Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101425792B1 - 촬영 렌즈 광학계 - Google Patents

촬영 렌즈 광학계 Download PDF

Info

Publication number
KR101425792B1
KR101425792B1 KR1020120158539A KR20120158539A KR101425792B1 KR 101425792 B1 KR101425792 B1 KR 101425792B1 KR 1020120158539 A KR1020120158539 A KR 1020120158539A KR 20120158539 A KR20120158539 A KR 20120158539A KR 101425792 B1 KR101425792 B1 KR 101425792B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
optical system
image sensor
lens optical
refractive power
Prior art date
Application number
KR1020120158539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140089006A (ko
Inventor
안치호
조재훈
김지은
강찬구
김세진
Original Assignee
주식회사 코렌
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코렌 filed Critical 주식회사 코렌
Priority to KR1020120158539A priority Critical patent/KR101425792B1/ko
Priority to US14/144,787 priority patent/US9025259B2/en
Publication of KR20140089006A publication Critical patent/KR20140089006A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101425792B1 publication Critical patent/KR101425792B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/008—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras designed for infrared light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

촬영 렌즈 광학계에 관해 개시되어 있다. 개시된 렌즈 광학계는 피사체에서 이미지센서 방향으로 순차적으로 배열된 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈를 포함한다. 상기 제1 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 피사체 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제3 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 상기 제4 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖거나, 정(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 렌즈 광학계의 화각(θ)은 수학식 2.5 ＜｜tanθ｜＜ 3.5 를 만족할 수 있다. 상기 렌즈 광학계의 초점거리(f)와 상기 제4 렌즈의 출사면의 유효 반경(D4)은 수학식 1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5 를 만족할 수 있다. 상기 제1 렌즈의 입사면에서 상기 이미지센서까지의 거리(TTL)와 상기 렌즈 광학계의 초점거리(f)는 수학식 1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5 를 만족할 수 있다.

Description

촬영 렌즈 광학계{Photographic lens optical system}
본 발명은 카메라에 채용되는 렌즈 광학계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홍채 인식용 카메라에 채용되는 렌즈 광학계에 관한 것이다.
최근 전하 결합 소자(charge coupled device)(CCD)와 씨모스 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor)(CMOS 이미지센서)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라(이하, 카메라)의 보급이 급속하게 확대되고 있다. 카메라의 해상도를 높이기 위해 고체 촬상 소자의 화소 집적도는 높아지고 있다. 이와 함께 상기 카메라에 내장되는 렌즈 광학계의 성능 개선을 통해서 상기 카메라의 소형화 및 경량화도 진행되고 있다.
일반적인 카메라의 렌즈 광학계에서는 성능 확보를 위해, 예컨대, 화각(angle of view) 확보 및 수차 보정 등을 위해 많은 수의 렌즈를 사용하는 것이 유리하다. 그런데 렌즈 광학계가 많은 렌즈를 포함할 경우, 카메라의 소형화 및 경량화가 어려울 수 있다. 소형이면서도 비교적 넓은 화각을 갖고 수차 보정도 용이한 렌즈 광학계의 개발이 요구된다.
최근에는, 홍채 인식 기술이 차세대 인증/보안 기술로 주목을 받으면서, 홍채 인식용 카메라에 사용되는 렌즈 광학계에 대한 개발이 요구되고 있다. 다시 말해, 홍채 인식용 렌즈 광학계의 성능 개선 및 화각 확보 등이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형화/경량화에 유리하고 비교적 넓은 화각 및 우수한 성능을 갖는 렌즈 광학계(홍채 인식용 렌즈 광학계)를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 피사체와 상기 피사체의 상이 맺히는 이미지센서 사이에 상기 피사체 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 구비하되, 상기 제1 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 피사체 측으로 볼록한 메니스커스(meniscus) 형상을 가지며, 상기 제2 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면인 렌즈 광학계를 제공한다.
상기한 렌즈 광학계는 하기의 수학식 1 내지 3 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
<수학식 1>
2.5 ＜ ｜tanθ｜ ＜ 3.5
여기서, θ는 상기 렌즈 광학계의 화각이다.
<수학식 2>
1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5
여기서, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이고, D4는 상기 제4 렌즈의 출사면의 유효 반경이다.
