JP2023538269A - 光学系 - Google Patents
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Abstract
実施例に開示された光学系は、物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、前記第1~第5レンズのそれぞれは、物体側面及び像側面を含み、前記第1レンズの像側面の有効口径(clear aperture)の大きさは、前記第1レンズの物体側面の有効口径の大きさより大きく、前記第1レンズの厚さは、前記第2レンズの厚さより薄くてもよい。
Description
実施例は、向上した光学性能のための光学系に関するものである。
カメラモジュールは、物体を撮影してイメージまたは動画として貯蔵する機能をし、多様なアプリケーションに装着されている。特に、カメラモジュールは、超小型に製作されてスマートフォン、タブレットPC、ノートパソコン等の携帯用デバイスだけではなく、ドローン、車両等に適用されて多様な機能を提供している。例えば、カメラモジュールの光学系は、像(image)を結像する撮像レンズ、結像された像を電気的信号に変換するイメージセンサーを含むことができる。この時、前記カメラモジュールは、イメージセンサーと撮像レンズの間の間隔を自動調節してレンズの焦点距離を整列するオートフォーカス(autofocus、AF)機能をすることができ、ズームレンズ(zoom lens)を通じて遠距離物体の倍率を増加または減少させて撮影するズームアップ(zoom up)またはズームアウト(zoom out)のズーミング(zooming)機能をすることができる。また、カメラモジュールは、手ぶれ補正(image stabilization、IS)技術を採用して、不安定な固定装置或はユーザーの動きに起因したカメラの動きによる映像のぶれを補正したり防止する技術が採用されている。このようなカメラモジュールが像(image)を得るために一番重要な要素は、像(image)を結像する撮像レンズである。最近、高画質、高解像度等高性能に対する関心が高まっており、これを具現するために複数のレンズを含む光学系に対する研究が行われている。例えば、高性能の光学系を具現するために正(+)または負(-)の屈折力を有する複数の撮像レンズを利用した研究が行われている。しかし、複数のレンズを含む場合、光学系全体が増加し、優れた光学的特性、収差特性を導出しにくい問題点がある。
一般的に、複数のレンズを含む光学系は、設定された有効焦点距離(EFL、Effective Focal Length)を有することができる。この時、前記有効焦点距離(EFL)値が相対的に大きい場合、物体側と一番隣接したレンズは大きい口径を有するか、複数のレンズのうち一番大きい口径を有する。これにより、物体側と一番隣接したレンズが相対的に大きい大きさを有するので、前記光学系を小型化しにくい問題がある。複数のレンズを含む光学系は、相対的に高さが大きくなる。例えば、レンズの枚数が増加するほど、イメージセンサーから物体と一番隣接したレンズの物体面までの距離は増加する。これにより、前記光学系が配置されたスマートフォン等のデバイスの全体厚さは増加し、小型化しにくい問題がある。よって、上述した問題を解決できる新しい光学系が要求される。
実施例は、光学特性が向上した光学系を提供しようとする。実施例は、小さくてコンパクト(compact)に具現できる光学系を提供しようとする。実施例は、薄い厚さを有する折り畳み式(folded)カメラに適用可能な光学系を提供しようとする。
実施例に係る光学系は、物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、前記第1~第5レンズのそれぞれは、物体側面及び像側面を含み、前記第1レンズの像側面の有効口径(clear aperture)の大きさは、前記第1レンズの物体側面の有効口径の大きさより大きく、前記第1レンズの厚さは、前記第2レンズの厚さより薄くてもよい。
発明の実施例によれば、前記第1レンズは、正(+)の屈折力を有し、前記第1レンズの物体側面は、負(-)の曲率半径を有することができる。前記第1レンズの厚さは、前記第3レンズの厚さより薄く、前記第4レンズまたは前記第5レンズの厚さより厚くてもよい。前記第1レンズの厚さは、前記第1レンズと前記第2レンズの間の間隔より薄くてもよい。前記第2レンズの厚さは、前記第1レンズ、前記第3レンズ、前記第4レンズ及び前記第5レンズの厚さより厚くてもよい。
実施例に係る光学系は、物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、前記第1レンズは、正(+)の屈折力を有し、光軸を基準として凹状を有する物体側面を含み、前記第2レンズは、前記第1レンズの物体側面の有効口径(clear aperture)の大きさより大きい有効口径(clear aperture)の大きさを有する面を有することができる。
前記第2レンズは、正(+)の屈折力を有し、前記第1レンズの焦点距離は、前記第2レンズの焦点距離より大きくてもよい。また、前記光学系の有効焦点距離(EFL)は、前記第1レンズの焦点距離より小さく、前記第2レンズの焦点距離より大きくてもよい。前記第1レンズの像側面は、凸状であり、前記第2レンズの像側面は、凹状であってもよい。
実施例に係る光学系は、物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、前記第1レンズの厚さは、前記第2レンズ及び前記第3レンズの厚さより薄く、前記第4レンズ及び前記第5レンズの厚さより厚く、前記第2レンズの厚さは、前記第3レンズの厚さより厚く、前記第1レンズ及び前記第2レンズから選択される一つのレンズの物体側面または像側面は、前記第1~第5レンズの物体側面及び像側面のうち一番大きい有効口径(clear aperture)の大きさを有することができる。
実施例に係る光学系は、向上した光学特性を有することができる。詳しくは、前記光学系は、複数のレンズを含み、物体と一番隣接した第1レンズの物体側面より大きい有効口径を有する少なくとも一つのレンズの面を含むことができる。これにより、前記複数のレンズを含む光学系を設計時、向上した光学特性を有することができる。
実施例に係る光学系は、スリムに提供することができる。例えば、前記光学系は、相対的に大きい有効口径の大きさを有するレンズ、例えば物体側と隣接した少なくとも一つのレンズがDカット(D‐cut)形状を有することができる。これにより、光が入射する過程で光が損失することを最小化することができ、よりスリムな形態を有することができる。
実施例に係る光学系は、例えば、前記光学系は、光経路変更部材を含むので、適用された装置、機器等の表面と垂直な方向に入射した光を前記装置、機器の表面と平行な方向に変化させることができる。これにより、前記複数のレンズを含む光学系は、前記装置、機器内でより薄い厚さを有することができ、前記装置、機器の全体厚さはより薄くなることができる。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。なお、本発明の技術思想は、説明される一部実施例に限定されるものではなく、多様な形態に具現することができ、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例間の構成要素を選択的に結合または置き換えて用いることができる。また、本発明の実施例で用いられる用語(技術及び科学的用語を含む)は、明白に特定して記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に一般的に理解できる意味と解釈され、辞書に定義された用語のように一般的に使用される用語は、かかわる技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるだろう。また、本発明の実施例で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、記載上特に限定しない限り複数形も含むことができ、「A及びB、Cのうち少なくとも一つ(または一つ以上)」と記載される場合、A、B、Cで組合せることのできる全ての組合せのうち一つ以上を含むことができる。また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第1、第2、A、B、(a)、(b)等の用語を用いることができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質または順序等が限定されるものではない。そして、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素は他の構成要素に直接的に連結または接続される場合と、各構成要素の間にさらに他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」される場合を全て含む。また、各構成要素の「上または下」に形成または配置されると記載される場合、「上または下」は、2つの構成要素が直接接触する場合だけではなく、一つ以上のさらに他の構成要素が2つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また「上または下」と表現される場合、一つの構成要素を基準として、上側方向だけではなく下側方向の意味も含むことができる。
