KR20230150532A - 광학계 및 카메라 모듈 - Google Patents
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Abstract
발명의 실시예에 개시된 광학계는 이미지 센서; 및 물체측에서 센서측을 향해 광축을 따라 정렬된 제1 렌즈 내지 제7 렌즈를 포함하며, 상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 복합 굴절력은 양의 굴절력을 가지며, 상기 제 6렌즈 및 상기 제7 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈이고, 상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈는 유리 재질이며, 상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이가 최대일 수 있다.
Description
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
ADAS(Advanced Driving Assistance System)란 운전자를 운전을 보조하기 위한 첨단 운전자 보조 시스템으로서, 전방의 상황을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 상황을 판단하고, 상황 판단에 기초하여 차량의 거동을 제어하는 것으로 구성된다. 예를 들어, ADAS 센서 장치는 전방의 차량을 감지하고, 차선을 인식한다. 이후 목표 차 선이나 목표 속도 및 전방의 타겟이 판단되면, 차량의 ESC(Electrical Stability Control), EMS(Engine Management System), MDPS(Motor Driven Power Steering) 등이 제어된다. 대표적으로, ADAS는 자동 주차 시스템, 저속 시내 주행 보조 시스템, 사각 지대 경고 시스템 등으로 구현될 수 있다.
ADAS에서 전방의 상황을 감지하기 위한 센서 장치는 GPS 센서, 레이저 스캐너, 전방 레이더, Lidar 등이 있으며, 가장 대표적인 것은 차량의 전방, 후방 및 측방을 촬영하기 위한 카메라이다.
이러한 카메라는 차량의 외부 또는 내부에 배치되어 상기 차량의 주변 상황을 감지할 수 있다. 또한, 상기 카메라는 차량의 내부에 배치되어 운전자 및 동승자의 상황을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라는 운전자와 인접한 위치에서 상기 운전자를 촬영할 수 있고, 운전자의 건강 상태, 졸음 여부, 음주 여부 등을 감지할 수 있다. 또한, 상기 카메라는 동승자와 인접한 위치에서 상기 동승자를 촬영하며 동승자의 수면 여부, 건강 상태 등을 감지할 수 있고, 운전자에게 동승자에 대한 정보를 제공할 수 있다.
특히, 카메라에서 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고화질, 고해상도 등 고성능에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 상기 카메라가 차량의 외부 또는 내부에서 가혹한 환경, 예컨대 고온, 저온, 수분, 고습 등에 노출될 경우 광학계의 특성이 변화하는 문제가 있다. 이 경우, 상기 카메라는 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 균일하게 도출하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계 및 카메라가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예는 저온 내지 고온의 환경에서 우수한 광학 성능을 가지는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예는 다양한 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 이미지 센서; 및 물체측에서 센서측을 향해 광축을 따라 정렬된 제1 렌즈 내지 제7 렌즈를 포함하며, 상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈의 물체측 면은 상기 광축에서 오목하며, 상기 제2 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 복합 굴절력은 양의 굴절력을 가지며, 상기 제 6렌즈 및 상기 제7 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈이고, 상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈는 유리 재질이며, 상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이가 최대인 렌즈일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 물체측면과 센서측 면의 유효경 차이가 최대인 렌즈는 제5 렌즈일 수 있다. 상기 제1 렌즈의 센서측 면은 상기 광축에서 볼록할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면 및 센서측 면 중에서 광축을 기준으로 곡률반경의 절대값이 최소인 면은 상기 제5렌즈의 센서측 면일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 물체측 면은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면 및 센서측 면의 곡률반경의 절대값이 최대일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 플라스틱 재질이며, 상기 제6 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 평균은 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 평균 곡률 반경의 절대 값 보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 플라스틱 재질이며, 상기 제6,7 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 평균은 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 평균 곡률 반경의 절대 값 보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 최대 간격과 최소 간격의 차이는 인접한 두 렌즈 사이의 최대 간격과 최소 간격의 차이 중에서 가장 작을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 광축을 기준으로 상기 제5 렌즈의 센서측 면부터 상기 제6 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G5이고, 상기 제6 렌즈의 센서측 면부터 상기 제7 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G6이고, 상기 제4 렌즈의 중심 두께가 CT4인 경우, (CG5+CG6) < CT4 < 2(CG5+CG6)의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈의 중심 두께는 CT2이며, 상기 제2 렌즈의 센서측 면에서 상기 제3 렌즈의 물체측 면까지의 중심 간격은 G2이고, 상기 제5 렌즈의 센서측 면부터 상기 제6 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G5인 경우, (CG2+CG5) < CT2 < 2(CG2+CG5)의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제7 렌즈의 센서측 면의 중심부터 상기 이미지센서까지 광축 거리는 BFL인 경우, 상기 BFL은 CG2, CG3, CG5, 및 CG6 보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 BFL과 CG5는 1 < BFL / CG5 < 2의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 광학계의 전체 초점 거리는 F이고, 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 L1R1이며, 0 < F / |L1R1 | < 1의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 이미지센서; 및 물체 측에서 센서 측을 향해 광축을 따라 정렬된 복수 개의 렌즈를 포함하고, 상기 복수 개의 렌즈 중 물체 측에 가장 가까운 제1 렌즈는 유리 재질이고 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 오목한 물체측면과 볼록한 센서측 면을 가지며, 상기 이미지 센서에 인접한 적어도 한 렌즈는 플라스틱 재질이며, 상기 제1 렌즈와 상기 플라스틱 재질의 렌즈 사이에 배치된 렌즈의 유효경은 상기 제1 렌즈의 유효경보다 크고 상기 플라스틱 렌즈의 유효경보다 크며, 상기 제1 렌즈의 굴절률은 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 굴절률 보다 크며, 상기 제1 렌즈의 유효경은 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 유효경보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 렌즈 전체 매수가 n이며, 플라스틱 재질의 렌즈 매수가 nPL이고, 유리 재질의 렌즈 매수가 nGL이며, 1 < nGL /nPL < 4의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 복수의 렌즈 중에서 유리 재질의 각 렌즈들의 곡률 반경의 절대값 평균은 Aver_GLr이고, 상기 플라스틱 재질의 렌즈들의 곡률 반경의 절대 값 평균은 Aver_PLr이며, 3 < Aver_PLr/Aver_GLr < 7의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 복수의 렌즈 중 플라스틱 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_PL_Aver이며, 상기 유리 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_GL_Aver이며, 상기 이미지 센서의 대각 길이의 1/2는 Imgh이며, 1 < CA_GL_Aver / CA_PL_Aver < 1.5 및 1 ≤ (Imgh*2)/CA_PL_Aver < 1.5의 수학식을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 복수의 렌즈 중에서 유리 재질의 렌즈들의 중심 두께의 평균은 상기 플라스틱 렌즈의 중심 두께의 평균보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 이미지센서에 가장 인접한 두 렌즈는 플라스틱 재질이고, 상기 플라스틱 재질에 인접한 렌즈는 유리 재질일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 플라스틱 재질에 인접한 유리 재질은 서로 다른 굴절력을 갖는 두 렌즈가 접합된 접합렌즈일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 접합 렌즈의 센서측 면은 복수의 렌즈 중에서 최소 곡률 반경을 가지며, 상기 접합 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이는 복수의 렌즈들 각각의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이들보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 물체측 중심에서 상기 이미지 센서까지의 광축 거리는 TTL이며, 상기 이미지 센서와 상기 이미지 센서에 인접한 플라스틱 렌즈의 중심 사사이의 거리는 BFL이며, 상기 이미지 센서의 대각 길이의 1/2는 Imgh이며, 4 < TTL / ImgH < 8.4, 0.3 < BFL / ImgH < 0.8, 및 8 < TTL / BFL < 16의 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 이미지 센서; 및 물체 측에서 센서 측을 향해 광축을 따라 정렬된 복수 개의 렌즈; 상기 복수 개의 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 필터를 포함하며, 상기 복수 개의 렌즈 중 물체측 면에 가장 가까운 제1 렌즈는 유리 렌즈이고 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈는 광축에서 오목한 물체측 면과 볼록한 센서측 면을 가지며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 비구면이며, 상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 필터에 가장 인접한 렌즈는 플라스틱 재질이며 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.7 이상이고, 상기 복수 개의 렌즈 중 두 개의 렌즈는 서로 접합되는 접합렌즈이고, 상기 접합렌즈는 유리 재질이며, 상기 접합렌즈는 광축에서 볼록한 물체측 면과 오목한 센서측 면을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 접합렌즈와 상기 제1 렌즈 사이의 렌즈들은 유리 재질일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 접합 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 렌즈들은 플라스틱 재질일 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계에서 복수의 렌즈들은 설정된 두께, 굴절력 및 인접한 렌즈와의 간격을 가질 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 설정된 화각 범위에서 향상된 MTF 특성, 수차 제어 특성, 해상도 특성 등을 가질 수 있고, 화각의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 저온(약 -20
내지 -40
) 내지 고온(85
내지 105
)의 온도 범위에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계에 포함된 복수의 렌즈들은 설정된 재질, 굴절력, 및 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 온도 변화에 따른 굴절률 변화로 각 렌즈의 초점 거리가 변화할 경우에도 렌즈들은 상호 보상할 수 있다. 즉, 상기 광학계는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 굴절력에 대한 배분을 효과적으로 수행할 수 있고, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 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 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈의 혼합을 통해 설정된 화각을 만족하며 우수한 광학 특성을 구현할 수 있다. 이로 인해 상기 광학계는 보다 슬림한 차량용 카메라 모듈을 제공할 있다. 따라서, 상기 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 어플리케이션 및 장치 등에 제공될 수 있고, 가혹한 온도 환경, 예를 들어 차량의 외부에 노출되거나 또는 여름철 고온의 차량 내부에서도 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 따른 n번째 및 n-1번째 렌즈의 관계를 설명하기 위한 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
도 5는 도 1의 광학계의 각 렌즈의 두께 및 인접한 렌즈 간의 간격을 나타낸 표이다.
도 6은 도 1의 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 상온, 저온 및 고온에서의 CRA(Chief Ray Angle) 데이터를 나타낸 표이다.
도 7은 도 1의 광학계의 상온에서의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1의 광학계의 저온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 1의 광학계의 고온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 1의 광학계의 상온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 1의 광학계의 저온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 1의 광학계의 고온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시 예에 따른 이미지 센서의 높이에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 발명의 실시 예에 따른 광학계를 갖는 차량의 예이다.
도 2는 도 1의 따른 n번째 및 n-1번째 렌즈의 관계를 설명하기 위한 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
도 5는 도 1의 광학계의 각 렌즈의 두께 및 인접한 렌즈 간의 간격을 나타낸 표이다.
도 6은 도 1의 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 상온, 저온 및 고온에서의 CRA(Chief Ray Angle) 데이터를 나타낸 표이다.
도 7은 도 1의 광학계의 상온에서의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1의 광학계의 저온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 1의 광학계의 고온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 1의 광학계의 상온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 1의 광학계의 저온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 1의 광학계의 고온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시 예에 따른 이미지 센서의 높이에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 발명의 실시 예에 따른 광학계를 갖는 차량의 예이다.
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 광축 간격은 광축에서의 값(단위, mm)을 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. 이하, 광축이라는 의미는 각 렌즈의 중심이거나 광축 근처의 매우 좁은 영역을 포함할 수 있다.
도 1과 같이, 발명의 실시예에 따른 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(LG1,LG2)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(LG1,LG2) 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(LG1) 및 제2 렌즈군(LG2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1) 및 제2 렌즈군(LG2) 각각의 렌즈 매수는 서로 다를 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈 매수보다 더 많을 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈 매수의 4배 초과 또는 5배 초과일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 3매 이하의 렌즈를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)은 바람직하게, 1매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 4매 이상 또는 5매 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 바람직하게, 6매의 렌즈일 수 있다. 상기 광학계(1000)는 n개의 렌즈를 포함할 수 있으며, n 번째 렌즈는 마지막 렌즈이며, n-1번째 렌즈는 마지막 렌즈에 가장 인접한 렌즈일 수 있다. 상기 n은 5 이상의 정수이며, 예컨대 5 내지 8일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 유리 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 물체측에 가장 인접한 렌즈를 유리 재질의 렌즈로 제공할 수 있다. 이러한 유리 재질은 외부 온도 변화에 따른 팽창과 수축 변화량이 적고, 표면이 잘 긁히지 않아 표면 손상을 방지할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈 재질은 적어도 하나의 유리 재질의 렌즈와 적어도 하나의 플라스틱 재질의 렌즈가 혼합될 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)에서 적어도 하나의 플라스틱 재질의 렌즈는 적어도 하나의 유리 재질의 렌즈보다 센서 측에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)는 2매 이상의 유리 재질의 렌즈를 포함할 수 있으며, 예컨대 2매 내지 4매의 유리 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)는, 예컨대 2매 내지 5매의 렌즈일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2 렌즈 군(LG2)는 1매 이상의 플라스틱 재질의 렌즈를 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)는 1매 이상의 플라스틱 재질의 렌즈 예컨대, 1매 내지 3매의 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 센서측에 가장 가까운 적어도 하나의 렌즈는 플라스틱 재질일 수 있다. 예컨대, 센서측에 가장 가까운 적어도 두 렌즈는 플라스틱 렌즈일 수 있다. 상기 광학계(1000) 내에서 물체에 가장 가까운 적어도 하나의 렌즈는 유리 재질일 수 있다. 상기 물체에 가장 가까운 2매 또는 3매 이상의 렌즈는 유리 재질일 수 있다. 상기 유리 재질의 렌즈들이 온도 변화에 따른 수축과 팽창의 변화율이 플라스틱 재질보다 작으므로, 상기 렌즈 배럴 내에서 외부에 인접한 영역에 유리 재질의 렌즈들을 배치할 수 있다.
상기 광학계(1000)의 렌즈들 중에서 최대 아베수(Abbe's number)를 갖는 렌즈는 제2 렌즈군(LG2)에 위치할 수 있으며, 최대 굴절률을 갖는 렌즈는 제1 렌즈군(LG1)에 위치할 수 있다. 상기 최대 아베수는 65 이상이며, 최대 굴절률은 1.75 이상일 수 있다. 상기 최대 아베수를 갖는 렌즈에 의해 색 분산을 감소시켜 줄 수 있고, 최대 굴절률을 갖는 렌즈는 입사되는 광의 색 분산을 증가시켜 줄 수 있고, 중심 두께가 에지 두께보다 얇아질 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 최대 유효경을 갖는 렌즈는 물체 측에 가까운 렌즈이거나, 물체측 두 렌즈와 센서측 두 렌즈 사이의 렌즈들 중 어느 하나일 수 있다. 바람직하게, 상기 최대 유효경을 갖는 렌즈는 유리 재질의 렌즈들 사이에 배치될 수 있다. 상기 유효경은 각 렌즈에서 유효한 광들이 입사되는 유효 영역의 직경일 수 있다. 상기 유효경은 각 렌즈의 물체측 면의 유효경과 센서측 면의 유효경의 평균이다. 발명의 실시 예는 광학계(1000) 내에 플라스틱 렌즈를 더 혼합해 줌으로써, 카메라 모듈의 무게를 줄여줄 수 있고, 제조 원가를 보다 저렴하게 제공할 수 있고, 온도 변화에 따른 광학 특성의 저하를 억제할 수 있으며, 다양한 종류의 플라스틱 렌즈가 유리 렌즈를 대체할 수 있으며, 비구면 또는 자유 곡면과 같은 렌즈 면의 연마 및 가공이 용이할 수 있다.
상기 렌즈들 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 유효한 영역 또는 유효경으로 정의될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 복수의 렌즈들에서 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 렌즈 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 TTL(Total top length)는 Imgh 보다 2배 초과 예컨대, 4배 초과 및 10배 이하일 수 있다. 상기 TTL(Total track length )은 상기 첫 번째 렌즈의 물체측 면의 중심으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리이다. 상기 Imgh는 광축(OA)에서 상기 이미지 센서(300)의 대각선 끝단까지의 거리 또는 최대 대각 길이의 1/2이다. 상기 광학계(1000) 내에서 유효 초점 거리(EFL)는 10 mm 이상 및 화각(FOV)은 45도 미만으로 제공하여, 차량용 카메라 모듈에서 표준 광학계로 제공할 수 있다. 예컨대, 실시 예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 차량 실내 또는 실외에 구비되는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)용 카메라 모듈에 적용될 수 있다.
상기 광학계(1000)는 TTL/(2*Imgh)의 조건이 2.5 이상 또는 2.7 이상일 수 있으며, 예컨대 2.5 내지 4.5 범위일 수 있다. 상기 광학계(1000)가 TTL/(2*Imgh)의 값이 2.5 이상으로 설정해 줌으로써, 차량용 렌즈 광학계를 제공할 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(LG1,LG2)의 총 렌즈 매수는 8매 이하이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 결상되는 이미지에 대해 과장이나 왜곡이 없는 화상을 제공할 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 적어도 하나 또는 모든 플라스틱 렌즈의 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 작을 수 있다. 상기 유효경은 광이 입사되는 유효 영역의 직경 또는 길이이다. 상기 이미지 센서(300)의 길이는 상기 광축(OA)에 직교하는 방향의 대각선의 최대 길이이다. 상기 광학계(1000) 내에서 이미지 센서(300)의 길이 보다 큰 유효경을 갖는 렌즈 매수는 50% 이상이며, 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈는 50% 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 내부에 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 접합 렌즈는 서로 다른 초점 거리가 다른 두 렌즈가 접합된 렌즈일 수 있다. 상기 접합 렌즈를 기준으로 물체측에 배치된 렌즈들의 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 클 수 있다. 상기 접합 렌즈를 기준으로 센서측에 배치된 렌즈들의 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 작을 수 있다. 또한 상기 접합 렌즈 중 물체측 렌즈는 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 클 수 있으며, 센서측 렌즈는 상기 이미지 센서(300)의 길이의 ±110% 범위 내에 배치될 수 있다.