<수학식 3>
1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5
여기서, TTL은 상기 제1 렌즈의 입사면에서 상기 이미지센서까지의 거리이고, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이다.
상기 제4 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈는 정(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈 중 적어도 한 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 중앙부에서 가장자리로 가면서 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈의 입사면의 중앙부는 상기 피사체 측으로 볼록하고 가장자리로 가면서 오목해질 수 있다.
상기 제4 렌즈의 출사면의 중앙부는 상기 이미지센서에 대하여 오목하고 가장자리로 가면서 볼록해질 수 있다.
상기 제2, 제3 및 제4 렌즈는 수차 보정 렌즈일 수 있다.
상기 피사체와 상기 이미지센서 사이에 조리개가 구비될 수 있다.
상기 조리개는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
상기 피사체와 상기 이미지센서 사이에 밴드패스 필터(bandpass filter)가 더 구비될 수 있다.
상기 밴드패스 필터(bandpass filter)는 상기 제4 렌즈와 상기 이미지센서 사이에 구비될 수 있다.
상기 밴드패스 필터(bandpass filter)는 적외선 패스 필터(IR pass filter)일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈일 수 있다.
상기 렌즈 광학계의 화각(θ)은 약 70°이상일 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 홍채 인식용 렌즈 광학계일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피사체와 상기 피사체의 상이 맺히는 이미지센서 사이에 상기 피사체 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 구비하되, 상기 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈는 모두 정(+)의 굴절력을 갖고, 아래의 수학식 1 및/또는 수학식 2를 만족하는 렌즈 광학계가 제공된다.
<수학식 1>
2.5 ＜ ｜tanθ｜ ＜ 3.5
여기서, θ는 상기 렌즈 광학계의 화각이다.
<수학식 2>
1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5
여기서, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이고, D4는 상기 제4 렌즈의 출사면의 유효 반경이다.
상기한 렌즈 광학계는 하기의 수학식 3을 더 만족할 수 있다.
<수학식 3>
1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5
여기서, TTL은 상기 제1 렌즈의 입사면에서 상기 이미지센서까지의 거리이고, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이다.
상기 제4 렌즈는 부(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈는 정(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈는 상기 피사체측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 상기 이미지센서측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 상기 이미지센서측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다.
상기 제4 렌즈는 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 중앙부에서 가장자리로 가면서 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다.
소형·경량이면서도 비교적 큰 화각 및 고해상도를 얻을 수 있는 렌즈 광학계(홍채 인식용 렌즈 광학계)를 구현할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계는 피사체에서 이미지센서 방향으로 순차적으로 배열된 정(+), 정(+), 정(+), 부(-) 또는 정(+), 정(+), 정(+), 정(+)의 굴절력을 갖는 제1 내지 제4 렌즈를 포함하고, 상기한 수학식 1 내지 3 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다. 이러한 렌즈 광학계는 비교적 짧은 전장, 작은 외경 및 비교적 큰 화각을 가질 수 있어서, 카메라(홍채 인식용 카메라)의 소형/경량화 및 고성능화에 유리할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 렌즈를 플라스틱으로 제조하고 각 렌즈의 양면(입사면과 출사면)을 비구면으로 구성함으로써, 글라스(glass) 렌즈를 사용하는 경우보다 저비용으로 컴팩트하면서 성능이 우수한 렌즈 광학계(홍채 인식용 렌즈 광학계)를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 주요 구성요소의 배치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한(혹은, 유사한) 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계를 보여준다. 본 실시예들의 렌즈 광학계는 "홍채 인식용 렌즈 광학계"일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계는 피사체(OBJ)와 피사체(OBJ)의 상이 맺히는 이미지센서(IMG) 사이에 피사체(OBJ) 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈(I), 제2 렌즈(Ⅱ), 제3 렌즈(Ⅲ) 및 제4 렌즈(Ⅳ)를 구비한다. 제1 렌즈(I)는 정(+)(positive)의 굴절력을 갖고, 피사체(OBJ) 측으로 볼록한 메니스커스(meniscus) 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(Ⅱ)는 정(+)의 굴절력을 갖고, 이미지센서(IMG) 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(Ⅲ)는 정(+)의 굴절력을 갖고 이미지센서(IMG) 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제3 렌즈(I∼Ⅲ) 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제3 렌즈(I∼Ⅲ) 중 적어도 어느 한 렌즈의 입사면(1*, 4*, 6*)과 출사면(2*, 5*, 7*) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 렌즈(I∼Ⅲ) 각각의 입사면(1*, 4*, 6*)과 출사면(2*, 5*, 7*)은 모두 비구면일 수 있다.
