KR20220118762A - 촬상 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈; 상기 복수의 렌즈의 전방에 배치되는 제1 반사부재; 및 상기 복수의 렌즈의 후방에 배치되는 복수의 반사부재;를 포함하며, 상기 복수의 렌즈는 물리적인 위치가 고정되고, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 초점거리가 변경 가능한 가변렌즈이며, 상기 가변렌즈의 초점거리가 변경됨에 따라, 상기 복수의 반사부재가 이동되도록 구성될 수 있다.

Description

촬상 광학계{Optical imaging system}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것이다.
최근 스마트폰을 비롯한 휴대용 전자기기에 카메라 모듈이 기본적으로 채용되고 있다.
또한, 최근에는 광학 줌 효과를 간접적으로 구현하기 위하여, 휴대용 전자기기에 초점거리가 다른 복수의 카메라 모듈을 탑재하는 방식이 제안되고 있다.
그러나, 이러한 방식은 광학 줌 효과를 위해 초점거리가 다른 복수의 카메라 모듈이 필요하므로, 구조가 복잡해진다는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 초점거리를 변화시켜 줌 기능을 구현할 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈; 상기 복수의 렌즈의 전방에 배치되는 제1 반사부재; 및 상기 복수의 렌즈의 후방에 배치되는 복수의 반사부재;를 포함하며, 상기 복수의 렌즈는 물리적인 위치가 고정되고, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 초점거리가 변경 가능한 가변렌즈이며, 상기 가변렌즈의 초점거리가 변경됨에 따라, 상기 복수의 반사부재가 이동되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는, 초점거리를 변화시켜 줌 기능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제1 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제2 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제1 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제2 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제1 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제2 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제1 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제2 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제1 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 제2 위치에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 20은 도 19에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 반사부재의 변형예이다.
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 휴대용 전자기기에 장착될 수 있다. 예컨대, 촬상 광학계는 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 일 구성일 수 있다. 휴대용 전자기기는 이동 통신 단말기, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 복수의 렌즈를 포함한다. 복수의 렌즈는 각각 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치될 수 있다.
일 예로, 촬상 광학계는 적어도 6매의 렌즈를 포함한다. 그러나, 렌즈의 개수에 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 필요에 따라 6매보다 적거나 많은 렌즈를 포함할 수 있다.
첫 번째 렌즈(또는 최전방 렌즈)는 광축을 따라 물체측(또는 제1 반사부재)에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 마지막 렌즈(또는 최후방 렌즈)는 광축을 따라 촬상면(또는 제2 반사부재)에 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), 거리(Distance), 초점 거리(focal length) 등에 대한 수치는 모두 ㎜ 단위이고, 화각(FOV)의 단위는 degree이다.
촬상면은 촬상 광학계에 의해 초점이 형성되는 가상면을 의미할 수 있다. 또는 촬상면은 광이 수광되는 이미지 센서의 일면을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 적어도 6매의 렌즈를 포함한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측(또는 제1 반사부재)으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 필요에 따라 7매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 복수의 반사부재를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 복수의 반사부재는 각각 미러 또는 프리즘일 수 있다.
복수의 반사부재 중 어느 하나는 복수의 렌즈의 전방에 배치된다. 일 예로, 제1 반사부재는 제1 렌즈의 전방(즉, 제1 렌즈보다 물체 측에 가깝게)에 배치될 수 있다. 나머지 반사부재는 복수의 렌즈의 후방에 배치된다. 일 예로, 나머지 반사부재는 광축을 따라 제6 렌즈와 이미지 센서(또는 촬상면) 사이에 배치될 수 있다.
복수의 렌즈와 이미지 센서 사이에 복수의 반사부재를 배치하여 광 경로를 여러번 굴곡시킴으로써 상대적으로 좁은 공간에서 광 경로를 길게 형성할 수 있다.
따라서, 촬상 광학계를 소형화하면서 촬상 광학계가 긴 초점거리를 가지도록 할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터(이하, 필터라 함)를 더 포함할 수 있다. 필터는 복수의 반사부재 중에서 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 반사부재와 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 모든 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
복수의 렌즈들 중 어느 하나의 렌즈는 초점거리가 가변되는 렌즈(이하, '가변렌즈'라 함)일 수 있다. 가변렌즈는 액체렌즈 및 액체렌즈에 부착된 평판렌즈를 포함할 수 있다.
가변렌즈를 제외한 나머지 렌즈들은 비구면을 갖는다. 예컨대, 가변렌즈를 제외한 나머지 렌즈들은 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
여기서, 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 물체측으로부터 상측을 향하여 순서대로 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함한다. 여기서, 제2 렌즈 또는 제6 렌즈는 가변렌즈일 수 있다.
예컨대, 제2 렌즈 또는 제6 렌즈는 초점거리가 변경됨에 따라 정의 굴절력 또는 부의 굴절력을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 복수의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 초점거리가 변화될 수 있으므로, 이에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리가 변화될 수 있다.
따라서, 렌즈를 직접 이동시키지 않더라도 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변화시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
렌즈를 직접 이동시켜 전체 초점거리를 변화시키는 경우, 렌즈의 이동 거리를 확보하여야 하므로 촬상 광학계의 전체 길이가 길어지는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 줌 효과를 구현하면서도 촬상 광학계를 슬림하게 구성할 수 있다.
가변렌즈는 액체렌즈 및 평판렌즈를 포함할 수 있다.
액체렌즈는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
가변렌즈가 정의 굴절력을 갖는 경우, 액체렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 양수이다. 그리고, 가변렌즈가 부의 굴절력을 갖는 경우, 액체렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 음수이다.
액체렌즈의 광축 상 두께는, 가변렌즈가 정의 굴절력을 갖는 경우보다 부의 굴절력을 갖는 경우에 더 작다.
평판렌즈는 액체렌즈를 지지하도록 액체렌즈의 상측 면에 결합될 수 있다. 예컨대, 액체렌즈와 평판렌즈는 서로 접합될 수 있다. 평판렌즈는 물체측 면과 상측 면이 모두 평면일 수 있다.
한편, 복수의 렌즈와 이미지 센서 사이에는 복수의 반사부재가 배치된다. 예컨대, 복수의 반사부재는 복수의 렌즈 중 최후방 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다. 최후방 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치된 복수의 반사부재에 의해 광축이 접힐 수(folded) 있다.
