KR20220135351A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20220135351A
KR20220135351A KR1020210040883A KR20210040883A KR20220135351A KR 20220135351 A KR20220135351 A KR 20220135351A KR 1020210040883 A KR1020210040883 A KR 1020210040883A KR 20210040883 A KR20210040883 A KR 20210040883A KR 20220135351 A KR20220135351 A KR 20220135351A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 물체측면의 유효경이 상측면의 유효경보다 작고, 상기 제3 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중에서 가장 큰광학계를 개시한다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE FOR COMPRISING THE SAME}
실시예는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 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)을 결상하는 촬상렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상렌즈 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 줌인(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 고화질, 고해상도 등 고성능에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 고성능의 광학계 구현을 위해 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우광학계 전체가 증가할 수 있고, 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 상대적으로 높이가 클 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 매수가 증가할수록 이미지 센서에서 물체와 인접한 렌즈의 물체 면까지의 거리는 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계가 배치된 스마트폰 등의 디바이스의 전체 두께와 길이가 증가할 수 있고, 소형화하기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사면을 감싸는 광학부재 또는 투과면과 반사면을 갖는 프리즘 렌즈를 통해 길이가 감소된 광학계의 길이 또는 광학계를 포함하는 카메라 모듈 또는 전자 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 작고 컴팩트(compact)한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 분산으로 제1 렌즈에 대한 민감도가 저하되어 제1 렌즈에 의한 큰 해상력 저하를 억제하는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 물체측면의 유효경이 상측면의 유효경보다 작고, 상기 제3 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중에서 가장 크다.
상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 클 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물체측면의 유효경은 상기 제2 렌즈 내지 제5 렌즈에서 물체측면 또는 상측면의 유효경보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈에 의한 유효 초점 거리(Effective Focal Length, EFL)는 7mm 내지 40mm일 수 있다.
상기 제3 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경과 상기 제1 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.35보다 작을 수 있다.
상기 제2 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경과 상기 제1 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.98보다 작을 수 있다.
상기 제2 렌즈의 두께와 상기 제1 렌즈의 두께의 비는 1:0.1 내지 1:0.75일 수 있다.
상기 제2 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제4 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 갖고, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물체측면에서 유효경과 상기 제2 렌즈 내지 제5 렌즈에서 물체측면 또는 상측면에서 유효경 간의 비가 1:0.6 내지 1:1일 수 있다.
상기 제3 렌즈의 굴절력 크기는 상기 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈 중 어느 하나의 굴절력 크기보다 클 수 있다.
상기 제2 렌즈의 굴절력 크기는 상기 제3 렌즈의 굴절력 크기 이하이고, 상기 제4 렌즈, 상기 제5 렌즈 및 상기 제1 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 굴절력 크기보다 클 수 있다.
상기 제2 렌즈의 물체측면의 곡률 반경이 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 작을 수 있다.
상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률 반경이 상기 제2 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 클 수 있다.
상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 간의 이격 거리는 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간의 이격 거리는 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 간의 이격 거리 또는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 이격 거리와 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈 간의 이격 거리의 비는 1:35보다 작을 수 있다.
상기 제1 렌즈의 아베수와 상기 제5 렌즈의 아베수 간의 비는 1:0.3 내지 1:0.5일 수 있다.
상기 제2 렌즈의 초점 거리의 크기와 상기 제3 렌즈의 초점 거리의 크기 간의 합은 상기 제1 렌즈의 초점 거리의 크기보다 작을 수 있다.
상기 제1 렌즈 전단에 배치되고 상기 광축에 대해 경사면을 포함하는 광학부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 광학부재는 미러 또는 프리즘을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반사면을 감싸는 광학부재 또는 투과면과 반사면을 갖는 프리즘 렌즈를 통해 길이가 감소된 광학계의 길이 또는 광학계를 포함하는 카메라 모듈 또는 전자 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 작고 컴팩트(compact)한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 제1 렌즈와 제2 렌즈의 굴절력 분산으로 제1 렌즈에 대한 민감도가 저하되어 제1 렌즈에 의한 큰 해상력 저하를 억제하는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 단면도이고,
도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 3는 도 2에서 AA’로 절단하여 바라본 단면도이고,
도 4은 일 실시예에 따른 광학계의 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 546nm에 대한 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 546nm에 대한 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이고,
도 5는 변형예에 따른 광학계의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계의 단면도이고,
도 7은 다른 실시예에 따른 광학계의 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 546nm에 대한 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 546nm에 대한 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이고,
도 8은 발명의 실시예에 따른 광학계를 갖는 카메라 모듈의 예이다.
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, C 중 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 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 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 경우뿐만 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 방향뿐만 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.
나아가, 렌즈의 면이 물체측으로 볼록한 구성은 상측으로 오목한 구성에 대응하며, 렌즈의 면이 상측으로 볼록한 구성은 물체측으로 오목한 구성에 대응한다. 이하에서는 상측 방향을 기준으로 볼록 또는 오목한 형상을 설명한다.
또한, “물체측면”은 광축을 기준으로 물체측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, “상측면”은 광축을 기준으로 촬상면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 나아가, “상측면”은 상이 맺히는 측(방향 또는 쪽), 상을 향하는 측(방향 또는 쪽)의 면을 의미할 수 있다.
또한, 광축 또는 광축 방향은 본 실시예에서 제1 렌즈 등을 지나 이미지 센서로 광이 입사되는 방향을 의미할 수 있다. 이하에서 광축 또는 광축 방향은 “제3 방향”, “제3 축 방향”, “제3 축” 또는 “Z축 방향”과 혼용한다.
그리고 제1 방향은 광축 방향(Z축 방향)에 수직한 방향이며, “제1 축 방향”, “제1 축” 또는 “Y축 방향”과 혼용한다. 그리고 제2 방향은 광축 방향(Z축 방향) 및 제1 방향(Y축 방향)에 수직한 방향이며, “제2 방향 방향”, “제2 방향” 또는 “X축 방향”과 혼용한다. 나아가, 제2 방향(X축 방향)은 휴대폰 기기의 두께 방향에 대응할 수 있다. 또한, 제2 방향(X축 방향)은 렌즈에 D-cut이 가해지는 면들이 서로 향하는 방향일 수 있다. 또한, 제2 방향(X축 방향)은 후술하는 광학부재의 반사면으로 입사되는 광의 입사방향에 대응할 수 있다.
또한, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있다. 또한, 렌즈의 중심두께는 렌즈에서 광축과 중첩되는 영역의 광축 방향으로 길이 또는 두께를 의미할 수 있다. 이에, 유효경은 'clear aperture' 또는 'effective diameter' 등으로 불릴 수 있고, 또는 'effective radius'를 의미할 수도 있다. 예컨대, 'effective raius'는 광축에서 광이 입사하는 최끝단 사이의 반경 거리이고, 'effective diameter' 또는 'clear aperture'는 광축에서 광이 입사하는 최끝단 사이의 반경 거리의 2배인 직경을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3는 도 2에서 AA’로 절단하여 바라본 단면도이고, 도 4은 일 실시예에 따른 광학계의 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 546nm에 대한 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 546nm에 대한 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학계(10A)는 물체측으로부터 상측 방향으로 순차적으로 배치되는 복수의 렌즈를 갖는 렌즈부(110), 필터(192) 및 이미지 센서(190)를 포함할 수 있다. 렌즈부(110)는 5매 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 예컨대 5매의 렌즈를 포함할 수 있다.
먼저, 도 2 및 도 3를 더 살펴보면 본 발명에서의 실시예에 따른 광학계는 카메라 모듈(1000) 내에 배치될 수 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 커버(CV), 제1 카메라 엑추에이터(1100), 제2 카메라 엑추에이터(1200), 및 회로 기판(1300)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 제1 엑추에이터로, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제2 엑추에이터로 혼용될 수 있다.
커버(CV)는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 및 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 덮을 수 있다. 커버(CV)에 의해 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200) 간의 결합력이 개선될 수 있다.
나아가, 커버(CV)는 전자파 차단을 수행하는 재질로 이루어질 수 있다. 이에, 커버(CV) 내의 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 용이하게 보호할 수 있다.
그리고 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 OIS(Optical Image Stabilizer) 엑추에이터일 수 있다. 예컨대, 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 광축에 대해 수직한 방향으로 광학 부재를 이동시킬 수 있다.
제1 카메라 엑추에이터(1100)는 소정의 경통(미도시)에 배치된 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)를 포함할 수 있다. 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)는“단일 초점거리 렌즈” 또는 “단(單) 렌즈”로 칭해질 수도 있다.
제1 카메라 엑추에이터(1100)는 광의 경로를 변경할 수 있다. 실시예로, 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 내부의 광학 부재(예컨대, 프리즘 또는 미러)를 통해 광 경로를 수직으로 변경할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 이동 단말기의 두께가 감소하더라도 광 경로의 변경을 통해 이동 단말기의 두께보다 큰 렌즈 구성이 이동 단말기 내에 배치되어 배율, 오토 포커싱(AF) 및 OIS 기능이 수행될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 광 경로를 복수 회 수직 또는 소정의 각도로 변경할 수 있다.