광축(OA)에서 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2)은 설정된 간격을 가질 수 있다. 상기 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈군(LG1) 내의 렌즈 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면과 상기 제2 렌즈군(LG2) 내의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면 사이의 광축 간격일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 광축 거리의 1배 이하일 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 광축 거리의 0.5배 내지 1배 범위일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 광축 거리의 0.2배 이하일 수 있으며, 예컨대 0.01배 내지 0.2배 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 이미지 센서(300)에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다.
여기서, 상기 제1 렌즈군(LG1)와 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈 면들 중에서 서로 마주하는 두 면 예컨대, 물체측 렌즈의 센서측 면은 볼록하고 센서 측 렌즈의 물체측 면은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈군(LG1)에서 센서측에 가장 가까운 센서측 면은 볼록하며, 상기 제2렌즈군(LG2)에서 물체측에 가장 가까운 물체측 면은 오목할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 물체 측을 통해 입사된 광들이 모이도록 굴절시켜 주며, 상기 제2 렌즈군(LG2)은 상기 제1 렌즈군(LG1)을 통해 출사된 광을 이미지 센서(300)까지 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈군(LG2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 나타낼 때, 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 초점 거리는 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 초점 거리의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 10배 범위일 수 있다. 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 초점 거리의 절대 값보다 작을 수 있다. 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 초점 거리의 절대 값보다 작고 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 초점 거리의 절대 값보다 클 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수에 비해 50% 이하일 수 있으며, 예컨대 25% 내지 50% 범위 또는 32% 내지 49% 범위일 수 있다.
상기 렌즈부(100)는 유리 재질의 렌즈와 플라스틱 재질의 렌즈들이 혼합될 수 있다. 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수에 비해 60% 이하일 수 있으며, 20% 내지 50% 범위 또는 25% 내지 45% 범위일 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈 내에 플라스틱 렌즈가 더 배치될 경우, 카메라 모듈의 무게를 줄여줄 수 있고, 플라스틱 재질에 의해 연마, 가공이 쉽고, 외부 충격이 강하고 또한 가격 경쟁력이 높고 재료 확보가 용이할 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 물체측에 가장 가까운 렌즈의 유효경은 상기 이미지 센서(300)에 가장 가까운 렌즈의 유효경 보다 클 수 있다. 이에 따라 광학계의 밝기를 제어할 수 있다. 상기 유효경은 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 평균 유효 직경일 수 있다. 상기 각 렌즈들의 유효경 크기를 제어함으로써, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어하여 해상력, 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 색수차 제어 특성을 개선시킬 수 있고, 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 렌즈부(100)는 광축을 따라 물체측에서 센서측을 향해 정렬된, 제1렌즈(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 렌즈부(100) 내에서, 초점 거리를 절대값으로 할 때, 물체에 가장 인접한 렌즈의 초점 거리는 플라스틱 렌즈의 초점 거리보다 클 수 있다. 여기서, 플라스틱 렌즈는 접합 렌즈의 센서측에 배치된 적어도 한 렌즈이거나, 이미지 센서에 인접한 적어도 한 렌즈일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 초점 거리(F1)는 광학계 내에서 가장 클 수 있으며, 제2렌즈 군(LG2)의 초점 거리(절대 값)보다 클 수 있다. 즉, ｜FLG2｜ < F1의 조건을 만족할 수 있다.
렌즈들의 중심 두께(CT)를 보면, 예컨대, 유리 재질의 렌즈 중 적어도 두 매 이상은 플라스틱 렌즈의 중심 두께보다 큰 중심 두께를 가질 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 유리 재질의 렌즈들의 중심 두께의 평균은 GLCT_Aver이며, 상기 플라스틱 재질의 중심 두께의 평균은 PLCT_Aver인 경우, GLCT_Aver> PLCT_Aver의 조건을 만족할 수 있다. 또한 1.2 < GLCT_Aver/ PLCT_Aver< 2.3의 조건을 만족할 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 물체에 가장 인접한 렌즈는 가장 큰 굴절률을 가질 수 있고,1.7 초과이며, 예컨대 1.8 이상일 수 있다. 물체에 가장 인접한 렌즈의 굴절률은 플라스틱 재질의 렌즈의 굴절률 보다 클 수 있다. 상기 렌즈부(100) 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 굴절률의 평균보다 낮은 굴절률을 갖는 렌즈 매수는 2매 이하 예컨대, 1매일 수 있다. 상기 플라스틱 재질의 렌즈는 물체측 면과 센서측 면이 비구면으로 형성되며 굴절률이 1.7 미만일 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 상기 유리 재질의 렌즈들의 굴절률 평균은 GLn_Aver이며, 상기 플라스틱 렌즈들의 굴절률 평균은 PLn_Aver인 경우, PLn_Aver < GLn_Aver의 조건을 만족할 수 있다. 또한 1 < GLn_Aver/PLn_Aver < 1.2의 조건을 만족할 수 있다. 굴절률이 높은 렌즈(들)가 플라스틱 렌즈의 물체 측에 위치하여, 색 분산을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 상기 유리 재질의 렌즈들의 아베수 평균은 상기 플라스틱 렌즈들의 아베수 평균보다 클 수 있다. 상기 플라스틱 렌즈들의 아베수 평균은 45 이하일 수 있다. 상기 렌즈부(100) 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 아베수 평균보다 낮은 아베수를 갖는 유리 렌즈의 매수는 2매 이하 예컨대, 1매일 수 있다.
상기 유리 재질의 렌즈들의 아베수 평균이 GLv_Aver이고, 상기 플라스틱 렌즈들의 아베수 평균이 PLv_Aver인 경우, PLv_Aver < GLv_Aver의 조건을 만족할 수 있다. 또한 1 < GLv_Aver/Plv_Aver < 1.5의 조건을 만족할 수 있다. 아베수가 낮은 렌즈들이 이미지 센서(300)에 인접한 위치에서 색 분산을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 플라스틱 렌즈들의 평균 유효경보다 큰 렌즈들은 3매 이상 예컨대, 4매 이상일 수 있다.
상기 플라스틱 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_PL_Aver이며, 상기 유리 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_GL_Aver 인 경우, CA_PL_Aver < CA_GL_Aver의 조건을 만족할 수 있다. 또한 1 < CA_GL_Aver / CA_PL_Aver < 1.5의 조건을 만족할 수 있다. 또한 이미지 센서(300)의 길이와 플라스틱 렌즈의 평균 유효경(CA_PL_Aver)의 관계는 1 ≤ (Imgh*2)/CA_PL_Aver < 1.5의 조건을 만족할 수 있다. 또한 유리 재질의 평균 유효경과 이미지 센서(300)의 길이 사이의 관계는 1 ≤ CA_GL_Aver/(Imgh*2) < 1.5의 조건을 만족할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)의 최대 길이와 플라스틱 재질의 렌즈의 유효경 차이는 크지 않게 배치될 수 있다. 이에 따라 유효경이 작은 플라스틱 재질의 렌즈를 이미지 센서(300)에 인접하게 배치함으로써, 플라스틱 렌즈들이 이미지 센서(300)의 중심부에서 주변부까지 색을 분산시켜 줄 수 있다.
상기 유리 재질들의 평균 유효경은 10mm 이상 예컨대, 10mm 내지 15mm 범위일 수 있다. 상기 유리 재질의 렌즈들 중 최소 유효경을 갖는 렌즈는 상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 상기 렌즈부(100) 내에서 최소 유효경은 8mm 내지 10mm 범위이고, 상기 최대 유효경은 11mm 내지 15mm 범위일 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.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 렌즈부(100) 내에서 광축(OA)을 기준으로 최소 곡률 반경을 갖는 렌즈 면은 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈의 센서측 면일 수 있다. 최소 곡률 반경을 갖는 렌즈 면은 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈의 센서측 면일 수 있다. 예컨대, n-2번째의 센서측 면은 렌즈부(100) 내에서 최소 곡률 반경을 가질 수 있다. 최소 곡률 반경을 갖는 렌즈 면이 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈의 센서 측면인 경우, 유효경이 상대적으로 작은 플라스틱 렌즈의 유효 영역으로 광을 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 최대 곡률 반경을 갖는 렌즈 면은 유리 재질의 렌즈와 이미지 센서(300) 사이에 배치된 플라스틱 렌즈의 센서측 면 또는 물체측 면일 수 있다. 2매 이상의 플라스틱 렌즈인 경우, 상기 최대 곡률 반경을 갖는 렌즈 면은 플라스틱 렌즈들 중에서 센서 측에 더 가까운 렌즈 면일 수 있다. 예컨대, 상기 n 번째 렌즈의 물체측 면은 렌즈부(100) 내에서 최대 곡률 반경을 가질 수 있다. 여기서, 상기 최소 곡률 반경은 20 이하 예컨대, 10 이하일 수 있다. 상기 최대 곡률 반경은 상기 최소 곡률 반경의 10배 이상일 수 있다.
절대 값으로 나타낼 때, 유리 재질의 렌즈들의 곡률 반경의 평균은 Aver_GLr이고, 플라스틱 재질의 렌즈들의 곡률 반경의 평균은 Aver_PLr인 경우, Aver_GLr < Aver_PLr의 조건을 만족할 수 있다. 또한 3 < Aver_PLr/Aver_GLr < 7의 조건을 만족할 수 있다. 유리 재질의 렌즈와 플라스틱 렌즈의 곡률 반경(절대 값)은 10 < Aver_GLr < 50 및 100 < Aver_PLr< 200의 조건을 만족할 수 있다. 이에 따라 평균 곡률 반경이 큰 플라스틱 렌즈들을 이미지 센서(300)에 인접하게 배치해 줌으로써, 이미지 센서(300)로 진행하는 광 분포를 조절할 수 있다.
상기 렌즈부(100)는 적어도 하나의 접합 렌즈(145)를 포함할 수 있다. 상기 접합 렌즈는 서로 다른 굴절력을 갖는 적어도 두 렌즈가 접합되며, 두 렌즈 사이의 간격은 0.01mm 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000) 또는 카메라 모듈은 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 렌즈부(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.
여기서, 상기 이미지 센서(300)의 길이는 상기 광축(OA)에 직교하는 대각선 방향의 최대 길이이며, 상기 제1 렌즈 군(LG1) 내에서 물체측에 가장 가까운 렌즈의 유효경 보다 작고, 상기 제2 렌즈 군(LG2) 내에서 센서측에 가장 가까운 렌즈의 유효경 보다 클 수 있다. 여기서, 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 큰 유효경을 갖는 렌즈 매수는 4매 내지 5매이며, 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈 매수는 2매 내지 3매일 수 있다.
상기 광학계(1000) 또는 카메라 모듈은 필터(500)를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 제2 렌즈 군(LG2)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 렌즈부(100)의 렌즈들 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.
커버 글라스(400)는 상기 필터(500)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(192)의 상부를 보호하며 이미지 센서(192)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 상기 커버 글라스(400)는 제거될 수 있다.
상기 필터(500)는 적외선 필터 또는 적외선 컷 오프 필터(IR cut-off)를 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. 물체와 상기 조리개 사이에 배치되는 렌즈들에 있어서, 물측에서 상기 조리개로 갈수록 상기 렌즈의 유효경은 작아지는 경향이 있다. 상기 조리개와 센서 사이에 배치되는 상기 렌즈들에 있어서, 상기 조리개에서 상기 센서 측으로 갈수록 상기 렌즈들의 유효경은 증가하는 경향이 있다. '상기 조리개에서 상기 센서 측으로 가면서 상기 렌즈들의 유효경은 증가하는 경향이 있다.'는 뜻은 상기 조리개와 상기 센서 사이에 배치되는 상기 렌즈들에 있어서, 상기 조리개에서 상기 센서 측으로 가면서 상기 렌즈들의 유효경이 증가하는 경우만 의미하지는 않는다. 본 발명의 실시예와 같이 상기 조리개와 상기 센서 사이에 배치되는 상기 렌즈들에 있어서, 상기 조리개에서 상기 센서 측으로 가면서 상기 렌즈들의 유효경이 증가하다가 감소하는 경우도 포함한다.
즉, 상기 조리개의 바로 앞 혹은 바로 뒤에 배치된 렌즈들의 유효경 대비 상기 조리개가 배치된 렌즈 면이 유효경이 가장 작게 설계된다. 상기 광학계의 광량을 보다 효율적으로 조절하고 가이드하기 위함이다. 실시예와 같이 상기 조리개가 제2 렌즈의 센서면에 배치되는 경우, 제1 렌즈 물체측 면의 유효경 > 제1 렌즈의 센서측 면의 유효경 > 제2 렌즈의 물체측 면의 유효경 > 제2 렌즈의 센서측 면의 유효경(상기 조리개 유효경)의 조건을 만족한다. 상기 제2 렌즈의 센서측 면의 유효경(상기 조리개 유효경)<제3 렌즈의 물체측 면의 유효경 < 제3 렌즈의 센서측 면의 유효경 > 제4 렌즈의 물체측 면의 유효경 > 제4 렌즈의 센서측 면의 유효경의 조건을 만족한다.
상기 조리개는 설정된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈들 중 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면 또는 센서 측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈군(LG1)의 물체측 렌즈의 물체측 면 또는 센서측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 복수의 렌즈들 중 선택되는 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)의 렌즈들 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다.
실시예의 광학계(1000)에서 렌즈부(100)의 렌즈들의 굴절률 합은 8 이상 예컨대, 8 내지 15 범위이며, 상기 굴절률 평균은 1.6 내지 1.72 범위일 수 있다. 상기 렌즈들 각각의 아베수 합은 220 이상 예컨대, 220 내지 350 범위이며, 아베수의 평균은 55 이하 예컨대, 31 내지 55 범위일 수 있다. 전체 렌즈의 중심 두께 합은 15mm 이상 예컨대, 20mm 내지 28mm 범위이며 중심 두께들의 평균은 2.8mm 내지 4mm 범위일 수 있다. 광축(OA)에서의 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합은 4.5 mm 이상 예컨대, 4.5mm 내지 9mm 범위이고 상기 렌즈의 중심 두께 합보다 작을 수 있다. 또한 렌즈부(100)의 각 렌즈 면(S1-S14)들의 유효 경의 평균 값은 8mm 이상 예컨대, 8mm 내지 15mm 범위로 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계에서 화각(대각선)은 50도 이하 예컨대, 20도 내지 50도의 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.4 내지 2.4의 범위 또는 1.5 내지 1.8 범위일 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 광학계에서 최대 화각(대각선)은 50도 이하 예컨대, 20도 내지 50도의 범위일 수 있다. 차량용 광학계는 Y축 방향의 수평 화각(FOV_H)는 20도 초과 및 40도 미만일 수 있으며, 예컨대 25도 내지 35도 범위일 수 있다. 또한 수직 화각은 상기 수평 화각보다 작은 각도로 제공되며, 20도 이하 예컨대, 10도 내지 20도 범위일 수 있다. 이때의 수평 방향(Y)의 센서 길이는 8.064mm±0.5mm일 수 있으며, 수직 방향(X)의 센서 높이는 4.53mm±0.5mm일 수 있다. 상기 수평 화각(FOV_H)은 센서의 수평(Horizontal) 길이를 기준으로 한 화각이다. 이에 따라 온도 변화에 따라 초점 결상 위치가 변화하는 것을 억제할 수 있고, 다양한 수차가 양호하게 보정되는 차량용 카메라로 제공할 수 있다.
실시예는 차량카메라에 적용되는 광학계이므로, 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈를 함께 사용하여 설계함에도 제1 렌즈는 유리 재질로 제공할 수 있다. 이는 유리 재질이 플라스틱 재질 대비 스크래치에 강하고 외부 온도에 민감하지 않은 장점을 갖고 있다. 차량 내부에 배치되거나 이물질에 의한 스크래치를 보다 효과적으로 방지하기 위해 유리 렌즈를 제1 렌즈로 사용하고, 외부 구조물과 비 접촉되도록 제1 렌즈의 물체측 면은 오목한 형상을 가질 수 있다. 제1 렌즈의 물체측 면이 볼록한 형상으로 설계할 경우, 외부 구조물과 접촉으로 스크래치가 발생될 수 있다. 차량 운행 시 운전자 감시, 차량의 전방/후방 촬영, 또는 차선 감지 및 차량 주변의 돌발 물질 감지를 위해 화각은 20도 초과 및 40도 미만일 수 있으며, 예컨대 25도 내지 35도 범위일 수 있다. 이러한 수평 화각은 첨단운전자 지원시스템(ADAD)용으로 미리 설정된 각도일 수 있다.
실시 예에 따른 광학계(1000)는 광의 경로를 변경하기 위한 반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 제1 렌즈 군(LG1)의 입사 광을 렌즈들 방향으로 반사하는 프리즘으로 구현될 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 상세하게 설명하기로 한다.
