KR20220082470A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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신두식
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Abstract

실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록하고, 상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목하고, 상기 제1 렌즈는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
0.5 < f1 / F < 1.1
(수학식 1에서 F는 상기 광학계의 유효 초점 거리를 의미하고, f1는 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 의미한다.)

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLDUING THE SAME}
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다.
예를 들어, 카메라 모듈의 광학계는 상(image)를 결상하는 촬상 렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있고, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 객체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고해상도에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 고해상도 구현을 위해 양(+)의 굴절력 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈의 두께, 간격, 크기 등에 의해 전체 길이, 높이 등이 증가할 수 있고, 이로 인해 상기 복수의 렌즈를 포함하는 모듈의 전체 크기가 증가하는 문제가 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 크기를 감소시킬 수 있는 광학계를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록하고, 상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목하고, 상기 제1 렌즈는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
0.5 < f1 / F < 1.1
(수학식 1에서 F는 상기 광학계의 유효 초점 거리를 의미하고, f1는 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 의미한다.)
또한, 상기 제1 및 제3 렌즈는 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95
(수학식 2에서 SD L1S1은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, SD L3S1은 상기 제3 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경을 의미한다.)
또한, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈의 상 측 면은 볼록할 수 있다.
또한, 상기 제6 및 제7 렌즈는 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95
(수학식 3에서 SD L6S2는 상기 제6 렌즈의 상 측 면의 유효 반경을 의미하고, SD L7S1은 상기 제7 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경을 의미한다.)
또한, 상기 제6 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈의 물체 측 면은 볼록할 수 있다.
또한, 상기 제7 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제7 렌즈의 상 측 면은 오목할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록하고, 상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목하고, 상기 제6 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고, 상기 제6 렌즈는 물체 측 면에 배치되는 제1 변곡점 및 상 측 면에 배치되는 제2 변곡점을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변곡점은, 상기 광축을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈의 물체 측 면의 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 광축의 수직인 방향을 기준으로 35% 내지 65%인 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 변곡점은, 상기 광축을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈의 상 측 면의 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 광축의 수직인 방향을 기준으로 33% 내지 63%인 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제5 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제7 렌즈는 물체 측 면에 배치되는 제3 변곡점 및 상 측 면에 배치되는 제4 변곡점을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광축의 수직 방향을 기준으로, 상기 광축과 상기 제4 변곡점 사이의 거리는 상기 광축과 상기 제3 변곡점 사이의 거리보다 클 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있고, 이로 인해 상기 광학계에 들어오는 불필요한 광선을 차단할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계 및 카메라 모듈은 수차 특성을 개선할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라 상기 광학계를 포함하는 장치, 예컨대 상기 카메라 모듈은 보다 슬림하고 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 4는 도 3에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 6은 도 5에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다.
또한, "물체 측 면"은 광축을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "상 측 면"은 광축을 기준으로 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다.
또한, 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈들(100)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 광학계(1000)는 5매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 7매 렌즈를 포함할 수 있다.
즉, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
물체의 정보에 해당하는 광은 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120), 상기 제3 렌즈(130), 상기 제4 렌즈(140), 상기 제5 렌즈(150), 상기 제6 렌즈(160), 상기 제7 렌즈(170)를 통과하여 상기 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다.
상기 비유효 영역은 상기 유효 영역 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역은 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100), 자세하게 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 필터(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에는 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 마지막 렌즈(제7 렌즈(170))와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다.
상기 조리개는 상기 제1 렌즈(110) 전방에 위치하거나, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 광 경로 변경 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 반사경, 프리즘을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 광 경로 변경 부재는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재는 입사광의 경로를 90도의 각도로 반사시켜 광의 경로를 변경할 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 물체 측으로부터 상 측 방향으로 상기 광 경로 변경 부재, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170), 필터(500) 및 이미지 센서(300) 순서로 배치될 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 상기 광 경로 변경 부재에 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170) 방향으로 변경할 수 있다.
상기 광학계(1000)가 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 상기 광학계는 카메라의 두께를 감소시킬 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 상기 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
보다 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 기기 내에서 상기 복수의 렌즈는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 높은 높이를 가질 수 있고, 상기 기기의 두께를 얇게 형성하기 어려울 수 있다.
그러나, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있고, 상기 복수의 렌즈는 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)는 광축(OA)이 상기 기기의 표면과 평행하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 낮은 높이를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)를 포함하는 폴디드 카메라는 상기 기기 내에서 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 기기의 두께 역시 감소할 수 있다.
이하 복수의 렌즈들(100)에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.
