WO2022035134A1 - 광학계 - Google Patents

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WO2022035134A1
WO2022035134A1 PCT/KR2021/010375 KR2021010375W WO2022035134A1 WO 2022035134 A1 WO2022035134 A1 WO 2022035134A1 KR 2021010375 W KR2021010375 W KR 2021010375W WO 2022035134 A1 WO2022035134 A1 WO 2022035134A1
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lens
optical system
lenses
equation
effective diameter
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PCT/KR2021/010375
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English (en)
French (fr)
Inventor
문성민
권영만
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Priority to US18/020,574 priority patent/US20230314765A1/en
Priority to EP21856140.5A priority patent/EP4194920A4/en
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
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    • G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Definitions

  • Embodiments are directed to optics for improved optical performance.
  • the camera module captures an object and stores it as an image or video, and is installed in various applications.
  • the camera module is produced in a very small size and is applied to not only portable devices such as smartphones, tablet PCs, and laptops, but also drones and vehicles to provide various functions.
  • the optical system of the camera module may include an imaging lens that forms an image and an image sensor that converts the formed image into an electrical signal.
  • the camera module may perform an autofocus (AF) function of aligning the focal lengths of the lenses by automatically adjusting the distance between the image sensor and the imaging lens, and a distant object through a zoom lens It is possible to perform a zooming function of zooming up or zooming out by increasing or decreasing the magnification of .
  • AF autofocus
  • the camera module employs an image stabilization (IS) technology to correct or prevent image stabilization due to an unstable fixing device or a camera movement caused by a user's movement.
  • the most important element for this camera module to obtain an image is an imaging lens that forms an image.
  • Recently, interest in high performance such as high image quality and high resolution is increasing, and research on an optical system including a plurality of lenses is being conducted in order to realize this. For example, research using a plurality of imaging lenses having positive (+) or negative (-) refractive power to implement a high-performance optical system is being conducted.
  • the entire optical system may increase, and it is difficult to derive excellent optical and aberration characteristics.
  • an optical system including a plurality of lenses may have a set effective focal length (EFL).
  • EFL effective focal length
  • the lens closest to the object side has a large aperture or has the largest aperture among the plurality of lenses. Accordingly, since the lens closest to the object side has a relatively large size, it is difficult to miniaturize the optical system.
  • An optical system including a plurality of lenses may have a relatively high height. For example, as the number of lenses increases, the distance from the image sensor to the object surface of the lens closest to the object may increase. Accordingly, the overall thickness of a device such as a smart phone in which the optical system is disposed may increase, and there is a problem in that it is difficult to downsize. Therefore, a new optical system capable of solving the above problems is required.
  • the embodiment is intended to provide an optical system with improved optical properties.
  • the embodiment is to provide an optical system that can be implemented in a small and compact (compact).
  • the embodiment is intended to provide an optical system applicable to a folded (folded) camera having a thin thickness.
  • the optical system according to the embodiment includes first to fifth lenses sequentially arranged along the optical axis from the object side to the image side, and each of the first to fifth lenses includes an object side surface and an image side surface, , a size of a clear aperture of the image-side surface of the first lens may be greater than a size of an object-side surface of the first lens, and a thickness of the first lens may be smaller than a thickness of the second lens.
  • the first lens may have a positive (+) refractive power, and the object-side surface of the first lens may have a negative (-) radius of curvature.
  • a thickness of the first lens may be thinner than a thickness of the third lens and thicker than a thickness of the fourth lens or the fifth lens.
  • a thickness of the first lens may be smaller than a gap between the first lens and the second lens.
  • a thickness of the second lens may be greater than a thickness of the first lens, the third lens, the fourth lens, and the fifth lens.
  • the optical system according to the embodiment includes first to fifth lenses sequentially arranged along the optical axis from the object side to the image side, wherein the first lens has positive (+) refractive power and has a concave shape with respect to the optical axis. and an object-side surface having an object-side surface, and the second lens may have a surface having a larger clear aperture than that of the object-side surface of the first lens.
  • the second lens may have positive (+) refractive power, and a focal length of the first lens may be greater than a focal length of the second lens.
  • the effective focal length (EFL) of the optical system may be smaller than the focal length of the first lens and greater than the focal length of the second lens.
  • An image side surface of the first lens may have a convex shape, and an image side surface of the second lens may have a concave shape.
  • the optical system according to the embodiment includes first to fifth lenses sequentially arranged along an optical axis from the object side to the image side, and the thickness of the first lens is the thickness of the second lens and the third lens Thinner, thicker than the fourth and fifth lenses, the second lens is thicker than the third lens, and the object of one lens selected from the first lens and the second lens
  • the side surface or the image side surface may have the largest clear aperture size among the object side surface and the image side surface of the first to fifth lenses.
  • the optical system according to the embodiment may have improved optical properties.
  • the optical system may include a plurality of lenses and may include at least one lens surface having an effective diameter larger than an object-side surface of a first lens closest to the object. Accordingly, it is possible to have improved optical properties when designing an optical system including the plurality of lenses.
  • the optical system according to the embodiment may be provided to be slim.
  • a lens having a relatively large effective diameter for example, at least one lens adjacent to the object side may have a D-cut shape. Accordingly, it is possible to minimize the loss of light in the process of light incident, and it is possible to have a slimmer shape.
  • the optical system according to the embodiment may include, for example, a light path changing member to change light incident in a direction perpendicular to the surface of the applied device, device, etc. in a direction parallel to the surface of the device or device.
  • the optical system including the plurality of lenses may have a thinner thickness in the device or device, and the overall thickness of the device or device may be thinner.
  • 1 is an example of a side cross-section in a first direction (X) of an optical system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a side cross-section in the second direction (Y) of the optical system according to the first embodiment.
  • FIG 3 is a view for explaining a D-cut shape of at least one lens in the optical system according to the first embodiment.
  • FIG 5 is a graph illustrating aberration characteristics of the optical system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an example of a side cross-section in the first direction (X) of the optical system according to the second embodiment.
  • FIG 8 is a view for explaining a D-cut shape of at least one lens in the optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing the MTF characteristics of the optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing aberration characteristics of the optical system according to the second embodiment.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
  • top (above) or under (below) when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)" of each component, top (above) or under (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which the above another component is formed or disposed between two components.
  • upper (upper) or lower (lower) when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.
  • the convex surface of the lens may mean that the lens surface of the region corresponding to the optical axis has a convex shape
  • the concave lens surface means that the lens surface of the region corresponding to the optical axis has a concave shape
  • "Object side” may mean a surface of the lens that faces the object side with respect to the optical axis
  • "image side” may mean a surface of the lens that faces the imaging surface with respect to the optical axis.
  • the vertical direction may mean a direction perpendicular to the optical axis
  • the end of the lens or the lens surface may mean the end of the effective area of the lens through which the incident light passes.
  • the central thickness of the lens may mean a thickness in the optical axis direction of a region overlapping the optical axis of the lens.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses sequentially arranged from the object side to the image side.
  • the optical system 1000 may include a filter 500 and an image sensor 300 toward the image side of the plurality of lenses.
  • the plurality of lenses may include four or more lenses.
  • the plurality of lenses may include five or more lenses. They may be sequentially disposed along the optical axis OA of the optical system 1000 .
  • the light corresponding to the image information of the object may pass through the plurality of lenses and the filter 500 sequentially to be incident on the image sensor 300 .
  • Each of the plurality of lenses may include an effective area and an ineffective area.
  • the effective area may be an area through which light incident on the lens passes. That is, the effective region may be a region in which incident light is refracted to realize optical properties.
  • the ineffective area may be disposed around the effective area.
  • the ineffective area may be an area to which the light is not incident. That is, the ineffective region may be a region independent of the optical characteristic. Also, the ineffective region may be a region fixed to a barrel (not shown) for accommodating the lens.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may include a diaphragm for adjusting the amount of incident light.
  • the aperture may be disposed between two lenses selected from among the plurality of lenses. At least one lens among the plurality of lenses may serve as an aperture. For example, a lens surface of one lens selected from among the plurality of lenses may serve as an aperture for controlling the amount of light incident on the optical system 1000 .
  • the filter 500 may be disposed between the plurality of lenses and the image sensor 300 .
  • the filter 500 may include at least one of an infrared filter and an optical filter such as a cover glass.
  • the filter 500 may pass light of a set wavelength band and filter light of a different wavelength band.
  • the filter 500 may transmit visible light and reflect infrared light.
  • the image sensor 300 may detect light. In detail, the image sensor 300 may detect light that has sequentially passed through the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 and 150 .
  • the image sensor 300 may include a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).
  • CCD charge coupled device
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the optical system 1000 may further include a light path changing member (not shown).
  • the light path changing member may change the path of the light by reflecting the light incident from the outside.
  • the light path changing member may include a reflector and a prism.
  • the light path changing member may include a right-angle prism.
  • the light path changing member may change the path of the light by reflecting the path of the incident light at an angle of 90 degrees.
  • the light path changing member may be disposed closer to the object side than the plurality of lenses. That is, the optical system 1000 may include an optical path changing member, a plurality of lenses, a filter 500 , and an image sensor 300 that are sequentially disposed along the optical axis OA from the object side to the image side.
  • the light path changing member may reflect light incident from the outside to change the path of the light in a set direction. That is, the light path changing member may change the path of the light incident on the light path changing member in the direction of the plurality of lenses.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may be applied to a folded camera capable of reducing the thickness of the camera.
  • the optical system 1000 may change light incident in a direction perpendicular to the surface of the device to which the light path changing member is applied in a direction parallel to the surface of the device. Accordingly, since the optical system 1000 including a plurality of lenses has a thinner thickness in the device, the device may be provided thinner.
  • the plurality of lenses when the optical system 1000 does not include the light path changing member, the plurality of lenses may be disposed to extend in a direction perpendicular to the surface of the device in the device. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses may have a high height in a direction perpendicular to the surface of the device. However, when the optical system 1000 is applied to a folded camera including the light path changing member, the plurality of lenses may be arranged to extend in a direction parallel to the surface of the device. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses may have a low height in a direction perpendicular to the surface of the device. Accordingly, the folded camera including the optical system 1000 may have a thin thickness in the device, and the thickness of the device may also be reduced.
  • FIG. 1 and 2 are block diagrams showing side cross-sections in different directions of the optical system according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a D-cut shape in the optical system according to the first embodiment.
