KR20230089561A

KR20230089561A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20230089561A
Application number: KR1020220173683A
Authority: KR
Inventors: 손창균; 임준영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-06-20

Abstract

실시예에 따른 광학계는, 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제 1 내지 제 3 렌즈를 포함하고,
상기 광학계는 40도(degree) ≤ FOV ≤ 50도(degree)을 만족하고,
상기 제 1 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 구면이고, 상기 제 1 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고,
상기 제 1 렌즈는,
1.7 ≤ nt_1 ≤ 2.3을 만족하고,
0.15 ≤ D_1/TTL ≤ 0.3을 만족하고,
TTL ≤ 9㎜을 만족한다.
(nt_1은 상기 제 1 렌즈의 굴절률이고, TTL은 상기 제 1 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 상기 광축에서의 거리이고, D_1은 광축에서 상기 제 1렌즈의 두께이고, FOV는 상기 광학계의 화각(FOV)을 의미한다.)

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}

실시예는 향상된 광학 성능을 가지는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.

ADAS(Advanced Driving Assistance System)란 운전자를 보조하기 위한 첨단 운전자 보조 시스템이다. 상기 ADAS는 전방의 상황을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 상황을 판단하고, 상황 판단에 기초하여 차량의 거동을 제어한다. 예를 들어, 상기 ADAS는 전방의 차량을 감지하고, 차선을 인식한다. 이어서, 목표 차선, 목표 속도 또는 전방의 타겟이 판단되면, 차량의 ESC(Electrical Stability Control), EMS(Engine Management System), MDPS(Motor Driven Power Steering) 등이 제어된다. 대표적으로, 상기 ADAS는 자동 주차 시스템, 저속 시내 주행 보조 시스템, 사각 지대 경고 시스템 등으로 구현될 수 있다.

상기 ADAS에서 전방의 상황을 감지하기 위한 센서 장치는 GPS 센서, 레이저 스캐너, 전방 레이더, Lidar를 포함할 수 있다. 대표적으로, 상기 센서 장치는 차량의 전방, 후방 및 측방을 촬영하기 위한 카메라이다.

이러한 카메라는 차량의 외부 또는 내부에 배치되고, 상기 차량의 주변 상황을 감지한다. 또한, 상기 카메라는 차량의 내부에 배치되어 운전자 및 동승자의 상황을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라는 운전자와 인접한 위치에서 상기 운전자를 촬영할 수 있다. 이에 의해, 운전자의 건강 상태, 졸음 여부, 음주 여부 등을 감지할 수 있다. 또한, 상기 카메라는 동승자와 인접한 위치에서 상기 동승자를 촬영할 수 있다. 이에 의해, 동승자의 수면 여부, 건강 상태 등을 감지할 수 있다. 또한, 운전자에게 동승자에 대한 정보를 제공할 수 있다.

상기 카메라에서 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고화질 또는 고해상도에 대한 관심이 높아지고 있다. 이를 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 상기 카메라가 차량의 외부 또는 내부에서 가혹한 환경(예를 들어, 고온, 저온, 수분, 고습)에 노출되면 광학계의 특성이 변화할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라의 광학적 특성 또는 수차 특성이 감소될 수 있다.

따라서, 상기 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계 및 카메라가 요구된다.

실시예는 광학 특성이 향상된 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

또한, 실시예는 저온 또는 고온의 환경에서 우수한 광학적 특성을 제공할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

또한, 실시예는 다양한 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 광학계는, 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제 1 내지 제 3 렌즈를 포함하고,

상기 광학계는 40도(degree) ≤ FOV ≤ 50도(degree)을 만족하고,

상기 제 1 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 구면이고, 상기 제 1 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고,

상기 제 1 렌즈는,

1.7 ≤ nt_1 ≤ 2.3을 만족하고,

0.15 ≤ D_1/TTL ≤ 0.3을 만족하고,

TTL ≤ 9㎜을 만족한다.

(nt_1은 상기 제 1 렌즈의 굴절률이고, TTL은 상기 제 1 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 상기 광축에서의 거리이고, D_1은 광축에서 상기 제 1렌즈의 두께이고, FOV는 상기 광학계의 화각(FOV)을 의미한다.)

실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가진다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계의 복수의 렌즈는 설정된 형상, 굴절력, 초점 거리, 두께를 가지므로 향상된 왜곡 특성 및 수차 특성을 가진다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 설정된 화각 범위내에서 고해상도의 이미지 및 고화질의 이미지를 제공한다.

또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 동작한다. 자세하게, 상기 광학계는 글라스 재질의 제 1 렌즈, 플라스틱 재질의 제 2 및 제 3 렌즈를 포함한다. 이때, 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 제 3 렌즈 는 설정된 굴절력을 가진다. 이에 따라, 온도 변화에 따른 렌즈들의 굴절력 변화에 의해 렌즈들의 초점 거리가 변화하여도 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 제 3 렌즈는 상호 보상할 수 있다. 즉, 상기 광학계는 저온(약 -40℃) 내지 고온(약 90℃)의 온도 범위에서 효과적으로 굴절력을 분배할 수 있다. 또한, 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 최소한의 렌즈로 설정된 화각을 만족할 수 있고, 우수한 광학 특성을 가진다. 이에 따라, 상기 광학계는 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계 및 상기 카메라 모듈은 다양한 어플리케이션 및 장치에 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계 및 상기 카메라 모듈은 가혹한 온도 환경(예를 들어, 여름철 고온의 차량 내부)에서도 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 내부를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 광학계의 다양한 온도범위에서 다양한 파장의 광에 대한 제 1 렌즈의 굴절률 데이터에 대한 표이다.
도 5는 실시예에 따른 광학계에서 제 1 렌즈의 온도 변화에 따른 굴절률 변화에 대한 그래프이다.
도 6은 실시예에 따른 광학계의 다양한 온도범위에서 다양한 파장의 광에 대한 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈의 굴절률 데이터에 대한 표이다.
도 7은 실시예에 따른 광학계에서 제 2 렌즈, 제 3 렌즈의 온도 변화에 따른 굴절률 변화에 대한 그래프이다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 9는 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈 내지 제 3 렌즈에 대한 표이다.
도 10은 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 11은 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 12는 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 13은 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 14는 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 15는 제 1 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 16은 제 1 실시예에 따른 광학계의 렌즈의 비구면 계수에 대한 표이다.
도 17 및 도 18은 제 1 실시예에 따른 광학계의 렌즈 사이의 간격에 대한 표이다.
도 19는 제 1 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다.
도 20은 제 1 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다.
도 21 내지 도 29는 제 1 실시예에 따른 광학계의 온도별 회절 MTF, 수차도에 대한 그래프이다.
도 30은 제 2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 31은 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈 내지 제 3 렌즈에 대한 표이다.
도 32는 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 33은 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 34는 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 35는 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 36은 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 37은 제 2 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 38은 제 2 실시예에 따른 광학계의 렌즈의 비구면 계수에 대한 표이다.
도 39 및 도 40은 제 2 실시예에 따른 광학계의 렌즈 사이의 간격에 대한 표이다.
도 41은 제 2 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다.
도 42는 제 2 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다.
도 43 내지 도 51은 제 2 실시예에 따른 광학계의 온도별 회절 MTF, 수차도에 대한 그래프이다.
도 52는 제 3 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 53은 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈 내지 제 3 렌즈에 대한 표이다.
도 54는 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 55는 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 56은 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 57은 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 2 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 58은 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 새그값에 대한 표이다.
도 59는 제 3 실시예에 따른 광학계의 제 3 렌즈의 두께에 대한 표이다.
도 60은 제 3 실시예에 따른 광학계의 렌즈의 비구면 계수에 대한 표이다.
도 61 및 도 62는 제 3 실시예에 따른 광학계의 렌즈 사이의 간격에 대한 표이다.
도 63은 제 3 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다.
도 64는 제 3 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다.
도 65 내지 도 73은 제 3 실시예에 따른 광학계의 온도별 회절 MTF, 수차도에 대한 그래프이다.
도 74는 제 4 실시예에 따른 광학계의 제 1 렌즈 내지 제 3 렌즈에 대한 표이다.
도 75 내지 도 78은 제 1 실시예 및 제 4 실시예에 따른 광학계의 중심부 및 주변부의 MTF 특성에 대한 그래프이다.
도 79는 실시예에 따른 광학계에서 일부 용어를 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미한다. 또한, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미한다.

또한, "물체 측 면"은 광축을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미한다. 또한, "센서 측 면"은 광축을 기준으로 이미지 센서를 향하는 렌즈의 면을 의미한다.

또한, 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미한다. 또한, 렌즈의 끝단 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 최 끝단을 의미한다.

또한, 렌즈의 중심 두께는 렌즈의 광축에서 물체 측 면 및 센서 측 면 사이의 광축 방향 길이를 의미한다.

또한, 렌즈면의 유효경의 크기는 측정 방법에 따라 최대 ±0.4mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 유효경은 플랜지부 내경에 대해 2㎜ 이하, 또는 1㎜ 이하, 또는 0.3㎜ 이하일 수 있다.

또한, 실시예에서 저온은 특정 온도(-40℃)를 의미할 수 있다. 또는, 저온은 약 -40℃ 내지 약 30℃의 온도 범위를 의미할 수 있다.

또한, 실시예에서 상온은 특정 온도(22℃)를 의미할 수 있다. 또는, 상온은 약 20℃ 내지 약 30℃의 온도 범위를 의미할 수 있다.

