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KR101670136B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

촬상 광학계 Download PDF

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KR101670136B1
KR101670136B1 KR1020140150719A KR20140150719A KR101670136B1 KR 101670136 B1 KR101670136 B1 KR 101670136B1 KR 1020140150719 A KR1020140150719 A KR 1020140150719A KR 20140150719 A KR20140150719 A KR 20140150719A KR 101670136 B1 KR101670136 B1 KR 101670136B1
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paraxial area
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object side
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제1 렌즈; 굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제2 렌즈; 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및 굴절력을 갖는 제5 렌즈;를 배치하고, 상기 제1 렌즈의 아베수를 v1이라 할 때, 30 < v1 < 50을 만족하도록 하여 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화하며, 온도변화에도 MTF성능을 유지시키고, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있다. 또한, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 넓은 화각 및 고해상도를 구현할 수 있다.

Description

촬상 광학계{Optical system}
본 발명은 촬상 광학계에 관한 것이다.
최근의 휴대 단말기는 화상 통화 및 사진 촬영이 가능하도록 카메라를 구비하고 있다. 아울러, 휴대 단말기에서 카메라가 차지하는 기능이 점차 커지면서, 휴대 단말기용 카메라의 고해상도 및 고성능화에 대한 요구가 점차 커지고 있다.
그런데 휴대용 단말기는 점차 소형화 또는 경량화되는 추세이므로, 고해상도 및 고성능의 카메라를 구현하는데 한계가 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 카메라의 렌즈를 유리보다 가벼운 플라스틱 재질로 제작하고 있으며, 고해상도의 구현을 위해 5매 이상의 렌즈로 렌즈 모듈을 구성하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 고해상도를 구현할 수 있고, 넓은 화각을 가진 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
또한, 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화하며, 온도변화에도 MTF성능을 유지시키고, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있는 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제1 렌즈; 굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제2 렌즈; 굴절력을 갖는 제3 렌즈; 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및 굴절력을 갖는 제5 렌즈;를 배치하고, 상기 제1 렌즈의 아베수를 v1이라 할 때, 30 < v1 < 50을 만족하도록 하여 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화하며, 온도변화에도 MTF성능을 유지시키고, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있다. 또한, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 넓은 화각 및 고해상도를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에 의하면, 수차 개선 효과를 향상시킴과 아울러 넓은 화각 및 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화하며, 온도변화에도 MTF성능을 유지시키고, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 4는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 7은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 8은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이고,
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이고,
도 10은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이고,
도 11은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈 특성을 나타낸 표이고,
도 12는 도 9에 도시된 촬상 광학계의 각 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
이하의 렌즈 구성도에서 렌즈의 두께, 크기 및 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시되었으며, 특히 렌즈 구성도에서 제시된 구면 또는 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 제1 렌즈는 물체측에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5 렌즈는 상측에 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
또한, 앞쪽이라 함은 촬상 광학계에서 물체측에 가까운 쪽을 의미하고, 뒤쪽이라 함은 촬상 광학계에서 이미지 센서 또는 상측에 가까운 쪽을 의미한다. 또한, 각각의 렌즈에서 제1 면은 물체 측에 가까운 면(또는, 물체측 면)을 의미하고, 제2 면은 상측에 가까운 면(또는, 상측 면)을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름, 두께 등에 대한 수치는 모두 ㎜ 단위이다.
또한, 근축 영역(Paraxial Region)이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미하며, 예를 들어, 광축으로부터 광선이 떨어지는 거리가 0인 영역을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 5매의 렌즈를 포함한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계가 5매의 렌즈로만 구성되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 광량을 조절하기 위한 조리개를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 간격 유지 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 상기 제1 렌즈는 유리 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 제1 렌즈는 물체측 면과 상측 면 중 적어도 하나가 비구면일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 비구면을 가진다. 또한, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
즉, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 여기서, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112014105346693-pat00001
상기 수학식 1에서 c는 렌즈의 정점에서의 곡률(곡률 반지름의 역수)이고, K는 코닉 상수이고, Y는 광축에 수직인 방향으로의 거리를 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ F는 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를 나타낸다.
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 구성된 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 정/부/정/부/정의 굴절력을 가진다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계는 수차 개선을 통해 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 아울러, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 상기 제1 렌즈를 유리 재질로 사용함으로써 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈를 유리 재질을 사용하여 온도변화에도 MTF성능을 유지시킬 수 있으며, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 1을 만족한다.