  • is a drawing for 4 and 5 are graphs illustrating MTF characteristics and aberration characteristics of the optical system according to the first embodiment.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses.
  • the optical system 1000 may include four or more lenses.
  • the optical system 1000 may include five or more lenses.
  • the optical system 1000 includes a first lens 110 , a second lens 120 , a third lens 130 , and a fourth lens 140 sequentially arranged along the optical axis OA from the object side to the image side direction.
  • a fifth lens 150 , a filter 500 , and an image sensor 300 may be included.
  • the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , and 150 may be sequentially disposed along the optical axis OA of the optical system 1000 .
  • the first lens 110 may be disposed closest to the object side among the plurality of lenses 110 , 120 , 130 , 140 and 150
  • the fifth lens 150 may be disposed closest to the image side.
  • the first and second lenses 110 and 120 may be continuously disposed along the optical axis OA.
  • the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , and 150 may be continuously disposed along the optical axis OA.
  • the first lens 110 may have positive (+) refractive power.
  • the first lens 110 may include a plastic or glass material.
  • the first lens 110 may be made of a plastic material.
  • the first lens 110 may include a first surface S1 defined as an object side surface and a second surface S2 defined as an image side surface.
  • the first surface S1 may be concave, and the second surface S2 may be convex. That is, the first lens 110 may have a meniscus shape convex in the image side direction.
  • At least one of the first surface S1 and the second surface S2 may be an aspherical surface.
  • both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the second lens 120 may have positive (+) refractive power.
  • the second lens 120 may include a plastic or glass material.
  • the second lens 120 may be made of a plastic material.
  • the second lens 120 may include a third surface S3 defined as an object side surface and a fourth surface S4 defined as an image side surface.
  • the third surface S3 may be convex
  • the fourth surface S4 may be concave. That is, the second lens 120 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the third surface S3 and the fourth surface S4 may be an aspherical surface.
  • both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third lens 130 may have negative (-) refractive power.
  • the third lens 130 may include a plastic or glass material.
  • the third lens 130 may be made of a plastic material.
  • the third lens 130 may include a fifth surface S5 defined as an object side surface and a sixth surface S6 defined as an image side surface.
  • the fifth surface S5 may be convex
  • the sixth surface S6 may be concave. That is, the third lens 130 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be an aspherical surface.
  • both the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be aspherical.
  • the fourth lens 140 may have positive (+) refractive power.
  • the fourth lens 140 may include a plastic or glass material.
  • the fourth lens 140 may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 140 may include a seventh surface S7 defined as an object side surface and an eighth surface S8 defined as an image side surface.
  • the seventh surface S7 may be convex, and the eighth surface S8 may be concave. That is, the fourth lens 140 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be an aspherical surface.
  • both the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be aspherical.
  • the fifth lens 150 may have positive (+) refractive power.
  • the fifth lens 150 may include a plastic or glass material.
  • the fifth lens 150 may be made of a plastic material.
  • the fifth lens 150 may include a ninth surface S9 defined as an object side surface and a tenth surface S10 defined as an image side surface.
  • the ninth surface S9 may be convex, and the ninth surface S9 may be concave. That is, the fifth lens 150 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be an aspherical surface.
  • both the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be aspherical.
  • the optical system 1000 may include an aperture (not shown).
  • the aperture may be disposed between the object and the first lens 110 or between the first to third lenses 110 , 120 , and 130 .
  • the object-side surface (the fifth surface S5 ) of the third lens 130 may serve as an diaphragm.
  • the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 and 150 may have a set clear aperture.
  • each of the first to tenth surfaces S1 , S2 , S3 , S4 , S5 , S6 , S7 , S8 , S9 , and S10 may have a set clear aperture.
  • An object-side surface or an image-side surface of one selected from the first lens 110 and the second lens 120 is the first to tenth surfaces of the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , 150 .
  • (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10) may have the largest effective diameter size.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having a larger effective diameter than the object-side surface (the first surface S1) of the first lens 110 .
  • the optical system 1000 may include one lens surface having a larger effective diameter than the first surface S1 .
  • the size of the effective diameter of the image side surface (the second surface S2) of the first lens 110 may be larger than the size of the effective diameter of the object side surface (the first surface S1) of the first lens 110 there is.
  • the effective diameter of the second surface S2 may be the largest among the first to tenth surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, and S10.
  • the size of the effective diameter of the first surface S1 is the second surface S2 of the first to tenth surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10. can be next
  • the size of the effective diameter of the second lens 120 may be smaller than the size of the effective diameter of the first lens 110 .
  • the object-side surface (third surface S3) and the image-side surface (fourth surface S4) of the second lens 120 are the object-side surface (first surface) of the first lens 110 . It may have an effective diameter smaller than the surface S1) and the upper surface (the second surface S2).
  • the size of the effective diameter of the third surface S3 is next to that of the first surface S1 among the first to tenth surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10. can be large
  • the size of the effective diameter of the fourth surface S4 is the third surface S3 among the first to tenth surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, and S10. can be next
  • the size of the effective diameter of the second lens 120 may be larger than the size of the effective diameter of the first lens 110 .
  • the size of the effective diameter of the object-side surface (third surface S3) of the second lens 120 is the object-side surface (first surface S1) of the first lens 110 and the image side It may be larger than the size of the effective diameter of one of the surfaces (the second surface S2).
  • the size of the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the size of the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 .
  • the effective diameter of the third surface S3 is less than 1.5 times the effective diameter of the second surface S2, and the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 may be larger than the size of
  • At least one of the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 and 150 may have a non-circular shape.
  • each of the first lens 110 , the second lens 120 , and the third lens 130 may have a non-circular shape.
  • an effective area of each lens may have a non-circular shape.
  • the effective area of each of the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may include first to fourth corners A1 , A2 , A3 , and A4 .
  • the first edge A1 and the second edge A2 may be edges facing in a first direction (x-axis direction) perpendicular to the optical axis OA.
  • the first corner A1 and the second corner A2 may have a curved shape.
  • the third edge A3 and the fourth edge A4 may be edges facing the optical axis OA and a second direction (y-axis direction) perpendicular to the first direction.
  • the third corner A3 and the fourth corner A4 may be corners connecting ends of the first corner A1 and the second corner A2.
  • the third corner A3 and the fourth corner A4 may have a straight line shape. That is, the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may have a D-cut shape.
  • the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may have the above-described non-circular shape during a manufacturing process.
  • the first to third lenses 110 , 120 , and 130 include a plastic material, they may be manufactured in the non-circular shape described above during the injection process.
  • the first to third lenses 110, 120, and 130 may be manufactured in a circular shape through an injection process, and some areas are cut in the subsequent cutting process to the third corner A3 and the fourth corner ( A4) can have. Accordingly, the effective area of each of the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may have a set size.
  • a length CA of a first imaginary straight line passing through the optical axis OA and connecting the first edge A1 and the second edge A2 passes through the optical axis OA and the It may be longer than the length CH of the second virtual straight line connecting the third corner A3 and the fourth corner A4.
  • the length CA of the first straight line may mean a clear aperture (CA) of an effective diameter of each of the first to third lenses 110 , 120 , and 130
  • the length CH of the second straight line is
  • the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may refer to a minimum size (CH) of an effective diameter of each of the lenses.
  • the effective areas of the first to third lenses 110, 120, and 130 have a non-circular shape, but the present invention is not limited thereto, and the effective area of each lens may have a circular shape, and the non-effective area It may have a circular shape.
  • the optical system 1000 according to the first embodiment may satisfy at least one of the following equations. Accordingly, when the optical system 1000 according to the first embodiment satisfies at least one of the following equations, it may have improved optical properties. In addition, when the optical system 1000 satisfies at least one or two or more of the above equations, it can be implemented in a smaller and more compact manner. In addition, when the optical system 1000 satisfies at least one of the above equations, it is applicable to a folded camera having a thinner thickness, so that a device including the camera can be manufactured with a thin thickness.
  • EFL means an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • the EFL of the optical system 1000 may be 11 ⁇ EFL ⁇ 30.
  • the EFL of the optical system 1000 may be 13 ⁇ EFL ⁇ 26.
  • L1S1 means the clear aperture (mm) of the object-side surface (first surface S1) of the first lens 110
  • L1S2 is the image of the first lens 110 It means the size of the effective diameter (clear aperture) (mm) of the side surface (the second surface S2).
  • the L1S1 / L1S2 may satisfy 0.96 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1.
  • the L1S1 / L1S2 may satisfy 0.99 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1.
  • R_L1 means the radius of curvature (mm) of the object-side surface (first surface S1) of the first lens 110
  • R_L3 is the object-side surface (th It means the radius of curvature (mm) of the three surfaces (S3)).
  • R_L1 and R_L3 may be -8 ⁇ R_L1 / R_L3 ⁇ -2.
  • TH_L1 denotes a central thickness (mm) of the first lens 110
  • TH_L2 denotes a central thickness (mm) of the second lens 120
  • TH_L1 and TH_L2 may be 0.2 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.65.
  • TH_L1 and TH_L2 may be 0.3 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.55.
  • CH n(n ⁇ 4) means the minimum size (clear height) (mm) of the effective diameter of the nth lens.
  • CH n (n ⁇ 4) means the minimum size (mm) of the effective diameter of one lens selected from among the first to third lenses 110 , 120 , and 130 .
  • CA n(n ⁇ 4) means the maximum size (clear aperture) (mm) of the nth lens.
  • CH n (n ⁇ 4) means the maximum size (mm) of the effective diameter of one lens selected from among the first to third lenses 110 , 120 , and 130 .
  • Equation 6 f1 denotes a focal length (mm) of the first lens 110 , and f2 denotes a focal length (mm) of the second lens 120 .
  • back focus length (BFL) means a distance (mm) in the optical axis direction from the image side of the lens closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 .
  • ImgH means a value of 1/2 of the diagonal length (mm) of the effective area of the image sensor 300 . That is, the ImgH denotes a vertical distance (mm) from the optical axis of the upper surface of the image sensor 300 to one field area.
  • a back focus length (BFL) means a distance (mm) in the optical axis direction from the image side of the lens closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 .
  • EFL means an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • TTL Total Track Length
  • first surface S1 the object-side surface of the lens (first lens 110) closest to the object-side among the plurality of lenses to the image sensor 300 of the optical axis direction (mm).
