KR20240057215A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20240057215A
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정필호
임태연
조용주
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 군; 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 군; 및 부의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 군;을 포함하고, 상기 제2 렌즈 군 및 상기 제3 렌즈 군은 초점거리 및 배율 조정이 가능하도록 광축 방향을 따라 이동되도록 구성되며, 하기 조건식을 만족할 수 있다.
[조건식] FNOt ≤ 3.6
(상기 조건식에서 FNOt는 촬상 광학계의 망원단에서의 F값이다)

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 초점 배율 조정이 가능한 촬상 광학계에 관한 것이다.
최근 휴대용 단말기에는 와이드 카메라 및 텔레 카메라 등 여러 종류의 카메라들이 탑재되고 있다.
한편, 멀리 있는 물체의 촬영 시에는 텔레 카메라가 사용된다. 휴대용 단말기에 채용되는 텔레 카메라의 경우 고정된 줌 배율을 갖기 때문에, 텔레 카메라가 갖는 줌 배율 이외에는 디지털 주밍(digital zooming)을 통해 확대 및 촬영이 이루어지나, 화질 열화의 문제를 갖는다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 텔레 카메라에 렌즈 군이 이동하는 광학식 줌 렌즈가 채용되기도 한다. 그러나 고배율 및 긴 초점거리에서 플라스틱 재질의 렌즈는 해상력이 문제되고, 유리 재질의 렌즈는 제작 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 망원단의 긴 초점거리에서 밝은 이미지를 획득할 수 있는 줌 타입의 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가격 경쟁력을 갖는 휴대용 단말기에 적용되는 촬상 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 군; 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 군; 및 부의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 군;을 포함하고, 상기 제2 렌즈 군 및 상기 제3 렌즈 군은 초점거리 및 배율 조정이 가능하도록 광축 방향을 따라 이동되도록 구성되며, 하기 조건식을 만족할 수 있다.
[조건식] FNOt ≤ 3.6
(상기 조건식에서 FNOt는 촬상 광학계의 망원단에서의 F값이다)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되며, 제1 내지 제3 렌즈 군을 형성하는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 내지 제7 렌즈들 중 적어도 일부는 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 광축 거리 및 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 광축 거리가 가변되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 초점거리 및 배율을 연속적으로 조정할 수 있으며, 망원단의 긴 초점거리에서 밝은 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 플라스틱 재질의 렌즈들로만 구성됨으로써 비교적 저렴한 비용으로 제작 가능하다.
도 1 및 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 3 및 4는 도 1 및 2에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 5 및 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 7 및 8은 도 5 및 6에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 9 및 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 11 및 12는 도 9 및 10에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 13 및 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 15 및 16은 도 11 및 도 12에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 17 및 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 19 및 20은 도 17 및 18에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예들로 제한되지 아니한다.
본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다 함은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 렌즈의 두께, 크기 및 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 도면에 도시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 배치된 굴절력을 갖는 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 7매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 제1 렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제7 렌즈는 상면(또는 이미지 센서)와 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 각각의 렌즈에서 제1 면은 물체 측에 가까운 면(또는 물체측 면)을 의미하고, 제2 면은 상 측에 가까운 면(또는 상측 면)을 의미한다.
본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL(제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상면까지의 거리), BFL(제7 렌즈의 상측 면으로부터 상면까지의 거리), 초점 거리(f), IMH(상 면의 대각 길이의 1/2) 등의 단위는 모두 mm이고, FOV(촬상 광학계의 화각)의 단위는 degree(˚)이다.
아울러, 본 명세서의 각 렌즈에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역(Paraxial Region, 광축 근처의 매우 좁은 영역) 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 입사광을 굴절시키는 광로 변환 수단, 광량을 조절하기 위한 조리개(stop)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광로 변환 수단은 프리즘일 수 있으며, 물체 측에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 조리개는 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이 또는 제3 렌즈와 제4 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 광학계를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지센서(또는 촬상 소자), 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 포함할 수 있다. 적외선 차단 필터는 제7 렌즈와 이미지센서 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 렌즈들은 공기와 다른 굴절률을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 내지 제7 렌즈 중 적어도 일부 렌즈는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 렌즈들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제7 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 비구면을 가질 수 있다. 