発明の説明において、レンズの面が凸状であるということは、光軸と対応する領域のレンズの面が凸状を有することを意味し、レンズの面が凹状であるということは、光軸と対応する領域のレンズの面が凹状を有することを意味することができる。「物体側面」は、光軸を基準として物体側を向くレンズの面を意味し、「像側面」は、光軸を基準として撮像面を向くレンズの面を意味することができる。垂直方向は、光軸と垂直な方向を意味し、レンズまたはレンズの面の端部は、入射した光が通過するレンズの有効領域の最端部を意味することができる。レンズの中心厚さは、レンズにおいて光軸と重なる領域の光軸方向の厚さを意味することができる。
発明の実施例に係る光学系1000は、物体側から像側方向に順次配置される複数のレンズを含むことができる。前記光学系1000は、複数のレンズの像側にフィルター500及びイメージセンサー300を含むことができる。前記複数のレンズは、4枚以上のレンズを含むことができる。詳しくは、前記複数のレンズは、5枚以上のレンズを含むことができる。前記光学系1000の光軸OAに沿って順次配置される。物体の映像情報に相当する光は、前記複数のレンズ、前記フィルター500を順次通過して前記イメージセンサー300に入射する。
前記複数のレンズのそれぞれは、有効領域及び非有効領域を含むことができる。前記有効領域は、レンズに入射した光が通過する領域であってもよい。即ち、前記有効領域は、入射した光が屈折されて光学特性を具現する領域であってもよい。前記非有効領域は、前記有効領域の周りに配置される。前記非有効領域は、前記光が入射しない領域であってもよい。即ち、前記非有効領域は、前記光学特性と関係の無い領域であってもよい。また、前記非有効領域は、前記レンズを収容するバレル(図示されない)等に固定される領域であってもよい。実施例に係る光学系1000は、入射する光量を調節するための絞りを含むことができる。前記絞りは、前記複数のレンズから選択される2つのレンズの間に配置される。前記複数のレンズのうち少なくとも一つのレンズは、絞りの役割をすることができる。例えば、前記複数のレンズから選択される一つのレンズの面は、前記光学系1000に入射する光量を調節するための絞りの役割をすることができる。
前記フィルター500は、前記複数のレンズ及び前記イメージセンサー300の間に配置される。前記フィルター500は、赤外線フィルター、カバーガラス等の光学的フィルターのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。前記フィルター500は、設定された波長帯域の光を通過させ、これと異なる波長帯域の光をフィルタリングすることができる。前記フィルター500が赤外線フィルターを含む場合、外部光から放出される放射熱が前記イメージセンサー300に伝達されることを遮断することができる。また、前記フィルター500は、可視光線を透過することができ、赤外線を反射させることができる。前記イメージセンサー300は、光を感知することができる。詳しくは、前記イメージセンサー300は、前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150を順次通過した光を感知することができる。前記イメージセンサー300は、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を含むことができる。
前記光学系1000は、光経路変更部材(図示されない)をさらに含むことができる。前記光経路変更部材は、外部から入射した光を反射して光の経路を変更することができる。前記光経路変更部材は、反射鏡、プリズムを含むことができる。例えば、前記光経路変更部材は、直角プリズムを含むことができる。前記光経路変更部材が直角プリズムを含む場合、前記光経路変更部材は、入射光の経路を90度の角度で反射して光の経路を変更することができる。前記光経路変更部材は、前記複数のレンズよりも物体側と隣接するように配置される。即ち、前記光学系1000は、物体側から像側方向に光軸OAに沿って順次配置される光経路変更部材、複数のレンズ、フィルター500及びイメージセンサー300を含むことができる。前記光経路変更部材は、外部から入射した光を反射して光の経路を設定された方向に変更することができる。即ち、前記光経路変更部材は、前記光経路変更部材に入射した光の経路を前記複数のレンズ方向に変更することができる。これにより、実施例に係る光学系1000は、カメラの厚さを減らすことができる折り畳み式(folded)カメラに適用することができる。詳しくは、前記光学系1000は、前記光経路変更部材を含むので、適用された機器の表面と垂直な方向に入射した光を前記機器の表面と平行な方向に変化させることができる。これにより、複数のレンズを含む前記光学系1000は、前記機器内でより薄い厚さを有することができ、前記機器はより薄く提供される。
より詳しくは、前記光学系1000が前記光経路変更部材を含まない場合、前記機器内で前記複数のレンズは、前記機器の表面と垂直な方向に延長されて配置される。これにより、前記複数のレンズを含む光学系1000は、前記機器の表面と垂直な方向に高い高さを有することになる。しかし、前記光学系1000が前記光経路変更部材を含む折り畳み式(folded)カメラに適用される場合、前記複数のレンズは、前記機器の表面と平行な方向に延長されて配置される。これにより、前記複数のレンズを含む光学系1000は、前記機器の表面と垂直な方向に低い高さを有することができる。これにより、前記光学系1000を含む折り畳み式カメラは、前記機器内で薄い厚さを有することができ、前記機器の厚さも減少する。
<第1実施例>
以下、第1実施例に係る光学系に対して詳しく説明する。図1及び図2は、第1実施例に係る光学系の異なる方向における側断面を示した構成図であり、図3は、第1実施例に係る光学系においてDカット(D‐cut)形状を説明するための図面である。図4及び図5は、第1実施例に係る光学系のMTF特性及び収差特性を図示したグラフである。
以下、第1実施例に係る光学系に対して詳しく説明する。図1及び図2は、第1実施例に係る光学系の異なる方向における側断面を示した構成図であり、図3は、第1実施例に係る光学系においてDカット(D‐cut)形状を説明するための図面である。図4及び図5は、第1実施例に係る光学系のMTF特性及び収差特性を図示したグラフである。
図1~図5を参照すると、第1実施例に係る光学系1000は、複数のレンズを含むことができる。例えば、前記光学系1000は、4枚以上のレンズを含むことができる。詳しくは、前記光学系1000は、5枚以上のレンズを含むことができる。
前記光学系1000は、物体側から像側方向に光軸OAに沿って順次配置される第1レンズ110、第2レンズ120、第3レンズ130、第4レンズ140、第5レンズ150、フィルター500及びイメージセンサー300を含むことができる。前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150は、前記光学系1000の光軸OAに沿って順次配置される。この時、前記第1レンズ110は、前記複数のレンズ110、120、130、140、150のうち物体側に一番隣接するように配置され、前記第5レンズ150は、像側に一番隣接するように配置される。また、前記第1及び第2レンズ110、120は、前記光軸OAに沿って連続的に配置される。より詳しくは、前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150は、前記光軸OAに沿って連続的に配置される。
前記第1レンズ110は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第1レンズ110は、プラスチックまたはガラス(glass)材質を含むことができる。一例として、前記第1レンズ110は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第1レンズ110は、物体側面と定義される第1面S1及び像側面と定義される第2面S2を含むことができる。前記第1面S1は、凹状を有することができ、前記第2面S2は、凸状を有することができる。即ち、前記第1レンズ110は、像側方向に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第1面S1及び前記第2面S2のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第1面S1及び前記第2面S2は、両方とも非球面であってもよい。
前記第2レンズ120は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第2レンズ120は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第2レンズ120は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第2レンズ120は、物体側面と定義される第3面S3及び像側面と定義される第4面S4を含むことができる。前記第3面S3は、凸状を有することができ、前記第4面S4は、凹状を有することができる。即ち、前記第2レンズ120は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第3面S3及び前記第4面S4のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第3面S3及び前記第4面S4は、両方とも非球面であってもよい。