상기 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 물체 측 면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 상 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 물체 측 면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 상 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 오목할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 물체 측 면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 상 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 볼록할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 물체 측 면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 상 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 물체 측 면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 상 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 오목할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 오목할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 적어도 하나의 변곡점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제9 면(S9)은 변곡점으로 정의되는 제1 변곡점(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 60% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 30% 내지 60%인 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제1 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 35% 내지 약 55%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 제9 면(S9)의 끝단은 상기 제5 렌즈(150)의 상기 제9 면(S9)의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있고, 상기 제1 변곡점의 위치는 상기 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 물체 측 면으로 정의되는 제11 면(S11) 및 상 측 면으로 정의되는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 적어도 하나의 변곡점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제11 면(S11)은 변곡점으로 정의되는 제2 변곡점(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제2 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 65% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제2 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 35% 내지 약 65%인 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제2 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 40% 내지 약 60%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 제11 면(S11)의 끝단은 상기 제6 렌즈(160)의 상기 제11 면(S11)의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있고, 상기 제2 변곡점의 위치는 상기 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
또한, 상기 제12 면(S12)은 변곡점으로 정의되는 제3 변곡점(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제3 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제12 면(S12)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 63% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제3 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제12 면(S12)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 33% 내지 약 63%인 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제3 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제6 렌즈(160)의 제12 면(S12)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 38% 내지 약 58%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 제12 면(S12)의 끝단은 상기 제6 렌즈(160)의 상기 제12 면(S12)의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있고, 상기 제3 변곡점의 위치는 상기 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
이때, 상기 광축(OA)을 기준으로 상기 제3 변곡점은 상기 제2 변곡점보다 먼 거리에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 광축(OA)의 수직 방향을 기준으로 상기 광축(OA)과 상기 제3 변곡점 사이의 거리는 상기 광축(OA)과 상기 제2 변곡점 사이의 거리보다 클 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 물체 측 면으로 정의되는 제13 면(S13) 및 상 측 면으로 정의되는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 오목할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 적어도 하나의 변곡점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제13 면(S13)은 변곡점으로 정의되는 제4 변곡점(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제4 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 30% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제4 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 5% 내지 약 30%인 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제4 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 5% 내지 약 25%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 제13 면(S13)의 끝단은 상기 제7 렌즈(170)의 상기 제13 면(S13)의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있고, 상기 제4 변곡점의 위치는 상기 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
또한, 상기 제14 면(S14)은 변곡점으로 정의되는 제5 변곡점(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제5 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 45% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제5 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 15% 내지 약 45%인 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제5 변곡점은 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고, 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 20% 내지 약 40%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 제14 면(S14)의 끝단은 상기 제7 렌즈(170)의 상기 제14 면(S14)의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있고, 상기 제5 변곡점의 위치는 상기 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
이때, 상기 광축(OA)을 기준으로 상기 제5 변곡점은 상기 제4 변곡점보다 먼 거리에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 광축(OA)의 수직 방향을 기준으로 상기 광축(OA)과 상기 제5 변곡점 사이의 거리는 상기 광축(OA)과 상기 제4 변곡점 사이의 거리보다 클 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 광학적으로 향상된 효과를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 보다 슬림한 구조를 가질 수 있다.
[수학식 1]
0.5 < f1 / F < 1.1
수학식 1에서 F는 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리를 의미하고, f1은 상기 제1 렌즈(110)의 초점 거리를 의미한다.
[수학식 2]
0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95
수학식 2에서 SD L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, SD L3S1은 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미한다.
[수학식 3]
0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95
수학식 3에서 SD L6S2는 상기 제6 렌즈(160)의 상 측 면(제12 면(S12))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, SD L7S1은 상기 제7 렌즈(170)의 물체 측 면(제13 면(S13))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미한다.
[수학식 4]
0.65 < (SD L3S2) / (SD L4S2) < 0.95
수학식 4에서 SD L3S2는 상기 제3 렌즈(130)의 상 측 면(제6 면(S6))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, SD L4S2는 상기 제4 렌즈(140)의 상 측 면(제8 면(S8))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미한다.
[수학식 5]
1.7 < (SD L1S1) / L1_CT < 1.95
수학식 5에서 SD L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 6]
3 < L1_CT / L2_CT < 4.5
수학식 6에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께를 의미하고, L2_CT는 상기 제2 렌즈(120)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 7]
2 < L1_CT / L4_CT < 2.8
수학식 7에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께를 의미하고, L4_CT는 상기 제4 렌즈(140)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 8]
4 < L1_CT / d12 < 6.3
수학식 8에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께를 의미하고, d12는 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 중심 간격을 의미한다.