또한, 실시예에서 고온은 특정 온도(90℃)를 의미할 수 있다. 또는, 고온은 약 85℃ 내지 약 105℃의 온도 범위를 의미할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도를 도시한 도면이다. 또한, 도 2 및 도 3은 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 내부를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 차량용 카메라 시스템은 영상 생성부(2110), 제 1 정보 생성부(2120), 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260) 및 제어부(2140)를 포함한다.

상기 영상 생성부(2110)는 차량(2000)의 외부 또는 내부에 배치되는 적어도 하나의 제 1 카메라 모듈(2310)을 포함한다. 또한, 상기 영상 생성부(2110)는 상기 차량(2000)의 전방 영상을 생성한다. 또한, 상기 영상 생성부(2110)는 상기 제 1 카메라 모듈(2310)을 이용하여 차량(2000)의 전방을 촬영한다. 또한, 상기 영상 생성부(2110)는 차량(2000)의 주변을 하나 이상의 방향으로 촬영한다. 이에 의해, 상기 영상 생성부(2110)는 차량(2000)의 주변 영상을 생성한다. 여기서, 전방 영상 및 주변 영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 또는 적외선 영상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전방 영상 및 상기 주변 영상은 정지 영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 상기 영상 생성부(2110)는 상기 전방 영상 및 상기 주변 영상을 제어부(2140)에 제공한다.

상기 제 1 정보 생성부(2120)는 차량(2000)에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함한다. 상기 제 1 정보 생성부(2120)는 차량(2000)의 전방을 감지하여 제 1 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 상기 제 1 정보 생성부(2120)는 차량(2000)에 배치된다. 상기 제 1 정보 생성부(2120)는 차량(2000)의 전방에 위치한 다른 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치를 감지하여 제 1 감지정보를 생성할 수 있다.

상기 제 1 감지정보를 이용하여 상기 차량(2000)과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어한다. 또한, 운전자가 차량(2000)의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우 또는 후진 주차할 때 차량(2000)의 운행 안정성을 높일 수 있다. 상기 제 1 정보 생성부(2120)는 제 1 감지정보를 제어부(2140)에 제공한다.

상기 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)는 상기 전방 영상과 상기 제 1 감지정보에 기초하여, 상기 차량(2000)의 각 측면을 감지한다. 이에 의해, 상기 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)는 제 2 감지정보를 생성한다. 자세하게, 상기 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)는 차량(2000)에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함한다. 상기 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)는 차량(2000)의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 상기 제 2 정보 생성부(2210, 2220, 2230, 2240, 2250, 2260)는 차량(2000)의 전방 양 코너, 사이드 미러, 후방 중앙 및 후방 양 코너에 각각 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 영상 생성부(2110)는 상기 차량(2000)의 내부에 배치되는 적어도 하나의 제 2 카메라 모듈(2320)을 포함한다. 상기 제 2 카메라 모듈(2320)은 운전자 및 동승자와 인접하게 배치된다. 예를 들어, 상기 제 2 카메라 모듈(2320)은 운전자 및 동승자와 제 1 거리(d1)로 이격된 위치에 배치되고 상기 차량(2000)의 내부 영상을 생성할 수 있다. 이때, 상기 제 1 거리(d1)는 약 500mm 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 거리(d1)는 약 600mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 제 2 카메라 모듈(2320)은 약 55도(degree) 이상의 화각(FOV)을 가질 수 있다.

상기 영상 생성부(2110)는 상기 제 2 카메라 모듈(2320)을 이용하여 차량(2000) 내부의 운전자 및/또는 동승자를 촬영하여 차량(2000)의 내부 영상을 생성할 수 있다. 상기 차량의 내부 영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 및 적외선 영상 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 내부 영상은 정지 영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 상기 영상 생성부(2110)는 상기 차량(2000)의 내부 영상을 제어부(2140)에 제공한다.

상기 제어부(2140)는 상기 영상 생성부(2110)로부터 제공된 정보를 기초로 상기 차량(2000)의 탑승자에게 정보를 제공한다. 예를 들어, 상기 영상 생성부(2110)로부터 제공된 정보를 기초로 운전자의 건강 상태, 졸음 여부, 음주 여부를 감지할 수 있다. 또한, 상기 운전자에게 안내 정보 또는 경고 정보를 제공할 수 있다. 또한, 상기 영상 생성부(2110)로부터 제공된 정보를 기초로 동승자의 수면 여부 또는 건강 상태를 감지할 수 있다. 또한, 운전자 및/또는 동승자에게 이에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이러한 차량용 카메라 시스템은 이하에서 설명하는 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈을 포함한다. 상기 차량용 카메라 시스템은 차량(2000)의 전방, 후방, 각 측면 또는 코너 영역을 통해 획득된 정보를 사용자에게 제공한다. 이에 의해, 자동 운전 또는 주변 안전으로부터 차량(2000)과 물체를 보호한다. 또한, 상기 차량용 카메라 시스템은 상기 차량(2000)의 내부에도 배치되어 운전자 및 동승자에게 다양한 정보를 제공한다. 즉, 상기 제 1 카메라 모듈(2310) 및 상기 제 2 카메라 모듈(2320) 중 적어도 하나의 카메라 모듈은 이하에서 설명하는 광학계(1000)를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 카메라 모듈의 광학계는 안전 규제, 자율주행 기능의 강화 및 편의성 증가를 위해 차량 내에 복수로 탑재될 수 있다. 상기 카메라 모듈의 광학계는 차선유지시스템(LKAS: Lane keeping assistance system), 차선이탈 경보시스템(LDWS), 운전자 감시 시스템(DMS: Driver monitoring system)과 같은 제어를 위한 부품이며, 차량 내에 적용되고 있다. 실시예에 따른 카메라 모듈은 주위 온도의 변화에도 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 가격 경쟁력이 있는 모듈을 제공하여 차량용 부품의 신뢰성을 확보할 수 있다.

이하 실시예에 따른 광학계에 대해 상세히 설명한다.

실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈들(100) 및 이미지 센서(300)를 포함한다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 2매 이상의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 3매 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈(110), 제 2 렌즈(120), 제 3 렌즈(130) 및 이미지 센서(300)를 포함한다. 상기 렌즈들(110, 120, 130)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라서 순차적으로 배치돈다.

이에 따라, 물체의 정보에 해당하는 광은 상기 제 1 렌즈(110), 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)를 통과하여 상기 이미지 센서(300)에 입사된다.

상기 복수의 렌즈들(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함한다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들(110, 120, 130) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역으로 정의된다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역이다.

상기 비유효 영역은 상기 유효 영역 둘레에 배치된다. 상기 비유효 영역은 상기 광이 입사되지 않는 영역이다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역이다. 또한, 상기 비유효 영역은 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시)에 고정되는 영역이다.

상기 이미지 센서(300)는 광을 감지한다. 자세하게, 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100)을 순차적으로 통과한 광을 감지한다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 포함할 수 있다.

상기 이미지 센서(300)는 설정된 크기를 가지는 복수의 픽셀(pixel)을 포함한다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(300)의 픽셀 크기는 약 3㎛일 수 있다.

상기 이미지 센서(300)는 설정된 파장의 광을 감지한다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(300)는 적외선(IR, Infrared Ray) 광을 감지할 수 있다. 예를 들어,, 상기 이미지 센서(300)는 약 1500nm 이하의 근적외선(near infrared ray) 광을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서는 약 880nm 내지 약 1000nm 파장 대역의 광을 감지할 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)는 커버 글라스(400) 및 필터(500)를 더 포함한다.

상기 커버 글라스(400)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치된다. 상기 커버 글라스(400)는 상기 이미지 센서(300)와 인접하게 배치된다. 상기 커버 글라스(400)는 상기 이미지 센서(300)와 대응되는 형상을 가진다. 상기 커버 글라스(400)는 상기 이미지 센서(300)보다 크거나 동일한 크기를 가진다. 이에 의해, 상기 커버 글라스(400)는 상기 이미지 센서(300)의 상부를 보호할 수 있다.

또한, 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치된다. 상기 필터(500)는 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 마지막 렌즈(제 3 렌즈(130))와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치된다. 자세하게, 상기 필터(500)는 상기 마지막 렌즈(제 3 렌즈(130))와 상기 커버 글라스(400) 사이에 배치된다.

상기 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광은 통과시킨다. 또한, 설정된 파장 대역 이외의 광은 필터링한다. 즉, 상기 필터(500)는 상기 이미지 센서(300)가 수광하는 광과 대응되는 파장 대역의 광은 통과시킨다. 또한, 상기 필터(500)는 상기 이미지 센서(300)가 수광하는 광과 대응되지 않는 파장 대역의 광은 차단한다. 자세하게, 상기 필터(500)는 적외선 파장 대역의 광은 통과시키고, 자외선, 가시광선 대역의 광은 차단한다. 예를 들어, 상기 필터(500)는 적외선 패스(IR Pass) 필터 및 적외선 컷오프(IR Cut-off) 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함한다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절한다.

상기 조리개는 설정된 위치에 배치된다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제 1 렌즈(110)의 전방에 위치할 수 있다, 또는, 상기 조리개는 상기 렌즈들(110, 120, 130) 중 두 개의 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 조리개는 상기 제 1 렌즈(110)의 후방에 위치할 수 있다.

또한, 상기 렌즈들(110, 120, 130) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 할 수 있다. 자세하게, 상기 렌즈들(110, 120, 130) 중 적어도 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 조리개 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))은 조리개 역할을 할 수 있다.

이하 실시예에 따른 복수의 렌즈들(100)에 대해 상세하게 설명한다.

상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스(glass) 재질을 포함한다.

