KR100857884B1 - Double magnification lens system and photographing device for shooting low-light objects - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저 광량 물체 촬영용 양배율 렌즈계 및 촬영장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 F수가 1,2인 양배율 렌즈계를 이용하여 가시광 영역에서 저 광량 물체를 원활하게 촬영할 수 있는 저 광량 물체 촬영용 양배율 렌즈계 및 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to a double magnification lens system and a photographing apparatus for photographing a low light quantity object, and more particularly, a low magnification object photographing magnification capable of smoothly photographing a low light quantity object in the visible region using a double magnification lens system having an F number of 1,2. It relates to a lens system and an imaging device.
본 발명의 일 실시예에 따른 F수가 1인 렌즈계는 다수개의 렌즈들을 포함하며 관측물체로부터 순차로 제 1 양볼록 렌즈, 제 1 메니스커스 렌즈, 제 1 양오목 렌즈, 제 2 메니스커스 렌즈, 제 3 메니스커스 렌즈, 제 2 양볼록 렌즈, 제 3 양볼록 렌즈, 제 4 양볼록 렌즈, 제 5 양볼록 렌즈 및 제 2 양오목 렌즈를 구비한다.The lens system having an F number of 1 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lenses, and the first biconvex lens, the first meniscus lens, the first biscuit lens, and the second meniscus lens are sequentially from the observation object. And a third meniscus lens, a second biconvex lens, a third biconvex lens, a fourth biconvex lens, a fifth biconvex lens, and a second biconvex lens.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 F수가 2인 렌즈계는 상기 F수가 1인 렌즈계에 전면부에 다수개의 렌즈들을 더 포함하며 이루어지며 관측물체로부터 순차로 제 3 양오목 렌즈, 제 4 메니스커스 렌즈, 제 5 메니스커스 렌즈, 제 6 메니스커스 렌즈, 제 7 메니스커스 렌즈 및 제 4 양오목 렌즈를 구비한다.In addition, the lens system having an F number of 2 according to an embodiment of the present invention further includes a plurality of lenses in the front portion of the lens system having an F number of 1, and the third diorama lens and the fourth meniscus sequentially from the observation object. A lens, a fifth meniscus lens, a sixth meniscus lens, a seventh meniscus lens, and a fourth amphipathic lens.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈계를 보여주는 도면,1 is a view showing a lens system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈계를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a lens system according to another embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 도면들에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들에 대하여는 동일한 참조부호를 사용한다.In the drawings according to the present invention, the same reference numerals are used for components having substantially the same configuration and function.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:제 1 렌즈계 200:제 2 렌즈계100: first lens system 200: second lens system
300:이미지 센서 101:제 1 양볼록 렌즈 300: image sensor 101: first biconvex lens
102:제 1 메니스커스 렌즈 103:제 1 양오목 렌즈102: the first meniscus lens 103: the first binocular lens
104:제 2 메니스커스 렌즈 105:제 3 메니스커스 렌즈104: second meniscus lens 105: third meniscus lens
106:제 2 양볼록 렌즈 107:제 3 양볼록 렌즈106: second biconvex lens 107: third biconvex lens
108:제 4 양볼록 렌즈 109:제 5 양볼록 렌즈108: fourth biconvex lens 109: fifth biconvex lens
110:제 2 양오목 렌즈 201:제 3 양오목 렌즈110: the second binocular lens 201: the third binocular lens
202:제 4 메니스커스 렌즈 203:제 5 메니스커스 렌즈202: fourth meniscus lens 203: fifth meniscus lens
204:제 6 메니스커스 렌즈 205:제 7 메니스커스 렌즈204: sixth meniscus lens 205: seventh meniscus lens
206:제 4 양오목 렌즈206: the fourth binocular lens
본 발명은 저 광량 물체 촬영용 양배율 렌즈계 및 촬영장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 F수가 1,2인 양배율 렌즈계를 이용하여 가시광 영역에서 저 광량 물체를 원활하게 촬영할 수 있는 저 광량 물체 촬영용 양배율 렌즈계 및 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to a double magnification lens system and a photographing apparatus for photographing a low light quantity object, and more particularly, a low magnification object photographing magnification capable of smoothly photographing a low light quantity object in the visible region using a double magnification lens system having an F number of 1,2. It relates to a lens system and an imaging device.
