KR20230062245A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20230062245A
KR20230062245A KR1020210147314A KR20210147314A KR20230062245A KR 20230062245 A KR20230062245 A KR 20230062245A KR 1020210147314 A KR1020210147314 A KR 1020210147314A KR 20210147314 A KR20210147314 A KR 20210147314A KR 20230062245 A KR20230062245 A KR 20230062245A
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lenses
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최영환
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 개시된 광학계는 물체 측으로부터 센서 측을 향해 정렬된 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제9 렌즈 중 물체 측면과 센서 측 면에 적어도 하나의 임계점이 있는 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수의 40% 이상이며, -1.5 < f12/f39 < 1.7 및 0.6 < TTL / ImgH < 3.2의 수학식을 만족한다(f12는 제1,2렌즈의 복합 초점 거리이며, f39는 제3 렌즈 내지 제9 렌즈까지의 복합 초점 거리이며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다).

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLUDING 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.
또한, 고해상도, 고화질 구현을 위해 이미지 센서의 크기가 증가하고 있다. 그러나, 이미지 센서의 크기가 증가할 경우 복수의 렌즈를 포함하는 광학계의 TTL(Total track length) 또한 증가하며, 이로 인해 상기 광학계를 포함하는 카메라, 이동 단말기 등의 두께 역시 증가하는 문제가 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계를 제공하고자 한다.
실시예는 화각의 중심부와 주변부에서 우수한 광학 성능을 가지는 광학계를 제공하고자 한다.
실시예는 슬림한 구조를 가질 수 있는 광학계를 제공하고자 한다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제9 렌즈 중 물체 측면과 센서 측 면에 적어도 하나의 임계점이 있는 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수의 40% 이상이며, 하기 수학식을 만족한다.
-1.5 < f12/f39 < 1.7
0.6 < TTL / ImgH < 3.2
(f12는 제1,2렌즈의 복합 초점 거리이며, f39는 제3 렌즈 내지 제9 렌즈까지의 복합 초점 거리이며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다)
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록한 형상을 가지며, 상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 오목한 형상을 가지며, 상기 제 6 내지 제9 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면 각각이 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 센서 측면과 상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 적어도 하나의 임계점을 가지며, 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 이미지 센서의 상면에서 마지막 렌즈의 센서 측면까지의 광축 간격(BFL)와 상기 Imgh 사이의 관계는 0.01 < BFL / ImgH < 0.5의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈와 상기 제9 렌즈의 유효경과 전체 렌즈 매수(lens number)의 관계는 1 < ∑CA / lens number < 10의 수학식을 만족할 수 있다(∑CA는 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측면의 유효경의 합이며, lens number는 전체 렌즈 매수이다).
발명의 실시 예에 의하면, 전체 초점 거리와 각 렌즈의 초점 거리의 관계는 1.5 < Σ｜ F/fi｜ < 20의 수학식을 만족할 수 있다(F는 전체 초점 거리이며, fi는 제1 렌즈 내지 제9 렌즈 각각의 초점 거리의 합이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 렌즈들 사이의 간격과, 각 렌즈의 중심 두께는 0.8 < Air_CT_Max/L_CT_Min < 6.0의 수학식을 만족할 수 있다(상기 Air_CT_Max는 인접한 두 렌즈들 사이의 광축 간격 중 최대 값이며, L_CT_Min은 각 렌즈의 광축에서의 두께 중 최소 값이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대 유효경과 최소 유효경의 관계는 1 < CA_Max / CA_Min < 4의 수학식을 만족할 수 있다 (CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이며, CA_Min은 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈는 광축에서 센서 측 면이 오목한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈는 광축에서 물체 측 면이 상기 제2 렌즈의 센서 측면과 대면하며 볼록한 형상을 가지며, 상기 최대 유효경은 상기 제9 렌즈의 센서 측 면이며, 상기 최소 유효경은 상기 제3 렌즈의 물체 측 면일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈와 상기 제3 렌즈의 중심 두께는 1 < L1_CT/ L3_CT < 5의 수학식을 만족할 수 있다 (L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, L3_CT는 제3 렌즈의 광축에서의 두께이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 외측 둘레에 배치된 조리개를 포함하며, 상기 제1 내지 제9 렌즈의 유효 반경과 상기 조리개의 유효 반경의 관계는 1.5 < ΣSemi_CA / ST_Semi_CA < 50의 수학식을 만족할 수 있다(∑Semi_CA는 전체 유효 반경의 합이며, ST_Semi_CA는 조리개의 유효 반경을 의미한다).
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측에 복수의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군; 상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 복수의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군; 상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 3배 이상이며, 상기 제2 렌즈 군 중에서 상기 제1 렌즈 군에 가장 가까운 물체측 면은 유효경 크기가 최소이며, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 상기 센서 측 면의 중심과 상기 이미지 센서와의 거리가 최소이고, 상기 센서 측 면의 유효 영역의 끝단을 향해 갈수록 상기 거리가 점차 커지며, 하기 수학식을 만족할 수 있다.
0.6 < TTL / ImgH < 3.2
0.7 < F / EPD < 2.6
(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈 군의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 F는 제1,2렌즈 군의 전체 초점 거리이며, EPD는 광학계의 입사동 크기이다)
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군이 상기 제2 렌즈 군보다 더 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군은 물체 측에서 센서를 향해 광축에 정렬된 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하며, 상기 제2 렌즈 군은 상기 제1 렌즈 군에서 센서를 향해 제3 렌즈 내지 제9 렌즈를 포함하며, 상기 제3 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최소이며, 상기 제9 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 임계점을 가지며, 0.5 < L9S2_max_sag to Sensor < 2의 수학식을 만족할 수 있다 (L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값에서 이미지 센서까지의 상기 광축 방향 거리이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군에서 물체 측면과 센서 측 면 모두에 임계점을 갖는 렌즈 매수는 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중 50% 이상일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 광축에서의 두께와 상기 제1,2렌즈 사이의 간격은 20 < L1_CT/d12의 수학식을 만족할 수 있다(L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, d12는 상기 제1,2 렌즈 사이의 광축에서의 간격이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈와 상기 제9 렌즈 사이의 간격들은 0 < d89_CT / d89_ET < 3의 수학식을 만족할 수 있다(d89_CT는 상기 제8 렌즈와 상기 제9 렌즈 사이의 광축에서의 두께이며, d89_ET는 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역의 끝단과 상기 제9 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역의 끝단 사이의 광축 거리이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리(f_G1)와 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리(f_G2)는 -1.5 < f_G1 / f_G2 < 1.7의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제10 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제7 내지 제9 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 가지며, 상기 제3 렌즈의 물체 측 면은 상기 제1 내지 제9 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제9 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 하기 수학식을 만족할 수 있다.
1 < CA_Max / CA_min < 5
(CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다)
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제9 렌즈의 유효경과 전체 렌즈 매수(lens number)의 관계는 1 < ∑CA / lens number < 10의 수학식을 만족할 수 있다(∑CA는 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측면의 유효경의 합이며, lens number는 9이다).
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며, 상기 광학계는 상기 광학계를 포함하고, 0.7 ≤ F / EPD < 2.6의 수학식을 만족할 수 있다(F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다).
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계는 복수의 렌즈들이 설정된 표면 형상, 굴절력, 두께, 간격으로 이루어짐에 따라 향상된 수차 특성, 해상력 등을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 왜곡(distortion) 및 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 향상된 광학 특성을 가지며 작은 TTL(Total track length)을 가질 수 있어, 상기 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 슬림하고 컴팩트한 구조로 제공될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이다.
도 3은 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 5는 도 1의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 7의 (A)(B)은 도 2의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 9는 도 8의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이다.
도 10은 도 8의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 11은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 12는 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 13은 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 14는 도 9의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 15는 발명의 제1,2실시 예에 따른 광학계에서 주광선(chief ray)에 대한 이미지 센서 상에서의 상대 광도를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 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.
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 경우뿐만 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 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.
발명의 설명에 있어서, "물체 측 면"은 광축(OA)을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "센서 측 면"은 광축을 기준으로 촬상 면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 상기 렌즈의 일면이 볼록하다는 것은 광축 또는 근축 영역(Paraxial region)에서 볼록한 형상을 의미할 수 있고, 렌즈의 일면이 오목하다는 것은 광축 또는 근축 영역에서의 오목한 형상을 의미할 수 있다. 렌즈 데이터에 대한 표에 기재된 곡률 반경, 중심 두께, 렌즈 사이의 간격은 광축에서의 값을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다. 렌즈면의 유효경의 크기는 측정 방법 등에 따라 최대 ±0.4 mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다. 상기 근축 영역이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미하며, 광축(OA)으로부터 광선이 떨어지는 거리가 거의 0인 영역이다. 이하에서 렌즈 면의 오목 또는 볼록한 형상은 광축으로 설명하며, 근축 영역도 포함할 수 있다.
도 1 및 도 8과 같이, 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈 군을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 이미지 센서(300)를 향해 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 2매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 둘 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈보다 많은 매수 예컨대, 2배 이상의 많은 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 7매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 5매 이상 및 7매 이하의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 7매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 렌즈들의 센서 측면 중에서 임계점이 있는 센서측 면이 임계점이 없는 센서 측면보다 많을 수 있다. 또한 상기 광학계(1000)는 렌즈들의 물체 측면 중에서 임계점이 있는 센서 측면이 임계점이 없는 센서 측면보다 많을 수 있다. 상기 광학계(1000)는 렌즈들 중에서 물체측 면 및 센서 측면 중 적어도 하나의 임계점을 갖는 렌즈들은 임계점이 없는 렌즈들보다 많을 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 광학계(1000)는 n번째 렌즈의 센서 측 면이 임계점이 있는 구조로 제공될 수 있다. 여기서, n은 8 내지 10일 수 있으며, 바람직하게 9이다. 이에 따라 해상도가 높은 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공할 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 총 렌즈 매수는 8매 이상이다. 상기 각 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면 모두가 임계점이 있는 렌즈 매수는 물체측 면 또는 센서 측 면에 임계점이 있는 렌즈 매수보다 많고, 물체측 면과 센서 측 면 모두에 임계점이 없는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 각 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면 모두가 임계점이 있는 렌즈 매수는 Lx라고 하고, 물체측 면 또는 센서 측 면 중 어느 하나에 임계점이 있는 렌즈 매수는 Ly라고 하고, 물체측 면과 센서 측 면 모두에 임계점이 없는 렌즈 매수는 Lz라고 할 때, Lx > Lz > Ly의 관계식을 만족할 수 있다. 상기 Lx는 렌즈 매수의 40% 이상이고, Lz는 렌즈 매수의 30% 이상일 수 있으며, Ly는 렌즈 매수의 25% 이하일 수 있다.
상기 각 렌즈 면에서의 임계점은 광축(OA) 및 상기 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점으로, 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한 상기 임계점은 기울기 값이 커지다고 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 상이한 초점 거리(focal length)를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리의 1.1배 이상 예컨대, 1.1배 내지 2배 범위일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 렌즈들 중에서 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 각각의 렌즈군의 굴절력 및 초점 거리를 제어하여 색수차, 왜곡 수차 등 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
광축에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 설정된 간격을 가질 수 있다. 상기 광축에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격은 광축 거리이며, 상기 제1 렌즈군(G1) 내의 렌즈 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면과 상기 제2 렌즈군(G2) 내의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면 사이의 광축 간격일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 거리는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈 및 상기 제2 렌즈 군(G2)의 첫 번째 렌즈의 중심 두께보다 클 수 있으며, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리보다 40% 이상일 수 있으며, 예컨대 40% 내지 55% 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 거리는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들 중 가장 두꺼운 렌즈의 중심 두께보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 광축 거리의 15% 이하일 수 있으며, 예컨대 3% 내지 15% 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부뿐 만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 색수차 및 왜곡 수차를 개선할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 이미지 센서(300) 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2)을 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 10매 이하의 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측을 통해 입사된 광들이 모이도록 굴절시켜 주며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제1 렌즈 군(G1)을 통해 출사된 광을 이미지 센서(300)의 주변까지 확산될 수 있도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)은 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수와 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 동일할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 3배 이상일 수 있으며, 예컨대 3배 내지 4배의 범위일 수 있다.