[수학식 9]
0.75 < d67 / L6_CT < 0.95
수학식 9에서 d67은 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 중심 간격을 의미하고, L6_CT는 상기 제6 렌즈(160)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 10]
0.9 < d67 / L7_CT < 1.3
수학식 10에서 d67은 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 중심 간격을 의미하고, L7_CT는 상기 제7 렌즈(170)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 11]
2.8 < L1R2 / L1R1 < 4
수학식 11에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L1R2는 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 12]
0.4 < L1R1 / L6R1 <0.65
수학식 12에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L6R1은 상기 제6 렌즈(160)의 물체 측 면(제11 면(S11))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 13]
1.1 < L1R1 / (SD L1S1) < 1.45
수학식 13에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, SD L1S1은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미한다.
[수학식 14]
2.2 < L1R1 / L1_CT < 2.7
수학식 14에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 15]
1.9 < L6R1 / L7R2 < 2.3
수학식 15에서 L6R1은 상기 제6 렌즈(160)의 물체 측 면(제11 면(S11))의 곡률 반경을 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(170)의 상 측 면(제14 면(S14))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 16]
3 < L6R2 / L7R2 < 4.3
수학식 16에서 L6R2는 상기 제6 렌즈(160)의 상 측 면(제12 면(S12))의 곡률 반경을 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(170)의 상 측 면(제14 면(S14))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 17]
0.2 < |f1 / f2| < 0.4
수학식 17에서 f1은 상기 제1 렌즈(110)의 초점 거리를 의미하고, f2는 상기 제2 렌즈(120)의 초점 거리를 의미한다.
[수학식 18]
0.5 < |f1 / f7| < 1.4
수학식 18에서 f1은 상기 제1 렌즈(110)의 초점 거리를 의미하고, f7은 상기 제7 렌즈(170)의 초점 거리를 의미한다.
[수학식 19]
-3 < f6 / f7 < -2
수학식 19에서 f6은 상기 제6 렌즈(160)의 초점 거리를 의미하고, f7은 상기 제7 렌즈(170)의 초점 거리를 의미한다.
[수학식 20]
1.4 < n1d < 1.6
수학식 20에서 n1d는 상기 제1 렌즈(110)의 굴절률을 의미한다. 자세하게, n1d는 상기 제1 렌즈(110)의 d-line에서의 굴절률을 의미한다.
[수학식 21]
10 < V2d < 30
수학식 21에서 V2d는 상기 제2 렌즈(120)의 아베수를 의미한다.
[수학식 22]
0.5 < TTL / ImgH < 0.8
수학식 22에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 대각 방향 길이의 1/2 값을 의미한다.
[수학식 23]
0.09 < BFL / ImgH < 0.12
수학식 23에서 BFL(Back focal length)은 상기 제7 렌즈(170)의 상 측 면(제14 면(S14))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 대각 방향 길이의 1/2 값을 의미한다.
[수학식 24]
6 < TTL / BFL < 7.5
수학식 24에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, BFL(Back focal length)은 상기 제7 렌즈(170)의 상 측 면(제14 면(S14))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 25]
0.7 < F / TTL <0.95
수학식 25에서 F는 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리를 의미하고, TTL은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 26]
4.5 < F / BFL < 7
수학식 26에서 F는 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리를 의미하고, BFL(Back focal length)은 상기 제7 렌즈(170)의 상 측 면(제14 면(S14))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 27]
1 < F / EPD < 2
수학식 27에서 F는 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리를 의미하고, EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동의 직경(Entrance Pupil size)을 의미한다.
[수학식 28]
Figure pat00001
수학식 28에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다.
또한, Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다.
또한, c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다.
또한, A, B, C, D, ?? 은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 27 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)에 들어오는 불필요한 광선을 차단하여 수차 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 27 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우 보다 상기 광학계(1000)는 보다 슬림한 구조를 가질 수 있고, 이로 인해 상기 광학계(1000)를 포함하는 장치는 보다 슬림하고 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 광학계(1000)를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이에는 조리개(미도시)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 렌즈들(100) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 필터(500)는 상기 제7 렌즈(170) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 굴절률 아베수 유효 반경(mm)
제1 렌즈 제1 면 2.44 0.99 1.544 55.9 1.79
제2 면 9.08 0.22 　 　 1.68
제2 렌즈 제3 면 23.29 0.29 1.671 19.2 1.61
제4 면 7.66 0.16 1.48
Stop infinity 0.11 　 　
제3 렌즈 제5 면 -200 0.4 1.544 55.9 1.45
제6 면 -11.06 0.24 　 　 1.4
제4 렌즈 제7 면 -8.84 0.4 1.671 19.2 1.45
제8 면 -24.33 0.59 　 　 1.72
제5 렌즈 제9 면 18.01 0.54 1.588 18.2 2.13
제10 면 46.62 0.61 　 　 2.51
제6 렌즈 제11 면 4.81 0.82 1.588 28.2 3.13
제12 면 7.87 0.71 　 　 3.65
제7 렌즈 제13 면 6.83 0.59 1.544 55.9 4
제14 면 2.35 0.25 　 　 4.46
표 1은 제1 실시예에 따른 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 중심 간격(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효 반경(Semi-aperture)에 대한 것이다.
