KR20230003582A - 광학 렌즈, 렌즈 모듈 및 단말 - Google Patents

광학 렌즈, 렌즈 모듈 및 단말 Download PDF

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optical
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이타 츠앙
잔타오 리
룽카이 펑
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후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

광학 렌즈(10), 렌즈 모듈(100), 및 단말(1000)이 제공된다. 광학 렌즈(10)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 배열된 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)를 포함하고, 구성 요소들 각각은 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 광학 렌즈(10)는 다음의 관계들: 9.08≤BFL≤11.745; 및 0.6≤BFL/TTL≤0.67을 만족한다. 이러한 방식으로, 광학 렌즈(10)는 긴 후방 초점 거리(BFL)를 획득할 수 있고, 광학 렌즈(10)의 장초점 촬영이 구현된다. 또한, 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈의 축방향 두께(TTL1)가 작으므로, 광학 렌즈(10)를 포함하는 단말(1000)의 두께도 작을 수 있다.

Description

광학 렌즈, 렌즈 모듈 및 단말
본 출원은 2020년 5월 6일자로 중국 지적 재산권 관리국(China National Intellectual Property Administration)에 출원되고 발명의 명칭이 "OPTICAL LENS, LENS MODULE, AND TERMINAL"인 중국 특허 출원 제202010380470.0호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원의 구현들은 렌즈 분야에 관한 것으로, 구체적으로는, 광학 렌즈, 렌즈 모듈, 및 단말에 관한 것이다.
현재, 단말들은 일반적으로 상이한 장면들에서 사용하기 위한 상이한 광학 렌즈들을 갖추고 있어, 단말들은 다양한 장면들에서의 촬영에 적용가능하다. 예를 들어, 일부 단말들은 장초점 촬영(long-focus photographing)을 구현하기 위한 장초점 렌즈들을 갖추고 있다. 그러나, 장초점 촬영의 더 양호한 효과를 달성하기 위해, 광학 렌즈 내의 렌즈 요소들의 수량이 증가하고, 렌즈 요소들의 두께도 증가한다. 그 결과, 광학 렌즈의 두께가 증가한다. 광학 렌즈의 두께는 종종 단말이 얇아지는 것을 방해하는 주요 인자이다. 따라서, 광학 렌즈의 장초점 효과를 달성하면서 광학 렌즈의 두께를 감소시키는 방법이 연구의 뜨거운 주제가 되었다.
본 출원의 구현들은, 장초점 효과를 달성하면서 얇은 렌즈 요소들을 갖는 광학 렌즈와 렌즈 모듈 및 얇은 단말을 획득하기 위한, 광학 렌즈, 광학 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈, 및 렌즈 모듈을 포함하는 단말을 제공한다.
제1 양태에 따르면, 광학 렌즈가 제공된다. 광학 렌즈는 복수의 구성 요소를 포함하고, 복수의 구성 요소는 물체 측으로부터 이미지 측으로 배열된 제1 구성 요소, 제2 구성 요소, 제3 구성 요소, 및 제4 구성 요소를 포함하고, 구성 요소들 각각은 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 제1 구성 요소는 양의 굴절력을 갖고, 제2 구성 요소는 음의 굴절력을 갖고, 각각의 렌즈 요소는 물체 측을 향하는 물체 측 표면 및 이미지 측을 향하는 이미지 측 표면을 포함하고, 광학 렌즈는 다음의 관계들:
9.08≤BFL≤11.745; 및
0.6≤BFL/TTL≤0.67을 만족하고,
BFL은 광학 렌즈의 후방 초점 거리(back focal length), 즉, 광학 렌즈의 이미지 측에 가장 가까운 렌즈 요소로부터 광학 렌즈의 이미지 평면까지의 거리이고; TTL은 광학 렌즈의 총 트랙 길이(total track length), 즉, 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 물체 측 표면으로부터 이미지 평면까지의 총 길이이다.
본 출원의 이 구현에서는, 렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 피사체가 위치하는 한 측이 물체 측이고, 렌즈 요소 상에서, 물체 측을 향하는 표면이 물체 측 표면이라고 지칭될 수 있고; 렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 렌즈에 의해 피사체가 촬상된 후에 얻어지는 이미지가 이미지 측이며, 렌즈 요소 상에서, 이미지 측을 향하는 표면이 이미지 측 표면이라고 지칭될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 출원의 이 구현에서, 광학 렌즈의 후방 초점 거리(Back Focal Length, BFL) 및 총 트랙 길이(Total Track Length, TTL)가 전술한 관계들을 만족할 때, 광학 렌즈는 비교적 긴 후방 초점 거리(BFL)를 가질 수 있다. 광학 렌즈의 두께는 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)에 의해 영향을 받는다. 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께가 크면, 광학 렌즈의 두께는 커진다. 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께는 복수의 렌즈 요소에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 물체 측 표면으로부터 이미지 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 이미지 측 표면까지의 축방향 거리이다. 다시 말해서, 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께는 광학 렌즈의 총 트랙 길이와 광학 렌즈의 후방 초점 거리 사이의 차이이다. 이 응용에서는, 광학 렌즈가 비교적 긴 후방 초점 거리(BFL)를 가질 수 있기 때문에, 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)는 비교적 작고, 또한, 광학 렌즈는 비교적 작은 두께를 가질 수 있다. 광학 렌즈의 두께는 종종 단말이 얇아지는 것을 방해하는 주요 인자이기 때문에, 본 출원에서, 광학 렌즈의 두께를 비교적 작게 만드는 것은 또한 광학 렌즈를 포함하는 단말이 비교적 작은 두께를 가질 수 있게 하여, 광학 렌즈를 포함하는 단말의 박형화(thinning)가 구현된다.
일부 구현들에서, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖고, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 광학 렌즈는 다음의 관계:
0.432≤fS1/f≤0.689를 만족하고,
제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소는, 제1 구성 요소에서, 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS1은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 총 초점 거리이다.
이 구현에서는, 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위가 특정되고, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 집광 능력(light concentration capability)을 표시하여, 광학 렌즈에서의 입사 광의 양이 충분할 수 있고, 양호한 촬영 효과가 달성된다. 또한, 이 구현에서, 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 전술한 관계를 만족할 때, 광학 렌즈의 색수차(chromatic aberration)가 유리하게 보정될 수 있어, 광학 렌즈는 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈가 획득되고, 광학 렌즈는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
일부 구현들에서, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 다음의 관계들:
-0.345≤RS11/RS12<0 또는 0<RS11/RS12≤0.348; 및
0.2≤dS1/Σd≤0.4를 만족하고,
RS11은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS12는 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS1은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도(convexity) 또는 오목도(concavity)를 표시하여, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 음의 굴절력을 갖고, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 광학 렌즈는 다음의 관계:
-7.559≤fS2/f≤-0.494를 만족하고,
제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소는, 제2 구성 요소에서, 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS2는 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 애퍼처 스톱(aperture stop)으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 데 도움이 되어, 광학 렌즈가 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 또한, 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈가 획득되고, 광학 렌즈는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
일부 구현들에서, 광학 렌즈는 다음의 관계들:
1<RS21/RS22≤3; 및
0.1≤dS2/Σd≤0.2를 만족하고,
RS21은 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS22는 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS2는 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 광학 렌즈는 다음의 관계:
-15.2≤fS3/f≤7.3을 만족하고,
제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소는, 제3 구성 요소에서, 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS3는 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산(diverge)하는 데 도움이 되어, 광학 렌즈가 더 큰 이미지 평면을 캡처할 수 있어, 이미징 품질을 개선한다. 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈가 획득되고, 광학 렌즈는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
일부 구현들에서, 광학 렌즈는 다음의 관계들:
0.66≤RS31/RS32<1.0; 및
0.1≤dS3/Σd≤0.3을 만족하고,
RS31은 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS32는 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS3은 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 광학 렌즈는 다음의 관계:
-28≤fS4/f≤8을 만족하고,
제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소는, 제4 구성 요소에서, 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS4는 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 광학계의 필드 곡률(field curvature) 및 비점수차(astigmatism)를 보정하는 데 도움이 되어, 광학 렌즈가 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 또한, 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈의 초점 거리에 대한 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈가 획득되고, 광학 렌즈는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
일부 구현들에서, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 다음의 관계들:
0.9≤RS41/RS42≤1.8; 및
0.1≤dS4/Σd≤0.2를 만족하고,
RS41은 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS42는 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS4는 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 광학 렌즈는 다음의 관계들:
20.9≤vS1-vS2≤36.8;
-2.7≤vS1-vS3≤33.7; 및
-2.7≤vS1-vS4≤27.2를 만족하고,
vS1은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수(Abbe number)이고, vS2는 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS3는 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS4는 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수이다.
본 출원에서는, 상이한 구성 요소들의 렌즈 요소들의 아베수들이 상이하기 때문에, 구성 요소들의 렌즈 요소들은 상이한 굴절률들을 갖고, 각각의 렌즈 요소는 원하는 광학 효과를 달성할 수 있다. 전술한 관계들에 의해 특정되는, 렌즈 요소들의 아베수들 사이의 차이들의 범위들은 렌즈 요소들 사이의 협력을 가능하게 하여, 원하는 광학 렌즈가 획득되고, 광학 렌즈는 더 양호한 이미징 효과를 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 굴절률 n1은 1.5≤n1≤1.9를 만족한다.
제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 임의의 다른 렌즈 요소보다 광학 렌즈의 물체 측에 더 가깝다. 물체 측에 더 가까운 렌즈 요소는 광학 경로 조정 작업을 더 많이 하기 때문에, 물체 측에 더 가까운 렌즈 요소는 광학 효과를 조정하는데 더 중요하다. 전술한 관계는, 제1 렌즈 요소의 굴절률이 비교적 넓은 범위 내에서 선택될 수 있다는 것을 특정한다. 따라서, 더 양호한 성능을 갖는 더 얇은 렌즈 요소가 더 용이하게 얻어지고, 광학 렌즈는 더 양호한 이미징 효과를 가질 수 있다. 이는 또한 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께를 감소시키는 데 도움이 된다.
일부 구현들에서, 광학 렌즈는 다음의 관계:
0.69≤TTL1/MIC≤0.76을 만족하고,
TTL1은 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께이고, MIC는 광학 렌즈의 최대 이미지 원 직경(maximum image circle diameter)이다.
전술한 관계에 의해 특정되는, 이 구현에서의 광학 렌즈의 최대 이미지 원 직경에 대한 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율의 범위는 본 출원의 광학 렌즈가 비교적 큰 이미지 높이를 갖고 더 양호한 이미징 효과를 달성할 수 있게 한다.
일부 구현들에서, 렌즈 요소들 중 적어도 하나는 유리 렌즈 요소이다. 통상의 렌즈 요소들의 대부분은 플라스틱 렌즈 요소들 또는 다른 복합 렌즈 요소들이다. 이 구현에서, 복수의 렌즈 요소는 적어도 하나의 유리 렌즈 요소를 포함한다. 유리 재료로 이루어진 렌즈 요소의 굴절률이 선택될 수 있는 범위는 플라스틱 렌즈 요소보다 넓다. 따라서, 더 양호한 성능을 갖는 더 얇은 렌즈 요소가 더 용이하게 얻어진다. 이는 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께를 감소시키는 데 도움이 되어, 광학 렌즈의 박형화가 구현된다.
