KR20220053205A - Tof용 소형 렌즈 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소형 렌즈 시스템에 관한 것으로서, 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈로 배열된 렌즈 시스템에 있어서, 상기 제1렌즈의 두께(ct1), 상기 제2렌즈의 두께(ct3), 상기 제3렌즈의 두께(ct5) 및 제4렌즈의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 > ct5 + ct7, ct1 > ct3, ct1 > ct5, ct1 > ct7을 만족하고, 상기 제1렌즈 전면은 물체측으로 볼록하며, 높이에 따라 SAG량이 증가하고, 상기 제2렌즈의 굴절능(P2)은 -0.01 < P2 < 0.01을 만족하고, 상기 제2렌즈의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| < 0.1, |C4| < 0.1을 만족하고, 상기 제2렌즈의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| < 5㎛을 만족하고, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| < 60㎛을 만족하며, 상기 렌즈 시스템의 F number는 1.4 보다 작은 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 렌즈의 굴절능, 형태 등을 적절히 설계하여, 소형 경량이면서 공차가 완화된 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하며, 특히 F number는 1.4 보다 작게 설정되어 렌즈의 감도가 우수하여 촬영하는 객체에 대한 정확한 깊이 정보를 제공할 수 있어 성능이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.

Description

TOF용 소형 렌즈 시스템{Small lens system for TOF}
본 발명은 소형 렌즈 시스템에 관한 것으로서, 렌즈의 감도가 우수하여 정확한 정보를 제공할 수 있으며, 공차 민감도를 완화하여 렌즈의 성능과 생산성이 개선된 TOF용 소형 렌즈 시스템에 관한 것이다.
최근 카메라 기능이 부여된 전자기기의 고화질, 고성능, 소형화 및 경량화에 대한 요구가 높아짐에 따라, 초소형 렌즈 광학계의 성능 개선을 통해서 이를 실현하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
이러한 소형, 경량화 전자기기에 장착되는 소형 렌즈 시스템은 그 두께의 제약 때문에 렌즈의 길이(Total Track Length)가 짧을수록 유리하다. 또한, 렌즈의 성능과 생산성이 좋아야 하므로 공차에 둔감을 성능을 내어야 한다.
한편 TOF 기술을 적용한 TOF 카메라는 3D 카메라의 한 종류로 최근 스마트폰의 고성능화, 기능의 다양성에 따라 널리 적용되고 있으며, 3D 이미지가 요구되는 자율주행차, 모션인식 컨트롤, 가상현실, 3D 게임 등에 활발하게 적용되고 있다.
이러한 TOF(Time of Flight) 기술은 빛이 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 환산하는 것으로, 어레이(Array) 형태의 SPAD 센서를 이용하여 사물의 입체적인 형상을 인식할 수 있는 것으로, 깊이 정보를 획득하는 것이 그 핵심이다.
그러나 촬영 환경이나 촬영하는 객체의 표면 질감이나 색채 등에 따라 빛이 제대로 반사되지 않거나 빛이 투과하는 경우가 있어 정확한 깊이 정보를 획득하기 어렵게 된다.
따라서 TOF용 렌즈 시스템에서는 렌즈의 감도를 보다 높이기 위해서는 F number가 작은 렌즈가 필요하다.
도 1(a)에 도시된 미국특허 US 8,116,014 B2에 개시된 렌즈 시스템의 경우, F number가 2.8이므로 밝기가 어둡고 제2렌즈 후면의 곡률반경이 작고, 굴절능이 크기 때문에 공차에 예민하며, 또한 제4렌즈는 중심과 주변의 두께 차가 심하여 공차에 예민하다.
도 1(b)에 도시된 미국특허 US 7,911,715 B1에 개시된 렌즈 시스템의 경우, 제2렌즈의 전면과 후면 모두 곡률반경이 작고 굴절능이 크기 때문에 공차에 예민하고, 또한 제4렌즈는 중심과 주변의 두께 차이가 심하여 공차에 예민하다.
이와 같이 기존 기술들은 F number가 상대적으로 크고, 공차에 예민하여 TOF 카메라에 적용시 객체에 대한 정확한 3D 정보를 제공하기 어려우며, 렌즈의 성능과 생산성이 높지 않은 단점이 있다.
