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KR102776273B1 - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR102776273B1
KR102776273B1 KR1020190093864A KR20190093864A KR102776273B1 KR 102776273 B1 KR102776273 B1 KR 102776273B1 KR 1020190093864 A KR1020190093864 A KR 1020190093864A KR 20190093864 A KR20190093864 A KR 20190093864A KR 102776273 B1 KR102776273 B1 KR 102776273B1
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edge
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 물체측으로부터 순차로 배치된, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 제2 렌즈; 제3 렌즈; 및 제4 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈는 근축 영역에서 각각 상기 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치되고, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 포함하는 렌즈부의 전체 초점거리(f) 및 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반(IMG HT)은, f/IMG HT > 4.9를 만족하며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경 및 상기 제2 렌즈의 물체측 면의 유효 반경은, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경보다 클 수 있다.

Description

촬상 광학계{Optical imaging 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.
특히, 망원 렌즈는 초점거리와 전장길이가 상대적으로 길기 때문에, 휴대용 단말기에 장착하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 좁은 화각을 구현하면서도 슬림한 촬상 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 물체측으로부터 순차로 배치된, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 제2 렌즈; 제3 렌즈; 및 제4 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈는 근축 영역에서 각각 상기 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치되고, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 포함하는 렌즈부의 전체 초점거리(f) 및 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반(IMG HT)은, f/IMG HT > 4.9를 만족하며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경 및 상기 제2 렌즈의 물체측 면의 유효 반경은, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 물체측으로부터 순차로 배치된, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 제2 렌즈; 제3 렌즈; 제4 렌즈; 및 제5 렌즈;를 포함하며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 근축 영역에서 각각 상기 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치되고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중 적어도 하나는 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이며, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 개구를 갖는 스페이서가 배치되고, 상기 스페이서의 상기 개구는 상기 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이며, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 렌즈부의 전체 초점거리(f) 및 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반(IMG HT)은, f/IMG HT > 4.9를 만족하고, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경(ER11)과, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경 중에서 최대값(ER_max)은, ER11/ER_max > 1.1을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계에 의하면, 좁은 화각을 가지면서도 슬림한 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 17 및 도 18은 도 16에 도시된 촬상 광학계의 수차 특성을 나타낸 곡선이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 개략적인 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 비원형인 렌즈의 개략적인 평면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 개략적인 사시도이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 렌즈의 평면도이다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 스페이서의 평면도이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스페이서의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스페이서의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 각각 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치될 수 있다.
일 예로, 촬상 광학계는 5매 또는 4매의 렌즈를 포함한다.
5매로 구성된 실시예에서, 제1 렌즈는 물체측(또는 반사부재)에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5 렌즈는 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
4매로 구성된 실시예에서, 제1 렌즈는 물체측(또는 반사부재)에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제4 렌즈는 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈를 의미한다.
또한, 각각의 렌즈에서 제1 면은 물체측에 가까운 면(또는, 물체측 면)을 의미하고, 제2 면은 상측에 가까운 면(또는, 상측 면)을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius of curvature), 두께(Thickness) 등에 대한 수치는 모두 ㎜ 단위이고, 각도의 단위는 Degree 이다.
아울러, 각 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 영역 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.
한편, 근축 영역(Paraxial Region)이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 5매의 렌즈를 포함한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 광학계는 4매의 렌즈를 포함한다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 포함한다.
그러나, 본 발명에 따른 촬상 광학계가 5매 또는 4매의 렌즈로만 구성되는 것은 아니며 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 촬상 광학계는 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재를 더 포함할 수 있다. 반사부재는 광 경로를 90° 변화시킬 수 있도록 구성된다. 일 예로, 반사부재는 미러 또는 프리즘일 수 있다.
반사부재는 복수의 렌즈보다 물체측에 가깝게 배치된다. 따라서, 본 명세서에서 물체측에 가장 가깝게 배치된 렌즈는 반사부재에 가장 가깝게 배치된 렌즈일 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단필터(이하, 필터라 함)를 더 포함할 수 있다. 필터는 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈(제5 렌즈 또는 제4 렌즈)와 이미지 센서 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 모든 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
촬상 광학계를 구성하는 복수의 렌즈 중에서 반사부재에 가장 가깝게 배치된 렌즈와 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈는 제1 플라스틱 재질로 구성되고, 나머지 렌즈는 제1 플라스틱 재질과 상이한 광학적 특성을 갖는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
일 예로, 5매의 렌즈로 구성된 촬상 광학계의 경우, 제1 렌즈는 제1 플라스틱 재질로 구성되고, 제2 렌즈 및 제4 렌즈는 제1 플라스틱 재질과 상이한 광학적 특성을 갖는 제2 플라스틱 재질로 구성되며, 제3 렌즈 및 제5 렌즈는 제1 및 제2 플라스틱 재질과 상이하고 또한 각각 서로 상이한 광학적 특성을 갖는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
4매의 렌즈로 구성된 촬상 광학계의 경우, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈는 모두 서로 상이한 광학적 특성을 갖는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
한편, 촬상 광학계의 적어도 일부의 렌즈는 비원형의 평면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나는 비원형으로 형성되고, 나머지 렌즈들은 원형으로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 촬상 광학계의 모든 렌즈가 비원형으로 형성되는 것도 가능하다.
비원형이라는 의미는, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트 이외의 영역에서 렌즈가 원형이 아니라는 것을 의미할 수 있다.
비원형인 렌즈는 4개의 측면을 갖고, 2개의 측면끼리 서로 마주보게 형성된다. 또한, 서로 마주보는 측면은 대응되는 형상이다.
예를 들어, 광축 방향에서 바라볼 때, 제1 렌즈의 제1 측면과 제2 측면은 원호(arc) 형상이고, 제3 측면과 제4 측면은 대체로 직선 형상이다(도 20 참조). 수지재의 이동통로인 게이트는 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
원형이라는 의미는, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트를 절단하여 일부가 잘린 형상을 포함하는 의미일 수 있다.
따라서, 원형인 렌즈는 수지재의 이동통로인 게이트를 절단하여 원의 일부가 잘린 형상일 수 있다.