상기 제 1 렌즈(110)는 물체 측 면으로 정의되는 제 1 면(S1) 및 센서 측 면으로 정의되는 제 2 면(S2)을 포함한다. 상기 제 1 면(S1)은 광축(OA)에서 볼록하다. 상기 제 2 면(S2)은 광축(OA)에서 오목하다. 즉, 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가진다.

상기 제 1 면(S1) 및 상기 제 2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 구면(Sphere)이다. 예를 들어, 상기 제 1 면(S1) 및 상기 제 2 면(S2)은 모두 구면(Sphere)일 수 있다.

상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 상기 제 2 렌즈(120)의 재질은 상기 제 1 렌즈(110)의 재질과 다르다. 일례로, 상기 제 2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 포함한다..

상기 제 2 렌즈(120)는 물체 측 면으로 정의되는 제 3 면(S3) 및 센서 측 면으로 정의되는 제 4 면(S4)을 포함한다. 상기 제 3 면(S3)은 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 볼록하다. 즉, 상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가진다.

상기 제 3 면(S3) 및 상기 제 4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면(Asphere)이다. 예를 들어, 상기 제 3 면(S3) 및 상기 제 4 면(S4)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다.

상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 상기 제 3 렌즈(130)의 재질은 상기 제 1 렌즈(110)의 재질과 다르다. 또한, 상기 제 3 렌즈(130)의 재질은 상기 제 2 렌즈(120)의 재질과 동일하다. 일례로, 상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다.

상기 제 3 렌즈(130)는 물체 측 면으로 정의되는 제 5 면(S5) 및 센서 측 면으로 정의되는 제 6 면(S6)을 포함한다. 상기 제 5 면(S5)은 광축(OA)에서 볼록하다. 상기 제 6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목하다. 즉, 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가진다.

상기 제 5 면(S5) 및 상기 제 6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면(Asphere)이다. 예를 들어, 상기 제 5 면(S5) 및 상기 제 6 면(S6)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식 중 적어도 하나를 만족한다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 온도에 의해 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도에서 향상된 광학 특성을 가진다. 또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도에서 향상된 왜곡 특성 및 수차 특성을 가진다.

이하 수학식들에 대해 설명하기로 한다. 또한, 일부 수학식들에 표기된 용어는 도 79를 참고하여 설명하기로 한다.

[수학식 1]

1.7 ≤ nt_1 ≤ 2.3

(상기 nt_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 t-line(1013.98nm) 또는 d-line(587.6nm) 파장 대역의 광에 대한 굴절률이다.)

[수학식 2]

nt_2 < nt_1

nt_3 < nt_1

(상기 nt_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 t-line 또는 d-line 파장 대역의 광에 대한 굴절률이다. 상기 nt_2는 상기 제 2 렌즈(120)의 t-line 또는 d-line 파장 대역의 광에 대한 굴절률이다. 상기 nt_3은 상기 제 3 렌즈(130)의 t-line 또는 d-line 파장 대역의 광에 대한 굴절률이다.)

[수학식 3]

dnt_1/dt ≥ 0

dnt_2/dt < 0

dnt_3/dt < 0

|dnt_2/dt| / |dnt_1/dt| > 20

(상기 dt는 온도 변화량(℃)을 의미한다. 상기 dnt_1은 전체 파장 대역(특히, d-line 파장 대역)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절률 변화이다. 즉, 상기 dnt_1/dt은 전체 파장 대역(특히, d-line 파장 대역)에서 온도 변화량에 따른 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절률 변화이다. 또한, 상기 dnt_2는 전체 파장 대역(특히, d-line 파장 대역)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절률 변화이다. 상기 dnt_2/dt은 전체 파장 대역(특히, d-line 파장 대역)에서 온도 변화량에 따른 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절률 변화이다. 또한, 상기 dnt_3는 전체 파장 대역(특히 d-line 파장 대역)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절률 변화이다. 상기 dnt_3/dt은 전체 파장 대역(특히 d-line 파장 대역)에서 온도 변화량에 따른 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절률 변화이다. 상기 dt는 -40℃에서 90℃까지의 온도 변화이다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 3 중 적어도 하나를 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 가진다.

[수학식 4]

1 ≤ |v1 - v2| ≤ 10

1 ≤ |v1 - v3| ≤ 10

50 ≤ v1 + v2 + v3 ≤ 200

(상기 v1은 상기 제 1 렌즈(110)의 아베수이다. 상기 v2는 상기 제 2 렌즈(120)의 아베수이다. 상기 v3는 상기 제 3 렌즈(130)의 아베수이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족하면 상기 광학계(1000)는 우수한 색수차 특성을 가진다.

자세하게, 상기 수학식 4는 설정된 파장 대역에서 향상된 입사광 제어 특성 및 수차 제어 특성을 위해 50 ≤ v1 + v2 + v3 ≤ 150를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 4는 설정된 파장 대역에서 향상된 입사광 제어 특성 및 수차 제어 특성을 위해 50 ≤ v1 + v2 + v3 ≤ 70를 만족할 수 있다.

[수학식 5]

1mm ≤ TTL ≤ 9mm

(상기 TTL은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 상기 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.)

자세하게, 상기 수학식 5는 2mm ≤ TTL ≤ 8mm일 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 5는 3mm ≤ TTL ≤ 7mm일 수 있다.

[수학식 6]

(상기 Diop_L1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 디옵터(diopter) 값이이다. 상기 Diop_L2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 디옵터(diopter) 값이다. 상기 Diop_L3은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 디옵터(diopter) 값이다.)

[수학식 7]

1.5 < |Diop_L1| / |Diop_L2| < 2.5

(상기 Diop_L1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 디옵터(diopter) 값이다. 상기 Diop_L2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 디옵터(diopter) 값이다.)

[수학식 8]

10 < Diop_L1 / Diop_L3 < 100

(상기 Diop_L1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 디옵터(diopter) 값이다. 상기 Diop_L3는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 디옵터(diopter) 값이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 6 내지 수학식 8 중 적어도 하나를 만족하면 상기 광학계(1000)의 복수의 렌즈들(100)은 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)의 복수의 렌즈들(100)은 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 9]

1.8 ≤ F# ≤ 2.2

(상기 F#은 상온(약 22℃), 저온(약 -40℃) 및 고온(약 90℃)에서 상기 광학계(1000)의 F-넘버(F-number)이다.)

[수학식 10]

1mm ≤ D_1 ≤ 1.9mm

(상기 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다.)

자세하게, 상기 수학식 10은 1.2mm ≤ D_1 ≤ 1.8mm일 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 10은 1.4mm ≤ D_1 ≤ 1.7mm일 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 10을 만족하면 상기 광학계(1000)는 우수한 광학 성능을 가지고, 용이하게 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께가 약 1mm 미만이면 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리가 길어진다. 따라서, 글래스 렌즈의 제조가 어려울 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께가 약 1.9mm를 초과하면 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리가 감소한다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)의 광학 성능이 감소될 수 있다.

[수학식 11]

0.15 ≤ D_1 / TTL ≤ 0.3

(상기 D_1은 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 상기 TTL은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 상기 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11을 만족하면 상온(약 22℃) 내지 고온(약 90℃)의 변화에 의한 광학적 성능 변화를 방지할 수 있다. 자세하게, 상기 수학식 11은 다양한 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 위해 0.20 ≤ D_1/TTL ≤ 0.3을 만족할 수 있다.

[수학식 12]

1 < D_1 / D_2 < 1.6

(상기 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 상기 D_2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_2는 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 12를 만족하면 상기 광학계(1000)의 수차 특성이 개선될 수 있다.

[수학식 13]

2.2 < D_1 / D_3 < 3.0

(상기 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 상기 D_3는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_3은 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13을 만족하면 상기 광학계(1000)의 수차 특성이 개선될 수 있다.

[수학식 14]

|f1| < |f2| < |f3|

(상기 f1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리(mm)이다. 상기 f2는 상기 제 2 렌즈(120)의 상온(약 22℃)에서 초점 거리(mm)이다. 상기 f3은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 초점 거리(mm)이다.)

상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리(f1)는 4mm보다 크고 7mm보다 작을 수 있다. 또한, 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 초점 거리(f2)는 7mm보다 크고 13mm보다 작을 수 있다. 또한, 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 초점 거리(f3)는 200mm보다 크고 300mm보다 작을 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 14를 만족하면 상기 복수의 렌즈들(100)은 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 15]

0.3 < |f1 / f2| < 0.8

(상기 f1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리(mm)이다. 상기 f2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 초점 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족하면 상기 제 1 렌즈(110) 및 상기 제 2 렌즈(120)는 입사하는 광의 경로를 제어하기 위한 적절한 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있다.

[수학식 16]

10 < |f3 / f1| < 300

(상기 f1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 초점 거리(mm)이다. 상기 f3는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 초점 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족하면 상기 제 1 렌즈(110) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력이 적절하게 제어된다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있다.