발명의 실시 예에 따른 광학계에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈의 측 단면도이며, 도 2는 도 1의 따른 n번째 및 n-1번째 렌즈의 관계를 설명하기 위한 측 단면도이고, 도 3은 도 1의 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이며, 도 4는 도 1의 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이고, 도 5는 도 1의 광학계의 각 렌즈의 두께 및 인접한 렌즈 간의 간격을 나타낸 표이며, 도 6은 도 1의 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 상온, 저온 및 고온에서의 CRA(Chief Ray Angle) 데이터를 나타낸 표이고, 도 7 내지 도 9는 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이며, 도 10 내지 도 12는 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이며, 도 13은 실시 예에 따른 이미지 센서의 높이에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 광학계(1000)는 렌즈부(100)를 포함하며, 상기 렌즈부(100)는 제1 렌즈(101) 내지 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) 내지 제7 렌즈(107), 및 필터(500)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 상기 제1 렌즈 군(LG1)에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제7 렌즈(107)는 상기 제2 렌즈 군(LG2) 또는 렌즈부(100) 내에서 이미지 센서(107)에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제1 렌즈(101)는 제1 렌즈 군(LG1)일 수 있으며, 상기 제2 내지 제7 렌즈(102,103,104,105,106,107)는 제2 렌즈 군(LG2)일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 또는 센서측 면의 둘레, 또는 상기 제2 렌즈(102)의 물체측 면 또는 센서측 면의 둘레 중 어느 하나에 조리개가 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 음(-)의 굴절력일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 재질 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 유리 재질일 수 있다. 상기 유리 재질의 제1 렌즈(101)는 주변 환경에 따른 온도 변화에 따른 중심 위치와 곡률 반경 등의 변화를 줄여줄 수 있으며, 광학계(1000)의 입사측 면을 보호할 수 있다.
광축을 기준으로 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 제1 면(S1)은 오목하며, 센서측 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1,2면(S1,S2)의 비구면 계수는 도 4의 L1에서 S1,S2로 제공될 수 있다. 이러한 제1 렌즈(101)는 유리 재질을 사출 성형하여 비구면을 갖는 렌즈로 제조될 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 비구면 유리 재질로 제공됨으로써, 투과율과 굴절률이 높은 유리 재질이 비구면을 갖고 있어, 광학계 내의 렌즈 매수를 줄여줄 수 있다. 광학계(1000) 내에는 비구면을 갖는 유리 재질의 렌즈가 1매 이상 예컨대, 1매 내지 3매일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 유효 반경(r11)는 플라스틱 렌즈의 유효 반경보다 클 수 있다.
상기 제1 면(S1)이 오목하고 상기 제2 면(S2)은 볼록하므로, 입사되는 광을 광축(OA)과 멀어지는 방향으로 굴절시켜 줄 수 있으며, 제1,2렌즈(101,102) 사이의 간격을 줄여줄 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 즉, 에지까지 임계점(Critical point) 없이 제공될 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2)은 임계점 없이 제공될 수 있다.
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 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)는 유리 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 상기 제2 렌즈(102)의 물체 측 제3 면(S3)은 오목하며, 센서 측 제4 면(S4)은 볼록할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 볼록하고, 상기 제4 면(S4)는 오목한 형상일 수 있다. 이와 다르게, 제2 렌즈(102)는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나 또는 모두는 구면일 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 양(+)의 굴절력일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)는 유리 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 상기 제3 렌즈(103)의 물체 측 제5 면(S5)은 볼록하고, 센서 측 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 렌즈(103)은 물체 측 또는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 또는 상기 제3 렌즈(103)는 광축에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나 또는 모두는 구면일 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
조리개(Stop)는 상기 제2 렌즈(102)의 센서측 제4 면(S4)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개의 센서측에 인접한 상기 제3 렌즈(103)가 양의 굴절력(F3 > 0)을 가지므로, 상기 제3 렌즈(103)는 입사되는 광을 광축 방향으로 굴절시켜 줄 수 있고, 제3 렌즈(103)의 센서측 또는 후방측 렌즈들의 유효경이 증가되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 제3 렌즈(103)에 의해 광학계의 중량별 수율(yield by weight)의 저하를 방지하고 생산 효율의 향상을 도모할 수 있다. 여기서, 상기 조리개의 센서측에 배치된 제3 내지 제7 렌즈(103-107)의 복합 초점 거리는 양의 값을 가질 수 있으며, 화각 범위 내에서 TTL을 줄여줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)는 유리 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 제7 면(S7)은 볼록하며, 센서측 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제7 면(S7)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목 또는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나 또는 모두는 구면일 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
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 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(105)는 유리 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 상기 제5 렌즈(105)는 물체 측 제9 면은 오목하고, 센서 측 제10 면(S10)은 오목할 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제9 면은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면 및 상기 제10 면(S10)은 모두 구면일 수 있다. 상기 제9 면과 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105)는 접합될 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105) 사이의 접합 면은 제8 면(S8)으로 정의할 수 있다. 상기 제8 면(S8)은 상기 제5 렌즈(105)의 제9 면과 같은 면일 수 있다. 상기 제4,5렌즈(104,105) 사이의 간격(G4)은 0.01mm 미만일 수 있다. 상기 제4,5렌즈(104,105) 사이의 간격(G4)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 0.01mm 미만일 수 있다. 상기 제4,5 렌즈(104,105)는 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4,5 렌즈(104,105)의 복합 굴절력은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 접합 렌즈(145)의 물체측 제4 렌즈(104)의 굴절력과 센서측 제5 렌즈(105)의 굴절력의 곱은 0보다 작을 수 있다. 상기 접합 렌즈(145)의 물체측 제4 렌즈(104)의 초점 거리와 센서측 제5 렌즈(105)의 초점 거리의 곱은 0보다 작을 수 있다. 이에 따라 광학계의 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있다. 만약, 접합 렌즈(145)의 두 렌즈의 굴절력이 서로 같을 경우, 수차 개선에 한계가 있다.
상기 접합 렌즈(145)의 복합 굴절력은 양의 굴절력을 갖고, 상기 접합 렌즈(145)를 기준으로 물체측 제3 렌즈(103)와 센서측 제6 렌즈(106)는 양의 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 제3 렌즈(103), 접합 렌즈(145) 및 상기 제6 렌즈(106)는 입사되는 일부 광을 광축 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)의 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 클 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 유효경은 제7 면(S7)과 제8 면(S8)의 유효경 평균이며, 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 클 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 유효경은 상기 제4 렌즈(104)의 유효경보다는 작고 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이의 ±110% 범위 내의 길이 또는 ±105% 내의 길이를 가질 수 있다.
상기 제 5렌즈(105)는 유리 렌즈이고 상기 제6,7렌즈(106,107)가 플라스틱 렌즈인 경우, 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 제9 면과 센서측 제10 면(S10)의 유효경(CA) 차이를 가장 크게 제공할 수 있다. 예컨대, 제5 렌즈(105)의 물체측 면의 유효경과 센서측 면의 유효경을 CA_L5S1 및 CA_L5S2로 할 경우, CA_L5S1 > CA_L5S2를 만족하며, CA_L5S1와 CA_L5S2의 차이는 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이 중에서 최대일 수 있다. 이에 따라 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈 즉, 제5 렌즈(105)의 유효경 차이를 최대로 하여, 상대적으로 작은 유효경을 갖는 플라스틱 렌즈로 진행하는 광을 효과적으로 가이드하도록 설정할 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)의 유효경은 1.1 < CA_L5S1/CA_L5S2 < 1.5의 조건을 만족할 수 있다.
상기 접합 렌즈(145)는 서로 다른 굴절률을 갖는 유리 렌즈들로 접합되고, 구면의 굴절 면을 가지게 되고, 상기 접합 렌즈(145)보다 센서측에 배치된 렌즈들을 비구면 렌즈 또는 플라스틱 렌즈들이 채용할 경우, 구면 수차를 보상할 수 있다. 또한 접합 렌즈(145)보다 센서측에 배치된 렌즈들이 플라스틱 렌즈이고 유효경이 작은 렌즈들로 배치하므로, 플라스틱 렌즈를 통해 이미지 센서(300)로 진행하는 광을 효과적으로 가이드하도록 설정할 수 있다. 상기 접합 렌즈(145)의 위치는 플라스틱 렌즈들보다 물체측에 위치하거나 제1 내지 제4 렌즈 중 연속된 두 렌즈에 위치하므로, 색 수차 보정이 보다 효율적일 수 있다.
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 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 상기 제6 렌즈(106)는 물체 측 제11 면(S11)은 볼록하고, 센서 측 제12 면(S12)은 볼록한 형상일 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)은 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제6 렌즈(106)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상, 또는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 양면이 오목한 형상일 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 4의 L6의 S1 및 S2로 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)의 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 적어도 하나의 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제12 면(S12)이 임계점을 갖는 경우, 상기 광축(OA)에서 유효 반경(r62)의 70% 이상에 위치하거나, 70% 내지 90% 범위 또는 75% 내지 85% 범위에 위치할 수 있다.
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 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 재질일 수 있다.
광축에서 상기 제7 렌즈(107)의 물체 측 제13 면(S13)은 볼록하고, 센서 측 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제13 면(S13)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(107)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 재질로 양면이 비구면을 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 4의 L7의 S1,S2와 같이 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)는 이미지 센서(300)에 가장 인접한 플라스틱 렌즈일 수 있다. 상기 플라스틱 렌즈를 이미지 센서(300)에 가장 인접하게 배치함으로써, 비구면을 갖는 렌즈 면에 의해 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있어, 수차 특성 개선 및 해상도에 영향을 제어할 수 있다. 또한 이미지 센서(300)에 가장 인접한 렌즈로 플라스틱 렌즈를 배치함으로써, 유리 재질의 렌즈 대비 조립 공차에 둔감할 수 있다. 즉, 조립 공차에 둔감하다는 의미는 조립 시 설계 대비 약간의 차이가 있게 조립되더라도 광학 성능에 크게 영향을 주지 않을 수 있다. 또한 이미지 센서(300)에 인접한 적어도 두 렌즈(106,107)를 플라스틱 재질로 제공해 줌으로써, 비구면을 갖는 렌즈 면에 의해 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있으며, 예컨대 수차 특성 개선 및 해상도 저하를 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13) 및 제14 면(S14) 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 임계점은 상기 광축(OA)에서 유효 반경의 50% 이하에 위치하거나, 0.1% 내지 30% 범위 또는 0.1% 내지 20% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 임계점은 상기 광축(OA)에서 2 mm 이하의 위치 예컨대, 0.1 mm 내지 2 mm 범위 또는 0.1mm 내지 1mm 범위에 위치할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제13 면(S13)은 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 적어도 하나의 임계점(P2)을 가질 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점(P2)은 상기 광축(OA)에서 유효 반경(r72)의 44% 이상의 거리(r7x)에 위치하거나, 44% 내지 64% 범위 또는 49% 내지 59% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점(P2)은 상기 광축(OA)에서 2.1 mm 이상의 위치 예컨대, 2.1 mm 내지 3 mm 범위에 위치할 수 있다.
BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈까지의 광축 거리이다. 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 임의의 지점을 통과하는 접선(K1)과 상기 접선(K1)에 수직인 법선(K2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 제1 방향(X)의 제14 면(S14) 상에서 최대 접선 각도(θ1)는 45도 이하 예컨대, 5도 내지 43도 범위 또는 13도 내지 33도 범위일 수 있다.
도 2에서, CT7는 상기 제7 렌즈(107)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, ET7는 상기 제7 렌즈(107)의 에지 두께이다. CT6는 상기 제6 렌즈(106)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, 상기 에지 두께는 각 렌즈의 유효 영역 끝단에서 물체측면과 센서측 면 사이의 광축 방향의 거리이다. CG6는 상기 제6 렌즈(106)의 중심에서 상기 제7 렌즈(107)의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, CG6는 제12 면(S12)의 중심에서 제13 면(S13)의 중심까지의 거리이다. EG6는 상기 제6 렌즈(106)의 에지에서 상기 제7 렌즈(107)의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다.
도 3은 도 1의 실시 예의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다. 도 3과 같이, 제1 내지 제7 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈들 사이의 중심 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기를 설정할 수 있다.
곡률 반경의 절대 값으로 나타내면, 광축(OA)에서 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최대이며, 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최소일 수 있다. 최대 곡률 반경과 최소 곡률 반경의 차이는 30배 이상 예컨대, 50 배 이상일 수 있다. 플라스틱 재질은 제6 렌즈(106)과 제7 렌즈(107)의 곡률 반경은 유리 재질의 제1 내지 제5 렌즈(101,102,103,104,105)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 여기서, 곡률 반경은 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경(절대 값)의 평균이다.
렌즈들의 중심 두께(CT)를 설명하면, 상기 제2 렌즈(102) 및 제4 렌즈(104)의 중심 두께는 상기 플라스틱 렌즈(들)의 중심 두께보다 클 수 있다. 예컨대, 유리 재질의 렌즈 중 적어도 두 매 이상은 플라스틱 렌즈의 중심 두께보다 큰 중심 두께를 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106) 및 제7 렌즈(107) 각각의 중심 두께는 상기 제 1 내지 제4 렌즈(101-104) 각각의 중심 두께 보다 작을 수 있다. 제2 렌즈(102) 또는 제3 렌즈(103)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 제7 렌즈(107)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 중심 두께와 최소 중심 두께의 차이는 2mm 이상일 수 있다. 즉, 플라스틱 재질의 렌즈들은 중심 두께를 얇게 제공하더라도, 광학 성능의 저하가 발생되지 않을 수 있고, 카메라 모듈의 두께를 슬림하게 제공할 수 있다.
렌즈들 사이의 중심 간격(CG)를 설명하면, 상기 제1 렌즈(101) 및 제2 렌즈(102) 사이의 중심 간격은 최대이며 플라스틱 렌즈들 사이의 간격보다 크다. 상기 제3,4렌즈(103,104) 사이의 중심 간격은 최소이며 플라스틱 렌즈들 사이의 간격보다 작을 수 있다. 여기서, 최소 중심 간격은 접합 렌즈(145)의 접합 면은 제외한다. 최대 중심 간격과 최소 중심 간격의 차이는 1.5mm 이상 예컨대, 1.5mm 내지 2.5mm 범위일 수 있다. 또한 렌즈들 사이의 최대 중심 간격을 최대 중심 두께의 80% 이하 예컨대, 50% 내지 80% 범위로 제공해 줌으로써, 각 렌즈들의 중심 두께에 비해 중심 간격을 증가하지 않고 얇은 두께를 갖는 플라스틱 렌즈를 적용한 카메라 모듈의 두께를 증가시키지 않을 수 있다.
유효경에 대해 설명하면, 최대 유효경을 갖는 렌즈는 물체에 가장 가까운 제1 렌즈(101)와 이미지 센서(300)에 가장 가까운 제7 렌즈(107) 사이에 배치될 수 있다. 최대 유효경을 갖는 렌즈는 유리 재질의 렌즈일 수 있다. 최대 유효경을 갖는 렌즈는 물체에 가장 가까운 제1 렌즈(101)과 플라스틱 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 상기 최대 유효경을 갖는 렌즈는 유리 렌즈들 사이에 배치될 수 있으며, 예컨대 제3 렌즈일 수 있다. 여기서, 상기 유효경은 각 렌즈의 물체측 면의 유효경과 센서측 면의 유효경의 평균이다.
상기 유리 재질의 렌즈들의 유효경은 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 유효경보다 클 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 유효경은 상기 제6,7 렌즈(106,107)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 클 수 있다. 상기 제6,7렌즈(106,107)의 평균 유효경은 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 작을 수 있다. 이에 따라 플라스틱 재질의 렌즈는 유리 재질의 렌즈를 통해 입사된 광을 이미지 센서(300)로 가이드할 수 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제7 렌즈(101-107)의 중심 두께의 평균은 상기 플라스틱 렌즈 예컨대, 제6,7 렌즈(106,107) 각각의 중심 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 내지 제7 렌즈(101-107)의 유효경 평균은 상기 플라스틱 렌즈 예컨대, 제6,7 렌즈(106,107) 각각의 유효경보다 클 수 있다.
굴절률을 설명하면, 제1 렌즈(101)의 굴절률은 렌즈들 중에서 최대이며, 1.75 이상일 수 있다. 제6 렌즈(106)의 굴절률은 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 굴절률과 최소 굴절률 차이는 0.23 이상일 수 있다. 물체에 가장 가까운 렌즈의 굴절률을 가장 크게 하고, 유리 재질의 렌즈에 가장 인접한 플라스틱 재질의 제6 렌즈(106)의 굴절률을 가장 작게 제공해 줌으로써, 입사 효율을 증가시키고, 유리 재질과 플라스틱 재질의 렌즈들 사이의 굴절력을 조절하여 이미지 센서(300)로 가이드할 수 있다.
아베수를 설명하면, 제2 렌즈(102)의 아베수는 렌즈들 중에서 최대이며, 65 이상일 수 있다. 제7 렌즈(107)의 아베수는 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 굴절률과 최소 아베수 차이는 45 이상일 수 있다. 조리개에 인접한 렌즈의 아베수를 가장 크게 하고, 이미지 센서에 가장 인접한 플라스틱 재질의 제7 렌즈(107)의 아베수를 가장 작게 제공해 줌으로써, 유리 재질의 렌즈들 사이로 진행되는 광의 색 분산을 조절하고, 유리 재질과 플라스틱 재질의 렌즈들 사이의 색 분산을 증가하여 이미지 센서(300)로 가이드할 수 있다.
상기 제1,5,7 렌즈(101,105,107)의 초점 거리(F1,F5,F7)는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제2,3,4,6 렌즈(102,103,104,106)의 초점 거리(F2,F3,F4,F6)는 양의 굴절력을 가질 수 있다.
또한 인접하여 배치되는 렌즈들인 제6,7 렌즈(106,107)는 하기 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: 양의 굴절력을 가진 렌즈의 굴절률 < 음의 굴절력을 가진 렌즈의 굴절률
조건 2: 양의 굴절력을 가진 렌즈의 분산값 > 음의 굴절력을 가진 렌즈의 분산값
여기서, 플라스틱 렌즈들 중에서 제6 렌즈(106)는 양의 굴절력을 갖고, 제7 렌즈(107)는 음의 굴절력을 가짐에 따라, 상기 조건 1,2에 의하면, 제6 렌즈(106)의 굴절률이 상기 제7 렌즈(107)의 굴절률보다 작고, 상기 제6 렌즈(106)의 분산 값이 상기 제7 렌즈(107)의 분산 값보다 크게 된다. 플라스틱 렌즈에서 발생되는 색수차는 플라스틱 렌즈로 보정할 수 있다. 또한 연속적으로 배치되는 플라스틱 렌즈들인 제6, 7 렌즈(106,107) 사이의 굴절률 차이가 0.1 이상 0.15 이하이고 아베수 차이가 20 이상 60 이하를 만족시켜 줌으로써, 플라스틱 렌즈에서 발생하는 색 수차를 플라스틱 렌즈로 보상할 수 있다.
