WO2022145990A1 - 차량용 광학계 및 카메라 모듈 - Google Patents

차량용 광학계 및 카메라 모듈 Download PDF

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WO2022145990A1
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lens
lenses
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optical axis
sensor
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손창균
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
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Definitions

  • An embodiment of the invention relates to an optical system and a camera module for a vehicle.
  • ADAS Advanced Driving Assistance System
  • the ADAS sensor device detects a vehicle ahead and recognizes a lane. Afterwards, when the target lane or target speed and the target in front are determined, the vehicle's ESC (Electrical Stability Control), EMS (Engine Management System), MDPS (Motor Driven Power Steering), etc. are controlled.
  • ESC Electronic Stability Control
  • EMS Engine Management System
  • MDPS Microtor Driven Power Steering
  • ADAS can be implemented as an automatic parking system, a low-speed city driving assistance system, a blind spot warning system, and the like.
  • the sensor devices for sensing the forward situation in ADAS are a GPS sensor, a laser scanner, a front radar, and a lidar, and the most representative is a front camera for photographing the front of the vehicle.
  • Vehicle detection systems are used for various purposes, such as preventing collisions with objects that the driver did not recognize by detecting objects around the vehicle, as well as performing automatic parking by detecting empty spaces. providing data.
  • a detection system a method using a radar signal and a method using a camera are commonly used.
  • the vehicle camera module is built-in and used in front and rear surveillance cameras and black boxes in automobiles, and the subject is captured as a photo or video. Since the vehicle camera module is exposed to the outside, the shooting quality may be deteriorated due to moisture and temperature. In particular, the camera module has a problem in that optical properties change depending on the ambient temperature and the material of the lens.
  • An embodiment of the invention may provide an optical system for a vehicle in which a plastic lens and a glass lens are mixed, and a camera module having the same.
  • An embodiment of the invention may provide an optical system for a vehicle in which a lens having an aspherical surface and a lens having a spherical surface are mixed on the object side and the sensor side, and a camera module having the same.
  • An embodiment of the present invention may provide an optical system having at least four lenses in which a plastic lens and a glass lens are aligned in an optical axis direction, and a camera module having the same.
  • a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens arranged along an optical axis from an object side to a sensor direction are sequentially stacked, and the first lens is an object on the optical axis.
  • the first lens and the fourth lens may include a plastic material
  • the third lens may include a glass material.
  • a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens arranged along an optical axis from an object side to a sensor direction are sequentially stacked, and the first lens is an object on the optical axis.
  • the first to fourth lenses may have refractive power, and a ratio of a plastic material to a glass material may be 3:1.
  • the second lens may be made of a plastic material, and the second lens may have positive refractive power.
  • a ratio of a spherical surface to an aspherical surface on an optical axis among the first to eighth surfaces of the first to fourth lenses may be 1:3.
  • the TTL may be 11 mm or less, and the F number may be 2 to 2.3.
  • the first lens on the optical axis, has a first surface concave and a second surface is concave, on the optical axis the second lens has a third surface convex and a fourth surface is convex, and on the optical axis, the second lens has a
  • the third lens has a fifth surface convex and a sixth surface convex
  • the fourth lens has a seventh surface convex and an eighth surface concave on the optical axis
  • the distance between the third and fourth lenses in the optical system is It may be greater than the distance between the other two lenses.
  • the Abbe's number (Vd) of the first lens may be greater than the Abbe's number of the second to fourth lenses.
  • the Abbe's number of the first lens may be greater than or equal to 50, and the Abbe's number of the second, third, and fourth lenses may be less than 30.
  • the first lens has a first surface concave and a second surface is concave
  • the second lens has a third surface convex and a fourth surface is convex
  • the second lens has a
  • the third lens has a fifth surface convex and a sixth surface convex
  • the fourth lens has a seventh surface convex and an eighth surface concave on the optical axis
  • the distance between the third and fourth lenses in the optical system is It may be greater than the distance between the other two lenses, and the thickness of the center of the second lens may be greater than the thickness of the center of the first and third lenses.
  • the first lens has a first surface concave and a second surface is concave
  • the second lens has a third surface convex and a fourth surface is convex
  • the second lens has a
  • the third lens has a fifth surface convex and a sixth surface convex
  • the fourth lens has a seventh surface convex and an eighth surface concave on the optical axis
  • the distance between the third and fourth lenses in the optical system is It may be greater than the distance between the other two lenses, and the thickness of the center of the second lens may be greater than the thickness of the center of the first and third lenses.
  • the first lens on the optical axis, has a first surface convex and a second surface is concave, on the optical axis the second lens has a third surface concave and a fourth surface is convex, and on the optical axis, the The third lens has a fifth surface convex and a sixth surface concave, the fourth lens has a seventh surface convex and an eighth surface is concave on the optical axis, and the center thickness of the second lens is the thickest in the optical system,
  • the distance between the third and fourth lenses may be the largest among the distances between the lenses in the optical system.
  • the first lens has a first surface concave and a second surface is convex
  • the second lens has a third surface convex and a fourth surface is concave
  • the third lens has a fifth surface
  • the convex surface is convex
  • the fourth lens has a convex seventh surface and a concave eighth surface on the optical axis
  • the center thickness of the first lens is the thickest in the optical system, and between the second and third lenses
  • the distance between the distance between the and the third and fourth lenses may be 1 mm or more.
  • a diaphragm disposed on a circumference between the second lens and the third lens may be included.
  • a camera module includes an image sensor; an optical filter on the image sensor; a cover glass disposed between the optical filter and the image sensor; an optical system in which a first lens, a second lens, a third lens, and a fourth lens are sequentially stacked along the optical axis from the object side to the sensor direction; and a diaphragm disposed on a circumference between the second lens and the third lens, wherein an effective diameter of the first lens is larger than an effective diameter of each of the second and third lenses, and the third lens includes a glass material and the object-side surface and the sensor-side surface of the first, second, and fourth lenses are aspherical, the first lens has negative refractive power, the second and third lenses have positive refractive power, and the fourth lens has negative refractive power. It may have refractive power.
  • the lens barrel having the first to fourth lenses may be made of a metal material.
  • the weight of the module may be reduced and the unit price may be increased due to an increase in material cost.
  • the embodiment of the present invention can suppress the occurrence of deformation of the lens or deterioration of resolution at high temperatures, and stable optical performance can be realized even with changes in ambient temperature.
  • the embodiment of the invention it is possible to improve the optical reliability of the vehicle optical system and the camera module. In addition, it is possible to improve the reliability of the camera module and the vehicle camera device having the same.
  • FIG. 1 is an example of a plan view of a vehicle to which a camera module or an optical system according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing Relative Illumination according to an image height in the optical system of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view showing horizontal and vertical field of view (FOV) according to aberration characteristics in the optical system of FIG. 2 .
  • 5 to 7 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 2, and a graph showing the luminance ratio according to spatial frequency .
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • FIG. 8 to 10 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 2, and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 11 to 13 are views illustrating astigmatic field curves and distortion graphs at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 2 .
  • FIG. 14 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a graph showing Relative Illumination according to an image height in the optical system of FIG. 14 .
  • FIG. 16 is a view showing horizontal and vertical field of view (FOV) according to aberration characteristics in the optical system of FIG. 14 .
  • FOV field of view
  • 17 to 19 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 14, and is a graph showing the luminance ratio according to spatial frequency (modulation) .
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 20 to 22 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 14 , and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 23 to 25 are views illustrating astigmatic field curves and distortion graphs at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 14 .
  • 26 is a side cross-sectional view illustrating an optical system for a vehicle according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a graph showing Relative Illumination according to an image height in the optical system of FIG. 26 .
  • FIG. 28 is a view showing horizontal and vertical field of view (FOV) according to aberration characteristics in the optical system of FIG. 26 .
  • 29 to 31 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 26, and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 32 to 34 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 26 , and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 35 to 37 are views showing astigmatic field curves and distortion graphs at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 26 .
  • FIG. 38 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 39 is a graph showing Relative Illumination according to an image height in the optical system of FIG. 38 .
  • FIG. 40 is a view showing horizontal and vertical field of view (FOV) according to aberration characteristics in the optical system of FIG. 38 .
  • 41 to 43 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 38, and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 47 to 49 are views illustrating astigmatic field curves and distortion graphs at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 38 .
  • 50 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 51 is a graph showing Relative Illumination according to an image height in the optical system of FIG. 50 .
  • FIG. 52 is a view showing horizontal and vertical field of view (FOV) according to aberration characteristics in the optical system of FIG. 50 .
  • FOV field of view
  • 53 to 55 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 50 , and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • FIG. 56 to 58 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 50 , and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 59 to 61 are views illustrating astigmatic field curves and distortion graphs at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 50 .
  • FIG. 62 is a side cross-sectional view illustrating an example of a camera module having an optical system according to an embodiment(s) of the present invention.
  • FIG. 63 is a side cross-sectional view illustrating another example of a camera module having an optical system according to an embodiment(s) of the present invention.
  • 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.
  • the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components.
  • a vehicle camera system includes an image generating unit 11 , a first information generating unit 12 , and a second information generating unit 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 . ) and a control unit 14 .
  • the image generating unit 11 may include at least one camera module 31 disposed in the own vehicle, and may generate a front image of the own vehicle or an image inside the vehicle by photographing the front and/or driver of the own vehicle.
  • the image generating unit 11 may generate an image of the surroundings of the own vehicle by photographing the surroundings of the own vehicle in one or more directions as well as in front of the own vehicle using the camera module 31 .
  • the front image and the surrounding image may be a digital image, and may include a color image, a black-and-white image, and an infrared image.
  • the front image and the surrounding image may include a still image and a moving image.
  • the image generator 11 provides the driver image, the front image, and the surrounding image to the controller 14 .
  • the first information generating unit 12 may include at least one radar and/or a camera disposed on the own vehicle, and detect the front of the own vehicle to generate the first detection information.
  • the first information generating unit 12 is disposed in the own vehicle, and generates the first detection information by detecting the positions and speeds of vehicles located in front of the own vehicle, the presence and location of pedestrians, and the like.
  • the first information generation unit 12 provides the first detection information to the control unit 14 .
  • the second information generating unit 21, 22, 23, 24, 25, 26 is based on the front image generated by the image generating unit 11 and the first sensing information generated by the first information generating unit 12, Each side of the own vehicle is sensed to generate second detection information.
  • the second information generating unit 21 , 22 , 23 , 24 , 25 and 26 may include at least one radar and/or camera disposed on the own vehicle, and the positions of the vehicles located on the side of the own vehicle and speed may be detected or an image may be captured.
  • the second information generating units 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , and 26 may be disposed at both front corners, side mirrors, and rear center and rear corners of the host vehicle, respectively.
  • Such a vehicle camera system may include a camera module having an optical system described in the following embodiment(s), and provides or processes information obtained through the front, rear, each side or corner area of the own vehicle to the user This can protect vehicles and objects from automatic driving or surrounding safety.
  • a plurality of optical systems of a camera module according to an embodiment of the present invention may be mounted in a vehicle for safety regulation, reinforcement of autonomous driving functions, and increased convenience.
  • the optical system of the camera module is a part for control such as a lane keeping assistance system (LKAS), a lane departure warning system (LDWS), and a driver monitoring system (DMS), and is applied in a vehicle.
  • LKAS lane keeping assistance system
  • LDWS lane departure warning system
  • DMS driver monitoring system
  • Such a vehicle camera module can implement stable optical performance even when ambient temperature changes and provide a module with competitive price, thereby securing reliability of vehicle components.
  • the first lens means the lens closest to the object side
  • the last lens means the lens closest to the image side (or the sensor side).
  • the last lens may include a lens adjacent to the image sensor.
  • the units for the radius, thickness/distance, TTL, etc. of the lens are all mm, and it is to be noted that it is measured based on the optical axis. In the present specification, the shape of the lens is shown based on the optical axis of the lens.
  • the meaning that the object side of the lens is convex or concave means that the vicinity of the optical axis is convex or concave on the object side of the lens, but does not mean that the vicinity of the optical axis is convex or concave. Accordingly, even when it is described that the object side of the lens is convex, the portion around the optical axis on the object side of the lens may be concave, and vice versa.
  • object-side surface may mean a surface of the lens that faces the object side with respect to the optical axis
  • image-side surface may mean a surface of the lens that faces the imaging surface with respect to the optical axis.
  • the upper surface may be an object-side surface or an incident-side surface on which light is incident, and the upper surface may mean a sensor-side surface or an output-side surface from which light is emitted.
  • An optical system may include a lens made of a glass material and a lens made of a plastic material.
  • the optical system may include at least one glass lens and at least three plastic lenses.
  • a ratio of the number of lenses made of glass to lenses made of plastic may be 3:1.
  • glass-made lenses may be 30% or less, and plastic lenses may be 50% or more, for example, 75% or more, of all lenses.
  • the optical system may include at least four solid lenses, and the solid lenses may include a plastic lens and a glass lens.
  • the number of lenses made of plastic may be greater than the number of lenses made of glass. Accordingly, a lens having an aspherical surface and a lens having a spherical surface can be mixed, and a change in properties of a material according to temperature can be suppressed and deterioration of optical performance (MTF) can be prevented.
  • MTF optical performance
  • Such an optical system may be applied to a camera module for driver monitoring in a mobile device such as a vehicle.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a graph showing Relative Illumination according to image height in the optical system of FIG. 2
  • FIG. 2 is a view showing the horizontal and vertical field of view (FOV) according to the aberration characteristics in the optical system of 2
  • FIGS. 5 to 7 are the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • FIGS. 8 to 10 show the diffraction MTF (Modulation transfer function) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • FIGS. 11 to 13 are Astigmatic field curves at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG. 2, and distortion (Distortion) It is a diagram showing a graph.
  • first lenses 111 and second lenses are stacked along the optical axis from the object side to the sensor or image side. It may include a lens 113 , a third lens 115 , and a fourth lens 117 .
  • the optical system or the camera module having the same may include an image sensor 190 , and a cover glass 191 and an optical filter 192 between the image sensor 190 and lenses.
  • the optical system may include a diaphragm ST for adjusting the amount of incident light.
  • the aperture ST may be disposed between the second lens 113 and the third lens 115 or between the third lens 115 and the fourth lens 117 .
  • the diaphragm ST may function as a diaphragm around the sensor-side surface of the second lens 113 and the object-side or sensor-side surface of the third lens 115 .
  • a lens group disposed on the object side may be divided into a first lens group and a lens group disposed on the sensor side as a second lens group based on the aperture ST. That is, the first lens group may include at least two lenses on the object side, and the second lens group may include at least two lenses between the first lens group and the image sensor 190 .
  • the first lens 111 is a lens closest to the subject and may include a plastic material.
  • the first lens 111 may include an object-side first surface S1 and a sensor-side second surface S2, and both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the first lens 111 may have a negative refractive power and a refractive index of 1.6 or less.
  • the first lens 111 may have a refractive index lower than that of the third lens 115 .
  • the refractive index may be a refractive index value at a wavelength of 940 nm.
  • the first surface S1 of the first lens 111 may be concave toward the sensor, and the second surface S2 may be concave toward the object.
  • An outer circumference of the second surface S2 may include a flat effective area.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be smaller than the radius of curvature of the second surface S2, and may be 7 mm or less, for example, in the range of 2 mm to 7 mm.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be the smallest among the object-side surface and the sensor-side surface of the lenses of the optical system.
  • a distance between the first lens 111 and the second lens 113 on the optical axis may be greater than a distance between the second lens 113 and the third lens 115 .
  • a distance between the first lens 111 and the second lens 113 may be smaller than a center thickness of the first lens 111 .
  • a central thickness of the first lens 111 may be thinner than a central thickness of the second lens 113 , and for example, may be 0.8 mm or less or a range of 0.2 mm to 0.8 mm.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 111 may be the largest among lenses of the optical system.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 111 may be 50 or more.
  • the focal length of the first lens 111 is expressed as an absolute value, the focal length of the fourth lens 117 may be less than 10 mm, for example, in the range of 3 mm to 10 mm.
  • An effective diameter through which light is incident from the first lens 111 may be larger than that of the other second and third lenses 113 and 115 .
  • the first lens 111 may be a concave lens.
  • the second lens 113 may be made of a plastic material.
  • the second lens 113 has a positive refractive power and may be formed of a material having a refractive index of 1.6 or more or a refractive index in the range of 1.6 to 1.7.
  • the second lens 113 may be disposed between the first lens 111 and the third lens 115 .
  • the second lens 113 includes a third object-side surface S3 and a sensor-side fourth surface S4, and both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third surface S3 may be convex toward the object, and the fourth surface S4 may be convex toward the sensor.
  • the radius of curvature of the third surface S3 may be smaller than the radius of curvature of the fourth surface S4, and may be, for example, 10 mm or less.
  • the radius of curvature of the fourth surface S4 may be greater than the radius of curvature of the first surface S1 and smaller than the radius of curvature of the second surface S2 .
  • a distance between the second lens 113 and the third lens 115 on the optical axis may be less than 1 mm.
  • the thickness of the center of the second lens 113 may be 3 times or more or 4 times or more of the interval between the second and third lenses 113 and 115 , and may be 1.2 mm or more or a range of 1.2 mm to 1.7 mm.
  • the Abbe's number Vd of the second lens 113 may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the second lens 113 may be 10 mm or less.
  • the second lens 113 may be a convex lens.
  • the first and second lenses 111 and 113 are disposed on the object side of a plastic material to prevent a decrease in the amount of light incident through the object side and improve aberration of the incident light.
  • the third lens 115 may be made of glass.
  • the third lens 115 has positive (+) refractive power and may be formed with a refractive index of 1.65 or more or a refractive index of 1.65 to 1.8.
  • the refractive index of the third lens 115 may be the largest in the optical system.
  • the third lens 115 may be disposed between the second and fourth lenses 113 and 117 .
  • the third lens 115 includes a fifth surface S5 on the object side and a sixth surface S6 on the sensor side, and both the fifth surface S5 and the sixth surface S6 are spheres.
  • the fifth surface S5 may be convex toward the object, and the sixth surface S6 may be convex.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 may be smaller than the radius of curvature of the sixth surface S6, and the difference may be 10 mm or more.
  • the distance between the third lens 115 and the fourth lens 117 on the optical axis may be greater than the distance between the second and third lenses 113 and 115 .
  • a distance between the third lens 115 and the fourth lens 117 may be greater than a central thickness of the third lens 115 , and may be, for example, twice or more than a central thickness of the third lens 115 .
  • a central thickness of the third lens 115 may be 1.5 mm or less, for example, in the range of 0.7 mm to 1.5 mm.
  • the Abbe's number Vd of the third lens 115 may be greater than the Abbe's number of the fourth lens 117, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the third lens 115 may be greater than the focal length of the first and second lenses 111 and 113 , and may be 10 mm or less.
  • the third lens 115 may be a convex lens.
  • the stop ST may be disposed on the periphery between the second lens 113 and the third lens 115 , and may be disposed on the periphery between the plastic lens and the glass lens.
  • the fourth lens 117 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 117 has a negative refractive power and may be formed with a refractive index of 1.7 or less or a refractive index of 1.6 to 1.7.
  • the fourth lens 117 may be disposed between the third lens 115 and the image sensor 190 .
  • the fourth lens 117 includes a seventh surface S7 on the object side and an eighth surface S8 on the sensor side, and the seventh surface S7 and the eighth surface S8 are both aspherical. can
  • the seventh surface S7 may be convex toward the object, and the eighth surface S8 may be concave.
  • the radius of curvature of the seventh surface (S7) may be greater than the radius of curvature of the eighth surface (S8), and may be smaller than the radius of curvature of the second surface (S2), for example, it may be in the range of 8 mm or more or 8 mm to 20 mm. have. At least one or both of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 of the fourth lens 117 may have at least one inflection point around the central portion.
  • the central thickness of the fourth lens 117 may be thicker than the central thickness of the third lens 115 , and may be 1.5 mm or less, for example, in the range of 1.0 mm to 1.5 mm, and the Abbe of the fourth lens 117 .
  • the number Vd may be the same as the Abbe's number of the second lens 113, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the fourth lens 117 When the focal length of the fourth lens 117 is obtained as an absolute value, it may be 20 mm or less, for example, 10 mm to 20 mm.
  • Each of the lenses 111 , 113 , 115 , and 117 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident and a flange portion serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which light is blocked by a spacer or a light blocking layer.
  • the image sensor 190 may perform a function of converting light passing through the lenses into image data.
  • the optical system may have a housing or a lens holder disposed outside, and the sensor holder may be disposed at the lower portion to surround the image sensor 190 and protect the image sensor 190 from external foreign substances or impacts.
  • the image sensor 190 may be any one of a charge coupled device (CCD), a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), a CPD, and a CID.
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • CPD complementary metal-oxide semiconductor
  • CID CID
  • When there are a plurality of image sensors 190 one may be a color (RGB) sensor, and the other may be a black and white sensor.
  • the diagonal size of the image sensor 190 may be 4 mm or more, for example, in the range of 4 mm to 10 mm or in the range of 4.5 mm to 7.5 mm.
  • the optical filter 192 may be disposed between the fourth lens 117 and the image sensor 190 .
  • the optical filter 192 may filter light corresponding to a specific wavelength range with respect to the light passing through the lenses 111 , 113 , 115 , and 117 .
  • the optical filter 192 may be an infrared (IR) blocking filter for blocking infrared or an ultraviolet (UV) blocking filter for blocking ultraviolet rays, but the embodiment is not limited thereto.
  • the optical filter 192 may be disposed on the image sensor 190 .
  • the cover glass 191 is disposed between the optical filter 192 and the image sensor 192 , protects an upper portion of the image sensor 192 , and may prevent deterioration of reliability of the image sensor 192 .
  • the vehicle camera module may include or remove a driving member (not shown) around the optical system. That is, since the optical system is disposed in the vehicle, it is difficult to control the focus by moving the lens barrel supporting the optical system in the optical axis direction or/or in a direction orthogonal to the optical axis direction with the driving member, so that the driving member can be removed.
  • the driving member may be an actuator or a piezoelectric element for an auto focus (AF) function and/or an optical image stabilizer (OIS) function.
  • the lens barrel supporting the optical system may include a metal material, for example, an aluminum material.
  • the angle of view may be 70 degrees or less, for example, in the range of 55 degrees to 70 degrees.
  • the effective focal length may be 8 mm or less, such as in the range of 4 mm to 8 mm or in the range of 5 mm to 6 mm.
  • the F number of the optical system or camera module may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.8 to 2.4 or in the range of 2 to 2.3.
  • the chief ray angle (CRA) may be 30 degrees or less, for example, in the range of 20 to 30 degrees.
  • the distance TTL between the apex of the image sensor 190 and the first lens 111 may be 11 mm or less.