  • BFL back focus length refers to a distance (mm) in an optical axis direction from an image side of a lens closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 .
  • DL2 is the distance in the optical axis direction from the object-side surface (third surface S3) of the lens (second lens 120) second adjacent to the object-side among the plurality of lenses in the optical axis direction to the image sensor 300 (mm) means.
  • TTL Total Track Length
  • TTL is the optical axis from the object-side surface (first surface S1) of the lens (first lens 110) closest to the object-side among the plurality of lenses to the image sensor 300 It means the direction distance (mm).
  • the optical system 1000 includes five lenses as in the first embodiment, the following Equations 10 to 14 may be further satisfied.
  • f1 means a focal length of the first lens 110
  • f2 means a focal length of the second lens 120
  • f3 denotes a focal length of the third lens 130
  • f4 denotes a focal length of the fourth lens 140
  • f5 denotes a focal length of the fifth lens 150 . It means focal length.
  • TH_L1 means a center thickness (mm) of the first lens 110
  • d12 is a distance (mm) in the optical axis (OA) direction between the first lens 110 and the second lens 120 .
  • Equation 13 f1 denotes a focal length (mm) of the first lens 110 , and EFL denotes an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • Z is Sag, which may mean a distance in the optical axis direction from an arbitrary position on the aspherical surface to the vertex of the aspherical surface.
  • Y may mean a distance in a direction perpendicular to the optical axis from an arbitrary position on the aspherical surface to the optical axis.
  • c may mean a curvature of the lens, and K may mean a conic constant.
  • A, B, C, D, E, and F may mean an aspheric constant.
  • the optical system 1000 may satisfy at least one or two or more of Equations 1 to 13.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having an effective diameter larger than that of the first surface S1 and may have improved optical properties.
  • the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may have a non-circular shape, for example, a D-cut shape. Accordingly, the optical system 1000 can be implemented in a smaller size and can be provided to be compact compared to a circular shape.
  • the optical system 1000 satisfies at least one of Equations 1 to 13, it may be applicable to a folded camera.
  • the optical system 1000 may change light incident in a direction perpendicular to the surface of the device to which the light path changing member is applied in a direction parallel to the surface of the device. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses may have a thinner thickness in the device, and thus the device may be provided thinner.
  • lens noodle radius of curvature (mm) thickness or distance (mm) clear aperture (mm) refractive index Abbesu first lens side 1 -24.8879 0.6145 2.55 1.5368 55.6762 2nd side -11.3062 0.8301 2.569937 second lens 3rd side 4.0599 2.0000 2.462161 1.5368 55.6762 side 4 20.0747 0.1947 2.120959 third lens page 5 18.3763 0.8703 2.051543 1.6206 25.9493 page 6 2.8982 2.0369 1.769202 4th lens page 7 4.0766 0.3500 1.893842 1.5368 55.6762 page 8 4.7148 0.1262 1.852053 5th lens page 9 6.5955 0.4000 1.851872 1.6689 20.3611 page 10 11.1396 1.85
  • Table 1 shows the radius of curvature of the first to fifth lenses 110, 120, 130, 140, and 150 according to the first embodiment, the center thickness (mm) (thickness) of each lens, the distance between each lens (mm) (distance), the effective diameter size ( It's about clear aperture, refractive index, and Abbe's Number.
  • Table 2 shows a total track length (TTL), an effective focal length (EFL), a back focus length (BFL), and a focal length of a lens of the optical system 1000 according to the first embodiment.
  • the refractive indices of the first lens 110 , the second lens 120 , and the fourth lens 140 may be the same.
  • refractive indices of the first lens 110 , the second lens 120 , and the fourth lens 140 may be smaller than those of the third lens 130 .
  • the refractive index of the third lens 130 may be smaller than that of the fifth lens 150 .
  • the Abbe numbers of the first lens 110 , the second lens 120 , and the fourth lens 140 may be the same.
  • the Abbe numbers of the first lens 110 , the second lens 120 , and the fourth lens 140 may be greater than the Abbe numbers of the third lens 130 .
  • the Abbe's number of the third lens 130 may be greater than the Abbe's number of the fifth lens 150 .
  • Each of the surfaces S1 , S2 , S3 , S4 , S5 , S6 , S7 , S8 , S9 , and S10 of the first to fifth lenses 110 , 120 , 130 , 140 and 150 may have a set clear aperture.
  • the size of the effective diameter of the second surface S2 may be larger than the size of the effective diameter of the first surface S1
  • the size of the effective diameter of the first surface S1 is the second It may be larger than the size of the effective diameter of the three surfaces (S3).
  • the second lens 120 may include at least one surface having a larger effective diameter than the first lens 110 .
  • the size of the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the size of the effective diameter of the first surface S1 .
  • the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 .
  • the effective focal length EFL of the optical system 1000 may be smaller than the focal length f1 of the first lens 110 . Also, the effective focal length EFL of the optical system 1000 may be greater than the focal length f2 of the second lens 120 .
  • Equation 1 9 ⁇ EFL ⁇ 40 Satisfaction Equation 2 0.95 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1 0.9922422 Equation 3 -8 ⁇ R_L1 / R_L3 ⁇ 0.98 -6.130243 Equation 4 0.1 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.75 0.307245 Equation 5 0.52 ⁇ CH n(n ⁇ 4) / CA n(n ⁇ 4) ⁇ 0.98 Satisfaction Equation 6 20 ⁇
  • Table 3 shows the result values of the optical system 1000 of the first embodiment with respect to the above-described equations.
  • the optical system 1000 according to the first embodiment satisfies at least one or two or more of Equations 1 to 13.
  • the optical system 1000 satisfies all of Equations 1 to 13.
  • the optical system 1000 according to the first embodiment may have a modulation transfer function (MTF) characteristic and aberration characteristic as shown in FIGS. 4 and 5 .
  • FIG. 5 is a graph of the aberration diagram of the optical system 1000 according to the first embodiment, in which Longitudinal Spherical Aberration, Astigmatic Field Curves, and Distortion are measured from left to right. It is one graph.
  • the X-axis may indicate a focal length (mm) or distortion (%)
  • the Y-axis may indicate the height of an image.
  • the graph for spherical aberration is a graph for light in the wavelength bands of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • the graph for astigmatism and distortion aberration is a graph for light in the wavelength band of 546 nm.
  • the optical system 1000 according to the first embodiment may have improved optical characteristics.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having a larger clear aperture than the first surface S1 of the first lens 110 and may have improved optical characteristics.
  • the first to third lenses 110 , 120 , and 130 may have a non-circular shape, for example, a D-cut shape. Accordingly, the optical system 1000 can be implemented in a smaller size and can be provided to be compact compared to a circular shape.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses and a light path changing member (not shown). Accordingly, the optical system 1000 can be applied to a folded camera that can have a thinner thickness, and a device including the camera can be manufactured with a thin thickness.
  • FIG. 6 and 7 are diagrams of the optical system according to the second embodiment
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a D-cut shape in the optical system according to the second embodiment
  • 9 and 10 are graphs illustrating MTF characteristics and aberration characteristics of the optical system according to the second embodiment.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses.
  • the optical system 1000 may include four or more lenses.
  • the optical system 1000 may include six or more lenses.
  • the optical system 1000 includes a first lens 210 , a second lens 120 , a third lens 230 , and a fourth lens 240 sequentially arranged along the optical axis OA from the object side to the image side direction.
  • a fifth lens 250 , a sixth lens 260 , a filter 500 , and an image sensor 300 may be included.
  • the first to sixth lenses 210 , 220 , 230 , 240 , 250 and 260 may be sequentially disposed along the optical axis OA of the optical system 1000 .
  • the first lens 210 may be disposed closest to the object side among the plurality of lenses 210 , 220 230 , 240 , 250 , 260 , and the sixth lens 260 may be disposed closest to the image side.
  • the first and second lenses 210 and 220 may be continuously disposed along the optical axis OA.
  • the first to sixth lenses 210 , 220 , 230 , 240 , 250 and 260 may be continuously disposed along the optical axis OA.
  • the first lens 210 may have positive (+) refractive power.
  • the first lens 210 may include a plastic or glass material.
  • the first lens 210 may be made of a plastic material.
  • the first lens 210 may include a first surface S1 defined as an object side surface and a second surface S2 defined as an image side surface.
  • the first surface S1 may be concave, and the second surface S2 may be convex. That is, the first lens 210 may have a meniscus shape convex in the image side direction.
  • At least one of the first surface S1 and the second surface S2 may be an aspherical surface.
  • both the first surface S1 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the second lens 220 may have positive (+) refractive power.
  • the second lens 220 may include a plastic or glass material.
  • the second lens 220 may be made of a plastic material.
  • the second lens 220 may include a third surface S3 defined as an object side surface and a fourth surface S4 defined as an image side surface.
  • the third surface S3 may be convex
  • the fourth surface S4 may be convex. That is, the second lens 220 may have a shape in which both surfaces are convex.
  • At least one of the third surface S3 and the fourth surface S4 may be an aspherical surface.
  • both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third lens 230 may have negative (-) refractive power.
  • the third lens 230 may include a plastic or glass material.
  • the third lens 230 may be made of a plastic material.
  • the third lens 230 may include a fifth surface S5 defined as an object side surface and a sixth surface S6 defined as an image side surface.
  • the fifth surface S5 may be concave
  • the sixth surface S6 may be concave. That is, the third lens 230 may have a shape in which both surfaces are concave.
  • At least one of the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be an aspherical surface.
  • both the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be aspherical.
  • the fourth lens 240 may have positive (+) refractive power.
  • the fourth lens 240 may include a plastic or glass material.
  • the fourth lens 240 may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 240 may include a seventh surface S7 defined as an object side surface and an eighth surface S8 defined as an image side surface.
  • the seventh surface S7 may be convex, and the eighth surface S8 may be concave. That is, the fourth lens 240 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be an aspherical surface.
  • both the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be aspherical.
  • the fifth lens 250 may have positive (+) refractive power.
  • the fifth lens 250 may include a plastic or glass material.
  • the fifth lens 250 may be made of a plastic material.
  • the fifth lens 250 may include a ninth surface S9 defined as an object side surface and a tenth surface S10 defined as an image side surface.
  • the ninth surface S9 may be convex, and the ninth surface S9 may be concave. That is, the fifth lens 250 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be an aspherical surface.
  • both the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be aspherical.