제2 양태에 따르면, 본 출원은 감광 요소, 구동부, 및 전술한 광학 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈을 제공하며, 감광 요소는 광학 렌즈의 이미지 측에 위치되고, 구동부는 감광 요소에 가깝게 또는 그로부터 멀리 이동하도록 광학 렌즈를 구동하도록 구성된다.
본 출원의 렌즈 모듈은 광학 렌즈 및 감광 요소를 포함하고, 광학 렌즈가 감광 요소에 가깝게 또는 그로부터 멀리 이동할 수 있도록 한다. 렌즈가 작동할 때, 광학 렌즈는 감광 요소로부터 멀리 이동할 수 있어, 감광 요소가 광학 렌즈의 이미지 평면 상에 위치하여 촬영이 수행될 수 있다. 렌즈 모듈이 작동하지 않을 때, 광학 렌즈는 이동되고, 광학 렌즈의 렌즈 요소들은 감광 요소에 가깝게 이동되며, 즉, 복수의 렌즈 요소의 적어도 일부가 광학 렌즈가 작동하는 후방 초점 위치에 위치된다. 이 경우, 렌즈 모듈의 두께는 대략 광학 렌즈의 두께와 감광 요소의 두께의 합일 수 있다. 통상의 렌즈 모듈의 두께(통상의 렌즈 모듈의 두께는 광학 렌즈의 두께, 감광 요소의 두께, 및 후방 초점 거리를 포함할 필요가 있음)와 비교하여, 렌즈 모듈의 두께는 크게 감소하고 광학 렌즈의 두께에 의해 주로 결정된다. 광학 렌즈의 두께는 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)에 의해 주로 결정된다. 본 출원에서는, 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)가 비교적 작기 때문에, 렌즈 모듈의 두께가 더 감소된다. 또한, 본 출원에서는, 광학 렌즈가 비교적 큰 후방 초점 거리를 갖기 때문에, 렌즈 모듈은 비교적 작은 두께를 가질 수 있고, 렌즈 모듈은 장초점 촬영의 효과를 달성할 수 있다.
제3 양태에 따르면, 본 출원은 단말을 제공한다. 단말은 이미지 프로세서 및 렌즈 모듈을 포함하고, 이미지 프로세서는 렌즈 모듈에 통신가능하게 접속되고, 렌즈 모듈은 이미지 데이터를 획득하고 이미지 데이터를 이미지 프로세서에 입력하도록 구성되고, 이미지 프로세서는 이미지 프로세서에 출력된 이미지 데이터를 처리하도록 구성된다.
렌즈 모듈이 단말에 적용되고 렌즈 모듈이 작동하지 않을 때, 광학 렌즈는 이동될 수 있고, 광학 렌즈의 렌즈 요소들은 감광 요소에 가깝게 이동되며, 즉, 복수의 렌즈 요소의 적어도 일부가 광학 렌즈가 작동하는 후방 초점 위치에 위치된다. 이 경우, 단말의 두께는 대략 광학 렌즈와 감광 요소의 두께일 수 있다. 본 출원의 광학 렌즈의 두께가 비교적 작기 때문에, 단말의 두께는 비교적 작을 수 있다. 또한, 본 출원의 이 구현에서의 렌즈 모듈은 장초점 촬영의 효과를 달성할 수 있어, 본 출원의 단말이 장초점 촬영 장면에서 사용될 수 있다.
도 1은 단말의 구조의 개략도이다.
도 2는 단말의 다른 구조의 개략도이다.
도 3a는 본 출원의 구현에 따른 렌즈 모듈의 개략적인 분해도이다.
도 3b는 본 출원의 구현에 따른 렌즈 모듈의 구조의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 제1 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 제1 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 제1 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 제1 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 제2 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 9는 본 출원의 제2 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 10은 본 출원의 제2 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 11은 본 출원의 제2 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 12는 본 출원의 제3 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 13은 본 출원의 제3 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 14는 본 출원의 제3 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 15는 본 출원의 제3 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 16은 본 출원의 제4 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 17은 본 출원의 제4 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 18은 본 출원의 제4 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 19는 본 출원의 제4 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 20은 본 출원의 제5 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 21은 본 출원의 제5 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 22는 본 출원의 제5 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 23은 본 출원의 제5 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 24는 본 출원의 제6 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 25는 본 출원의 제6 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 26은 본 출원의 제6 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 27은 본 출원의 제6 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 28은 본 출원의 제7 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 29는 본 출원의 제7 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 30은 본 출원의 제7 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 31은 본 출원의 제7 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 32는 본 출원의 제8 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 33은 본 출원의 제8 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 34는 본 출원의 제8 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 35는 본 출원의 제8 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 36은 본 출원의 제9 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 37은 본 출원의 제9 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 38은 본 출원의 제9 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 39는 본 출원의 제9 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
도 40은 본 출원의 제10 구현에 따른 광학 렌즈의 부분 구조의 개략도이다.
도 41은 본 출원의 제10 구현에 따른 광학 렌즈의 축방향 색수차의 개략도이다.
도 42는 본 출원의 제10 구현에 따른 광학 렌즈의 측방향 색수차의 개략도이다.
도 43은 본 출원의 제10 구현에 따른 광학 렌즈의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들의 기술적 해결책들을 설명한다.
이해의 편의를 위해, 이하에서는 본 출원에서 사용되는 기술적 용어들을 먼저 설명하고 기술한다.
초점 거리(focal length): 초점 길이라고도 한다. 이는 광학계에서 광의 집중 또는 발산의 척도이다. 이는, 무한대에 있는 물체가 렌즈 요소 또는 렌즈 요소 그룹을 사용하여 이미지 평면 상에 선명한 이미지를 형성할 때, 렌즈 요소 또는 렌즈 요소 그룹의 광학 중심으로부터 이미지 평면까지의 수직 거리이다. 고정 초점 렌즈의 광학 중심의 위치가 고정되지만, 줌 렌즈의 경우, 렌즈의 광학 중심이 변경되면 렌즈의 초점 거리가 변경된다.
애퍼처(aperture): 이는 렌즈를 통과하여 카메라 본체의 감광 표면에 들어가는 광의 양을 제어하도록 구성되는 장치이다. 이것은 보통 렌즈 내부에 있다. 애퍼처 크기를 나타내기 위해 F/숫자가 사용된다.
애퍼처 F 값: 이는 렌즈의 초점 거리를 렌즈의 애퍼처 직경으로 나누어 도출된 상대 값(상대 애퍼처의 역수)이다. 애퍼처 F 값이 작을수록, 단위 시간 내에 입사광이 더 많아진다. 애퍼처 F 값이 클수록, 피사계 심도(depth of field)가 작아지고, 포토샷의 배경 내용이 흐려진다. 이것은 장초점 렌즈의 효과와 유사하다.
후방 초점 거리(Back Focal Length, BFL): 이는 광학 렌즈의 이미지 측에 가장 가까운 렌즈 요소로부터 광학 렌즈의 이미지 평면까지의 거리이다.
양의 광굴절력(positive dioptric power): 이는 또한 양의 굴절력(positive refractive power)이라고도 할 수 있으며, 렌즈 요소가 양의 초점 거리를 갖고 집광 효과를 갖는다는 것을 의미한다.
음의 광굴절력(negative dioptric power): 이는 또한 음의 굴절력(negative refractive power)이라고도 할 수 있으며, 렌즈 요소가 음의 초점 거리를 갖고 광 발산 효과를 갖는다는 것을 의미한다.
총 트랙 길이(total track length, TTL): 이는 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 물체 측 표면으로부터 이미지 평면까지의 총 길이이고, 카메라의 높이를 형성하는 주요 인자이다.
초점 비율 F#: 이는 초점 거리를 애퍼처 크기로 나눈 것이다. 이 값으로부터, 광학계의 입사광의 양을 알 수 있다.
아베수(Abbe number): 즉, 분산 계수. 이는 상이한 파장들에서의 광학 재료의 굴절률들의 변화율(ratio of variations)이고, 재료의 분산도(degree of dispersion)를 나타낸다.
시야각(field of view, FOV): 광학 기기에서, 광학 기기의 렌즈를 정점으로 사용하여, 렌즈를 통해 대상 물체를 관찰할 수 있는 최대 범위의 두 모서리가 형성하는 끼인각을 시야각이라고 한다. 시야각의 크기는 광학 기기의 시야 범위(range of vision)를 결정한다. 시야각이 클수록, 시야가 넓어지고, 광학 배율이 작아진다.
광 축은 광이 이상적인 렌즈 요소의 중심을 수직으로 통과하는 선이다. 광 축에 평행한 광이 볼록 렌즈 요소에 들어갈 때, 이상적인 볼록 렌즈는 렌즈 요소 뒤의 지점에 모든 광을 집중시켜야 한다. 모든 광이 집중되는 지점은 초점이다.
물체 측: 렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 이미징될 물체가 위치하는 한 측이 물체 측이다.
이미지 측: 렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 이미징될 물체의 이미지가 위치하는 한 측이 이미지 측이다.
물체 측 표면: 렌즈 요소 상에서, 물체 측에 가까운 표면을 물체 측 표면이라고 한다.
이미지 측 표면: 렌즈 요소 상에서, 이미지 측에 가까운 표면을 이미지 측 표면이라고 한다.
렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 피사체가 위치하는 한 측이 물체 측이고, 렌즈 요소 상에서, 물체 측에 가까운 표면을 물체 측 표면이라고 할 수 있다. 렌즈 요소를 경계로서 사용하여, 피사체의 이미지가 위치하는 한 측이 이미지 측이고, 렌즈 요소 상에서, 이미지 측에 가까운 표면을 이미지 측 표면이라고 할 수 있다.
축방향 색수차(axial chromatic aberration): 이는 종방향 색수차(longitudinal chromatic aberration), 위치 색수차(positional chromatic aberration), 또는 축방향 수차(axial aberration)라고도 한다. 광 축에 평행한 광 빔은, 렌즈를 통과한 후에, 전후의 상이한 위치들에서 수렴한다. 이 수차를 위치 색수차 또는 축방향 색수차라고 한다. 이것은 렌즈가 다양한 파장의 광에 대해 상이한 이미징 위치를 갖기 때문이다. 그 결과, 상이한 컬러들의 광의 이미지들에 대한 이미지 평면들은 최종 이미징 동안 중첩될 수 없고, 다색 광(polychromatic light)의 발산에 의해 분산이 형성된다.
측방향 색수차(lateral chromatic aberration): 이는 배율 색수차(chromatic aberration of magnification)라고도 한다. 광학계에 의한 상이한 컬러의 광의 배율 차이를 배율 색수차라고 한다. 파장은 광학계의 배율을 변화시키고, 이에 따라 이미지의 크기가 변화한다.