  • the wavelength of the light beam used in the optical system may be in the range of 870 nm to 1000 nm.
  • the MTF degradation may be 10% or less in a temperature range from a low temperature (eg -40 degrees C) to a high temperature (eg 85 degrees C).
  • the material of the lens barrel or the lens holder supporting the lenses is a metal material, for example, a metal having high heat dissipation properties, and aluminum material is used, so that heat dissipation characteristics for the lenses can be improved. have. Accordingly, it is possible to arrange a lens made of a plastic material in a higher ratio than a lens made of a glass material in the optical system.
  • Table 1 shows lens data in the optical system of FIG. 1 .
  • the refractive indices (Index) of the first to fourth lenses 111, 113, 115, and 117 are the refractive indices at 940 nm
  • the Abbe number (Vd) in the d-line (587 nm) of the first to fourth lenses 111, 113, 115, 117 is the second
  • the second and third lenses 113 and 115 and the fourth lens 117 may be less than 30, and the first lens 111 may be greater than or equal to 50.
  • Semi-aperture indicates the radius (mm) of each lens.
  • the Sa and Sb may be the incident-side surface and the exit surface of the optical filter, and Sc and Sd may be the incident-side surface and the exit surface of the cover glass.
  • CIS is an image sensor.
  • the values of radius (mm), thickness (mm), center spacing between lenses (mm), refractive index, Abbe number, and focal length (mm) can also be expressed with the above relational expressions.
  • the diopter may represent a relational expression in the order of the first lens > the second lens > the third lens > the fourth lens.
  • Table 2 shows the aspheric coefficients on each surface of each lens in the optical system of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a graph showing the ambient light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system of FIG. 2, and is 55% or more, for example, 70% or more of the ambient light ratio from the center of the image sensor to the diagonal end.
  • Able to know. 4 is a view showing actual FOV and Parax FOV for horizontal Field of View (FOV) and vertical FOV at room temperature (eg, 22 degrees) in the optical system of FIG. 2 .
  • 5 to 7 are graphs showing the diffraction MTF (Modulation transfer function) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • FIGS. 8 to 10 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG.
  • MTF Modulation transfer function
  • FIGS. 5 to 10 are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • FIGS. 5 to 10 it can be seen that the decrease in luminance modulation at a low temperature of -40°C, a room temperature of 20°C, and a high temperature of 85°C hardly fluctuates at 10% or less.
  • 11 to 13 in the optical system of FIG. 2 , it can be seen that Astigmatic field curves and distortion at low temperature, room temperature, and high temperature are less than ⁇ 11 (1.0filed). That is, it can be seen that, as shown in FIGS. 5 to 13 , the change in optical characteristic data according to the temperature change from low to high temperature is not large by less than 10%.
  • FIGS. 14 to 25 are a side cross-sectional views showing an optical system for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • the same configuration as that of the first embodiment will be referred to the description of the first embodiment.
  • a first lens 121, a second lens 123, and a third lens ( 125 ), and a fourth lens 127 may include an image sensor 190 , a cover glass 191 between the images, and an optical filter 192 .
  • the lens barrel or the lens holder may be made of a metal material, for example, an aluminum material.
  • the first lens 121 is a lens closest to the subject and may include a plastic material.
  • the first lens 121 may include an object-side first surface S1 and a sensor-side second surface S2, and both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the first lens 121 may have a negative refractive power and a refractive index of 1.6 or less.
  • the first lens 121 may have a lower refractive index than that of the third lens 125 .
  • the refractive index may be a refractive index value at a wavelength of 940 nm.
  • the first surface S1 of the first lens 121 may be concave toward the sensor, and the second surface S2 may be concave toward the object.
  • An outer circumference of the second surface S2 may include a flat effective area.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be smaller than the radius of curvature of the second surface S2, and may be 7 mm or less, for example, in the range of 2 mm to 7 mm.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be the smallest among the object-side surface and the sensor-side surface of the lenses of the optical system.
  • a distance between the first lens 121 and the second lens 123 on the optical axis may be greater than a distance between the second lens 123 and the third lens 125 .
  • a distance between the first lens 121 and the second lens 123 may be smaller than a center thickness of the first lens 121 .
  • a central thickness of the first lens 121 may be thinner than a central thickness of the second lens 123 , and for example, may be 0.8 mm or less or a range of 0.2 mm to 0.8 mm.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 121 may be the largest among lenses of the optical system. For example, the Abbe's number Vd of the first lens 121 may be 50 or more.
  • the focal length of the first lens 121 may be smaller than the focal length of the fourth lens 127, and may be 10 mm or less, for example, 3 mm to 10 mm.
  • An effective diameter through which light is incident from the first lens 121 may be larger than that of the other second and third lenses 123 and 125 .
  • the first lens 121 may be a concave lens.
  • the second lens 123 may be made of a plastic material.
  • the second lens 123 has a positive (+) refractive power and may be formed of a material having a refractive index of 1.6 or more or a refractive index in the range of 1.6 to 1.7.
  • the second lens 123 may be disposed between the first lens 121 and the third lens 125 .
  • the second lens 123 includes a third object-side surface S3 and a sensor-side fourth surface S4, and both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third surface S3 may be convex toward the object, and the fourth surface S4 may be convex toward the sensor.
  • the radius of curvature of the third surface S3 may be smaller than the radius of curvature of the fourth surface S4, and may be, for example, 10 mm or less.
  • the radius of curvature of the fourth surface S4 may be greater than the radius of curvature of the first surface S1 and smaller than the radius of curvature of the second surface S2 .
  • a distance between the second lens 123 and the third lens 125 on the optical axis may be less than 1 mm.
  • the thickness of the center of the second lens 123 may be three times or more or four times or more of the interval between the second and third lenses 123 and 125, and may be 1.2 mm or more or a range of 1.2 mm to 1.7 mm.
  • the Abbe's number Vd of the second lens 123 may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the second lens 123 may be 10 mm or less.
  • the second lens 123 may be a convex lens.
  • the first and second lenses 121 and 123 are disposed on the object side of a plastic material to prevent a decrease in the amount of light incident through the object side and improve aberration of the incident light.
  • the third lens 125 may be made of glass.
  • the third lens 125 has a positive (+) refractive power, and may be formed with a refractive index of 1.65 or more or a refractive index of 1.65 to 1.8.
  • the refractive index of the third lens 125 may be the largest in the optical system.
  • the third lens 125 may be disposed between the second and fourth lenses 123 and 127 .
  • the third lens 125 includes a fifth surface S5 on the object side and a sixth surface S6 on the sensor side, and the fifth surface S5 and the sixth surface S6 are both spheres.
  • the fifth surface S5 may be convex toward the object, and the sixth surface S6 may be convex.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 may be smaller than the radius of curvature of the sixth surface S6, and the difference may be 10 mm or more.
  • the distance between the third lens 125 and the fourth lens 127 on the optical axis may be greater than the distance between the second and third lenses 123 and 125 .
  • the distance between the third lens 125 and the fourth lens 127 may be greater than a central thickness of the third lens 125 , for example, may be twice or more than a central thickness of the third lens 125 .
  • a central thickness of the third lens 125 may be 1.5 mm or less, for example, in a range of 0.7 mm to 1.5 mm.
  • the distance between the third lens 125 and the fourth lens 127 may be the largest among the distances between lenses in the optical system, and may be, for example, 2.5 mm or more.
  • the Abbe's number Vd of the third lens 125 may be greater than the Abbe's number of the fourth lens 127, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the third lens 125 may be greater than the focal length of the first and second lenses 121 and 123 , and may be 10 mm or less.
  • the third lens 125 may be a convex lens.
  • the stop ST may be disposed on the periphery between the second lens 123 and the third lens 125 , and may be disposed on the periphery between the plastic lens and the glass lens.
  • the fourth lens 127 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 127 has a negative refractive power and may be formed with a refractive index of 1.7 or less or a refractive index of 1.6 to 1.7.
  • the fourth lens 127 may be disposed between the third lens 125 and the image sensor 190 .
  • the fourth lens 127 includes an object-side seventh surface S7 and a sensor-side eighth surface S8, and both the seventh surface S7 and the eighth surface S8 are aspherical. can
  • the seventh surface S7 may be convex toward the object, and the eighth surface S8 may be concave.
  • the radius of curvature of the seventh surface (S7) may be greater than the radius of curvature of the eighth surface (S8), and may be smaller than the radius of curvature of the second surface (S2), for example, 5 mm or more or 5 mm to 12 mm. have.
  • At least one or both of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 of the fourth lens 127 may have at least one inflection point around the central portion.
  • the central thickness of the fourth lens 127 may be thicker than the central thickness of the third lens 125 , and may be 1.5 mm or less, for example, in the range of 1.0 mm to 1.5 mm, and the Abbe of the fourth lens 127 .
  • the number Vd may be the same as the Abbe's number of the second lens 123, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the fourth lens 127 When the focal length of the fourth lens 127 is obtained as an absolute value, it may be 20 mm or less, for example, 10 mm to 20 mm.
  • Each of the lenses 121 , 123 , 125 , and 127 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident and a flange portion serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which light is blocked by a spacer or a light blocking layer.
  • the ratio of the lenses disposed on the sensor side to the lenses disposed on the object side with respect to the aperture ST may be 1:1, and the ratio of the plastic lens to the glass lens in the optical system is 3: can be 1.
  • the ratio of the spherical surface to the aspherical surface on the optical axis may be 1:3.
  • the camera module for a vehicle or a driver according to the second embodiment of the present invention may include or remove a driving member (not shown) around the optical system. That is, since the optical system is disposed in the vehicle, it is difficult to control the focus by moving the lens barrel supporting the optical system in the optical axis direction or/or in a direction orthogonal to the optical axis direction with the driving member, so that the driving member can be removed.
  • the driving member may be an actuator or a piezoelectric element for an auto focus (AF) function and/or an optical image stabilizer (OIS) function.
  • the lens barrel supporting the optical system may include a plastic material.
  • the angle of view may be 70 degrees or less, for example, in the range of 55 degrees to 70 degrees.
  • the effective focal length may be 8 mm or less, such as in the range of 4 mm to 8 mm or in the range of 5 mm to 6 mm.
  • the F number of the optical system or camera module may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.8 to 2.4 or in the range of 2 to 2.3.
  • the chief ray angle (CRA) may be in the range of 20 degrees or more, for example, 20 degrees to 35 degrees.
  • the distance TTL between the apex of the image sensor 190 and the first lens 121 may be 11 mm or less.
  • the wavelength of the light beam used in the optical system may be in the range of 870 nm to 1000 nm.
  • the MTF degradation may be 10% or less in a temperature range from a low temperature (eg -40 degrees C) to a high temperature (eg 85 degrees C).
  • a material of a lens barrel or a lens holder supporting the lenses is made of a plastic material, and the size of the lenses is increased, thereby suppressing deterioration of properties due to heat.
  • Table 3 shows lens data in the optical system of FIG. 14 .
  • the refractive indices (Index) of the first to fourth lenses 121, 123, 125, and 127 are the refractive indices at 940 nm
  • the Abbe number (Vd) in the d-line (587 nm) of the first to fourth lenses 121, 123, 125, and 127 is the second 2, 3, 4 lenses 123, 125, and 127 may be less than 30, and the first lens 121 may be 50 or more.
  • the diopter of the first and second lenses may be greater than those of the third and fourth lenses.
  • the values of radius (mm), thickness (mm), center spacing between lenses (mm), refractive index, Abbe's number, and focal length (mm) can be expressed as large and small relational expressions through relative comparison.
  • the Abbe's number may represent a relational expression in the order of the first lens > the third lens > the second and fourth lenses.
  • Table 4 shows the aspheric coefficients on each surface of each lens in the optical system of FIG. 14 . .
  • FIG. 15 is a graph showing the ambient light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system of FIG. 14, and shows that an ambient light ratio of 55% or more, for example, 70% or more, is shown from the center of the image sensor to the diagonal end. Able to know.
  • FIG. 16 is a view showing actual FOV and Parax FOV for horizontal Field of View (FOV) and vertical FOV at room temperature (eg, 22 degrees) in the optical system of FIG. 14 .
  • 17 to 19 are graphs showing the diffraction MTF (Modulation transfer function) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing the luminance ratio according to spatial frequency (modulation)
  • 20 to 22 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 14 , and are graphs showing the luminance ratio according to the defocusing position.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • 17 to 22 it can be seen that at a low temperature of -40 degrees, a room temperature of 22 degrees and a high temperature of 85 degrees, the decrease in the luminance ratio is 10% or less and hardly changes.
  • 23 to 25 it can be seen that in the optical system of FIG. 14, astigmatic field curves and distortion at low temperature, room temperature, and high temperature appear as ⁇ 11 or less (1.0filed). That is, it can be seen that, as shown in FIGS. 17 to 25 , the change in optical characteristic data according to the temperature change from low to high temperature is not large by less than 10%.
  • FIGS. 26 to 37 are a side cross-sectional views showing an optical system for a vehicle according to a third embodiment of the present invention. .
  • the optical system includes a first lens 131 , a second lens 133 and a third lens 135, and a fourth lens stacked along the optical axis from the object side to the sensor side ( 137) may be included.
  • the optical system or the camera module having the same may include an image sensor 190 , a cover glass 191 and an optical filter 192 between the images, and the description of the first embodiment will be referred to.
  • the optical system may include a diaphragm ST for adjusting the amount of incident light.
  • a lens group disposed on the object side may be divided into a first lens group and a lens group disposed on the sensor side as a second lens group based on the aperture ST. That is, the first lens group may include first and second lenses 131 and 133 , and the second lens group may include third and fourth lenses 135 and 137 .
  • the diaphragm ST is disposed on the outer periphery between the second lens 133 and the third lens 135 , or around the sensor-side surface of the second lens 133 or the object-side surface of the third lens 135 . may function as an aperture.
  • the lens barrel or the lens holder may be formed of a metal material, for example, an aluminum material.
  • the first lens 131 is a lens closest to the subject, and may include a plastic material.
  • the first lens 131 includes an object-side first surface S1 and a sensor-side second surface S2, and both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the first lens 131 may have a negative refractive power and a refractive index of 1.6 or less.
  • the first lens 131 may have a lower refractive index than that of the third lens 135 .
  • the refractive index may be a refractive index value at a wavelength of 940 nm.
  • the first surface S1 of the first lens 131 may be concave toward the sensor, and the second surface S2 may be concave toward the object.
  • An outer circumference of the second surface S2 may include a flat effective area.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be smaller than the radius of curvature of the second surface S2, and may be 7 mm or less, for example, in the range of 2 mm to 7 mm.
  • the first lens 131 When the first lens 131 is exposed to light from the inside or outside of the vehicle in the camera module, it may be disposed of a plastic material to prevent discoloration.
  • a distance between the first lens 131 and the second lens 133 on the optical axis may be greater than a distance between the second lens 133 and the third lens 135 .
  • a distance between the first lens 131 and the second lens 133 may be greater than a center thickness of the first lens 131 .
  • the central thickness of the first lens 131 may be thinner than the central thickness of the second lens 133 , for example, may be 0.6 mm or less or a range of 0.2 mm to 0.6 mm.
  • the central thickness of the first lens 131 may be the smallest among the central thicknesses of the lenses of the optical system.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 131 may be the smallest among lenses of the optical system.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 131 may be less than 30, for example, may be in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the first lens 131 may be smaller than the focal length of the fourth lens 137, and may be 10 mm or less, for example, 3 mm to 10 mm.
  • An effective diameter through which light is incident from the first lens 131 may be larger than that of the other second and third lenses 133 and 135 .
  • the first lens 131 may be a concave lens.
  • the second lens 133 may be made of a plastic material.
  • the second lens 133 has a positive (+) refractive power and may be formed of a material having a refractive index of 1.6 or more or a refractive index in the range of 1.6 to 1.7.
  • the second lens 133 may be disposed between the first lens 131 and the third lens 135 .
  • the second lens 133 includes a third object-side surface S3 and a sensor-side fourth surface S4, and both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third surface S3 may be convex toward the object, and the fourth surface S4 may be convex toward the sensor.
  • the radius of curvature of the third surface S3 may be greater than the radius of curvature of the fourth surface S4, and may be, for example, 15 mm or more.
  • the radius of curvature of the third surface S3 is greater than the sum of the radii of curvature of the first, second, and fourth surfaces S1, S2, S4 and smaller than the radius of curvature of the sixth surface S6 can
  • a distance between the second lens 133 and the third lens 135 on the optical axis may be less than 1 mm.
  • the thickness of the center of the second lens 133 may be 4 times or more or 5 times or more of the interval between the second and third lenses 133 and 135, and may be 1 mm or more or in the range of 1 mm to 1.5 mm.
  • the Abbe's number Vd of the second lens 133 may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the second lens 133 may be 10 mm or less.
  • the second lens 133 may be a convex lens.
  • the first and second lenses 131 and 133 are disposed on the object side by a plastic material, so that a decrease in the amount of light incident through the object side can be prevented, and aberration of the incident light can be improved.
  • the third lens 135 may be made of glass.
  • the third lens 135 has a positive refractive power and may be formed with a refractive index of 1.65 or more or a refractive index of 1.65 to 1.8.
  • the refractive index of the third lens 135 may be the largest in the optical system.
  • the third lens 135 may be disposed between the second and fourth lenses 133 and 137 .
  • the third lens 135 includes a fifth surface S5 on the object side and a sixth surface S6 on the sensor side, and the fifth surface S5 and the sixth surface S6 are both spheres.
  • the fifth surface S5 may be convex toward the object, and the sixth surface S6 may be convex.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 may be smaller than the radius of curvature of the sixth surface S6, and the difference may be 10 mm or more.
  • the distance between the third lens 135 and the fourth lens 137 on the optical axis may be greater than the distance between the second and third lenses 133 and 135 .
  • a distance between the third lens 135 and the fourth lens 137 may be the same as a center thickness of the third lens 135 or may have a difference of 0.5 mm or less.
  • a central thickness of the third lens 135 may be 2 mm or more, for example, 2 mm to 3 mm.
  • the central thickness of the third lens 135 may be the thickest among the central thicknesses of the lenses of the optical system.
  • the Abbe's number Vd of the third lens 135 may be greater than the Abbe's number of the fourth lens 137, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the third lens 135 may be greater than the focal length of the first lens 131 , and may be 10 mm or less.
  • the third lens 135 may be a convex lens.
  • the stop ST may be disposed on the periphery between the second lens 133 and the third lens 135 , and may be disposed on the periphery between the plastic lens and the glass lens.
  • the fourth lens 137 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 137 has a negative refractive power and may be formed with a refractive index of 1.7 or less or a refractive index of 1.6 to 1.7.
  • the fourth lens 137 may be disposed between the third lens 135 and the image sensor 190 .
  • the fourth lens 137 includes a seventh surface S7 on the object side and an eighth surface S8 on the sensor side, and the seventh surface S7 and the eighth surface S8 are both aspherical. can
  • the seventh surface S7 may be convex toward the object, and the eighth surface S8 may be concave.
  • the radius of curvature of the seventh surface S7 may be greater than the radius of curvature of the eighth surface S8, and may be smaller than the radius of curvature of the third surface S3, for example, 15 mm or more or 15 mm to 25 mm. have.
  • the central thickness of the fourth lens 137 may be thinner than the central thickness of the third lens 135 , and may be in the range of 1.2 mm or less, for example, 0.5 mm to 1.2 mm, and the Abbe of the fourth lens 137 .
  • the number Vd may be the same as the Abbe's number of the second lens 133, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the fourth lens 137 When the focal length of the fourth lens 137 is obtained as an absolute value, it may be 20 mm or less, for example, 10 mm to 20 mm.
  • Each of the lenses 131 , 133 , 135 , and 137 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident and a flange portion serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which light is blocked by a spacer or a light blocking layer.
  • a ratio between the lenses disposed on the sensor side and the lenses disposed on the object side with respect to the aperture ST may be 1:1.
  • a ratio of a plastic lens to a glass lens in the optical system may be 3:1.
  • the vehicle camera module according to the third embodiment of the present invention may include or remove a driving member (not shown) around the optical system. That is, since the optical system is disposed in the vehicle, it is difficult to control the focus by moving the lens barrel supporting the optical system in the optical axis direction or/or in a direction orthogonal to the optical axis direction with the driving member, so that the driving member can be removed.
  • the driving member may be an actuator or a piezoelectric element for an auto focus (AF) function and/or an optical image stabilizer (OIS) function.
  • the lens barrel supporting the optical system may include a metal material, for example, an aluminum material.
  • the angle of view may be 70 degrees or less, for example, in the range of 55 degrees to 70 degrees.
  • the effective focal length may be 8 mm or less, such as in the range of 4 mm to 8 mm or in the range of 5 mm to 6 mm.
  • the F number of the optical system or camera module may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.8 to 2.4 or in the range of 2 to 2.3.
  • the chief ray angle (CRA) may be in the range of 20 degrees or more, for example, 20 degrees to 35 degrees.
  • the distance TTL between the apex of the image sensor 190 and the first lens 131 may be 11 mm or less.
  • the wavelength of the light beam used in the optical system may be in the range of 870 nm to 1000 nm.
  • the MTF degradation may be 10% or less in a temperature range from a low temperature (eg -40 degrees C) to a high temperature (eg 85 degrees C).
  • the material of the lens barrel or the lens holder supporting the lenses is a metal material, for example, a metal having high heat dissipation properties, and aluminum is used, heat dissipation characteristics for the lenses can be improved. have. Accordingly, it is possible to arrange a lens made of a plastic material in a higher ratio than a lens made of a glass material in the optical system.
  • Table 5 shows lens data in the optical system of FIG. 26 .
  • the refractive indices of the first to fourth lenses 131, 133, 135, and 137 are the refractive indices at 940 nm, and the Abbe number (Vd) in the d-line (587 nm) of the first to fourth lenses 131, 133, 135, 137 is the second
  • the first to fourth lenses 131 , 133 , 135 and 137 may be less than 30 .
  • the diopter of the first lens may be greater than that of other lenses.
  • the values of radius (mm), thickness (mm), center spacing between lenses (mm), refractive index, Abbe's number, and focal length (mm) can be expressed as large and small relational expressions through relative comparison.
  • the focal length may represent a relational expression in the order of the fourth lens > the second lens > the third lens > the first lens.
  • Table 6 shows aspheric coefficients on each surface of each lens in the optical system of FIG. to be.
  • FIG. 27 is a graph showing the ambient light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system of FIG. 26, and shows that an ambient light ratio of 55% or more, for example, 70% or more, is shown from the center of the image sensor to the diagonal end.
  • 28 is a view showing actual FOV and Parax FOV for horizontal Field of View (FOV) and vertical FOV at room temperature (eg, 22 degrees) in the optical system of FIG. 26 .
  • 29 to 31 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG.