[수학식 17]

0.4 < |L1R1| / |L1R2| < 0.8

(상기 L1R1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면의 곡률 반경이다. 상기 L1R2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 곡률 반경이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 17을 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

[수학식 18]

1.0 < |L2R1| / |L2R2| < 2.0

(상기 L2R1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면의 곡률 반경이다. 상기 L2R2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 센서 측 면의 곡률 반경이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 18을 만족하면 상기 광학계(1000)는 우수한 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

[수학식 19]

1 < |L3R1| / |L3R2| < 1.3

(상기 L3R1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 곡률 반경이다. 상기 L3R2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 곡률 반경이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족하면 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 20]

0.5 < CA_L1S1 / CA_L3S2 < 1.0

(상기 CA_L1S1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면의 유효경의 크기(CA, Clear Aperture)이다. 상기 CA_L3S2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 유효경의 크기이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 20을 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 21]

CA_L1S2 ≤ CA_L2S2 ≤ CA_L3S2

CA_L1S2 ≤ CA_L2S1 ≤ CA_L3S1

CA_L1S2 ≤ CA_L2S1 ≤ CA_L2S2 ≤ CA_L3S1 ≤ CA_L3S2

(상기 CA_L1S2은 상온(약 22℃)에서 조리개가 배치된 면의 유효경 크기이다. 즉, CA_L1S2은 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 유효경의 크기이다. 상기 CA_L2S1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면의 유효경의 크기이다. 상기 CA_L2S2은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면의 유효경의 크기이다. 상기 L3S1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 유효경의 크기이다. 상기 CA_L3S2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 유효경의 크기이다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 21을 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 22]

0.4 < d12 / D_1 < 0.9

(상기 d12는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA)에서의 간격(mm)이다. 상기 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 22를 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있고, 우수한 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

[수학식 23]

0.2 ≤ CA_S_max / ImgH ≤ 0.7

(상기 CA_Smax는 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다. 또한, 상온(약 22℃)에서 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심을 0 필드(filed) 영역으로 정의할 수 있다. 상기 ImgH는 상기 0 필드 영역에서 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상온(약 22℃)에서 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족하면 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 성능을 가지며, 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 24]

3 ≤ EFL ≤ 5

(상기 EFL(Effective Focal Length)은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)를 의미한다.)

[수학식 25]

40도(degree) ≤ FOV ≤ 50도(degree)

(상기 FOV는 상온(약 22℃), 저온(약 -40℃) 및 고온(약 90℃)에서 상기 광학계(1000)의 화각(FOV)을 의미한다.)

[수학식 26]

1.2 < TTL / ImgH < 1.6

(상기 TTL은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 상기 광축(OA)에서의 거리(mm)이다. 또한, 상온(약 22℃)에서 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심을 0 필드(filed) 영역으로 정의할 수 있다. 상기 ImgH는 상기 0 필드 영역에서 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상온(약 22℃)에서 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족하면 상기 광학계(1000)는 큰 크기의 이미지 센서(300)를 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있다. 예를 들어 약 1인치의 큰 이미지 센서(300)를 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고 작은 TTL을 가질 수 있다. 따라서, 고화질 및 슬림한 구조를 가질 수 있다.

[수학식 27]

0.2 < BFL / ImgH < 0.5

(상기 BFL(Back focal length)은 상온(약 22℃)에서 이미지 센서(300)와 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다. 또한, 상온(약 22℃)에서 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심을 0 필드(filed) 영역으로 정의할 수 있다. 상기 ImgH는 상기 0 필드 영역에서 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상온(약 22℃)에서 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족하면 상기 광학계(1000)는 큰 크기의 이미지 센서(300)를 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있다. 예를 들어 약 1인치의 큰 이미지 센서(300)를 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있다. 또한, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 따라서, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.

[수학식 28]

3 < TTL / BFL < 5

(상기 TTL은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 상기 광축(OA)에서의 거리(mm)이다. 또한, 상기 BFL(Back focal length)은 상온(약 22℃)에서 이미지 센서(300)와 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 28을 만족하면 상기 광학계(1000)는 BFL을 확보하면서 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 29]

0.4 < EFL / TTL < 0.8

(상기 EFL(Effective Focal Length)은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)를 의미한다. 또한, 상기 TTL은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 상기 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 29를 만족하면 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 30]

2 < EFL / BFL < 3

(상기 EFL(Effective Focal Length)은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)를 의미한다. 또한, 상기 BFL(Back focal length)은 상온(약 22℃)에서 이미지 센서(300)와 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 30을 만족하면 상기 광학계(1000)는 설정된 화각을 가지면서 적절한 초점 거리를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 따라서, 화각(FOV)의 주변부에서 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.

[수학식 31]

0.7 < EFL / ImgH < 1.2

(상기 EFL(Effective Focal Length)은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)를 의미한다. 또한, 상온(약 22℃)에서 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심을 0 필드(filed) 영역으로 정의할 수 있다. 상기 ImgH는 상기 0 필드 영역에서 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상온(약 22℃)에서 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 31을 만족하면 상기 광학계(1000)는 큰 크기의 이미지 센서(300)를 적용할 수 있다. 예를 들어 약 1인치의 큰 이미지 센서(300)를 적용할 수 있고, 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.

[수학식 32]

0.2 < D_1_ET / D_1 < 1.7

(상기 D_1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 상기 D_1_ET는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향의 거리(mm)이다. 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효경 외측의 플랜지부 두께일 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 32를 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있다. 또한, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 32는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 입사광 제어 특성 및 수차 제어 특성을 위해 0.4 < D_1_ET / D_1 < 1.5을 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 32는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 입사광 제어 특성 및 수차 제어 특성을 위해 0.6 < D_1_ET / D_1 < 1.0을 만족할 수 있다.

[수학식 33]

0.3 < D_2_ET / D_2 < 1.7

(상기 D_2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_2는 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 상기 D_2_ET는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. D_2_ET는 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면의 유효 영역 끝단과 상기 제 2 렌즈(120)의 센서 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다. D_2_ET는 상기 제 2 렌즈(120)의 유효경 외측의 플랜지부 두께일 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 33은 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 색수차 제어 특성을 위해 0.4 < D_2_ET / D_2 < 1.5을 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 33은 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 색수차 제어 특성을 위해 0.5 ≤ D_2_ET / D_2 ≤ 1.0을 만족할 수 있다.

[수학식 34]

0.3 < D_3_ET / D_3 < 1.7

(상기 D_3는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_3는 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 상기 D_3_ET는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 유효 영역 끝단과 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 상기 D_3_ET는 제 3 렌즈(130)의 유효경 외측의 플랜지부 두께일 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34를 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 향상된 왜곡 제어 특성을 가질 수 있다. 또한, 화각(FOV)의 주변부에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 34는 다양한 온도 범위에서 우수한 왜곡 제어 특성을 위해 0.5 < D_3_ET / D_3 < 1.6을 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 34는 다양한 온도 범위에서 우수한 왜곡 제어 특성을 위해 1.0 < D_3_ET / D_3 < 1.5을 만족할 수 있다.

[수학식 35]

0.1 < d23 / d23_max < 1

(상기 d23은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 간격(mm)이다. 상기 d23_max는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 센서 측 면 및 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면 사이의 광축(OA) 방향 간격 중 최대 간격(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35를 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 색수차, 왜곡 수차 특성이 향상될 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 35는 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 향상시키기 위해 0.2 < d23 / d23_max < 0.9을 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 35는 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 향상시키기 위해 0.25 < d23 / d23_max < 0.8를 만족할 수 있다.

[수학식 36]

1 < d23_Sag_L3S1_max / d23 < 5

(상기 d23은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 간격(mm)이다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 최대 Sag와 상기 광축(OA) 방향으로 마주하는 센서 측 면을 포함한다. 상기 d23_Sag_L3S1_max는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 최대 Sag에서 상기 마주보는 센서 측 면까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 36을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부 광학 성능을 개선할 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 36은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 1.3 < d23_Sag_L3S1_max / d23 < 4를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 36은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 1.5 < d23_Sag_L3S1_max / d23 < 3를 만족할 수 있다.

[수학식 37]

0.2 < L_Sag_L3S1 / CA_L3S1 < 0.8

(상기 L_Sag_L3S1은 상온(약 22℃)에서 상기 광축(OA)에서부터 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 최대 |Sag|까지 광축(OA)과 수직한 방향의 거리이다. 상기 CA_L3S1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 유효경의 크기를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 37을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부 광학 성능을 개선할 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 37은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.3 < L_Sag_L3S1 / CA_L3S1 < 0.7를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 37은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 보다 개선하기 위해 0.4 < L_Sag_L3S1 / CA_L3S1 < 0.5를 만족할 수 있다.

[수학식 38]

0.5 < |Sag_L3S1_max| < 1.5

(상기 Sag_L3S1_max은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 Sag와 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면의 최대 Sag와의 차이이다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부 광학 성능을 개선할 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 38은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.7 < |Sag_L3S1_max| < 1.3를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 38은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.9 < |Sag_L3S1_max| < 1.1를 만족할 수 있다.

[수학식 39]

0.1 < L_Sag_L3S2 / CA_L3S2 < 1.2

(상기 L_Sag_L3S2는 상온(약 22℃ )에서 광축(OA)에서부터 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 최대 Sag까지 광축(OA)과 수직한 방향의 거리이다. 상기 CA_L3S2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 유효경의 크기이다.)

자세하게, 상기 수학식 39는 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.3 < L_Sag_L3S2/ CA_L3S2 < 1.0를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 39는 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.5 < L_Sag_L3S2 / CA_L3S2 < 0.8을 만족할 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38 및 수학식 39 중 적어도 하나를 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 색수차 및 수차 특성을 개선할 수 있다. 또한, 화각(FOV)의 중심부 뿐만 아니라 주변부에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 40]

0.1 < |Sag_L3S2_max| < 0.4

(상기 |Sag_L3S2_max|은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 Sag와 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 최대 Sag와의 차이이다)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 40을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부 광학 성능을 개선할 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 40은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.15 < |Sag_L3S2_max| < 0.35를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 40은 다양한 온도 범위에서 화각(FOV) 주변부의 광학 성능을 개선하기 위해 0.2 < |Sag_L3S2_max| < 0.3을 만족할 수 있다.

[수학식 41]

0.2 < L3S2_max_sag to Sensor / BFL < 1

(상기 BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)이다. 상기 L3S2_max_sag to Sensor은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면의 최대 Sag에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 41을 만족하면 상기 광학계(1000)의 왜곡 수차 특성이 개선될 수 있다. 또한, 화각(FOV)의 주변부에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 조립이 용이할 수 있다.

