(350)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 0.35 mm이고, 제5 렌즈(350)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.23 mm이다.
제1 렌즈(310)의 초점거리는 5.2118 mm이고, 제2 렌즈(320)의 초점거리는 -4.43632 mm이고, 제3 렌즈(330)의 초점거리는 6.44006 mm이고, 제4 렌즈(340)의 초점거리는 -5.87135 mm이고, 제5 렌즈(350)의 초점거리는 23.5364 mm이다.
본 발명의 제3 실시예에서, 제1 렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(310)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(320)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(330)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(340)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제4 렌즈(340)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제5 렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(350)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(350)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(310) 내지 제5 렌즈(350)의 각 면은 도 표 6에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(310) 내지 제5 렌즈(350)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -6.22E-01 1.05E-03 9.70E-05 -3.28E-07 1.00E-06 -3.04E-08
S5 0 2.81E-03 -1.00E-06 3.82E-07 -2.00E-06 1.19E-07
S6 0 -5.66E-03 7.69E-04 -6.10E-05 3.00E-06 -1.42E-08
S7 0 -1.13E-02 6.58E-04 -2.07E-04 5.70E-05 -3.00E-06
S8 0 -8.52E-03 1.48E-03 -1.89E-04 -1.70E-05 9.00E-06
S9 0 -1.14E-02 2.43E-03 -3.78E-04 5.00E-06 5.00E-06
S10 0 -1.11E-02 -1.90E-05 7.37E-04 -1.93E-04 1.20E-05
S11 0 -1.43E-02 1.16E-03 8.73E-04 -1.35E-04 -8.00E-06
S12 0 -1.70E-02 1.38E-03 3.83E-04 1.20E-05 -3.00E-06
S13 0 -1.42E-02 7.24E-04 4.82E-04 -6.50E-05 1.30E-05
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 7 및 도 8을 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), 제4 렌즈(440) 및 제5 렌즈(450)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(460) 및 이미지 센서(470)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(410)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
반사부재(R)에 입사된 광은 반사부재(R)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(410) 내지 제5 렌즈(450)를 통과한다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 7과 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 프리즘 Infinity 2.250 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.000 2.3 -
S4 제1 렌즈 3.6580184 2.192111929 1.5370 55.65 2.720 2.194
S5 -8.045381 0.03 2.565 1.965
S6 제2 렌즈 -23.99666 0.670690874 1.6210 25.96 2.476 1.924
S7 3.2131039 1.035816031 2.012 1.723
S8 제3 렌즈 4.8338373 0.747960385 1.6790 19.24 1.900 1.742
S9 -52.08516 0.03 1.850 1.699
S10 제4 렌즈 18.552466 0.45 1.6210 25.96 1.797 1.661
S11 3.1175629 1.961057887 1.630 1.528
S12 제5 렌즈 5.4791262 0.46599221 1.5470 56.11 1.800 1.655
S13 6.5273472 1.587853806 1.841 1.640
S14 필터 Infinity 0.11 2.1201943 1.667
S15 Infinity 5.118637673 2.13416965 1.668
S16 촬상면 Infinity 3.13641114 1.759
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 16 mm이고, Fno는 2.87이고, IMG HT는 3.136 mm이고, FOV는 20.6°이고, α는 72.479°이고, AL1은 20.939 mm2이고, BFL은 6.816 mm이고, TTL은 14.4 mm이고, PTTL은 17.65 mm이다. 제5 렌즈(450)의 가장자리 두께는 0.4 mm이고, 제5 렌즈(450)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 0.24 mm이고, 제5 렌즈(450)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.16 mm이다.
제1 렌즈(410)의 초점거리는 5.01429 mm이고, 제2 렌즈(420)의 초점거리는 -4.52334 mm이고, 제3 렌즈(430)의 초점거리는 6.55033 mm이고, 제4 렌즈(440)의 초점거리는 -6.10629 mm이고, 제5 렌즈(450)의 초점거리는 53.9555 mm이다.