최후방 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치된 복수의 반사부재는 이동될 수 있다. 이에 따라 최후방 렌즈와 이미지 센서 사이의 광축 상 간격을 변화시킬 수 있으므로, 촬상 광학계의 전체 초점거리가 변화하더라도 이미지 센서(또는 촬상면)에 초점을 용이하게 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광학 줌 기능 및 초점 조정 기능을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 상대적으로 좁은 화각과 긴 초점거리를 갖는 망원 렌즈의 특징을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 아래의 조건식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
[조건식 1] 10 < fv_1/D6R_1
[조건식 2] -15 < fv_2/D6R_2 < -3
[조건식 3] -7 < (fv_1×D6R_2)/(fv_2×D6R_1) < -1
[조건식 4] -3 < fv_2/fv_1 < 0
[조건식 5] 3 < D6R_2/D6R_1 < 6
[조건식 6] 0 < L1/TTL1 < 1
[조건식 7] 0 < L2/TTL2 < 1
[조건식 8] 1 < (L1×TTL2)/(L2×TTL1) < 3
fv_1은 가변렌즈의 제1 초점거리이고, fv_2는 가변렌즈의 제2 초점거리이다.
가변렌즈는 초점거리가 변경될 수 있다. 이에 따라 촬상 광학계는 전체 초점거리도 변경될 수 있다. 예컨대, 촬상 광학계는 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때 제1 전체 초점거리를 갖고, 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때 제2 전체 초점거리를 갖는다.
가변렌즈의 제1 초점거리는 양수이고, 제2 초점거리는 음수이다.
그리고, 촬상 광학계의 제2 전체 초점거리는 제1 전체 초점거리보다 크다.
D6R_1은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때), 최후방 렌즈에서 제2 반사부재까지의 광축 상 거리이다.
D6R_2는 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때), 최후방 렌즈에서 제2 반사부재까지의 광축 상 거리이다.
촬상 광학계가 6매의 렌즈를 포함하는 경우, 최후방 렌즈는 제6 렌즈일 수 있다.
L1은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때), 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이다.
L2는 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때), 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이다. L1과 L2는 동일할 수 있다.
TTL1은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때), 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축 상 거리이다.
TTL2는 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 가질 때(또는 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때), 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축 상 거리이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
도 1은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계는 촬상면(180)에 초점을 형성할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 필터(170) 및 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 제1 렌즈(110)의 전방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 제1 반사부재(R1)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
도 1 및 도 3에서는 제1 반사부재(R1)인 프리즘의 형상이 평판 형태로 도시되어 있으나, 실제 프리즘은 삼각 기둥 형상일 수 있다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)를 통과한다. 예컨대, 제1 광축을 따라 제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 광축에 수직한 제2 광축을 향하도록 굴곡된다.
또한, 촬상 광학계는 제6 렌즈(160)의 후방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 제6 렌즈(160)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치된다.
본 발명의 제1 실시예에서 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 각각 미러일 수 있으나, 프리즘으로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 2개의 반사면을 갖는 단일 프리즘(R2') 형태로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)을 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된다. 예컨대, 제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)을 통과한 광은, 제2 반사부재(R2)에 의해 제2 광축에 수직한 제3 광축을 향하도록 굴곡된다. 제2 반사부재(R2)는 제2 광축에 수직한 제3 광축으로 광울 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된 광은 제3 반사부재(R3)에 의해 재차 굴곡된다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)에 의해 제3 광축을 향하도록 굴곡된 광은, 제3 반사부재(R3)에 의해 제3 광축에 수직한 제4 광축을 향하도록 굴곡되어 이미지 센서(IS)에 수광된다. 제3 반사부재(R3)는 제3 광축에 수직한 제4 광축으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 광축과 제4 광축은 평행할 수 있다.
제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS) 사이에는 필터(170)가 배치될 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160) 중 적어도 하나는 초점거리가 가변되는 가변렌즈일 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(120)가 가변렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 액체렌즈(121) 및 액체렌즈(121)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(123)를 포함할 수 있다.
액체렌즈(121)는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈(121)의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
제2 렌즈(120)의 초점거리가 변경됨에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리도 변경될 수 있다.
제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)를 이동시키지 않더라도, 제2 렌즈(120)의 초점거리를 변경시켜 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변경시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
촬상 광학계의 전체 초점거리가 변경되므로, 촬상면에 초점을 형성하기 위하여 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)가 이동될 수 있다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 이동됨으로써, 제6 렌즈(160)와 제2 반사부재(R2) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS, 또는 촬상면(180))사이의 간격이 변경될 수 있다.
여기서, '간격'은 두 부재 간의 광축 상 거리를 의미할 수 있다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 함께 이동될 수 있다. 따라서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3) 사이의 광축 상 거리는 변경되지 않는다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 이동에 의해 광 경로의 길이가 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 반사부재(R1)와 제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)는 위치가 고정된 고정부재일 수 있고, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 위치가 가변되는 가동부재일 수 있다.
각 렌즈의 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 1과 같다.
표 1에서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 굴절률이 음수로 표기된 것은 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 광을 반사시키는 반사면을 갖는 것을 의미한다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수
S1 제1 반사부재 Infinity 2.4500 1.722 29.5
S2 Infinity 2.4500 1.722 29.5
S3 Infinity 1.9421
S4 제1 렌즈 -4.9337 2.0000 1.671 20
S5 -5.4289 D12
S6 제2 렌즈 R3 T2 1.298 100
S7 Infinity 0.5000 1.526 55
S8 Infinity 2.0000
S9 제3 렌즈 -5.1925 0.9800 1.544 56
S10 26.6662 0.0940
S11 조리개 Infinity 0.1000
S12 제4 렌즈 -2804.6225 1.0000 1.544 56
S13 -6.5474 0.1000
S14 제5 렌즈 21.9524 1.0000 1.595 31.1
S15 5.3446 0.1000
S16 제6 렌즈 4.7880 1.4165 1.544 56
S17 -25.9774 D6R
S18 제2 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S19 Infinity -7.0000
S20 제3 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S21 Infinity DR3F
S22 필터 Infinity 0.2100 1.519 64.2
S23 Infinity 2.0350
S24 촬상면 Infinity
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
R3 10.8963 -22.0525
D12 0.7278 1.1606
T2 2.2907 1.8578
D6R 3 17.0064
DR3F 5.0347 19.0410
R3은 제2 렌즈(120)의 물체측 면의 곡률반경이고, D12는 제1 렌즈(110)의 상측 면으로부터 제2 렌즈(120)의 물체측 면까지의 광축 상 거리이고, T2는 제2 렌즈(120)의 광축 상 두께이고, D6R은 제6 렌즈(160)의 상측 면으로부터 제2 반사부재(R2)까지의 광축 상 거리이고, DR3F는 제3 반사부재(R3)와 필터(170) 사이의 광축 상 거리이다.