일반적으로 카메라 렌즈에도 망원렌즈, 광각렌즈 등 여러 종류의 렌즈가 있고 이러한 렌즈들도 F수에 따라 서로 구분된다.In general, there are many types of lenses in the camera lens, such as telephoto lens, wide-angle lens, these lenses are also distinguished from each other by the number of F.
또한, F수는 카메라의 밝기를 결정짓는 수치로써 렌즈계에 입사되는 광량을 결정하는 조리개의 직경(R)과 상기 렌즈계의 초점거리(f)의 비(f/d)로 나타내는데 F수가 작을수록 밝은 렌즈계라 한다.In addition, the F number is a numerical value that determines the brightness of the camera and is expressed as the ratio (f / d) of the diameter R of the aperture that determines the amount of light incident on the lens system and the focal length f of the lens system. It is called a lens system.
종래의 카메라 렌즈계들 중 F수가 1인 카메라 렌즈계는 보편화되어 있지 않고, F수가 1.25인 렌즈계가 가장 밝은 렌즈계로 사용되고 있는 실정이다.Among the conventional camera lens systems, the F lens of the camera lens system is not common, and the F lens of 1.25 is used as the brightest lens system.
또한, F수가 2 이상인 카메라 렌즈계의 경우 설계시에 광학적인 보정작업이 수월하고 제작이 용이한 반면 밝기가 떨어지기 때문에 생명체 내의 바이오 포톤과 같은 저광량 물체에 대한 촬영시에 셔터의 노출시간을 길게 하고 냉각 CCD(Charge Coupled Device)를 사용하더라도 필요한 영상을 획득하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, in the case of a camera lens system having an F number of 2 or more, optical correction is easy and easy to manufacture at the time of design, but the brightness is low. Therefore, the exposure time of the shutter is extended when shooting low-light objects such as biophotons in living organisms. And even using a cooling CCD (Charge Coupled Device) there was a problem that it is difficult to obtain the required image.
또한, 단배율로 광학계를 구성할 경우 물체를 하나의 배율로 밖에 촬영할 수 없으므로 배율을 높여 물체를 확대해 보기 위해서는 다른 배율을 가지는 카메라 렌즈계를 사용해야 하는 문제점이 있었다.In addition, when the optical system is configured with a single magnification, an object may be photographed with only one magnification, and thus there is a problem in that a camera lens system having a different magnification should be used to enlarge the magnification of the object.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 저 광량 물체를 효과적으로 촬영하기 위한 F수가 1인 렌즈계를 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a lens system having an F number of 1 for effectively photographing a low light quantity object.
또한, 본 발명의 목적은 저 광량 물체를 1배율 또는 2배율 즉, 양배율로 촬영할 수 있는 렌즈계를 제공하는 데 있다. It is also an object of the present invention to provide a lens system capable of photographing a low light quantity object at one or two times the magnification.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 렌즈계는 다수개의 렌즈로 이루어지는 렌즈계에 있어서, 상기 렌즈계는 제 1 렌즈계를 포함하며, 상기 제 1 렌즈계는 관측물체로부터 순차로 제 1 양볼록 렌즈, 제 1 메니스커스 렌즈, 제 1 양오목 렌즈, 제 2 메니스커스 렌즈, 제 3 메니스커스 렌즈, 제 2 양볼록 렌즈, 제 3 양볼록 렌즈, 제 4 양볼록 렌즈, 제 5 양볼록 렌즈 및 제 2 양오목 렌즈를 포함한다.The lens system of the present invention for achieving the above object is a lens system consisting of a plurality of lenses, the lens system comprises a first lens system, the first lens system is a first biconvex lens, a first me A varnish lens, a first biconvex lens, a second meniscus lens, a third meniscus lens, a second biconvex lens, a third biconvex lens, a fourth biconvex lens, a fifth biconvex lens and a second biconvex lens Includes a diorama lens.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 렌즈들 각각은 아래의 표를 만족한다.In a preferred embodiment, each of the lenses satisfies the table below.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 렌즈들은 아래의 표를 만족하며 서로 떨어져 있다.In a preferred embodiment, the lenses are spaced apart from each other by satisfying the table below.