KR20180075152A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20180075152A
KR20180075152A KR1020160179152A KR20160179152A KR20180075152A KR 20180075152 A KR20180075152 A KR 20180075152A KR 1020160179152 A KR1020160179152 A KR 1020160179152A KR 20160179152 A KR20160179152 A KR 20160179152A KR 20180075152 A KR20180075152 A KR 20180075152A
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lens
optical system
imaging optical
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refractive power
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KR1020160179152A
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허재혁
백재현
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는, 굴절력을 갖는 제1렌즈; 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제4렌즈; 굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제5렌즈; 및 굴절력을 갖는 제6렌즈;를 포함하고, F No.가 1.7 이하이다.

Description

촬상 광학계{Optical Imaging System}
본 발명은 6매 렌즈로 구성된 촬상 광학계에 관한 것이다.
소형 카메라는 휴대용 단말기에 장착될 수 있다. 예를 들어, 소형 카메라는 휴대용 전화기 등과 같이 박형화된 장치에도 장착될 수 있다. 이러한 소형 카메라는 박형화가 가능하도록 적은 매수의 렌즈로 구성된 촬상 광학계를 포함한다. 예를 들어, 소형 카메라의 촬상 광학계는 4매 이하의 렌즈로 구성된다.
그러나 이러한 촬상 광학계는 높은 F No.를 가지므로 고성능의 소형 카메라에 적용하기 어렵다.
JP 2000-330014 A US 2016-0223790 A1 US 2016-0054543 A1
본 발명은 고성능의 소형 카메라에 적용할 수 있는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는, 굴절력을 갖는 제1렌즈; 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제4렌즈; 굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제5렌즈; 및 굴절력을 갖는 제6렌즈;를 포함하고, F No.가 1.7 이하이다.
본 발명은 고성능의 소형 카메라에 적합한 촬상 광학계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 4는 도 3에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도
도 8은 도 7에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
아울러, 본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제6렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL, IMG HT(상면의 대각길이의 1/2), 초점거리의 단위는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TTL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 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.
촬상 광학계는 물체 측으로부터 상면 방향으로 순차적으로 배치되는 6매의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈를 포함한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제1렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제1렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제1렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제1렌즈의 재질이 플라스틱 재질로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제1렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제1렌즈는 소정의 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 아베수는 50 이상일 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 정의 굴절력을 가진다.
제2렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제2렌즈는 양면이 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제2렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2렌즈는 유리 재질로 제작될 수도 있다.
제2렌즈는 제1렌즈와 대체로 동일 또는 유사한 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제2렌즈는 소정의 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈의 아베수는 50 이상일 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제3렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제3렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제3렌즈는 양면이 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제3렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제3렌즈는 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 굴절률은 1.65 이상일 수 있다. 제3렌즈는 제1렌즈보다 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 아베수는 21 이하일 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다.
제4렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제4렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제4렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제4렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제4렌즈는 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈의 굴절률은 1.65 이상일 수 있다. 제4렌즈는 제1렌즈보다 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈의 아베수는 22 이하일 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제5렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제5렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈의 물체 측면 및 상 측면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다.
제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제5렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제5렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제5렌즈는 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈의 굴절률은 1.65 이상일 수 있다. 제5렌즈는 제1렌즈보다 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈의 아베수는 22 이하일 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈는 부의 굴절력을 가진다.
제6렌즈는 일면이 오목한 형상일 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제6렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈의 양면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 제6렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제6렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다.
제6렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 그러나 제6렌즈의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제6렌즈는 유리 재질로 제작될 수 있다.
제6렌즈는 제1렌즈와 대체로 유사한 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 제6렌즈는 제5렌즈보다 높은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈의 아베수는 50 이상일 수 있다.
제1렌즈 내지 제6렌즈는 전술한 바와 같이 비구면 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈 내지 제6렌즈의 적어도 일면은 비구면 형상일 수 있다. 여기서, 각 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다.