본 발명은 상기 필요성에 의해 도출된 것으로서, 총 4매의 렌즈로 구성되어, 각 렌즈의 두께를 설정하고, 제2렌즈의 굴절능과 형태를 조절하고, F number를 줄임으로써 렌즈의 감도가 우수하여 정확한 정보를 제공할 수 있으며, 공차 민감도를 완화하여 렌즈의 성능과 생산성이 개선된 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈로 배열된 렌즈 시스템에 있어서, 상기 제1렌즈의 두께(ct1), 상기 제2렌즈의 두께(ct3), 상기 제3렌즈의 두께(ct5) 및 제4렌즈의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 > ct5 + ct7, ct1 > ct3, ct1 > ct5, ct1 > ct7을 만족하고, 상기 제1렌즈 전면은 물체측으로 볼록하며, 높이에 따라 SAG량이 증가하고, 상기 제2렌즈의 굴절능(P2)은 -0.01 < P2 < 0.01을 만족하고, 상기 제2렌즈의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| < 0.1, |C4| < 0.1을 만족하고, 상기 제2렌즈의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| < 5㎛을 만족하고, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| < 60㎛을 만족하며, 상기 렌즈 시스템의 F number는 1.4 보다 작은 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 제1렌즈의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P > 0.6을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2렌즈의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF < -0.1mm을 만족하며, 상기 제2렌즈의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB < -0.08mm을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3렌즈의 굴절능(P3)은 -0.05 < P3 < 0.05을 만족하고, 상기 제3렌즈의 전면은 물체측으로 오목하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하고, 상기 제3렌즈의 후면은 상측으로 볼록하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제4렌즈의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| < 0.2mm를 만족하고, 상기 제4렌즈의 전면은 광축 근처에서 물체측으로 볼록하고, 후면은 광축 근처에서 상측으로 오목한 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1렌즈, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 상기 제4렌즈의 모든 면은 비구면 형상이고, 재료는 플라스틱으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 TOF용 소형 렌즈 시스템에 사용되는 빛의 파장은 800nm ~ 1100nm인 것이 바람직하다.
본 발명은 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈로 배열된 렌즈 시스템에 관한 것으로서, 렌즈의 굴절능, 형태 등을 적절히 설계하여, 소형 경량이면서 공차가 완화된 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하는 효과가 있다.
또한, F number는 1.4 보다 작게 설정되어 렌즈의 감도가 우수하여 촬영하는 객체에 대한 정확한 깊이 정보를 제공할 수 있어 성능이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
특히, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈 간의 두께 관계를 설정하고, 공차에 민감한 제2렌즈는 약한 굴절능을 갖도록 하면서, 제2렌즈의 곡률과 두께를 설정하여, 공차 민감도를 완화시켜 성능과 생산성이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
도 1 - 종래의 소형 렌즈 시스템에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제1실시예를 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 제1실시예에 따른 수차도를 나타낸 도.
도 4 - 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제2실시예를 나타낸 도.
도 5 - 본 발명의 제2실시예에 따른 수차도를 나타낸 도.
도 6 - 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제3실시예를 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 제3실시예에 따른 수차도를 나타낸 도.
도 8 - 본 발명의 제4실시예에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제4실시예를 나타낸 도.
도 9 - 본 발명의 제4실시예에 따른 수차도를 나타낸 도.
도 10 - 본 발명의 제5실시예에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제5실시예를 나타낸 도.
도 11 - 본 발명의 제5실시예에 따른 수차도를 나타낸 도.
본 발명은 총 4매의 렌즈로 구성된 렌즈 시스템에 관한 것으로서, 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈로 배열되고, 각 렌즈의 굴절능, 형태 등을 적절히 설계하여, 소형 경량이면서 공차가 완화된 TOF용 소형 렌즈 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 렌즈 시스템의 F number가 1.4 보다 작게 설정되어 렌즈의 감도가 우수하여 촬영하는 객체에 대한 정확한 깊이 정보를 제공할 수 있어 성능이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈 간의 두께 관계를 설정하고, 공차에 민감한 제2렌즈는 약한 굴절능을 갖도록 하면서, 제2렌즈의 곡률과 두께를 설정하여, 공차 민감도를 완화시켜 성능과 생산성이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 2는 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제1실시예를 나타낸 도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수차도를 나타낸 도이고, 도 4는 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제2실시예를 나타낸 도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수차도를 나타낸 도이고, 도 6은 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제3실시예를 나타낸 도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 수차도를 나타낸 도이고, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제4실시예를 나타낸 도이고, 도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 수차도를 나타낸 도이고, 도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제5실시예를 나타낸 도이고, 도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 수차도를 나타낸 도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 광축을 따라 물체측으로부터 순서대로 배치된 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)를 포함하며, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 상기 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 다음 식을 만족한다.
ct1 + ct3 > ct5 + ct7, ct1 > ct3, ct1 > ct5, ct1 > ct7
이는 상기 제1렌즈 내지 제4렌즈(L1~L4) 각각에 대한 두께 관계를 설정하여 공차 민감도를 완화시키고, 소형 렌즈 시스템을 제공하도록 한다.