제4 렌즈(Ⅳ)는 부(-)(negative) 또는 정(+)(positive)의 굴절력을 가질 수 있다. 도 1 및 도 2의 실시예에서 제4 렌즈(Ⅳ)는 부(-)의 굴절력을 갖고, 도 3의 실시예에서 제4 렌즈(Ⅳ)는 정(+)의 굴절력을 갖는다. 도 1 내지 도 3의 실시예에서 제4 렌즈(Ⅳ)의 입사면(8*)과 출사면(9*) 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(Ⅳ)의 입사면(8*)과 출사면(9*) 중 적어도 하나는 중앙부에서 가장자리로 가면서 적어도 하나의 변곡점을 갖는 비구면일 수 있다. 제4 렌즈(Ⅳ)의 입사면(8*)의 중앙부는 피사체(OBJ) 측으로 볼록하고 가장자리로 가면서 오목해질 수 있고, 출사면(9*)의 중앙부는 이미지센서(IMG)에 대하여 오목하고 가장자리로 가면서 볼록해질 수 있다.
제1 렌즈(I)는 강한 정(+)의 굴절력을 가질 수 있고, 제2 내지 제4 렌즈(Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ)는 수차 보정 렌즈로서 기능할 수 있다.
조리개(S1)와 밴드패스 필터(bandpass filter)(Ⅴ)가 더 구비될 수 있다. 조리개(S1)는 제1 렌즈(I)와 제2 렌즈(Ⅱ) 사이에 구비될 수 있다. 밴드패스 필터(Ⅴ)는 제4 렌즈(Ⅳ)와 이미지센서(IMG) 사이에 구비될 수 있다. 밴드패스 필터(Ⅴ)는 적외선 패스 필터(IR pass filter)일 수 있다. 이때, 상기 적외선 패스 필터(IR pass filter)는 800∼950nm 정도의 파장 대역을 갖는 광(적외선)은 통과시키고, 나머지 대역의 광은 차단하는 필터일 수 있다. 조리개(S1)와 밴드패스 필터(Ⅴ)의 위치는 달라질 수 있고, 밴드패스 필터(Ⅴ)의 구성도 달라질 수 있다.
상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계는 다음의 수학식 1 내지 3 중 적어도 하나를 만족하는 것이 바람직하다.
<수학식 1>
2.5 ＜ ｜tanθ｜ ＜ 3.5
여기서, θ는 상기 렌즈 광학계의 화각이다.
수학식 1은 렌즈 광학계의 화각을 결정하기 위한 조건을 나타낸다. 수학식 1에서 ｜tanθ｜가 하한값(2.5) 이하인 경우, 구면수차 및 코마수차는 작아질 수 있지만, 화각 또한 작아진다. 반면, ｜tanθ｜가 상한값(3.5) 이상인 경우, 화각 확장에 유리하지만, 구면수차 및 코마수차가 커질 수 있다. 수학식 1의 조건을 만족하는 경우, 구면수차 및 코마수차를 양호한 상태로 유지하면서도 비교적 넓은 화각, 예컨대, 약 70°이상의 화각을 얻을 수 있다.
<수학식 2>
1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5
여기서, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이고, D4는 제4 렌즈(Ⅳ)의 출사면(9*)의 유효 반경(즉, Y축으로의 semi-aperture)이다. 제4 렌즈(Ⅳ)는 네 개의 렌즈들(I∼Ⅳ) 중에서 가장 큰 외경을 갖기 때문에, 상기 렌즈 광학계의 외경은 D4에 의해 결정된다고 할 수 있다.