  • MTF diffraction modulation transfer function
  • FIGS. 29 to 34 show that the change in luminance modulation is 10% or less at a low temperature of -40°C, a room temperature of 22°C, and a high temperature of 85°C, and hardly changes.
  • 35 to 38 it can be seen that in the optical system of FIG. 26, astigmatic field curves, and distortion at low temperature, room temperature, and high temperature appear as ⁇ 11 or less (1.0filed). That is, as shown in FIGS. 29 to 34 , it can be seen that the change in the optical characteristic data according to the temperature change from low to high temperature is not as large as less than 10%.
  • FIGS. 38 to 49 are a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the same configuration as that of the first to third embodiments will be referred to the description of the first to third embodiments.
  • the optical system includes a first lens 141 , a second lens 143 and a third lens 145 , and a fourth lens stacked along the optical axis from the object side to the sensor side ( 147) may be included.
  • the optical system or a camera module having the same may include an image sensor 190 , a cover glass 191 between the images, and an optical filter 192 .
  • the optical system may include a diaphragm ST for adjusting the amount of incident light.
  • a lens group disposed on the object side may be divided into a first lens group and a lens group disposed on the sensor side as a second lens group based on the aperture ST.
  • the first lens group may include the first and second lenses 141 and 143
  • the second lens group may include the third and fourth lenses 145 and 147
  • the diaphragm ST is disposed on the outer periphery between the second lens 143 and the third lens 145 , or around the sensor-side surface of the second lens 143 or the object-side surface of the third lens 145 .
  • the perimeter may function as an aperture.
  • the lens barrel or the lens holder may be made of a plastic material.
  • the first lens 141 is a lens closest to the subject, and may include a plastic material.
  • the first lens 141 may include an object-side first surface S1 and a sensor-side second surface S2, and both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the first lens 141 may have a negative refractive power and a refractive index of 1.6 or more.
  • the first lens 141 may have a lower refractive index than that of the third lens 145 .
  • the refractive index may be a refractive index value at a wavelength of 940 nm.
  • the first surface S1 of the first lens 141 may be concave toward the sensor, and the second surface S2 may be concave toward the object.
  • An outer circumference of the second surface S2 may include a flat effective area.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be greater than the radius of curvature of the second surface S2 , and may be in the range of 40 mm or more, for example, 40 mm to 60 mm.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be the largest among the object-side surface and the sensor-side surface of the lenses of the optical system.
  • the distance between the first lens 141 and the second lens 143 on the optical axis may be greater than the distance between the second lens 143 and the third lens 145, for example, may be twice or more.
  • a distance between the first lens 141 and the second lens 143 may be greater than a center thickness of the first lens 141 .
  • the central thickness of the first lens 141 may be thinner than the central thickness of the second lens 143, for example, may be 0.5 mm or less or a range of 0.2 mm to 0.5 mm.
  • the Abbe's number (Vd) of the first lens 141 may be less than 30, for example, may be in the range of 10 to 29.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 141 may be smaller than the Abbe's number of the third lens 145 .
  • the focal length of the first lens 141 may be greater than the focal length of the fourth lens 147 , and may be in the range of 10 mm or more, for example, 10 mm to 20 mm.
  • An effective diameter through which light is incident from the first lens 141 may be larger than that of the other second and third lenses 143 and 145 .
  • the first lens 141 may be a concave lens.
  • the second lens 143 may be made of a plastic material.
  • the second lens 143 has a positive (+) refractive power and may be formed of a material having a refractive index of 1.6 or more or a refractive index in the range of 1.6 to 1.7.
  • the second lens 143 may be disposed between the first lens 141 and the third lens 145 .
  • the second lens 143 includes an object-side third surface S3 and a sensor-side fourth surface S4, and both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third surface S3 may be convex toward the object, and the fourth surface S4 may be concave toward the sensor.
  • the radius of curvature of the third surface S3 may be greater than the radius of curvature of the fourth surface S4, and for example, may have a difference of 3 mm or less.
  • the difference between the radius of curvature of the fourth surface S4 and the radius of curvature of the fifth surface S5 may be 5 mm or less.
  • a distance between the second lens 143 and the third lens 145 on the optical axis may be 1 mm or more.
  • a central thickness of the second lens 143 may be greater than a central thickness between the second and third lenses 143 and 145, and may be the largest in the optical lens.
  • a central thickness of the second lens 143 may be 1.2 mm or more or a range of 1.2 mm to 2.2 mm.
  • the Abbe's number Vd of the second lens 143 may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the second lens 143 may be 10 mm or more.
  • the second lens 143 may be a convex lens.
  • the first and second lenses 141 and 143 are disposed on the object side by a plastic material, so that a decrease in the amount of light incident through the object side can be prevented and aberration of the incident light can be improved.
  • the third lens 145 may be made of glass.
  • the third lens 145 has positive (+) refractive power and may be formed with a refractive index of 1.65 or more or a refractive index of 1.65 to 1.8.
  • the refractive index of the third lens 145 may be the largest in the optical system.
  • the third lens 145 may be disposed between the second and fourth lenses 143 and 147 .
  • the third lens 145 includes a fifth surface S5 on the object side and a sixth surface S6 on the sensor side, and both the fifth surface S5 and the sixth surface S6 are spheres. can
  • the fifth surface S5 may be convex toward the object, and the sixth surface S6 may be concave.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 may be smaller than the radius of curvature of the sixth surface S6, and the difference may be 10 mm or more.
  • the distance between the third lens 145 and the fourth lens 147 on the optical axis may be greater than the distance between the second and third lenses 143 and 145 .
  • a distance between the third lens 145 and the fourth lens 147 may be greater than a central thickness of the third lens 145 , and for example, may be four or more times the central thickness of the third lens 145 .
  • a central thickness of the third lens 145 may be 1 mm or less, for example, 0.2 mm to 1 mm.
  • the Abbe's number Vd of the third lens 145 may be greater than the Abbe's number of the first, third, and fourth lenses 131, 133, and 147, and may be less than 30, for example, in the range of 20 to 29.
  • the focal length of the third lens 145 may be smaller than the focal length of the first and second lenses 141 and 143 , and may be 10 mm or less.
  • the third lens 145 may be a convex lens.
  • the Abbe's number of the third lens 145 may be the largest among lenses of the optical system.
  • the diaphragm ST may be disposed on the periphery between the second lens 143 and the third lens 145 , and may be disposed on the periphery between the plastic lens and the glass lens.
  • the fourth lens 147 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 147 has a negative refractive power and may be formed with a refractive index of 1.7 or less or a refractive index of 1.6 to 1.7.
  • the fourth lens 147 may be disposed between the third lens 145 and the image sensor 190 .
  • the fourth lens 147 includes a seventh surface S7 on the object side and an eighth surface S8 on the sensor side, and both the seventh surface S7 and the eighth surface S8 are aspherical. can
  • the seventh surface S7 may be convex toward the object, and the eighth surface S8 may be concave.
  • the radius of curvature of the seventh surface (S7) may be greater than the radius of curvature of the eighth surface (S8), and may be smaller than the radius of curvature of the second surface (S2), for example, 10 mm or less or in the range of 2 mm to 10 mm have.
  • the central thickness of the fourth lens 147 may be thicker than the central thickness of the third lens 145, and may be 1 mm or less, for example, in the range of 0.3 mm to 1 mm, and the Abbe's number of the fourth lens 147 ( Vd) may be equal to the Abbe's number of the second lens 143, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the fourth lens 147 When the focal length of the fourth lens 147 is obtained as an absolute value, it may be 20 mm or more, for example, 20 mm to 30 mm. When the focal length of the fourth lens 147 is obtained as an absolute value, it may be the largest among lenses in the optical system.
  • Each of the lenses 141 , 143 , 145 , and 147 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident, and a flange portion serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which light is blocked by a spacer or a light blocking layer.
  • the ratio of the lenses disposed on the sensor side to the lenses disposed on the object side with respect to the aperture ST may be 1:1, and the ratio of the plastic lens to the glass lens in the optical system is 3: can be 1.
  • the angle of view (diagonal) in the optical system may be 70 degrees or less, for example, in the range of 55 degrees to 70 degrees.
  • the effective focal length may be 8 mm or less, such as in the range of 4 mm to 8 mm or in the range of 5 mm to 6 mm.
  • the F number of the optical system or camera module may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.8 to 2.4 or in the range of 2 to 2.3.
  • the chief ray angle (CRA) may be in the range of 20 degrees or more, for example, 20 degrees to 35 degrees.
  • the distance TTL between the apex of the image sensor 190 and the first lens 141 may be 11 mm or less.
  • the wavelength of the light beam used in the optical system may be in the range of 870 nm to 1000 nm.
  • the MTF degradation may be 10% or less in a temperature range from a low temperature (eg -40 degrees C) to a high temperature (eg 85 degrees C).
  • the material of the lens barrel or the lens holder supporting the lenses is a metal material, for example, a metal with high heat dissipation properties, and aluminum is used, so the heat dissipation characteristics for the lenses can be improved. have. Accordingly, it is possible to arrange a lens made of a plastic material in a higher ratio than a lens made of a glass material in the optical system.
  • Table 7 shows lens data in the optical system of FIG. 38 .
  • the refractive indices (Index) of the first to fourth lenses 141, 143, 145, and 147 are the refractive indices at 940 nm, and the Abbe's number (Vd) in the d-line (587 nm) of the first to fourth lenses 141, 143, 145, 147 is the second
  • the first to fourth lenses 141 , 143 , 143 , and 147 may be less than 30 .
  • the values of radius (mm), thickness (mm), center spacing between lenses (mm), refractive index, Abbe's number, and focal length (mm) can be expressed as large and small relational expressions through relative comparison.
  • the diopter obtained as an absolute value may represent a relational expression in the order of the third lens > the first lens > the second lens > the fourth lens. is the aspheric coefficient.
  • 39 is a graph showing the ambient light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system of FIG. 38, and shows that the ambient light ratio of 55% or more, for example, 70% or more, is shown from the center of the image sensor to the diagonal end.
  • Able to know. 40 is a view showing actual FOV and Parax FOV for horizontal Field of View (FOV) and vertical FOV at room temperature (eg, 22 degrees) in the optical system of FIG. 38 .
  • 41 to 43 are graphs showing the diffraction MTF (Modulation transfer function) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • FIGS. 50 to 61 A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 50 to 61 .
  • 50 is a side cross-sectional view showing an optical system for a vehicle according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the same configuration as that of the first to fourth embodiments will be referred to the description of the first to fourth embodiments.
  • the optical system includes a first lens 151, a second lens 152 and a third lens 153, and a fourth lens stacked along the optical axis from the object side to the sensor side ( 154) may be included.
  • the optical system or a camera module having the same may include an image sensor 190 , a cover glass 191 between the images, and an optical filter 192 .
  • the optical system may include a diaphragm ST for adjusting the amount of incident light.
  • a lens group disposed on the object side may be divided into a first lens group and a lens group disposed on the sensor side as a second lens group based on the aperture ST.
  • the first lens group may include first and second lenses 151 and 153
  • the second lens group may include third and fourth lenses 155 and 157
  • the diaphragm ST is disposed on the outer periphery between the second lens 153 and the third lens 155 , or around the sensor-side surface of the second lens 153 or the object-side surface of the third lens 155 .
  • the perimeter may function as an aperture.
  • the lens barrel or the lens holder may be formed of a metal material, for example, an aluminum material.
  • the first lens 151 is a lens closest to the subject and may include a plastic material.
  • the first lens 151 may include an object-side first surface S1 and a sensor-side second surface S2, and both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the first lens 151 may have a negative refractive power and a refractive index of 1.6 or more.
  • the first lens 151 may have a lower refractive index than that of the third lens 155 .
  • the refractive index may be a refractive index value at a wavelength of 940 nm.
  • the first surface S1 of the first lens 151 may be concave toward the sensor, and the second surface S2 may be convex toward the object.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be smaller than the radius of curvature of the second surface S2, and the difference may be 2 mm or less.
  • the radius of curvature of the first surface S1 may be the smallest among the object-side surface and the sensor-side surface of the lenses of the optical system.
  • the first lens 151 When the first lens 151 is exposed to light from the inside or outside of the vehicle in the camera module, it may be disposed of a plastic material to prevent discoloration.
  • a distance between the first lens 151 and the second lens 153 on the optical axis may be smaller than a distance between the second lens 153 and the third lens 155 .
  • a distance between the first lens 151 and the second lens 153 may be smaller than a center thickness of the first lens 151 .
  • a central thickness of the first lens 151 may be greater than a central thickness of the second lens 153 , and may be, for example, 0.8 mm or more or a range of 0.8 mm to 1.4 mm.
  • the Abbe's number Vd of the first lens 151 may be smaller than the Abbe's number of the third lens 155 .
  • the Abbe's number Vd of the first lens 151 may be less than 30, and may be in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the third lens 155 may be greater than that of the third lens 155 , and may be in the range of 10 mm or more, for example, 10 mm to 22 mm.
  • An effective diameter through which light is incident from the first lens 151 may be larger than that of the other second lens 153 .
  • the first lens 151 may be a concave lens.
  • the second lens 153 may be made of a plastic material.
  • the second lens 153 has a positive (+) refractive power and may be formed of a material having a refractive index of 1.6 or more or a refractive index in the range of 1.6 to 1.7.
  • the second lens 153 may be disposed between the first lens 151 and the third lens 155 .
  • the second lens 153 includes a third object-side surface S3 and a sensor-side fourth surface S4, and both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspherical.
  • the third surface S3 may be convex toward the object, and the fourth surface S4 may be concave.
  • the radius of curvature of the third surface S3 may be smaller than the radius of curvature of the fourth surface S4, and may be, for example, 5 mm or less.
  • the radius of curvature of the fourth surface S4 may be greater than the radius of curvature of the first and second surfaces S1 and S2.
  • a distance between the second lens 153 and the third lens 155 on the optical axis may be 1.5 mm or more.
  • the center thickness of the second lens 153 may be 0.5 times or less the distance between the second and third lenses 153 and 155, and may be 1.2 mm or less or a range of 0.5 mm to 1.2 mm.
  • the Abbe's number Vd of the second lens 153 may be the same as that of the first lens 151, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the second lens 153 may be 10 mm or more.
  • the second lens 153 may be a convex lens.
  • the first and second lenses 151 and 153 are disposed on the object side of the plastic material to prevent a decrease in the amount of light incident through the object side and improve aberration of the incident light.
  • the third lens 155 may be made of glass.
  • the third lens 155 has a positive (+) refractive power, and may be formed with a refractive index of 1.65 or more or a refractive index of 1.65 to 1.8.
  • the refractive index of the third lens 155 may be the largest in the optical system.
  • the third lens 155 may be disposed between the second and fourth lenses 153 and 157 .
  • the third lens 155 includes a fifth surface S5 on the object side and a sixth surface S6 on the sensor side, and the fifth surface S5 and the sixth surface S6 are both spherical. can
  • the fifth surface S5 may be convex toward the object, and the sixth surface S6 may be convex.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 may be greater than the radius of curvature of the sixth surface S6, and the difference may be 10 mm or more.
  • the distance between the third lens 155 and the fourth lens 157 on the optical axis may be greater than the distance between the first and second lenses 151 and 153 .
  • a distance between the third lens 155 and the fourth lens 157 may be greater than a center thickness of the third lens 155 , for example, may be twice or more than a center thickness of the third lens 155 .
  • a central thickness of the third lens 155 may be 1.5 mm or more, for example, 1.5 mm to 2.3 mm.
  • the Abbe's number Vd of the third lens 155 may be greater than the Abbe's number of the fourth lens 157, and may be less than 30, for example, in the range of 20 to 29.
  • the focal length of the third lens 155 may be smaller than the focal length of the first and second lenses 151 and 153 , and may be 10 mm or less.
  • the third lens 155 may be a convex lens.
  • the stop ST may be disposed on the periphery between the second lens 153 and the third lens 155 , and may be disposed on the periphery between the plastic lens and the glass lens.
  • the fourth lens 157 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of a plastic material.
  • the fourth lens 157 has a negative refractive power and may be formed with a refractive index of 1.7 or less or a refractive index of 1.6 to 1.7.
  • the fourth lens 157 may be disposed between the third lens 155 and the image sensor 190 .
  • the fourth lens 157 includes a seventh surface S7 on the object side and an eighth surface S8 on the sensor side, and the seventh surface S7 and the eighth surface S8 are both aspherical. can
  • the seventh surface S7 may be convex toward the object, and the eighth surface S8 may be concave.
  • the radius of curvature of the seventh surface (S7) may be greater than the radius of curvature of the eighth surface (S8), and may be smaller than the radius of curvature of the second surface (S2), for example, 5 mm or less or in the range of 3 mm to 5 mm. have.
  • the central thickness of the fourth lens 157 may be smaller than the central thickness of the third lens 155, and may be 1 mm or less, for example, in the range of 0.2 mm to 1 mm, and the Abbe's number of the fourth lens 157 ( Vd) may be equal to the Abbe's number of the second lens 153, and may be less than 30, for example, in the range of 10 to 29.
  • the focal length of the fourth lens 157 When the focal length of the fourth lens 157 is obtained as an absolute value, it may be 15 mm or more, for example, in the range of 15 mm to 25 mm, and may be the largest among the lenses of the optical system.
  • Each of the lenses 151 , 153 , 155 , and 157 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident and a flange portion serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which light is blocked by a spacer or a light blocking layer.
  • the ratio of the lenses disposed on the sensor side to the lenses disposed on the object side with respect to the aperture ST may be 1:1, and the ratio of the plastic lens to the glass lens in the optical system is 3: can be 1.
  • the camera module for a vehicle or a driver according to the fifth embodiment of the present invention may include or remove a driving member (not shown) around the optical system. That is, since the optical system is disposed in the vehicle, it is difficult to control the focus by moving the lens barrel supporting the optical system in the optical axis direction or/or in a direction orthogonal to the optical axis direction with the driving member, so that the driving member can be removed.
  • the driving member may be an actuator or a piezoelectric element for an auto focus (AF) function and/or an optical image stabilizer (OIS) function.
  • the lens barrel supporting the optical system may include a metal material, for example, an aluminum material.
  • the angle of view may be 70 degrees or less, for example, in the range of 55 degrees to 70 degrees.
  • the effective focal length may be 8 mm or less, such as in the range of 4 mm to 8 mm or in the range of 5 mm to 6 mm.
  • the F number of the optical system or camera module may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.8 to 2.4 or in the range of 2 to 2.3.
  • the chief ray angle (CRA) may be in the range of 20 degrees or more, for example, 20 degrees to 35 degrees.
  • the distance TTL between the apex of the image sensor 190 and the first lens 151 may be 11 mm or less.
  • the wavelength of the light beam used in the optical system may be in the range of 870 nm to 1000 nm.
  • the MTF degradation may be 10% or less in a temperature range from a low temperature (eg -40 degrees C) to a high temperature (eg 85 degrees C).
  • the material of the lens barrel or the lens holder supporting the lenses is a metal material, for example, a metal having high heat dissipation properties, and aluminum material is used, heat dissipation characteristics for the lenses can be improved. Accordingly, it is possible to arrange a lens made of a plastic material in a higher ratio than a lens made of a glass material in the optical system.
  • Table 9 shows lens data in the optical system of FIG. 50 .
  • the refractive indices (Index) of the first to fourth lenses 151, 152, 153, and 154 are the refractive indices at 587 nm
  • the Abbe number (Vd) in the d-line (587 nm) of the first to fourth lenses 151, 152, 153, 154 is the second
  • the first to fourth lenses 151 , 153 , 155 , and 157 may be less than 30 .
  • the values of radius, thickness, spacing, refractive index, Abbe's number, and focal length can also be expressed by the above relational expression. For example, when looking at a focal length expressed as an absolute value, a relational expression may be obtained in the order of the fourth lens > the first lens > the second lens > the third lens.
  • Table 10 shows aspheric coefficients on each surface of each lens in the optical system of FIG. 50 .
  • 51 is a graph showing the ambient light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system of FIG. 50, and shows that an ambient light ratio of 55% or more, for example, 70% or more, is shown from the center of the image sensor to the diagonal end.
  • Able to know. 52 is a view showing actual FOV and Parax FOV for horizontal Field of View (FOV) and vertical FOV at room temperature (eg, 22 degrees) in the optical system of FIG. 50 .
  • 53 to 55 are graphs showing the diffraction MTF (Modulation transfer function) at low temperature, room temperature and high temperature in the optical system of FIG.
  • 56 to 58 are graphs showing the diffraction modulation transfer function (MTF) at low temperature, room temperature, and high temperature in the optical system of FIG.
  • MTF Modulation transfer function
  • FIGS. 59 to 61 it can be seen that in the optical system of FIG. 50 , Astigmatic field curves and distortion at low temperature, room temperature, and high temperature are ⁇ 11 or less (1.0filed). 53 to 61 , it can be seen that the change in data according to the temperature change from low to high temperature is not large by less than 10%. It is a side cross-sectional view shown.
  • the camera module includes a housing 500, a lens unit 600 or an optical system having a plurality of lenses 611, 613, 615, 617, spacers 551 and 133, a main board 194, and an image sensor ( 190) may be included.
  • the camera module may include a cover glass 194 and an optical filter 192 between the lens unit 600 and the image sensor 190 .
  • the lens unit 600 may include the optical system disclosed in the embodiment(s), for example, may include an optical system in which at least three lenses 611,613,615,617 are stacked, for example, 3 to 7 or 3 to It may include an optical system in which five lenses are stacked.
  • the lens unit 600 may include at least three or more solid lenses, and the solid lenses may include at least one plastic lens.
  • the lens unit 600 according to an embodiment of the present invention may include one or more plastic lenses.
  • the lens unit 600 includes a first lens 611 , a second lens 613 , a third lens 615 , and a fourth lens ( 615 ) stacked from the object side toward the image sensor 190 . 617 ) may be aligned with the optical axis Lz.
  • the first lens 611 is a lens closest to the subject, and at least one or both of an upper surface on which light is incident and a lower surface on which light is emitted may be spherical or aspherical. An upper surface or a lower surface of the first lens 611 may be concave or convex.
  • the first lens 611 may be disposed of a plastic material to prevent discoloration when the camera module is exposed to light from the inside or outside of the vehicle, and may be made of glass or plastic material when the camera module is disposed in the vehicle.
  • the second lens 613 may be made of glass or plastic.
  • the second lens 613 is disposed between the first lens 611 and the third lens 615 and may have a flange portion 613A on the outside.
  • the third lens 615 may be made of a glass material or a plastic material.
  • the fourth lens 617 is a lens closest to the image sensor 190 and may be made of glass or plastic.
  • the upper surface and/or lower surface of the second lens 613 , the third lens 615 , and the fourth lens 617 may be spherical or aspherical, but is not limited thereto.