  • the sixth lens 260 may have positive (+) refractive power.
  • the sixth lens 260 may include a plastic or glass material.
  • the sixth lens 260 may be made of a plastic material.
  • the sixth lens 260 may include an eleventh surface S11 defined as an object side surface and a twelfth surface S12 defined as an image side surface.
  • the eleventh surface S11 may be convex, and the twelfth surface S12 may be concave. That is, the sixth lens 260 may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the eleventh surface S11 and the twelfth surface S12 may be an aspherical surface.
  • both the eleventh surface S11 and the twelfth surface S12 may be aspherical.
  • the optical system 1000 may include an aperture (not shown).
  • the aperture may be disposed between the object and the first lens 210 or between the first to third lenses 210 , 220 , and 230 .
  • the aperture may be disposed between the second lens 220 and the third lens 230 .
  • the first to sixth lenses 210 , 220 , 230 , 240 , 250 and 260 may have a set clear aperture.
  • each of the first to twelfth surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, and S12 may have a set clear aperture.
  • the object-side or image-side surface of one selected from the first lens 210 and the second lens 220 is the first to twelfth surfaces of the first to sixth lenses 210 , 220 , 230 , 240 , 250 and 260 .
  • S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12 may have the largest effective diameter size.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having a larger effective diameter than the object-side surface (first surface S1 ) of the first lens 210 .
  • the optical system 1000 may include one lens surface having a larger effective diameter than the first surface S1 .
  • the size of the effective diameter of the image side surface (second surface S2) of the first lens 210 may be greater than the size of the effective diameter of the object side surface (first surface S1) of the first lens 210 there is.
  • the effective diameter of the second surface S2 may be the largest among the first to twelfth surfaces S1 to S12.
  • the effective diameter of the first surface S1 may be larger than the second surface S2 among the first to twelfth surfaces S1 to S12 .
  • the size of the effective diameter of the second lens 220 may be smaller than the size of the effective diameter of the first lens 210 .
  • the object-side surface (third surface S3) and the image-side surface (fourth surface S4) of the second lens 220 are the object-side surface (first surface) of the second lens 110 . It may have an effective diameter smaller than the surface S1) and the upper surface (the second surface S2).
  • An effective diameter of the third surface S3 may be larger than the first surface S1 among the first to twelfth surfaces S1 to S12.
  • the effective diameter of the fourth surface S4 may be larger than the third surface S3 among the first to twelfth surfaces S1 to S12 .
  • the effective diameter of the image side surface (the eighth surface S8 ) of the fourth lens 240 among the first to twelfth surfaces S1 to S12 may be the smallest.
  • the size of the effective diameter of the second lens 220 may be larger than the size of the effective diameter of the first lens 210 .
  • the size of the effective diameter of the object-side surface (third surface S3) of the second lens 220 is the object-side surface (first surface S1) of the first lens 210 and the image side It may be larger than the size of the effective diameter of one of the surfaces (the second surface S2).
  • the size of the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the size of the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 .
  • the effective diameter of the third surface S3 is less than 1.5 times the effective diameter of the second surface S2, and the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 may be larger than the size of
  • At least one or two or more of the first to sixth lenses 210 , 220 , 230 , 240 , 250 and 260 may have a non-circular shape.
  • each of the first lens 210 , the second lens 220 , and the third lens 230 may have a non-circular shape.
  • an effective area of each lens may have a non-circular shape.
  • the effective area of each of the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may include first to fourth corners A1 , A2 , A3 , and A4 .
  • the first edge A1 and the second edge A2 may be edges facing in a first direction (x-axis direction) perpendicular to the optical axis OA.
  • the first corner A1 and the second corner A2 may have a curved shape.
  • the third edge A3 and the fourth edge A4 may be edges facing the optical axis OA and a second direction (y-axis direction) perpendicular to the first direction.
  • the third corner A3 and the fourth corner A4 may be corners connecting ends of the first corner A1 and the second corner A2.
  • the third corner A3 and the fourth corner A4 may have a straight line shape. That is, the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may have a D-cut shape.
  • the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may have the above-described non-circular shape during a manufacturing process.
  • the first to third lenses 210 , 220 , and 230 include a plastic material, they may be manufactured in the non-circular shape described above during the injection process.
  • the first to third lenses 210, 220, 230 may be manufactured in a circular shape through an injection process, and some regions are cut in the subsequent cutting process to the third corner A3 and the fourth corner ( A4) can have. Accordingly, the effective area of each of the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may have a set size.
  • a length CA of a first imaginary straight line passing through the optical axis OA and connecting the first edge A1 and the second edge A2 passes through the optical axis OA and the It may be longer than the length CH of the second virtual straight line connecting the third corner A3 and the fourth corner A4.
  • the length CA of the first straight line may mean a clear aperture (CA) of the effective diameter of each of the first to third lenses 210 , 220 , 230
  • the length CH of the second straight line is
  • the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may refer to a minimum size (CH) of an effective diameter of each of the lenses.
  • the effective areas of the first to third lenses 210 , 220 , and 230 have a non-circular shape, but the present invention is not limited thereto, and the effective area of each lens may have a circular shape, and the non-effective area It may have a circular shape.
  • the optical system 1000 according to the second embodiment may satisfy at least one or two or more of the following equations. Accordingly, when the optical system 1000 according to the second embodiment satisfies at least one or two or more of the following equations, it may have improved optical properties. In addition, when the optical system 1000 satisfies at least one or two or more of the following equations, it can be implemented in a smaller and more compact manner. In addition, when the optical system 1000 satisfies at least one or two or more of the following equations, it is applicable to a folded camera having a thinner thickness, so that a device including the camera can be manufactured to a thin thickness. there is.
  • EFL means an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • the EFL of the optical system 1000 may be 11 ⁇ EFL ⁇ 30.
  • the EFL of the optical system 1000 may be 13 ⁇ EFL ⁇ 26.
  • L1S1 means the effective diameter size (mm) of the object-side surface (first surface S1) of the first lens 210
  • L1S2 is the image-side surface (th It means the size (mm) of the effective diameter of the two surfaces (S2)).
  • the L1S1 / L1S2 may satisfy 0.96 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1.
  • the L1S1 / L1S2 may satisfy 0.99 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1.
  • R_L1 means the radius of curvature (mm) of the object-side surface (first surface S1) of the first lens 210
  • R_L3 is the object-side surface (th It means the radius of curvature (mm) of the three surfaces (S3)).
  • R_L1 and R_L3 may be -8 ⁇ R_L1 / R_L3 ⁇ -2.
  • TH_L1 denotes a central thickness (mm) of the first lens 210
  • TH_L2 denotes a central thickness (mm) of the second lens 220
  • TH_L1 and TH_L2 may be 0.2 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.65
  • TH_L1 and TH_L2 may be 0.3 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.55.
  • CH n(n ⁇ 4) means the minimum size (clear height) (mm) of the effective diameter of the nth lens.
  • CH n (n ⁇ 4) means the minimum size (mm) of the effective diameter of one lens selected from among the first to third lenses 210 , 220 , and 230 .
  • CA n(n ⁇ 4) means the maximum size (clear aperture) (mm) of the nth lens.
  • CH n (n ⁇ 4) means the maximum size (mm) of the effective diameter of one lens selected from among the first to third lenses 210 , 220 , and 230 .
  • Equation 19 f1 denotes a focal length (mm) of the first lens 210 , and f2 denotes a focal length (mm) of the second lens 220 .
  • back focus length (BFL) means a distance (mm) in the optical axis direction from the image side of the lens 260 closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 .
  • ImgH means a value of 1/2 of the diagonal length (mm) of the effective area of the image sensor 300 . That is, the ImgH denotes a vertical distance (mm) from the optical axis of the upper surface of the image sensor 300 to one field area.
  • back focus length (BFL) means a distance (mm) in the optical axis direction from the image side of the lens 260 closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 . do.
  • EFL means an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • TTL Total Track Length
  • first surface S1 the optical axis from the object-side surface (first surface S1) of the first lens 210 closest to the object-side among the plurality of lenses to the image sensor 300 . It means the direction distance (mm).
  • BFL back focus length refers to a distance (mm) in the optical axis direction from the image side of the lens 260 closest to the image sensor 300 among the plurality of lenses to the image sensor 300 .
  • DL2 is the optical axis direction distance (mm) from the object-side surface (third surface S3) of the lens 220 that is second adjacent to the object-side among the plurality of lenses to the image sensor 300 it means.
  • TTL Total Track Length
  • TTL Total Track Length
  • the optical system 1000 includes six lenses as in the second embodiment, the following Equations 24 to 29 may be further satisfied.
  • Equation 24 is an example of comparing the magnitudes of the absolute values of the focal lengths of each lens.
  • f1 denotes a focal length of the first lens 210
  • f2 denotes a focal length of the second lens 220
  • f3 denotes a focal length of the third lens 230
  • f4 denotes a focal length of the fourth lens 240
  • f5 denotes a focal length of the fifth lens 250
  • f6 denotes a focal length of the sixth lens 260 .
  • Equation 25 f1 denotes a focal length of the first lens 110 , and f2 denotes a focal length of the second lens 220 . Also, f3 denotes a focal length of the third lens 230 , and f4 denotes a focal length of the fourth lens 240 . Also, f5 denotes a focal length of the fifth lens 250 , and f6 denotes a focal length of the sixth lens 260 .
  • TH_L1 means a center thickness (mm) of the first lens 210
  • d12 is a distance (mm) in the optical axis (OA) direction between the first lens 210 and the second lens 220 means
  • Equation 27 d12 denotes a distance (mm) in the optical axis (OA) direction between the first lens 210 and the second lens 220 , and d23 denotes the second lens 220 and the third lens. (230) refers to the distance (mm) in the direction of the optical axis (OA).
  • Equation 28 f1 denotes a focal length (mm) of the first lens 210 , and EFL denotes an effective focal length (mm) of the optical system 1000 .
  • Z is Sag, which may mean a distance in the optical axis direction from an arbitrary position on the aspherical surface to the vertex of the aspherical surface.
  • Y may mean a distance in a direction perpendicular to the optical axis from an arbitrary position on the aspherical surface to the optical axis.
  • c may mean a curvature of the lens, and K may mean a conic constant.
  • A, B, C, D, and short may mean an aspheric constant.