본 발명의 제4 실시예에서, 제1 렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(410)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(420)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(420)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(430)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(430)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(440)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(440)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제4 렌즈(440)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제5 렌즈(450)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(450)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(450)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(410) 내지 제5 렌즈(450)의 각 면은 표 8에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(410) 내지 제5 렌즈(450)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -6.33E-01 9.59E-04 1.22E-04 -1.00E-06 1.00E-06 5.32E-09
S5 0 3.05E-03 -2.00E-06 3.63E-07 -2.00E-06 1.33E-07
S6 0 -5.64E-03 7.84E-04 -5.90E-05 3.00E-06 -2.41E-08
S7 0 -1.01E-02 6.02E-04 -2.00E-04 5.50E-05 -2.00E-06
S8 0 -7.36E-03 1.41E-03 -2.06E-04 -1.50E-05 1.00E-05
S9 0 -1.16E-02 2.46E-03 -3.86E-04 5.00E-06 6.00E-06
S10 0 -1.17E-02 4.20E-05 7.72E-04 -1.90E-04 1.10E-05
S11 0 -1.07E-02 1.04E-03 8.23E-04 -5.60E-05 -1.20E-05
S12 0 -1.98E-02 1.84E-03 5.42E-04 6.00E-06 -6.00E-06
S13 0 -1.94E-02 1.69E-03 4.30E-04 -4.40E-05 8.00E-06
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 8에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 9 및 도 10을 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), 제4 렌즈(540) 및 제5 렌즈(550)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(560) 및 이미지 센서(570)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(510)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제5 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
반사부재(R)에 입사된 광은 반사부재(R)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)를 통과한다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 9와 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 프리즘 Infinity 2.000 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.000 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.000 2.3 -
S4 제1 렌즈 4.0028904 2.311301577 1.5370 55.65 2.720 2.383
S5 -5.731393 0.03 2.687 2.169
S6 제2 렌즈 -8.423958 0.45 1.6210 25.96 2.638 2.138
S7 5.3571097 1.193897185 2.271 1.993
S8 제3 렌즈 6.8122096 0.730352045 1.6790 19.24 1.967 1.880
S9 -10.56266 0.03 1.945 1.870
S10 제4 렌즈 -12.19519 0.45 1.6210 25.96 1.908 1.833
S11 5.2128762 2.537843027 1.818 1.714
S12 제5 렌즈 16.062368 0.45 1.5470 56.11 1.800 1.566
S13 8.9201916 0.108878948 2.054 1.637
S14 필터 Infinity 0.11 2.12637643 1.642
S15 Infinity 5.797727292 2.13873082 1.643
S16 촬상면 Infinity 3.13726475 1.760
한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 16.2 mm이고, Fno는 2.98이고, IMG HT는 3.137 mm이고, FOV는 20.3°이고, α는 57.667°이고, AL1은 22.048 mm2이고, BFL은 6.017 mm이고, TTL은 14.2 mm이고, PTTL은 17.2 mm이다. 제5 렌즈(550)의 가장자리 두께는 0.52 mm이고, 제5 렌즈(550)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 -0.5 mm이고, 제5 렌즈(550)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 -0.25 mm이다.
제1 렌즈(510)의 초점거리는 4.78929 mm이고, 제2 렌즈(520)의 초점거리는 -5.21141 mm이고, 제3 렌즈(530)의 초점거리는 6.20563 mm이고, 제4 렌즈(540)의 초점거리는 -5.82674 mm이고, 제5 렌즈(550)의 초점거리는 -37.5441 mm이다.
본 발명의 제5 실시예에서, 제1 렌즈(510)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(510)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(520)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(520)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(530)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(530)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(540)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(540)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제5 렌즈(550)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(550)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(550)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)의 각 면은 표 10에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -7.02E-01 7.54E-04 9.10E-05 -1.52E-07 1.00E-06 9.92E-09
S5 0 3.25E-03 1.08E-04 5.00E-06 -2.00E-06 1.34E-07
S6 0 -4.56E-03 8.50E-04 -5.70E-05 3.00E-06 -1.02E-07
S7 0 -8.87E-03 5.02E-04 -1.38E-04 3.10E-05 -1.00E-06
S8 0 -8.73E-03 9.33E-04 -3.23E-04 -4.80E-05 7.00E-06
S9 0 -1.13E-02 1.93E-03 -4.00E-04 1.60E-05 3.81E-08
S10 0 -1.14E-02 2.52E-04 8.12E-04 -1.78E-04 1.50E-05
S11 0 -1.08E-02 3.29E-04 7.71E-04 -2.20E-04 2.10E-05
S12 0 -4.46E-02 1.10E-03 4.91E-04 -1.38E-04 4.49E-07
S13 0 -4.17E-02 3.28E-03 1.25E-04 -1.04E-04 8.00E-06
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 10에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(610), 제2 렌즈(620), 제3 렌즈(630), 제4 렌즈(640) 및 제5 렌즈(650)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(660) 및 이미지 센서(670)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(610)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제5 렌즈(650)와 필터(660) 사이에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제6 실시예에서 제1 반사부재(R1) 및 제2 반사부재(R2)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(610) 내지 제5 렌즈(650)를 통과한다.
