KR20210030780A - 촬상 광학계 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재; 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 제3 렌즈; 제4 렌즈; 및 제5 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는, 물체측으로부터 광축을 따라 순서대로 이격 배치되고 상기 반사부재보다 이미지 센서에 더 가깝게 배치되며, 흔들림 검출부에서 측정된 1.0°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C1.0이라 할 때, 0.2 mm < C1.0 < 0.3 mm 를 만족할 수 있다.
Description
본 발명은 촬상 광학계에 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 두께 방향으로 복수의 렌즈가 배치되는 경우 렌즈의 매수가 증가할수록 휴대용 전자기기의 두께가 증가하게 되므로, 휴대용 전자기기를 소형화하기 어려운 문제가 있다.
특히, 망원 카메라의 경우 상대적으로 긴 초점거리를 갖기 때문에, 두께가 얇은 휴대용 전자기기에 적용하기 어려운 문제가 있다.
또한, 흔들림 보정 기능을 갖는 카메라의 경우 일반적으로 복수의 렌즈를 포함한 렌즈모듈을 이동시키게 되는데, 이 경우 렌즈모듈의 무게에 의해 소모 전력이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 두께가 얇은 휴대용 전자기기에 탑재할 수 있고, 긴 초점거리를 갖는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재; 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 제3 렌즈; 제4 렌즈; 및 제5 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는, 물체측으로부터 광축을 따라 순서대로 이격 배치되고 상기 반사부재보다 이미지 센서에 더 가깝게 배치되며, 흔들림 검출부에서 측정된 1.0°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C1.0이라 할 때, 0.2 mm < C1.0 < 0.3 mm 를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는, 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 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.
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.
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, 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 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 렌즈보다 물체 측에 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 물체측에 가장 가깝게 배치된 렌즈는 반사부재에 가장 가깝게 배치된 렌즈일 수 있다.
반사부재에 입사된 광은 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 향하도록 굴곡될 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 모든 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 이미지의 흔들림을 보정하기 위하여 이미지 센서가 이동될 수 있도록 구성된다. 일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 이미지 센서는 광축에 수직한 방향으로 이동될 수 있다.
즉, 사용자의 손떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 이미지 센서에 부여함으로써 흔들림을 보정할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 이미지 센서를 이동시키기 위하여 흔들림 보정부가 구비될 수 있으며, 흔들림 보정부는 마그네트 및 코일을 이용한 VCM 액추에이터를 포함할 수 있다.
촬상 광학계의 이미지 센서는 흔들림 검출부(일 예로, 자이로 센서)로부터의 검출 신호에 기반하여 광축에 수직한 방향으로 이동될 수 있다.
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.
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] 0.1 mm < C0.5 < 0.2 mm
[조건식 2] 0.2 mm < C1.0 < 0.3 mm
[조건식 3] 0.35 mm < C1.5 < 0.45 mm
[조건식 4] 0.5 mm < C2.0 < 0.6 mm
[조건식 5] 0.1 < L1S1/f < 1
[조건식 6] -2.0 < (L1S1+L1S2)/(L1S1-L1S2) < -0.1
[조건식 7] -2.0 < L3S2/f < -0.1
[조건식 8] -20.0 < (L3S1+L3S2)/(L3S1-L3S2) < -0.1
[조건식 9] 0.1 < f/f1 < 5.0
[조건식 10] -1.0 < f/f3 < -0.1
[조건식 11] -1.0 < f/f4 < -0.1
[조건식 12] 0.1 < f/f5 < 2.0
[조건식 13] 0.5 < BFL/TTL < 0.7
[조건식 14] 1.8 < TTL/(2*IMG HT) < 2.2
[조건식 15] 0.8 < TTL/f < 1.1
[조건식 16] f1/|f23| < 1.0
C0.5는 0.5°의 흔들림 량에 대한 이미지 센서의 이동거리이고, C1.0은 1.0°의 흔들림 량에 대한 이미지 센서의 이동거리이고, C1.5는 1.5°의 흔들림 량에 대한 이미지 센서의 이동거리이고, C2.0은 2.0°의 흔들림 량에 대한 이미지 센서의 이동거리이다.
여기서, 흔들림 량은 흔들림 검출부(일 예로, 자이로 센서)에서 측정된 이미지의 흔들림 량일 수 있고, 이미지 센서의 이동거리는 광축에 수직한 방향으로의 이동거리를 의미할 수 있다.