[조건식 1]
30 < v1 < 50
조건식 1에서 v1은 상기 제1 렌즈의 아베수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 2를 만족한다.
[조건식 2]
f5/f1 > 0.3
조건식 2에서 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, f5는 상기 제5 렌즈의 초점거리이다.
조건식 2의 범위를 벗어나는 경우에는 상기 제5 렌즈의 굴절력이 상대적으로 강해지므로 이미지의 주변부 해상력 성능 확보가 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 3을 만족한다.
[조건식 3]
-20 < v1-v3 < -5
조건식 3에서 v1은 상기 제1 렌즈의 아베수, v3은 상기 제3 렌즈의 아베수이다.
조건식 3의 범위를 벗어나는 경우에는 색수차 보정이 어려워져서 고해상력 구현이 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 4를 만족한다.
[조건식 4]
Th2/Th5 < 0.4
조건식 4에서 Th2는 상기 제2 렌즈의 근축 영역에서의 두께, Th5는 상기 제5 렌즈의 근축 영역에서의 두께이다.
조건식 4의 범위를 벗어나는 경우에는, 근거리 물체를 촬영할 때 수차 보정이 어려워져서 고해상력 구현이 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 5를 만족한다.
[조건식 5]
1.0 < OAL/EFL < 2.0
조건식 5에서 OAL은 상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리, EFL은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 5의 범위를 벗어나는 경우에는 촬상 광학계의 화각이 좁아지게 되고, 슬림한 촬상 광학계를 구현하기 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 6을 만족한다.
[조건식 6]
0.2 < Th5/EFL < 0.4
조건식 6에서 Th5는 상기 제5 렌즈의 근축 영역에서의 두께, EFL은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리이다.
조건식 6의 범위를 벗어나는 경우에는 왜곡수차가 커지는 문제가 있고, 상면만곡으로 인한 이미지의 주변부 해상력 성능 확보가 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 7을 만족한다.
[조건식 7]
1.70 < n1 < 2.10
조건식 7에서 n1은 상기 제1 렌즈의 굴절률이다.
조건식 7의 범위를 벗어나는 경우에는 색수차 보정이 어려워져서 고해상력 구현이 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 8을 만족한다.
[조건식 8]
0.5 < r1/EFL < 0.7
조건식 8에서 r1은 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경, EFL은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 9를 만족한다.
[조건식 9]
0.5 < EFL/f1 < 1.2
조건식 9에서 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, EFL은 상기 제1 렌즈 내지 기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 10을 만족한다.
[조건식 10]
1 < f1/f3 < 2.5
조건식 10에서 f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈의 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 11을 만족한다.
[조건식 11]
0.8 < EFL/f1 + |EFL/f2| < 1.9
조건식 11에서 EFL은 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리, f1은 상기 제1 렌즈의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈의 초점거리이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 조건식 12를 만족한다.
[조건식 12]
75 < FOV < 90
조건식 12에서 FOV는 상기 촬상 광학계의 화각이다. 여기서, 상기 촬상 광학계의 화각의 단위는 Degree이다.
다음에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 설명한다.
상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제1 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제1 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제1 렌즈의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제1 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제2 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 부연 설명하면, 상기 제2 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제3 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제3 렌즈의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
또한, 상기 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제3 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제3 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 부연 설명하면, 상기 제4 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 상기 제4 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제4 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 상기 제5 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 부연 설명하면, 상기 제5 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 상기 제5 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
상기 제5 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 어느 한 면에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈의 제2 면은 근축 영역에서 오목하다가 가장자리로 갈수록 볼록한 형상일 수 있다.
여기서, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 조리개가 배치될 수 있으며, 이에 따라 각 렌즈의 디센터(Decenter, 각 렌즈의 광축이 일치하지 않는 현상) 공차에 대한 민감도를 줄일 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈를 유지 재질을 사용함으로써 고온 및 저온에서의 해상력 저하를 최소화할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈를 유리 재질을 사용하여 온도변화에도 MTF성능을 유지시킬 수 있으며, 포커싱 위치 변화를 최소화시킬 수 있다.
또한, 위와 같이 구성된 촬상 광학계는 다수의 렌즈가 수차 보정 기능을 수행하므로 수차 개선 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 차단 필터(160) 및 이미지 센서(170)를 더 포함할 수 있다.