제1 렌즈(610) 내지 제5 렌즈(650)를 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡되어 이미지 센서(670)에 수광된다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 11과 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 제1 프리즘 Infinity 2.250 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.320 2.3 -
S4 제1 렌즈 4.1411881 2 1.5370 55.66 2.720 1.890
S5 -35.33227 0.34436658 2.483 1.722
S6 제2 렌즈 21.115782 0.678878531 1.6210 25.96 2.246 1.692
S7 3.0076075 0.272168709 1.923 1.548
S8 제3 렌즈 3.4633341 0.96246733 1.5710 37.36 1.904 1.620
S9 3.9349415 2.107129375 1.713 1.530
S10 제4 렌즈 5.322539 0.597758202 1.6210 25.96 1.850 1.698
S11 13.182253 0.666583076 1.853 1.633
S12 제5 렌즈 20.452439 0.569126583 1.5460 56.10 1.800 1.662
S13 7.323996 1.657499029 1.996 1.663
S14 제2 프리즘 Infinity 0.7 1.5167 64.17 2 -
S15 Infinity 0.7 1.5167 64.17 2 -
S16 Infinity 1 2 -
S17 필터 Infinity 0.11 -
S18 Infinity 4.343955975 -
S19 촬상면 Infinity 3.13530848 1.761
한편, 본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15.5 mm이고, Fno는 2.87이고, IMG HT는 3.135 mm이고, FOV는 22.9°이고, α는 91.957°이고, AL1은 18.763 mm2이고, BFL은 8.511 mm이고, TTL은 16.71 mm이고, PTTL은 20.28 mm이다. 제5 렌즈(650)의 가장자리 두께는 0.76 mm이고, 제5 렌즈(650)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 -0.16 mm이고, 제5 렌즈(650)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.09 mm이다.
제1 렌즈(610)의 초점거리는 7.03226 mm이고, 제2 렌즈(620)의 초점거리는 -5.73353 mm이고, 제3 렌즈(630)의 초점거리는 29.0425 mm이고, 제4 렌즈(640)의 초점거리는 13.9773 mm이고, 제5 렌즈(650)의 초점거리는 -21.2029 mm이다.
본 발명의 제6 실시예에서, 제1 렌즈(610)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(610)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(620)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(620)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(620)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(630)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(630)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(630)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(640)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(640)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제4 렌즈(640)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제5 렌즈(650)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(650)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(650)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(610) 내지 제5 렌즈(650)의 각 면은 표 12에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(610) 내지 제5 렌즈(650)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -5.99E-01 1.17E-03 9.20E-05 -3.00E-06 1.00E-06 -5.77E-08
S5 0 2.51E-03 3.00E-06 1.00E-06 -2.00E-06 9.57E-08
S6 0 -5.55E-03 7.62E-04 -5.90E-05 3.00E-06 -1.67E-07
S7 0 -1.12E-02 7.99E-04 -2.20E-04 4.10E-05 -3.00E-06
S8 0 -8.23E-03 1.36E-03 -2.00E-04 -1.30E-05 4.00E-06
S9 0 -1.22E-02 2.93E-03 -3.07E-04 -2.80E-05 9.00E-06
S10 0 -1.16E-02 2.92E-04 6.93E-04 -1.42E-04 1.20E-05
S11 0 -1.27E-02 8.68E-04 8.21E-04 -1.94E-04 1.20E-05
S12 0 -1.82E-02 1.30E-03 3.19E-04 -1.19E-04 -2.00E-06
S13 0 -1.39E-02 7.26E-04 2.36E-04 -1.16E-04 1.00E-05
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 12에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 제7 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(710), 제2 렌즈(720), 제3 렌즈(730), 제4 렌즈(740) 및 제5 렌즈(750)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(760) 및 이미지 센서(770)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(710)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제5 렌즈(750)와 필터(760) 사이에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제7 실시예에서 제1 반사부재(R1) 및 제2 반사부재(R2)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(710) 내지 제5 렌즈(750)를 통과한다.