  • the lenses 611 , 613 , 615 , and 617 of the lens unit 600 may be coupled in the sensor side direction from the top in the lens holder 513 of the housing 500 , coupled in the opposite direction, or coupled in both directions.
  • a gasket 525 may be included between the cover 511 and the lens holder 513 , and the gasket 525 may be a waterproof ring.
  • the housing 500 includes a cover 511 and a lens holder 513 , and may have an opening 601 penetrating from the top to the bottom.
  • the cover 511 and the lens holder 513 may be integrally formed, separated or combined with each other.
  • the cover 511 may be a cover coupled to the outer periphery of the lens holder 513 from the top, and the inner protrusion 521 of the cover 511 may support the circumference of the first lens 611,
  • the inner protrusion 523 of the lens holder 513 may be disposed under the flange portion 617A of the fourth lens 617 .
  • Each of the lenses 611 , 613 , 615 , and 617 may include an effective area having an effective diameter through which light is incident, and flange portions 611A, 613A, 615A, and 617A serving as an ineffective area outside the effective area.
  • the ineffective region may be a region in which light is blocked by the spacers 551 and 133 .
  • the flange portions 611A, 613A, 615A, and 617A may extend in the circumferential direction with respect to the optical axis Lz in the effective area of the lenses 611 , 613 , 615 and 617 .
  • At least one of the lenses 611 , 613 , 615 , and 617 may have no flange or a shorter length than the other lenses.
  • the lens holder 513 protects and supports the outer surface of the lens unit 600 .
  • the lens holder 513 supports the outer surfaces of the plurality of lenses 611 , 613 , 615 and 617 .
  • the lens holder 513 may be a lens barrel, and may be provided as one or a plurality of barrels.
  • the top view shape of the housing 500 may include a circular column shape or a polygonal column shape.
  • the housing 500 may be formed of a resin or a plastic or metal material. A hydrophilic material may be coated or applied to the surface of the housing 500 .
  • the lens holder 513 may be formed of a metal material, for example, may be selected from Al, Ag, or Cu material, and may be Al or an Al alloy.
  • the lens holder 513 is made of metal, heat transferred in the lateral direction of the lenses 611, 613, 615, and 617 can be radiated, and thermal deformation of the lenses 611, 613, 615 and 617 can be suppressed.
  • the image sensor 190 may be disposed on the main board 194 .
  • the image sensor 190 may be mounted, seated, contacted, fixed, temporarily fixed, supported, or coupled to the main board 194 on a plane intersecting the optical axis Lz.
  • a groove or a hole capable of accommodating the image sensor 190 may be formed in the main board 194 , and in an embodiment, the image sensor 190 is formed in the main board 180 .
  • the main board 194 may be a rigid PCB or an FPCB.
  • the image sensor 190 may perform a function of converting light passing through the lens unit 600 into image data.
  • a sensor holder may be disposed under the housing 500 to surround the image sensor 190 and protect the image sensor 190 from external foreign substances or impact.
  • the image sensor 190 may be any one of a charge coupled device (CCD), a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), a CPD, and a CID.
  • CCD charge coupled device
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • CPD complementary metal-oxide semiconductor
  • CID CID
  • When there are a plurality of image sensors 190 one may be a color (RGB) sensor, and the other may be a black and white sensor.
  • the optical filter 192 may be disposed between the lens unit 600 and the image sensor 190 .
  • the optical filter 192 may filter light corresponding to a specific wavelength range with respect to the light passing through the lenses 611 , 613 , 615 , and 617 .
  • the optical filter 192 may be an infrared (IR) blocking filter for blocking infrared or an ultraviolet (UV) blocking filter for blocking ultraviolet rays, but the embodiment is not limited thereto.
  • the optical filter 192 may be disposed on the image sensor 190 .
  • the cover glass 191 is disposed between the optical filter 192 and the image sensor 190 , protects an upper portion of the image sensor 190 , and may prevent deterioration of reliability of the image sensor 190 .
  • the camera module may include a driving member (not shown), wherein the driving member moves a barrel having at least one of the lenses in an optical axis direction and/or a direction orthogonal to the optical axis direction, You can tilt it.
  • the camera module may include an Auto Focus (AF) function and/or an Optical Image Stabilizer (OIS) function.
  • the lens unit 600 may be stacked with plastic lenses or glass lenses, or mixed with each other.
  • the plastic material may be more than 5 times higher than the coefficient of thermal expansion (CTE) of the glass material, and the change value (dN/dT) of the refractive index as a function of temperature may be 10 times or more lower than that of the glass material for the plastic material.
  • dN is the change value of the refractive index of the lens
  • dT is the change value of the temperature.
  • the price can be lowered compared to a glass lens, and the light path control can be facilitated by providing the incident side and the exit side as aspherical surfaces.
  • the glass or plastic lens may expand or contract due to a difference in coefficient of thermal expansion with the lens holder 513 . Due to this, if the expansion is not relieved in the longitudinal direction, the lens may be deformed in the optical axis direction, and a problem in which the optical characteristics of the lens is changed may occur. Therefore, when there is no buffer structure for alleviating the expansion of the lens outside the effective area of the lens, the height of the incident side surface and the exit side surface of the lens may be different, and the optical characteristics of the lens may be affected. That is, when a spacer without a buffer structure is disposed on the outside of the lens, the expansion in the longitudinal direction of the lens cannot be alleviated, so that the lens is deformed in the optical axis Lz direction.
  • a member or means having a buffer structure is disposed between the effective diameter area of at least one of the plurality of lenses 611 , 613 , 615 , and 617 and the lens holder 513 to suppress a change in the optical properties of the effective aperture area.
  • the member or means may be a flange portion disposed outside the effective diameter area of the lens or/and a spacer disposed between the lens and the lens holder.
  • An embodiment of the present invention will be described as an example in which a buffer structure is provided in at least one of the spacers 551 and 133 .
  • the spacer 533 having the buffer structure 530 may suppress a change in optical characteristics of the third lens 615 disposed inside the spacer 533 .
  • the spacers 551 and 533 may block light leaking or entering the outside, and may adjust a distance between two adjacent lenses.
  • the spacers 551 and 533 may be defined as a light blocking layer (Spacer).
  • the spacer 133 having the buffer structure 530 may function as an diaphragm.
  • a light blocking material may be coated on a surface of the spacer 133 having the buffer structure 530 to block light.
  • a gap may be included between at least one of the plurality of lenses 611 , 613 , 615 , and 617 and the lens holder 513 .
  • the spacers 551 and 133 may have openings therein.
  • the spacers 551 and 133 are disposed around the first spacer 551 disposed on the outer periphery of the first lens 611 and the second lens 613 , and the second lens 131 and the fourth lens 617 .
  • a second spacer 553 may be included.
  • the second spacer 553 may support the flange portion 61A of the third lens 615 in its inner periphery.
  • the second spacer 553 having the buffer structure 530 is disposed between the second lens 613 and the fourth lens 617 and spaced apart between the third lens 613 and the fourth lens 617 and , the outside of the third lens 615 may be supported. A region between the outer side of the third lens 615 and the second spacer 553 may be adhered with an adhesive.
  • the second spacer 553 having the buffer structure 530 is shown as an example disposed outside the third lens 133 , the first lens 611 , the second lens 613 , or/and the second spacer 553 . 4 It may be disposed on the outside of the lens 617 .
  • the buffer structure 530 may include a structure having grooves 531 and 533 at upper and lower portions. The grooves 531 and 533 may be formed in a continuous ring shape.
  • the buffer structure 530 may include a first groove 531 concave from the object-side surface toward the image sensor and a second groove 533 concave from the image sensor side toward the object-side surface.
  • the first groove 531 and the second groove 533 may be alternately disposed on different planes with respect to the optical axis Lz.
  • the buffer structure 530 having the first and second grooves 531 and 533 can prevent a decrease in rigidity of the spacer 553 and may be contracted or expanded according to the thermal deformation of the third lens 615 .
  • the first groove 531 may have a continuous circular shape or a ring shape when viewed from a top view.
  • a plurality of the first grooves 531 may be formed in a circular shape or a ring shape, and the plurality of first grooves 531 may be arranged in a concentric circle shape having different radii. The plurality of first grooves 531 may overlap in a direction perpendicular to the optical axis Lz.
  • a plurality of the second grooves 533 may be formed in a circular shape or a ring shape, and the plurality of second grooves 533 may be arranged in a concentric circle shape having different radii. The plurality of second grooves 533 may overlap in a direction perpendicular to the optical axis Lz.
  • a side cross-section of the first groove 531 and/or the second groove 533 may have a triangular shape.
  • the triangular shape may be a shape connecting two points in contact with the upper surface or the lower surface and the deepest point.
  • the portion in which the deepest point is disposed may be an angled surface, a curved surface, or a flat surface.
  • the first groove 531 may have a triangular shape with a wide upper part and a narrow lower part
  • the second groove 533 may have a triangular shape with a wide lower part and a narrow upper part, that is, an inverted triangle shape.
  • the buffer structure 530 having at least two grooves 531 and 533 in the outer spacer 553 of the third lens 615 , it has elasticity against thermal expansion of the third lens 615 . This can be alleviated, and a change in the Z-axis (optical axis) direction of the third lens 615 can be suppressed.
  • the second spacer 553 having the buffer structure 530 may be formed of a material having a coefficient of thermal expansion higher than that of a glass material or a material having a coefficient of thermal expansion higher than that of a metal material.
  • the spacer 553 having the buffer structure 530 may be formed of a plastic material, for example, a thermoplastic or thermosetting material.
  • the first spacer 551 and the second spacer 553 may be made of the same material or different materials, for example, a material that absorbs light.
  • the first and/or second spacers 551 and 553 may include a poly ethylene film (PE) or a polyester (PET)-based film.
  • the first and/or second spacers 551 and 553 may have a metal or an alloy and an oxide film formed thereon.
  • Materials included in the metal or alloy include In, Ga, Zn, Sn, Al, Ca, Sr, Ba, W, U, Ni, Cu, Hg, Pb, Bi, Si, Ta, H, Fe, Co, It may include at least one of Cr, Mn, Be, B, Mg, Nb, Mo, Cd, Sn, Zr, Sc, Ti, V, Eu, Gd, Er, Lu, Yb, Ru, Y, and La.
  • the oxide film may be a black oxide or a brown oxide-treated oxide material using copper.
  • the third lens 615 disposed inside the second spacer 553 having the buffer structure 530 may be made of glass or plastic.
  • a thickness of the second spacer 553 may be greater than a height of an outer surface of the third lens 615 .
  • a thickness of the second spacer 553 may be greater than a thickness of a central portion of the third lens 615 .
  • An upper surface of the second spacer 553 may be in contact with the second lens 613 .
  • a lower surface of the second spacer 553 may be in contact with the fourth lens 617 .
  • the second spacer 553 includes a first portion 571 disposed between the flange portion 613A of the second lens 613 and the lens holder 513 , and a flange portion 617A of the fourth lens 617 . ) and a second portion 573 disposed between the lens holder 513 .
  • the second spacer 553 may protect the outside of the third lens 615 and the outside of the second lens 613 and the fourth lens 617 .
  • the buffer structure 530 may provide elasticity in a direction orthogonal to the optical axis Lz in the second spacer 553 or in a circumferential direction.
  • the flange region of the lens 613 is supported by the spacer 553, and the center of the outermost surface of the flange region may not overlap the respective grooves 531 and 533 in the first direction perpendicular to the optical axis Lz. have. At least one of the sensor side or the lower edge of the outermost surface of the lens 613 may be on the same straight line as the bottom of each of the grooves 531 and 533 .
  • the buffer structure 530 is provided in the spacer 553 , elasticity can be provided against expansion or contraction with respect to the lateral direction of the lens 133 . Accordingly, it is possible to relieve the expansion transferred to the spacer 553 to suppress the effective diameter area of the lens 615 from being deformed in the optical axis direction, which is a change in the optical characteristic (MTF) of the lens 613 . can be minimized.
  • MTF optical characteristic
  • the camera module may define a buffer structure 530 of the spacer 553 as a first buffer structure and define a buffer structure 540 of a lens as a second buffer structure.
  • the lens having the second buffer structure 540 may be disposed on at least one or two or more of the first to fourth lenses.
  • the second buffer structure 540 may be formed with concave grooves on the upper and lower surfaces of the flange portion of the lens.
  • the first buffer structure 530 of the spacer 553 will be described with reference to the above-described embodiment, and the second buffer structure 540 of the second lens 613 will be described below.
  • the second lens 613 having the second buffer structure 540 may be disposed between the first lens 611 and the third lens 615 .
  • the second buffer structure 540 may be in contact with the first spacer 551 .
  • the second buffer structure 540 may be in contact with the second spacer 553 .
  • a concave groove 541 on the upper surface of the second buffer structure 540 may face the upper surface of the first spacer 551 .
  • a concave groove 543 on the lower surface of the second buffer structure 540 may face the upper surface of the second spacer 553 .
  • the upper and lower grooves 541 and 543 of the second buffer structure 540 may overlap the effective diameter region in the first direction X orthogonal to the optical axis Lz.
  • the upper and lower grooves 541 and 543 of the second buffer structure 540 may overlap an outer side surface of the second lens 613 in the first direction X orthogonal to the optical axis Lz.
  • the second lens 613 to which the second buffer structure 540 is applied may be made of a plastic material.
  • the second buffer structure 540 applied to the plastic material of the second lens 613 may provide a buffer when the volume of the second lens 613 expands according to the ambient temperature.
  • the second buffer structure 540 may be provided on the flange portion 613A of the second lens 613 , and may have a structure that provides elasticity in a direction orthogonal to the optical axis Lz or in a circumferential direction. .

Abstract

발명의 실시예에 개시된 차량용 광학계는 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈의 순으로 적층되며, 상기 제1렌즈는 광축 상에서 물체측 제1면과 센서측 제2면을 포함하며, 상기 제2렌즈는 물체측 제3면과 센서측 제4면을 포함하며, 상기 제3렌즈는 물체측 제5면과 센서측 제6면을 포함하며, 상기 제4렌즈는 물체측 제7면과 센서측 제8면을 포함하며, 상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제3렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제1렌즈와 상기 제4렌즈는 플라스틱 재질을 포함하며, 상기 제3렌즈는 유리 재질을 포함할 수 있다.

Description

차량용 광학계 및 카메라 모듈
발명의 실시예는 차량용 광학계 및 카메라 모듈에 관한 것이다.
ADAS(Advanced Driving Assistance System)란 운전자를 운전을 보조하기 위한 첨단 운전자 보조 시스템으로서, 전방의 상황을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 상황을 판단하고, 상황 판단에 기초하여 차량의 거동을 제어하는 것으로 구성된다. 예를 들어, ADAS 센서 장치는 전방의 차량을 감지하고, 차선을 인식한다. 이후 목표 차 선이나 목표 속도 및 전방의 타겟이 판단되면, 차량의 ESC(Electrical Stability Control), EMS(Engine Management System), MDPS(Motor Driven Power Steering) 등이 제어된다. 대표적으로, ADAS는 자동 주차 시스 템, 저속 시내 주행 보조 시스템, 사각 지대 경고 시스템 등으로 구현될 수 있다. ADAS에서 전방의 상황을 센싱하기 위한 센서 장치는 GPS 센서, 레이저 스캐너, 전방 레이더, Lidar 등인데 가장 대표적인 것은 차량의 전방을 촬영하기 위한 전방 카메라이다.
근래에 들어 운전자의 안전 및 편의를 위해 차량 주변을 감지하는 감지 시스템에 대한 연구가 가속화되고 있다. 차량 감지 시스템은 차량 주변의 사물을 감지하여 운전자가 인지하지 못한 사물과의 충돌을 막는 것은 물론 빈 공간 등을 감지하여 자동 주차를 수행하는 것과 같이 다양한 용도로 사용되고 있으며, 차량 자동 제어에 있어서 가장 필수적인 데이터를 제공하고 있다. 이러한 감지시스템은 레이더신호를 이용하는 방식과, 카메라를 이용하는 방식이 통상적으로 사용되고 있다. 차량용 카메라 모듈은 자동차에서 전방 및 후방 감시 카메라와 블랙박스 등에 내장되어 사용되며, 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하게 된다. 차량용 카메라 모듈은 외부로 노출되므로, 습기 및 온도에 의해 촬영 품질이 떨어질 수 있다. 특히 카메라 모듈은 주위 온도와 렌즈의 재질에 따라 광학 특성이 변화되는 문제가 있다.
발명의 실시예는 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈가 혼합된 차량용 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공할 수 있다. 발명의 실시예는 물체측 및 센서측이 비구면을 갖는 렌즈와 구면을 갖는 렌즈들이 혼합된 차량용 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공할 수 있다. 발명의 실시 예는 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈들이 광축 방향으로 정렬된 적어도 4매의 렌즈를 갖는 광학계 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 차량용 광학계는 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈의 순으로 적층되며, 상기 제1렌즈는 광축 상에서 물체측 제1면과 센서측 제2면을 포함하며, 상기 제2렌즈는 물체측 제3면과 센서측 제4면을 포함하며, 상기 제3렌즈는 물체측 제5면과 센서측 제6면을 포함하며, 상기 제4렌즈는 물체측 제7면과 센서측 제8면을 포함하며, 상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제3렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제1렌즈와 상기 제4렌즈는 플라스틱 재질을 포함하며, 상기 제3렌즈는 유리 재질을 포함할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 차량용 광학계는 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈의 순으로 적층되며, 상기 제1렌즈는 광축 상에서 물체측 제1면과 센서측 제2면을 포함하며, 상기 제2렌즈는 물체측 제3면과 센서측 제4면을 포함하며, 상기 제3렌즈는 물체측 제5면과 센서측 제6면을 포함하며, 상기 제4렌즈는 물체측 제7면과 센서측 제8면을 포함하며, 상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제3렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제1 내지 제4렌즈는 플라스틱 재질과 유리 재질의 비율이 3:1일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈는 플라스틱 재질이며, 상기 제2렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4렌즈의 제1면 내지 제8면 중에서 광축 상에서 구면과 비구면의 비율은 1:3일 수 있다. 상기 광학계에서 TTL은 11mm 이하이며, F 넘버는 2 내지 2.3일 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며, 광학계 내에서 제3 및 제4렌즈 사이의 간격이 다른 두 렌즈들 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈의 아베수(Vd)는 제2 내지 제4렌즈의 아베수보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈의 아베수는 50 이상이며, 상기 제2,3,4 렌즈의 아베수는 30미만일 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며, 광학계 내에서 제3 및 제4렌즈 사이의 간격이 다른 두 렌즈들 사이의 간격보다 크며, 상기 제2렌즈의 중심 두께가 제1,3렌즈의 중심 두께보다 클 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며, 광학계 내에서 제3 및 제4렌즈 사이의 간격이 다른 두 렌즈들 사이의 간격보다 크며, 상기 제2렌즈의 중심 두께가 제1,3렌즈의 중심 두께보다 클 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 볼록하며 제2면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 오목하며 제4면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며, 광학계 내에서 제2렌즈의 중심 두께가 가장 두껍고, 상기 제3,4렌즈 사이의 간격이 광학계 내의 렌즈들 사이의 간격 중에서 가장 클 수 있다. 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 오목하며, 광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며, 광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며, 광학계 내에서 제1렌즈의 중심 두께가 가장 두껍고, 상기 제2,3렌즈 사이의 간격과 제3,4렌즈 사이의 간격이 1mm 이상일 수 있다. 상기 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 둘레에 배치된 조리개를 포함할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 상기 이미지 센서 상에 광학 필터; 상기 광학 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치된 커버 글라스; 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈의 순으로 적층된 광학계; 및 상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이의 둘레에 배치된 조리개를 포함하며, 상기 제1렌즈의 유효경은 상기 제2 및 제3렌즈 각각의 유효경보다 크며, 상기 제3렌즈는 유리 재질을 포함하며, 상기 제1,2,4렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 비구면이며, 상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며, 상기 제2,3렌즈는 정의 굴절력을 가지며, 상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제4렌즈를 갖는 렌즈 베럴은 금속 재질일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈를 혼합함으로써, 고온에서 렌즈의 변형을 억제하는 한편, 모듈의 무게가 줄어들고 재료비 증가에 따른 단가 상승이 발생될 수 있다. 발명의 실시 예는 고온에서 렌즈의 변형이 일어나거나 해상력의 열화 발생을 억제할 수 있으며, 주위 온도 변화에도 안정적인 광학성능이 구현될 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 차량용 광학계 및 카메라 모듈의 광학적 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 카메라 모듈 및 이를 갖는 차량용 카메라 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도의 예이다.
도 2는 발명의 제1실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 2의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 11 내지 도 13은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 14는 발명의 제2실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다.
도 15은 도 14의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이다.
도 16는 도 14의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 19는 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다.
도 20 내지 22는 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 23 내지 도 25은 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 26은 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다.
도 27은 도 26의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이다.
도 28은 도 26의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이다.
도 29 내지 도 31은 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 32 내지 34은 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 35 내지 도 37은 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 38은 발명의 제4실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다.
도 39는 도 38의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이다.
도 40은 도 38의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이다.
도 41 내지 도 43는 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 44 내지 46는 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 47 내지 도 49은 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 50는 발명의 제5실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다.
도 51은 도 50의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이다.
도 52은 도 50의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이다.
도 53 내지 도 55는 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 56 내지 58은 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다.
도 59 내지 도 61은 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 62는 발명의 실시 예(들)에 따른 광학계를 갖는 카메라 모듈의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 63은 발명의 실시 예(들)에 따른 광학계를 갖는 카메라 모듈의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 확정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. 이하에서 설명되는 여러 개의 실시예는 서로 조합될 수 없다고 특별히 언급되지 않는 한, 서로 조합할 수 있다. 또한, 여러 개의 실시예 중 어느 하나의 실시예에 대한 설명에서 누락된 부분은 특별히 언급되지 않는 한, 다른 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도의 예이다. 도 1을 참조하면, 발명의 실시 예에 따른 차량용 카메라 시스템은, 영상 생성부(11), 제1 정보 생성부(12), 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26) 및 제어부(14)를 포함한다. 상기 영상 생성부(11)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 카메라 모듈(31)을 포함할 수 있으며, 자차량의 전방 또는/및 운전자를 촬영하여 자차량의 전방영상이나 차량 내부 영상을 생성할 수 있다. 영상 생성부(11)는 카메라 모듈(31)을 이용하여 자차량의 전방뿐만 아니라 하나 이상의 방향에 대한 자차량의 주변을 촬영하여 자차량의 주변영상을 생성할 수 있다. 여기서, 전방영상 및 주변영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 및 적외선 영상 등을 포함할 수 있다. 또한 전방영상 및 주변영상은 정지영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 영상 생성부(11)는 운전자 영상, 전방영상 및 주변영상을 제어부(14)에 제공한다. 이어서, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되고, 자차량의 전방에 위치한 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치 등을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다.
