JP2023538323A - 光学系 - Google Patents
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Abstract
発明の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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、前記第2レンズは、正の屈折力を有し、前記第3レンズは、負の屈折力を有し、前記第7レンズは、正の屈折力を有し、前記第8レンズは、負の屈折力を有し、前記第1、3、及び5レンズの屈折率は、第2、4、6、及び8レンズの屈折率より大きく、1.2<F/D1<2.4の関係を有し、前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径である。
Description
実施例は、高解像度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、高解像度に対する関心が高まっており、これを具現するために5枚または6枚のレンズを利用した研究が行われている。また、高解像度を具現するために正(+)の屈折力または負(-)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、複数のレンズを配置する場合、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。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。
発明の実施例は、光学特性が向上された光学系を提供しようとする。
発明の実施例は、少なくとも8枚のレンズを有する光学系を提供しようとする。
発明の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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、前記第2レンズは、正の屈折力を有し、前記第3レンズは、負の屈折力を有し、前記第7レンズは、正の屈折力を有し、前記第8レンズは、負の屈折力を有し、前記第1、3、及び5レンズの屈折率は、第2、4、6、及び8レンズの屈折率より大きく、1.2<F/D1<2.4の関係を有し、前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径である。
発明の実施例によれば、前記第2レンズの中心厚さは、第1、第3~第8レンズの中心厚さのそれぞれより厚くてもよい。前記第2、4、6、及び8レンズのアッベ数は、50以上であり、前記第3及び5レンズのアッベ数は、30未満であってもよい。
発明の実施例によれば、前記第8レンズの像側にイメージセンサーと、前記イメージセンサーと第8レンズの間に光学フィルターを含み、前記光学系は、数式1及び2を満足し、[数式1]0<BFL/TTL<0.5[数式2]0<BFL/Img<0.5の関係を有し、前記BFLは、第8レンズの像側面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、Imgは、イメージセンサーにおいて光軸から対角線の終端である1.0Fまでの垂直方向の距離である。
発明の実施例によれば、前記第8レンズの像側にイメージセンサー及び前記イメージセンサーと第8レンズの間に光学フィルターを含み、前記光学系は、数式5を満足し、[数式5]0.5<TTL/D8<1.5の関係を有し、前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径である。
発明の実施例によれば、前記光学系は、次の数式を満足し、[数式]0.5<F2/F<1.5、[数式]-5<F2/F3<0の関係を有し、前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である。
発明の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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、前記第2レンズの中心厚さは、第1、第3~第8レンズのそれぞれの中心厚さより大きく、前記第2レンズのアッベ数が、前記第3及び5レンズのアッベ数より大きく、下記数式を満足し、
0.5<TTL/D8<1.5及び0<|f2/F3|<5
前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である。
0.5<TTL/D8<1.5及び0<|f2/F3|<5
前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である。
発明の実施例によれば、前記第2レンズの物体側面の曲率半径がL2R1であり、第2レンズの像側面の曲率半径の絶対値が|L2R2|と定義する時、0<L2R1/|L2R2|<1を満足することができる。
発明の実施例によれば、前記第3レンズの物体側面の曲率半径がL3R1であり、第2レンズの像側面の曲率半径の絶対値が|L3R2|である時、0<L3R2/|L3R1|<1の関係を満足することができる。
発明の実施例によれば、前記第2レンズの587nmにおける屈折率がG2であり、前記第3レンズの587nmにおける屈折率がG3である時、0.7<G2/G3<1.2の関係を満足することができる。前記第2レンズの中心厚さは、T2であり、第3レンズの中心厚さは、T3である時、1<T2/T3<5の関係を満足することができる。
発明の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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、下記数式を満足することができ、
[数式4]1.2<F/D1<2.4
[数式5]0.5<TTL/D8<1.5
[数式7]0<|f2/F3|<5