제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 후단에 배치될 수 있다. 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 결합할 수 있다. 그리고 상호 간의 결합은 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 줌(Zoom) 엑추에이터 또는 AF(Auto Focus) 엑추에이터일 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 하나 또는 복수의 렌즈를 지지하며 소정의 제어부의 제어신호에 따라 렌즈를 움직여 오토 포커싱 기능 또는 줌 기능을 수행할 수 있다. 또는 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 고정된 렌즈로 이루어질 수 있다. 이에, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 고정된 줌을 제공할 수도 있다.
그리고 하나 또는 복수의 렌즈는 독립 또는 개별적으로 광축 방향을 따라 이동하여
회로 기판(1300)은 제2 카메라 엑추에이터(1200) 후단에 배치될 수 있다. 회로 기판(1300)은 제2 카메라 엑추에이터(1200) 및 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 회로 기판(1300)은 복수 개일 수 있다. 회로 기판(1300)은 이미지 센서 등을 포함하고, 외부의 다른 카메라 모듈 또는 단말기의 프로세스와 전기적으로 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 단일 또는 복수의 카메라 모듈로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 복수의 카메라 모듈은 제1 카메라 모듈과 제2 카메라 모듈을 포함할 수 있다.
그리고 제1 카메라 모듈은 단일 또는 복수의 엑추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라 모듈은 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 포함할 수 있다.
그리고 제2 카메라 모듈은 소정의 하우징(미도시)에 배치되고, 렌즈부를 구동할 수 있는 엑추에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 엑추에이터는 보이스 코일 모터, 마이크로 엑추에이터, 실리콘 엑추에이터 등일 수 있고, 정전방식, 써멀 방식, 바이 모프 방식, 정전기력 방식 등 여러 가지로 응용될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 카메라 엑추에이터는 엑추에이터 등으로 언급할 수 있다. 또한, 복수 개의 카메라 모듈로 이루어진 카메라 모듈은 이동 단말기 등 다양한 전자 기기 내에 실장될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계에서 후술하는 바와 같이 전단에 광학부재가 배치될 수 있다. 이때, 광학부재는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 내에 위치하고, 렌즈부(110)는 제2 카메라 엑추에이터(1200) 내에 위치할 수 있다. 예컨대, 렌즈부(110)는 제2 카메라 엑추에이터(1200) 내에서 고정될 수 있다. 예로, 렌즈부(110)는 제2 카메라 엑추에이터(1200)에서 고정된 군 내에 배치될 수도 있다. 또는, 제2 카메라 엑추에이터(1200)에서 줌 또는 오토 포커싱을 위해 이동하는 군 내에 배치될 수 있다. 즉, 렌즈부(110)는 이동부로서 광축을 따라 이동할 수 있다. 또는, 광학계는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 또는 제2 카메라 엑추에이터(1200) 내에 위치할 수도 있다. 나아가, 카메라 모듈(1000)은 하기의 다른 실시예에 따른 광학계도 모두 포함할 수 있다. 이하 본 실시예에 따른 광학계에 대해 설명한다. 그리고 본 명세서에서 유효경(clear aperture)은 상술한 유효 영역의 크기 또는 면적에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학계(10A)는 물체측으로부터 상측 방향으로 광축(Lz)을 따라 순차적으로 배치되는 렌즈부(110)를 포함하며, 렌즈부(110)는 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112), 제3 렌즈(113), 제4 렌즈(114), 및 제5 렌즈(115)를 포함할 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)은 광축(Lz)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 렌즈(111)는 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115) 중 물체에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 제5 렌즈(115)는 필터(192) 또는 이미지 센서(190)에 가장 인접하게 배치될 수 있다.
그리고 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111 내지 115) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 각 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 비유효 영역은 유효 영역의 일부 또는 둘레에 배치될 수 있다. 비유효 영역은 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 비유효 영역은 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 비유효 영역은 각 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)를 수용하는 배럴(미도시)등에 고정되는 영역일 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)는 광축(Lz)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 렌즈 내지 제3 렌즈(111, 112, 113)는 제1 렌즈군으로 조합될 수 있고, 제4 렌즈 및 제5 렌즈(114, 115)는 제2 렌즈군으로 조합될 수 있다. 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이의 간격(또는 에어 갭 또는 이격 거리)은 각 그룹 내의 렌즈들 간격보다 클 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(114)는 제3 렌즈(113)로부터 에어 갭을 가지며, 제4 렌즈(114)와 제3 렌즈(113) 간의 에어 갭은 제1, 2, 3 렌즈(111, 112, 113)들 사이의 간격보다 클 수 있다. 또한, 제4 렌즈(114)와 제3 렌즈(113) 간의 에어 갭은 제4, 5 렌즈(114, 115) 사이의 에어갭 또는 간격보다 클 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115) 각각은 광축(Lz)을 따라 각각 물체측면(S1, S3, S5, S7, S9)과 상측면(S2, S4, S6, S8, S10)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈(111)는 물체측면(S1) 및 상측면(S2)을 포함하고, 제2 렌즈(112)는 물체측면(S3) 및 상측면(S4)을 포함하고, 제3 렌즈(113)는 물체측면(S5) 및 상측면(S6)을 포함하고, 제4 렌즈(114)는 물체측면(S7) 및 상측면(S8)을 포함하고, 제5 렌즈(115)는 물체측면(S9) 및 상측면(S10)을 포함할 수 있다.
실시예로, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)는 양 또는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 나아가, 본 명세서에서, 실시예로, 제1 렌즈(111)는 양의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈(112)는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈(113) 내지 제4 렌즈(114)는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈(115)는 양의 굴절력을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(112), 제3 렌즈(113) 및 제4 렌즈(114)의 굴절력을 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈(111)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1 렌즈(111)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일예로, 제1 렌즈(111)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(111)는 물체측면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 상측면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 즉, 제1 렌즈(111)는 상측 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제1 렌즈(111)의 중심두께(T1)는 제4 렌즈(114)의 중심두께(T4)보다 크고 제5 렌즈(115)의 중심두께(T5)보다 작을 수 있다. 예들 들면, 제1 렌즈(111)의 중심두께는 1mm 미만이며, 제2 렌즈(112)의 중심두께의 0.5배보다 클 수 있다.
그리고 제1 렌즈(111)에서 물체측면인 제1 면(S1)의 유효경이 상측면인 제2 면(S2)의 유효경보다 작을 수 있다. 즉, 제2 면(S2)의 유효경이 제1 면(S1)의 유효경보다 클 수 있다.
나아가, 제1 렌즈(111)의 제2 면(S2)의 유효경은 제1 렌즈(111) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 클 수 있다. 이에 따라, 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)은 제2 면(S2)을 제외하고 제1 렌즈(111) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 클 수 있다. 즉, 제1 면(S1)은 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 클 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)의 곡률 반경은 제2 면(S2)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 예컨대 제2 면(S2)의 곡률 반경의 20배 이상일 수 있다. 나아가, 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)의 곡률 반경은 렌즈부(110)에서 가장 클 수 있다.
또한, 곡률 반경이 절대 값인 경우, 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)의 곡률 반경은 제1 렌즈(111) 내지 제5 렌즈(115)의 제1 면 이외의 2개의 면을 합한 것보다 클 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 제1 면(S1)에 대한 코팅이 균일하게 이루어질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(111)에 대한 굴절력이 제2 렌즈(112) 등으로 분산되어 민감도가 저하될 수 있다. 즉, 제1 렌즈(111) 및 제2 렌즈(112)에 의한 큰 해상력 저하가 억제될 수 있다.
제2 렌즈(112)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2 렌즈(112)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 렌즈(112)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제2 렌즈(112)는 물체측면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 상측면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 제3 면(S3)은 오목할 수 있고, 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 즉, 제2 렌즈(112)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제3 면(S3) 및 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제3 면(S3) 및 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제2 렌즈(112)의 제3 면(S3)의 곡률 반경은 제4 면(S4)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 제4 면(S4)의 곡률 반경의 0.5배 이하일 수 있다. 제3 면(S3)의 곡률 반경은 렌즈부(110)에서 가장 작을 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제4 면(S4)의 곡률 반경은 제3 렌즈(113)의 물체측면인 제5 면(S5)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 또한, 제2 렌즈(112)의 제4 면(S4)의 곡률 반경은 제3 면(S3), 제5면(S5) 및 제6 면(S6)의 곡률 반경보다 크고, 제8 면(S8)의 곡률 반경보다 작을 수 있다.
또한, 제2 렌즈(112)의 물체측면인 제3 면(S3)에서 곡률 반경과 제1 렌즈(111)의 물체측면인 제1 면(S1)에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.98보다 작을 수 있다. 곡률 반경이 절대 값인 경우, 바람직하게, 상기 비는 1:0.5보다 작고, 더욱 바람직하게 상기 비는 1:0.15보다 작을 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제2 렌즈(112)의 중심두께(T2)는 렌즈부(110) 내에서 두 번째로 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(112)의 중심두께는 제3 렌즈(113)의 중심두께보다 작을 수 있다.
