KR101558139B1 - 촬영 렌즈 광학계 - Google Patents

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KR101558139B1
KR101558139B1 KR1020130162912A KR20130162912A KR101558139B1 KR 101558139 B1 KR101558139 B1 KR 101558139B1 KR 1020130162912 A KR1020130162912 A KR 1020130162912A KR 20130162912 A KR20130162912 A KR 20130162912A KR 101558139 B1 KR101558139 B1 KR 101558139B1
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Abstract

개시된 촬영 렌즈 광학계는 일 유형에 따르는 촬영 렌즈 광학계는 물체측에서 상면측으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈; 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2렌즈; 제3렌즈와 제4렌즈가 접합되고, 정의 굴절력을 가지는 접합렌즈; 정의 굴절력을 가지며 양볼록의 제5렌즈; 정의 굴절력을 가지며 양볼록의 제6렌즈;를 포함하며, 다음 조건을 만족한다.
1.5 < Nd2 < 1.7
여기서, Nd2는 상기 제2렌즈의 굴절률이다.

Description

촬영 렌즈 광학계{Photographic lens optical system}
본 발명은 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 카메라에 채용되는 촬영 렌즈 광학계에 관한 것이다.
최근 전하 결합 소자(charge coupled device)(CCD)와 씨모스 이미지센서(complimentary metal oxide semiconductor image sensor)(CMOS 이미지센서)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라의 보급이 급속하게 확대되고 있다.
카메라의 해상도를 높이기 위해 고체 촬상 소자의 화소 집적도는 높아지고 있다. 이와 함께 카메라에 내장되는 렌즈 광학계의 성능 개선을 통해서 카메라의 소형화 및 경량화도 진행되고 있다.
일반적으로, 광학 성능 확보를 위해, 예컨대, 광각(wide angle of view), 고배율, 수차 보정 등을 위해 많은 수의 렌즈를 사용하는 것이 유리하다. 그런데 렌즈 광학계가 많은 렌즈를 포함할 경우, 카메라의 소형화, 경량화, 가격 경쟁력에는 불리해진다. 또한, 렌즈 매수가 작을 경우, 소형화, 가경 경쟁력 측면에서는 유리하지만, 수차 보정이 충분하지 않을 수 있다.
따라서, 원하는 성능 확보와 함께, 소형화, 경량화, 저비용화를 도모할 수 있는 렌즈 광학계 설계가 필요하다.
본 개시는 소형화/경량화에 유리하고 우수한 성능을 갖는 렌즈 광학계를 제공하고자 한다.
일 유형에 따르는 촬영 렌즈 광학계는 물체측에서 상면측으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈;부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2렌즈; 제3렌즈와 제4렌즈가 접합되고, 정의 굴절력을 가지는 접합렌즈; 정의 굴절력을 가지며 양볼록의 제5렌즈; 정의 굴절력을 가지며 양볼록의 제6렌즈;를 포함하며, 다음 조건을 만족한다.
1.5 < Nd2 < 1.7
여기서, Nd2는 상기 제2렌즈의 굴절률이다.
상기 접합렌즈는 물체측 면이 오목할 수 있다.
상기 제3렌즈는 양오목 렌즈이고, 상기 제4렌즈는 양볼록 렌즈일 수 있다.
상기 촬영 렌즈 광학계는 다음 조건을 만족할 수 있다.
BFL/f < 1.4
여기서, BFL, f는 각각 상기 촬영 렌즈 광학계의 후초점거리 및 초점거리이다.
상기 촬영 렌즈 광학계는 적어도 1매의 렌즈가 플라스틱 재질로 이루어질 수진 있다.
상기 제2렌즈는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제2렌즈는 적어도 한 면에 비구면을 채용할 수 있다.
상기 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 조리개가 더 구비될 수 있다.
또한, 일 유형에 따르는 촬영 장치는 상술한 어느 하나의 촬영 렌즈; 상기 촬영 렌즈 광학계에서 형성한 광학 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서;를 포함한다.
상기 촬영 렌즈 광학계는 6매 렌즈를 사용하여 수차 보정이 용이하며, 또한, 소형, 경량화된 구조를 갖는다.