제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제1 감지정보를 이용하여 자차량과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있고, 운전자가 자차량의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우나 후진 주차 시와 같이 기 설정된 특정한 경우에 차량 운행의 안정성을 높일 수 있다. 제1 정보 생성부(12)는 제1 감지정보를 제어부(14)에 제공한다. 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 영상 생성부(11)에서 생성한 전방영상과 제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제 1 감지정보에 기초하여, 자차량의 각 측면을 감지하여 제2 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 여기서, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량의 전방 양 코너, 사이드 미러, 및 후방 중앙 및 후방 양 코너에 각각 배치될 수 있다.
이러한 차량용 카메라 시스템은 이하의 실시 예(들)에 기재된 광학계를 갖는 카메라 모듈을 구비할 수 있으며, 자차량의 전방, 후방, 각 측면 또는 코너 영역을 통해 획득된 정보를 이용하여 사용자에게 제공하거나 처리하여 자동 운전 또는 주변 안전으로부터 차량과 물체를 보호할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 광학계는 안전 규제, 자율주행 기능의 강화 및 편의성 증가를 위해 차량 내에 복수로 탑재될 수 있다. 또한 카메라 모듈의 광학계는 차선유지시스템(LKAS: Lane keeping assistance system), 차선이탈 경보시스템(LDWS), 운전자 감시 시스템(DMS: Driver monitoring system)과 같은 제어를 위한 부품으로서, 차량 내에 적용되고 있다. 이러한 차량용 카메라 모듈은 주위 온도 변화에도 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있고 가격 경쟁력이 있는 모듈을 제공하여, 차량용 부품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
발명의 설명에서 첫 번째 렌즈는 물체 측에 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 마지막 렌즈는 상측(또는 센서측 면)에 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 상기 마지막 렌즈는 이미지 센서에 인접한 렌즈를 포함할 수 있다. 발명의 설명에서 특별한 언급이 없는 한 렌즈의 반지름, 두께/거리, TTL 등에 대한 단위는 모두 ㎜이며, 광축을 기준으로 측정된 것임을 밝혀둔다. 본 명세서에서 렌즈의 형상은 렌즈의 광축을 기준으로 나타낸 것이다. 일 예로, 렌즈의 물체 측면이 볼록 또는 오목하다는 의미는 해당 렌즈의 물체 측면에서 광축 부근이 볼록 또는 오목하다는 의미이지 광축 주변이 볼록 또는 오목하다는 의미는 아니다. 따라서, 렌즈의 물체 측면이 볼록하다고 설명된 경우라도, 해당 렌즈의 물체 측면에서 광축 주변 부분은 오목할 수 있고, 그 반대의 형상일 수 있다. 또한, "물체측 면"은 광축을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "상측 면"은 광축을 기준으로 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 상기 상측 면은 물체측 면 또는 빛이 입사되는 입사측 면이며, 상기 상측 면은 센서측 면 또는 빛이 출사되는 출사측 면을 의미할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 유리 재질의 렌즈와 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 광학계는 적어도 1매의 유리 재질의 렌즈와 적어도 3매의 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 광학계 내의 렌즈 들 중에서 유리 재질의 렌즈와 플라스틱 재질의 렌즈의 매수 비율은 3:1일 수 있다. 상기 광학계 내의 전체 렌즈들 중에서 유리 재질의 렌즈는 30% 이하일 수 있으며, 플라스틱 재질의 렌즈는 전체 렌즈들 중에서 50% 이상 예컨대, 75% 이상일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 적어도 4매의 렌즈들이 적층될 수 있으며, 예컨대 4매 내지 6매가 적층될 수 있다. 상기 광학계는 적어도 4매의 고체 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 고체 렌즈는 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈를 포함할 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 광학계에는 플라스틱 재질의 렌즈 개수는 유리 재질의 렌즈 개수보다 많을 수 있다. 이에 따라 비구면을 갖는 렌즈와 구면을 갖는 렌즈를 혼합할 수 있고 온도에 따른 재료의 특성 변화를 억제하고 광학적 성능(MTF)의 저하를 방지할 수 있다. 이러한 광학계는 차량과 같은 이동 장치에서 운전자 감시용 카메라 모듈에 적용될 수 있다.
<제1실시 예>
도 2는 발명의 제1실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이며, 도 3은 도 2의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변 광량비(Relative Illumination)를 나타낸 그래프이며, 도 4는 도 2의 광학계에서 수차 특성에 따른 수평 및 수직 화각(FOV)을 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 7은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이며, 도 8 내지 10은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이고, 도 11 내지 도 13은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion) 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 발명의 제1실시 예에 따른 광학계는 물체측(Object side)에서 센서측(sensor) 또는 상측(Image side) 방향으로 광축을 따라 적층된 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(115), 및 제4 렌즈(117)를 포함할 수 있다. 상기 광학계 또는 이를 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서(190), 및 상기 이미지 센서(190)와 렌즈들 사이에 커버 글라스(191) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있다. 상기 광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)는 제2 렌즈(113)와 제3 렌즈(115) 사이 또는 제3 렌즈(115)과 제4 렌즈(117) 사이에 배치될 수 있다. 상기 조리개(ST)는 제2 렌즈(113)의 센서측 면의 둘레, 제3 렌즈(115)의 물체측 또는 센서측 면의 둘레가 조리개로 기능할 수 있다.
상기 조리개(ST)를 기준으로 물체측에 배치된 렌즈 그룹을 제1 렌즈 군과 센서측에 배치된 렌즈 그룹을 제2렌즈 군으로 구분할 수 있다. 즉, 제1 렌즈 군은 물체측에서 적어도 2매의 렌즈일 수 있으며, 제2 렌즈 군은 제1렌즈 군과 이미지 센서(190) 사이에서 적어도 2매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈(111)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 물체측 제1면(S1)과 센서측 제2면(S2)을 포함하며, 상기 제1면(S1)과 제2면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 이하일 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 제3렌즈(115)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 굴절률은 940nm 파장에서의 굴절률 값일 수 있다.
상기 제1렌즈(111)의 제1면(S1)은 센서측으로 오목하며, 제2면(S2)은 물체측으로 오목할 수 있다. 상기 제2면(S2)의 외측 둘레는 플랫한 유효영역을 포함할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 상기 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 7mm 이하 예컨대, 2mm 내지 7mm의 범위일 수 있다. 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 광학계의 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 카메라 모듈에서 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있다. 광축 상에서 상기 제1 렌즈(111)와 상기 제2 렌즈(113) 사이의 간격은 제2 렌즈(113)와 제3 렌즈(115) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)와 상기 제2 렌즈(113) 사이의 간격은 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(113)의 중심 두께보다 얇을 수 있으며, 예컨대, 0.8mm 이하 또는 0.2mm 내지 0.8mm 범위일 수 있다.
상기 제1 렌즈(111)의 아베수(Vd)는 광학계의 렌즈 중에서 가장 클 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(111)의 아베수(Vd)는 50 이상일 수 있다. 상기 제1렌즈(111)의 초점 거리는 절대 값으로 나타내면, 제4렌즈(117)의 초점 거리보다 작을 수 있으며, 10mm 이하 예컨대, 3mm 내지 10mm의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)에서 빛이 입사되는 유효 경은 다른 제2 및 제3렌즈(113,115)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈(113)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(113)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.6 이상 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률인 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈(113)는 제1렌즈(111)와 제3렌즈(115) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(113)는 물체측 제3면(S3)과 센서측 제4면(S4)을 포함하며, 상기 제3면(S3)과 제4면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3면(S3)은 물체측으로 볼록하며, 제4면(S4)은 센서측으로 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 제4면(S4)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 10mm 이하일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제4면(S4)의 곡률 반경은 상기 제1면(S1)의 곡률 반경보다 크고 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 광축 상에서 상기 제2 렌즈(113)와 상기 제3 렌즈(115) 사이의 간격은 1mm 미만일 수 있다. 상기 제2 렌즈(113)의 중심 두께는 상기 제2,3렌즈(113,115) 사이의 간격의 3배 이상 또는 4배 이상일 수 있으며, 1.2mm 이상 또는 1.2mm 내지 1.7mm의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(113)의 아베수(Vd)는 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제2렌즈(113)의 초점 거리는 10mm 이하일 수 있다. 상기 제2렌즈(113)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제1,2렌즈(111,113)는 물체 측에서 플라스틱 재질로 배치되어, 물체측을 통해 입사되는 광량 저하를 방지할 수 있고, 입사되는 빛의 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3렌즈(115)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3렌즈(115)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.65 이상의 굴절률 또는 1.65 내지 1.8 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제3렌즈(115)의 굴절률은 광학계 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제3렌즈(115)는 제2,4렌즈(113,117) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3렌즈(115)는 물체측 제5면(S5)과 센서측 제6면(S6)을 포함하며, 상기 제5면(S5)과 제6면(S6)은 모두 구면(sphere)일 수 있다. 상기 제5면(S5)은 물체측으로 볼록하며, 제6면(S6)은 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제5면(S5)의 곡률 반경은 제6면(S6)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 그 차이는 10mm 이상일 수 있다.
광축 상에서 상기 제3 렌즈(115)와 상기 제4 렌즈(117) 사이의 간격은 제2,3렌즈(113,115) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(115)와 상기 제4 렌즈(117) 사이의 간격은 상기 제3 렌즈(115)의 중심 두께보다 클 수 있으며, 예컨대 제3 렌즈(115)의 중심 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(115)의 중심 두께는 1.5mm 이하 예컨대, 0.7mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있다. 상기 제3렌즈(115)의 아베수(Vd)는 제4 렌즈(117)의 아베수보다 클 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3렌즈(115)의 초점 거리는 제1,2렌즈(111,113)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 10mm 이하일 수 있다. 상기 제3렌즈(115)는 볼록 렌즈일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)는 제2렌즈(113)과 제3렌즈(115) 사이의 둘레에 배치될 수 있어, 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈 사이의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 제4렌즈(117)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 1.7 이하의 굴절률 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 제3렌즈(115)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 물체측 제7면(S7)과 센서측 제8면(S8)을 포함하며, 상기 제7면(S7)과 제8면(S8)은 모두 비구면(asphere)일 수 있다. 상기 제7면(S7)은 물체측으로 볼록하며, 제8면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7면(S7)의 곡률 반경은 제8면(S8)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 제2면(S2)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 8mm 이상 또는 8mm 내지 20mm의 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(117)의 제7면(S7) 및 제8면(S8) 중에서 적어도 하나 또는 모두는 중심부 둘레에 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(117)의 중심 두께는 제3렌즈(115)의 중심 두께보다 두꺼울 수 있으며, 1.5mm 이하 예컨대, 1.0mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있으며, 상기 제4렌즈(117)의 아베수(Vd)는 제2 렌즈(113)의 아베수와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(117)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 20mm 이하 예컨대, 10mm 내지 20mm 범위일 수 있다. 상기 렌즈(111,113,115,117)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지부를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 스페이서 또는 차광막에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)를 기준으로 센서측에 배치되는 렌즈들과 물체측에 배치된 렌즈들의 비율은 1:1일 수 있다.
상기 이미지 센서(190)는 렌즈들을 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 광학계는 외부에 하우징이나 렌즈 홀더가 배치될 수 있으며, 하부에 센서 홀더가 배치되어, 이미지 센서(190)를 둘러싸고 상기 이미지 센서(190)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다. 상기 이미지 센서(190)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor), CPD, CID 중 어느 하나일 수 있다. 상기 이미지 센서(190)가 복수인 경우, 어느 하나는 컬러(RGB) 센서일 수 있고, 다른 하나는 흑백 센서일 수 있다. 상기 이미지 센서(190)의 대각선 크기는 4mm 이상 예컨대, 4mm 내지 10mm의 범위 또는 4.5mm 내지 7.5mm의 범위일 수 있다. 상기 광학필터(192)는 제4렌즈(117)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학필터(192)은 렌즈(111,113,115,117)들을 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학필터(192)는 적외선을 차단하는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선을 차단하는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 상기 광학필터(192)는 이미지 센서(190) 위에 배치될 수 있다.
커버 글라스(191)는 상기 광학 필터(192)과 이미지 센서(192) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(192)의 상부를 보호하며 이미지 센서(192)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 차량용 카메라 모듈은 광학계 주변에 구동부재(미도시)를 포함하거나 제거할 수 있다. 즉, 광학계가 차량 내에 배치되므로, 광학계를 지지하는 렌즈 베럴를 구동부재로 광축 방향 또는/및 광축 방향과 직교되는 방향으로 이동시켜 초점을 제어하는 데 어려움이 있어, 구동부재를 제거할 수 있다. 상기 구동부재는 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 위한 액츄에이터 또는 압전소자일 수 있다. 여기서, 상기 광학계를 지지하는 렌즈 베럴은 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질을 포함할 수 있다. 발명의 제1실시 예에 따른 광학계에서 화각(대각선)은 70도 이하 예컨대, 55도 내지 70도의 범위일 수 있다. 유효 초점 거리는 8mm 이하, 예컨대, 4mm 내지 8mm의 범위 또는 5mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.8 내지 2.4의 범위 또는 2 내지 2.3 범위일 수 있다. 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 30도 이하 예컨대, 20도 내지 30도의 범위일 수 있다. 광학계에서 이미지 센서(190)와 제1렌즈(111)의 정점 사이의 거리(TTL)는 11mm 이하일 수 있다. 또한 광학계에서 사용되는 광선의 파장은 870nm 내지 1000nm의 범위일 수 있다. 온도가 저온(예, -40도)에서 고온(예, 85도)의 범위에서 MTF 저하가 10% 이하일 수 있다.
발명의 제1실시 예에 따른 광학계는 렌즈들을 지지하는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더의 재질이 금속 재질 예컨대, 방열 특성이 높은 금속으로서, 알루미늄 재질을 사용하게 되므로, 렌즈들에 대한 방열 특성이 개선될 수 있다. 이에 따라 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 비율을 유리 재질의 렌즈보다 더 높게 배치할 수 있다.
표 1은 도 1의 광학계에서의 렌즈 데이터를 나타낸다.
　 표면 모양 곡률반경 두께/ 간격 굴절률 아베수
(Vd)		 디옵터 초점거리 semi-aperture
1렌즈 S1 Asphere -3.417 0.500 1.536 56.107 -188.890 -5.317 2.121
S2 Asphere 17.948 0.350 1.829
2렌즈 S3 Asphere 5.730 1.474 1.644 19.246 182.642 5.475 1.769
S4 Asphere -8.232 0.300 1.744
Stop Flat 1.E+18
3렌즈 S5 Sphere 6.779 0.993 1.726 25.047 144.078 6.941 1.691
S6 Sphere -18.414 3.159 1.750
4렌즈 S7 Asphere 12.184 1.196 1.644 19.246 -75.520 -13.242 1.972
S8 Asphere 4.822 0.529 2.520
BPF Sa Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166

　
Sb Flat 1.E+18 1.000
Cover glass Sc Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166
Sd Flat 1.E+18 0.200
CIS Flat 1.E+18 0.000 　 　
표 1에서 제1 내지 제4렌즈(111,113,115,117)의 굴절률(Index)은 940nm에서의 굴절률이며, 상기 제1 내지 제4렌즈(111,113,115,117)의 d-line(587nm)에서의 아베수(Vd)는 제2,3렌즈(113,115)과 제4렌즈(117)이 30 미만이고, 제1렌즈(111)가 50 이상일 수 있다. Semi-aperture는 각 렌즈의 반경(mm)을 나타낸다. 상기 Sa,Sb는 광학필터의 입사측 면과 출사면 면이며, Sc,Sd은 커버 글라스의 입사측 면과 출사면 면일 수 있다. CIS는 이미지 센서이다. 절대 값으로 나타낼 경우, 위의 표 1을 기초로 반경(mm), 두께(mm), 렌즈 간의 중심간격(mm), 굴절률, 아베수, 초점거리(mm)의 값들도 위의 관계식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 디옵터는 제1렌즈 > 제2렌즈 > 제3렌즈 > 제4 렌즈의 순으로 관계식을 나타낼 수 있다. 표 2는 도 1의 광학계에서 각 렌즈의 각 면에서의 비구면 계수이다.
비구면 계수
구분 표면 K A B C D E F G H J
1렌즈 S1 -0.00140 0.01987 -0.00115 0.00004 0.00001 8.37E-08 2.32E-08 3.32E-09 -3.40E-10 -4.58E-10
S2 -0.70665 -0.00180 0.00527 -0.00126 0.00012 4.97E-07 1.90E-07 4.33E-08 3.33E-09 -2.78E-09
2렌즈 S3 -0.02153 -0.02397 0.00350 -0.00129 0.00009 2.54E-05 -1.58E-05 4.48E-07 7.81E-07 -1.32E-07
S4 -0.03258 -0.00742 -0.00134 0.00021 -0.00009 -1.36E-06 4.96E-06 -1.20E-06 2.27E-07 -2.10E-08
3 렌즈 S5
S6
4렌즈 S7 -0.18562 -0.02474 -0.00357 0.00186 -0.00074 5.54E-05 3.74E-05 -5.97E-06 -2.03E-06 4.29E-07
S8 -0.01619 -0.02086 -0.00191 0.00103 -0.00021 5.38E-06 3.67E-06 -1.33E-07 -7.97E-08 7.28E-09
도 3은 도 2의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 55% 이상 예컨대, 70% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 도 4는 도 2의 광학계에서 상온(예컨대, 22도)에서의 수평 FOV(Field of View)와 수직 FOV에 대한 실제 FOV와 Parax FOV를 나타낸 도면이다. 도 5 내지 도 7은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이고, 도 8 내지 10은 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다. 도 5 내지 도 10과 같이, -40도의 저온, 20도의 상온 및 85도 고온에서 휘도 비(modulation)의 저하가 10% 이하에서 거의 변동되지 않음을 알 수 있다. 도 11 내지 도 13과 같이, 도 2의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion)이 ±11 이하(1.0filed)로 나타남을 알 수 있다. 즉, 도 5 내지 도 13과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학 특성 데이터들의 변화가 10% 미만으로 크지 않음을 알 수 있다.
<제2실시 예>
제2실시 예는 도 14 내지 도 25을 참조하기로 한다. 도 14는 발명의 제2실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 14를 참조하면, 발명의 제2실시 예에 따른 광학계는 물체측(Object side)에서 센서측 방향으로 광축을 따라 적층된 제1 렌즈(121), 제2 렌즈(123) 및 제3 렌즈(125), 및 제4 렌즈(127)를 포함할 수 있다. 상기 광학계 또는 이를 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서(190), 상기 이미지 사이에 커버 글라스(191) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있다. 제2실시 예에 따른 광학계는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더를 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질로 적용할 수 있다.
상기 제1렌즈(121)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(121)는 물체측 제1면(S1)과 센서측 제2면(S2)을 포함하며, 상기 제1면(S1)과 제2면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(121)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 이하일 수 있다. 상기 제1렌즈(121)는 제3렌즈(125)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 굴절률은 940nm 파장에서의 굴절률 값일 수 있다.
상기 제1렌즈(121)의 제1면(S1)은 센서측으로 오목하며, 제2면(S2)은 물체측으로 오목할 수 있다. 상기 제2면(S2)의 외측 둘레는 플랫한 유효영역을 포함할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 상기 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 7mm 이하 예컨대, 2mm 내지 7mm의 범위일 수 있다. 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 광학계의 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 제1렌즈(121)는 카메라 모듈에서 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있다. 광축 상에서 상기 제1 렌즈(121)와 상기 제2 렌즈(123) 사이의 간격은 제2 렌즈(123)와 제3 렌즈(125) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)와 상기 제2 렌즈(123) 사이의 간격은 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(123)의 중심 두께보다 얇을 수 있으며, 예컨대, 0.8mm 이하 또는 0.2mm 내지 0.8mm 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)의 아베수(Vd)는 광학계의 렌즈 중에서 가장 클 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(121)의 아베수(Vd)는 50 이상일 수 있다. 상기 제1렌즈(121)의 초점 거리는 절대 값으로 나타내면, 제4렌즈(127)의 초점 거리보다 작을 수 있으며, 10mm 이하 예컨대, 3mm 내지 10mm의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)에서 빛이 입사되는 유효 경은 다른 제2 및 제3렌즈(123,125)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈(121)는 오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈(123)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(123)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.6 이상 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률인 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈(123)는 제1렌즈(121)와 제3렌즈(125) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(123)는 물체측 제3면(S3)과 센서측 제4면(S4)을 포함하며, 상기 제3면(S3)과 제4면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3면(S3)은 물체측으로 볼록하며, 제4면(S4)은 센서측으로 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 제4면(S4)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 10mm 이하일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제4면(S4)의 곡률 반경은 상기 제1면(S1)의 곡률 반경보다 크고 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 광축 상에서 상기 제2 렌즈(123)와 상기 제3 렌즈(125) 사이의 간격은 1mm 미만일 수 있다. 상기 제2 렌즈(123)의 중심 두께는 상기 제2,3렌즈(123,125) 사이의 간격의 3배 이상 또는 4배 이상일 수 있으며, 1.2mm 이상 또는 1.2mm 내지 1.7mm의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(123)의 아베수(Vd)는 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제2렌즈(123)의 초점 거리는 10mm 이하일 수 있다. 상기 제2렌즈(123)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제1,2렌즈(121,123)는 물체 측에서 플라스틱 재질로 배치되어, 물체측을 통해 입사되는 광량 저하를 방지할 수 있고, 입사되는 빛의 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3렌즈(125)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3렌즈(125)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.65 이상의 굴절률 또는 1.65 내지 1.8 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제3렌즈(125)의 굴절률은 광학계 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제3렌즈(125)는 제2,4렌즈(123,127) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3렌즈(125)는 물체측 제5면(S5)과 센서측 제6면(S6)을 포함하며, 상기 제5면(S5)과 제6면(S6)은 모두 구면(sphere)일 수 있다. 상기 제5면(S5)은 물체측으로 볼록하며, 제6면(S6)은 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제5면(S5)의 곡률 반경은 제6면(S6)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 그 차이는 10mm 이상일 수 있다. 광축 상에서 상기 제3 렌즈(125)와 상기 제4 렌즈(127) 사이의 간격은 제2,3렌즈(123,125) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(125)와 상기 제4 렌즈(127) 사이의 간격은 상기 제3 렌즈(125)의 중심 두께보다 클 수 있으며, 예컨대 제3 렌즈(125)의 중심 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(125)의 중심 두께는 1.5mm 이하 예컨대, 0.7mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있다. 상기 제3 렌즈(125)와 상기 제4 렌즈(127) 사이의 간격은 광학계 내의 렌즈들 간의 간격 중에서 가장 클 수 있으며, 예컨대 2.5mm 이상일 수 있다.