실시예로, 제2 렌즈(112)의 중심두께(T2)와 제1 렌즈(111)의 중심두께(T1)의 비는 1:0.1 내지 1:0.75일 수 있다. 상기 비가 1:0.1보다 작은 경우 제작이 어렵고, 1:0.75보다 큰 경우 설계 난이도가 올라가는 한계가 존재한다.
제3 렌즈(113)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제3 렌즈(113)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제3 렌즈(113)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 제3 렌즈(113)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈(113)는 물체측면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 상측면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 제5 면(S5)은 볼록할 수 있고, 제6 면(S6)은 오목할 수 있다.
제5 면(S5) 및 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제5 면(S5) 및 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제3 렌즈(113)의 중심두께(T3)는 렌즈부(110) 내에서 가장 클 수 있다. 예컨대 제3 렌즈(113)의 중심두께는 0.7mm 이상 또는 0.7mm 내지 1.2mm의 범위일 수 있다. 제3 렌즈(113)의 중심두께는 제4 렌즈(114)의 중심두께의 2배 이상이며, 제1 렌즈(111)의 중심두께의 2배 이하일 수 있다.
또한, 제3 렌즈(113)의 물체측면인 제5 면(S5)에서 곡률 반경과 제1 렌즈(111)의 물체측면인 제1 면(S1)에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.35보다 작을 수 있다. 곡률 반경이 절대 값인 경우, 바람직하게, 상기 비는 1:0.15보다 작고, 더욱 바람직하게 상기 비는 1:0.1보다 작을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 렌즈에 대한 굴절력 및 민감도가 저하되어 큰 해상력 저하를 억제할 수 있다.
제4 렌즈(114)는 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제4 렌즈(114)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제4 렌즈(114)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제4 렌즈(114)는 물체측면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 상측면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 제7 면(S7)은 볼록할 수 있고, 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 즉, 제4 렌즈(114)는 상측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제7 면(S7) 및 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제7 면(S7) 및 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다.
또한, 제8 면(S8)은 변곡점을 가질 수 있다. 예컨대, 제8 면(S8)의 변곡점은 광축으로부터 1mm이상 이격될 수 있다. 그리고 제8 면(S8)의 변곡점은 제9 면(S9)의 변곡점보다 광축으로부터 인접하게 배치될 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제4 렌즈(114)의 중심두께(T4)는 제1 렌즈(111)의 중심두께보다 작을 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(114)의 중심두께(T4)는 렌즈부(110)에서 가장 작을 수 있다.
그리고 절대 값을 취할 경우, 제4 렌즈(114)의 제8 면(S8)의 곡률 반경은 렌즈부(110)에서 제1 면(S1)을 제외하고 가장 클 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(114)의 제8 면(S8)의 곡률 반경은 렌즈부(110)에서 제1 렌즈(111)를 제외하고, 즉 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 클 수 있다.
제5 렌즈(115)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5 렌즈(115)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제5 렌즈(115)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제5 렌즈(115)는 물체측면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 상측면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 제9 면(S9)은 오목할 수 있고, 제9 면(S9)은 볼록할 수 있다. 제9 면(S9) 및 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제9 면(S9) 및 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다. 또한, 제9 면(S9)은 변곡점을 가질 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제5 렌즈(115)의 중심두께(T5)는 제2 렌즈(112)의 중심두께(T2)보다 작을 수 있다. 또한, 제5 렌즈(115)의 중심두께(T5)는 제1 렌즈(111)의 중심두께(T1)보다 클 수 있다.
광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 조리개(ST)는 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 조리개(ST)는 제2 렌즈(112)와 제3 렌즈(113) 사이의 둘레에 배치되거나, 제1, 2 렌즈(111, 112) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 조리개(ST)는 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 물체측면 또는 상측면의 둘레 면이 조리개 역할을 할 수 있다. 조리개(ST)는 입사되는 광량 조절하는 역할일 수 있다.
필터(192)는 렌즈부(110) 및 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 필터(192)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터(192)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 필터(192)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(190)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 필터(192)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다.
이미지 센서(190)는 필터(192) 또는 마지막 렌즈를 통과한 광을 감지하고 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(190)는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 이미지 센서(190)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 곡률 굴절률 아베수
제1 렌즈 제1 면 -250.0000 0.4343 -0.004 1.5368 55.6762
제2 면 -9.9977 0.0500 -0.100023
제2 렌즈 제3 면 2.8519 0.7735 0.350645 1.5368 55.6762
제4 면 18.2922 0.8437 0.0546681
제3 렌즈 제5 면 -10.0095 0.7802 -0.099905 1.6689 20.3611
제6 면 7.1983 1.6000 0.138921
제4 렌즈 제7 면 -4.0288 0.3500 -0.24821 1.5368 55.6762
제8 면 -39.1660 0.7500 -0.025532
제5 렌즈 제9 면 25.1156 0.5483 0.0395014 1.6689 20.3611
제10 면 -16.1782 - -0.061812
물체측면이 두께이고, 상측면이 다음 부재와의 간격을 의미한다.
항목 일 실시예
TTL 10.7000
EFL 12.2144
BFL 4.5700
ImgH 2.0510
f1 19.3880
f2 6.1858
f3 -6.1476
f4 -8.3950
f5 14.8337
Fno 3.7816
HFOV 9.45
표 1은 일 실시예에 따른 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)의 곡률 반경, 각 렌즈의 중심두께(mm)(thickness), 각 렌즈 사이의 거리(mm)(distance), 곡률(Curvature), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number)에 대한 것이다.또한, 표 2는 일 실시예에 따른 광학계의 TTL(Total track length), EFL(Effective Focal Length), BFL(Back focus length) 및 렌즈의 초점 거리(focal length) 등에 대한 것이다.
그리고, 전체 렌즈부의 F 넘버는 3 이상 예컨대, 3.7816이다. 카메라 모듈에서 바라본 각도(HFOV)는 20도 이하 예컨대, 8도 내지 15도의 범위일 수 있다. 여기서, 카메라 모듈에서 바라본 각도(HFOV)는 반화각을 의미한다. 이에, 카메라 모듈에서 화각의 1/2배일 수 있다.
표 1을 참조하면, 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 굴절률은 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 굴절률은 제3 렌즈(113) 및 제5 렌즈(115)의 굴절률보다 작을 수 있다.
제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 아베수는 50 이상이며, 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 아베수는 제3 렌즈(113)의 아베수보다 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(113)의 아베수는 50미만이며, 제5 렌즈(115)의 아베수와 동일할 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 제1 렌즈(111)의 초점 거리(f1)보다 작을 수 있다. 또한, 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 제2 렌즈(112)의 초점 거리(f2)보다 클 수 있다.
[수학식 1]
7<EFL < 40
수학식 1에서 EFL은 광학계의 유효 초점 거리(mm)(Effective Focal Length)를 의미한다. 자세하게, 광학계의 EFL은 8<EFL< 30일 수 있다. 더욱 자세하게는, 광학계의 EFL은 9<EFL< 26일 수 있다. 이로써, 광학계는 망원 또는 텔레(tele) 렌즈부를 가짐으로써 모바일 단말기 등의 전자 장치에 적용될 수 있다.
[수학식 2]
L1S1/L1S2 < 1
수학식 2에서 L1S1은 제1 렌즈(111)의 물체측인 제1 면(S1)의 유효경 크기(clear aperture)(mm)를 의미하고, L1S2는 제1 렌즈(111)의 상측면인 제2 면(S2)의 유효경의 크기(clear aperture)(mm)를 의미한다. 자세하게, L1S1/L1S2은 0.5 <L1S1/L1S2 < 1을 만족할 수 있다. 더욱 자세하게는, L1S1/L1S2은 0.9 <L1S1/L1S2 < 1을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
R_L1/R_L3 < 0.98
수학식 3에서 R_L1은 제1 렌즈(111)의 물체측면(제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미하고, R_L3은 제2 렌즈(112)의 물체측면(제3 면(S3))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 자세하게, 곡률 반경이 절대값인 경우, R_L1, R_L3은 0< R_L1/R_L3 < 0.1일 수 있다. 이로써, 제1 렌즈에 대한 굴절력 및 민감도가 저하되어 큰 해상력 저하를 억제할 수 있다.
[수학식 4]
R_L5/R_L1 < 0.35
수학식 4에서 R_L5은 제3 렌즈(113)의 물체측면(제5 면(S5))의 곡률 반경(mm)을 의미하고, R_L1은 제1 렌즈(111)의 물체측면(제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 자세하게, 곡률 반경이 절대값인 경우, R_L1, R_L5은 0< R_L5/R_L1 < 0.3일 수 있다. 더욱 자세하게, R_L1, R_L5은 0< R_L5/R_L1 < 0.28일 수 있다. 나아가, 곡률 반경이 절대값이 아닌 경우, R_L1, R_L5은 -1< R_L5/R_L1일 수 있다. 더욱 자세하게, R_L1, R_L5은 -0..5< R_L5/R_L1일 수 있다. 상기 비를 벗어나는 경우, 제1 렌즈의 물체측면의 곡률 반경이 작아짐에 따라 굴절력(파워) 및 민감도 상승에 따라 광학 성능 저하가 발생하는 문제점이 존재한다.
