WO2017164607A1 - 렌즈 광학계 및 촬상 장치 - Google Patents

렌즈 광학계 및 촬상 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017164607A1
WO2017164607A1 PCT/KR2017/002996 KR2017002996W WO2017164607A1 WO 2017164607 A1 WO2017164607 A1 WO 2017164607A1 KR 2017002996 W KR2017002996 W KR 2017002996W WO 2017164607 A1 WO2017164607 A1 WO 2017164607A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
optical system
refractive power
conditional expression
lens optical
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/002996
Other languages
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이스솔루텍 filed Critical 주식회사 에이스솔루텍
Priority to US16/086,207 priority Critical patent/US20200301106A1/en
Publication of WO2017164607A1 publication Critical patent/WO2017164607A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29389—Bandpass filtering, e.g. 1x1 device rejecting or passing certain wavelengths
    • 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 -
    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
    • G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
    • G02B9/30—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + the middle component being a - compound meniscus having a + lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • 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 -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S501/00—Compositions: ceramic
    • Y10S501/90—Optical glass, e.g. silent on refractive index and/or ABBE number
    • Y10S501/901—Optical glass, e.g. silent on refractive index and/or ABBE number having R.I. at least 1.8

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
  • the pixel integration degree of a solid-state image sensor is increasing.
  • miniaturization and light weight of the camera are also progressing through the performance improvement of the lens optical system embedded in the camera.
  • These cameras are suitable for miniaturization, so not only mobile devices such as smartphones, but also various action cams such as drones and camcorders for leisure sports, forward surveillance, rear surveillance, lane recognition, and autonomous driving. It can be used in the automotive field such as.
  • Such a camera requires an ultra wide-angle lens according to an application field such as an action cam or a car, and furthermore, the camera has to have an excellent resolution due to the high resolution and at the same time, there is a great demand for a compact size for easy portability.
  • the present disclosure provides a lens optical system and an image capturing apparatus that are compact and allow ultra wide-angle imaging so as to be mounted on a small device such as a mobile phone.
  • Lens optical system is arranged in order from the object side to the image surface side, the first lens having a negative refractive power; A second lens having negative refractive power; A third lens having positive refractive power; A fourth lens having positive refractive power; A fifth lens having positive refractive power; A sixth lens having negative refractive power; A seventh lens having positive refractive power; And an eighth lens having positive refractive power.
  • the following conditional expression is satisfied.
  • the FOV (unit: °) represents the angle of view of the lens optical system.
  • the lens optical system may satisfy the following conditions.
  • 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) is the center of the incident surface of the first lens
  • the sixth lens Represents the distance between the centers of the exit faces.
  • An aperture may be provided between the third lens and the fourth lens.
  • the lens optical system may satisfy the following conditions.
  • ThiL5L6 represents the distance between the exit surface of the fifth lens and the center of the entrance surface of the sixth lens.
  • the fifth lens and the sixth lens may be a junction lens.
  • the junction lens may have negative refractive power.
  • the lens optical system may satisfy any one of the following conditions.
  • Ind1, Ind3, Ind5, and Ind6 represent refractive indices of the first lens, the third lens, the fifth lens, and the sixth lens, respectively, and Abv1, Abv3, Abv5, and Abv6 represent the first lens, the third lens, and the fifth lens, respectively.
  • Abbe number of a lens and a 6th lens is shown.
  • the emission surface of the first lens may be concave toward the image surface side.
  • the emission surface of the second lens may be concave toward the image surface side.
  • the emission surface of the fifth lens may be convex toward the image surface side.
  • the incident surface of the sixth lens may be concave toward the object side.
  • the seventh lens may be an aspherical lens.
  • At least one lens of the first to eighth lenses may be a glass lens.
  • the incident surface of the first lens may have a meniscus shape in which it is convex toward the object side.
  • a lens optical system includes a front group, an iris, and a rear group sequentially arranged from an object side to an image surface side, wherein the front group includes a first lens having a concave exit surface toward the image plane side, a second lens having a concave exit surface toward the image plane side, And a third lens having positive refractive power, wherein the rear group is provided on the most object side and has a fourth positive lens having positive positive power, a fifth lens having a convex exit surface toward the image side, and an object side.
  • a sixth lens having a concave incident surface, a seventh lens having positive refractive power, and an eighth lens having positive refractive power may be satisfied, and the following conditional expression may be satisfied.
  • the FOV (unit: °) represents the angle of view of the lens optical system.
  • the entire group may satisfy the following conditions.
  • 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) is the center of the incident surface of the first lens
  • the sixth lens Represents the distance between the centers of the exit faces.
  • the fifth lens and the sixth lens may be a bonded lens having negative refractive power.
  • the first lens has a negative refractive power
  • the second lens has a negative refractive power
  • the fifth lens has a positive refractive power
  • the sixth lens has a negative refractive power.
  • An imaging device may include the above-described lens optical system and a solid-state imaging device for imaging an image formed by the lens optical system.
  • the lens optical system and the image capturing apparatus may implement a lens optical system having a compact and ultra wide angle of view so as to be mounted on a small device such as an action cam or a vehicle camera.
  • 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 numerical diagram showing spherical aberration, image curvature and distortion of the lens optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 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. 4 is a numerical diagram showing spherical aberration, image curvature, and distortion of the lens optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 5 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. 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 illustrating an image capturing apparatus including a lens optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 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 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of main components of the lens optical system according to the first embodiment.