광학계(1000)는 색 수차가 발생하며 접합 렌즈(145)를 사용하거나 연속하게 배치된 두 렌즈를 사용하여 색 수차를 보정하게 된다. 저온에서 고온까지의 온도가 변화함에 따라 렌즈가 수축 및 팽창을 반복한다. 같은 소재의 렌즈들은 온도 변화에 따른 렌즈 특성 변화량이 동일하므로, 온도가 변화하더라도 같은 소재의 렌즈끼리 색 수차를 보정하는 것이 효과적이다.
따라서, 발명의 실시예에서는 상기 제4 렌즈(104) 및 상기 제6 렌즈(105)로 유리 소재의 렌즈에서 발생하는 색 수차를 상호 보정하고, 상기 제6 렌즈(106) 및 상기 제7 렌즈(107)를 사용하여 플라스틱 렌즈에서 발생하는 색 수차를 상호 보정할 수 있다.
접합되는 렌즈인 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105)의 굴절률 차이가 0.1 이상 0.15 이하, 아베수 차이가 20 이상 60 이하를 만족시키고, 플라스틱 렌즈들에서 발생하는 색 수차를 플라스틱 렌즈로 보상할 수 있다. 굴절률 차이는 소수점 셋째 자리에서 반올림하고, 아베수 차이는 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 값을 비교한다.
또한 플라스틱 렌즈들의 물체측에 아베수가 상대적으로 높은 유리 렌즈들을 배치함으로써, 유리 렌즈들에 의해 색 분산을 감소시켜 주고, 플라스틱 렌즈들에 의해 색 분산을 증가시켜 줄 수 있다.
초점 거리를 절대 값으로 나타내면, 상기 제1 렌즈(101)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최대이며, 55 이상일 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 초점 거리와 최소 초점 거리의 차이는 50 이상일 수 있다. 물체에 가장 인접한 렌즈의 초점 거리를 가장 크게 하고, 플라스틱 렌즈에 인접한 유리 재질의 렌즈(105)의 초점 거리를 가장 작게 제공해 줌으로써, 광학계에서 설정된 화각 범위에서 향상된 MTF 특성, 수차 제어 특성, 해상도 특성 등을 가질 수 있고, 화각의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
상기 제7 렌즈(107) 센서측 면은 임계점(Critical point)을 갖는다. 상기 임계점(Critical point)은 sag 값의 경향이 바뀌는 지점이다. 즉 sag 값이 증가하다 감소하는 지점 혹은 sag 값이 감소하다가 증가하는 지점이다. 도 6을 참조하면, 상기 제7 렌즈(107) 센서측 면은 광축을 기준으로 상기 광축과 수직인 방향으로 2.1mm 이격된 지점과 2.9mm 이격된 지점 사이에 임계점(Critical point)이 존재하는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상기 제7 렌즈(107) 센서측 면은 sag 값이 광축과 수직인 방향으로 2.5mm±0.4mm의 지점까지 증가하다가, 광축과 수직인 방향으로 2.5mm±0.4mm의 지점부터 에지를 향해 sag 값이 감소하고 있다. 상기 제7 렌즈(107) 센서측면 즉, 마지막 렌즈의 센서측면 즉, 센서와 가장 가까운 렌즈면에 임계점(Critical point)이 존재하면 TTL을 줄일 수 있어서 광학계의 소형화 및 경량화에 용이하다.
도 4와 같이, 실시예에 렌즈부(100)의 렌즈들 중 제1,6,7 렌즈(101,106,107)의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,6,7 렌즈(101,106,107)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.
도 5와 같이, 제1 내지 제7 렌즈(101,102,103,104,105,106,107)의 두께(T1-T7), 인접한 두 렌즈 사이의 간격(G1-G6)을 설정할 수 있다. 도 5와 같이, Y축 방향으로 각 렌즈의 두께(T1-T7)에 대해 0.1mm 또는 0.2mm 이상의 간격마다 나타낼 수 있으며, 각 렌즈 간의 간격(G1-G6)에 대해 0.1mm 또는 0.2mm 이상의 간격마다 나타낼 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)의 두께(T1)는 최대 두께와 최소 두께의 차이가 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위일 수 있으며, 중심 두께가 최소이고, 에지 두께가 최대일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 두께(T2)는 최대 두께가 최소 두께의 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 중심은 최대 두께이며, 에지는 최소 두께일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 두께(T3)는 중심에서 최대이고 에지에서 최소일 수 있다. 이러한 제3 렌즈(103)의 중심 두께는 렌즈들의 중심 중에서 가장 두꺼울 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 최대 두께는 최소 두께의 1.2배 이상 예컨대, 1.2배 내지 1.8배 범위이며, 상기 제5 렌즈(105)의 최대 두께와 최소 두께의 차이보다 작을 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 최대 두께는 에지이며, 최소 두께는 중심부이며, 최대 두께는 최소 두께의 1.2배 이상 예컨대, 1.2배 내지 1.8배 범위일 수 있다.
상기 접합 렌즈(145)의 중심 두께(CT45)는 에지 두께(ET45)보다 클 수 있다. 상기 접합 렌즈(145)의 중심 두께(CT45)는 제4 렌즈(104)의 물체측 제7 면(S7)의 중심에서 제5 렌즈(105) 제10 면(S10)의 중심까지의 거리이며, 에지 두께(ET45)는 제7 면(S7)의 유효영역의 끝단에서 광축 방향으로 제10 면(S10)까지의 거리이다. 상기 접합 렌즈(146)의 최대 두께는 중심부이며, 최소 두께는 에지부이며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위일 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)의 최대 두께는 중심부이며, 최소 두께는 에지부이며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위이다. 상기 제7 렌즈(107)의 최대 두께는 에지부이며, 최소 두께는 중심부이며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위이다.
상기 렌즈들 사이의 간격(G1-G6) 중에서 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 제4 간격(G3)은 에지부가 최대이고, 중심부가 최소일 수 있으며, 최대 간격과 최소 간격의 차이는 상기의 간격들 중에서 가장 크며, 5배 이상 예컨대, 5배 내지 10배 범위일 수 있다. 상기 렌즈들 사이의 간격(G1-G6) 중에서 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 제1 간격(G1)은 최대 간격과 최소 간격의 차이가 상기 간격(G1-G6) 중에서 가장 작을 수 있다. 즉, 제1 간격(G1)의 최대 간격과 최소 간격의 차이는 1.10 이하일 수 있다.
도 6과 같이, 도 1의 광학계 및 카메라 모듈에서 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 10도 이상 예컨대, 10도 내지 35도의 범위 또는 10도 내지 25도 범위일 수 있다. 도 13과 같이 실시 예에 따른 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 70% 이상 예컨대, 75% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 즉, 온도에 따른 주변 조도(Zoom position 1, 2, 3)의 차이는 광축에서 4.4mm까지 거의 차이가 없음을 알 수 있다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다. 도 7 내지 도 9와 같이, 발명의 제1실시 예에서 상온을 기준으로 저온 또는 고온과의 MTF의 편차는 10% 미만 즉, 7% 이하일 수 있다.
도 10 내지 12는 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 수차 특성을 나타낸 그래프다. 도 10 내지 도 12의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 10 내지 도 12에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 10 내지 도 12의 수차도에서는 상온, 저온 및 고온에서의 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 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. 여기서, 저온은 -20도 이하의 예컨대, -20 내지 -40도 범위이며, 상온은 22도±5도 범위 또는 18도 내지 27도 범위이며, 고온은 85도 이상 예컨대, 85도 내지 105도의 범위일 수 있다. 이에 따라 도 10 내지 도 12의 저온에서 고온까지 휘도 비(modulation)의 저하가 10% 미만 예컨대, 5% 이하이거나, 거의 변경되지 않음을 알 수 있다.
표 1은 제1실시 예에 따른 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 EFL, BFL, F넘버, TTL 및 FOV와 같은 광학 특성의 변화를 비교하였으며, 상온을 기준으로 저온의 광학 특성의 변화율 5% 이하 예컨대, 3%이하로 나타남을 알 수 있으며, 상온을 기준으로 저온의 광학 특성의 변화율이 5% 이하 예컨대, 3% 이하로 나타남을 알 수 있다.
| 상온 | 저온 | 고온 | 저온/상온 | 고온/상온 | |
| EFL(F) | 15.000 | 14.961 | 15.048 | 99.74% | 100.58% |
| BFL | 2.500 | 2.497 | 2.503 | 99.88% | 100.25% |
| F# | 1.600 | 1.596 | 1.605 | 99.73% | 100.61% |
| TTL | 34.875 | 34.833 | 34.926 | 99.88% | 100.27% |
| FOV | 34.168 | 34.273 | 34.044 | 100.31% | 99.33% |
따라서, 표 1과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학 특성의 변화 예컨대, 유효초점거리(EFL)의 변화율, TTL, BFL, F 넘버 화각(FOV)의 변화율이 10% 이하 즉, 5% 이하 예컨대, 0 ~ 5% 범위임을 알 수 있다. 이는 적어도 한 매 또는 두 매 이상의 플라스틱 렌즈를 사용하더라도, 플라스틱 렌즈에 대한 온도보상이 가능하게 설계하여, 광학 특성의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
상기에 개시된 실시 예의 광학계는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
상기에 개시된 실시 예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있다. 또한, 수학식들에 기재된 렌즈의 광축(OA)에서의 두께, 인접한 렌즈들의 광축(OA)에서의 간격이 의미하는 것은 상기에 개시된 실시 예를 참조할 수 있다.
[수학식 1]
1 < CT6 / CT7 < 3
수학식 1에서 CT6는 상기 제1 렌즈(106)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, CT7는 상기 제7 렌즈(107)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 수학식 1은 제6,7 렌즈의 중심 두께 차이를 설정해 주어, 광학계의 색 수차를 개선할 수 있으며, 바람직하게 1 < CT6 / CT7 < 2를 만족할 수 있다. 또한 상기 제6,7 렌즈의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 2]
0.5 < CT1 / ET1 < 1
수학식 2에서 CT1은 상기 제1 렌즈(101)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, ET1는 상기 제1 렌즈(101)의 에지 즉, 유효 영역의 끝단에서의 두께를 의미한다. 수학식 2는 제1 렌즈의 중심 두께와 에지 두께를 설정해 주어, 광학계의 화각에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있으며, 유효 초점 거리(EFL)에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있으며, 바람직하게 0.6 ≤ CT1 / ET1 < 1을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
Po1 < 0
수학식 3에서 Po1는 제1 렌즈(101)의 음의 굴절력으로 나타내며, 광학계의 성능을 위해 광학계에서 TTL 대비 짧은 유효 초점 거리를 갖기 위해 설정될 수 있다. 이에 따라 TTL > F을 만족할 수 있으며, 예컨대 TTL은 유효초점 거리(F)의 1.5배 이상 예컨대, 1.5배 내지 2.5배의 범위일 수 있다.
[수학식 4]
1.7 < n1 < 2.2
수학식 4에서 n1는 제1 렌즈(101)의 d-line에서의 굴절률이다. 수학식 4는 제1 렌즈의 굴절률을 높게 설정해 주어, 광학계의 3차 수차(자이델 수차) 감소에 영향을 주는 요소를 조절할 수 있으며, TTL이 다소 길어지면서 발생할 수 있는 수차를 감소할 수 있다. 수학식 4는 바람직하게, 1.75 < n1 < 2.1 를 만족할 수 있다. 수학식 4의 하한치보다 낮게 설계된 경우, 수차를 감소시켜 성능을 얻을 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)의 굴절력이 약해져 빛을 효율적으로 모으지 못하여 광학계의 성능이 떨어질 수 있다. 상기 수학식 4의 상한치보다 높게 설계될 경우, 재료를 구하기 힘들어지는 단점이 있다. 또한 제1 렌즈(101)의 굴절률이 수학식 4의 하한치보다 낮게 설계될 경우, 제1,2렌즈의 굴절력을 증가하기 위해, 제1,2 렌즈의 곡률 반경을 증가시켜야 하며, 이 경우 렌즈 제작이 더 어려워지고 렌즈 불량률도 높아지고 수율이 저하될 수 있다.
[수학식 4-1]
1.6 ≤ Aver(n1:n7) ≤ 1.7
수학식 4-1에서 Aver(n1:n7)는 제1 내지 제7 렌즈의 d-line에서의 굴절률 값들의 평균이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4-1을 만족할 경우, 광학계(1000)는 해상력을 설정할 수 있고 TTL에 영향을 억제할 수 있다.
[수학식 4-2]
1 < GLn_Aver/PLn_Aver < 1.2
GLn_Aver은 상기 렌즈부(100) 내에서 상기 유리 재질의 렌즈들의 굴절률 평균이며, PLn_Aver은 상기 플라스틱 렌즈들의 굴절률 평균이다. 굴절률이 높은 렌즈(들)가 플라스틱 렌즈의 물체 측에 위치하여, 색 분산을 증가시켜 줄 수 있다.
[수학식 5]
20 < FOV_H < 40
수학식 5에서 FOV_H는 수평 화각을 나타내며, 차량용 광학계의 범위를 설정할 수 있다. 수학식 5는 바람직하게, 25 ≤ FOV_H ≤ 35를 만족하거나, 29.8도±3도 범위를 만족할 수 있으며, 이때 수평 방향의 센서 길이는 8.064mm±0.5mm를 기준으로 할 수 있다. 또한 수학식 5를 만족할 경우, 상온 대비 고온으로 온도가 변화할 때 유효초점 거리의 변화율과 화각의 변화율은 5% 이하 예컨대, 0 내지 5%로 설정해 줄 수 있다. 또한 광학계(1000) 내에 플라스틱 렌즈를 1매 이상 예컨대, 2매 이상을 혼합하여 사용하더라도, 플라스틱 렌즈의 온도 보상을 통해 광학 특성의 저하를 방지할 수 있다.
[수학식 6]
L1R1 < 0
수학식 6에서 L1R1은 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경을 나타내며, 0보다 작게 설정될 수 있다. 이러한 수학식 6을 만족할 경우, 광학계의 형상을 제한할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 물체 측 면은 오목하게 형성되어 외부 구조물에 접촉된 경우, 표면 손상을 방지할 수 있으며, 입사되는 광을 광축에서 멀어지는 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라 제1,2렌즈(101,102) 사이의 간격을 줄여줄 수 있다.
[수학식 6-1]
L3R1 > 0
L3R2 < 0
L3R1는 제3 렌즈(103)의 물체측 면의 곡률 반경이며, L3R2은 제3 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경이다. 상기 제1 렌즈(101)는 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지므로, 유효경이 큰 제3 렌즈(103)의 에지부까지 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 또한 상기 제3 렌즈가 양면이 볼록한 형상을 갖게 되므로, 제4 렌즈(104)의 유효경이 크지 않도록 굴절시켜 줄 수 있으며, 렌즈 매수를 줄여줄 수 있다. 또한 L3R1 > L3R2의 조건을 갖게 되므로, 센서측 렌즈 즉, 제4 내지 제7 렌즈(104~107)의 유효경을 크지 않도록 광을 조절할 수 있으며, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 만약, L3R1 < L3R2의 조건인 경우, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 물체측 면 사이에서 수차가 발생하거나 센서측 렌즈들의 유효경이 증가하거나 TTL이 증가하는 문제가 있다.
[수학식 7]
1 < L7S2_max_sag to Sensor < 3
수학식 7에서 L7S2_max_sag to Sensor는 제7 렌즈(107)의 최대 Sag 값에서 이미지 센서(300)까지의 직선 거리일 수 있으며, 이를 만족할 경우, TTL을 줄여줄 수 있고, 카메라 모듈의 제작을 위한 조건을 설정할 수 있다. 또한 L7S2_max_sag to Sensor는 이미지 센서(300)과 제7 렌즈(107) 사이에 위치하는 필터(500)와 커버 글라스(400)를 배치할 수 있는 공간을 설정할 수 있다. 수학식 7의 범위가 하한치보다 작을 경우, 필터 및 이미지 센서 등의 회로 구조물을 배치할 공간의 제약이 커져 필터 및 이미지 센서 등의 회로 구조물을 광학계에 조립하는 공정이 어려워질 수 있다. 수학식 7의 범위가 상한치보다 커질 경우, 필터 및 이미지 센서 등의 회로 구조물을 광학계에 조립하는 공정이 용이하지만, TTL이 길어져 광학계의 소형화가 힘들게 된다. 즉, 수학식 7은 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 간의 최소 거리를 설정할 수 있으며, 바람직하게 2 < L7S2_max_sag to Sensor ≤ BFL를 만족할 수 있다. 또한 상기 마지막 렌즈가 센서측 면의 중심보다 이미지 센서 방향으로 더 돌출되는 지점이 없는 경우, 수학식 6의 값은 BFL(Back focal length)과 같을 수 있다. 상기 BFL은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 자세하게 2 ≤ L7S2_max_sag to Sensor < 2.6을 만족하면 제작의 편의성과 TTL 축소가 더 용이하다.