촬상 광학계의 모든 렌즈는 광학부와 플랜지부를 포함하며, 이하에서는 도 19 및 도 20을 참조하여 비원형인 렌즈에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서 비원형인 렌즈는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)이며, 설명의 편의를 위하여 동일하거나 중복되는 제2 렌즈(L2)의 설명은 생략하고 제1 렌즈(L1)를 중심으로 설명하도록 한다.
광학부(10)는 제1 렌즈(L1)의 광학 성능이 발휘되는 부분일 수 있다. 일 예로, 피사체로부터 반사된 빛이 광학부(10)를 통과하며 굴절될 수 있다.
광학부(10)는 굴절력을 가질 수 있고, 비구면 형상을 가질 수 있다.
또한, 광학부(10)는 물체측 면(물체측을 향하는 면)과 상측 면(상측을 향하는 면)을 포함한다(도 20에는 물체측 면이 도시됨).
플랜지부(30)는 제1 렌즈(L1)를 다른 구성, 일 예로, 렌즈 배럴 또는 제2 렌즈(L2)에 고정하는 부분일 수 있다.
플랜지부(30)는 광학부(10)의 적어도 일부의 둘레에서 연장되며, 광학부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
광학부(10)와 플랜지부(30)는 비원형으로 형성된다. 예를 들어, 광학부(10)와 플랜지부(30)는 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다(도 19 및 20 참조). 이와는 달리 광학부(10)는 원형이고 플랜지부(30)가 비원형으로 형성되는 것도 가능하다.
광학부(10)는 제1 가장자리(11), 제2 가장자리(12), 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)를 포함하고, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 서로 마주보게 위치하며, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 서로 마주보게 위치한다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 원호(arc) 형상이고, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 대체로 직선 형상이다.
플랜지부(30)는 제1 플랜지부(31) 및 제2 플랜지부(32)를 포함하고, 제1 플랜지부(31)는 광학부(10)의 제1 가장자리(11)에서 연장되며, 제2 플랜지부(32)는 광학부(10)의 제2 가장자리(12)에서 연장된다.
광학부(10)의 제1 가장자리(11)는 제1 플랜지부(31)와 인접한 부분을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제2 가장자리(12)는 제2 플랜지부(32)와 인접한 부분을 의미할 수 있다.
광학부(10)의 제3 가장자리(13)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 일 측면을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제4 가장자리(14)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 타 측면을 의미할 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 플라스틱 재질로 제공되고, 금형을 통해 사출 성형된다. 여기서, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)의 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)는 사출 성형 후에 렌즈의 일부를 절단하여 형성한 것이 아니라, 사출 성형 단계에서 위와 같은 형상을 갖도록 제조된 것이다.
사출 성형 후에 렌즈의 일부를 제거하는 경우, 그 과정에서 렌즈에 가해지는 힘에 의해 렌즈가 변형될 우려가 있다. 렌즈가 변형되는 경우 렌즈의 광학 성능도 변화하게 되는 문제가 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)는, 사출 시에 제1 렌즈(L1)가 비원형으로 성형되므로, 제1 렌즈(L1)의 크기를 줄일 수 있으면서도 제1 렌즈(L1)의 성능 확보가 가능하게 된다.
본 실시예에서 비원형인 렌즈(즉, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2))는 다른 렌즈들(L3, L4, L5)보다 물체 측에 가깝게 배치된다. 또한, 비원형인 렌즈의 유효 반경은 다른 렌즈들의 유효 반경보다 크게 형성된다.
유효 반경(Effective aperture radius)이란 광이 실제로 통과하는 각 렌즈의 일면(물체측 면 및 상측 면)의 반지름을 의미한다. 즉, 유효 반경은 각 렌즈의 광학부의 반경을 의미한다.
한편, 제1 렌즈(L1)는 비원형이므로, 제1 렌즈(L1)의 유효 반경은 최대 유효 반경(광축을 지나면서 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결하는 직선의 절반)과 최소 유효 반경(광축을 지나면서 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)를 연결하는 직선의 절반)을 갖는다. 본 명세서에서 비원형인 렌즈의 유효 반경은 최대 유효 반경을 의미한다.
한편, 촬상 광학계는 자가 정렬 구조를 포함한다. 일 예로, 촬상 광학계는 적어도 일부의 렌즈가 상호 결합에 의해 광축이 정렬되는 구조를 포함한다.
제1 렌즈(L1)는 렌즈 배럴과 접촉하여 광축이 정렬되고, 나머지 렌즈들 중 적어도 하나는 인접한 렌즈와 결합하여 광축이 정렬된다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)는 서로 결합되어 광축이 정렬될 수 있다. 제1 렌즈(L1)의 상측 면의 플랜지부와 제2 렌즈(L2)의 물체측 면의 플랜지부에는 각각 요철 구조가 마련되며, 제1 렌즈(L1)의 요철 구조와 제2 렌즈(L2)의 요철 구조가 서로 결합되어 광축이 정렬될 수 있다.
복수의 렌즈는 각각 적어도 하나의 비구면을 가질 수 있다.
즉, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 여기서, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure 112019079203375-pat00001
수학식 1에서 c는 렌즈의 곡률(곡률 반지름의 역수)이고, K는 코닉 상수이고, Y는 렌즈의 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리를 나타낸다. 아울러, 상수 A ~ F는 비구면 계수를 의미한다. 그리고 Z는 렌즈의 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 거리를 나타낸다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈로 구성된 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 정/부/정/부/정의 굴절력을 가질 수 있다. 이와는 달리, 물체측으로부터 순서대로 정/부/정/정/정의 굴절력을 가질 수 있다.
한편, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈로 구성된 촬상 광학계는 물체측으로부터 순서대로 정/부/정/정의 굴절력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 아래의 조건식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
[조건식 1] f/IMG HT > 4.9
[조건식 2] 0.8 < TTL/f < 1.2
[조건식 3] 1.3 < TTL/BFL < 3.3
[조건식 4] 0.75 < f12/f < 4.5
[조건식 5] 3.8 < f/TD12 < 7
[조건식 6] ER11/ER_max > 1.1
[조건식 7] ER11/ER51 > 1.1
[조건식 8] ER21/ER_max > 1.0
[조건식 9] ER21/ER51 > 1.0
[조건식 10] CRA_max < 18
조건식들에서 IMG HT는 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반이고, TTL은 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축 상 거리이다.
f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, BFL은 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈의 상측 면으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축 상 거리이다.
f12는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 합성 초점거리이고, TD12는 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 제2 렌즈의 상측 면까지의 광축 상 거리이다.