수학식 2는 렌즈 광학계의 외경을 제어하기 위한 조건, 보다 구체적으로는, 제4 렌즈(Ⅳ)의 출사면(9*)의 외경을 제어하기 위한 조건을 나타낸다. 수학식 2의 조건을 만족하는 경우, 렌즈 광학계의 컴팩트화(종방향으로의 컴팩트화), 광경로 확보 및 구면수차 보정이 유리할 수 있다. 또한, 수학식 2의 조건을 만족하는 경우, 제1 렌즈(I)에서 제4 렌즈(Ⅳ)로 갈수록 렌즈 외경이 순차적으로 증가하도록 렌즈 광학계를 디자인하기가 용이할 수 있다.
<수학식 3>
1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5
여기서, TTL은 제1 렌즈(I)의 입사면에서 이미지센서(IMG) 까지의 거리이고, f는 상기 렌즈 광학계 전체의 초점거리이다. 상기 TTL은 광축 상에서의 길이이다.
수학식 3은 렌즈 광학계를 컴팩트화(횡방향으로의 컴팩트화) 하기 위한 조건을 나타낸다. 수학식 3에서 TTL/f 가 하한값(1.5) 이하인 경우, 렌즈 광학계를 컴팩트화하는데 유리하지만, 구면수차 보정이 어려워질 수 있다. 한편, TTL/f 가 상한값(2.5) 이상인 경우, 구면수차 보정에는 유리하지만, 렌즈 광학계의 전체 길이가 길어지므로 컴팩트화가 어려워질 수 있다. 그러므로, TTL/f 를 위와 같은 범위로 맞춰주는 것이 렌즈 광학계의 컴팩트화 및 수차 보정에 유리할 수 있다.
전술한 바와 같은 굴절력 조건, 형상 조건 및 수학식 1 내지 3을 만족하는 렌즈 광학계는 홍채 인식용 카메라에 적용하기에 적합할 수 있다. 즉, 전술한 렌즈 광학계는 홍채 인식용 카메라에 적용하기에 적합한 구성을 가질 수 있다. 특히, 수학식 3은 컴팩트화 및 수차 보정에 관련될 뿐 아니라, 홍채 인식을 가능하게 하는 중요 요건들 중 하나일 수 있다.
상기한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 있어서, 수학식 1 내지 3의 값들은 아래의 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같다. 표 1에서 화각(θ)의 단위는 °이고, 표 2 및 표 3에서 f, D4 및 TTL 값의 단위는 ㎜ 이다.
구분 θ tanθ 수학식 1
(2.5 ＜｜tanθ｜＜ 3.5)
제1 실시예 71.2 2.94 만족
제2 실시예 71.5 2.99 만족
제3 실시예 73.0 3.27 만족
구분 f D4 f / D4 수학식 2
(1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5)
제1 실시예 4.161 3.01 1.382 만족
제2 실시예 4.060 3.08 1.318 만족
제3 실시예 3.846 3.00 1.282 만족
구분 TTL f TTL / f 수학식 3
(1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5)
제1 실시예 7.95 4.161 1.911 만족
제2 실시예 7.95 4.060 1.958 만족
제3 실시예 7.95 3.846 2.067 만족
표 1 내지 표 3을 참조하면, 상기 제1 내지 제3 실시예의 렌즈 광학계는 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 것을 알 수 있다.
한편, 상기한 구성을 가지는 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계에서 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)는, 그 형상 및 치수(dimension)을 고려했을 때, 플라스틱으로 제조할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)는 모두 플라스틱 렌즈일 수 있다. 글라스(glass) 렌즈의 경우, 제조 단가가 높을 뿐 아니라 성형 상의 제약 조건으로 인해 렌즈 광학계의 소형화를 어렵게 하지만, 본원에서는 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)를 모두 플라스틱으로 제조할 수 있으므로, 그에 따른 다양한 이점을 기할 수 있다. 그러나 본원에서 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)의 재질이 플라스틱으로 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서는, 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ) 중 적어도 하나를 글라스로 제조할 수도 있다.