前記第3レンズ130は、負(-)の屈折力を有することができる。前記第3レンズ130は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第3レンズ130は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第3レンズ130は、物体側面と定義される第5面S5及び像側面と定義される第6面S6を含むことができる。前記第5面S5は、凸状を有することができ、前記第6面S6は、凹状を有することができる。即ち、前記第3レンズ130は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第5面S5及び前記第6面S6のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第5面S5及び前記第6面S6は、両方とも非球面であってもよい。
前記第4レンズ140は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第4レンズ140は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第4レンズ140は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第4レンズ140は、物体側面と定義される第7面S7及び像側面と定義される第8面S8を含むことができる。前記第7面S7は、凸状を有することができ、前記第8面S8は、凹状を有することができる。即ち、前記第4レンズ140は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第7面S7及び前記第8面S8のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第7面S7及び前記第8面S8は、両方とも非球面であってもよい。
前記第5レンズ150は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第5レンズ150は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第5レンズ150は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第5レンズ150は、物体側面と定義される第9面S9及び像側面と定義される第10面S10を含むことができる。前記第9面S9は、凸状を有することができ、前記第9面S9は、凹状を有することができる。即ち、前記第5レンズ150は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第9面S9及び前記第10面S10のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第9面S9及び前記第10面S10は、両方とも非球面であってもよい。
前記光学系1000は、絞り(図示されない)を含むことができる。前記絞りは、物体と前記第1レンズ110の間または前記第1~第3レンズ110、120、130の間に配置される。例えば、前記第3レンズ130の物体側面(第5面S5)は、絞りの役割をすることができる。
前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150は、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。例えば、前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のそれぞれは、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。前記第1レンズ110及び前記第2レンズ120から選択される一つのレンズの物体側面または像側面は、前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150の前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のうち一番大きい有効口径大きさを有することができる。例えば、前記光学系1000は、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)より有効口径の大きさが大きい少なくとも一つのレンズの面を含むことができる。詳しくは、前記光学系1000は、前記第1面S1より有効口径の大きさが大きい一つのレンズの面を含むことができる。前記第1レンズ110の像側面(第2面S2)の有効口径の大きさは、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)の有効口径の大きさより大きくてもよい。前記第2面S2の有効口径の大きさは、前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のうち一番大きくてもよい。また、前記第1面S1の有効口径の大きさは、前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のうち前記第2面S2の次に大きくてもよい。前記第2レンズ120の有効口径の大きさは、前記第1レンズ110の有効口径の大きいより小さくてもよい。例えば、前記第2レンズ120の物体側面(第3面S3)、像側面(第4面S4)は、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)及び像側面(第2面S2)より小さい有効口径を有することができる。前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のうち前記第1面S1の次に大きくてもよい。また、前記第4面S4の有効口径の大きさは、前記第1~第10面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10のうち前記第3面S3の次に大きくてもよい。
これとは違うように、前記第2レンズ120の有効口径の大きさは、前記第1レンズ110の有効口径の大きさより大きくてもよい。例えば、前記第2レンズ120の物体側面(第3面S3)の有効口径の大きさは、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)及び像側面(第2面S2)から選択される一つの面の有効口径の大きさより大きくてもよい。詳しくは、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。この場合、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第2面S2の有効口径の大きさの1.5倍未満の範囲で前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。
図3を参照すると、前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150のうち少なくとも一つのレンズは、非円形形状を有することができる。例えば、前記第1レンズ110、前記第2レンズ120及び前記第3レンズ130のそれぞれは、非円形形状を有することができる。前記第1~第3レンズ110、120、130のそれぞれを光軸OAと対応する正面から見た時、それぞれのレンズの有効領域は、非円形形状を有することができる。詳しくは、前記第1~第3レンズ110、120、130のそれぞれの有効領域は、第1~第4角A1、A2、A3、A4を含むことができる。前記第1角A1及び前記第2角A2は、前記光軸OAの垂直な第1方向(X軸方向)に対向する角であってもよい。前記第1角A1及び前記第2角A2は、曲線形態を有することができる。前記第3角A3及び前記第4角A4は、前記光軸OA及び前記第1方向と垂直な第2方向(Y軸方向)に対向する角であってもよい。前記第3角A3及び前記第4角A4は、前記第1角A1と前記第2角A2の端部を連結する角であってもよい。前記第3角A3及び前記第4角A4は、直線形態を有することができる。即ち、前記第1~第3レンズ110、120、130は、Dカット(D‐cut)形状を有することができる。
前記第1~第3レンズ110、120、130は、製造される過程で上述した非円形形態を有することができる。例えば、前記第1~第3レンズ110、120、130がプラスチック材質を含む場合、射出過程で上述した非円形形態に製造されることができる。これとは違うように、前記第1~第3レンズ110、120、130は、射出過程を通じて円形形状に製造され、以後行われる切断工程で一部領域が切断されて前記第3角A3及び第4角A4を有することができる。これにより、前記第1~第3レンズ110、120、130のそれぞれの有効領域は、設定された大きさを有することができる。例えば、前記光軸OAを通過して前記第1角A1及び前記第2角A2を連結する仮想の第1直線の長さCAは、前記光軸OAを通過して前記第3角A3及び前記第4角A4を連結する仮想の第2直線の長さCHより長くてもよい。ここで、前記第1直線の長さCAは、前記第1~第3レンズ110、120、130のそれぞれの有効口径の最大大きさ(CA、clear aperture)を意味し、前記第2直線の長さCHは、前記第1~第3レンズ110、120、130のそれぞれの有効口径の最小大きさ(CH、clear height)を意味することができる。上述した説明では、前記第1~第3レンズ110、120、130の有効領域が非円形形状を有するものに対して説明したが、これに制限れるものではなく、それぞれのレンズの有効領域は、円形形状を有することができ、非有効領域は、非円形形状を有することができる。