자세하게, 상기 수학식 41은 다양한 온도 범위에서 우수한 특성을 가지기 위해 0.3 < L3S2_max_sag to Sensor / BFL < 0.95를 만족할 수 있다. 더 자세하게, 상기 수학식 41은 다양한 온도 범위에서 우수한 특성을 가지기 위해 0.4 < L3S2_max_sag to Sensor / BFL < 0.9를 만족할 수 있다.

[수학식 42]

3 < ∑Index < 10

(상기 ∑Index는 상온(약 22℃)에서 상기 렌즈들(110, 120, 130) 각각의 d-line에서의 굴절률 합이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 42를 만족하면 저온 내지 고온의 온도 범위에서 상기 광학계(1000)의 TTL을 제어할 수 있다. 또한, 향상된 색수차 및 해상력을 가질 수 있다.

[수학식 43]

10 < ∑Abb / ∑Index < 50

(상기 ∑Index는 상온(약 22℃)에서 상기 렌즈들(110, 120, 130) 각각의 d-line에서의 굴절률 합이다. 상기 ∑Abb는 상온(약 22℃)에서 상기 렌즈들(110, 120, 130) 각각의 아베수(Abbe's number)의 합이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 43을 만족하면 저온 내지 고온의 온도 범위에서 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.

[수학식 44]

1 < CA_Smax / CA_Smin < 3

(상기 CA_Smax는 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다. 상기 CA_Smin은 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 작은 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44를 만족하면 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 위한 적절한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 45]

1 < CA_Smax / CA_Aver < 3

(상기 CA_Smax는 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다. 상기 CA_Aver은 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면(물체 측 면, 센서 측 면)의 상온(약 22℃)에서의 유효경(CA) 크기의 평균(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 45를 만족하면 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 위한 적절한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 46]

0.1 < CA_Smin / CA_Aver < 1

(상기 CA_Smin은 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 작은 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다. 상기 CA_Aver은 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면(물체 측 면, 센서 측 면)의 상온(약 22℃)에서의 유효경(CA) 크기의 평균(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 46을 만족하면 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 위한 적절한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 47]

0.1 < CA_Smax / ImgH < 1

(상기 CA_Smax는 상기 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 상온(약 22℃)에서 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA)이다. 또한, 상온(약 22℃)에서 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심을 0 필드(filed) 영역으로 정의할 수 있다. 상기 ImgH는 상기 0 필드 영역에서 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상온(약 22℃)에서 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 47을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 성능을 가진다. 또한, 슬림하고 컴팩트한 크기를 가질 수 있다.

[수학식 48]

0.5 < CA_L1S2 / CA_L2S1 < 1

(상기 CA_L1S2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 유효경의 크기(mm)를 의미한다. 상기 CA_L2S1은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면의 유효경의 크기(mm)이다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 48을 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 향상된 색수차 제어 특성을 가진다.

[수학식 49]

(상기 Z는 Sag이다. 즉, 상기 Z는 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리이다. 상기 Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축과 수직한 방향으로의 거리이다. 상기 c는 렌즈의 곡률이다. 상기 K는 코닉 상수이다. 또한, A, B, C, D, … 은 비구면 계수(Aspheric constant)이다.

[수학식 50]

0 < d1Ap < 0.2

(상기 d1Ap은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효경의 끝단에서 상기 조리개(600) 까지의 광축(OA) 방향의 거리(mm)이다.

[수학식 51]

0.8 < CA_L1S2 / CA_Ap < 1.8

(상기 CA_L1S2는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 유효경의 크기(mm)이다. 상기 CA_Ap은 상온(약 22℃)에서 상기 조리개(600)의 유효경의 크기(mm)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 50 및 51을 만족하면 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있다. 또한, 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

[수학식 52]

0.95 ≤ EFL_R / EFL_H ≤ 1.05

(상기 EFL_R은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)이다. 상기 EFL_H은 고온(약 90℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)이다.

[수학식 53]

0.95 ≤ EFL_R / EFL_L ≤ 1.05

(상기 EFL_R은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)이다. 상기 EFL_L은 저온(약 -40℃)에서 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)이다.)

[수학식 54]

0.95 ≤ FOV_R / FOV_H ≤ 1.05

(상기 FOV_R은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 화각(°)이다. 상기 FOV_H은 고온(약 90℃)에서 상기 광학계(1000)의 화각(°)이다.

[수학식 55]

0.95 ≤ FOV_R / FOV_L ≤ 1.05

(상기 FOV_R은 상온(약 22℃)에서 상기 광학계(1000)의 화각(°)이다. 상기 FOV_L은 저온(약 90℃)에서 상기 광학계(1000)의 화각(°)이다.)

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 52 내지 55를 만족하면 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 우수한 광학 성능을 가질 수 있다

또한, 실시예에 따른 광학계(1000)의 주광선 입사각(CRA, Chief Ray Angle)은 약 20도(degree) 내지 약 30도(degree)일 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)의 주광선 입사각(CRA)은 1.0 필드에서 약 24도 내지 약 26도일 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)의 광학적 왜곡(optical distortion)은 1.0 필드에서 ±4% 이하일 수 있다.

특히, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다른 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스 재질일 수 있고, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 서로 동일한 플라스틱 재질일 수 있다.

도 4는 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 다양한 파장의 광에 대한 제 1 렌즈(110)의 굴절률에 대한 데이터이다. 도 5는 온도 변화에 따른 제 1 렌즈(110)의 굴절률 변화에 대한 그래프이다.

도 6은 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 다양한 파장의 광에 대한 제 2 렌즈(120) 및 제 3 렌즈(130)의 굴절률에 대한 데이터이다. 도 7은 온도 변화에 따른 제 2 렌즈(120) 및 제 3 렌즈(130)의 굴절률 변화에 대한 그래프이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110), 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 온도 변화에 따라 다른 굴절률 변화 특성을 가진다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)는 저온(약 -40℃) 내지 고온(약 90℃)의 온도 범위에서 온도에 따라 변화하는 굴절률이 매우 작다. 특히, 상기 제 1 렌즈(110)의 온도 변화에 따른 굴절률의 변화(dnt_1/dt)는 수학식 3과 같이 양수를 가진다. 또한, 도 5와 같이 양의 기울기를 가진다.

반면, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 저온(약 -40℃) 내지 고온(약 90℃)의 온도 범위에서 온도에 따라 변화하는 굴절률이 크다. 특히, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 온도 변화에 따른 굴절률의 변화(dnt_2/dt, dnt_3/dt)는 수학식 3과 같이 음수를 가진다. 또한, 도 7과 같이 음의 기울기를 가진다.

상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)보다 큰 굴절률을 가진다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)는 온도 변화에 따라 굴절률 변화가 큰 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)를 보상하기 위해 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)보다 큰 굴절률을 가진다.

또한, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)를 보상하기 위해 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)보다 큰 디옵터(diopter) 값을 가진다. 이에 따라, 상기 제 1 렌즈(110)는 저온(약 -40℃) 내지 고온(약 90℃)의 온도 범위에서 상기 광학계(1000)의 굴절력을 효과적으로 분배할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도범위에서 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.

즉, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다른 재료를 가진다. 또한, 상기 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 55 중 적어도 하나의 수학식을 만족한다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 온도에 따라 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 가진다.

또한, 실시예예 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 55 중 적어도 하나의 수학식을 만족한다. 따라서, 다양한 온도 범위에서 왜곡 및 수차 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따랏, 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.

또한, 복수의 렌즈들(100) 사이의 간격은 영역에 따라 설정된 값을 가진다.

상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120)는 제 1 간격으로 이격된다. 상기 제 1 간격은 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 광축(OA) 방향 간격이다.

상기 제 1 간격은 상기 제 1 렌즈(110) 및 상기 제 2 렌즈(120) 사이에서 위치에 따라 변화한다. 자세하게, 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면의 유효 영역 끝단을 끝점으로 정의할 때, 상기 제 1 간격은 상기 광축(OA)에서 상기 광축(OA)과 수직인 방향으로 연장하면서 변화한다. 즉, 상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 상기 제 2 면(S2)의 유효경의 끝단으로 연장하면서 변화한다.

상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 상기 제 2 면(S2) 상에 위치한 제 1 지점(L1)으로 갈수록 작아진다. 여기서 상기 제 1 지점(L1)은 상기 제 2 면(S2)의 유효 영역 끝단이다.

상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 제 1 간격은 상기 제 1 지점(L1)에서 최소값을 가진다. 상기 제 1 간격의 최대값은 최소값의 약 1.1배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 간격의 최대값은 최소값의 약 1.1배 내지 약 3배일 수 있다.

상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130)는 제 2 간격으로 이격한다. 상기 제 2 간격은 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 광축(OA) 방향의 간격이다.

상기 제 2 간격은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130) 사이에서 위치에 따라 변화한다. 자세하게, 상기 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제 2 렌즈(120)의 센서 측 면의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 상기 광축(OA)과 수직인 방향으로 연장하면서 변화한다. 즉, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 상기 제 4 면(S4)의 유효경의 끝단으로 연장하면서 변화한다.

상기 제 2 간격은 상기 광축(OA)에서 상기 제 4 면(S4) 상에 위치한 제 2 지점(L2)으로 연장하면서 커진다. 여기서 상기 제 2 지점(L2)은 상기 제 4 면(S4)의 유효 영역 끝단이다.

