WO2017160091A1 - 렌즈 광학계 및 촬상 장치 - Google Patents

렌즈 광학계 및 촬상 장치 Download PDF

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WO2017160091A1
WO2017160091A1 PCT/KR2017/002831 KR2017002831W WO2017160091A1 WO 2017160091 A1 WO2017160091 A1 WO 2017160091A1 KR 2017002831 W KR2017002831 W KR 2017002831W WO 2017160091 A1 WO2017160091 A1 WO 2017160091A1
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WO
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lens
optical system
conditional expression
center
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/002831
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English (en)
French (fr)
Inventor
정필선
김동영
안치호
Original Assignee
주식회사 에이스솔루텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 에이스솔루텍 filed Critical 주식회사 에이스솔루텍
Priority to US16/084,614 priority Critical patent/US20190079267A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Definitions

  • the present disclosure relates to a lens optical system and an imaging device.
  • CMOS image sensors complementary metal oxide semiconductor image sensors
  • CCDs charge coupled devices
  • CMOS image sensors complementary metal oxide semiconductor image sensors
  • CCDs charge coupled devices
  • the lens optical system and the solid-state imaging device are also utilized in the fingerprint recognition device.
  • fingerprint recognition devices are utilized in various fields such as access control, electronic commerce, financial transactions, personal computer security and office payment systems, etc., research on imaging devices and optical systems related thereto are being conducted.
  • the present disclosure provides a lens optical system and an imaging apparatus capable of ultra-close-up photography and capable of wide-angle (ultra-wide) imaging.
  • a lens optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens, which are sequentially arranged from an object side to an image surface side, and the first lens is negative.
  • the second lens has a negative refractive power and has a concave exit surface with respect to the image surface side
  • the third lens has a positive refractive power and a convex entrance surface with respect to the object side
  • the fourth lens has positive refractive power and has an exit surface convex with respect to the image plane side
  • the fifth lens has negative refractive power and has a concave entrance surface with respect to the object side
  • the sixth lens has positive refractive power and the object side With the convex incidence plane with respect to, all of the following conditional expressions can be satisfied.
  • L1toL2 (unit: mm) represents the distance between the center of the incident surface of the first lens and the center of the exit surface of the second lens
  • OAL (unit: mm) represents the center of the incident surface of the first lens and the sixth lens
  • FOV the distance between the centers of the exit planes.
  • the lens optical system and the image capturing apparatus may implement a lens optical system capable of super close-up photography and having a wide angle (ultra wide angle) angle of view.
  • the lens optical system and the image pickup apparatus can implement a lens optical system that can easily secure a high performance / high resolution while having high reliability.
  • the lens optical system and the image pickup apparatus can easily (goodly) correct various aberrations
  • the lens optical system and the image pickup device may be advantageous in terms of high performance and miniaturization / lightweight camera.
  • an aspherical glass lens to at least one of the first to sixth lenses, it is possible to secure high reliability and easily secure excellent performance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of main components of the lens optical system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of main components of the lens optical system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of main components of the lens optical system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a numerical diagram showing spherical aberration, image curvature, and distortion of the lens optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a numerical diagram showing spherical aberration, image curvature, and distortion of the lens optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a numerical diagram showing spherical aberration, image curvature, and distortion of the lens optical system according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing an imaging device including a lens optical system according to the present invention.
  • a lens optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens, which are sequentially arranged from an object side to an image surface side, and the first lens is negative.
  • the second lens has a negative refractive power and has a concave exit surface with respect to the image surface side
  • the third lens has a positive refractive power and a convex entrance surface with respect to the object side
  • the fourth lens has positive refractive power and has an exit surface convex with respect to the image plane side
  • the fifth lens has negative refractive power and has a concave entrance surface with respect to the object side
  • the sixth lens has positive refractive power and the object side With the convex incidence plane with respect to, all of the following conditional expressions can be satisfied.
  • L1toL2 (unit: mm) represents the distance between the center of the incident surface of the first lens and the center of the exit surface of the second lens
  • OAL (unit: mm) represents the center of the incident surface of the first lens and the sixth lens
  • FOV the distance between the centers of the exit planes.
  • the lens optical system may satisfy the following conditions.
  • OtoS unit: mm
  • IH unit: mm
  • the fourth lens and the fifth lens may be bonded to each other to form a single lens, and the following conditions may be satisfied.
  • TL4L5 (unit: mm) represents the distance between the center of the exit surface of the fourth lens and the center of the entrance surface of the fifth lens.
  • the junction lens may have positive refractive power.
  • At least one of the incident surface and the exit surface of the sixth lens may be aspherical.
  • At least one of the first lens and the second lens may be an aspherical lens.
  • At least one of the first lens or the second lens may have an incident surface convex with respect to the object side.
  • the aperture lens may further include an aperture provided between the third lens and the fourth lens.
  • the first to sixth lenses may be glass lenses.
  • a lens optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens, which are sequentially arranged from an object side to an image surface side.
  • the second lens, the third lens, the fourth lens, the fifth lens, and the sixth lens have negative, negative, positive, positive, negative, and positive refractive powers, respectively, and the first lens has a concave exit surface with respect to an image plane side.
  • the second lens is a lens having an exit surface concave with respect to an image surface side
  • the third lens is a spherical lens having an entrance surface convex with respect to an object side
  • the fourth lens and the fifth lens are bonded to each other
  • One joint lens may be configured, and the joint lens may have positive refractive power, and the sixth lens may have an incident surface convex toward the object side.
  • the lens optical system may satisfy the following conditional expression.