L1S1은 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, L1S2는 제1 렌즈의 상측 면의 곡률반경이고, L3S1은 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률반경이고, L3S2는 제3 렌즈의 상측 면의 곡률반경이다.
f1은 제1 렌즈의 초점거리이고, f3은 제3 렌즈의 초점거리이고, f4는 제4 렌즈의 초점거리이고, f5는 제5 렌즈의 초점거리이고, f23은 제2 렌즈와 제3 렌즈의 합성 초점거리이고, f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이다.
BFL은 제5 렌즈의 상측 면으로부터 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리이고, TTL은 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리이다.
IMG HT는 이미지 센서의 촬상면의 대각길이의 절반이다.
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.
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 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면은 오목하고, 제3 렌즈의 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 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 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 정의 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.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중에서, 제1 렌즈가 가장 작은 초점거리의 절대값을 갖는다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈 중에서, 제3 렌즈가 가장 큰 초점거리의 절대값을 갖는다.
한편, 제2 렌즈와 제3 렌즈의 합성 초점거리는 0보다 작은 값(즉, 부의 굴절력)을 갖는다. 제2 렌즈와 제3 렌즈는 각각 부의 굴절력을 가지나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2 렌즈와 제3 렌즈의 합성 초점거리가 0보다 작은 값을 갖는 범위에서 제3 렌즈는 정의 굴절력을 가질 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 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
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 | 두께또는거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 프리즘 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | |
S2 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | ||
S3 | Infinity | 2.2 | ||||
S4 | 제1 렌즈 | 4.44597 | 1.8 | 1.535 | 560 | 7.7108 |
S5 | -49.12118 | 0.04 | ||||
S6 | 제2 렌즈 | 7.64035 | 1.06636 | 1.615 | 25.9 | -9.2765 |
S7 | 3.0926 | 1.2 | ||||
S8 | 제3 렌즈 | -4.29081 | 0.47 | 1.6397 | 23.5 | -88.7246 |
S9 | -4.84008 | 0.5 | ||||
S10 | 제4 렌즈 | -3.59392 | 0.85 | 1.615 | 25.9 | -53.0231 |
S11 | -4.40285 | 0.04 | ||||
S12 | 제5 렌즈 | 3.64359 | 0.87926 | 1.535 | 560 | 19.2670 |
S13 | 5.16167 | 8.07395 | ||||
S14 | 필터 | Infinity | 0.14993 | 1.516 | 64.1 | |
S15 | Infinity | 0.92974 | ||||
S16 | 촬상면 | Infinity |
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15 mm이고, BFL은 9.154 mm이고, TTL은 15.999 mm이고, IMG HT는 4.2 mm이다.
제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 합성 초점거리(f23)는 -8.6322 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 면은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(120)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(130)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제3 렌즈(130)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(140)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제4 렌즈(140)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(150)는 정의 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 | -0.640837 | 0.0008149 | 1.99E-05 | 2.22E-06 | -7.07E-07 | 0 |
S5 | 0 | 0.0005221 | -3.30E-05 | -1.51E-05 | 1.22E-06 | 0 |
S6 | 0 | -3.04E-03 | -1.97E-05 | 6.01E-07 | 1.07E-06 | 0 |
S7 | 0 | -0.00384 | -2.32E-04 | 5.63E-05 | -4.94E-06 | 0 |
S8 | 0 | 4.90E-03 | 1.65E-03 | -5.70E-04 | 6.23E-05 | 0 |
S9 | 0 | -1.91E-03 | 0.0039516 | -0.001312 | 1.69E-04 | -7.99E-06 |
S10 | 0 | 1.05E-02 | -0.000387 | -0.000487 | 1.06E-04 | -9.43E-06 |
S11 | -2.50E+00 | 5.51E-04 | -0.000376 | 3.45E-05 | 2.06E-06 | -7.74E-07 |
S12 | 0 | -1.45E-02 | 1.54E-03 | -8.75E-05 | 2.50E-07 | 8.26E-08 |
S13 | 0 | -7.22E-03 | 4.71E-04 | 4.30E-05 | -6.63E-06 | 3.06E-07 |
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.