이하, 렌즈 데이터 및 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
아래의 표 4 내지 표 6는 각각 도 1 내지 도 3의 렌즈 광학계를 구성하는 각 렌즈에 대한 곡률반경, 렌즈 두께 또는 렌즈 사이의 거리, 굴절률 및 아베(abbe) 상수 등을 나타낸다. 표 4 내지 표 6에서 R은 곡률반경, D는 렌즈 두께 또는 렌즈 간격 또는 인접한 구성요소 간의 간격, Nd는 d선(d-line)을 이용하여 측정한 렌즈의 굴절률, Vd는 d선(d-line)에 대한 렌즈의 아베수를 나타낸 것이다. 렌즈면 번호에서 *는 해당 렌즈면이 비구면임을 나타낸다. 그리고 R 값과 D 값의 단위는 ㎜이다.
제1 실시예 면 R D Nd Vd
I 1* 2.9800 1.0350 1.5239 55.8559
2* 5.1249 0.3751
S1 infinity 0.3584
Ⅱ 4* -9.5630 1.4531 1.5239 55.8559
5* -3.1894 0.2818
Ⅲ 6* -1.9313 1.2466 1.5239 55.8559
7* -1.6799 0.0500
Ⅳ 8* 2.2343 1.2999 1.5239 55.8559
9* 1.5672 1.3000
Ⅴ 10 infinity 0.3000 1.5098 64.1664
11 infinity 0.2648
IMG infinity
제2 실시예 면 R D Nd Vd
I 1* 3.3458 1.0055 1.5239 55.8559
2* 4.8396 0.4369
S1 infinity 0.2625
Ⅱ 4* -10.9795 1.2939 1.5239 55.8559
5* -2.8645 0.7077
Ⅲ 6* -1.9737 1.2150 1.5239 55.8559
7* -1.6402 0.0500
Ⅳ 8* 2.0553 1.1284 1.5239 55.8559
9* 1.4560 1.3000
Ⅴ 10 infinity 0.3000 1.5098 64.1664
11 infinity 0.2431
IMG infinity
제3 실시예 면 R D Nd Vd
I 1* 3.1135 0.8800 1.5239 55.8559
2* 3.9866 0.4944
S1 infinity 0.2553
Ⅱ 4* -10.5187 1.5216 1.5239 55.8559
5* -2.2723 0.6275
Ⅲ 6* -1.6000 1.1775 1.5239 55.8559
7* -1.8372 0.0500
Ⅳ 8* 1.6856 1.0938 1.5239 55.8559
9* 1.5357 1.3000
Ⅴ 10 infinity 0.3000 1.5098 64.1664
11 infinity 0.2505
IMG infinity
한편, 도 1 내지 도 3에 각각 대응하는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계의 초점거리(f) 및 화각(θ)은 아래의 표 7에 나타낸 바와 같다.
구 분 초점거리(f) [mm] 화각(θ) [°]
제1 실시예 4.161 71.2
제2 실시예 4.060 71.5
제3 실시예 3.846 73.0
또한, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 각 렌즈의 비구면은 수학식 4의 비구면 방정식을 만족한다.
<수학식 4>
Figure 112012109770933-pat00001
여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 수직한 방향으로의 거리를, c'은 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(=1/r)를, K는 코닉 상수(conic constant)를 나타내고, A, B, C, D 및 E 는 비구면 계수를 나타낸다.
다음 표 8 내지 표 10는 각각 도 1 내지 도 3에 대응되는 제1 내지 제3 실시예에 따른 렌즈 시스템에서 비구면의 비구면 계수를 나타낸다. 즉, 표 8 내지 표 10는 각각 표 4 내지 표 6의 각 렌즈의 입사면(1*, 4*, 6*, 8*)과 출사면(2*, 5*, 7*, 9*)의 비구면 계수를 나타낸다.