  • L1toL2 (unit: mm) represents the distance between the center of the incident surface of the first lens and the center of the exit surface of the second lens
  • OAL (unit: mm) represents the center of the incident surface of the first lens
  • the sixth lens Represents the distance between the centers of the exit faces.
  • the lens optical system may satisfy the following conditional expression.
  • the FOV represents an angle of view of the lens optical system.
  • the lens optical system may satisfy the following conditional expression.
  • OtoS unit: mm
  • IH unit: mm
  • the lens optical system may satisfy the following conditional expression.
  • TL4L5 (unit: mm) represents the distance between the center of the exit surface of the fourth lens and the center of the entrance surface of the fifth lens.
  • At least one of the first lens and the second lens may be an aspherical lens.
  • At least one of the first lens or the second lens may have an incident surface convex with respect to the object side.
  • the first to sixth lenses may be glass lenses.
  • An imaging device includes a lens optical system according to the embodiment,
  • It may include a solid-state imaging device for imaging the image formed by the lens optical system.
  • image plane denotes a surface on which an image is formed through the lens optical system
  • image plane side denotes a direction in which an imaging device such as an image sensor or the like is located. Can be.
  • the "object side” and the “image side” may mean opposite directions.
  • the surface on the object side of the two surfaces of the lens may be referred to as the incident surface
  • the surface on the image surface side may be referred to as the emission surface.
  • FIG. 1 to 3 show a lens optical system according to the first to third embodiments of the present invention, respectively.
  • the lens optical system has an object OBJ between an object OBJ and an image plane IP on which an image of the object OBJ is formed. And a first lens (I), a second lens (II), a third lens (III), a fourth lens (IV), a fifth lens (V), and a sixth lens (VI) sequentially arranged from.
  • the first lens I may have negative refractive power.
  • the incident surface 1 of the first lens I may be convex with respect to the object OBJ side.
  • the exit surface 2 of the first lens I may be concave with respect to the image plane IP side.
  • the first lens I may be a meniscus lens that is convex toward the object OBJ.
  • the first lens I may be a spherical lens or an aspherical lens.
  • the first lens I illustrated in FIG. 1 may be a spherical lens.
  • the first lens I illustrated in FIGS. 2 and 3 may include at least one aspherical surface.
  • the incident surface 1 * and the exit surface 2 * of the first lens I may be aspherical.
  • the second lens II may have negative refractive power.
  • the incident surface 3 * of the second lens II may be convex toward the object OBJ side, and the exit surface 4 * of the second lens II may be concave toward the image plane IP side.
  • the second lens II may be a spherical lens or an aspherical lens.
  • the second lens II illustrated in FIG. 1 may include at least one aspherical surface.
  • the incident surface 3 * and the exit surface 4 * of the second lens II may be aspherical.
  • the second lens II illustrated in FIGS. 2 and 3 may be a spherical lens.
  • the incident surface 3 and the exit surface 4 of the second lens II may be spherical.
  • the second lens II may be a meniscus lens that is convex toward the object OBJ. At least one of the first to second lenses I to II may be an aspheric lens. In other words, the entrance surfaces 1 * and 3 * and the exit surfaces 2 * and 4 * of at least one of the first to second lenses I to II may be aspherical.
  • the third lens III may have a positive refractive power and may have an incident surface 5 convex toward the object OBJ.
  • the exit surface 6 of the third lens III may be convex or concave toward the image plane IP side.
  • the third lens III may be a biconvex lens in which both surfaces (that is, the incident surface 5 and the exit surface 6) are convex, or may be a meniscus lens that is convex toward the object OBJ. .
  • the fourth lens IV may have a positive refractive power and may have an exit surface 9 that is convex toward the image plane IP.
  • the incident surface 8 of the fourth lens IV may be convex toward the object OBJ.
  • the fourth lens IV may be a convex lens, i.e., a biconvex lens, on both surfaces (that is, the incident surface 8 and the exit surface 9).
  • the fifth lens V may have negative refractive power.
  • the fifth lens V may have an incident surface 10 concave toward the object OBJ.
  • the fifth lens V may have an exit surface 11 that is concave toward the image surface IP.
  • the fifth lens V may be a lens in which both surfaces (that is, the incident surface 10 and the exit surface 11) are concave, that is, a biconcave lens.
  • the fourth lens IV and the fifth lens V may be bonded to each other to form one bonding lens CL1.
  • an interval between the fourth lens IV and the fifth lens V may be zero or close to zero.
  • the emission surface 9 of the fourth lens IV and the incident surface 10 of the fifth lens V may be substantially the same surface (bonding surface) or surfaces very close to each other.
  • the junction lens CL1 including the fourth lens IV and the fifth lens V may have positive refractive power.
  • the junction lens CL1 may reduce the aberration of the lens optical system according to the present embodiment, and may reduce the overall length of the lens optical system.
  • the sixth lens VI may have a positive refractive power.
  • the sixth lens VI may have an incident surface 12 * convex toward the object OBJ.
  • the sixth lens VI may have an emission surface 13 * having a convex shape toward the image surface IP side.
  • the sixth lens VI may be a lens in which both surfaces (that is, the incident surface 12 * and the exit surface 13 *) are convex, that is, a biconvex lens.
  • the sixth lens VI may be an aspheric lens.
  • at least one of the entrance face 12 * and the exit face 13 * may be an aspherical surface.
  • the first to sixth lenses I to VI may be glass lenses or plastic lenses.
  • at least one of the first to sixth lenses I to VI may be a glass lens.
  • At least one of the first to sixth lenses I to VI may be an aspheric lens.