  • the optical system 1000 may satisfy at least one or two or more of Equations 14 to 28.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having an effective diameter larger than that of the first surface S1 and may have improved optical properties.
  • the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may have a non-circular shape, for example, a D-cut shape. Accordingly, the optical system 1000 can be implemented in a smaller size and can be provided to be compact compared to a circular shape.
  • the optical system 1000 may be applicable to a folded camera.
  • the optical system 1000 may change the light incident in a direction perpendicular to the surface of the device to which the light path changing member is applied in a direction parallel to the surface of the device. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses may have a thinner thickness in the device, and thus the device may be provided thinner.
  • lens noodle radius of curvature (mm) thickness or distance (mm) clear aperture (mm) refractive index Abbesu first lens side 1 -19.9933 0.6000 2.55 1.6206 25.9493 2nd side -16.7452 0.0500 2.564992 second lens 3rd side 4.3203 1.6000 2.549184 1.5368 55.6762 side 4 -40.7755 0.7525 2.379602 third lens page 5 -43.2080 0.9494 2.138226 1.6206 25.9493 page 6 3.2413 0.4500 1.907641 4th lens page 7 4.9217 1.2609 1.957455 1.6461 23.5179 page 8 5.7652 1.0962 1.846404 5th lens page 9 3.9124 0.8952 1.952156 1.5368 55.6762 page 10 4.0317 0.6932 1.914924 6th lens page 11 8.9672 0.6526 1.979515 1.6461 23.5179 page 12 28.9156 2
  • Table 4 shows the radius of curvature of the first to sixth lenses 210,220,230,240,250,260 according to the second embodiment, the center thickness (mm) (thickness) of each lens, the distance between each lens (mm) (distance), the effective diameter size ( It's about clear aperture, refractive index, and Abbe's Number.
  • Table 5 shows a total track length (TTL), an effective focal length (EFL), a back focus length (BFL), and a focal length of a lens of the optical system 1000 according to the second embodiment.
  • the refractive indices of the first lens 210 and the third lens 230, the refractive indices of the second lens 220 and the fifth lens 250, the fourth lens 240 and the The sixth lens 260 may have the same refractive index.
  • the refractive index of the second lens 220 may be smaller than that of the first lens 210
  • the refractive index of the first lens 210 may be smaller than that of the fourth lens 240 .
  • Abbe numbers of the first lens 210 and the third lens, Abbe numbers of the second lens 220 and the fifth lens 250, the fourth lens 240 and the sixth lens 260 may have the same Abbe numbers.
  • the Abbe number of the fourth lens 240 may be smaller than the Abbe number of the first lens 210 , and the Abbe number of the first lens 210 is greater than the Abbe number of the second lens 220 .
  • Each of the surfaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, and S12 of the first to sixth lenses 210, 220, 230, 240, 250, and 260 may have a set clear aperture. .
  • the size of the effective diameter of the second surface S2 may be larger than the size of the effective diameter of the first surface S1
  • the size of the effective diameter of the first surface S1 is the second It may be larger than the size of the effective diameter of the three surfaces (S3).
  • the second lens 220 may include at least one surface having a larger effective diameter than the first lens 210 .
  • the size of the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the size of the effective diameter of the first surface S1 .
  • the effective diameter of the third surface S3 may be greater than the effective diameter of the first surface S1 and the second surface S2 .
  • the effective focal length EFL of the optical system 1000 may be smaller than the focal length f1 of the first lens 210 . Also, the effective focal length EFL of the optical system 1000 may be greater than the focal length f2 of the second lens 220 .
  • Equation 14 9 ⁇ EFL ⁇ 40 Satisfaction Equation 15 0.95 ⁇ L1S1 / L1S2 ⁇ 1 0.9941551 Equation 16 -8 ⁇ R_L1 / R_L3 ⁇ 0.98 -4.627733 Equation 17 0.1 ⁇ TH_L1 / TH_L2 ⁇ 0.75 0.375 Equation 18 0.52 ⁇ CH n(n ⁇ 4) / CA n(n ⁇ 4) ⁇ 0.98 Satisfaction Equation 19 20 ⁇
  • Table 6 shows the result values of the optical system 1000 of the second embodiment with respect to the above-described equations.
  • the optical system 1000 according to the second embodiment satisfies at least one or two or more of Equations 14 to 28.
  • the optical system 1000 satisfies all of Equations 14 to 28.
  • the optical system 1000 according to the second embodiment may have a modulation transfer function (MTF) characteristic and aberration characteristic as shown in FIGS. 9 and 10 .
  • FIG. 10 is a graph of the aberration diagram of the optical system 1000 according to the second embodiment, in which Longitudinal Spherical Aberration, Astigmatic Field Curves, and Distortion are measured from left to right. It is one graph.
  • the X-axis may indicate a focal length (mm) or distortion (%)
  • the Y-axis may indicate the height of an image.
  • the graph for spherical aberration is a graph for light in the wavelength bands of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • the graph for astigmatism and distortion aberration is a graph for light in the wavelength band of 546 nm.
  • the optical system 1000 according to the second embodiment may have improved optical characteristics.
  • the optical system 1000 may include at least one lens surface having a larger clear aperture than the first surface S1 of the first lens 210 and may have improved optical characteristics.
  • the first to third lenses 210 , 220 , and 230 may have a non-circular shape, for example, a D-cut shape. Accordingly, the optical system 1000 can be implemented in a smaller size and can be provided to be compact compared to a circular shape.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses and a light path changing member (not shown). Accordingly, the optical system 1000 can be applied to a folded camera that can have a thinner thickness, and a device including the camera can be manufactured with a thin thickness.

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Abstract

실시예에 개시된 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각은, 물체 측 면 및 상 측 면을 포함하고, 상기 제1 렌즈의 상 측 면의 유효경(clear aperture)의 크기는 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경의 크기보다 크고, 상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제2 렌즈의 두께보다 얇을 수 있다.

Description

광학계
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 광학계에 대한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스 뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다. 예를 들어, 카메라 모듈의 광학계는 상(image)를 결상하는 촬상 렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있고, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 객체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다. 이러한 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고화질, 고해상도 등 고성능에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 고성능의 광학계 구현을 위해 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우 광학계 전체가 증가할 수 있고, 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다.
일반적으로 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 설정된 유효 초점 길이 (EFL; Effective Focal Length)를 가질 수 있다. 이때, 상기 유효 초점 거리(EFL) 값이 상대적으로 클 경우, 물체 측과 최인접한 렌즈은 큰 구경을 가지거나, 복수의 렌즈 중 가장 큰 구경을 가진다. 이에 따라, 물체 측과 가장 인접한 렌즈가 상대적으로 큰 크기를 가져 상기 광학계를 소형화하기 어려운 문제가 있다. 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 상대적으로 높이가 클 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 매수가 증가할수록 이미지 센서에서 물체와 최인접한 렌즈의 물체 면까지의 거리는 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계가 배치된 스마트폰 등의 디바이스의 전체 두께는 증가할 수 있고, 소형화하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계를 제공하고자 한다. 실시예는 작고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있는 광학계를 제공하고자 한다. 실시예는 얇은 두께를 가지는 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능한 광학계를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 각각은, 물체 측 면 및 상 측 면을 포함하고, 상기 제1 렌즈의 상 측 면의 유효경(clear aperture)의 크기는 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경의 크기보다 크고, 상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제2 렌즈의 두께보다 얇을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 음(-)의 곡률 반경을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈의 두께는, 상기 제3 렌즈의 두께보다 얇고 상기 제4 렌즈 또는 상기 제5 렌즈의 두께보다 두꺼울 수 있다. 상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 간격보다 얇을 수 있다. 상기 제2 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈, 상기 제3 렌즈, 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈의 두께보다 두꺼울 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고 광축을 기준으로 오목한 형상을 갖는 물체 측 면을 포함하고, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 물체 측면의 유효경(clear aperture)의 크기 보다 큰 유효경(clear aperture)의 크기를 가지는 면을 가질 수 있다.
상기 제2 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈의 초점거리는 상기 제2 렌즈의 초점거리보다 클 수 있다. 또한, 상기 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈의 초점거리보다 작고 상기 제2 렌즈의 초점거리보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈의 상 측 면은 볼록한 형상이고, 상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목한 형상일 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈의 두께보다 얇고, 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈의 두께보다 두껍고, 상기 제2 렌즈의 두께는 상기 제3 렌즈의 두께보다 두껍고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은, 상기 제1 내지 제5 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면 중 가장 큰 유효경(clear aperture)의 크기를 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계는 복수의 렌즈들을 포함하며 물체와 최인접한 제1 렌즈의 물체 측 면보다 큰 유효경을 가지는 적어도 하나의 렌즈면을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계를 설계 시 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 슬림하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계는 상대적으로 큰 유효경의 크기를 가지는 렌즈, 예컨대 물체 측과 인접한 적어도 하나의 렌즈가 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 광이 입사하는 과정에 광이 손실되는 것을 최소화할 수 있고, 보다 슬림한 형태로 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 예를 들어, 상기 광학계는 광 경로 변경 부재를 포함하여 적용된 장치, 기기 등의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 장치, 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 상기 장치, 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 장치, 기기의 전체 두께는 보다 얇아질 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 제1방향(X)의 측 단면의 예이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광학계의 제2방향(Y)의 측 단면의 예이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 광학계에서 적어도 한 렌즈의 디-컷(D-cut) 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 광학계의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 광학계의 제1방향(X)의 측 단면의 예이다.
도 7은 제2 실시 예에 따른 광학계의 제2방향(Y)의 측 단면의 예이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 광학계에서 적어도 한 렌즈의 디-컷(D-cut) 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 광학계의 MTF 특성을 도시한 그래프이다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 광학계의 수차특성을 도시한 그래프이다.
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. 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. 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 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.