第1実施例に係る光学系1000は、以下で説明される数式のうち少なくとも一つを満足することができる。これにより、第1実施例に係る光学系1000が下記数式のうち少なくとも一つを満足する場合、向上した光学特性を有することができる。また、前記光学系1000が前記数式のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足する場合、より小さくてコンパクト(compact)に具現することができる。また、前記光学系1000が前記数式のうち少なくとも一つを満足する場合、より薄い厚さを有する折り畳み式(folded)カメラに適用可能であるので、前記カメラを含む機器を薄い厚さで製造することができる。
[数式1]
9<EFL<40
9<EFL<40
数式1で、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(mm)(Effective Focal Length)を意味する。詳しくは、前記光学系1000のEFLは、11<EFL<30であってもよい。より詳しくは、前記光学系1000のEFLは、13<EFL<26であってもよい。
[数式2]
0.95<L1S1/L1S2<1
0.95<L1S1/L1S2<1
数式2で、L1S1は、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)の有効口径大きさ(clear aperture)(mm)を意味し、L1S2は、前記第1レンズ110の像側面(第2面S2)の有効口径の大きさ(clear aperture)(mm)を意味する。詳しくは、前記L1S1/L1S2は、0.96<L1S1/L1S2<1を満足することができる。詳しくは、前記L1S1/L1S2は、0.99<L1S1/L1S2<1を満足することができる。
[数式3]
-8<R_L1/R_L3<0.98
-8<R_L1/R_L3<0.98
数式3で、R_L1は、前記第1レンズ110の物体側面(第1面S1)の曲率半径(mm)を意味し、R_L3は、前記第2レンズ120の物体側面(第3面S3)の曲率半径(mm)を意味する。詳しくは、前記R_L1、R_L3は、-8<R_L1/R_L3<-2であってもよい。
[数式4]
0.1<TH_L1/TH_L2<0.75
0.1<TH_L1/TH_L2<0.75
数式4で、TH_L1は、前記第1レンズ110の中心厚さ(mm)を意味し、TH_L2は、前記第2レンズ120の中心厚さ(mm)を意味する。詳しくは、TH_L1、TH_L2は、0.2<TH_L1/TH_L2<0.65であってもよい。より詳しくは、TH_L1、TH_L2は、0.3<TH_L1/TH_L2<0.55であってもよい。
[数式5]
0.52<CHn(n<4)/CAn(n<4)<0.98
0.52<CHn(n<4)/CAn(n<4)<0.98
数式5で、CHn(n<4)は、n番目レンズの有効口径の最小大きさ(clear height)(mm)を意味する。詳しくは、CHn(n<4)は、第1~第3レンズ110、120、130から選択される一つのレンズの有効口径の最小大きさ(mm)を意味する。また、CAn(n<4)は、n番目レンズの有効口径の最大大きさ(clear aperture)(mm)を意味する。詳しくは、CHn(n<4)は、第1~第3レンズ110、120、130から選択される一つのレンズの有効口径の最大大きさ(mm)を意味する。
[数式6]
20<|f1|-|f2|<150
20<|f1|-|f2|<150
数式6で、f1は、第1レンズ110の焦点距離(focal length)(mm)を意味し、f2は、第2レンズ120の焦点距離(focal length)(mm)を意味する。
[数式7]
2<BFL/ImgH<5
2<BFL/ImgH<5
数式7で、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズの像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、ImgHは、前記イメージセンサー300の有効領域の対角方向の長さ(mm)の1/2値を意味する。即ち、前記ImgHは、前記イメージセンサー300の上面の光軸から1フィールド(field)領域までの垂直方向の距離(mm)を意味する。
[数式8]
0.35<BFL/EFL<0.75
0.35<BFL/EFL<0.75
数式8で、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズの像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(Effective Focal Length)(mm)を意味する。
[数式9]
1.5<TTL/BFL<2.5
1.5<TTL/BFL<2.5
数式9で、TTL(Total track length)は、前記複数のレンズのうち物体側と一番隣接したレンズ(第1レンズ110)の物体側面(第1面S1)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズの像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。
[数式10]
0.75<DL2/TTL<0.9
0.75<DL2/TTL<0.9
数式10で、DL2は、前記複数のレンズのうち物体側と二番目に隣接したレンズ(第2レンズ120)の物体側面(第3面S3)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、TTL(Total track length)は、前記複数のレンズのうち物体側と一番隣接したレンズ(第1レンズ110)の物体側面(第1面S1)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。
前記光学系1000が第1実施例のように5枚のレンズを含む場合、下記数式10~数式14をさらに満足することができる。
[数式11]
|f3|<|f2|<|f5|<|f1|<|f4|
|f3|<|f2|<|f5|<|f1|<|f4|
数式11で、f1は、第1レンズ110の焦点距離(focal length)を意味し、f2は、第2レンズ120の焦点距離(focal length)を意味する。また、f3は、第3レンズ130の焦点距離(focal length)を意味し、f4は、第4レンズ140の焦点距離(focal length)を意味し、f5は、第5レンズ150の焦点距離(focal length)を意味する。
[数式12]
0.5<TH_L1/d12<1
0.5<TH_L1/d12<1
数式12で、TH_L1は、前記第1レンズ110の中心厚さ(mm)を意味し、d12は、前記第1レンズ110と第2レンズ120の間の光軸OA方向の間隔(mm)を意味する。
[数式13]
2<f1/EFL<4
2<f1/EFL<4
数式13で、f1は、第1レンズ110の焦点距離(focal length)(mm)を意味し、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(Effective Focal Length)(mm)を意味する。
[数式14]
[数式14]
数式14で、ZはSagとして、非球面上の任意の位置から前記非球面の頂点までの光軸方向の距離を意味することができる。また、Yは、非球面上の任意の位置から光軸までの光軸に垂直な方向への距離を意味することができる。また、cは、レンズの曲率を意味し、Kは、コーニック定数を意味することができる。また、A、B、C、D、E、Fは、非球面係数(Aspheric constant)を意味することができる。
第1実施例に係る光学系1000は、数式1~数式13のうち少なくとも一つまたは二つ以上の数式を満足することができる。特に、前記光学系1000は、第1面S1より大きい有効口径を有する少なくとも一つのレンズの面を含み、向上した光学特性を有することができる。前記光学系1000において、前記第1~第3レンズ110、120、130は、非円形形状、例えばDカット(D‐cut)形状を有することができる。これにより、前記光学系1000はより小型に具現することができ、円形形状に比べてコンパクト(compact)に提供することができる。前記光学系1000が数式1~数式13のうち少なくとも一つの数式を満足する場合、折り畳み式(folded)カメラに適用することができる。詳しくは、前記光学系1000は、前記光経路変更部材を含むので、適用された機器の表面と垂直な方向に入射した光を前記機器の表面と平行な方向に変化させることができる。これにより、複数のレンズを含む前記光学系1000は、前記機器内でより薄い厚さを有することができ、前記機器はより薄く提供される。