상기 제3렌즈(125)의 아베수(Vd)는 제4 렌즈(127)의 아베수보다 클 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3렌즈(125)의 초점 거리는 제1,2렌즈(121,123)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 10mm 이하일 수 있다. 상기 제3렌즈(125)는 볼록 렌즈일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)는 제2렌즈(123)과 제3렌즈(125) 사이의 둘레에 배치될 수 있어, 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈 사이의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 제4렌즈(127)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(127)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 1.7 이하의 굴절률 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제4렌즈(127)는 제3렌즈(125)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4렌즈(127)는 물체측 제7면(S7)과 센서측 제8면(S8)을 포함하며, 상기 제7면(S7)과 제8면(S8)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다. 상기 제7면(S7)은 물체측으로 볼록하며, 제8면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7면(S7)의 곡률 반경은 제8면(S8)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 제2면(S2)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 5mm 이상 또는 5mm 내지 12mm의 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(127)의 제7면(S7) 및 제8면(S8) 중에서 적어도 하나 또는 모두는 중심부 둘레에 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(127)의 중심 두께는 제3렌즈(125)의 중심 두께보다 두꺼울 수 있으며, 1.5mm 이하 예컨대, 1.0mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있으며, 상기 제4렌즈(127)의 아베수(Vd)는 제2 렌즈(123)의 아베수와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(127)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 20mm 이하 예컨대, 10mm 내지 20mm 범위일 수 있다.
상기 렌즈(121,123,125,127)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지부를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 스페이서 또는 차광막에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)를 기준으로 센서측에 배치되는 렌즈들과 물체측에 배치된 렌즈들의 비율은 1:1일 수 있으며, 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈의 비율은 3:1일 수 있다. 상기 렌즈들의 제1면 내지 제8면(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8) 중에서 광축 상에서 구면과 비구면의 비율은 1:3일 수 있다. 상기 이미지 센서(190), 상기 광학필터(192), 및 커버 글라스(191)는 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 발명의 제2실시 예에 따른 차량용 또는 운전자용 카메라 모듈은 광학계 주변에 구동부재(미도시)를 포함하거나 제거할 수 있다. 즉, 광학계가 차량 내에 배치되므로, 광학계를 지지하는 렌즈 베럴를 구동부재로 광축 방향 또는/및 광축 방향과 직교되는 방향으로 이동시켜 초점을 제어하는 데 어려움이 있어, 구동부재를 제거할 수 있다. 상기 구동부재는 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 위한 액츄에이터 또는 압전소자일 수 있다. 여기서, 상기 광학계를 지지하는 렌즈 베럴은 플라스틱 재질을 포함할 수 있다.
발명의 제2실시 예에 따른 광학계에서 화각(대각선)은 70도 이하 예컨대, 55도 내지 70도의 범위일 수 있다. 유효 초점 거리는 8mm 이하, 예컨대, 4mm 내지 8mm의 범위 또는 5mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.8 내지 2.4의 범위 또는 2 내지 2.3 범위일 수 있다. 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 20도 이상 예컨대, 20도 내지 35도의 범위일 수 있다. 광학계에서 이미지 센서(190)와 제1렌즈(121)의 정점 사이의 거리(TTL)는 11mm 이하일 수 있다. 또한 광학계에서 사용되는 광선의 파장은 870nm 내지 1000nm의 범위일 수 있다. 온도가 저온(예, -40도)에서 고온(예, 85도)의 범위에서 MTF 저하가 10% 이하일 수 있다. 발명의 제2실시 예에 따른 광학계는 렌즈들을 지지하는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더의 재질이 플라스틱 재질로 사용하고, 렌즈들의 사이즈를 키워, 열에 의한 특성 저하를 억제할 수 있다.
표 3은 도 14의 광학계에서의 렌즈 데이터를 나타낸다.
　 표면 모양 곡률반경 두께/ 간격 굴절률 아베수
(Vd)		 디옵터 초점거리 semi-aperture
1렌즈 S1 Asphere -3.482 0.500 1.536 56.107 -179.994 -5.556 2.168
S2 Asphere 21.453 0.394 1.854
2렌즈 S3 Asphere 5.480 1.556 1.644 19.246 187.947 5.321 1.779
S4 Asphere -8.114 0.300 1.733
Stop Flat 1.E+18
3렌즈 S5 Sphere 7.176 0.952 1.726 25.047 130.285 7.675 1.649
S6 Sphere -23.525 3.123 1.708
4렌즈 S7 Asphere 8.502 1.123 1.644 19.246 -67.109 -14.901 1.978
S8 Asphere 4.273 0.552 2.515
BPF Sa Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166

　
Sb Flat 1.E+18 1.000
Cover glass Sc Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166
Sd Flat 1.E+18 0.200
CIS Flat 1.E+18 0.000 　 　
표 3에서 제1 내지 제4렌즈(121,123,125,127)의 굴절률(Index)은 940nm에서의 굴절률이며, 상기 제1 내지 제4렌즈(121,123,125,127)의 d-line(587nm)에서의 아베수(Vd)는 제2,3,4렌즈(123,125,127)이 30 미만이고, 제1렌즈(121)가 50 이상일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 디옵터는 제1,2렌즈가 제3,4렌즈들보다 클 수 있다. 위의 표 3을 기초로 반경(mm), 두께(mm), 렌즈 간의 중심간격(mm), 굴절률, 아베수, 초점거리(mm)의 값들은 상대적인 비교를 통해 크고 작은 형태의 관계식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 절대 값에서 아베수는 제1렌즈> 제3렌즈 >제2,4렌즈의 순으로 관계식을 나타낼 수 있다.표 4는 도 14의 광학계에서 각 렌즈의 각 면에서의 비구면 계수이다.
비구면 계수
구분 표면 K A B C D E F G H J
1렌즈 S1 -0.03293 0.02010 -0.00113 0.00003 0.00001 1.06E-07 6.07E-08 1.03E-08 -1.97E-10 -8.04E-10
S2 17.01072 -0.00147 0.00524 -0.00126 0.00012 1.45E-06 5.35E-07 1.29E-07 2.02E-08 -1.90E-10
2렌즈 S3 0.02864 -0.02391 0.00343 -0.00130 0.00009 2.72E-05 -1.54E-05 5.11E-07 7.92E-07 -1.23E-07
S4 0.77639 -0.00763 -0.00132 0.00022 -0.00009 -1.16E-06 5.15E-06 -1.12E-06 2.40E-07 -2.86E-08
3 렌즈 S5
S6
4렌즈 S7 -3.73834 -0.02504 -0.00359 0.00182 -0.00074 5.63E-05 3.77E-05 -5.94E-06 -2.04E-06 4.22E-07
S8 -0.43474 -0.02219 -0.00195 0.00103 -0.00021 5.37E-06 3.67E-06 -1.32E-07 -7.96E-08 7.27E-09
도 15는 도 14의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 55% 이상 예컨대, 70% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 도 16은 도 14의 광학계에서 상온(예컨대, 22도)에서의 수평 FOV(Field of View)와 수직 FOV에 대한 실제 FOV와 Parax FOV를 나타낸 도면이다. 도 17 내지 도 19는 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이고, 도 20 내지 22는 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다. 도 17 내지 도 22와 같이, -40도의 저온, 22도의 상온 및 85도 고온에서 휘도 비(modulation)의 저하가 10% 이하이며 거의 변경되지 않음을 알 수 있다. 도 23 내지 도 25와 같이, 도 14의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion)이 ±11 이하(1.0filed)로 나타남을 알 수 있다. 즉, 도 17 내지 도 25과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학 특성 데이터들의 변화가 10% 미만으로 크지 않음을 알 수 있다.
<제3실시 예>
제3실시 예는 도 26 내지 도 37을 참조하기로 한다. 도 32는 발명의 제3실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이며, 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1,2실시 예와 동일한 구성은 제1,2실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 26을 참조하면, 광학계는 물체측(Object side)에서 센서측 방향으로 광축을 따라 적층된 제1 렌즈(131), 제2 렌즈(133) 및 제3 렌즈(135), 및 제4 렌즈(137)를 포함할 수 있다. 상기 광학계 또는 이를 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서(190), 상기 이미지 사이에 커버 글라스(191) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있으며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
상기 광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)를 기준으로 물체측에 배치된 렌즈 그룹을 제1 렌즈 군과 센서측에 배치된 렌즈 그룹을 제2렌즈 군으로 구분할 수 있다. 즉, 제1렌즈 군은 제1,2렌즈(131,133)를 포함할 수 있으며, 제2 렌즈 군은 제3,4렌즈(135,137)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)는 제2 렌즈(133)과 제3 렌즈(135) 사이의 외측 둘레에 배치되거나, 제2 렌즈(133)의 센서측 면 둘레 또는 제3 렌즈(135)의 물체측 면 둘레가 조리개로 기능할 수 있다. 제3실시 예에 따른 광학계는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더를 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질로 형성할 수 있다.
상기 제1렌즈(131)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(131)는 물체측 제1면(S1)과 센서측 제2면(S2)을 포함하며, 상기 제1면(S1)과 제2면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(131)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 이하일 수 있다. 상기 제1렌즈(131)는 제3렌즈(135)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 굴절률은 940nm 파장에서의 굴절률 값일 수 있다. 상기 제1렌즈(131)의 제1면(S1)은 센서측으로 오목하며, 제2면(S2)은 물체측으로 오목할 수 있다. 상기 제2면(S2)의 외측 둘레는 플랫한 유효영역을 포함할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 상기 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 7mm 이하 예컨대, 2mm 내지 7mm의 범위일 수 있다. 상기 제1렌즈(131)는 카메라 모듈에서 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있다. 광축 상에서 상기 제1 렌즈(131)와 상기 제2 렌즈(133) 사이의 간격은 제2 렌즈(133)와 제3 렌즈(135) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈(131)와 상기 제2 렌즈(133) 사이의 간격은 상기 제1 렌즈(131)의 중심 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈(131)의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(133)의 중심 두께보다 얇을 수 있으며, 예컨대, 0.6mm 이하 또는 0.2mm 내지 0.6mm 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(131)의 중심 두께는 광학계의 렌즈들의 중심 두께 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(131)의 아베수(Vd)는 광학계의 렌즈 중에서 가장 작을 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(131)의 아베수(Vd)는 30 미만일 수 있으며, 예컨대 10 내지 29의 범위일 수 있다. 상기 제1렌즈(131)의 초점 거리는 절대 값으로 나타내면, 제4렌즈(137)의 초점 거리보다 작을 수 있으며, 10mm 이하 예컨대, 3mm 내지 10mm의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(131)에서 빛이 입사되는 유효 경은 다른 제2 및 제3렌즈(133,135)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈(131)는 오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈(133)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(133)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.6 이상 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률인 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈(133)는 제1렌즈(131)와 제3렌즈(135) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(133)는 물체측 제3면(S3)과 센서측 제4면(S4)을 포함하며, 상기 제3면(S3)과 제4면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3면(S3)은 물체측으로 볼록하며, 제4면(S4)은 센서측으로 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 제4면(S4)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 예컨대 15mm 이상일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 상기 제1,2,4면(S1,S2,S4)의 곡률 반경의 합보다 크고 제6면(S6)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 광축 상에서 상기 제2 렌즈(133)와 상기 제3 렌즈(135) 사이의 간격은 1mm 미만일 수 있다. 상기 제2 렌즈(133)의 중심 두께는 상기 제2,3렌즈(133,135) 사이의 간격의 4배 이상 또는 5배 이상일 수 있으며, 1mm 이상 또는 1mm 내지 1.5mm의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(133)의 아베수(Vd)는 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제2렌즈(133)의 초점 거리는 10mm 이하일 수 있다. 상기 제2렌즈(133)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제1,2렌즈(131,133)는 물체 측에서 플라스틱 재질로 배치되어, 물체측을 통해 입사되는 광량 저하를 방지할 수 있고, 입사되는 빛의 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3렌즈(135)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3렌즈(135)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.65 이상의 굴절률 또는 1.65 내지 1.8 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제3렌즈(135)의 굴절률은 광학계 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제3렌즈(135)는 제2,4렌즈(133,137) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3렌즈(135)는 물체측 제5면(S5)과 센서측 제6면(S6)을 포함하며, 상기 제5면(S5)과 제6면(S6)은 모두 구면(sphere)일 수 있다. 상기 제5면(S5)은 물체측으로 볼록하며, 제6면(S6)은 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제5면(S5)의 곡률 반경은 제6면(S6)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 그 차이는 10mm 이상일 수 있다. 광축 상에서 상기 제3 렌즈(135)와 상기 제4 렌즈(137) 사이의 간격은 제2,3렌즈(133,135) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(135)와 상기 제4 렌즈(137) 사이의 간격은 상기 제3 렌즈(135)의 중심 두께와 동일하거나 0.5mm 이하의 차이를 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(135)의 중심 두께는 2mm 이상 예컨대, 2mm 내지 3mm의 범위일 수 있다. 상기 제3 렌즈(135)의 중심 두께는 광학계의 렌즈들의 중심 두께 중 가장 두꺼울 수 있다. 상기 제3렌즈(135)의 아베수(Vd)는 제4 렌즈(137)의 아베수보다 클 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3렌즈(135)의 초점 거리는 제1렌즈(131)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 10mm 이하일 수 있다. 상기 제3렌즈(135)는 볼록 렌즈일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)는 제2렌즈(133)과 제3렌즈(135) 사이의 둘레에 배치될 수 있어, 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈 사이의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 제4렌즈(137)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(137)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 1.7 이하의 굴절률 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제4렌즈(137)는 제3렌즈(135)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4렌즈(137)는 물체측 제7면(S7)과 센서측 제8면(S8)을 포함하며, 상기 제7면(S7)과 제8면(S8)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다. 상기 제7면(S7)은 물체측으로 볼록하며, 제8면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7면(S7)의 곡률 반경은 제8면(S8)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 제3면(S3)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 15mm 이상 또는 15mm 내지 25mm의 범위일 수 있다. 상기 제4 렌즈(137)의 중심 두께는 제3렌즈(135)의 중심 두께보다 얇을 수 있으며, 1.2mm 이하 예컨대, 0.5mm 내지 1.2mm의 범위일 수 있으며, 상기 제4렌즈(137)의 아베수(Vd)는 제2 렌즈(133)의 아베수와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(137)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 20mm 이하 예컨대, 10mm 내지 20mm 범위일 수 있다.
상기 렌즈(131,133,135,137)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지부를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 스페이서 또는 차광막에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)를 기준으로 센서측에 배치되는 렌즈들과 물체측에 배치된 렌즈들의 비율은 1:1일 수 있다. 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈의 비율은 3:1일 수 있다.
상기 이미지 센서(190), 상기 광학필터(192), 및 커버 글라스(191)는 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 발명의 제3실시 예에 따른 차량용 카메라 모듈은 광학계 주변에 구동부재(미도시)를 포함하거나 제거할 수 있다. 즉, 광학계가 차량 내에 배치되므로, 광학계를 지지하는 렌즈 베럴를 구동부재로 광축 방향 또는/및 광축 방향과 직교되는 방향으로 이동시켜 초점을 제어하는 데 어려움이 있어, 구동부재를 제거할 수 있다. 상기 구동부재는 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 위한 액츄에이터 또는 압전소자일 수 있다. 여기서, 상기 광학계를 지지하는 렌즈 베럴은 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
발명의 제3실시 예에 따른 광학계에서 화각(대각선)은 70도 이하 예컨대, 55도 내지 70도의 범위일 수 있다. 유효 초점 거리는 8mm 이하, 예컨대, 4mm 내지 8mm의 범위 또는 5mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.8 내지 2.4의 범위 또는 2 내지 2.3 범위일 수 있다. 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 20도 이상 예컨대, 20도 내지 35도의 범위일 수 있다. 광학계에서 이미지 센서(190)와 제1렌즈(131)의 정점 사이의 거리(TTL)는 11mm 이하일 수 있다. 또한 광학계에서 사용되는 광선의 파장은 870nm 내지 1000nm의 범위일 수 있다. 온도가 저온(예, -40도)에서 고온(예, 85도)의 범위에서 MTF 저하가 10% 이하일 수 있다. 발명의 제3실시 예에 따른 광학계는 렌즈들을 지지하는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더의 재질이 금속 재질 예컨대, 방열 특성이 높은 금속으로서, 알루미늄 재질을 사용하게 되므로, 렌즈들에 대한 방열 특성이 개선될 수 있다. 이에 따라 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 비율을 유리 재질의 렌즈보다 더 높게 배치할 수 있다.
표 5은 도 26의 광학계에서의 렌즈 데이터를 나타낸다.
　 표면 모양 곡률반경 두께/ 간격 굴절률 아베수
(Vd)		 디옵터 초점거리 semi-aperture
1렌즈 S1 Asphere -5.561 0.350 1.644 19.246 -210.804 -4.744 1.774
S2 Asphere 6.937 0.582 1.622
2렌즈 S3 Asphere 22.109 1.219 1.644 19.246 167.337 5.976 1.589
S4 Asphere -4.556 0.200 1.600
Stop Flat 1.E+18
3렌즈 S5 Sphere 4.313 2.500 1.726 25.047 169.886 5.886 1.700
S6 Sphere -348.099 2.500 1.600
4렌즈 S7 Asphere 18.850 0.742 1.644 19.246 -77.958 -12.958 1.753
S8 Asphere 5.693 0.406 2.218
BPF Sa Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166

　
Sb Flat 1.E+18 1.000
Cover glass Sc Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166
Sd Flat 1.E+18 0.200
CIS Flat 1.E+18 0.000 　 　
표 5에서 제1 내지 제4렌즈(131,133,135,137)의 굴절률(Index)은 940nm에서의 굴절률이며, 상기 제1 내지 제4렌즈(131,133,135,137)의 d-line(587nm)에서의 아베수(Vd)는 제1 내지 제4렌즈(131,133,135,137)가 30 미만일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 디옵터는 제1렌즈가 다른 렌즈들보다 클 수 있다. 위의 표 5을 기초로 반경(mm), 두께(mm), 렌즈 간의 중심간격(mm), 굴절률, 아베수, 초점거리(mm)의 값들은 상대적인 비교를 통해 크고 작은 형태의 관계식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 절대 값에서 초점 거리는 제4렌즈> 제2렌즈 >제3렌즈>제1렌즈의 순으로 관계식을 나타낼 수 있다.표 6은 도 26의 광학계에서 각 렌즈의 각 면에서의 비구면 계수이다.
비구면 계수
구분 표면 K A B C D E F G H J
1렌즈 S1 -5.82684 -0.00427 0.00052 -0.00025 0.00003 2.74E-05 1.76E-06 -1.72E-06 -6.94E-07 1.83E-07
S2 14.96729 -0.00022 -0.00109 -0.00083 0.00012 -3.39E-05 1.05E-05 1.95E-06 8.58E-07 -1.30E-06
2렌즈 S3 99.00000 -0.00439 -0.00077 -0.00084 -0.00010 7.88E-05 1.09E-05 -6.27E-06 -3.60E-06 9.27E-07
S4 2.45988 -0.00045 -0.00046 -0.00010 -0.00007 2.43E-05 -3.73E-06 6.12E-07 -3.67E-07 5.24E-08
3 렌즈 S5
S6
4렌즈 S7 -99.00000 -0.04011 -0.00447 -0.00030 0.00031 -1.10E-04 -1.93E-05 -1.02E-06 7.71E-07 1.38E-07
S8 0.33792 -0.03339 -0.00222 0.00089 -0.00009 -1.13E-05 6.03E-07 2.75E-07 2.50E-08 -6.09E-09
도 27은 도 26의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 55% 이상 예컨대, 70% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 도 28는 도 26의 광학계에서 상온(예컨대, 22도)에서의 수평 FOV(Field of View)와 수직 FOV에 대한 실제 FOV와 Parax FOV를 나타낸 도면이다. 도 29 내지 도 31는 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이고, 도 32 내지 34은 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다. 도 29 내지 도 34와 같이, -40도의 저온, 22도의 상온 및 85도 고온에서 휘도 비(modulation)의 변화가 10% 이하이며, 거의 변경되지 않음을 알 수 있다. 도 35 내지 도 38과 같이, 도 26의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion)이 ±11 이하(1.0filed)로 나타남을 알 수 있다. 즉, 도 29 내지 도 34과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학 특성 데이터들의 변화가 10% 미만으로 크지 않음을 알 수 있다.
<제4실시 예>
제4실시 예는 도 38 내지 도 49를 참조하기로 한다. 도 38은 발명의 제4실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1 내지 제3실시 예와 동일한 구성은 제1 내지 제3실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 38을 참조하면, 광학계는 물체측(Object side)에서 센서측 방향으로 광축을 따라 적층된 제1 렌즈(141), 제2 렌즈(143) 및 제3 렌즈(145), 및 제4 렌즈(147)를 포함할 수 있다. 상기 광학계 또는 이를 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서(190), 상기 이미지 사이에 커버 글라스(191) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있다. 상기 광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)를 기준으로 물체측에 배치된 렌즈 그룹을 제1 렌즈 군과 센서측에 배치된 렌즈 그룹을 제2렌즈 군으로 구분할 수 있다. 즉, 제1렌즈 군은 제1,2렌즈(141,143)를 포함할 수 있으며, 제2 렌즈 군은 제3 및 제4렌즈(145,147)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)는 제2 렌즈(143)과 제3 렌즈(145) 사이의 외측 둘레에 배치되거나, 제2 렌즈(143)의 센서측 면의 둘레 또는 제3 렌즈(145)의 물체측 면 둘레가 조리개로 기능할 수 있다. 제4실시 예에 따른 광학계는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더를 플라스틱 재질로 적용할 수 있다.