왜곡(distortion): 이는 뒤틀림이라고도 한다. 이는 물체 자체에 대한 물체에 대해 광학계에 의해 형성된 이미지의 왜곡의 정도이다. 스톱 구면 수차(stop spherical aberration)의 악영향으로 인해, 상이한 시야각들의 주 광선들이 광학계를 통과한 후에 가우시안(Gaussian) 이미지 평면과 교차하는 높이는 이상적인 이미지 높이와 동일하지 않고, 둘 사이의 차이는 왜곡이다. 따라서, 왜곡은 이상적인 평면 상의 축외 물체점(off-axis object point)의 이미징 위치만을 변경하여, 이미지 선명도에 영향을 주지 않고, 이미지 형상의 왜곡을 야기한다.
광학 왜곡(optical distortion): 이는 광학 이론에서의 계산을 통해 획득된 변형의 정도이다.
회절 한계(diffraction limit): 광학계에 의해 이상적인 물체점이 이미징될 때, 회절 한계로 인해 이상적인 이미지점이 획득될 수 없지만, 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 이미지가 획득된다는 것을 의미한다. 통상의 광학계의 애퍼처는 원형이기 때문에, 프라운호퍼 회절 이미지는 에어리 디스크(airy disc)이다. 따라서, 모든 물체점의 이미지는 혼동의 디스크(disc of confusion)이고, 2개의 혼동의 디스크가 가까울 때 2개의 혼동의 디스크를 구별하는 것은 어렵다. 이것은 시스템의 해상도를 제한한다. 디스크가 크면, 해상도가 낮아진다.
복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1): 이는 광학 렌즈의 축과 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면 사이의 교차점으로부터 광학 렌즈의 축과 마지막 렌즈 요소의 이미지 측 표면 사이의 교차점까지의 거리이다.
본 출원은 단말을 제공한다. 단말은 이동 전화, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱, 캠코더, 비디오 레코더, 카메라, 또는 촬영 또는 촬상 기능을 갖는 다른 형태의 디바이스일 수 있다. 단말은 적어도 하나의 광학 렌즈를 포함하고, 광학 렌즈는 장초점 렌즈를 포함하여, 단말은 장초점 촬영의 효과를 달성할 수 있다. 도 1은 본 출원의 구현에 따른 단말(1000)의 개략적인 배면도이다. 이 구현에서, 단말(1000)은 이동 전화이다. 본 출원의 이 구현에서는, 설명을 위해 단말(1000)의 예로서 이동 전화가 사용된다.
단말(1000)은 렌즈 모듈(100) 및 렌즈 모듈(100)에 통신가능하게 접속된 이미지 프로세서(200)를 포함한다. 렌즈 모듈(100)은 이미지 데이터를 획득하고 이미지 데이터를 이미지 프로세서(200)에 입력하도록 구성되어, 이미지 프로세서(200)가 이미지 데이터를 처리하게 한다. 렌즈 모듈(100)과 이미지 프로세서(200) 사이의 통신 접속은 데이터 송신을 수행하기 위한 케이블 접속과 같은 전기 접속을 포함할 수 있거나, 데이터 송신을 구현하기 위한 결합(coupling) 등을 포함할 수 있다. 렌즈 모듈(100)과 이미지 프로세서(200) 사이의 통신 접속은 데이터 송신을 구현할 수 있는 다른 방식들로 추가로 구현될 수 있다는 점이 이해될 수 있다.
이미지 프로세서(200)의 기능은 일련의 복잡한 수학적 알고리즘 연산들을 통해 디지털 이미지 신호에 대해 최적화 처리를 수행하고, 최종적으로 처리된 신호를 디스플레이에 송신하는 것이다. 이미지 프로세서(200)는 이미지 처리 칩 또는 디지털 신호 처리(DSP) 칩일 수 있다. DSP 칩의 기능은 감광 칩에 의해 획득된 데이터를 중앙 처리 유닛에 시간상 빠르게 전송하고 감광 칩을 리프레시(refresh)하는 것이다. 따라서, DSP 칩의 품질은 픽처의 품질(예컨대 컬러 포화도 또는 선명도)에 직접 영향을 미친다.
도 1에 도시된 구현에서, 렌즈 모듈(100)은 단말(1000)의 후면에 배치되고, 단말(1000)의 후면 렌즈이다. 일부 구현들에서, 렌즈 모듈(100)은 대안적으로 단말(1000)의 전면에 배치될 수 있고, 단말(1000)의 전면 렌즈로서 사용된다는 점이 이해될 수 있다. 전면 렌즈와 후면 렌즈 둘 다는 셀프-촬영(self-photographing)을 위해 사용될 수 있고, 또한 다른 물체들을 촬영하기 위해 사진사에 의해 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 복수의 렌즈 모듈들(100)이 있고, 여기서 "복수의"는 2개 또는 2개보다 많은 것을 나타낸다. 상이한 렌즈 모듈들의 기능들은 상이할 수 있어서, 상이한 촬영 장면들이 만족될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 복수의 렌즈 모듈은, 장초점 촬영 및 광각 촬영의 기능들을 개별적으로 구현하기 위해, 장초점 렌즈 모듈 또는 광각 렌즈 모듈을 포함한다. 도 1에 도시된 구현에서, 단말(1000)의 2개의 후면 렌즈가 있고, 2개의 렌즈 모듈(100)은 각각 통상의 렌즈 모듈 및 장초점 렌즈 모듈이다. 통상의 렌즈 모듈은 일상적인 촬영에 적용될 수 있고, 장초점 렌즈 모듈은 장초점 촬영이 수행될 필요가 있는 장면에 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 복수의 상이한 렌즈 모듈(100)은 모두 이미지 프로세서(200)에 통신가능하게 접속될 수 있어서, 이미지 프로세서(200)는 각각의 렌즈 모듈(100)에 의한 촬영에 의해 획득된 이미지 데이터를 처리한다.
도 1에 도시된 구현에서 단말(1000)의 렌즈 모듈(100)의 장착 위치는 예시일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 다른 구현들에서, 렌즈 모듈(100)은 대안적으로 이동 전화의 다른 위치들에 장착될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 모듈(100)은 이동 전화의 후면 상의 상부 부분 또는 상부 우측 코너의 중간에 장착될 수 있다. 대안적으로, 렌즈 모듈(100)은 이동 전화의 본체 상에 배치되지 않고, 이동 전화에 대해 이동 또는 회전할 수 있는 컴포넌트 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트는 이동 전화의 본체로부터 외부로 확장, 수축, 또는 회전할 수 있다. 렌즈 모듈(100)의 장착 위치는 본 출원에서 제한되지 않는다.
도 2를 참조한다. 일부 구현들에서, 단말(1000)은 아날로그 대 디지털 변환기(A/D 변환기라고도 지칭될 수 있음)(300)를 추가로 포함한다. 아날로그 대 디지털 변환기(300)는 렌즈 모듈(100)과 이미지 프로세서(200) 사이에 접속된다. 아날로그 대 디지털 변환기(300)는 렌즈 모듈(100)에 의해 생성된 신호를 디지털 이미지 신호로 변환하고 디지털 이미지 신호를 이미지 프로세서(200)에 송신하도록 구성된다. 이어서, 디지털 이미지 신호가 이미지 프로세서(200)에 의해 처리되고, 마지막으로, 이미지 또는 픽처가 디스플레이 스크린 또는 디스플레이를 사용하여 디스플레이된다.
일부 구현들에서, 단말(1000)은 메모리(400)를 추가로 포함한다. 메모리(400)는 이미지 프로세서(200)에 통신가능하게 접속된다. 이미지 프로세서(200)가 디지털 이미지 신호를 처리한 후에, 이미지 프로세서(200)는 이미지를 메모리(400)에 송신하므로, 이미지가 후속하여 보여질 필요가 있을 때, 이미지가 언제라도 메모리로부터 발견되고 디스플레이 스크린 상에 디스플레이될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지 프로세서(200)는 처리된 디지털 이미지 신호를 더 압축한 다음, 메모리(400)에 이미지를 저장하여, 메모리(400)의 공간을 절약한다. 도 2는 본 출원의 이 구현의 구조의 개략도일 뿐이며, 렌즈 모듈(100), 이미지 프로세서(200), 아날로그 대 디지털 변환기(300), 메모리(400) 등의 위치 및 구조는 예시일 뿐이라는 점에 유의해야 한다.
도 3a를 참조한다. 렌즈 모듈(100)은 광학 렌즈(10) 및 감광 요소(20)를 포함한다. 감광 요소(20)는 광학 렌즈(10)의 이미지 측에 위치되고, 렌즈 모듈(100)이 작동할 때, 이미징될 물체는 광학 렌즈(10)를 통해 감광 요소(20) 상에 이미징된다. 구체적으로, 렌즈 모듈(100)의 동작 원리는 다음과 같다: 촬영된 물체에 의해 반사된 광(L)이 광학 렌즈(10)를 통과하고, 광학 이미지가 생성되어 감광 요소(20)의 표면에 투사된다. 감광 요소(20)는 광학 이미지를 전기 신호, 즉 아날로그 이미지 신호(S1)로 변환하고, 변환을 통해 획득된 아날로그 이미지 신호(S1)를 아날로그 대 디지털 변환기(300)에 송신하므로, 아날로그 대 디지털 변환기(300)는 아날로그 이미지 신호(S1)를 디지털 이미지 신호(S2)로 변환하고 디지털 이미지 신호(S2)를 이미지 프로세서(200)에 송신한다.
감광 요소(20)는 반도체 칩이고, 그 표면은 수 십만 내지 수 백만 개의 포토다이오드를 포함한다. 감광 요소(20)는 광에 의해 조명될 때 전하를 생성하고, 여기서 전하는 아날로그 대 디지털 변환기(300)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 감광 요소(20)는 전하 결합 디바이스(charge coupled device, CCD)일 수 있거나, 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS)일 수 있다. 전하 결합 디바이스(CCD)로서, 감광 요소(20)는 높은 광 감도를 갖는 반도체 재료로 이루어지고, 광을 전하로 변환할 수 있으며, 여기서 전하는 아날로그 대 디지털 변환기(300)에 의해 디지털 신호로 변환된다. CCD는 복수의 감광 유닛을 포함하고, 일반적으로 단위로서 메가픽셀을 사용한다. CCD의 표면이 광에 의해 조명될 때, 각각의 감광 유닛은 구성 요소에 전하를 반사한다. 모든 감광 유닛에 의해 생성된 신호가 합쳐져 완전한 픽처를 형성한다. 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)는 주로 2개의 원소, 즉 실리콘 및 게르마늄으로 이루어진 반도체들을 사용하여, N-타입(음전하를 띤) 반도체 및 P-타입(양전하를 띤) 반도체가 CMOS에 공존한다. 2가지 상보적 효과에 의해 생성된 전류가 처리 칩에 의해 이미지로서 기록되고 디코딩될 수 있다.