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 메니스커스 렌즈와 제 3 메니스커스 렌즈 사이에 구비되며 입사되는 광량을 조절하는 조리개를 포함한다.In a preferred embodiment, it comprises a stop provided between the second meniscus lens and the third meniscus lens and for controlling the amount of incident light.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 조리개의 직경은 38.8mm인 것으로 구비된다.In a preferred embodiment, the diameter of the stop is provided to be 38.8mm.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 렌즈계는 상기 제 1 렌즈계의 전면부에 구비되는 제 2 렌즈계를 포함하며, 상기 제 2 렌즈계는 관측물체로부터 순차로 제 3 양오목 렌즈, 제 4 메니스커스 렌즈, 제 5 메니스커스 렌즈, 제 6 메니스커스 렌즈, 제 7 메니스커스 렌즈 및 제 4 양오목 렌즈를 포함한다.In a preferred embodiment, the lens system includes a second lens system provided in the front portion of the first lens system, the second lens system is a third diorama lens, a fourth meniscus lens, a first lens A fifth meniscus lens, a sixth meniscus lens, a seventh meniscus lens, and a fourth calico lens.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 렌즈들 각각은 아래의 표를 만족한다.In a preferred embodiment, each of the lenses satisfies the table below.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 렌즈들은 아래의 표를 만족하며 서로 떨어져 있다.In a preferred embodiment, the lenses are spaced apart from each other by satisfying the table below.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 촬영장치는 광축 상에 배열되는 다수개의 렌즈들로 이루어지는 렌즈계, 상기 렌즈계를 수용하는 하우징 및 상기 렌즈계를 통해 입사된 영상을 획득하는 이미지 센서를 포함하며, 상기 렌즈계는 관측물체로부터 순차로 제 1 양볼록 렌즈, 제 1 메니스커스 렌즈, 제 1 양오목 렌즈, 제 2 메니스커스 렌즈, 제 3 메니스커스 렌즈, 제 2 양볼록 렌즈, 제 3 양볼록 렌즈, 제 4 양볼록 렌즈, 제 5 양볼록 렌즈 및 제 2 양오목 렌즈를 포함하며 상기 렌즈들은 아래의 표를 만족한다.According to an embodiment of the present invention, a photographing apparatus includes a lens system including a plurality of lenses arranged on an optical axis, a housing for accommodating the lens system, and an image sensor for obtaining an image incident through the lens system. The lens system may include a first biconvex lens, a first meniscus lens, a first biscuit lens, a second meniscus lens, a third meniscus lens, and a second biconvex lens sequentially from an observation object. And a third biconvex lens, a fourth biconvex lens, a fifth biconvex lens, and a second biconvex lens, the lenses satisfy the table below.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에의 다른 실시예에 따른 촬영장치는 광축 상에 배열되는 다수개의 렌즈들로 이루어지는 렌즈계, 상기 렌즈계를 수용하는 하우징 및 상기 렌즈계를 통해 입사된 영상을 획득하는 이미지 센서를 포함하며, 상기 렌즈계는 관측물체로부터 순차로 제 3 양오목 렌즈, 제 4 메니스커스 렌즈, 제 5 메니스커스 렌즈, 제 6 메니스커스 렌즈, 제 7 메니스커스 렌즈, 제 4 양오목 렌즈, 제 1 양볼록 렌즈, 제 1 메니스커스 렌즈, 제 1 양오목 렌즈, 제 2 메니스커스 렌즈, 제 3 메니스커스 렌즈, 제 2 양볼록 렌즈, 제 3 양볼록 렌즈, 제 4 양볼록 렌즈, 제 5 양볼록 렌즈 및 제 2 양오목 렌즈를 포함하며 상기 렌즈들은 아래의 표를 만족한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a photographing apparatus including a lens system including a plurality of lenses arranged on an optical axis, a housing accommodating the lens system, and an image for obtaining an image incident through the lens system. A sensor, wherein the lens system comprises a third amphipathic lens, a fourth meniscus lens, a fifth meniscus lens, a sixth meniscus lens, a seventh meniscus lens, and a fourth quantity Concave lens, first biconvex lens, first meniscus lens, first biscuit lens, second meniscus lens, third meniscus lens, second biconvex lens, third biconvex lens, fourth A biconvex lens, a fifth biconvex lens and a second biconvex lens are included and the lenses satisfy the table below.