KR20230034241A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20230034241A
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정유진
김인건
조용주
박주성
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 촬상 광학계는 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 굴절력을 갖는 제2렌즈; 물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈; 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 정의 굴절력을 갖는 제5렌즈; 굴절력을 갖는 제6렌즈; 및 물체 측면이 볼록한 형상인 제7렌즈; 를 포함하고, 상기 제1렌즈 내지 상기 제7렌즈는 물체 측으로부터 순차적으로 배치된다.

Description

촬상 광학계{Imaging Lens System}
본 발명은 7매 렌즈를 포함하는 촬상 광학계에 관한 것이다.
소형 카메라는 무선 단말기에 장착된다. 예를 들어, 소형 카메라는 무선 단말기는 정면 및 배면에 각각 장착된다. 이러한 소형 카메라는 야외 풍경사진, 실내 인물사진 등 다양한 용도로 사용되므로, 일반 카메라에 뒤지지 않는 성능이 요구된다. 그러나 소형 카메라는 무선 단말기의 크기에 의해 장착 공간의 제약을 받으므로 고성능을 구현하기 어렵다. 따라서, 소형 카메라의 크기를 증가시키지 않으면서도 소형 카메라의 성능을 향상시킬 수 있는 촬상 광학계의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고해상도의 구현이 가능한 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)와 상면의 대각길이(2ImgHT) 간의 비(TTL/2ImgHT)는 0.640 미만이다.
본 발명은 소형 카메라의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 7은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 제6렌즈의 부분 확대도이다.
도 8은 렌즈 배럴에 구비된 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도이다.
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.
본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제7렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지 거리), 2ImgHT(상면의 대각길이), ImgHT(2ImgHT의 1/2), 초점거리의 단위는 ㎜이다.
렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TTL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 부분(paraxial region)이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 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 7매의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함할 수 있다. 제1렌즈 내지 제7렌즈는 소정의 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 각각의 렌즈는 근축 부분에서 이웃한 렌즈의 상 측면 및 물체 측면은 접촉하지 않을 수 있다.
촬상 광학계는 박형화된 휴대 단말기에 장착되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 쵤상 광학계의 최전방에 위치한 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)와 상면의 대각길이(2ImgHT) 간의 비(TTL/2ImgHT)는 0.64 미만일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 상면(또는 이미지 센서)의 크기에 비해 상당히 낮은 높이를 가지므로, 초박형 휴대 단말기에 장착될 수 있을 뿐만 아니라 고해상도의 촬상 및 촬영이 가능할 수 있다.
이하에서는 촬상 광학계를 구성하는 렌즈 및 그 외 구성을 설명한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 정의 굴절력을 가진다. 제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이다. 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. 제1렌즈는 낮은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 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. 제2렌즈는 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는다. 일 예로, 제2렌즈의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 다른 예로, 제2렌즈의 굴절률은 1.67 이상일 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 제3렌즈는 적어도 일 면이 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. 제3렌즈는 제1렌즈와 대체로 유사한 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 부의 굴절력을 가진다. 제4렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 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. 제4렌즈는 제1렌즈보다 높은 굴절률을 갖는다. 일 예로, 제4렌즈의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 다른 예로, 제4렌즈의 굴절률은 1.67 이상일 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 물체 측면 또는 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5렌즈의 물체 측면 형상은 제3렌즈의 상 측면과 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈의 물체 측면이 볼록하면 제3렌즈의 상 측면이 오목하고, 제5렌즈의 물체 측면이 오목하면 제3렌즈의 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제5렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제5렌즈는 제1렌즈와 대체로 유사한 굴절률을 갖는다. 일 예로, 제5렌즈의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 제6렌즈는 일 면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈의 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면에는 변곡점이 형성될 수 있다. 제6렌즈의 물체 측면에는 광축을 중심으로 제1볼록부, 제1오목부, 제2볼록부가 순차적으로 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 제1볼록부는 제6렌즈의 물체 측면에서 광축 또는 근축 부분에 형성되고, 제2볼록부는 제6렌즈의 물체 측면에서 가장자리 부분에 형성되고, 제1오목부는 제1볼록부와 제2볼록부 사이에 형성된다. 아울러, 제1오목부는 제6렌즈의 물체 측면에서 상면과 가장 가까운 지점을 포함한다. 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. 제6렌즈는 다른 렌즈들보다 작은 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제6렌즈의 굴절률은 1.54 미만일 수 있다.