서로 대면하는 제1 렌즈 군(G1)의 센서측 면와 상기 제2렌즈 군(G2)의 물체측 면 사이의 간격은 광축(OA)에서 에지 측으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)의 센서측 면와 상기 제2렌즈 군(G2) 사이의 외측 둘레는 조리개가 배치될 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 렌즈들 사이의 간격 중에서 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 광축(OA) 간격은 상기 광학계(1000) 내에서 두 번째로 큰 간격을 가질 수 있으며, 상기 광학계(1000)에서 가장 큰 간격은 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 두 렌즈들 사이의 간격일 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 각 렌즈의 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측이 볼록한 면 및 센서 측이 오목한 면들의 합은 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 면 중에서 60% 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 각 렌즈의 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측이 오목한 면 및 센서 측이 볼록한 면들의 합은 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 면들 중에서 55% 이상일 수 있다. 광축(OA) 또는 근축 영역에서 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 렌즈 면 중 볼록한 형상의 센서 측 면과 오목한 형상의 물체측 면의 합은 전체 렌즈 면의 60% 이상일 수 있으며, 예컨대 60% 내지 75%의 범위일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)의 모든 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G1)의 렌즈들 중에서 이미지 센서(300)에 인접한 복수의 렌즈의 렌즈 면들은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100,100A) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들(100,100A) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 유효한 영역일 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 복수의 렌즈들(100,100A)에서 유효한 광이 입사되지 않는 영역이며, 유효영역의 끝단보다 더 외측 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역의 단부는 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 광을 감지하고 전기적 신호로 변환할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등 입사되는 광을 감지할 수 있는 소자를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 필터(500)를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 제2 렌즈 군(G2)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100,100A) 중 센서 측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(100,100A)가 9매 렌즈인 경우, 상기 필터(500)는 n번째 즉, 제9 렌즈(109)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 필터(500)는 적외선 필터 또는 커버 글래스의 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 반사할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 상기 조리개는 설정된 위치에 배치될 수 있으며, 예를 들면 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개는 제1 렌즈 군(G1)의 센서 측면과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 물체측 면 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면 또는 센서 측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 또는 상기 조리개는 상기 제1 렌즈 군(G1) 내의 렌즈 중에서 인접한 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 두 렌즈 사이에 위치할 수 있다.
이와 다르게, 상기 복수의 렌즈들(100,100A) 중 선택되는 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 구체적으로 설명하기로 한다.
<제1실시 예>
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 2는 도 1의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이며, 도 3은 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 4는 도 1의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 5는 도 1의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 7은 도 2의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100)는 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 제8 렌즈(108), 및 제9 렌즈(109)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈들(101-109)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
물체의 정보에 해당하는 광은 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 제7 렌즈(107), 제8 렌즈(108), 및 제9 렌즈(109)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 물체 측 면으로 정의하는 제1 면(S1) 및 센서 측 면으로 정의하는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 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 제1,2면(S1,S2)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L1은 제1 렌즈(101)이며, S1/S2은 L1의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)는 물체 측 면으로 정의하는 제3 면(S3) 및 센서 측 면으로 정의하는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 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 제3,4면(S3,S4)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L2은 제2 렌즈(102)이며, L2의 S1/S2은 L2의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제1렌즈 군(G1)은 상기 제1 및 제2 렌즈(101,102)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 렌즈(101,102) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 상기 렌즈의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(102)가 더 얇을 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)가 더 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 렌즈(101,102) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제2 렌즈(102)가 상기 제1 렌즈(101) 보다 더 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제2 렌즈(101,102) 중에서 제1 면(S1)의 유효경(도 1의 H1)의 크기가 가장 클 수 있고, 상기 제2 렌즈(102)의 제4 면(S4)의 유효경의 크기는 제5 면(S5)의 유효경 크기와 같거나 클 수 있다. 상기 유효경의 평균 크기는 각 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기와 센서측 면의 유효경 크기의 평균 값이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)의 굴절률은 상기 제1 렌즈(101)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1렌즈(101)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 상기 제1 렌즈(101)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)의 아베수는 상기 제1렌즈(101)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(101)의 아베수는 상기 제2 렌즈(102)의 아베수보다 20 이상 클 수 있으며, 예컨대 40 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 물체 측 면으로 정의하는 제5 면(S5) 및 센서 측 면으로 정의하는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 오목한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제5, 6 면(S5,S6)은 모두 볼록한 형상일 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 제5,6 면(S5,S6)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L3은 제3 렌즈(103)이며, L3의 S1/S2은 L3의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제4,5 면(S4,S5) 중 적어도 하나 또는 모두의 유효경 크기는 제1 내지 제18 면(S1-S18)의 유효경 크기 중에서 가장 작을 수 있다. 예컨대, 상기 제5 면(S5)의 유효경 크기(H3)는 제4 면(S4)의 유효경 크기와 같거나 더 작을 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 상기 제1 렌즈(101)보다 굴절률이 클 수 있으며, 상기 제2 렌즈(102)의 굴절률과 동일할 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 1.6 초과일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 상기 제1 렌즈(101)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)의 아베수는 상기 제1 렌즈(101)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있으며, 상기 제2 렌즈(102)의 아베수와 같을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(101)의 아베수는 상기 제2,3 렌즈(102,103)의 아베수보다 20 이상 클 수 있으며, 예컨대 40 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)와 상기 제3 렌즈(103) 사이의 광축(OA)에서의 간격은 상기 제1 렌즈(101)의 광축 두께보다 작을 수 있고, 상기 제2 렌즈(102)의 광축 두께보다 클 수 있으며, 상기 제2,3 렌즈(102,103)의 광축 두께보다 클 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 물체 측 면으로 정의하는 제7 면(S7) 및 센서 측 면으로 정의하는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 면(S7)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 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 제7,8 면(S7,S8)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L4은 제4 렌즈(104)이며, L4의 S1/S2은 L4의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제4 렌즈(104)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(103)보다 굴절률이 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 상기 제2,3 렌즈(102,103)보다 큰 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)의 아베수는 상기 제3 렌즈(103)의 아베수보다 약 5 이상 클 수 있다. 상기 제2,3,4렌즈(112,113,114)의 아베수는 40 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 물체 측 면으로 정의하는 제9 면(S9) 및 센서 측 면으로 정의하는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제9 면(S9)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 이러한 제5 렌즈(105)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 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 제9,10 면(S9,S10)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L5은 제5 렌즈(105)이며, L5의 S1/S2은 L5의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)는 물체 측 면으로 정의하는 제11 면(S11) 및 센서 측 면으로 정의하는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)은 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 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 제11,12 면(S11,S12)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L6은 제6 렌즈(106)이며, L6의 S1/S2은 L6의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)는 물체 측 면으로 정의하는 제13 면(S13) 및 센서 측 면으로 정의하는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다, 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(107)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상일 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 제13,14 면(S13,S14)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L7은 제7 렌즈(107)이며, L7의 S1/S2은 L7의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제8 렌즈(108)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제8 렌즈(108)는 물체 측 면으로 정의하는 제15 면(S15) 및 센서 측 면으로 정의하는 제16 면(S16)을 포함할 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상일 수 있다.
상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제15,16 면(S16,S16)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L8은 제8 렌즈(108)이며, L8의 S1/S2은 L8의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 렌즈(109)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제9 렌즈(109)는 물체 측 면으로 정의하는 제17 면(S17) 및 센서 측 면으로 정의하는 제18 면(S18)을 포함할 수 있다. 상기 제17 면(S17)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제17 면(S17)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제17,18 면(S17,S18)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L9은 제9 렌즈(109)이며, L9의 S1/S2은 L9의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제3 내지 제9 렌즈(103,104,105,106,107,108,109)을 포함할 수 있다. 상기 제3 내지 제9 렌즈(103,104,105,106,107,108,109) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 중심 두께는 상기 제3,4 렌즈(103,104) 중 적어도 하나가 가장 얇을 수 있고, 예컨대 제4 렌즈(104)가 가장 얇을 수 있다. 제2 렌즈 군(G2) 내에서 제6 렌즈(106)의 중심 두께는 가장 두꺼울 수 있으며, 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 70% 이상은 렌즈 중심 두께가 0.4 mm 이하이고, 30 이하는 렌즈 중심 두께가 0.4mm 초과일 수 있다. 예를 들면, 상기 제3, 4, 5, 7, 9 렌즈(103,104,105,107,109)의 중심 두께는 0.4 mm 이하이고, 제6,8 렌즈(106,108)의 중심 두께는 0.4 mm 초과일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈는 상기 제2 렌즈 군(G2) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈보다 얇을 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈(101-109) 중에서 최대 중심 두께는 최대 중심 간격보다 더 작을 수 있으며, 예컨대 최대 중심 간격의 0.8배 이상 또는 0.8배 내지 0.99배 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제6 렌즈(106)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 상기 제8 렌즈(108)와 상기 제9 렌즈(109) 사이의 중심 간격(d89)은 렌즈들 사이의 간격 중에서 최대이며, 상기 제9 렌즈(109)의 중심 두께는 상기 제8,9 렌즈(108,109) 사이의 중심 간격의 0.7배 이하 예컨대, 0.4배 내지 0.7배의 범위일 수 있다.
상기 제3 내지 제9 렌즈(103,104,105,106,107,108,109) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(103)가 가장 작을 수 있고, 상기 제9 렌즈(109)가 가장 클 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 제5 면(S5)은 복수의 렌즈(100)의 렌즈 면 중에서 가장 작을 수 있으며, 상기 제18 렌즈(S18)의 유효경(H9) 크기는 가장 클 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제18 면(S18)의 유효경(H9) 크기는 제5 면(S5)의 유효경 크기의 1.8배 이상 예컨대, 1.8배 내지 2.3배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 유효경의 평균 크기가 최대인 제9 렌즈(S9)는 유효경 평균 크기가 최소인 제2 렌즈(102)의 1.8배 이상 예컨대, 1.8배 내지 2.3배의 범위일 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)의 유효경의 크기는 가장 크게 제공되어, 입사되는 광들을 효과적으로 이미지 센서(300)를 향해 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)의 굴절률은 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 굴절률보다 클 수 있다. 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 굴절률은 1.6 미만이며, 상기 제7렌즈(107)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)의 아베수는 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 아베수와 15 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 아베수는 상기 제7 렌즈(107)의 아베수보다 20 이상 클 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 굴절률이 1.6 초과된 렌즈 매수는 1.6 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 아베수가 50 초과인 렌즈 매수는 50 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100)들의 임계점에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 렌즈(101)는 적어도 하나의 임계점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 면(S1)은 임계점 없이 제공될 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 상기 제2 면(S2)의 임계점은 상기 제2 면(S2)의 유효경의 45% 이상의 위치 예컨대, 47% 내지 65%의 범위에 위치할 수 있다. 즉, 상기 제2 면(S2)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제2 면(S2)의 유효 반경의 45% 이상의 위치 예컨대, 47% 내지 65%의 범위에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제2 렌즈(102)의 제3, 4면(S3,S4)는 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)은 제5,6 면(S5,S6) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제5,6 면(S5,S6)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제5 면(S5)의 유효 반경의 70% 이상의 위치 예컨대, 70% 내지 90%의 범위 또는 75% 내지 85% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제6 면(S6)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제6 면(S6)의 유효 반경의 60% 이상의 위치 예컨대, 60% 내지 76%의 범위 또는 65% 내지 76% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제5,6 면(S5,S6)은 상기 제4 면(S4)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)의 제7,8 면(S7,S8) 중 적어도 하나가 임계점을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 임계점을 적어도 하나 가질 수 있으며, 예컨대 광축(OA)에서 제7 면(S7)의 유효 반경의 45% 이상의 위치 예컨대, 45% 내지 60% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제7 면(S7)의 임계점은 60% 이하의 위치에 위치하므로, 광축(OA)에서 상기 제3,4 면(S3,S4)의 임계점 위치보다 광축(OA)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 또한 상기 제7 면(S7)은 유효 영역의 끝단 주변에 다른 임계점을 더 포함할 수 있으며, 이러한 끝단 주변의 임계점은 유효 반경의 80% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 제거될 수 있다. 상기 제8 면(S8)은 임계점 없이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 제5 렌즈(105)의 제9, 10면(S9,S10)는 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)의 제11, 12면(S11,S12)는 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)은 제13,14 면(S13,S14) 중 적어도 하나가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제13,14 면(S13,S14)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제13 면(S13)의 유효 반경의 90% 이상의 위치 예컨대, 90% 내지 99%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제14 면(S14)의 유효 반경의 90% 이상의 위치 예컨대, 90% 내지 99%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제13,14 면(S13,S14)은 상기 제6 렌즈(106)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다.
