KR20210043926A - Optical Lens for wide angle camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광각 카메라용 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주변광량의 확보가 우수하고 협소한 공간에도 장착이 용이하며 기존의 초소형 광각카메라보다 향상된 광학성능을 발휘되게 할 뿐만 아니라 다가오는 시장의 요구에 맞추어 크기의 소형화와 단가의 절감을 동시에 만족시킬 수 있도록 하되 CCD 혹은 CMOS 카메라에 범용으로 쓰일 수 있도록 한 광각 카메라용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for a wide-angle camera, and in more detail, it is excellent in securing the amount of ambient light, easy to install in a narrow space, and exhibits improved optical performance compared to the existing ultra-miniature wide-angle cameras, and meets the demands of the upcoming market. It relates to an optical system for wide-angle cameras that can be used for universal use in CCD or CMOS cameras while simultaneously satisfying the miniaturization of the size and cost reduction.
일반적으로 광각 카메라(wide angle camera)는 화각이 85도가 넘는 렌즈를 사용하는 것으로서 넓은 범위의 촬영에 적합한 카메라이며, CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 CCD 카메라 및 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 CMOS 카메라를 그 예로 들 수 있다.In general, a wide angle camera uses a lens with an angle of view of more than 85 degrees and is suitable for shooting in a wide range, and a CCD camera using a charge coupled device (CCD) and a CMOS using a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) An example is a camera.
하지만, 상기 광각 카메라에 사용되는 렌즈는 통상 유리재질로 많이 제작되고 있어 비용을 상승되게 하는 요인으로 작용되고 있으며, 또한 상면만곡이나 왜곡이 생기기 쉬워 주변광량을 30% 내지 60% 미만으로 현저하게 저하시킴에 의해 카메라의 광학성능을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.However, the lens used in the wide-angle camera is usually made of glass material, which acts as a factor that increases the cost, and also, the amount of ambient light is significantly reduced to less than 30% to less than 60% due to the occurrence of curvature or distortion of the image surface. There was a problem of greatly deteriorating the optical performance of the camera due to the sikim.
특히, CMOS 카메라에는 그 광학성능을 위해 주변광량이 70% 이상인 렌즈가 사용되어야 하는데, 이의 적용이 어려웠을 뿐더러 CMOS 카메라에 적합한 렌즈의 개발이 현재까지 이루어지지 않고 있는 실정이다.In particular, a lens with an ambient light intensity of 70% or more should be used in a CMOS camera for its optical performance, and its application has been difficult, and development of a lens suitable for a CMOS camera has not been made until now.
나아가, 시장이 급격하게 성장하고 있고 그에 따라 응용분야가 다양해지고 있음에 의해 이미지 센서(image sensor) 기술의 향상과 더불어 더욱 우수한 광학성능이 요구되어지고 있으며 더욱 더 작은 렌즈의 개발을 요구하고 있다.Further, as the market is rapidly growing and application fields are diversified accordingly, the image sensor technology is improved and more excellent optical performance is required, and the development of smaller lenses is required.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자, 그 목적으로 하는 바는 주변광량비가 90% 이상을 갖도록 하여 렌즈의 중심과 주변의 밝기에 대한 차이를 해소할 수 있도록 하되 CCD나 CMOS 카메라에 두루 적용하여 사용할 수 있도록 하는 광각 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to solve the above problems, and the object of the present invention is to have an ambient light ratio of 90% or more so that the difference in brightness between the center of the lens and the surrounding can be eliminated, but applied to a CCD or CMOS camera. It is to provide an optical system for a wide-angle camera that can be used.