表1は、第1実施例に係る第1~第5レンズ110、120、130、140、150の曲率半径、各レンズの中心厚さ(mm)(thickness)、各レンズの間の距離(mm)(distance)、有効口径大きさ(clear aperture)、屈折率(Refractive index)、アッベ数(Abbe’s Number)に関するものである。表2は、第1実施例に係る光学系1000のTTL(Total track length)、EFL(Effective Focal Length)、BFL(Back focus length)及びレンズの焦点距離(focal length)等に関するものである。
表1を参照すると、前記第1レンズ110、前記第2レンズ120及び前記第4レンズ140の屈折率は、同一であってもよい。また、前記第1レンズ110、前記第2レンズ120及び前記第4レンズ140の屈折率は、前記第3レンズ130の屈折率より小さくてもよい。また、前記第3レンズ130の屈折率は、前記第5レンズ150の屈折率より小さくてもよい。前記第1レンズ110、前記第2レンズ120及び前記第4レンズ140のアッベ数は、同一であってもよい。また、前記第1レンズ110、前記第2レンズ120及び前記第4レンズ140のアッベ数は、前記第3レンズ130のアッベ数より大きくてもよい。また、前記第3レンズ130のアッベ数は、前記第5レンズ150のアッベ数より大きくてもよい。前記第1~第5レンズ110、120、130、140、150の各面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10は、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。詳しくは、前記光学系1000において、前記第2面S2の有効口径の大きさは、前記第1面S1の有効口径の大きさより大きくてもよく、前記第1面S1の有効口径の大きさは、前記第3面S3の有効口径の大きさより大きくてもよい。前記表1には開示されていないが、前記第2レンズ120は、前記第1レンズ110より大きい有効口径の大きさを有する少なくとも一つの面を含むことができる。例えば、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1の有効口径の大きさより大きくてもよい。また、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。
表2を参照すると、前記光学系1000の有効焦点距離(EFL)は、前記第1レンズ110の焦点距離(f1)より小さくてもよい。また、前記光学系1000の有効焦点距離(EFL)は、前記第2レンズ120の焦点距離(f2)より大きくてもよい。
表3は、上述した数式に対する第1実施例の光学系1000の結果値である。表3を参照すると、第1実施例に係る光学系1000は、数式1~数式13のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足することが分かる。詳しくは、前記光学系1000は、数式1~数式13を全て満足することが分かる。これにより、第1実施例に係る光学系1000は、図4及び図5のようなMTF(Modulation Transfer Function)特性、収差特性を有することができる。詳しくは、図5は、第1実施例に係る光学系1000の収差図に対するグラフとして、左側から右側方向に球面収差(Longitudinal Spherical Aberration)、非点収差(Astigmatic Field Curves)、歪曲収差(Distortion)を測定したグラフである。図5で、X軸は、焦点距離(mm)または歪曲度(%)を示し、Y軸は、イメージの高さ(height)を意味することができる。また、球面収差に対するグラフは、略435nm、略486nm、略546nm、略587nm、略656nm波長帯域の光に対するグラフであり、非点収差及び歪曲収差に対するグラフは、546nm波長帯域の光に対するグラフである。第1実施例に係る光学系1000は、向上した光学特性を有することができる。詳しくは、前記光学系1000は、第1レンズ110の第1面S1より大きい有効口径(clear aperture)大きさを有する少なくとも一つのレンズの面を含み、向上した光学特性を有することができる。前記光学系1000において、前記第1~第3レンズ110、120、130は、非円形形状、例えばDカット(D‐cut)形状を有することができる。これにより、前記光学系1000はより小型に具現することができ、円形形状に比べてコンパクト(compact)に提供することができる。前記光学系1000は、複数のレンズ及び光経路変更部材(図示されない)を含むことができる。これにより、前記光学系1000はより薄い厚さを有することができる折り畳み式(folded)カメラに適用することができ、前記カメラを含む機器を薄い厚さで製造することができる。
<第2実施例>
以下、第2実施例に係る光学系に対して詳しく説明する。図6及び図7は、第2実施例に係る光学系の構成図であり、図8は、第2実施例に係る光学系においてDカット(D‐cut)形状を説明するための図面である。また、図9及び図10は、第2実施例に係る光学系のMTF特性及び収差特性を図示したグラフである。
以下、第2実施例に係る光学系に対して詳しく説明する。図6及び図7は、第2実施例に係る光学系の構成図であり、図8は、第2実施例に係る光学系においてDカット(D‐cut)形状を説明するための図面である。また、図9及び図10は、第2実施例に係る光学系のMTF特性及び収差特性を図示したグラフである。
図6~図10を参照すると、第2実施例に係る光学系1000は、複数のレンズを含むことができる。例えば、前記光学系1000は、4枚以上のレンズを含むことができる。詳しくは、前記光学系1000は6枚以上のレンズを含むことができる。
前記光学系1000は、物体側から像側方向に光軸OAに沿って順次配置される第1レンズ210、第2レンズ120、第3レンズ230、第4レンズ240、第5レンズ250、第6レンズ260、フィルター500及びイメージセンサー300を含むことができる。前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260は、前記光学系1000の光軸OAに沿って順次配置される。この時、前記第1レンズ210は、前記複数のレンズ210、220、230、240、250、260のうち物体側に一番隣接するように配置され、前記第6レンズ260は、像側に一番隣接するように配置される。また、前記第1及び第2レンズ210、220は、前記光軸OAに沿って連続的に配置される。より詳しくは、前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260は、前記光軸OAに沿って連続的に配置される。
前記第1レンズ210は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第1レンズ210は、プラスチックまたはガラス(glass)材質を含むことができる。一例として、前記第1レンズ210は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第1レンズ210は、物体側面と定義される第1面S1及び像側面と定義される第2面S2を含むことができる。前記第1面S1は、凹状を有することができ、前記第2面S2は、凸状を有することができる。即ち、前記第1レンズ210は、像側方向に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第1面S1及び前記第2面S2のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第1面S1及び前記第4面S4は、両方とも非球面であってもよい。
前記第2レンズ220は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第2レンズ220は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第2レンズ220は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第2レンズ220は、物体側面と定義される第3面S3及び像側面と定義される第4面S4を含むことができる。前記第3面S3は、凸状を有することができ、前記第4面S4は、凸状を有することができる。即ち、前記第2レンズ220は、両面が凸状を有することができる。前記第3面S3及び前記第4面S4のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第3面S3及び前記第4面S4は、両方とも非球面であってもよい。
前記第3レンズ230は、負(-)の屈折力を有することができる。前記第3レンズ230は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第3レンズ230は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第3レンズ230は、物体側面と定義される第5面S5及び像側面と定義される第6面S6を含むことができる。前記第5面S5は、凹状を有することができ、前記第6面S6は、凹状を有することができる。即ち、前記第3レンズ230は、両面が凹状を有することができる。前記第5面S5及び前記第6面S6のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第5面S5及び前記第6面S6は、両方とも非球面であってもよい。