제1 렌즈(710) 내지 제5 렌즈(750)를 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡되어 이미지 센서(770)에 수광된다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수), 초점거리(Focal length))은 표 13과 같다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 최대유효반경 최소유효반경
S1 제1 프리즘 Infinity 2.250 1.5167 64.17 2.3 -
S2 Infinity 2.250 1.5167 64.17 3.300 -
S3 Infinity 1.320 2.3 -
S4 제1 렌즈 3.9169565 1.613027009 1.5370 55.66 2.720 1.937
S5 -66.82201 0.156209798 2.568 1.806
S6 제2 렌즈 8.5963539 0.601622164 1.6210 25.96 2.371 1.756
S7 2.9578867 1.185731986 1.974 1.619
S8 제3 렌즈 3.9916928 1 1.5710 37.36 1.780 1.675
S9 3.3199729 1.921811782 1.565 1.565
S10 제4 렌즈 4.3379915 0.547808566 1.6210 25.96 1.866 1.687
S11 5.5652265 0.2 1.872 1.653
S12 제5 렌즈 5.4137437 0.571570221 1.5460 56.10 1.800 1.653
S13 5.8045758 1.657499028 1.986 1.656
S14 제2 프리즘 Infinity 0.7 1.5167 64.17 0.700 -
S15 Infinity 0.7 1.5167 64.17 0.700 -
S16 Infinity 0.7 0.7 -
S17 필터 Infinity 0.11
S18 Infinity 4.671196949 2.28106867 1.68260227
S19 촬상면 Infinity 3.13702172 1.76020658
한편, 본 발명의 제7 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 14.5 mm이고, Fno는 2.87이고, IMG HT는 3.137 mm이고, FOV는 22.9°이고, α는 89.204°이고, AL1은 19.122 mm2이고, BFL은 8.539 mm이고, TTL은 16.336 mm이고, PTTL은 19.906 mm이다. 제5 렌즈(750)의 가장자리 두께는 0.57 mm이고, 제5 렌즈(750)의 물체측 면의 SAG 값(SAG51)은 0.07 mm이고, 제5 렌즈(750)의 상측 면의 SAG 값(SAG52)은 0.11 mm이다.
제1 렌즈(710)의 초점거리는 6.95076 mm이고, 제2 렌즈(520)의 초점거리는 -7.57602 mm이고, 제3 렌즈(530)의 초점거리는 -75.2843 mm이고, 제4 렌즈(540)의 초점거리는 27.0706 mm이고, 제5 렌즈(550)의 초점거리는 96.9979 mm이다.
본 발명의 제7 실시예에서, 제1 렌즈(710)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(710)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(720)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(720)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(720)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(730)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(730)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(730)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(740)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(740)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제4 렌즈(740)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제5 렌즈(750)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(750)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(750)의 제2 면은 오목한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(710) 내지 제5 렌즈(750)의 각 면은 표 14에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(710) 내지 제5 렌즈(750)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
K A B C D E
S4 -6.50E-01 9.79E-04 1.01E-04 -3.00E-06 1.00E-06 -6.65E-08
S5 0 2.27E-03 4.00E-06 6.00E-06 -2.00E-06 9.49E-08
S6 0 -5.83E-03 7.55E-04 -6.30E-05 4.00E-06 -2.49E-08
S7 0 -1.07E-02 7.91E-04 -2.01E-04 3.40E-05 -3.00E-06
S8 0 -7.12E-03 1.38E-03 -1.99E-04 2.40E-05 -3.00E-06
S9 0 -1.54E-02 2.85E-03 -9.30E-05 -7.50E-05 1.20E-05
S10 0 -1.25E-02 6.49E-04 4.51E-04 -1.28E-04 1.60E-05
S11 0 -1.25E-02 1.09E-03 7.66E-04 -2.89E-04 2.60E-05
S12 0 -1.50E-02 -7.00E-05 2.12E-04 -1.20E-04 -2.00E-06
S13 0 -1.20E-02 -9.85E-04 1.96E-04 -7.00E-05 7.00E-06
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 14에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 개략적인 사시도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는, 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5) 및 스페이서(S1)를 포함한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 촬상 광학계는 복수의 렌즈보다 물체 측에 더 가깝게 배치된 반사 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 필터 및 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
즉, 촬상 광학계는 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제7 실시예에 따른 촬상 광학계 중 어느 하나일 수 있다.