  • the first to sixth lenses I to VI may be aspherical glass lenses.
  • the first to sixth lenses I to VI may be manufactured using a moldable glass material. In this way, when the aspherical glass lens is used, the high reliability characteristics of the glass lens can be ensured, and at the same time, the advantages (performance improvement, reduction in overall length, miniaturization, etc.) due to the aspherical surface can be realized.
  • At least one of the first to sixth lenses I to VI may be a plastic lens.
  • Plastic lenses can be light and easy to manufacture.
  • the outer diameter of the first lens I may be the largest among the first to sixth lenses I to VI, and the outer diameter of the fourth lens IV may be the smallest.
  • the outer diameter may gradually increase from the fourth lens (IV) to the fifth lens (V) and the sixth lens (VI).
  • the outer diameter of the second lens II may be smaller than the first lens I and larger than the third lens III.
  • An aperture ST and an infrared ray blocking unit may be further provided between the object OBJ and the upper surface IP.
  • the diaphragm ST may be provided between the third lens III and the fourth lens IV.
  • An infrared ray blocking means may be provided between the sixth lens VI and the image surface IP.
  • the infrared blocking means VI may be an infrared blocking filter. In some cases, the positions of the diaphragm ST and the infrared ray blocking means VI may vary.
  • the lens optical system according to embodiments of the present invention having the above-described configuration may satisfy at least one of the following conditional expressions (1) to (4).
  • L1toL2 (unit: mm) represents the distance between the center of the incident surface of the first lens and the center of the exit surface of the second lens.
  • OAL (unit: mm) represents the distance between the center of the incident surface of the first lens and the center of the exit surface of the sixth lens.
  • Conditional expression (1) is a limitation regarding the thickness of the whole lens optical system compared to the thicknesses of the first lens I and the second lens II. Satisfying the conditional expression (1) means that the lens optical system according to the present embodiment is capable of super close-up photography and has a wide angle of view (wide / ultra wide angle).
  • the lens optical system according to the present exemplary embodiment may satisfy the relationship of Conditional Expression (1 ') as follows.
  • the lens optical system according to the present exemplary embodiment may satisfy at least one of the following conditional expressions (2) and (3).
  • the FOV represents an angle of view of the lens optical system.
  • OtoS (unit: mm) represents the distance from the object OBJ to the upper surface IP
  • IH (unit: mm) represents the height of the effective diameter
  • the OtoS is the distance measured along the optical axis.
  • OtoS may be a straight line distance from the object OBJ to the center of the image surface IP passing through the center of the lens optical system.
  • the IH represents the diameter of the image formed on the upper surface IP, and means the distance from the center of the upper surface IP to the edge where the image forms.
  • the lens optical system according to the present exemplary embodiment may satisfy the relationship of the conditional formulas (2 ') and (3') as follows.
  • Conditional Expression (4) is a conditional expression for the distance between the fourth lens (IV) and the fifth lens (V).
  • TL4L5 (unit: mm) is a distance between the fourth lens (IV) and the fifth lens (V).
  • TL4L5 is the distance measured along the optical axis. That is, it is a linear distance between the center part of the exit surface 9 of the 4th lens IV and the center part of the entrance surface 10 of the 5th lens V.
  • conditional expression (4) means that the fourth lens (IV) and the fifth lens (V) constitute one junction lens CL1 or are in close proximity to the junction lens CL1.
  • Table 1 the values of the conditional expressions (1) to (4) are as shown in Table 1 below.
  • the unit of FOV angle of view
  • TL4L5 the unit of TL4L5
  • Table 2 summarizes the values of the variables required to obtain Table 1.
  • the units of L1toL2, OAL, OtoS and IH values are in mm.
  • the lens optical system of the first to third embodiments satisfies Conditional Expressions (1) to (4). Furthermore, it can be seen that the lens optical system of the first to third embodiments satisfies the conditional expressions (1 ') to (3').
  • At least one of the first to sixth lenses I to VI may be made of a moldable glass material.
  • all of the first to sixth lenses I to VI may be made of a moldable glass material.
  • all of the first to sixth lenses I to VI may be glass lenses.
  • the material of the first to sixth lenses I to VI is not limited to glass. If necessary, at least one of the first to sixth lenses I to VI may be made of plastic.
  • Tables 3 to 5 below show the curvature radius R, lens thickness or distance between lenses D, refractive index Nd and Abbe's number Vd for each lens constituting the lens optical system of FIGS. 1 to 3, respectively. ) And the like. Nd represents the refractive index of the lens measured using the d-line, and Vd represents the Abbe's number of the lens with respect to the d-line.
  • the d line shows a light beam of 587 nm.
  • * indicates that the lens surface is aspheric.
  • the unit of R value and D value is mm.
  • the F-number (Fno), the focal length (f) and the field of view (FOV) of the lens optical system according to the first to third embodiments of the present invention are summarized in Table 6 below.
  • the aspherical surface of each lens satisfies the following aspherical equation.
  • x is the distance from the vertex of the lens in the optical axis direction
  • y is the distance in the direction perpendicular to the optical axis
  • K is Conic constants
  • A, B, C, D and E represent aspherical coefficients.
  • Tables 7 to 9 show aspherical surface coefficients of the aspherical surface in the lens system according to the first to third embodiments corresponding to FIGS. 1 to 3, respectively.
  • FIG. 4 is a view showing longitudinal spherical aberration, astigmatic field curvature and distortion of a lens optical system according to a first embodiment of the present invention (ie, a lens optical system having numerical values shown in Table 3). Aberration diagram showing distortion.