ここで、前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径であり、前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である。
[数式4]1.2<F/D1<2.4
[数式5]0.5<TTL/D8<1.5
[数式7]0<|f2/F3|<5
ここで、前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径であり、前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である。
発明の実施例によれば、光軸に沿って前記第7レンズと前記第8レンズの間の間隔は、前記第1レンズと前記第2レンズの間の第2間隔より大きくてもよい。前記第1間隔及び第2間隔は、0.4mm以上を有することができる。前記第2レンズの中心厚さは、前記第3レンズの中心厚さに比べて2倍~4倍の範囲であってもよい。
実施例に係る光学系は、収差特性を補正することができ、スリムな光学系を具現することができる。これにより、光学系を小型化することができ、高画質及び高解像度を具現することができる。
また、実施例に係る光学系は、光学系に入って来る不必要な光を遮断することができる。これにより、収差を減少させて光学系の性能を向上させることができる。
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、一番目のレンズは、物体側に一番近いレンズを意味し、最後のレンズは、像側(またはセンサー面)に一番近いレンズを意味する。発明の説明において、特別な言及がない限り、レンズの半径、有効口径、厚さ、距離、BFL(Back Focal Length)、TTL(Total track length or Total Top Length)等に対する単位は、全てmmである。本明細書においてレンズの形状は、レンズの光軸を基準として示したものである。一例として、レンズの物体側面が凸状であるという意味は、当該レンズの物体側面において光軸付近が凸状であるという意味であり、光軸周辺が凸状であるという意味ではない。よって、レンズの物体側面が凸状であると説明された場合でも、当該レンズの物体側面において光軸周辺部分は、凹状を有することができる。本明細書においてレンズの厚さ及び曲率半径は、当該レンズの光軸を基準として測定されたものであることを明示しておく。また、「物体側面」は、光軸を基準として物体側(Object side)を向くレンズの面を意味することができ、「像側面(Image side)」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。
発明の実施例に係る光学系は、複数のレンズを含むことができる。詳しくは、第1~第3実施例に係る光学系は、少なくとも8枚レンズを含むことができる。高解像度に進行するほどイメージセンサーのサイズもより大きくなり、イメージセンサーの解像度によってレンズの数も段々増加する。発明の実施例は、少なくとも8枚のレンズを利用して高解像度の光学系を提供しようとする。
図1を参照すると、第1実施例の光学系は、例えば物体側から像側方向に順次配置される第1レンズ111、第2レンズ112、第3レンズ113、第4レンズ114、第5レンズ115、第6レンズ116、第7レンズ117、及び第8レンズ118を含むことができる。前記光学系は、光学フィルター192及びイメージセンサー190を含むことができる。前記複数のレンズ111~118を有する光学系は、レンズ光学系と定義することができ、前記レンズ111~118と光学フィルター192及びイメージセンサー192をさらに含む光学系は、カメラモジュールと定義することができる。
前記第1~第8レンズ111、112、113、114、115、116、117、118は、前記光学系の光軸Lxに沿って順次配置される。物体の映像情報に該当する光は、前記第1レンズ111、第2レンズ112、第3レンズ113、第4レンズ114、第5レンズ115、第6レンズ116、第7レンズ117、及び第8レンズ118を介して入射し、前記光学フィルター192を通過して前記イメージセンサー190によって電気的な信号として獲得される。
前記第1~第8レンズ111、112、113、114、115、116、117、118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、各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るか、遮光部またはスペーサーによって光が遮光される領域である。
実施例に係る光学系は、入射する光量を調節するための絞りSTを含むことができる。前記絞りSTは、前記第1~第8レンズ111、112、113、114、115、116、117、118から選択される二つのレンズの間に配置される。例えば、前記絞りSTは、第1レンズ111及び第2レンズ112の間の外側周りに配置されるか、または第2レンズ112及び第3レンズ113の間の外側周りに配置される。前記絞りSTは、第4レンズ114よりも第1レンズ111の出射側面に隣接するように配置される。別の例として、前記第1~第8レンズ111、112、113、114、115、116、117、118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、前記第1~第8レンズ111、112、113、114、115、116、117、118のレンズ面から選択される一つの面は、光量を調節する絞りの役割をすることができる。例えば、第1レンズ111の像側面の周りまたは第2レンズ112の物体側面の周りが絞りの役割をすることができる。