또한, 본 발명의 다른 목적은 소형 제작으로 협소한 공간에 장착을 용이하게 하면서도 광학성능을 향상시킬 수 있도록 하며 기존보다 광학전장을 축소시킨 광각 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an optical system for a wide-angle camera in which the optical performance can be improved while making it easy to mount in a narrow space by making a small size and reducing the optical electric field compared to the conventional one.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 비구면의 적절한 사용을 통해 광학성능을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 구비되는 구성요소의 수를 절감할 수 있도록 하며 시장이 요구하는 성능을 발휘할 수 있도록 한 광각 카메라용 광학계를 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to improve optical performance through proper use of an aspherical surface, as well as to reduce the number of components provided, and to achieve the performance required by the market. It is to provide an optical system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계는 물체 측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 제1렌즈(10), 물체 측에 오목면(R3)을 갖고 상측으로 볼록면(R4)을 갖는 제2렌즈(20), 물체 측에 볼록면(R5)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R6)을 갖는 제3렌즈(30), 물체 측에 볼록면(R7)을 갖고 상측으로는 볼록면(R8)을 갖도록 한 제4렌즈(40), 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 오목면(R9)을 갖는 제5렌즈(50), 제5렌즈(50)의 상측 앞에 배치되며, 화질 향상을 위하여 적외선(IR) 영역의 빛을 제거하는 IR cutoff 필터(60) 및 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 적외선 영역이 제거된 빛을 선택적으로 수렴하도록 한 조리개(70)를 포함하며, 상기 렌즈(10,20,30,40,50)들은 모두 비구면렌즈인 것을 특징으로 한다.The optical system for a wide-angle camera according to the present invention for achieving the above object has a
전체 렌즈계의 초점 거리를 f, 후면 초점 거리를 B라할 때, 1.0 ≤ B/f ≤ 2.0 인 조건을 만족한다.When the focal length of the entire lens system is f and the rear focal length is B, the condition of 1.0 ≤ B/f ≤ 2.0 is satisfied.
광학계의 첫 번째 렌즈면에서 마지막 렌즈면까지의 거리를 T, 전체 렌즈계의 초점 거리를 f라 할 때, 3.5 ≤ T/f ≤ 7.0 인 조건을 만족한다.When the distance from the first lens surface to the last lens surface of the optical system is T and the focal length of the entire lens system is f, the condition of 3.5 ≤ T/f ≤ 7.0 is satisfied.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.According to the present invention, all the objects of the present invention described above can be achieved.
본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계에 의하면, 사출 비구면 4장을 조합하여 사용함으로써 해상력을 1M 급에서 4M 급으로 향상시키고 제조 원가를 절감시킨다.According to the optical system for a wide-angle camera according to the present invention, by using a combination of four exit aspherical surfaces, the resolution is improved from 1M to 4M and manufacturing cost is reduced.
본 발명은 전장길이의 축소로 광학계의 소형화를 구현할 수 있고 이와 동시에 전체 렌즈를 비구면렌즈로 배치함에 의해 제작비용을 절감시킬 뿐만 아니라 주변광량비를 90% 이상 확보함에 의해 렌즈의 중심과 주변의 밝기에 대한 차이를 해소할 수 있어 물체의 선명한 상을 얻을 수 있게 하며 CCD나 CMOS 카메라에 두루 적용하여 사용할 수 있다.The present invention can realize miniaturization of the optical system by reducing the overall length, and at the same time, not only reducing the manufacturing cost by arranging the entire lens as an aspherical lens, but also securing an ambient light ratio of 90% or more, thereby reducing the brightness of the center and surroundings of the lens. It is possible to solve the difference to the object so that a clear image of the object can be obtained, and it can be applied to both CCD and CMOS cameras.
또한, 본 발명은 소형화의 구현으로 협소한 공간에 장착이 용이할 뿐만 아니라 응용범위를 넓힐 수 있으며, 넓은 화각의 형성과 수차보정이 양호한 성능을 발휘하게 된다.In addition, the present invention can be easily installed in a narrow space due to the implementation of miniaturization, and the application range can be widened, and the formation of a wide angle of view and aberration correction exhibit good performance.
나아가, 본 발명은 비구면의 적절한 사용을 통해 더욱 향상되고 안정된 광학성능을 발휘되게 할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 구성에 비해 구성요소를 절감시킴은 물론 소재비용을 절감되게 하므로 시장이 요구하는 성능을 구비하였다고 할 수 있다.Furthermore, the present invention not only enables improved and stable optical performance through proper use of an aspheric surface, but also reduces components compared to the existing configuration, as well as reduces material cost, thus providing the performance required by the market. It can be said that it did.
도 1은 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 151.6도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 141.1도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 151.6도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 151.6도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 120.9도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 광각 카메라용 광학계의 배열상태 중 141.9도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 감시카메라용 광학계의 비구면 렌즈에 관한 새그(Sag)를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 8a 내지 도 8d는 도 1에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 9a 내지 도 9d는 도 2에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 10a 내지 도 10d는 도 3에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 11a 내지 도 11d는 도 4에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 12a 내지 도 12d는 도 5에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.