상기 제1렌즈(141)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(141)는 물체측 제1면(S1)과 센서측 제2면(S2)을 포함하며, 상기 제1면(S1)과 제2면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(141)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 이상일 수 있다. 상기 제1렌즈(141)는 제3렌즈(145)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 굴절률은 940nm 파장에서의 굴절률 값일 수 있다. 상기 제1렌즈(141)의 제1면(S1)은 센서측으로 오목하며, 제2면(S2)은 물체측으로 오목할 수 있다. 상기 제2면(S2)의 외측 둘레는 플랫한 유효영역을 포함할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 상기 제2면(S2)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 40mm 이상 예컨대, 40mm 내지 60mm의 범위일 수 있다. 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 광학계의 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면 중에서 가장 클 수 있다. 상기 제1렌즈(141)는 카메라 모듈에서 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있다. 광축 상에서 상기 제1 렌즈(141)와 상기 제2 렌즈(143) 사이의 간격은 제2 렌즈(143)와 제3 렌즈(145) 사이의 간격보다 클 수 있으며, 예컨대 2배 이상일 수 있다. 상기 제1 렌즈(141)와 상기 제2 렌즈(143) 사이의 간격은 상기 제1 렌즈(141)의 중심 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈(141)의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(143)의 중심 두께보다 얇을 수 있으며, 예컨대, 0.5mm 이하 또는 0.2mm 내지 0.5mm 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(141)의 아베수(Vd)는 30 미만일 수 있으며, 예컨대 10 내지 29의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(141)의 아베수(Vd)는 제3렌즈(145)의 아베수보다 작을 수 있다. 상기 제1렌즈(141)의 초점 거리는 절대 값으로 나타내면, 제4렌즈(147)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 10mm 이상 예컨대, 10mm 내지 20mm의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(141)에서 빛이 입사되는 유효 경은 다른 제2 및 제3렌즈(143,145)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈(141)는 오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈(143)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(143)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.6 이상 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률인 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈(143)는 제1렌즈(141)와 제3렌즈(145) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(143)는 물체측 제3면(S3)과 센서측 제4면(S4)을 포함하며, 상기 제3면(S3)과 제4면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3면(S3)은 물체측으로 볼록하며, 제4면(S4)은 센서측으로 오목할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 제4면(S4)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 예컨대 3mm 이하의 차이를 가질 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제4면(S4)의 곡률 반경은 상기 제5면(S5)의 곡률 반경과의 차이가 5mm 이하일 수 있다. 광축 상에서 상기 제2 렌즈(143)와 상기 제3 렌즈(145) 사이의 간격은 1mm 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈(143)의 중심 두께는 상기 제2,3렌즈(143,145) 사이의 중심 두께보다 클 수 있으며, 광학 렌즈 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제2 렌즈(143)의 중심 두께는 1.2mm 이상 또는 1.2mm 내지 2.2mm의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(143)의 아베수(Vd)는 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제2렌즈(143)의 초점 거리는 10mm 이상일 수 있다. 상기 제2렌즈(143)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제1,2렌즈(141,143)는 물체 측에서 플라스틱 재질로 배치되어, 물체측을 통해 입사되는 광량 저하를 방지할 수 있고, 입사되는 빛의 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3렌즈(145)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3렌즈(145)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.65 이상의 굴절률 또는 1.65 내지 1.8 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제3렌즈(145)의 굴절률은 광학계 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제3렌즈(145)는 제2,4렌즈(143,147) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3렌즈(145)는 물체측 제5면(S5)과 센서측 제6면(S6)을 포함하며, 상기 제5면(S5)과 제6면(S6)은 모두 구면(sphere)일 수 있다. 상기 제5면(S5)은 물체측으로 볼록하며, 제6면(S6)은 오목할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제5면(S5)의 곡률 반경은 제6면(S6)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 그 차이는 10mm 이상일 수 있다. 광축 상에서 상기 제3 렌즈(145)와 상기 제4 렌즈(147) 사이의 간격은 제2,3렌즈(143,145) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(145)와 상기 제4 렌즈(147) 사이의 간격은 상기 제3 렌즈(145)의 중심 두께보다 클 수 있으며, 예컨대 제3 렌즈(145)의 중심 두께의 4배 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(145)의 중심 두께는 1mm 이하 예컨대, 0.2mm 내지 1mm의 범위일 수 있다. 상기 제3렌즈(145)의 아베수(Vd)는 제1,3,4 렌즈(131,133,147)의 아베수보다 클 수 있으며, 30 미만 예컨대, 20 내지 29 범위일 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3렌즈(145)의 초점 거리는 제1,2렌즈(141,143)의 초점 거리보다 작을 수 있으며, 10mm 이하일 수 있다. 상기 제3렌즈(145)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제3렌즈(145)의 아베수는 광학계의 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다. 여기서, 조리개(ST)는 제2렌즈(143)과 제3렌즈(145) 사이의 둘레에 배치될 수 있어, 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈 사이의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 제4렌즈(147)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(147)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 1.7 이하의 굴절률 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제4렌즈(147)는 제3렌즈(145)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4렌즈(147)는 물체측 제7면(S7)과 센서측 제8면(S8)을 포함하며, 상기 제7면(S7)과 제8면(S8)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다. 상기 제7면(S7)은 물체측으로 볼록하며, 제8면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7면(S7)의 곡률 반경은 제8면(S8)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 제2면(S2)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 10mm 이하 또는 2mm 내지 10mm의 범위일 수 있다. 상기 제4 렌즈(147)의 중심 두께는 제3렌즈(145)의 중심 두께보다 두꺼울 수 있으며, 1mm 이하 예컨대, 0.3mm 내지 1mm의 범위일 수 있으며, 상기 제4렌즈(147)의 아베수(Vd)는 제2 렌즈(143)의 아베수와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(147)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 20mm 이상 예컨대, 20mm 내지 30mm 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(147)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 광학계 내의 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다.
상기 렌즈(141,143,145,147)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지부를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 스페이서 또는 차광막에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)를 기준으로 센서측에 배치되는 렌즈들과 물체측에 배치된 렌즈들의 비율은 1:1일 수 있으며, 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈의 비율은 3:1일 수 있다.
상기 이미지 센서(190), 상기 광학필터(192), 및 커버 글라스(191)는 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 발명의 제4실시 예에 따른 차량용 또는 운전자용 카메라 모듈은 광학계에서 화각(대각선)은 70도 이하 예컨대, 55도 내지 70도의 범위일 수 있다. 유효 초점 거리는 8mm 이하, 예컨대, 4mm 내지 8mm의 범위 또는 5mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.8 내지 2.4의 범위 또는 2 내지 2.3 범위일 수 있다. 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 20도 이상 예컨대, 20도 내지 35도의 범위일 수 있다. 광학계에서 이미지 센서(190)와 제1렌즈(141)의 정점 사이의 거리(TTL)는 11mm 이하일 수 있다. 또한 광학계에서 사용되는 광선의 파장은 870nm 내지 1000nm의 범위일 수 있다. 온도가 저온(예, -40도)에서 고온(예, 85도)의 범위에서 MTF 저하가 10% 이하일 수 있다. 발명의 제4실시 예에 따른 광학계는 렌즈들을 지지하는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더의 재질이 금속 재질 예컨대, 방열 특성이 높은 금속으로서, 알루미늄 재질을 사용하게 되므로, 렌즈들에 대한 방열 특성이 개선될 수 있다. 이에 따라 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 비율을 유리 재질의 렌즈보다 더 높게 배치할 수 있다.
표 7은 도 38의 광학계에서의 렌즈 데이터를 나타낸다.
　 표면 모양 곡률반경 두께/ 간격 굴절률 아베수
(Vd)		 디옵터 초점거리 semi-aperture
1렌즈 S1 Asphere 53.298 0.300 1.644 19.246 -60.578 -16.508 2.033
S2 Asphere 8.839 0.823 1.784
2렌즈 S3 Asphere -5.303 1.794 1.644 19.246 59.217 16.887 1.695
S4 Asphere -4.036 0.200 1.658
Stop Flat
3렌즈 S5 Sphere 4.027 0.599 1.726 25.047 153.668 6.508 1.664
S6 Sphere 25.605 3.553 1.672
4렌즈 S7 Asphere 5.241 0.670 1.644 19.246 -42.323 -23.628 1.969
S8 Asphere 3.703 0.460 2.422
BPF Sa Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166

　
Sb Flat 1.E+18 1.000
Cover glass Sc Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166
Sd Flat 1.E+18 0.200
CIS Flat 1.E+18 0.000 　 　
표 7에서 제1 내지 제4렌즈(141,143,145,147)의 굴절률(Index)은 940nm에서의 굴절률이며, 상기 제1 내지 제4렌즈(141,143,145,147)의 d-line(587nm)에서의 아베수(Vd)는 제1 내지 제4렌즈(141,143,143,147)이 30 미만일 수 있다. 위의 표 8을 기초로 반경(mm), 두께(mm), 렌즈 간의 중심간격(mm), 굴절률, 아베수, 초점거리(mm)의 값들은 상대적인 비교를 통해 크고 작은 형태의 관계식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 절대 값으로 구해지는 디옵터는 제3렌즈> 제1렌즈 >제2렌즈>제4렌즈의 순으로 관계식을 나타낼 수 있다.표 8는 도 38의 광학계에서 각 렌즈의 각 면에서의 비구면 계수이다.
비구면 계수
구분 표면 K A B C D E F G H J
1렌즈 S1 -99.00000 -0.00921 0.00149 0.00002 0.00002 4.93E-06 -8.69E-07 -8.71E-08 4.45E-08 7.56E-09
S2 22.93722 -0.01162 0.00114 -0.00043 0.00013 -2.26E-05 1.21E-05 -3.08E-06 -9.46E-07 3.25E-07
2렌즈 S3 2.79184 -0.00253 -0.00076 -0.00004 -0.00004 4.01E-05 -4.83E-07 -2.37E-06 -5.70E-07 5.07E-07
S4 1.89530 0.00178 0.00006 0.00009 -0.00002 2.21E-05 -8.41E-06 7.89E-07 4.81E-07 -9.75E-08
3 렌즈 S5
S6
4렌즈 S7 1.18377 -0.03243 -0.00239 -0.00077 0.00025 -5.14E-05 -7.14E-07 -2.23E-07 -5.29E-08 3.42E-09
S8 0.16608 -0.02555 -0.00428 0.00091 -0.00004 -1.31E-05 -2.88E-07 2.63E-07 4.33E-08 -7.62E-09
도 39는 도 38의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 55% 이상 예컨대, 70% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 도 40는 도 38의 광학계에서 상온(예컨대, 22도)에서의 수평 FOV(Field of View)와 수직 FOV에 대한 실제 FOV와 Parax FOV를 나타낸 도면이다. 도 41 내지 도 43는 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이고, 도 44 내지 46는 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다. 도 41 내지 도 46과 같이, -40도의 저온, 22도의 상온 및 85도 고온에서 휘도 비(modulation)가 거의 변경되지 않음을 알 수 있다. 도 47 내지 도 49와 같이, 도 38의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion)이 ±11 이하(1.0filed)로 나타남을 알 수 있다. 즉, 도 41 내지 도 49와 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학적 특성 데이터들의 변화가 10% 미만으로 크지 않음을 알 수 있다.
<제5실시 예>
제5실시 예는 도 50 내지 도 61을 참조하기로 한다. 도 50은 발명의 제5실시예에 따른 차량용 광학계를 나타낸 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1 내지 제4실시 예와 동일한 구성은 제1 내지 제4실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 50을 참조하면, 광학계는 물체측(Object side)에서 센서측 방향으로 광축을 따라 적층된 제1 렌즈(151), 제2 렌즈(152) 및 제3 렌즈(153), 및 제4 렌즈(154)를 포함할 수 있다. 상기 광학계 또는 이를 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서(190), 상기 이미지 사이에 커버 글라스(191) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있다. 상기 광학계는 입사되는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)를 기준으로 물체측에 배치된 렌즈 그룹을 제1 렌즈 군과 센서측에 배치된 렌즈 그룹을 제2렌즈 군으로 구분할 수 있다. 즉, 제1렌즈 군은 제1,2렌즈(151,153)를 포함할 수 있으며, 제2 렌즈 군은 제3 및 제4렌즈(155,157)를 포함할 수 있다. 상기 조리개(ST)는 제2 렌즈(153)과 제3 렌즈(155) 사이의 외측 둘레에 배치되거나, 제2 렌즈(153)의 센서측 면의 둘레 또는 제3 렌즈(155)의 물체측 면 둘레가 조리개로 기능할 수 있다. 제5실시 예에 따른 광학계는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더를 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질로 형성할 수 있다.
상기 제1렌즈(151)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(151)는 물체측 제1면(S1)과 센서측 제2면(S2)을 포함하며, 상기 제1면(S1)과 제2면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(151)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 굴절률이 1.6 이상일 수 있다. 상기 제1렌즈(151)는 제3렌즈(155)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 굴절률은 940nm 파장에서의 굴절률 값일 수 있다. 상기 제1렌즈(151)의 제1면(S1)은 센서측으로 오목하며, 제2면(S2)은 물체측으로 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 상기 제2면(S2)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 그 차이는 2mm 이하일 수 있다. 상기 제1면(S1)의 곡률 반경은 광학계의 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 제1렌즈(151)는 카메라 모듈에서 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있다. 광축 상에서 상기 제1 렌즈(151)와 상기 제2 렌즈(153) 사이의 간격은 제2 렌즈(153)와 제3 렌즈(155) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(151)와 상기 제2 렌즈(153) 사이의 간격은 상기 제1 렌즈(151)의 중심 두께보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈(151)의 중심 두께는 상기 제2 렌즈(153)의 중심 두께보다 클 수 있으며, 예컨대, 0.8mm 이상 또는 0.8mm 내지 1.4mm 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(151)의 아베수(Vd)는 제3렌즈(155)의 아베수보다 작을 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(151)의 아베수(Vd)는 30 미만일 수 있으며, 10 내지 29범위일 수 있다. 상기 제1렌즈(151)의 초점 거리는 절대 값으로 나타내면, 제3렌즈(155)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 10mm 이상 예컨대, 10mm 내지 22mm의 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈(151)에서 빛이 입사되는 유효 경은 다른 제2렌즈(153)의 유효경보다 클 수 있다. 상기 제1렌즈(151)는 오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈(153)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(153)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.6 이상 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률인 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈(153)는 제1렌즈(151)와 제3렌즈(155) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(153)는 물체측 제3면(S3)과 센서측 제4면(S4)을 포함하며, 상기 제3면(S3)과 제4면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3면(S3)은 물체측으로 볼록하며, 제4면(S4)은 오목할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3면(S3)의 곡률 반경은 제4면(S4)의 곡률 반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 5mm 이하일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제4면(S4)의 곡률 반경은 상기 제1,2면(S1,S2)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 광축 상에서 상기 제2 렌즈(153)와 상기 제3 렌즈(155) 사이의 간격은 1.5mm 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈(153)의 중심 두께는 상기 제2,3렌즈(153,155) 사이의 간격의 0.5배 이하일 수 있으며, 1.2mm 이하 또는 0.5mm 내지 1.2mm의 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(153)의 아베수(Vd)는 제1렌즈(151)와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제2렌즈(153)의 초점 거리는 10mm 이상일 수 있다. 상기 제2렌즈(153)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 제1,2렌즈(151,153)는 물체 측에서 플라스틱 재질로 배치되어, 물체측을 통해 입사되는 광량 저하를 방지할 수 있고, 입사되는 빛의 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제3렌즈(155)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3렌즈(155)는 정(+)의 굴절력을 가지며, 1.65 이상의 굴절률 또는 1.65 내지 1.8 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제3렌즈(155)의 굴절률은 광학계 내에서 가장 클 수 있다. 상기 제3렌즈(155)는 제2,4렌즈(153,157) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3렌즈(155)는 물체측 제5면(S5)과 센서측 제6면(S6)을 포함하며, 상기 제5면(S5)과 제6면(S6)은 모두 구면(sphere)일 수 있다. 상기 제5면(S5)은 물체측으로 볼록하며, 제6면(S6)은 볼록할 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제5면(S5)의 곡률 반경은 제6면(S6)의 곡률반경보다 클 수 있으며, 그 차이는 10mm 이상일 수 있다. 광축 상에서 상기 제3 렌즈(155)와 상기 제4 렌즈(157) 사이의 간격은 제1,2렌즈(151,153) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(155)와 상기 제4 렌즈(157) 사이의 간격은 상기 제3 렌즈(155)의 중심 두께보다 클 수 있으며, 예컨대 제3 렌즈(155)의 중심 두께의 2배 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(155)의 중심 두께는 1.5mm 이상 예컨대, 1.5mm 내지 2.3mm의 범위일 수 있다. 상기 제3렌즈(155)의 아베수(Vd)는 제4 렌즈(157)의 아베수보다 클 수 있으며, 30 미만 예컨대, 20 내지 29 범위일 수 있다. 절대 값으로 나타내면, 상기 제3렌즈(155)의 초점 거리는 제1,2렌즈(151,153)의 초점 거리보다 작을 수 있으며, 10mm 이하일 수 있다. 상기 제3렌즈(155)는 볼록 렌즈일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)는 제2렌즈(153)과 제3렌즈(155) 사이의 둘레에 배치될 수 있어, 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈 사이의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 제4렌즈(157)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(157)는 부(-)의 굴절력을 가지며, 1.7 이하의 굴절률 또는 1.6 내지 1.7 범위의 굴절률로 형성될 수 있다. 상기 제4렌즈(157)는 제3렌즈(155)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4렌즈(157)는 물체측 제7면(S7)과 센서측 제8면(S8)을 포함하며, 상기 제7면(S7)과 제8면(S8)은 모두 비구면(Asphere)일 수 있다. 상기 제7면(S7)은 물체측으로 볼록하며, 제8면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7면(S7)의 곡률 반경은 제8면(S8)의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 제2면(S2)의 곡률반경보다 작을 수 있으며, 예컨대 5mm 이하 또는 3mm 내지 5mm의 범위일 수 있다. 상기 제4 렌즈(157)의 중심 두께는 제3렌즈(155)의 중심 두께보다 작을 수 있으며, 1mm 이하 예컨대, 0.2mm 내지 1mm의 범위일 수 있으며, 상기 제4렌즈(157)의 아베수(Vd)는 제2 렌즈(153)의 아베수와 동일할 수 있으며, 30 미만 예컨대, 10 내지 29 범위일 수 있다. 상기 제4렌즈(157)의 초점 거리는 절대 값으로 구한 경우, 15mm 이상 예컨대, 15mm 내지 25mm 범위일 수 있으며, 광학계의 렌즈 중에서 가장 클 수 있다.
상기 렌즈(151,153,155,157)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지부를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 스페이서 또는 차광막에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 여기서, 조리개(ST)를 기준으로 센서측에 배치되는 렌즈들과 물체측에 배치된 렌즈들의 비율은 1:1일 수 있으며, 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈의 비율은 3:1일 수 있다.
상기 이미지 센서(190), 상기 광학필터(192), 및 커버 글라스(191)는 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다. 발명의 제5실시 예에 따른 차량용 또는 운전자용 카메라 모듈은 광학계 주변에 구동부재(미도시)를 포함하거나 제거할 수 있다. 즉, 광학계가 차량 내에 배치되므로, 광학계를 지지하는 렌즈 베럴를 구동부재로 광축 방향 또는/및 광축 방향과 직교되는 방향으로 이동시켜 초점을 제어하는 데 어려움이 있어, 구동부재를 제거할 수 있다. 상기 구동부재는 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 위한 액츄에이터 또는 압전소자일 수 있다. 여기서, 상기 광학계를 지지하는 렌즈 베럴은 금속 재질 예컨대, 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
발명의 제5실시 예에 따른 광학계에서 화각(대각선)은 70도 이하 예컨대, 55도 내지 70도의 범위일 수 있다. 유효 초점 거리는 8mm 이하, 예컨대, 4mm 내지 8mm의 범위 또는 5mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.8 내지 2.4의 범위 또는 2 내지 2.3 범위일 수 있다. 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 20도 이상 예컨대, 20도 내지 35도의 범위일 수 있다. 광학계에서 이미지 센서(190)와 제1렌즈(151)의 정점 사이의 거리(TTL)는 11mm 이하일 수 있다. 또한 광학계에서 사용되는 광선의 파장은 870nm 내지 1000nm의 범위일 수 있다. 온도가 저온(예, -40도)에서 고온(예, 85도)의 범위에서 MTF 저하가 10% 이하일 수 있다. 발명의 제5실시 예에 따른 광학계는 렌즈들을 지지하는 렌즈 베럴 또는 렌즈 홀더의 재질이 금속 재질 예컨대, 방열 특성이 높은 금속으로서, 알루미늄 재질을 사용하게 되므로, 렌즈들에 대한 방열 특성이 개선될 수 있다. 이에 따라 광학계 내에서 플라스틱 재질의 렌즈의 비율을 유리 재질의 렌즈보다 더 높게 배치할 수 있다.
표 9은 도 50의 광학계에서의 렌즈 데이터를 나타낸다.
　 표면 모양 곡률반경 두께/ 간격 굴절률 아베수
(Vd)		 디옵터 초점거리 semi-aperture
1렌즈 S1 Asphere -2.257 1.028 1.644 19.246 -55.782 -17.927 1.748
S2 Asphere -3.306 0.150 1.446
2렌즈 S3 Asphere 3.008 0.734 1.644 19.246 79.071 12.647 1.307
S4 Asphere 4.315 2.061 1.311
Stop Flat
3렌즈 S5 Sphere 10.395 0.876 1.726 25.047 177.087 5.647 1.940
S6 Sphere -6.528 1.974 1.992
4렌즈 S7 Asphere 3.967 0.431 1.644 19.246 -48.432 -20.647 2.001
S8 Asphere 2.925 0.350 2.277
BPF Sa Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166

　
Sb Flat 1.E+18 1.000
Cover glass Sc Flat 1.E+18 0.400 1.508 64.166
Sd Flat 1.E+18 0.200
CIS Flat 1.E+18 0.000 　 　
표 9에서 제1 내지 제4렌즈(151,152,153,154)의 굴절률(Index)은 587nm에서의 굴절률이며, 상기 제1 내지 제4렌즈(151,152,153,154)의 d-line(587nm)에서의 아베수(Vd)는 제1 내지 제4렌즈(151,153,155,157)이 30 미만일 수 있다. 위의 표 9를 기초로, 반경, 두께, 간격, 굴절률, 아베수, 초점거리의 값들도 위의 관계식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 절대값으로 나타내는 초점거리를 보면, 제4렌즈 > 제1렌즈 > 제2렌즈 > 제3 렌즈의 순으로 관계식을 가질 수 있다.
표 10는 도 50의 광학계에서 각 렌즈의 각 면에서의 비구면 계수이다.