또한 상기 제1렌즈(L1) 전면은 물체측으로 볼록하며, 높이에 따라 SAG량이 증가하고, 공차 민감도를 완화하여 성능 및 생산성이 우수한 렌즈 시스템을 제공하도록 한다.
그리고, 제2렌즈(L2)의 굴절능(P2)은 -0.01 < P2 < 0.01을 만족한다.
이는 공차에 민감한 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능을 약하게 조절하여 공차 민감도를 완화시켜 성능과 생산성이 우수한 렌즈 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
그리고, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| < 0.1, |C4| < 0.1을 만족하도록 하여, 공차에 민감한 상기 제2렌즈(L2)의 곡률을 작게하여 공차 민감도를 완화하고, 소형 렌즈 시스템을 제공하고자 한다.
그리고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| < 5㎛을 만족하고, 후면 유효경의 70% 높이에서는|et - ct| < 60㎛을 만족한다.
이는 공차에 민감한 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대한 관계를 설정하여, 공차 민감도를 완화시켜 성능과 생산성이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 렌즈 시스템에 대한 굴절능과 두께 및 형태를 설정하여 공차에 대한 민감도를 줄이면서 렌즈 시스템 전체 길이(Total Track Length)를 줄여 소형, 경량 렌즈 시스템을 제공하도록 한다.
본 발명에서의 렌즈 시스템은 입사광을 키우기 위해 F number는 1.4 보다 작게 설정되어 렌즈의 감도가 우수하여 촬영하는 객체에 대한 정확한 깊이 정보를 제공할 수 있어 성능이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
또한 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능을 렌즈 시스템 전체의 굴절능의 60% 이상을 차지하도록, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P > 0.6을 만족하는 것을 특징으로 한다.
이는 상기 제1렌즈(L1)가 대부분의 굴절능을 담당하고, 공차에 민감한 상기 제2렌즈(L2)는 매우 약한 굴절능을 가지면서, 상기 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)는 약한 굴절능을 가지도록 하여 공차에 대한 민감도를 줄이도록 한 것이다.
또한, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF < -0.1mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB < -0.08mm을 만족한다.
이는 상기 제2렌즈(L2)의 SAG량을 설정하여 공차에 대한 민감도를 줄이도록 하면서, 소형 렌즈 시스템을 제공하도록 한 것이다.
또한, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능(P3)은 -0.05 < P3 < 0.05을 만족하고, 상기 제3렌즈(L3)의 전면은 물체측으로 오목하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하고, 상기 제3렌즈(L3)의 후면은 상측으로 볼록하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
이는 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능을 설정하고, SAG량을 설정하여, 공차에 대한 민감도를 줄이도록 하면서, 렌즈 시스템의 길이가 짧고 소형이면서, 넓은 화각을 갖는 렌즈 시스템을 제공하도록 한다.
또한, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, |et-ct| < 0.2mm를 만족하도록 하고, 상기 제4렌즈(L4)의 전면은 광축 근처에서 물체측으로 볼록하고, 후면은 광축 근처에서 상측으로 오목한 것을 특징으로 한다.
이는 상기 제4렌즈(L4)의 공차 민감도를 완화시켜 렌즈의 성능 재현성이 우수하도록 한다.
또한, 상기 제1렌즈(L1), 상기 제2렌즈(L2), 상기 제3렌즈(L3) 및 상기 제4렌즈(L4)의 모든 면은 비구면 형상이고, 재료는 플라스틱으로 형성되어 구면수차 및 색수차를 보정할 수 있도록 하고, 각 렌즈들은 길이를 줄이는데 유리한 굴절율을 갖는 재료로 형성되며, 색수차 보정에 유리하도록 아베수가 적절히 배분된 재료를 사용한다.
본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템에 사용되는 빛의 파장은 근적외선 영역인 800nm ~ 1100nm로, 촬영하는 객체의 깊이 정보의 획득에 유리하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 총 4매의 렌즈로 구성된 렌즈 시스템에 관한 것으로서, 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)로 배열된 렌즈 시스템에 관한 것이다.
이에 의해 소형 경량이면서 공차가 완화된 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
또한, 본 발명은 렌즈 시스템의 F number가 1.4 보다 작게 설정되어 렌즈의 감도가 우수하여 촬영하는 객체에 대한 정확한 깊이 정보를 제공할 수 있어 성능이 우수한 TOF용 소형 렌즈 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 상기 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4) 간의 두께 관계를 설정하고, 공차에 민감한 제2렌즈(L2)는 약한 굴절능을 갖도록 하면서, 제2렌즈(L2)의 곡률과 두께를 설정하여, 공차 민감도를 완화시켜 성능과 생산성이 우수하며, 소형 경량화, 고해상도 소형 렌즈 시스템을 제공하게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하고자 한다.