광학 렌즈(10)는 이미징 품질 및 이미징 효과에 영향을 미친다. 광학 렌즈(10)는 이미징을 수행하기 위해 렌즈 요소의 굴절 원리를 주로 사용한다. 구체적으로, 물체로부터의 광은 광학 렌즈(10)를 통과하여 이미지 평면 상에 선명한 이미지를 형성하고, 물체의 이미지는 이미지 평면 상에 위치된 감광 요소(20)를 사용하여 기록된다. 이미지 평면은 광학 렌즈(10)에 의해 이미징된 후에 물체가 이미징되는 평면을 지칭한다. 광학 렌즈(10)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 배열된 복수의 구성 요소를 포함하고, 각각의 구성 요소는 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 각각의 구성 요소 내의 복수의 렌즈 요소의 협력을 통해 더 양호한 이미징 효과를 갖는 이미지가 형성된다. 물체 측은 촬영된 물체가 위치하는 측이고, 이미지 측은 이미지 평면이 위치하는 측이다.
본 출원에서, 광학 렌즈(10)는 고정된 초점 거리를 갖는 렌즈 또는 줌 렌즈일 수 있다. 고정된 초점 거리를 갖는 렌즈는, 각각의 구성 요소 내의 렌즈 요소들의 위치들이 상대적으로 고정되어, 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 고정되는 것을 보장한다는 것을 의미한다. 줌 렌즈는, 각각의 구성 요소 내의 렌즈 요소들 또는 구성 요소들 사이의 렌즈 요소들이 상대적인 이동이 가능하고, 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 상이한 렌즈 요소들의 상대적인 위치들을 이동시킴으로써 변경된다는 것을 의미한다.
일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)는, 광학 렌즈(10)가 감광 요소(20)에 가깝거나 그로부터 멀어지도록, 감광 요소(20)에 대해 축방향으로 이동할 수 있다. 광학 렌즈(10)가 작동하지 않을 때, 즉, 렌즈 모듈(100)이 이미지 또는 픽처를 촬상할 필요가 없을 때, 광학 렌즈(10)를 감광 요소(20)를 향해 이동시켜, 렌즈 요소들이 이미지 평면에 가깝게 할 수 있거나; 또는 광학 렌즈(10)가 작동할 때, 광학 렌즈(10)를 감광 요소(20)로부터 멀리 이동시켜, 감광 요소(20)가 광학 렌즈(10)의 이미지 평면 상에 위치하여 촬영이 수행될 수 있다. 도 1에 도시된 구현에서, 장초점 렌즈 모듈의 광학 렌즈(10)는 감광 요소(20)에 대해 이동할 수 있다. 장초점 렌즈 모듈은 비교적 긴 후방 초점 거리를 갖고 장초점 렌즈 모듈의 광학 렌즈의 두께는 비교적 작기 때문에, 장초점 렌즈 모듈이 작동할 필요가 없을 때, 장초점 렌즈의 광학 렌즈(10)가 감광 요소(20)에 대해 수축한 후에, 광학 렌즈(10)는 광학 렌즈(10)가 작동하는 후방 초점 공간에 실질적으로 수용될 수 있어, 광학 렌즈(10)를 포함하는 단말(100)의 두께는 광학 렌즈(10)의 두께와 실질적으로 동일하다. 광학 렌즈(10)가 작동할 때 광학 렌즈(10)의 두께와 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리의 합에 의해 두께가 결정되는 통상의 단말과 비교하여, 본 출원의 이 구현에서의 단말(100)은 더 얇을 수 있어서, 단말(100)의 박형화가 구현된다. 또한, 페리스코프(periscope) 렌즈 모듈로서 배치된 통상의 장초점 렌즈 모듈과 비교하여, 광학 렌즈에는 광학 경로를 변경하기 위한 굴절 프리즘 또는 반사기가 제공될 필요가 없으므로, 제조 프로세스의 어려움을 감소시키고, 렌즈 모듈(100)의 구조를 단순화하고, 비용을 감소시킨다. 또한, 렌즈 모듈이 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 또한, 이 구현에서, 렌즈 모듈(100)의 광학 경로의 방향은 단말(1000)의 두께 방향이고, 즉, 렌즈 모듈(100)의 렌즈 요소의 광학 축의 방향은 단말(1000)의 두께 방향이다. 따라서, 페리스코프 렌즈 모듈과 비교하여, 렌즈 요소가 단말의 두께에 적응하도록 렌즈 요소를 절단할 필요가 없다. 따라서, 렌즈 모듈(100)에서의 광속(luminous flux)을 향상시킬 수 있고, 렌즈 모듈(100)의 이미징 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 출원의 이 구현에서는, 렌즈 모듈(100)의 광학 경로의 방향이 단말(100)의 두께 방향이기 때문에, 감광 요소(20)가 렌즈 모듈(100)에 위치하는 평면은 단말(100)의 두께 방향에 수직이다. 감광 요소(20)가 위치하는 평면이 단말의 두께 방향에 평행하기 때문에 감광 요소(20)의 크기가 단말의 두께에 적응하기에 비교적 작은 페리스코프 렌즈 모듈과 비교하여, 이 구현에서의 렌즈 모듈(100)의 감광 요소(20)의 크기는 더 클 수 있다. 따라서, 렌즈 모듈(100)은 더 양호한 이미징 품질을 가질 수 있고, 또한 렌즈 모듈(100)의 흔들림의 영향 하에서 비교적 높은 촬영률(photographing rate)을 가질 수 있다.
광학 렌즈(10)가 줌 렌즈이고, 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 변경될 때, 그에 따라 광학 렌즈(10)가 감광 요소(20)에 대해 축방향으로 이동되어 광학 렌즈(10)가 임의의 초점 거리에서 더 양호한 이미징을 수행할 수 있는 것을 보장할 수 있다는 점이 이해될 수 있다.
도 3b를 참조한다. 일부 구현들에서, 렌즈 모듈(100)은 구동부(40)를 포함한다. 구동부(40)는 하나 이상의 구동 부재를 포함한다. 구동부(40)의 구동 부재는 광학 렌즈(10)를 구동하여 포커싱 및/또는 광학 이미지 안정화를 수행하는데 사용될 수 있고, 그리고/또는 구동부(40)는 광학 렌즈(10)를 구동하여 감광 요소(20)에 대해 축방향으로 이동시키는데 사용된다. 따라서, 광학 렌즈(10)가 사용되지 않을 때, 렌즈 요소 그룹은 감광 요소(20)에 가깝게 이동될 수 있거나; 또는 광학 렌즈(10)가 촬영을 수행하기 위해 사용될 필요가 있을 때, 렌즈 요소 그룹은 감광 요소(20)로부터 떨어져 촬영을 수행하기 위한 위치까지 이동될 수 있다. 구동부(40)가 광학 요소를 구동하여 포커싱을 수행할 때, 구동 부재는 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소들을 구동하여 상대적인 이동을 수행하여 포커싱을 구현한다. 구동부(40)가 광학 요소를 구동하여 광학 이미지 안정화를 수행할 때, 광학 렌즈(10)는 감광 요소(20)에 대해 이동 또는 회전하도록 구동되고/되거나, 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소들은 서로에 대해 이동 또는 회전하도록 구동되어, 광학 이미지 안정화를 구현한다. 구동부(40)는 모터 또는 전동기와 같은 구동 구조일 수 있다.
일부 구현들에서, 렌즈 모듈(100)은 홀더(50)(holder), 적외선 차단 필터(30), 및 라인 보드(60)와 같은 구조들을 추가로 포함한다. 광학 렌즈(10)는 렌즈 배럴(10a)을 추가로 포함하고, 광학 렌즈(10)의 각각의 구성 요소의 렌즈 요소들은 렌즈 배럴(10a)에 고정되고, 렌즈 배럴(10a)에 고정된 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
감광 요소(20)는 접합, 표면 실장 등의 방식으로 라인 보드(60) 상에 고정된다. 추가로, 아날로그 대 디지털 변환기(300), 이미지 프로세서(200), 메모리(400) 등이 또한 접합, 표면 실장 등의 방식으로 라인 보드(60) 상에 고정된다. 따라서, 감광 요소(20), 아날로그 대 디지털 변환기(300), 이미지 프로세서(200), 메모리(400) 등 사이의 통신 접속은 라인 보드(60)를 사용하여 구현된다. 일부 구현들에서, 홀더는 라인 보드(60) 상에 고정된다. 라인 보드(60)는 가요성 회로 보드(flexible printed circuit, FPC) 또는 인쇄 회로 보드(printed circuit board, PCB)일 수 있고, 전기 신호를 송신하도록 구성된다. FPC는 단면 가요성 보드, 양면 가요성 보드, 다층 가요성 보드, 강성 가요성 보드, 하이브리드 구조의 가요성 회로 보드 등일 수 있다. 렌즈 모듈(100)에 포함된 다른 요소들은 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다.
일부 구현들에서, 적외선 차단 필터(30)는 라인 보드(60) 상에 고정될 수 있고, 광학 렌즈(10)와 감광 요소(20) 사이에 위치된다. 광학 렌즈(10)를 통과한 광은 적외선 차단 필터(30)를 조명하고, 적외선 차단 필터(30)를 통해 감광 요소(20)로 투과된다. 적외선 차단 필터는 감광 요소(20) 상에 투사되는 불필요한 광을 제거하고, 감광 요소(20)가 거짓 컬러(false color) 또는 리플을 발생시키는 것을 방지하여, 감광 요소(20)의 유효 해상도 및 컬러 복원을 개선할 수 있다. 일부 구현들에서, 적외선 차단 필터(30)는 대안적으로 이미지 측을 향하는 광학 렌즈(10)의 일 단부에 고정될 수 있다.
일부 구현들에서, 홀더(50)는 라인 보드(60) 상에 고정되고; 광학 렌즈(10), 적외선 차단 필터(30), 및 감광 요소(20)는 모두 홀더(50)에 수용되고; 감광 요소(20), 적외선 차단 필터(30), 및 광학 렌즈(10)는 라인 보드(60) 위에 순차적으로 적층되어, 광학 렌즈(10)를 통과한 광이 적외선 차단 필터(30)를 조명할 수 있고 적외선 차단 필터(30)를 통해 감광 요소(20)로 투과될 수 있다. 광학 렌즈(10)의 렌즈 배럴(10a)은 홀더(50)에 접속되고 홀더(50)에 대해 이동할 수 있어, 광학 렌즈(10)와 감광 요소(20) 사이의 거리를 변경시킨다. 구체적으로, 본 출원의 일부 구현들에서, 홀더(50)는 고정 배럴(51)을 포함한다. 고정 배럴(51)의 내벽에는 내부 나사산들이 제공되고, 렌즈 배럴(10a)의 외벽에는 외부 나사산들이 제공된다. 렌즈 배럴(10a)과 고정 배럴(51)은 나사산-접속된다. 렌즈 배럴(10a)은 구동부(40)의 구동 부재에 의해 회전하도록 구동되어, 렌즈 배럴(10a)이 고정 배럴(51)에 대해 축 방향으로 이동하고, 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소들이 감광 요소(20)에 가깝거나 그로부터 멀어지게 이동한다. 렌즈 배럴(10a)은 대안적으로 다른 방식으로 홀더(50)에 접속되어 홀더(50)에 대한 이동을 구현할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(10a)과 홀더(50)는 슬라이드 레일에 의해 접속된다. 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소들은 렌즈 배럴(10a) 내에 배치되고, 렌즈 배럴(10a)에 대해 이동할 수 있어, 상이한 렌즈 요소들이 서로에 대해 이동하여 포커싱을 수행할 수 있다.