ER11은 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경이고, ER21은 제2 렌즈의 물체측 면의 유효 반경이고, ER51은 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈의 물체측 면의 유효 반경이다.
ER_max는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경 중에서 최대값을 의미한다.
CRA_max는 주광선의 상면 입사각의 최대값이다.
다음에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 설명한다.
제1 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제1 렌즈의 제1 면과 제2 면은 볼록한 형상일 수 있다.
제1 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제2 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제2 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제2 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
제2 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제3 렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 아울러, 제3 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다. 또는, 제3 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
제3 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제4 렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다. 또는, 제4 렌즈는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 오목하고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
제4 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제5 렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
아울러, 제5 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제5 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
제5 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
한편, 제5 렌즈는 물체측 면 및 상측 면에 변곡점이 형성되지 않은 렌즈이다. 따라서, 제5 렌즈는 근축 영역 이외에서도 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
다음에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬상 광학계를 구성하는 제1 렌즈 내지 제4 렌즈를 설명한다.
제1 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 제1 렌즈는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제1 렌즈의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상일 수 있다.
제1 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제2 렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 아울러, 제2 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제2 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
제2 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제3 렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 아울러, 제3 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제3 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
제3 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
제4 렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 아울러, 제4 렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 부연 설명하면, 제4 렌즈의 제1 면은 근축 영역에서 볼록하고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상일 수 있다.
제4 렌즈는 제1 면 및 제2 면 중 적어도 한 면이 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈의 양면은 모두 비구면일 수 있다.
한편, 제4 렌즈는 물체측 면 및 상측 면에 변곡점이 형성되지 않은 렌즈이다. 따라서, 제4 렌즈는 근축 영역 이외에서도 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 다수의 렌즈가 수차 보정 기능을 수행하므로 수차 개선 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계는 망원비(TTL/f)가 0.8보다 크고, 1.2보다 작게 형성되므로, 망원 렌즈의 특징을 가지며, 좁은 화각을 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 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, 필터(160) 및 이미지 센서(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(110)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 1과 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리는 15.0027 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.500 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.100
S1 제1 렌즈 4.3621786 1.850 1.5315 55.66 2.720 6.314838
S2 -12.93311 0.030 2.529
S3 제2 렌즈 34.873195 1.250 1.6150 25.96 2.434 -5.09605
S4 2.859842 1.020 1.934
S5 제3 렌즈 4.0779478 0.650 1.6707 19.24 1.867 7.923147
S6 15.773482 0.030 1.832
S7 제4 렌즈 8.2367262 0.450 1.6150 25.96 1.812 -6.284906
S8 2.5915903 0.970 1.700
S9 제5 렌즈 3.238378 1.100 1.5441 56.11 1.800 10.835083
S10 6.2892061 5.670 1.788
S11 필터 Infinity 0.110 1.5167 64.17
S12 Infinity 1.848
S13 촬상면 Infinity 0.002
본 발명의 제1 실시예에서, 제1 렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(110)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(110)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(120)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(120)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(120)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(130)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(130)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제4 렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(140)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제5 렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(150)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제5 렌즈(150)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)의 각 면은 표 2에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(110) 내지 제5 렌즈(150)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4 S5
K -0.69940346 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.00098243 0.00228031 -0.00561997 -0.01357625 -0.00988319
B 0.00003611 -0.00002062 0.00075107 0.00075230 0.00132122
C -0.00000224 -0.00000190 -0.00006178 -0.00022469 -0.00018361
D 0.00000110 -0.00000181 0.00000262 0.00005148 -0.00001354
E -0.00000013 0.00000015 0.00000005 -0.00000524 0.00000825
S6 S7 S8 S9 S10
K 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A -0.01112538 -0.00928940 -0.02208945 -0.01176436 -0.00158719
B 0.00247984 -0.00002393 0.00034167 0.00047792 -0.00043485
C -0.00037494 0.00071974 0.00094533 0.00005094 0.00014364
D 0.00000356 -0.00018516 -0.00024060 0.00003078 0.00001034
E 0.00000721 0.00001249 0.00001173 -0.00000543 -0.00000172
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2 및 도 3에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 6을 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, 필터(260) 및 이미지 센서(270)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(210)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 3과 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리는 15 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.500 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.100
S1 제1 렌즈 4.2592383 2.000 1.5315 55.66 2.700 6.111269
S2 -11.91603 0.030 2.473
S3 제2 렌즈 15.742026 1.000 1.6150 25.96 2.360 -4.867794
S4 2.4729048 0.970 1.927
S5 제3 렌즈 4.1575729 0.580 1.6707 19.24 1.866 11.456635
S6 8.4283765 0.315 1.817
S7 제4 렌즈 -6.398984 1.200 1.6150 25.96 1.778 -14.64771
S8 -23.1652 0.205 1.747
S9 제5 렌즈 2.3606603 0.540 1.5441 56.11 1.800 20.653109
S10 2.7436757 6.180 1.772
S11 필터 Infinity 0.110 1.5167 64.17
S12 Infinity 1.847
S13 촬상면 Infinity 0.003
본 발명의 제2 실시예에서, 제1 렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(210)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(210)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(220)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(220)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(220)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(230)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(230)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제4 렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(240)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(250)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(250)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제5 렌즈(250)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(210) 내지 제5 렌즈(250)의 각 면은 표 4에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(210) 내지 제5 렌즈(250)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4 S5
K -0.65874613 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.00102323 0.00390175 -0.01045728 -0.02483569 -0.01455378
B 0.00005302 -0.00021123 0.00140151 0.00063187 0.00004749
C -0.00000137 -0.00001679 -0.00008255 0.00010758 0.00014122
D 0.00000015 0.00000123 -0.00000207 0.00000952 0.00010355
E -0.00000008 0.00000006 0.00000049 -0.00001105 -0.00002268
S6 S7 S8 S9 S10
K 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A -0.02362937 0.01763492 0.01700066 -0.03479587 -0.03057826
B 0.00402142 -0.00381016 -0.00292915 0.00033390 0.00220673
C -0.00041442 0.00087620 0.00069200 0.00089343 0.00021229
D 0.00005352 -0.00018259 -0.00004733 -0.00013588 -0.00002850
E -0.00001235 0.00001242 -0.00000513 -0.00000496 -0.00000284
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 5 및 도 6에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 7 내지 도 9를 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, 필터(360) 및 이미지 센서(370)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(310)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 5와 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리는 15 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.500 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.100