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
f 16.2019 31.7632
f1 129.4498 129.4498
f2 36.5646 -74.0016
f3 -7.9005 -7.9005
f4 12.0602 12.0602
f5 -12.1492 -12.1492
f6 7.5529 7.5529
f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 제1 렌즈의 초점거리이고, f2는 제2 렌즈의 초점거리이고, f3은 제3 렌즈의 초점거리이고, f4는 제4 렌즈의 초점거리이고, f5는 제5 렌즈의 초점거리이고, f6은 제6 렌즈의 초점거리이다.
본 발명의 제1 실시예에서, 제1 렌즈(110)은 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(110)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제1 렌즈(110)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(120)는 초점거리가 변경되는 가변렌즈이다. 예컨대, 제2 렌즈(120)는 제1 초점거리와 제2 초점거리를 갖는다. 제2 렌즈(120)는 액체렌즈(121) 및 액체렌즈(121)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(123)를 포함한다.
제2 렌즈(120)가 제1 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(120)는 정의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(120)의 제1 면(예컨대, 액체렌즈(121)의 물체측 면)은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(120)의 제2 면(예컨대, 평판렌즈(123)의 상측 면)은 평면이다.
제2 렌즈(120)가 제2 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(120)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제2 렌즈(120)의 제2 면은 평면이다.
제3 렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(130)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(140)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제4 렌즈(140)의 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.
제6 렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지며, 제6 렌즈(160)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(110), 제3 렌즈(130) 내지 제6 렌즈(160)의 각 면은 표 8에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(110), 제3 렌즈(130) 내지 제6 렌즈(160)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
코닉 상수(K) 4차계수(A) 6차계수(B) 8차계수(C) 10차계수(D) 12차계수(E)
S4 0 0.000485033 5.92E-05 -1.34E-06 -8.69E-09 1.53E-08
S5 0 0.000531678 3.41E-05 -6.41E-07 -1.56E-08 6.36E-09
S9 0 0.002786538 -1.61E-05 2.50E-06 -1.30E-09 1.41E-07
S10 0 -0.000184995 -1.88E-06 3.42E-06 1.64E-07 1.25E-07
S12 0 -0.000463124 -2.94E-05 -5.03E-06 -6.15E-07 -4.74E-08
S13 0 0.000766595 -3.87E-06 -5.50E-07 -5.64E-07 -9.26E-08
S14 0 -2.58E-04 2.75E-05 2.71E-06 -8.01E-08 6.64E-09
S15 0 2.89641E-05 -4.24E-05 -8.80E-06 -4.67E-07 -6.17E-08
S16 0 -0.000543734 -4.28E-05 -3.16E-06 1.06E-07 2.91E-08
S17 0 -0.00027459 3.69E-05 3.07E-06 8.39E-07 7.03E-08
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2 및 도 4에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
도 5는 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220), 제3 렌즈(230), 제4 렌즈(240), 제5 렌즈(250) 및 제6 렌즈(260)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계는 촬상면(280)에 초점을 형성할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 필터(270) 및 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 렌즈(230)와 제4 렌즈(240) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 제1 렌즈(210)의 전방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서 제1 반사부재(R1)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
도 5 및 도 7에서는 제1 반사부재(R1)인 프리즘의 형상이 평판 형태로 도시되어 있으나, 실제 프리즘은 삼각 기둥 형상일 수 있다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260)를 통과한다. 예컨대, 제1 광축을 따라 제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 광축에 수직한 제2 광축을 향하도록 굴곡된다.
또한, 촬상 광학계는 제6 렌즈(260)의 후방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 제6 렌즈(260)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치된다.
본 발명의 제2 실시예에서 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 각각 미러일 수 있으나, 프리즘으로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 2개의 반사면을 갖는 단일 프리즘(R2') 형태로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260)을 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된다. 예컨대, 제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260)을 통과한 광은, 제2 반사부재(R2)에 의해 제2 광축에 수직한 제3 광축을 향하도록 굴곡된다. 제2 반사부재(R2)는 제2 광축에 수직한 제3 광축으로 광울 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된 광은 제3 반사부재(R3)에 의해 재차 굴곡된다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)에 의해 제3 광축을 향하도록 굴곡된 광은, 제3 반사부재(R3)에 의해 제3 광축에 수직한 제4 광축을 향하도록 굴곡되어 이미지 센서(IS)에 수광된다. 제3 반사부재(R3)는 제3 광축에 수직한 제4 광축으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 광축과 제4 광축은 평행할 수 있다.
제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS) 사이에는 필터(270)가 배치될 수 있다.
제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260) 중 적어도 하나는 초점거리가 가변되는 가변렌즈일 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(220)가 가변렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(220)는 액체렌즈(221) 및 액체렌즈(221)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(223)를 포함할 수 있다.
액체렌즈(221)는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈(221)의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
제2 렌즈(220)의 초점거리가 변경됨에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리도 변경될 수 있다.
제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260)를 이동시키지 않더라도, 제2 렌즈(220)의 초점거리를 변경시켜 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변경시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
촬상 광학계의 전체 초점거리가 변경되므로, 촬상면에 초점을 형성하기 위하여 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)가 이동될 수 있다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 이동됨으로써, 제6 렌즈(260)와 제2 반사부재(R2) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS, 또는 촬상면(280))사이의 간격이 변경될 수 있다.
여기서, '간격'은 두 부재 간의 광축 상 거리를 의미할 수 있다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 함께 이동될 수 있다. 따라서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3) 사이의 광축 상 거리는 변경되지 않는다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 이동에 의해 광 경로의 길이가 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 반사부재(R1)와 제1 렌즈(210) 내지 제6 렌즈(260)는 위치가 고정된 고정부재일 수 있고, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 위치가 가변되는 가동부재일 수 있다.
각 렌즈의 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 5와 같다.