[수학식 8]
0.1 < CT1 / CT7 < 5
수학식 8를 만족할 경우, 수차 특성을 개선하며, 광학계의 축소에 대한 영향을 설정할 수 있다. 수학식 8은 바람직하게, 0.5 < CT1 / CT7 < 2.5를 만족할 수 있다. 수학식 8은 광학계의 물체측 렌즈와 센서측 렌즈에 대해 유리 재질의 렌즈와 플라스틱 렌즈로 설정하고, 이들의 중심 두께 차이를 한정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 색 수차를 개선할 수 있으며, 설정된 화각에서 양호한 광학 성능을 가지며 TTL(total track length)을 제어할 수 있다.
[수학식 8-1]
0.1 < CT1/CA_L1S1 < 1
수학식 2에서 제1 렌즈(101)의 중심 두께(CT1)과 제1 렌즈(101)의 물체측 면(S1)의 유효경(CA_L1S1)을 설정해 줄 수 있으며, 이를 만족할 경우, 유리 재질의 사출 성형된 렌즈의 강도 및 광학적 특성 저하를 방지할 수 있다. 만약, 수학식 1의 범위보다 낮은 경우, 렌즈가 파손되거나 사출 성형이 어렵고, 상기 범위보다 큰 경우 TTL이 증가하게 되고 광학계의 중량이 무거워질 수 있다. 바람직하게, 0.1 < CT1/CA_L1S1 < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 9]
0 < CT1 / CT6 < 3
수학식 9에서 CT6는 제6 렌즈(106)의 중심 두께를 의미한다. 광학계가 수학식 9를 만족할 경우, 수차 특성을 개선하며, 광학계의 축소에 대한 영향을 설정할 수 있다. 수학식 9는 바람직하게, 0 < CT1 / CT6 < 2를 만족할 수 있다. 수학식 9은 제1,6 렌즈의 중심 두께의 차이를 설정해 주어, 광학계의 색 수차를 개선할 수 있다.
[수학식 10]
1 < CT45 / CT6 < 5
수학식 10에서 CT45는 제4,5렌즈의 중심 두께이며, 예컨대 접합렌즈(145)의 중심 두께이다. 즉, CT45는 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 중심에서 제5 렌즈(105)의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리(mm)이다. 광학계가 수학식 10을 만족할 경우, 접합 렌즈와 이에 인접한 제6 렌즈(106)의 두께를 설정해 주어, 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있으며, 바람직하게 1 < CT45 / CT6 < 4 또는 2 < CT45 / CT6 ≤ 3.5를 만족할 수 있다. 상기 CT45는 제1 내지 제7 렌즈 각각의 중심 두께(CT1 - CT7)보다 클 수 있다. 여기서, CT45 > ET45의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 11]
0 < L2R1 / L4R2 < 1
수학식 11에서 L2R1은 상기 제2 렌즈(102)의 제1 면(S1)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L4R2는 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성이 개선될 수 있다.
[수학식 12]
0 < CT45 - ET45 < 2
수학식 12에서 ET45는 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 유효 영역의 끝단에서 상기 제5 렌즈(105)의 센서측 면의 유효 영역의 끝단까지의 광축 거리이다. 광학계가 수학식 12를 만족할 경우, 접합 렌즈의 중심 두께와 에지 두께를 설정해 주어, 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있으며, 바람직하게 1 ≤ CT45 / ET45 < 1.5 를 만족할 수 있다. 상기 ET45는 제1 내지 제7 렌즈 각각의 에지 두께(ET1 - ET7)보다 클 수 있다.
[수학식 13]
0 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 2
수학식 13에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 유효경(mm)를 의미하고, CA_L3S1은 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5))의 유효경을 의미한다. 수학식 13을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있으며 수차에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있으며, 바람직하게, 0.5 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 14]
0 < CA_L7S2 / CA_L4S2 < 2
수학식 14에서 CA_L4S2는 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 유효경을 의미하고, CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효경을 의미한다. 수학식 14을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광 경로를 제어할 수 있고, CRA 및 온도에 따른 성능변화에 대한 요소를 설정할 수 있다. 바람직하게, 수학식 14는 0.5 < CA_L7S2 / CA_L4S2 < 1.0를 만족할 수 있다.
[수학식 15]
0 < CA_L1S2 / CA_L2S1 < 2
수학식 15에서 CA_L1S2는 상기 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2)의 유효경을 의미하고, CA_L2S1는 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 유효경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈 군(LG1)과 제2 렌즈 군(LG2)으로 진행하는 광을 제어할 수 있고, 렌즈 민감도 감소에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있다. 수학식 15는 바람직하게, 0.5 < CA_L1S2 / CA_L2S1 < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 16]
0.5 < CA_L4S1 / CA_L5S2 < 2.5
수학식 16에서 CA_L4S1는 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 유효경을 의미하고, CA_L5S2는 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 플라스틱 렌즈(들)의 물체 측에 배치된 접합 렌즈의 크기를 설정할 수 있다. 수학식 16는 바람직하게, 1 ≤ CA_L4S1 / CA_L5S2 < 1.8를 만족할 수 있다.
[수학식 17]
0.1 < CA_L4S1 / CA_L4S2 < 2.1
수학식 17에서 CA_L4S2는 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 유효경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 17를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있으며, 접합 렌즈 내에서 물체측 제4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면 사이의 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 플라스틱 렌즈(들) 보다 물체 측에 인접하게 배치된 제4 렌즈의 유효경 크기를 설정하여, 접합 렌즈를 통해 입사되는 광을 플라스틱 렌즈로 효과적으로 가이드할 수 있다. 수학식 17는 바람직하게, 1 ≤ CA_L4S1 / CA_L4S2 < 1.5를 만족할 수 있다. 즉, 유효경 크기는 제4 렌즈부터 플라스틱 재질인 제6 렌즈까지 점차 작아지게 설계하여, 상대적으로 유효경이 상대적으로 작은 제6 렌즈까지 광을 굴절시켜 가이드할 수 있다.
[수학식 17-1] CA_L4 > CA_PL1
수학식 17-1에서 상기 CA_L4는 제4 렌즈(104)의 유효경(평균 유효경) 크기이며, CA_PL1은 두 플라스틱 렌즈가 존재할 경우, 센서보다 물체 측에 더 가까운 플라스틱 렌즈의 유효경(평균 유효경) 크기일 수 있다.
[수학식 18]
1 < CA_L5S1 / CA_L5S2 < 2
수학식 18에서 CA_L5S1는 상기 제5 렌즈(105)의 제8 면(S8) 또는 제9 면의 유효경을 의미하며, CA_L5S2는 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효경 크기를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 18를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있으며, 접합 렌즈 내에서 센서측 제5 렌즈의 물체측 면과 센서측 면 사이의 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 플라스틱 렌즈(들) 보다 물체 측에 가장 인접한 제5 렌즈의 유효경 크기를 설정할 수 있다. 수학식 18은 바람직하게, 1.1 ≤ CA_L5S1 / CA_L5S2 ≤ 1.4를 만족할 수 있다. 수학식 18를 만족할 경우, 물체측 유효경과 센서측 유효경 차이가 최대인 렌즈를 제5 렌즈로 설정할 수 있다.
[수학식 18-1]
1.7 < CA_L5S1 - CA_L5S2 < 3
수학식 18-1에서 제5 렌즈의 물체측 면(L5S1)과 센서측 면(L5S2)의 유효경 차이는 1.7 초과일 수 있으며, 다른 렌즈들의 유효경 차이(mm)보다 클 수 있으며, 광학계 내에서 최대일 수 있다. 이에 따라 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈인 제5 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이를 최대로 하여 줌으로써, 제5 렌즈를 통해 굴절된 광이 플라스틱 렌즈의 유효 영역 내로 진행할 수 있다.
[수학식 18-2] CA_L4 > CA_L5 > CA_L6
[수학식 18-3] CA_L4S1 > (Imgh*2)
[수학식 18-4] CA_L5S1 ≥ (Imgh*2)
[수학식 18-5] CA_L6S1 < (Imgh*2)
수학식 18-2 내지 18-5에서 CA_L5는 제5 렌즈(105)의 유효경(평균 유효경)이며, CA_L6는 제6 렌즈(106)의 유효경이며, Imgh는 이미지 센서(300)의 대각 길이의 1/2이다. 이에 따라 제5 렌즈(105)의 유효경, 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 유효경, 제5 렌즈(105)의 물체측 면의 유효경을 이미지 센서(300)의 영역으로 광 경로를 설정해 줄 수 있다.
실시예에서는 상기 제5 렌즈는 플라스틱 렌즈의 물체 측에 배치되고, 유리 렌즈들 중 상기 플라스틱 렌즈와 가장 인접한 렌즈이므로 상기 제5 렌즈의 물체측 면과 상기 센서측 면의 유효경 비율이 수학식 18 또는 18-1를 만족할 수 있다. 이와 다르게, 물체측에 가장 가까운 플라스틱 렌즈가 n-3 번째, n-4, 또는 n-5 번째 배치된 경우(n=6 내지 8), n-3 번째, n-4, 또는 n-5 번째의 플라스틱 렌즈의 물체측 면에 배치되면서 상기 플라스틱 렌즈와 가장 인접한 유리 렌즈의 물체측 면(GL1_S1)과 센서측 면(GL1_S2)의 유효경 비율이 1 < CA_GL1_S1/ CA_GL1_S2 < 2를 만족하거나, 1.7 < CA_GL1_S1 - CA_GL_S2 < 3의 유효경 차이(mm)를 만족할 수 있다.
수학식 18은 수학식 18-6를 더 만족할 수 있다.
[수학식 18-6] 1.1 ≤ Last_GL_CAS1 / Last_GL_CAS2 ≤ 1.4
수학식 18-6에서 Last_GL_CAS1는 광학계에서 마지막 유리 렌즈(GL)의 물체측 면의 유효경(CAS1)을 나타내며, Last_GL_CAS2는 광학계에서 마지막 유리 렌즈(GL)의 센서측 면의 유효경(CAS2)을 나타낸다.
[수학식 18-7]
2 < L3R1 / (CA_L3S1/2) < 5
수학식 18-7에서 L3R1는 제3 렌즈(103)의 물체측 제5 면(S5)의 곡률 반경이며, CA_L3S1는 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면의 유효경을 의미한다. 양면이 볼록한 제3 렌즈(103)이 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있다. 수학식 18의 하한치 값보다 작은 경우, 제5 면(S5)에 의한 수차 발생이 증가하게 되고, 상한치 값보다 큰 경우 제5 면의 수차 발생은 줄어들지만, 제6 면의 곡률 반경이 더 작아져야 하므로, 제6 면에서 수차 발생이 증가하게 되고, 제4 내지 제7 렌즈의 수차에 영향을 미치는 문제가 있다. 바람직하게, 3 < L3R1 / (CA_L3S1/2) < 4를 만족하면, 상기 제5 면(S5)에서 발생하는 수차를 줄이면서 상기 제6 면(S6)의 곡률 반경을 크게 설계할 수 있어서, 상기 제3 렌즈(103)의 제작이 용이하다. 광학계에서 발생하는 수차는 줄이고 상기 제3 렌즈(103)의 제작을 더 용이하게 하여 수율을 높일 수 있다.
[수학식 19]
0.2 < CA_GL_AVER/CA_PL_AVER < 2.2
수학식 19에서 CA_GL_AVER는 유리 렌즈들의 평균 유효경을 나타내며, CA_PL_AVER은 플라스틱 렌즈의 평균 유효경을 나타낸다. 수학식 19에서 플라스틱 렌즈보다 물체측에 배치된 유리 렌즈의 유효경 크기와 플라스틱 렌즈의 유효경 크기를 설정해 주어, 입사되는 광의 경로를 효과적을 가이드할 수 있다. 수학식 19는 바람직하게, 1.1 < CA_GL_AVER/CA_PL_AVER < 1.5를 만족할 수 있다.
여기서, nGL > nPL를 만족할 수 있다. 상기 nGL은 유리 재질의 렌즈 매수이며, nPL은 플라스틱 렌즈의 매수이다.
[수학식 20]
1.20 GL_CA1_AVER/PL_CA1_AVER 1.6
수학식 19에서 GL_CA1_AVER는 유리 재질의 렌즈들의 물체측 면들의 유효경 평균이며, 예컨대 제1 내지 제5 렌즈의 물체측 면들의 유효경 평균이다. PL_CA1_AVER는 플라스틱 재질의 렌즈들의 물체측 면들의 유효경 평균이며, 예컨대 제6 및 제7 렌즈의 물체측 면들의 유효경 평균이다. 유리 렌즈의 대비 플라스틱 렌즈의 유효경 사이즈가 상대적으로 작게 설계되므로, 수학식 20은 만족할 수 있다. 이는 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈 즉, 제5 렌즈의 센서측 면의 유효경이 작고 곡률 반경이 작게 설계하여, 상대적으로 유효경이 작은 플라스틱 렌즈의 유효 영역으로 광을 가이드할 수 있다. 이에 따라 제5 렌즈의 센서측 유효경을 제외할 경우, 수학식 20은 유리 재질의 물체측 면들의 평균이 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 유효경보다 큰 설계를 할 수 있다. 수학식 20은 바람직하게, 1.20 ≤ GL_CA1_AVER/PL_CA1_AVER ≤ 1.55를 만족할 수 있다.
[수학식 21]
CA_L6 or CA_L7 < CA_L5
수학식 21에서 CA_L6는 제6 렌즈(106)의 유효경이며, CA_L7는 제7 렌즈(107)의 유효경이고, CA_L5는 제5 렌즈의 물체측 면의 유효경을 나타낸다. 이러한 수학식 21을 만족할 경우, 광학계는 제5 렌즈(105)와 이미지 센서(300) 사이에 배치된 플라스틱 렌즈의 유효경 크기를 제5 렌즈(105)의 유효경보다 작게 설정하여, 이미지 센서(300)의 중심부 및 주변부까지 광의 가이드할 수 있고, 색 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 22]
CG4 < CG3 < CG5
수학식 22에서 CG4는 제4,5 렌즈의 중심 간격이며, CG3은 제3,4 렌즈의 중심 간격이며, CG5는 제5,6 렌즈의 중심 간격일 수 있다. 수학식 22를 만족할 경우, 제4 렌즈에서 제6 렌즈까지의 중심 간격을 설정할 수 있어, 중심 간격을 축소할 수 있고 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 22-1]
G4 < 0.01 또는 CG4 < 0.01
수학식 22-1에서 G4와 CG4는 제4 렌즈(104)와 제5 렌즈(105) 사이의 간격과 중심 간격을 설정할 수 있다. 상기 G5는 광축에서의 간격 또는/및 에지에서의 간격을 포함할 수 있다. 수학식 22-1를 만족할 경우, 제4,5렌즈는 접합 렌즈로 설정될 수 있다. 여기서, 바람직하게, CT45 = CT4 + CT5 + CG4를 만족할 수 있으며, 제4,5 렌즈의 중심 두께(CT4,CT5)와 제4,5렌즈의 중심 간격(CG4)를 설정할 수 있다.
[수학식 23]
1 < CT7 / CG6 < 3
수학식 23에서 CG6는 제6 렌즈(106)의 센서측 면과 제7 렌즈(107)의 물체측 면 사이의 중심 간격 또는 광축 거리이다. 수학식 23에서 제7 렌즈(107)의 중심 두께(CT7)와 제6,7 사이의 중심 간격을 설정해 주어, 화각의 주변부에서 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 23은 바람직하게, 1.1 < CT7/CG6 < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 24]
(CG5+CG6) < CT4 < 2(CG5+CG6)
수학식 24에서 CT4는 제4 렌즈(104)의 중심 두께이다. 제4 렌즈의 중심 두께가 제5,6 렌즈의 중심 간격(CG5)과 제6,7렌즈의 중심 간격(CG6)의 합보다 크게 배치됨으로써, 해상도 및 색 수차를 개선시켜 줄 수 있고, 중심 간격들을 축소시켜 줄 수 있다.
[수학식 25]
(CG2+CG5) < CT2 < 2(CG2+CG5)
수학식 25에서 CT2는 제2 렌즈(102)의 중심 두께이며, CG2는 제2,3렌즈 사이의 중심 간격 또는 광축 거리이다. 제2 렌즈의 중심 두께가 제2,3 렌즈의 중심 간격(CG2)와 제5,6렌즈의 중심 간격(CG5)의 합보다 크게 배치됨으로써, 색 수차를 개선시켜 줄 수 있고, 중심 간격들을 축소시켜 줄 수 있다.
[수학식 26]
1 < CT2/CT1 < 4
수학식 26에서 제2렌즈의 중심 두께(CT2)를 제1 렌즈의 중심 두께보다 두껍게 설정해 줌으로써, 수차에 영향을 주는 요소를 제어할 수 있다. 바람직하게, 수학식 26은 1.1 < CT2/CT1 < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 27]
1 < | L7R1 / CT7 | < 300
수학식 27에서 L7R1는 제7 렌즈의 제13 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 27에서 제7 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경과 제7 렌즈의 중심 두께를 설정해 주어, 제7 렌즈의 굴절력을 제어할 수 있다. 이에 따라 화각의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 바람직하게, 수학식 27는 100 < L7R1 / CT7 < 300를 만족할 수 있다.
[수학식 28]
0 < | L5R2 / L7R1 | < 10
수학식 28에서 L5R2는 제5 렌즈의 제10 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 28에서 제5 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경과 제7 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 제5,7 렌즈의 굴절력을 제어할 수 있다. 이에 따라 화각의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 바람직하게, 수학식 28은 0 < L5R2 / L7R1 < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 29]
L4R1*L5R2 > 0
수학식 29에서 L4R1은 제4 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이며, L5R2는 제5 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 29를 만족할 경우, 접합렌즈의 굴절력을 제어하여, 플라스틱 렌즈로 입사된 광 경로를 제어할 수 있다. 수학식 29는 20 < L4R1*L5R2 < 120를 만족할 수 있다.