  • the lens optical system includes a front lens group, an aperture stop ST, and a rear lens group, which are arranged in order from an object OBJ side to an image surface IP side.
  • the front group and the rear group can be divided based on the aperture (ST), and if there is no aperture, it can be divided based on the fixed aperture surface that controls the light beam.
  • the entire group includes, for example, a first lens (I) having negative refractive power, a second lens (II) having negative refractive power, and a third lens (III) having positive refractive power (III). ) May be included.
  • the first lens I may include, for example, an exit surface 2 that is concave toward the image surface IP side.
  • the first lens I may include, for example, an incident surface 1 convex toward the object OBJ side.
  • the first lens I may have a meniscus shape in which it is convex toward the object OBJ.
  • the second lens II may include, for example, an exit surface 4 concave toward the image plane IP side.
  • the second lens II may include, for example, an incident surface 3 that is concave toward the object OBJ side.
  • the second lens II may have a diorama shape.
  • the third lens III may have, for example, an exit surface 6 on which the image surface IP side is convex.
  • the third lens III may include, for example, an incident surface 5 that is convex toward the object OBJ side. In other words, the third lens III may have a biconvex shape.
  • the rear group includes, for example, a fourth lens IV having a positive refractive power, a fifth lens V having a positive refractive power, and a sixth lens VI having a negative refractive power. ), A seventh lens (VIII) having a positive refractive power, and an eighth lens VIII having a positive refractive power.
  • the fourth lens IV may include, for example, an exit surface 8 on which the image surface IP side is convex.
  • the fourth lens IV may include an incident surface 7 that is convex toward the object OBJ side.
  • the fourth lens IV may have a biconvex shape.
  • the fifth lens V may include an emission surface 10 on which the image surface IP side is convex.
  • the fifth lens V may include an incident surface 9 that is convex toward the object OBJ side.
  • the fifth lens V may have a biconvex shape.
  • the sixth lens VI may include, for example, an exit surface 12 having an image surface IP side concave.
  • the sixth lens VI may include, for example, an incident surface 11 that is concave toward the object OBJ side.
  • the fifth lens V may have a double concave shape.
  • the seventh lens may include, for example, an exit surface 14 having an image surface IP side concave.
  • the seventh lens ⁇ may include, for example, an incident surface 13 that is convex toward the object OBJ side. In other words, the seventh lens ⁇ may have a meniscus shape convex toward the image surface IP side.
  • the eighth lens VIII may include, for example, an exit surface 16 having an image surface IP side concave.
  • the eighth lens VIII may include an incident surface 15 that is convex toward the object OBJ.
  • the eighth lens VIII may have a meniscus shape concave toward the image surface IP.
  • Chromatic aberration control can be easily implemented by arranging the refractive power of the front and rear groups as described above.
  • the diaphragm ST is provided between the front group and the rear group, it is possible to distribute the optical power so that the lens optical system according to the present embodiment has sufficient performance at an ultra wide angle.
  • At least one optical filter may be provided between the eighth lens VIII and the image surface IP.
  • the optical filter may include, for example, at least one of a low pass filter, an infrared cut filter, and a cover glass.
  • a low pass filter for example, when an infrared cut filter is provided as an optical filter, visible light may be transmitted and infrared rays may be emitted to the outside so that infrared rays may not be transmitted to the upper surface.
  • an infrared cut filter is provided as an optical filter, visible light may be transmitted and infrared rays may be emitted to the outside so that infrared rays may not be transmitted to the upper surface.
  • the front group and the rear group may include at least one aspherical lens.
  • the seventh lens may be an aspheric lens.
  • the first to seventh lenses I to VII may be spherical lenses.
  • all of the first to eighth lenses I to VIII may be spherical lenses.
  • At least one of the first to eighth lenses I to VIII may be made of a glass material in the lens optical system according to the exemplary embodiments of the present invention having the above-described configuration.
  • all of the first to eighth lenses I to VIII may be made of glass material.
  • the material of the first to eighth lenses I to VIII is not limited to glass.
  • at least one of the first to eighth lenses I to VIII may be made of plastic. When using a plastic lens, it may be lighter than glass and may be advantageous for mass production. Some of the first to eighth lenses I to VIII may use glass lenses, and others may use plastic lenses.
  • the lens optical system according to the present embodiment may satisfy the following equation.
  • the FOV (unit: °) represents the angle of view of the lens optical system.
  • the lens optical system of the present embodiment may be an ultra wide-angle lens optical system as described above, and can be miniaturized as can be seen in the numerical embodiment described later, and thus it can be easily applied to a vehicle lens, an action cam, a surveillance camera, and the like.
  • the lens optical system according to the present embodiment may satisfy the following equation.
  • 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) is the center of the incident surface of the first lens
  • the sixth lens Represents the distance between the centers of the exit faces.
  • Conditional Expression (2) is to maintain the high performance of the lens optical system while maintaining ultra wide-angle performance, the thickness of the first lens and the second lens can be limited to a certain ratio compared to the thickness of the entire lens group.
  • the fifth lens V and the sixth lens VI may satisfy the following equation.
  • ThiL5L6 represents the distance between the exit surface of the fifth lens and the center of the entrance surface of the sixth lens.