前記第1レンズ111は、正(+)または負(-)の屈折力を有することができる。前記第1レンズ111は、プラスチック材質を含むことができる。前記第1レンズ111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、光軸Lxにおいて凸状を有することができ、前記第2面S2は、光軸Lxにおいて凹状を有することができる。即ち、前記第1レンズ111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1レンズ111において第1面S1及び前記第2面S2のうち少なくとも一つは、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1面S1及び前記第2面S2のうち少なくとも一つの面は、変曲点を有することができる。詳しくは、前記第1面S1は、変曲点で定義される第1変曲点を含むことができる。前記第1変曲点は、前記光軸Lxを始点とし、前記第1レンズ111の枠を終点とする時、略80%~略99%である位置に配置される。ここで、前記第1変曲点の位置は、前記光軸Lxの垂直方向を基準として設定された位置である。前記第2面S2は、変曲点で定義される第2変曲点を含むことができる。前記第2変曲点は、前記光軸Lxを始点とし、前記第1レンズ111の枠を終点とする時、略60%~略80%である位置に配置される。ここで、前記第2変曲点の位置は、前記光軸Lxの垂直方向を基準として設定された位置である。
前記第2レンズ112は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第2レンズ112は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。前記第2レンズ112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、光軸Lxにおいて凸状を有することができ、前記第4面S4は、光軸Lxにおいて凸状を有することができる。即ち、前記第2レンズ112は、両面が凸状を有することができる。別の例として、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、平面(infinity)や凹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、球面また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1レンズ111または/及び前記第2レンズ112の有効口径の大きさは、前記第3レンズ113の有効口径の大きいより大きくてもよい。ここで、前記有効口径は、光が入射する領域の直径である。
前記第3レンズ113は、負(-)の屈折力を有することができる。前記第3レンズ113は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。前記第3レンズ113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、光軸Lxにおいて凸状を有することができ、前記第6面S6は、光軸Lxにおいて凹状を有することができる。即ち、前記第3レンズ113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。別の例として、前記第5面S5は、平面や凹状を有することができ、前記第2レンズ112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、球面また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114は、正(+)または負(-)の屈折力を有することができる。前記第4レンズ114は、プラスチック材質を含むことができる。前記第4レンズ114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、光軸Lxにおいて凹状を有することができ、前記第8面S8は、光軸Lxにおいて凸状を有することができる。即ち、前記第4レンズ114は、像側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。これとは違うように、前記第7面S7は、平面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115は、正(+)または負(-)の屈折力を有することができる。前記第5レンズ115は、プラスチック材質を含むことができる。前記第5レンズ115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、光軸Lxにおいて凹状を有することができ、前記第10面S10は、光軸Lxにおいて凸状を有することができる。即ち、前記第5レンズ115は、像側に膨らんだメニスカス形状を有することができる。または、前記第9面S9は、平面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、非球面であってもよい。
前記第6レンズ116は、正(+)または負(-)の屈折力を有することができる。前記第6レンズ116は、プラスチックまたはガラス材質を含むことができる。前記第6レンズ116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、光軸Lxにおいて凹状を有することができ、前記第12面S12は、光軸Lxにおいて凸状を有することができる。即ち、前記第6レンズ116は、像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面は、両方とも非球面であってもよい。
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、変曲点を有することができる。前記第6レンズ116の第11面S11の中心部における曲率半径は、第4、5レンズ114、116の第7面S7及び第9面S9の中心部における曲率半径より小さくてもよい。ここで、前記第3、4、5、6レンズ113、114、115、116の有効口径は、物体側で像側方向に隣接したレンズの有効口径が大きくてもよい。