제7렌즈는 굴절력을 가진다. 제7렌즈는 적어도 일면이 볼록한 형상일 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제7렌즈는 변곡점을 갖는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈의 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면에는 하나 이상의 변곡점이 형성될 수 있다. 제7렌즈는 비구면을 포함한다. 예를 들어, 제7렌즈는 양면이 모두 비구면일 수 있다. 제7렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제7렌즈는 제1렌즈와 대체로 유사한 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제7렌즈의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다.
제1렌즈 내지 제7렌즈는 전술한 바와 같이 비구면을 포함한다. 제1렌즈 내지 제7렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현될 수 있다.
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 필터, 이미지 센서, 조리개를 더 포함한다.
필터는 제7렌즈와 이미지 센서 사이에 배치된다. 필터는 일부 파장의 빛을 차단할 수 있다. 예를 들어, 필터는 적외선 파장의 빛을 차단할 수 있다. 이미지 센서는 제1렌즈 내지 제7렌즈를 통해 굴절된 빛이 맺힐 수 있는 상면을 형성한다. 이미지 센서는 광신호를 전기신호로 변환한다. 예를 들어, 이미지 센서는 상면에 입사되는 광신호를 전기신호로 변환할 수 있다. 조리개는 렌즈로 입사되는 광량을 조정하도록 배치된다. 예를 들어, 조리개는 제2렌즈와 제3렌즈 사이에 배치될 수 있다.
촬상 광학계는 아래의 조건식들 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
0.10 mm < SagS11tp
0.43 < S11tp/S11ER < 0.51
S1ER/S14ER < 0.29
0.43 < S10ER/S14ER < 0.51
f/ImgHT < 1.12
SagS11mx < -0.40 mm
|SagS11tp/SagS11mx| < 0.30
0.8 < f3/f5 < 1.2
0.84 mm ≤ FBL
f number < 2.10
상기 조건식에서 SagS11tp는 제6렌즈의 물체 측면의 광축 중심으로부터 제6렌즈의 물체 측면에서 상면과 가장 가까운 지점까지의 광축 방향 거리이고, S11tp는 광축으로부터 제6렌즈의 물체 측면에서 상면과 가장 가까운 지점까지의 최단 거리이고, S11ER은 상기 제6렌즈의 물체 측면의 유효 반경이고, S1ER은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 유효 반경이고, S14ER은 상기 제7렌즈의 상 측면의 유효 반경이고, S10ER은 상기 제5렌즈의 상 측면의 유효 반경이고, f는 촬상 광학계의 초점거리이고, ImgHT는 상면의 반대각길이이고, SagS11mx는 제6렌즈의 물체 측면의 광축 중심으로부터 상기 제6렌즈의 물체 측면의 유효반경 단부까지의 광축 방향 거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, f5는 제5렌즈의 초점거리이고, FBL은 제1렌즈 내지 제7렌즈를 수용하는 렌즈 배럴의 말단(상면과 가장 가까운 부분)으로부터 상면까지의 거리이다.
참고로, SagS11tp 및 SagS11mx 값에서 양의 부호는 해당 지점이 제6렌즈의 물체 측면의 광축 중심보다 상면에 가깝게 위치함을 의미하고, 음의 부호는 해당 지점이 제6렌즈의 물체 측면의 광축 중심보다 물체 측에 가깝게 위치함을 의미한다.
다음에서는 여러 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160), 제7렌즈(170)를 포함한다.
제1렌즈(110)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(140)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(150)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(160)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제6렌즈(160)의 물체 측면에는 2개의 변곡점이 형성될 수 있다. 제7렌즈(170)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(170)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다.