또는 제1 내지 제7 렌즈의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 제1 내지 제7 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, k는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A~J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 복수의 렌즈 군으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈 군, 제2 렌즈 군 및 제3 렌즈 군으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군 내지 제3 렌즈 군은 7매의 렌즈들로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 렌즈 군은 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군은 서로 다른 부호의 굴절력을 갖는 2매의 렌즈로 구성될 수 있으며, 제1 렌즈 및 제2 렌즈로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 렌즈 군은 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군은 3매의 렌즈로 구성될 수 있으며, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 렌즈 군은 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군은 2매의 렌즈로 구성될 수 있으며, 제6 렌즈 및 제7 렌즈로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 렌즈 군 내지 제3 렌즈 군 중 적어도 하나 이상은 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군 및 제3 렌즈 군은 촬상 광학계의 초점거리 및 배율을 변경하기 위해 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군 및 제3 렌즈 군은 광축 방향을 따라 동시에 이동될 수 있다. 제2 렌즈 군 및 제3 렌즈 군은 광축 방향을 따라 상면 방향으로 이동하여 촬상 광학계의 근거리 촬상을 가능하게 할 수 있다(광각 촬영). 또한, 제2 렌즈 군 및 제3 렌즈 군은 광축 방향을 따라 제1 렌즈 군 방향으로 이동하여 촬상 광학계의 원거리 촬상을 가능하게 할 수 있다(망원 촬영). 한편, 제1 렌즈 군은 초점거리 및 배율 조정과 무관하게 상면까지의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬상 광학계는 프리즘을 포함할 수 있으며, 프리즘은 제1 렌즈 군의 물체 측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 하기 조건식 1 내지 6 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
[조건식 1] fw/ft < 0.7
[조건식 2] 55 < G2L1
[조건식 3] dtG12/dwG12 < 0.3
[조건식 4] 1.6 < FOVw/FOVt
[조건식 5] ｜fG2/fG3｜ < 0.6
[조건식 6] FNOt ≤ 3.6
상기 조건식에서 fw는 촬상 광학계의 광각단에서의 초점거리이고, ft는 촬상 광학계의 망원단에서의 초점거리이고, G2L1은 제2 렌즈 군의 첫번째 렌즈의 아베수이고, dtG12는 촬상 광학계의 망원단에서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격이고, dwG12는 촬상 광학계의 광각단에서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격이고, FOVw는 촬상 광학계의 광각단에서의 화각이고, FOVt는 촬상 광학계의 망원단에서의 화각이고, fG2는 촬상 광학계의 제2 렌즈 군의 전체 초점거리이고, fG3은 촬상 광학계의 제3 렌즈 군의 전체 초점거리이고, FNOt는 촬상 광학계의 망원단에서의 F값이다.
이하에서는, 본 발명의 촬상 광학계의 다양한 실시예들을 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계(100)는 제1 렌즈 군(G1), 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계(100)는 물체측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160) 및 제7 렌즈(170)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 군(G1)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)은 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)는 서로 다른 부호의 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)는 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군(G2)은 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 포함할 수 있다. 제3 렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제4 렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5 렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2 렌즈 군(G2)은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈 군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군(G3)은 제6 렌즈(160) 및 제7 렌즈(170)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(160) 및 제7 렌즈(170)는 서로 다른 부호의 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제6 렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지고, 제7 렌즈(170)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제6 렌즈(160)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제7 렌즈(170)는 물체측 면 및 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제3 렌즈 군(G3)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제7 렌즈(110~170)는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 특히, 제1 내지 제7 렌즈(110~170) 중 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 이루는 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 내지 제7 렌즈(130~170)는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)은 촬상 광학계(100)의 초점거리 및 배율이 변경되도록 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(100)의 초점 배율과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(100)의 초점 배율이 작아질수록 길어지고, 촬상 광학계(100)의 초점 배율이 커질수록 짧아질 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 광각단 및 망원단의 촬상 광학계를 나타내며, 도 3 및 도 4는 각각 광각단 및 망원단에 따른 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계(100)는 프리즘(P), 조리개(stop), 적외선 차단 필터(F) 및 이미지센서(S)를 더 포함할 수 있다.
프리즘(P)은 제1 렌즈(110)의 물체 측에 배치될 수 있다. 프리즘(P)은 촬상 광학계(100)로 입사되는 빛의 경로를 굴절 또는 반사시킬 수 있다. 조리개(stop)는 광량을 조절할 수 있으며, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이, 예를 들어, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 이미지센서(S)의 전방에 배치되어 촬상 광학계(100)로 입사된 빛에 포함된 적외선을 차단할 수 있다. 이미지센서(S)는 상면을 포함할 수 있으며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(170)를 통과한 빛은 상면에서 결상될 수 있다.
아래 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이고, 표 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 비구면 값을 나타낸 표이다.