도 2와 같이, 상기 제8 렌즈(108)은 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제15,16 면(S15,S16)은 모두 임계점(P4,P3)을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)의 임계점(P4)은 광축(OA)에서 상기 제15 면(S15)의 유효 반경의 65% 이상의 거리(dP4) 예컨대, 65% 내지 80%의 범위 또는 70% 내지 80%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 임계점(P3)은 광축(OA)에서 상기 제16 면(S16)의 유효 반경(r8)의 65% 이상의 거리(dP3) 예컨대, 65% 내지 80%의 범위 또는 65% 내지 75% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제15,16 면(S15,S16)은 상기 제7 렌즈(107)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제15,16(S15,S16)의 임계점(P4,P3) 위치는 상기 제7 렌즈(107)의 제13,14 면(S13,S14)의 임계점 위치보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 배치될 수 있다.
상기 제9 렌즈(109)은 제17,18 면(S17,S18) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제17,18 면(S17,S18)은 모두 임계점(P2,P1)을 가질 수 있다. 상기 제17 면(S17)의 임계점(P2)은 광축(OA)에서 상기 제17 면(S17)의 유효 반경의 45% 이하의 거리(dP2) 예컨대, 30% 내지 45%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제18 면(S18)의 임계점(P1)은 광축(OA)에서 상기 제18 면(S18)의 유효 반경(r9)의 55% 이하의 거리(dP1) 예컨대, 45% 내지 55%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제17,18 면(S17,S18)은 상기 제8 렌즈(108)을 통해 굴절된 광들을 이미지 센서(300)의 주변부까지 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제17,18(S17,S18)의 임계점(P2,P1) 위치는 상기 제8 렌즈(108)의 제15,16 면(S15,S16)의 임계점(P4,P3) 위치보다 광축(OA)을 기준으로 더 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 임계점은 센서측 제18 면(S18) 상에서 법선(K2)과 광축(OA)의 기울기가 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한, 상기 임계점은 제18 면(S18) 상에서 접선(K1)과 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선과 기울기가 0도인 지점을 의미할 수 있다.
도 7의 (A)는 도 2의 제8 렌즈(108)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이며, (B)는 도 2의 제9 렌즈(109)에서 물체측 제17 면(S17)과 센서 측 제18면(S18)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향 높이를 나타낸 그래프이며, L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면이며, L9는 제9 렌즈이며, L9S1은 제17 면이며, L9S2는 제18 면이다.
도 7의 (A)와 같이, 제8 렌즈(108)의 제15 면인 L8S1과 제16 면인 L8S2는 각 렌즈 면의 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 센서 측에 위치함을 알 수 있으며, L8S1의 임계점이 L8S2의 임계점보다 광축에 더 인접함을 알 수 있다. L8S1의 임계점은 1.5mm±0.1mm에 위치하며, L8S2의 임계점은 1.7mm±0.1mm에 위치함을 알 수 있다.
도 7의 (B)와 같이, 제9 렌즈(109)의 제17 면인 L9S1은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역은 센서 측 영역에 위치하며, 유효 영역 끝단에 인접한 영역은 물체측 영역에 위치하며, L9S1의 임계점은 센서 측 영역의 0.9mm±0.1mm 범위에 위치할 수 있다. 또한 제9 렌즈(109)의 제18 면인 L9S2는 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역은 센서 측 영역에 위치하며, 유효 영역 끝단에 인접한 영역은 물체측 영역에 위치하며, L9S2의 임계점은 L9S1의 임계점보다 더 외측에 위치하며 센서 측 영역의 1.3mm ±0.1mm에 위치할 수 있다. 또한 L9S2의 센서 측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 80% 내지 90% 범위로 존재한다. 여기서, 센서 측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선에서 위로 0.3mm까지의 영역이며, 물체측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선에서 아래로 -0.5mm까지의 영역이다.
상기 제8,9렌즈(108,109)의 임계점(P1,P2,P3,P4)의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
도 2 및 도 9와 같이, 마지막 렌즈인 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 임의의 점을 통과하는 법선(K2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 각도(θ1)는 5도 초과 및 45도 미만일 수 있다.
도 2 및 도 9와 같이, L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L8_ET는 상기 제8 렌즈(108,118)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. 상기 제8 렌즈(108,118)의 에지 두께(L8_ET)는 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단에서 제16 면(S16)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다. 상기 제9 렌즈(109,119)의 에지 두께(L9_ET)는 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단에서 제18 면(S18)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다. D89_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 센서측 면의 중심에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, d89_CT는 광축(OA)에서 제16 면(S16)과 제17 면(S17) 사이의 거리이다. D89_ET는 상기 제8 렌즈(108,118)의 에지에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 즉, d89_ET는 상기 제16면(S16)의 유효 영역 끝단에서 외측 방향으로 연장된 직선과 상기 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단 사이의 광축 방향의 거리이다. 여기서, 인접한 렌즈 면들 사이의 유효 영역의 끝단 사이의 거리는 짧은 유효 반경을 갖는 끝단으로부터 연장된 직선과 이에 대면하는 유효 영역 끝단 사이의 광축 간격이다. BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈까지의 광축 거리이다.
이러한 형식으로 상기 제1 내지 제9 렌즈(101-109)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 10과 같이, 인접한 렌즈들 사이의 간격을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 제1 방향(Y)을 따라 소정 거리(예: 0.1 mm)마다 이격된 영역에서 제1 렌즈(101,111)와 제2 렌즈(102,112) 사이의 제1 간격(d12), 제2 렌즈(102,112)와 제 3렌즈(103,113) 사이의 제2 간격(d23), 제3 렌즈(103,113)와 제 4렌즈(104,114) 사이의 제3 간격(d34), 제4 렌즈(104,114)와 제 5렌즈(105,115) 사이의 제4 간격(d45), 제5 렌즈(105,115)와 제 6렌즈(106,116) 사이의 제5 간격(d56), 제6 렌즈(106,116)와 제7 렌즈(107,117) 사이의 제6 간격(d67), 제7 렌즈(107,117)와 제8 렌즈(108,118) 사이의 제7 간격(d78), 및 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119) 사이의 제8 간격(d89)으로 나타낼 수 있다. 도 3 및 도 10의 설명에 있어서, 상기 제1 방향(Y)은 광축(OA)을 중심으로 하는 원주 방향 또는 서로 직교하는 두 방향을 포함할 수 있으며, 상기 제1 방향(Y)의 끝단에서의 인접한 두 렌즈 사이의 간격은 유효 반경이 더 작은 렌즈의 유효 영역의 끝단이 기준일 수 있으며, 상기 유효 반경의 끝단은 끝단±0.2 mm의 오차를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 1을 참조하면, 상기 제1 간격(d12)은 제1 방향(Y)을 따라 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1방향(Y)으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 최소이고, 유효 영역의 끝단에서 최대일 수 있다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 12 배 이상 예컨대, 12 배 내지 17배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있으며, 제1 간격(d12)에 의해 상기 제1 및 제2 렌즈(101, 102)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 상기 제2 렌즈(102)와 상기 제3 렌즈(103) 사이의 광축 방향(Z) 간격일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최대이고, 끝점에서 최소일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소 값의 3배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소값의 3배 내지 5배를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제2 간격(d23)에 의해 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 크고, 상기 제2 간격(d23)의 최소 값은 상기 제1 간격(d12)의 최소 값과 최대 값 사이의 값일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 상기 제3 렌즈(103)와 상기 제4 렌즈(104) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단을 제1 방향(Y)의 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1 방향(Y)을 향해 감소 및 증가되는 형태이다. 예컨대, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 임계점 위치를 향해 갈수록 점차 작아지고, 상기 임계점 이후에 다시 커질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격은 유효 영역의 끝단에서 최대 값이고, 상기 임계점 부근(예: 1.1mm)에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 1.5배 이상 예컨대, 1.5배 내지 3배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 작을 수 있으며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 간격(d34)에 의해 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있으며, 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제4 간격(d45)은 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 시작점에서 끝점을 향하는 제1 방향(Y)으로 점차 감소되는 형태로 변화될 수 있으며, 최대 값이 0.05mm 이하일 수 있으며, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값보다 크고, 최소 값이 제1 간격(d12)의 최소 값보다 작을 수 있다.
상기 제5 간격(d56)은 상기 제5 렌즈(105)와 상기 제6 렌즈(106) 사이의 광축 방향(Z)의 간격될 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 증가 및 감소할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA)에서 끝점까지의 거리의 65% 이상 예컨대, 65% 내지 72%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최소 값은 상기 광축에 위치하며, 최대 값은 제4 간격(d45)의 최대 값보다 크며 0.05mm 이하일 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 작고, 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제4,5 간격(d45,d56)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제6 간격(d67)은 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107) 사이의 광축 방향의 간격일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈(106)의 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d67)의 최소 값은 광축(OA)에서 유효 반경의 52% 이상 예컨대, 52% 내지 62% 범위에 위치하고, 최대 값은 끝단에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 7배 이상 예컨대, 7배 내지 15배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값의 1.2 배 이상 예컨대, 1.2배 내지 2배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 클 수 있다.
상기 제7 간격(d78)은 상기 제7 렌즈(107)와 상기 제8 렌즈(108) 사이의 광축 방향 간격일 수 있다. 상기 제7 간격(d78)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 유효 영역의 끝단에 인접한 영역 예컨대, 유효 반경의 80% 이상 또는 80% 내지 90% 범위에 위치하고, 최소 값은 광축에 위치할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 최소 값의 50배 이상 예컨대, 50배 내지 60배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 제6 간격(d67)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(107) 및 상기 제8 렌즈(108)가 위치에 따라 설정된 제7 간격(d78)으로 이격됨에 따라 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 상기 제9 렌즈(109)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제8 간격(d89)은 상기 제8 렌즈(108)와 상기 제9 렌즈(109) 사이의 광축 방향 간격일 수 있다. 상기 제8 간격(d89)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제8 렌즈(108)의 제16 면(S16)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제8 간격(d89)의 최대 값은 광축에 위치하고, 최소 값은 유효영역의 끝단 주변 예컨대, 광축에서 유효 반경의 80% 이상 예컨대, 80% 내지 90%에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제8 간격(d89)의 최대 값은 최소 값의 25배 이상 예컨대, 25배 내지 35배의 범위일 수 있다. 상기 제8 간격(d89)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 왜곡 특성 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
상기 렌즈들(101-109) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제6 렌즈(106)는 제2 렌즈(102) 또는 제4 렌즈(102,104)보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102) 또는 제4 렌즈(102,104)의 중심 두께 중 어느 하나는 최소 두께일 수 있으며, 예컨대 제2 렌즈(102)일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100) 중에서 중심 두께가 0.5mm 미만인 렌즈 매수는 0.5mm 이상의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 0.5mm 미만의 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수의 70% 이상일 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S18) 중에서 유효 반경이 1.50mm 미만의 면수는 1.50 mm 이상의 면수에 비해 작을 수 있으며, 예컨대 전체 렌즈 면의 30% 이하 또는 15% 내지 30% 범위일 수 있다.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2)의 곡률 반경은 렌즈 면들 중에서 가장 클 수 있고, 제1 면(S1) 또는 제6 면(S6)의 곡률 반경의 7 배 이상 예컨대, 7배 내지 20배 범위일 수 있다.