복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5)는 서로 인접한 렌즈와 소정 간격 이격 배치된다.
복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5) 중 적어도 일부의 렌즈는 비원형의 평면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)는 비원형으로 형성되고, 제3 렌즈(L3) 내지 제5 렌즈(L5)는 원형으로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 복수의 렌즈가 모두 비원형으로 형성되는 것도 가능하다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 스페이서의 평면도이다.
도 18을 참조하면, 서로 인접한 렌즈들 사이에는 스페이서가 구비될 수 있다.
스페이서는 렌즈들 사이의 간격을 유지시킬 수 있고, 불필요한 빛을 차단할 수 있다. 일 예로, 스페이서에는 불필요한 빛을 차단하도록 광 흡수층이 구비될 수 있다. 광 흡수층은 흑색 피막 또는 흑색 산화철일 수 있다.
스페이서는 물체 측으로부터 상 측을 향하여 배열된 제1 스페이서(S1), 제2 스페이서, 제3 스페이서 및 제4 스페이서를 포함한다.
제1 스페이서(S1)는 비원형 형상을 갖는 렌즈들 사이에 배치된다. 일 예로, 제1 스페이서(S1)는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에 배치된다.
제2 스페이서는 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이에 배치되며, 제3 스페이서는 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이에 배치되고, 제4 스페이서는 제4 렌즈(L4)와 제5 렌즈(L5) 사이에 배치된다. 참고로, 도 15 및 도 18에는 제1 스페이서(S1)만이 도시되어 있다.
제1 스페이서(S1)는 빛을 통과시키는 개구(60)를 구비한다. 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)에 의해 개구(60)가 형성된다. 즉, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)에 의해 둘러싸인 공간이 개구(60)의 역할을 한다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이고, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)도 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)의 형상과 대응될 수 있다. 일 예로, 제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 제1 외측면(51), 제2 외측면(52), 제3 외측면(53) 및 제4 외측면(54)을 포함한다.
제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖고, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖는다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)은 원호(arc) 형상이고, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 대체로 직선 형상이다.
제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 각각 제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)을 연결한다.
또한, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 제1 내측면(41), 제2 내측면(42), 제3 내측면(43) 및 제4 내측면(44)을 포함한다.
제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖고, 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖는다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)은 원호(arc) 형상이고, 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 대체로 직선 형상이다.
제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 각각 제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)을 연결한다.
또한, 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(50)은 장축(c, Major axis)과 단축(d, Minor axis)을 갖는다. 일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때, 광축을 지나면서 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)을 최단거리로 연결하는 선분이 단축(d)고, 광축을 지나면서 제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)을 연결하며 단축(d)에 수직한 선분이 장축(c)이다.
여기서, 장축(c)의 절반이 개구(60)의 최대 반경이고, 단축(d)의 절반이 개구(60)의 최소 반경이다.
도 19 내지 도 22는 카메라 모듈이 탑재된 휴대용 전자기기의 배면도이다.
도 19 내지 도 22에 도시된 휴대용 전자기기(1)는 복수의 카메라 모듈이 탑재된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 전자기기일 수 있다.
복수의 카메라 모듈은 각각 촬상 광학계를 구비한다.
도 19 내지 도 22에서 카메라 모듈(2)은 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제7 실시예에 따른 촬상 광학계 중 어느 하나를 구비한다.
카메라 모듈(2)은 반사부재를 통해 광의 진행방향을 굴곡시킨다.
카메라 모듈(2)의 광축은 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Z축 방향, 휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직한 방향을 향할 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈(2)의 광축은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향(Y 방향) 또는 길이 방향(X 방향)으로 형성될 수 있다.
따라서, 카메라 모듈(2)이 긴 초점거리를 갖는 망원 카메라의 특징을 갖더라도, 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기(1)의 박형화가 가능하다.
도 19를 참조하면, 휴대용 전자기기(1)에 제1 카메라 모듈(2) 및 제2 카메라 모듈(3)이 구비될 수 있다. 즉, 휴대용 전자기기(1)는 듀얼 카메라 모듈을 구비할 수 있다.