前記第7レンズ117は、正(+)の屈折力を有することができる。前記第7レンズ117は、プラスチック材質を含むことができる。前記第7レンズ117は、物体側面と定義される第13面S13及び像側面と定義される第14面S14を含むことができる。前記第13面S13は、光軸Lxにおいて凸状を有することができ、前記第14面S14は、光軸Lxにおいて凹状を有することができる。前記第13面S13及び前記第14面S14は、非球面であってもよい。前記第13面S13及び前記第14面S14のうち少なくとも一つまたは両方ともは、少なくとも一つの変曲点を有することができる。詳しくは、前記第13面S13は、中心部周辺で変曲点を有することができ、前記変曲点は、前記光軸Lxを始点とし、前記第7レンズ117のエッジを終点とする時、略40%~略60%である位置に配置される。ここで、前記前記第13面S13における変曲点の位置は、前記光軸Lxの垂直方向を基準として設定された位置である。前記第14面S14の変曲点は、前記第13面S13の変曲点よりもエッジに近く配置される。
前記第8レンズ118は、負(-)の屈折力を有することができる。前記第8レンズ118は、プラスチック材質を含むことができる。前記第8レンズ118は、物体側面と定義される第15面S15及び像側面と定義される第16面S16を含むことができる。前記第15面S15は、光軸Lxにおいて凸状を有することができ、前記第16面S16は、光軸Lxにおいて凹状を有することができる。前記第15面S15及び前記第16面S16は、非球面であってもよい。前記第15面S15及び前記第16面S16のそれぞれは、少なくとも一つの変曲点を有することができる。前記第15面S15及び前記第16面S16のうち少なくとも一つの面は、変曲点を有することができる。詳しくは、前記第15面S15は、中心部周辺で変曲点を有することができ、前記変曲点は、前記光軸Lxを始点とし、前記第8レンズ118のエッジを終点とする時、略15%~略50%である位置に配置される。ここで、前記第15面S15における変曲点の位置は、前記光軸Lxの垂直方向を基準として設定された位置である。前記第16面S16の変曲点は、前記第15面S15の変曲点よりもエッジに近く配置される。
前記光学フィルター192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。前記光学フィルター192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。前記光学フィルター192が赤外線フィルターを含む場合、外部光から放出される輻射熱が前記イメージセンサーに伝達されることを遮断することができる。また、前記光学フィルター192は、可視光線を透過させることができ、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190は、光を感知することができる。前記イメージセンサー190は、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を含むことができる。
第1実施例の光学系において第1~第8レンズ111~118の第1~第16面S1~S16は、全て非球面であってもよい。前記第1~第16面S1~S16の各曲率半径(絶対値に変更)のうち第7面S7の曲率半径が一番大きく、絶対値に変更する場合、第3面S3と第13面S13が他の面の曲率半径より小さい2.5mm以下の曲率半径を有することができる。第1~第8レンズ111~118のアッベ数(Abbe number)は、第2レンズ112、第4レンズ114、第6レンズ116、及び第8レンズ118のアッベ数は、50以上であり、第1レンズ111、第3レンズ113、第5レンズ115、及び第7レンズ117のアッベ数は、30以下であってもよい。第1~第8レンズ111~118の屈折率を見ると、第1レンズ111、第3レンズ113、第5レンズ115、第7レンズ117は、1.6以上であり、第2レンズ112、第4レンズ114、第6レンズ116、第8レンズ118は、1.6未満であってもよい。前記第3レンズ113及び第5レンズ115の屈折率は、一番大きい屈折率を有し、1.65以上であってもよい。
表1は、第1実施例の各レンズの表面の曲率半径、厚さ、間隔、屈折率、アッベ数のデータを示した値である。
表1において、厚さは、各レンズの中心部の厚さ(mm)であり、間隔は、隣接した二つのレンズの間の間隔(mm)である。S17は、光学フィルターの入射側面を示し、S18の光学フィルターの出射面面である。曲率半径を絶対値で比較すると、第4レンズ114の第7面S7の曲率半径がレンズ内で一番大きく、前記第5レンズ115の第9面S9及び第10面S10の曲率半径より2倍以上大きくてもよい。前記第10面S10の曲率半径は、第9面S9の曲率半径より大きくてもよい。前記第1~第5レンズ111~115のうち中心部の厚さが一番厚いレンズは、第2レンズであり、第3、4レンズ113、114の間の間隔は、前記第1、2レンズ111、112の間の間隔より大きくてもよく、前記第7、8レンズ117、118の中心部の厚さより小さくてもよい。前記第2レンズ112の中心部の厚さは、レンズのうち一番厚くてもよい。
表2は、図1の各レンズの面の非球面係数を示した値である。
図2を参照すると、第2実施例の光学系は、例えば物体側から像側方向に順次配置される第1レンズ121、第2レンズ122、第3レンズ123、第4レンズ124、第5レンズ125、第6レンズ126、第7レンズ127、及び第8レンズ128を含むことができる。前記光学系は、光学フィルター192及びイメージセンサー190を含むことができる。前記第1~第8レンズ121、122、123、124、125、126、127、128は、前記光学系の光軸Lxに沿って順次配置される。物体の映像情報に該当する光は、前記第1レンズ121、第2レンズ122、第3レンズ123、第4レンズ124、第5レンズ125、第6レンズ126、第7レンズ127、及び第8レンズ128を介して入射し、前記光学フィルター192を通過して前記イメージセンサー190によって電気的な信号として獲得される。前記第1~第8レンズ121、122、123、124、125、126、127、128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、各レンズに入射した光が通過する領域である。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る。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る。即ち、前記非有効領域は、前記光学特性と無関係な領域である。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るか、遮光部またはスペーサーによって光が遮光される領域である。