[수학식 30]
1< L6R1 /L5R2 < 10
수학식 30에서 L6R1은 제6 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 30에서 제5 렌즈의 센서측 면과 제6 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 접합 렌즈에서 플라스틱 렌즈를 향해 광을 효과적으로 굴절시켜 줄 수 있다. 수학식 30은 바람직하게, 1< L6R1 /L5R2 < 6를 만족할 수 있다.
[수학식 30-1]
|LR|_Min < PL1_R1
여기서, |LR|_Min은 전체 렌즈들 중 최소 곡률 반경을 의미하며, PL1_R1은 물체측에 가장 가까운 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 30-1을만족할 경우, 플라스틱 렌즈는 최소 곡률 반경을 갖는 유리 렌즈의 센서측 면 보다 센서에 더 가깝게 배치되어, 플라스틱 렌즈의 입사 면으로 광을 굴절시켜 줄 수 있다.
[수학식 31]
1 < |L6R2 / L6R1| < 100
수학식 31에서 L6R1, L6R2은 제6 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 31에서 제6 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 플라스틱 렌즈는 입사된 광을 이미지 센서를 향해 효과적으로 굴절시켜 줄 수 있다. 수학식 31은 바람직하게, 0 < |L6R2 / L6R1| < 50를 만족할 수 있다. 여기서, L6R1 >0, L6R2 > 0, 및 L6R1 < L6R2 의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 31-1]
1 < |L7R1 / L7R2| < 100
수학식 31-1에서 L7R1, L7R2은 제7 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 31-1에서 제7 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 플라스틱 렌즈를 통해 이미지 센서로 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 수학식 31-1은 바람직하게, 0 < |L7R1 / L7R2| < 50를 만족할 수 있다. 여기서, L7R1 >0, L6R1 > 0, 및 L7R2 < L7R1 의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 32]
0 < CT_Max / CG_Max < 5
수학식 32에서 렌즈들 중 최대 중심 두께(CT_Max)와 인접한 렌즈들 사이의 최대 간격(CT_Max)를 설정해 줄 수 있다. 수학식 32를 만족할 경우, 광학계는 설정된 화각에서 초점거리에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 1 < CT_Max / CG_Max < 3를 만족할 수 있다.
[수학식 33]
1 < ΣCT / ΣCG < 5
수학식 33에서 ΣCT는 렌즈들의 중심 두께의 합이며, ΣCG는 인접한 렌즈들 사이의 간격들의 합이다. 수학식 33을 만족할 경우, 광학계는 설정된 화각에서 초점거리에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 2 < ΣCT / ΣCG < 4.5를 만족할 수 있다.
[수학식 34]
10 < ΣIndex <30
ΣIndex는 복수의 렌즈 각각의 d-line에서의 굴절률들의 합을 의미한다. 수학식 34를 만족할 경우, 플라스틱 렌즈와 유리 재질의 렌즈가 혼합된 광학계(1000)에서 TTL을 제어할 수 있고, 향상된 해상력을 가질 수 있다. 또한 유리 재질의 렌즈 매수가 플라스틱 재질의 렌즈 매수보다 많은 경우, 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 유리 재질의 렌즈 매수가 많을 경우, TTL과 굴절률의 합을 설정할 수 있다. 수학식 34는 바람직하게, 10 < ΣIndex < 20를 만족할 수 있다.
[수학식 35]
10 < ΣAbb / ΣIndex < 50
ΣAbb는 상기 복수의 렌즈 각각의 아베수(Abbe’s number)의 합을 의미한다. 수학식 35을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 수학식 35를 렌즈들의 아베스 합과 굴절률의 합을 설정해 주어, 광학 특성을 제어할 수 있으며, 바람직하게 10 < ΣAbb / ΣIndex <40를 만족할 수 있다.
[수학식 36]
Distortion < 2
왜곡(Distortion)는 이미지 센서(300)에 의해 검출된 광학 특성을 기초로 중심(0.0F)에서 대각 방향의 끝단(1.0F)까지의 영역에서 왜곡의 최대 값 또는 최대치의 절대 값을 의미한다. 광학계(1000)가 수학식 36을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 특성을 개선할 수 있으며, 영상 처리를 위한 조건을 설정할 수 있다. 바람직하게, Distortion ≤ 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 37]
0 < ΣCT / ΣET < 2
ΣCT는 렌즈들의 중심 두께의 합이며, ΣET는 렌즈들의 유효 영역의 끝단 즉, 에지 두께들의 합이다. 수학식 37을 만족할 경우, 광학계는 설정된 화각에서 초점거리에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 수학식 37은 바람직하게, 0.5 < ΣCT / ΣET < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 38]
0.5 < CA_L2S1 / CA_min < 2
CA_L2S1는 제2 렌즈의 물체측 제3 면(S3)의 유효경이며, CA_Min은 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들 중 최소 유효경을 나타낸다. 수학식 38을 만족할 경우, 광학계는 입사광 제어, 광학 성능 유지하며 보다 슬림한 모듈을 제공할 수 있다. 수학식 38은 바람직하게, 1 < CA_L2S1 / CA_min < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 39]
1 < CA_max / CA_min < 5
CA_max는 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들 중 최대 유효경을 나타낸다. 수학식 39를 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 39는 바람직하게, 1 < CA_max / CA_min < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 40]
1 < CA_max / CA_Aver < 3
CA_Aver는 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들의 유효경의 평균을 나타낸다. 수학식 40을 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 40은 바람직하게, 1 < CA_max / CA_Aver < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 41]
0.5 < CA_min / CA_Aver < 2
수학식 41를 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 41은 바람직하게, 0.5 < CA_min / CA_Aver < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 42]
1 < CA_max / (2*ImgH) < 3
수학식 42는 최대 유효경(CA_Max)과 이미지 센서의 길이(2*Imgh)로 설정할 수 있으며, 이를 만족할 경우, 광학계는 양호한 광학 성능을 유지할 수 있으며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 42는 바람직하게, 1 < CA_max / (2*ImgH) < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 43]
1 < TD / CA_max < 4
TD는 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 수학식 43을 만족할 경우, 렌즈들의 전체 광축 거리와 최대 유효경을 설정할 수 있어, 양호한 광학 성능을 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 43은 바람직하게, 1.5 < TD / CA_max < 3를 만족할 수 있다.
[수학식 43-1]
TD > SD
상기 SD는 조리개의 위치에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 거리이다.
[수학식 44]
1 < F / CA_L6S1 < 10
수학식 44에서 F는 광학계의 유효 초점 거리를 나타내며, 10mm 이상 예컨대, 10mm 내지 20mm 범위일 수 있다. 수학식 44에서 유효 초점 거리와 플라스틱 렌즈의 물체측 면의 유효경 사이의 관계를 설정해 주어, 광학계 축소, 예컨대 TTL에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 44는 바람직하게, 1 < F / CA_L6S1 < 5를 만족할 수 있다.
[수학식 45]
0 < F / |L1R1| < 1
수학식 45에서 광학계의 유효 초점 거리와 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 입사 광과 TTL에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 45는 바람직하게, 0.2 ≤ F / |L1R1| ≤ 0.85를 만족할 수 있다.
[수학식 46]
Max_th/Min_th < 3
수학식 46에서 Max_th 는 렌즈의 가장 두꺼운 영역의 두께이고, Min_th 은 렌즈의 가장 얇은 영역의 두께이다. Max_th/Min_th는 각 렌즈의 가장 두꺼운 두께(Max_th)와 가장 얇은 두께(Min_th)의 비율이다. 렌즈의 가장 두꺼운 두께인 Max_th은 렌즈의 중심 두께(CT)일 수 있고, 렌즈의 가장 얇은 두께인 Min_th은 렌즈의 에지 두께(ET)일 수 있다. 이와 다르게, 렌즈의 가장 두꺼운 두께인 Max_th은 렌즈의 에지 두께(ET)이고, 렌즈의 가장 얇은 두께인 Min_th은 렌즈의 중심 두께(CT)일 수 있다. 에지 두께(ET)는 유효경 끝단에서 두께를 의미한다. 수학식 46를 만족할 경우, 광학계는 유효 초점 거리에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 46는 바람직하게, 1 < Max_th/Min_th ≤ 2.6를 만족할 수 있다.
여기서, 플라스틱 렌즈들의 최대 두께와 최소 두께의 비율은 하기 조건을 만족할 수 있다. Max_PL_th은 플라스틱 렌즈의 가장 두꺼운 영역의 두께 값이고, Min_PL_th은 플라스틱 렌즈의 가장 얇은 영역의 두께 값이다. Max_PL_th은 플라스틱 렌즈의 중심 두께(CT)일 수 있고, Min_PL_th은 플라스틱 렌즈의 에지 두께(ET)일 수 있다. 에지 두께(ET)는 유효경 끝단에서 두께를 의미한다. 이와 다르게, Max_PL_th은 플라스틱 렌즈의 에지 두께(ET)일 수 있고, Min_PL_th은 플라스틱 렌즈의 중심 두께(CT)일 수 있다. 에지 두께(ET)는 유효경 끝단에서 두께를 의미한다.
조건1: 1.0 < Max_PL_th/Min_Pl_th < 2.5
상기 조건1의 범위 하한치보다 작은 경우, 플라스틱 렌즈의 제작이 어렵다. 즉, 고온의 수지를 주입하여 저온에서 경화시켜 제작하는 데, 두께 차이가 크면, 렌즈가 저온에서 식으면서 수축이 균일하지 않게 되어 표면의 불량률이 높을 수 있다. 또한 조건1,2의 범위 보다 큰 경우, -40도에서 105도까지 온도가 바뀌면서 플라스틱 렌즈가 수축, 팽창하는 데, 이 과정에서 렌즈 형상의 변화율이 크게 나타나고, 이로 인해 광학계 성능이 저하될 수 있다.
바람직하게, 1.0 < Max_PL_th/Min_Pl_th < 1.8 또는 1.0 < Max_PL_th/Min_Pl_th< 1.5의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 46-1]
3 < MAX(EG/CG) < 9
수학식 46-1에서 MAX(EG/CG)는 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격(CG)와 에지 두께(EG)의 비율이 최대인 값을 설정해 줄 수 있다. 수학식 46-1을 만족할 경우, 광학계는 유효 초점 거리에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 46-1는 바람직하게, 5 < MAX(EG/CG) ≤ 8를 만족할 수 있다.
[수학식 46-2]
1 < MIN(EG/CG) < 1.5
수학식 46-2에서 MIN(EG/CG)는 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격(CG)와 에지 두께(EG)의 비율이 최소인 값을 설정해 줄 수 있다. 수학식 46-2을 만족할 경우, 광학계는 유효 초점 거리에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 46-2는 바람직하게, 1 < MIN(EG/CG) ≤ 1.1를 만족할 수 있다.
[수학식 47]
0 < EPD / |L1R1| < 1
EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미하고, L1R1는 상기 제1 렌즈의 제1 면(S1)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 47를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사광을 제어할 수 있다. 수학식 47은 바람직하게, 0 < EPD / |L1R1| ≤ 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 48]
-5 < F1 / F3 < 0
F1은 제1 렌즈의 초점 거리이며, F3은 제3 렌즈의 초점 거리이다. 수학식 48을 만족할 경우, 제1,3 렌즈의 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, TTL 및 유효초점거리(EFL)에 영향을 줄 수 있다.
[수학식 48-1] ｜F5｜< F4
[수학식 48-2] ｜F5｜< F6
[수학식 48-3] ｜F5｜< ｜F7｜
수학식 48-1 내지 48-3에서 F5는 제5 렌즈의 초점 거리이며, F4는 제4 렌즈의 초점 거리이며, F6는 제6 렌즈의 초점 거리이며, F7는 제7 렌즈의 초점 거리이다. 이에 따라 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 제5 렌즈의 초점 거리의 절대 값은 제4 렌즈의 초점 거리보다 작고 제6,7 렌즈의 초점 거리보다 작을 수 있다. 이에 따라 마지막 유리 렌즈의 굴절력을 제어하여 플라스틱 렌즈로 효과적으로 가이드할 수 있다.
여기서, F1은 -54mm 이하 예컨대, -54mm 내지 -81mm 범위이다. F2는 41mm 이상 예컨대, 41mm 내지 61mm 범위이다. F3은 17mm 이상 예컨대, 17mm 내지 61mm 범위이다. F4는 12mm 이상 예컨대, 12mm 내지 18mm 범위이다. F5는 -6mm 이하 예컨대, -6mm 내지 -10mm 범위이다. F6는 31mm 이상 예컨대, 31mm 내지 47mm 범위이다. F7는 -33mm 이하 예컨대, -33mm 내지 -49mm 범위이다. 상기 제3, 5, 6, 7 렌즈들의 초점 거리의 합은 9mm 이상 예컨대, 9mm 내지 14mm 범위로 설정될 수 있다. 상기 제3, 5, 6, 7 렌즈들의 각 초점 거리의 밸런스는 온도 변화에 의하는 핀트 위치의 차이를 억제할 수 있다. 이에 따라 촬상 렌즈들의 광학 특성이 온도 변화에 의해 저하되는 것을 억제할 수 있다.
조리개는 제2 렌즈(102)의 물측면에 배치된다. 조리개보다 센서측면에 배치되어 조리개와 가장 인접하게 배치되는 렌즈의 초점거리는 0보다 크다. 본 발명의 실시예에서 상기 제2 렌즈(102)의 초점거리인 F2가 0보다 크게 설계되어야 한다. 이 경우, 상기 제2 렌즈(102)가 빛을 모아주어 상기 제2 렌즈(102)보다 더 센서와 가깝게 배치되는 렌즈들인 제 3 렌즈 내지 제7 렌즈의 유효경이 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한 TTL이 길어지는 것을 방지할 수 있어 광학계의 소형화가 가능하다.
조리개 보다 센서측에 배치된 렌즈 즉, 조리개보다 센서와 더 가깝도록 배치된 렌즈의 합성초점거리는 0보다 크게 설계된다. 발명의 실시예에서 제 3렌즈 내지 제 7 렌즈의 합성초점거리는 0보다 크게 설계된다. 이 경우, 수평 화각(FOV_H) 25도 내지 35도에서 TTL을 줄여서 광학계를 소형화 할 수 있다.
[수학식 49]
Po4 * Po5 < 0
Po4는 제4 렌즈의 굴절력 값이며, Po5는 제5 렌즈의 굴절력 값이다. 즉, 제4,5렌즈의 굴절력은 서로 반대되는 굴절력을 갖고 있어, 수차를 개선할 수 있으며, 플라스틱 렌즈로 광을 효과적으로 가이드할 수 있다. Po4 * Po5 값이 0보다 클 경우, 접합렌즈로서 색수차 개선의 효과가 크게 나타나지 않는다.
[수학식 49-1] Po1(Po4 * Po5) > 0
[수학식 49-2] F45 > 0
[수학식 49-3] F4*F5 < 0
Po1는 제1 렌즈의 굴절력 값이며, F45는 제4,5 렌즈의 복합 초점 거리이며, F4는 제4 렌즈의 초점 거리이며, F5는 제5 렌즈의 초점 거리이다. 수학식 49-1 내지 49-3를 만족할 경우, 접합렌즈인 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈로 상기 광학계의 수차를 개선하는데 용이하고, 입사된 광들을 플라스틱 렌즈로 효과적으로 가이드할 수 있다.
[수학식 50]
15 < v4-v5 < 50
수학식 50에서 v4는 제4 렌즈의 아베수이며, v5는 제5 렌즈의 아베수이다. 수학식 50를 만족할 경우, 접합 렌즈를 이루는 적어도 두 렌즈의 아베수 차이를 일정 값 이상으로 유지할 수 있으며, 색수차를 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 50은 바람직하게, 20 ≤ v4-v5 ≤ 40를 만족할 수 있다. 접합 렌즈가 수학식 50의 하한치의 미만인 경우, 광학계의 수차 특성을 개선하는 데 미미할 수 있다. 이에 따라 접합 렌즈 내의 물체측 렌즈와 센서측 렌즈의 아베수 차이는 20 이상 40이하일 경우, 수차 특성을 향상시켜 줄 수 있다.
[수학식 51]
0 < |F1| / F < 10
수학식 51은 제1 렌즈의 초점 거리(F1)과 유효 초점거리(F)의 관계를 설정해 주어, 광학계의 TTL를 설정할 수 있다. 수학식 51은 바람직하게, 1 < |F1| / F < 5를 만족할 수 있다.
[수학식 52]
0 < | F5/F6 | < 1
수학식 52에서 제5,6 렌즈의 초점 거리(F5,F6)의 관계를 설정해 주어, 마지막 유리 렌즈와 이에 인접한 첫 번째 플라스틱 렌즈의 굴절력 및 광 경로를 조절할 수 있고, 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 52는 바람직하게, 0 < | F5/ F6 | < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 53]
0 < | F5/F7 | < 1
수학식 53에서 제5,7렌즈의 초점 거리(F5,F7)의 관계를 설정해 주어, 마지막 유리 렌즈와 마지막 플라스틱 렌즈의 굴절력 및 광 경로를 조절할 수 있고, 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 53은 바람직하게, 0 < | F5/F7 | < 0.6를 만족할 수 있다.
[수학식 54]
0 < | F6 / F1 | < 1.2
수학식 54에서 제1,6렌즈의 초점 거리(F1,F6)의 관계를 설정해 주어, 첫 번째 유리 렌즈와 첫 번째 플라스틱 렌즈의 굴절력 및 광 경로를 조절할 수 있고, TTL의 영향을 조절하며 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 54은 바람직하게, 0.5 < | F6/F1 | < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 55]
0 < | F27| / F < 2
수학식 55에서 제2 내지 제7렌즈의 복합 초점 거리(F27)과 유효 초점 거리(F)의 관계를 설정해 주어, 제2 내지 제7 렌즈의 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 수학식 55는 바람직하게, 0.5 < | F27/F | < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 56]
0 < | F27 < F6 | < 1
수학식 56에서 제2 내지 제7렌즈의 복합 초점 거리(F27)과 제6 렌즈의 초점 거리(F6)의 관계를 설정해 주어, 제2 내지 제7 렌즈의 복합 굴절력과 플라스틱 렌즈의 굴절력을 조절하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 수학식 56은 바람직하게, 0 < | F27<F6 | < 0.8를 만족할 수 있다.