제1 카메라 모듈(2)과 제2 카메라 모듈(3)은 광축이 서로 다른 방향으로 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 광축은 X 방향으로 형성되고, 제2 카메라 모듈(3)의 광축은 Z 방향으로 형성된다.
또한, 제1 카메라 모듈(2)과 제2 카메라 모듈(3)은 서로 다른 화각 및 초점거리를 가지도록 구성된다.
제1 카메라 모듈(2)은 상대적으로 화각이 좁고, 긴 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 망원)되고, 제2 카메라 모듈(3)은 상대적으로 화각이 넓고, 짧은 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 광각)된다.
일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 30°보다 작게 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 10°~ 30°범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)의 화각은 75°~ 85° 범위에서 형성될 수 있다.
한편, 제1 카메라 모듈(2)은 Fno가 2.8 ≤ Fno < 5을 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)은 Fno가 1.4 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다.
이처럼 2개의 카메라 모듈의 화각과 초점거리를 서로 다르게 설계함으로써, 피사체의 이미지를 다양한 심도로 촬영할 수 있다.
도 20을 참조하면, 휴대용 전자기기(1)에 제1 카메라 모듈(2), 제2 카메라 모듈(3) 및 제3 카메라 모듈(4)이 구비될 수 있다. 즉, 휴대용 전자기기(1)는 트리플 카메라 모듈을 구비할 수 있다. 제1 카메라 모듈(2) 내지 제3 카메라 모듈(4)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향(Y 방향) 또는 길이 방향(X 방향)으로 배치될 수 있다.
제1 카메라 모듈(2)의 광축은 제2 카메라 모듈(3)의 광축 및 제3 카메라 모듈(4)의 광축과 다른 방향으로 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 광축은 X 방향으로 형성되고, 제2 카메라 모듈(3)의 광축 및 제3 카메라 모듈(4)의 광축은 Z 방향으로 형성된다.
또한, 제1 카메라 모듈(2) 내지 제3 카메라 모듈(4)은 서로 다른 화각 및 초점거리를 가지도록 구성된다.
제1 카메라 모듈(2)은 가장 화각이 좁고, 가장 긴 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 망원)되고, 제3 카메라 모듈(4)은 가장 화각이 넓고, 가장 짧은 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 초광각)된다. 제2 카메라 모듈(3)은 제1 카메라 모듈(2)보다 화각이 넓고, 제3 카메라 모듈(4)보다 화각이 좁게 형성된다(예를 들어, 광각).
일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 30°보다 작게 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 10°~ 30°범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)의 화각은 75°~ 85° 범위에서 형성될 수 있다. 제3 카메라 모듈(4)의 화각은 110°~ 150° 범위에서 형성될 수 있다.
한편, 제1 카메라 모듈(2)은 Fno가 2.8 ≤ Fno < 5을 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)은 Fno가 1.4 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제3 카메라 모듈(4)은 Fno가 2.0 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다.
이처럼 3개의 카메라 모듈의 화각과 초점거리를 서로 다르게 설계함으로써, 피사체의 이미지를 다양한 심도로 촬영할 수 있다.
도 21을 참조하면, 휴대용 전자기기(1)에 제1 카메라 모듈(2), 제2 카메라 모듈(3), 제3 카메라 모듈(4) 및 제4 카메라 모듈(5)이 구비될 수 있다. 즉, 휴대용 전자기기(1)는 쿼드 카메라 모듈을 구비할 수 있다. 제2 카메라 모듈(3) 내지 제4 카메라 모듈(5)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향(Y 방향) 또는 길이 방향(X 방향)으로 배치될 수 있고, 제1 카메라 모듈(2)은 제2 카메라 모듈(3) 내지 제4 카메라 모듈(5)의 옆에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 카메라 모듈(2, 3, 4, 5)은 전체적으로 4각형 형상으로 배치될 수 있다.
제1 카메라 모듈(2)의 광축은 제2 카메라 모듈(3) 내지 제4 카메라 모듈(5)의 광축과 다른 방향으로 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 광축은 X 방향으로 형성되고, 제2 카메라 모듈(3) 내지 제4 카메라 모듈(5)의 광축은 Z 방향으로 형성된다.
또한, 제1 카메라 모듈(2) 내지 제4 카메라 모듈(5)은 서로 다른 화각 및 초점거리를 가지도록 구성된다.