도 1, 도 2 및 표 1을 참조하면,
제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 상기 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 비구면일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다.
제1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 2와 같다.
제1 면 제2 면 제3 면 제4 면 제5 면 제6 면 제7 면
K -3.14E-01 -2.12E+01 -5.99E+00 -7.72E+00 -1.00E+00 2.16E+01 1.47E+01
A 4.45E-03 -3.54E-03 -2.40E-02 -1.72E-02 -1.36E-02 -1.04E-02 -3.45E-02
B -9.57E-04 2.24E-03 1.69E-02 1.29E-02 -1.01E-04 4.51E-03 -6.32E-04
C 3.51E-03 5.37E-04 -9.36E-03 -2.21E-03 -5.31E-03 -9.93E-03 1.40E-02
D -3.51E-03 -1.20E-03 7.67E-03 -1.20E-03 9.83E-03 1.15E-02 -2.51E-02
E 2.18E-03 8.77E-04 -5.43E-03 8.91E-04 -1.03E-02 -8.00E-03 2.25E-02
F -7.77E-04 -3.70E-04 2.33E-03 -2.67E-04 5.89E-03 3.28E-03 -1.15E-02
G 1.50E-04 8.28E-05 -5.28E-04 4.49E-05 -1.75E-03 -7.14E-04 3.12E-03
H -1.20E-05 -7.48E-06 4.93E-05 -2.74E-06 2.12E-04 6.03E-05 -3.56E-04
J 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
제8 면 제9 면 제10 면 제11 면 제12 면 제13 면 제14 면
K -7.70E+01 -9.58E+00 -9.00E+01 -1.17E+00 1.01E+00 -9.00E+01 -8.63E+00
A -3.48E-02 -2.06E-02 -2.39E-02 -8.86E-03 6.57E-03 -5.50E-02 -3.23E-02
B 1.90E-03 -2.84E-03 -1.33E-03 -7.33E-03 -8.22E-03 1.04E-02 6.03E-03
C 5.23E-03 4.61E-03 3.33E-03 2.43E-03 1.94E-03 -1.18E-03 -9.31E-04
D -6.83E-03 -3.39E-03 -1.68E-03 -5.23E-04 -2.88E-04 9.29E-05 1.04E-04
E 4.20E-03 1.24E-03 4.29E-04 7.03E-05 2.66E-05 -4.87E-06 -7.37E-06
F -1.40E-03 -2.49E-04 -5.70E-05 -5.28E-06 -1.43E-06 1.59E-07 3.09E-07
G 2.40E-04 2.62E-05 3.80E-06 2.02E-07 4.07E-08 -2.92E-09 -6.95E-09
H -1.52E-05 -1.10E-06 -1.01E-07 -3.09E-09 -4.63E-10 2.28E-11 6.44E-11
J 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
제1 실시예
TTL 7.78 mm
F 6.745 mm
f1 5.81 mm
f2 -16.97 mm
f3 21.44 mm
f4 -20.71 mm
f5 49.23 mm
f6 19.03 mm
f7 -6.87 mm
BFL 1.12 mm
ImgH 10.93 mm
EPD 3.58 mm
수학식 제1 실시예
수학식 1 0.5 < f1 / F < 1.1 0.8614
수학식 2 0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95 0.8101
수학식 3 0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95 0.9125
수학식 4 0.65 < (SD L3S2) / (SD L4S2) < 0.95 0.8140
수학식 5 1.7 < (SD L1S1) / L1_CT < 1.95 1.8081
수학식 6 3 < L1_CT / L2_CT < 4.5 3.4138
수학식 7 2 < L1_CT / L4_CT < 2.8 2.4750
수학식 8 4 < L1_CT / d12 < 6.3 4.5000
수학식 9 0.75 < d67 / L6_CT < 0.95 0.8659
수학식 10 0.9 < d67 / L7_CT < 1.3 1.2034
수학식 11 2.8 < L1R2 / L1R1 < 4 3.7213
수학식 12 0.4 < L1R1 / L6R1 <0.65 0.5073
수학식 13 1.1 < L1R1 / (SD L1S1) < 1.45 1.3631
수학식 14 2.2 < L1R1 / L1_CT < 2.7 2.4646
수학식 15 1.9 < L6R1 / L7R2 < 2.3 2.0468
수학식 16 3 < L6R2 / L7R2 < 4.3 3.3489
수학식 17 0.2 < |f1 / f2| < 0.4 0.3424
수학식 18 0.5 < |f1 / f7| < 1.4 1.1325
수학식 19 -3 < f6 / f7 < -2 -2.7700
수학식 20 1.4 < n1d < 1.6 1.5440
수학식 21 10 < V2d < 30 19.2
수학식 22 0.5 < TTL / ImgH < 0.8 0.7118
수학식 23 0.09 < BFL / ImgH < 0.12 0.1025
수학식 24 6 < TTL / BFL < 7.5 6.9464
수학식 25 0.7 < F / TTL <0.95 0.8670
수학식 26 4.5 < F / BFL < 7 6.0223
수학식 27 1 < F / EPD < 2 1.8841
표 3은 제1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), F값, ImgH, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160,) 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7), 입사동의 직경(Entrance Pupil size; EPD) 등에 대한 것이다.