발명의 설명에서 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다. "물체 측 면"은 광축을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "상 측 면"은 광축을 기준으로 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있다. 렌즈의 중심 두께는 렌즈에서 광축과 중첩되는 영역의 광축 방향 두께를 의미할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 순차적으로 배치되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 복수의 렌즈의 상측으로 필터(500) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 렌즈는 4매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈는 5매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 물체의 영상 정보에 해당하는 광은 상기 복수의 렌즈, 상기 필터(500)를 순차적으로 통과하여 상기 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 복수의 렌즈 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 렌즈에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역은 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 복수의 렌즈 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 렌즈 중 선택되는 하나의 렌즈의 렌즈면은 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량 조절을 위한 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈 및 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 이미지 센서(300)는 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 광 경로 변경 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 반사경, 프리즘을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 광 경로 변경 부재는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재는 입사광의 경로를 90도의 각도로 반사시켜 광의 경로를 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 광 경로 변경 부재, 복수의 렌즈, 필터(500) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광을 반사시켜 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 즉, 상기 광 경로 변경 부재는 상기 광 경로 변경 부재에 입사된 광의 경로를 상기 복수의 렌즈들 방향으로 변경할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 카메라의 두께를 감소시킬 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 광 경로 변경 부재를 포함하여 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 복수의 렌즈를 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가지므로, 상기 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
보다 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 기기 내에서 상기 복수의 렌즈는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 높은 높이를 가질 수 있다. 그러나, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함하는 폴디드(folded) 카메라에 적용될 경우, 상기 복수의 렌즈는 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈를 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 낮은 높이를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)를 포함하는 폴디드 카메라는 상기 기기 내에서 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 기기의 두께 역시 감소할 수 있다.
<제1 실시예>
이하 제1 실시예에 따른 광학계에 대해 자세히 설명한다. 도 1 및 도 2는 제1 실시예에 따른 광학계의 서로 다른 방향에서의 측 단면을 나타낸 구성도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 광학계에서 디-컷(D-cut) 형상을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 제1 실시예에 따른 광학계의 MTF 특성 및 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 4매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 5매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 필터(500) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 렌즈(110)는 상기 복수의 렌즈들(110,120,130,140,150) 중 물체 측에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제5 렌즈(150)는 상 측에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 렌즈(110,120)는 상기 광축(OA)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)은 상기 광축(OA)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측 면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 상 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 오목할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 상 측 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측 면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 상 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 물체 측 면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 상 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 볼록할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 물체 측 면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 상 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측 면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 상 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제9 면(S9)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 물체와 상기 제1 렌즈(110) 사이 또는 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제10 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 각각은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은, 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)의 상기 제1 내지 제10 면(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 중 가장 큰 유효경 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))보다 유효경의 크기가 큰 적어도 하나의 렌즈면을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 면(S1)보다 유효경의 크기가 큰 하나의 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제10 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 중 가장 클 수 있다. 또한, 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제10 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 중 상기 제2 면(S2) 다음으로 클 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(110)의 유효경의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3)), 상 측 면(제4 면(S4))은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1)) 및 상 측 면(제2 면(S2))보다 작은 유효경을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제10 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 중 상기 제1 면(S1) 다음으로 클 수 있다. 또한, 상기 제4 면(S4)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제10 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10) 중 상기 제3 면(S3) 다음으로 클 수 있다.
이와 다르게, 상기 제2 렌즈(120)의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(110)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1)) 및 상 측 면(제2 면(S2)) 중 선택되는 하나의 면의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 자세하게, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기의 1.5배 미만의 범위에서 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다.
도 3을 참조하면 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150) 중 적어도 하나의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 각각은 비원형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130) 각각을 광축(OA)과 대응되는 정면에서 바라보았을 때 각각의 렌즈의 유효 영역은 비원형 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130) 각각의 유효 영역은 제1 내지 제4 모서리들(A1, A2, A3, A4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 상기 광축(OA)의 수직인 제1 방향(x축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 곡선 형태를 가질 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 광축(OA) 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향(y축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 제1 모서리(A1)와 상기 제2 모서리(A2)의 끝단을 연결하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 직선 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130)는 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130)은 제조되는 과정에 상술한 비원형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130)이 플라스틱 재질을 포함할 경우, 사출 과정에 상술한 비원형 형태로 제조될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130)은 사출 과정을 통해 원형 형상으로 제조될 수 있고, 이후 진행되는 절단 공정에서 일부 영역이 절단되어 상기 제3 모서리(A3) 및 제4 모서리(A4)를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130) 각각의 유효 영역은 설정된 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)를 연결하는 가상의 제1 직선의 길이(CA)는 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)를 연결하는 가상의 제2 직선의 길이(CH)보다 길 수 있다. 여기서 상기 제1 직선의 길이(CA)는 상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130) 각각의 유효경의 최대 크기(CA; clear aperture)를 의미할 수 있고, 상기 제2 직선의 길이(CH)는 상기 제1 내지 제3 렌즈들(110,120,130) 각각의 유효경의 최소 크기(CH; clear height)를 의미할 수 있다. 상술한 설명에서는 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130)의 유효 영역이 비원형 형상을 가지는 것에 대해 설명하였으나 이에 제한하지 않고 각각의 렌즈의 유효 영역은 원형 형상을 가질 수 있고, 비유효 영역은 비원형 형상을 가질 수 있다.
제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)가 하기 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 경우 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 상기 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우, 보다 작고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 상기 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 경우, 보다 얇은 두께를 가지는 폴디드(folded) 카메라에 적용가능 하여 상기 카메라를 포함하는 기기를 얇은두께로 제조할 수 있다.
[수학식 1]
9 < EFL < 40
수학식 1에서 EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)(Effective Focal Length)를 의미한다. 자세하게, 상기 광학계(1000)의 EFL은 11 < EFL < 30일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광학계(1000)의 EFL은 13 < EFL < 26일 수 있다.
[수학식 2]
0.95 < L1S1 / L1S2 < 1
수학식 2에서 L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경 크기(clear aperture)(mm)를 의미하고, L1S2는 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경의 크기(clear aperture)(mm)를 의미한다. 자세하게, 상기 L1S1 / L1S2은 0.96 < L1S1 / L1S2 < 1을 만족할 수 있다. 자세하게, 상기 L1S1 / L1S2은 0.99 < L1S1 / L1S2 < 1을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
-8 < R_L1 / R_L3 < 0.98
수학식 3에서 R_L1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미하고, R_L3은 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 R_L1, R_L3은 -8 < R_L1 / R_L3 < -2일 수 있다.
[수학식 4]
0.1 < TH_L1 / TH_L2 < 0.75
수학식 4에서 TH_L1은 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께(mm)를 의미하고, TH_L2는 상기 제2 렌즈(120)의 중심 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, TH_L1, TH_L2는 0.2 < TH_L1 / TH_L2 < 0.65일 수 있다. 더 자세하게, TH_L1, TH_L2는 0.3 < TH_L1 / TH_L2 < 0.55일 수 있다.
[수학식 5]
0.52 < CHn(n<4) / CAn(n<4) < 0.98
수학식 5에서 CHn(n<4)은 n번째 렌즈의 유효경의 최소 크기(clear height)(mm)를 의미한다. 자세하게, CHn(n<4)은 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130) 중 선택되는 하나의 렌즈의 유효경의 최소 크기(mm)를 의미한다. 또한, CAn(n<4)은 n번째 렌즈의 유효경의 최대 크기(clear aperture)(mm)를 의미한다. 자세하게, CHn(n<4)은 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130) 중 선택되는 하나의 렌즈의 유효경의 최대 크기(mm)를 의미한다.
[수학식 6]
20 < |f1| - |f2| < 150
수학식 6에서 f1은 제1 렌즈(110)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(120)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미한다.
[수학식 7]
2 < BFL / ImgH < 5
수학식 7에서 BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 대각 방향 길이(mm)의 1/2 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 상면의 광축에서 1 필드(field) 영역까지의 수직 방향 거리(mm)를 의미한다.
[수학식 8]
0.35 < BFL / EFL < 0.75
수학식 8에서 BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다.
[수학식 9]
1.5 < TTL / BFL < 2.5
수학식 9에서 TTL(Total track length)은 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 최인접한 렌즈(제1 렌즈(110))의 물체 측 면(제1 면(S1))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다.
[수학식 10]
0.75 < DL2 / TTL < 0.9
수학식 10에서 DL2는 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 두번째로 인접한 렌즈(제2 렌즈(120))의 물체 측 면(제3 면(S3))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 최인접한 렌즈(제1 렌즈(110))의 물체 측 면(제1 면(S1))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다.
상기 광학계(1000)가 제1 실시예와 같이 5매의 렌즈를 포함할 경우, 하기 수학식 10 내지 수학식 14을 더 만족할 수 있다.
[수학식 11]
|f3| < |f2| < |f5| < |f1| < |f4|
수학식 11에서 f1은 제1 렌즈(110)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(120)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f3은 제3 렌즈(130)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f4은 제4 렌즈(140)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f5는 제5 렌즈(150)의 초점 거리(focal length)를 의미한다.
[수학식 12]
0.5 < TH_L1 / d12 < 1
수학식 12에서 TH_L1은 상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께(mm)를 의미하고, d12는 상기 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 사이의 광축(OA) 방향 간격(mm)을 의미한다.
[수학식 13]
2 < f1 / EFL < 4
수학식 13에서 f1은 제1 렌즈(110)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다.
[수학식 14]
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수학식 14에서 Z는Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 또한, Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 또한, c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A,B,C,D,E,F 은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 특히, 상기 광학계(1000)는 제1 면(S1)보다 큰 유효경을 가지는 적어도 하나의 렌즈면을 포함하며 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130)는 비원형 형상, 예컨대 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 광 경로 변경 부재를 포함하여 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 상기 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경 (mm) 두께 또는 거리 (mm) 유효경(clear aperture) (mm) 굴절률 아베수
제1 렌즈 제1 면 -24.8879 0.6145 2.55 1.5368 55.6762
제2 면 -11.3062 0.8301 2.569937
제2 렌즈 제3 면 4.0599 2.0000 2.462161 1.5368 55.6762
제4 면 20.0747 0.1947 2.120959
제3 렌즈 제5 면 18.3763 0.8703 2.051543 1.6206 25.9493
제6 면 2.8982 2.0369 1.769202
제4 렌즈 제7 면 4.0766 0.3500 1.893842 1.5368 55.6762
제8 면 4.7148 0.1262 1.852053
제5 렌즈 제9 면 6.5955 0.4000 1.851872 1.6689 20.3611
제10 면 11.1396 1.85
항목 제1 실시예
TTL 17.4958
EFL 17.1422
BFL 10.0731
ImgH 3.2
f1 37.9952
f2 9.0840
f3 -5.6663
f4 47.0826
f5 23.3461
표 1은 제1 실시예에 따른 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)의 곡률 반경, 각 렌즈의 중심 두께(mm)(thickness), 각 렌즈 사이의 거리(mm)(distance), 유효경 크기(clear aperture), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number)에 대한 것이다. 표 2는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 TTL(Total track length), EFL(Effective Focal Length), BFL(Back focus length) 및 렌즈의 초점 거리(focal length) 등에 대한 것이다.