면 번호 비고 곡률 반지름 두께, 간격
(광각단)		 두께, 간격
(망원단)		 굴절률 아베수
1 프리즘 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
2 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
3 Infinity 1.200 1.200
4 제1 렌즈 13.281 1.245 1.245 1.661 20.4
5 25.571 1.175 1.175
6 제2 렌즈 10.274 0.857 0.857 1.544 56
7 3.455 4.098 0.800
8(stop) 제3 렌즈 4.332 1.451 1.451 1.544 56
9 -23.630 0.362 0.362
10 제4 렌즈 13.391 0.889 0.889 1.535 55.7
11 -5.823 0.195 0.195
12 제5 렌즈 -3.605 1.688 1.688 1.661 20.4
13 -8.160 2.193 1.606
14 제6 렌즈 -5.162 1.710 1.710 1.661 20.4
15 -4.549 0.214 0.214
16 제7 렌즈 -32.476 1.282 1.282 1.544 56
17 6.301 2.257 6.148
18 필터 Infinity 0.210 0.210 1.517 64.2
19 Infinity 1.178 1.178
20 상면 Infinity -0.005 -0.005
면 번호 4 5 6 7 8 9 10
K -21.776204 -43.574643 10.9711648 -5.7067711 -0.2327510 68.806678 -89.695447
A 2.914E-03 2.211E-03 -1.779E-02 -5.548E-03 6.722E-05 -9.053E-04 1.424E-03
B 6.477E-05 3.407E-04 1.712E-03 8.326E-05 8.465E-05 2.357E-03 7.942E-04
C -7.304E-05 -2.199E-04 -4.423E-05 2.987E-04 2.442E-04 -1.613E-03 -1.580E-03
D 3.865E-05 1.372E-04 -1.565E-05 -9.399E-05 -2.612E-04 3.075E-04 -2.232E-05
E -1.141E-05 -5.162E-05 -5.604E-06 9.625E-06 1.149E-04 6.401E-05 3.095E-04
F 2.087E-06 1.215E-05 3.851E-06 1.901E-06 -2.810E-05 -4.143E-05 -1.240E-04
G -2.303E-07 -1.724E-06 -8.491E-07 -7.309E-07 3.979E-06 8.293E-06 2.371E-05
H 1.402E-08 1.353E-07 8.782E-08 8.954E-08 -3.069E-07 -7.814E-07 -2.303E-06
J -3.608E-10 -4.485E-09 -3.590E-09 -4.009E-09 1.003E-08 2.935E-08 9.058E-08
11 12 13 14 15 16 17
K -1.4755453 -5.0629748 -17.394785 3.67691424 2.23146486 51.5665997 3.12958309
A 7.302E-03 2.952E-03 3.405E-03 1.342E-02 -1.385E-04 -3.465E-02 -2.703E-02
B -2.713E-03 -2.219E-03 -2.428E-04 -1.859E-03 4.725E-03 9.249E-03 4.928E-03
C 9.344E-05 1.210E-03 3.447E-04 1.914E-03 -1.313E-03 -2.636E-03 -1.091E-03
D 5.652E-05 -2.200E-04 -1.062E-04 -1.376E-03 -4.876E-05 3.058E-04 1.887E-04
E 2.192E-05 -5.320E-05 -9.716E-06 6.792E-04 1.905E-04 7.105E-05 -2.239E-05
F -2.214E-05 3.276E-05 1.507E-05 -2.122E-04 -7.092E-05 -3.271E-05 1.541E-06
G 6.687E-06 -6.160E-06 -4.237E-06 4.107E-05 1.361E-05 5.238E-06 -5.429E-08
H -8.969E-07 5.070E-07 5.383E-07 -4.490E-06 -1.415E-06 -4.161E-07 1.345E-09
J 4.475E-08 -1.524E-08 -2.695E-08 2.141E-07 6.454E-08 1.507E-08 -7.100E-11
다음으로, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계(200)는 제1 렌즈 군(G1), 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계(200)는 물체측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220), 제3 렌즈(230), 제4 렌즈(240), 제5 렌즈(250), 제6 렌즈(260) 및 제7 렌즈(270)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 군(G1)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)은 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220) 및 제3 렌즈(230)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지고, 제3 렌즈(230)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(210) 및 제2 렌즈(220)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제3 렌즈(230)는 물체측 면 및 상측 면이 모두 오목한 형상일 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군(G2)은 제4 렌즈(240) 및 제5 렌즈(250)를 포함할 수 있다. 제4 렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5 렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2 렌즈 군(G2)은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈 군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군(G3)은 제6 렌즈(260) 및 제7 렌즈(270)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(260) 및 제7 렌즈(270)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제6 렌즈(260)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제7 렌즈(270)는 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제3 렌즈 군(G3)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제7 렌즈(210~270)는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 특히, 제1 내지 제7 렌즈(210~270) 중 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 이루는 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제4 내지 제7 렌즈(240~270)는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)은 촬상 광학계(200)의 초점거리 및 배율이 변경되도록 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(200)의 초점 배율과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(200)의 초점 배율이 작아질수록 길어지고, 촬상 광학계(200)의 초점 배율이 커질수록 짧아질 수 있다.
도 5 및 6은 각각 광각단 및 망원단의 촬상 광학계를 나타내며, 도 7 및 8은 각각 광각단 및 망원단에 따른 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계(200)는 프리즘(P), 조리개(stop), 적외선 차단 필터(F) 및 이미지센서(S)를 더 포함할 수 있다.
프리즘(P)은 제1 렌즈(210)의 물체 측에 배치될 수 있다. 프리즘(P)은 촬상 광학계(200)로 입사되는 빛의 경로를 굴절 또는 반사시킬 수 있다. 조리개(stop)는 광량을 조절할 수 있으며, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이, 예를 들어, 제3 렌즈(230)와 제4 렌즈(240) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 이미지센서(S)의 전방에 배치되어 촬상 광학계(200)로 입사된 빛에 포함된 적외선을 차단할 수 있다. 이미지센서(S)는 상면을 포함할 수 있으며, 제1 렌즈(210) 내지 제7 렌즈(270)를 통과한 빛은 상면에서 결상될 수 있다.
아래 표 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이고, 표 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 비구면 값을 나타낸 표이다.