촬상 광학계(100)는 필터(IF), 이미지 센서(IP)를 더 포함한다. 필터(IF)는 제7렌즈(170)와 이미지 센서(IP) 사이에 배치된다. 참고로, 도면에는 도시되어 있지 않으나 제2렌즈(120)와 제3렌즈(130) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 2에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 표 1 및 표 2는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 유효반경 굴절률 아베수
S1 제1렌즈 1.81229 0.733798 1.3400 1.546 56.095
S2 7.09554 0.133098 1.2632
S3 제2렌즈
(조리개)		 20.78661 0.230000 1.2079 1.679 19.231
S4 5.74041 0.221725 1.0880
S5 제3렌즈 8.47592 0.301905 1.0880 1.546 56.095
S6 18.97550 0.239732 1.1634
S7 제4렌즈 -25.07115 0.280000 1.1868 1.679 19.231
S8 23.46281 0.193297 1.3436
S9 제5렌즈 30.55822 0.309767 1.4478 1.620 25.953
S10 -65.55973 0.501687 1.7900
S11 제6렌즈 3.51453 0.509951 2.5683 1.537 55.710
S12 11.92352 0.439464 2.8231
S13 제7렌즈 3.90443 0.510124 3.4148 1.546 56.095
S14 1.47384 0.176452 3.5834
S15 필터 infinity 0.110000 4.2260 1.519 64.197
S16 infinity 0.759795 4.2658
S17 상면 infinity -0.010000 4.7360
면번호 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
K -4.933E-01 -9.962E-01 -1.000E+00 5.669E-03 4.964E+00 -5.461E+00 -7.677E+01
4차 5.592E-03 -1.945E-02 -7.229E-02 -3.744E-02 -5.097E-04 -4.802E-02 -4.778E-02
6차 7.119E-02 1.223E-01 6.882E-01 4.813E-01 -6.778E-01 8.941E-02 -1.477E-01
8차 -4.274E-01 -1.300E+00 -5.131E+00 -4.846E+00 6.655E+00 2.443E-01 5.939E-01
10차 1.670E+00 8.554E+00 2.629E+01 3.323E+01 -4.411E+01 -7.440E+00 -1.265E+00
12차 -4.339E+00 -3.567E+01 -9.257E+01 -1.530E+02 2.033E+02 4.926E+01 -1.155E+00
14차 7.764E+00 9.979E+01 2.306E+02 4.903E+02 -6.695E+02 -1.834E+02 1.565E+01
16차 -9.686E+00 -1.943E+02 -4.144E+02 -1.120E+03 1.598E+03 4.460E+02 -5.005E+01
18차 8.388E+00 2.688E+02 5.423E+02 1.845E+03 -2.779E+03 -7.479E+02 9.408E+01
20차 -4.913E+00 -2.659E+02 -5.165E+02 -2.197E+03 3.515E+03 8.831E+02 -1.179E+02
22차 1.814E+00 1.867E+02 3.537E+02 1.873E+03 -3.193E+03 -7.340E+02 1.016E+02
24차 -3.376E-01 -9.095E+01 -1.695E+02 -1.113E+03 2.025E+03 4.207E+02 -5.995E+01
26차 -9.594E-03 2.920E+01 5.386E+01 4.382E+02 -8.506E+02 -1.583E+02 2.322E+01
28차 1.642E-02 -5.559E+00 -1.019E+01 -1.027E+02 2.124E+02 3.519E+01 -5.338E+00
30차 -2.165E-03 4.752E-01 8.683E-01 1.083E+01 -2.386E+01 -3.500E+00 5.536E-01
면번호 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14
K 0.000E+00 -9.244E+00 1.000E+01 -4.207E+01 -2.101E+01 -1.637E+01 -5.991E+00
4차 -7.754E-02 -1.240E-01 -1.305E-01 6.806E-02 -5.648E-02 -3.507E-01 -1.914E-01
6차 3.026E-02 7.680E-02 6.384E-02 -1.178E-01 1.268E-01 3.005E-01 1.629E-01
8차 -5.258E-02 -9.204E-02 -3.097E-02 1.240E-01 -1.752E-01 -2.056E-01 -1.100E-01
10차 -1.163E-01 1.002E-01 9.901E-03 -1.324E-01 1.457E-01 1.080E-01 5.564E-02