상기 제 2 간격은 상기 제 2 지점(L2)에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 최소값을 가진다. 이때, 상기 제 2 간격의 최대값은 최소값의 약 2배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 간격의 최대값은 최소값의 약 2배 내지 약 4배일 수 있다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가진다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격 및 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격이 위치에 따라 설정된 간격을 가진다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 8 내지 도 29를 참조하여 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)를 상세히 설명한다.

도 8 내지 도 29를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈(110), 제 2 렌즈(120), 제 3 렌즈(130) 및 이미지 센서(300)를 포함한다. 상기 렌즈들(110, 120, 130)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라서 순차적으로 배치된다.

또한, 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측면(제 3 면(S3)) 사이에는 조리개(600)가 배치된다.

자세하게, 상기 조리개(600)는 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측면(제 3 면(S3)) 사이에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 이격한다.

예를 들어, 상기 조리개(600)는 상기 수학식 50 및 51과 같이 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 이격할 수 있다.

또한, 상기 복수의 렌즈들(100) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치된다. 상기 필터(500)와 상기 이미지 센서(300) 사이에는 커버 글라스(400)가 배치된다.

도 9는 제 1 실시예에 따른 상기 렌즈들(110, 120, 130)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 광축(OA)에서의 각 렌즈의 두께(Thickness), 광축(OA)에서의 각 렌즈 사이의 간격(distance), t-line(1013.98nm) 파장 대역의 광에 대한 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(Clear aperture; CA) 크기 및 초점거리의 데이터이다. 자세하게, 상기 도 9는 상온(약 22℃)에서의 데이터이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스(glass) 재질을 가진다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)의 제 1 면(S1)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제 2 면(S2)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 면(S1)은 구면(Sphere)일 수 있고, 상기 제 2 면(S2)은 구면(Sphere)일 수 있다.

도 10은 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1)) 및 센서 측 면(제 2 면(S2))의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 11은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 11의 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 11의 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_1_ET는는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 두꺼워진다.

이에 따라, 상기 제 1 렌즈(110)는 입사하는 광을 제어하여 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있다.

상기 제 2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 가진다. 상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 제 3 면(S3)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 또한, 상기 제4 면(S4)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 3 면(S3)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제 4 면(S4)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 12는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면(제 3 면(S3)) 및 센서 측 면(제4 면(S4))의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 13은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 13의 D_2는 상기 제 2 렌즈(120)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_2는 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 13의 D_2_ET는 상기 제 2 렌즈(120)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_2_ET는 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면(제 3 면(S3))의 유효 영역 끝단과 상기 제 2 렌즈(120)의 센서 측 면(제4 면(S4))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 9, 도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 얇아진다. 자세하게, 상기 광축(OA) 내지 상기 제 3 면(S3)의 유효경 끝단까지의 범위에서 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 제 3 면(S3)의 유효경의 끝단에서 최소값을 가진다.

이에 따라, 상기 제 2 렌즈(120)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 온도에 따라 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 가진다. 상기 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 3 렌즈(130)의 제 5 면(S5)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제 6 면(S6)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 5 면(S5)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제 6 면(S6)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 14는 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5)) 및 센서 측 면(제6 면(S6))의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 15는 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 15의 D_3은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_3는 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 15의 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 유효 영역 끝단과 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 9, 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 두꺼워진다. 자세하게, 상기 광축(OA) 내지 상기 제 5 면(S5)의 유효경 끝단까지의 범위에서 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 제5 면(S5)의 유효경의 끝단에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 광축(OA)에서 최소값을 가진다.

이에 따라, 상기 제 3 렌즈(130)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 온도에 따라 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.2배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.5배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.8배 이상일 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 10배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 15배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 20배 이상일 수 있다.

또한, 상기 제 1 렌즈(110)의 아베수는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다르다, 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 아베수와 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 아베수의 차이는 10 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 아베수는 상기 범위에서 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 아베수보다 클 수 있다.

제 1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 도 16과 같다.

또한, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격(제 1 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 17과 같다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격(제 2 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 18과 같다.

도 17을 참조하면, 상기 제 1 간격은 상기 광축(OA)에서 상기 제 2 면(S2)의 유효경의 끝단인 상기 제 1 지점(L1)으로 갈수록 작아진다. 상기 제 1 지점(L1)은 서로 마주보는 유효경 크기가 작은 상기 제 2 면(S2)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 1 지점(L1)은 도 9에 기재된 상기 제 2 면(S2)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 제 1 간격은 상기 제 1 지점(L1)에서 최소값을 가진다. 상기 제 1 간격의 최대값은 최소값의 약 1.1배 내지 약 3배일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 간격의 최대값은 최소값의 약 1.2배일 수 있다.

또한, 도 18을 참조하면, 상기 제 2 간격은 상기 광축(OA)에서 상기 제4 면(S4)의 유효경의 끝단인 상기 제 2 지점(L2)으로 연장하면서 커진다. 상기 제 2 지점(L2)은 유효경 크기가 작은 상기 제4 면(S4)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 2 지점(L2)은 도 9에 기재된 상기 제4 면(S4)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

상기 제 2 간격은 상기 제 2 지점(L2)에서 최대값을 가진다. 또한, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 최소값을 가진다. 상기 제 2 간격의 최대값은 최소값의 약 2배 내지 약 4배일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 간격의 최대값은 최소값의 약 2.6배일 수 있다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가진다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격 및 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격이 위치에 따라 설정된 간격(제 1 간격, 제 2 간격)으로 이격된다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 19는 제 1 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다. 도 20은 제 1 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다. 도 19 및 도 20은 상온(약 22℃)의 데이터이다.

도 19를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)의 0 필드 영역(중심 영역) 내지 1.0 필드 영역(가장자리 영역)에서 우수한 광량비 특성을 가진다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 주변 광량비가 약 70% 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 0 필드 영역의 광량비를 100%로 할 때, 0.5 필드 영역의 광량비는 약 80% 이상일 수 있고, 1.0 필드 영역의 광량비는 약 70% 이상일 수 있다.

또한, 도 20을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 이미지의 가장자리 부분이 바깥쪽으로 휘어지는 배럴 디스토션(Barrel Distortion) 형상을 가질 수 있다. 또한, 약 1.1179%의 디스토션(distortion)과 약 -0.7453%의 TV-디스토션(TV-distortion)을 가질 수 있다.

도 21 내지 도 29는 온도에 따른 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성과 수차도에 대한 그래프이다.

도 21 및 도 22는 저온(-40℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 24 및 도 25는 상온(22℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 27 및 도 28은 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다.

또한, 도 23, 도 26 및 도 29은 저온(-40℃), 상온(22℃) 및 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프이다. 즉, 도 23, 도 26 및 도 29은좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 23, 도 26 및 도 29에서 X축은 초점 거리(mm) 또는 왜곡도(%)를 의미한다. 또한, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미한다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 920nm, 약 940nm 및 약 960nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 또한, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 940nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.

도 23, 도 26 및 도 29의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석할 수 있다. 도 23, 도 26 및 도 29를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 대부분의 영역에서의 측정값들이 Y축에 인접한다.

도 21 내지 도 29를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 온도가 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 범위에서 변화하여도 MTF 특성 및 수차 특성의 변화가 작다. 자세하게, 저온(-40℃) 및 고온(90℃)에서 MTF 특성은 상온(22℃)의 10% 미만이다.

즉, 제 1 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도 범위에서 우수한 광학 특성을 유지할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다른 재질을 가진다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스 재질을 포함한다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 포함한다. 이에 따라, 온도가 증가하면 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절률은 증가하다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절률은 감소한다.

제 1 실시예에 따른 렌즈(110, 120, 130)는 설정된 굴절률, 형상, 두께를 가진다. 따라서, 온도 변화에 따른 굴절률 변화에 의해 발생하는 초점 거리의 변화를 상호 보상할 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 30 내지 도 51을 참조하여 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)를 상세히 설명한다.

도 30을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈(110), 제 2 렌즈(120), 제 3 렌즈(130) 및 이미지 센서(300)를 포함한다. 상기 렌즈들(110, 120, 130)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치된다.

또한, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측면(제 3 면(S3)) 사이에는 조리개(600)가 배치된다.

예를 들어, 상기 조리개(600)는 상기 수학식 50 및 51과 같이 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 이격할 수 있다

도 31은 제 2 실시예에 따른 상기 렌즈들(110, 120, 130)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 광축(OA)에서의 각 렌즈의 두께(Thickness), 광축(OA)에서의 각 렌즈 사이의 간격(distance), t-line(1013.98nm) 파장 대역의 광에 대한 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(Clear aperture; CA)의 크기 및 초점거리의 데이터이다. 자세하게, 상기 도 31은 상온(약 22℃)에서의 데이터이다.

도 30 및 도 31을 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스(glass) 재질을 가진다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 상기 제 1 렌즈(110)의 제 1 면(S1)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제 2 면(S2)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 면(S1)은 구면(Sphere)일 수 있고, 상기 제 2 면(S2)은 구면(Sphere)일 수 있다.

도 32는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1)) 및 센서 측 면(제 2 면(S2))의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 33은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 33의 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 33의 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 31 내지 도 33을 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 두꺼워진다.

상기 제 2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 가진다. 상기 상기 제 2 렌즈(120)는 상기 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 제 3 면(S3)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제4 면(S4)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 3 면(S3)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제 4 면(S4)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 34는 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면(제 3 면(S3)) 및 센서 측 면(제4 면(S4))의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 35는 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 35의 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 35의 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 31, 도 35 및 도 36을 참조하면, 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 얇아진다. 자세하게, 상기 광축(OA) 내지 상기 제 3 면(S3)의 유효경 끝단까지의 범위에서 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 최대값을 가진다.

상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 가진다. 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 3 렌즈(130)의 제 5 면(S5)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제6 면(S6)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 36은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5)) 및 센서 측 면(제6 면(S6)) 각각의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 37은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 37의 D_3은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_3은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 37의 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 유효 영역 끝단과 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 31, 도 36 및 도 37을 참조하면, 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA) 방향 두께는 광축(OA)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 두꺼워진다.

상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 2배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 2.5배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 3배 이상일 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 1.2배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 1.5배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 1.7배 이상일 수 있다.

제 2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 도 38과 같다.

또한, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격(제 1 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 39와 같다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격(제 2 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 40과 같다.

도 39를 참조하면, 상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 상기 제 2 면(S2)의 유효경의 끝단인 상기 제 1 지점(L1)으로 갈수록 작아진다. 상기 제 1 지점(L1)은 서로 마주보는 유효경 크기가 작은 상기 제 2 면(S2)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 1 지점(L1)은 도 31에 기재된 상기 제 2 면(S2)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

또한, 도 40을 참조하면, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 상기 제4 면(S4)의 유효경의 끝단인 상기 제 2 지점(L2)으로 갈수록 커진다. 상기 제 2 지점(L2)은 유효경 크기가 작은 상기 제4 면(S4)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 2 지점(L2)은 도 31에 기재된 상기 제4 면(S4)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가진다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격 및 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격이 위치에 따라 설정된 간격(제 1 간격, 제 2 간격)으로 이격된다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 41은 제 2 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다. 도 42는 제 2 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다. 도 41 및 도 42는 상온(약 22℃)의 데이터이다.

도 41을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)의 0 필드 영역(중심 영역) 내지 1.0 필드 영역(가장자리 영역)에서 우수한 광량비 특성을 가진다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 주변 광량비가 약 70% 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 0 필드 영역의 광량비를 100%로 할 때, 0.5 필드 영역의 광량비는 약 80% 이상일 수 있고, 1.0 필드 영역의 광량비는 약 70% 이상일 수 있다.

또한, 도 42를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 이미지의 가장자리 부분이 바깥쪽으로 휘어지는 배럴 디스토션(Barrel Distortion) 형상을 가질 수 있다. 또한, 약 0.9824%의 디스토션(distortion)과 약 -0.7338%의 TV-디스토션(TV-distortion)을 가질 수 있다.

도 43 내지 도 51은 온도에 따른 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성과 수차도에 대한 그래프이다.

자세하게, 도 43 및 도 44는 저온(-40℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 46 및 도 47은 상온(22℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 49 및 도 50은 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다.

또한, 도 45, 도 48 및 도 51은 저온(-40℃), 상온(22℃) 및 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프이다. 즉, 도 45, 도 48 및 도 51은좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 45, 도 48 및 도 51에서 X축은 초점 거리(mm) 또는 왜곡도(%)를 나타낸다. 또한, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미한다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 920nm, 약 940nm 및 약 960nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 또한, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 940nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.

도 45, 도 48 및 도 51의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석할 수 있다. 도 45, 도 48 및 도 51을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한다.

도 43 내지 도 51을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 온도가 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 범위에서 변화하여도 MTF 특성 및 수차 특성의 변화가 작다. 자세하게, 저온(-40℃) 및 고온(90℃)에서의 MTF 특성은 상온(22℃)의 10% 미만이다.

제 2 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도 범위에서 우수한 광학 특성을 유지할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다른 재질을 가진다. 예컨대 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스 재질을 포함한다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 포함한다. 이에 따라, 온도가 증가할 경우 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절률은 증가한다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절률은 감소한다.

이때, 제 2 실시예에 따른 렌즈들(110, 120, 130)은 설정된 굴절률, 형상, 두께룰 가진다. 따라서, 온도에 따라 변화하는 굴절률 변화에 의해 발생하는 초점 거리의 변화를 상호 보상할 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 52 내지 도 73을 참조하여 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)를 상세히 설명한다.

도 52를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 순차적으로 배치되는 제 1 렌즈(110), 제 2 렌즈(120), 제 3 렌즈(130) 및 이미지 센서(300)를 포함한다. 상기 렌즈들(110, 120, 130)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치된다.

예를 들어, 상기 조리개(600)는 상기 수학식 50 및 51과 같이 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))과 이격한다.

또한, 상기 복수의 렌즈들(100) 및 상기 이미지 센서(300) 사이에는 필터(500)가 배치된다. 또한, 상기 필터(500)와 상기 이미지 센서(300) 사이에는 커버 글라스(400)가 배치된다.

도 53은 제 3 실시예에 따른 상기 렌즈들(110, 120, 130)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 광축(OA)에서의 각 렌즈의 두께(Thickness), 광축(OA)에서의 각 렌즈 사이의 간격(distance), t-line(1013.98nm) 파장 대역의 광에 대한 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(Clear aperture; CA)의 크기 및 초점거리의 데이터이다. 여기서, 상기 도 53은 상온(약 22℃)에서의 데이터이다.

도 52 및 도 53을 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스(glass) 재질을 가진다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 1 렌즈(110)의 제 1 면(S1)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제 2 면(S2)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 면(S1)은 구면(Sphere)일 수 있고, 상기 제 2 면(S2)은 구면(Sphere)일 수 있다.

도 54는 상온(약 22℃)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1)) 및 센서 측 면(제 2 면(S2)) 각각의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 55는 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 55의 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 55의 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 53 내지 도 55를 참조하면, 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA) 방향 두께는 상기 광축(OA)에서 상기 제 1 렌즈(110)의 유효경의 끝단 방향으로 연장하면서 두꺼워진다.

상기 제 2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 가진다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 제 3 면(S3)은 상기 광축(OA)에서 오목한 형상을 가진다. 또한, 상기 제4 면(S4)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 상기 제 2 렌즈(120)는 상기 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제 3 면(S3)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 56은 상온(약 22℃)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 물체 측 면(제 3 면(S3)) 및 센서 측 면(제4 면(S4)) 각각의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 57은 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 57의 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_1은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 57의 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_1_ET는 상기 제 1 렌즈(110)의 물체 측 면(제 1 면(S1))의 유효 영역 끝단과 상기 제 1 렌즈(110)의 센서 측 면(제 2 면(S2))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 52, 도 56 및 도 57을 참조하면, 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 광축(OA)에서 상기 제 2 렌즈(120)의 유효경의 끝단 방향으로 갈수록 얇아진다. 자세하게, 상기 광축(OA) 내지 상기 제 3 면(S3)의 유효경 끝단까지의 범위에서 상기 제 2 렌즈(120)의 광축(OA) 방향 두께는 광축(OA)에서 최대값을 가진다.

상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 가진다. 또한, 상기 제 3 렌즈(130)는 상기 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제 3 렌즈(130)의 제 5 면(S5)은 상기 광축(OA)에서 볼록하다. 또한, 상기 제6 면(S6)은 상기 광축(OA)에서 오목하다. 상기 제 3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면(Asphere)일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면(Asphere)일 수 있다.

도 58은 상온(약 22℃)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5)) 및 센서 측 면(제6 면(S6)) 각각의 광축(OA)의 수직 방향 높이(0.2mm 간격)에 따른 Sag 데이터이다.

또한, 도 59는 상온(약 22℃)에서 광축(OA)의 수직 방향 높이에 따른 렌즈 두께의 데이터이다. 자세하게, 도 59의 D_3은 상기 제 1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 즉, 상기 D_3은 상기 제 1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 두께(mm)이다. 또한, 도 59의 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)이다. 자세하게, 상기 D_3_ET는 상기 제 3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 유효 영역 끝단과 상기 제 3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)이다.

도 52, 도 58 및 도 59를 참조하면, 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA) 방향 두께는 광축(OA)에서 상기 제 3 렌즈(130)의 유효경의 끝단 방향으로 갈수록 두꺼워진다. 자세하게, 상기 제 3 렌즈(130)의 광축(OA) 방향 두께는 광축(OA)에서 최소값을 가진다.

상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.3배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.6배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절력은 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력의 약 1.9배 이상일 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절력과 다르다. 예를 들어, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 1.5배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 2.5배 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 렌즈(120)의 굴절력은 상기 제 3 렌즈(130) 의 굴절력의 약 3.5배 이상일 수 있다.

제 3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 도 60과 같다.

또한, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격(제 1 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 61과 같다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격(제 2 간격)은 상온(약 22℃)에서 도 62와 같다.

도 61을 참조하면, 상기 제 1 간격은 광축(OA)에서 상기 제 2 면(S2)의 유효경의 끝단인 상기 제 1 지점(L1)으로 갈수록 작아진다. 상기 제 1 지점(L1)은 서로 마주보는 유효경 크기가 작은 상기 제 2 면(S2)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 1 지점(L1)은 도 53에 기재된 상기 제 2 면(S2)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

또한, 도 62를 참조하면, 상기 제 2 간격은 광축(OA)에서 상기 제 4 면(S4)의 유효경의 끝단인 상기 제 2 지점(L2)으로 갈수록 커진다. 상기 제 2 지점(L2)은 유효경 크기가 작은 상기 제4 면(S4)의 유효 반경 값의 근사값이다. 즉, 상기 제 2 지점(L2)은 도 53에 기재된 상기 제4 면(S4)의 유효경 값의 1/2의 근사값이다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가진다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)와 상기 제 2 렌즈(120) 사이의 간격 및 상기 제 2 렌즈(120)와 상기 제 3 렌즈(130) 사이의 간격이 위치에 따라 설정된 간격(제 1 간격, 제 2 간격)으로 이격된다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 3 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 63은 제 3 실시예에 따른 광학계의 필드별 주변 광량비(relative Illumination)에 대한 그래프이다. 도 64는 제 3 실시예에 따른 광학계의 왜곡 특성에 대한 데이터이다. 도 63 및 도 64는 상온(약 22℃)의 데이터이다.