초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제3 렌즈(103)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 제1 렌즈(101)의 초점 거리의 5 배 이상 예컨대, 5배 내지 10배 범위일 수 있다.
표 1은 도 1의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.
렌즈 면 곡률반경(mm) 두께(mm)/
간격(mm)		 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 3.084 0.625 1.529 45.400 3.080
제2 면 -29.895 0.015 2.987
제2 렌즈 제3 면
(Stop)		 2.036 0.212 1.701 15.800 2.827
제4 면 1.481 0.394 2.694
제3 렌즈 제5 면 3.034 0.235 1.701 15.800 2.680
제6 면 2.621 0.154 2.690
제4 렌즈 제7 면 7.899 0.214 1.614 26.000 2.900
제8 면 12.545 0.041 3.120
제5 렌즈 제9 면 13.984 0.351 1.511 56.800 3.234
제10 면 -12.270 0.036 3.262
제6 렌즈 제11 면 -12.457 0.712 1.493 61.200 3.308
제12 면 -4.779 0.092 3.306
제7 렌즈 제13 면 -2.017 0.335 1.614 26.000 3.458
제14 면 -2.636 0.015 3.595
제8 렌즈 제15 면 1.564 0.446 1.516 48.000 3.766
제16 면 2.383 0.734 4.164
제9 렌즈 제17 면 1.847 0.372 1.516 48.000 5.029
제18 면 1.162 0.500 5.316
필터 Infinity 0.145 5.774
Infinity 0.530 6.393
이미지 센서 Infinity 6.483
표 1은 도 1의 제1 내지 제9 렌즈들(101-109)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈 사이의 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기에 대한 것이다.
도 4와 같이, 제1 실시예에 복수의 렌즈들(100) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제9 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108,109)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다.
도 5는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 6은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 6의 수차 그래프에서 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 660nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 6의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 6을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
<제2실시 예>
도 8은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 9는 도 8의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이며, 도 10은 도 8의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 11은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 12는 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 13은 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 13은 도 9의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성 또는 재질은 설명을 생략하기로 하며, 제1실시 예의 설명을 선택적으로 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100A)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100A)는 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112), 제3 렌즈(113), 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115), 제6 렌즈(116), 제8 렌즈(118), 및 제9 렌즈(119)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈들(111-119)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(111)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(111)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(111)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제1,2면(S1,S2)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L1은 제1 렌즈(111)이며, S1/S2은 L1의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈(112)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(112)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제2 렌즈(112)의 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(112)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(112)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제3,4면(S3,S4)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L2은 제2 렌즈(112)이며, L2의 S1/S2은 L2의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제1렌즈 군(G1)은 상기 제1 및 제2 렌즈(111,112)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 렌즈(111,112) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 상기 렌즈의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(112)가 제1 렌즈(111) 보다 더 얇을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 렌즈(111,112) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제2 렌즈(112)가 상기 제1 렌즈(111) 보다 더 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제2 렌즈(111,112) 중에서 제1 면(S1)의 유효경(도 1의 H1)의 크기가 가장 클 수 있고, 상기 제2 렌즈(112)의 제4 면(S4)의 유효경의 크기는 제5 면(S5)의 유효경 크기와 같거나 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제2 렌즈(112)의 굴절률은 상기 제1 렌즈(111)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제2 렌즈(112)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1렌즈(111)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제2 렌즈(112)는 상기 제1 렌즈(111)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(112)의 아베수는 상기 제1렌즈(111)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(111)의 아베수는 상기 제2 렌즈(112)의 아베수보다 20 이상 클 수 있으며, 예컨대 40 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈(113)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)의 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록한 형상일 수 있고, 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(113)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 오목한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(113)는 광축(OA)에서 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제5, 6 면(S5,S6)은 모두 볼록한 형상일 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제5,6 면(S5,S6)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L3은 제3 렌즈(113)이며, L3의 S1/S2은 L3의 제1 면/제2 면을 나타낸다. 상기 제4,5 면(S4,S5) 중 적어도 하나 또는 모두의 유효경 크기는 제1 내지 제18 면(S1-S18)의 유효경 크기 중에서 가장 작을 수 있다. 예컨대, 상기 제5 면(S5)의 유효경 크기(H3)는 상기 제4 면(S4)의 유효경 크기와 같거나 작을 수 있다.
상기 제3 렌즈(113)의 굴절률은 상기 제1 렌즈(111)의 굴절률보다 클 수 있으며, 상기 제2 렌즈(112)의 굴절률과 동일할 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)의 굴절률은 1.6 초과일 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)는 상기 제1 렌즈(111)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(113)의 아베수는 상기 제1 렌즈(111)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있으며, 상기 제2 렌즈(112)의 아베수와 같을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(111)의 아베수는 상기 제2,3 렌즈(112,113)의 아베수보다 20 이상 클 수 있으며, 예컨대 40 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제2 렌즈(112)와 상기 제3 렌즈(113) 사이의 광축(OA)에서의 간격은 상기 제1 렌즈(111)의 광축 두께보다 작을 수 있고, 상기 제2,3 렌즈(112,113)의 광축 두께보다 클 수 있으며, 상기 제3 렌즈(113)의 광축 두께보다 클 수 있다.
상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(114)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(114)의 광축(OA)에서 제7 면(S7)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 제8 면(S8)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제7,8 면(S7,S8)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L4은 제4 렌즈(114)이며, L4의 S1/S2은 L4의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제4 렌즈(114)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(113)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(114)는 상기 제2,3 렌즈(112,113)보다 큰 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(114)의 아베수는 상기 제3 렌즈(113)의 아베수보다 약 5 이상 클 수 있다. 상기 제2,3,4렌즈(112,113,114)의 아베수는 40 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)의 광축(OA)에서 제9 면(S9)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 이러한 제5 렌즈(115)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제9,10 면(S9,S10)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L5은 제5 렌즈(115)이며, L5의 S1/S2은 L5의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제6 렌즈(116)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(116)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(116)의 광축(OA)에서 제11 면(S11)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 제12 면(S12)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(116)은 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(116)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제11,12 면(S11,S12)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L6은 제6 렌즈(116)이며, L6의 S1/S2은 L6의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)의 광축에서 제13 면(S13)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다, 즉, 상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(117)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제13,14 면(S13,S14)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L7은 제7 렌즈(117)이며, L7의 S1/S2은 L7의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제8 렌즈(118)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(118)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(118)의 광축에서 제15 면(S15)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(118)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(118)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 상기 제8 렌즈(118)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제15,16 면(S16,S16)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L8은 제8 렌즈(118)이며, L8의 S1/S2은 L8의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제9 렌즈(119)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(119)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(119)의 광축에서 제17 면(S17)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(119)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제17 면(S17)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(119)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18) 중 적어도 하나 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제17,18 면(S17,S18)의 비구면 계수는 도 11과 같이 제공되며, L9은 제9 렌즈(119)이며, L9의 S1/S2은 L9의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제3 내지 제9 렌즈(113,114,115,116,117,118,119)을 포함할 수 있다. 상기 제3 내지 제9 렌즈(113,114,115,116,117,118,119) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 중심 두께는 상기 제3,4 렌즈(113,114) 중 적어도 하나가 가장 얇을 수 있고, 예컨대 제4 렌즈(114)가 가장 얇을 수 있다. 제2 렌즈 군(G2) 내에서 제6 렌즈(116)의 중심 두께는 가장 두꺼울 수 있으며, 상기 제4 렌즈(114)의 중심 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 70% 이상은 렌즈 중심 두께가 0.4 mm 이하이고, 30 이하는 0.4mm 초과일 수 있다. 예를 들면, 상기 제3, 4, 5, 7, 9 렌즈(113,114,115,117,119)의 중심 두께는 0.4 mm 이하이고, 제6,8 렌즈(116,118)의 중심 두께는 0.4 mm 초과일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈는 상기 제2 렌즈 군(G2) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈보다 얇을 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈(111-119) 중에서 최대 중심 두께는 최대 중심 간격보다 더 작을 수 있으며, 예컨대 최대 중심 간격의 0.8배 이상 또는 0.8배 내지 0.99배 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제6 렌즈(116)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 상기 제8 렌즈(118)와 상기 제9 렌즈(119) 사이의 중심 간격(d89)은 렌즈들 사이의 간격 중에서 최대이며, 상기 제9 렌즈(119)의 중심 두께는 상기 제8,9 렌즈(118,119) 사이의 중심 간격의 0.7배 이하 예컨대, 0.4배 내지 0.7배의 범위일 수 있다.
상기 제3 내지 제9 렌즈(113,114,115,116,117,118,119) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(113)가 가장 작을 수 있고, 상기 제9 렌즈(119)가 가장 클 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 렌즈(113)의 물체측 제5 면(S5)은 복수의 렌즈(100A)의 렌즈 면 중에서 가장 작을 수 있으며, 상기 제18 렌즈(S18)의 유효경(H9) 크기는 가장 클 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제18 면(S18)의 유효경(H9) 크기는 제5 면(S5)의 유효경 크기의 1.8배 이상 예컨대, 1.8배 내지 2.3배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 유효경의 평균 크기가 최대인 제9 렌즈(S9)는 유효경 평균 크기가 최소인 제2 렌즈(112)의 1.8배 이상 예컨대, 1.8배 내지 2.3배의 범위일 수 있다. 상기 제9 렌즈(119)의 유효경의 크기는 가장 크게 제공되어, 입사되는 광들을 효과적으로 이미지 센서(300)를 향해 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제7 렌즈(117)의 굴절률은 상기 제8,9 렌즈(118,119)의 굴절률보다 클 수 있다. 상기 제8,9 렌즈(118,119)의 굴절률은 1.6 미만이며, 상기 제7렌즈(117)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)는 상기 제8,9 렌즈(118,119)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(117)의 아베수는 상기 제8,9 렌즈(118,119)의 아베수와 15 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제8,9 렌즈(118,119)의 아베수는 상기 제7 렌즈(117)의 아베수보다 20 이상 클 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 굴절률이 1.6 초과된 렌즈 매수는 1.6 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 아베수가 50 초과인 렌즈 매수는 50 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100A)들의 임계점에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 렌즈(111)는 적어도 하나의 임계점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 면(S1)은 임계점 없이 제공될 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 상기 제2 면(S2)의 임계점은 상기 제2 면(S2)의 유효경의 45% 이상의 위치 예컨대, 47% 내지 60%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제2 면(S2)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제2 면(S2)의 유효 반경의 45% 이상의 위치 예컨대, 47% 내지 60%의 범위에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제2 렌즈(112)의 제3, 4면(S3,S4)는 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(113)은 제5,6 면(S5,S6) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제5,6 면(S5,S6)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제5 면(S5)의 유효 반경의 70% 이상의 위치 예컨대, 70% 내지 90%의 범위 또는 80% 내지 90% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제6 면(S6)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제6 면(S6)의 유효 반경의 60% 이상의 위치 예컨대, 60% 내지 76%의 범위 또는 60% 내지 70% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제5,6 면(S5,S6)은 상기 제4 면(S4)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(114)의 제7,8 면(S7,S8) 중 적어도 하나가 임계점을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 임계점을 적어도 하나 가질 수 있으며, 예컨대 광축(OA)에서 제7 면(S7)의 유효 반경의 45% 이상의 위치 예컨대, 45% 내지 60% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제7 면(S7)의 임계점은 60% 이하의 위치에 위치하므로, 광축(OA)에서 상기 제3,4 면(S3,S4)의 임계점 위치보다 광축(OA)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 또한 상기 제7 면(S7)은 유효 영역의 끝단 주변에 다른 임계점을 더 포함할 수 있으며, 이러한 끝단 주변의 임계점은 유효 반경의 80% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 제거될 수 있다. 상기 제8 면(S8)은 임계점 없이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 제5 렌즈(115)의 제9, 10면(S9,S10)는 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제6 렌즈(116)의 제11, 12면(S11,S12)는 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(117)은 제13,14 면(S13,S14) 중 적어도 하나가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제13,14 면(S13,S14)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제13 면(S13)의 유효 반경의 90% 이상의 위치 예컨대, 90% 내지 99%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제14 면(S14)의 유효 반경의 90% 이상의 위치 예컨대, 90% 내지 99%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제13,14 면(S13,S14)은 상기 제6 렌즈(116)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다.