또한, 표 4는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 27에 대한 결과 값에 대한 것이다.
표 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 27 중 적어도 하나를 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 27을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학적 특성을 가지며 도 2와 같은 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 2는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 수차 특성에 대한 그래프로, 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 2에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 제2 실시예에 따른 광학계(1000)를 보다 상세히 설명한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 4는 제2 실시예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이에는 조리개(미도시)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 렌즈들(100) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 필터(500)는 상기 제7 렌즈(170) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 굴절률 아베수 유효 반경(mm)
제1 렌즈 제1 면 2.41 0.95 1.544 55.9 1.79
제2 면 8.75 0.22 　 　 1.62
제2 렌즈 제3 면 8.04 0.25 1.671 19.2 1.44
제4 면 4.68 0.19 1.48
Stop infinity 0.1 　 　
제3 렌즈 제5 면 -59.07 0.41 1.544 55.9 1.32
제6 면 -7.85 0.26 　 　 1.3
제4 렌즈 제7 면 -6.34 0.42 1.671 19.2 1.38
제8 면 -15.28 0.51 　 　 1.7
제5 렌즈 제9 면 11.74 0.32 1.588 18.2 2.24
제10 면 26.02 0.52 　 　 2.49
제6 렌즈 제11 면 4.3 0.78 1.588 28.2 2.97
제12 면 7.78 0.65 　 　 3.52
제7 렌즈 제13 면 4.9 0.57 1.544 55.9 4.13
제14 면 1.99 0.25 　 　 4.4
표 5는 제2 실시예에 따른 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 중심 간격(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효 반경(Semi-aperture)에 대한 것이다.
도 3, 도 4 및 표 5를 참조하면,
제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 상기 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 비구면일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다.
제2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 6과 같다.
제1 면 제2 면 제3 면 제4 면 제5 면 제6 면 제7 면
K -3.21E-01 -2.16E+01 -5.75E+01 -9.65E+00 9.50E+01 1.65E+01 1.25E+01
A 3.44E-03 -5.29E-03 -2.21E-02 -1.77E-02 -1.12E-02 -7.08E-03 -3.06E-02
B 1.88E-03 4.15E-03 9.74E-03 1.49E-02 -4.45E-03 -1.04E-02 -1.25E-02
C -1.17E-03 -2.23E-04 7.41E-03 -1.36E-02 -7.88E-03 2.62E-02 4.51E-02
D 1.14E-03 -1.36E-03 -1.79E-02 3.22E-02 3.62E-02 -5.38E-02 -9.56E-02
E -7.16E-04 1.18E-03 1.98E-02 -5.48E-02 -7.00E-02 7.18E-02 1.23E-01
F 3.52E-04 -4.57E-04 -1.34E-02 5.44E-02 7.39E-02 -6.01E-02 -9.66E-02
G -1.19E-04 7.31E-05 5.38E-03 -3.11E-02 -4.39E-02 3.06E-02 4.57E-02
H 2.40E-05 5.63E-07 -1.18E-03 9.52E-03 1.39E-02 -8.62E-03 -1.19E-02
J -2.13E-06 -9.80E-07 1.07E-04 -1.20E-03 -1.81E-03 1.02E-03 1.30E-03
제8 면 제9 면 제10 면 제11 면 제12 면 제13 면 제14 면
K 4.33E+01 5.84E+00 2.21E+00 -1.97E+00 -1.38E+00 -5.93E+01 -8.27E+00
A -3.29E-02 -2.02E-02 -3.12E-02 -1.17E-02 8.28E-03 -6.63E-02 -3.71E-02
B 1.95E-03 1.23E-03 1.88E-03 -1.02E-02 -8.84E-03 1.46E-02 8.10E-03
C 8.83E-04 3.23E-03 6.67E-03 5.37E-03 1.99E-03 -2.09E-03 -1.56E-03
D -4.03E-03 -3.95E-03 -5.51E-03 -2.08E-03 -3.08E-04 2.28E-04 2.09E-04
E 4.97E-03 1.70E-03 2.05E-03 5.27E-04 3.44E-05 -1.84E-05 -1.76E-05
F -3.15E-03 -3.73E-04 -4.24E-04 -8.21E-05 -2.76E-06 1.05E-06 9.13E-07
G 1.15E-03 4.22E-05 5.15E-05 7.66E-06 1.55E-07 -3.99E-08 -2.85E-08