표 1을 참조하면, 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제4 렌즈(140)의 굴절률은 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제4 렌즈(140)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 상기 제5 렌즈(150)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제4 렌즈(140)의 아베수는 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제4 렌즈(140)의 아베수는 상기 제3 렌즈(130)의 아베수보다 클 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈(130)의 아베수는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수보다 클 수 있다. 상기 제1 내지 제5 렌즈들(110,120,130,140,150)의 각 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10)은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)에서 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기보다 클 수 있고, 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기는 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 상기 표 1에는 개시되지 않았으나, 상기 제2 렌즈(120)는 상기 제1 렌즈(110)보다 큰 유효경의 크기를 가지는 적어도 하나의 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 또한, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다.
표 2를 참조하면, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈(110)의 초점 거리(f1)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제2 렌즈(120)의 초점 거리(f2)보다 클 수 있다.
수학식 제1 실시예
수학식 1 9 < EFL < 40 만족
수학식 2 0.95 < L1S1 / L1S2 < 1 0.9922422
수학식 3 -8 < R_L1 / R_L3 < 0.98 -6.130243
수학식 4 0.1 < TH_L1 / TH_L2 < 0.75 0.307245
수학식 5 0.52 < CHn(n<4) / CAn(n<4) < 0.98 만족
수학식 6 20 < |f1| - |f2| < 150 28.9112
수학식 7 2 < BFL / ImgH < 5 3.1478481
수학식 8 0.35 < BFL / EFL < 0.75 0.5876208
수학식 9 1.5 < TTL / BFL < 2.5 1.7368802
수학식 10 0.75 < DL2 / TTL < 0.9 0.8031203
수학식 11 |f3| < |f2| < |f5| < |f1| < |f4| 만족
수학식 12 0.5 < TH_L1 / d12 < 1 0.740283
수학식 13 2 < f1 / EFL < 4 2.216467
표 3은 상술한 수학식들에 대한 제1 실시예의 광학계(1000)의 결과값이다. 표 3를 참조하면, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 13 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 13을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 도 4 및 도 5와 같은 MTF(Modulation Transfer Function) 특성, 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 5는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프로 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 5에서 X축은 초점 거리(mm) 또는 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 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.제1 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)보다 큰 유효경(clear aperture) 크기를 가지는 적어도 하나의 렌즈면을 포함하며 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 상기 제1 내지 제3 렌즈(110,120,130)는 비원형 형상, 예컨대 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 상기 광학계(1000)는 복수의 렌즈 및 광 경로 변경 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 얇은 두께를 가질 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능하며, 상기 카메라를 포함하는 기기를 얇은 두께로 제조할 수 있다.
<제2 실시예>
이하 제2 실시예에 따른 광학계에 대해 자세히 설명한다. 도 6 및 도 7은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 8은 제2 실시예에 따른 광학계에서 디-컷(D-cut) 형상을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 9 및 도 10은 제2 실시예에 따른 광학계의 MTF 특성 및 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 4매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 6매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(230), 제4 렌즈(240), 제5 렌즈(250), 제6 렌즈(260), 필터(500) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 렌즈(210)는 상기 복수의 렌즈들(210,220,230,240,250,260) 중 물체 측에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제6 렌즈(260)는 상 측에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 렌즈(210,220)는 상기 광축(OA)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)은 상기 광축(OA)을 따라 연속적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(210)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(210)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈(210)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제1 렌즈(210)는 물체 측 면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 상 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 오목할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(210)는 상 측 방향으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(220)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(220)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 렌즈(220)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈(220)는 물체 측 면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 상 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(220)는 양 면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(230)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(230)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 렌즈(230)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제3 렌즈(230)는 물체 측 면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 상 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(230)는 양 면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(240)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(240)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제4 렌즈(240)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제4 렌즈(240)는 물체 측 면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 상 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(240)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(250)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(250)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제5 렌즈(250)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제5 렌즈(250)는 물체 측 면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 상 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제9 면(S9)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(250)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(260)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(260)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제6 렌즈(260)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제6 렌즈(260)는 물체 측 면으로 정의되는 제11 면(S11) 및 상 측 면으로 정의되는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(260)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 물체와 상기 제1 렌즈(210) 사이 또는 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제2 렌즈(220) 및 상기 제3 렌즈(230) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제12 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12) 각각은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(210) 및 상기 제2 렌즈(220) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은, 상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)의 상기 제1 내지 제12 면(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12) 중 가장 큰 유효경 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈(210)의 물체 측 면(제1 면(S1))보다 유효경의 크기가 큰 적어도 하나의 렌즈면을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 면(S1)보다 유효경의 크기가 큰 하나의 렌즈면을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈(210)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(210)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제12 면들(S1 ~ S12) 중 가장 클 수 있다. 또한, 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제12 면들(S1 ~ S12) 중 상기 제2 면(S2) 다음으로 클 수 있다.
상기 제2 렌즈(220)의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(210)의 유효경의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(220)의 물체 측 면(제3 면(S3)), 상 측 면(제4 면(S4))은 상기 제2 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1)) 및 상 측 면(제2 면(S2))보다 작은 유효경을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제12 면들(S1 ~ S12) 중 상기 제1 면(S1) 다음으로 클 수 있다. 또한, 상기 제4 면(S4)의 유효경의 크기는 상기 제1 내지 제12 면들(S1 ~ S12) 중 상기 제3 면(S3) 다음으로 클 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제12 면들(S1 ~ S12) 중 상기 제4 렌즈(240)의 상 측 면(제8 면(S8))의 유효경이 가장 작을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈(220)의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(210)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(220)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 유효경의 크기는 상기 제1 렌즈(210)의 물체 측 면(제1 면(S1)) 및 상 측 면(제2 면(S2)) 중 선택되는 하나의 면의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 자세하게, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기의 1.5배 미만의 범위에서 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(210), 상기 제2 렌즈(220) 및 상기 제3 렌즈(230) 각각은 비원형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230) 각각을 광축(OA)과 대응되는 정면에서 바라보았을 때 각각의 렌즈의 유효 영역은 비원형 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230) 각각의 유효 영역은 제1 내지 제4 모서리들(A1, A2, A3, A4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 상기 광축(OA)의 수직인 제1 방향(x축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 곡선 형태를 가질 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 광축(OA) 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향(y축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 제1 모서리(A1)와 상기 제2 모서리(A2)의 끝단을 연결하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 직선 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230)는 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230)은 제조되는 과정에 상술한 비원형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230)이 플라스틱 재질을 포함할 경우, 사출 과정에 상술한 비원형 형태로 제조될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230)은 사출 과정을 통해 원형 형상으로 제조될 수 있고, 이후 진행되는 절단 공정에서 일부 영역이 절단되어 상기 제3 모서리(A3) 및 제4 모서리(A4)를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230) 각각의 유효 영역은 설정된 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)를 연결하는 가상의 제1 직선의 길이(CA)는 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)를 연결하는 가상의 제2 직선의 길이(CH)보다 길 수 있다. 여기서 상기 제1 직선의 길이(CA)는 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230) 각각의 유효경의 최대 크기(CA; clear aperture)를 의미할 수 있고, 상기 제2 직선의 길이(CH)는 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210,220,230) 각각의 유효경의 최소 크기(CH; clear height)를 의미할 수 있다.
상술한 설명에서는 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230)의 유효 영역이 비원형 형상을 가지는 것에 대해 설명하였으나 이에 제한하지 않고 각각의 렌즈의 유효 영역은 원형 형상을 가질 수 있고, 비유효 영역은 비원형 형상을 가질 수 있다.
제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)가 하기 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 하기 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우, 보다 작고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 하기 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우, 보다 얇은 두께를 가지는 폴디드(folded) 카메라에 적용가능 하여 상기 카메라를 포함하는 기기를 얇은 두께로 제조할 수 있다.
[수학식 14]
9 < EFL < 40
수학식 14에서 EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(mm)(Effective Focal Length)를 의미한다. 자세하게, 상기 광학계(1000)의 EFL은 11 < EFL < 30일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광학계(1000)의 EFL은 13 < EFL < 26일 수 있다.
[수학식 15]
0.95 < L1S1 / L1S2 < 1
수학식 15에서 L1S1은 상기 제1 렌즈(210)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경 크기(mm)를 의미하고, L1S2는 상기 제1 렌즈(210)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경의 크기(mm)를 의미한다. 자세하게, 상기 L1S1 / L1S2은 0.96 < L1S1 / L1S2 < 1을 만족할 수 있다. 자세하게, 상기 L1S1 / L1S2은 0.99 < L1S1 / L1S2 < 1을 만족할 수 있다.
[수학식 16]
-8 < R_L1 / R_L3 < 0.98
수학식 16에서 R_L1은 상기 제1 렌즈(210)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미하고, R_L3은 상기 제2 렌즈(220)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 R_L1, R_L3은 -8 < R_L1 / R_L3 < -2일 수 있다.
[수학식 17]
0.1 < TH_L1 / TH_L2 < 0.75
수학식 17에서 TH_L1은 상기 제1 렌즈(210)의 중심 두께(mm)를 의미하고, TH_L2는 상기 제2 렌즈(220)의 중심 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, TH_L1, TH_L2는 0.2 < TH_L1 / TH_L2 < 0.65일 수 있다. 더 자세하게, TH_L1, TH_L2는 0.3 < TH_L1 / TH_L2 < 0.55일 수 있다.
[수학식 18]
0.52 < CHn(n<4) / CAn(n<4) < 0.98
수학식 18에서 CHn(n<4)은 n번째 렌즈의 유효경의 최소 크기(clear height)(mm)를 의미한다. 자세하게, CHn(n<4)은 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230) 중 선택되는 하나의 렌즈의 유효경의 최소 크기(mm)를 의미한다. 또한, CAn(n<4)은 n번째 렌즈의 유효경의 최대 크기(clear aperture)(mm)를 의미한다. 자세하게, CHn(n<4)은 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230) 중 선택되는 하나의 렌즈의 유효경의 최대 크기(mm)를 의미한다.
[수학식 19]
20 < |f1| - |f2| < 150
수학식 19에서 f1은 제1 렌즈(210)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(220)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미한다.