표 1에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(110)의 초점거리(f1)는 3.053 ㎜, 상기 제2 렌즈(120)의 초점거리(f2)는 -4.726 ㎜, 상기 제3 렌즈(130)의 초점거리(f3)는 2.836 ㎜, 상기 제4 렌즈(140)의 초점거리(f4)는 -4.188 ㎜, 상기 제5 렌즈(150)의 초점거리(f5)는 16.230 ㎜, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(EFL)는 3.42 mm이다.
또한, 상기 제1 렌즈(110)의 아베수(v1)은 49.2이고, f5/f1은 5.315226, v1-v3는 -6.9, Th2/Th5는 0.27, OAL/EFL은 1.4157149, Th5/f는 0.292, 상기 제1 렌즈(110)의 굴절률(n1)은 1.743, r1/EFL은 0.5932105, EFL/f1은 1.1200328, f1/f3은 1.0768419, EFL/f1+|EFL/f2|은 1.8436945이다.
Figure 112014105346693-pat00002
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 3과 같다.
본 발명의 제1 실시예에서, 상기 제1 렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제1 렌즈(110)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(120)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제2 렌즈(120)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제3 렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(140)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(140)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제5 렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(150)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(150)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 상기 제5 렌즈(150)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(110) 내지 상기 제5 렌즈(150)의 각 면은 도 4에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
그리고, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(110)와 상기 제2 렌즈(120)사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220), 제3 렌즈(230), 제4 렌즈(240) 및 제5 렌즈(250)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 차단 필터(260) 및 이미지 센서(270)를 더 포함할 수 있다.
표 2에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(210)의 초점거리(f1)는 3.108 ㎜, 상기 제2 렌즈(220)의 초점거리(f2)는 -4.968 ㎜, 상기 제3 렌즈(230)의 초점거리(f3)는 3.029 ㎜, 상기 제4 렌즈(240)의 초점거리(f4)는 -5.079 ㎜, 상기 제5 렌즈(250)의 초점거리(f5)는 22.884 ㎜, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(EFL)는 3.42 mm이다.
또한, 상기 제1 렌즈(210)의 아베수(v1)은 49.2이고, f5/f1은 7.3618404, v1-v3는 -6.9, Th2/Th5는 0.3, OAL/EFL은 1.4390405, Th5/f는 0.292, 상기 제1 렌즈(210)의 굴절률(n1)은 1.743, r1/EFL은 0.6913325, EFL/f1은 1.1002364, f1/f3은 1.0260681, EFL/f1+|EFL/f2|은 1.788605이다.
Figure 112014105346693-pat00003
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 7과 같다.
본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(210)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제2 렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(220)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제2 렌즈(220)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
상기 제3 렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(230)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제3 렌즈(230)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제4 렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(240)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(240)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
상기 제5 렌즈(250)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(250)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(250)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다. 또한, 상기 제5 렌즈(250)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(210) 내지 상기 제5 렌즈(250)의 각 면은 도 8에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
그리고, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(210)와 상기 제2 렌즈(220) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(310), 제2 렌즈(320), 제3 렌즈(330), 제4 렌즈(340) 및 제5 렌즈(350)를 구비하는 광학계를 포함하고, 조리개, 적외선 차단 필터(360) 및 이미지 센서(370)를 더 포함할 수 있다.
표 3에 나타난 바와 같이, 상기 제1 렌즈(310)의 초점거리(f1)는 5.354 ㎜, 상기 제2 렌즈(320)의 초점거리(f2)는 -10.768 ㎜, 상기 제3 렌즈(330)의 초점거리(f3)는 2.183 ㎜, 상기 제4 렌즈(340)의 초점거리(f4)는 -4.343 ㎜, 상기 제5 렌즈(350)의 초점거리(f5)는 17.154 ㎜, 상기 촬상 광학계의 전체 초점거리(EFL)는 3.05 mm이다.
또한, 상기 제1 렌즈(310)의 아베수(v1)은 44.9이고, f5/f1은 3.2040098, v1-v3는 -11.2, Th2/Th5는 0.247, OAL/EFL은 1.5071724, Th5/f는 0.332, 상기 제1 렌즈(310)의 굴절률(n1)은 1.744, r1/EFL은 0.6039019, EFL/f1은 0.5696767, f1/f3은 2.452596, EFL/f1+|EFL/f2|은 0.8529201이다.