  • Figure 4 shows the spherical aberration of the lens optical system for light of various wavelengths
  • (b) is the top surface curvature, that is, the tangential field curvature (T) and the sagittal surface curvature of the lens optical system field curvature) (S).
  • the wavelengths of light used to obtain the data were 525 nm, 500 nm, 475 nm, 450 nm, 425 nm, 400 nm and 395 nm.
  • the wavelength used to obtain the data (b) and (c) was 450 nm. The same applies to FIGS. 5 and 6.
  • 5A, 5B, and 5C are longitudinal spherical aberration and image curvature of the lens optical system according to the second embodiment (Fig. 2) of the present invention, that is, the lens optical system having numerical values shown in Table 4, respectively. And aberration diagram showing distortion.
  • FIG. 6 are longitudinal spherical aberration and image curvature of the lens optical system according to the third embodiment of the present invention (FIG. 3), that is, the lens optical system having numerical values shown in Table 5. And aberration diagram showing distortion.
  • the lens optical system includes a part, part, positive, A first lens (I) to a sixth lens (VI) having a positive, negative, positive refractive power, and may satisfy at least one of the above-described conditions (1) to (4).
  • Such a lens optical system is capable of super close-up photography, has a wide angle of view (wide / ultra wide), and can correct various aberrations well.
  • the reliability and performance of the lens optical system are improved by manufacturing the first to sixth lenses I to VI and applying an aspherical surface to at least one of both surfaces (incident and exit surfaces) of each of the lenses I to VI. It can be improved.
  • FIG. 7 illustrates an image capturing apparatus 110 having a lens optical system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the lens optical system 100 may include the lens optical system described in accordance with the above embodiment.
  • the imaging device 110 includes a solid-state imaging element 112 that receives light formed by the lens optical system 100.
  • the light receiving surface of the solid state image pickup device 112 may correspond to the upper surface IP according to the previous embodiment.
  • the imaging device 110 may include recording means 113 in which information corresponding to the photoelectric conversion from the solid-state imaging device 112 is recorded, and a view finder 114 for observing the subject image. have.
  • the display unit 115 displaying the subject image may be provided.
  • the view finder 114 and the display unit 115 are provided separately, but only the display unit 115 may be provided without the view finder 114.
  • 7 is shown in a typical camera shape, but this is for convenience of description and the present invention is not limited thereto.
  • the imaging device 110 may have various forms depending on the field of use.
  • the imaging device shown in FIG. 7 is only a general example and is applicable to more various optical instruments.
  • the lens optical system according to the present embodiment may be applied to a fingerprint recognition device or a vein recognition device.
  • the photographing is performed in a state where the user's finger is in close contact with the lens surface. Therefore, it may be preferable to use the present lens optical system having super close-up photography and a wide angle of view.
  • the lens optical system according to the present embodiment may be applied to a lens system of a vehicle camera.
  • the lens optical system according to an exemplary embodiment may be applied to various vehicle devices such as a black box, an around view monitoring (AVM) system, or a rear view camera.
  • the lens optical system may be applied to various action cams such as drones or leisure sports camcorders.
  • the lens optical system may be applied to various surveillance cameras.
  • the lens optical system according to the exemplary embodiment of the present invention may be variously applied to other fields in addition to the aforementioned fields.

Landscapes

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  • Lenses (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

렌즈 광학계 및 이를 포함하는 촬상 장치에 대하여 개시한다. 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순차로 배열된 부, 부, 정, 정, 부, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 내지 제6 렌즈를 포함한다. 상기 렌즈 광학계는 조건식 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4 을 만족할 수 있다. 여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.

Description

렌즈 광학계 및 촬상 장치
본 개시는 렌즈광학계 및 촬상 장치에 관한 것이다.
최근, 씨모스 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor)(CMOS 이미지센서) 및 전하 결합 소자(charge coupled device)(CCD)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라의 보급 및 사용 분야가 급속도로 확대되고 있다. 예를 들어, 자동차 분야에서 전방 감시 기능, 후방 감시 기능, 차선 인식, 자율 주행 등 다양한 목적을 위한 카메라 및 광학계가 요구되고 있다. 또한, 드론(drone)이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠(action cam)이 개발되고 있다. 또한, 지문 인식 장치에서도 렌즈 광학계 및 고체 촬상 장치가 활용되고 있다. 지문 인식 장치는 출입 제어, 전자상거래, 금융 거래, 개인용 컴퓨터의 보안 및 사무적 결재체계 등과 같이 인증이 필요한 다양한 분야에서 활용됨에 따라 이와 관련된 촬상 장치 및 광학계에 관한 연구가 진행되고 있다.
본 개시는 초근접 촬영이 가능하면서도 광각(초광각) 촬영이 가능한 렌즈 광학계 및 촬상 장치를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 광학계는 물체 측으로부터 상면 측으로 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지며, 상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지며, 상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지며, 상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 볼록한 출사면을 가지며, 상기 제5 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 오목한 입사면을 가지며, 상기 제6 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지고, 아래의 조건식을 모두 만족할 수 있다.
조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
본 개시에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치는 초근접 촬영이 가능하면서도 광각(초광각)의 화각을 가지는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치는 고신뢰성을 가지면서 고성능/고해상도를 용이하게 확보할 수 있는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치는 각종 수차를 용이하게(양호하게) 보정할 수 있으므로, 카메라의 고성능화 및 소형화/경량화에 유리할 수 있다. 특히, 상기 제1 내지 제6 렌즈 중 적어도 하나에 비구면 글라스(glass) 렌즈를 적용함으로써, 고신뢰성을 확보함과 동시에 우수한 성능을 용이하게 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 6는 제 3 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 7은 본 발명에 따른 렌즈광학계를 포함하는 촬상 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
일 실시예에 따른 렌즈 광학계는 물체 측으로부터 상면 측으로 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지며, 상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지며, 상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지며, 상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 볼록한 출사면을 가지며, 상기 제5 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 오목한 입사면을 가지며, 상기 제6 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지고, 아래의 조건식을 모두 만족할 수 있다.