도 13a 내지 도 13d는 도 6에 나타낸 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 151.6 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
2 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 141.1 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
3 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 151.6 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
4 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 151.6 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
5 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 120.9 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
6 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 141.9 degrees in the arrangement state of the optical system for a wide-angle camera according to the present invention.
7 is a view showing to explain a sag (Sag) of the aspherical lens of the optical system for a surveillance camera according to the present invention.
8A to 8D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 1;
9A to 9D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 2;
10A to 10D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 3;
11A to 11D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 4;
12A to 12D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 5;
13A to 13D are views showing aberration characteristics of an optical system characterized by the angle of view shown in FIG. 6.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 비구면을 이용한 광각 카메라용 광학계는 구성요소의 동일성을 갖도록 한 구성이되, 비구면을 포함하는 구성요소의 설계변수를 조정함으로써 화각 내지 시계각)처리에 있어 차이를 갖도록 한 광학계이다.As shown in Figs. 1 to 6, the optical system for a wide-angle camera using an aspherical surface according to the present invention is configured to have the same components, but by adjusting the design variables of the components including the aspherical surface, the angle of view to the field of view) It is an optical system that has a difference in processing.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 광학계는 물체 측에 볼록면(R1)을 갖고 상측으로는 오목면(R2)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 양측 모두 비구면을 갖는 비구면렌즈인 제1렌즈(10), 물체 측에 오목면(R3)을 갖고 상측으로 볼록면(R4)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 양측 모두 비구면을 갖는 비구면렌즈인 제2렌즈(20), 물체 측에 볼록면(R5)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R6)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 양측 모두 비구면을 갖는 비구면렌즈인 제3렌즈(30), 물체 측에 볼록면(R7)을 갖고 상측으로는 볼록면(R8)을 갖도록 한 음[(-)Power]의 배율렌즈인 동시에, 양측 모두 비구면을 갖는 비구면렌즈인 제4렌즈(40), 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 오목면(R9)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 제5렌즈(50), 제5렌즈(50)의 상측 앞에 배치되며, 화질 향상을 위하여 적외선(IR) 영역의 빛을 제거하는 IR cutoff 필터(60), 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 적외선 영역이 제거된 빛을 선택적으로 수렴하도록 한 조리개(70)를 포함한다.First, referring to FIG. 1, the optical system of the present invention is a negative [(-)Power] magnification lens having a convex surface (R1) on the object side and a concave surface (R2) on the image side, and aspheric surfaces having aspherical surfaces on both sides. The
제5렌즈(50)의 상측 앞에는 촬상소자의 보호 및 이들로의 이물질 유입 등을 방지하기 위한 윈도우글라스(80)와 영상 정보를 입력하는 촬상소자(90)가 순차 배치되며, 상기 촬상소자(90)는 CCD센서 또는 CMOS센서 등을 포함한다.In front of the image side of the
여기서, 상기 제2렌즈(20)와 제3렌즈(30)는 조리개(70)를 사이에 두고 일정간격으로 이격되어 배열되게 하고, 상기 제4렌즈(40)와 제5렌즈(50)는 서로 면접촉되도록 맞닿게 하여 접합 배열되게 함으로써 접합부 색수차를 보정할 수 있도록 구성되게 하며, 비구면을 적용한 상기 제1렌즈(10) 내지 제4렌즈(40)와의 조합 및 이들의 설계변수를 조정함으로써 색수차를 최소화할 수 있도록 구성되게 하였다.Here, the
상기와 같이, 제1렌즈(10) 내지 제4렌즈(40)를 비구면화 함으로써 구면수차 보정 등 광학적 수차를 개선할 수 있도록 구성하였으며, 이러한 비구면의 구성과 함께 비구면의 자유도를 적극 이용함으로써 기존의 구면 광학계에서 렌즈들의 배열에 해당하는 렌즈를 고가의 렌즈로 사용하던 것을 저가의 렌즈구성으로 이루어지게 구성하였다.As described above, by making the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 4.64mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 151.6도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with such a configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 4.64mm, while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (field of view) 151.6 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
여기서, 상기 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 하고, 제5렌즈의 제9면(R9)에서 초점까지의 후면 초점거리(back focal length)를 B라 한다.Here, the focal length of the entire lens system is denoted by f, and the back focal length from the ninth surface (R9) to the focal point of the fifth lens is denoted by B.