S1 제1 렌즈 3.8338273 1.713 1.5315 55.66 2.700 5.652708
S2 -12.25887 0.030 2.564
S3 제2 렌즈 44.04519 0.600 1.6150 25.96 2.437 -4.504441
S4 2.6149102 0.692 2.043
S5 제3 렌즈 3.6156811 0.635 1.6707 19.24 2.030 11.731138
S6 6.1517404 1.651 1.943
S7 제4 렌즈 -4.724285 0.873 1.6150 25.96 1.954 -25.41663
S8 -7.221338 0.551 2.060
S9 제5 렌즈 3.1264726 0.878 1.5441 56.11 2.244 32.665226
S10 3.4142292 0.721 2.164
S11 필터 Infinity 0.210 1.5167 64.17
S12 Infinity 6.425
S13 촬상면 Infinity 0.001
본 발명의 제3 실시예에서, 제1 렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(310)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(310)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(320)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(320)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(320)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(330)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(330)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제4 렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(340)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(350)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제5 렌즈(350)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(310) 내지 제5 렌즈(350)의 각 면은 도 표 6에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(310) 내지 제5 렌즈(350)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4 S5
K -0.84802901 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.00049155 0.00409512 -0.00254990 -0.01303451 -0.00959157
B 0.00013502 -0.00032480 0.00038632 0.00104549 0.00285694
C -0.00001219 -0.00002339 -0.00007401 -0.00041592 -0.00082408
D 0.00000153 0.00000366 0.00000378 0.00008901 0.00012491
E -0.00000016 -0.00000010 0.00000012 -0.00001150 -0.00000528
S6 S7 S8 S9 S10
K 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A -0.00855112 0.01921739 0.00939560 -0.02096455 -0.01743055
B 0.00352595 -0.00319561 -0.00055655 0.00124163 0.00083493
C -0.00115747 0.00023017 0.00004516 0.00028090 0.00032807
D 0.00017027 -0.00000425 0.00000762 -0.00005890 -0.00006638
E -0.00000622 -0.00000140 -0.00000201 0.00000271 0.00000382
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 8 및 도 9에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(410), 제2 렌즈(420), 제3 렌즈(430), 제4 렌즈(440) 및 제5 렌즈(450)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(460) 및 이미지 센서(470)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(410)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 7과 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리는 15 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.5 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.1
S1 제1 렌즈 4.3275887 1.919995918 1.5315 55.66 2.650 6.417136
S2 -14.24283 0.03 2.438
S3 제2 렌즈 24.003293 1.324753314 1.6150 25.96 2.323 -5.345015
S4 2.8504255 0.304478551 1.806
S5 제3 렌즈 4.1762363 0.518489229 1.6510 21.50 1.794 20.16047
S6 5.7942522 0.780509145 1.703
S7 제4 렌즈 -4.278197 1.014658069 1.6150 25.96 1.732 355.86708
S8 -4.577765 0.54918409 1.929
S9 제5 렌즈 4.5763314 0.920607 1.5441 56.11 2.015 122.96738
S10 4.5618452 0.705268963 2.021
S11 필터 Infinity 0.153103832 1.5167 64.17
S12 Infinity 6.776811177
S13 촬상면 Infinity 0.002141648
본 발명의 제4 실시예에서, 제1 렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(410)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(410)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(420)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(420)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(420)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(420)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(430)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(430)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(230)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제4 렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(440)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(450)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(450)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제5 렌즈(450)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(410) 내지 제5 렌즈(450)의 각 면은 표 8에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(410) 내지 제5 렌즈(450)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4 S5
K -0.70137171 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.00099425 0.00144742 -0.00361412 -0.00576326 -0.00061021
B 0.00000991 0.00000111 0.00026288 0.00010513 0.00252501
C 0.00000807 -0.00001645 -0.00002419 -0.00025228 -0.00098208
D -0.00000086 0.00000161 0.00000362 0.00001546 0.00009614
E 0.00000001 -0.00000003 -0.00000013 0.00000319 0.00000325
S6 S7 S8 S9 S10
K 0.00000000 0.00000000 -1.98086445 0.00000000 0.00000000
A -0.00141257 0.01071713 0.00047843 -0.01467572 -0.01218616
B 0.00435104 -0.00012423 -0.00033396 0.00025391 0.00023194
C -0.00153789 -0.00075069 -0.00024668 -0.00002615 0.00003185
D 0.00021735 0.00017268 0.00006244 0.00001984 0.00000099
E -0.00000601 -0.00001289 -0.00000472 -0.00000115 0.00000003
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 11 및 도 12에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 13 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(510), 제2 렌즈(520), 제3 렌즈(530), 제4 렌즈(540) 및 제5 렌즈(550)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(560) 및 이미지 센서(570)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(510)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제5 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 9와 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 14.9712 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.5 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.1
S1 제1 렌즈 4.6708423 1.89846332 1.5315 55.66 2.653 7.321103
S2 -21.20963 0.212169417 2.417
S3 제2 렌즈 23.99194 1.447475429 1.6150 25.96 2.261 -6.476088
S4 3.3601753 0.741853806 1.809
S5 제3 렌즈 -9.931184 0.59547026 1.6392 23.52 1.807 13.992913
S6 -4.841635 0.261488293 1.802
S7 제4 렌즈 -3.222737 0.671314943 1.6150 25.96 1.810 -18.16407
S8 -4.874588 0.114264479 1.962
S9 제5 렌즈 3.5284184 1.341138278 1.5441 56.11 2.050 26.366731
S10 4.0767714 1 1.972
S11 필터 Infinity 0.21 1.5167 64.17
S12 Infinity 7.003334369
S13 촬상면 Infinity 0.002867186
본 발명의 제5 실시예에서, 제1 렌즈(510)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(510)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(510)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(520)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(520)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(520)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(520)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(530)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(530)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 제3 렌즈(530)의 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
제4 렌즈(540)는 부의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(540)의 제1 면은 근축 영역에서 오목한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
제5 렌즈(550)는 정의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(550)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제5 렌즈(550)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)의 각 면은 표 10에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(510) 내지 제5 렌즈(550)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4 S5
K -0.59707661 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.00086594 0.00123613 -0.00425300 -0.00559248 0.00873119
B 0.00002209 -0.00013526 0.00008918 -0.00004613 -0.00225383
C 0.00000182 -0.00000604 0.00000097 0.00010802 0.00055094
D -0.00000048 0.00000108 0.00000134 -0.00000954 -0.00007255
E
S6 S7 S8 S9 S10
K 0.00000000 0.00000000 -2.62067569 0.00000000 0.00000000
A 0.00081187 0.00781721 0.00221061 -0.00870129 -0.00311062
B -0.00002159 0.00240840 0.00026360 -0.00064519 -0.00074027
C 0.00057616 -0.00048394 -0.00038910 0.00004601 0.00001898
D -0.00020034 -0.00005351 0.00005629 -0.00000207 0.00000729
E 0.00001563 0.00001289 -0.00000200 0.00000077 -0.00000007
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 14 및 도 15에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 16 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 촬상 광학계는 제1 렌즈(610), 제2 렌즈(620), 제3 렌즈(630) 및 제4 렌즈(640)를 구비하는 광학계를 포함하고, 필터(660) 및 이미지 센서(670)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(610)보다 물체측에 가깝게 배치되고, 광 경로를 변화시키는 반사면을 갖는 반사부재(R)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제6 실시예에서 반사부재(R)는 프리즘일 수 있으나, 미러로 제공되는 것도 가능하다.