면 번호 비고 곡률 반지름 두께, 간격
(광각단)		 두께, 간격
(망원단)		 굴절률 아베수
1 프리즘 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
2 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
3 Infinity 1.200 1.200
4 제1 렌즈 -12.118 0.874 0.874 1.544 56
5 -3.910 0.100 0.100
6 제2 렌즈 -20.793 1.140 1.140 1.661 20.4
7 -9.858 0.132 0.132
8 제3 렌즈 -12.051 0.450 0.450 1.544 56
9 3.245 4.099 0.580
10(stop) 제4 렌즈 4.113 1.886 1.886 1.544 56
11 -4.202 0.160 0.160
12 제5 렌즈 -4.289 2.000 2.000 1.661 20.4
13 -9.268 2.336 1.853
14 제6 렌즈 -4.844 2.150 2.150 1.544 56
15 -6.484 0.377 0.377
16 제7 렌즈 8.329 0.900 0.900 1.535 55.7
17 4.688 0.403 0.403
18 필터 Infinity 0.210 0.210 1.517 64.2
19 Infinity 3.786 7.787
20 상면 Infinity -0.005 -0.005
면 번호 4 5 6 7 8 9 10
K 11.128521 -1.3119788 52.605861 5.0313107 8.8628933 -0.4868815 -0.1215885
A 6.668E-03 1.686E-02 -3.119E-03 -9.695E-03 -1.011E-02 -2.211E-02 -9.925E-04
B -3.453E-04 -2.400E-03 1.372E-03 6.748E-03 6.208E-03 3.236E-03 -3.544E-05
C 6.716E-05 3.403E-04 -2.907E-04 -2.287E-03 -2.301E-03 -5.047E-04 9.769E-05
D -4.147E-07 -4.476E-05 -1.448E-05 3.808E-04 4.448E-04 6.889E-05 -3.608E-05
E -1.416E-06 2.676E-06 6.874E-06 -3.191E-05 -4.387E-05 -6.757E-06 5.523E-06
F 1.301E-07 1.014E-08 -3.592E-07 1.093E-06 1.755E-06 3.056E-07 -3.179E-07
G 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
H 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
J 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
11 12 13 14 15 16 17
K -0.0867356 -0.5909439 -6.8451162 -8.9108616 -23.713702 5.62244406 0.16472732
A -1.422E-03 -2.431E-03 1.358E-03 0.00159031 -0.0074313 -0.0291810 -0.0300927
B 5.910E-03 6.514E-03 1.024E-03 0.00021763 0.00412616 0.00474014 0.00491934
C -1.914E-03 -2.349E-03 -3.614E-04 -0.0003029 -0.0017597 -0.0016917 -0.0010993
D 3.356E-04 4.807E-04 9.024E-05 0.00014317 0.00054518 0.00054759 0.00023793
E -3.002E-05 -5.408E-05 -1.140E-05 -3.08E-05 -9.81E-05 -0.0001037 -3.68E-05
F 1.052E-06 2.934E-06 6.222E-07 3.04E-06 8.90E-06 9.43E-06 3.11E-06
G 0.000E+00 -5.030E-08 -1.548E-09 -1.04E-07 -3.12E-07 -3.24E-07 -1.07E-07
H 0.000E+00 -5.030E-08 -1.548E-09 -1.04E-07 -3.12E-07 -3.24E-07 -1.07E-07
J 0.000E+00 -5.030E-08 -1.548E-09 -1.04E-07 -3.12E-07 -3.24E-07 -1.07E-07
다음으로, 도 9 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계(300)는 제1 렌즈 군(G1), 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계(300)는 물체측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320), 제3 렌즈(330), 제4 렌즈(340), 제5 렌즈(350), 제6 렌즈(360) 및 제7 렌즈(370)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 군(G1)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)은 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320) 및 제3 렌즈(330)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(310) 및 제2 렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지고, 제3 렌즈(330)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(310)는 물체측 면 및 상측 면이 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(320)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제3 렌즈(330)는 물체측 면 및 상측 면이 모두 오목한 형상일 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군(G2)은 제4 렌즈(340) 및 제5 렌즈(350)를 포함할 수 있다. 제4 렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5 렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2 렌즈 군(G2)은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈 군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군(G3)은 제6 렌즈(360) 및 제7 렌즈(370)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지고, 제7 렌즈(370)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제6 렌즈(360)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제7 렌즈(370)는 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제3 렌즈 군(G3)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제7 렌즈(310~370)는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 특히, 제1 내지 제7 렌즈(310~370) 중 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 이루는 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제4 내지 제7 렌즈(340~370)는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)은 촬상 광학계(300)의 초점거리 및 배율이 변경되도록 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(300)의 초점 배율과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(300)의 초점 배율이 작아질수록 길어지고, 촬상 광학계(300)의 초점 배율이 커질수록 짧아질 수 있다.
도 9 및 10은 각각 광각단 및 망원단의 촬상 광학계를 나타내며, 도 11 및 12는 각각 광각단 및 망원단에 따른 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계(300)는 프리즘(P), 조리개(stop), 적외선 차단 필터(F) 및 이미지센서(S)를 더 포함할 수 있다.
프리즘(P)은 제1 렌즈(310)의 물체 측에 배치될 수 있다. 프리즘(P)은 촬상 광학계(300)로 입사되는 빛의 경로를 굴절 또는 반사시킬 수 있다. 조리개(stop)는 광량을 조절할 수 있으며, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이, 예를 들어, 제3 렌즈(330)와 제4 렌즈(340) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 이미지센서(S)의 전방에 배치되어 촬상 광학계(300)로 입사된 빛에 포함된 적외선을 차단할 수 있다. 이미지센서(S)는 상면을 포함할 수 있으며, 제1 렌즈(310) 내지 제7 렌즈(370)를 통과한 빛은 상면에서 결상될 수 있다.