본 출원의 이 구현에서는, 렌즈 모듈(100)이 작동하지 않을 때, 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소들을 감광 요소(20)에 가깝게 이동시킬 수 있어, 단말(1000)의 두께가 대략 광학 렌즈(10)의 두께(즉, 축 방향에서의 광학 렌즈(10)의 크기) 플러스 감광 요소(20)의 두께일 수 있다. 따라서, 광학 렌즈(10)의 두께는 단말(1000)을 더 얇게 하기 위해 가능한 한 많이 감소될 수 있다. 그러나, 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 두께를 결정한다. 따라서, 광학 렌즈 요소들의 후방 초점 거리(BFL) 및 광학 렌즈 요소들의 복수의 렌즈 요소들의 축방향 두께(TTL1)에 대한 조정들을 행하여, 후방 초점 거리(BFL)를 증가시키고 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소들의 축방향 두께(TTL1)를 감소시킬 수 있고, 그에 의해 광학 렌즈(10)의 두께를 감소시키고, 최종적으로 단말(1000)의 두께를 감소시킬 수 있다.
본 출원의 일부 구현들에서, 본 출원의 광학 렌즈(10)의 복수의 구성 요소들은 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)를 포함하고, 구성 요소들 각각은 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 각각의 구성 요소 내의 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다. 각각의 렌즈 요소는 물체 측을 향하는 물체 측 표면 및 이미지 측을 향하는 이미지 측 표면을 포함한다. 본 출원의 렌즈 요소들은 모두 양의 굴절력 또는 음의 굴절력을 갖는 렌즈 요소들이고, 평면 미러(flat mirror)가 렌즈 요소들 사이에 삽입될 때, 평면 미러는 본 출원에서 광학 렌즈(10)의 렌즈 요소로서 간주되지 않는다는 점이 이해될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성 요소(S1)가 제1 렌즈 요소 및 제2 렌즈 요소를 갖고, 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이에 평면 미러가 삽입될 때, 제1 구성 요소(S1)는 3개의 렌즈 요소를 갖는 것으로 간주될 수 없고, 평면 미러는 제1 구성 요소(S1)의 제3 렌즈 요소로서 간주되지 않는다.
본 출원에서, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계들:
9.08≤BFL≤11.745; 및
0.6≤BFL/TTL≤0.67을 만족하고,
BFL은 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리이고, TTL은 광학 렌즈(10)의 총 트랙 길이이다.
본 출원의 이 구현에서, 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(Back Focal Length, BFL) 및 총 트랙 길이(Total Track Length, TTL)가 전술한 관계들을 만족할 때, 광학 렌즈(10)는 비교적 긴 후방 초점 거리(BFL)를 가질 수 있다. 광학 렌즈(10)의 두께는 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)에 의해 영향을 받는다. 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께가 크면, 광학 렌즈(10)의 두께는 커진다. 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께는 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 물체 측 표면으로부터 이미지 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 이미지 측 표면까지의 축방향 거리이다. 다시 말해서, 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께는 광학 렌즈(10)의 총 트랙 길이와 광학 렌즈의 후방 초점 거리 사이의 차이이다. 이 응용에서는, 광학 렌즈(10)가 비교적 긴 후방 초점 거리(BFL)를 가질 수 있기 때문에, 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)는 비교적 작고, 또한, 광학 렌즈(10)는 비교적 작은 두께를 가질 수 있다. 광학 렌즈(10)의 두께는 종종 단말(1000)이 얇아지는 것을 방해하는 주요 인자이기 때문에, 본 출원에서, 광학 렌즈(10)의 두께를 비교적 작게 만드는 것은 또한 광학 렌즈(10)를 포함하는 단말(1000)이 비교적 작은 두께를 가질 수 있게 하여, 광학 렌즈(10)를 포함하는 단말의 박형화가 구현된다.
구체적으로, 이 구현에서, 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.08 mm≤BFL≤11.745 mm를 만족하고, 통상의 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(일반적으로 6 mm 미만)보다 훨씬 더 크다. 따라서, 광학 렌즈(10)를 포함하는 렌즈 모듈(100)은 장초점 촬영의 더 양호한 효과를 달성할 수 있다. 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리 및 광학 렌즈(10)의 총 트랙 길이는 관계식: 0.6≤BFL/TTL≤0.67을 만족하고, 즉, 광학 렌즈(10)의 총 트랙 길이에 대한 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리의 비율이 비교적 높다. 따라서, 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께는 비교적 작고, 광학 렌즈(10)의 렌즈 두께는 비교적 작을 수 있어, 광학 렌즈(10)를 포함하는 단말의 두께는 비교적 작다.
본 출원에서, 광학 렌즈(10)의 상이한 구성 요소들(제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)를 포함함)은 상이한 광학 특성들을 갖고, 광학 렌즈(10)는 상이한 광학 특성들을 갖는 구성 요소들 사이의 협력을 통해 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 가지므로, 광학 렌즈(10)는 더 양호한 이미징 효과를 갖는다. 본 출원의 일부 구현들에서, 제1 구성 요소(S1)는 양의 굴절력을 갖고, 주로 집광 및 색수차 보정을 위해 사용되어, 광학 렌즈(10)가 더 양호한 촬영 효과를 획득할 수 있고; 제2 구성 요소(S2)는 음의 굴절력을 갖고, 주로 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키기 위해 사용되어, 광학 렌즈(10)가 더 큰 애퍼처를 획득할 수 있고; 제3 구성 요소(S3)는 양의 굴절력 또는 음의 굴절력을 갖고, 주로 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산하기 위해 사용되어, 더 큰 이미지 높이를 획득할 수 있고; 제4 구성 요소(S4)는 양의 굴절력 또는 음의 굴절력을 갖고, 주로 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하기 위해 사용되어 더 양호한 이미징을 획득한다.
본 출원에서, 각각의 구성 요소 내의 렌즈 요소들은 상이한 광학 특성들을 갖는다. 따라서, 구성 요소들은 원하는 광학 특성들을 획득할 수 있고, 구성 요소들은 서로 협력하여, 광학 렌즈(10)가 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖고, 광학 렌즈(10)가 더 양호한 이미징 효과를 갖게 한다.
본 출원의 일부 구현들에서, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계:
0.432≤fS1/f≤0.689를 만족하고,
제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는, 제1 구성 요소(S1)에서, 광학 렌즈(10)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리이다.
이 구현에서는, 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위가 특정되고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시하여, 광학 렌즈(10)에서의 입사 광의 양이 충분할 수 있고, 양호한 촬영 효과가 달성된다. 또한, 이 구현에서, 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 전술한 관계를 만족할 때, 광학 렌즈(10)의 색수차가 유리하게 보정될 수 있어, 광학 렌즈(10)는 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈(10)가 획득되고, 광학 렌즈(10)는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계들:
-0.345≤RS11/RS12<0, 또는 0<RS11/RS12≤0.348; 및
0.2≤dS1/Σd≤0.4를 추가로 만족하고,
RS11은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS12는 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 관계는, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈(10)의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다.
제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소는 음의 굴절력을 갖고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계:
-7.559≤fS2/f≤-0.494를 만족하고,
제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소는, 제2 구성 요소(S2)에서, 광학 렌즈(10)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS2는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 데 도움이 되어, 광학 렌즈(10)가 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 또한, 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈(10)가 획득되고, 광학 렌즈(10)는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
광학 렌즈(10)는 다음의 관계들:
1<RS21/RS22≤3; 및
0.1≤dS2/Σd≤0.2를 추가로 만족하고,
RS21은 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS22는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS2는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈(10)의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계:
-15.2≤fS3/f≤7.3을 만족하고,
제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소는, 제3 구성 요소(S3)에서, 광학 렌즈(10)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS3는 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산하는 데 도움이 되어, 광학 렌즈(10)가 더 큰 이미지 평면을 캡처할 수 있어, 이미징 품질을 개선한다. 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈(10)가 획득되고, 광학 렌즈(10)는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계들:
0.66≤RS31/RS32<1.0; 및
0.1≤dS3/Σd≤0.3을 추가로 만족하고,
RS31은 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS32는 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS3은 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 관계는, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈(10)의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 광학 렌즈(10)는 다음의 관계:
-28≤fS4/f≤8을 만족하고,
제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는, 제4 구성 요소(S4)에서, 광학 렌즈(10)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS4는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리이다.
전술한 관계는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율의 범위를 특정하고, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 집광 능력을 표시한다. 이는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 데 도움이 되어, 광학 렌즈(10)가 더 양호한 이미징을 획득할 수 있다. 또한, 이 구현에서는, 전술한 관계에 의해 특정되는 광학 렌즈(10)의 초점 거리에 대한 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리의 비율이 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소와 다른 렌즈 요소들 사이의 협력을 용이하게 할 수 있어, 원하는 광학 렌즈(10)가 획득되고, 광학 렌즈(10)는 긴 후방 초점 거리 및 작은 두께를 갖는다.
광학 렌즈(10)는 다음의 관계들:
0.9≤RS41/RS42≤1.8; 및
0.1≤dS4/Σd≤0.2를 추가로 만족하고,
RS41은 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS42는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS4는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합이다.
전술한 것은, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 비율을 특정하고, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면의 볼록도 또는 오목도를 표시하여, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리와 광학 렌즈의 초점 거리가 전술한 관계를 만족한다. 또한, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경에 대한 물체 측 표면의 곡률 반경의 전술한 특정된 비율에 기초하여, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 두께가 가능한 한 많이 감소될 수 있고, 또한, 광학 렌즈(10)의 두께가 감소된다. 전술한 관계는, 적절한 렌즈 요소 두께를 보장하기 위해, 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합에 대한 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께의 비율을 제어함으로써 렌즈 요소의 형상이 제한될 수 있다는 것을 추가로 특정한다. 또한, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 두께가 전술한 관계를 만족하게 하는 것은 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리 및 광학 렌즈(10)의 초점 거리가 전술한 관계를 만족하게 할 수 있다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)의 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소, 및 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 다음의 관계들:
20.9≤vS1-vS2≤36.8;
-2.7≤vS1-vS3≤33.7; 및
-2.7≤vS1-vS4≤27.2를 추가로 만족하고,
vS1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS2는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS3는 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS4는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수이다.