Figure pat00001
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, K는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다.
촬상 광학계는 조리개를 더 포함한다. 조리개는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치될 수 있다.
촬상 광학계는 필터를 더 포함한다. 필터는 제1렌즈 내지 제6렌즈를 통해 입사되는 입사광으로부터 일부 파장을 차단한다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다.
촬상 광학계는 이미지 센서를 더 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들에 의해 굴절된 빛이 결상될 수 있는 상면을 제공한다. 예를 들어, 이미지 센서의 표면은 상면을 형성할 수 있다. 이미지 센서는 고해상도를 구현하도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계는 아래의 조건식들을 만족할 수 있다.
[조건식 1] 1.5 < f1/f
[조건식 2] 0.5 < f2/f < 1.5
[조건식 3] -1.5 < f3/f < 0.5
[조건식 4] -10 < V1 - V2 < 10
[조건식 5] -10 < V3 - V4 < 10
[조건식 6] -10 < V3 - V5 < 10
[조건식 7] TTL/f < 1.25
[조건식 8] 4.8 < Nd3 + Nd4 + Nd5
[조건식 9] 1.0 < f1/f2 < 3.0
[조건식 10] -3.0 < f2/f3 < -0.5
[조건식 11] 0.15 < BFL/f
[조건식 12] D2/f < 0.08
[조건식 13] 0.3 < R1/f
[조건식 14] 0.7 < R6/f
[조건식 15] V3 + V4 < 45
[조건식 16] V3 + V5 < 45
[조건식 17] F No. ≤ 1.7
상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 제1렌즈의 초점거리이고, f2는 제2렌즈의 초점거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, V1은 제1렌즈의 아베수이고, V2는 제2렌즈의 아베수이고, V3은 제3렌즈의 아베수이고, V4은 제4렌즈의 아베수이고, V5는 제5렌즈의 아베수이고, V6은 제6렌즈의 아베수이고, TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, Nd3은 제3렌즈의 굴절률이고, Nd4은 제4렌즈의 굴절률이고, Nd5는 제5렌즈의 굴절률이고, BFL은 제6렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, D2는 제1렌즈의 상 측면으로부터 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, R1은 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, R6는 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이다.
조건식 1은 밝은 광학계를 구현하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 1의 하한값을 벗어나면 낮은 F No.를 갖는 촬상 광학계의 구현이 용이하지 않다.
조건식 2는 제2렌즈를 통한 수차 보정 효과를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 2의 상한값 및 하한값을 벗어나는 제2렌즈는 굴절력이 너무 크거나 너무 작아 수차보정이 어렵다.
조건식 3은 제3렌즈를 통한 수차 보정 효과를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 3의 상한값 및 하한값을 벗어나는 제3렌즈는 굴절력이 너무 크거나 너무 작아 수차보정이 어렵다.
조건식 4는 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 색수차 보정 효과를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 4의 수치 범위를 만족하는 제1렌즈 및 제2렌즈의 조합은 색수차 보정에 유리하고, 낮은 F No.와 작은 TTL을 갖는 촬상 광학계의 구현을 가능케 한다.
조건식 5는 제3렌즈 및 제4렌즈를 통한 색수차 보정 효과를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 5의 수치 범위를 만족하는 제3렌즈 및 제4렌즈의 조합은 색수차 보정에 유리하고, 낮은 F No.와 작은 TTL을 갖는 촬상 광학계의 구현을 가능케 한다.
조건식 6은 제3렌즈 및 제5렌즈를 통한 색수차 보정 효과를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 6의 수치 범위를 만족하는 제3렌즈 및 제5렌즈의 조합은 색수차 보정에 유리하고, 낮은 F No.와 작은 TTL을 갖는 촬상 광학계의 구현을 가능케 한다.
조건식 7은 소형 촬상 광학계를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 7의 상한값을 벗어나는 촬상 광학계는 전체 초점거리에 비해 광학계의 전체 길이(TTL)이 너무 길어져 소형 단말기에 탑재가 어렵다.