표 5에서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 굴절률이 음수로 표기된 것은 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 광을 반사시키는 반사면을 갖는 것을 의미한다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수
S1 제1 반사부재 Infinity 2.4400 1.722 29.5
S2 Infinity 2.4400 1.722 29.5
S3 Infinity 1.9421
S4 제1 렌즈 -10.1200 2.0000 1.671 20
S5 -10.3100 D12
S6 제2 렌즈 R3 T2 1.298 100
S7 Infinity 0.5000 1.526 55
S8 Infinity 2.0000
S9 제3 렌즈 -6.7700 1.0000 1.544 56
S10 10.5300 0.0950
S11 조리개 Infinity 0.1000
S12 제4 렌즈 14.5000 1.0000 1.544 56
S13 -7.2000 0.1000
S14 제5 렌즈 366.6400 1.0000 1.595 31.1
S15 7.3600 0.1000
S16 제6 렌즈 6.0400 1.4369 1.544 56
S17 -17.1965 D6R
S18 제2 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S19 Infinity -7.3358
S20 제3 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S21 Infinity DR3F
S22 필터 Infinity 0.2100 1.519 64.2
S23 Infinity 1.6100
S24 촬상면 Infinity
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
R3 14.19 -16.246
D12 1.3194 1.7348
T2 2.222 1.8065
D6R 3 13.6968
DR3F 5 15.6968
R3, D12, T2, D6R 및 DR3F의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
f 16.58 28.55
f1 250 250
f2 47.6 -54.5168
f3 -7.42 -7.42
f4 9 9
f5 -12.651 -12.651
f6 8.4 8.4
f, f1, f2, f3, f4, f5, f6의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제2 실시예에서, 제1 렌즈(210)은 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(210)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제1 렌즈(210)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(220)는 초점거리가 변경되는 가변렌즈이다. 예컨대, 제2 렌즈(220)는 제1 초점거리와 제2 초점거리를 갖는다. 제2 렌즈(220)는 액체렌즈(221) 및 액체렌즈(221)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(223)를 포함한다.
제2 렌즈(220)가 제1 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(220)는 정의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(220)의 제1 면(예컨대, 액체렌즈(221)의 물체측 면)은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(220)의 제2 면(예컨대, 평판렌즈(223)의 상측 면)은 평면이다.
제2 렌즈(220)가 제2 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(220)는 부의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(220)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제2 렌즈(120)의 제2 면은 평면이다.
제3 렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(230)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(240)의 제1 면과 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.
제6 렌즈(260)는 정의 굴절력을 가지며, 제6 렌즈(260)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(210), 제3 렌즈(230) 내지 제6 렌즈(260)의 각 면은 표 8에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(210), 제3 렌즈(230) 내지 제6 렌즈(260)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
코닉 상수(K) 4차계수(A) 6차계수(B) 8차계수(C) 10차계수(D) 12차계수(E)
S4 0 0.001045263 6.30E-05 -2.11E-05 1.92E-06 -7.83E-08
S5 0 0.001497638 -1.86E-05 -1.21E-06 -5.65E-07 3.85E-08
S9 0 0.005401982 -4.42E-04 1.54E-08 6.99E-06 -1.24E-06
S10 0 -0.000320078 1.01E-05 -9.72E-06 -4.50E-06 -6.99E-07
S12 0 -0.000949189 -5.73E-05 -1.06E-05 -1.84E-06 -7.99E-08
S13 0 0.002971337 5.63E-07 2.15E-06 1.99E-06 -2.66E-07
S14 0 8.08E-04 2.22E-04 9.59E-06 -2.39E-06 -5.87E-07
S15 0 -0.000245536 -1.15E-04 -1.22E-05 -8.45E-07 1.66E-08
S16 0 -0.002447921 -1.19E-04 -6.54E-06 1.03E-06 6.85E-08
S17 0 -0.001864786 4.16E-05 1.19E-05 -1.68E-06 1.50E-07
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6 및 도 8에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
도 9는 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이고, 도 11은 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320), 제3 렌즈(330), 제4 렌즈(340), 제5 렌즈(350) 및 제6 렌즈(360)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계는 촬상면(380)에 초점을 형성할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 필터(370) 및 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 렌즈(330)와 제4 렌즈(340) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 제1 렌즈(310)의 전방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서 제1 반사부재(R1)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
도 9 및 도 11에서는 제1 반사부재(R1)인 프리즘의 형상이 평판 형태로 도시되어 있으나, 실제 프리즘은 삼각 기둥 형상일 수 있다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360)를 통과한다. 예컨대, 제1 광축을 따라 제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 광축에 수직한 제2 광축을 향하도록 굴곡된다.
또한, 촬상 광학계는 제6 렌즈(360)의 후방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 제6 렌즈(360)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치된다.
본 발명의 제3 실시예에서 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 각각 미러일 수 있으나, 프리즘으로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 2개의 반사면을 갖는 단일 프리즘(R2') 형태로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360)을 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된다. 예컨대, 제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360)을 통과한 광은, 제2 반사부재(R2)에 의해 제2 광축에 수직한 제3 광축을 향하도록 굴곡된다. 제2 반사부재(R2)는 제2 광축에 수직한 제3 광축으로 광울 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된 광은 제3 반사부재(R3)에 의해 재차 굴곡된다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)에 의해 제3 광축을 향하도록 굴곡된 광은, 제3 반사부재(R3)에 의해 제3 광축에 수직한 제4 광축을 향하도록 굴곡되어 이미지 센서(IS)에 수광된다. 제3 반사부재(R3)는 제3 광축에 수직한 제4 광축으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 광축과 제4 광축은 평행할 수 있다.
제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS) 사이에는 필터(370)가 배치될 수 있다.
제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360) 중 적어도 하나는 초점거리가 가변되는 가변렌즈일 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(320)가 가변렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(320)는 액체렌즈(321) 및 액체렌즈(321)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(323)를 포함할 수 있다.
액체렌즈(321)는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈(321)의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
제2 렌즈(320)의 초점거리가 변경됨에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리도 변경될 수 있다.
제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360)를 이동시키지 않더라도, 제2 렌즈(320)의 초점거리를 변경시켜 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변경시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
촬상 광학계의 전체 초점거리가 변경되므로, 촬상면에 초점을 형성하기 위하여 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)가 이동될 수 있다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 이동됨으로써, 제6 렌즈(360)와 제2 반사부재(R2) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS, 또는 촬상면(380))사이의 간격이 변경될 수 있다.
여기서, '간격'은 두 부재 간의 광축 상 거리를 의미할 수 있다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 함께 이동될 수 있다. 따라서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3) 사이의 광축 상 거리는 변경되지 않는다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 이동에 의해 광 경로의 길이가 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 반사부재(R1)와 제1 렌즈(310) 내지 제6 렌즈(360)는 위치가 고정된 고정부재일 수 있고, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 위치가 가변되는 가동부재일 수 있다.