[조건 2][Condition 2]
3.5 ≤ T/f ≤ 7.03.5 ≤ T/f ≤ 7.0
여기서, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제5렌즈(50)까지의 거리를 광학전장 T라 하고, 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 한다.Here, the distance from the first
[조건 3][Condition 3]
Xo1-Xa1 < 0 [비구면 제2렌즈의 제2면(R4)]Xo1-Xa1 <0 [Second surface (R4) of second aspherical lens]
Xo2-Xa2 < 0 [비구면 제3렌즈의 제1면(R5)]Xo2-Xa2 <0 [First surface (R5) of aspherical third lens]
Xo3-Xa3 > 0 [비구면 제3렌즈의 제2면(R6)]Xo3-Xa3> 0 [Second surface (R6) of aspherical third lens]
여기서, 상기 제2렌즈(20)의 볼록면인 R4가 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo1라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa1이라 한다.Here, when R4, which is a convex surface of the
상기 제3렌즈(30)의 오목면인 R5가 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo2라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa2라 한다.When R5, which is a concave surface of the
상기 제3렌즈(30)의 볼록면인 R6가 비구면일때, 기준구면의 새그(Sag)를 Xo3라 하고, 비구면에 의한 새그(Sag)를 Xa3라 한다.(단, 각각의 unit의 치수는 절대값을 만족하고 계산후 수치들은 실수값을 만족한다.)When R6, which is the convex surface of the
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.60≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.60≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음으로 도 2를 참조하여, 도 1과 상이한 구성 만을 설명한다.Next, with reference to FIG. 2, only a configuration different from that of FIG. 1 will be described.
본 발명의 광학계 상에서, 제5렌즈(50)는 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R9)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈하는 점에서 도 1과의 차이점이 있게 된다.In the optical system of the present invention, the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 4.54mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 141.1도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with this configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 4.54mm while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (angle of view) 141.1 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
[조건 2][Condition 2]
3.5 ≤ T/f ≤ 7.03.5 ≤ T/f ≤ 7.0
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.60≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.60≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음으로 도 3을 참조하여, 도 1과 상이한 구성 만을 설명한다.Next, with reference to FIG. 3, only a configuration different from that of FIG. 1 will be described.
본 발명의 광학계 상에서, 제5렌즈(50)는 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R9)을 갖는 렌즈라는 점에서 도 1과의 차이점이 있게 된다.In the optical system of the present invention, the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 4.51mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 151.6도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with such a configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 4.51mm while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (field of view) 151.6 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
[조건 2][Condition 2]
3.5 ≤ T/f ≤ 7.03.5 ≤ T/f ≤ 7.0
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 35≤v≤85 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음으로 도 4를 참조하여, 도 1과 상이한 구성 만을 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, only a configuration different from that of FIG. 1 will be described.
본 발명의 광학계 상에서, 제5렌즈(50)는 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 오목면(R9)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈라는 점에서 도 1과의 차이점이 있게 된다.In the optical system of the present invention, the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 4.90mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 151.6도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with this configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 4.90mm while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (field of view) 151.6 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
[조건 2][Condition 2]
4.0 ≤ T/f ≤ 7.04.0 ≤ T/f ≤ 7.0
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음으로 도 5를 참조하여, 도 1과 상이한 구성 만을 설명한다.Next, with reference to FIG. 5, only a configuration different from that of FIG. 1 will be described.
본 발명의 광학계 상에서, 제5렌즈(50)는 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R9)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈라는 점에서 도 1과의 차이점이 있게 된다.In the optical system of the present invention, the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 5.03mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 120.9도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with such a configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 5.03mm, while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (field of view) 120.9 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
[조건 2][Condition 2]
4.0 ≤ T/f ≤ 7.04.0 ≤ T/f ≤ 7.0
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 40≤v≤70 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음으로 도 6을 참조하여, 도 1과 상이한 구성 만을 설명한다.Next, with reference to FIG. 6, only the configuration different from that of FIG. 1 will be described.
본 발명의 광학계 상에서, 제5렌즈(50)는 물체 측에 오목면(R8)을 갖는 것과 동시에 상측에 볼록면(R9)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈라는 점에서 도 1과의 차이점이 있게 된다.In the optical system of the present invention, the
이러한 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 광학계는 다음의 조건들을 만족하면서 기존의 전장길이(TTL : Total Top Length or Total Track Length)를 4.15mm 로 축소되게 하고, 구경비 F/2.5, 시계각(화각) 141.9도를 형성하도록 설계된다.The optical system according to the present invention with such a configuration reduces the existing total length (TTL: Total Top Length or Total Track Length) to 4.15mm, while satisfying the following conditions, aperture ratio F/2.5, field of view (field of view) 141.9 It is designed to form a degree.