<제1실시예>
도 2는 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제1실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1실시예는 광축을 따라 물체(object)로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)의 순서로 배치된다.
다음 표 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 시스템을 구성하는 렌즈들의 수치데이터를 나타낸 것이다.
surface(면번호) RDY(곡률반경) THI(두께) Nd(굴절률) Vd(아베수)
OBJECT INFINITY INFINITY
1 1.834 0.82 1.641 19.5
STOP 6.361 0.42
3 INFINITY 0.49 1.594 25.9
4 INFINITY 0.30
5 -2.025 0.32 1.641 19.5
6 -2.332 0.05
7 1.039 0.57 1.594 25.9
8 1.154 0.32
9 INFINITY 0.21 1.508 64.2
10 INFINITY 0.88
IMAGE INFINITY 0.03
도 2에 도시된 바와 같이 물체(object) 측으로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)가 배치되며, 광축방향을 X, 광축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정할 때, 비구면식은 다음 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
비구면은 상기 수학식 1의 비구면식에 의해 얻어지는 곡선을 광축의 주위로 회전시켜 얻어지는 곡면이며, R은 곡률반경, K는 원추상수, A3, A4, A5, A6,...,A14는 비구면계수이다.
상기 수학식 1로부터 위의 각 렌즈들의 데이타를 갖는 비구면계수는 다음 표 2와 같다.
K A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
s1 -0.59803 -0.07065 0.46437 -1.66891 3.53484 -4.67651 3.88738 -1.97575 0.56060 -0.06809
s2 22.77590 -0.01815 -0.24304 0.85404 -1.95501 2.72678 -2.37800 1.26728 -0.37704 0.04775
s3 98.81690 -0.16329 0.54031 -3.05026 8.96141 -15.78280 17.30800 -11.51600 4.25020 -0.66807
s4 0.00000 0.12552 -0.80050 2.60229 -6.30524 9.88818 -9.81520 6.01705 -2.09020 0.31499
s5 -35.55100 0.27841 -0.24362 -0.58314 3.43089 -8.43902 11.31180 -8.60528 3.46165 -0.56763
s6 -0.24053 -0.21818 1.98612 -7.02870 16.20360 -24.46940 23.49890 -13.80170 4.51195 -0.62636
s7 -8.38120 -0.05993 0.01525 -0.27928 0.62881 -0.71648 0.45890 -0.16472 0.03095 -0.00237
s8 -0.78365 -0.32068 0.14884 -0.03319 -0.04126 0.04815 -0.02517 0.00738 -0.00116 0.00008
본 발명의 제1실시예에 따르면 F number은 1.1이고, 본 발명의 제1실시예에 사용되는 빛의 파장은 940nm이다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 = 1.32mm, ct5 + ct7 = 0.89mm을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능 P2 = 0, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능 P3 = -0.02을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| = 0, |C4| = 0을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 상기 제2렌즈(L2)의 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| = 3㎛, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| = 42㎛을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF = -0.22mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB = -0.16mm을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P = 0.72을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| = 0.1mm를 만족한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수차도를 나타낸 것이다.
도 3의 첫 번째 데이타는 비점수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 초점(mm)을, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 그래프 S는 렌즈와 수평방향으로 입사하는 광선인 새지털(sagittal)을 나타내고, 그래프 T는 렌즈와 직각방향으로 입사하는 광선인 탄젼셜(tangential)을 나타낸다. 여기에서 그래프 S와 T가 가까울수록 그리고 중심수직축에 근접할수록 비점수차의 보정성이 좋은 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제1실시예의 비점수차는 0.025mm(초점) 이하로 양호한 것으로 판단된다.
도 3의 두 번째 데이타는 왜곡수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 왜곡도(%)를, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 일반적으로 수차곡선이 -2~2% 범위 내에 들면 양호한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제1실시예의 왜곡수차로 optical distortion(광학적 왜곡)은 2% 이하로 양호한 것으로 판단된다.
<제2실시예>
도 4는 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제2실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2실시예는 광축을 따라 물체(object)로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)의 순서로 배치된다.
다음 표 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 시스템을 구성하는 렌즈들의 수치데이터를 나타낸 것이다.
surface(면번호) RDY(곡률반경) THI(두께) Nd(굴절률) Vd(아베수)
OBJECT INFINITY INFINITY
1 1.841 0.85 1.641 19.5
STOP 6.100 0.30
3 20.505 0.49 1.594 25.9
4 24.111 0.39
5 -2.665 0.38 1.641 19.5
6 -2.451 0.05
7 1.121 0.52 1.594 25.9
8 1.131 0.32
9 INFINITY 0.21 1.508 64.2
10 INFINITY 1.00
IMAGE INFINITY 0.03
도 4에 도시된 바와 같이 물체(object) 측으로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)가 배치되며, 광축방향을 X, 광축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정할 때, 비구면식은 상기 수학식 1과 같다.