도 9와 같이, 상기 제8 렌즈(118)은 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제15,16 면(S15,S16)은 모두 임계점(P4,P3)을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)의 임계점(P4)은 광축(OA)에서 상기 제15 면(S15)의 유효 반경의 65% 이상의 거리(dP4) 예컨대, 65% 내지 80%의 범위 또는 67% 내지 78%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 임계점(P3)은 광축(OA)에서 상기 제16 면(S16)의 유효 반경(r8)의 65% 이상의 거리(dP3) 예컨대, 65% 내지 80%의 범위 또는 70% 내지 80% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제15,16 면(S15,S16)은 상기 제7 렌즈(117)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제15,16(S15,S16)의 임계점(P4,P3) 위치는 상기 제7 렌즈(117)의 제13,14 면(S13,S14)의 임계점 위치보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 배치될 수 있다.
상기 제9 렌즈(119)은 제17,18 면(S17,S18) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제17,18 면(S17,S18)은 모두 임계점(P2,P1)을 가질 수 있다. 상기 제17 면(S17)의 임계점(P2)은 광축(OA)에서 상기 제17 면(S17)의 유효 반경의 45% 이하의 거리(dP2) 예컨대, 30% 내지 45%의 범위 또는 23% 내지 33% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제18 면(S18)의 임계점(P1)은 광축(OA)에서 상기 제18 면(S18)의 유효 반경(r9)의 55% 이하의 거리(dP1) 예컨대, 45% 내지 55% 또는 39% 내지 55% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제17,18 면(S17,S18)은 상기 제8 렌즈(118)을 통해 굴절된 광들을 이미지 센서(300)의 주변부까지 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제17,18(S17,S18)의 임계점(P2,P1) 위치는 상기 제8 렌즈(118)의 제15,16 면(S15,S16)의 임계점(P4,P3) 위치보다 광축(OA)을 기준으로 더 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 임계점은 센서측 제18 면(S18) 상에서 법선(K2)과 광축(OA)의 기울기가 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한, 상기 임계점은 제18 면(S18) 상에서 접선(K1)과 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선과 기울기가 0도인 지점을 의미할 수 있다.
도 14의 (A)는 도 9의 제8 렌즈(118)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이며, (B)는 도 9의 제9 렌즈(119)에서 물체측 제17 면(S17)과 센서 측 제18면(S18)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향 높이를 나타낸 그래프이며, L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면이며, L9는 제9 렌즈이며, L9S1은 제17 면이며, L9S2는 제18 면이다.
도 14의 (A)와 같이, 제8 렌즈(118)의 제15 면인 L8S1과 제16 면인 L8S2는 각 렌즈 면의 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 센서 측에 위치함을 알 수 있으며, L8S1의 임계점이 L8S2의 임계점보다 광축에 더 인접함을 알 수 있다. L8S1의 임계점은 1.5mm±0.1mm에 위치하며, L8S2의 임계점은 1.75mm±0.1mm에 위치함을 알 수 있다.
도 14의 (B)와 같이, 제9 렌즈(119)의 제17 면인 L9S1은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역은 센서 측 영역에 위치하며, 유효 영역 끝단에 인접한 영역은 물체측 영역에 위치하며, L9S1의 임계점은 센서 측 영역의 0.9mm±0.1mm 범위에 위치할 수 있다. 또한 제9 렌즈(119)의 제18 면인 L9S2는 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역은 센서 측 영역에 위치하며, 유효 영역 끝단에 인접한 영역은 물체측 영역에 위치하며, L9S2의 임계점은 L9S1의 임계점보다 더 외측에 위치하며 센서 측 영역의 1.3mm ±0.1mm에 위치할 수 있다. 또한 L9S2의 센서 측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 80% 내지 90% 범위로 존재한다. 여기서, 센서 측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선에서 위로 0.3mm까지의 영역이며, 물체측 영역은 중심(0)과 직교하는 직선에서 아래로 -0.5mm까지의 영역이다.
상기 제8,9렌즈(118,119)의 임계점(P1,P2,P3,P4)의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
도 9 및 도 16과 같이, 마지막 렌즈인 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 임의의 점을 통과하는 법선(K2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 각도(θ1)는 5도 초과 및 45도 미만일 수 있다.
상기 제1 내지 제9 렌즈(101-109)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 10 및 도 17과 같이, 인접한 렌즈들 사이의 간격(d12,d23,d34,d45,d56,d67,d78,d89)을 제공할 수 있다. 도 10 및 도 17의 설명에 있어서, 상기 제1 방향(Y)은 광축(OA)을 중심으로 하는 원주 방향 또는 서로 직교하는 두 방향을 포함할 수 있으며, 상기 제1 방향(Y)의 끝단에서의 인접한 두 렌즈 사이의 간격은 유효 반경이 더 작은 렌즈의 유효 영역의 끝단이 기준일 수 있으며, 상기 유효 반경의 끝단은 끝단±0.2 mm의 오차를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제2 렌즈(112)의 제3 면(S3)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1방향(Y)으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 최소이고, 유효 영역의 끝단에서 최대일 수 있다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 12 배 이상 예컨대, 12 배 내지 17배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있으며, 제1 간격(d12)에 의해 상기 제1 및 제2 렌즈(111, 112)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최대이고, 끝점에서 최소일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소 값의 3배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소값의 3배 내지 5배를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제2 간격(d23)에 의해 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 크고, 상기 제2 간격(d23)의 최소 값은 상기 제1 간격(d12)의 최소 값과 최대 값 사이의 값일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 상기 제3 렌즈(113)와 상기 제4 렌즈(114) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(113)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단을 제1 방향(Y)의 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1 방향(Y)을 향해 감소 및 증가되는 형태이다. 예컨대, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 제3 렌즈(113)의 제6 면(S6)의 임계점 위치를 향해 갈수록 점차 작아지고, 상기 임계점 이후에 다시 커질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 최대 값이고, 상기 임계점 부근(예: 1mm)에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 1.5배 이상 예컨대, 1.5배 내지 3배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 작을 수 있으며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 간격(d34)에 의해 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있으며, 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제4 간격(d45)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제4 렌즈(114)의 제8 면(S8)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 시작점에서 끝점을 향하는 제1 방향(Y)으로 점차 감소되는 형태로 변화될 수 있으며, 최대 값이 0.15mm 이하일 수 있으며, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값보다 크고, 최소 값이 제1 간격(d12)의 최소 값보다 클 수 있다.
상기 제5 간격(d56)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제5 렌즈(115)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 증가 및 감소할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA)에서 끝점까지의 거리의 65% 이상 예컨대, 65% 내지 72%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최소 값은 상기 광축에 위치하며, 최대 값은 제4 간격(d45)의 최대 값보다 작으며 0.09mm 이하일 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 작고, 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제4,5 간격(d45,d56)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제6 간격(d67)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈(116)의 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d67)의 최소 값은 광축(OA)에서 유효 반경의 60% 이상 예컨대, 60% 내지 75% 범위에 위치하고, 최대 값은 끝단에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 25배 이상 예컨대, 25배 내지 40배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값의 1.2 배 이상 예컨대, 1.2배 내지 2배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 클 수 있다.
상기 제7 간격(d78)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제7 렌즈(117)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 유효 영역의 끝단에 인접한 영역 예컨대, 유효 반경의 80% 이상 또는 80% 내지 90% 범위에 위치하고, 최소 값은 광축에 위치할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 최소 값의 50배 이상 예컨대, 50배 내지 60배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 제6 간격(d67)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(117) 및 상기 제8 렌즈(118)가 위치에 따라 설정된 제7 간격(d78)으로 이격됨에 따라 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 상기 제9 렌즈(119)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제8 간격(d89)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제8 렌즈(118)의 제16 면(S16)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제8 간격(d89)의 최대 값은 광축에 위치하고, 최소 값은 유효영역의 끝단 주변 예컨대, 광축에서 유효 반경의 80% 이상 예컨대, 80% 내지 90%에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제8 간격(d89)의 최대 값은 제7 간격(d78)의 최대 값보다 작을 수 있으며, 최소값은 제7 간격(d78)의 최소 값보다 작을 수 있다. 상기 제7, 8 간격(d78,d89)의 최대 값은 0.7mm 이상일 수 있다. 상기 제8 간격(d89)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 왜곡 특성 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
상기 렌즈들(111-119) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제6 렌즈(116)는 제2 렌즈(112) 또는 제4 렌즈(112,114)보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(112) 또는 제4 렌즈(112,114)의 중심 두께 중 어느 하나는 최소 두께일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 중심 두께가 0.5mm 미만인 렌즈 매수는 0.5mm 이상의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 0.5mm 미만의 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수의 70% 이상일 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S18) 중에서 유효 반경이 1.50 mm 미만의 면수는 1.50 mm 이상의 면수에 비해 작을 수 있으며, 예컨대 전체 렌즈 면의 30% 이하 또는 15% 내지 30% 범위일 수 있다.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제1 렌즈(111)의 제2 면(S2)의 곡률 반경은 렌즈 면들 중에서 가장 클 수 있고, 제1 면(S1) 또는 제6 면(S6)의 곡률 반경의 7 배 이상 예컨대, 7배 내지 20배 범위일 수 있다.
초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제3 렌즈(113)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 제1 렌즈(111)의 초점 거리의 5 배 이상 예컨대, 5배 내지 10배 범위일 수 있다.
표 2은 도 1의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.
렌즈 면 곡률반경(mm) 두께(mm)/
간격(mm)		 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 3.387 0.625 1.529 45.400 3.142
제2 면 -36.295 0.015 3.037
제2 렌즈 제3 면
(Stop)		 1.928 0.212 1.701 15.800 2.891
제4 면 1.479 0.390 2.776
제3 렌즈 제5 면 3.113 0.235 1.701 15.800 2.772
제6 면 2.709 0.153 2.765
제4 렌즈 제7 면 7.226 0.214 1.614 26.000 2.900
제8 면 14.936 0.100 3.120
제5 렌즈 제9 면 25.958 0.351 1.511 56.800 3.222
제10 면 -12.368 0.036 3.277
제6 렌즈 제11 면 -25.789 0.712 1.493 61.200 3.318
제12 면 -5.625 0.092 3.314
제7 렌즈 제13 면 -2.034 0.335 1.614 26.000 3.483
제14 면 -2.648 0.015 3.606
제8 렌즈 제15 면 1.568 0.446 1.516 48.000 3.760
제16 면 2.418 0.758 4.301
제9 렌즈 제17 면 2.038 0.372 1.516 48.000 5.106
제18 면 1.223 0.500 5.548
필터 Infinity 0.145 5.950
Infinity 0.447 6.487
이미지 센서 Infinity 0.000 6.570
표 2은 도 8의 제1 내지 제9 렌즈들(111-119)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈 사이의 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기에 대한 것이다.