[조건 1][Condition 1]
1.0 ≤ B/f ≤ 2.01.0 ≤ B/f ≤ 2.0
[조건 2][Condition 2]
3.5 ≤ T/f ≤ 7.03.5 ≤ T/f ≤ 7.0
[조건 4][Condition 4]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제1렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [first lens]
1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [제2렌즈]1.54≤n≤1.95, 18≤v≤30 [Second Lens]
1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [제3렌즈]1.49≤n≤1.90, 35≤v≤85 [third lens]
1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [제4렌즈]1.54≤n≤1.90, 40≤v≤70 [Fourth Lens]
1.49≤n≤1.95, 18≤v≤30 [제5렌즈]1.49≤n≤1.95, 18≤v≤30 [Fifth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절률이고, v는 렌즈의 분산률이다.Here, n is the refractive index of the lens, and v is the dispersion factor of the lens.
다음에는 상기 조건식 1 내지 조건식 4를 만족하도록 구현되는 광학계의 작용을 설명하도록 한다.Next, the operation of the optical system implemented to satisfy Conditional Equations 1 to 4 will be described.
도 7은 본 발명에 의한 광각 카메라용 광학계에 있어서, 구면에서 기준구면의 광축상의 곡률이 C(=1/R)인 면에서 광학에서의 높이가 Y인 경우 비구면에서 새그(Sag) Xa와 구면에서의 새그(Sag) Xo를 도시한 그래프로서, 비구면렌즈에서 새그 Xa와, 구면렌즈에서 새그 Xo를 비교하여 보면 다음의 수학식 1(구면렌즈의 경우)과 수학식 2(비구면렌즈의 경우)로 나타낼 수 있다.7 is an optical system for a wide-angle camera according to the present invention, in the case where the curvature on the optical axis of the reference sphere in the spherical surface is C (=1/R) and the height in the optics is Y, the sag Xa and the spherical surface in the aspherical surface As a graph showing the sag Xo in, when comparing the sag Xa in the aspherical lens and the sag Xo in the spherical lens, the following equations 1 (in the case of a spherical lens) and equation 2 (in the case of an aspherical lens) It can be expressed as
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
여기서, C는 곡률(C=1/R; R은 렌즈의 반경), Y는 높이, K는 코닉 상수(conic constant)이고, AD/AE/AF/AG는 비구면계수를 각각 나타낸다.Here, C is the curvature (C=1/R; R is the radius of the lens), Y is the height, K is the conic constant, and AD/AE/AF/AG is the aspheric coefficient, respectively.
이러한 수학식을 통해 상기의 조건 1 및 2를 만족시키게 되면 광학계는 기존의 광학 전장을 축소시킬 수 있게 되고, 구경비(f/dl) F/2.5, 시계각(화각) 160도를 형성하게 된다.When the above conditions 1 and 2 are satisfied through this equation, the optical system can reduce the existing optical electric field, forming an aperture ratio (f/dl) F/2.5, and a field of view (angle of view) of 160 degrees.
다음의 표 1과 표 2는 본 고안의 일 실시예와 다른 실시예에 의한 광학계의 데이터를 나타낸 것으로서, 렌즈의 곡률 반경, 중심 간격, 렌즈의 굴절률 및 렌즈의 분산계수를 나타낸 것이다.Tables 1 and 2 below show data of an optical system according to an embodiment and another embodiment of the present invention, and show the radius of curvature of the lens, the center spacing, the refractive index of the lens, and the dispersion coefficient of the lens.
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제1면(R1)의 K = 0.0, AD = -0.2684647E-1, AE = 0.1441121E-2, AF = , AG = 이며, 제2면(R6)의 K = 0.0, AD = -0.8938509E-1, AE = 0.6029767, AF = , AG = -1.174117이다. 제4면(R4)의 K = 0.0, AD = 0.2352090E-1, AE = -0.5123460E-1, AF = 0, AG = -0.3678898이며, 제5면(R5)의 K = 0.0, AD = 0.6853965E-2, AE = -0.2126628E-1, AF = , AG = -0.2661255E-1이다.K = 0.0, AD = -0.2684647E-1, AE = 0.1441121E-2, AF =, AG = on the first side (R1), K = 0.0, AD = -0.8938509E- on the second side (R6) 1, AE = 0.6029767, AF =, AG = -1.174117. K = 0.0 on the fourth side (R4), AD = 0.2352090E-1, AE = -0.5123460E-1, AF = 0, and on the fifth side (R5) K = 0.0, AD = 0.6853965 E-2, AE = -0.2126628E-1, AF =, AG = -0.2661255E-1.