조건식 8은 낮은 F No.를 갖는 소형 촬상 광학계를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 8의 하한값을 벗어나면, 낮은 F No.를 가지면서 TTL이 작은 소형 촬상 광학계의 구현이 어렵다.
조건식 9는 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 수차 특성을 양호하게 유지하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 9의 수치 범위를 만족하는 제1렌즈 및 제2렌즈의 조합은 어느 한 렌즈의 굴절력이 다른 렌즈의 굴절력보다 너무 커서 수차 특성을 악화시킬 수 있다.
조건식 10은 제2렌즈 및 제3렌즈를 통한 수차 특성을 양호하게 유지하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 10의 수치 범위를 만족하는 제2렌즈 및 제3렌즈의 조합은 어느 한 렌즈의 굴절력이 다른 렌즈의 굴절력보다 너무 커서 수차 특성을 악화시킬 수 있다.
조건식 11은 소형 촬상 광학계를 달성하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 11의 수치 범위를 벗어나는 촬상 광학계는 소형화가 어렵다.
조건식 12는 제1렌즈 및 제2렌즈를 통한 종색수차 특성을 양호하게 유지하기 위한 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 12의 수치 범위를 만족하는 제1렌즈 및 제2렌즈의 배치형태는 제1렌즈와 제2렌즈 사이의 간격이 너무 멀거나 너무 가까워 종색수차 특성을 악화시킬 수 있다.
조건식 13은 촬상 광학계의 성능확보를 위한 제1렌즈의 설계조건 중 하나이다. 예를 들어, 조건식 13의 하한값을 벗어나는 제1렌즈는 굴절력이 강해져 촬상 광학계의 소형화에 유리하나 제작이 어렵다.
조건식 14는 촬상 광학계의 성능확보를 위한 제3렌즈의 설계조건 중 하나이다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160)로 구성된다.
제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(130)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(150)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(150)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(160)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(160)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
제1렌즈(110) 및 제2렌즈(120)는 대체로 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(110)의 굴절률 및 제2렌즈(120)의 굴절률은 1.55 이하일 수 있다. 제3렌즈(130) 내지 제5렌즈(150)는 대체로 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(130) 내지 제5렌즈(150)의 굴절률은 모두 1.65 이상일 수 있다. 제6렌즈(160)는 촬상 광학계(100)에서 가장 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(160)의 굴절률은 1.54 이하일 수 있다.
제1렌즈(110) 및 제2렌즈(120)는 촬상 광학계(100)에서 가장 높은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(110) 및 제2렌즈(120)의 아베수는 55 이상일 수 있다. 제3렌즈(130)는 촬상 광학계(100)에서 가장 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(130)의 아베수는 21 이하일 수 있다. 제4렌즈(140) 및 제5렌즈(150)는 대체로 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(140) 및 제5렌즈(150)의 아베수는 23 이하일 수 있다. 제6렌즈(160)는 대체로 제1렌즈(110)와 유사한 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(160)의 아베수는 50 이상일 수 있다.
촬상 광학계(100)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(180)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(100)는 필터(170)를 포함한다. 예를 들어, 필터(170)는 제6렌즈(160)와 상면(180) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(170)는 적외선이 상면(180)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(100)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(180)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(180)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(100)는 낮은 F No.를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F No.는 1.70이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 2에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 1은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이고, 표 2는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 것이다.
Figure pat00002
Figure pat00003
도 3을 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260)로 구성된다.
제1렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(230)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(250)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(250)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(260)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(260)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
제1렌즈(210) 및 제2렌즈(220)는 대체로 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(210)의 굴절률 및 제2렌즈(220)의 굴절률은 1.55 이하일 수 있다. 제3렌즈(230) 내지 제5렌즈(250)는 대체로 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(230) 내지 제5렌즈(250)의 굴절률은 모두 1.65 이상일 수 있다. 제6렌즈(260)는 촬상 광학계(200)에서 가장 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(260)의 굴절률은 1.54 이하일 수 있다.