前記絞りSTは、前記第1~第8レンズ121~128から選択される二つのレンズの間に配置される。例えば、前記絞りSTは、第1レンズ121及び第2レンズ122の間の外側周りに配置されるか、または第2レンズ122及び第3レンズ123の間の外側周りに配置される。前記絞りSTは、第4レンズ124よりも第1レンズ121の出射側面に隣接するように配置される。別の例として、前記第1~第8レンズ121~128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、前記第1~第8レンズ121~128のレンズ面から選択される一つの面は、光量を調節する絞りの役割をすることができる。例えば、第1レンズ121の像側面の周りまたは第2レンズ122の物体側面の周りが絞りの役割をすることができる。このような第2実施例の光学系において各レンズは、第1実施例の各レンズの物体側面と像側面の曲率、各レンズの中心部の厚さまたは屈折率の差、他のレンズの間の間隔に差を有することができ、以下で説明することにする。
図2を参照すると、第2実施例の光学系において第1~第8レンズ121~128の第1~第16面S1~S16は、全て非球面であってもよい。第1~第16面S1~S16の各曲率半径(絶対値含む)のうち第7面S7の曲率半径が一番大きく、第3面S3と第13面S13が他の面の曲率半径より小さい2.5mm以下の曲率半径を有することができる。第1~第8レンズ121~128のアッベ数(Abbe number)は、第1レンズ121、第2レンズ122、第4レンズ124、第6レンズ126、及び第8レンズ128のアッベ数は、50以上であり、第3レンズ123、第5レンズ125、及び第7レンズ127のアッベ数は、30以下であってもよい。第1~第8レンズ121~128の屈折率を見ると、第1レンズ121、第3レンズ123、第5レンズ125、第7レンズ127は、1.6以上であり、第2レンズ122、第4レンズ124、第6レンズ126、第8レンズ128は、1.6未満であってもよい。前記第3レンズ123及び第5レンズ125の屈折率は、一番大きい屈折率を有し、1.65以上であってもよい。
表3は、第2実施例の各レンズの表面の曲率半径、厚さ、間隔、屈折率、アッベ数のデータを示した値である。
表2において、厚さは、各レンズの中心部の厚さ(mm)であり、間隔は、隣接した二つのレンズの間の間隔(mm)である。S17は、光学フィルターの入射側面を示し、S18の光学フィルターの出射側面である。曲率半径を絶対値で比較すると、第4レンズ124の第7面S7の曲率半径がレンズ内で一番大きく、前記第5レンズ125の第9面S9の曲率半径より40倍以上大きくてもよい。前記第10面S10の曲率半径は、第9面S9の曲率半径より大きくてもよい。前記第1~第5レンズ121~125のうち中心部の厚さが一番厚いレンズは、第2レンズであり、第3、4レンズ123、124の間の間隔は、前記第1、2レンズ121、122の間の間隔より大きくてもよく、前記第7、8レンズ127、128の中心部の厚さより小さくてもよい。前記第2レンズ122の中心部の厚さは、レンズのうち一番厚くてもよい。
表4は、図2の各レンズの面の非球面係数を示した値である。
図3を参照すると、第3実施例の光学系は、例えば物体側から像側方向に順次配置される第1レンズ131、第2レンズ132、第3レンズ133、第4レンズ134、第5レンズ135、第6レンズ136、第7レンズ137、及び第8レンズ138を含むことができる。前記光学系は、光学フィルター192及びイメージセンサー190を含むことができる。前記第1~第8レンズ131、132、133、134、135、136、137、138は、前記光学系の光軸Lxに沿って順次配置される。物体の映像情報に該当する光は、前記第1レンズ131、第2レンズ132、第3レンズ133、第4レンズ134、第5レンズ135、第6レンズ136、第7レンズ137、及び第8レンズ138を介して入射し、前記光学フィルター192を通過して前記イメージセンサー190によって電気的な信号として獲得される。前記第1~第8レンズ131~138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、各レンズに入射した光が通過する領域である。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る。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る。即ち、前記非有効領域は、前記光学特性と無関係な領域である。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るか、遮光部またはスペーサーによって光が遮光される領域である。