아래 표 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이고, 표 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 비구면 값을 나타낸 표이다.
면 번호 비고 곡률 반지름 두께, 간격
(광각단)		 두께, 간격
(망원단)		 굴절률 아베수
1 프리즘 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
2 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
3 Infinity 1.200 1.200
4 제1 렌즈 52.051 1.251 1.251 1.544 56
5 -5.463 0.271 0.271
6 제2 렌즈 -17.769 1.488 1.488 1.661 20.4
7 -8.859 0.109 0.109
8 제3 렌즈 -7.305 0.400 0.400 1.544 56
9 3.303 3.861 0.650
10(stop) 제4 렌즈 4.268 2.000 2.000 1.544 56
11 -4.038 0.080 0.080
12 제5 렌즈 -4.264 2.000 2.000 1.661 20.4
13 -8.804 2.298 1.648
14 제6 렌즈 -9.604 2.000 2.000 1.544 56
15 -10.263 0.555 0.555
16 제7 렌즈 5.335 0.590 0.590 1.535 55.7
17 3.134 1.513 5.363
18 필터 Infinity 0.210 0.210 1.517 64.2
19 Infinity 2.369 2.370
20 상면 Infinity 0.003 0.013
면 번호 4 5 6 7 8 9 10
K 0.000 -0.7665253 3.41014790 1.5254121 -0.1340650 -0.3311941 -0.0226955
A 2.682E-03 1.323E-02 1.694E-03 -1.938E-03 1.843E-04 -1.288E-02 -5.096E-04
B 9.143E-05 -1.638E-03 -4.225E-04 3.203E-03 1.644E-03 -3.001E-04 2.805E-05
C -4.048E-06 2.089E-04 -5.265E-05 -1.712E-03 -1.356E-03 4.344E-04 2.661E-05
D 1.455E-06 -1.995E-05 1.124E-05 4.107E-04 4.036E-04 -8.762E-05 -1.070E-05
E -1.821E-07 5.624E-07 -2.133E-06 -4.913E-05 -5.484E-05 7.414E-06 1.780E-06
F 7.613E-09 2.015E-08 1.690E-07 2.328E-06 2.796E-06 -2.332E-07 -1.052E-07
G 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
H 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
J 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
11 12 13 14 15 16 17
K -0.0698206 -0.1929631 -2.3109391 -4.2844785 9.84816965 -1.6024037 -0.0897060
A -3.161E-03 -4.969E-03 7.684E-04 6.199E-03 2.140E-03 -4.386E-02 -5.121E-02
B 6.035E-03 5.761E-03 3.520E-04 -1.418E-03 -1.145E-04 4.979E-03 8.313E-03
C -1.849E-03 -1.785E-03 -2.294E-05 3.588E-04 1.153E-05 -1.289E-04 -1.139E-03
D 3.273E-04 3.370E-04 2.026E-06 -6.438E-05 6.594E-06 -9.791E-05 6.915E-05
E -3.006E-05 -3.455E-05 1.186E-06 6.947E-06 -5.770E-06 9.472E-06 2.355E-06
F 1.113E-06 1.596E-06 -2.676E-07 -3.984E-07 9.548E-07 4.584E-07 -5.667E-07
G 0.000E+00 -1.528E-08 1.971E-08 1.025E-08 -4.539E-08 -5.424E-08 2.197E-08
H 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
J 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
다음으로, 도 13 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계(400)는 제1 렌즈 군(G1), 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계(400)는 물체측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(410), 제2 렌즈(420), 제3 렌즈(430), 제4 렌즈(440), 제5 렌즈(450), 제6 렌즈(460) 및 제7 렌즈(470)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 군(G1)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)은 제1 렌즈(410) 및 제2 렌즈(420)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(410) 및 제2 렌즈(420)는 서로 다른 부호의 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(420)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(410) 및 제2 렌즈(420)는 모두 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군(G2)은 제3 렌즈(430), 제4 렌즈(440) 및 제5 렌즈(450)를 포함할 수 있다. 제3 렌즈(430) 및 제4 렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5 렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2 렌즈 군(G2)은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈 군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군(G3)은 제6 렌즈(460) 및 제7 렌즈(470)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(460)는 정의 굴절력을 가지고, 제7 렌즈(470)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제6 렌즈(460)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제7 렌즈(470)는 물체측 면 및 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제3 렌즈 군(G3)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제7 렌즈(410~470)는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 특히, 제1 내지 제7 렌즈(410~470) 중 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 이루는 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 내지 제7 렌즈(430~470)는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)은 촬상 광학계(400)의 초점거리 및 배율이 변경되도록 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(400)의 초점 배율과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(400)의 초점 배율이 작아질수록 길어지고, 촬상 광학계(400)의 초점 배율이 커질수록 짧아질 수 있다.
도 13 및 14는 각각 광각단 및 망원단의 촬상 광학계를 나타내며, 도 15 및 16은 각각 광각단 및 망원단에 따른 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계(400)는 프리즘(P), 조리개(stop), 적외선 차단 필터(F) 및 이미지센서(S)를 더 포함할 수 있다.