면 K A B C D E
1* 0.4481 0.0085 -0.0005 0.0024 -0.0007 0.0002
2* -12.8393 0.0294 0.0005 0.0021 -0.0017 -1.3402e-005
4* 59.7939 -0.0186 -0.0220 0.0181 -0.0105 -0.0005
5* 1.9119 0.0127 -0.0127 0.0026 -0.0003 6.2702e-008
6* -6.3193 -0.0139 -0.0050 0.0010 0.0005 -7.8578e-005
7* -1.1621 0.0009 -0.0023 0.0005 -2.2944e-005 9.4827e-006
8* -3.1557 -0.0210 0.0036 -0.0006 5.5940e-005 -3.5003e-006
9* -3.5085 -0.0060 -0.0011 0.0004 -57691e-005 2.1940e-006
면 K A B C D E
1* 0.6112 0.0106 -0.0009 0.0025 -0.0008 0.0002
2* -1.5761 0.0313 -0.0097 0.0156 -0.0058 -1.3402e-005
4* 79.0643 -0.0169 -0.0120 0.0079 -0.0060 -0.0005
5* 1.6996 0.0021 -0.0073 0.0024 -0.0005 6.2702e-008
6* -5.7690 -0.0185 -0.0043 0.0013 0.0005 -8.7272e-005
7* -1.2499 0.0011 -0.0030 0.0004 -1.5703e-005 2.0620e-005
8* -3.0719 -0.0190 0.0021 -0.0004 6.3433e-005 -5.3251e-006
9* -3.1225 -0.0098 -0.0005 0.0003 -5.1216e-005 1.9852e-006
면 K A B C D E
1* 1.0235 0.0124 -0.0004 0.0024 -0.0007 0.0002
2* 0.8093 0.0298 -0.0046 0.0120 -0.0058 -1.3402e-005
4* 81.0511 -0.0212 -0.0213 0.0185 -0.0130 -0.0005
5* 0.6477 0.0145 -0.0094 0.0028 -0.0004 6.2702e-008
6* -5.2324 -0.0092 -0.0048 0.0011 0.0004 -6.2268e-005
7* -1.0265 -0.0012 -0.0014 0.0005 -0.0001 2.8895e-005
8* -2.4711 -0.0172 -0.0008 -0.0003 0.0001 -1.3486e-005
9* -1.6777 -0.0254 0.0002 0.0005 -8.5617e-005 3.5111e-006
도 4는 본 발명의 제1 실시예(도 1)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 4의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curvature) 및 왜곡(distortion)을 보여주는 수차도이다.
도 4의 (a)는 다양한 파장의 광에 대한 렌즈 광학계의 구면수차를 나타낸 것이고, (b)는 렌즈 광학계의 상면만곡, 즉 자오상면만곡(tangential field curvature)(T1∼T3)과 구결상면만곡(sagittal field curvature)(S1∼S3)을 나타낸 것이다. (a) 데이터를 얻기 위해 사용한 광의 파장은 872.0000nm, 852.0000nm, 832.0000nm 이었다. (b) 데이터의 T1 및 S1을 얻기 위해 사용한 파장은 872.0000nm 이었고, T2 및 S2를 얻기 위해 사용한 파장은 852.0000nm 이었으며, T3 및 S3을 얻기 위해 사용한 파장은 832.0000nm 이었다. (c) 데이터를 얻기 위해 사용한 광의 파장은 852.0000nm 이었다. 이는 도 5 및 도 6에서도 마찬가지이다.
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 제2 실시예(도 2)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 5의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
도 6의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 제3 실시예(도 3)에 따른 렌즈 광학계, 즉, 표 6의 수치를 갖는 렌즈 광학계의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보여주는 수차도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 광학계(홍채 인식용 렌즈 광학계)는 피사체(OBJ)에서 이미지센서(IMG) 방향으로 순차적으로 배열된 정(+), 정(+), 정(+), 부(-) 또는 정(+), 정(+), 정(+), 정(+)의 굴절력을 갖는 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)를 포함하고, 상기한 수학식 1 내지 3 중 적어도 어느 하나를 만족할 수 있다. 이러한 렌즈 광학계는 네 개의 렌즈를 포함하면서도, 비교적 짧은 전장 및 작은 유효 외경을 가질 수 있고, 약 70°이상의 비교적 큰 화각을 가질 수 있으며, 각종 수차를 용이하게 보정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 소형·경량이면서도 큰 화각 및 고해상도를 얻을 수 있는 렌즈 광학계를 구현할 수 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 내지 제4 렌즈(I∼Ⅳ)를 플라스틱으로 제조하고 각 렌즈의 양면(입사면과 출사면) 중 적어도 하나를 비구면으로 구성함으로써, 글라스(glass) 렌즈를 사용하는 경우보다 저비용으로 컴팩트하면서 성능이 우수한 렌즈 광학계를 구현할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계에서 렌즈들의 형상이 다소 변형되더라도 상기한 수학식 1 내지 3 중 하나 이상을 만족하는 경우, 앞서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 부가적으로, 밴드패스 필터(Ⅴ)로서 적외선 패스 필터(IR pass filter) 이외에 다른 필터 또는 차단막을 사용할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계는 홍채 인식용 카메라뿐 아니라 그 밖에 다른 카메라에도 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능함을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
I : 제1 렌즈 Ⅱ : 제2 렌즈
Ⅲ : 제3 렌즈 Ⅳ : 제4 렌즈
Ⅴ : 밴드패스 필터 OBJ : 피사체
S1 : 조리개 IMG : 이미지센서

Claims (18)

  1. 피사체와 상기 피사체의 상이 맺히는 이미지센서 사이에 상기 피사체 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 구비하되,
    상기 제1 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 피사체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며,
    상기 제2 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖고 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며,
    상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 비구면이며,
    아래의 수학식들을 만족하는 렌즈 광학계.