조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(3) : 5 ＜ OtoS / IH ＜ 20
여기서, OtoS(단위:mm)는 물체에서 상면까지의 거리를 나타내며, IH(단위:mm)는 유효경의 상고를 나타낸다.
상기 제4 렌즈와 제5 렌즈는 상호 접합하여 하나의 접합 렌즈를 구성하고, 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(4) : 0 ≤ TL4L5 ≤ 0.03
여기서, TL4L5(단위:mm)는 제4 렌즈의 출사면의 중심과 제5 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 접합 렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다.
상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다
상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 구비된 조리개를 더 포함할 수 있다.
상기 제6 렌즈에서부터 상면 측으로 구비된 적외선 차단 필터를 더 포함 할 수 있다.
상기 제1 내지 제6 렌즈는 글라스 렌즈일 수 있다.
다른 실시예에 따른 렌즈 광학계는 물체 측으로부터 상면 측으로 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈는 각각, 부, 부, 정, 정, 부, 정의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈는 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지는 렌즈이고, 상기 제2 렌즈는 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지는 렌즈이고, 상기 제3 렌즈는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지는 구면 렌즈이고, 상기 제4 렌즈와 제5 렌즈는 상호 접합하여 하나의 접합 렌즈를 구성하고, 상기 접합 렌즈는 정의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가질 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건식을 만족할 수 있다.
조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건식을 만족할 수 있다.
다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
여기서, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건식을 만족할 수 있다.
다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
조건식(3) : 5 ＜ OtoS / IH ＜ 20
여기서, OtoS(단위:mm)는 물체에서 상면까지의 거리를 나타내며, IH(단위:mm)는 유효경의 상고를 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건식을 만족할 수 있다.
다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
조건식(4) : 0 ≤ TL4L5 ≤ 0.03
여기서, TL4L5(단위:mm)는 제4 렌즈의 출사면의 중심과 제5 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제6 렌즈는 글라스 렌즈 일 수 있다.
일 실시예에 따른 촬상 장치는 상기 실시예에 따른 렌즈 광학계와,
상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함할 수 있다.
이하, 이하, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한(혹은, 유사한) 구성요소들을 나타낸다.
이하의 설명에서, “상면(image plane)”이라고 기재된 표현은 렌즈 광학계를 지나 상이 맺히는 면을 나타내는 것으로, “상면측(image plane side)”은 이미지 센서 등의 촬상 소자등이 위치하는 방향을 나타낼 수 있다. 렌즈 광학계를 기준으로 “물체측(object side)”과 “상면측”은 서로 반대 방향을 의미할 수 있다. 또한, 렌즈의 두 양면 중 물체측에 있는 면을 입사면이라고 하고, 상면측에 있는 면을 출사면이라고 할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계를 보여준다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계는 물체(object)(OBJ)와 물체(OBJ)의 상이 맺히는 상면(image plane)(IP) 사이에 물체(OBJ) 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈(I), 제2 렌즈(Ⅱ), 제3 렌즈(Ⅲ), 제4 렌즈(Ⅳ), 제5 렌즈(Ⅴ) 및 제6 렌즈(Ⅵ)를 구비한다.
제1 렌즈(I)는 부(negative)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1 렌즈(I)의 입사면(1)은 물체(OBJ) 측에 대하여 볼록할 수 있다. 제1 렌즈(I)의 출사면(2)는 상면(IP) 측에 대하여 오목할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(I)는 물체(OBJ) 측으로 볼록한 메니스커스(meniscus) 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(I)는 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈일 수 있다. 도 1에 도시된 제1렌즈(I)는 구면 렌즈일 수 있다. 또는, 도 2 및 도 3에 도시된 제1 렌즈(I)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(I)의 입사면(1*)과 출사면(2*)은 비구면일 수 있다.
제2 렌즈(Ⅱ)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제2 렌즈(Ⅱ)의 입사면(3*)은 물체(OBJ) 측으로 볼록할 수 있고, 제2 렌즈(Ⅱ)의 출사면(4*)은 상면(IP) 측으로 오목할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(Ⅱ)는 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈일 수 있다. 도 1에 도시된 제2 렌즈(Ⅱ)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(Ⅱ)의 입사면(3*)과 출사면(4*)은 비구면일 수 있다. 또는, 도 2 및 도 3 에 도시된 제2 렌즈(Ⅱ)는 구면 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(Ⅱ)의 입사면(3)과 출사면(4)은 구면일 수 있다.
제2 렌즈(Ⅱ)는 물체(OBJ) 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제2 렌즈(I∼Ⅱ) 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제2 렌즈(I∼Ⅱ) 중 적어도 어느 한 렌즈의 입사면(1*, 3*)과 출사면(2*, 4*)은 비구면일 수 있다.
제3 렌즈(Ⅲ)는 정(positive)의 굴절력을 가질 수 있고, 물체(OBJ) 측으로 볼록한 입사면(5)을 가질 수 있다. 제3 렌즈(Ⅲ)의 출사면(6)은 상면(IP) 측으로 볼록하거나 또는 오목할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈(Ⅲ)는 양면(즉, 입사면(5)과 출사면(6))이 모두 볼록한 양볼록 렌즈이거나, 또는, 물체(OBJ) 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다.