각 렌즈의 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 9와 같다.
표 9에서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 굴절률이 음수로 표기된 것은 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 광을 반사시키는 반사면을 갖는 것을 의미한다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수
S1 제1 반사부재 Infinity 2.4300 1.722 29.5
S2 Infinity 2.4300 1.722 29.5
S3 Infinity 1.9421
S4 제1 렌즈 -5.4127 2.0000 1.671 20
S5 -5.8461 D12
S6 제2 렌즈 R3 T2 1.298 100
S7 Infinity 0.5000 1.526 55
S8 Infinity 2.0000
S9 제3 렌즈 -6.7841 1.0000 1.544 56
S10 10.4390 0.0941
S11 조리개 Infinity 0.1000
S12 제4 렌즈 14.2659 1.0000 1.544 56
S13 -7.0225 0.1000
S14 제5 렌즈 1176.7971 1.0000 1.595 31.1
S15 7.1031 0.1000
S16 제6 렌즈 5.8531 1.4165 1.544 56
S17 -20.1261 D6R
S18 제2 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S19 Infinity -7.0000
S20 제3 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S21 Infinity DR3F
S22 필터 Infinity 0.2100 1.519 64.2
S23 Infinity 2.1834
S24 촬상면 Infinity
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
R3 17.709 -16.505
D12 1.0147 1.3824
T2 2.1774 1.8096
D6R 3 13.9994
DR3F 6.1990 17.1984
R3, D12, T2, D6R 및 DR3F의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
f 16.8083 28.9971
f1 127.387693 127.387693
f2 59.4261745 -55.38590604
f3 -7.40568 -7.40568
f4 8.7946 8.7946
f5 -12.01742 -12.01742
f6 8.50535 8.50535
f, f1, f2, f3, f4, f5, f6의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제3 실시예에서, 제1 렌즈(310)은 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(310)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제1 렌즈(310)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(320)는 초점거리가 변경되는 가변렌즈이다. 예컨대, 제2 렌즈(320)는 제1 초점거리와 제2 초점거리를 갖는다. 제2 렌즈(320)는 액체렌즈(321) 및 액체렌즈(321)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(323)를 포함한다.
제2 렌즈(320)가 제1 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(320)는 정의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(320)의 제1 면(예컨대, 액체렌즈(321)의 물체측 면)은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(320)의 제2 면(예컨대, 평판렌즈(323)의 상측 면)은 평면이다.
제2 렌즈(320)가 제2 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(320)는 부의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(320)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제2 렌즈(320)의 제2 면은 평면이다.
제3 렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(330)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(340)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(350)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(350)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제6 렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지며, 제6 렌즈(360)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(310), 제3 렌즈(330) 내지 제6 렌즈(360)의 각 면은 표 12에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(310), 제3 렌즈(330) 내지 제6 렌즈(360)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
코닉 상수(K) 4차계수(A) 6차계수(B) 8차계수(C) 10차계수(D) 12차계수(E)
S4 0 0.000966697 3.73E-05 1.18E-05 -1.31E-06 3.00E-08
S5 0 0.001076464 3.37E-05 3.97E-06 -2.54E-07 -6.51E-09
S9 0 0.003884349 2.92E-05 4.69E-06 -1.96E-06 2.03E-08
S10 0 0.000156127 3.51E-05 2.73E-06 -2.26E-07 -4.52E-08
S12 0 -0.000928506 -7.13E-05 -4.84E-06 -4.12E-07 -2.81E-08
S13 0 0.001521104 3.09E-05 7.87E-07 -7.52E-07 -1.77E-07
S14 0 -2.14E-07 7.58E-05 5.53E-06 -1.58E-07 -9.24E-08
S15 0 -0.000186781 -6.07E-05 -6.72E-06 -5.12E-08 6.80E-08
S16 0 -0.000727204 -4.63E-05 -3.13E-06 3.59E-07 1.51E-09
S17 0 -0.000664569 2.93E-05 -7.26E-07 1.17E-06 -9.47E-08
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 10 및 도 12에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 13 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
도 13은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이고, 도 15는 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(410), 제2 렌즈(420), 제3 렌즈(430), 제4 렌즈(440), 제5 렌즈(450) 및 제6 렌즈(460)를 포함한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계는 촬상면(480)에 초점을 형성할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 필터(470) 및 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 렌즈(430)와 제4 렌즈(440) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 제1 렌즈(410)의 전방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에서 제1 반사부재(R1)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
도 13 및 도 15에서는 제1 반사부재(R1)인 프리즘의 형상이 평판 형태로 도시되어 있으나, 실제 프리즘은 삼각 기둥 형상일 수 있다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460)를 통과한다. 예컨대, 제1 광축을 따라 제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 광축에 수직한 제2 광축을 향하도록 굴곡된다.
또한, 촬상 광학계는 제6 렌즈(460)의 후방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 제6 렌즈(460)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치된다.
본 발명의 제4 실시예에서 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 각각 미러일 수 있으나, 프리즘으로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 2개의 반사면을 갖는 단일 프리즘(R2') 형태로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460)을 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된다. 예컨대, 제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460)을 통과한 광은, 제2 반사부재(R2)에 의해 제2 광축에 수직한 제3 광축을 향하도록 굴곡된다. 제2 반사부재(R2)는 제2 광축에 수직한 제3 광축으로 광울 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된 광은 제3 반사부재(R3)에 의해 재차 굴곡된다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)에 의해 제3 광축을 향하도록 굴곡된 광은, 제3 반사부재(R3)에 의해 제3 광축에 수직한 제4 광축을 향하도록 굴곡되어 이미지 센서(IS)에 수광된다. 제3 반사부재(R3)는 제3 광축에 수직한 제4 광축으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 광축과 제4 광축은 평행할 수 있다.
제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS) 사이에는 필터(470)가 배치될 수 있다.
제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460) 중 적어도 하나는 초점거리가 가변되는 가변렌즈일 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(420)가 가변렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(420)는 액체렌즈(421) 및 액체렌즈(421)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(423)를 포함할 수 있다.
액체렌즈(421)는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈(421)의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
제2 렌즈(420)의 초점거리가 변경됨에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리도 변경될 수 있다.