[수학식 20]
2 < BFL / ImgH < 5
수학식 20에서 BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈(260)의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 대각 방향 길이(mm)의 1/2 값을 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 상면의 광축에서 1 필드(field) 영역까지의 수직 방향 거리(mm)를 의미한다.
[수학식 21]
0.35 < BFL / EFL < 0.75
수학식 21에서 BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈(260)의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다.
[수학식 22]
1.5 < TTL / BFL < 2.5
수학식 22에서 TTL(Total track length)은 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 최인접한 제1렌즈(210))의 물체 측 면(제1 면(S1))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, BFL(Back focus length)은 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈(260)의 상 측 면에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다.
[수학식 23]
0.75 < DL2 / TTL < 0.9
수학식 23에서 DL2는 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 두번째로 인접한 렌즈(220))의 물체 측 면(제3 면(S3))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 복수의 렌즈 중 물체 측과 최인접한 렌즈(210))의 물체 측 면(제1 면(S1))으로부터 상기 이미지 센서(300)까지의 광축 방향 거리(mm)를 의미한다.
상기 광학계(1000)가 제2 실시예와 같이 6매의 렌즈를 포함할 경우, 하기 수학식 24 내지 수학식 29를 더 만족할 수 있다.
[수학식 24]
|f3| < |f2| < |f6| < |f4| < |f5| < |f1|
수학식 24는 각 렌즈의 초점 거리의 절대 값의 크기를 비교한 예이다. 수학식 24에서 f1은 제1 렌즈(210)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(220)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f3은 제3 렌즈(230)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f4은 제4 렌즈(240)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f5는 제5 렌즈(250)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f6은 제6 렌즈(260)의 초점 거리(focal length)를 의미한다.
[수학식 25]
|f1| > |f2|+|f3|+|f4|+|f5|+|f6|
수학식 25에서 f1은 제1 렌즈(110)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f2는 제2 렌즈(220)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f3은 제3 렌즈(230)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f4은 제4 렌즈(240)의 초점 거리(focal length)를 의미한다. 또한, f5는 제5 렌즈(250)의 초점 거리(focal length)를 의미하고, f6은 제6 렌즈(260)의 초점 거리(focal length)를 의미한다.
[수학식 26]
10 < TH_L1 / d12 < 15
수학식 26에서 TH_L1은 상기 제1 렌즈(210)의 중심 두께(mm)를 의미하고, d12는 상기 제1 렌즈(210)와 제2 렌즈(220) 사이의 광축(OA) 방향 간격(mm)을 의미한다.
[수학식 27]
0.05 < d12 / d23 < 0.08
수학식 27에서 d12는 상기 제1 렌즈(210)와 상기 제2 렌즈(220) 사이의 광축(OA) 방향 간격(mm)을 의미하고, d23은 상기 제2 렌즈(220)와 상기 제3 렌즈(230) 사이의 광축(OA) 방향 간격(mm)을 의미한다.
[수학식 28]
8 < f1 / EFL < 14
수학식 28에서 f1은 제1 렌즈(210)의 초점 거리(focal length)(mm)를 의미하고, EFL은 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)(mm)를 의미한다.
[수학식 29]
Figure PCTKR2021010375-appb-img-000002
수학식 29에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 또한, Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 또한, c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, 쪋 은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 14 내지 수학식 28 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 특히, 상기 광학계(1000)는 제1 면(S1)보다 큰 유효경을 가지는 적어도 하나의 렌즈면을 포함하며 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230)는 비원형 형상, 예컨대 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 상기 광학계(1000)가 수학식 14 내지 수학식 28 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 광 경로 변경 부재를 포함하여 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈를 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 상기 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경 (mm) 두께 또는 거리 (mm) 유효경(clear aperture) (mm) 굴절률 아베수
제1 렌즈 제1 면 -19.9933 0.6000 2.55 1.6206 25.9493
제2 면 -16.7452 0.0500 2.564992
제2 렌즈 제3 면 4.3203 1.6000 2.549184 1.5368 55.6762
제4 면 -40.7755 0.7525 2.379602
제3 렌즈 제5 면 -43.2080 0.9494 2.138226 1.6206 25.9493
제6 면 3.2413 0.4500 1.907641
제4 렌즈 제7 면 4.9217 1.2609 1.957455 1.6461 23.5179
제8 면 5.7652 1.0962 1.846404
제5 렌즈 제9 면 3.9124 0.8952 1.952156 1.5368 55.6762
제10 면 4.0317 0.6932 1.914924
제6 렌즈 제11 면 8.9672 0.6526 1.979515 1.6461 23.5179
제12 면 28.9156 2
항목 제2 실시예
TTL 17.3614
EFL 17.1380
BFL 8.3614
ImgH 3.2000
f1 155.1162
f2 7.3685
f3 -4.8207
f4 32.8128
f5 68.0291
f6 19.8623
표 4는 제2 실시예에 따른 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)의 곡률 반경, 각 렌즈의 중심 두께(mm)(thickness), 각 렌즈 사이의 거리(mm)(distance), 유효경 크기(clear aperture), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number)에 대한 것이다. 표 5는 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 TTL(Total track length), EFL(Effective Focal Length), BFL(Back focus length) 및 렌즈의 초점 거리(focal length) 등에 대한 것이다. 표 4를 참조하면, 상기 제1 렌즈(210)와 상기 제3 렌즈(230)의 굴절률, 상기 제2 렌즈(220)와 제5 렌즈(250)의 굴절률, 상기 제4 렌즈(240)와 상기 제6 렌즈(260)의 굴절률은 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈(220)의 굴절률은 상기 제1 렌즈(210)의 굴절률보다 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(210)의 굴절률은 상기 제4 렌즈(240)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(210)와 상기 제3 렌즈의 아베수, 상기 제2 렌즈(220)와 상기 제5 렌즈(250)의 아베수, 상기 제4 렌즈(240)와 상기 제6 렌즈(260)의 아베수는 서로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈(240)의 아베수는 상기 제1 렌즈(210)의 아베수보다 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(210)의 아베수는 상기 제2 렌즈(220)의 아베수보다 작을 수 있다. 상기 제1 내지 제6 렌즈들(210,220,230,240,250,260)의 각 면들(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12)은 설정된 유효경(clear aperture)을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)에서 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기보다 클 수 있고, 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기는 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 표 4에는 개시되지 않았으나, 상기 제2 렌즈(220)는 상기 제1 렌즈(210)보다 큰 유효경의 크기를 가지는 적어도 하나의 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기보다 클 수 있다. 또한, 상기 제3 면(S3)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 유효경의 크기보다 클 수 있다.
상기 표 5를 참조하면, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈(210)의 초점 거리(f1)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제2 렌즈(220)의 초점 거리(f2)보다 클 수 있다.
수학식 제1 실시예
수학식 14 9 < EFL < 40 만족
수학식 15 0.95 < L1S1 / L1S2 < 1 0.9941551
수학식 16 -8 < R_L1 / R_L3 < 0.98 -4.627733
수학식 17 0.1 < TH_L1 / TH_L2 < 0.75 0.375
수학식 18 0.52 < CHn(n<4) / CAn(n<4) < 0.98 만족
수학식 19 20 < |f1| - |f2| < 150 147.7477
수학식 20 2 < BFL / ImgH < 5 2.61295
수학식 21 0.35 < BFL / EFL < 0.75 0.48789
수학식 22 1.5 < TTL / BFL < 2.5 2.07637
수학식 23 0.75 < DL2 / TTL < 0.9 0.870402
수학식 24 |f3| < |f2| < |f6| < |f4| < |f5| < |f1| 만족
수학식 25 |f1| > |f2|+|f3|+|f4|+|f5|+|f6| 만족
수학식 26 10 < TH_L1 / d12 < 15 12
수학식 27 0.05 < d12 / d23 < 0.08 0.06645
수학식 28 8 < f1 / EFL < 14 9.051
표 6은 상술한 수학식들에 대한 제2 실시예의 광학계(1000)의 결과값이다. 표 6를 참조하면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 14 내지 수학식 28 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 수학식 14 내지 수학식 28를 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 도 9 및 도 10과 같은 MTF(Modulation Transfer Function) 특성, 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 10은 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프로 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 10에서 X축은 초점 거리(mm) 또는 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 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈(210)의 제1 면(S1)보다 큰 유효경(clear aperture) 크기를 가지는 적어도 하나의 렌즈면을 포함하며 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 상기 제1 내지 제3 렌즈(210,220,230)는 비원형 형상, 예컨대 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 소형으로 구현 가능하며 원형 형상 대비 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 상기 광학계(1000)는 복수의 렌즈 및 광 경로 변경 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 보다 얇은 두께를 가질 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용 가능하며, 상기 카메라를 포함하는 기기를 얇은 두께로 제조할 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. 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 (10)

  1. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 각각은, 물체 측 면 및 상 측 면을 포함하고,
    상기 제1 렌즈의 상 측 면의 유효경(clear aperture)의 크기는 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경의 크기보다 크고,
    상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제2 렌즈의 두께보다 얇은 광학계.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 음(-)의 곡률 반경을 갖는 광학계.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 음(-)의 곡률 반경을 갖는 광학계.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 간격보다 얇은 광학계.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제2 렌즈의 두께는 상기 제1 렌즈, 상기 제3 렌즈, 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈의 두께보다 두꺼운 광학계.
  6. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고 광축을 기준으로 오목한 형상을 갖는 물체 측 면을 포함하고,
    상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 물체 측면의 유효경(clear aperture)의 크기 보다 큰 유효경(clear aperture)의 크기를 가지는 면을 갖는 광학계.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1 렌즈의 초점거리는 상기 제2 렌즈의 초점거리보다 큰 광학계.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 상기 제1 렌즈의 초점거리보다 작고 상기 제2 렌즈의 초점거리보다 큰 광학계.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제1 렌즈의 상 측 면은 볼록한 형상이고,
    상기 제2 렌즈의 상 측 면은 오목한 형상인 광학계.
  10. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈의 두께는 상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈의 두께보다 얇고, 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈의 두께보다 두껍고,
    상기 제2 렌즈의 두께는 상기 제3 렌즈의 두께보다 두껍고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은, 상기 제1 내지 제5 렌즈의 물체 측 면 및 상 측 면 중 가장 큰 유효경(clear aperture)의 크기를 가지는 광학계.
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