제4 렌즈(Ⅳ)는 정의 굴절력을 가질 수 있고, 상면(IP) 측으로 볼록한 출사면(9)을 가질 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)의 입사면(8)은 물체(OBJ) 측으로 볼록할 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(Ⅳ)는 양면(즉, 입사면(8) 출사면(9)) 모두 볼록한 렌즈, 즉, 양볼록 렌즈일 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)는 물체(OBJ) 측으로 오목한 입사면(10)을 가질 수 있다. 제5 렌즈(V)는 상면(IP) 측으로 오목한 출사면(11)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(V)는 양면(즉, 입사면(10) 출사면(11))이 모두 오목한 렌즈, 즉, 양오목 렌즈일 수 있다.
제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ)는 상호 접합하여 하나의 접합 렌즈(CL1)를 구성할 수 있다. 이 경우, 제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ) 사이의 간격은 0 이거나 0에 가까울 수 있다. 또한, 제4 렌즈(Ⅳ)의 출사면(9)과 제5 렌즈(Ⅴ)의 입사면(10)은 실질적으로 동일한 면(접합면)이거나 상호 매우 근접한 면일 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ)로 구성된 접합 렌즈(CL1)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 접합 렌즈(CL1)는 본 실시예에 따른 렌즈 광학계의 수차를 감소시킬 수 있으며, 렌즈 광학계의 전장을 감소시킬 수 있다.
제6 렌즈(Ⅵ)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제6 렌즈(Ⅵ)는 물체(OBJ)측으로 볼록한 형태의 입사면(12*)을 가질 수 있다. 제6 렌즈(Ⅵ)는 상면(IP)측으로 볼록한 형태의 출사면(13*)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제6 렌즈(Ⅵ)는 양면(즉, 입사면(12*) 출사면(13*))이 모두 볼록한 렌즈, 즉, 양볼록 렌즈일 수 있다. 제6 렌즈(Ⅵ)는 비구면 렌즈 일 수 있다. 예를 들어, 입사면(12*), 출사면(13*) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다.
제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 는 글라스 렌즈 또는 플라스틱 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중 적어도 하나는 글라스 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중 적어도 하나는 비구면 렌즈 일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)는 비구면 글라스 렌즈일 수 있다. 이 경우, 몰딩(molding) 가능한 글라스 소재를 사용해서 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)를 제작할 수 있다. 이와 같이, 비구면 글라스 렌즈를 사용하면, 글라스 렌즈의 고신뢰성 특성을 확보할 수 있고, 동시에 비구면에 의한 장점(성능 개선, 전장 축소, 소형화 등)을 실현할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈일 수 있다. 플라스틱 렌즈는 가볍고, 제작이 용이할 수 있다.
제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중에서 제1 렌즈(I)의 외경이 가장 클 수 있고, 제4 렌즈(Ⅳ)의 외경이 가장 작을 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)에서 제5 렌즈(Ⅴ), 제6 렌즈(Ⅵ)로 갈수록 외경이 점차 커질 수 있다. 제2 렌즈(Ⅱ)의 외경은 제1 렌즈(I)보다는 작을 수 있고, 제3 렌즈(Ⅲ)보다는 클 수 있다.
물체(OBJ)와 상면(IP) 사이에 조리개(ST) 및 적외선 차단 수단(Ⅶ)이 더 구비될 수 있다. 조리개(ST)는 제3 렌즈(Ⅲ)와 제4 렌즈(Ⅳ) 사이에 구비될 수 있다. 적외선 차단 수단(Ⅶ)은 제6 렌즈(Ⅵ)와 상면(IP) 사이에 구비될 수 있다. 적외선 차단 수단(Ⅵ)은 적외선 차단 필터일 수 있다. 경우에 따라, 조리개(ST)와 적외선 차단 수단(Ⅵ)의 위치는 달라질 수 있다.
상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계는 다음의 조건식(1) 내지 조건식(4) 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다. OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
조건식(1)은 제1 렌즈(I), 제2 렌즈(Ⅱ)의 두께 대비 렌즈 광학계 전체의 두께에 관한 한정이다. 조건식(1)을 만족한다는 것은, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계가 초근접 촬영이 가능하고, 넓은 화각(광각/초광각)을 갖는다는 것을 의미한다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 하기와 같이 조건식 (1')의 관계를 만족할 수 있다.
조건식(1') : 0.2 < (L1toL2)/OAL < 0.3
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음과 같은 조건식(2), 조건식(3) 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
여기서, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
조건식(3) : 5 ＜ OtoS / IH ＜ 20
여기서, OtoS(단위:mm)는 물체(OBJ)에서 상면(IP)까지의 거리를 나타내며, IH(단위:mm)는 유효경의 상고를 나타낸다.
상기 OtoS는 광축을 따라 측정된 거리이다. 다시 말해, OtoS는 물체(OBJ)에서부터 렌즈 광학계의 중앙부를 통과하는 상면(IP)의 중앙부까지의 직선거리일 수 있다. 한편, 상기 IH는 상면(IP)에 맺히는 상의 구경을 나타내는 것으로, 상면(IP) 중심으로부터 상이 맺히는 가장자리까지의 거리를 의미한다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 하기와 같이 조건식 (2'), (3')의 관계를 만족할 수 있다.
조건식(2') : 100°＜ FOV ＜ 120°
조건식(3') : 7 ＜ OtoS / IH ＜ 15
조건식(4)는 제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ)간의 거리에 대한 조건식이다.