12차 1.093E+00 2.126E-01 3.553E-02 1.178E-01 -8.264E-02 -4.029E-02 -2.065E-02
14차 -3.864E+00 -1.280E+00 -7.642E-02 -7.823E-02 3.387E-02 1.065E-02 5.627E-03
16차 8.290E+00 2.864E+00 7.837E-02 3.753E-02 -1.029E-02 -2.026E-03 -1.131E-03
18차 -1.194E+01 -3.870E+00 -4.862E-02 -1.293E-02 2.338E-03 2.807E-04 1.676E-04
20차 1.198E+01 3.479E+00 1.829E-02 3.186E-03 -3.959E-04 -2.841E-05 -1.817E-05
22차 -8.421E+00 -2.134E+00 -3.520E-03 -5.547E-04 4.914E-05 2.077E-06 1.419E-06
24차 4.082E+00 8.852E-01 -2.677E-05 6.648E-05 -4.328E-06 -1.068E-07 -7.734E-08
26차 -1.302E+00 -2.381E-01 1.672E-04 -5.210E-06 2.550E-07 3.655E-09 2.787E-09
28차 2.463E-01 3.757E-02 -3.269E-05 2.402E-07 -8.975E-09 -7.468E-11 -5.950E-11
30차 -2.095E-02 -2.647E-03 2.139E-06 -4.935E-09 1.420E-10 6.867E-13 5.690E-13
도 3을 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260), 제7렌즈(270)를 포함한다.
제1렌즈(210)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(240)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(250)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(260)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(260)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제6렌즈(260)의 물체 측면에는 2개의 변곡점이 형성될 수 있다. 제7렌즈(270)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(270)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다.
촬상 광학계(200)는 필터(IF), 이미지 센서(IP)를 더 포함한다. 필터(IF)는 제7렌즈(270)와 이미지 센서(IP) 사이에 배치된다. 참고로, 도면에는 도시되어 있지 않으나 제2렌즈(220)와 제3렌즈(230) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 4에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 표 3 및 표 4는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 유효반경 굴절률 아베수
S1 제1렌즈 1.83156 0.632211 1.2350 1.546 56.095
S2 7.22763 0.132432 1.1700
S3 제2렌즈
(조리개)		 9.10853 0.230000 1.1165 1.679 19.231
S4 4.29418 0.260405 1.0485
S5 제3렌즈 16.33712 0.307797 1.0500 1.546 56.095
S6 -119.70661 0.250430 1.1349
S7 제4렌즈 -11.94853 0.280000 1.1688 1.679 19.231
S8 40.19864 0.160431 1.3600
S9 제5렌즈 -56.80941 0.309047 1.4708 1.646 23.508
S10 -12.37536 0.599820 1.7768
S11 제6렌즈 3.40878 0.577225 2.7320 1.537 55.710
S12 11.03168 0.514475 3.0261
S13 제7렌즈 4.33111 0.510210 3.4748 1.546 56.095
S14 1.54469 0.190517 3.6774
S15 필터 infinity 0.110000 4.3015 1.519 64.197
S16 infinity 0.741910 4.3415
S17 상면 infinity 0.016849 4.8220
면번호 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
K -5.520E-01 1.000E+00 1.000E+00 7.709E-01 1.829E+01 -4.132E+01 4.134E+01
4차 9.210E-03 -3.371E-03 -3.493E-02 -4.268E-02 -2.291E-02 -2.832E-02 -4.875E-02
6차 5.320E-02 -1.007E-01 1.919E-01 6.485E-01 -2.967E-01 -1.090E-01 -1.285E-01
8차 -3.851E-01 7.686E-01 -1.010E+00 -6.910E+00 3.493E+00 1.000E+00 3.115E-01