상기 촬영 렌즈 시스템은 플라스틱 재질을 사용하여 비구면 렌즈를 구성함으로써 저비용으로 성능이 우수한 촬영 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
상기 촬영 렌즈 광학계는 차량용 카메라에 적용되기에 적합하다.
도 1은 제1실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이는 단면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이는 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 5는 제3실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이는 단면도이다.
도 6은 제3실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 5는 각각 본 발명의 제1실시예, 제2실시예 및 제3실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보인다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 촬영 렌즈 광학계는 물체(OBJ)측에서 상면(IMG)측으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈(10), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈(20), 제3렌즈(30)와 제4렌즈(40)가 접합되고, 정의 굴절력을 가지는 접합 렌즈, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈(50), 정의 굴절력을 가지는 제6렌즈(60)를 포함한다.
제1렌즈(10)는 물체측 면이 볼록한 형상일 수 있고, 예를 들어, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
제2렌즈(20)는 물체측 면이 볼록한 형상일 수 있고, 예를 들어, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
제3렌즈(30)와 제4렌즈(40)가 접합된 접합 렌즈는 물체측 면이 오목할 수 있으며,가 도시된 바와 같이, 제3렌즈(30)는 양오목 렌즈, 제4렌즈(40)는 양볼록 렌즈일 수 있다.
제5렌즈(50), 제6렌즈(60)는 양볼록 렌즈일 수 있다.
제2렌즈(20)와 제3렌즈(30) 사이에 조리개가 배치될 수 있으며, 다만, 그 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
제6렌즈(40)와 상면(IMG) 사이에 배치된 부재는 더미 글래스(D)이다. 이 위치에는 필터 부재, 예를 들어, 적외선 차단 필터가 배치될 수 있다. 또한, 이와 함께, 주야간 필터 전환 장치가 배치될 수 있다. 예를 들어, 주야간 필터 전환 장치는 주간에는 적외선 차단 필터가 작동하고, 야간에는 적외선 차단 필터가 작동하지 않도록, 빛의 양에 따라 필터를 가동할 수 있다.
상면(IMG)에는 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 이미지 센서(미도시)가 놓이게 된다.
실시예들에 따른 촬상 렌즈 광학계는 수차 보정과 함께, 광각화, 소형·경량화의 요구를 만족하도록 각 렌즈가 설계되어 있다.
제1렌즈(10) 내지 제6렌즈(60)는 글래스 재질 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수는 있으며, 적어도 1매의 렌즈를 플라스틱 재질로 형성하여, 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 수차 보정을 위해, 제1렌즈(10) 내지 제6렌즈(60) 중 적어도 하나는 적어도 한 면에 비구면을 채용할 수 있는데, 이 때, 비구면을 채용하는 렌즈를 플라스틱 재질로 형성하여 공정 용이성을 도모할 수 있다.
촬영 렌즈 광학계는 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.5 < Nd2 < 1.7 (1)
여기서, Nd2는 상기 제2렌즈의 굴절률이다.
상기 촬영 렌즈 광학계는 다음 조건을 만족할 수 있다.
BFL/f < 1.4 (2)
여기서, BFL, f는 각각 상기 촬영 렌즈 광학계의 후초점거리 및 초점거리이다. 후초점거리(back focal length)는 촬영 렌즈 광학계의 가장 상측에 위치한 면에서 상면(IMG)까지의 거리로서, 즉, 제6렌즈(60)의 상측 면부터 상면(IMG)까지의 거리이다.
상기 조건 (1), (2)는 소형 경량화, 광학 성능을 위해 제시된 것이다.
조건 (1)을 만족하는 재질을 플라스틱 재질로 선택하여 제2렌즈(20)를 형성할 수 있고, 또한, 촬영 렌즈 광학계의 초점 거리에 대한 후초점거리의 비를 조건 (2)에 부합하게 함으로써, 촬영 렌즈 광학계의 소형, 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 조건 (2)는 충분한 후초점거리를 확보하도록 다음과 같이 변형될 수 있다.