제1렌즈(210) 및 제2렌즈(220)는 촬상 광학계(200)에서 가장 높은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(210) 및 제2렌즈(220)의 아베수는 55 이상일 수 있다. 제3렌즈(230)는 촬상 광학계(200)에서 가장 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(230)의 아베수는 21 이하일 수 있다. 제4렌즈(240) 및 제5렌즈(250)는 대체로 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(240) 및 제5렌즈(250)의 아베수는 23 이하일 수 있다. 제6렌즈(260)는 대체로 제1렌즈(210)와 유사한 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(260)의 아베수는 50 이상일 수 있다.
촬상 광학계(200)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(220)와 제3렌즈(230) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(280)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(200)는 필터(270)를 포함한다. 예를 들어, 필터(270)는 제6렌즈(260)와 상면(280) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(270)는 적외선이 상면(280)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(200)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(280)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(280)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(200)는 낮은 F No.를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F No.는 1.70이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 4에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 3은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이고, 표 4는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 것이다.
Figure pat00004
Figure pat00005
도 5를 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360)로 구성된다.
제1렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(330)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(350)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(350)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(360)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(360)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
제1렌즈(310) 및 제2렌즈(320)는 대체로 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(310)의 굴절률 및 제2렌즈(320)의 굴절률은 1.55 이하일 수 있다. 제3렌즈(330) 내지 제5렌즈(350)는 대체로 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(330) 내지 제5렌즈(350)의 굴절률은 모두 1.65 이상일 수 있다. 제6렌즈(360)는 촬상 광학계(300)에서 가장 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(360)의 굴절률은 1.54 이하일 수 있다.
제1렌즈(310) 및 제2렌즈(320)는 촬상 광학계(300)에서 가장 높은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(310) 및 제2렌즈(320)의 아베수는 55 이상일 수 있다. 제3렌즈(330)는 촬상 광학계(300)에서 가장 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(330)의 아베수는 21 이하일 수 있다. 제4렌즈(340) 및 제5렌즈(350)는 대체로 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(340) 및 제5렌즈(350)의 아베수는 23 이하일 수 있다. 제6렌즈(360)는 대체로 제1렌즈(310)와 유사한 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(360)의 아베수는 50 이상일 수 있다.
촬상 광학계(300)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(320)와 제3렌즈(330) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(380)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(300)는 필터(370)를 포함한다. 예를 들어, 필터(370)는 제6렌즈(360)와 상면(380) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(370)는 적외선이 상면(380)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(300)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(380)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(380)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(300)는 낮은 F No.를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F No.는 1.60이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 6에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 1은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이고, 표 2는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 것이다.
Figure pat00006
Figure pat00007
도 7을 참조하여 제4실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(400)는 굴절력을 갖는 다수의 렌즈로 구성된다. 예를 들어, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈(410), 제2렌즈(420), 제3렌즈(430), 제4렌즈(440), 제5렌즈(450), 제6렌즈(460)로 구성된다.
제1렌즈(410)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(420)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제3렌즈(430)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 양면이 볼록한 형상이다. 제5렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제5렌즈(450)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈(450)의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제5렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈(460)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(460)는 양면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면은 근축 영역에서 볼록하고 근축 영역의 주변에서 오목한 형상일 수 있다. 이와 유사하게, 제6렌즈의 상 측면은 근축 영역에서 오목하고 근축 영역의 주변에서 볼록한 형상일 수 있다.
제1렌즈(410) 및 제2렌즈(420)는 대체로 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(410)의 굴절률 및 제2렌즈(420)의 굴절률은 1.55 이하일 수 있다. 제3렌즈(430) 내지 제5렌즈(450)는 대체로 높은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(430) 내지 제5렌즈(450)의 굴절률은 모두 1.65 이상일 수 있다. 제6렌즈(460)는 촬상 광학계(400)에서 가장 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(460)의 굴절률은 1.54 이하일 수 있다.