H -2.31E-04 -1.97E-06 -3.49E-06 -3.93E-07 -5.43E-09 9.03E-10 5.03E-10
J 2.01E-05 7.00E-09 1.03E-07 8.45E-09 8.80E-11 -9.22E-12 -4.05E-12
제2 실시예
TTL 7.30 mm
F 6.215 mm
f1 5.80 mm
f2 -17.02 mm
f3 16.54 mm
f4 -16.32 mm
f5 35.86 mm
f6 14.98 mm
f7 -6.57 mm
BFL 1.16 mm
ImgH 10.93 mm
EPD 3.3 mm
수학식 제2 실시예
수학식 1 0.5 < f1 / F < 1.1 0.9336
수학식 2 0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95 0.7374
수학식 3 0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95 0.8523
수학식 4 0.65 < (SD L3S2) / (SD L4S2) < 0.95 0.7647
수학식 5 1.7 < (SD L1S1) / L1_CT < 1.95 1.8842
수학식 6 3 < L1_CT / L2_CT < 4.5 3.8000
수학식 7 2 < L1_CT / L4_CT < 2.8 2.2619
수학식 8 4 < L1_CT / d12 < 6.3 4.3182
수학식 9 0.75 < d67 / L6_CT < 0.95 0.8333
수학식 10 0.9 < d67 / L7_CT < 1.3 1.1404
수학식 11 2.8 < L1R2 / L1R1 < 4 3.6307
수학식 12 0.4 < L1R1 / L6R1 <0.65 0.5605
수학식 13 1.1 < L1R1 / (SD L1S1) < 1.45 1.3464
수학식 14 2.2 < L1R1 / L1_CT < 2.7 2.5368
수학식 15 1.9 < L6R1 / L7R2 < 2.3 2.1608
수학식 16 3 < L6R2 / L7R2 < 4.3 3.9095
수학식 17 0.2 < |f1 / f2| < 0.4 0.3410
수학식 18 0.5 < |f1 / f7| < 1.4 0.8838
수학식 19 -3 < f6 / f7 < -2 -2.2810
수학식 20 1.4 < n1d < 1.6 1.5440
수학식 21 10 < V2d < 30 19.2
수학식 22 0.5 < TTL / ImgH < 0.8 0.6679
수학식 23 0.09 < BFL / ImgH < 0.12 0.1061
수학식 24 6 < TTL / BFL < 7.5 6.2931
수학식 25 0.7 < F / TTL <0.95 0.8514
수학식 26 4.5 < F / BFL < 7 5.3580
수학식 27 1 < F / EPD < 2 1.8834
표 7은 제2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), F값, ImgH, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160,) 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7), 입사동의 직경(Entrance Pupil size; EPD) 등에 대한 것이다.
또한, 표 8은 제2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 27에 대한 결과 값에 대한 것이다.
표 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 27 중 적어도 하나를 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 27을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학적 특성을 가지며 도 4와 같은 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 4는 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 수차 특성에 대한 그래프로, 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 4에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하여 제3 실시예에 따른 광학계(1000)를 보다 상세히 설명한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 6은 제3 실시예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130)사이에는 조리개(미도시)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 렌즈들(100) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 필터(500)는 상기 제7 렌즈(170) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 굴절률 아베수 유효 반경(mm)
제1 렌즈 제1 면 2.32 1 1.544 55.9 1.79
제2 면 7 0.17 　 　 1.54
제2 렌즈 제3 면 6.03 0.25 1.671 19.2 1.31
제4 면 4.16 0.18 1.48
Stop infinity 0.09 　 　
제3 렌즈 제5 면 -34.64 0.39 1.544 55.9 1.21
제6 면 -6.76 0.25 　 　 1.2
제4 렌즈 제7 면 -5.52 0.42 1.671 19.2 1.29
제8 면 -12.19 0.48 　 　 1.63
제5 렌즈 제9 면 12.43 0.28 1.588 18.2 2.18
제10 면 44.66 0.48 　 　 2.41
제6 렌즈 제11 면 4.28 0.68 1.588 28.2 2.88
제12 면 7.81 0.58 　 　 3.31
제7 렌즈 제13 면 5.44 0.6 1.544 55.9 4.06
제14 면 1.99 0.23 　 　 4.31
표 9는 제3 실시예에 따른 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 중심 간격(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효 반경(Semi-aperture)에 대한 것이다.