[수학식 5]
0.1 < TH_L1/TH_L2 < 1
수학식 4에서 TH_L1은 제1 렌즈(111)의 중심두께(mm)를 의미하고, TH_L2는 제2 렌즈(112)의 중심두께(mm)를 의미한다. 자세하게, TH_L1, TH_L2는 0.13 < TH_L1/TH_L2 < 0.6일 수 있다. 상기 비가 0.1 미만일 경우 제작이 어렵고, 상기 비가 1보다 큰 경우 제1 렌즈 굴절력 상승으로 성능 구현이 어려운 문제가 존재한다.
[수학식 6]
|f1| >|f2| + |f3|
수학식 6에서 f1은 제1 렌즈(111)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(112)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미한다. 그리고, f3은 제3 렌즈(113)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미한다. 상기 비를 불만족하는 경우 제1 렌즈 굴절력에 대한 광학 성능 변화가 커지는 문제점ㅇ ㅣ존재한다.
[수학식 7]
2< BFL/ImgH< 7
수학식 7에서 BFL(Back focus length)은 복수의 렌즈 중 이미지 센서(190)와 최인접한 렌즈의 상측면에서 이미지 센서(190)까지의 광축방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, ImgH는 이미지 센서(190)의 유효 영역의 대각 방향 길이(mm)의 1/2 값을 의미한다. 즉, ImgH는 이미지 센서(190)의 상면의 광축에서 필드(field) 영역까지의 수직 방향 거리(mm)를 의미한다. 자세하게, BFL/ImgH는 2.2< BFL/ImgH< 5일 수 있다. 그리고 상기 비가 2보다 작은 경우 렌즈 배럴 길이에 따라 광학 성능 구현이 어려운 문제가 존재하고, 상기 비가 7보다 큰 경우 렌즈의 두께가 얇아져 제작이 어려운 문제가 존재한다.
[수학식 8]
0.35 < BFL/EFL < 0.75
수학식 8에서 BFL(Back focus length)은 복수의 렌즈 중 이미지 센서(190)와 가장 인접한 렌즈의 상측면에서 이미지 센서(190)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, EFL은 광학계의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다. 자세하게, BFL/EFL은 0.36 < BFL/EFL < 0.60일 수 있다. 상기 비가 0.35보다 작은 경우 렌즈 배럴 길이가 증가하여 성능 구현이 어려워지고, 상기 비가 0.75보다 큰 경우 텔레 또는 망원 카메라 기능이 아닌 문제가 존재한다.
[수학식 9]
1.5 < TTL/BFL < 2.5
수학식 9에서 TTL(Total track length)은 복수의 렌즈 중 물체측과 최인접한 렌즈(제1 렌즈(111))의 물체측면(제1 면(S1))으로부터 이미지 센서(190)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, BFL(Back focus length)은 복수의 렌즈 중 이미지 센서(190)와 최인접한 렌즈의 상측면에서 이미지 센서(190)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 자세하게, TTL/BFL 는 1.7< TTL/BFL < 2.4일 수 있다. 상기 비가 1.5보다 작은 경우 설계 민감도 상승하는 문제가 존재하고, 상기 비가 2.5보다 큰 경우 렌즈 배럴 크기 증가로 성능 구현이 저하되는 문제가 존재한다.
[수학식 10]
0.75 < DL2/TTL < 0.98
수학식 10에서 DL2는 복수의 렌즈 중 물체측과 두번째로 인접한 렌즈(제2 렌즈(112))의 물체측 제3 면(S3)으로부터 이미지 센서(190)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 복수의 렌즈 중 물체측과 가장 인접한 렌즈(제1 렌즈(111))의 물체측면(제1 면(S1))으로부터 이미지 센서(190)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 자세하게, DL2/TTL 는 0.85 < DL2/TTL < 0.96을 만족할 수 있다. 상기 비가 0.75보다 작은 경우 설계 민감도가 증가하고 상기 비가 0.98보다 큰 경우 렌즈부 길이에 따른 성능 구현이 어려운 문제가 존재한다.
또한, 광학계가 제1 실시예와 같이 5매의 렌즈를 포함할 경우, 하기 수학식 10 내지 수학식 14을 더 만족할 수 있다.
[수학식 11]
|f4| < |f5|< |f1|
수학식 11에서 f1은 제1 렌즈(111)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(112)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f4은 제4 렌즈(114)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 이러한 구성에 의해, 제1 렌즈의 굴절력 상승에도 원하는 성능 구현이 이루어질 수 있다.
[수학식 12]
1<TH_L1/d12 <10
수학식 12에서 TH_L1은 제1 렌즈(111)의 중심두께(mm)를 의미하고, d12는 제1 렌즈(111)와 제2 렌즈(112)사이의 광축(Lz)방향 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, TH_L1/d12는 4<TH_L1/d12 <9.1일 수 있다. 상기 비가 1보다 작은 경우 민감도 상승으로 성능 구현이 어려워지고, 상기 비가 10보다 큰 경우 제1 렌즈의 두께로 인한 성능 구현이 어려워지는 문제가 존재한다.
[수학식 13]
0.5 <f1/EFL < 2
수학식 13에서 f1은 제1 렌즈(111)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, EFL은 광학계의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다. 자세하게, f1/EFL 는 0.7 <f1/EFL < 1.7일 수 있다. 더욱 자세하게 f1/EFL 는 1.2 <f1/EFL < 1.6일 수 있다. 상기 비가 0.5보다 작으면 제1 렌즈 굴절력에 따른 성능 저하가 존재하고, 상기 비가 2보다 크면 굴절력 분산으로 다른 렌즈의 민감도가 증가하는 문제가 존재한다.
실시예에 따른 광학계는 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 수 있다. 또한, 광학계에서 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)는 원형 형상일 수 있다. 또는, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈는 적어도 일부가 비원형 형상으로, 예컨대 플랫한 측면부를 갖는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 광학계는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
또한, 광학계가 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능할 수 있다. 자세하게, 광학계는 후술하는 바와 같이 광학부재(예로, 프리즘)를 포함하여 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
수학식 일 실시예
수학식 1 7 < EFL < 40 만족
수학식 2 L1S1/L1S2 < 1 만족
수학식 3 R_L1/R_L3 < 0.98 만족
수학식 4 R_L5/R_L1 < 0.35 만족
수학식 5 0.1 < TH_L1/TH_L2 < 1 만족
수학식 6 |f1| > |f2| + |f3| 만족
수학식 7 2< BFL/ImgH< 7 만족
수학식 8 0.35 < BFL/EFL < 0.75 만족
수학식 9 1.5 < TTL/BFL < 2.5 만족
수학식 10 0.75 < DL2/TTL < 0.98 만족
수학식 11 |f4| < |f5|< |f1| 만족
수학식 12 1<TH_L1/d12 <10 만족
수학식 13 0.5 <f1/EFL < 2 만족
표 3은 상술한 수학식들에 대한 실시예의 광학계의 결과값이다. 표 3를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학계는 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하는 것을 알 수 있다.예를 들어, 렌즈부(110)의 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115) 중 적어도 하나 또는 둘 이상은 제2 방향(X축 방향) 또는 휴대용 기기의 두께 방향에 수직한 방향의 길이와 제1 방향(Y축 방향) 또는 휴대용 기기의 두께 방향의 길이가 다를 수 있다. 예를 들면, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈(111, 112, 113, 114) 중 적어도 하나 또는 모두는 제2 방향(X축 방향)의 길이가 제1 방향(Y축 방향)의 길이보다 작을 수 있다. 제1 렌즈군의 렌즈(111, 112, 113)들은 제2 방향(Y축 방향) 방향의 길이가 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작을 수 있다. 여기서, 각 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)의 길이는 유효경 또는 유효영역의 길이이다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)은 광이 투과되는 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 면 내지 제10 면(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10) 각각은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다.
실시예로, 광학계(10A)에서 제1 렌즈(111)의 상측면인 제2 면(S2)보다 유효경의 크기가 큰 적어도 하나의 렌즈면이 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 렌즈(111)의 제2 면(S2)의 유효경이 광학계 내에서 가장 클 수 있다.
그리고 제1 렌즈(111)의 물체측면인 제1 면(S1)보다 유효경의 크기가 큰 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115)의 렌즈면이 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)의 유효경이 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115)의 렌즈면보다 클 수 있다.
그리고 광축(Lz)을 따라 제2 면(S2), 제1 면(S1), 제3 면(S3), 제4 면(S4), 제5 면(S5), 제10 면(S10), 제9 면 (S9), 제8 면(S8), 제6 면(S6) 및 제7 면(S7)은 순차로 유효경이 감소할 수 있다.