Figure 112014105346693-pat00004
여기서, 각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius), 렌즈의 두께 또는 렌즈들 간의 거리(Thickness), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))는 도 11과 같다.
본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제1 렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(310)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제3 렌즈(310)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제2 렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(320)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제2 렌즈(320)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
상기 제3 렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(330)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제4 렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 상측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(340)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 상기 제4 렌즈(340)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
상기 제5 렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상이다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(350)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(350)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 상기 제5 렌즈(350)는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나에 적어도 하나의 변곡점이 형성된다.
한편, 상기 제1 렌즈(310) 내지 상기 제5 렌즈(350)의 각 면은 도 12에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다.
그리고, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(310)와 상기 제2 렌즈(320)사이에 배치될 수 있다.
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 10에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
110, 210, 310: 제1 렌즈
120, 220, 320: 제2 렌즈
130, 230, 330: 제3 렌즈
140, 240, 340: 제4 렌즈
150, 250, 350: 제5 렌즈
160, 260, 360: 적외선 차단 필터
170, 270, 370: 이미지 센서

Claims (35)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제1 렌즈;
    굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제2 렌즈;
    굴절력을 갖는 제3 렌즈;
    굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    굴절력을 갖는 제5 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈의 아베수를 v1이라 할 때,
    30 < v1 < 50을 만족하고,
    상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1, 상기 제5 렌즈의 초점거리를 f5라 할 때,
    f5/f1 > 0.3을 만족하는 촬상 광학계.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 아베수를 v3라 할 때,
    -20 < v1-v3 < -5를 만족하는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 근축 영역에서의 두께를 Th2, 상기 제5 렌즈의 근축 영역에서의 두께를 Th5라 할 때,
    Th2/Th5 < 0.4를 만족하는 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서;를 더 포함하고,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면부터 상기 이미지 센서의 상면까지의 거리를 OAL, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리를 EFL이라 할 때,
    1.0 < OAL/EFL < 2.0을 만족하는 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 근축 영역에서의 두께를 Th5, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리를 EFL이라 할 때,
    0.2 < Th5/EFL < 0.4를 만족하는 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절률을 n1이라 할 때,
    1.70 < n1 < 2.10을 만족하는 촬상 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률반경을 r1, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리를 EFL이라 할 때,
    0.5 < r1/EFL < 0.7을 만족하는 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리를 EFL이라 할 때,
    0.5 < EFL/f1 < 1.2을 만족하는 촬상 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1, 상기 제3 렌즈의 초점거리를 f3이라 할 때,
    1 < f1/f3 < 2.5를 만족하는 촬상 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 초점거리를 f1, 상기 제2 렌즈의 초점거리를 f2, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈로 이루어지는 광학계의 전체 초점거리를 EFL이라 할 때,
    0.8 < EFL/f1 + |EFL/f2| < 1.9를 만족하는 촬상 광학계.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 광학계의 화각을 FOV라 할 때,
    75 < FOV < 90을 만족하는 촬상 광학계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 상측 면은 근축 영역에서 오목한 촬상 광학계.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 상측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 상측 면은 근축 영역에서 오목한 촬상 광학계.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 물체측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 물체측 면은 근축 영역에서 오목한 촬상 광학계.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 상측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물체측 면은 근축 영역에서 오목한 촬상 광학계.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 상측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체측 면은 근축 영역에서 볼록한 촬상 광학계.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체측 면 및 상측 면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 변곡점을 가지는 촬상 광학계.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면 및 상측 면 중 적어도 하나는 비구면인 촬상 광학계.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 조리개가 배치되는 촬상 광학계.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 유리 재질인 촬상 광학계.
  32. 물체측으로부터 순서대로,
    굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제2 렌즈;
    굴절력을 갖는 제3 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈의 굴절률을 n1이라 할 때,
    1.70 < n1 < 2.10을 만족하는 촬상 광학계.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 아베수를 v1이라 할 때,
    30 < v1 < 50을 만족하는 촬상 광학계.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 유리 재질인 촬상 광학계.
  35. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제2 렌즈;
    굴절력을 갖고, 근축 영역에서 물체측 면이 볼록한 제3 렌즈;
    굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    정의 굴절력을 갖고, 근축 영역에서 상측 면이 오목한 제5 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈의 아베수를 v1이라 할 때,
    30 < v1 < 50을 만족하는 촬상 광학계.
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