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈계를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a lens system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈계는 F수가 1이고 배율이 1인 제 1 렌즈계(100)를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 제 1 렌즈계(100)는 관측물체로부터 1 양볼록 렌즈(101), 제 1 메니스커스 렌즈(102), 제 1 양오목 렌즈(103), 제 2 메니스커스 렌즈(104), 제 3 메니스커스 렌즈(105), 제 2 양볼록 렌 즈(106), 제 3 양볼록 렌즈(107), 제 4 양볼록 렌즈(108), 제 5 양볼록 렌즈(109) 및 제 2 양오목 렌즈(110)로 순차적으로 나열된다.Referring to FIG. 1, a lens system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
또한, 상기 제 1 렌즈계(100)의 렌즈들의 곡률반경(C), 두께(T), 직경(R) 및 재질은 아래의 표를 만족한다.In addition, the curvature radius (C), thickness (T), diameter (R) and materials of the lenses of the
또한, 상기 곡률반경(C)중 Ci(i=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19)는 렌즈의 광 입사면 곡률반경을 나타내고 Cj(j=2,4,6,8,10,12,14,16,18,20)는 렌즈의 광 출사면 곡률반경을 나타낸다.Further, among the curvature radii C, Ci (i = 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19) represents the radius of curvature of the light incident surface of the lens and Cj (j = 2,4 , 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, and 20 represent the radius of curvature of the light exit surface of the lens.
또한, 상기 제 1 렌즈계(100)는 하우징(미도시)에 수용되고 상기 제 2 메니스커스 렌즈(104)와 상기 제 3 메니스커스 렌즈(105) 사이에 상기 렌즈계에 입사되는 광량을 조절하는 조리개(400)가 구비되고 상기 제 2 양오목 렌즈(110)에서 출사되는 빛을 획득하는 이미지 센서(300)를 구비하여 촬영장치를 구성한다.In addition, the
또한, 상기 이미지 센서(300)는 저 광량의 빛을 효과적으로 획득할 수 있는 냉각 CCD(Charge Coupled Device)로 구비된다. 그러나 일반 CCD나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)로 구비될 수도 있다.In addition, the
따라서, 주위 온도에 의해 발생하는 CCD자체의 암전류 등 잡음을 최소화할 수 있다.Therefore, the noise such as the dark current of the CCD itself generated by the ambient temperature can be minimized.
또한, 바람직하게는 상기 조리개(400)의 직경이 38.8mm로 구비된다. 그러나 상기 조리개(400)의 직경은 상기 조리개(400)를 최대 개방하였을 때, 상기 제 2 메니스커스 렌즈(104)에서 출사되는 빛을 모두 통과시킬 수 있으면 충분하다.In addition, preferably the diameter of the
또한, 상기 하우징(미도시)은 아래의 표와 같이 상기 제 1 렌즈계(100)의 렌즈들을 일정한 거리를 유지하며 위치시킬 수 있는 간격 유지 수단(미도시)을 포함한다. 또한, 상기 간격 유지 수단(미도시)는 예를 들면 브라켓(bracket) 등으로 구비될 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 하우징(미도시) 내부는 밀봉되고 상기 렌즈계를 통과하는 빛이 잘 통과할 수 있도록 가스가 충진된다.In addition, the housing (not shown) includes a gap maintaining means (not shown) that can position the lenses of the
즉, 상기 제 1 양볼록 렌즈(101)로 물체에서 투과, 반사하거나 발광하는 빛이 입사되고 상기 빛이 순차적으로 상기 렌즈들을 통과하여 상기 제 2 양오목 렌즈(110)에서 출사되고, 상기 출사되는 빛을 이미지 센서(300)가 획득하여 디지털 이미지화하여 촬영하게 되는 것이다.That is, light that transmits, reflects, or emits light from an object is incident to the first
또한, 상기 제 1 렌즈계(100)는 초점거리와 조리개 직경이 같아져 F수는 1이고 배율도 1이 된다.In addition, the
따라서 상기 제 1 렌즈계(100)를 이용하여 생체 바이오 포톤과 같은 저 광량의 빛을 효과적으로 획득할 수 있다.Therefore, light of a low amount of light such as a bio biophoton may be effectively obtained using the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈계를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a lens system according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈계는 상기 제 1 렌즈계(100)의 전면에 제 2 렌즈계(200)를 결합하여 이루어진다.The lens system according to another exemplary embodiment of the present invention is formed by coupling the
이하에서는 도 1에서의 구성요소와 동일한 구성요소의 설명에 대해서는 생략하기로 한다.Hereinafter, descriptions of the same components as those in FIG. 1 will be omitted.