1.2 < BFL/f < 1.4 (2')
조건 (2')에 따라 후초점거리가 확보될 수 있고, 이와 같이 확보된 위치에, 예를 들어, 주야간 필터 전환 장치가 배치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 여러 실시예에 따른 구체적인 렌즈 데이터들을 기술한다. 렌즈 데이터에서, ST는 조리개, 면 번호 뒤의 * 표시는 그 면이 비구면임을 의미한다. R, T, Nd, Vd는 각각 곡률 반경, 두께 또는 간격, 굴절률, 아베수를 의미한다. 또한, Fno는 F수, f는 초점거리, fov는 화각을 나타낸다. 초점거리, 곡률 반경, 두께 또는 간격의 단위는 mm이다.
비구면의 정의는 다음과 같다.
Figure 112013118590518-pat00001
여기서, Z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리이고, Y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리이며, K는 코닉상수(conic constant), A, B, C, D는 비구면계수, R은 렌즈의 정점에서의 곡률반경이다.
<제1실시예>
도 1은 제1실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이며, 제1실시예의 렌즈 데이터는 다음과 같다.
FNo.= 2.3 / f=4.9721mm / fov = 66.48deg
면 R T Nd Vd
OBJ Infinity Infinity 　 　
1 9.3126 1.7146 1.86 23.78
2 18.1544 0.1 　 　
3* 4.5812 1.0013 1.53 55.86
4* 1.9311 2.8911 　 　
ST Infinity 1.1438 　 　
6 -7.2826 0.7021 1.93 20.88
7 16.7408 2.2562 1.7 55.46
8 -4.6416 0.05 　 　
9 65.1393 1.6873 1.7 55.46
10 -10.8255 0.1 　 　
11 14.5213 1.8889 1.65 58.4
12 -26.2169 2.345 　 　
13 Infinity 0.8 　 　
14 Infinity 3.3197 　 　
IMG Infinity 0 　 　
다음 표는 비구면 계수를 보인다.
면 K A B C D
3 -0.0716 0.0001 0 0 -
4 -0.0713 0.0014 -0.0014 0.0002 -
도 2는 제1실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(LONGITUDINAL SPERICAL ABERATION), 비점수차(ASTIGMATIC FIELD CURVES), 왜곡(DISTORTION)을 보이는 수차도이다. 종방향 구면수차는 파장이 830.00(nm), 769.00(nm), 656.30(nm), 587.60(nm), 546.10(nm), 486.10(nm), 435.80(nm)인 광에 대해 각각 나타내며, 비점수차, 왜곡은 파장 546.10(nm)인 광에 대해 나타낸다. 또한, 비점수차 그래프에서, 구결상면(sagittal field curvature)과 자오상면(tangential field curvature)에서의 만곡을 각각 S, T로 나타내고 있다.
<제2실시예>
도 3은 제2실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이며, 제2실시예의 렌즈 데이터는 다음과 같다.
FNo.= 2.3 / f=4.9832mm / fov = 66.35deg
면 R T Nd Vd
OBJ Infinity Infinity 　 　
1 8.8418 1.8793 1.9 25.99
2 17.3864 0.1 　 　
3* 4.7668 0.9897 1.53 55.86
4* 1.9303 2.8955 　 　
ST Infinity 0.8254 　 　
6 -7.2373 0.7 1.92 22.04
7 11.165 2.4808 1.69 55.82
8 -4.6252 0.1 　 　
9 36.0777 1.9552 1.7 55.46
10 -10.3943 0.1 　 　
11 14.3672 1.7387 1.57 67.12
12 -24.4874 2.345 　 　
13 Infinity 0.8 　 　
14 Infinity 3.1014 　 　
IMG Infinity 0 　 　
다음 표는 비구면 계수를 보인다.
면 K A B C D
3 -0.0473 0.0002 0 0 -
4 -0.0425 0.0016 -0.0014 0.0002 -
도 4는 제2실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(LONGITUDINAL SPERICAL ABERATION), 비점수차(ASTIGMATIC FIELD CURVES), 왜곡(DISTORTION)을 보이는 수차도이다.
<제3실시예>
도 5는 제3실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 광학적 배치를 보이며, 제3실시예의 렌즈 데이터는 다음과 같다.