전술한 관계들은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소와 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 아베수들 사이의 차이의 범위, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소와 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 아베수들 사이의 차이의 범위, 및 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소와 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수들 사이의 차이의 범위를 특정한다. 상이한 구성 요소들의 렌즈 요소들의 아베수들이 상이하기 때문에, 구성 요소들의 렌즈 요소들은 상이한 굴절률들을 갖고, 각각의 렌즈 요소는 원하는 광학 효과를 달성할 수 있다. 전술한 관계들에 의해 특정되는, 렌즈 요소들의 아베수들 사이의 차이들의 범위들은 렌즈 요소들 사이의 협력을 가능하게 하여, 원하는 광학 렌즈(10)가 획득되고, 광학 렌즈(10)는 더 양호한 이미징 효과를 가질 수 있다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)의 각각의 구성 요소의 각각의 렌즈 요소는 플라스틱 재료, 유리 재료, 또는 다른 복합 재료로 이루어질 수 있다. 유리 재료로 이루어진 렌즈 요소의 굴절률(n1)이 선택될 수 있는 범위는 플라스틱 렌즈 요소보다 넓다. 따라서, 더 양호한 성능을 갖는 더 얇은 렌즈 요소가 더 용이하게 얻어진다. 이는 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께(TTL1)를 감소시키는 데 도움이 되어, 광학 렌즈(10)의 박형화가 구현된다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)의 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는 유리 재료로 이루어지고, 그의 굴절률(n1)은 1.5≤n1≤1.9를 만족한다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 굴절률(n1)이 선택될 수 있는 범위는 비교적 크다. 따라서, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 두께가 비교적 작을 때 더 양호한 집광 효과가 달성될 수 있다. 광학 렌즈(10)의 물체 측 또는 이미지 측에 더 가까운 렌즈 요소는 광학 경로 조정 작업을 더 많이 하기 때문에, 물체 측 또는 이미지 측에 더 가까운 렌즈 요소는 광학 효과를 조정하는데 더 중요하다. 따라서, 본 출원의 일부 구현들에서는, 유리 재료로 이루어진 제1 렌즈 요소(11)를 사용함으로써 유리 재료들로 이루어진 렌즈들을 최소로 사용하면서 최상의 촬영 효과를 달성할 수 있다. 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는 대안적으로 플라스틱 재료 또는 다른 복합 재료로 이루어질 수 있다는 점이 이해될 수 있다.
본 출원의 일부 구현들에서, 광학 렌즈(10)는 0.69≤TTL1/MIC≤0.76을 추가로 만족하고, 따라서 본 출원의 광학 렌즈(10)는 비교적 큰 이미지 높이를 가질 수 있고 더 양호한 이미징 효과를 달성할 수 있다. TTL1은 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께이고, MIC는 광학 렌즈(10)의 최대 이미지 원 직경이다.
본 출원의 일부 구현들에서, 각각의 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면은 둘 다 비구면이고, 각각의 렌즈 요소의 이미지 측 표면과 물체 측 표면은 다음의 공식을 만족한다:
Figure pct00001
여기서 x는 비구면 시상 높이(aspherical sagitta)이고, r은 비구면 방사상 좌표(aspherical radial coordinate)이고, c는 비구면 정점의 구면 곡률이고, K는 2차 표면 상수이고, am은 비구면 계수이고,
Figure pct00002
이고, rmax는 방사상 반경 좌표(radial radius coordinate)의 최대값이다.
전술한 관계는 상이한 비구면 렌즈 요소들을 획득하기 위해 사용되어, 상이한 렌즈 요소들이 상이한 광학 효과들을 달성할 수 있다. 따라서, 다양한 비구면 렌즈 요소들의 협력을 통해 양호한 촬영 효과가 달성된다.
본 출원의 일부 구현들에서 제공되는 관계들 및 범위들에 기초하여, 각각의 구성 요소 내의 렌즈 요소들의 구성 모드 및 특정 광학 설계를 갖는 렌즈 요소들의 조합은 광학 렌즈(10)가 긴 후방 초점 거리 및 광학 렌즈의 비교적 작은 두께에 대한 요건들을 만족시킬 수 있게 하고 비교적 높은 이미징 성능을 달성할 수 있게 한다.
이하에서는 도 4 내지 도 43을 참조하여 본 출원의 구현들의 일부 특정하지만 비제한적인 예들을 더 상세히 설명한다.
도 4는 본 출원의 제1 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 구성 요소들 내의 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는 제1 렌즈 요소(11)이고; 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소는 제2 렌즈 요소(12)이고; 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소는 제3 렌즈 요소(13)이고; 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 제4 렌즈 요소(14)이다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제1 구현에서의 설계 파라미터들이 다음의 표 1에 도시된다.
표 1 제1 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00003
표에서의 심벌들의 의미들은 다음과 같다:
RS11: 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, RS11은 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면의 곡률 반경이다.
RS12: 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, RS21은 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이다.
RS21: 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, RS21은 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면의 곡률 반경이다.
RS22: 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, RS22는 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이다.
RS31: 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, RS31은 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면의 곡률 반경이다.
RS32: 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, RS32는 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이다.
RS41: 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, RS41은 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면의 곡률 반경이다.
RS42: 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, RS42는 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이다.
n1: 제1 렌즈 요소(11)의 굴절률.
v1: 제1 렌즈 요소(11)의 아베수. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, v1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS1이다.
v2: 제2 렌즈 요소(12)의 아베수. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, v2는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS2이다.
v3: 제3 렌즈 요소(13)의 아베수. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, v3은 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS3이다.
v4: 제4 렌즈 요소(14)의 아베수. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, v4는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS4이다.
f: 광학 렌즈(10)의 총 초점 거리.
fS1: 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, fS1은 제1 렌즈 요소(11)의 초점 거리이다.
fS2: 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, fS2는 제2 렌즈 요소(12)의 초점 거리이다.
fS3: 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, fS3은 제3 렌즈 요소(13)의 초점 거리이다.
fS4: 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 초점 거리. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, fS4는 제4 렌즈 요소(14)의 초점 거리이다.
d1: 제1 렌즈 요소(11)의 축방향 두께.
d2: 제2 렌즈 요소(12)의 축방향 두께.
d3: 제3 렌즈 요소(13)의 축방향 두께.
d4: 제4 렌즈 요소(14)의 축방향 두께.
이 구현에서의 광학 렌즈(10)는 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, 광학 렌즈(10)의 4개의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합은 Σd=d1+d2+d3+d4이다.
dS1: 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, dS1은 제1 렌즈 요소(11)의 축방향 두께이다.
dS2: 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, dS2는 제2 렌즈 요소(12)의 축방향 두께이다.
dS3: 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, dS3은 제3 렌즈 요소(13)의 축방향 두께이다.
dS4: 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 축방향 두께. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, dS4는 제4 렌즈 요소(14)의 축방향 두께이다.
TTL1: 광학 렌즈(10)의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께, 즉, 제1 구성 요소(S1)에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 물체 측 표면으로부터 제4 구성 요소(S2)에서 이미지 측에 가장 가까운 렌즈 요소의 이미지 측 표면까지의 축방향 두께.
MIC: 광학 렌즈(10)의 최대 이미지 원 직경.
달리 명시되지 않는 한, 전술한 심벌들의 의미들은 본 출원에서 동일하다는 점에 유의해야 한다. 심벌들이 후속하여 다시 나타날 때, 그 의미들은 다시 설명되지 않는다.
표 2는 본 출원의 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 2 제1 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00004
표 3은 본 출원의 제1 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다.
표 3 제1 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00005
표에서의 심벌들의 의미들은 다음과 같다:
R1: 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, R1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경 RS11이다.
R2: 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)만을 포함하기 때문에, R1은 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경 RS12이다.
R3: 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, R3은 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경 RS21이다.
R4: 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)만을 포함하기 때문에, R4는 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경 RS22이다.
R5: 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, R5는 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경 RS31이다.
R6: 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)만을 포함하기 때문에, R6은 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경 RS32이다.
R7: 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, R7은 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경 RS41이다.
R8: 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면의 곡률 반경. 이 구현에서, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)만을 포함하기 때문에, R6은 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경 RS42이다.
a1: 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면으로부터 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리.
a2: 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면으로부터 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리.
a3: 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면으로부터 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리.
a4: 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면으로부터 적외선 차단 필터(30)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리.
n2: 제2 렌즈 요소(12)의 굴절률.
n3: 제3 렌즈 요소(13)의 굴절률.
n4: 제4 렌즈 요소(14)의 굴절률.
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, a1, a2, a3, a4, n2, n3, 및 n4를 제외하고, 표 3의 모든 심벌들은 표 1의 심벌들과 동일하다. 달리 명시되지 않는 한, 전술한 심벌들의 의미들은 본 출원에서 동일하다는 점에 유의해야 한다. 심벌들이 후속하여 다시 나타날 때, 그 의미들은 다시 설명되지 않는다.
양/음의 곡률 반경은 광학 표면이 물체 측을 향해 볼록하거나 이미지 측을 향해 볼록하다는 것을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 광학 표면(물체 측 표면 또는 이미지 측 표면을 포함함)이 물체 측을 향해 볼록할 때, 광학 표면의 곡률 반경은 양의 값이거나; 또는 광학 표면(물체 측 표면 또는 이미지 측 표면을 포함함)이 이미지 측을 향해 볼록할 때 - 이는 광학 표면이 물체 측을 향해 오목하다는 것을 의미함 - , 광학 표면의 곡률 반경은 음의 값이다.
표 4는 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다.
표 4 제1 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00006
K는 2차 표면 상수이고, A0, A1, A2, A3, A4, 및 A5와 같은 심벌들은 다항식 인수들을 나타낸다. 표에서의 파라미터들은 과학적 표기법으로 표현된다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, -1.07E-01은 -1.07x10-1을 의미하고; -4.11E-02는 -4.11x10-2를 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, K, A0, A1, A2, A3, A4, 및 A5와 같은 심벌들의 의미들은 본 출원에서 동일하다는 점에 유의해야 한다. 심벌들이 후속하여 다시 나타날 때, 그 의미들은 다시 설명되지 않는다.
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00007
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제4 렌즈 요소(14)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 렌즈 요소들은 또한 다른 기능들을 구현할 수 있다. 또한, 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 5 내지 도 7은 제1 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 5는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 5에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표(normalized pupil coordinate)를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 매우 작은 범위 내에서 제어된다.
도 6은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차(lateral chromatic aberration)를 도시한다. 도 6에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 6의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 7은 파장 555 nm의 광이 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 7의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 7의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제1 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.08 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.13 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.05 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.05 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 8은 본 출원의 제2 구현에 따른 광학 렌즈(10)를 도시한다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 양의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제2 구현에서의 설계 파라미터들이 다음의 표 5에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 5 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00008
표 6은 본 출원의 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다. 표에서의 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 6 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00009
표 7은 본 출원의 제2 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 7 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00010
표 8은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 8 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00011
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00012
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제4 렌즈 요소(14)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 렌즈 요소들은 또한 다른 기능들을 구현할 수 있다. 또한, 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 9 내지 도 11은 제2 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 9는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 9에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 매우 작은 범위 내에서 제어된다.