    수학식 : 2.5 ＜ ｜tanθ｜ ＜ 3.5
    수학식 : 1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5
    여기서, θ는 상기 렌즈 광학계의 화각을, TTL은 상기 제1 렌즈의 입사면에서 상기 이미지센서까지의 거리를, f는 상기 렌즈 광학계의 초점거리를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 광학계의 초점거리(f)와 상기 제4 렌즈의 출사면의 유효 반경(D4) 사이에 다음 수학식이 성립하는 렌즈 광학계.
    <수학식>
    1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 정(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 입사면과 출사면 중 적어도 하나는 중앙부에서 가장자리로 가면서 적어도 하나의 변곡점을 갖는 렌즈 광학계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 입사면의 중앙부는 상기 피사체 측으로 볼록하고 가장자리로 가면서 오목해지며,
    상기 제4 렌즈의 출사면의 중앙부는 상기 이미지센서에 대하여 오목하고 가장자리로 가면서 볼록해지는 렌즈 광학계.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2, 제3 및 제4 렌즈는 수차 보정 렌즈인 렌즈 광학계.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 구비된 조리개를 더 포함하는 렌즈 광학계.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈와 상기 이미지센서 사이에 구비된 밴드패스 필터(bandpass filter)를 더 포함하는 렌즈 광학계.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 밴드패스 필터(bandpass filter)는 적외선 패스 필터(IR pass filter)인 렌즈 광학계.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈인 렌즈 광학계.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 광학계는 홍채 인식용 렌즈 광학계인 렌즈 광학계.
  15. 피사체와 상기 피사체의 상이 맺히는 이미지센서 사이에 상기 피사체 측으로부터 순차로 배열된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 구비하되,
    상기 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈는 모두 정(+)의 굴절력을 갖고,
    아래의 수학식들을 만족하는 렌즈 광학계.
    수학식 : 2.5 ＜ ｜tanθ｜ ＜ 3.5
    수학식 : 1.0 ＜ f / D4 ＜ 1.5
    수학식 : 1.5 ＜ TTL / f ＜ 2.5
    여기서, θ는 상기 렌즈 광학계의 화각을 나타내고, f는 상기 렌즈 광학계의 초점거리를 나타내고, D4는 상기 제4 렌즈의 출사면의 유효 반경을 나타내고, TTL은 상기 제1 렌즈의 입사면에서 상기 이미지센서까지의 거리를 나타내고, f는 상기 렌즈 광학계의 초점거리를 나타낸다.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 부(-) 또는 정(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 광학계.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 상기 피사체 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈이고,
    상기 제2 렌즈는 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈이고,
    상기 제3 렌즈는 상기 이미지센서 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈이며,
    상기 제4 렌즈는 비구면 렌즈인 렌즈 광학계.