FNo.= 2.3 / f=4.9414mm / fov = 66.21deg
면 R T Nd Vd
OBJ Infinity Infinity 　 　
1 8.7636 1.9428 1.89 26.28
2 17.5549 0.1 　 　
3* 4.6761 0.8752 1.53 55.86
4* 1.9505 3.0346 　 　
ST Infinity 0.8711 　 　
6 -7.4545 0.7059 1.93 21.73
7 10.6943 2.5216 1.68 56.68
8 -4.5905 0.0854 　 　
9 22.9426 2.05 1.7 55.46
10 -11.1678 0.0807 　 　
11 16.6637 1.4877 1.7 55.58
12 -47.6958 2.345 　 　
13 Infinity 0.8 　 　
14 Infinity 3.0999 　 　
IMG Infinity 0 　 　
다음 표는 비구면 계수를 보인다.
면 K A B C D
3 -0.0346 0.0003 0 0 -
4 -0.0554 0.002 -0.0012 0.0002 -
도 6은 제3실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(LONGITUDINAL SPERICAL ABERATION), 비점수차(ASTIGMATIC FIELD CURVES), 왜곡(DISTORTION)을 보이는 수차도이다.
다음 표는 제1 내지 제3실시예에 따른 촬영 렌즈 광학계가 상기 조건 (1)(2)에 부합하는 것을 보인다.
　 조건(1); Nd2 BFL f 조건(2);BFL/f
제1실시예 1.534 6.465 4.972 1.3
제2실시예 1.534 6.246 4.983 1.263
제3실시예 1.534 6.245 4.941 1.264
상술한 실시예들은 소형화, 슬림화된 구조로 광각화되고, 우수한 광학 성능을 구현하는 촬영 렌즈 광각계를 제공한다.
실시예들에 따른 촬영 렌즈 시스템은 이러한 촬영 렌즈 광학계를 통해 형성된 광학 상(optical image)을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서와 함께 다양한 종류의 촬영 장치에 적용될 수 있으며, 이러한 촬영 장치는 다양한 전자기기, 예를 들어, 휴대 단말 기기, 도어폰, 자동차 등에 채용될 수 있다.
이러한 본원 발명은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10...제1렌즈 20...제2렌즈
30...제3렌즈 40...제4렌즈
50...제5렌즈 60...제6렌즈

Claims (11)

  1. 물체측에서 상면측으로 순서대로 배열된 것으로,
    정의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈;
    부의 굴절력을 가지며, 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2렌즈;
    제3렌즈와 제4렌즈가 접합되고, 정의 굴절력을 가지는 접합렌즈;
    정의 굴절력을 가지며, 양볼록인 하나의 렌즈로 이루어지는 제5렌즈;
    정의 굴절력을 가지며 양볼록의 제6렌즈;로 이루어지며,
    다음 조건을 만족하는 촬영 렌즈 광학계.
    1.5 < Nd2 < 1.7
    여기서, Nd2는 상기 제2렌즈의 굴절률이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합렌즈는 물체측 면이 오목한 촬영 렌즈 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 양오목 렌즈이고, 상기 제4렌즈는 양볼록 렌즈인 촬영 렌즈 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    다음 조건을 만족하는 촬영 렌즈 광학계.
    BFL/f < 1.4
    여기서, BFL, f는 각각 상기 촬영 렌즈 광학계의 후초점거리 및 초점거리이다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접합렌즈는 물체측 면이 오목한 촬영 렌즈 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 양오목 렌즈이고, 상기 제4렌즈는 양볼록 렌즈인 촬영 렌즈 광학계.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 1매의 렌즈는 플라스틱 재질로 이루어진 촬영 렌즈 광학계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 플라스틱 재질로 이루어진 촬영 렌즈 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 적어도 한 면에 비구면을 채용하는 촬영 렌즈 광학계.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 조리개가 더 구비된 촬영 렌즈 광학계.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 촬영 렌즈 광학계;
    상기 촬영 렌즈 광학계에서 형성한 광학 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서;를 포함하는 촬영 장치.
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