도 5, 도 6 및 표 9를 참조하면,
제3 실시예에 따른 광학계(1000)의 상기 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 비구면일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다.
제3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 10과 같다.
제1 면 제2 면 제3 면 제4 면 제5 면 제6 면 제7 면
K -2.98E-01 -2.80E+01 -5.73E+01 -9.16E+00 9.50E+01 1.70E+01 1.29E+01
A 4.53E-03 -7.90E-03 -1.73E-02 -1.90E-02 -1.09E-02 -9.03E-03 -3.65E-02
B -1.99E-03 3.41E-03 -5.32E-03 1.42E-02 -3.90E-03 -4.50E-03 1.15E-02
C 7.87E-03 1.07E-02 3.63E-02 -6.19E-03 -4.04E-03 2.69E-02 -4.75E-02
D -1.12E-02 -2.33E-02 -5.99E-02 2.97E-02 1.99E-02 -1.00E-01 1.31E-01
E 9.88E-03 2.55E-02 6.63E-02 -7.40E-02 -4.80E-02 1.94E-01 -2.24E-01
F -5.26E-03 -1.67E-02 -4.94E-02 9.10E-02 5.97E-02 -2.18E-01 2.33E-01
G 1.67E-03 6.48E-03 2.28E-02 -6.21E-02 -4.17E-02 1.42E-01 -1.44E-01
H -2.90E-04 -1.38E-03 -5.78E-03 2.25E-02 1.57E-02 -4.95E-02 4.91E-02
J 2.10E-05 1.23E-04 6.15E-04 -3.33E-03 -2.45E-03 7.12E-03 -7.06E-03
제8 면 제9 면 제10 면 제11 면 제12 면 제13 면 제14 면
K 3.93E+01 3.83E+00 9.50E+01 -1.91E+00 -1.16E+00 -4.84E+01 -7.35E+00
A -3.58E-02 -2.33E-02 -3.19E-02 -2.19E-03 2.02E-02 -8.22E-02 -4.73E-02
B 6.58E-04 -1.88E-03 -6.91E-03 -2.20E-02 -1.98E-02 2.03E-02 1.18E-02
C 7.59E-03 8.36E-03 1.62E-02 1.06E-02 6.05E-03 -3.34E-03 -2.45E-03
D -1.43E-02 -6.23E-03 -9.79E-03 -3.60E-03 -1.24E-03 4.19E-04 3.56E-04
E 1.37E-02 1.83E-03 3.02E-03 8.41E-04 1.71E-04 -3.82E-05 -3.28E-05
F -7.82E-03 -1.64E-04 -5.32E-04 -1.31E-04 -1.61E-05 2.38E-06 1.85E-06
G 2.72E-03 -3.59E-05 5.50E-05 1.30E-05 1.01E-06 -9.48E-08 -6.13E-08
H -5.27E-04 9.70E-06 -3.23E-06 -7.46E-07 -3.93E-08 2.18E-09 1.08E-09
J 4.43E-05 -6.42E-07 8.81E-08 1.87E-08 7.27E-10 -2.18E-11 -7.85E-12
제3 실시예
TTL 7.00 mm
F 5.961 mm
f1 5.90 mm
f2 -20.96 mm
f3 15.32 mm
f4 -15.31 mm
f5 29.00 mm
f6 14.93 mm
f7 -6.14 mm
BFL 1.14 mm
ImgH 10.93 mm
EPD 3.11 mm
수학식 제3 실시예
수학식 1 0.5 < f1 / F < 1.1 0.9893
수학식 2 0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95 0.6760
수학식 3 0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95 0.8153
수학식 4 0.65 < (SD L3S2) / (SD L4S2) < 0.95 0.7362
수학식 5 1.7 < (SD L1S1) / L1_CT < 1.95 1.7900
수학식 6 3 < L1_CT / L2_CT < 4.5 4.0000
수학식 7 2 < L1_CT / L4_CT < 2.8 2.3810
수학식 8 4 < L1_CT / d12 < 6.3 5.8824
수학식 9 0.75 < d67 / L6_CT < 0.95 0.8529
수학식 10 0.9 < d67 / L7_CT < 1.3 0.9667
수학식 11 2.8 < L1R2 / L1R1 < 4 3.0172
수학식 12 0.4 < L1R1 / L6R1 <0.65 0.5421
수학식 13 1.1 < L1R1 / (SD L1S1) < 1.45 1.2961
수학식 14 2.2 < L1R1 / L1_CT < 2.7 2.3200
수학식 15 1.9 < L6R1 / L7R2 < 2.3 2.1508
수학식 16 3 < L6R2 / L7R2 < 4.3 3.9246
수학식 17 0.2 < |f1 / f2| < 0.4 0.2814
수학식 18 0.5 < |f1 / f7| < 1.4 0.9599
수학식 19 -3 < f6 / f7 < -2 -2.4310
수학식 20 1.4 < n1d < 1.6 1.5440
수학식 21 10 < V2d < 30 19.2
수학식 22 0.5 < TTL / ImgH < 0.8 0.6404
수학식 23 0.09 < BFL / ImgH < 0.12 0.1043
수학식 24 6 < TTL / BFL < 7.5 6.1404
수학식 25 0.7 < F / TTL <0.95 0.8515
수학식 26 4.5 < F / BFL < 7 5.2286
수학식 27 1 < F / EPD < 2 1.9166
표 11은 제3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), F값, ImgH, 상기 제1 내지 제7 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160,) 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7), 입사동의 직경(Entrance Pupil size; EPD) 등에 대한 것이다.