제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460)를 이동시키지 않더라도, 제2 렌즈(420)의 초점거리를 변경시켜 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변경시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
촬상 광학계의 전체 초점거리가 변경되므로, 촬상면에 초점을 형성하기 위하여 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)가 이동될 수 있다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 이동됨으로써, 제6 렌즈(460)와 제2 반사부재(R2) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS, 또는 촬상면(480))사이의 간격이 변경될 수 있다.
여기서, '간격'은 두 부재 간의 광축 상 거리를 의미할 수 있다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 함께 이동될 수 있다. 따라서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3) 사이의 광축 상 거리는 변경되지 않는다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 이동에 의해 광 경로의 길이가 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 반사부재(R1)와 제1 렌즈(410) 내지 제6 렌즈(460)는 위치가 고정된 고정부재일 수 있고, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 위치가 가변되는 가동부재일 수 있다.
각 렌즈의 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 13과 같다.
표 13에서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 굴절률이 음수로 표기된 것은 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 광을 반사시키는 반사면을 갖는 것을 의미한다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수
S1 제1 반사부재 Infinity 2.4500 1.7 29
S2 Infinity 2.4500 1.7 29
S3 Infinity 1.9421
S4 제1 렌즈 -5.8720 2.0000 1.671 20
S5 -6.1970 D12
S6 제2 렌즈 R3 T2 1.298 100
S7 Infinity 0.5000 1.526 55
S8 Infinity 2.0000
S9 제3 렌즈 -6.8263 1.0000 1.544 56
S10 10.3880 0.0941
S11 조리개 Infinity 0.1000
S12 제4 렌즈 14.3128 1.0000 1.544 56
S13 -7.0666 0.1000
S14 제5 렌즈 308.4550 1.0000 1.595 31.1
S15 7.1680 0.1000
S16 제6 렌즈 5.9102 1.4494 1.544 56
S17 -19.9542 D6R
S18 제2 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S19 Infinity -7.0000
S20 제3 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S21 Infinity DR3F
S22 필터 Infinity 0.2100 1.519 64.2
S23 Infinity 0.901
S24 촬상면 Infinity
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
R3 19.55 -14.52
D12 1.0514 1.4288
T2 2.1605 1.7832
D6R 3 14.054
DR3F 7.3284 18.3824
R3, D12, T2, D6R 및 DR3F의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
f 16.8032 29.1086
f1 113.20688 113.20688
f2 65.60402685 -48.72483221
f3 -7.419199 -7.419199
f4 8.840524 8.840524
f5 -12.352182 -12.352182
f6 8.549017 8.549017
f, f1, f2, f3, f4, f5, f6의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제4 실시예에서, 제1 렌즈(410)은 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(410)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제1 렌즈(410)의 제2 면은 볼록한 형상이다.
제2 렌즈(420)는 초점거리가 변경되는 가변렌즈이다. 예컨대, 제2 렌즈(420)는 제1 초점거리와 제2 초점거리를 갖는다. 제2 렌즈(420)는 액체렌즈(421) 및 액체렌즈(421)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(423)를 포함한다.
제2 렌즈(420)가 제1 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(420)는 정의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(420)의 제1 면(예컨대, 액체렌즈(421)의 물체측 면)은 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(420)의 제2 면(예컨대, 평판렌즈(423)의 상측 면)은 평면이다.
제2 렌즈(420)가 제2 초점거리를 가질 때, 제2 렌즈(420)는 부의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제2 렌즈(420)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제2 렌즈(420)의 제2 면은 평면이다.
제3 렌즈(430)는 부의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(430)의 제1 면과 제2 면은 오목한 형상이다.
제4 렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(440)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(450)의 제1 면은 볼록한 형상이고, 제5 렌즈(450)의 제2 면은 오목한 형상이다.
제6 렌즈(460)는 정의 굴절력을 가지며, 제6 렌즈(460)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(410), 제3 렌즈(430) 내지 제6 렌즈(460)의 각 면은 표 16에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(410), 제3 렌즈(430) 내지 제6 렌즈(460)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
코닉 상수(K) 4차계수(A) 6차계수(B) 8차계수(C) 10차계수(D) 12차계수(E)
S4 0 0.000652593 5.35E-05 -3.79E-06 6.02E-07 -3.07E-08
S5 0 0.000813573 2.75E-05 -6.85E-07 1.72E-07 -8.27E-09
S9 0 0.001658673 -4.07E-05 5.82E-06 -6.04E-07 2.16E-08
S10 0 -0.000244908 -1.22E-05 2.25E-07 -3.68E-07 8.88E-08
S12 0 -0.000306098 -2.19E-05 -3.21E-06 -2.10E-07 -1.01E-08
S13 0 0.000438819 -1.06E-05 1.78E-06 -3.17E-07 -7.66E-08
S14 0 -1.13E-04 2.32E-05 5.83E-07 -1.35E-07 2.95E-08
S15 0 -3.06757E-05 -3.47E-05 -5.57E-06 -6.93E-08 1.84E-08
S16 0 -0.000336051 -2.57E-05 -2.82E-06 7.91E-08 -3.23E-08
S17 0 5.02056E-06 5.45E-05 -7.66E-06 1.59E-06 -1.21E-07
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 14 및 도 16에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 17 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
도 17은 촬상 광학계가 제1 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이고, 도 19는 촬상 광학계가 제2 전체 초점거리를 갖는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(510), 제2 렌즈(520), 제3 렌즈(530), 제4 렌즈(540), 제5 렌즈(550) 및 제6 렌즈(560)를 포함한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계는 촬상면(580)에 초점을 형성할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 필터(570) 및 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 렌즈(520)와 제3 렌즈(530) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 제1 렌즈(510)의 전방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제1 반사부재(R1)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제5 실시예에서 제1 반사부재(R1)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
도 17 및 도 19에서는 제1 반사부재(R1)인 프리즘의 형상이 평판 형태로 도시되어 있으나, 실제 프리즘은 삼각 기둥 형상일 수 있다.
제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 반사부재(R1)에 의해 굴곡되어 제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560)를 통과한다. 예컨대, 제1 광축을 따라 제1 반사부재(R1)에 입사된 광은 제1 광축에 수직한 제2 광축을 향하도록 굴곡된다.
또한, 촬상 광학계는 제6 렌즈(560)의 후방에 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)를 더 포함할 수 있다. 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 제6 렌즈(560)와 이미지 센서(IS) 사이에 배치된다.