비구면은 상기 수학식 1의 비구면식에 의해 얻어지는 곡선을 광축의 주위로 회전시켜 얻어지는 곡면이며, R은 곡률반경, K는 원추상수, A3, A4, A5, A6,...,A14는 비구면계수이다.
상기 수학식 1로부터 위의 각 렌즈들의 데이타를 갖는 비구면계수는 다음 표 4와 같다.
K A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
s1 -0.39642 -0.07477 0.46838 -1.67143 3.53480 -4.67559 3.88768 -1.97600 0.56060 -0.06809
s2 21.01080 -0.01343 -0.25334 0.85504 -1.95246 2.72740 -2.37879 1.26728 -0.37704 0.04775
s3 98.81690 -0.12535 0.52993 -3.06421 8.95757 -15.77720 17.30800 -11.51600 4.25020 -0.66807
s4 0.00000 0.12036 -0.74112 2.58185 -6.33338 9.90213 -9.81520 6.01705 -2.09020 0.31499
s5 -50.58610 0.21190 -0.21491 -0.52979 3.39498 -8.43902 11.31180 -8.60528 3.46165 -0.56763
s6 1.34933 -0.24326 1.98423 -7.00032 16.20980 -24.47800 23.49890 -13.80170 4.51195 -0.62636
s7 -9.34444 -0.06175 0.02227 -0.28139 0.62854 -0.71673 0.45891 -0.16466 0.03096 -0.00238
s8 -2.42431 -0.20821 0.12507 -0.02981 -0.04132 0.04827 -0.02520 0.00737 -0.00116 0.00008
본 발명의 제2실시예에 따르면 F number은 1.1이고, 본 발명의 제1실시예에 사용되는 빛의 파장은 940nm이다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 = 1.33mm, ct5 + ct7 = 0.9mm을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능 P2 = 0.005, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능 P3 = -0.035을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| = 0.05, |C4| = 0.05을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 상기 제2렌즈(L2)의 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| = 2㎛, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| = 37㎛을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF = -0.17mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB = -0.10mm을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P = 0.72을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| = 0.11mm를 만족한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수차도를 나타낸 것이다.
도 5의 첫 번째 데이타는 비점수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 초점(mm)을, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 그래프 S는 렌즈와 수평방향으로 입사하는 광선인 새지털(sagittal)을 나타내고, 그래프 T는 렌즈와 직각방향으로 입사하는 광선인 탄젼셜(tangential)을 나타낸다. 여기에서 그래프 S와 T가 가까울수록 그리고 중심수직축에 근접할수록 비점수차의 보정성이 좋은 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제2실시예의 비점수차는 0.025mm(초점) 이하로 양호한 것으로 판단된다.
도 5의 두 번째 데이타는 왜곡수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 왜곡도(%)를, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 일반적으로 수차곡선이 -2~2% 범위 내에 들면 양호한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제2실시예의 왜곡수차로 optical distortion(광학적 왜곡)은 2% 이하로 양호한 것으로 판단된다.
<제3실시예>
도 6은 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제3실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제3실시예는 광축을 따라 물체(object)로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)의 순서로 배치된다.
다음 표 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 시스템을 구성하는 렌즈들의 수치데이터를 나타낸 것이다.
surface(면번호) RDY(곡률반경) THI(두께) Nd(굴절률) Vd(아베수)
OBJECT INFINITY INFINITY
1 1.814 0.85 1.641 19.5
STOP 6.192 0.29
3 -443.879 0.50 1.594 25.9
4 -631.541 0.37
5 -2.464 0.37 1.641 19.5
6 -2.447 0.05
7 1.085 0.52 1.594 25.9
8 1.132 0.33
9 INFINITY 0.21 1.508 64.2
10 INFINITY 1.00
IMAGE INFINITY 0.03
도 6에 도시된 바와 같이 물체(object) 측으로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)가 배치되며, 광축방향을 X, 광축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정할 때, 비구면식은 상기 수학식 1과 같다.
비구면은 상기 수학식 1의 비구면식에 의해 얻어지는 곡선을 광축의 주위로 회전시켜 얻어지는 곡면이며, R은 곡률반경, K는 원추상수, A3, A4, A5, A6,...,A14는 비구면계수이다.
상기 수학식 1로부터 위의 각 렌즈들의 데이타를 갖는 비구면계수는 다음 표 6과 같다.