前記第4レンズ240は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第4レンズ240は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第4レンズ240は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第4レンズ240は、物体側面と定義される第7面S7及び像側面と定義される第8面S8を含むことができる。前記第7面S7は、凸状を有することができ、前記第8面S8は、凹状を有することができる。即ち、前記第4レンズ240は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第7面S7及び前記第8面S8のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第7面S7及び前記第8面S8は、両方とも非球面であってもよい。
前記第5レンズ250は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第5レンズ250は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第5レンズ250は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第5レンズ250は、物体側面と定義される第9面S9及び像側面と定義される第10面S10を含むことができる。前記第9面S9は、凸状を有することができ、前記第9面S9は、凹状を有することができる。即ち、前記第5レンズ250は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第9面S9及び前記第10面S10のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第9面S9及び前記第10面S10は、両方とも非球面であってもよい。
前記第6レンズ260は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第6レンズ260は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。一例として、前記第6レンズ260は、プラスチック材質で提供されてもよい。前記第6レンズ260は、物体側面と定義される第11面S11及び像側面と定義される第12面S12を含むことができる。前記第11面S11は、凸状を有することができ、前記第12面S12は、凹状を有することができる。即ち、前記第6レンズ260は、物体側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。前記第11面S11及び前記第12面S12のうち少なくとも一つの面は、非球面であってもよい。例えば、前記第11面S11及び前記第12面S12は、両方とも非球面であってもよい。
前記光学系1000は、絞り(図示されない)を含むことができる。前記絞りは、物体と前記第1レンズ210の間または前記第1~第3レンズ210、220、230の間に配置される。例えば、前記絞りは、前記第2レンズ220及び前記第3レンズ230の間に配置される。
前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260は、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。例えば、前記第1~第12面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12のそれぞれは、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。前記第1レンズ210及び前記第2レンズ220から選択される一つのレンズの物体側面または像側面は、前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260の前記第1~第12面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12のうち一番大きい有効口径大きさを有することができる。例えば、前記光学系1000は、前記第1レンズ210の物体側面(第1面S1)より有効口径の大きさが大きい少なくとも一つのレンズの面を含むことができる。詳しくは、前記光学系1000は、前記第1面S1より有効口径の大きさが大きい一つのレンズの面を含むことができる。
前記第1レンズ210の像側面(第2面S2)の有効口径の大きさは、前記第1レンズ210の物体側面(第1面S1)の有効口径の大きさより大きくてもよい。前記第2面S2の有効口径の大きさは、前記第1~第12面S1~S12のうち一番大きくてもよい。また、前記第1面S1の有効口径の大きさは、前記第1~第12面S1~S12のうち前記第2面S2の次に大きくてもよい。
前記第2レンズ220の有効口径の大きさは、前記第1レンズ210の有効口径の大きいより小さくてもよい。例えば、前記第2レンズ220の物体側面(第3面S3)、像側面(第4面S4)は、前記第2レンズ110の物体側面(第1面S1)及び像側面(第2面S2)より小さい有効口径を有することができる。前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1~第12面S1~S12のうち前記第1面S1の次に大きくてもよい。また、前記第4面S4の有効口径の大きさは、前記第1~第12面S1~S12のうち前記第3面S3の次に大きくてもよい。また、前記第1~第12面S1~S12のうち前記第4レンズ240の像側面(第8面S8)の有効口径が一番小さくてもよい。これとは違うように、前記第2レンズ220の有効口径の大きさは、前記第1レンズ210の有効口径の大きさより大きくてもよい。例えば、前記第2レンズ220の物体側面(第3面S3)の有効口径の大きさは、前記第1レンズ210の物体側面(第1面S1)及び像側面(第2面S2)から選択される一つの面の有効口径の大きさより大きくてもよい。詳しくは、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。この場合、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第2面S2の有効口径の大きさの1.5倍未満の範囲で前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。
図8を参照すると、前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260のうち少なくとも一つまたは二つ以上のレンズは、非円形形状を有することができる。例えば、前記第1レンズ210、前記第2レンズ220及び前記第3レンズ230のそれぞれは、非円形形状を有することができる。前記第1~第3レンズ210、220、230のそれぞれを光軸OAと対応する正面から見た時、それぞれのレンズの有効領域は、非円形形状を有することができる。詳しくは、前記第1~第3レンズ210、220、230のそれぞれの有効領域は、第1~第4角A1、A2、A3、A4を含むことができる。前記第1角A1及び前記第2角A2は、前記光軸OAの垂直な第1方向(X軸方向)に対向する角であってもよい。前記第1角A1及び前記第2角A2は、曲線形態を有することができる。前記第3角A3及び前記第4角A4は、前記光軸OA及び前記第1方向と垂直な第2方向(Y軸方向)に対向する角であってもよい。前記第3角A3及び前記第4角A4は、前記第1角A1と前記第2角A2の端部を連結する角であってもよい。前記第3角A3及び前記第4角A4は、直線形態を有することができる。即ち、前記第1~第3レンズ210、220、230はDカット(D‐cut)形状を有することができる。
前記第1~第3レンズ210、220、230は、製造される過程で上述した非円形形態を有することができる。例えば、前記第1~第3レンズ210、220、230がプラスチック材質を含む場合、射出過程で上述した非円形形態に製造されることができる。これとは違うように、前記第1~第3レンズ210、220、230は、射出過程を通じて円形形状に製造され、以後行われる切断工程で一部領域が切断されて前記第3角A3及び第4角A4を有することができる。これにより、前記第1~第3レンズ210、220、230のそれぞれの有効領域は、設定された大きさを有することができる。例えば、前記光軸OAを通過して前記第1角A1及び前記第2角A2を連結する仮想の第1直線の長さCAは、前記光軸OAを通過して前記第3角A3及び前記第4角A4を連結する仮想の第2直線の長さCHより長くてもよい。ここで、前記第1直線の長さCAは、前記第1~第3レンズ210、220、230のそれぞれの有効口径の最大大きさ(CA、clear aperture)を意味し、前記第2直線の長さCHは、前記第1~第3レンズ210、220、230のそれぞれの有効口径の最小大きさ(CH、clear height)を意味することができる。
上述した説明では、前記第1~第3レンズ210、220、230の有効領域が非円形形状を有するものに対して説明したが、これに制限れるものではなく、それぞれのレンズの有効領域は、円形形状を有することができ、非有効領域は、非円形形状を有することができる。