도 10은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 10에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 10의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 11은 파장 555 nm의 광이 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 11의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 11의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제2 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어하며, 즉, 광학 렌즈 요소들은 고품질 이미징 효과를 달성할 수 있다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.63 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 16.05 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.42 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.42 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 12는 본 출원의 제3 구현에 따른 광학 렌즈(10)를 도시한다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제4 렌즈 요소(14)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 9에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 9 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00013
표 10은 본 출원의 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 10 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00014
표 11은 본 출원의 제3 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 11 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00015
표 12는 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 12 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00016
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00017
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제4 렌즈 요소(14)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 렌즈 요소들은 또한 다른 기능들을 구현할 수 있다. 또한, 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 13 내지 도 15는 제3 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 13은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 13에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 14는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 14에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 14의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 15는 파장 555 nm의 광이 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 15의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 15의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제3 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 11.745 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 11.530 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 5.785 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 5.785 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 16은 본 출원의 제4 구현에 따른 광학 렌즈(10)를 도시한다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제3 구성 요소(S3)는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 13에 도시된다.
표 13 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00018
이 구현에서, d5는 제5 렌즈 요소(15)의 축방향 두께를 나타낸다. 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 제5 렌즈 요소(15)이다. 따라서, dS4는 제5 렌즈 요소(15)의 축방향 두께(d5)이고, RS41은 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS42는 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, v5는 제5 렌즈 요소(15)의 아베수를 나타내고, 즉, v5는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS4이다. 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제4 구성 요소는 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)를 포함하기 때문에, 광학 렌즈(10)의 4개의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합은 Σd=d1+d2+d3+d4+d5이다. 이 구현에서의 다른 파라미터들의 의미에 대해서는, 제1 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 14는 본 출원의 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 14 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00019
표 15는 본 출원의 제4 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다.
표 15 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00020
이 구현에서, R9는 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, R10은 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, d5는 제5 렌즈 요소(15)의 축방향 두께를 나타내고, a4는 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면으로부터 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리를 나타내고, a5는 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면으로부터 적외선 차단 필터(30)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리를 나타낸다. 표에서의 다른 심벌들의 의미들은 표 3에 나타낸 것과 동일하다.
표 16은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다.
표 16 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00021
R9는 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, R10은 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타낸다. 표 16에서의 다른 심벌들의 의미들은 표 4에서의 것들과 동일하다.
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00022
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 17 내지 도 19는 제4 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 17은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 17에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 18은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 18에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 18의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 19는 파장 555 nm의 광이 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 19의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 19의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제4 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.686 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.879 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.193 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.193 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 20은 본 출원의 제5 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제3 구성 요소(S3)는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 17에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 17 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00023
표 18은 본 출원의 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 18 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00024
표 19는 본 출원의 제5 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 19 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00025
표 20은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 20 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00026
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00027
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 21 내지 도 23은 제5 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 21은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 21에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 21로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 22는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 22에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 22의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 23은 파장 555 nm의 광이 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 23의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 23의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 10.20 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.938 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 5.738 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 5.738 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 24는 본 출원의 제6 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제3 구성 요소(S3)는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
이 구현에서, 제2 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제1 렌즈 요소(11), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 양의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 21에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 21 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00028
표 22는 본 출원의 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 22 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00029
표 23은 본 출원의 제6 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 23 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00030
표 24는 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 24 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00031
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00032
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 25 내지 도 27은 제6 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 25는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제6 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 25에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 25로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 26은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제6 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 26에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 26의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제6 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제5 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 27은 파장 555 nm의 광이 제6 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 27의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 27의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제6 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.48 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.8 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.32 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.32 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 28은 본 출원의 제7 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제3 구성 요소(S3)는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
이 구현에서, 제4 렌즈 요소(14)는 유리 재료로 이루어진다. 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(11), 제3 렌즈 요소(13), 및 제5 렌즈 요소(15)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 양의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 25에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 25 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00033
표 26은 본 출원의 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 26 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00034
표 27은 본 출원의 제7 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 27 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00035
표 28은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 28 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00036
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00037
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 29 내지 도 31은 제7 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 29는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 29에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 29로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 30은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 30에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 30의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 31은 파장 555 nm의 광이 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 31의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 31의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제7 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.6 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 16 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.4 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.4 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 32는 본 출원의 제8 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 및 제4 구성 요소(S4) 각각은 하나의 렌즈 요소를 포함한다. 제3 구성 요소(S3)는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
이 구현에서, 제5 렌즈 요소(15)는 유리 재료로 이루어진다. 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(11), 제3 렌즈 요소(13), 및 제4 렌즈 요소(14)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 양의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 29에 도시된다. 파라미터들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 29 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00038
표 30은 본 출원의 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 30 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00039
표 31은 본 출원의 제8 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 31 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00040
표 32는 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다. 표에서의 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 32 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00041
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00042
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 및 제5 렌즈 요소(15)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 33 내지 도 35는 제8 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 33은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 33에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 33으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 34는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 34에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 34의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 35는 파장 555 nm의 광이 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 35의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 35의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제8 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.39 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.65 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.29 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.29 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 36은 본 출원의 제9 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)와 제2 구성 요소(S2) 중 어느 하나는 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)와 제4 구성 요소(S4) 중 어느 하나는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제5 렌즈 요소(15) 및 제6 렌즈 요소(16)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 유리 재료로 이루어진다. 제2 렌즈 요소(11), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 제5 렌즈 요소(15), 및 제6 렌즈 요소(16)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제2 렌즈 요소(12)는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제2 렌즈 요소(12)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖는다. 제5 렌즈 요소(15)는 양의 굴절력을 갖는다. 제6 렌즈 요소(16)는 음의 굴절력을 갖고, 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 33에 도시된다.
표 33 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00043
이 구현에서, d6은 제5 렌즈 요소(16)의 축방향 두께를 나타낸다. 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 제5 렌즈 요소(15)이다. 따라서, dS4는 제5 렌즈 요소(15)의 축방향 두께이고, RS41은 제5 렌즈 요소(15)의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS42는 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, v5는 제5 렌즈 요소(15)의 아베수를 나타내고, 즉, v5는 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS4이다. 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제4 구성 요소는 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 제5 렌즈 요소(15), 및 제6 렌즈 요소(16)를 포함하기 때문에, 광학 렌즈(10)의 4개의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소들의 축방향 두께들의 합은 Σd=d1+d2+d3+d4+d5+d6이다. 이 구현에서의 다른 파라미터들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 34는 본 출원의 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 34 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00044
표 35는 본 출원의 제9 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다.
표 35 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00045
이 구현에서, R11은 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, R12는 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, d6은 제6 렌즈 요소(16)의 축방향 두께를 나타내고, a5는 제5 렌즈 요소(15)의 이미지 측 표면으로부터 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리를 나타내고, a6은 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면으로부터 적외선 차단 필터(30)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리를 나타낸다. 표에서의 다른 심벌들의 의미에 대해서는, 제4 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 36은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다.
표 36 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00046
R11은 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, R12는 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타낸다. 표 36에서의 다른 심벌들의 의미들은 표 16에서의 것들과 동일하다.
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00047
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 제5 렌즈 요소(15), 및 제6 렌즈 요소(16)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)는 비교적 높은 굴절률을 갖고, 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 제2 렌즈 요소(12)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제3 렌즈 요소(13) 및 제4 렌즈 요소(14)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제5 렌즈 요소(15) 및 제6 렌즈 요소(16)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 37 내지 도 40은 제9 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 37은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 37에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 37로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 38은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 38에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 38의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 39는 파장 555 nm의 광이 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 39의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 39의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제9 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 7.838 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.389 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 7.531 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 7.531 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
도 40은 본 출원의 제10 구현에 따른 광학 렌즈(10)의 구조의 개략도이다. 이 구현에서, 광학 렌즈(10)는 각각 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)인 4개의 구성 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1), 제2 구성 요소(S2), 제3 구성 요소(S3), 및 제4 구성 요소(S4)는 물체 측으로부터 이미지 측으로 순차적으로 배치된다. 이 구현에서, 제2 구성 요소(S2)와 제4 구성 요소(S4) 중 어느 하나는 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 제1 구성 요소(S1)와 제3 구성 요소(S3) 중 어느 하나는 2개의 렌즈 요소를 포함한다. 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11) 및 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제3 렌즈 요소(13)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제4 렌즈 요소(14) 및 제5 렌즈 요소(15)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제6 렌즈 요소(16)를 포함한다. 렌즈 요소들은 동축으로 배치된다. 제1 렌즈 요소(11)와 제2 렌즈 요소(12)가 함께 접합(cement)되어 접합 렌즈 요소(cemented lens element)(HIG1)를 형성한다. 제1 렌즈 요소(11)와 제2 렌즈 요소(12)는 동일한 재료 또는 상이한 재료들로 이루어질 수 있다. 제1 렌즈 요소(11)와 제2 렌즈 요소(12)를 함께 접합하는 것은, 접합 렌즈 요소의 굴절률 및 아베수의 범위들을 더 크게 할 수 있어, 더 양호한 성능을 갖는 더 얇은 렌즈 요소가 더 용이하게 얻어진다.
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11) 및 제2 렌즈 요소(12)는 이중-접합 유리 재료(double-cemented glass material)로 이루어진다. 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 제5 렌즈 요소(15), 및 제6 렌즈 요소(16)는 모두 플라스틱 재료로 이루어진다.
제1 렌즈 요소(11)와 제2 렌즈 요소(12)를 함께 접합함으로써 형성된 접합 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈 요소(11)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제3 렌즈 요소(13)는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다. 제4 렌즈 요소(14)는 양의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하다. 제5 렌즈 요소(15)는 양의 굴절력을 갖는다. 제6 렌즈 요소(16)는 음의 굴절력을 갖고, 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하다.
전술한 관계들에 기초하여, 본 출원의 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들이 다음의 표 37에 도시된다.
표 37 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 설계 파라미터들
Figure pct00048
이 구현에서, 제1 구성 요소(S1)는 제1 렌즈 요소(11) 및 제2 렌즈 요소(12)를 포함하고, 제2 구성 요소(S2)는 제3 렌즈 요소(13)를 포함하고, 제3 구성 요소(S3)는 제4 렌즈 요소(14) 및 제5 렌즈 요소(15)를 포함하고, 제4 구성 요소(S4)는 제6 렌즈 요소(16)를 포함한다. 따라서, 제1 구성 요소(S1)의 제1 렌즈 요소는 제1 렌즈 요소(11)이고, 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소는 제3 렌즈 요소(13)이고, 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소는 제4 렌즈 요소(14)이고, 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소는 제6 렌즈 요소(16)이다. 따라서, dS2는 제3 렌즈 요소(13)의 축방향 두께(d3)를 나타내고, dS3은 제4 렌즈 요소(14)의 축방향 두께(d4)를 나타내며, dS4는 제6 렌즈 요소(16)의 축방향 두께(d6)를 나타낸다. RS21은 제3 렌즈 요소(13)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, RS22는 제3 렌즈 요소(13)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, RS31은 제4 렌즈 요소(14)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, RS32는 제4 렌즈 요소(14)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, RS41은 제6 렌즈 요소(16)의 물체 측 표면의 곡률 반경을 나타내고, RS42는 제6 렌즈 요소(16)의 이미지 측 표면의 곡률 반경을 나타낸다. v3은 제3 렌즈 요소(13)의 아베수를 나타내고, v3은 제2 구성 요소(S2)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS2이다. v4는 제4 렌즈 요소(14)의 아베수를 나타내고, v4는 제3 구성 요소(S3)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS3이다. v6은 제6 렌즈 요소(16)의 아베수를 나타내고, v6은 제4 구성 요소(S4)의 제1 렌즈 요소의 아베수 vS4이다. 이 구현에서의 다른 파라미터들의 의미에 대해서는, 제9 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 38은 본 출원의 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들을 나타낸다.