제1 카메라 모듈(2)은 가장 화각이 좁고, 가장 긴 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 초망원)되고, 제4 카메라 모듈(5)은 가장 화각이 넓고, 가장 짧은 초점거리를 갖도록 구성(예를 들어, 초광각)된다. 제2 카메라 모듈(3)은 제1 카메라 모듈(2)보다 화각이 넓고, 제3 카메라 모듈(4)보다 화각이 좁게 형성된다(예를 들어, 망원). 제3 카메라 모듈(4)은 제2 카메라 모듈(3)보다 화각이 넓고, 제4 카메라 모듈(5)보다 화각이 좁게 형성된다(예를 들어, 광각).
일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 30°보다 작게 형성된다. 일 예로, 제1 카메라 모듈(2)의 화각은 10°~ 30°범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)의 화각은 40°~ 45° 범위에서 형성될 수 있다. 제3 카메라 모듈(4)의 화각은 75°~ 85° 범위에서 형성될 수 있다. 제4 카메라 모듈(5)의 화각은 110°~ 150° 범위에서 형성될 수 있다.
한편, 제1 카메라 모듈(2)은 Fno가 2.8 ≤ Fno < 5을 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제2 카메라 모듈(3)은 Fno가 1.8 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제3 카메라 모듈(4)은 Fno가 1.4 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다. 제4 카메라 모듈(5)은 Fno가 2.0 ≤ Fno ≤ 2.4를 만족하는 범위에서 형성될 수 있다.
이처럼 4개의 카메라 모듈의 화각과 초점거리를 서로 다르게 설계함으로써, 피사체의 이미지를 다양한 심도로 촬영할 수 있다.
도 22에 도시된 실시예는, 도 20에 도시된 실시예와 동일하나, 제1 내지 제3 카메라 모듈(2, 3, 4)의 배치 형태에서 차이가 있다.
도 22를 참조하면, 제1 카메라 모듈(2)의 양 옆에 제2 카메라 모듈(3)과 제3 카메라 모듈(5)이 배치된다. 제2 카메라 모듈(3)과 제3 카메라 모듈(5)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향(Y 방향) 또는 길이 방향(X 방향)으로 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 카메라 모듈(2, 3, 4)은 전체적으로 3각형 형상으로 배치될 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.
R: 반사부재
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 제1 렌즈
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: 제2 렌즈
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730: 제3 렌즈
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740: 제4 렌즈
150, 250, 350, 450, 550, 650, 750: 제5 렌즈
160, 260, 360, 460, 560, 660, 760: 필터
170, 270, 370, 470, 570, 670, 770: 이미지 센서

Claims (21)

  1. 물체측으로부터 순서대로 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈;를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고,
    4.5 < TTL/IMG HT < 6.5;
    0.87 < TTL/f < 1.31; 및
    0.65 < L1S1es/L1S1el < 0.9 를 만족하며,
    TTL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리, IMG HT는 상기 이미지 센서의 상기 촬상면의 대각길이의 절반, f는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리, L1S1el은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경, L1S1es는 상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면의 최소 유효 반경인 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 전방에 배치되는 제1 반사부재;를 더 포함하며,
    상기 제1 반사부재는 상기 제1 반사부재에 입사된 광의 경로를 상기 제1 렌즈를 향하도록 변화시키는 반사면을 갖는 촬상 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    0 < L1S1el/PTTL < 0.2 를 만족하며,
    PTTL은 상기 반사면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 상기 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 광학부 및 상기 광학부의 적어도 일부의 둘레에서 연장되는 플랜지부를 구비하고,
    0 < AL1/(PTTL)2 < 0.09 를 만족하며,
    AL1은 상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면의 상기 광학부의 면적이고, PTTL은 상기 반사면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 상기 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되는 제2 반사부재;를 더 포함하며,
    상기 제2 반사부재는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 통과한 광의 경로를 상기 이미지 센서를 향하도록 변화시키는 반사면을 갖는 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 광학부 및 상기 광학부의 적어도 일부의 둘레에서 연장되는 플랜지부를 구비하고,
    상기 광학부는 제1 가장자리, 상기 광축을 기준으로 상기 제1 가장자리의 반대측에 위치한 제2 가장자리, 상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리를 각각 연결하는 제3 가장자리 및 제4 가장자리를 포함하며,
    상기 제3 가장자리는 상기 광축을 기준으로 상기 제4 가장자리의 반대측에 위치하고,
    상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리 사이의 최단거리는 상기 제3 가장자리와 상기 제4 가장자리 사이의 최단거리보다 긴 촬상 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    50° < α < 92°를 만족하며,
    α는 상기 제1 가장자리와 상기 제4 가장자리의 연결지점으로부터 상기 광축을 잇는 제1 가상 선과, 상기 제2 가장자리와 상기 제4 가장자리의 연결지점으로부터 상기 광축을 잇는 제2 가상 선 사이의 각도인 촬상 광학계.