도 63을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)의 0 필드 영역(중심 영역) 내지 1.0 필드 영역(가장자리 영역)에서 우수한 광량비 특성을 가진다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 주변 광량비가 약 70% 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 0 필드 영역의 광량비를 100%로 할 때, 0.5 필드 영역의 광량비는 약 80% 이상일 수 있고, 1.0 필드 영역의 광량비는 약 70% 이상일 수 있다.

또한, 도 64를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 이미지의 가장자리 부분이 바깥쪽으로 휘어지는 배럴 디스토션(Barrel Distortion) 형상을 가질 수 있다. 또한, 약 0.9686%의 디스토션(distortion)과 약 -0.7486%의 TV-디스토션(TV-distortion)을 가질 수 있다.

도 65 내지 도 73은 온도에 따른 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성과 수차도에 대한 그래프이다.

자세하게, 도 65 및 도 66은 저온(-40℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 68 및 도 69는 상온(22℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다. 도 71 및 도 72는 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 회절(diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이다.

또한, 도 67, 도 70 및 도 73은 저온(-40℃), 상온(22℃) 및 고온(90℃)에서의 상기 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프이다. 즉, 도 67, 도 70 및 도 73은 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 67, 도 70 및 도 73에서 X축은 초점 거리(mm) 또는 왜곡도(%)를 의미한다. 또한, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미한다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 920nm, 약 940nm 및 약 960nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 또한, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 940nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.

도 67, 도 70 및 도 73의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정기능이 좋은 것으로 해석할 수 있다. 도 67, 도 70 및 도 73을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한다.

도 65 내지 도 73을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 온도가 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 범위에서 변화하여도 MTF 특성 및 수차 특성의 변화가 작다. 자세하게, 저온(-40℃) 및 고온(90℃)에서 MTF 특성은 상온(22℃)의 10% 미만이다.

제 3 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 온도 범위에서 우수한 광학 특성을 유지할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(110)는 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)와 다른 재질을 가진다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈(110)는 글라스 재질을 포함한다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)는 플라스틱 재질을 포함한다. 이에 따라, 온도가 증가하면 상기 제 1 렌즈(110)의 굴절률은 증가하다. 또한, 상기 제 2 렌즈(120) 및 상기 제 3 렌즈(130)의 굴절률은 감소한다.

제 3 실시예에 따른 렌즈(110, 120, 130)는 설정된 굴절률, 형상, 두께를 가진다. 따라서, 온도 변화에 따른 굴절률 변화에 의해 발생하는 초점 거리의 변화를 상호 보상할 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)는 저온(-40℃) 내지 고온(90℃)의 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.

도 74 내지 도 76을 참조하여 제 4 실시예에 따른 광학계(1000)를 상세히 설명한다.

제 4 실시예는 제 1 간격 및 제 2 간격을 제외하고는 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하다. 따라서, 상기 제 1 간격 및 상기 제 2 간격을 중심으로 설명한다. 또한, 이외의 설명은 상기 제 1 실시예와 동일하므로 생략한다.

도 74를 참조하면, 제 4 실시예의 제 1 간격 및 제 2 간격은 제 1 실시예의 제 1 간격 및 제 2 간격과 다르다. 자세하게, 제 4 실시예의 제 1 간격은 제 1 실시예의 제 1 간격보다 0.008㎜ 작다. 또한, 제 4 실시예의 제 2 간격은 제 1 실시예의 제 2 간격보다 0.008㎜ 크다

이에 따라, 상기 광학계(1000)의 신뢰도가 향상된다.

도 75는 제 4 실시예에 따른 광학계의 MTF 성능 그래프(상온)이다. 또한, 도 76은 제 4 실시예에 따른 광학계의 MTF 성능 그래프(고온)이다. 또한, 도 77은 제 1 실시예에 따른 광학계의 MTF 성능 그래프(상온)이다. 또한, 도 78은 제 1 실시예에 따른 광학계의 MTF 성능 그래프(고온)이다

도 75 내지 도 78에 표시된 Peripheral best는 주변부 MTF 성능에 대한 표시이다. 또한, Center best는 광축에 대한 MTF 성능에 대한 표시이다. Peripheral best와 Center best의 지표가 가까울수록 MTF 성능이 좋음을 의미한다. 도 75 내지 도 78를 참고하면, 제 4 실시예에 따른 광학계가 제 1 실시예따른 광학계보다 상온 및 고온에서 MTF 성능이 우수하다.

도 75 및 도 76을 참조하면, 제 4 실시예에 따른 광학계(1000)는 신뢰성 테스트 이후 주변부의 해상력이 감소되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 제 4 실시예에 따른 광학계(1000)는 제 1 간격 및 제 2 간격의 크기가 변경된다. 이에 의해, 온도의 변화에 의해 렌즈의 위치가 변경될 때 각 렌즈의 주변부의 위치를 최적화할 수 있다. 상기 주변부는 광축보다 유효경 끝단에 더 인접한 영역을 의미한다. 이에 따라, 제 4 실시예에 따른 광학계(1000)는 주변부의 해상력이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상면의 만곡을 최소화할 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.

Claims

물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제 1 내지 제 3 렌즈를 포함하는 광학계로서,
상기 광학계는,
40도(degree) ≤ FOV ≤ 50도(degree)을 만족하고,
상기 제 1 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 구면이고,
상기 제 1 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고,
상기 제 1 렌즈는,
1.7 ≤ nt_1 ≤ 2.3을 만족하고,
0.15 ≤ D_1/TTL ≤ 0.3을 만족하고,
TTL ≤ 9㎜을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(nt_1은 상기 제 1 렌즈의 굴절률이고, TTL은 상기 제 1 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 상기 광축에서의 거리이고, D_1은 광축에서 상기 제 1렌즈의 두께이고, FOV는 상기 광학계의 화각(FOV)을 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 두께는 하기 조건을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
1.0㎜ ≤ D_1 ≤ 1.9㎜
제 1항에 있어서,
적외선 패스 필터를 더 포함하는 적외선 카메라용 광학계.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하고,
상기 조리개는,
0 < d1Ap < 0.2을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(d1Ap은 상기 제 1 렌즈의 유효경의 끝단에서 상기 조리개의 광축 방향의 간격(mm)을 의미한다.)
제 4항에 있어서,
상기 제 1 렌즈와 상기 조리개는,
0.8 < CA_L1S2 / CA_Ap < 1.8을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(CA_L1S2는 상기 제 1 렌즈의 센서 측 면의 유효경의 크기(mm)를 의미하고, CA_Ap은 상기 조리개의 유효경의 크기(mm)를 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 제 1 렌즈와 상기 제 3 렌즈는,
2.2 < D_1 / D_3 < 3.0을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(D_1은 상기 제 1 렌즈의 광축에서의 두께(mm)이고, D_3는 상기 제 3 렌즈의 광축에서의 두께(mm)를 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 제 1 렌즈는,
0.4 < |L1R1| / |L1R2| < 0.8을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(L1R1은 상기 제 1 렌즈의 물체 측 면의 곡률 반경이고, L1R2는 상기 제 1 렌즈의 센서 측 면의 곡률 반경을 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 제 2 렌즈는,
1.0 < |L2R1| / |L2R2| < 2.0을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(L2R1은 상기 제 2 렌즈의 물체 측 면의 곡률 반경이고, L2R2는 상기 제 2 렌즈의 센서 측 면의 곡률 반경을 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 광학계는,
0.2 ≤ CA_S_max / ImgH ≤ 0.7을 만족하는 적외선 카메라용 광학계.
(CA_Smax는 상기 광학계에 포함된 복수의 렌즈들의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경의 크기를 가지는 렌즈면의 유효경의 크기를 의미하고, ImgH는 이미지 센서의 전체 대각 방향 길이(mm)를 의미한다.)
제 1항에 있어서,
상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 제 3 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가지는 적외선 카메라용 광학계.
물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제 1 내지 제 3 렌즈를 포함하는 광학계로서,
상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 제 3 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가지고,
상기 제 1 렌즈는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지고,
상기 제 1 렌즈는,
1.8 ≤ nt_1 ≤ 2.3
0.2 ≤ D_1/TTL ≤ 0.3을 만족하고,
TTL ≤ 8㎜를 만족하고,
상기 광학계는,
상온 대비 고온에서 유효초점 거리의 변화율은 0% 내지 10% 이고,
상온 대비 고온에서 화각의 변화율은 0% 내지 10% 인 광학계.
(상온은 20℃ 내지 30℃이고, 고온은 80℃ 내지 90℃이다.)
제 11항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 내지 상기 제 3 렌즈는
dnt_1/dt ≥ 0,
dnt_2/dt < 0,
dnt_3/dt < 0을 만족하는 광학계.
(dnt_1/dt는 온도 변화에 따른 상기 제 1 렌즈의 굴절률 변화이고, dnt_2/dt는 온도 변화에 따른 상기 제 2 렌즈의 굴절률 변화이고, dnt_3/dt는 온도 변화에 따른 제 3 렌즈의 굴절률 변화이다.)
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈는,
|dnt_2/dt| / |dnt_1/dt| > 20을 만족하는 광학계.
(|dnt_2/dt|는 d-line 20~40도에서 제 2 렌즈의 굴절률 변화이고, |dnt_1/dt|는 d-line 20~40도에서 제 1 렌즈의 굴절률 변화이다.)
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈, 제 2렌즈, 상기 제 3 렌즈의 아베수의 합은 50 이상 내지 70 이하인 광학계.