제1렌즈(410) 및 제2렌즈(420)는 촬상 광학계(400)에서 가장 높은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈(410) 및 제2렌즈(420)의 아베수는 55 이상일 수 있다. 제3렌즈(430)는 촬상 광학계(400)에서 가장 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈(430)의 아베수는 21 이하일 수 있다. 제4렌즈(440) 및 제5렌즈(450)는 대체로 낮은 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈(440) 및 제5렌즈(450)의 아베수는 23 이하일 수 있다. 제6렌즈(460)는 대체로 제1렌즈(410)와 유사한 아베수를 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈(460)의 아베수는 50 이상일 수 있다.
촬상 광학계(400)는 조리개(ST)를 포함한다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(420)와 제3렌즈(430) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 조리개(ST)는 상면(480)으로 입사되는 광량을 조절한다.
촬상 광학계(400)는 필터(470)를 포함한다. 예를 들어, 필터(470)는 제6렌즈(460)와 상면(480) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 필터(470)는 적외선이 상면(480)으로 입사되는 것을 차단한다.
촬상 광학계(400)는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 렌즈들을 통해 굴절된 빛이 결상되는 상면(480)을 제공한다. 아울러, 이미지 센서는 상면(480)에 맺힌 광신호를 전기신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 촬상 광학계(400)는 낮은 F No.를 갖는다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 F No.는 1.70이다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 도 8에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 아래의 표 7은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 것이고, 표 8은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 비구면 특성을 나타낸 것이다.
Figure pat00008
Figure pat00009
표 9는 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식 값을 나타낸다. 표 9에서 알 수 있듯이, 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 촬상 광학계는 상세한 설명에서 제시된 조건식의 수치범위를 모두 만족한다.
Figure pat00010
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400 촬상 광학계
110, 210, 310, 410 제1렌즈
120, 220, 320, 420 제2렌즈
130, 230, 330, 430 제3렌즈
140, 240, 340, 440 제4렌즈
150, 250, 350, 450 제5렌즈
160, 260, 360, 360 제6렌즈
170, 270, 370, 470 필터
180, 280, 380, 480 (이미지 센서의) 상면

Claims (16)

  1. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는,
    굴절력을 갖는 제1렌즈;
    굴절력을 갖는 제2렌즈;
    굴절력을 갖는 제3렌즈;
    굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록한 형상인 제4렌즈;
    굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제5렌즈; 및
    굴절력을 갖는 제6렌즈;
    를 포함하고,
    F No.가 1.7 이하인 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈의 굴절률은 1.65 이상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈의 굴절률은 1.65 이상인 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상인 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈의 굴절률은 1.65 이상인 촬상 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상인 촬상 광학계.
  11. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈를 포함하고,
    상기 제3렌즈 내지 상기 제5렌즈의 굴절률은 1.65 이상이고,
    상기 제3렌즈 내지 상기 제5렌즈의 적어도 일면은 비구면인 촬상 광학계.
  12. 제11항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 1.5 < f1/f
    (상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, f1은 상기 제1렌즈의 초점거리이다)
  13. 제11항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] TTL/f
    (상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, TTL은 상기 제1렌즈의 초점거리이다)
  14. 제11항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] 0.7 < R6/f
    (상기 조건식에서 f는 촬상 광학계의 전체 초점거리이고, R6는 상기 제3렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이다)
  15. 제11항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] V3 + V4 < 45
    (상기 조건식에서 V3는 상기 제3렌즈의 아베수이고, V4는 상기 제4렌즈의 아베수이다)
  16. 제11항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    [조건식] V3 + V5 < 45
    (상기 조건식에서 V3는 상기 제3렌즈의 아베수이고, V5는 상기 제5렌즈의 아베수이다)
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