제2 렌즈(112)의 유효경의 크기는 제1 렌즈(111)의 유효경의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(112)의 물체측면인 제3 면(S3), 상측면인 제4 면(S4)은 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)보다 작은 유효경을 가질 수 있다. 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 제1 면 내지 제8 면(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8) 중 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 다음으로 클 수 있다.
또한, 제4 면(S4)의 유효경의 크기는 제1 면 내지 제8 면(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8) 중 제1 내지 제3 면(S1 내지 S3) 다음으로 클 수 있다. 즉, 유효경의 크기는 S2>S1>S3>S4의 순일 수 있다. 또한, 유효 면적의 크기는 S2>S1>S3>S4일 수 있다.
나아가, 제3 렌즈(113)의 제5 면(S5) 및 제6 면(S6)은 제1 렌즈(111)와 제2 렌즈(112)의 각 면의 유효경보다 작을 수 있다. 그리고 제5 면(S5)의 유효경은 제6 면(S6)의 유효경보다 클 수 있다.
또한, 실시예로 제1 렌즈(111)의 물체측면인 제1 면(S1)에서 유효경과 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115)에서 물체측면 또는 상측면에서 유효경 간의 비가 1:0.6 내지 1:1일 수 있다.
또한, 제3 렌즈(113)의 굴절력 크기는 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112), 제4 렌즈(114) 및 제5 렌즈(115) 중 어느 하나의 렌즈의 굴저력 크기보다 클 수 있다. 즉, 제3 렌즈(113)의 굴절력 크기는 광학계에서 가장 클 수 있다.
예컨대, 광학계(10A)에서 각 렌즈의 굴절력 크기는, 제3 렌즈(113), 제2 렌즈(112), 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115) 및 제1 렌즈(111) 순으로 감소할 수 있다. 이때, 제2 렌즈(112)의 굴절력 크기는 제3 렌즈(113)의 굴절력 크기 이하일 수 있다. 이 때, 굴절력 크기는 절대값일 수 있다.
또한, 제2 렌즈(112)의 굴절력 크기는 제3 렌즈(113)의 굴절력 크기 이하이고, 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115) 및 제1 렌즈(111) 중 어느 하나의 렌즈의 굴절력 크기보다 클 수 있다.
나아가, 실시예로, 광학계(10A)에서 각 렌즈의 초점 거리의 크기는 제3 렌즈(113), 제2 렌즈(112), 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115) 및 제1 렌즈(111) 순으로 증가할 수 있다. 이 때, 초점 거리의 크기는 절대값일 수 있다.
나아가, 제2 렌즈(112)의 초점 거리의 크기는 제3 렌즈(113)의 초점 거리의 크기보다 작고, 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115) 및 제1 렌즈(111) 중 어느 하나의 렌즈의 초점 거리의 크기보다 작을 수 있다.
그리고 제2 렌즈(112)의 물체측면인 제3 면(S3)의 곡률 반경이 제1 렌즈(111) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 작을 수 있다.
또한, 제4 렌즈(114)의 상측면인 제8 면(S8)의 곡률 반경이 제2 렌즈(112) 내지 제5 렌즈(115) 중 가장 클 수 있다. 즉, 제3 면(S3) 내지 제10 면(S10) 중 제8 면(S8)이 곡률 반경이 가장 클 수 있다.
실시예로, 제3 렌즈(113)와 제4 렌즈(114) 간의 이격 거리(상술한 '간격'에 대응)는 광학계에서 인접한 렌즈 간의 이격 거리 중 가장 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(113)와 제4 렌즈(114) 간의 이격 거리는 제2 렌즈(112)와 제3 렌즈 (113) 간의 이격 거리보다 클 수 있다. 그리고 제2 렌즈(112)와 제3 렌즈(113) 간의 이격 거리는 제4 렌즈(114)와 제5 렌즈(115) 간의 이격 거리 또는 제1 렌즈(111)와 제2 렌즈(112) 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
또한, 제1 렌즈(111) 및 제2 렌즈(112) 간의 이격 거리와 제3 렌즈(113) 및 제4 렌즈(114) 간의 이격 거리의 비는 1:35보다 작을 수 있다. 상기 비가 1:35보다 더 큰 경우에 제3 렌즈(113) 및 제4 렌즈(114) 간의 이격 거리로 인해 플레어 발생 가능성이 커지는 문제가 존재한다.
나아가, 상술한 바와 같이 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 아베수는 50 이상이며, 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112) 및 제4 렌즈(114)의 아베수는 제3 렌즈(113)의 아베수보다 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(113)의 아베수는 50미만이며, 제5 렌즈(115)의 아베수와 동일할 수 있다.
이때, 제1 렌즈(111)의 아베수와 제5 렌즈(115)의 아베수 간의 비는 1:0.3 내지 1:0.5일 수 있다. 이에, 제1 렌즈(111) 대비 제5 렌즈(115)는 고굴절이 이루어질 수 있다. 이에, 광의 고굴절로 상이 용이하게 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다. 도 4와 같이, 실시예에 따른 광학계는 구면수차가 파장에 관계없이 -0.08mm 내지 0.08mm이내에 있음을 알 수 있고, 비점수차가 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있으며, 왜곡수차가 -0.05mm 내지 0.05mm 이내에 있음을 알 수 있다.
도 5는 변형예에 따른 광학계의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 변형예에 따른 광학계(10B)는 광학부재(OM), 렌즈부(110), 필터(192) 및 이미지 센서(190)를 포함할 수 있다. 이하 설명하는 내용을 제외하고 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
광학부재(OM)는 렌즈부(110)의 전단에 배치될 수 있다. 그리고 렌즈부(110)의 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)는 광축(제3 방향, Lz)을 따라 순차적으로 배치될 수 있으며, 물체의 영상 정보에 해당하는 광은 광학부재(OM)에서 반사되어 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115), 필터(192)를 순차적으로 통과하여 이미지 센서(190)에 입사될 수 있다. 이미지 센서(190)와 필터(192)는 렌즈부(110)의 제5 렌즈(115)의 측부에 위치할 수 있다.
나아가, 변형예로 이미지 센서(190)의 전단에 반사부재가 더 배치되어 광축과 다른 방향으로 광 경로가 변경되어 이미지 센서(190)가 광축과 다른 방향 또는 위치에 배치될 수도 있다. 예컨대, 상술한 광학부재와 동일한 형상의 광학부재가 렌즈부 내 또는 렌즈부 후단, 필터부 후단에 배치될 수 있다.
광학부재(OM)는 외부에서 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 변경할 수 있다. 광학부재(OM)는 반사부재(예로, 미러(mirror)) 또는 프리즘과 같이 광의 경로를 변경하는 부재로 이루어질 수 있다. 예컨대 광학부재(OM)는 입사된 광(Lx)을 직각으로 렌즈부(110)의 광축(Lz) 방향으로 반사할 수 있다.
광학부재(OM)는 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115)들보다 물체측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 광학계는 물체측(object side)에서 상측(image side)으로 순차적으로 배치되는 광학부재(OM), 복수의 렌즈(111, 112, 113, 114, 115), 필터(192) 및 이미지 센서(190)를 포함할 수 있다. 광학부재(OM) 및 렌즈부(110)는 광축(Z축 방향)을 따라 나란히 배치될 수 있다.
광학부재(OM)는 상술한 바와 같이 제1 엑추에이터에서 적어도 하나 또는 둘 이상의 구동부에 의해 제1 방향(X축 방향)을 중심으로 회전, 제2 방향(Y축 방향)을 중심으로 회전 또는/및 제3 방향(Z축 방향) 또는 광축(Lz) 방향의 기준으로 회전될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 광학계는 카메라의 두께를 감소시킬 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 이는 후술하는 광학계도 폴디드 카메라에 모두 적용할 수 있다.
또한, 광학계는 상술한 광학부재(OM)를 통해 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 카메라 모듈을 포함하는 전자 기기가 보다 얇게 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 광학계(10B)에서 광학부재(OM)는 상술한 바와 같이 프리즘(PR) 또는 미러(MR)일 수 있고, 광 경로의 변경을 위해 광축에 경사진 경사면(IS)을 포함할 수 있다. 경사면(IS)은 입사되는 광(Lx)을 반사하여 입사된 광의 경로를 광축 방향(Z축 방향)으로 변경할 수 있다.
광을 반사하는 경사면(IS)은 광축(Z축 방향)에 대해 수직이 아닌 각도로 기울어질 수 있다. 예컨대, 경사면(IS)은 광축(Z축 방향)과 소정의 경사각을 이룰 수 있다.
또한, 실시예로, 광학부재(OM)가 프리즘(PR)인 경우 광학부재(OM)는 경사면(IS)과 접하는 제1 광학투과면(TS1) 및 제2 광학투과면(TS2)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 광학투과면(TS1) 및 제2 광학투과면(TS2)은 광축에 대해 나란히 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 광학투과면(TS1)은 광축 또는 제3 방향(Z축 방향)에 대해 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 제1 광학투과면(TS1)은 광축(Z축 방향)에 대해 나란한 입사면을 가질 수 있다.