KR1020120158539A 2012-12-31 2012-12-31 촬영 렌즈 광학계 KR101425792B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120158539A KR101425792B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 촬영 렌즈 광학계
US14/144,787 US9025259B2 (en) 2012-12-31 2013-12-31 Photographic lens optical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120158539A KR101425792B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 촬영 렌즈 광학계

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140089006A KR20140089006A (ko) 2014-07-14
KR101425792B1 true KR101425792B1 (ko) 2014-08-06

Family

ID=51016804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120158539A KR101425792B1 (ko) 2012-12-31 2012-12-31 촬영 렌즈 광학계

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9025259B2 (ko)
KR (1) KR101425792B1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016108093A1 (en) * 2015-01-03 2016-07-07 Corephotonics Ltd. Miniature telephoto lens module and a camera utilizing such a lens module
KR20180013379A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 삼성전자주식회사 옵티칼 렌즈 어셈블리 및 이를 포함한 전자 장치
US10288851B2 (en) * 2016-10-27 2019-05-14 Newmax Technology Co., Ltd. Four-piece infrared single wavelength lens system
TWI620968B (zh) 2016-12-15 2018-04-11 大立光電股份有限公司 光學攝像鏡片系統、取像裝置及電子裝置
WO2018188236A1 (zh) * 2017-04-12 2018-10-18 浙江舜宇光学有限公司 摄像镜头光学成像系统
WO2018192144A1 (zh) * 2017-04-18 2018-10-25 浙江舜宇光学有限公司 摄像镜头
WO2018223582A1 (zh) * 2017-06-05 2018-12-13 浙江舜宇光学有限公司 虹膜镜头
CN109212716B (zh) * 2017-07-06 2020-12-11 新巨科技股份有限公司 四片式红外单波长镜片组
CN109407253A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 信泰光学(深圳)有限公司 镜头结构
TWI634360B (zh) * 2017-09-29 2018-09-01 大立光電股份有限公司 電子裝置
DE102018111669A1 (de) 2018-05-15 2019-11-21 Leica Camera Ag Optisches Linsensystem und Abbildungssystem
JP7178821B2 (ja) 2018-08-14 2022-11-28 株式会社タムロン 撮像光学系及び撮像装置
JP7100534B2 (ja) * 2018-08-14 2022-07-13 株式会社タムロン レンズ光学系及び撮像装置
CN111856706A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 南昌欧菲精密光学制品有限公司 光学镜头、取像模组及移动终端
CN110531490B (zh) * 2019-08-16 2021-04-09 诚瑞光学(常州)股份有限公司 摄像光学镜头
CN110515181B (zh) * 2019-08-16 2021-02-19 诚瑞光学(常州)股份有限公司 摄像光学镜头
WO2021127861A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 诚瑞光学(常州)股份有限公司 摄像光学镜头
WO2022000381A1 (zh) * 2020-07-01 2022-01-06 深圳市汇顶科技股份有限公司 红外成像镜头
CN112987248B (zh) * 2021-02-09 2022-06-28 江西欧迈斯微电子有限公司 光学成像系统、取像模组及电子装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120224273A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-06 Largan Precision Co., Ltd. Photographing optical lens assembly
US20120236421A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Largan Precision Co. Optical Lens Assembly for Image Photographing

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8369031B2 (en) * 2010-12-21 2013-02-05 Newmax Technology Co., Ltd. Single focus wide-angle lens module
JP5699636B2 (ja) * 2011-01-31 2015-04-15 ソニー株式会社 光学ユニットおよび撮像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120224273A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-06 Largan Precision Co., Ltd. Photographing optical lens assembly
US20120236421A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Largan Precision Co. Optical Lens Assembly for Image Photographing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140089006A (ko) 2014-07-14
US9025259B2 (en) 2015-05-05
US20140184880A1 (en) 2014-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101425792B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101536557B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101834728B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101425793B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101834729B1 (ko) 광각 렌즈 및 이를 포함한 촬상 장치
KR101649467B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101850962B1 (ko) 렌즈 광학계 및 촬상 장치
KR101834551B1 (ko) 초광각 렌즈 및 이를 포함한 촬상 장치
KR101364974B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101364975B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101276534B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101848085B1 (ko) 렌즈 광학계 및 촬상 장치
KR101425790B1 (ko) 촬상 렌즈 시스템
KR101699681B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101425791B1 (ko) 촬상 렌즈 시스템
KR101215826B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101157398B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101215827B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101869965B1 (ko) 렌즈 광학계 및 촬상 장치
KR101780432B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101729470B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101118910B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101710320B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101232028B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
KR101691350B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170706

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee