KR20230068899A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20230068899A
KR20230068899A KR1020210155170A KR20210155170A KR20230068899A KR 20230068899 A KR20230068899 A KR 20230068899A KR 1020210155170 A KR1020210155170 A KR 1020210155170A KR 20210155170 A KR20210155170 A KR 20210155170A KR 20230068899 A KR20230068899 A KR 20230068899A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
optical axis
sensor
lenses
optical system
Prior art date
Application number
KR1020210155170A
Other languages
English (en)
Inventor
신두식
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020210155170A priority Critical patent/KR20230068899A/ko
Priority to PCT/KR2022/017805 priority patent/WO2023085870A1/ko
Priority to TW111143225A priority patent/TW202334695A/zh
Publication of KR20230068899A publication Critical patent/KR20230068899A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Abstract

실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제7 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 및 1 < CA_Max / CA_min < 5을 만족할 수 있다. (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다)

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.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제7 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 및 1 < CA_Max / CA_min < 5을 만족할 수 있다. (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다.)
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 및 제7 렌즈에서 2 < AVR_CA_L7 / AVR_CA_L3 < 4을 만족하며, 상기 AVR_CA_L7은 상기 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경들의 평균 값이고, AVR_CA_L3은 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면들의 평균 값이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기는 2 ≤CA_L7S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4을 만족하며, 상기 CA_L7S1는 제7 렌즈의 물체측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경 크기는 2 ≤CA_L7S2 / AVR_CA_L3 < 5을 만족하며, 상기 CA_L7S2는 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제7 렌즈는 하기 수학식을 만족하며, 1 < L1_CT / L7_CT < 5을 만족하며, 상기 L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 두께이고, L7_CT는 상기 제11 렌즈의 상기 광축에서의 두께이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격과 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 1 < d67_CT / d34_CT < 4을 만족하며, 상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 광축 간격(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경 크기와 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 3 < CA_L7S2 / d67_CT < 10을 만족하며, 상기 CA_L7S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제7 렌즈의 센서 측 면의 유효경 크기이며, 상기 d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 임계점을 가지며, 0.5 < L7S2_max_sag to Sensor < 2을 만족하며, 상기 L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값에서 이미지 센서까지의 상기 광축 방향 거리이다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 및 제2 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 매수의 총 합은 7매이고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 많으며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최소이며, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최대이며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 및 0.5 < TD / CA_max < 1.5을 만족하며, 상기 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 TD는 제1 렌즈 군의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, 상기 CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈군이 더 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 군의 센서 측 면은 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 이미지 센서에 가장 가까운 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면은 최대 유효경 크기를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제4 내지 제7 렌즈를 포함하며, 상기 제3 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 어느 하나는 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제7 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 어느 하나는 최대 유효경 크기를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제6,7 렌즈 사이의 광축 간격 및 상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격은 1 < d67_CT / d34_CT < 4을 만족하며, 상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 광축 간격(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 1 < G2_TD / d67_CT < 4을 만족하며, 상기 G2_TD는 상기 제2렌즈 군의 물체측 면에서 센서 측면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제1,2렌즈 군 사이의 간격은 1 < G1_TD / d34_CT < 4을 만족하며, 상기 G1_TD는 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 제3 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축에서의 거리(mm)이며, d34_CT는 상기 제1렌즈 군의 센서 측 면과 상기 제2 렌즈 군의 물체측 면 사이의 광축 거리(mm)이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 중심 두게, 상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격, 및 상기 제6 렌즈의 중심 두께는 L1_CT < d34_CT < L6_CT을 만족하며, 상기 L1_CT는 제1 렌즈 군에서 가장 두꺼운 제1 렌즈의 중심 두께이며, 상기 d34_CT는 제3,4렌즈 사이의 광축 간격이며, 상기 L6_CT는 제2 렌즈 군에서 변곡점을 갖는 제6 렌즈의 중심 두께이다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제7 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제6 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며, 상기 제7 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7렌즈 중에서 최소 유효경 크기이며, 상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 1 < CA_Max / CA_min < 5을 만족하며, 상기 CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 임계점은 광축을 기준으로 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역 끝단까지의 거리의 40% 이하인 위치에 배치되며, 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 임계점은 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 임계점보다 광축에 더 가깝게 위치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제6 렌즈의 센서 측 면의 임계점과 상기 물체측 면의 임계점은 광축을 기준으로 상기 제6 렌즈의 유효 영역 끝단까지의 거리의 46% 내지 56% 범위에 위치될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며, 상기 광학계는 상기에 개시된 광학계를 포함하고, 1 ≤ F / EPD < 5을 만족할 수 있으며, 상기 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 형상, 굴절력, 두께, 간격 등을 가짐에 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 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 5는 도 1의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 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.
도 1은 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 2은 도 1의 광학계에서 렌즈의 중심 두께(Center thickness), 엣지 두께(Edge thickness), 렌즈들 사이의 간격 등을 설명하기 위한 도면이고, 도 3는 도 1의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다. 도 4는 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다. 도 5는 도 1 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 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 3매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈보다 많은 매수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 6매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 1매 이상 및 2매 이하의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 4매의 렌즈를 포함할 수 있다.
이하, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)의 광학적 특징에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 다른 음(-)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 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리(f_G2)는 음(-)의 부호를 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리(f_G1)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다.
절대 값으로 나타낼 때, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리(f_G1)의 절대값은 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리(f_G2)의 절대값의 1.1배 이상 예컨대, 1.1 배 내지 1.6배 범위일 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 렌즈들 각각의 중심 두께보다 클 수 있으며, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리보다 50% 이하로 작을 수 있으며, 예컨대 30% 내지 50% 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 클 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 20% 이하일 수 있으며, 예컨대 11% 내지 20% 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 8매 이하의 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측을 통해 입사된 광들을 모아주도록 굴절하며, 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 정(+)의 굴절력을 갖는 렌즈들이 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈보다 많을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)은 정(+)의 굴절력을 갖는 렌즈들과 부(-)의 굴절력을 갖는 렌즈들이 같을 수 있다.
서로 마주하는 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 면(예, S6)와 상기 제2렌즈 군(G2)의 렌즈 면(예, S7)은 광축에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 렌즈들 사이의 간격 중에서 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 광축 간격은 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈들 사이의 최대 광축 간격을 제외할 경우, 가장 큰 간격을 가질 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) 내에서 80% 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 55% 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106) 및 제7 렌즈(107)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)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) 및 제7 렌즈(107)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 복수의 렌즈(100) 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 렌즈(100)에서 유효한 광이 입사되지 않는 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 렌즈(100)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)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈(100) 중 센서 측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(100)가 7매 렌즈인 경우, 상기 필터(500)는 상기 제7 렌즈(107)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 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면 또는 센서 측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개는 상기 제1 렌즈 군(G1) 내의 렌즈 중에서 인접한 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이에 위치할 수 있다.
이와 다르게, 상기 복수의 렌즈(100) 중 선택되는 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들(101, 102, 103) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(101)의 센서 측 면(S2) 또는 상기 제2 렌즈(102)의 물체 측 면(S3)은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
실시 예에 따른 광학계(1000)는 제1 렌즈 군(G1)의 물체측에 광의 경로를 변경하기 위한 반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 입사 광을 렌즈들 방향으로 반사하는 프리즘으로 구현될 수 있다.
<실시 예>
발명의 실시예에 따른 광학계(1000)는 제1 렌즈(101) 내지 제7 렌즈(107)로 이루어질 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 상기 제1 렌즈 군(G1)에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 양(+)의 굴절력일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 재질일 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. 상기 제1 렌즈(101)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제1 면(S1)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1,2 면(S1,S2) 중에서 상기 제2 면(S2)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면 또는 모두는 비구면일 수 있다. 상기 제1,2면(S1,S2)의 비구면 계수는 도 3과 같이 제공되며, L1은 제1 렌즈(101)이며, S1/S2은 L1의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈(102)는 상기 제1 렌즈(101)과 상기 제3 렌즈(103) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 양(+)의 굴절력일 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. 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3,4 면(S3,S4) 중에서 상기 제4 면(S3)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 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 3과 같이 제공되며, L2은 제2 렌즈(102)이며, L2의 S1/S2은 L2의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제3 렌즈(103)는 상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 음(-)의 굴절력일 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. 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제5 면(S5)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5,6면(S5,S6) 중에서 상기 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 양면이 오목한 형상을 가질 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 3과 같이 제공되며, L3은 제3 렌즈(103)이며, L3의 S1/S2은 L3의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103) 중에서 상기 제2 렌즈(102)의 초점 거리의 절대값은 가장 클 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈(101), 상기 제2 렌즈(102) 및 상기 제3 렌즈(103) 순서로 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103)는 서로 상이한 중심 두께(CT: Center Thickness)를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103) 중에서 상기 제1 렌즈(101)는 가장 두꺼운 중심 두께를 가질 수 있고, 상기 제3 렌즈(103)는 가장 얇은 중심 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103) 중에서 상기 제3 렌즈(103)는 가장 큰 굴절률을 가질 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)의 굴절률은 상기 제2 렌즈(102)의 굴절률과 같을 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1,2 렌즈(101,102)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)의 아베수는 상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103) 중 가장 작을 수 있고, 상기 제2 렌즈(102)의 아베수는 상기 제1 렌즈(101)의 아베수와 같을 수 있다. 이때, 상기 제3 렌즈(103)의 아베수는 상기 제2 렌즈(102)의 아베수보다 20 이상 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(103)의 아베수는 상기 제2 렌즈(102)의 아베수보다 30 이상 작을 수 있으며, 예컨대 10 내지 25 사이의 범위일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103) 중에서 렌즈의 유효경의 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면 또는 센서 측 면 중 적어도 하나가 가장 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면 또는 센서측 면 중 적어도 하나가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(103)의 센서 측 제6면(S6)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제6 면(S1, S2, S3, S4, S5, S6) 중 가장 작을 수 있다. 이때, 상기 제3 렌즈(103)의 센서 측 제6면(S6)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제7 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)의 물체 측 면 및 센서 측 면들 중 가장 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어하여 해상력, 색수차 제어 특성을 개선시킬 수 있고, 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양의 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. 상기 제4 렌즈(104)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제4 렌즈(104)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 제7,8면(S7,S8)이 오목한 형상이거나, 제7,8면(S7,S8)이 볼록한 형상일 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 3과 같이 제공되며, L4은 제4 렌즈(104)이며, L4의 S1/S2은 L4의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 음(-)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. 상기 제5 렌즈(105)는 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5 렌즈(105)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 부연 설명하면, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 제9,10면(S9,S10)이 오목한 형상이거나, 제9,10면(S9,S10)이 볼록한 형상일 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 3과 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 제6 렌즈(106)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 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 3과 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 제7 렌즈(107)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA) 또는 근축 영역에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제13,14 면(S13,S14)의 비구면 계수는 도 3과 같이 제공되며, L7은 제7 렌즈(107)이며, L7의 S1/S2은 L7의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107) 중에서 렌즈의 유효경(Clear aperture, CA)는 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면 및 센서측 면 중 적어도 하나가 가장 작을 수 있고, 상기 제7 렌즈(107)의 물체측 면 및 센서측 면 중 적어도 하나가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 제7면(S7)의 유효경의 크기는 상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107)의 물체 측 면 및 센서 측 면 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제7 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)의 물체 측 면 및 센서 측 면들 중 가장 클 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14)의 유효경의 크기는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효경 크기의 1배 초과 및 5배 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 색수차 감소, 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제1 내지 제7 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) 각각의 유효경 크기를 각 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경의 평균 값으로 정의할 때, 상기 제3 렌즈(103)의 제5,6 면(S5,S6)의 유효경 평균 즉, 상기 제3 렌즈(103)의 유효경 크기는 렌즈들 중에서 가장 작을 수 있다. 또한 상기 제7 렌즈(107)의 제13,14 면(S13,S14)의 유효경 평균 즉, 상기 제7 렌즈(107)의 유효경 크기는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 유효경 크기는 상기 제3 렌즈(103)의 유효경 크기의 2배 초과일 수 있으며, 예컨대 2배 초과 및 4배 미만일 수 있다.
상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107) 중에서 적어도 하나는 굴절률이 1.6 초과일 수 있다. 상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107) 중에서 상기 제5 렌즈(105)는 가장 큰 굴절률을 가질 수 있고, 상기 제4,6,7 렌즈(104,106,107)의 굴절률보다 클 수 있다. 상기 제4,6,7 렌즈(104,106,107)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 광학계(1000) 내에서 1.6 초과의 굴절률을 갖는 렌즈 매수는 전체 매수의 30% 이하이거나 2매 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈(101) 내지 제7 렌즈(107) 중에서 적어도 하나의 임계점을 갖는 렌즈 매수는 25% 이상 예컨대, 25% 내지 35% 범위일 수 있다. 상기 제1 내지 제14 면(S1-S14) 중에서 임계점을 갖는 면들의 합은 25% 이상 예컨대, 25% 내지 35% 범위일 수 있다.
발명의 실시 예는 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나가 임계점(P1)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제13 면(S13) 및 제14 면(S14) 각각은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
도 2을 참조하면, 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 임의의 지점을 통과하는 접선(K1)과 상기 접선(K1)에 수직인 법선(L2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 여기서, 임계점은 렌즈면 상에서 법선(K2)과 광축(OA)의 기울기가 0인 지점을 의미할 수 있다. 상기 제14 면(S14)에서 임계점은 접선(K1)과 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선의 기울기가 0인 지점을 의미할 수 있으며, 제1 임계점(P1)으로 정의할 수 있다. 상기 제1 임계점(P1)은 광축(OA) 및 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점이며 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 소정 거리(dP1)에 제1 임계점(P1)을 구비할 수 있다. 상기 제1 임계점(P1)은 광축(OA)을 기준으로 제14 면(S14)의 유효 반경(r7)의 40% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 상기 유효 반경(r7)은 상기 광축(OA)에서 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단까지의 직선 거리이다.
자세하게, 상기 제1 임계점(P1)은 광축(OA)을 기준으로 제14 면(S14)의 유효 반경(r7)의 20% 내지 40%의 범위에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 임계점(P1)의 위치는 광축(OA)의 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치로, 광축(OA)에서 상기 제1 임계점(P1)까지의 직선 거리(dP1)로 이격될 수 있다.
상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 소정 거리로 이격된 제2 임계점(P2)을 구비할 수 있다. 상기 제2 임계점(P2)은 광축(OA) 및 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점이며 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 임계점(P2)은 광축(OA)을 기준으로 소정의 제2 거리(dP2)로 이격될 수 있다. 상기 제2 임계점(P2)은 광축(OA)을 기준으로 상기 제13 면(S13)의 유효 반경의 20% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제2 임계점(P2)은 광축(OA)을 기준으로 제13 면(S13)의 유효 반경의 10% 내지 20%의 범위에 배치될 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 유효 반경은 상기 제14 면(S14)의 유효 반경(r7)보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 제2 임계점(P2)의 위치는 상기 제1 임계점(P1)보다 광축(OA)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)에 배치된 제1 임계점(P1)의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 제1 임계점(P1)의 위치는 화각(FOV)의 주변부의 광학 특성, 예를 들어 왜곡 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 제6 렌즈(106)는 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제12 면(S12)은 적어도 하나의 제3 임계점을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 적어도 하나의 제4 임계점을 가질 수 있다.
상기 제12 면(S12)의 제3 임계점(P3)은 상기 광축(OA)에서 소정의 제3거리(dP3)로 이격될 수 있다. 상기 제3거리(dP3)는 상기 광축(OA)을 기준으로 상기 제1거리(dP1)보다 클 수 있다. 상기 제3 임계점(P3)은 상기 제12 면(S12)의 유효 반경(r6)의 46% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 제12 면(S12)의 유효 반경(r6)의 46% 내지 56%의 범위 또는 48 % 내지 53% 범위에 위치할 수 있다.
상기 제11 면(S11)의 제4 임계점(P4)은 상기 광축(OA)에서 소정의 제4거리(dP4)로 이격될 수 있다. 상기 제4 거리(dP4)는 상기 광축(OA)을 기준으로 상기 제1거리(dP1)보다 클 수 있다. 상기 제4 임계점(P4)은 상기 제11 면(S11)의 유효 반경(r5)의 46% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 제11 면(S11)의 유효 반경(r5)의 46% 내지 56%의 범위 또는 48 % 내지 53% 범위에 위치할 수 있다.
상기 제4 임계점(P4)은 상기 제3 임계점(P3)보다 광축(OA)에 가깝게 배치될 수 있으며, 상기 제2 임계점(P2)보다 광축(OA)에서 더 멀리 배치될 수 있다. 상기 제3,4 임계점(P3,P4)는 광축(OA) 및 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점이며 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)에 배치된 제3,4 임계점(P3,P4)의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 제3,4 임계점(P3,P4)의 위치는 화각(FOV)의 주변부의 광학 특성, 예를 들어 왜곡 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 광학계(1000)의 렌즈들 중에서 50% 이상의 렌즈 또는 4매 이상의 렌즈는 아베수가 40 내지 70 범위일 수 있고, 60% 이상의 렌즈 또는 5매 이상의 렌즈는 굴절력이 1.6 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 구현하고, 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.
도 2에서, Sag_L7S2_max는 제1 임계점(P1)에서의 제14 면(S14)의 최대 Sag 값이며, d7_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L7_ET는 상기 제7 렌즈(107)의 에지 두께이다. D6_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L6_ET는 상기 제6 렌즈(107)의 에지 두께이다. 상기 제7 렌즈(107)의 에지 두께(L7_ET)는 제13 면(S13)의 유효 영역 끝단에서 제14 면(S14)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다.
d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 중심에서 상기 제7 렌즈(107)의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)의 중심에서 상기 제7 렌즈(107)의 중심까지의 광축 거리(d67_CT)는 제12 면(S12)의 중심에서 제13 면(S13)의 중심까지의 거리이다.
d67_ET는 상기 제6 렌즈(106)의 에지에서 상기 제7 렌즈(107)의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)의 에지에서 상기 제7 렌즈(107)의 에지까지의 광축 방향의 거리(d67_ET)는 상기 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단에서 원주 방향으로 연장된 직선과 상기 제13 면(S13)의 유효 영역 끝단 사이의 광축 방향의 거리이다.
BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈까지의 광축 거리이다.
이러한 방식으로 제1 내지 제7 렌즈(101,102,103,104,106,106,107)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 필터를 도시하지 않았다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나를 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 2와 같을 수 있다.
[수학식 1]
2 < L1_CT / L3_CT < 4
수학식 1에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_CT는 상기 제3 렌즈(103)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)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단과 상기 제3 렌즈(103)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 3]
1 < L7_ET / L7_CT < 5
수학식 3에서 L7_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L7_ET는 상기 제7 렌즈(107)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L7_ET는 상기 제7 렌즈(107)의 물체 측 면(제21 면(S21))의 유효 영역 끝단과 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 면(제22 면(S22))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 5]
0.5 < L7S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 5에서 L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14면(S14)의 최대 Sag값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 예를 들어, L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제1 임계점(P1)에서 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 렌즈(100)와 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.
후술할 실시예에 대한 렌즈 데이터에서, 상기 필터의 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 두 구성(107, 300)과 각각 접촉하지 않는 범위 내에서 자유롭게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 데이터에서 상기 L7S2_max_sag to Sensor의 값이 상기 필터(500)의 물체 측 면과 이미지 센서(300) 상면 사이의 광축(OA)에서의 거리보다 작거나 같은 경우, 광학계(1000)의 BFL 및 L7S2_max_sag to Sensor는 변화하지 않고 일정하며, 상기 필터(500)의 위치는 두 구성(107, 300)과 각각 접촉하지 않는 범위 내에서 이동하여 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 6]
1 < BFL / L7S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 6에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에 가장 인접한 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14)의 중심으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다.
상기 L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 최대 Sag값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 예를 들어, L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제1 임계점(P1)에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다. 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.
[수학식 7]
5 < |L7S2_max slope| < 45
수학식 7에서 L7S2_max slope는 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14) 상에서 측정한 접선 각도의 최대값(Degree)을 의미한다. 자세하게, 상기 제14 면(S14)에서 L7S2_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 < L7S2 Inflection Point < 0.6
수학식 8에서 L7S2 Inflection Point는 상기 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14면(S14) 상에 위치하는 제1 임계점(P1)의 위치를 의미할 수 있다. 자세하게, L7S2 Inflection Point는 광축(OA)을 시작점으로, 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 하고, 광축(OA)에서 상기 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단까지의 광축(OA)의 수직 방향 길이를 1이라고 할 때, 상기 제14 면(S14) 상에 위치한 제1 임계점(P1)의 위치를 의미할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 9]
1 < d67_CT / d67_min < 10
수학식 9에서 d67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 제12 면(S12)과 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13) 사이의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d67_min은 상기 제6,7 렌즈(106,107) 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 < d67_CT / d67_ET < 5
수학식 10에서 상기 d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 센서 측 면(제12 면(S12)) 및 상기 제7 렌즈(107)의 물체 측 면(제13 면(S13))의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d67_ET는 상기 제6 렌즈(106)의 센서 측 제 12면(S12)의 유효 영역 끝단과 상기 제7 렌즈(107)의 물체 측 제13 면(S13)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 < d12_CT / d67_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. 상기 d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, d67_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 센서측 제12 면(S12) 및 상기 제7 렌즈(107)의 물체측 제13 면(S13)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 < d67_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 / d67_CT < 4
수학식 11-2에서 G2_TD는 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 제7 면(S7)에서 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14) 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]
1 < G1_TD / d34_CT < 4
수학식 11-3에서 G1_TD는 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 제1 면(S1)에서 제3 렌즈(103)의 센서 측 제6 면(S6) 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_L7S2 / d67_CT < 10
수학식 11-4에서 CA_L7S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제7 렌즈(107)의 센서 측 제14 면(S14)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 / L7_CT < 5
수학식 12에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L7_CT는 상기 제7 렌즈(107)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 < L6_CT / L7_CT < 5
수학식 13에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L7_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제6,7 렌즈(106,107)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 13-1]
L1_CT < d34_CT < L6_CT
수학식 13-1에서, L1_CT는 제1 렌즈 군(G1)에서 가장 두꺼운 제1 렌즈(101)의 중심 두께이며, d34_CT는 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 중심 간격이거나 제3,4렌즈(103,104) 사이의 광축 간격이며, L6_CT는 제2 렌즈 군(G2)에서 가장 두꺼운 렌즈 두께로서, 적어도 하나의 임계점을 갖는 제6 렌즈(106)의 중심 두께이다. 이러한 수학식 13-1을 만족할 경우, 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 14]
1 < L1R1 / L7R2 < 5
수학식 14에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)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 < (d67_CT - d67_ET) / (d67_CT) < 2
수학식 15에서 d67_CT는 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 광축 간격(mm)를 의미하고, 상기 d67_ET는 상기 제6 렌즈(106)의 센서 측 제 12면(S12)의 유효 영역 끝단과 상기 제7 렌즈(107)의 물체 측 제13 면(S13)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 13를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제6,7 렌즈(106,107)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 16]
1 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5
수학식 16에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 유효경(Clear aperture, CA)(도 1의 H1) 크기(mm)를 의미하고, CA_L3S1은 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5))의 유효경(CA)(도 1의 H3) 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_L7S2 / CA_L4S2 < 5
수학식 17에서 CA_L4S2는 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)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]
0.2 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1
수학식 18에서 CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L4S1는 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)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_L5S2 / CA_L7S2 < 1
수학식 19에서 CA_L5S2는 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효경(CA, 도 1의 H7) 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 < d34_CT / d34_ET < 8
수학식 8에서 상기 d34_CT는 광축(OA)에서 상기 제3 렌즈(103)와 상기 제4 렌즈(104) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 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. 상기 d34_ET는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단과 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)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 < d56_CT / d56_ET < 3
수학식 21에서 d56_CT는 광축(OA)에서 상기 제5,6 렌즈(105,106) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, d56_CT는 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10) 및 상기 제6 렌즈(106)의 제11 면(S11)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d56_ET는 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단과 상기 제6 렌즈(106)의 제11 면(S11)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 < d67_max / d67_CT < 2
수학식 22에서 d67_Max는 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 간격(mm) 중 최대 간격을 의미한다. 자세하게, d67_Max는 상기 제6 렌즈(106)의 제12 면(S12) 및 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13) 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 < L5_CT / d56_CT < 2
수학식 23에서 L5_CT는 상기 제5 렌즈(105)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d56_CT는 광축(OA)에서 상기 제5,6 렌즈(105,106) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제5 렌즈(105)의 유효경 크기 및 상기 제5,6 렌즈(105,106) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 24]
0.1 < L6_CT / d67_CT < 1
수학식 24에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제6 렌즈(106)의 유효경 크기 및 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 25]
0.01 < L7_CT / d67_CT < 1
수학식 25에서 L7_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(107)의 유효경 크기 및 상기 제6,7 렌즈(106,107) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 26]
1 < |L5R1 / L5_CT| < 100
수학식 26에서 L5R1은 상기 제5 렌즈(105)의 제9 면(S9)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L5_CT는 상기 제5 렌즈(105)의 광축에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제5 렌즈(105)의 굴절력을 제어하며, 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 27]
1 < |L5R1 / L7R1| < 5
수학식 27에서 L7R1은 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족할 경우, 제5,7 렌즈(105,107)의 형상 및 굴절력을 제어하며 광학 성능을 개선할 수 있으며, 제2 렌즈 군(G2)의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 28]
0 < L_CT_Max / Air_Max < 2
수학식 28에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100)들 각각의 광축(OA)에서의 두께 가 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하고, Air_max는 상기 복수의 렌즈(100)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)들 각각의 광축(OA)에서의 두께(mm)들의 합을 의미하고, ∑Air_CT는 상기 복수의 렌즈(100)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 제1 내지 제7 렌즈(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) 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 제1 내지 제7 렌즈(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) 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 < |Max_distortion| < 5
수학식 32에서 Max_distortion는 이미지 센서(300)에 의해 검출된 광학 특성을 기초로 중심(0.0F)에서 대각 방향의 끝단(1.0F)까지의 영역에서 왜곡의 최대 값을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 32를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 33]
0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2
수학식 33에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100)들 각각의 광축(OA)에서의 두께 중 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하며, Air_CT_Max는 도 2와 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 1보다 크고 7 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)의 제1 면(S1)의 유효경(mm)을 의미하며, CA_Min은 제1 내지 제14 면(S1-S14)의 유효경(mm) 중에서 가장 작은 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34을 만족할 경우, 제1 렌즈(101)을 통해 입사되는 광을 제어하며, 광학 성능을 유지하면서 슬림한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 35]
1 < CA_max / CA_min < 5 또는 2 ≤ CA_max / CA_min < 5
수학식 35에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈(100)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하는 것으로, 제1 내지 제14 면(S1-S14)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_L7S2 / CA_L3S2 < 5 또는 2 ≤ CA_L7S2 / CA_L3S2 < 5
수학식 35에서 CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 큰 렌즈 면의 유효경을 가진다. 상기 CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 작은 렌즈 면의 유효경을 가진다. 즉, 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 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]
2 ≤ AVR_CA_L7 / AVR_CA_L3 < 4
수학식 35에서 AVR_CA_L7는 상기 제7 렌즈(107)의 제13, 14 면(S13,S14)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, 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈(L1)의 물체 측 및 센서 측 면(S5,S6)들의 평균 유효경과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 렌즈(L7)의 물체측 및 센서 측 면들(S13,S14)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 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)의 유효경(CA_L7S1)은 최소 유효경(CA_min)의 2배 이상이 될 수 있으며, 제14 면(S14)의 유효경(CA_L7S2)은 최소 유효경(CA_min)의 2배 이상이 될 수 있다. 즉, 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
2 ≤CA_L7S1 / CA_min < 5 (수학식 35-3)
2 ≤CA_L7S2 / CA_min < 5 (수학식 35-4)
이러한 수학식 35, 35-1 내지 35-4를 이용하여, 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)의 유효경(CA_L7S2)은 제3 렌즈(103)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 2배 이상이 될 수 있으며, 예컨대 2배 내지 4배의 범위일 수 있으며, 제14 면(S14)의 유효경(CA_L7S2)은 제3 렌즈(103)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 2배 이상이 될 수 있으며, 예컨대 2배 이상 및 5배 미만의 범위일 수 있다.
즉, 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
2 ≤CA_L7S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4 (수학식 35-5)
2 ≤CA_L7S2 / AVR_CA_L3 < 5 (수학식 35-6)
[수학식 36]
1 < CA_max / CA_Aver < 3
수학식 36에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈(100)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, CA_Aver은 상기 복수의 렌즈(100)들의 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 렌즈(100)들의 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)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.
[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 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)까지의 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 40]
1 < F / L7R2 < 10
수학식 40에서 F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(107)의 제 14면(S14)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)의 제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 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 / L7R2 < 10
수학식 42에서 EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)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)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)의 초점 거리(mm)를 의미하고, f3은 상기 제3 렌즈(103)의 초점 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44를 만족할 경우, 상기 제1 렌즈(101) 및 상기 제3 렌즈(103)는 입사하는 광 경로 제어를 위한 적절한 굴절력을 가질 수 있고, 해상력을 개선할 수 있다.
[수학식 45]
1 < f13 / F < 5
수학식 45에서 f13은 상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103)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]
0 < |f47 / f13|< 2
수학식 46에서 f13은 상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103)의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, f47은 상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107)의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 46는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리와 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에서 상기 제1 내지 제3 렌즈(101, 102, 103)의 복합 초점 거리는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 상기 제4 내지 제7 렌즈(104, 105, 106, 107)의 복합 초점 거리는 음(-)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 47]
2 < TTL < 20
수학식 47에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101)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 크기를 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]
2 < 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 80도 이하일 수 있다.
[수학식 52]
0.5 < TTL / CA_max < 2
수학식 52에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈(100)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101)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]
0.4 < TTL / ImgH < 2.5
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 < 1
수학식 54는 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 54를 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]
0.5 < 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]
1 ≤F / EPD < 5
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 각 항목이 의미하는 바는 아래와 같다.
Z: The sag of the surface parallel to the Z-axis (in lens units)
c: The vertex curvature (CUY)
k: The conic constrant
r: The radial distance
rn: The normalization radius (NRADIUS)
u: r/rn
am: The mthQcon coefficient, which correlates to surface sag departure
Qm con: The mthQcon polynomial
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 렌즈(100)들 사이 간격은 영역에 따라 설정된 값을 가질 수 있다.
도 4는 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈들 사이의 간격을 나타낸 표이다.
도 4 및 도 1을 참조하면, 상기 제1 렌즈군(G1)에서 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102)는 제1 간격(d12)으로 이격될 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제1 간격은 상기 제1 렌즈(101) 및 상기 제2 렌즈(102) 사이의 영역에서 제1방향(Y)의 위치에 따라 변화할 수 있다. 자세하게, 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 변화할 수 있다.
상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 40% 내지 60%의 범위의 제1 지점까지 감소하고, 상기 제1 지점에서 끝점까지 다시 증가하게 된다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 1.8 배 이하 예컨대, 1.2 배 내지 1.8배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(101) 및 상기 제2 렌즈(102)가 위치에 따라 설정된 제1 간격(d12)으로 이격됨에 따라, 상기 제1 및 제2 렌즈(101, 102)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)와 상기 제3 렌즈(103)는 제2 간격(d23)으로 이격될 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 간격은 상기 제2 렌즈(102) 및 상기 제3 렌즈(103) 사이의 영역에서 제1 방향(Y)에 따라 변화할 수 있다. 자세하게, 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 시작 점에서 끝점을 향해 갈수록 변화될 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 커질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최소이고, 끝점에서 최대일 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 7배를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈(102) 및 상기 제3 렌즈(103)가 위치에 따라 설정된 제2 간격(d23)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 1.5배 이상 크고, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(103)는 상기 제4 렌즈(104)와 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 상기 제3 렌즈(103) 및 상기 제4 렌즈(104) 사이에서 위치에 따라 변화할 수 있다. 자세하게, 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 광축의 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 변화할 수 있다.
상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 갈수록 점차 작아질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격은 광축(OA)에서 최대 값이고, 끝점에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 1.5배 이상 예컨대, 1.5배 내지 2.5배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 2.5배 범위이며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값의 1.1배 이상 예컨대, 1.1배 내지 1.5 배의 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(103) 및 상기 제4 렌즈(104)가 위치에 따라 설정된 제3 간격(d34)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)에서 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105)는 광축 방향(Z)으로 제4 간격(d45)으로 이격될 수 있다. 상기 제4 간격(d45)은 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105) 사이의 영역에서 제1 방향(Y)을 따라 변화할 수 있다. 자세하게, 상기 제4 간격은 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 증가 및 감소되는 형태로 변화될 수 있다.
상기 제4 간격(d45)의 최소 값은 상기 광축(OA) 또는 시작 점에서 끝점까지 거리의 40% 내지 60%의 범위의 지점에 위치하며, 상기 최소 값의 위치에서 광축(OA)을 향해 점차 커지며, 상기 최소 값의 위치에서 끝점을 향해 점차 커질 수 있다. 여기서, 상기 제4 간격(d45)은 상기 광축(OA)에서의 간격이 상기 끝점에서의 간격보다 더 작을 수 있다.
상기 제4 간격(d45)의 최대 값은 최소 값의 1.1배 이상 예컨대, 1.1 배 내지 1.4 배의 범위일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 크며, 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작을 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 광축(OA)에서의 값은 상기 제3 간격(d34)의 광축(OA)에서의 값보다 0.8배 이하 예컨대, 0.5배 내지 0.8배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈(104) 및 상기 제5 렌즈(105)가 위치에 따라 설정된 제4 간격(d45)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)에서 상기 제5 렌즈(105)와 상기 제6 렌즈(106)는 광축 방향(Z)으로 제5 간격(d56)으로 이격될 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 변화할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA)에서 끝점까지의 거리의 60% 이상 예컨대, 60% 내지 70%의 범위에 위치하며, 상기 최대 값의 위치에서 광축(OA)을 향해 점차 작아지며, 상기 최대 값의 위치에서 끝점을 향해 점차 작아질 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최소 값은 상기 광축에 위치하며, 최대 값은 최소 값의 3배 이상 예컨대, 3배 내지 4배의 범위일 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 클 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 제5 렌즈(105) 및 상기 제6 렌즈(106)가 위치에 따라 설정된 제5 간격(d56)으로 이격됨에 따라 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 상기 제6 렌즈(106)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)에서, 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107)는 제6 간격(d67)으로 광축 방향(Z)으로 이격될 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, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 변화할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)은 최대 값이 상기 광축(OA)에 위치하며, 최소 값이 상기 광축(OA)에서 끝점까지의 거리의 68% 이상 예컨대, 68% 내지 80%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)은 상기 최소 값의 위치에서 광축(OA)을 향해 점차 커지며, 상기 최소 값의 위치에서 끝점을 향해 점차 커질 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 3배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값의 2 배 이상 예컨대, 2배 내지 3배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 클 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 제6 렌즈(106) 및 상기 제7 렌즈(107)가 위치에 따라 설정된 제6 간격(d67)으로 이격됨에 따라 화각(FOV)의 주변부의 왜곡 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
이하 도면들을 참조하여 실시예에 따른 광학계(1000)를 보다 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 제7 렌즈(107) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제11 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 물체 측 면(제3 면(S3))은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100)들 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 필터(500)는 상기 제7 렌즈(107) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 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 2.803 0.647 1.537 55.710 3.640
제2 면 5.394 0.218 3.507
제2 렌즈 제3 면
(Stop)		 6.474 0.537 1.537 55.710 3.428
제4 면 -79.316 0.030 3.327
제3 렌즈 제5 면 10.058 0.250 1.686 18.411 3.163
제6 면 4.741 0.726 2.900
제4 렌즈 제7 면 -35.230 0.388 1.537 55.710 3.500
제8 면 -18.271 0.483 4.146
제5 렌즈 제9 면 -8.165 0.339 1.686 18.411 5.723
제10 면 103.878 0.246 6.233
제6 렌즈 제11 면 2.590 0.758 1.595 30.377 6.884
제12 면 6.380 1.727 7.675
제7 렌즈 제13 면 5.371 0.391 1.537 55.710 10.073
제14 면 2.062 0.250 10.791
필터 Infinity 0.110 13.276
Infinity 0.755 13.358
이미지 센서 Infinity -0.005 14.300
표 1은 도 1의 제1 내지 제7 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)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.
실시예에 따른 광학계(1000)의 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 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)은 하기 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 하기 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 하기 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 이미지 센서(300) 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있으며, 하기 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 제9 면(S9)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다. 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 하기 도 2와 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)의 제11 면(S11)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있으며, 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA) 또는 근축 영역에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다. 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 하기 도 3과 같은 비구면 계수를 가질 수 있다.
도 2와 같이, 상기 제7 렌즈(106)의 제14 면(S14)은 제1 임계점(P1)을 가지며, 제13 면(S13)은 제2 임계점(P2)을 가지며, 제6 렌즈(106)의 제12 면(S12)은 제3 임계점(P3)을 가지며, 제11 면(S11)은 제4 임계점(P4)을 가질 수 있다. 상기 제1 임계점(P1)은 상기 제7 렌즈(106)의 제14 면(S14)의 유효 반경(r7)의 40% 이하인 위치 예컨대, 20% 내지 40%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제2 임계점(P2)은 제13 면(S13)의 유효 반경의 20% 이하 예컨대, 10% 내지 20%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제3 임계점(P3)은 상기 제12 면(S12)의 유효 반경(r6)의 46% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 제12 면(S12)의 유효 반경(r6)의 46% 내지 56%의 범위 또는 48 % 내지 53% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제4 임계점(P4)은 상기 제11 면(S11)의 유효 반경(r5)의 46% 이상의 위치에 배치될 수 있으며, 예컨대 상기 제11 면(S11)의 유효 반경(r5)의 46% 내지 56%의 범위 또는 48 % 내지 53% 범위에 위치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 렌즈(100)들 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제7 렌즈(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)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.
광학계(1000)에서 서로 인접한 두 렌즈 사이의 간격은 도 4와 같을 수 있다.
도 4는 서로 마주하는 n-1번째 렌즈의 센서 측 면과 n번째 렌즈의 물체 측 면 사이의 광축(OA) 방향 간격을 의미할 수 있다. 자세하게, 도 4는 광축(OA)에서 광축(OA)의 수직한 제1 방향(Y)으로 0.1mm 간격의 높이 지점에서 측정한 두 렌즈 사이의 광축(OA) 방향 간격을 의미할 수 있다. 이때, 인접한 두 렌즈의 최대 높이 지점이 의미하는 것은, 마주하는 n-1번째 렌즈의 센서 측 면과 n번째 렌즈의 물체 측 면 중 유효경 크기가 작은 렌즈면의 유효 반경 값(렌즈 데이터에 기재된 유효경 크기의 1/2)으로, 설명의 편의상 0.1mm 간격으로 표시한 것을 의미할 수 있다. 즉, 최대 높이 지점에서의 간격이 의미하는 것은, 마주하는 n-1번째 렌즈의 센서 측 면과 n번째 렌즈의 물체 측 면 중 유효경 크기가 작은 렌즈면의 유효 반경 높이에서의 광축(OA) 방향 간격을 의미할 수 있다.
상기 각각의 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면의 유효 반경의 끝단이 서로 다를 수 있고, 또한 인접한 두 렌즈들의 유효 반경 끝단이 서로 다르므로, 인접한 렌즈들 사이의 간격(d12,d23,d34,d45,d56,d67)들의 끝단은 Y 방향의 유효 영역의 끝단±0.1mm 범위 내에서 조절될 수 있다. 또는 제1 내지 제6 간격(d12,d23,d34,d45,d56,d67)들은 인접한 두 렌즈의 유효 영역 끝단 중에서 작은 유효 반경을 갖는 끝단을 기준으로 설정될 수 있다.
표 2는 도 1의 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), F값, ImgH, 상기 제1 내지 제11 렌즈들(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7), 합성 초점 거리, 엣지 두께(ET, Edge Thickness) 등에 대한 것이다. 여기서 렌즈의 엣지 두께는 렌즈의 유효 영역 끝단에서의 광축 방향(Z) 두께를 의미한다. 자세하게, 렌즈의 엣지 두께는 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역의 끝단에서 센서 측 면의 유효 영역 끝단까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, d(n-1, n)_ET는 서로 마주하는 제(n-1) 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역 끝단과 제n 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, Air_Edge_max는 상기 d(n-1, n)_ET 값들 중 가장 큰 값을 의미한다.
항목 실시예 항목 실시예
F 6.973 mm d12_ET 0.3378 mm
f1 10.005 mm d23_ET 0.1901 mm
f2 11.180 mm d34_ET 0.2037 mm
f3 -13.321 mm d45_ET 0.4039 mm
f4 70.175 mm d56_ET 0.0932 mm
f5 -11.015 mm d67_ET 1.0159 mm
f6 6.823 mm |L7S2_max slope| 37 도(deg)
f7 -6.509 mm L7S2 Inflection Point 0.31
f_G1 8.234 mm L7S2_max_sag to Sensor 0.898 mm
f_G2 -6.057 mm Air_Edge_max 0.544 mm
f_Aver 9.620 mm ∑L_CT 3.309 mm
f1-3_Aver 2.622 mm ∑Air_CT 3.431 mm
f4-7_Aver 14.869 mm ∑Index 11.114
L_G1 1.434 mm ∑Abbe 290.040
L_G2 1.875 mm L_CT_max 0.758 mm
L1_ET 0.2999 mm L_CT_min 0.250 mm
L2_ET 0.2501 mm L_CT_Aver 0.473 mm
L3_ET 0.3876 mm CA_max 10.791 mm
L4_ET 0.2636 mm CA_min 2.900 mm
L5_ET 0.2771 mm CA_Aver 5.356 mm
L6_ET 0.3134 mm TD 6.989 mm
L7_ET 0.5581 mm TTL 7.850 mm
F-number 1.9533 BFL 1.110 mm
FOV 45.035도(deg) ImgH 7.150 mm
EPD 3.569 mm
표 3은 도 1의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 59에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 3을 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 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 도 5 및 도 6과 같은 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
수학식 실시예
수학식 1 2 < L1_CT / L3_CT < 4 2.589
수학식 2 0.5 < L3_CT / L3_ET < 2 0.645
수학식 3 1 < L7_ET / L7_CT < 5 1.428
수학식 4 1.6 < n3 1.686
수학식 5 0.5 < L7S2_max_sag to Sensor < 2 0.898
수학식 6 1 < BFL / L7S2_max_sag to Sensor < 2 1.236
수학식 7 5 < |L7S2_max slope| < 45 37.000
수학식 8 0.2 < L7S2 Inflection Point < 0.6 0.315
수학식 9 1 < d67_CT / d67_min < 10 2.036
수학식 10 1 < d67_CT / d67_ET < 5 1.700
수학식 11 0.01 <d12_CT / d67_CT < 1 0.126
수학식 12 1 < L1_CT / L7_CT < 5 1.656
수학식 13 1 < L6_CT / L7_CT < 5 1.939
수학식 14 1 < L1R1 / L7R2 < 5 1.359
수학식 15 0 < (d67_CT - d67_ET) / (d67_CT) < 2 0.735
수학식 16 1 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5 1.151
수학식 17 1 < CA_L7S2 / CA_L4S2 < 5 2.603
수학식 18 0.2 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1 0.829
수학식 19 0.1 < CA_L5S2 / CA_L7S2 < 1 0.578
수학식 20 1 < d34_CT / d34_ET < 8 3.565
수학식 21 1 < d56_CT / d56_ET < 3 2.643
수학식 22 0 < d67_max / d67_CT < 2 1.000
수학식 23 1 < L5_CT / d56_CT < 2 1.375
수학식 24 0.1 < L6_CT / d67_CT < 1 0.439
수학식 25 0.01 < L7_CT / d67_CT < 1 0.226
수학식 26 1 < |L5R1 / L5_CT| < 100 24.103
수학식 27 1 < |L5R1 / L7R1| < 5 1.520
수학식 28 0 < L_CT_Max / Air_Max < 2 0.439
수학식 29 0.5 < ∑L_CT / ∑Air_CT < 2 0.964
수학식 30 10 < ∑Index <30 11.114
수학식 31 10 < ∑Abb / ∑Index <50 26.097
수학식 32 0 < |Max_distortion| < 5 2.500
수학식 33 0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2 1.341
수학식 34 0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2 1.255
수학식 35 1 < CA_max / CA_min < 5 3.721
수학식 36 1 < CA_max / CA_Aver < 3 2.015
수학식 37 0.1 < CA_min / CA_Aver < 1 0.541
수학식 38 0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1 0.755
수학식 39 0.5 < TD / CA_max < 1.5 0.648
수학식 40 1 < F / L7R2 < 10 3.381
수학식 41 1 < F / L1R1 < 10 2.487
수학식 42 1 < EPD / L7R2 < 10 1.731
수학식 43 0.5 < EPD / L1R1 < 8 1.273
수학식 44 -3 < f1 / f3 < 0 -0.751
수학식 45 1 < f13 / F < 5 1.181
수학식 46 0 < |f47 / f13|< 2 0.736
수학식 47 2 < TTL < 20 7.850
수학식 48 2 < ImgH 7.150
수학식 49 BFL < 2.5 1.110
수학식 50 2 < F < 20 6.973
수학식 51 FOV < 120 45.036
수학식 52 0.5 < TTL / CA_max < 2 0.727
수학식 53 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 1.098
수학식 54 0.01 < BFL / ImgH < 1 0.155
수학식 55 4 < TTL / BFL < 10 7.071
수학식 56 0.5 < F / TTL < 1.5 0.888
수학식 57 3 < F / BFL < 10 6.281
수학식 58 0.1 < F / ImgH < 3 0.975
수학식 59 1 ≤ F / EPD < 5 1.953
자세하게, 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 650nm 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.
도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 제공되는 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(10)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서(300)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 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 제2 렌즈: 102
제3 렌즈: 103 제4 렌즈: 104
제5 렌즈: 105 제6 렌즈: 106
제7 렌즈: 107 이미지 센서: 300
필터: 500 광학계: 1000

Claims (20)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제7 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며,
    상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < TTL / ImgH < 2.5
    1 < CA_Max / CA_min < 5
    (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다.)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 및 제7 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    2 < AVR_CA_L7 / AVR_CA_L3 < 4
    (상기 AVR_CA_L7은 상기 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경들의 평균 값이고, AVR_CA_L3은 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면들의 유효경의 평균 값이다)
  3. 제1항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기는 다음의 수학식을 만족하는 광학계.
    2 ≤CA_L7S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4
    (상기 CA_L7S1는 제7 렌즈의 물체측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다)
  4. 제1항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경 크기는 다음의 수학식을 만족하는 광학계.
    2 ≤CA_L7S2 / AVR_CA_L3 < 5
    (상기 CA_L7S2는 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다)
  5. 제1항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제7 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < L1_CT / L7_CT < 5
    (L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 두께이고, L7_CT는 상기 제11 렌즈의 상기 광축에서의 두께이다.)
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격과 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < d67_CT / d34_CT < 4
    (상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 광축 간격(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다)
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈의 센서측 면의 유효경 크기와 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    3 < CA_L7S2 / d67_CT < 10
    (상기 CA_L7S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제7 렌즈의 센서 측 면의 유효경 크기이며, 상기 d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다)
  8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 임계점을 가지며, 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.5 < L7S2_max_sag to Sensor < 2
    (L7S2_max_sag to Sensor은 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값에서 이미지 센서까지의 상기 광축 방향 거리이다.)
  9. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 및 제2 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 및 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 매수의 총 합은 7매이고,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 많으며,
    상기 제1 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최소이며,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최대이며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < TTL / ImgH < 2.5
    0.5 < TD / CA_max < 1.5
    (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 TD는 제1 렌즈 군의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, 상기 CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이다)
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈군이 더 큰 광학계.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 군의 센서 측 면은 최소 유효경 크기를 가지며,
    상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 이미지 센서에 가장 가까운 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면은 최대 유효경 크기를 가지는 광학계.
  12. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제4 내지 제7 렌즈를 포함하며,
    상기 제3 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 어느 하나는 최소 유효경 크기를 가지며,
    상기 제7 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 어느 하나는 최대 유효경 크기를 가지는 광학계.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제6,7 렌즈 사이의 광축 간격 및 상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격은 하기의 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < d67_CT / d34_CT < 4
    (상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 광축 간격(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다)
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군과 상기 제6,7렌즈 사이의 광축 간격은 하기의 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < G2_TD / d67_CT < 4
    (상기 G2_TD는 상기 제2렌즈 군의 물체측 면에서 센서 측면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, d67_CT는 상기 제6 렌즈의 센서측 면 및 상기 제7 렌즈의 물체측 면의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다)
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군과 상기 제1,2렌즈 군 사이의 간격은 하기의 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < G1_TD / d34_CT < 4
    (G1_TD는 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 제3 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축에서의 거리(mm)이며, d34_CT는 상기 제1렌즈 군의 센서 측 면과 상기 제2 렌즈 군의 물체측 면 사이의 광축 거리(mm)이다)
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 중심 두게, 상기 제3,4렌즈 사이의 광축 간격, 및 상기 제6 렌즈의 중심 두께는 하기의 수학식을 만족하는 광학계.
    L1_CT < d34_CT < L6_CT
    (상기 L1_CT는 제1 렌즈 군에서 가장 두꺼운 제1 렌즈의 중심 두께이며, 상기 d34_CT는 제3,4렌즈 사이의 광축 간격이며, 상기 L6_CT는 제2 렌즈 군에서 변곡점을 갖는 제6 렌즈의 중심 두께이다)
  17. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제7 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제6 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며,
    상기 제7 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7렌즈 중에서 최소 유효경 크기이며,
    상기 제7 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제7렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < CA_Max / CA_min < 5
    (CA_Max는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제7 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다)
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 임계점은 광축을 기준으로 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역 끝단까지의 거리의 40% 이하인 위치에 배치되며,
    상기 제7 렌즈의 물체측 면의 임계점은 상기 제7 렌즈의 센서 측 면의 임계점보다 광축에 더 가깝게 위치되는 광학계.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 센서 측 면의 임계점과 상기 물체측 면의 임계점은 광축을 기준으로 상기 제6 렌즈의 유효 영역 끝단까지의 거리의 46% 내지 56% 범위에 위치되는 광학계.
  20. 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며,
    상기 광학계는 제1 항, 제9항 및 제17항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
    하기 수학식을 만족하는 카메라 모듈.
    1 ≤ F / EPD < 5
    (F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다)
KR1020210155170A 2021-11-11 2021-11-11 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 KR20230068899A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210155170A KR20230068899A (ko) 2021-11-11 2021-11-11 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
PCT/KR2022/017805 WO2023085870A1 (ko) 2021-11-11 2022-11-11 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
TW111143225A TW202334695A (zh) 2021-11-11 2022-11-11 光學系統及包括其之攝像模組

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210155170A KR20230068899A (ko) 2021-11-11 2021-11-11 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230068899A true KR20230068899A (ko) 2023-05-18

Family

ID=86336312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210155170A KR20230068899A (ko) 2021-11-11 2021-11-11 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230068899A (ko)
TW (1) TW202334695A (ko)
WO (1) WO2023085870A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4187311B2 (ja) * 1998-07-09 2008-11-26 マミヤ・デジタル・イメージング株式会社 中望遠レンズ
JP2015072402A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末
TWI645228B (zh) * 2017-06-03 2018-12-21 大立光電股份有限公司 影像擷取系統鏡頭組、取像裝置及電子裝置
CN107436481B (zh) * 2017-09-20 2020-04-07 浙江舜宇光学有限公司 摄像透镜组
CN112578534B (zh) * 2020-12-07 2022-05-17 江西晶超光学有限公司 光学系统、摄像模组及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023085870A1 (ko) 2023-05-19
TW202334695A (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220082537A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20220019487A (ko) 광학계
KR20230068899A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20210085724A (ko) 소형 광각 렌즈 시스템
KR20230068887A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230068906A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230091508A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230068904A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230087307A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230120938A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230105259A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230059650A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230105256A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230105260A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230105262A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230105263A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230062245A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230059654A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230037401A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230009727A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230172309A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230158177A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230088072A (ko) 광학계 및 카메라 모듈
KR20230088108A (ko) 광학계 및 카메라 모듈
KR20230162392A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