표 38 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 기본 파라미터들
Figure pct00049
표 39는 본 출원의 제10 구현에서의 광학 렌즈(100)의 각각의 구성 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수를 나타낸다.
표 39 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 각각의 렌즈 요소의 곡률 반경, 두께, 굴절률, 및 아베수
Figure pct00050
이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면과 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면이 함께 접합되어 접합 렌즈 요소를 형성하기 때문에, 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면의 곡률 반경(R2)이 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면의 곡률 반경(R3)과 동일하다. 제1 렌즈 요소(11)의 이미지 측 표면으로부터 제2 렌즈 요소(12)의 물체 측 표면까지의 축방향 거리 a1은 0이므로, 표에 도시하지 않는다. 이 구현에서의 다른 파라미터들의 의미에 대해서는, 제9 구현에서의 관련 설명들을 참조한다.
표 40은 이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들을 나타낸다.
표 40 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 비구면 계수들
Figure pct00051
전술한 파라미터들을 수학식에 대입함으로써:
Figure pct00052
이 구현에서의 광학 렌즈(10)의 제1 렌즈 요소(11), 제2 렌즈 요소(12), 제3 렌즈 요소(13), 제4 렌즈 요소(14), 제5 렌즈 요소(15), 및 제6 렌즈 요소(16)가 설계될 수 있다.
이 구현에서는, 전술한 설계 파라미터들을 사용하여 획득된 광학 렌즈(10)의 상이한 렌즈 요소들이 상이한 기능들을 각각 구현할 수 있어서, 양호한 이미징 품질을 갖는 광학 렌즈(10)가 렌즈 요소들의 협력을 통해 획득된다. 구체적으로, 이 구현에서, 제1 렌즈 요소(11) 및 제2 렌즈 요소(12)는 집광 및 색수차 보정의 기능들을 적절히 구현할 수 있다. 또한, 제1 렌즈 요소(11)와 제2 렌즈 요소(12)를 이중-접합 렌즈 요소로 접합하는 것은, 접합 렌즈 요소의 굴절률 및 아베수의 범위들을 더 크게 할 수 있어, 더 양호한 성능을 갖는 더 얇은 렌즈 요소가 더 용이하게 얻어진다. 제3 렌즈 요소(13)는 애퍼처 스톱으로부터의 광의 출사 각도를 감소시키는 기능을 구현할 수 있다. 제4 렌즈 요소(14) 및 제5 렌즈 요소(15)는 광을 더 큰 이미지 평면으로 발산시키는 기능을 구현할 수 있다. 제6 렌즈 요소(16)는 광학계의 필드 곡률 및 비점수차를 보정하는 기능을 구현할 수 있다. 이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
이 구현에서 렌즈 요소들에 의해 구현되는 기능들만이 본 명세서에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 본 출원의 다른 구현들에서, 렌즈 요소들은 다른 기능들을 구현할 수 있다. 기능들은 본 명세서에서 제한되지 않는다.
도 41 내지 도 43은 제10 구현에서의 광학 렌즈(10)의 광학 특성들을 나타내는 다이어그램들이다.
구체적으로, 도 41은 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 축방향 수차를 도시한다. 도 41에서, 수직 좌표는 정규화된 동공 좌표를 나타내고, 수평 좌표는 축방향 수차를 밀리초 단위로 나타낸다. 도 41로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서의 축방향 수차는 비교적 작은 범위 내에서 제어된다.
도 42는 파장 650 nm, 610 nm, 555 nm, 510 nm, 및 470 nm의 광이 각각 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차를 도시한다. 도 42에서, 수직 좌표는 시야각을 도(°) 단위로 나타내고, 수평 좌표는 회절 한계 범위를 마이크로미터(㎛) 단위로 나타낸다. 도 42의 파선은 광학 렌즈(10)의 회절 한계 범위를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 파장의 광이 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 회절 한계 내에 있으며, 즉, 각각의 파장의 광이 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 횡색수차는 기본적으로 광학 렌즈(10)의 이미징 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 43은 파장 555 nm의 광이 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 필드 곡률 및 광학 왜곡의 개략도이고, 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후에 이미징 변형과 이상적인 형상 사이의 차이를 나타내는 데 사용된다. 도 43의 좌측 도면에서, 실선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 자오선 방향의 필드 곡률의 개략도이고; 파선은 파장 555 nm의 광이 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 시상 방향의 필드 곡률의 개략도이다. 도 43의 우측 도면은 파장 555 nm의 광이 제10 구현의 광학 렌즈(10)를 통과한 후의 광학 왜곡의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 구현에서, 광학계는 육안으로 인식할 수 있는 범위(2% 이하는 육안으로 인식할 수 없음) 내에서 왜곡을 제어한다.
이 구현에서 제공되는 광학 렌즈(10)의 후방 초점 거리(BFL)는 9.4 mm이고, 총 트랙 길이(TTL)는 15.932 mm이다. 이 경우, TTL1의 길이는 6.53 mm이다. 이 경우, 단말(1000)의 두께는 6.53 mm보다 약간 클 수 있는데, 즉, 단말(1000)은 양호한 이미징 품질을 가지면서 비교적 작은 두께를 갖는다.
전술한 설명들은 본 출원의 특정 구현들일 뿐이지만, 본 출원의 보호 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 출원에 개시되는 기술적 범위 내에서 본 기술분야의 기술자에 의해 쉽게 이해되는 임의의 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위 내에 있어야 한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구항들의 보호 범위에 종속될 것이다.

Claims (15)

  1. 광학 렌즈로서, 상기 광학 렌즈는 복수의 구성 요소를 포함하고, 상기 복수의 구성 요소는 물체 측으로부터 이미지 측으로 배열된 제1 구성 요소, 제2 구성 요소, 제3 구성 요소, 및 제4 구성 요소를 포함하고, 상기 구성 요소들 각각은 적어도 하나의 렌즈 요소를 포함하고, 상기 제1 구성 요소는 양의 굴절력을 갖고, 상기 제2 구성 요소는 음의 굴절력을 갖고, 각각의 렌즈 요소는 상기 물체 측을 향하는 물체 측 표면 및 상기 이미지 측을 향하는 이미지 측 표면을 포함하고, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계들:
    9.08≤BFL≤11.745; 및
    0.6≤BFL/TTL≤0.67을 만족하고,
    상기 BFL은 상기 광학 렌즈의 후방 초점 거리(back focal length)이고, 상기 TTL은 상기 광학 렌즈의 총 트랙 길이(total track length)인, 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖고, 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    0.432≤fS1/f≤0.689를 만족하고,
    상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소는, 상기 제1 구성 요소에서, 상기 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS1은 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 상기 광학 렌즈의 총 초점 거리인, 광학 렌즈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    -0.345≤RS11/RS12<0 또는 0<RS11/RS12≤0.348; 및
    0.2≤dS1/Σd≤0.4를 만족하고,
    RS11은 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS12는 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS1은 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소이고, Σd는 상기 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합인, 광학 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 오목하고, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    -7.559≤fS2/f≤-0.494를 만족하고,
    상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소는, 상기 제2 구성 요소에서, 상기 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS2는 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 상기 광학 렌즈의 총 초점 거리인, 광학 렌즈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    1<RS21/RS22≤3; 및
    0.1≤dS2/Σd≤0.2를 만족하고,
    RS21은 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS22는 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS2는 상기 제2 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 상기 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합인, 광학 렌즈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하고, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    -15.2≤fS3/f≤7.3을 만족하고,
    상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소는, 상기 제3 구성 요소에서, 상기 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS3는 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 상기 광학 렌즈의 총 초점 거리인, 광학 렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    0.66≤RS31/RS32<1.0; 및
    0.1≤dS3/Σd≤0.3을 만족하고,
    RS31은 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS32는 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS3은 상기 제3 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 상기 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합인, 광학 렌즈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면은 축 근처에서 볼록하거나 오목하고, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    -28≤fS4/f≤8을 만족하고,
    상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소는, 상기 제4 구성 요소에서, 상기 광학 렌즈의 물체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, fS4는 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f는 상기 광학 렌즈의 총 초점 거리인, 광학 렌즈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소는 다음의 관계들:
    0.9≤RS41/RS42≤1.8; 및
    0.1≤dS4/Σd≤0.2를 만족하고,
    RS41은 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 물체 측 표면의 곡률 반경이고, RS42는 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 이미지 측 표면의 곡률 반경이고, dS4는 상기 제4 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 축방향 두께이고, Σd는 상기 복수의 구성 요소 내의 모든 렌즈 요소의 축방향 두께의 합인, 광학 렌즈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    20.9≤vS1-vS2≤36.8;
    -2.7≤vS1-vS3≤33.7; 및
    -2.7≤vS1-vS4≤27.2를 만족하고,
    vS1은 제1 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수(Abbe number)이고, vS2는 제2 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS3는 제3 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수이고, vS4는 제4 구성 요소의 제1 렌즈 요소의 아베수인, 광학 렌즈.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 구성 요소의 상기 제1 렌즈 요소의 굴절률 n1은 1.5≤n1≤1.9를 만족하는, 광학 렌즈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 다음의 관계:
    0.69≤TTL1/MIC≤0.76을 만족하고,
    TTL1은 상기 광학 렌즈의 복수의 렌즈 요소의 축방향 두께이고, MIC는 상기 광학 렌즈의 최대 이미지 원 직경(maximum image circle diameter)인, 광학 렌즈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들 중 적어도 하나는 유리 렌즈 요소인, 광학 렌즈.
  14. 렌즈 모듈로서, 감광 요소, 구동부, 및 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 광학 렌즈를 포함하고, 상기 감광 요소는 상기 광학 렌즈의 이미지 측에 위치되고, 상기 구동부는 상기 감광 요소에 가깝게 또는 그로부터 멀리 이동하도록 상기 광학 렌즈를 구동하도록 구성되는, 렌즈 모듈.
  15. 단말로서, 이미지 프로세서 및 제14항에 따른 렌즈 모듈을 포함하고, 상기 이미지 프로세서는 상기 렌즈 모듈에 통신가능하게 접속되고, 상기 렌즈 모듈은 이미지 데이터를 획득하고 상기 이미지 데이터를 상기 이미지 프로세서에 입력하도록 구성되고, 상기 이미지 프로세서는 상기 이미지 프로세서에 출력된 이미지 데이터를 처리하도록 구성되는, 단말.
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