K A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
s1 -0.36745 -0.07431 0.46968 -1.67195 3.53478 -4.67535 3.88779 -1.97614 0.56059 -0.06809
s2 21.49350 -0.01079 -0.25158 0.85424 -1.95306 2.72714 -2.37859 1.26735 -0.37703 0.04775
s3 98.81690 -0.12333 0.54414 -3.06552 8.95265 -15.77520 17.30820 -11.51590 4.25020 -0.66807
s4 0.00000 0.11862 -0.71965 2.57904 -6.33909 9.90506 -9.81568 6.01680 -2.09020 0.31499
s5 -40.30420 0.21367 -0.22777 -0.52315 3.39806 -8.44415 11.31100 -8.60528 3.46165 -0.56763
s6 0.82741 -0.24739 1.97464 -6.99710 16.21090 -24.48310 23.50040 -13.80140 4.51195 -0.62636
s7 -8.41394 -0.05351 0.02380 -0.28105 0.62772 -0.71670 0.45886 -0.16465 0.03098 -0.00239
s8 -1.52351 -0.26559 0.15075 -0.03491 -0.04173 0.04847 -0.02520 0.00739 -0.00116 0.00008
본 발명의 제3실시예에 따르면 F number은 1.1이고, 본 발명의 제1실시예에 사용되는 빛의 파장은 940nm이다.
그리고, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 = 1.35mm, ct5 + ct7 = 0.88mm을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능 P2 = 0, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능 P3 = 0.017을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| = 0.002, |C4| = 0.002를 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 상기 제2렌즈(L2)의 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| = 2㎛, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| = 41㎛을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF = -0.18mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB = -0.10mm을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P = 0.73을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| = 0.1mm를 만족한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 수차도를 나타낸 것이다.
도 7의 첫 번째 데이타는 비점수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 초점(mm)을, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 그래프 S는 렌즈와 수평방향으로 입사하는 광선인 새지털(sagittal)을 나타내고, 그래프 T는 렌즈와 직각방향으로 입사하는 광선인 탄젼셜(tangential)을 나타낸다. 여기에서 그래프 S와 T가 가까울수록 그리고 중심수직축에 근접할수록 비점수차의 보정성이 좋은 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제3실시예의 비점수차는 0.025mm(초점) 이하로 양호한 것으로 판단된다.
도 7의 두 번째 데이타는 왜곡수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 왜곡도(%)를, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 일반적으로 수차곡선이 -2~2% 범위 내에 들면 양호한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제3실시예의 왜곡수차로 optical distortion(광학적 왜곡)은 2% 이하로 양호한 것으로 판단된다.
<제4실시예>
도 8은 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제4실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제4실시예는 광축을 따라 물체(object)로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)의 순서로 배치된다.
다음 표 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 렌즈 시스템을 구성하는 렌즈들의 수치데이터를 나타낸 것이다.
surface(면번호) RDY(곡률반경) THI(두께) Nd(굴절률) Vd(아베수)
OBJECT INFINITY INFINITY
1 1.838 0.71 1.641 19.5
STOP 7.155 0.41
3 INFINITY 0.39 1.594 25.9
4 INFINITY 0.34
5 -2.192 0.38 1.641 19.5
6 -2.554 0.05
7 1.004 0.54 1.594 25.9
8 1.110 0.35
9 INFINITY 0.21 1.508 64.2
10 INFINITY 0.98
IMAGE INFINITY 0.03
도 8에 도시된 바와 같이 물체(object) 측으로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)가 배치되며, 광축방향을 X, 광축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정할 때, 비구면식은 상기 수학식 1과 같다.
비구면은 상기 수학식 1의 비구면식에 의해 얻어지는 곡선을 광축의 주위로 회전시켜 얻어지는 곡면이며, R은 곡률반경, K는 원추상수, A3, A4, A5, A6,...,A14는 비구면계수이다.
상기 수학식 1로부터 위의 각 렌즈들의 데이타를 갖는 비구면계수는 다음 표 8과 같다.
K A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
s1 -0.69143 -0.07229 0.45977 -1.67113 3.53336 -4.67740 3.88700 -1.97575 0.56060 -0.06809
s2 28.02640 -0.02452 -0.24608 0.85367 -1.95499 2.72677 -2.37795 1.26740 -0.37704 0.04775
s3 98.81690 -0.14011 0.54093 -3.04202 8.96281 -15.78270 17.30800 -11.51600 4.25020 -0.66807
s4 0.00000 0.14430 -0.77670 2.60768 -6.30569 9.88090 -9.81519 6.01705 -2.09020 0.31499
s5 -33.96950 0.23044 -0.23802 -0.55700 3.43515 -8.45566 11.31180 -8.60528 3.46165 -0.56763
s6 1.20745 -0.27709 1.99293 -7.00600 16.20540 -24.47390 23.49630 -13.80020 4.51195 -0.62636
s7 -7.55137 -0.04462 0.01452 -0.27997 0.62851 -0.71657 0.45888 -0.16472 0.03096 -0.00237
s8 -0.80266 -0.31987 0.14864 -0.03343 -0.04127 0.04819 -0.02516 0.00738 -0.00116 0.00008
본 발명의 제4실시예에 따르면 F number은 1.1이고, 본 발명의 제1실시예에 사용되는 빛의 파장은 940nm이다.
그리고, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 = 1.1mm, ct5 + ct7 = 0.92mm를 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능 P2 = 0, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능 P3 = -0.02를 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| = 0, |C4| = 0를 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 상기 제2렌즈(L2)의 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| = 3㎛, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| = 46㎛을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF = -0.12mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB = -0.1mm을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P = 0.73을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| = 0.1mm를 만족한다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 수차도를 나타낸 것이다.
도 9의 첫 번째 데이타는 비점수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 초점(mm)을, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 그래프 S는 렌즈와 수평방향으로 입사하는 광선인 새지털(sagittal)을 나타내고, 그래프 T는 렌즈와 직각방향으로 입사하는 광선인 탄젼셜(tangential)을 나타낸다. 여기에서 그래프 S와 T가 가까울수록 그리고 중심수직축에 근접할수록 비점수차의 보정성이 좋은 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제4실시예의 비점수차는 0.025mm(초점) 이하로 양호한 것으로 판단된다.
도 9의 두 번째 데이타는 왜곡수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 왜곡도(%)를, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 일반적으로 수차곡선이 -2~2% 범위 내에 들면 양호한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제4실시예의 왜곡수차로 optical distortion(광학적 왜곡)은 2% 이하로 양호한 것으로 판단된다.
<제5실시예>
도 10은 본 발명에 따른 TOF용 소형 렌즈 시스템의 제5실시예를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제5실시예는 광축을 따라 물체(object)로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)의 순서로 배치된다.
다음 표 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 렌즈 시스템을 구성하는 렌즈들의 수치데이터를 나타낸 것이다.
surface(면번호) RDY(곡률반경) THI(두께) Nd(굴절률) Vd(아베수)
OBJECT INFINITY INFINITY
1 1.841 0.77 1.641 19.5
STOP 6.538 0.40
3 INFINITY 0.47 1.594 25.9
4 INFINITY 0.31
5 -2.656 0.31 1.641 19.5
6 -2.756 0.09
7 1.099 0.56 1.594 25.9
8 1.190 0.31
9 INFINITY 0.21 1.508 64.2
10 INFINITY 0.89
IMAGE INFINITY 0.03
도 10에 도시된 바와 같이 물체(object) 측으로부터 제1렌즈(L1), 제2렌즈(L2), 제3렌즈(L3) 및 제4렌즈(L4)가 배치되며, 광축방향을 X, 광축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정할 때, 비구면식은 상기 수학식 1과 같다.
비구면은 상기 수학식 1의 비구면식에 의해 얻어지는 곡선을 광축의 주위로 회전시켜 얻어지는 곡면이며, R은 곡률반경, K는 원추상수, A3, A4, A5, A6,...,A14는 비구면계수이다.
상기 수학식 1로부터 위의 각 렌즈들의 데이타를 갖는 비구면계수는 다음 표 10과 같다.
K A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11
s1 -0.63171 -0.07117 0.46302 -1.66929 3.53482 -4.67662 3.88710 -1.97575 0.56060 -0.06809
s2 24.24450 -0.01992 -0.24384 0.85402 -1.95491 2.72678 -2.37810 1.26728 -0.37704 0.04775
s3 98.81690 -0.16237 0.54038 -3.05206 8.95983 -15.78170 17.30800 -11.51600 4.25020 -0.66807
s4 0.00000 0.11670 -0.80223 2.60367 -6.30403 9.88801 -9.81520 6.01705 -2.09020 0.31499
s5 -52.46850 0.29169 -0.24739 -0.57583 3.42932 -8.43902 11.31180 -8.60528 3.46165 -0.56763
s6 -0.24299 -0.21656 1.99144 -7.03240 16.20420 -24.46930 23.49890 -13.80170 4.51195 -0.62636
s7 -9.07820 -0.06164 0.01190 -0.27949 0.62924 -0.71631 0.45899 -0.16474 0.03093 -0.00237
s8 -0.86422 -0.30636 0.14502 -0.03258 -0.04105 0.04817 -0.02518 0.00738 -0.00116 0.00008
본 발명의 제5실시예에 따르면 F number은 1.1이고, 본 발명의 제1실시예에 사용되는 빛의 파장은 940nm이다.
그리고, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 두께(ct1), 상기 제2렌즈(L2)의 두께(ct3), 상기 제3렌즈(L3)의 두께(ct5) 및 제4렌즈(L4)의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 = 1.24mm, ct5 + ct7 = 0.87mm을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 굴절능 P2 = 0, 상기 제3렌즈(L3)의 굴절능 P3 = 0.002을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| = 0, |C4| = 0을 만족하고, 상기 제2렌즈(L2)의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해, 상기 제2렌즈(L2)의 후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| = 3㎛, 후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| = 38㎛을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 제2렌즈(L2)의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF = -0.23mm을 만족하며, 상기 제2렌즈(L2)의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB = -0.17mm을 만족한다.
그리고, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 제1렌즈(L1)의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P = 0.72를 만족한다.
그리고, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 제4렌즈(L4)의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| = 0.1mm를 만족한다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 수차도를 나타낸 것이다.
도 11의 첫 번째 데이타는 비점수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 초점(mm)을, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 그래프 S는 렌즈와 수평방향으로 입사하는 광선인 새지털(sagittal)을 나타내고, 그래프 T는 렌즈와 직각방향으로 입사하는 광선인 탄젼셜(tangential)을 나타낸다. 여기에서 그래프 S와 T가 가까울수록 그리고 중심수직축에 근접할수록 비점수차의 보정성이 좋은 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제5실시예의 비점수차는 0.025mm(초점) 이하로 양호한 것으로 판단된다.
도 11의 두 번째 데이타는 왜곡수차를 나타낸 것으로서, 가로축은 왜곡도(%)를, 세로축은 상고(mm)를 나타내며, 일반적으로 수차곡선이 -2~2% 범위 내에 들면 양호한 것으로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 제5실시예의 왜곡수차로 optical distortion(광학적 왜곡)은 2% 이하로 양호한 것으로 판단된다.
L1 : 제1렌즈 L2 : 제2렌즈
L3 : 제3렌즈 L4 : 제4렌즈

Claims (7)

  1. 광축을 따라 물체로부터 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈로 배열된 렌즈 시스템에 있어서,
    상기 제1렌즈의 두께(ct1), 상기 제2렌즈의 두께(ct3), 상기 제3렌즈의 두께(ct5) 및 제4렌즈의 두께(ct7)는 ct1 + ct3 > ct5 + ct7, ct1 > ct3, ct1 > ct5, ct1 > ct7을 만족하고,
    상기 제1렌즈 전면은 물체측으로 볼록하며, 높이에 따라 SAG량이 증가하고,
    상기 제2렌즈의 굴절능(P2)은 -0.01 < P2 < 0.01을 만족하고,
    상기 제2렌즈의 전면 곡률(C3)과 후면 곡률(C4)은 |C3| < 0.1, |C4| < 0.1을 만족하고,
    상기 제2렌즈의 일정 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해,
    후면 유효경의 30% 높이까지는 |et - ct| < 5㎛을 만족하고,
    후면 유효경의 70% 높이에서는 |et - ct| < 60㎛을 만족하며,
    상기 렌즈 시스템의 F number는 1.4 보다 작은 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1렌즈의 굴절능(P1), 상기 렌즈 시스템 전체의 굴절능(P)은 P1 / P > 0.6을 만족하는 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제2렌즈의 전면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGF) SAGF < -0.1mm을 만족하며,
    상기 제2렌즈의 후면은 유효경 높이에서 SAG량(SAGB) SAGB < -0.08mm을 만족하는 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제3렌즈의 굴절능(P3)은 -0.05 < P3 < 0.05을 만족하고,
    상기 제3렌즈의 전면은 물체측으로 오목하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하고,
    상기 제3렌즈의 후면은 상측으로 볼록하면서, 높이에 따라 SAG량이 물체측으로 증가하는 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제4렌즈의 전면 유효경 전체 높이에서의 렌즈 두께(et)와 중심 두께(ct)에 대해 |et-ct| < 0.2mm를 만족하고,
    상기 제4렌즈의 전면은 광축 근처에서 물체측으로 볼록하고, 후면은 광축 근처에서 상측으로 오목한 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제1렌즈, 상기 제2렌즈, 상기 제3렌즈 및 상기 제4렌즈의 모든 면은 비구면 형상이고, 재료는 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 TOF용 소형 렌즈 시스템에 사용되는 빛의 파장은 800nm ~ 1100nm인 것을 특징으로 하는 TOF용 소형 렌즈 시스템.
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