  • Conditional expression (3) means the case where the fifth lens (V) and the sixth lens (VI) are bonded lenses (CL1) bonded to each other or are arranged in close proximity. That is, the emission surface 10 of the fifth lens V and the emission surface 11 of the sixth lens VI may be substantially the same surface (bonding surface) or surfaces very close to each other. The aberration of the lens optical system can be reduced by bonding the fifth lens V and the sixth lens VI.
  • the junction lens CL1 including the fifth lens V and the sixth lens VI may have negative refractive power.
  • the bonding surface (ie, 10/11) between the fifth lens V and the sixth lens VI may be a spherical surface.
  • the exit surface 10 of the fifth lens V and the entrance surface 11 of the sixth lens VI may be spherical surfaces.
  • the lens optical system according to the present embodiment may satisfy at least one of the following conditions.
  • Ind1, Ind3, Ind5, and Ind6 represent refractive indices of the first lens, the third lens, the fifth lens, and the sixth lens, respectively, and Abv1, Abv3, Abv5, and Abv6 represent the first lens, the third lens, and the fifth lens, respectively.
  • Abbe number of a lens and a 6th lens is shown.
  • the lens optical system that satisfies the conditional expression (4) arranges the low refractive lens on the first lens and the high refractive lens on the third lens.
  • the lens optical system that satisfies the conditional expression (5) has a high Abbe number of the first lens and a low Abbe number of the third lens, thereby reducing chromatic aberration generated when implementing the ultra wide-angle lens system.
  • the lens optical system that satisfies the conditional expression (6) arranges the low refractive lens in the fifth lens and the high refractive lens in the sixth lens.
  • the lens optical system that satisfies the conditional expression (7) has a high Abbe number of the fifth lens and a low Abbe number of the sixth lens, thereby reducing chromatic aberration generated when the ultra wide-angle lens system is implemented.
  • the definition of aspherical surface used in the lens optical system according to the embodiment of the present invention is as follows.
  • the aspherical surface can be expressed by the following equation with the x-axis as the optical axis and the y-axis as the direction perpendicular to the optical axis.
  • 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 the conic constant
  • A, B, C, D, E and F are Aspherical coefficients
  • c ' represents the inverse of the radius of curvature (1 / R) at the vertex of the lens, respectively.
  • the lens optical system may be implemented through a numerical embodiment according to various designs as follows.
  • lens surface numbers (1, 2, 3..n; n is a natural number) are sequentially arranged from the object OBJ side to the image surface IP side, and the figure shows the symbols of the lens surface.
  • OBJ is the object
  • F-no is the F number
  • FOV is the angle of view
  • R is the radius of curvature
  • Dn is the thickness of the lens or the air gap between the lens
  • Nd is the refractive index
  • Vd is the Abbe number Indicates.
  • ST represents an aperture and * represents an aspherical surface.
  • FIG. 1 shows a lens optical system according to a first numerical embodiment, and the following shows design data of the first numerical embodiment.
  • the first to eighth lenses may be spherical.
  • the aspherical coefficients A, B, C, D, E, and F of the first to eighth lenses may all be zero.
  • FIG. 2 illustrates longitudinal spherical aberration, astigmatic field curves and distortion of the lens optical system according to the first numerical embodiment.
  • Top curves show tangential field curvature (T) and sagittal field curvature (S).
  • FIG. 3 shows a lens optical system according to the second numerical embodiment, and the following shows design data of the second numerical embodiment.
  • FIG. 4 illustrates longitudinal spherical aberration, astigmatic field curves and distortion of the lens optical system according to the second numerical embodiment.
  • FIG. 5 shows a lens optical system according to a third numerical embodiment, and the following shows design data of the third numerical embodiment.
  • FIG. 6 illustrates longitudinal spherical aberration, astigmatic field curves and distortion of the lens optical system according to the third numerical embodiment.
  • 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 numerical embodiments of the present invention are summarized in Table 7 below.
  • the lens optical system according to the first to third numerical examples satisfies Condition 1 to Expression 8.
  • the unit of view (FOV) is °.
  • Conditional Expression (1) 130 ⁇ Fov ⁇ 240 155.75 155.60 150.76 Conditional Expression (2) 0.15 ⁇ (L1toL2) / OAL ⁇ 0.4 0.21 0.21 0.20 Conditional Expression (3) 0 ⁇ ThiL5L6 ⁇ 0.03 0.00 0.00 0.00 Conditional Expression (4) 0.7 ⁇ Ind1 / Ind3 ⁇ 1.4 0.87 0.95 0.98 Conditional Expression (5) 1.4 ⁇ Abv1 / Abv3 ⁇ 3.0 1.83 1.62 1.49 Conditional Expression (6) 0.7 ⁇ Ind5 / Ind6 ⁇ 1.4 0.82 0.95 0.95 Conditional Expression (7) 1.4 ⁇ Abv5 / Abv6 ⁇ 3.0 2.70 2.12 2.12
  • Table 8 summarizes the values of the variables needed to obtain Table 7.
  • the units of TTL, IH, L1toL2 and OAL values are mm.
  • TTL unit: mm
  • IH unit: mm
  • the imaging apparatus 200 includes a lens optical system 100 and an image sensor 110 that receives an image formed by the lens optical system 100 and converts the image into an electrical image signal.
  • the lens optical system 100 the lens optical system described with reference to FIGS. 1 to 6 may be employed.
  • an imaging device such as a variety of action cams such as a drone or a leisure sports camcorder, an imaging device capable of capturing high performance with ultra wide angle can be implemented.
  • 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 lens system of a vehicle camera, a surveillance camera, or the like.
  • 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 according to the present embodiment can be applied to a camera for a mobile phone.
  • the lens optical system according to the present embodiment may be applied to a virtual reality device, an augmented reality device, and the like.
  • the virtual reality device may be provided such that the lens optical system according to the above-described embodiments faces opposite directions.
  • the lens optical system and imaging device of the present invention are not only used for mobile devices such as smartphones, but also for various action cams such as drones or leisure sports camcorders, and automotive fields such as front surveillance, rear surveillance, lane recognition, and autonomous driving. It is available.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

렌즈 광학계 및 이를 포함하는 촬상 장치에 대하여 개시한다. 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순차로 배열된 부, 부, 정, 정, 정, 부, 정, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 내지 제8 렌즈를 포함한다. 상기 렌즈 광학계는 조건식 130≤ FOV ≤ 240의 초광학 조건을 만족할 수 있다. 여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 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)나 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라의 보급 및 사용 분야가 급속도로 확대되고 있다.
카메라의 해상도를 높이기 위해 고체 촬상 소자의 화소 집적도는 높아지고 있다. 이와 함께 카메라에 내장되는 렌즈 광학계의 성능 개선을 통해 상기 카메라의 소형화 및 경량화도 진행되고 있다. 이러한 카메라는 소형화에 적합하므로 스마트 폰 등의 모바일 기기뿐만 아니라,드론(drone)이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠(action cam)이나, 전방 감시 기능, 후방 감시 기능, 차선 인식, 및 자율 주행 등과 같은 자동차 분야에 활용가능하다.
이러한 카메라는 액션캠이나 자동차와 같은 적용분야에 따라 초광각 렌즈를 요구하며, 나아가 고화소화에 따라 우수한 해상력을 가져야 함과 동시에 휴대가 용이하기 위하여 컴팩트한 크기에 대한 요구도 크다.
본 개시는 휴대폰과 같은 소형 장치에 탑재가능하도록 컴팩트하면서도 초광각 촬영이 가능한 렌즈 광학계 및 촬상 장치를 제공하는데 있다.
일 측면에 따른 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열된 것으로, 부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈; 부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈; 부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈; 정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈; 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈;를 포함하며, 아래의 조건식을 만족한다.
조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(2): 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 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 조리개가 구비될 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 접합 렌즈일 수 있다.
상기 접합 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기 제1 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목할 수 있다.
상기 제2 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목할 수 있다.
상기 제5 렌즈의 출사면은 상면측으로 볼록할 수 있다.
상기 제6 렌즈의 입사면은 물체측으로 오목할 수 있다.
상기 제7 렌즈는 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈 내지 제8 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 글라스 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 입사면이 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
다른 측면에 따른 렌즈 광학계는 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열되는 전군, 조리개 및 후군을 포함하고, 상기 전군은 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제1 렌즈, 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제2 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈를 포함하고, 상기 후군은 가장 물체측에 마련되며 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈, 상면측으로 볼록한 출사면을 가지는 제5 렌즈, 물체측으로 오목한 입사면을 가지는 제6 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 갖는 제7 렌즈, 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈를 포함하고, 아래의 조건식을 만족할 수 있다.
조건식(1'): 130 ≤ Fov ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
상기 전군은 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건식(2'): 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 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 접합 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
또 다른 측면에 따른 촬상 장치는 전술한 렌즈 광학계와, 상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 렌즈 광학계 및 촬상장치는 액션캠이나 차량용 카메라와 같은 소형 장치에 탑재가능하도록 컴팩트하면서도 초광각의 화각을 가지는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 렌즈광학계의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수치도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈광학계를 포함하는 촬상 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
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 1은 제1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
상기 렌즈 광학계는 물체(OBJ) 측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배열되는, 전군(front lens group), 조리개(ST), 후군(rear lens group)을 포함한다. 전군과 후군은 조리개(ST)를 기준으로 나눌 수 있으며, 조리개가 없는 경우 광선을 제어하는 고정 조리개 면을 기준으로 나누어도 무방하다.
상기 전군은 예를 들어, 부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈(I), 부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈(Ⅱ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈(Ⅲ)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈(I)는 예를 들어, 상면(IP)측을 향해 오목한 출사면(2)을 포함할 수 있다. 제1 렌즈(I)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(1)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제1 렌즈(I)는 물체(OBJ)측으로 볼록한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
제2 렌즈(Ⅱ)는 예를 들어, 상면(IP)측을 향해 오목한 출사면(4)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈(Ⅱ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 오목한 입사면(3)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제2 렌즈(Ⅱ)는 양오목 형상을 가질 수 있다.
제3 렌즈(Ⅲ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(6)을 가질 수 있다. 제3 렌즈(Ⅲ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(5)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제3 렌즈(Ⅲ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
상기 후군은 예를 들어, 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(Ⅳ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈(Ⅴ), 부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈(Ⅵ), 정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈(Ⅶ), 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈(VIII)를 포함할 수 있다.
제4 렌즈(Ⅳ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(8)을 포함할 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(7)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제4 렌즈(Ⅳ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 볼록한 출사면(10)을 포함할 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(9)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제5 렌즈(Ⅴ)는 양볼록 형상을 가질 수 있다.
제6 렌즈(Ⅵ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(12)을 포함할 수 있다. 제6 렌즈(Ⅵ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 오목한 입사면(11)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제5 렌즈(Ⅴ)는 양오목 형상을 가질 수 있다.
제7 렌즈(Ⅶ)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(14)을 포함할 수 있다. 제7 렌즈(Ⅶ)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(13)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제7 렌즈(Ⅶ)는 상면(IP)측으로 볼록한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
제8 렌즈(VIII)는 예를 들어, 상면(IP)측이 오목한 출사면(16)을 포함할 수 있다. 제8 렌즈(VIII)는 예를 들어, 물체(OBJ)측을 향해 볼록한 입사면(15)을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 제8 렌즈(VIII)는 상면(IP)측으로 오목한 매니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기와 같이 전군과 후군의 굴절력 배치를 함으로써 색수차 제어를 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 조리개(ST)가 전군과 후군의 사이에 마련됨으로써, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계가 초광각에서 충분한 성능을 가지도록 광학 파워를 분배할 수 있다.
제8 렌즈(VIII)와 상면(IP) 사이에 적어도 하나의 광학 필터(Ⅸ)가 구비될 수 있다. 광학 필터(Ⅸ)는 예를 들어 저역 통과 필터(Low pass Filter), 적외선 차단 필터(IR-Cut Filter), 커버 글라스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(Ⅶ)로서 적외선 차단 필터가 구비되는 경우, 가시광선은 투과되고, 적외선은 외부로 방출되도록 하여, 적외선이 상면에 전달되지 않도록 할 수 있다. 하지만, 광학 필터(Ⅸ) 없이 촬영 렌즈를 구성하는 것도 가능하다.
상기 전군과 후군은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7 렌즈(Ⅶ)는 비구면 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제7 렌즈(I∼Ⅶ)는 구면 렌즈일 수 있다. 물론, 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII)가 모두 구면 렌즈일 수도 있다.
한편, 상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII) 중 적어도 하나는 글라스 소재로 제조할 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII)는 모두 글라스 소재로 제조할 수 있다. 이러한 글라스 렌즈를 사용할 경우, 광학적 신뢰도가 높아, 글라스 렌즈에 비구면을 적용할 수 있으며, 비구면에 의한 다양한 효과, 예를 들어, 전장 축소, 컴팩트화, 수차 보정, 고성능화 등의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 본원에서 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII)의 재질이 글라스으로 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서는, 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII) 중 적어도 하나를 플라스틱으로 제조할 수도 있다. 플라스틱 렌즈를 사용할 경우, 글라스를 사용하는 경우보다 가볍고 양산에 유리할 수 있다. 제1 내지 제8 렌즈(I∼VIII) 중 일부는 글라스 렌즈를 사용하고, 나머지 일부는 플라스틱 렌즈를 사용할 수도 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
본 실시예의 렌즈 광학계는 상기와 같이 초광각 렌즈 광학계일 수 있으며, 후술하는 수치 실시예에서 확인할 수 있듯이 소형화가 가능하여 차량용 렌즈, 액션캠, 감시용 카메라 등에 용이하게 적용할 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(2): 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.
조건식(2)은 초광각 성능을 유지하면서도, 렌즈 광학계의 고성능을 유지하기 위한 것으로, 제1 렌즈와 제2 렌즈의 두께가 렌즈군 전체의 두께에 비해서 일정 비율로 한정될 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)는 다음 식을 만족할 수 있다.
조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
조건식(3)은 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)가 상호 접합한 접합 렌즈(CL1)이거나 매우 근접하여 배치된 경우를 의미한다. 즉, 제5 렌즈(Ⅴ)의 출사면(10)과 제6 렌즈(Ⅵ)의 출사면(11)은 실질적으로 동일한 면(접합면)이거나 상호 매우 근접한 면일 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)를 접합함으로써 렌즈 광학계의 수차를 감소시킬 수 있다.
제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ)로 구성된 접합 렌즈(CL1)는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5 렌즈(Ⅴ)와 제6 렌즈(Ⅵ) 사이의 접합면(즉, 10/11)은 구면일 수 있다. 다시 말해, 제5 렌즈(Ⅴ)의 출사면(10)과 제6 렌즈(Ⅵ)의 입사면(11)은 구면일 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음의 조건 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
조건식(4)을 만족하는 렌즈 광학계는 제1 렌즈에 저굴절 렌즈를 배치하고, 제3 렌즈에 고굴절 렌즈를 배치한다.
조건식(5)를 만족하는 렌즈 광학계는 제1 렌즈가 높은 아베수를 가지고, 제3 렌즈가 낮은 아베수를 가져, 초광각 렌즈계를 구현할 때 발생되는 색수차를 감소시킬 수 있다.
조건식(6)을 만족하는 렌즈 광학계는 제5 렌즈에 저굴절 렌즈를 배치하고, 제6 렌즈에 고굴절 렌즈를 배치한다.
조건식(7)을 만족하는 렌즈 광학계는 제5 렌즈가 높은 아베수를 가지고, 제6 렌즈가 낮은 아베수를 가져, 초광각 렌즈계를 구현할 때 발생되는 색수차를 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계에 사용되는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉 상수(conic constant)를, A, B, C, D, E 및 F는 비구면 계수를, c′는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
< 비구면 방정식 >
Figure PCTKR2017002996-appb-I000001
본 발명에서는 다음과 같이 다양한 설계에 따른 수치 실시예를 통해 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
각 수치 실시예에서 렌즈면 번호(1,2,3..n; n은 자연수)는 물체 (OBJ)측으로부터 상면(IP)측으로 순차적으로 나열되며, 도면에는 렌즈 면의 부호를 도시한다. 그리고, OBJ는 물체를, F-no는 F 넘버를, FOV는 화각을, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈의 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 공기 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 나타낸다. ST는 조리개를, *는 비구면을 나타낸다.
< 제1 수치 실시예 >
도 1은 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제1 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 23.38500 0.60000 1.56384 60.82920
2 3.80800 2.86382 　 　
Ⅱ 3 #NAME? 0.55000 1.48749 70.44016
4 4.55000 1.44673 　 　
ST 8.42000 3.28000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -19.36400 2.09794 　 　
6 Infinity 0.03000 　 　
Ⅳ 7 10.14000 1.36000 1.83500 42.98355
8 -10.14000 0.10000 　 　
Ⅴ 9 26.01400 1.15000 1.51680 64.19733
10 -3.95400 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -3.95400 0.55000 1.84666 23.78440
12 9.04320 0.45388 　 　
Ⅶ 13 -64.31000 1.59000 1.83500 42.98355
14 -8.31000 1.59829 　 　
VIII 15* 9.98800 1.61000 1.83500 42.98355
16* 99.00000 1.17242 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.77061 　 　
IP Infinity -0.00162 　 　
제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제8 렌즈는 구면일 수 있다. 달리 말하면, 제1 내지 제8 렌즈는 비구면 계수(A, B, C, D, E, F)는 모두 0일 수 있다.
도 2는 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
< 제2 수치 실시예 >
도 3은 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제2 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 12.25000 0.60000 1.71300 53.93805
2 3.77900 2.93555 　 　
Ⅱ 3 -10.54000 0.55000 1.48749 70.44016
4 4.95200 1.50476 　 　
ST 9.04600 2.38000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -21.34200 2.18239 　 　
6 Infinity 0.20000 　 　
Ⅳ 7 16.20400 2.00000 1.79950 42.33945
8 -13.18900 0.10000 　 　
Ⅴ 9 8.22000 1.86000 1.69680 55.45887
10 -3.95400 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -3.95400 0.55000 1.78470 26.10250
12 5.73700 1.23749 　 　
Ⅶ 13 11.27638 1.37255 1.58913 61.20027
14 -99.00000 0.11932 　 　
VIII 15* 11.54200 2.09000 1.80611 40.73371
16* -33.10800 1.17242 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.34638 　 　
IP Infinity -0.00076 　 　
다음은 제2 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다.
면 K A B C D E F
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13* -30.84533 0.00166 -0.00016 0.00001 0.00000 0.00000 0.00000
14* 0.00000 -0.00024 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
15
16
도 4는 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
< 제3 수치 실시예 >
도 5는 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시한 것이며, 다음은 제3 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
면 R D Nd Vd
I 1 11.31000 0.60000 1.77250 49.62353
2 3.90600 3.10685 　 　
Ⅱ 3 -10.08500 0.60000 1.48749 70.44016
4 5.21700 1.84029 　 　
ST 9.00400 2.52000 1.80610 33.26885
Ⅲ 5 -20.00000 2.40884 　 　
6 Infinity 0.10000 　 　
Ⅳ 7 20.00000 1.98000 1.78590 43.93370
8 -15.80000 0.10000 　 　
Ⅴ 9 7.67500 2.07000 1.71300 53.93805
10 -4.04600 0.00000 　 　
Ⅵ 11 -4.04600 0.55000 1.80518 25.45598
12 5.73900 1.30068 　 　
Ⅶ 13 11.66000 1.50743 1.58913 61.20027
14 -99.00000 0.13039 　 　
VIII 15* 10.34900 2.29000 1.72342 37.99348
16* -34.31200 1.19955 　 　
Ⅸ 17 Infinity 0.30000 1.51432 64.16641
18 Infinity 2.28594 　 　
IP Infinity -0.00172 　 　
다음은 제3 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다.
면 K A B C D E F
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 -32.07406 0.00126 -0.00014 0.00001 0.00000 0.00000 0.00000
14 0.00000 -0.00060 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
15
16
도 6은 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
한편, 본 발명의 제1 내지 제3 수치실시예에 따른 렌즈 광학계의 F-넘버(Fno), 초점거리(f) 및 화각(FOV)을 정리하면 아래의 표 7과 같다.
구 분 F-넘버(Fno) 초점거리(f) [mm] 화각(FOV) [°]
제1 실시예 2.38 3.36 155.75
제2 실시예 2.38 3.22 155.60
제3 실시예 2.28 3.32 150.76
다음은 제1 내지 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계가 조건식 1 내지 식 8를 만족함을 보인 것이다. 표 8에서 FOV(화각)의 단위는 °이다.
구분 수식 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예
조건식(1) 130 ≤ Fov ≤ 240 155.75 155.60 150.76
조건식(2) 0.15 ≤ (L1toL2)/OAL ≤ 0.4 0.21 0.21 0.20
조건식(3) 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03 0.00 0.00 0.00
조건식(4) 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4 0.87 0.95 0.98
조건식(5) 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0 1.83 1.62 1.49
조건식(6) 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4 0.82 0.95 0.95
조건식(7) 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0 2.70 2.12 2.12
표 8는 표 7을 얻는데 필요한 변수들의 값을 정리한 것이다. 표 8에서 TTL, IH, L1toL2 및 OAL 값들의 단위는 ㎜이다. 여기서, TTL(단위: mm)은 제1 렌즈의 입사면의 중심에서 상면까지의 거리를 나타내며, IH(단위: mm)는 렌즈 광학계의 유효경의 상고를 나타낸다.
구분 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예
TTL 23.50 23.50 24.89
IH 7.98 7.98 8.00
L1toL2 4.014 4.086 4.307
OAL 19.28 19.68 21.10
Ind1 1.564 1.713 1.773
Ind3 1.806 1.806 1.806
Ind5 1.517 1.697 1.713
Ind6 1.847 1.785 1.805
Abv1 60.829 53.938 49.624
Abv3 33.269 33.269 33.269
Abv5 64.197 55.459 53.938
Abv6 23.784 26.102 25.456
도 7은 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 구비한 촬상 장치(200)의 일 예를 도시한 것이다. 촬상 장치(200)는 렌즈 광학계(100)와, 상기 렌즈 광학계(100)에 의해 결상된 상(image)를 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 이미지 센서(110)를 포함한다. 상기 렌즈 광학계(100)로는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 렌즈 광학계가 채용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계를 드론이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠과 같은 촬상 장치에 적용함으로써 초광각을 가지면서 고성능으로 촬영이 가능한 촬상 장치를 구현할 수 있다.
도 7에 도시된 촬상 장치는 일반적인 예일 뿐이며 보다 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 차량용 카메라의 렌즈 시스템, 감시용 카메라 등에 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. 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 모바일 폰용 카메라에도 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 렌즈 광학계는 가상 현실 장치, 증강 현실 장치 등에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 가상 현실 장치에는 상술한 실시예에 따른 렌즈 광학계가 서로 반대방향을 향하도록 마련될 수 있다.
또한, 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(7) 중 적어도 하나를 만족하는 경우, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 조건식(1) 내지 조건식(7) 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. 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.
본 발명의 렌즈 광학계 및 촬상 장치는 스마트 폰 등의 모바일 기기뿐만 아니라,드론이나 레저 스포츠용 캠코더와 같은 다양한 액션캠이나, 전방 감시 기능, 후방 감시 기능, 차선 인식, 및 자율 주행 등과 같은 자동차 분야에 활용가능하다.

Claims (20)

  1. 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열된 것으로,
    부(-)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈;
    부(-)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제5 렌즈;
    부(-)의 굴절력을 가지는 제6 렌즈;
    정(+)의 굴절력을 가지는 제7 렌즈; 및
    정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈;를 포함하며, 아래의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1): 130≤ FOV ≤ 240
    여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  2. 제1 항에 있어서,
    다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(2): 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.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에 조리개가 구비된 렌즈 광학계.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(3): 0 ≤ ThiL5L6 ≤ 0.03
    여기서, ThiL5L6는 상기 제5 렌즈의 출사면과 상기 제6 렌즈의 입사면의 중심간의 거리를 나타낸다.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 접합 렌즈인 렌즈 광학계.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접합 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    다음의 조건 중 적어도 하나를 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(4) : 0.7 ≤ Ind1/Ind3 ≤ 1.4
    조건식(5): 1.4 ≤ Abv1/Abv3 ≤ 3.0
    조건식(6) : 0.7 ≤ Ind5/Ind6 ≤ 1.4
    조건식(7) : 1.4 ≤ Abv5/Abv6 ≤ 3.0
    여기서, Ind1, Ind3, Ind5 및 Ind6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 굴절률을 나타내며, Abv1, Abv3, Abv5 및 Abv6은 각각 제1 렌즈, 제3 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목한 렌즈 광학계.
  9. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 출사면은 상면측으로 오목한 렌즈 광학계.
  10. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 출사면은 상면측으로 볼록한 렌즈 광학계.
  11. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 입사면은 물체측으로 오목한 렌즈 광학계.
  12. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  13. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 제8 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 글라스 렌즈인 렌즈 광학계.
  14. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 입사면이 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 형상을 가지는 렌즈 광학계.
  15. 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배열되는 전군, 조리개 및 후군을 포함하고,
    상기 전군은 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제1 렌즈, 상면측으로 오목한 출사면을 가지는 제2 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 가지는 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 후군은 가장 물체측에 마련되며 정(+)의 굴절력을 가지는 제4 렌즈, 상면측으로 볼록한 출사면을 가지는 제5 렌즈, 물체측으로 오목한 입사면을 가지는 제6 렌즈, 및 정(+)의 굴절력을 갖는 제7 렌즈, 정(+)의 굴절력을 가지는 제8 렌즈를 포함하고, 아래의 조건식을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(1'): 130 ≤ Fov ≤ 240
    여기서, FOV(단위: °)는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타낸다.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전군은 다음의 조건을 만족하는 렌즈 광학계.
    조건식(2'): 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.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 접합 렌즈인 렌즈 광학계.
  18. 제15 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제6 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 광학계와,
    상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 상을 촬상하는 고체 촬상 소자를 포함하는 촬상 장치.
PCT/KR2017/002996 2016-03-22 2017-03-21 렌즈 광학계 및 촬상 장치 WO2017164607A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/086,207 US20200301106A1 (en) 2016-03-22 2017-03-21 Lens optical system and photographing device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160033987A KR101848085B1 (ko) 2016-03-22 2016-03-22 렌즈 광학계 및 촬상 장치
KR10-2016-0033987 2016-03-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017164607A1 true WO2017164607A1 (ko) 2017-09-28

Family

ID=59899571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/002996 WO2017164607A1 (ko) 2016-03-22 2017-03-21 렌즈 광학계 및 촬상 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200301106A1 (ko)
KR (1) KR101848085B1 (ko)
WO (1) WO2017164607A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108535847A (zh) * 2018-06-29 2018-09-14 广东弘景光电科技股份有限公司 超广角高像素鱼眼光学系统及其应用的摄像模组
WO2019098405A1 (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 (주)토핀스 원거리 감시용 단적외선 카메라 광학계
US11921261B1 (en) * 2020-03-20 2024-03-05 Zoox, Inc. Lens assembly for sensors

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200007219A (ko) * 2018-07-12 2020-01-22 삼성전기주식회사 촬상 광학계
KR20200084181A (ko) * 2019-01-02 2020-07-10 삼성전기주식회사 촬상 광학계
CN112462501A (zh) * 2020-12-17 2021-03-09 浙江舜宇光学有限公司 光学成像系统
CN112987259B (zh) * 2021-03-31 2022-05-27 江西晶超光学有限公司 光学系统、取像模组及电子设备
TWI835054B (zh) * 2022-01-19 2024-03-11 佳凌科技股份有限公司 光學成像鏡頭
TWI814436B (zh) * 2022-06-10 2023-09-01 今國光學工業股份有限公司 八片式廣角鏡頭模組
CN115185067B (zh) * 2022-09-12 2022-12-16 江西联创电子有限公司 光学成像镜头及成像设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05273459A (ja) * 1992-03-26 1993-10-22 Nikon Corp 近距離補正機能を備えた魚眼レンズ
JPH07281094A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 広角非球面ズームレンズ及びビデオカメラ
JP2011075632A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Casio Computer Co Ltd 広角レンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置
KR20120072959A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 삼성테크윈 주식회사 줌 렌즈계
JP2016001335A (ja) * 2015-08-20 2016-01-07 オリンパス株式会社 結像光学系及びそれを用いた撮像装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3597049A (en) * 1969-03-25 1971-08-03 Minalta Camera Kk Extreme wide angle lens system
JP3368138B2 (ja) 1996-02-09 2003-01-20 キヤノン株式会社 レトロフォーカス型レンズ
JP6827173B2 (ja) * 2016-01-21 2021-02-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レンズ系および該レンズ系を含むカメラシステム
US10067314B2 (en) * 2016-01-21 2018-09-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lens system and camera system including the lens system
CN108604001B (zh) * 2016-02-24 2020-12-15 松下知识产权经营株式会社 变焦透镜系统、具有变焦透镜系统的摄像装置及具有摄像装置的车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05273459A (ja) * 1992-03-26 1993-10-22 Nikon Corp 近距離補正機能を備えた魚眼レンズ
JPH07281094A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 広角非球面ズームレンズ及びビデオカメラ
JP2011075632A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Casio Computer Co Ltd 広角レンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置
KR20120072959A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 삼성테크윈 주식회사 줌 렌즈계
JP2016001335A (ja) * 2015-08-20 2016-01-07 オリンパス株式会社 結像光学系及びそれを用いた撮像装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098405A1 (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 (주)토핀스 원거리 감시용 단적외선 카메라 광학계
CN108535847A (zh) * 2018-06-29 2018-09-14 广东弘景光电科技股份有限公司 超广角高像素鱼眼光学系统及其应用的摄像模组
CN108535847B (zh) * 2018-06-29 2023-06-16 广东弘景光电科技股份有限公司 超广角高像素鱼眼光学系统及其应用的摄像模组
US11921261B1 (en) * 2020-03-20 2024-03-05 Zoox, Inc. Lens assembly for sensors

Also Published As

Publication number Publication date
KR101848085B1 (ko) 2018-04-11
KR20170109859A (ko) 2017-10-10
US20200301106A1 (en) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017164607A1 (ko) 렌즈 광학계 및 촬상 장치
WO2017160092A2 (ko) 촬영 렌즈 광학계
WO2013133660A1 (en) Zoom lens and photographing apparatus including the same
WO2017155303A1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
WO2017082480A1 (en) Tele-lens and imaging device
WO2012008694A1 (en) Super wide angle optical lens system
WO2015005611A1 (en) Photographing lens and electronic apparatus including the same
WO2019132283A1 (ko) 옵티칼 렌즈 어셈블리 및 이를 포함한 전자 장치
WO2013024979A2 (en) Imaging lens
WO2017160095A1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
WO2017160093A1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR20170125654A (ko) 광각 렌즈 및 이를 포함한 촬상 장치
WO2012086890A1 (en) Zoom lens system
WO2016140520A1 (ko) 촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기
WO2018080100A1 (ko) 렌즈 광학계
WO2021246545A1 (en) Lens optical system
WO2013058534A1 (en) Imaging lens
EP2702440A2 (en) Camera lens module
WO2017164605A1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
WO2013089385A1 (en) Imaging lens
WO2014142438A1 (en) Telephoto zoom lens system and electronic apparatus including the same
WO2013048089A1 (en) Imaging lens
WO2021215806A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2016105074A1 (ko) 렌즈 광학계
WO2022035219A1 (ko) 광학계

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17770577

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17770577

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1