프리즘(P)은 제1 렌즈(410)의 물체 측에 배치될 수 있다. 프리즘(P)은 촬상 광학계(400)로 입사되는 빛의 경로를 굴절 또는 반사시킬 수 있다. 조리개(stop)는 광량을 조절할 수 있으며, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이, 예를 들어, 제2 렌즈(420)와 제3 렌즈(430) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 이미지센서(S)의 전방에 배치되어 촬상 광학계(400)로 입사된 빛에 포함된 적외선을 차단할 수 있다. 이미지센서(S)는 상면을 포함할 수 있으며, 제1 렌즈(410) 내지 제7 렌즈(470)를 통과한 빛은 상면에서 결상될 수 있다.
아래 표 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이고, 표 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 비구면 값을 나타낸 표이다.
면 번호 비고 곡률 반지름 두께, 간격
(광각단)		 두께, 간격
(망원단)		 굴절률 아베수
1 프리즘 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
2 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
3 Infinity 1.200 1.200
4 제1 렌즈 15.898 1.499 1.499 1.661 20.4
5 39.146 0.428 0.428
6 제2 렌즈 10.196 0.892 0.892 1.544 56
7 3.460 4.178 0.851
8(stop) 제3 렌즈 4.335 1.479 1.479 1.544 56
9 -23.332 0.451 0.451
10 제4 렌즈 13.099 1.288 1.288 1.535 55.7
11 -5.705 0.203 0.203
12 제5 렌즈 -3.539 1.765 1.765 1.661 20.4
13 -8.584 1.873 1.301
14 제6 렌즈 -5.269 1.687 1.687 1.661 20.4
15 -4.580 0.205 0.205
16 제7 렌즈 -25.834 1.282 1.282 1.544 56
17 6.617 1.001 4.399
18 필터 Infinity 0.210 0.210 1.517 64.2
19 Infinity 2.435 2.937
20 상면 Infinity 0.000 0.000
면 번호 4 5 6 7 8 9 10
K -24.880702 -15.632449 11.0294056 -5.9313539 -0.2047220 71.1655691 -97.096439
A 2.843E-03 1.911E-04 -2.291E-02 -7.936E-03 2.764E-04 3.036E-04 2.460E-03
B 1.735E-04 3.024E-03 7.854E-03 3.126E-03 -2.523E-04 6.241E-04 -7.582E-04
C -7.998E-05 -1.374E-03 -3.702E-03 -1.739E-03 4.555E-04 -8.126E-04 -1.433E-03
D 1.093E-05 2.856E-04 1.344E-03 6.979E-04 -3.468E-04 3.062E-040 7.015E-04
E 1.037E-06 1.263E-05 -3.618E-04 -1.826E-04 1.454E-04 -4.500E-05 -1.513E-04
F -5.898E-07 -2.440E-05 6.863E-05 2.957E-05 -3.654E-05 -3.958E-06 -1.576E-06
G 9.340E-08 6.489E-06 -8.416E-06 -2.611E-06 5.430E-06 2.511E-06 7.818E-06
H -6.912E-09 -7.833E-07 5.841E-07 8.400E-08 -4.394E-07 -3.434E-07 -1.401E-06
J 2.043E-10 3.789E-08 -1.639E-08 1.538E-09 1.498E-08 1.618E-08 7.875E-08
11 12 13 14 15 16 17
K -1.3738863 -5.0369008 -19.554803 3.72551203 2.18765576 -50.516309 3.40725480
A 6.999E-03 3.098E-03 4.078E-03 1.462E-02 5.344E-03 -2.991E-02 -2.709E-02
B -1.651E-03 -1.512E-03 -3.458E-04 -3.680E-03 -6.431E-03 -2.473E-03 5.272E-03
C -1.544E-03 3.835E-04 3.554E-04 3.583E-03 1.026E-02 9.625E-03 -1.340E-03
D 1.526E-03 2.250E-04 -2.465E-04 -2.512E-03 -7.434E-03 -7.396E-03 3.243E-04
E -7.566E-04 -2.316E-04 1.445E-04 1.230E-03 3.289E-03 3.271E-03 -6.441E-05
F 2.142E-04 8.044E-05 -5.625E-05 -3.873E-04 -9.184E-04 -9.053E-04 8.640E-06
G -3.302E-05 -1.255E-05 1.303E-05 7.473E-05 1.579E-04 1.533E-04 -6.706E-07
H 2.482E-06 7.303E-07 -1.634E-06 -8.016E-06 -1.530E-05 -1.452E-05 2.386E-08
J -6.579E-08 5.962E-10 8.573E-08 3.682E-07 6.438E-07 5.933E-07 -1.473E-10
다음으로, 도 17 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계(500)는 제1 렌즈 군(G1), 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계(500)는 물체측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(510), 제2 렌즈(520), 제3 렌즈(530), 제4 렌즈(540), 제5 렌즈(550), 제6 렌즈(560) 및 제7 렌즈(570)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 군(G1)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)은 제1 렌즈(510) 및 제2 렌즈(520)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(510) 및 제2 렌즈(520)는 서로 다른 부호의 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(510)는 부의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(520)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(410) 및 제2 렌즈(420)는 모두 물체측 면이 볼록하고 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 군(G2)은 제3 렌즈(530), 제4 렌즈(540) 및 제5 렌즈(550)를 포함할 수 있다. 제3 렌즈(530) 및 제4 렌즈(540)는 정의 굴절력을 가지고, 물체측 면 및 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5 렌즈(550)는 부의 굴절력을 가지고, 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2 렌즈 군(G2)은 전체적으로 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈 군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈 군(G3)은 제6 렌즈(560) 및 제7 렌즈(570)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(560)는 정의 굴절력을 가지고, 제7 렌즈(570)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 제6 렌즈(560)는 물체측 면이 오목하고 상측 면이 볼록한 형상일 수 있으며, 제7 렌즈(570)는 물체측 면 및 상측 면이 오목한 형상일 수 있다. 제3 렌즈 군(G3)은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제7 렌즈(510~570)는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 특히, 제1 내지 제7 렌즈(510~570) 중 제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)을 이루는 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 내지 제7 렌즈(530~570)는 비중이 2 g/cm3 이하인 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
제2 렌즈 군(G2) 및 제3 렌즈 군(G3)은 촬상 광학계(500)의 초점거리 및 배율이 변경되도록 광축 방향을 따라 이동될 수 있다. 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(500)의 초점 배율과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 거리 및 제2 렌즈 군(G2)과 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 거리는 촬상 광학계(500)의 초점 배율이 작아질수록 길어지고, 촬상 광학계(500)의 초점 배율이 커질수록 짧아질 수 있다.