前記絞りSTは、前記第1~第8レンズ131~138から選択される二つのレンズの間に配置される。例えば、前記絞りSTは、第1レンズ131及び第2レンズ132の間の外側周りに配置されるか、または第2レンズ132及び第3レンズ133の間の外側周りに配置される。前記絞りSTは、第4レンズ134よりも第1レンズ131の出射側面に隣接するように配置される。別の例として、前記第1~第8レンズ131~138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、前記第1~第8レンズ131~138のレンズ面から選択される一つの面は、光量を調節する絞りの役割をすることができる。例えば、第1レンズ131の像側面の周りまたは第2レンズ132の物体側面の周りが絞りの役割をすることができる。第3実施例の光学系において各レンズは、第1実施例の光学系に開示された各レンズの物体側面と像側面の曲率、各レンズの中心部の厚さまたは屈折率の差、他のレンズの間の間隔に差を有することができ、以下で説明することにする。
図3の光学系において第1~第8レンズ131~138の第1~第16面S1~S16は、全て非球面であってもよい。第1~第16面S1~S16の各曲率半径(絶対値に変更)のうち第7面S7の曲率半径が一番大きく、絶対値に変更する場合、第3面の曲率半径が一番小さくてもよい。第1~第8レンズ131~138のアッベ数(Abbe number)は、第2レンズ132、第4レンズ134、第6レンズ136、第7レンズ137及び第8レンズ138のアッベ数は、50以上であり、第1レンズ131、第3レンズ133、第5レンズ135のアッベ数は、30以下であってもよい。第1~第8レンズ131~138の屈折率を見ると、第1レンズ131、第3レンズ133、第5レンズ135は、1.6以上であり、第2レンズ132、第4レンズ134、第6レンズ136、第7レンズ137、第8レンズ138は、1.6未満であってもよい。前記第3レンズ133及び第5レンズ135の屈折率は、一番大きい屈折率を有し、1.65以上であってもよい。
表5は、第3実施例の各レンズの表面の曲率半径、厚さ、間隔、屈折率、アッベ数のデータを示した値である。
表5において、厚さは、各レンズの中心部の厚さ(mm)であり、間隔は、隣接した二つのレンズの間の間隔(mm)である。S17は、光学フィルターの入射側面を示し、S18の光学フィルターの出射面面である。曲率半径を絶対値で比較すると、第4レンズ134の第7面S7の曲率半径がレンズ内で一番大きく、前記第5レンズ135の第9、10面S9、S10の曲率半径より7倍以上大きくてもよい。前記第10面S10の曲率半径は、第9面S9の曲率半径より大きくてもよい。前記第1~第5レンズ131~135のうち中心部の厚さが一番厚いレンズは、第2レンズ132であり、第3、4レンズ133、134の間の間隔は、前記第1、2レンズ131、132の間の間隔より大きくてもよく、前記第7、8レンズ137、138の中心部の厚さより小さくてもよい。前記第2レンズ132の中心部の厚さは、レンズのうち一番厚くてもよい。
表6は、図3の各レンズの面の非球面係数を示した値である。
以上の実施例のように、各レンズは、全てプラスチックレンズからなることができ、各レンズの面は、全て非球面係数を有することがわかる。発明の第1~第3実施例において第2レンズ112、122、132の中心厚さが一番厚く、例えば0.7mm以上を有することができる。光軸に沿って前記第3レンズ113、123、133と第4レンズ114、124、134の間の間隔と第7レンズ117、127、137と第8レンズ118、128、138の間の間隔は、第1レンズ111、121、131と第2レンズ112、122、132の間の間隔または第2レンズ112、122、132と第3レンズ113、123、133の間の間隔より大きくてもよく、または第4~第6レンズの間の間隔より大きく、例えば0.4mm以上を有することができる。
発明の第1~第3実施例に係る光学系は、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1~第3実施例に係る光学系は、光学的に向上した効果を有することができる。
0<BFL/TTL<0.5
数式1で、BFLは、第8レンズ118、128、138の像側第16面S16の頂点からイメージセンサー190までの距離であり、TTLは、第1レンズ111、121、131の物体側第1面S1の頂点からイメージセンサー190までの距離である。このような数式1は、TTLをBFLに比べて長い長さで提供することで、高解像度の光学系を提供することができる。
数式1で、BFLは、第8レンズ118、128、138の像側第16面S16の頂点からイメージセンサー190までの距離であり、TTLは、第1レンズ111、121、131の物体側第1面S1の頂点からイメージセンサー190までの距離である。このような数式1は、TTLをBFLに比べて長い長さで提供することで、高解像度の光学系を提供することができる。
0<BFL/Img<0.5
数式2で、Imgは、イメージセンサー190で光軸Lxから対角線の終端である1.0Fまでの垂直方向の距離である。数式2は、第8レンズ118、128、138の像側第16面S16の頂点からイメージセンサー190までの距離と光軸Lxから1.0Fまでの距離の関係を示したものである。
数式2で、Imgは、イメージセンサー190で光軸Lxから対角線の終端である1.0Fまでの垂直方向の距離である。数式2は、第8レンズ118、128、138の像側第16面S16の頂点からイメージセンサー190までの距離と光軸Lxから1.0Fまでの距離の関係を示したものである。
0.5<F/TTL<1.2
数式3で、Fは、光学系の全体有効焦点距離を表わす。
数式3で、Fは、光学系の全体有効焦点距離を表わす。
1.2<F/D1<2.4
数式4で、D1は、第1レンズ111、121、131の有効口径を表わす。前記第1レンズ111、121、131の有効口径は、全体有効焦点距離Fより小さく提供することができる。
数式4で、D1は、第1レンズ111、121、131の有効口径を表わす。前記第1レンズ111、121、131の有効口径は、全体有効焦点距離Fより小さく提供することができる。
0.5<TTL/D8<1.5
数式5で、D8は、第8レンズ118、128、138の有効口径を表わす。前記第8レンズ118、128、138の有効口径は、全体有効焦点距離Fより大きいか小さくてもよい。