  8. 제6항에 있어서,
    1.3 < α/(2*FOV) < 2.2 를 만족하며,
    FOV는 상기 촬상 광학계의 화각이고, α는 상기 제1 가장자리와 상기 제4 가장자리의 연결지점으로부터 상기 광축을 잇는 제1 가상 선과, 상기 제2 가장자리와 상기 제4 가장자리의 연결지점으로부터 상기 광축을 잇는 제2 가상 선 사이의 각도인 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    0.9 < BFL/(2*IMG HT) < 3.0 을 만족하며,
    BFL은 상기 제5 렌즈의 상측 면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 상기 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    -0.7 mm < f1+f2 < 1.3 mm 를 만족하며,
    f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈의 초점거리인 촬상 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 상기 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고,
    0.7 < L2S1es/L2S1el < 0.9 을 만족하며,
    L2S1el은 상기 제2 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경, L2S1es는 상기 제2 렌즈의 상기 물체측 면의 최소 유효 반경인 촬상 광학계.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 상기 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고,
    1.3 < L1S1el/L5S2el < 1.7 을 만족하며,
    L5S2el은 상기 제5 렌즈의 상측 면의 최대 유효 반경인 촬상 광학계.
  13. 제12항에 있어서,
    1.3 < (CT5/ET5)*L5S1el < 2.5 를 만족하며,
    CT5는 상기 제5 렌즈의 상기 광축 상 두께이고, ET5는 상기 제5 렌즈의 가장자리 두께이며, L5S1el은 상기 제5 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경인 촬상 광학계.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 상기 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고,
    1.3 < L1S1el/L3S1el < 1.7 을 만족하며,
    L3S1el은 상기 제3 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경인 촬상 광학계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 상기 광축과 교차하고 서로 수직한 두 개의 축 중 어느 한 축의 길이가 다른 한 축의 길이보다 길고,
    0.8 < L3S1el/L5S1el < 1.2 를 만족하며,
    L5S1el은 상기 제5 렌즈의 물체측 면의 최대 유효 반경인 촬상 광학계.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제4 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈는 각각 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  18. 복수의 카메라 모듈을 구비하는 휴대용 전자기기에 있어서,
    상기 복수의 카메라 모듈은 서로 다른 화각을 갖는 제1 카메라 모듈, 제2 카메라 모듈 및 제3 카메라 모듈을 포함하고,
    상기 제1 카메라 모듈 내지 상기 제3 카메라 모듈 중에서, 가장 좁은 화각을 갖는 카메라 모듈의 광축의 방향은 다른 카메라 모듈의 광축의 방향과 다르며,
    상기 가장 좁은 화각을 갖는 카메라 모듈은, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 촬상 광학계를 포함하는 휴대용 전자기기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 카메라 모듈이 가장 좁은 화각과 가장 긴 초점 거리를 갖고, 상기 제3 카메라 모듈이 가장 넓은 화각과 가장 짧은 초점 거리를 가지며, 상기 제2 카메라 모듈은 상기 제1 카메라 모듈의 화각보다는 넓고 상기 제3 카메라 모듈의 화각보다는 좁은 화각을 갖는 휴대용 전자기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 카메라 모듈의 Fno는 2.8 이상이고 5 미만이며,
    상기 제2 카메라 모듈의 Fno는 1.4 이상이고 2.4 이하이며,
    상기 제3 카메라 모듈의 Fno는 2.0 이상이고 2.4 이하인 휴대용 전자기기.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 카메라 모듈의 화각은 30°보다 작고, 상기 제2 카메라 모듈의 화각은 75°~ 85°이고, 제3 카메라 모듈의 화각은 110°~ 150°인 휴대용 전자기기.
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