도 17 및 18은 각각 광각단 및 망원단의 촬상 광학계를 나타내며, 도 19 및 20은 각각 광각단 및 망원단에 따른 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계(500)는 프리즘(P), 조리개(stop), 적외선 차단 필터(F) 및 이미지센서(S)를 더 포함할 수 있다.
프리즘(P)은 제1 렌즈(510)의 물체 측에 배치될 수 있다. 프리즘(P)은 촬상 광학계(500)로 입사되는 빛의 경로를 굴절 또는 반사시킬 수 있다. 조리개(stop)는 광량을 조절할 수 있으며, 제1 렌즈 군(G1)과 제2 렌즈 군(G2) 사이, 예를 들어, 제2 렌즈(520)와 제3 렌즈(530) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 이미지센서(S)의 전방에 배치되어 촬상 광학계(500)로 입사된 빛에 포함된 적외선을 차단할 수 있다. 이미지센서(S)는 상면을 포함할 수 있으며, 제1 렌즈(510) 내지 제7 렌즈(570)를 통과한 빛은 상면에서 결상될 수 있다.
아래 표 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이고, 표 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 비구면 값을 나타낸 표이다.
면 번호 비고 곡률 반지름 두께, 간격
(광각단)		 두께, 간격
(망원단)		 굴절률 아베수
1 프리즘 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
2 Infinity 2.400 2.400 1.717 29.5
3 Infinity 1.200 1.200
4 제1 렌즈 12.092 0.450 0.450 1.544 56
5 3.994 0.253 0.253
6 제2 렌즈 4.815 1.026 1.026 1.635 24
7 5.730 1.410 0.850
8(stop) 제3 렌즈 4.302 1.520 1.520 1.535 55.7
9 -12.357 0.679 0.679
10 제4 렌즈 -31.433 1.332 1.332 1.544 56
11 -5.075 0.058 0.058
12 제5 렌즈 -4.563 1.200 1.200 1.661 20.4
13 -14.042 2.593 1.872
14 제6 렌즈 -8.596 1.800 1.800 1.661 20.4
15 -5.600 0.224 0.224
16 제7 렌즈 39.116 0.786 0.786 1.535 55.7
17 3.784 2.159 6.159
18 필터 Infinity 0.210 0.210 1.517 64.2
19 Infinity 1.230 0.392
20 상면 Infinity 0.001 0.010
면 번호 4 5 6 7 8 9 10
K 3.11111840 -1.7784013 -2.2444869 -2.451E+00 -0.0278799 -0.1736571 27.5900828
A -7.225E-04 3.883E-03 -9.575E-04 -4.469E-03 4.474E-05 4.066E-03 2.987E-03
B -8.175E-04 -9.421E-04 1.013E-04 1.796E-04 4.105E-05 -1.955E-04 -4.843E-04
C 1.379E-04 2.619E-05 -7.918E-05 -5.224E-06 4.874E-06 -1.065E-04 -3.527E-04
D -9.204E-06 1.614E-05 1.096E-05 -2.760E-06 -4.487E-06 1.647E-05 6.165E-05
E 8.544E-08 -1.808E-06 -1.071E-07 4.650E-07 4.054E-07 -5.716E-07 -1.205E-06
F 1.285E-08 4.105E-08 -5.161E-08 -2.845E-08 0.000E+00 0.000E+00 -2.079E-07
G 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
H 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
J 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
11 12 13 14 15 16 17
K -1.9844845 -11.470928 -99 -39.439249 -10.715027 0 -10.991784
A -9.219E-04 -1.049E-02 8.391E-04 -4.235E-04 -1.228E-02 -5.807E-02 -2.811E-02
B 7.516E-04 3.766E-03 9.059E-04 4.190E-04 8.013E-03 2.105E-02 9.259E-03
C -4.005E-04 -6.430E-04 1.030E-05 3.813E-04 -3.688E-03 -7.724E-03 -2.872E-03
D 5.276E-05 4.251E-05 -3.098E-05 -3.862E-04 1.147E-02 2.161E-03 7.319E-04
E -1.592E-06 -4.898E-07 3.336E-06 2.017E-04 -2.252E-04 -4.134E-04 -1.378E-04
F -8.844E-08 0.000E+00 0.000E+00 -6.307E-05 2.703E-05 5.260E-05 1.800E-05
G 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 1.177E-05 -1.898E-06 -4.703E-06 -1.541E-06
H 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 -1.212E-06 6.982E-08 3.114E-07 7.870E-08
J 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 5.303E-08 -9.739E-10 -1.162E-08 -1.830E-09
아래 표 11 및 표 12는 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 광학 특성을 나타낸 표이다.