[수학식 57]
0 < | F27 < F7 | < 1
수학식 57에서 제2 내지 제7렌즈의 복합 초점 거리(F27)과 제7 렌즈의 초점 거리(F7)의 관계를 설정해 주어, 제2 내지 제7 렌즈의 굴절력과 마지막 플라스틱 렌즈의 굴절력을 조절하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 수학식 57는 바람직하게, 0 < | F27<F7 | < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 58]
0 < F6 / F < 5
수학식 58에서 제6렌즈의 초점 거리(F6)과 유효 초점 거리(F)의 관계를 설정해 주어, 첫 번째 플라스틱 렌즈와 전체 초점 거리의 굴절력을 조절하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 수학식 58은 바람직하게, 1 < F6 / F < 4를 만족할 수 있다.
[수학식 59]
F_LG1/F_LG2 < 0
수학식 59에서 제1 렌즈 군(LG1)의 초점 거리(F_LG1)과 제2 렌즈 군(F_LG2)의 초점 거리의 관계를 설정해 줄 수 있다. 제1 렌즈 군의 초점 거리는 음의 값을 갖고, 제2 렌즈 군의 초점 거리는 양의 값을 가질 수 있다. 수학식 59를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 및 왜곡 수차 등의 수차 특성을 개선할 수 있다. 수학식 59는 바람직하게, 2 < | F_LG1/F_LG2 | < 7를 만족할 수 있다.
[수학식 60]
1 < nGL /nPL < 4
수학식 60에서 nGL은 유리 재질의 렌즈 매수이고, nPL은 플라스틱 렌즈 매수를 나타낸다. 수학식 60에서 플라스틱 재질의 렌즈 매수를 유리 렌즈의 매수에 비해 1배 초과되도록 배치함으로써, 광학계의 두께를 감소시켜 줄 수 있고 비구면을 통해 보다 다양한 굴절력을 제공할 수 있다. 수학식 60은 바람직하게, 1 < nGL /nPL < 3를 만족할 수 있다.
[수학식 61]
CA_L2 ≤ CA_L4 < CA_L3
수학식 61에서 제2,3,4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 평균 유효경(CA_L2, CA_L3, CA_L4)들의 크기 관계를 설정할 수 있다. 수학식 61를 만족할 경우, 제1,2렌즈 군을 설정할 수 있으며, 제2 렌즈 군(LG2)의 첫 번째 렌즈를 통해 수차를 개선시켜 줄 수 있다. 상기 CA_L3는 광학계에서 최대 유효경을 가질 수 있다.
[수학식 62]
0 < ΣPL_CT / ΣGL_CT < 1
수학식 62에서 ΣPL_CT는 플라스틱 렌즈(들)의 중심 두께 합이며, ΣGL_CT는 유리 렌즈들의 중심 두께의 합이다. 수학식 62를 만족할 경우, TTL 대비 플라스틱 렌즈의 두께와 유리 렌즈의 두께 관계를 설정해 주어 전체 TTL를 제어할 수 있다. 수학식 62는 바람직하게, 0 < ΣPL_CT / ΣGL_CT < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 63]
0 < ΣPL_Index / ΣGL_Index < 1
수학식 63에서 ΣPL_Index는 플라스틱 렌즈(들)의 d-line에서 굴절률 두께 합이며, ΣGL_Index는 유리 렌즈들의 d-line에서의 굴절률의 합이다. 수학식 63을 만족할 경우, 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈의 굴절률 관계를 설정해 주어 전체 해상력을 제어할 수 있다. 수학식 63는 바람직하게, 0 < ΣPL_Index / ΣGL_Index < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 64]
10 < TTL < 40
TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 중심에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 64에서 TTL을 10 초과 또는 20 초과되도록 하여, 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 64는 바람직하게, 22 < TTL ≤ 38를 만족하거나 TD < TTL의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 65]
2 < ImgH
수학식 65는 이미지 센서(300)의 대각 크기(2*ImgH)를 설정할 수 있으며, 차량용 센서 사이즈를 갖는 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 65는 바람직하게, 4 ≤ ImgH를 만족할 수 있다.
[수학식 66]
2 < BFL < 3.5
수학식 66에서 BFL(Back focal length)은 2 mm 초과 및 3.5미만으로 설정하여, 필터(500) 및 커버 글라스(400)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 66는 바람직하게, 2.5≤ BFL ≤3를 만족할 수 있다. 상기 BFL이 수학식 68의 범위 미만인 경우 이미지 센서로 진행되는 일부 광이 이미지 센서로 전달되지 못하여 해상도 저하의 원이 될 수 있다. 상기 BFL이 수학식 68의 범위를 초과하는 경우 잡광이 유입되어 광학계의 수차 특성이 저하될 수 있다.
[수학식 67]
1 < BFL/CG5 < 2
수학식 67에서 BFL(Back focal length)은 렌즈들의 간격 예컨대, 제5,6 렌즈 사이의 중심 간격(CG5)보다 크게 설정하여, 필터(500) 및 커버 글라스(400)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 67은 1.5 ≤ BFL / CG5 ≤ 2를 만족할 수 있다.
[수학식 68]
CG2, CG3, CG5, CG6 < BFL
수학식 68에서 BFL(Back focal length)은 렌즈들의 간격 예컨대, 제2,3렌즈 사이의 중심 간격(CG2), 제3,4렌즈의 중심 간격(CG3), 제5,6 렌즈 사이의 중심 간격(CG5), 제6,7 렌즈 사이의 중심 간격(CG6)보다 크게 설정하여, 필터(500) 및 커버 글라스(400)의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한 마지막 렌즈인 제7 렌즈는 입사된 광을 이미지 센서의 유효 영역으로 분산시켜 줄 수 있으나, 상기 BFL이 수학식 68을 만족하지 않을 경우, 분사된 광의 일부가 이미지 센서의 유효 영역으로 전달되지 못할 수 있고, 이에 따라 해상도를 저하시킬 수 있다. 여기서, 상기 CG3는 접합 렌즈 보다 물체측에 배치된 렌즈와 접합 렌즈 사이의 광축 거리일 수 있으며, BFL 보다 작을 수 있다.
[수학식 69]
3 < F < 40
수학식 69는 전체 초점 거리(F)를 차량용 광학계에 맞게 설정할 수 있다. 수학식 69는 5 < F < 30를 만족할 수 있다.
[수학식 70]
FOV < 45
수학식 70에서 FOV(Field of view)는 상기 광학계(1000)의 화각(Degree)을 의미하며, 45도 미만의 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 상기 FOV는 바람직하게, 20 ≤ FOV ≤ 40를 만족할 수 있다.
[수학식 71]
1 < TTL / CA_max < 5
수학식 71에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 제1 면(S1)의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 71는 광학계의 전체 광축 길이와 최대 유효 경의 관계를 설정하여, 개선된 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 71는 바람직하게, 1.5 < TTL / CA_max ≤ 4를 만족할 수 있다.
[수학식 72]
2 < TTL / ImgH < 10
수학식 72는 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 72를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)의 적용을 위한 TTL을 가질 수 있어, 보다 개선된 화질을 제공할 수 있다. 수학식 72는 바람직하게, 4 < TTL / ImgH < 8.4를 만족할 수 있다.
[수학식 73]
0.1 < BFL / ImgH < 1
수학식 73은 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 73을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)의 크기를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 설정할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다. 수학식 73은 바람직하게, 0.3 < BFL / ImgH < 0.8를 만족할 수 있다.
[수학식 74]
5 < TTL / BFL < 20
수학식 74는 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 확보할 수 있다. 수학식 74는 바람직하게, 8 < TTL / BFL < 16를 만족할 수 있다.
[수학식 75]
1 < TTL/F < 3
수학식 75는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F)와 전체 광축 길이(TTL)를 설정할 수 있다. 이에 따라 운전자 지원시스템용 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 75는 바람직하게, 1.5 ≤ TTL / F ≤ 2.8 또는 1.8 ≤ TTL / F ≤ 2.5를 만족할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 75을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 TTL 범위에서 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 저온에서 고온으로 온도가 변화함에도 적절한 초점 거리를 유지하며 결상이 될 수 있는 광학계를 제공한다. 수학식 75의 하한치 미만인 경우, 렌즈들의 굴절력을 증가시켜 할 필요가 있어, 구면수차 또는 왜곡 수차의 보정이 어려워지며, 수학식 75의 상한치 초과인 경우, 렌즈들이 유효경이나 TTL이 길어지게 되어, 촬상 렌즈계가 대형화되는 문제가 발생될 수 있다.
[수학식 76]
3 < F / BFL < 10
수학식 76은 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F), 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 76을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 차량용 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 76은 바람직하게, 3 < F / BFL < 8를 만족할 수 있다.
[수학식 77]
1 < F / ImgH < 5
수학식 77은 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 차량용 이미지 센서(300)의 크기에서 향상된 수차 특성을 가질 수 있다. 수학식 77은 바람직하게, 2 < F / ImgH < 4.1를 만족할 수 있다.
[수학식 78]
1 < F / EPD < 5
수학식 78은 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F,mm)와 입사동 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 밝기를 제어할 수 있다. 수학식 78은 바람직하게, 1 < F / EPD < 3를 설정할 수 있다.
[수학식 79]
0 < BFL/TD < 0.3
수학식 79는 상기 광학계(1000)의 렌즈들의 광축 거리(TD)와 후방 초점 거리(BFL)의 관계를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 해상력을 유지하며 전체 크기를 제어할 수 있다. 수학식 79는 바람직하게, 0 < BFL/TD < 0.2를 만족할 수 있다. BFL/TD의 조건 값이 0.2 이상이 될 경우, TD 대비 BFL이 크게 설계되므로 전체 광학계의 크기가 커지게 되고 이로 인해 광학계의 소형화가 어렵고, 상기 제7 렌즈와 상기 이미지센서 사이의 거리가 길어지며, 이로 인해 상기 제7 렌즈와 상기 이미지센서 사이를 통해 불필요한 광량이 증가될 수 있고 이로 인해 수차 특성이 저하되는 등 해상력이 낮아지는 문제가 있다.
[수학식 80]
0 < EPD/Imgh/FOV < 0.2
수학식 80은 입사동 크기(EPD), 이미지 센서의 최대 대각선 길이의 1/2의 길이(Imgh), 및 화각의 관계를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 크기 및 밝기를 제어할 수 있다. 수학식 80은 바람직하게, 0 < EPD/Imgh/FOV < 0.1를 만족할 수 있다.
[수학식 81]
5 < FOV / F# < 40
수학식 81은 광학계의 화각과 F 넘버의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 81은 바람직하게, 10 < FOV / F# < 30를 만족할 수 있다. 여기서, F#는 1.6 이하로 제공하여, 밝은 화상을 제공할 수 있다.
[수학식 82]
1 < ΣGL_CT / F# < 20
수학식 82는 광학계의 유리 렌즈들의 중심 두께의 합(ΣGL_CT)과 F 넘버(F#)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 82는 바람직하게, 1 < ΣGL_CT / F# < 10를 만족할 수 있다.
[수학식 83]
1 < ΣPL_CT / F# < 20
수학식 83은 광학계의 플라스틱 렌즈들의 중심 두께의 합(ΣPL_CT)과 F 넘버(F#)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 83는 바람직하게, 1 < ΣPL_CT / F# < 10를 만족할 수 있다.
[수학식 84]
1 < ΣGL_Index / F# < 20
수학식 84는 광학계의 유리 렌즈들의 굴절률 합(ΣGL_Index)과 F 넘버(F#)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 84는 바람직하게, 1 < ΣGL_Index / F# < 10를 만족할 수 있다.
[수학식 85]
1 < ΣPL_Index / F# < 10
수학식 85는 광학계의 플라스틱 렌즈들의 굴절률 합(ΣPL_Index)과 F 넘버(F#)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 85는 바람직하게, 1 < ΣPL_Index / F# < 5를 만족할 수 있다.
[수학식 86]
0 < |L1S1_sag_max| < 1
수학식 86에서 L1S1_sag_max는 제1 렌즈의 물체측 제1면(S1)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 86을 만족할 경우, 제1 면(S1)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 86은 바람직하게, 0.5 < |L1S1_sag_max| < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 87]
0 < |L1S2_sag_max| < 1
수학식 87에서 L1S2_sag_max는 제1 렌즈의 물체측 제2면(S2)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 87을 만족할 경우, 제2 면(S2)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 87은 바람직하게, 0 < |L1S2_sag_max| < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 88]
0 < |L2S2_sag_max| < 2
수학식 88에서 L2S2_sag_max는 제2 렌즈의 물체측 제4 면(S4)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 86을 만족할 경우, 제4 면(S4)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 88은 바람직하게, 0.8 < |L2S2_sag_max| < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 89]
0 < |L3S1_sag_max| < 2
수학식 89에서 L3S1_sag_max는 제3 렌즈의 물체측 제5 면(S5)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 89을 만족할 경우, 제5 면(S5)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 89은 바람직하게, 0.6 < |L3S1_sag_max| < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 90]
1 < |L4S1_sag_max| < 3
수학식 90에서 L4S1_sag_max는 제4 렌즈의 물체측 제7 면(S7)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 90을 만족할 경우, 제7 면(S7)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 88은 바람직하게, 1.5 < |L4S1_sag_max| < 2.0를 만족할 수 있다.
[수학식 91]
1 < |L5S2_sag_max| < 3
수학식 91에서 L5S2_sag_max는 제5 렌즈의 물체측 제10 면(S10)의 중심에 직교하는 직선에서의 최대로 이격된 렌즈 면과의 거리를 나타낸다. 수학식 91을 만족할 경우, 제10 면(S10)의 곡률과 중심에 직교하는 직선에 대한 최대 이격 지점을 설정할 수 있다. 수학식 91은 바람직하게, 1.2 < |L5S2_sag_max| < 2.0를 만족할 수 있다.
[수학식 92]
1 < CG6 / G6_min < 5
수학식 92에서 CG6는 제6,7 렌즈 사이의 중심 간격이며, G6_Min은 제6,7 렌즈 사이의 최소 간격이다. 이에 따라 플라스틱 재질인 두 렌즈 사이의 간격을 설정할 수 있다. 바람직하게, 1 < CG6 / G6_min < 3을 만족할 수 있다.
[수학식 93]
0.05<|Sag_i / (CA_i/2)| < 0.2 (i=S1,S2,S3,S4)
수학식 92는 제1,2렌즈의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4)의 Sag 값과 유효경(CA)의 관계를 설정해 줄 수 있으며, 이를 만족할 경우 렌즈들의 굴절력을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 수학식 92는 n1 > 1.7의 조건을 더 만족할 경우, 제1,2렌즈를 유효경 내에서 곡률 반경을 급격하게 설계하지 않아도 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈가 충분한 파워를 가지고 빛을 모아주는 것이 가능하다.