10차 1.915E+00 -3.489E+00 4.203E+00 4.883E+01 -2.713E+01 -7.592E+00 -1.552E-01
12차 -6.528E+00 1.087E+01 -1.206E+01 -2.321E+02 1.411E+02 3.791E+01 -4.035E+00
14차 1.576E+01 -2.438E+01 2.396E+01 7.709E+02 -5.108E+02 -1.282E+02 2.237E+01
16차 -2.739E+01 4.038E+01 -3.221E+01 -1.833E+03 1.319E+03 3.029E+02 -6.586E+01
18차 3.452E+01 -4.999E+01 2.605E+01 3.156E+03 -2.461E+03 -5.099E+02 1.264E+02
20차 -3.154E+01 4.621E+01 -5.060E+00 -3.940E+03 3.323E+03 6.152E+02 -1.672E+02
22차 2.065E+01 -3.146E+01 -1.552E+01 3.528E+03 -3.216E+03 -5.283E+02 1.540E+02
24차 -9.441E+00 1.529E+01 2.075E+01 -2.206E+03 2.172E+03 3.150E+02 -9.749E+01
26차 2.861E+00 -5.005E+00 -1.287E+01 9.144E+02 -9.715E+02 -1.240E+02 4.048E+01
28차 -5.167E-01 9.867E-01 4.190E+00 -2.255E+02 2.585E+02 2.894E+01 -9.945E+00
30차 4.211E-02 -8.821E-02 -5.763E-01 2.502E+01 -3.096E+01 -3.032E+00 1.096E+00
면번호 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14
K 0.000E+00 -4.712E-01 -9.834E+00 -2.887E+01 -3.375E+01 -3.813E+01 -6.263E+00
4차 -3.849E-02 -9.448E-02 -1.092E-01 5.423E-02 -1.259E-02 -2.378E-01 -1.478E-01
6차 -2.427E-01 -2.259E-03 1.018E-02 -8.879E-02 3.729E-02 1.633E-01 1.101E-01
8차 1.460E+00 2.743E-01 1.705E-01 7.438E-02 -6.501E-02 -9.593E-02 -6.889E-02
10차 -6.619E+00 -1.406E+00 -5.611E-01 -5.992E-02 5.163E-02 4.166E-02 3.233E-02
12차 2.116E+01 4.793E+00 1.217E+00 4.249E-02 -2.585E-02 -1.144E-02 -1.100E-02
14차 -4.828E+01 -1.109E+01 -1.807E+00 -2.321E-02 9.329E-03 1.795E-03 2.724E-03
16차 7.948E+01 1.775E+01 1.879E+00 9.259E-03 -2.574E-03 -9.357E-05 -4.954E-04
18차 -9.504E+01 -2.004E+01 -1.384E+00 -2.670E-03 5.518E-04 -2.228E-05 6.628E-05
20차 8.250E+01 1.610E+01 7.239E-01 5.541E-04 -9.088E-05 5.872E-06 -6.482E-06
22차 -5.139E+01 -9.149E+00 -2.663E-01 -8.177E-05 1.118E-05 -6.976E-07 4.558E-07
24차 2.237E+01 3.595E+00 6.730E-02 8.351E-06 -9.849E-07 4.999E-08 -2.234E-08
26차 -6.453E+00 -9.285E-01 -1.112E-02 -5.603E-07 5.830E-08 -2.216E-09 7.219E-10
28차 1.108E+00 1.417E-01 1.083E-03 2.219E-08 -2.066E-09 5.632E-11 -1.376E-11
30차 -8.570E-02 -9.676E-03 -4.714E-05 -3.927E-10 3.302E-11 -6.304E-13 1.167E-13
도 5를 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360), 제7렌즈(370)를 포함한다.
제1렌즈(310)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제4렌즈(340)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(350)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제6렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제6렌즈(360)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제6렌즈(360)의 물체 측면에는 2개의 변곡점이 형성될 수 있다. 제7렌즈(370)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(370)는 물체 측면 및 상 측면에는 변곡점이 형성되는 형상이다.