본 발명의 제5 실시예에서 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 각각 미러일 수 있으나, 프리즘으로 제공되는 것도 가능하다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)는 2개의 반사면을 갖는 단일 프리즘(R2') 형태로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560)을 통과한 광은 제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된다. 예컨대, 제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560)을 통과한 광은, 제2 반사부재(R2)에 의해 제2 광축에 수직한 제3 광축을 향하도록 굴곡된다. 제2 반사부재(R2)는 제2 광축에 수직한 제3 광축으로 광울 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 반사부재(R2)에 의해 굴곡된 광은 제3 반사부재(R3)에 의해 재차 굴곡된다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)에 의해 제3 광축을 향하도록 굴곡된 광은, 제3 반사부재(R3)에 의해 제3 광축에 수직한 제4 광축을 향하도록 굴곡되어 이미지 센서(IS)에 수광된다. 제3 반사부재(R3)는 제3 광축에 수직한 제4 광축으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖는다.
제2 광축과 제4 광축은 평행할 수 있다.
제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS) 사이에는 필터(570)가 배치될 수 있다.
제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560) 중 적어도 하나는 초점거리가 가변되는 가변렌즈일 수 있다. 예컨대, 제6 렌즈(560)가 가변렌즈일 수 있다. 제6 렌즈(560)는 액체렌즈(561) 및 액체렌즈(561)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(563)를 포함할 수 있다.
액체렌즈(561)는 물체측 면의 곡률반경 및 두께가 변화될 수 있다. 이에 따라 액체렌즈(561)의 초점거리가 변경될 수 있다. 여기서, 두께는 광축상 두께를 의미한다.
제6 렌즈(560)의 초점거리가 변경됨에 따라 촬상 광학계의 전체 초점거리도 변경될 수 있다.
제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560)를 이동시키지 않더라도, 제6 렌즈(560)의 초점거리를 변경시켜 촬상 광학계의 전체 초점거리를 변경시킬 수 있으므로, 용이하게 줌 효과를 구현할 수 있다.
촬상 광학계의 전체 초점거리가 변경되므로, 촬상면에 초점을 형성하기 위하여 제2 반사부재(R2) 및 제3 반사부재(R3)가 이동될 수 있다. 예컨대, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 이동됨으로써, 제6 렌즈(560)와 제2 반사부재(R2) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 제3 반사부재(R3)와 이미지 센서(IS, 또는 촬상면(580))사이의 간격이 변경될 수 있다.
여기서, '간격'은 두 부재 간의 광축 상 거리를 의미할 수 있다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 함께 이동될 수 있다. 따라서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3) 사이의 광축 상 거리는 변경되지 않는다.
제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 이동에 의해 광 경로의 길이가 변경될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 반사부재(R1)와 제1 렌즈(510) 내지 제6 렌즈(560)는 위치가 고정된 고정부재일 수 있고, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)는 위치가 가변되는 가동부재일 수 있다.
각 렌즈의 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 17과 같다.
표 17에서, 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)의 굴절률이 음수로 표기된 것은 제2 반사부재(R2)와 제3 반사부재(R3)가 광을 반사시키는 반사면을 갖는 것을 의미한다.
면 번호 비고 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수
S1 제1 반사부재 Infinity 2.4500 1.7 29
S2 Infinity 2.4500 1.7 29
S3 Infinity 1.9420
S4 제1 렌즈 -6.8132 1.0000 1.671 20
S5 -5.9584 4.2926
S6 제2 렌즈 -5.2687 1.0000 1.544 56
S7 19.2779 0.1384
S8 조리개 Infinity 0.1424
S9 제3렌즈 -23.0600 1.4517 1.544 56
S10 -5.3270 0.1565
S11 제4 렌즈 -8.8103 1.0000 1.595 31.1
S12 12.2400 0.3974
S13 제5 렌즈 9.4930 1.9278 1.544 56
S14 -6.3940 D56
S15 제6 렌즈 R11 T6 1.298 100
S16 Infinity 0.5000 1.526 55
S17 Infinity D6R
S18 제2 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S19 Infinity -7.0000
S20 제3 반사부재 Infinity 0.0000 -1
S21 Infinity DR3F
S22 필터 Infinity 0.2100 1.519 64.2
S23 Infinity 1.9631
S24 촬상면 Infinity 0.0000
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
R11 18.5 -42.86
D56 1.7982 2.2484
T6 1.8151 1.3649
D6R 3 13.1809
DR3F 7.5469 17.7278
R11은 제6 렌즈(560)의 물체측 면의 곡률반경이고, D56은 제5 렌즈(550)의 상측 면으로부터 제6 렌즈(560)의 물체측 면까지의 광축 상 거리이고, T6은 제6 렌즈(560)의 광축 상 두께이고, D6R은 제6 렌즈(560)의 상측 면으로부터 제2 반사부재(R2)까지의 광축 상 거리이고, DR3F는 제3 반사부재(R3)와 필터(570) 사이의 광축 상 거리이다.
제1 전체 초점거리인 경우 제2 전체 초점거리인 경우
f 16.1726 31.755
f1 48.216963 48.216963
f2 -7.503543 -7.503543
f3 12.38179 12.38179
f4 -8.47084 -8.47084
f5 7.339655 7.339655
f6 62.10051479 -143.871787
f, f1, f2, f3, f4, f5, f6의 정의는 제1 실시예와 동일하다.
본 발명의 제5 실시예에서, 제1 렌즈(510)은 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(510)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제1 렌즈(510)의 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 면은 오목한 형상이고, 제3 렌즈(530)의 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 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(550)의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상이다.
제6 렌즈(560)는 초점거리가 변경되는 가변렌즈이다. 예컨대, 제6 렌즈(560)는 제1 초점거리와 제2 초점거리를 갖는다. 제6 렌즈(560)는 액체렌즈(561) 및 액체렌즈(561)의 상측 면에 부착된 평판렌즈(563)를 포함한다.
제6 렌즈(560)가 제1 초점거리를 가질 때, 제6 렌즈(560)는 정의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제6 렌즈(560)의 제1 면(예컨대, 액체렌즈(561)의 물체측 면)은 볼록한 형상이고, 제6 렌즈(560)의 제2 면(예컨대, 평판렌즈(563)의 상측 면)은 평면이다.
제6 렌즈(560)가 제2 초점거리를 가질 때, 제6 렌즈(560)는 부의 굴절력을 갖는다. 그리고, 제6 렌즈(560)의 제1 면은 오목한 형상이고, 제6 렌즈(560)의 제2 면은 평면이다.