그리고 제2 광학투과면(TS2)은 광축(Z축 방향)에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 광학투과면(TS2)은 렌즈부(110)와 나란히 배치될 수 있다.
이에, 광 경로를 기준으로 제1 광학투과면(TS1), 경사면(IS), 제2 광학투과면(TS2) 및 렌즈부(110)가 순차로 배치될 수 있다. 예컨대, 광축이 광 경로를 기준으로 보는 경우, 광축을 따라 제1 광학투과면(TS1), 경사면(IS), 제2 광학투과면(TS2) 및 렌즈부(110)가 순차로 배치될 수 있다. 또한, 경사면(IS)은 광축의 방향을 변경할 수 있다. 예컨대, 광학부재(OM))는 입사된 광(Lx)을 직각으로 렌즈부(110)의 광축(Lz) 방향으로 반사할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면 경사면의 유효경(clear aperture)의 크기는 상기 제1 렌즈의 물체측면의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 광학계는 소형화를 제공함과 동시에 개선된 광학 특성을 제공할 수 있다.
이하 상술한 바와 같이, 렌즈부(110), 필터(192) 및 이미지 센서(190)에 대한 설명은 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계의 단면도이고, 도 7은 다른 실시예에 따른 광학계의 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 546nm에 대한 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 546nm에 대한 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
다른 실시예에 따른 광학계(10C)는 물체측으로부터 상측 방향으로 광축(Lz)을 따라 순차적으로 배치되는 렌즈부(210)를 포함하며, 렌즈부(210)는 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212), 제3 렌즈(213), 제4 렌즈(214), 및 제5 렌즈(215)를 포함할 수 있다. 후술하는 내용을 제외하고 상술한 광학계 및 그 구성요소에 대한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)은 광축(Lz)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 렌즈(211)는 복수의 렌즈(211, 212, 213, 214, 215) 중 물체에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 제5 렌즈(215)는 필터(292) 또는 이미지 센서(290)에 가장 인접하게 배치될 수 있다.
그리고 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211 내지 215) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 각 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 비유효 영역은 유효 영역의 일부 또는 둘레에 배치될 수 있다. 비유효 영역은 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 비유효 영역은 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 비유효 영역은 각 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)를 수용하는 배럴(미도시)등에 고정되는 영역일 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)는 광축(Lz)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 렌즈 내지 제3 렌즈(211, 212, 213)는 제1 렌즈군으로 조합될 수 있고, 제4 렌즈 및 제5 렌즈(214, 215)는 제2 렌즈군으로 조합될 수 있다. 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이의 간격(또는 에어 갭 또는 이격 거리)은 각 그룹 내의 렌즈들 간격보다 클 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(214)는 제3 렌즈(213)로부터 에어 갭을 가지며, 제4 렌즈(214)와 제3 렌즈(213) 간의 에어 갭은 제1, 2, 3 렌즈(211, 212, 213)들 사이의 간격보다 클 수 있다. 또한, 제4 렌즈(214)와 제3 렌즈(213) 간의 에어 갭은 제4, 5 렌즈(214, 215) 사이의 에어갭 또는 간격보다 클 수 있다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215) 각각은 광축(Lz)을 따라 각각 물체측면(S21, S23, S25, S27, S29)과 상측면(S22, S24, S26, S28, S210)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈(211)는 물체측면(S21) 및 상측면(S22)을 포함하고, 제2 렌즈(212)는 물체측면(S23) 및 상측면(S24)을 포함하고, 제3 렌즈(213)는 물체측면(S25) 및 상측면(S26)을 포함하고, 제4 렌즈(214)는 물체측면(S27) 및 상측면(S28)을 포함하고, 제5 렌즈(215)는 물체측면(S29) 및 상측면(S210)을 포함할 수 있다.
실시예로, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)는 양 또는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 나아가, 본 명세서에서, 실시예로, 제1 렌즈(211)는 양의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈(212)는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제3 렌즈(213) 내지 제4 렌즈(214)는 양 또는 음의 굴절력을 갖고, 제5 렌즈(215)는 양의 굴절력을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(212), 제3 렌즈(213) 및 제4 렌즈(214)의 굴절력을 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈(211)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1 렌즈(211)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일예로, 제1 렌즈(211)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제1 렌즈(211)는 물체측면으로 정의되는 제1 면(S21) 및 상측면으로 정의되는 제2 면(S22)을 포함할 수 있다. 제1 면(S21)은 오목할 수 있고, 제2 면(S22)은 볼록할 수 있다. 즉, 제1 렌즈(211)는 상측 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제1 면(S21) 및 제2 면(S22)중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제1 면(S21) 및 제2 면(S22)은 모두 비구면일 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제1 렌즈(211)의 중심두께(T21)는 제4 렌즈(214)의 중심두께(T24)보다 크고 제5 렌즈(215)의 중심두께(T25)보다 작을 수 있다. 예들 들면, 제1 렌즈(211)의 중심두께는 1mm 미만이며, 제2 렌즈(212)의 중심두께의 0.5배보다 클 수 있다.
그리고 제1 렌즈(211)에서 물체측면인 제1 면(S21)의 유효경이 상측면인 제2 면(S22)의 유효경보다 작을 수 있다. 즉, 제2 면(S22)의 유효경이 제1 면(S21)의 유효경보다 클 수 있다.
나아가, 제1 렌즈(211)의 제2 면(S22)의 유효경은 제1 렌즈(211) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 클 수 있다. 이에 따라, 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21)은 제2 면(S22)을 제외하고 제1 렌즈(211) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 클 수 있다. 즉, 제1 면(S21)은 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 클 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21)의 곡률 반경은 제2 면(S22)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 예컨대 제2 면(S22)의 곡률 반경의 20배 이상일 수 있다. 나아가, 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21)의 곡률 반경은 절대값으로 렌즈부(210)에서 가장 클 수 있다.
또한, 곡률 반경이 절대 값인 경우, 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21)의 곡률 반경은 제1 렌즈(211) 내지 제5 렌즈(215)의 제1 면 이외의 2개의 면을 합한 것보다 클 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 제1 면(S21)에 대한 코팅이 균일하게 이루어질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(211)에 대한 굴절력이 제2 렌즈(212) 등으로 분산되어 민감도가 저하될 수 있다. 즉, 제1 렌즈(211) 및 제2 렌즈(212)에 의한 큰 해상력 저하가 억제될 수 있다.
제2 렌즈(212)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2 렌즈(212)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 렌즈(212)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제2 렌즈(212)는 물체측면으로 정의되는 제3 면(S23) 및 상측면으로 정의되는 제4 면(S24)을 포함할 수 있다. 제3 면(S23)은 오목할 수 있고, 제4 면(S24)은 오목할 수 있다. 즉, 제2 렌즈(212)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제3 면(S23) 및 제4 면(S24) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제3 면(S23) 및 제4 면(S24)은 모두 비구면일 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제2 렌즈(212)의 제3 면(S23)의 곡률 반경은 제4 면(S24)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 제4 면(S24)의 곡률 반경의 0.5배 이하일 수 있다. 제3 면(S23)의 곡률 반경은 렌즈부(210)에서 가장 작을 수 있다.
곡률 반경이 절대 값인 경우, 제4 면(S24)의 곡률 반경은 제3 렌즈(213)의 물체측면인 제5 면(S25)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 또한, 곡률 반경이 절대 값인 경우, 제2 렌즈(212)의 제4 면(S24)의 곡률 반경은 제3 면(S23), 제5면(S25) 및 제6 면(S26)의 곡률 반경보다 크고, 제8 면(S28)의 곡률 반경보다 작을 수 있다.
또한, 제2 렌즈(212)의 물체측면인 제3 면(S23)에서 곡률 반경과 제1 렌즈(211)의 물체측면인 제1 면(S21)에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.98보다 작을 수 있다. 곡률 반경이 절대 값인 경우, 바람직하게, 상기 비는 1:0.5보다 작고, 더욱 바람직하게 상기 비는 1:0.15보다 작을 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제2 렌즈(212)의 중심두께(T22)는 렌즈부(210) 내에서 가장 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈(212)의 중심두께(T22)는 제3 렌즈(213)의 중심두께보다 크며, 제3 렌즈(214)의 중심두께(T23)는 제2 렌즈(212) 이외의 렌즈의 중심두께보다 클 수 있다.
실시예로, 제2 렌즈(212)의 중심두께(T22)와 제1 렌즈(211)의 중심두께(T21)의 비는 1:0.1 내지 1:0.75일 수 있다. 상기 비가 1:0.1보다 작은 경우 제작이 어렵고, 1:0.75보다 큰 경우 설계 난이도가 올라가는 한계가 존재한다.