제6면(R6)의 K = 0.0, AD = 0.1875134, AE = , AF = 0.7075416E-1, AG = 이며, 제9면(R9)의 K = 0.0, AD = -0.2584671E-1, AE = 0.7963374E-1, AF = , AG = 0.9746458E-2이다.K = 0.0, AD = 0.1875134, AE =, AF = 0.7075416E-1, AG = on the 6th side (R6), K = 0.0, AD = -0.2584671E-1, AE = on the 9th side (R9) 0.7963374E-1, AF =, AG = 0.9746458E-2.
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제4면(R4)의 K = 0.0, AD = -0.1047435, AE =0.2757621E-01, AF = 0.1207728E-01 , AG = -0.2256242E-02 이며, 제5면(R5)의 K = 0.0, AD = -0.9121626E-01, AE = , AF = 0.4954857 , AG = -8.459527이다. 제9면(R9)의 K = 0.0, AD = 0.3163941E-01, AE = 0.3859544E-01, AF = 0, AG = -2.945129이다.K = 0.0 on the fourth side (R4), AD = -0.1047435, AE =0.2757621E-01, AF = 0.1207728E-01, AG = -0.2256242E-02, and K = 0.0 on the fifth side (R5), AD = -0.9121626E-01, AE =, AF = 0.4954857, AG = -8.459527. K = 0.0, AD = 0.3163941E-01, AE = 0.3859544E-01, AF = 0, AG = -2.945129 on the ninth side (R9).
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제1면(R1)의 K = 0.0, AD = -0.8328104E-1, AE = 0.1881768E-1, AF =0.7073156E-2 , AG = -0.1134077E-2 이며, 제2면(R2)의 K = 0.0, AD = -0.7252557E-1, AE = , AF = 0.2091852 , AG = 4.252094이다. K = 0.0 of the first side (R1), AD = -0.8328104E-1, AE = 0.1881768E-1, AF =0.7073156E-2, AG = -0.1134077E-2, and the K of the second side (R2) = 0.0, AD = -0.7252557E-1, AE =, AF = 0.2091852, AG = 4.252094.
제4면(R4)의 K = 0.0, AD = 0.2515633E-1, AE = 0.2633707E-1, AF = 0, AG = -1.480338이며, 제5면(R5)의 K = 0.0, AD = 0.8038891E-1, AE = -0.114033, AF = , AG = -0.2235714E-1이다.K = 0.0, AD = 0.2515633E-1, AE = 0.2633707E-1, AF = 0, AG = -1.480338 on the fourth side (R4), K = 0.0, AD = 0.8038891E on the fifth side (R5) -1, AE = -0.114033, AF =, AG = -0.2235714E-1.
제6면(R6)의 K = 0.0, AD = 0.5586071E-1, AE = , AF = -0.1106434, AG = 이며, 제7면(R7)의 K = 0.0, AD = -0.6619898E-2, AE = -0.1108249, AF = , AG = -0.1188810이다.K = 0.0, AD = 0.5586071E-1, AE =, AF = -0.1106434, AG = on the 6th side (R6), K = 0.0, AD = -0.6619898E-2, AE on the 7th side (R7) = -0.1108249, AF =, AG = -0.1188810.
제8면(R8)의 K = 0.0, AD = -0.1629275, AE = 0.2592241, AF = , AG = 이며, 제7면(R9)의 K = 0.0, AD = 0.6178502E-1, AE = 0.3862337E-1, AF = , AG = -0.4612875E-1이다.K = 0.0, AD = -0.1629275, AE = 0.2592241, AF =, AG = on the 8th side (R8), K = 0.0, AD = 0.6178502E-1, AE = 0.3862337E- on the 7th side (R9) 1, AF =, AG = -0.4612875E-1.