한편, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)의 각 면은 표 20에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(450)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
코닉 상수(K) 4차계수(A) 6차계수(B) 8차계수(C) 10차계수(D) 12차계수(E)
S4 0 0.000635779 -3.37E-05 -3.03E-06 -1.12E-06 1.10E-07
S5 0 0.000954221 -1.28E-06 -9.04E-06 -1.29E-07 4.93E-08
S6 0 0.000729294 6.23E-06 4.76E-06 -3.62E-06 4.47E-07
S7 0 -2.54065E-05 -1.60E-05 7.30E-07 7.67E-07 2.38E-07
S9 0 -0.000446111 -1.80E-05 -2.82E-06 -9.16E-07 3.34E-08
S10 0 0.000274266 -1.60E-05 -4.55E-07 -4.24E-07 -1.59E-07
S11 0 -3.61E-04 -1.95E-05 -2.95E-06 -6.71E-07 8.96E-08
S12 0 -7.11911E-06 -2.15E-05 -5.05E-06 8.04E-08 -7.97E-09
S13 0 -1.57883E-05 -3.65E-06 -1.12E-06 5.44E-08 3.74E-09
S14 0 8.26479E-05 2.76E-05 -1.17E-06 2.36E-07 4.49E-09
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 18 및 도 20에 도시된 수차 특성을 가질 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.
R1: 제1 반사부재
R2: 제2 반사부재
R3: 제3 반사부재
110, 210, 310, 410, 510: 제1 렌즈
120, 220, 320, 420, 520: 제2 렌즈
130, 230, 330, 430, 530: 제3 렌즈
140, 240, 340, 440, 540: 제4 렌즈
150, 250, 350, 450, 550: 제5 렌즈
160, 260, 360, 460, 560: 제6 렌즈

Claims (18)

  1. 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈;
    상기 복수의 렌즈의 전방에 배치되는 제1 반사부재; 및
    상기 복수의 렌즈의 후방에 배치되는 복수의 반사부재;를 포함하며,
    상기 복수의 렌즈는 물리적인 위치가 고정되고,
    상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 초점거리가 변경 가능한 가변렌즈이며,
    상기 가변렌즈의 초점거리가 변경됨에 따라, 상기 복수의 반사부재가 이동되도록 구성된 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변렌즈는 초점거리가 변경됨에 따라 제1 초점거리 또는 제2 초점거리를 갖고,
    상기 제1 초점거리는 양수이고, 상기 제2 초점거리는 음수인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변렌즈는 액체렌즈 및 상기 액체렌즈의 상측 면에 부착된 평판렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액체렌즈는 물체측 면의 곡률 반경 및 광축 상 두께가 변경 가능한 촬상 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가변렌즈는 초점거리가 변경됨에 따라 제1 초점거리 또는 제2 초점거리를 갖고, 상기 제1 초점거리는 양수이고, 상기 제2 초점거리는 음수이며,
    상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 갖는 경우, 상기 액체렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 양수이고,
    상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 갖는 경우, 상기 액체렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 음수이며,
    상기 액체렌즈의 광축 상 두께는, 상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 갖는 경우보다 상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 갖는 경우에 더 작은 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는 물체측으로부터 순차적으로 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고,
    상기 가변렌즈는 상기 제2 렌즈 또는 상기 제6 렌즈인 촬상 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가변렌즈는 상기 제2 렌즈이고,
    상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가변렌즈는 상기 제6 렌즈이고,
    상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제4 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사부재는 제2 반사부재 및 제3 반사부재를 포함하고,
    상기 제2 반사부재는 상기 복수의 렌즈의 광축에 수직한 방향으로 광을 굴곡시키는 반사면을 갖고, 상기 제3 반사부재는 상기 제2 반사부재에 의해 반사된 광을 상기 복수의 렌즈의 상기 광축에 평행한 방향으로 굴곡시키는 반사면을 갖는 촬상 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 반사부재와 상기 제3 반사부재는 함께 이동되도록 구성된 촬상 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    10 < fv_1/D6R_1 을 만족하며, fv_1은 상기 가변렌즈의 제1 초점거리이고, D6R_1은 상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  12. 제1항에 있어서,
    -15 < fv_2/D6R_2 < -3 을 만족하며, fv_2는 상기 가변렌즈의 제2 초점거리이고, D6R_2는 상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  13. 제1항에 있어서,
    -7 < (fv_1×D6R_2)/(fv_2×D6R_1) < -1 을 만족하며, fv_1은 상기 가변렌즈의 제1 초점거리이고, fv_2는 상기 가변렌즈의 제2 초점거리이고, D6R_1은 상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리이고, D6R_2는 상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리이며,
    상기 제1 초점거리는 양수이고, 상기 제2 초점거리는 음수인 촬상 광학계.
  14. 제1항에 있어서,
    -3 < fv_2/fv_1 < 0 을 만족하며, fv_1은 상기 가변렌즈의 제1 초점거리이고, fv_2는 상기 가변렌즈의 제2 초점거리이며, 상기 제1 초점거리는 양수이고, 상기 제2 초점거리는 음수인 촬상 광학계.
  15. 제1항에 있어서,
    3 < D6R_2/D6R_1 < 6 을 만족하며, D6R_1은 상기 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리이고, D6R_2는 상기 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최후방 렌즈로부터 상기 복수의 반사부재 중 상기 최후방 렌즈에 가장 가까운 반사부재까지의 광축 상 거리이며,
    상기 제1 초점거리는 양수이고, 상기 제2 초점거리는 음수인 촬상 광학계.
  16. 제1항에 있어서,
    0 < L1/TTL1 < 1 을 만족하며, L1은 상기 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이고, TTL1은 상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 촬상면까지의 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  17. 제1항에 있어서,
    0 < L2/TTL2 < 1 을 만족하며, L2는 상기 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이고, TTL2는 상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 촬상면까지의 광축 상 거리인 촬상 광학계.
  18. 제1항에 있어서,
    1 < (L1×TTL2)/(L2×TTL1) < 3 을 만족하며, L1은 상기 가변렌즈가 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이고, L2는 상기 가변렌즈가 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 촬상면까지의 광축에 평행한 방향으로의 직선 거리이며, TTL1은 상기 가변렌즈가 상기 제1 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 촬상면까지의 광축 상 거리이고, TTL2는 상기 가변렌즈가 상기 제2 초점거리를 가질 때, 상기 복수의 렌즈의 최전방 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 촬상면까지의 광축 상 거리인 촬상 광학계.
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