조건식(4) : 0 ≤ TL4L5 ≤ 0.03
여기서, TL4L5 (단위:mm)는 제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ) 사이의 거리이다. TL4L5는 광축을 따라 측정된 거리이다. 즉, 제4 렌즈(Ⅳ)의 출사면(9)의 중앙부와 제5 렌즈(Ⅴ)의 입사면(10)의 중앙부 사이의 직선거리이다.
조건식(4)는 제4 렌즈(Ⅳ)와 제5 렌즈(Ⅴ)가 하나의 접합 렌즈(CL1)를 구성하거나 접합 렌즈(CL1)와 유사하게 근접하여 있음을 의미한다. 조건식(4)를 만족할 때, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계의 수차가 감소되고 렌즈 광학계의 전장을 축소할 수 있다.
상기한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 있어서, 조건식(1) 내지 조건식(4)의 값들은 아래의 표 1에 나타낸 바와 같다. 표 1에서 FOV(화각)의 단위는 °이고, TL4L5의 단위는 ㎜이다. 한편, 표 2는 표 1을 얻는데 필요한 변수들의 값을 정리한 것이다. 표 2에서 L1toL2, OAL, OtoS 및 IH 값들의 단위는 ㎜이다.
Figure PCTKR2017002831-appb-T000001
Figure PCTKR2017002831-appb-T000002
표 1 및 표 2를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 실시예의 렌즈 광학계는 조건식(1) 내지 조건식(4)을 만족하는 것을 알 수 있다. 나아가, 상기 제1 내지 제3 실시예의 렌즈 광학계는 조건식(1') 내지 조건식(3')을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
한편, 상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중 적어도 하나는 몰딩 가능한 글라스(glass) 소재로 제조할 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)는 모두 몰딩 가능한 글라스 소재로 제조할 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)는 모두 글라스 렌즈일 수 있다. 이러한 글라스 렌즈를 사용할 경우, 플라스틱을 사용하는 경우보다 고신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 글라스 렌즈에 비구면을 적용할 수 있기 때문에, 비구면에 의한 다양한 효과, 예를 들어, 전장 축소, 컴팩트화, 수차 보정, 고성능화 등의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 본원에서 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)의 재질이 글라스로 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서는, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ) 중 적어도 하나를 플라스틱으로 제조할 수도 있다.
이하, 렌즈 데이터 및 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
아래의 표 3 내지 표 5는 각각 도 1 내지 도 3의 렌즈 광학계를 구성하는 각 렌즈에 대한 곡률반경(R), 렌즈 두께 또는 렌즈 사이의 거리(D), 굴절률(Nd) 및 아베수(Vd) 등을 나타낸다. Nd는 d선(d-line)을 이용하여 측정한 렌즈의 굴절률, Vd는 d선(d-line)에 대한 렌즈의 아베수를 나타낸 것이다. d선은 587 nm의 광선을 나타낸다. 렌즈면 번호에서 *는 해당 렌즈면이 비구면임을 나타낸다. R 값과 D 값의 단위는 ㎜이다.
Figure PCTKR2017002831-appb-T000003
Figure PCTKR2017002831-appb-T000004
Figure PCTKR2017002831-appb-T000005
한편, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 F-넘버(Fno), 초점거리(f) 및 화각(FOV)을 정리하면 아래의 표 6과 같다.
Figure PCTKR2017002831-appb-T000006
또한, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 각 렌즈의 비구면은 다음과 같은 비구면 방정식을 만족한다.
< 비구면 방정식 >
Figure PCTKR2017002831-appb-I000001
여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 수직한 방향으로의 거리를, c'은 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(=1/r)를, K는 코닉 상수(conic constant)를 나타내고, A, B, C, D 및 E 는 비구면 계수를 나타낸다.
다음 표 7 내지 표 9는 각각 도 1 내지 도 3에 대응되는 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 시스템에서 비구면의 비구면 계수를 나타낸다.
Figure PCTKR2017002831-appb-T000007
Figure PCTKR2017002831-appb-T000008
Figure PCTKR2017002831-appb-T000009
도 4는 본 발명의 제1 실시예(도 1)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 3의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curvature) 및 왜곡(distortion)을 보여주는 수차도이다.
도 4의 (a)는 다양한 파장의 광에 대한 렌즈 광학계의 구면수차를 나타낸 것이고, (b)는 렌즈 광학계의 상면만곡, 즉 자오상면만곡(tangential field curvature)(T)과 구결상면만곡(sagittal field curvature)(S)을 나타낸 것이다. (a) 데이터를 얻기 위해 사용한 광의 파장은 525nm, 500nm, 475nm, 450nm, 425nm, 400nm 및 395nm 이었다. (b) 및 (c) 데이터를 얻기 위해 사용한 파장은 450nm 이었다. 이는 도 5 및 도 6에서도 마찬가지이다.