촬상 광학계(300)는 필터(IF), 이미지 센서(IP)를 더 포함한다. 필터(IF)는 제7렌즈(370)와 이미지 센서(IP) 사이에 배치된다. 참고로, 도면에는 도시되어 있지 않으나 제2렌즈(320)와 제3렌즈(330) 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계는 도 6에 도시된 바와 같은 수차 특성을 나타낸다. 표 5 및 표 6은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 유효반경 굴절률 아베수
S0 infinity 0
S1 제1렌즈 1.78049 0.705030 1.3200 1.546 56.095
S2 5.84195 0.186016 1.2397
S3 제2렌즈
(조리개)		 80.24842 0.230000 1.1810 1.679 19.231
S4 7.35245 0.181235 1.0687
S5 제3렌즈 6.43257 0.292162 1.1000 1.546 56.095
S6 15.79286 0.265942 1.1500
S7 제4렌즈 -11.30545 0.270000 1.1764 1.679 19.231
S8 51.78055 0.141467 1.3400
S9 제5렌즈 54.45420 0.303262 1.4510 1.646 23.508
S10 -22.02894 0.549236 1.7500
S11 제6렌즈 3.02610 0.521792 2.5693 1.537 55.710
S12 7.96031 0.545579 2.8253
S13 제7렌즈 4.43185 0.450000 3.3803 1.546 56.095
S14 1.49572 0.149278 3.5138
S15 필터 infinity 0.110000 4.1683 1.519 64.197
S16 infinity 0.729838 4.2074
S17 상면 infinity 0.019954 4.7360
면번호 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
K -4.968E-01 8.725E-02 -1.000E+00 ***E-01 -1.516E+01 6.320E+01 8.226E+00
4차 1.450E-02 -1.760E-02 -4.996E-02 -4.927E-02 -2.706E-02 -7.440E-02 -1.356E-01
6차 3.872E-02 -3.219E-01 5.515E-02 1.927E-01 -1.208E+00 5.889E-01 9.102E-01
8차 1.844E+00 3.023E+00 5.145E-02 -1.452E-01 1.905E+01 -1.303E+01 -1.672E+01
10차 -2.167E+01 -1.639E+01 3.521E+00 -7.791E+00 -1.832E+02 1.423E+02 1.563E+02
12차 1.303E+02 5.855E+01 -3.287E+01 8.655E+01 1.147E+03 -9.648E+02 -9.494E+02
14차 -5.065E+02 -1.431E+02 1.535E+02 -4.807E+02 -4.896E+03 4.373E+03 4.002E+03
16차 1.376E+03 2.361E+02 -4.646E+02 1.672E+03 1.465E+04 -1.380E+04 -1.206E+04
18차 -2.700E+03 -2.325E+02 9.841E+02 -3.920E+03 -3.123E+04 3.100E+04 2.635E+04
20차 3.852E+03 4.645E+01 -1.497E+03 6.382E+03 4.765E+04 -4.985E+04 -4.172E+04
22차 -3.954E+03 2.331E+02 1.633E+03 -7.241E+03 -5.164E+04 5.699E+04 4.738E+04
24차 2.839E+03 -3.748E+02 -1.248E+03 5.624E+03 3.878E+04 -4.523E+04 -3.758E+04
26차 -1.350E+03 2.843E+02 6.336E+02 -2.851E+03 -1.919E+04 2.369E+04 1.976E+04
28차 3.808E+02 -1.132E+02 -1.919E+02 8.501E+02 5.621E+03 -7.358E+03 -6.188E+03
30차 -4.819E+01 1.897E+01 2.619E+01 -1.130E+02 -7.387E+02 1.027E+03 8.734E+02