数式5で、D8は、第8レンズ118、128、138の有効口径を表わす。前記第8レンズ118、128、138の有効口径は、全体有効焦点距離Fより大きいか小さくてもよい。
0.5<F2/F<1.5
数式6で、f2は、第2レンズ112、122、132の焦点距離である。
数式6で、f2は、第2レンズ112、122、132の焦点距離である。
-5<F2/F3<0
数式7で、f3は、第3レンズ113、123、133の焦点距離である。
数式7で、f3は、第3レンズ113、123、133の焦点距離である。
0.5<F2/F28<1.5
数式8で、f28は、第1~第3実施例の光学系において第2レンズから第8レンズまでの合成焦点距離である。
数式8で、f28は、第1~第3実施例の光学系において第2レンズから第8レンズまでの合成焦点距離である。
0.5<F2/F12<1.5
数式9で、f12は、第1レンズ111、121、131と第2レンズ112、122、132の合成焦点距離である。
数式9で、f12は、第1レンズ111、121、131と第2レンズ112、122、132の合成焦点距離である。
0.5<F28/F<1.5
数式10のように、光学系において第2レンズから第8レンズまでの合成焦点距離は、全体焦点距離Fより小さいか大きくてもよい。
数式10のように、光学系において第2レンズから第8レンズまでの合成焦点距離は、全体焦点距離Fより小さいか大きくてもよい。
0.5<F12/F<1.5
数式11のように、光学系において第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離は、全体焦点距離Fより小さいか大きくてもよい。
数式11のように、光学系において第1レンズ及び第2レンズの合成焦点距離は、全体焦点距離Fより小さいか大きくてもよい。
0<L2R1/|L2R2|<1
数式12で、L2R1は、第2レンズ112、122、132の物体側第3面S3の曲率半径であり、|L2R2|は、像側第4面S4の曲率半径を絶対値である。前記第3面S3の曲率半径は、第4面S4の曲率半径の絶対値より小さくてもよい。
数式12で、L2R1は、第2レンズ112、122、132の物体側第3面S3の曲率半径であり、|L2R2|は、像側第4面S4の曲率半径を絶対値である。前記第3面S3の曲率半径は、第4面S4の曲率半径の絶対値より小さくてもよい。
0<L3R2/|L3R1|<1
数式12で、L3R1は、第3レンズ113、123、133の物体側第5面S5の曲率半径であり、|L3R2|は、像側第6面S6の曲率半径の絶対値である。前記第5面S5の曲率半径は、第6面S6の曲率半径の絶対値より大きくてもよい。
数式12で、L3R1は、第3レンズ113、123、133の物体側第5面S5の曲率半径であり、|L3R2|は、像側第6面S6の曲率半径の絶対値である。前記第5面S5の曲率半径は、第6面S6の曲率半径の絶対値より大きくてもよい。
0.7<G2/G3<1.2
数式14で、G2は、第2レンズ112、122、132の587nmにおける屈折率であり、G3は、第3レンズ113、123、133の587nmにおける屈折率である。
数式14で、G2は、第2レンズ112、122、132の587nmにおける屈折率であり、G3は、第3レンズ113、123、133の587nmにおける屈折率である。
1<T2/T3<5
数式15で、T2は、第2レンズ112、122、132の中心部の厚さ(光軸上の厚さ)であり、T3は、第3レンズ113、123、133の中心部の厚さ(光軸上の厚さ)である。第2レンズ112、122、132の中心部の厚さT2は、第3レンズ113、123、133の中心部の厚さT3の1倍超過5倍以下であってもよく、例えば2倍~4倍の範囲を有することができ、第2レンズと第3レンズの厚さT2、T3の差によって光学的性能を改善することができる。
数式15で、T2は、第2レンズ112、122、132の中心部の厚さ(光軸上の厚さ)であり、T3は、第3レンズ113、123、133の中心部の厚さ(光軸上の厚さ)である。第2レンズ112、122、132の中心部の厚さT2は、第3レンズ113、123、133の中心部の厚さT3の1倍超過5倍以下であってもよく、例えば2倍~4倍の範囲を有することができ、第2レンズと第3レンズの厚さT2、T3の差によって光学的性能を改善することができる。
発明の第1~第3実施例に係る光学系は、数式1~15のうち少なくとも一つまたは二つ以上、または全てを満足することができる。この場合、前記光学系は,
高画質及び高解像度の撮像レンズ系を具現することができる。また、数式1~15のうち少なくとも一つの数式によって前記光学系に入って来る不必要な光を遮断することができ、収差を補正することができ、光学系の性能を向上させることができる。
高画質及び高解像度の撮像レンズ系を具現することができる。また、数式1~15のうち少なくとも一つの数式によって前記光学系に入って来る不必要な光を遮断することができ、収差を補正することができ、光学系の性能を向上させることができる。
表7は、第1~第3実施例の数式1~15に開示された項目の好ましい値の例である。
表8は、表1の値を利用した数式1~15によって求められた好ましい値である。
上記の表1~表8のように、発明の第1~第3実施例は、数式1~15を満足していることを確認できる。
図4は、発明の実施例に係る光学系が適用された移動装置の例を示した斜視図である。図4に図示されたように、移動端末機1500は、一面または後面に提供されたカメラモジュール1520、フラッシュモジュール1530、自動焦点装置1510を含むことができる。ここで、前記自動焦点装置1510は、発光層として表面発光レーザー素子及び光受信部を含むことができる。前記フラッシュモジュール1530は、その内部に光を発光するエミッタを含むことができる。前記フラッシュモジュール1530は、移動端末機のカメラ作動またはユーザーの制御によって作動することができる。前記カメラモジュール1520は、イメージ撮影機能及び自動焦点機能を含むことができる。例えば、カメラモジュール1520は、イメージを利用した自動焦点機能を含むことができる。前記自動焦点装置1510は、レーザーを利用した自動焦点機能を含むことができる。前記自動焦点装置1510は、カメラモジュール1520のイメージを利用した自動焦点機能が低下する条件、例えば10m以下の近接または暗い環境で主に使用される。