[수학식 94]
수학식 93에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 상기 Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 상기 c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E,F는 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 50 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 수학식 1 내지 50 중 적어도 하나 또는 둘 이상은 수학식 51 내지 93 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 50 중 적어도 하나 또는/및 수학식 51 내지 92 중 적어도 하나를 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며, 수차 및 왜곡 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
표 2는 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length)(mm), BFL(Back focal length), 유효초점 거리(F)(mm), ImgH(mm), 유효경(CA)(mm), 두께(mm), TTL(mm), 제1 면(S1)에서 제14 면(S14)까지의 광축 거리인 TD(mm), 상기 제1 내지 제7 렌즈들 각각의 초점 거리(F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7)(mm), 굴절률 합, 아베수 합, 두께 합(mm), 인접한 렌즈들 사이의 간격 합, 유효경 특성, 유리 렌즈의 굴절률 합, 플라스틱 재질의 굴절률 합, 화각(FOV)(Degree), 에지 두께(ET), 제1,2 렌즈 군의 초점 거리, F 넘버 등에 대한 것이다.
| 항목 | 값 | 항목 | 값 |
| F | 15.000 | ET1 | 3.964 |
| F1 | -67.709 | ET2 | 4.198 |
| F2 | 51.301 | ET3 | 3.258 |
| F3 | 21.324 | ET4 | 2.503 |
| F4 | 15.151 | ET5 | 4.513 |
| F5 | -7.841 | ET6 | 2.078 |
| F6 | 39.604 | ET7 | 2.299 |
| F7 | -41.255 | F-number | 1.600 |
| F_LG1 | -53.004 | FOV | 34.168 |
| F_LG2 | 11.510 | EPD | 9.375 |
| ∑Index | 11.739 | BFL | 2.500 |
| ∑Abbe | 340.322 | TD | 32.375 |
| ∑CT | 25.040 | ImgH | 4.630 |
| ∑CG | 7.335 | SD | 21.701 |
| CA_max | 13.340 | TTL | 34.875 |
| CA_min | 8.205 | ∑GL_Index | 8.538 |
| CA_Aver | 10.935 | ∑PL_Index | 3.201 |
| CT_max | 4.997 | 이미지 센서 | 3840*2160 |
| CT_min | 2.000 | CT_Aver | 3.577 |
표 3은 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 50에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 3을 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 50 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 50을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
| 수학식 | 값 | |
| 1 | 1 < CT6 / CT7 < 3 | 1.361 |
| 2 | 0.5 < CT1 / ET1 < 1 | 0.873 |
| 3 | Po1 < 0 | -0.015 |
| 4 | 1.7 < n1 <2.2 | 1.856 |
| 5 | 20 <FOV_H < 40 | 29.800 |
| 6 | L1R1 < 0 | -22.967 |
| 7 | 1 < L7S2_max_sag to Sensor < 3 | 2.454 |
| 8 | 0.1 < CT1 / CT7 < 5 | 1.731 |
| 9 | 0 < CT1 / CT6 < 3 | 1.271 |
| 10 | 1 < CT45 / CT6 < 5 | 2.606 |
| 11 | 0 < L2R1 / L4R2 < 1 | 0.800 |
| 12 | 0 < (CT45 - ET45) < 2 | 1.011 |
| 13 | 0 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 2 | 0.947 |
| 14 | 0 < CA_L7S2 / CA_L4S2 < 2 | 0.817 |
| 15 | 0 < CA_L1S2 / CA_L2S1 < 2 | 1.049 |
| 16 | 0.5 < CA_L4S1 / CA_L5S2 < 2.5 | 1.455 |
| 17 | 0.1 < CA_L4S1 / CA_L4S2 < 2.1 | 1.127 |
| 18 | 1 < CA_L5S1 / CA_L5S2 < 2 | 1.291 |
| 19 | 0.2 < CA_GL_AVER/CA_PL_AVER < 2.2 | 1.370 |
| 20 | 1.20 < GL_CA1_AVER/PL_CA1_AVER < 1.60 | 1.441 |
| 21 | CA_L6 or CA_L7 < CA_L5 | 만족 |
| 22 | CG4 < CG3 < CG5 | 만족 |
| 23 | 1 < CT7 / CG6 < 3 | 1.386 |
| 24 | (CG5+CG6) < CT4 < 2(CG5+CG6) | 만족 |
| 25 | (CG2+CG5) < CT2 < 2(CG2+CG5) | 만족 |
| 26 | 1 < CT2/CT1 < 4 | 1.376 |
| 27 | 1 < | L7R1 / CT7 | < 300 | 202.809 |
| 28 | 0 < | L5R2 / L7R1 | < 10 | 0.017 |
| 29 | L4R1*L5R2 > 0 | 92.504 |
| 30 | 1< L6R1 /L5R2 < 10 | 2.718 |
| 31 | 1 < | L6R2 / L6R1 | < 100 | 8.490 |
| 32 | 0 < CT_Max / CG_Max < 5 | 2.039 |
| 33 | 1 < ΣCT / ΣCG < 5 | 3.414 |
| 34 | 10 < ΣIndex <30 | 11.739 |
| 35 | 10 < ΣAbb / ΣIndex <50 | 28.991 |
| 36 | Distortion < 2 | 0.478 |
| 37 | 0 < ΣCT / ΣET < 2 | 1.098 |
| 38 | 0.5 < CA_L2S1 / CA_min < 2 | 1.425 |
| 39 | 1 < CA_max / CA_min < 5 | 1.626 |
| 40 | 1 < CA_max / CA_Aver < 3 | 1.220 |
| 41 | 0.5 < CA_min / CA_Aver < 2 | 0.750 |
| 42 | 1 < CA_max / (2*ImgH) < 3 | 1.441 |
| 43 | 1 < TD / CA_max < 4 | 2.427 |
| 44 | 1 < F / CA_L6S1 < 10 | 1.695 |
| 45 | 0 < F / |L1R1 | < 1 | 0.653 |
| 46 | Max_th/Min_th < 3 | 2.498 |
| 47 | 0 < EPD / |L1R1| < 1 | 0.408 |
| 48 | -5 < F1 / F3 < 0 | -3.175 |
| 49 | Po4 * Po5 < 0 | 만족 |
| 50 | 15 < v4-v5 < 50 | 24.938 |
표 4는 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 51 내지 수학식 93에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 4를 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 51 내지 수학식 93 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 93을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
| 수학식 | 값 | |
| 51 | 0 < | F1| / F < 10 | 4.514 |
| 52 | 0 < | F5 /F6 | < 1 | 0.198 |
| 53 | 0 < | F5 /F7 | < 1 | 0.190 |
| 54 | 0 < | F6 / F1 | < 1.2 | 0.747 |
| 55 | 0 < | F27| / F < 2 | 0.767 |
| 56 | 0 < | F27 < F6 | < 1 | 0.291 |
| 57 | 0< | F27 < F7 | < 1 | 0.279 |
| 58 | 0 < F6 / F < 5 | 2.640 |
| 59 | F_LG1/F_LG2 < 0 | -4.605 |
| 60 | 1 < nGL /nPL < 4 | 2.500 |
| 61 | CA_L2 < CA_L3 > CA_L4 | 만족 |
| 62 | 0 < ΣPL_CT / ΣGL_CT < 1 | 0.232 |
| 63 | 0 < ΣPL_Index / ΣGL_Index < 1 | 0.375 |
| 64 | 10 < TTL < 40 | 34.875 |
| 65 | 2 < ImgH | 4.630 |
| 66 | 2< BFL < 3.5 | 2.500 |
| 67 | 1< BFL / CG5 < 2 | 1.808 |
| 68 | CG2, CG3, CG5, CG6 < BFL | 만족 |
| 69 | 3 < F < 40 | 15.000 |
| 70 | FOV < 45 | 34.168 |
| 71 | 1 < TTL / CA_max < 5 | 2.614 |
| 72 | 2 < TTL / ImgH < 10 | 7.532 |
| 73 | 0.1 < BFL / ImgH < 1 | 0.540 |
| 74 | 5 < TTL / BFL < 20 | 13.950 |
| 75 | 1 < TTL/F < 3 | 2.325 |
| 76 | 3 < F / BFL < 10 | 6.000 |
| 77 | 1 < F / ImgH < 5 | 3.240 |
| 78 | 1 < F / EPD < 5 | 1.600 |
| 79 | 0 < BFL/TD < 0.3 | 0.0772 |
| 80 | 0 < EPD/Imgh/FOV < 0.2 | 0.0593 |
| 81 | 5 < FOV / F# < 40 | 21.355 |
| 82 | 1 < ΣGL_CT / F# < 20 | 7.406 |
| 83 | 1 < ΣPL_CT / F# < 20 | 5.406 |
| 84 | 1 < ΣGL_Index / F# < 20 | 5.336 |
| 85 | 1 < ΣPL_Index / F# < 10 | 2.001 |
| 86 | 0 < |L1S1_sag_max| < 0.5 | 0.832 |
| 87 | 0 < |L1S2_sag_max| < 1.5 | 0.337 |
| 88 | 0 < |L2S2_sag_max| < 2 | 0.917 |
| 89 | 0 < |L3S1_sag_max| < 2 | 1.010 |
| 90 | 1 < |L4S1_sag_max| < 3 | 1.586 |
| 91 | 1 < |L5S2_sag_max| < 3 | 1.489 |
| 92 | 1 < CG6 / G6_min < 5 | 2.309 |
| 93 | 0.05<|Sag_i / (CA_i/2)| < 0.2 (i=S1,S2,S3,S4) | 만족 |
도 14는 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도의 예이다. 도 14를 참조하면, 발명의 실시 예에 따른 차량용 카메라 시스템은, 영상 생성부(11), 제1 정보 생성부(12), 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26) 및 제어부(14)를 포함한다. 상기 영상 생성부(11)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 카메라 모듈(31)을 포함할 수 있으며, 자차량의 전방 또는/및 운전자를 촬영하여 자차량의 전방영상이나 차량 내부 영상을 생성할 수 있다. 영상 생성부(11)는 카메라 모듈(31)을 이용하여 자차량의 전방뿐만 아니라 하나 이상의 방향에 대한 자차량의 주변을 촬영하여 자차량의 주변영상을 생성할 수 있다. 여기서, 전방영상 및 주변영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 및 적외선 영상 등을 포함할 수 있다. 또한 전방영상 및 주변영상은 정지영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 영상 생성부(11)는 운전자 영상, 전방영상 및 주변영상을 제어부(14)에 제공한다. 이어서, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되고, 자차량의 전방에 위치한 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치 등을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다.
제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제1 감지정보를 이용하여 자차량과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있고, 운전자가 자차량의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우나 후진 주차 시와 같이 기 설정된 특정한 경우에 차량 운행의 안정성을 높일 수 있다. 제1 정보 생성부(12)는 제1 감지정보를 제어부(14)에 제공한다. 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 영상 생성부(11)에서 생성한 전방영상과 제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제 1 감지정보에 기초하여, 자차량의 각 측면을 감지하여 제2 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 여기서, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량의 전방 양 코너, 사이드 미러, 및 후방 중앙 및 후방 양 코너에 각각 배치될 수 있다.
이러한 차량용 카메라 시스템 중 적어도 하나의 정보 생성부는 상기에 개시된 실시 예(들)에 기재된 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 구비할 수 있으며, 자차량의 전방, 후방, 각 측면 또는 코너 영역을 통해 획득된 정보를 이용하여 사용자에게 제공하거나 처리하여 자동 운전 또는 주변 안전으로부터 차량과 물체를 보호할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 광학계는 안전 규제, 자율주행 기능의 강화 및 편의성 증가를 위해 차량 내에 복수로 탑재될 수 있다. 또한 카메라 모듈의 광학계는 차선유지시스템(LKAS: Lane keeping assistance system), 차선이탈 경보시스템(LDWS), 운전자 감시 시스템(DMS: Driver monitoring system)과 같은 제어를 위한 부품으로서, 차량 내에 적용되고 있다. 이러한 차량용 카메라 모듈은 주위 온도 변화에도 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있고 가격 경쟁력이 있는 모듈을 제공하여, 차량용 부품의 신뢰성을 확보할 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 렌즈부: 100
이미지 센서: 300 커버 글라스: 400
필터: 500 광학계: 1000
제3 렌즈: 103 제4 렌즈: 104
제5 렌즈: 105 제6 렌즈: 106
제7 렌즈: 107 렌즈부: 100
이미지 센서: 300 커버 글라스: 400
필터: 500 광학계: 1000
Claims (25)
- 이미지 센서; 및
물체측에서 센서측을 향해 광축을 따라 정렬된 제1 렌즈 내지 제7 렌즈를 포함하며,
상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 갖고,
상기 제1 렌즈의 물체측 면은 상기 광축에서 오목하며,
상기 제2 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 복합 굴절력은 양의 굴절력을 가지며,
상기 제 6렌즈 및 상기 제7 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 렌즈이고,
상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 렌즈는 유리 재질이며,
상기 플라스틱 렌즈에 가장 인접한 유리 렌즈는 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이가 최대인 렌즈인 광학계. - 제1항에 있어서,
상기 물체측면과 센서측 면의 유효경 차이가 최대인 렌즈는 제5 렌즈인 광학계. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 센서측 면은 상기 광축에서 볼록하며,
상기 제1 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 비구면 형상을 갖는 광학계. - 제3 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면 및 센서측 면 중에서 광축을 기준으로 곡률반경의 절대값이 최소인 면은 상기 제5렌즈의 센서측 면인 광학계. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제7 렌즈의 물체측 면은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈 각각의 물체측 면 및 센서측 면의 곡률반경의 절대값이 최대인 광학계. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 플라스틱 재질이며,
상기 제6 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 평균은 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 평균 곡률 반경의 절대 값 보다 큰 광학계. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제6 렌즈와 상기 제7 렌즈는 플라스틱 재질이며,
상기 제6,7 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 평균은 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면의 평균 곡률 반경의 절대 값 보다 큰 광학계. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 최대 간격과 최소 간격의 차이는 인접한 두 렌즈 사이의 최대 간격과 최소 간격의 차이 중에서 가장 작은 광학계. - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
광축을 기준으로
상기 제5 렌즈의 센서측 면부터 상기 제6 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G5이고,
상기 제6 렌즈의 센서측 면부터 상기 제7 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G6이고,
상기 제4 렌즈의 중심 두께가 CT4인 경우,
(CG5+CG6) < CT4 < 2(CG5+CG6)의 수학식을 만족하는 광학계. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 렌즈의 중심 두께는 CT2이며,
상기 제2 렌즈의 센서측 면에서 상기 제3 렌즈의 물체측 면까지의 중심 간격은 G2이고,
상기 제5 렌즈의 센서측 면부터 상기 제6 렌즈의 물체측 면까지 중심 간격은 G5인 경우,
(CG2+CG5) < CT2 < 2(CG2+CG5)의 수학식을 만족하는 광학계. - 제10 항에 있어서,
상기 제7 렌즈의 센서측 면의 중심부터 상기 이미지센서까지 광축 거리는 BFL인 경우,
상기 BFL은 CG2, CG3, CG5, 및 CG6 보다 큰 광학계. - 제7 항에 있어서,
상기 BFL과 CG5는
1 < BFL / CG5 < 2의 수학식을 만족하는 광학계. - 제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
광학계의 전체 초점 거리는 F이고,
상기 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경은 L1R1이며,
0 < F / |L1R1 | < 1의 수학식을 만족하는 광학계. - 이미지센서; 및
물체 측에서 센서 측을 향해 광축을 따라 정렬된 복수 개의 렌즈를 포함하고,
상기 복수 개의 렌즈 중 물체 측에 가장 가까운 제1 렌즈는 유리 재질이고 음의 굴절력을 가지며,
상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 오목한 물체측면과 볼록한 센서측 면을 가지며,
상기 이미지 센서에 인접한 적어도 한 렌즈는 플라스틱 재질이며,
상기 제1 렌즈와 상기 플라스틱 재질의 렌즈 사이에 배치된 렌즈의 유효경은 상기 제1 렌즈의 유효경보다 크고 상기 플라스틱 렌즈의 유효경보다 크며,
상기 제1 렌즈의 굴절률은 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 굴절률 보다 크며,
상기 제1 렌즈의 유효경은 상기 플라스틱 재질의 렌즈의 유효경보다 큰 광학계. - 제14항에 있어서,
렌즈 전체 매수가 n이며,
플라스틱 재질의 렌즈 매수가 nPL이고,
유리 재질의 렌즈 매수가 nGL이며,
1 < nGL /nPL < 4의 수학식을 만족하는 광학계. - 제14항에 있어서,
상기 복수의 렌즈 중에서 유리 재질의 각 렌즈들의 곡률 반경의 절대값 평균은 Aver_GLr이고, 상기 플라스틱 재질의 렌즈들의 곡률 반경의 절대 값 평균은 Aver_PLr이며,
3 < Aver_PLr/Aver_GLr < 7의 수학식을 만족하는 광학계. - 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 렌즈 중 플라스틱 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_PL_Aver이며, 상기 유리 재질의 렌즈들의 평균 유효경은 CA_GL_Aver이며,
상기 이미지 센서의 대각 길이의 1/2는 Imgh이며,
1 < CA_GL_Aver / CA_PL_Aver < 1.5
1 ≤ (Imgh*2)/CA_PL_Aver < 1.5의 수학식을 만족하는 광학계. - 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 렌즈 중에서 유리 재질의 렌즈들의 중심 두께의 평균은 상기 플라스틱 렌즈의 중심 두께의 평균보다 큰 광학계. - 제14 항에 있어서,
상기 이미지센서에 가장 인접한 두 렌즈는 플라스틱 재질이고,
상기 플라스틱 재질에 인접한 렌즈는 유리 재질인 광학계. - 제19 항에 있어서,
상기 플라스틱 재질에 인접한 유리 재질은 서로 다른 굴절력을 갖는 두 렌즈가 접합된 접합렌즈인 광학계. - 제20 항에 있어서,
상기 접합 렌즈의 센서측 면은 복수의 렌즈 중에서 최소 곡률 반경을 가지며,
상기 접합 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이는 복수의 렌즈들 각각의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 차이들보다 큰 광학계. - 제14 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 물체측 중심에서 상기 이미지 센서까지의 광축 거리는 TTL이며,
상기 이미지 센서와 상기 이미지 센서에 인접한 플라스틱 렌즈의 중심 사사이의 거리는 BFL이며,
상기 이미지 센서의 대각 길이의 1/2는 Imgh이며,
4 < TTL / ImgH < 8.4
0.3 < BFL / ImgH < 0.8
8 < TTL / BFL < 16
위 수학식들 중 적어도 하나를 만족하는 광학계. - 이미지 센서; 및
물체 측에서 센서 측을 향해 광축을 따라 정렬된 복수 개의 렌즈;
상기 복수 개의 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 필터를 포함하며,
상기 복수 개의 렌즈 중 물체측 면에 가장 가까운 제1 렌즈는 유리 렌즈이고 음의 굴절력을 가지며,
상기 제1 렌즈는 광축에서 오목한 물체측 면과 볼록한 센서측 면을 가지며,
상기 제1 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 비구면이며,
상기 제1 렌즈는 음의 굴절력을 가지며,
상기 필터에 가장 인접한 렌즈는 플라스틱 재질이며 음의 굴절력을 가지며,
상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.7 이상이고,
상기 복수 개의 렌즈 중 두 개의 렌즈는 서로 접합되는 접합렌즈이고,
상기 접합렌즈는 유리 재질이며,
상기 접합렌즈는 광축에서 볼록한 물체측 면과 오목한 센서측 면을 가지는 광학계. - 제23 항에 있어서,
상기 접합렌즈와 상기 제1 렌즈 사이의 렌즈들은 유리 재질인 광학계. - 제24 항에 있어서,
상기 접합 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 렌즈들은 플라스틱 재질인 광학계.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220050041A KR20230150532A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 광학계 및 카메라 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220050041A KR20230150532A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 광학계 및 카메라 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230150532A true KR20230150532A (ko) | 2023-10-31 |
Family
ID=88543334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220050041A KR20230150532A (ko) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 광학계 및 카메라 모듈 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR20230150532A (ko) |
-
2022
- 2022-04-22 KR KR1020220050041A patent/KR20230150532A/ko unknown
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