비고 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4 실시예 제5 실시예
f1 39.731 10.183 9.120 39.044 -11.128
f2 -9.969 26.924 24.778 -10.058 32.701
f3 6.826 -4.631 -4.109 6.820 6.136
f4 7.680 4.136 4.151 7.580 10.875
f5 -11.348 -14.234 -15.021 -10.475 -10.655
f6 27.078 -65.274 3735.101 26.455 19.375
f7 -9.548 -21.855 -15.607 -9.509 -7.861
G1 -15.105 -14.692 -14.864 -15.009 -15.320
G2 6.005 6.701 6.070 6.104 6.570
G3 -12.784 -14.379 -14.600 -12.912 -12.338
비고 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4 실시예 제5 실시예
광각단 망원단 광각단 망원단 광각단 망원단 광각단 망원단 광각단 망원단
PTTL 27.00 27.00 27.00 27.00 27.00 27.00 26.87 26.87 25.66 25.66
TTL 21.00 21.00 21.00 21.00 21.00 21.00 20.87 20.87 19.66 19.66
BFL 3.640 7.525 4.396 8.397 4.095 7.955 3.646 7.546 3.600 1.037
EFL 10.21 17 10.20 17 10.20 17 10.21 17 10.21 16.97
FNO 2.5 3.4 2.55 3.45 2.43 3.31 2.5 3.4 2.6 3.6
FOV 35.32 21.32 35.4 21.32 35.44 21.2 35.328 21.32 35.432 21.288
아래 표 13은 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 조건식 1 내지 6의 값을 나타낸 표이다.
조건식 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4 실시예 제5 실시예
fw/ft 0.601 0.600 0.600 0.601 0.602
G2L1 56 56 56 56 55.7
dtG12/dwG12 0.195 0.141 0.168 0.204 0.193
FOVw/FOVt 1.657 1.660 1.672 1.657 1.664
｜fG2/fG3｜ 0.470 0.466 0.416 0.473 0.533
FNOt 3.4 3.45 3.31 3.4 3.6
본 발명은 이상에서 설명되는 실시예들에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400, 500: 촬상 광학계
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
170, 270, 370, 470, 570: 제7 렌즈
P: 프리즘
F: 적외선 차단 필터
S: 이미지센서

Claims (16)

  1. 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 군;
    정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 군; 및
    부의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 군;을 포함하고,
    상기 제2 렌즈 군 및 상기 제3 렌즈 군은 초점거리 및 배율 조정이 가능하도록 광축 방향을 따라 이동되도록 구성되며,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] FNOt ≤ 3.6
    (상기 조건식에서 FNOt는 촬상 광학계의 망원단에서의 F값이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군 및 상기 제2 렌즈 군 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하는 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군의 물체 측에 배치되는 광로 변환 수단을 더 포함하는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈 군은 2매 또는 3매 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈 군의 첫 번째 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군의 첫 번째 렌즈는 하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 55 < G2L1
    (상기 조건식에서 G2L1은 제2 렌즈 군의 첫번째 렌즈의 아베수이다)
  6. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] fw/ft < 0.7
    (상기 조건식에서 fw는 촬상 광학계의 광각단에서의 초점거리이고, ft는 촬상 광학계의 망원단에서의 초점거리이다)
  7. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] dtG12/dwG12 < 0.3
    (상기 조건식에서 dtG12는 촬상 광학계의 망원단에서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격이고, dwG12는 촬상 광학계의 광각단에서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격이다)
  8. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 1.6 < FOVw/FOVt
    (상기 조건식에서 FOVw는 촬상 광학계의 광각단에서의 화각이고, FOVt는 촬상 광학계의 망원단에서의 화각이다)
  9. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] ｜fG2/fG3｜ < 0.6
    (상기 조건식에서 fG2는 촬상 광학계의 제2 렌즈 군의 전체 초점거리이고, fG3은 촬상 광학계의 제3 렌즈 군의 전체 초점거리이다)
  10. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되며, 제1 내지 제3 렌즈 군을 형성하는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 내지 제7 렌즈들 중 적어도 일부는 플라스틱 재질로 형성되며,
    상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 광축 거리 및 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 광축 거리가 가변되도록 구성되는 촬상 광학계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군은 2매 또는 3매 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈 군은 2매 렌즈를 포함하는 촬상 광학계.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 렌즈 군에 포함된 렌즈들은 비중이 2 g/cm3 이하인 촬상 광학계.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제3 렌즈 및 제4 렌즈 중 적어도 하나는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈 또는 및 제3 렌즈 중 적어도 어느 하나와 반대되는 부호의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 렌즈 군은 차례로 부, 정, 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  16. 제10항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] FNOt ≤ 3.6
    (상기 조건식에서 FNOt는 촬상 광학계의 망원단에서의 F값이다)
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