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제1면(R1)의 K = 0.0, AD = -0.8713041E-2, AE = 0.4185519E2, AF =\ , AG = 이며, 제2면(R2)의 K = 0.0, AD = 0.5927543E-2, AE = 0.8560820E-2 , AF = , AG = -0.8254742E-1이다. K = 0.0 on the first side (R1), AD = -0.8713041E-2, AE = 0.4185519E2, AF =\, AG =, and on the second side (R2) K = 0.0, AD = 0.5927543E-2, AE = 0.8560820E-2, AF =, AG = -0.8254742E-1.
제3면(R3)의 K = 0.0, AD = -0.3015675E-2, AE = , AF = -0.3466188E-1, AG = 이며, 제4면(R4)의 K = 0.0, AD = 0.2648284E-1, AE = 0.2854105E-1, AF = , AG = 0.1523770이다.K = 0.0, AD = -0.3015675E-2, AE =, AF = -0.3466188E-1, AG = on the third side (R3), and K = 0.0, AD = 0.2648284E- on the fourth side (R4) 1, AE = 0.2854105E-1, AF =, AG = 0.1523770.
제5면(R5)의 K = 0.0, AD = -0.5035000E-1, AE = 0.3608733E-1 , AF = 0.1093491E-1, AG = -0.4429469이며, 제6면(R6)의 K = 0.0, AD = 0.1109702, AE = 0.4495952E-1, AF = , AG = 이다.K = 0.0 on the fifth side (R5), AD = -0.5035000E-1, AE = 0.3608733E-1, AF = 0.1093491E-1, AG = -0.4429469, and K = 0.0 on the sixth side (R6), AD = 0.1109702, AE = 0.4495952E-1, AF =, AG =.
제9면(R9)의 K = 0.0, AD = 0.1905080E-1, AE = 0.6398240E-1, AF = , AG = 0.1821694E-1이다.K = 0.0, AD = 0.1905080E-1, AE = 0.6398240E-1, AF =, AG = 0.1821694E-1 on the ninth side (R9).
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제1면(R1)의 K = 0.0, AD = -0.1247480, AE = 0.4402475E-1, AF = , AG = 이며, 제2면(R2)의 K = 0.0, AD = -0.5726782E-1, AE = , AF = 0.1672325 , AG = -2.093444이다. K = 0.0 on the first side (R1), AD = -0.1247480, AE = 0.4402475E-1, AF =, AG =, and on the second side (R2) K = 0.0, AD = -0.5726782E-1, AE =, AF = 0.1672325 and AG = -2.093444.
제3면(R3)의 K = 0.0, AD = 0.5975985E-3, AE = , AF = -0.1190689, AG = 이며, 제4면(R4)의 K = 0.0, AD = -0.3741641E-1, AE = -0.7265768E-1, AF = , AG = -0.2450018이다.K = 0.0, AD = 0.5975985E-3, AE =, AF = -0.1190689, AG = on the third side (R3), K = 0.0, AD = -0.3741641E-1, AE on the fourth side (R4) = -0.7265768E-1, AF =, AG = -0.2450018.
제5면(R5)의 K = 0.0, AD = 0.1696911E-1, AE = , AF = 0.1093491E-1, AG = 이며, 제6면(R6)의 K = 0.0, AD = 0.5683688E-1, AE = 0.4495952E-1, AF = , AG = 0.6431474E-2 이다.K = 0.0, AD = 0.1696911E-1, AE =, AF = 0.1093491E-1, AG = on the fifth side (R5), K = 0.0, AD = 0.5683688E-1 on the sixth side (R6), AE = 0.4495952E-1, AF =, AG = 0.6431474E-2.
제8면(R8)의 K = 0.0, AD = 0.1749160E-2, AE = 0.6138034E-2, AF = , AG = -0.2761608E-2이다.K = 0.0, AD = 0.1749160E-2, AE = 0.6138034E-2, AF =, AG = -0.2761608E-2 on the eighth side (R8).
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to an effective focal length (EFL) of 1.0 mm.
제1면(R1)의 K = 0.0, AD = -0.6445114e-1, AE = 0.2367988e-1, AF = , AG = 이며, 제2면(R2)의 K = 0.0, AD = 0.1430698e-1, AE = -0.5755946e-2 , AF = , AG = 0.2833427이다. K = 0.0, AD = -0.6445114e-1, AE = 0.2367988e-1, AF =, AG = on the first side (R1), K = 0.0, AD = 0.1430698e-1 on the second side (R2) , AE = -0.5755946e-2, AF =, AG = 0.2833427.