도 11과 같이, 제2 실시예에 복수의 렌즈들(100A) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제10 렌즈(121-129)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다.
도 12는 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 도 13은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 13의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 13에서 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 660nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 13의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 13을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
도 15와 같이, 제1,2실시 예에 따른 광학계(1000)는 주광선(Chief ray)이 이미지 센서(300)의 중심을 100%라고 할 때, 이미지 센서(300)의 대각선 끝단(3.4mm 이상)의 영역까지 25% 이상의 상대 조도(Relative illumination)을 나타남을 알 수 있다.
상기한 제1 및 제2 실시 예에 따른 광학계(1000)의 렌즈(100,100A)들 중에서 아베수가 40 이상 예컨대, 40 내지 70 범위의 렌즈 매수는 5매일 수 있으며, 굴절률이 1.6 이상 예컨대, 1.6 내지 1.7 범위의 렌즈 매수는 4매일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 구현하고, 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.
상기에 개시된 제1 및 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있고, 보다 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 또한, 수학식들에 기재된 렌즈의 광축(OA)에서의 두께, 인접한 렌즈들의 광축(OA)에서의 간격 및 에지에서의 간격이 의미하는 것은 도 2 및 도 9와 같을 수 있다.
[수학식 1]
1 < L1_CT / L3_CT < 5
수학식 1에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_CT는 상기 제3 렌즈(103,113)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 2]
0.5 < L3_CT / L3_ET < 2
수학식 2에서 L8_CT는 상기 제3 렌즈(103,113)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단과 상기 제3 렌즈(103,113)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 2-1]
1 < L1_CT / L1_ET <5
수학식 2-1에서 L1_ET는 상기 제1 렌즈(101,111)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 2-2]
0.5 < SD / TD < 1
상기 SD는 조리개에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)까지의 광축 거리(mm)이며, 상기 TD는 제1 렌즈(101,111)의 물체 측 제1 면(S1)에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)까지의 광축 거리(mm)이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차가 개선될 수 있다.
[수학식 2-3]
-1.5 < f_G1 /f_G2 < 1.5
상기 f_G1은 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리이며, 상기 f_G2는 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-3를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차가 개선될 수 있다. 즉, 수학식 2-3의 값이 1에 가까워질수록 왜곡 수차가 감소될 수 있다.
[수학식 3]
1 < L9_ET / L9_CT < 5
수학식 3에서 L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체 측 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단과 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 3을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 4]
1.6 < n3
수학식 4에서 n3는 상기 제3 렌즈(103)의 d-line에서의 굴절률(refractive index)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 4-1]
1.50 < n1 <1.6
1.50 < n9 <1.6
수학식 4-1에서 n1은 제1 렌즈(101,111,121)의 d-line에서의 굴절률이며, n9은 제9 렌즈(109,119)의 d-line에서의 굴절률을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 TTL에 영향을 억제할 수 있다.
[수학식 5]
0.5 < L9S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 5에서 L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제14면(S14)의 최대 Sag값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 예를 들어, L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)의 중심에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 5를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 복수의 렌즈들(100)과 이미지 센서(300) 사이에 필터(500)가 배치될 수 있는 공간을 확보할 수 있어 향상된 조립성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 5를 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 모듈 제작을 위한 간격을 확보할 수 있다.
제1 및 제3 실시예에 대한 렌즈 데이터에서, 상기 필터(500)의 위치, 자세하게 마지막 렌즈와 필터(500) 사이 간격, 및 이미지 센서(300)와 필터(500) 사이 간격은 광학계(1000)의 설계의 편의상 설정된 위치이며, 상기 필터(500)는 상기 마지막 렌즈와 이미지 센서(300)와 접촉하지 않는 범위 내에서 자유롭게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 데이터에서 상기 L9S2_max_sag to Sensor의 값은 상기 필터(500)의 물체 측 면과 이미지 센서(300) 상면 사이의 광축(OA)에서의 거리와 같을 수 있으며, 이는 광학계(1000)의 BFL(Back focal length)와 동일할 수 있으며, 상기 필터(500)의 위치는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300)과 각각 접촉하지 않는 범위 내에서 이동하여 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 즉, 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)은 임계점(P1)과 이미지 센서(300) 사이의 거리가 최소이고, 유효 영역의 끝단을 향해 점차 커질 수 있다.
[수학식 6]
0.5 < BFL / L9S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 6에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에 가장 인접한 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 중심으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다.
상기 L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 최대 Sag(Sagittal)값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 6을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있고, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 여기서, 최대 Sag 값은 상기 임계점 위치일 수 있다.
[수학식 7]
|L9S2_max slope| < 45
수학식 7에서 L9S2_max slope는 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18) 상에서 측정한 접선 각도의 최대값(Degree)을 의미한다. 자세하게, 상기 제18 면(S18)에서 L9S2_max slope는 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선에 대해 가장 큰 접선 각도를 가지는 지점의 각도 값(Degree)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 7를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 렌즈 플레어(lens flare)의 발생을 제어할 수 있다.
[수학식 8]
0.2 < L9S2 Inflection Point < 0.6
수학식 8에서 L9S2 Inflection Point는 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18) 상에 위치하는 임계점의 위치를 의미할 수 있다. 자세하게, L9S2 Inflection Point는 광축(OA)을 시작점으로, 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 하고, 광축(OA)에서 상기 제18 면(S18)의 유효 영역 끝단까지의 거리를 1로 할 때, 임계점까지의 거리일 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 슬림 레이트에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
[수학식 9]
1 < d89_CT / d89_min < 10
수학식 9에서 d89_CT는 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d89_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 제16 면(S16)과 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17) 사이의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d89_min은 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 사이의 광축(OA) 방향의 간격 중 최소 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 9를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있고, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 10]
1 < d89_CT / d89_ET < 5
수학식 10에서 상기 d89_ET는 상기 상기 제8 렌즈(108,118)의 센서 측 제 16면(S16)의 유효 영역 끝단과 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체 측 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 10을 만족할 경우, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 11]
0.01 < d23_CT / d89_CT < 1
수학식 11에서 d12_CT는 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d12_CT는 상기 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2) 및 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-1]
1 < d89_CT / d34_CT < 4
수학식 11-1에서 d34_CT는 상기 제3 렌즈(103)와 상기 제4 렌즈(104) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6) 및 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-2]
1 < G2_TD / d89_CT < 15
수학식 11-2에서 G2_TD는 상기 제3 렌즈(104,114)의 물체측 제5 면(S5)에서 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18) 사이의 광축에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 11-2는 제2렌즈 군(G2)의 전체 광축 거리와 제2렌즈 군(G2) 내에서 가장 큰 간격을 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-3]
0 < G1_TD / d23_CT < 2
수학식 11-3에서 G1_TD는 상기 제1 렌즈(101,111)의 물체측 제1 면(S1)에서 제2 렌즈(102,112)의 센서 측 제4 면(S4) 사이의 광축에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 11-3는 제1렌즈 군(G1)의 전체 광축 거리와 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 간격을 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-3를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-4]
3 < CA_L9S2 / d89_CT < 20
수학식 11-4에서 CA_L9S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 유효경 크기이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 12]
1 < L1_CT / L9_CT < 5
수학식 12에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 12를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각에서 양호한 광학 성능을 가지며 TTL(total track length)을 제어할 수 있다.
[수학식 13]
1 < L8_CT / L9_CT < 5
수학식 13에서 L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 13-1]
d23_CT < L1_CT < L6_CT
수학식 13-1에서, L1_CT는 제1 렌즈 군(G1)에서 가장 두꺼운 제1 렌즈(101,111)의 중심 두께이며, d23_CT는 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 중심 간격이거나 제2,3렌즈(102,103) 사이의 광축 간격이며, L6_CT는 제2 렌즈 군(G2)에서 가장 두꺼운 렌즈의 중심 두께이다. 이러한 수학식 13-1을 만족할 경우, 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 13-2]
1 < L9_ET / L9_CT < 5
수학식 13-2에서 L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 에지 측 두께(mm)를 의미하며, 이를 만족할 경우 왜곡 수차 감소에 영향을 개선할 수 있다.
[수학식 14]
1 < L1R1 / L9R2 < 5
수학식 14에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L9R2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 14를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성이 개선될 수 있다.
[수학식 15]
0 < (d89_CT - d89_ET) / (d89_CT) < 5
수학식 15에서 d89_CT는 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 사이의 광축 간격(mm)를 의미하고, 상기 d89_ET는 상기 제8 렌즈(108,118)의 센서 측 제 16면(S16)의 유효 영역 끝단과 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체 측 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있고 향상된 광학 성능을 가질 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 16]
1 < CA_L1S1 / CA_L2S1 < 1.5
수학식 16에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1)의 유효경(Clear aperture, CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L2S1은 상기 제2 렌즈(102,112)의 제3 면(S3))의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈 군(G1)으로 입사되는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 17]
1 < CA_L9S2 / CA_L3S1 < 5
수학식 17에서 CA_L3S1는 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L9S2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 17을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광을 제어할 수 있고, 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 18]
0 < CA_L2S2 / CA_L3S1 < 2
수학식 18에서 CA_L2S2는 상기 제2 렌즈(102,112)의 제4 면(S4)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L3S1는 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있고, 광학 성능을 위해 비네팅(vignetting)을 제어할 수 있다.
[수학식 19]
0.1 < CA_L8S2 / CA_L9S2 < 1
수학식 19에서 CA_L8S2는 상기 제8 렌즈(108,118)의 제16 면(S16)의 유효경 크기(mm)를 의미하고, CA_L9S2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 유효경 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있다.
[수학식 20]
1 < d23_CT / d23_ET < 10
수학식 8에서 상기 d23_CT는 광축(OA)에서 상기 제2 렌즈(102,112)와 상기 제3 렌즈(103,113) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, d23_CT는 상기 제2 렌즈(102,112)의 제4 면(S4) 및 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d23_ET는 상기 제2 렌즈(102,112)의 제4 면(S4)의 유효 영역 끝단과 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 20을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차를 감소시킬 수 있고, 수차 특성을 개선할 수 있으며, 광학 성능을 위해 비네팅(vignetting)을 제어할 수 있다.
[수학식 21]
1 < d78_CT / d78_ET < 3
수학식 21에서 d78_CT는 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(107,117)과 제8 렌즈(108,118) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 상기 d78_ET는 상기 제7 렌즈(107,117)의 제14 면(S14)의 유효영역 끝단과 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 21를 만족할 경우, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있으며, 왜곡 발생을 억제할 수 있다.
[수학식 22]
0 < d78_max / d78_CT < 2
수학식 22에서 d78_Max는 상기 제7 렌즈(107,117) 및 제8 렌즈(108,118) 사이의 간격(mm) 중 최대 간격을 의미한다. 자세하게, d78_Max는 상기 제7 렌즈(107,118)의 제14 면(S14) 및 상기 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15) 사이의 최대 간격을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 22를 만족할 경우, 화각(FOV)의 주변부에서 광학 성능을 개선할 수 있으며, 수차 특성의 왜곡을 억제할 수 있다.
[수학식 23]
1 < L8_CT / d89_CT < 2
수학식 23에서 L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d89_CT는 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118)의 유효경 크기 및 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 24]
0.1 < L6_CT / d89_CT < 3
수학식 24에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106,116)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d89_CT는 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8,9,10 렌즈들의 유효경 크기 및 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 24-1]
0.01 < L9_CT / d89_CT < 1
수학식 25에서 L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d89_CT는 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24 또는/및 수학식 24-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118)의 유효경 크기 및 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 25]
1 < |L9R1 / L9_CT| < 50
수학식 25에서 L9R1은 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제9 렌즈(109,119)의 굴절력을 제어하며, 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 26]
1 < |L8R1 / L9R1| < 10
수학식 26에서 L8R1은 상기 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L9R1은 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119)의 형상 및 굴절력을 제어하며 광학 성능을 개선할 수 있으며, 제2 렌즈 군(G2)의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 27]
20 < L1_CT / d12_CT
수학식 27에서 L1_CT는 광축(OA)에서 제1 렌즈(101,111)의 두께이고, d12는 광축(OA)에서 제1 렌즈(101,111)와 제2 렌즈(102,112) 사이의 간격이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27를 만족할 경우, 광학계(1000)의 색 수차 개선할 수 있다.