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 | 두께또는거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 프리즘 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | |
S2 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | ||
S3 | Infinity | 2.2 | ||||
S4 | 제1 렌즈 | 4.51189 | 1.80714 | 1.535 | 560 | 7.9179 |
S5 | -59.62357 | 0.04 | ||||
S6 | 제2 렌즈 | 7.97843 | 0.98732 | 1.615 | 25.9 | -10.1740 |
S7 | 3.34157 | 1.12724 | ||||
S8 | 제3 렌즈 | -6.7276 | 0.48137 | 1.6397 | 23.5 | -72.7400 |
S9 | -8.08422 | 0.55656 | ||||
S10 | 제4 렌즈 | -3.3 | 1.0333 | 1.615 | 25.9 | -35.5665 |
S11 | -4.34972 | 0.04 | ||||
S12 | 제5 렌즈 | 3.52947 | 1.29659 | 1.535 | 560 | 16.9720 |
S13 | 5.03452 | 7.95097 | ||||
S14 | 필터 | Infinity | 0.11 | 1.516 | 64.1 | |
S15 | Infinity | 0.84142 | ||||
S16 | 촬상면 | Infinity |
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15 mm이고, BFL은 8.902 mm이고, TTL은 16.235 mm이고, IMG HT는 4.0 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 면은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(220)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(230)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제3 렌즈(230)의 제2 면은 볼록한 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 정의 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 | -0.614611 | 0.0008302 | 2.31E-05 | 2.55E-06 | -2.80E-07 | 4.24E-09 |
S5 | 0 | -0.000139 | 2.77E-05 | -8.77E-06 | 7.67E-07 | -3.37E-08 |
S6 | 0 | -3.48E-03 | -9.51E-05 | 9.42E-06 | -6.55E-07 | 0 |
S7 | 0 | -0.00284 | -2.38E-04 | 5.67E-05 | -1.00E-05 | 0 |
S8 | 0 | 3.82E-03 | 1.96E-03 | -4.12E-04 | 2.66E-05 | 0 |
S9 | 0 | -1.33E-03 | 0.0030535 | -0.00092 | 1.02E-04 | -8.44E-06 |
S10 | 0 | 1.60E-02 | -0.002941 | 0.0001628 | 3.00E-05 | -9.49E-06 |
S11 | -2.66E+00 | 9.28E-04 | -0.000862 | 1.69E-04 | -7.43E-06 | -1.37E-07 |
S12 | 0 | -1.38E-02 | 1.43E-03 | -9.04E-05 | 4.22E-06 | -2.46E-07 |
S13 | 0 | -5.87E-03 | 5.04E-04 | -2.04E-05 | 5.58E-06 | -3.39E-07 |
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.
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 | 두께또는거리 | 굴절률 | 아베수 | 초점거리 |
S1 | 프리즘 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | |
S2 | Infinity | 2.6 | 1.717 | 29.5 | ||
S3 | Infinity | 2.2 | ||||
S4 | 제1 렌즈 | 4.58468 | 1.84036 | 1.535 | 560 | 8.0553 |
S5 | -61.77669 | 0.04 | ||||
S6 | 제2 렌즈 | 8.09869 | 1.06664 | 1.615 | 25.9 | -9.8933 |
S7 | 3.3 | 1.08808 | ||||
S8 | 제3 렌즈 | -15.94159 | 0.48997 | 1.6397 | 23.5 | -90.6914 |
S9 | -22.24539 | 0.65863 | ||||
S10 | 제4 렌즈 | -3.3 | 1.05572 | 1.615 | 25.9 | -43.5018 |
S11 | -4.22291 | 0.04 | ||||
S12 | 제5 렌즈 | 3.61122 | 1.38832 | 1.535 | 560 | 18.0224 |
S13 | 5 | 7.71747 | ||||
S14 | 필터 | Infinity | 0.11 | 1.516 | 64.1 | |
S15 | Infinity | 0.73967 | ||||
S16 | 촬상면 | Infinity |
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15 mm이고, BFL은 8.567 mm이고, TTL은 16.235 mm이고, IMG HT는 4.2 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 면은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(320)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제3 렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(330)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제3 렌즈(330)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(340)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제4 렌즈(340)의 제2 면은 볼록한 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 | -0.632149 | 0.0008137 | 7.83E-06 | 4.60E-06 | -4.53E-07 | 3.71E-09 |
S5 | 0 | -0.000197 | 3.55E-05 | -1.04E-05 | 8.25E-07 | -3.54E-08 |
S6 | 0 | -3.65E-03 | -5.31E-05 | 7.20E-06 | -4.57E-07 | 0 |
S7 | 0 | -0.003515 | 6.96E-06 | 1.74E-05 | -2.81E-06 | 0 |
S8 | 0 | 2.46E-03 | 2.80E-03 | -6.76E-04 | 6.11E-05 | 0 |
S9 | 0 | -1.26E-03 | 0.0036059 | -0.001124 | 1.04E-04 | -6.92E-06 |
S10 | 0 | 1.70E-02 | -0.003299 | 0.0004748 | -7.03E-05 | -1.05E-06 |
S11 | -3.02E+00 | -3.33E-04 | -0.00015 | 1.02E-04 | -1.18E-05 | 1.14E-06 |
S12 | 0 | -1.40E-02 | 1.99E-03 | -1.68E-04 | 8.16E-06 | -1.78E-07 |
S13 | 0 | -6.56E-03 | 5.30E-04 | 5.37E-05 | -1.01E-05 | 8.18E-07 |
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
흔들림 량 | 이미지 센서의 이동거리 |
0.5degree | 0.130mm |
1.0degree | 0.261mm |
1.5degree | 0.392mm |
2.0degree | 0.523mm |
표 7은 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 촬상 광학계에서, 측정된 흔들림 량에 따른 이미지 센서의 이동거리를 나타낸다.