以上の実施例で説明された特徴、構造、効果等は、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、効果等は、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。また、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 (15)
- 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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、
前記第2レンズは、正の屈折力を有し、
前記第3レンズは、負の屈折力を有し、
前記第7レンズは、正の屈折力を有し、
前記第8レンズは、負の屈折力を有し、
前記第1、3、及び5レンズの屈折率は、第2、4、6、及び8レンズの屈折率より大きく、下記数式を満足し、
1.2<F/D1<2.4
前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径である、光学系。 - 前記第2レンズの中心厚さは、第1、第3~第8レンズの中心厚さのそれぞれより厚い、請求項1に記載の光学系。
- 前記第2、4、6、及び8レンズのアッベ数は、50以上であり、前記第3及び5レンズのアッベ数は、30未満である、請求項1に記載の光学系。
- 前記第8レンズの像側にイメージセンサーと、前記イメージセンサーと第8レンズの間に光学フィルターを含み、
前記光学系は、下記数式を満足し、
0<BFL/TTL<0.5
0<BFL/Img<0.5
前記BFLは、第8レンズの像側面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、Imgは、イメージセンサーにおいて光軸から対角線の終端である1.0Fまでの垂直方向の距離である、請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記第8レンズの像側にイメージセンサー及び前記イメージセンサーと第8レンズの間に光学フィルターを含み、
前記光学系は、下記数式を満足し、
0.5<TTL/D8<1.5
前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径である、請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。 - 前記光学系は、下記数式を満足し、
0.5<F2/F<1.5
-5<F2/F3<0
前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、
前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、
前記F3は、第3レンズの焦点距離である、請求項1から3のいずれか一項に記載の光学系。 - 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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、
前記第2レンズの中心厚さは、第1、第3~第8レンズのそれぞれの中心厚さより大きく、
前記第2レンズのアッベ数が、前記第3及び5レンズのアッベ数より大きく、
下記数式を満足し、
0.5<TTL/D8<1.5
0<|f2/F3|<5
前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である、光学系。 - 前記第2レンズの物体側面の曲率半径がL2R1であり、
第2レンズの像側面の曲率半径の絶対値が|L2R2|と定義する時、0<L2R1/|L2R2|<1を満足する、請求項7に記載の光学系。 - 前記第3レンズの物体側面の曲率半径がL3R1であり、第2レンズの像側面の曲率半径の絶対値が|L3R2|である時、0<L3R2/|L3R1|<1の関係を満足する、請求項8に記載の光学系。
- 前記第2レンズの587nmにおける屈折率がG2であり、前記第3レンズの587nmにおける屈折率がG3である時、0.7<G2/G3<1.2の関係を満足する、請求項7から9のいずれか一項に記載の光学系。
- 前記第2レンズの中心厚さは、T2であり、第3レンズの中心厚さは、T3である時、1<T2/T3<5の関係を満足する、請求項7から9のいずれか一項に記載の光学系。
- 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レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズ、第5レンズ、第6レンズ、第7レンズ及び第8レンズを含み、
下記数式を満足し、
1.2<F/D1<2.4
0.5<TTL/D8<1.5
0<|f2/F3|<5
前記Fは、光学系の全体有効焦点距離であり、前記D1は、第1レンズの有効口径であり、前記TTLは、第1レンズの物体側第1面の頂点からイメージセンサーまでの距離であり、前記D8は、第8レンズの有効口径であり、前記F2は、第2レンズの焦点距離であり、前記F3は、第3レンズの焦点距離である、光学系。 - 光軸に沿って前記第7レンズと前記第8レンズの間の間隔は、前記第1レンズと前記第2レンズの間の第2間隔より大きい、請求項12に記載の光学系。
- 前記第1間隔及び第2間隔は、0.4mm以上である、請求項13に記載の光学系。
- 前記第2レンズの中心厚さは、前記第3レンズの中心厚さに比べて2倍~4倍の範囲である、請求項12から14のいずれか一項に記載の光学系。
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