면번호 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14
K 1.181E+01 1.000E+01 -1.000E+01 -3.968E+01 -6.628E+01 -9.850E+01 -9.481E+00
4차 -2.362E-01 -6.069E-01 -1.282E+00 3.192E+00 -4.771E+00 -4.582E+01 -2.961E+01
6차 6.799E-01 3.511E+00 3.988E+00 -3.424E+01 1.201E+02 6.039E+02 4.050E+02
8차 -8.746E+00 -4.083E+01 -1.979E+01 2.588E+02 -1.492E+03 -6.164E+03 -4.261E+03
10차 3.834E+01 3.370E+02 9.958E+01 -2.245E+03 1.074E+04 4.299E+04 3.127E+04
12차 2.684E+01 -1.887E+03 -3.720E+02 1.569E+04 -5.151E+04 -2.031E+05 -1.623E+05
14차 -1.119E+03 7.380E+03 9.867E+02 -7.656E+04 1.741E+05 6.720E+05 6.094E+05
16차 6.036E+03 -2.065E+04 -1.804E+03 2.579E+05 -4.256E+05 -1.601E+06 -1.675E+06
18차 -1.817E+04 4.187E+04 2.183E+03 -6.057E+05 7.620E+05 2.786E+06 3.382E+06
20차 3.550E+04 -6.159E+04 -1.652E+03 9.970E+05 -1.001E+06 -3.553E+06 -4.988E+06
22차 -4.685E+04 6.503E+04 7.047E+02 -1.143E+06 9.556E+05 3.287E+06 5.292E+06
24차 4.162E+04 -4.801E+04 -1.289E+02 8.924E+05 -6.477E+05 -2.148E+06 -3.924E+06
26차 -2.391E+04 2.352E+04 0.000E+00 -4.524E+05 2.963E+05 9.401E+05 1.926E+06
28차 8.037E+03 -6.867E+03 0.000E+00 1.342E+05 -8.230E+04 -2.474E+05 -5.619E+05
30차 -1.202E+03 9.041E+02 0.000E+00 -1.767E+04 1.050E+04 2.960E+04 7.364E+04
표 7은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 특성값이다.
비고 제1실시예 제2실시예 제3실시예
f 5.000000 5.100 5.000
f1 4.2453 4.3105 4.4154
f2 -11.7543 -12.2030 -11.9378
f3 27.7478 26.3253 19.6428
f4 -17.8115 -13.5381 -13.6451
f5 33.6582 24.4436 24.3345
f6 9.0859 8.9480 8.7656
f7 -4.6792 -4.6974 -4.3677
FOV 83.23 83.00 83.20
TTL 5.640 5.824 5.650
f number 1.880 2.060 1.910
2ImgHT 9.072 9.240 9.480
추가로, 본 발명에 따른 촬상 광학계는 대체로 다음과 같은 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계의 전체 길이(TTL)는 5.3 ~ 6.0 mm의 범위에서 결정되고, 전체 초점거리는 4.8 ~ 6.1 mm의 범위에서 결정되고, 제1렌즈의 초점거리는 3.8 ~ 4.8 mm의 범위에서 결정되고, 제2렌즈의 초점거리는 -16 ~ -10.0 mm의 범위에서 결정되고, 제3렌즈의 초점거리는 18 ~ 30.0 mm 범위에서 결정되고, 제4렌즈의 초점거리는 -20.0 ~ -11 mm 범위에서 결정되고, 제5렌즈의 초점거리는 22 ~ 36 mm 범위에서 결정되고, 제6렌즈의 초점거리는 7.8 ~ 9.8 mm 범위에서 결정되고, 제7렌즈의 초점거리는 -5.6 ~ - 3.8 mm 범위에서 결정된다. 아울러, 촬상 광학계의 화각(FOV)은 80.0 ~ 86도 범위에서 결정된다.
표 8은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식값이다.