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: 제1 렌즈
120, 220, 320: 제2 렌즈
130, 230, 330: 제3 렌즈
140, 240, 340: 제4 렌즈
150, 250, 350: 제5 렌즈
160, 260, 360: 필터
170, 270, 370: 이미지 센서
110, 210, 310: 제1 렌즈
120, 220, 320: 제2 렌즈
130, 230, 330: 제3 렌즈
140, 240, 340: 제4 렌즈
150, 250, 350: 제5 렌즈
160, 260, 360: 필터
170, 270, 370: 이미지 센서
Claims (16)
- 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재;
정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈;
제3 렌즈;
제4 렌즈; 및
제5 렌즈;를 포함하며,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는, 물체측으로부터 광축을 따라 순서대로 이격 배치되고 상기 반사부재보다 이미지 센서에 더 가깝게 배치되며,
흔들림 검출부에서 측정된 1.0°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C1.0이라 할 때,
0.2 mm < C1.0 < 0.3 mm 를 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경을 L1S1, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f라 할 때,
0.1 < L1S1/f < 1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 상측 면의 곡률반경을 L1S2라 할 때,
-2.0 < (L1S1+L1S2)/(L1S1-L1S2) < -0.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제3 렌즈의 상측 면의 곡률반경을 L3S2, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f라 할 때,
-2.0 < L3S2/f < -0.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제4항에 있어서,
상기 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률반경을 L3S1이라 할 때,
-20.0 < (L3S1+L3S2)/(L3S1-L3S2) < -0.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f, 상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1이라 할 때,
0.1 < f/f1 < 5.0 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f, 상기 제3 렌즈의 초점거리를 f3이라 할 때,
-1.0 < f/f3 < -0.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f, 상기 제4 렌즈의 초점거리를 f4라 할 때,
-1.0 < f/f4 < -0.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f, 상기 제5 렌즈의 초점거리를 f5라 할 때,
0.1 < f/f5 < 2.0 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리를 TTL, 상기 제5 렌즈의 상측 면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 광축 상 거리를 BFL이라 할 때,
0.5 < BFL/TTL < 0.7 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리를 TTL, 상기 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반을 IMG HT라 할 때,
1.8 < TTL/(2*IMG HT) < 2.2 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 이미지 센서의 촬상면까지의 상기 광축 상 거리를 TTL, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 광학계의 전체 초점거리를 f라 할 때,
0.8 < TTL/f < 1.1 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈의 합성 초점거리를 f23이라 할 때,
f1/|f23| < 1.0 을 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 흔들림 검출부에서 측정된 0.5°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C0.5라 할 때,
0.1 mm < C0.5 < 0.2 mm 를 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 흔들림 검출부에서 측정된 1.5°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C1.5라 할 때,
0.35 mm < C1.5 < 0.45 mm 를 만족하는 촬상 광학계.
- 제1항에 있어서,
상기 흔들림 검출부에서 측정된 2.0°의 흔들림 량에 대하여 상기 이미지 센서가 상기 광축에 수직한 방향으로 이동되는 거리를 C2.0이라 할 때,
0.5 mm < C2.0 < 0.6 mm 를 만족하는 촬상 광학계.
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