제3 렌즈(213)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제3 렌즈(213)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제3 렌즈(213)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 제3 렌즈(213)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
제3 렌즈(213)는 물체측면으로 정의되는 제5 면(S25) 및 상측면으로 정의되는 제6 면(S26)을 포함할 수 있다. 제5 면(S25)은 볼록할 수 있고, 제6 면(S26)은 오목할 수 있다.
제5 면(S25) 및 제6 면(S26) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제5 면(S25) 및 제6 면(S26)은 모두 비구면일 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제3 렌즈(213)의 중심두께(T23)는 렌즈부(210) 내에서 두번째로 클 수 있다. 예컨대 제3 렌즈(213)의 중심두께는 0.7mm 이상 또는 0.7mm 내지 1.2mm의 범위일 수 있다. 제3 렌즈(213)의 중심두께는 제4 렌즈(214)의 중심두께의 2배 이상이며, 제1 렌즈(211)의 중심두께의 2배 이하일 수 있다.
또한, 제3 렌즈(213)의 물체측면인 제5 면(S25)에서 곡률 반경과 제1 렌즈(211)의 물체측면인 제1 면(S21)에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.35보다 작을 수 있다. 곡률 반경이 절대 값인 경우, 바람직하게, 상기 비는 1:0.15보다 작고, 더욱 바람직하게 상기 비는 1:0.1보다 작을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 렌즈에 대한 굴절력 및 민감도가 저하되어 큰 해상력 저하를 억제할 수 있다.
제4 렌즈(214)는 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제4 렌즈(214)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제4 렌즈(214)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제4 렌즈(214)는 물체측면으로 정의되는 제7 면(S27) 및 상측면으로 정의되는 제8 면(S28)을 포함할 수 있다. 제7 면(S27)은 볼록할 수 있고, 제8 면(S28)은 오목할 수 있다.
또한, 제7 면(S27) 및 제8 면(S28) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제7 면(S27) 및 제8 면(S28)은 모두 비구면일 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제4 렌즈(214)의 중심두께(T24)는 제1 렌즈(211)의 중심두께(T21)보다 작을 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(214)의 중심두께(T24)는 렌즈부(210)에서 가장 작을 수 있다.
그리고 절대 값을 취할 경우, 제4 렌즈(214)의 제8 면(S28)의 곡률 반경은 렌즈부(210)에서 제1 면(S21)을 제외하고 가장 클 수 있다. 예컨대, 제4 렌즈(214)의 제8 면(S28)의 곡률 반경은 렌즈부(210)에서 제1 렌즈(211)를 제외하고, 즉 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 클 수 있다.
제5 렌즈(215)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5 렌즈(215)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 제5 렌즈(215)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
제5 렌즈(215)는 물체측면으로 정의되는 제9 면(S29) 및 상측면으로 정의되는 제10 면(S210)을 포함할 수 있다. 제9 면(S29)은 오목할 수 있고, 제9 면(S29)은 볼록할 수 있다. 제9 면(S29) 및 제10 면(S210) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 제9 면(S29) 및 제10 면(S210)은 모두 비구면일 수 있다. 또한, 제9 면(S29)은 변곡점을 가질 수 있다.
광축(Lz) 상에서 제5 렌즈(215)의 중심두께(T25)는 제2 렌즈(212)의 중심두께(T22) 또는 제3 렌즈(213)의 중심두께(T23)보다 작을 수 있다. 또한, 제5 렌즈(215)의 중심두께(T25)는 제1 렌즈(211)의 중심두께(T21)보다 클 수 있다.
광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 조리개(ST)는 복수의 렌즈(211, 212, 213, 214, 215) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 조리개(ST)는 제2 렌즈(212)와 제3 렌즈(213) 사이의 둘레에 배치되거나, 제1, 2 렌즈(211, 212) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 조리개(ST)는 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 물체측면 또는 상측면의 둘레 면이 조리개 역할을 할 수 있다. 조리개(ST)는 입사되는 광량 조절하는 역할일 수 있다.
필터(292)는 렌즈부(210) 및 이미지 센서(290) 사이에 배치될 수 있다. 필터(292)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터(292)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 필터(292)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(290)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 필터(292)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다.
이미지 센서(290)는 필터(292) 또는 마지막 렌즈를 통과한 광을 감지하고 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(290)는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 이미지 센서(290)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 곡률 굴절률 아베수
제1 렌즈 제1 면 219.5152 0.4526 0.0045555 1.5368 55.6762
제2 면 -10.4455 0.0500 -0.095735
제2 렌즈 제3 면 2.9312 0.8335 0.3411545 1.5368 55.6762
제4 면 19.6410 0.7880 0.050914
제3 렌즈 제5 면 -10.2580 0.8108 -0.097485 1.6689 20.3611
제6 면 7.1311 1.6000 0.1402303
제4 렌즈 제7 면 -4.7656 0.3500 -0.209838 1.5368 55.6762
제8 면 54.1320 0.7500 0.0184734
제5 렌즈 제9 면 10.4102 0.4952 0.0960598 1.6689 20.3611
제10 면 -97.8236 - -0.010222
물체측면이 두께이고, 상측면이 다음 부재와의 간격을 의미한다.
항목 다른 실시예
TTL 10.7001
EFL 12.2094
BFL 4.5701
ImgH 2.0510
f1 18.5876
f2 6.3085
f3 -6.1732
f4 -8.1425
f5 14.0911
Fno 3.7800
HFOV 9.45
표 4은 다른 실시예에 따른 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)의 곡률 반경, 각 렌즈의 중심두께(mm)(thickness), 각 렌즈 사이의 거리(mm)(distance), 곡률(Curvature), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number)에 대한 것이다.또한, 표 5는 다른 실시예에 따른 광학계의 TTL(Total track length), EFL(Effective Focal Length), BFL(Back focus length) 및 렌즈의 초점 거리(focal length) 등에 대한 것이다.
그리고, 전체 렌즈부의 F 넘버는 3 이상 예컨대, 3.78이다. 카메라 모듈에서 바라본 각도(HFOV)는 20도 이하 예컨대, 8도 내지 15도의 범위일 수 있다. 여기서, 카메라 모듈에서 바라본 각도(HFOV)는 반화각을 의미한다. 이에, 카메라 모듈에서 화각의 1/2배일 수 있다.
표 4을 참조하면, 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 굴절률은 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 굴절률은 제3 렌즈(213) 및 제5 렌즈(215)의 굴절률보다 작을 수 있다.
제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 아베수는 50 이상이며, 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 아베수는 제3 렌즈(213)의 아베수보다 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(213)의 아베수는 50미만이며, 제5 렌즈(215)의 아베수와 동일할 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 제1 렌즈(211)의 초점 거리(f1)보다 작을 수 있다. 또한, 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 제2 렌즈(212)의 초점 거리(f2)보다 클 수 있다.
수학식 다른 실시예
수학식 1 7 < EFL < 40 만족
수학식 2 L1S1/L1S2 < 1 만족
수학식 3 R_L1/R_L3 < 0.98 불만족
수학식 4 R_L5/R_L1 < 0.35 만족
수학식 5 0.1 < TH_L1/TH_L2 < 1 만족
수학식 6 |f1| > |f2| + |f3| 만족
수학식 7 2< BFL/ImgH< 7 만족
수학식 8 0.35 < BFL/EFL < 0.75 만족
수학식 9 1.5 < TTL/BFL < 2.5 만족
수학식 10 0.75 < DL2/TTL < 0.98 만족
수학식 11 |f4| < |f5|< |f1| 만족
수학식 12 1<TH_L1/d12 <10 만족
수학식 13 0.5 <f1/EFL < 2 만족
표 3은 상술한 수학식들에 대한 실시예의 광학계의 결과값이다. 표 3를 참조하면, 다른 실시예에 따른 광학계는 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하는 것을 알 수 있다.또한, 광학계에서 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)는 원형 형상일 수 있다. 또는, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈는 적어도 일부가 비원형 형상으로, 예컨대 플랫한 측면부를 갖는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 광학계는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
또한, 광학계가 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능할 수 있다. 자세하게, 광학계는 후술하는 바와 같이 광학부재(예로, 프리즘)를 포함하여 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
예를 들어, 렌즈부(210)의 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215) 중 적어도 하나 또는 둘 이상은 제2 방향(X축 방향) 또는 휴대용 기기의 두께 방향에 수직한 방향의 길이와 제1 방향(Y축 방향) 또는 휴대용 기기의 두께 방향의 길이가 다를 수 있다. 예를 들면, 제1 렌즈 내지 제4 렌즈(211, 212, 213, 214) 중 적어도 하나 또는 모두는 제2 방향(X축 방향)의 길이가 제1 방향(Y축 방향)의 길이보다 작을 수 있다. 제1 렌즈군의 렌즈(211, 212, 213)들은 제2 방향(Y축 방향) 방향의 길이가 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작을 수 있다. 여기서, 각 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)의 길이는 유효경 또는 유효영역의 길이이다.
제1 렌즈 내지 제5 렌즈(211, 212, 213, 214, 215)은 광이 투과되는 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 면 내지 제10 면(S21, S22, S23, S24, S25, S26, S27, S28, S29, S210) 각각은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다.