조건식 제1실시예 제2실시예 제3실시예
TTL/2ImgHT 0.6218 0.6303 0.5961
SagS11tp 0.1100 0.1320 0.1320
S11tp/S11ER 0.4711 0.4488 0.4970
S1ER/S14ER 0.2829 0.2561 0.2787
S10ER/S14ER 0.4995 0.4832 0.4980
f/ImgHT 1.1023 1.1039 1.0549
SagS11mx -0.5200 -0.4540 -0.5330
|SagS11tp/SagS11mx| 0.2115 0.2907 0.2477
f3/f5 0.8244 1.0770 0.8072
FBL 0.8400 0.8500 0.8500
다음에서는 도 7을 참조하여 제6렌즈의 형상을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제6렌즈(160)는 볼록 및 오목 형상을 일면에 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈(160)의 물체 측면에는 볼록 및 오목 형상이 함께 형성될 수 있다. 제6렌즈(160)의 물체 측면에 제1볼록부(S11V1), 제1오목부(S11C1), 제2볼록부(S11V2)가 광축으로부터 제6렌즈(160)의 반경을 따라 순차적으로 형성된다. 예를 들어, 제1볼록부(S11V1)는 제6렌즈(160)의 근축 부분에 형성되고, 제2볼록부(S11V2)는 제6렌즈(160)의 가장자리 부분에 형성되고, 제1오목부(S11C1)는 제1볼록부(S11V1)와 제2볼록부(S11V2) 사이에 형성된다.
제1오목부(S11C1)에는 제6렌즈(160)의 물체 측면에서 상면과 가장 가까운 지점(S11tp)이 형성될 수 있다. 제6렌즈의 물체 측면의 광축 중심으로부터 S11tp까지의 광축 방향 거리(SagS11tp)는 0.10 mm 보다 클 수 있다.
제2볼록부(S11V2)는 제1볼록부(S11V1)보다 볼록하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2볼록부(S11V2)는 제1볼록부(S11V1)보다 물체 측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 제6렌즈(160)의 물체 측면의 광축 중심으로부터 제2볼록부(S11V2)의 단부(즉, 제6렌즈(160)의 물체 측면의 유효반경 단부)까지의 광축 방향 거리(SagS11mx)는 -0.4 mm 보다 작을 수 있다.
다음에서는 도 8을 참조하여 본 발명의 촬상 광학계를 수용하도록 구성되는 렌즈 배럴의 특징을 설명한다.
본 발명은 제1실시 예 내지 제3실시 예에 따른 촬상 광학계(100, 200, 300)를 수용하는 렌즈 배럴(B)를 포함할 수 있다. 렌즈 배럴(B)은 상면 또는 이미지 센서(IP)와 상당히 근접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(B)의 말단으로부터 이미지 센서(IP)까지의 거리(FBL)는 0.84 mm 보다 크고 1.2 mm 보다 작을 수 있다. 렌즈 배럴(B)은 상당한 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(B)의 최외각 반경(BRmx)은 4.82 mm 보다 작을 수 있다.
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. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100 촬상 광학계
110 제1렌즈
120 제2렌즈
130 제3렌즈
140 제4렌즈
150 제5렌즈
160 제6렌즈
170 제7렌즈
IF (적외선 차단) 필터
IP 이미지 센서 또는 상면

Claims (18)

  1. 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    상 측면이 오목한 형상인 제2렌즈;
    물체 측면이 볼록한 형상인 제3렌즈;
    물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈;
    굴절력을 갖는 제5렌즈; 및
    정의 굴절력을 갖는 제6렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되고,
    상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)와 상면의 대각길이(2ImgHT) 간의 비(TTL/2ImgHT)는 0.640 미만인 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제7렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    f number < 2.10
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제7렌즈는 -5.6 mm ~ 3.8 mm 범위의 초점거리를 갖는 촬상 광학계.
  9. 굴절력을 갖는 제1렌즈;
    굴절력을 갖는 제2렌즈;
    굴절력을 갖는 제3렌즈;
    부의 굴절력을 가지며 상 측면이 오목한 형상인 제4렌즈;
    굴절력을 갖는 제5렌즈; 및
    정의 굴절력을 가지며 상 측면이 오목한 형상인 제6렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 상기 제6렌즈는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되고,
    4.8 mm ~ 6.1 mm 범위의 초점거리(f)를 갖는 촬상 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)와 상기 상면의 대각길이(2ImgHT) 간의 비(TTL/2ImgHT)는 0.64 미만인 촬상 광학계.
  18. 제9항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    f/ImgHT < 1.12
    (상기 조건식에서 ImgHT는 상면의 높이이다)
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