第2実施例に係る光学系1000は、以下で説明される数式のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足することができる。これにより、第2実施例に係る光学系1000が下記数式のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足する場合、向上した光学特性を有することができる。また、前記光学系1000が下記数式のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足する場合、より小さくてコンパクト(compact)に具現することができる。また、前記光学系1000が下記数式のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足する場合、より薄い厚さを有する折り畳み式(folded)カメラに適用可能であるので、前記カメラを含む機器を薄い厚さで製造することができる。
[数式14]
9<EFL<40
9<EFL<40
数式14で、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(mm)(Effective Focal Length)を意味する。詳しくは、前記光学系1000のEFLは、11<EFL<30であってもよい。より詳しくは、前記光学系1000のEFLは、13<EFL<26であってもよい。
[数式15]
0.95<L1S1/L1S2<1
0.95<L1S1/L1S2<1
数式15で、L1S1は、前記第1レンズ210の物体側面(第1面S1)の有効口径大きさ(mm)を意味し、L1S2は、前記第1レンズ210の像側面(第2面S2)の有効口径の大きさ(mm)を意味する。詳しくは、前記L1S1/L1S2は、0.96<L1S1/L1S2<1を満足することができる。詳しくは、前記L1S1/L1S2は、0.99<L1S1/L1S2<1を満足することができる。
[数式16]
-8<R_L1/R_L3<0.98
-8<R_L1/R_L3<0.98
数式16で、R_L1は、前記第1レンズ210の物体側面(第1面S1)の曲率半径(mm)を意味し、R_L3は、前記第2レンズ220の物体側面(第3面S3)の曲率半径(mm)を意味する。詳しくは、前記R_L1、R_L3は、-8<R_L1/R_L3<-2であってもよい。
[数式17]
0.1<TH_L1/TH_L2<0.75
0.1<TH_L1/TH_L2<0.75
数式17で、TH_L1は、前記第1レンズ210の中心厚さ(mm)を意味し、TH_L2は、前記第2レンズ220の中心厚さ(mm)を意味する。詳しくは、TH_L1、TH_L2は、0.2<TH_L1/TH_L2<0.65であってもよい。より詳しくは、TH_L1、TH_L2は、0.3<TH_L1/TH_L2<0.55であってもよい。
[数式18]
0.52<CHn(n<4)/CAn(n<4)<0.98
0.52<CHn(n<4)/CAn(n<4)<0.98
数式18で、CHn(n<4)は、n番目レンズの有効口径の最小大きさ(clear height)(mm)を意味する。詳しくは、CHn(n<4)は、第1~第3レンズ210、220、230から選択される一つのレンズの有効口径の最小大きさ(mm)を意味する。また、CAn(n<4)は、n番目レンズの有効口径の最大大きさ(clear aperture)(mm)を意味する。詳しくは、CHn(n<4)は、第1~第3レンズ210、220、230から選択される一つのレンズの有効口径の最大大きさ(mm)を意味する。
[数式19]
20<|f1|-|f2|<150
20<|f1|-|f2|<150
数式19で、f1は、第1レンズ210の焦点距離(focal length)(mm)を意味し、f2は、第2レンズ220の焦点距離(focal length)(mm)を意味する。
[数式20]
2<BFL/ImgH<5
2<BFL/ImgH<5
数式20で、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズ260の像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、ImgHは、前記イメージセンサー300の有効領域の対角方向の長さ(mm)の1/2値を意味する。即ち、前記ImgHは、前記イメージセンサー300の上面の光軸から1フィールド(field)領域までの垂直方向の距離(mm)を意味する。
[数式21]
0.35<BFL/EFL<0.75
0.35<BFL/EFL<0.75
数式21で、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズ260の像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(Effective Focal Length)(mm)を意味する。
[数式22]
1.5<TTL/BFL<2.5
1.5<TTL/BFL<2.5
数式22で、TTL(Total track length)は、前記複数のレンズのうち物体側と一番隣接した第1レンズ210の物体側面(第1面S1)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、BFL(Back focus length)は、前記複数のレンズのうち前記イメージセンサー300と一番隣接したレンズ260の像側面から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。
[数式23]
0.75<DL2/TTL<0.9
0.75<DL2/TTL<0.9
数式23で、DL2は、前記複数のレンズのうち物体側と二番目に隣接したレンズ220の物体側面(第3面S3)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。また、TTL(Total track length)は、前記複数のレンズのうち物体側と一番隣接したレンズ210の物体側面(第1面S1)から前記イメージセンサー300までの光軸方向の距離(mm)を意味する。
前記光学系1000が第2実施例のように6枚のレンズを含む場合、下記数式24~数式29をさらに満足することができる。
[数式24]
|f3|<|f2|<|f6|<|f4|<|f5|<|f1|
|f3|<|f2|<|f6|<|f4|<|f5|<|f1|
数式24は、各レンズの焦点距離の絶対値の大きさを比較した例である。数式24で、f1は、第1レンズ210の焦点距離(focal length)を意味し、f2は、第2レンズ220の焦点距離(focal length)を意味する。また、f3は、第3レンズ230の焦点距離(focal length)を意味し、f4は、第4レンズ240の焦点距離(focal length)を意味する。また、f5は、第5レンズ250の焦点距離(focal length)を意味し、f6は、第6レンズ260の焦点距離(focal length)を意味する。
[数式25]
|f1|>|f2|+|f3|+|f4|+|f5|+|f6|
|f1|>|f2|+|f3|+|f4|+|f5|+|f6|
数式25で、f1は、第1レンズ110の焦点距離(focal length)を意味し、f2は、第2レンズ220の焦点距離(focal length)を意味する。また、f3は、第3レンズ230の焦点距離(focal length)を意味し、f4は、第4レンズ240の焦点距離(focal length)を意味する。また、f5は、第5レンズ250の焦点距離(focal length)を意味し、f6は、第6レンズ260の焦点距離(focal length)を意味する。
[数式26]
10<TH_L1/d12<15
10<TH_L1/d12<15
数式26で、TH_L1は、前記第1レンズ210の中心厚さ(mm)を意味し、d12は、前記第1レンズ210と第2レンズ220の間の光軸OA方向の間隔(mm)を意味する。
[数式27]
0.05<d12/d23<0.08
[数式27]
0.05<d12/d23<0.08
数式27で、d12は、前記第1レンズ210と前記第2レンズ220の間の光軸OA方向の間隔(mm)を意味し、d23は、前記第2レンズ220と前記第3レンズ230の間の光軸OA方向の間隔(mm)を意味する。
[数式28]
8<f1/EFL<14
8<f1/EFL<14
数式28で、f1は、第1レンズ210の焦点距離(focal length)(mm)を意味し、EFLは、前記光学系1000の有効焦点距離(Effective Focal Length)(mm)を意味する。
[数式29]
[数式29]
数式29で、ZはSagとして、非球面上の任意の位置から前記非球面の頂点までの光軸方向の距離を意味することができる。また、Yは、非球面上の任意の位置から光軸までの光軸に垂直な方向への距離を意味することができる。また、cは、レンズの曲率を意味し、Kは、コーニック定数を意味することができる。また、A、B、C、D、E、Fは、非球面係数(Aspheric constant)を意味することができる。