상기 제 2 렌즈계(200)는 관측물체로부터 순차로 제 3 양오목 렌즈(201), 제 4 메니스커스 렌즈(202), 제 5 메니스커스 렌즈(203), 제 6 메니스커스 렌즈(204), 제 7 메니스커스 렌즈(205) 및 제 4 양오목 렌즈(206)를 구비한다.The
또한, 상기 제 2 렌즈계(200)의 렌즈들의 곡률반경(C), 두께(T), 직경(R) 및 재질은 아래의 표를 만족한다. In addition, the curvature radius (C), thickness (T), diameter (R) and materials of the lenses of the
또한, 상기 곡률반경(C) 중 Ci(i=21,23,25,27,29,31)는 렌즈의 광 입사면 곡 률반경을 나타내고 Cj(j=22,24,26,28,30,32)는 렌즈의 광 출사면 곡률반경을 나타낸다.Further, among the curvature radii C, Ci (i = 21, 23, 25, 27, 29, 31) represents the radius of curvature of the light incident surface of the lens, and Cj (j = 22, 24, 26, 28, 30, 32 shows the radius of curvature of the light exit surface of the lens.
또한, 상기 제 2 렌즈계(200)는 하우징(미도시)에 수용되고 상기 제 2 렌즈계(200)를 수용한 하우징은 제 1 렌즈계(100)를 수용한 하우징과 결합한다.In addition, the
바람직하게는 상기 제 2 렌즈계(200)의 광축과 상기 제 1 렌즈계(100)의 광축이 일치하도록 주의하여 결합한다.Preferably, the optical axis of the
또한, 상기 제 2 렌즈계(200)는 아래의 표를 만족하면서 서로 일정한 거리를 유지하며 하우징에 수용된다.In addition, the
즉, 빛이 순차적으로 상기 제 2 렌즈계(200)를 통과하고 제 1 렌즈계(100)를 통과한 후 상기 이미지 센서(300)에 의해 영상이 획득되는 것이다.That is, after light sequentially passes through the
따라서, 상기 제 1 렌즈계(100)에 상기 제 2 렌즈계를 결합함으로써 F수가 2이고 배율이 2인 렌즈계를 제작할 수 있다.Accordingly, by combining the second lens system with the
이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, the configuration and operation of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described, for example, and various changes and modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. .
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 생물체 내부에서 자체 발광하는 바이오 포톤 등 저 광량 물체를 효과적으로 촬영하기 위한 F수가 1인 제 1 렌즈계 및 상기 제 1 렌즈계를 구비하는 촬영장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a first lens system having an F number of 1 and an imaging device including the first lens system for effectively capturing a low light quantity object such as a bio photon that emits light within itself. have.
또한, 상기 제 1 렌즈계에 제 2 렌즈계를 결합하여 F수가 2이고 배율이 2인 렌즈계를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, by combining the second lens system with the first lens system has an effect that can provide a lens system having a F number of 2 and a magnification of 2.
또한, 상기 렌즈계는 제 1 렌즈계를 이용한 1배율 촬영 또는 상기 제 1 렌즈계에 제 2 렌즈계를 결합하여 촬영하는 2배율 촬영을 할 수 있으므로 양배율의 렌즈계를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the lens system can perform a 1x magnification photographing using a first lens system or a 2x magnification photographing by combining a second lens system with the first lens system, thereby providing a double magnification lens system.
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