실시예로, 광학계(10C)에서 제1 렌즈(211)의 상측면인 제2 면(S22)보다 유효경의 크기가 큰 적어도 하나의 렌즈면이 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 렌즈(211)의 제2 면(S22)의 유효경이 광학계 내에서 가장 클 수 있다.
그리고 제1 렌즈(211)의 물체측면인 제1 면(S21)보다 유효경의 크기가 큰 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215)의 렌즈면이 존재하지 않을 수 있다. 즉, 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21)의 유효경이 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215)의 렌즈면보다 클 수 있다.
그리고 광축(Lz)을 따라 제2 면(S22), 제1 면(S21), 제3 면(S23), 제4 면(S24), 제10 면(S210), 제9 면 (S29), 제5 면(S25), 제8 면(S28), 제6 면(S26) 및 제7 면(S27)은 순차로 유효경이 감소할 수 있다.
제2 렌즈(212)의 유효경의 크기는 제1 렌즈(211)의 유효경의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(212)의 물체측면인 제3 면(S23), 상측면인 제4 면(S24)은 제1 렌즈(211)의 제1 면(S21) 및 제2 면(S22)보다 작은 유효경을 가질 수 있다.
또한, 제4 면(S24)의 유효경의 크기는 제1 면 내지 제8 면(S21, S22, S23, S24, S25, S26, S27, S28) 중 제1 내지 제3 면(S21 내지 S23) 다음으로 클 수 있다. 즉, 유효경의 크기는 S22>S21>S23>S24의 순일 수 있다. 또한, 유효 면적의 크기는 S22>S21>S23>S24일 수 있다.
나아가, 제3 렌즈(213)의 제5 면(S25) 및 제6 면(S26)은 제1 렌즈(211)와 제2 렌즈(212)의 각 면의 유효경보다 작을 수 있다. 그리고 제5 면(S25)의 유효경은 제6 면(S26)의 유효경보다 클 수 있다.
또한, 실시예로 제1 렌즈(211)의 물체측면인 제1 면(S21)에서 유효경과 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215)에서 물체측면 또는 상측면에서 유효경 간의 비가 1:0.6 내지 1:1일 수 있다.
또한, 제3 렌즈(213)의 굴절력 크기는 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212), 제4 렌즈(214) 및 제5 렌즈(215) 중 어느 하나의 렌즈의 굴저력 크기보다 클 수 있다. 즉, 제3 렌즈(213)의 굴절력 크기는 광학계에서 가장 클 수 있다.
예컨대, 광학계(10C)에서 각 렌즈의 굴절력 크기(절대값)는, 제3 렌즈(213), 제2 렌즈(212), 제4 렌즈(214), 제5 렌즈(215) 및 제1 렌즈(211) 순으로 감소할 수 있다. 이때, 제2 렌즈(212)의 굴절력크기는 제3 렌즈(213)의 굴절력 크기 이하일 수 있다.
또한, 제2 렌즈(212)의 굴절력 크기는 제3 렌즈(213)의 굴절력 크기 이하이고, 제4 렌즈(214), 제5 렌즈(215) 및 제1 렌즈(211) 중 어느 하나의 렌즈의 굴절력 크기보다 클 수 있다.
그리고 제2 렌즈(212)의 물체측면인 제3 면(S23)의 곡률 반경이 제1 렌즈(211) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 작을 수 있다.
또한, 제4 렌즈(214)의 상측면인 제8 면(S28)의 곡률 반경이 제2 렌즈(212) 내지 제5 렌즈(215) 중 가장 클 수 있다. 즉, 제3 면(S23) 내지 제10 면(S210) 중 제8 면(S28)이 곡률 반경이 가장 클 수 있다.
실시예로, 제3 렌즈(213)와 제4 렌즈(214) 간의 이격 거리(상술한 '간격'에 대응)는 광학계에서 인접한 렌즈 간의 이격 거리 중 가장 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(213)와 제4 렌즈(214) 간의 이격 거리는 제2 렌즈(212)와 제3 렌즈 (213) 간의 이격 거리보다 클 수 있다. 그리고 제2 렌즈(212)와 제3 렌즈(213) 간의 이격 거리는 제4 렌즈(214)와 제5 렌즈(215) 간의 이격 거리 또는 제1 렌즈(211)와 제2 렌즈(212) 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
또한, 제1 렌즈(211) 및 제2 렌즈(212) 간의 이격 거리와 제3 렌즈(213) 및 제4 렌즈(214) 간의 이격 거리의 비는 1:35보다 작을 수 있다. 상기 비가 1:35보다 더 큰 경우에 제3 렌즈(213) 및 제4 렌즈(214) 간의 이격 거리로 인해 플레어 발생 가능성이 커지는 문제가 존재한다.
나아가, 상술한 바와 같이 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 아베수는 50 이상이며, 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(211), 제2 렌즈(212) 및 제4 렌즈(214)의 아베수는 제3 렌즈(213)의 아베수보다 클 수 있다. 또한, 제3 렌즈(213)의 아베수는 50미만이며, 제5 렌즈(215)의 아베수와 동일할 수 있다.
이때, 제1 렌즈(211)의 아베수와 제5 렌즈(215)의 아베수 간의 비는 1:0.3 내지 1:0.5일 수 있다. 이에, 제1 렌즈(211) 대비 제5 렌즈(215)는 고굴절이 이루어질 수 있다. 이에, 광의 고굴절로 상이 용이하게 형성될 수 있다.
도 7를 참조하면, 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다. 도 4와 같이, 실시예에 따른 광학계는 구면수차가 파장에 관계없이 -0.08mm 내지 0.08mm이내에 있음을 알 수 있고, 비점수차가 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있으며, 왜곡수차가 -0.05mm 내지 0.05mm 이내에 있음을 알 수 있다.
도 8은 발명의 실시예에 따른 광학계를 갖는 카메라 모듈의 예이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(1500)는 일면 또는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(1520)은 도 2, 도 3 등에서 기재한 카메라 모듈(1000)을 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(1520)은 복수 개로 이루어질 수 있다. 예컨대, 카메라 모듈은 1개 내지 4개 또는 5개 이상으로 이루어질 수 있다. 나아가, 복수의 카메라 모듈은 OIS 및/또는 AF를 수행하거나 OIS/AF 없이 구동되는 카메라 모듈을 모두 포함할 수 있다. 또한, 복수의 카메라 모듈은 서로 다른 배율을 제공할 수도 있다.
그리고 여기에서 자동 초점 장치(1510)는 발광층으로서 표면발광 레이저소자 및 광 수신부를 포함할 수 있다.
플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 이미터를 포함할 수 있다. 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.
자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다.
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.

Claims (20)

  1. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 물체측면의 유효경이 상측면의 유효경보다 작고,
    상기 제3 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중에서 가장 큰 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 큰 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측면의 유효경은 상기 제2 렌즈 내지 제5 렌즈에서 물체측면 또는 상측면의 유효경보다 큰 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈에 의한 유효 초점 거리(Effective Focal Length, EFL)는 7mm 내지 40mm인 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경과 상기 제1 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.35보다 작은 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경과 상기 제1 렌즈의 물체측면에서 곡률 반경 간의 비는 1:0.98보다 작은 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 두께와 상기 제1 렌즈의 두께의 비는 1:0.1 내지 1:0.75인 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 갖고,
    상기 제4 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 갖고,
    상기 제3 렌즈는 양 또는 음의 굴절력을 갖는 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 갖고,
    상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 갖는 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체측면에서 유효경과 상기 제2 렌즈 내지 제5 렌즈에서 물체측면 또는 상측면에서 유효경 간의 비가 1:0.6 내지 1:1인 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 굴절력 크기는 상기 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈 중 어느 하나의 굴절력 크기보다 큰 광학계.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 굴절력 크기는 상기 제3 렌즈의 굴절력 크기 이하이고, 상기 제4 렌즈, 상기 제5 렌즈 및 상기 제1 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 굴절력 크기보다 큰 광학계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 물체측면의 곡률 반경이 상기 제1 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 작은 광학계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률 반경이 상기 제2 렌즈 내지 상기 제5 렌즈 중 가장 큰 광학계.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 간의 이격 거리는 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간의 이격 거리보다 큰 광학계.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간의 이격 거리는 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 간의 이격 거리 또는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간의 이격 거리보다 큰 광학계.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 간의 이격 거리와 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈 간의 이격 거리의 비는 1:35보다 작은 광학계.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 아베수와 상기 제5 렌즈의 아베수 간의 비는 1:0.3 내지 1:0.5인 광학계.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 초점 거리의 크기와 상기 제3 렌즈의 초점 거리의 크기 간의 합은 상기 제1 렌즈의 초점 거리의 크기보다 작은 광학계.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 전단에 배치되고 상기 광축에 대해 경사면을 포함하는 광학부재;를 더 포함하고,
    상기 광학부재는 미러 또는 프리즘을 포함하는 광학계.
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