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 제2 실시예(도 2)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 4의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 6의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 제3 실시예(도 3)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 5의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계는 물체(OBJ)와 물체(OBJ)의 상이 맺히는 상면(IP) 사이에 물체(OBJ) 측으로부터 순차로 배열된 부, 부, 정, 정, 부, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(I) 내지 제6 렌즈(Ⅵ)를 포함하고, 상기한 조건식(1) 내지 조건식(4) 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다. 이러한 렌즈 광학계는 초근접촬영이 가능하고, 넓은 화각(광각/초광각)을 가질 수 있고, 각종 수차를 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 제1 내지 제6 렌즈(I∼Ⅵ)를 글라스로 제조하고 각 렌즈(I∼Ⅵ)의 양면(입사면과 출사면) 중 적어도 하나에 비구면을 적용함으로써, 렌즈 광학계의 신뢰성 및 성능을 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계(100)를 구비한 촬상 장치(110)를 도시한 것이다. 렌즈 광학계(100)는 앞선 실시예에 따라 설명한 렌즈 광학계를 포함할 수 있다. 그리고, 촬상 장치(110)는 렌즈 광학계(100)에 의해 결상된 광을 수광하는 고체 촬상 소자(112)를 포함한다. 고체 촬상 소자(112)의 수광면은 앞선 실시예에 따른 상면(IP)에 대응될 수 있다. 촬상 장치(110)는 고체 촬상 소자(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 기록 수단(113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 뷰 파인더(finder)(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(115)가 구비될 수 있다. 여기서는, 뷰 파인더(114)와 표시부(115)가 따로 구비된 예를 보여주었으나 뷰 파인더(114)가 따로 없이 표시부(115)만 구비될 수 있다. 도 7은 통상적인 카메라 형상으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 촬상 장치(110)는 사용 분야에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 7에 도시된 촬상 장치는 일반적인 예일 뿐이며 보다 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 지문 인식 장치 또는 정맥 인식 장치에 적용이 가능하다. 통상의 지문 인식 장치는 사용자의 손가락이 렌즈 표면에 아주 가깝게 밀착한 상태에서 촬영이 이루어지므로, 초근접 촬영 및 넓은 화각을 가지는 본 렌즈 광학계의 사용이 바람직할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 차량용 카메라의 렌즈 시스템에 적용될 수 있다. 예컨대, 블랙박스, AVM(around view monitoring) 시스템 또는 후방 카메라 등 다양한 차량용 장치에 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계를 적용할 수 있다. 또한, 상기 렌즈 광학계는 드론이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠(action cam)에 적용될 수 있다. 그 밖에도, 상기 렌즈 광학계는 다양한 감시용 카메라에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계는 전술한 분야 이외에 다른 분야에도 다양하게 적용될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 렌즈들의 형상이 다소 변형되더라도 상기한 조건식(1) 내지 조건식(4) 중 적어도 하나를 만족하는 경우, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 조건식(1) 내지 조건식(4) 중 적어도 일부를 만족하지 않더라도, 렌즈들의 파워 배치, 형상 조건 및 기타 조건들을 만족할 때, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 부가적으로, 적외선 차단 수단(Ⅶ)으로서 필터를 대신하여 차단막을 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그 밖에도 다양한 변형예가 가능함을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims (20)

  1. 물체측으로부터 상면측으로 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈를 구비하는 렌즈 광학계에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 부의 굴절력을 갖고 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지며,
    상기 제6 렌즈는 정의 굴절력을 갖고 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지고, 아래의 조건식을 모두 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
    조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
    여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(3) : 5 ＜ OtoS / IH ＜ 20
    여기서, OtoS(단위:mm)는 물체에서 상면까지의 거리를 나타내며, IH(단위:mm)는 유효경의 상고를 나타낸다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈와 제5 렌즈는 상호 접합하여 하나의 접합 렌즈를 구성하고, 다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(4) : 0 ≤ TL4L5 ≤ 0.03
    여기서, TL4L5(단위:mm)는 제4 렌즈의 출사면의 중심과 제5 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 접합 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면인 렌즈 광학계.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 갖는 렌즈 광학계.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 구비된 조리개를 더 포함하는 렌즈 광학계.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제6 렌즈에서부터 상면 측으로 구비된 적외선 차단 필터를 더 포함하는 렌즈 광학계.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 렌즈는 글라스 렌즈인 렌즈 광학계.
  11. 물체 측으로부터 상면 측으로 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈를 구비하는 렌즈 광학계에 있어서,
    상기 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제 6 렌즈는 각각, 부, 부, 정, 정, 부, 정의 굴절력을 가지며,
    상기 제1 렌즈는 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지는 렌즈이고,
    상기 제2 렌즈는 상면측에 대하여 오목한 출사면을 가지는 렌즈이고,
    상기 제3 렌즈는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지는 구면 렌즈이고,
    상기 제4 렌즈와 제5 렌즈는 상호 접합하여 하나의 접합 렌즈를 구성하고, 상기 접합 렌즈는 정의 굴절력을 가지고,
    상기 제6 렌즈는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 가지는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  12. 제 11항에 있어서,
    다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1) : 0.15 < (L1toL2)/OAL < 0.4
    여기서, L1toL2(단위:mm)는 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제2 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타내고, OAL(단위:mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심과 제6 렌즈의 출사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  13. 제 11항에 있어서,
    다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(2) : 80°＜ FOV ＜ 160°
    여기서, FOV는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  14. 제 11항에 있어서,
    다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(3) : 5 ＜ OtoS / IH ＜ 20
    여기서, OtoS(단위:mm)는 물체에서 상면까지의 거리를 나타내며, IH(단위:mm)는 유효경의 상고를 나타낸다.
  15. 제 11항에 있어서,
    다음의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(4) : 0 ≤ TL4L5 ≤ 0.03
    여기서, TL4L5(단위:mm)는 제4 렌즈의 출사면의 중심과 제5 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 또는 제2 렌즈 중 적어도 하나는 물체측에 대하여 볼록한 입사면을 갖는 렌즈 광학계.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 렌즈는 글라스 렌즈인 렌즈 광학계.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고,
    상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖고,
    상기 제4 렌즈는 정의 굴절력을 갖고,상기 제5 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  20. 제 1 항에 따른 렌즈 광학계와,
    상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함하는 촬상 장치.
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