각 렌즈의 렌즈 특성(곡률 반지름(Radius of curvature), 렌즈의 두께(Thickness) 또는 렌즈들 간의 거리(Distance), 굴절률(Index), 아베수(Abbe수))은 표 11과 같다.
한편, 촬상 광학계의 전체 초점거리(f)는 15 mm이다.
면 번호 비고 곡률 반경 두께 또는 거리 굴절률 아베수 유효 반경 초점 거리
프리즘 Infinity 4.5 1.7174 29.50
프리즘 Infinity 1.1
S1 제1 렌즈 4.7425281 1.865240228 1.5315 55.66 2.700 7.160411
S2 -17.46088 0.03 2.489
S3 제2 렌즈 18.579566 1.675941333 1.6150 25.96 2.408 -5.761223
S4 2.8925862 1.160432131 1.879
S5 제3 렌즈 11.285324 1.286221513 1.6612 20.35 1.932 25.5156
S6 31.808953 0.43169928 1.817
S7 제4 렌즈 2.3471333 0.479044396 1.5441 56.11 1.800 38.024879
S8 2.4551549 1.358471605 1.804
S9 필터 Infinity 0.154436541 1.5167 64.17
S10 Infinity 6.555221808
S11 촬상면 Infinity 0.002246954
본 발명의 제6 실시예에서, 제1 렌즈(610)는 정의 굴절력을 가지며, 제1 렌즈(610)의 제1 면과 제2 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이다.
한편, 제1 렌즈(610)의 초점거리는 전체 초점거리의 절반보다 짧고, 제2 렌즈(620)의 초점거리의 절대값보다 크다.
제2 렌즈(620)는 부의 굴절력을 가지며, 제2 렌즈(620)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 렌즈(620)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제3 렌즈(630)는 정의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(630)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(630)의 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다.
제4 렌즈(640)는 정의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(640)의 제1 면은 근축 영역에서 볼록한 형상이고, 제2 면은 근축 영역에서 오목한 형상이다. 또한, 제4 렌즈(640)의 제1 면은 근축 영역 이외의 영역에서 제1 면이 볼록하고, 제2 면이 오목하다.
한편, 제1 렌즈(610) 내지 제4 렌즈(640)의 각 면은 표 12에 도시된 바와 같은 비구면 계수를 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(610) 내지 제4 렌즈(640)의 물체측 면 및 상측 면은 모두 비구면이다.
S1 S2 S3 S4
K 0.63500325 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A -0.00027471 0.00232210 -0.00574578 -0.01371633
B -0.00004013 -0.00042967 0.00007894 -0.00005175
C -0.00001237 0.00013525 0.00015332 0.00012945
D 0.00000215 -0.00002076 -0.00002635 -0.00001672
E -0.00000023 0.00000108 0.00000153 0.00000048
F
S5 S6 S7 S8
K 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
A 0.01194871 0.00841312 -0.02947986 -0.02921232
B -0.00248187 -0.00114395 -0.00123139 -0.00059447
C 0.00051068 0.00037319 -0.00008971 -0.00036584
D -0.00006074 -0.00006301 -0.00005399 0.00008070
E 0.00000344 0.00000411 0.00001221 -0.00001270
F -0.00000235 0.00000024
또한, 이와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 17 및 도 18에 도시된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(1)는 카메라 모듈(2)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기를 의미할 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1)에는 피사체를 촬영할 수 있도록 카메라 모듈(2)이 장착된다. 카메라 모듈(2)은 촬상 광학계(1000)를 구비한다.
촬상 광학계(1000)는 복수의 렌즈 및 스페이서를 포함한다.
본 실시예에서, 카메라 모듈(2)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향, 휴대용 전자기기(1)의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직하도록 배치된다.
일 예로, 카메라 모듈(2)에 구비된 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 카메라 모듈(2)이 자동 초점 조정(Auto Focusing, 이하 AF), 광학 줌(Optical Zoom, 이하 Zoom) 및 손떨림 보정(Optical Image Stabilizing, 이하 OIS) 등의 기능을 구비하더라도 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기(1)의 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(2)은 AF, Zoom 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
AF, Zoom 및 OIS 기능 등을 구비하는 카메라 모듈(2)의 경우에는, 일반적인 카메라 모듈에 비하여 크기가 증가하게 된다.
카메라 모듈(2)의 크기가 증가하게 되면, 카메라 모듈(2)이 장착되는 휴대용 전자기기(1)의 크기에도 영향을 미치게 되므로, 휴대용 전자기기(1)를 소형화하는데 한계가 있다.