또한, 표 12는 제3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 27에 대한 결과 값에 대한 것이다.
표 12를 참조하면, 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 27 중 적어도 하나를 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 27을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학적 특성을 가지며 도 6과 같은 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 6은 제3 실시예에 따른 광학계(1000)의 수차 특성에 대한 그래프로, 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 6에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상술한 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)에 들어오는 불필요한 광선을 차단하여 수차 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있고, 보다 슬림한 구조를 가질 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 제공되는 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서(300)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 향상된 수차 특성을 가질 수 있고, 슬림한 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(1)는 자동 초점 장치(31)를 더 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 상기 카메라 모듈(10)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(1)는 플래쉬 모듈(33)을 더 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
광학계: 1000 광축: OA
제1 렌즈: 110 제2 렌즈: 120
제3 렌즈: 130 제4 렌즈: 140
제5 렌즈: 150 제6 렌즈: 160
제7 렌즈: 170 이미지 센서: 500
카메라 모듈: 10 이동 단말기: 1

Claims (12)

  1. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록하고,
    상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목하고,
    상기 제1 렌즈는 하기 수학식 1을 만족하는 광학계.
    [수학식 1]
    0.5 < f1 / F < 1.1
    (수학식 1에서 F는 상기 광학계의 유효 초점 거리를 의미하고, f1는 상기 제1 렌즈의 초점 거리를 의미한다.)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 렌즈는 하기 수학식 2를 만족하는 광학계.
    [수학식 2]
    0.6 < (SD L3S1) / (SD L1S1) < 0.95
    (수학식 2에서 SD L1S1은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경(Semi-Aperture)을 의미하고, SD L3S1은 상기 제3 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경을 의미한다.)
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제3 렌즈의 상 측 면은 볼록한 광학계.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제6 및 제7 렌즈는 하기 수학식 3을 만족하는 광학계.
    [수학식 3]
    0.75 < (SD L6S2) / (SD L7S1) < 0.95
    (수학식 3에서 SD L6S2는 상기 제6 렌즈의 상 측 면의 유효 반경을 의미하고, SD L7S1은 상기 제7 렌즈의 물체 측 면의 유효 반경을 의미한다.)
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제6 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제6 렌즈의 물체 측 면은 볼록한 광학계.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈는 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제7 렌즈의 상 측 면은 오목한 광학계.
  7. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제6 렌즈는 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록하고,
    상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목하고,
    상기 제6 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고,
    상기 제6 렌즈는 물체 측 면에 배치되는 제1 변곡점 및 상 측 면에 배치되는 제2 변곡점을 포함하는 광학계.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 변곡점은, 상기 광축을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈의 물체 측 면의 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 광축의 수직인 방향을 기준으로 35% 내지 65%인 위치에 배치되는 광학계.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 변곡점은, 상기 광축을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈의 상 측 면의 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 광축의 수직인 방향을 기준으로 33% 내지 63%인 위치에 배치되는 광학계.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함하는 광학계.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈는 물체 측 면에 배치되는 제3 변곡점 및 상 측 면에 배치되는 제4 변곡점을 포함하는 광학계.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 광축의 수직 방향을 기준으로, 상기 광축과 상기 제4 변곡점 사이의 거리는 상기 광축과 상기 제3 변곡점 사이의 거리보다 큰 광학계.
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