[수학식 28]
0 < L_CT_Max / Air_CT_Max < 5
수학식 28에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께 가 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하고, Air_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 사이의 에어 갭(air gap) 또는 간격(mm)의 최대값을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 28을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리에서 양호한 광학 성능을 가지며, 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 29]
0.5 < ∑L_CT/ ∑Air_CT < 2
수학식 29에서 ∑L_CT는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께(mm)들의 합을 의미하고, ∑Air_CT는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들에서 인접한 두 렌즈 사이의 광축(OA)에서의 간격(mm)들의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 29를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리에서 양호한 광학 성능을 가지며, 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 30]
10 < ∑Index < 30
수학식 30에서 ∑Index는 상기 복수의 렌즈(100,100A) 각각의 d-line에서의 굴절률들의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 30을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 TTL을 제어할 수 있고, 향상된 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 31]
10 < ∑Abbe / ∑Index <50
수학식 31에서 ∑Abbe는 상기 복수의 렌즈(100,100A) 각각의 아베수(Abbe's number)의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 31을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 32]
0.8 < Air_CT_Max/L_CT_Min < 6.0
수학식 32에서 Air_CT_Max는 광축(OA)에서 인접한 두 렌즈들 사이의 간격이 최대 값을 의미하며, L_CT_Min는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께가 최소 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 32를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리에서 양호한 광학 성능을 가지며, 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 33]
0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2
수학식 33에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께 중 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하며, Air_CT_Max는 도 2 및 도 9와 같이 서로 마주하는 n-1번째 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역 끝단과 n번째 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리이며, 예컨대 두 렌즈 사이의 에지 간격들 중 최대 값(Air_Edge_max)을 의미한다. 즉, 후술할 렌즈 데이터에서 d(n-1, n)_ET값 중 가장 큰 값을 의미한다(여기서 n은 3보다 크고 9 이하의 자연수). 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리를 가지며, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 34]
0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2
수학식 34에서 CA_L1S1는 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1)의 유효경(mm)을 의미하며, CA_Min은 제1 내지 제18 면(S1-S18)의 유효경(mm) 중에서 가장 작은 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34을 만족할 경우, 제1 렌즈(101,111)을 통해 입사되는 광을 제어하며, 광학 성능을 유지하면서 슬림한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 35]
1 < CA_max / CA_min < 4
수학식 35에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하는 것으로, 제1 내지 제18 면(S1-S18)의 유효경(mm) 중에서 가장 큰 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 35-1]
1 < CA_L9S2 / CA_L3S1 < 4
수학식 35에서 CA_L9S2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 큰 렌즈 면의 유효경을 가진다. 상기 CA_L3S1는 상기 제3 렌즈(103,113,)의 제5 면(S5)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 작은 렌즈 면의 유효경을 가진다. 즉, 제2 렌즈 군(G2)의 첫 번째 렌즈 면과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 렌즈 면의 유효경 차이가 가장 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35-1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 35-2]
1.5 ≤ AVR_CA_L9 / AVR_CA_L3 < 4
수학식 35에서 AVR_CA_L9는 상기 제9 렌즈(108,118)의 제18,19 면(S17,S18)의 유효경(mm)의 평균 값을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 큰 두 렌즈 면의 유효경의 평균이다. 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈(103)의 제5,6 면(S5,S6)의 유효경(mm)의 평균 값을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 작은 두 렌즈 면의 유효경의 평균을 나타낸다. 즉, 제2 렌즈 군(G2)의 첫 번째 렌즈(L3)의 물체 측 및 센서 측 면(S5,S6)들의 평균 유효경과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 렌즈(L9)의 물체측 및 센서 측 면들(S17,S18)의 평균 유효경의 차이가 가장 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35-2을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
이러한 수학식 35, 35-1, 및 35-2를 이용하여, 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17)의 유효경(CA_L9S1)은 최소 유효경(CA_min)의 1.5배 이상이 될 수 있으며, 제18 면(S18)의 유효경(CA_L9S2)은 최소 유효경(CA_min)의 1.5배 이상이 될 수 있다. 즉, 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
1.5 ≤CA_L9S1 / CA_min < 4 (수학식 35-3)
1.5 ≤ CA_L9S2 / CA_min < 4 (수학식 35-4)
이러한 수학식 35, 35-1 내지 35-4를 이용하여, 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17)의 유효경(CA_L9S1)은 제3 렌즈(103,113)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 1.5배 이상이 될 수 있으며, 예컨대 1.5배 내지 4배의 범위일 수 있으며, 제18 면(S18)의 유효경(CA_L9S2)은 제3 렌즈(103)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 1.5배 이상이 될 수 있으며, 예컨대 2배 이상 및 4배 미만의 범위일 수 있다.
즉, 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
1.5 ≤CA_L9S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4 (수학식 35-5)
1.5 ≤CA_L9S2 / AVR_CA_L3 ≤ 4 (수학식 35-6)
[수학식 36]
1 < CA_max / CA_Aver < 3
수학식 36에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, CA_Aver은 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면의 유효경들의 평균을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 36를 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 37]
0.1 < CA_min / CA_Aver < 1
수학식 37에서 CA_min는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 작은 유효경(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 37를 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 38]
0.1 < CA_max / (2×ImgH) < 1
수학식 38에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경을 의미하며, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 중심(0.0F)에서 대각선 끝단(1.0F)까지의 거리(mm)를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 최대 대각 방향 길이(mm)의 1/2을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38을 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가지며, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 ImgH는 2.1mm 내지 6mm 범위일 수 있다.
[수학식 39]
0.5 < TD / CA_max < 1.5
수학식 39에서 TD는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군(G2)의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이다. 예를 들면, 광축(OA)에서 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)까지의 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 39-1]
1 < ∑CA / lens number < 10
수학식 39-1에서 ∑CA는 전체 유효경의 합이며, lens number는 전체 렌즈 매수 예컨대, 9매이다. 광학계가 수학식 39-1을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 39-1의 범위는 바람직하게, 3 내지 10의 범위일 수 있다.
[수학식 39-2]
1.5 < ΣSemi_CA / ST_Semi_CA < 50
수학식 39-2에서 ∑ Semi_CA는 전체 유효 반경의 합이며, ST_Semi_CA는 조리개의 유효 반경을 의미한다. 광학계가 수학식 39-2을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 39-2는 바람직하게, 20 내지 40의 범위일 수 있다.
[수학식 40]
1 < F / L9R2 < 10
수학식 40에서 F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미하고, L9R2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제 18면(S18)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 40을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)의 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 41]
1 < F / L1R1 < 10
수학식 41에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미하며, F는 전체 초점 거리(mm)를 나타낸다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 41을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 42]
1 < EPD / L9R2 < 10
수학식 42에서 EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미하고, L9R2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 42를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 전체 밝기를 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 43]
0.5 < EPD / L1R1 < 8
수학식 42는 광학계의 입사동 크기와 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1)의 곡률 반경의 관계를 나타낸 것으로, 입사 광을 제어할 수 있다.
[수학식 44]
-3 < f1 / f3 < 0
수학식 44에서 f1은 상기 제1 렌즈(101,111)의 초점 거리(mm)를 의미하고, f3은 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 초점 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44를 만족할 경우, 상기 제1 렌즈(101,111) 및 상기 제3 렌즈(103,113)는 입사하는 광 경로 제어를 위한 적절한 굴절력을 가질 수 있고, 해상력을 개선할 수 있다.
[수학식 45]
1 < f12 / F < 10
수학식 45에서 f12은 상기 제1 렌즈(101,111) 내지 제2 렌즈(102,112)의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리와 전체 초점 거리 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 45을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)의 TTL(total track length)를 제어할 수 있다.
[수학식 46]
-1.5 < f12 / f39 < 1.7
수학식 46에서 f12은 상기 제1 내지 제2 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, f39은 상기 제3 내지 제9 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 46는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리(f_G1)와 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리(f_G2) 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에서 상기 제1 내지 제2 렌즈의 복합 초점 거리는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 상기 제3 내지 제9 렌즈의 복합 초점 거리는 양(+)의 값을 가질 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 46을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 및 왜곡 수차 등의 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 46-1]
1.5 < Σ｜F/fi｜ < 20
수학식 46-1에서 F는 전체 초점 거리이며, fi는 제1 렌즈(101,111) 내지 제9 렌즈(109,119) 각각의 초점 거리의 절대 값의 합이다. 즉, 수학식 46-1은 전체 초점 거리(F)를 각 렌즈의 초점 거리 f1에서 f10까지의 절대 값의 합으로 나눈 값을 의미한다. 이러한 수학식 46-1을 광학계가 만족할 경우, 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 수학식 46-1은 2 내지 10의 범위일 수 있다.
[수학식 47]
2 < TTL < 20
수학식 47에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1)의 정점에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 47에서 TTL을 20 미만으로 하여, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 48]
2 < ImgH
수학식 48는 이미지 센서(300)의 대각 크기(2*ImgH)를 4mm 초과되도록 하여, 높은 해상력을 갖는 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 49]
BFL < 2.5
수학식 42는 BFL(Back focal length)를 2.5 mm 미만으로 하여, 필터(500)의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다.
[수학식 50]
1 < F < 20
수학식 50에서 전체 초점 거리(F)를 광학계에 맞게 설정할 수 있다.
[수학식 51]
FOV < 120
수학식 51에서 FOV(Field of view)는 상기 광학계(1000)의 화각(Degree)을 의미하며, 120도 미만의 광학계를 제공할 수 있다. 상기 FOV는 60도 이상일 수 있다.
[수학식 52]
0.5 < TTL / CA_max < 2
수학식 52에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101,111)의 제1 면(S1)의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 52는 광학계의 전체 광축 길이와 최대 유효 경의 관계를 설정하여, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 53]
0.6 < TTL / ImgH < 3.2
수학식 53는 광학계의 전체 광축 길이(TTL)와 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이(ImgH)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 53을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 크기의 이미지 센서(300) 적용을 위한 BFL(Back focal length)을 확보하며 보다 작은 TTL을 가질 수 있어, 고화질 구현 및 슬림한 구조를 가질 수 있다.
[수학식 54]
0.01 < BFL / ImgH < 0.5
[수학식 54-1]
2 < Imgh / BFL < 10
수학식 54 및 54-1은 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 간의 광축 간격과 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 54 또는 54-1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 크기의 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 55]
4 < TTL / BFL < 10
수학식 55는 광학계의 전체 광축 길이(TTL), 및 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정(단위, mm)할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 55을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 BFL을 확보하며 슬림하고 컴팩트하게 제공될 수 있다.
[수학식 56]
0.1 < F / TTL < 1.5
수학식 56는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F)와 전체 광축 길이(TTL)를 설정할 수 있다. 이에 따라 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 57]
3 < F / BFL < 10
수학식 57는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F), 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정(단위, mm)할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 57을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 58]
0.1 < F / ImgH < 3
수학식 58은 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F,mm)와 상기 이미지 센서(300)의 광축에서 대각선 길이(ImgH)를 설정할 수 있다. 이러한 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 이미지 센서(300)를 적용하며 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.
[수학식 59]
0.7 < F / EPD < 2.6
수학식 59는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F,mm)와 입사동 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 밝기를 제어할 수 있다.