예를 들어, 카메라 모듈은 Zoom 기능을 구현하기 위하여 초점 거리를 변경시킬 필요가 있는데, 이 경우 복수의 렌즈 중 적어도 일부 렌즈를 이동시키기 위한 공간이 필요하다.
그러나, 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향)으로 형성되는 경우에는 휴대용 전자기기(1)의 두께도 증가하게 된다. 휴대용 전자기기(1)의 두께를 증가시키지 않는 경우에는 렌즈를 이동시키기 위한 공간이 충분하지 않으므로, Zoom 기능을 구현하기 어렵다.
또한, AF 및 OIS 기능을 구현하기 위하여는 복수의 렌즈를 광축 방향 및 광축에 수직한 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터를 설치하여야 하는데, 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향)으로 형성되는 경우에는 액츄에이터로 인하여 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(2)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향)에 수직하도록 배치되므로, AF, Zoom 및 OIS 기능 등을 구비한 카메라 모듈(2)을 휴대용 전자기기(1)에 탑재하더라도 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 휴대용 전자기기(1)를 소형화할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 개략적인 사시도이다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계(1000)는, 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5) 및 스페이서(S1)를 포함한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 촬상 광학계(1000)는 복수의 렌즈보다 물체 측에 더 가깝게 배치된 반사 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 적외선 차단필터 및 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
즉, 촬상 광학계(1000)는 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 촬상 광학계 중 어느 하나일 수 있다.
반사 부재는 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5)의 전방에 배치되고, 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 따라서, 카메라 모듈(2)에 입사된 광의 경로가 반사 부재에 의해 변경될 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈(2)에 입사된 광은 반사 부재에 의해 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5)를 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다.
반사 부재는 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)일 수 있다.
복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5)는 물체 측(Object side)으로부터 상측(Image side)을 향하여 순차로 배치된 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4) 및 제5 렌즈(L5)를 포함한다. 다만, 필요에 따라 6개 이상의 렌즈가 포함될 수 있다.
복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5)는 서로 인접한 렌즈와 소정 간격 이격 배치된다.
복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4 및 L5) 중 적어도 일부의 렌즈는 비원형의 평면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)는 비원형으로 형성되고, 제3 렌즈(L3) 내지 제5 렌즈(L5)는 원형으로 형성될 수 있다.
여기서, 원형이라는 의미는 완전한 원형만을 의미하는 것은 아니며, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트가 제거된 형상(즉, 원의 일부가 잘린 형상)을 포함하는 의미일 수 있다.
따라서, 제3 렌즈(L3) 내지 제5 렌즈(L5)는 수지재의 이동통로인 게이트를 제거한 형상(즉, 원의 일부가 잘린 형상)일 수 있다.
비원형이라는 의미는, 플라스틱 사출 렌즈의 게이트 이외의 영역에서 렌즈가 원형이 아니라는 것을 의미할 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 4개의 측면을 갖고, 2개의 측면끼리 서로 마주보게 형성된다. 또한, 서로 마주보는 측면은 대응되는 형상이다.
예를 들어, 광축 방향에서 바라볼 때, 제1 렌즈(L1)의 제1 측면과 제2 측면은 원호(arc) 형상이고, 제3 측면과 제4 측면은 대체로 직선 형상이다. 수지재의 이동통로인 게이트는 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
제2 렌즈(L2)의 형상은 제1 렌즈(L1)의 형상과 대체로 유사하며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 렌즈(L1)에 관하여 설명하도록 한다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 렌즈의 평면도이다.
도 23을 참조하면, 광축 방향에서 바라볼 때, 제1 렌즈(L1)의 제1 측면(21)과 제2 측면(22)은 원호(arc) 형상이고, 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 대체로 직선 형상이다. 수지재의 이동통로인 게이트는 제1 측면(21) 및 제2 측면(22) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 각각 제1 측면(21)과 제2 측면(22)을 연결한다.
또한, 제3 측면(23)과 제4 측면(24)은 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 장축(a, Major axis)과 단축(b, Minor axis)을 갖는다. 일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때, 광축(Z축)을 지나면서 제3 측면(23)과 제4 측면(24)을 최단거리로 연결하는 선분이 단축(b)고, 광축(Z축)을 지나면서 제1 측면(21)과 제2 측면(22)을 연결하며 단축(b)에 수직한 선분이 장축(a)이다.
제1 렌즈(L1)의 장축(a)의 길이는 단축(b)의 길이보다 길다.
한편, 제1 렌즈(L1)는 광학부(10) 및 플랜지부(30)를 포함한다.
광학부(10)는 제1 렌즈(L1)의 광학 성능이 발휘되는 부분일 수 있다. 일 예로, 피사체로부터 반사된 빛이 광학부(10)를 통과하며 굴절될 수 있다.
광학부(10)는 굴절력을 가질 수 있고, 구면 또는 비구면 형상을 가질 수 있다.
플랜지부(30)는 제1 렌즈(L1)를 다른 구성, 일 예로, 렌즈 배럴 또는 제2 렌즈(L2)에 고정하는 부분일 수 있다.
플랜지부(30)는 광학부(10)의 적어도 일부의 둘레에서 연장되며, 광학부(10)와 일체로 형성될 수 있다.
광학부(10)와 플랜지부(30)는 비원형으로 형성된다. 예를 들어, 광학부(10)와 플랜지부(30)는 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다(도 23 참조).
도 24를 참조하면, 광학부(10)는 제1 가장자리(11), 제2 가장자리(12), 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)를 포함하고, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 서로 마주보게 위치하며, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 서로 마주보게 위치한다.
제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 각각 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결한다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)는 원호(arc) 형상을 갖고, 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 대체로 직선 형상을 갖는다.
제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)는 광축(Z축)을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
광학부(10)는 장축(c, Major axis)과 단축(d, Minor axis)을 갖는다. 일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때, 광축(Z축)을 지나면서 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)를 최단거리로 연결하는 선분이 단축(d)이고, 광축(Z축)을 지나면서 제1 가장자리(11)와 제2 가장자리(12)를 연결하며 단축(d)에 수직한 선분이 장축(c)이다.
광학부(10)의 장축(c)의 길이는 단축(d)의 길이보다 길다.
플랜지부(30)는 제1 플랜지부(31) 및 제2 플랜지부(32)를 포함하고, 제1 플랜지부(31)는 광학부(10)의 제1 가장자리(11)에서 연장되며, 제2 플랜지부(32)는 광학부(10)의 제2 가장자리(12)에서 연장된다.