第2実施例に係る光学系1000は、数式14~数式28のうち少なくとも一つまたは二つ以上の数式を満足することができる。特に、前記光学系1000は、第1面S1より大きい有効口径を有する少なくとも一つのレンズの面を含み、向上した光学特性を有することができる。前記光学系1000において、前記第1~第3レンズ210、220、230は、非円形形状、例えばDカット(D‐cut)形状を有することができる。これにより、前記光学系1000はより小型に具現することができ、円形形状に比べてコンパクト(compact)に提供することができる。前記光学系1000が数式14~数式28のうち少なくとも一つまたは二つ以上の数式を満足する場合、前記光学系1000は折り畳み式(folded)カメラに適用することができる。詳しくは、前記光学系1000は、前記光経路変更部材を含むので、適用された機器の表面と垂直な方向に入射した光を前記機器の表面と平行な方向に変化させることができる。これにより、複数のレンズを含む前記光学系1000は、前記機器内でより薄い厚さを有することができ、前記機器はより薄く提供される。
表4は、第2実施例に係る第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260の曲率半径、各レンズの中心厚さ(mm)(thickness)、各レンズの間の距離(mm)(distance)、有効口径大きさ(clear aperture)、屈折率(Refractive index)、アッベ数(Abbe’s Number)に関するものである。表5は、第2実施例に係る光学系1000のTTL(Total track length)、EFL(Effective Focal Length)、BFL(Back focus length)及びレンズの焦点距離(focal length)等に関するものである。表4を参照すると、前記第1レンズ210と前記第3レンズ230の屈折率、前記第2レンズ220と第5レンズ250の屈折率、前記第4レンズ240と前記第6レンズ260の屈折率は、同一であってもよい。また、前記第2レンズ220の屈折率は、前記第1レンズ210の屈折率より小さくてもよく、前記第1レンズ210の屈折率は、前記第4レンズ240の屈折率より小さくてもよい。前記第1レンズ210と前記第3レンズのアッベ数、前記第2レンズ220と前記第5レンズ250のアッベ数、前記第4レンズ240と前記第6レンズ260のアッベ数は、同一であってもよい。また、前記第4レンズ240のアッベ数は、前記第1レンズ210のアッベ数より小さくてもよく、前記第1レンズ210のアッベ数は、前記第2レンズ220のアッベ数より小さくてもよい。前記第1~第6レンズ210、220、230、240、250、260の各面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12は、設定された有効口径(clear aperture)を有することができる。詳しくは、前記光学系1000において、前記第2面S2の有効口径の大きさは、前記第1面S1の有効口径の大きさより大きくてもよく、前記第1面S1の有効口径の大きさは、前記第3面S3の有効口径の大きさより大きくてもよい。表4には開示されていないが、前記第2レンズ220は、前記第1レンズ210より大きい有効口径の大きさを有する少なくとも一つの面を含むことができる。例えば、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1の有効口径の大きさより大きくてもよい。また、前記第3面S3の有効口径の大きさは、前記第1面S1及び前記第2面S2の有効口径の大きさより大きくてもよい。
前記表5を参照すると、前記光学系1000の有効焦点距離(EFL)は、前記第1レンズ210の焦点距離(f1)より小さくてもよい。また、前記光学系1000の有効焦点距離(EFL)は、前記第2レンズ220の焦点距離(f2)より大きくてもよい。
表6は、上述した数式に対する第2実施例の光学系1000の結果値である。表6を参照すると、第2実施例に係る光学系1000は、数式14~数式28のうち少なくとも一つまたは二つ以上を満足することが分かる。詳しくは、前記光学系1000は、数式14~数式28を全て満足することが分かる。これにより、第2実施例に係る光学系1000は、図9及び図10のようなMTF(Modulation Transfer Function)特性、収差特性を有することができる。詳しくは、図10は、第2実施例に係る光学系1000の収差図に対するグラフとして、左側から右側方向に球面収差(Longitudinal Spherical Aberration)、非点収差(Astigmatic Field Curves)、歪曲収差(Distortion)を測定したグラフである。図10で、X軸は、焦点距離(mm)または歪曲度(%)を示し、Y軸は、イメージの高さ(height)を意味することができる。また、球面収差に対するグラフは、略435nm、略486nm、略546nm、略587nm、略656nm波長帯域の光に対するグラフであり、非点収差及び歪曲収差に対するグラフは、546nm波長帯域の光に対するグラフである。第2実施例に係る光学系1000は、向上した光学特性を有することができる。詳しくは、前記光学系1000は、第1レンズ210の第1面S1より大きい有効口径(clear aperture)大きさを有する少なくとも一つのレンズの面を含み、向上した光学特性を有することができる。前記光学系1000において、前記第1~第3レンズ210、220、230は、非円形形状、例えばDカット(D‐cut)形状を有することができる。これにより、前記光学系1000はより小型に具現することができ、円形形状に比べてコンパクト(compact)に提供することができる。前記光学系1000は、複数のレンズ及び光経路変更部材(図示されない)を含むことができる。これにより、前記光学系1000はより薄い厚さを有することができる折り畳み式(folded)カメラに適用することができ、前記カメラを含む機器を薄い厚さで製造することができる。
以上の実施例で説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ず一つの実施例に限定されるものではない。また、各実施例に例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野で通常の知識を有する者によって、他の実施例に対して組合せまたは変形して実施可能である。よって、そのような組合せと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。以上では実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有した者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上で例示されていない多様な変形と応用が可能である。例えば、実施例に具体的に提示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、そのような変形と応用に係る差異点は、添付される請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
Claims (10)
- 物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、
前記第1~第5レンズのそれぞれは、物体側面及び像側面を含み、
前記第1レンズの像側面の有効口径(clear aperture)の大きさは、前記第1レンズの物体側面の有効口径の大きさより大きく、
前記第1レンズの厚さは、前記第2レンズの厚さより薄い、光学系。 - 前記第1レンズは、正(+)の屈折力を有し、
前記第1レンズの物体側面は、負(-)の曲率半径を有する、請求項1に記載の光学系。 - 前記第1レンズは、正(+)の屈折力を有し、
前記第1レンズの物体側面は、負(-)の曲率半径を有する、請求項1に記載の光学系。 - 前記第1レンズの厚さは、前記第1レンズと前記第2レンズの間の間隔より薄い、請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第2レンズの厚さは、前記第1レンズ、前記第3レンズ、前記第4レンズ及び前記第5レンズの厚さより厚い、請求項4に記載の光学系。
- 物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、
前記第1レンズは、正(+)の屈折力を有し、光軸を基準として凹状を有する物体側面を含み、
前記第2レンズは、前記第1レンズの物体側面の有効口径(clear aperture)の大きさより大きい有効口径(clear aperture)の大きさを有する面を有する、光学系。 - 前記第2レンズは、正(+)の屈折力を有し、
前記第1レンズの焦点距離は、前記第2レンズの焦点距離より大きい、請求項6に記載の光学系。 - 前記光学系の有効焦点距離(EFL)は、前記第1レンズの焦点距離より小さく、前記第2レンズの焦点距離より大きい、請求項7に記載の光学系。
- 前記第1レンズの像側面は、凸状であり、
前記第2レンズの像側面は、凹状である、請求項8に記載の光学系。 - 物体側から像側方向に光軸に沿って順次配置される第1~第5レンズを含み、
前記第1レンズの厚さは、前記第2レンズ及び前記第3レンズの厚さより薄く、前記第4レンズ及び前記第5レンズの厚さより厚く、
前記第2レンズの厚さは、前記第3レンズの厚さより厚く、
前記第1レンズ及び前記第2レンズから選択される一つのレンズの物体側面または像側面は、前記第1~第5レンズの物体側面及び像側面のうち一番大きい有効口径(clear aperture)の大きさを有する、光学系。
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