제3면(R3)의 K = 0.0, AD = -0.5755979e-1, AE = , AF = -0.1670584, AG = 이며, 제4면(R4)의 K = 0.0, AD = 0.7764539, AE = -0.7386457, AF = , AG = 35.95757이다.K = 0.0 on the third side (R3), AD = -0.5755979e-1, AE =, AF = -0.1670584, AG =, and on the fourth side (R4) K = 0.0, AD = 0.7764539, AE = -0.7386457 , AF =, AG = 35.95757.
제6면(R6)의 K = 0.0, AD = 0.6522087, AE = -2.174956 , AF = , AG = 25.85953 이며, 제7면(R7)의 K = 0.0, AD = -0.1216875, AE = , AF = -0.4981387, AG = 이다.K = 0.0, AD = 0.6522087, AE = -2.174956, AF =, AG = 25.85953 on the 6th side (R6), K = 0.0, AD = -0.1216875, AE =, AF =-on the 7th side (R7) 0.4981387, AG =
제8면(R8)의 K = 0.0, AD = -0.7770388e-1, AE = 0.2083790e-1 , AF = , AG = 0.8240250e-3 이며, 제9면(R9)의 K = 0.0, AD = 0.3813756e-1, AE = , AF = 0.8998644e-1, AG = 이다.K = 0.0, AD = -0.7770388e-1, AE = 0.2083790e-1, AF =, AG = 0.8240250e-3 on the 8th side (R8), K = 0.0, AD = on the 9th side (R9) 0.3813756e-1, AE =, AF = 0.8998644e-1, AG =.
본 발명은 전장길이의 축소로 광학계의 소형화를 구현할 수 있고 이와 동시에 전체 렌즈를 비구면렌즈로 배치함에 의해 제작비용을 절감시킬 뿐만 아니라 주변광량비를 90% 이상 확보함에 의해 렌즈의 중심과 주변의 밝기에 대한 차이를 해소할 수 있어 물체의 선명한 상을 얻을 수 있게 하며 CCD나 CMOS 카메라에 두루 적용하여 사용할 수 있다.The present invention can realize miniaturization of the optical system by reducing the overall length, and at the same time, not only reducing the manufacturing cost by arranging the entire lens as an aspherical lens, but also securing an ambient light ratio of 90% or more, thereby reducing the brightness of the center and surroundings of the lens. It is possible to solve the difference to the object so that a clear image of the object can be obtained, and it can be applied to both CCD and CMOS cameras.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described through the above embodiments, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.
Claims (3)
상기 렌즈(10,20,30,40,50)들은 모두 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는, 광각 카메라용 광학계.
A first lens 10 having a convex surface on the object side and a concave surface on the image side, a second lens 20 having a concave surface R3 on the object side and a convex surface R4 on the image side, and A third lens 30 having a convex surface R5 and a convex surface R6 on the image side, and a fourth lens having a convex surface R7 on the object side and a convex surface R8 on the image side ( 40), disposed in front of the image side of the fifth lens 50 and the fifth lens 50 having a concave surface R8 on the object side and a concave surface R9 on the image side. ), and an IR cutoff filter 60 for removing light from the first lens 10 and an aperture 70 for selectively converging the light from which the infrared region selectively converging light incident from the first lens 10,
The lenses (10, 20, 30, 40, 50) are all aspherical lenses, characterized in that, the optical system for a wide-angle camera.
전체 렌즈계의 초점 거리를 f, 후면 초점 거리를 B라할 때,
1.0 ≤ B/f ≤ 2.0 인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광각 카메라용 광학계.
The method of claim 1,
When the focal length of the entire lens system is f and the rear focal length is B,
An optical system for a wide-angle camera, characterized in that it satisfies a condition of 1.0 ≤ B/f ≤ 2.0.
광학계의 첫 번째 렌즈면에서 마지막 렌즈면까지의 거리를 T, 전체 렌즈계의 초점 거리를 f라 할 때,
3.5 ≤ T/f ≤ 7.0 인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광각 카메라용 광학계.The method of claim 1,
When T is the distance from the first lens surface to the last lens surface of the optical system and f is the focal length of the entire lens system,
An optical system for a wide-angle camera, characterized in that it satisfies a condition of 3.5 ≤ T/f ≤ 7.0.
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