광학부(10)의 제1 가장자리(11)는 제1 플랜지부(31)와 인접한 부분을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제2 가장자리(12)는 제2 플랜지부(32)와 인접한 부분을 의미할 수 있다.
광학부(10)의 제3 가장자리(13)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 일 측면을 의미할 수 있고, 광학부(10)의 제4 가장자리(14)는 플랜지부(30)가 형성되지 않은 광학부(10)의 타 측면을 의미할 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 플라스틱 재질로 제공되고, 금형을 통해 사출 성형된다. 여기서, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)의 제3 가장자리(13) 및 제4 가장자리(14)는 사출 성형 후에 렌즈의 일부를 절단하여 형성한 것이 아니라, 사출 성형 단계에서 위와 같은 형상을 갖도록 제조된 것이다.
사출 성형 후에 렌즈의 일부를 제거하는 경우, 그 과정에서 렌즈에 가해지는 힘에 의해 렌즈가 변형될 우려가 있다. 렌즈가 변형되는 경우 필연적으로 렌즈의 광학 성능도 변화하게 되는 문제가 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 제1 렌즈(L1)는, 사출 시에 제1 렌즈(L1)가 비원형으로 성형되므로, 제1 렌즈(L1)의 크기를 줄일 수 있으면서도 제1 렌즈(L1)의 성능 확보가 가능하게 된다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계의 제1 스페이서의 평면도이다.
먼저, 서로 인접한 렌즈들 사이에는 스페이서가 구비될 수 있다(도 22 참조).
스페이서는 렌즈들 사이의 간격을 유지시킬 수 있고, 불필요한 빛을 차단할 수 있다. 일 예로, 스페이서에는 불필요한 빛을 차단하도록 광 흡수층이 구비될 수 있다. 광 흡수층은 흑색 피막 또는 흑색 산화철일 수 있다.
스페이서는 물체 측으로부터 상 측을 향하여 배열된 제1 스페이서(S1), 제2 스페이서, 제3 스페이서 및 제4 스페이서를 포함한다.
제1 스페이서(S1)는 비원형 렌즈들 사이에 배치된다. 일 예로, 제1 스페이서(S1)는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에 배치된다.
제2 스페이서는 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이에 배치되며, 제3 스페이서는 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이에 배치되고, 제4 스페이서는 제4 렌즈(L4)와 제5 렌즈(L5) 사이에 배치된다. 참고로, 도 22에는 제1 스페이서(S1)만이 도시되어 있다.
도 25를 참조하면, 제1 스페이서(S1)는 빛을 통과시키는 개구(60)를 구비한다. 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)에 의해 개구(60)가 형성된다. 즉, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)에 의해 둘러싸인 공간이 개구(60)의 역할을 한다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이고, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)도 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 제1 렌즈(L1)의 형상과 대응될 수 있다. 일 예로, 제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 제1 외측면(51), 제2 외측면(52), 제3 외측면(53) 및 제4 외측면(54)을 포함한다.
제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖고, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖는다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)은 원호(arc) 형상이고, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 대체로 직선 형상이다.
제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 각각 제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)을 연결한다.
또한, 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)은 광축을 중심으로 대칭이며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 장축(e, Major axis)과 단축(f, Minor axis)을 갖는다. 일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때, 광축(Z축)을 지나면서 제3 외측면(53)과 제4 외측면(54)을 최단거리로 연결하는 선분이 단축(f)고, 광축(Z축)을 지나면서 제1 외측면(51)과 제2 외측면(52)을 연결하며 단축(f)에 수직한 선분이 장축(e)이다.
외측 둘레면(50)의 장축(e)의 길이는 단축(f)의 길이보다 길다.
제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)의 형상은 외측 둘레면(50)의 형상과 다르게 형성된다.
일 예로, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 타원 형상일 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 장축(g, Major axis)과 단축(h, Minor axis)을 갖는다(도 26 참조). 내측 둘레면(40)의 장축(g)의 길이는 단축(h)의 길이보다 길다.
광축 방향에서 바라볼 때 제1 렌즈(L1)의 광학부(10)의 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)가 대체로 직선 형상이므로, 이 부분을 통과하는 빛의 회절 현상에 의하여 촬영된 이미지에 직선 형태의 회절 무늬가 발생하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계(1000)는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에 배치된 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)이 타원 형상이므로, 이러한 직선 형태의 회절 무늬를 제거할 수 있다.
한편, 외측 둘레면(50)의 단축(f)의 길이와 내측 둘레면(40)의 단축(h)의 길이의 차이(f-h)는 외측 둘레면(50)의 장축(e)의 길이와 내측 둘레면(40)의 장축(g)의 길이의 차이(e-g)보다 크게 형성된다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스페이서의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 다각형 형상을 가질 수 있다.
일 예로, 광축 방향에서 바라볼 때 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 5개 이상의 변을 갖는 다각형일 수 있다.
도 27의 실시예에서는 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)이 육각형 형상이고, 도 28의 실시예에서는 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)이 팔각형 형상이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계(1000)는 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)의 형상을 통해 빛의 회절 패턴을 조정할 수 있다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스페이서의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 본 실시예에서 제1 스페이서(S1)의 형상은 내측 둘레면(40)의 형상에 있어서 도 25에 도시된 실시예와 차이가 있다.
제1 스페이서(S1)의 외측 둘레면(50)은 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이고, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)도 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이다.
제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)의 형상은 외측 둘레면(50)의 형상과 다르게 형성된다.
일 예로, 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40)은 제1 내측면(41), 제2 내측면(42), 제3 내측면(43) 및 제4 내측면(44)을 포함한다.
제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖고, 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 서로 마주보며 대응되는 형상을 갖는다.
광축 방향에서 바라볼 때, 제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)은 원호(arc) 형상이다. 제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 각각 제1 내측면(41)과 제2 내측면(42)을 연결한다.
제3 내측면(43)과 제4 내측면(44)은 서로 대응되는 형상을 가지므로, 이하에서는 제3 내측면(43)를 중심으로 설명하도록 한다.
제3 내측면(43)은 곡면을 포함한다. 제3 내측면(43)은 광축 방향에서 바라볼 때 물결 형상으로 형성될 수 있다.