[수학식 60]
Figure pat00001
수학식 60에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 상기 Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 상기 c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E,F는 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며, 수차 및 왜곡 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 큰 크기의 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300)를 포함하며 상대적으로 작은 TTL 값을 가질 수 있고, 보다 슬림하게 컴팩트(compact)한 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 복수의 렌즈들(100) 사이 간격은 영역에 따라 설정된 값을 가질 수 있다.
표 3은 제1 및 제2 실시 예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), 전체 초점 거리 F값, ImgH, 상기 제1 내지 제9 렌즈들 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7,f8,f9), 합성 초점 거리, 엣지 두께(ET, Edge Thickness) 등에 대한 것이다. 여기서 렌즈의 엣지 두께는 렌즈의 유효 영역 끝단에서의 광축 방향(Z) 두께를 의미하며, 단위는 mm이다.
항목 실시예1 실시예2
F 4.370 4.310
f1 5.290 5.864
f2 -9.110 -11.147
f3 -35.590 -38.827
f4 33.890 22.404
f5 12.800 16.392
f6 15.210 14.381
f7 -17.520 -17.942
f8 7.400 7.306
f9 -7.420 -6.988
f_G1 10.171 10.317
f_G2 7.155 6.991
L1_ET 0.165 0.182
L2_ET 0.301 0.287
L3_ET 0.266 0.269
L4_ET 0.284 0.250
L5_ET 0.099 0.083
L6_ET 0.281 0.329
L7_ET 0.363 0.411
L8_ET 0.560 0.452
L9_ET 0.662 0.713
d12_ET 0.211 0.199
d23_ET 0.069 0.092
d34_ET 0.175 0.183
d45_ET 0.032 0.065
d56_ET 0.011 0.027
d67_ET 0.253 0.253
d78_ET 0.390 0.362
d89_ET 0.266 0.348
EPD 3.080 3.140
BFL 1.175 1.092
TD 5.483 5.560
Imgh 3.530 3.537
TTL 5.689 5.683
F-number 1.418 1.373
FOV 78.4도 77.2도
표 4는 도 1의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 59에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 4를 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 59을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 광학 성능 및 광학 특성을 개선할 수 있다.
수학식 실시예1 실시예2
1 1 < L1_CT / L3_CT < 5 2.660 2.660
2 0.5 < L3_CT / L3_ET < 2 0.883 0.873
3 1 < L9_ET / L9_CT < 5 1.779 1.916
4 1.60 < n3 1.701 1.701
5 0.5 < L9S2_max_sag to Sensor < 2 0.920 0.848
6 0.5 < BFL / L9S2_max_sag to Sensor < 2 1.278 1.288
7 |L9S2_max slope| < 45 0.346 0.378
8 0.2 < L9S2 Inflection Point < 0.6 0.500 0.490
9 100 < d89_CT / d89_min 28.784 757.750
10 0 < d89_CT / d89_ET < 3 1.675 1.282
11 0.01 <d23_CT / d89_CT < 1 0.537 0.514
12 1 < L1_CT / L9_CT < 5 0.570 0.570
13 1 < L8_CT / L9_CT < 5 1.199 1.199
14 0 < L1R1 / L9R2 < 5 2.654 2.770
15 0 < (d89_CT - d89_ET) / (d89_CT) < 5 0.637 0.541
16 1 < CA_L1S1 / CA_L2S1 < 1.5 1.089 1.086
17 1 < CA_L9S2 / CA_L3S1 < 5 1.984 2.001
18 0.2 < CA_L2S2 / CA_L3S1 < 2 1.005 1.001
19 0.1 < CA_L8S2 / CA_L9S2 < 1 0.783 0.775
20 3 < d23_CT / d23_ET < 10 6.655 5.347
21 0 < d78_CT / d78_ET < 3 0.038 0.041
22 0 < d78_max / d89_CT < 2 1.003 1.001
23 1 < L8_CT / d89_CT < 30 0.608 0.589
24 0.01 < L6_CT / d89_CT < 3 1.914 1.914
25 1 < |L9R1 / L9_CT| < 100 4.964 5.478
26 1 < |L8R1 / L9R1| < 100 0.847 0.770
27 20 < L1_CT/d12 41.67 41.67
28 0 <CT_Max / Air_Max <5 0.97 0.94
29 0.5 < ∑L_CT / ∑Air_CT < 2 2.267 2.112
30 10 < ∑Index <30 14.195 14.195
31 10 < ∑Abb / ∑Index <50 24.163 24.163
32 0.8 < Air_CT_max/L_CT_min < 6.0 3.46 3.57
33 0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2 0.548 0.508
34 0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2 1.149 1.136
35 1 < CA_max / CA_min < 5 1.984 2.007
36 1 < CA_max / CA_Aver < 3 1.566 1.610
37 0.1 < CA_min / CA_Aver < 1 0.790 0.802
38 0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1 0.753 0.784
39 0.5 < TD / CA_max < 1.5 1.031 1.002
40 0 < F / L9R2 < 10 3.761 3.525
41 1 < F / L1R1 < 10 1.417 1.273
42 0 < EPD / L9R2 < 10 2.651 2.568
43 0.5 < EPD / L1R1 < 8 0.999 0.927
44 -3 < f1 / f3 < 0 -0.149 -0.151
45 1 < f13 / F < 10 7.173 7.516
46 -1.5 < f12/f39 < 1.7 1.42 1.48
47 2 < TTL < 20 5.688 5.683
48 2 < ImgH 3.530 3.537
49 BFL < 2.5 1.175 1.092
50 1 < F < 20 4.370 4.310
51 FOV < 120 76.400 77.200
52 0.5 < TTL / CA_max < 2 1.070 1.024
53 0.6 < TTL / ImgH < 3.2 1.611 1.607
54 0.01 < BFL / ImgH < 0.5 0.333 0.309
55 4 < TTL / BFL < 10 4.840 5.202
56 0.1 < F / TTL < 1.5 0.768 0.758
57 3 < F / BFL < 10 3.718 3.945
58 0.1 < F / ImgH < 3 1.238 1.219
59 0.7 < F / EPD < 2.6 1.419 1.373
도 16은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 16을 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 슬림한 구조를 가질 수 있고, 향상된 왜곡(distortion) 및 수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 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, 예를 들어 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.
제1 렌즈: 101,111
제2 렌즈: 102,112
제3 렌즈: 103,113
제4 렌즈: 104,114
제5 렌즈: 105,115
제6 렌즈: 106,116
제7 렌즈: 107,117
제8 렌즈: 108,118
제9 렌즈: 109,119
이미지 센서: 300
필터: 500
광학계: 1000

Claims (22)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제1 렌즈 내지 제9 렌즈 중 물체 측면과 센서 측 면에 적어도 하나의 임계점이 있는 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수의 40% 이상이며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    -1.5 < f12/f39 < 1.7
    0.6 < TTL / ImgH < 3.2
    (f12는 제1,2렌즈의 복합 초점 거리이며, f39는 제3 렌즈 내지 제9 렌즈까지의 복합 초점 거리이며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 오목한 형상을 가지며,
    상기 제 6 내지 제9 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면 각각이 적어도 하나의 임계점을 갖는 광학계.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 센서 측면과 상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 적어도 하나의 임계점을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면은 적어도 하나의 임계점을 갖는 광학계.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 상면에서 마지막 렌즈의 센서 측면까지의 광축 간격(BFL)와 상기 Imgh 사이의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.01 < BFL / ImgH < 0.5
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제9 렌즈의 유효경과 전체 렌즈 매수(lens number)의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < ∑CA / lens number < 10
    (∑CA는 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측면의 유효경의 합이며, lens number는 전체 렌즈 매수이다)
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 초점 거리와 각 렌즈의 초점 거리의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1.5 < Σ｜ F/fi｜ < 20
    (F는 전체 초점 거리이며, fi는 제1 렌즈 내지 제9 렌즈 각각의 초점 거리의 합이다)
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 렌즈들 사이의 간격과, 각 렌즈의 중심 두께는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.8 < Air_CT_Max/L_CT_Min < 6.0
    (상기 Air_CT_Max는 인접한 두 렌즈들 사이의 광축 간격 중 최대 값이며, L_CT_Min은 각 렌즈의 광축에서의 두께 중 최소 값이다)
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대 유효경과 최소 유효경의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < CA_Max / CA_Min < 4
    (CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이며, CA_Min은 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이다)
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 광축에서 센서 측 면이 오목한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈는 광축에서 물체 측 면이 상기 제2 렌즈의 센서 측면과 대면하며 볼록한 형상을 가지며,
    상기 최대 유효경은 상기 제9 렌즈의 센서 측 면이며,
    상기 최소 유효경은 상기 제3 렌즈의 물체 측 면인 광학계.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제3 렌즈의 중심 두께는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < L1_CT/ L3_CT < 5
    (L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, L3_CT는 제3 렌즈의 광축에서의 두께이다)
  11. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 외측 둘레에 배치된 조리개를 포함하며,
    상기 제1 내지 제9 렌즈의 유효 반경과 상기 조리개의 유효 반경의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1.5 < ΣSemi_CA / ST_Semi_CA < 50
    (∑Semi_CA는 전체 유효 반경의 합이며, ST_Semi_CA는 조리개의 유효 반경을 의미한다)
  12. 물체 측에 복수의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군;
    상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 복수의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군;
    상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 3배 이상이며,
    상기 제2 렌즈 군 중에서 상기 제1 렌즈 군에 가장 가까운 물체측 면은 유효경 크기가 최소이며,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 상기 센서 측 면의 중심과 상기 이미지 센서와의 거리가 최소이고, 상기 센서 측 면의 유효 영역의 끝단을 향해 갈수록 상기 거리가 점차 커지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.6 < TTL / ImgH < 3.2
    0.7 < F / EPD < 2.6
    (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈 군의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 F는 제1,2렌즈 군의 전체 초점 거리이며, EPD는 광학계의 입사동 크기이다)
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군이 상기 제2 렌즈 군보다 더 큰 광학계.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군은 물체 측에서 센서를 향해 광축에 정렬된 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하며,
    상기 제2 렌즈 군은 상기 제1 렌즈 군에서 센서를 향해 제3 렌즈 내지 제9 렌즈를 포함하며,
    상기 제3 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최소이며,
    상기 제9 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대인 광학계.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 임계점을 가지며, 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.5 < L9S2_max_sag to Sensor < 2
    (L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값에서 이미지 센서까지의 상기 광축 방향 거리이다)
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군에서 물체 측면과 센서 측 면 모두에 임계점을 갖는 렌즈 매수는 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중 50% 이상인 광학계.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 광축에서의 두께와 상기 제1,2렌즈 사이의 간격은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    20 < L1_CT/d12
    (L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, d12는 상기 제1,2 렌즈 사이의 광축에서의 간격이다)
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈와 상기 제9 렌즈 사이의 간격들은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0 < d89_CT / d89_ET < 3
    (d89_CT는 상기 제8 렌즈와 상기 제9 렌즈 사이의 광축에서의 두께이며, d89_ET는 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역의 끝단과 상기 제9 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역의 끝단 사이의 광축 거리이다)
  19. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군의 초점 거리(f_G1)와 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리(f_G2)는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    -1.5 < f_G1 / f_G2 < 1.7
  20. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제10 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제7 내지 제9 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 물체 측 면은 상기 제1 내지 제9 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며,
    상기 제9 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제9 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < CA_Max / CA_min < 5
    (CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다)
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제9 렌즈의 유효경과 전체 렌즈 매수(lens number)의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < ∑CA / lens number < 10
    (∑CA는 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측면의 유효경의 합이며, lens number는 9이다)
  22. 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며,
    상기 광학계는 제1 항, 제12항 및 제20 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
    하기 수학식을 만족하는 카메라 모듈.
    0.7 ≤ F / EPD < 2.6
    (F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)
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