비구면 계수
구분 표면 K A B C D E F G H J
1렌즈 S1 -5.97034 0.01341 -0.00050
S2 -6.42082 0.02032 -0.00041
2렌즈 S3 -8.72772 -0.00817 -0.00505
S4 -25.08775 -0.02416 -0.00144
3 렌즈 S5
S6
4렌즈 S7 -8.08261 -0.03718 -0.00260
S8 -0.31062 -0.05483 0.00189
도 51는 도 50의 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 55% 이상 예컨대, 70% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다. 도 52는 도 50의 광학계에서 상온(예컨대, 22도)에서의 수평 FOV(Field of View)와 수직 FOV에 대한 실제 FOV와 Parax FOV를 나타낸 도면이다. 도 53 내지 도 55는 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이고, 도 56 내지 58은 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 디포커싱 포지션(defocusing position)에 따른 휘도 비를 나타낸 그래프이다. 도 53 내지 도 58과 같이, -40도의 저온, 22도의 상온 및 85도 고온에서 휘도 비(modulation)의 저하가 10% 이하이며, 거의 변경되지 않음을 알 수 있다. 도 59 내지 도 61과 같이, 도 50의 광학계에서 저온, 상온 및 고온에서의 상면 만곡(Astigmatic field curves), 및 왜곡(Distortion)이 ±11 이하(1.0filed)로 나타남을 알 수 있다. 도 53 내지 도 61과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 데이터들의 변화가 10% 미만으로 크지 않음을 알 수 있다.도 62는 발명의 실시예에 따른 광학계를 갖는 카메라 모듈의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 62를 참조하면, 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징(500), 복수의 렌즈(611,613,615,617)를 갖는 렌즈부(600) 또는 광학계, 스페이서(551,133), 메인 기판(194) 및 이미지 센서(190)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 렌즈부(600)와 이미지 센서(190) 사이에 커버 글라스(194) 및 광학필터(192)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(600)는 실시 예(들)에 개시된 광학계를 포함할 수 있으며, 예컨대 적어도 3매 이상의 렌즈(611,613,615,617)들이 적층된 광학계를 포함할 수 있으며, 예컨대 3매 내지 7매 또는 3매 내지 5매의 렌즈가 적층된 광학계를 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(600)는 적어도 3매 이상의 고체 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 고체 렌즈는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 렌즈부(600)에는 플라스틱 재질의 렌즈가 1매 또는 2매 이상일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 렌즈부(600)는 물체측에서 이미지 센서(190)를 향해 적층된 제1렌즈(611), 제2렌즈(613), 제3렌즈(615), 및 제4렌즈(617)가 광축(Lz)으로 정렬될 수 있다.
상기 제1렌즈(611)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 빛이 입사되는 상면과 빛이 출사되는 하면 중 적어도 하나 또는 모두가 구면이거나 비구면일 수 있다. 제1렌즈(611)의 상면 또는 하면은 오목하거나 볼록할 수 있다. 상기 제1렌즈(611)는 카메라 모듈이 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있으며, 카메라 모듈이 차량 내에 배치될 경우 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(613)는 유리 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(613)는 제1렌즈(611)와 제3렌즈(615) 사이에 배치되며, 외측에 플랜지부(613A)를 가질 수 있다. 제3렌즈(615)는 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(617)는 이미지 센서(190)에 가장 가까운 렌즈이며, 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(613), 제3렌즈(615), 및 제4렌즈(617)의 상면 또는/및 하면은 구면 또는 비구면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 렌즈부(600)의 렌즈들(611,613,615,617)는 하우징(500)의 렌즈홀더(513)에서 상부에서 센서측 방향으로 결합되거나, 그 반대 방향으로 결합되거나 양 방향으로 결합될 수 있다. 상기 덮개(511)와 상기 렌즈홀더(513) 사이에는 가스켓(525)을 포함할 수 있으며, 상기 가스켓(525)은 방수 링일 수 있다.
상기 하우징(500)은 덮개(511) 및 렌즈홀더(513)를 포함하며, 상부에서 하부까지 관통되는 개구부(601)를 가질 수 있다. 상기 덮개(511)와 상기 렌즈홀더(513)는 일체로 형성되거나, 서로 분리 또는 결합될 수 있다. 상기 덮개(511)는 상부에서 렌즈홀더(513)의 외주변으로 결합되는 커버일 수 있으며, 상기 덮개(511)의 내측 돌기(521)는 제1렌즈(611)의 둘레를 지지할 수 있으며, 렌즈홀더(513)의 내측 돌기(523)는 제4렌즈(617)의 플랜지부(617A)의 아래에 배치될 수 있다. 상기 렌즈(611,613,615,617)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비유효영역인 플랜지부(611A,613A,615A,617A)를 포함할 수 있다. 상기 비유효영역은 빛이 스페이서(551,133)에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 상기 플랜지부(611A,613A,615A,617A)는 상기 렌즈(611,613,615,617)의 유효 영역에서 광축(Lz)에 대해 원주 방향으로 연장될 수 있다. 상기 렌즈(611,613,615,617) 중에서 적어도 하나(615)는 플랜지부가 없거나 다른 렌즈보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
상기 렌즈홀더(513)는 렌즈부(600)의 외측 면을 보호하며 지지하게 된다. 상기 렌즈홀더(513)는 복수의 렌즈(611,613,615,617)의 외측 면을 지지하게 된다. 상기 렌즈홀더(513)는 렌즈 베럴일 수 있으며, 하나 또는 복수의 베럴로 제공될 수 있다. 상기 하우징(500)은 탑뷰 형상이 원 기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 포함할 수 있다. 상기 하우징(500)은 수지, 또는 플라스틱 또는 금속 재질의 재질로 형성될 수 있다. 상기 하우징(500)의 표면에는 친수성 재질이 코팅되거나 도포될 수 있다. 여기서, 상기 렌즈홀더(513)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Al, Ag, 또는 Cu 재질 중에서 선택될 수 있으며, Al 또는 Al 합금일 수 있다. 상기 렌즈홀더(513)를 금속으로 사용할 경우, 상기 렌즈(611,613,615,617)들의 측 방향으로 전달되는 열을 방열할 수 있고, 상기 렌즈(611,613,615,617)의 열 변형을 억제시켜 줄 수 있다.
상기 이미지 센서(190)는 메인 기판(194) 상에 배치될 수 있다. 상기 메인 기판(194)은 광축(Lz)과 교차하는 평면에 이미지 센서(190)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 또는 결합될 수 있다. 또는, 다른 실시예에 의하면, 메인 기판(194)에 이미지 센서(190)를 수용할 수 있는 홈 또는 홀(미도시)이 형성될 수도 있으며, 실시예는 이미지 센서(190)가 메인 기판(180)에 배치되는 특정한 형태에 국한되지 않는다. 상기 메인 기판(194)은 리지드 PCB 또는 FPCB일 수 있다.
상기 이미지 센서(190)는 렌즈부(600)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 하우징(500)의 하부에 센서 홀더가 배치되어, 이미지 센서(190)를 둘러싸고 상기 이미지 센서(190)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다. 상기 이미지 센서(190)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor), CPD, CID 중 어느 하나일 수 있다. 상기 이미지 센서(190)가 복수인 경우, 어느 하나는 컬러(RGB) 센서일 수 있고, 다른 하나는 흑백 센서일 수 있다.
상기 광학필터(192)는 상기 렌즈부(600)와 이미지 센서(190) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학필터(192)은 렌즈(611,613,615,617)들을 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학필터(192)는 적외선을 차단하는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선을 차단하는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 상기 광학필터(192)는 이미지 센서(190) 위에 배치될 수 있다. 커버 글라스(191)는 상기 광학 필터(192)와 이미지 센서(190) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(190)의 상부를 보호하며 이미지 센서(190)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 구동부재(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 구동부재는 렌즈들 중 적어도 하나를 갖는 베럴을 광축 방향 또는/및 광축 방향과 직교되는 방향으로 이동시키거나, 틸트시켜 줄 수 있다. 상기 카메라 모듈은 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부(600)는 플라스틱 렌즈들 또는 유리 렌즈들로 적층되거나, 서로 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 상기 플라스틱 재질은 유리 재질의 열 팽창계수(CTE)에 비해 5배 이상 높고, 온도의 함수에 따른 굴절률의 변경 값(dN/dT)은 유리 재질보다 플라스틱 재질이 10배 이상 낮을 수 있다. 여기서, dN은 렌즈의 굴절률의 변경 값이며, dT는 온도의 변경 값을 나타낸다.
차량 내의 카메라 모듈에 플라스틱 렌즈를 사용하는 경우, 유리 재질의 렌즈에 비해 가격은 낮출 수 있고, 입사측 면과 출사측 면을 비구면으로 제공하여 빛의 경로 제어가 용이할 수 있다. 또한 유리 재질 또는 플라스틱 재질의 렌즈는 렌즈 홀더(513)와의 열 팽창 계수의 차이로 인해 팽창 또는 수축될 수 있다. 이로 인해 렌즈는 길이 방향으로 팽창이 완화되지 않으면 광축 방향으로 변형될 수 있고, 렌즈의 광학 특성이 변화되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 렌즈의 유효영역 외측에 상기 렌즈의 팽창을 완화하는 버퍼 구조가 없는 경우, 렌즈의 입사측 면과 출사측 면의 높이가 달라질 수 있고, 렌즈의 광학 특성에 영향을 줄 수 있다. 즉, 렌즈의 외측에 버퍼 구조가 없는 스페이서가 배치된 경우, 렌즈의 길이 방향의 팽창을 완화시켜 줄 수 없어, 렌즈는 광축(Lz) 방향으로의 변형이 발생되는 문제가 있다.
발명의 실시 예는 복수의 렌즈(611,613,615,617) 중 적어도 하나의 유효경 영역과 렌즈홀더(513) 사이에 버퍼 구조를 갖는 부재 또는 수단을 배치하여, 상기 유효경 영역의 광학 특성 변화를 억제시켜 줄 수 있다. 상기 부재 또는 수단은 상기 렌즈의 유효경 영역 외측에 배치된 플랜지부 또는/및 렌즈와 상기 렌즈홀더 사이에 배치된 스페이서일 수 있다. 발명의 실시 예는 스페이서(551,133) 중 적어도 하나에 버퍼 구조를 제공한 예로 설명하기로 한다. 상기 버퍼 구조(530)를 갖는 스페이서(533)는 그 내측에 배치된 제3렌즈(615)의 광학 특성의 변화를 억제할 수 있다. 상기 스페이서(551,533)는 외측으로 누설되거나 유입되는 광을 차단할 수 있으며, 인접한 두 렌즈 간의 간격을 조절할 수 있다. 상기 스페이서(551,533)는 차광막(Spacer)으로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 버퍼 구조(530)를 갖는 스페이서(133)는 조리개로 기능할 수 있다. 상기 버퍼 구조(530)를 갖는 스페이서(133)는 차광을 위해 표면에 차광 물질이 코팅될 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(611,613,615,617) 중 적어도 하나와 렌즈홀더(513) 사이는 갭(gap)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스페이서(551,133)는 내부에 개구부를 구비할 수 있다. 상기 스페이서(551,133)는 제1렌즈(611)와 제2렌즈(613)의 외측 둘레에 배치된 제1스페이서(551), 및 제2렌즈(131)와 제4렌즈(617)의 둘레에 배치된 제2스페이서(553)를 포함할 수 있다. 상기 제2스페이서(553)는 내주변에서 제3렌즈(615)의 플랜지부(61A)를 지지할 수 있다.
상기 버퍼 구조(530)를 갖는 제2스페이서(553)는 제2렌즈(613)과 제4렌즈(617) 사이에 배치되고, 제3렌즈(613)과 제4렌즈(617) 사이를 이격시키고, 제3렌즈(615)의 외측을 지지할 수 있다. 상기 제3렌즈(615)의 외측과 제2스페이서(553) 사이의 영역은 접착제로 접착될 수 있다. 여기서, 상기 버퍼 구조(530)를 갖는 제2스페이서(553)는 제3렌즈(133)의 외측에 배치된 예로 도시하였으나, 제1렌즈(611), 제2렌즈(613), 또는/및 제4렌즈(617)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 구조(530)는 상부 및 하부에 홈(531,533)을 갖는 구조를 포함할 수 있다. 상기 홈(531,533)은 연속적인 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 버퍼 구조(530)는 물체측 면에서 이미지 센서 측을 향해 오목한 제1홈(531)과 상기 이미지 센서측에서 물체측 면을 향해 오목한 제2홈(533)을 포함할 수 있다. 상기 제1홈(531)과 상기 제2홈(533)은 서로 다른 평면에서 광축(Lz)을 기준으로 교대로 배치될 수 있다. 이러한 제1홈(531)과 제2홈(533)을 갖는 버퍼 구조(530)는 스페이서(553)의 강성 저하를 방지할 수 있고, 제3렌즈(615)의 열 변형에 따라 수축 또는 팽창될 수 있다. 상기 제1홈(531)은 탑뷰에서 볼 때, 연속적인 원 형상 또는 링 형상으로 형상될 수 있다. 상기 제1홈(531)은 복수개가 원 형상 또는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 제1홈(531)들은 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 제1홈(531)들은 광축(Lz)과 직교하는 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2홈(533)은 복수개가 원 형상 또는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 제2홈(533)들은 서로 다른 반경을 갖는 동심원 형상으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 제2홈(533)들은 광축(Lz)과 직교하는 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1홈(531) 또는/및 제2홈(533)의 측 단면은 삼각형 형상일 수 있다. 상기 삼각형 형상은 상면 또는 하면과 접하는 두 지점과, 가장 깊은 지점을 연결한 형상일 수 있다. 상기 가장 깊은 지점이 배치된 부분은 각진 면이거나, 곡면이거나 평평한 면일 수 있다. 상기 제1홈(531)은 상부가 넓고 하부가 좁은 삼각형 형상이고, 제2홈(533)은 하부가 넓고 상부가 좁은 삼각형 형상 즉, 역 삼각형 형상일 수 있다. 발명의 실시 예는 제3렌즈(615)의 외측 스페이서(553)에 적어도 2개의 홈(531,533)을 갖는 버퍼 구조(530)를 제공함으로써, 제3렌즈(615)의 열 팽창에 대해 탄성을 갖고 완화시켜 줄 수 있고, 제3렌즈(615)의 Z축(광축) 방향의 변화를 억제할 수 있다.
상기 버퍼 구조(530)를 갖는 제2스페이서(553)는 유리 재질보다 열 팽창계수가 높은 재질이거나, 금속 재질보다 높은 열 팽창계수를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 버퍼 구조(530)를 갖는 스페이서(553)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 열 가소성 또는 열 경화성 재질일 수 있다.
상기 제1스페이서(551)과 상기 제2스페이서(553)는 서로 동일한 재질이거나 다른 재질일 수 있으며, 예컨대 광을 흡수하는 재질일 수 있다. 상기 제1 또는/및 제2스페이서(551,553)는 PE 필름(Poly Ethylene film) 또는 폴리에스터(PET)계 필름을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 또는/및 제2스페이서(551,553)는 금속 또는 합금과 그 표면에 산화 피막이 형성될 수 있다. 상기 금속 또는 합금에 포함된 재질은, In, Ga, Zn, Sn, Al, Ca, Sr, Ba, W, U, Ni, Cu, Hg, Pb, Bi, Si, Ta, H, Fe, Co, Cr, Mn, Be, B, Mg, Nb, Mo, Cd, Sn, Zr, Sc, Ti, V, Eu, Gd, Er, Lu, Yb, Ru, Y 및 La 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화 피막은 동을 이용한 흑색 산화물(black oxide) 또는 갈색 산화물(brown oxide) 처리된 산화 재질일 수 있다.
상기 버퍼 구조(530)를 갖는 제2스페이서(553)의 내측에 배치된 제3렌즈(615)는 유리 재질이거나 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2스페이서(553)의 두께는 상기 제3렌즈(615)의 외면의 높이보다 클 수 있다. 상기 제2스페이서(553)의 두께는 상기 제3렌즈(615)의 중심부의 두께보다 클 수 있다. 상기 제2스페이서(553)의 상면은 제2렌즈(613)와 접촉될 수 있다. 상기 제2스페이서(553)의 하면은 제4렌즈(617)와 접촉될 수 있다. 상기 제2스페이서(553)는 상기 제2렌즈(613)의 플랜지부(613A)와 렌즈 홀더(513) 사이에 배치된 제1부분(571)과, 제4렌즈(617)의 플랜지부(617A)와 렌즈 홀더(513) 사이에 배치된 제2부분(573)을 포함할 수 있다. 상기 제2스페이서(553)는 제3렌즈(615)의 외측, 제2렌즈(613)과 제4렌즈(617)의 외측을 보호할 수 있다.
이하, 제3렌즈(615)의 외측 제2스페이서(553)에 버퍼 구조(530)를 갖는 예로 설명하기로 하며, 상기 버퍼 구조(530)는 주위 온도에 따라 제3렌즈(615)의 길이가 팽창될 때 완충시켜 줄 수 있다. 상기 버퍼 구조(530)는 제2스페이서(553)에서 광축(Lz)에 직교되는 방향으로 또는 원주 방향으로 탄성을 제공될 수 있다. 상기 렌즈(613)의 플랜지 영역은 상기 스페이서(553)에 의해 지지되고, 상기 플랜지 영역의 최외측면의 중심은 광축(Lz)과 수직한 제1방향으로 상기 각 홈(531,533)과 오버랩되지 않을 수 있다. 상기 렌즈(613)의 최외측면의 센서측 또는 하측 에지중 적어도 하나는 각 홈(531,533)의 저점과 동일 직선 상에 있을 수 있다.
따라서, 발명은 상기 스페이서(553)에 버퍼 구조(530)를 구비하므로, 렌즈(133)의 측 방향에 대해 팽창 또는 수축에 대해 탄성을 제공할 수 있다. 이에 따라 스페이서(553)로 전달되는 팽창을 완화시켜 주어 렌즈(615)의 유효경 영역이 광축 방향으로 변형되는 것을 억제할 수 있고, 이는 렌즈(613)의 광학특성(MTF: Modulation transfer function )의 변화를 최소화시켜 줄 수 있다.
도 63을 참조하면, 카메라 모듈은 스페이서(553)의 버퍼 구조(530)를 제1버퍼 구조으로 정의하고, 렌즈의 버퍼 구조(540)를 제2버퍼 구조로 정의할 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)를 갖는 렌즈는 제1렌즈 내지 제4렌즈 중 적어도 하나 또는 둘 이상에 배치될 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)는 렌즈의 플랜지부의 상면 및 하면에 오목한 홈으로 형성될 수 있다. 상기 스페이서(553)의 제1버퍼 구조(530)는 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 하며, 이하 제2렌즈(613)의 제2버퍼 구조(540)에 대해 설명하기로 한다. 상기 제2버퍼 구조(540)를 갖는 제2렌즈(613)는 제1렌즈(611)과 제3렌즈(615) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)는 제1스페이서(551)와 접촉될 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)는 제2스페이서(553)와 접촉될 수 있다.
상기 제2버퍼 구조(540)의 상면에 오목한 홈(541)은 제1스페이서(551)의 상면과 대면할 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)의 하면에 오목한 홈(543)은 제2스페이서(553)의 상면과 대면할 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)의 상부 및 하부의 홈(541,543)은 유효경 영역과 광축(Lz)과 직교되는 제1방향(X)으로 중첩될 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)의 상부 및 하부의 홈(541,543)은 제2렌즈(613)의 외 측면과 광축(Lz)과 직교되는 제1방향(X)으로 중첩될 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)가 적용된 제2렌즈(613)는 플라스틱 재질일 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 재질의 제2렌즈(613)에 적용된 제2버퍼 구조(540)는 주위 온도에 따라 제2렌즈(613)의 부피가 팽창될 때 완충시켜 줄 수 있다. 상기 제2버퍼 구조(540)는 제2렌즈(613)의 플랜지부(613A)에 제공될 수 있으며, 광축(Lz)에 직교되는 방향으로 또는 원주 방향으로 탄성을 제공하는 구조로 제공될 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 (12)

  1. 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈를 포함하며,
    상기 제1렌즈는 광축 상에서 물체측 제1면과 센서측 제2면을 포함하며,
    상기 제2렌즈는 물체측 제3면과 센서측 제4면을 포함하며,
    상기 제3렌즈는 물체측 제5면과 센서측 제6면을 포함하며,
    상기 제4렌즈는 물체측 제7면과 센서측 제8면을 포함하며,
    상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며,
    상기 제3렌즈는 정의 굴절력을 가지며,
    상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지며,
    상기 제1렌즈와 상기 제4렌즈는 플라스틱 재질을 포함하며,
    상기 제3렌즈는 유리 재질을 포함하는, 광학계.
  2. 물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈를 포함하며,
    상기 제1렌즈는 광축 상에서 물체측 제1면과 센서측 제2면을 포함하며,
    상기 제2렌즈는 물체측 제3면과 센서측 제4면을 포함하며,
    상기 제3렌즈는 물체측 제5면과 센서측 제6면을 포함하며,
    상기 제4렌즈는 물체측 제7면과 센서측 제8면을 포함하며,
    상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며,
    상기 제3렌즈는 정의 굴절력을 가지며,
    상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지며,
    상기 제1 내지 제4렌즈는 플라스틱 재질과 유리 재질의 비율이 3:1인, 광학계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2렌즈는 플라스틱 재질이며,
    상기 제2렌즈는 정의 굴절력을 가진, 광학계.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제4렌즈의 제1면 내지 제8면 중에서 광축 상에서 구면과 비구면의 비율은 1:3인, 광학계.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학계에서 TTL은 11mm 이하이며, F 넘버는 2 내지 2.3인 광학계.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 오목하며,
    광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며,
    광학계 내에서 제3 및 제4렌즈 사이의 간격이 다른 두 렌즈들 사이의 간격보다 큰, 광학계.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 오목하며,
    광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며,
    광학계 내에서 제3 및 제4렌즈 사이의 간격이 다른 두 렌즈들 사이의 간격보다 크며,
    상기 제2렌즈의 중심 두께는 상기 제1렌즈 및 제3렌즈의 중심 두께보다 큰 두께를 갖는, 광학계.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 볼록하며 제2면이 오목하며,
    광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 오목하며 제4면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 오목하며,
    광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며,
    광학계 내에서 제2렌즈의 중심 두께가 가장 두껍고,
    상기 제3,4렌즈 사이의 간격이 광학계 내의 렌즈들 사이의 간격 중에서 가장 큰, 광학계.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광축 상에서 상기 제1렌즈는 제1면이 오목하며 제2면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제2렌즈는 제3면이 볼록하며 제4면이 오목하며,
    광축 상에서 상기 제3렌즈는 제5면이 볼록하며 제6면이 볼록하며,
    광축 상에서 상기 제4렌즈는 제7면이 볼록하며 제8면이 오목하며,
    광학계 내에서 제1렌즈의 중심 두께가 가장 두껍고,
    상기 제2,3렌즈 사이의 간격과 제3,4렌즈 사이의 간격이 1mm 이상인, 광학계.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 둘레에 배치된 조리개를 포함하는, 광학계.
  11. 이미지 센서;
    상기 이미지 센서 상에 광학 필터;
    상기 광학 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치된 커버 글라스;
    물체측에서 센서 방향으로 광축을 따라 배치된 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 및 제4 렌즈를 포함하는 광학계; 및
    상기 제2렌즈와 상기 제3렌즈 사이의 둘레에 배치된 조리개를 포함하며,
    상기 제1렌즈의 유효경은 상기 제2 및 제3렌즈 각각의 유효경보다 크며,
    상기 제3렌즈는 유리 재질을 포함하며,
    상기 제1,2,4렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 비구면이며,
    상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 가지며,
    상기 제2,3렌즈는 정의 굴절력을 가지며,
    상기 제4렌즈는 부의 굴절력을 가지는, 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 내지 제4렌즈를 갖는 렌즈 베럴은 금속 재질인, 카메라 모듈.
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