일 예로, 제3 내측면(43)은 적어도 하나의 볼록한 곡면과 적어도 하나의 오목한 곡면을 포함할 수 있다.
볼록한 곡면과 오목한 곡면은 교대로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 내측면(41)으로부터 제2 내측면(42)을 향하는 방향으로 오목한 곡면과 볼록한 곡면이 교대로 형성될 수 있다.
제3 내측면(43)은 제1 내측면(41) 및 제2 내측면(42)과 연결되는 부분에서 오목한 곡면을 가지며, 오목한 곡면들 사이에 형성된 적어도 하나의 볼록한 곡면을 가질 수 있다.
광축 방향에서 바라볼 때 제1 렌즈(L1)의 광학부(10)의 제3 가장자리(13)와 제4 가장자리(14)가 대체로 직선 형상이므로, 이 부분을 통과하는 빛의 회절 현상에 의하여 촬영된 이미지에 직선 형태의 회절 무늬가 발생하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계(1000)는 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이에 배치된 제1 스페이서(S1)의 내측 둘레면(40) 중 제3 내측면(43) 및 제4 내측면(44)이 각각 적어도 하나의 오목한 곡면과 적어도 하나의 볼록한 곡면을 포함하므로, 이러한 직선 형태의 회절 무늬를 제거할 수 있다.
이상의 실시예를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 광학계(1000)는, 불필요한 회절 무늬를 제거하거나 회절 무늬를 조정할 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.
R: 반사부재
110, 210, 310, 410, 510, 610: 제1 렌즈
120, 220, 320, 420, 520, 620: 제2 렌즈
130, 230, 330, 430, 530, 630: 제3 렌즈
140, 240, 340, 440, 540, 640: 제4 렌즈
150, 250, 350, 450, 550: 제5 렌즈
160, 260, 360, 460, 560, 660: 필터
170, 270, 370, 470, 570, 670: 이미지 센서

Claims (17)

  1. 광축을 따라 물체측으로부터 순차로 배치된,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    제2 렌즈;
    제3 렌즈; 및
    제4 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈는 근축 영역에서 각각 상기 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치되고,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제4 렌즈를 포함하는 렌즈부의 전체 초점거리(f) 및 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반(IMG HT)은, f/IMG HT > 4.9를 만족하며,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경 및 상기 제2 렌즈의 물체측 면의 유효 반경은,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경보다 크고,
    상기 제1 렌즈의 상기 물체측 면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 광축 상 거리(TTL) 및 상기 렌즈부에서 상기 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈의 상측 면으로부터 상기 이미지 센서의 상기 촬상면까지의 광축 상 거리(BFL)는, 1.3 < TTL/BFL < 3.3을 만족하는 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 이미지 센서의 촬상면까지의 광축 상 거리(TTL) 및 상기 렌즈부의 전체 초점거리(f)는, 0.8 < TTL/f < 1.2를 만족하는 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면으로부터 상기 제2 렌즈의 상측 면까지의 광축 상 거리(TD12)는, 3.8 < f/TD12 < 7을 만족하는 촬상 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 합성 초점거리(f12)는, 0.75 < f12/f < 4.5를 만족하는 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경(ER11)과, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경 중에서 최대값(ER_max)은,
    ER11/ER_max > 1.1을 만족하는 촬상 광학계.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 초점거리(f1)는,
    상기 전체 초점거리(f)의 절반보다 작고, 상기 제2 렌즈의 초점거리(f2)의 절대값보다 큰 촬상 광학계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 부의 굴절력을 갖고, 상측 면이 오목하며,
    상기 제3 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서에 가장 가깝게 배치된 렌즈는 근축 영역 및 상기 근축 영역 이외에서 물체측 면이 볼록하고, 상측 면이 오목한 촬상 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 제4 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치된 제5 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제5 렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중 적어도 하나는, 광축 방향에서 바라볼 때 비원형인 촬상 광학계.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비원형인 렌즈는,
    원호 형상을 갖는 제1 가장자리와 제2 가장자리, 및 상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리를 연결하는 제3 가장자리와 제4 가장자리를 포함하며,
    상기 광축을 지나면서 상기 제1 가장자리와 상기 제2 가장자리를 연결하는 직선의 길이는,
    상기 광축을 지나면서 상기 제3 가장자리와 상기 제4 가장자리를 연결하는 직선의 길이보다 긴 촬상 광학계.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이고,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 개구를 갖는 스페이서가 배치되며,
    상기 스페이서의 상기 개구는 상기 광축 방향에서 바라볼 때 비원형인 촬상 광학계.

  14. 광축을 따라 물체측으로부터 순차로 배치된,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    제2 렌즈;
    제3 렌즈;
    제4 렌즈; 및
    제5 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈는 근축 영역에서 각각 상기 광축을 따라 기설정된 거리만큼 서로 이격 배치되고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중 적어도 하나는 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이며,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에는 개구를 갖는 스페이서가 배치되고, 상기 스페이서의 상기 개구는 상기 광축 방향에서 바라볼 때 비원형이며,
    상기 스페이서는 상기 개구를 형성하는 내측 둘레면을 갖고, 상기 내측 둘레면은 원호 형상을 갖는 제1 내측면과 제2 내측면, 및 상기 제1 내측면과 상기 제2 내측면을 연결하는 제3 내측면과 제4 내측면을 포함하며, 상기 제3 내측면과 상기 제4 내측면은 각각 적어도 하나의 오목한 곡면과 적어도 하나의 볼록한 곡면을 포함하고,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈를 포함하는 렌즈부의 전체 초점거리(f) 및 이미지 센서의 촬상면의 대각 길이의 절반(IMG HT)은, f/IMG HT > 4.9를 만족하고,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면의 유효 반경(ER11)과, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경 중에서 최대값(ER_max)은,
    ER11/ER_max > 1.1을 만족하는 촬상 광학계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 물체측 면의 유효 반경(ER21)과, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들의 물체측 면의 유효 반경 및 상측 면의 유효 반경 중에서 최대값(ER_max)은,
    ER21/ER_max > 1.0을 만족하는 촬상 광학계.
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 오목한 곡면과 상기 볼록한 곡면은 교대로 형성되는 촬상 광학계.
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