WO2024063501A1 - 광학계 및 카메라 모듈 - Google Patents

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WO2024063501A1
WO2024063501A1 PCT/KR2023/014150 KR2023014150W WO2024063501A1 WO 2024063501 A1 WO2024063501 A1 WO 2024063501A1 KR 2023014150 W KR2023014150 W KR 2023014150W WO 2024063501 A1 WO2024063501 A1 WO 2024063501A1
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lens
lenses
optical system
equation
sensor
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PCT/KR2023/014150
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원석재
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
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Definitions

  • the embodiment relates to an optical system and a camera module including the same.
  • ADAS Advanced Driving Assistance System
  • DMS driver monitoring systems
  • the DMS camera linked to the advanced driver assistance system is placed inside the vehicle and can detect the situation of the driver and passengers. For example, the camera can photograph the driver from a location adjacent to the driver and detect the driver's health status, drowsiness, drinking, etc. In addition, the camera can photograph the passenger at a location adjacent to the passenger, detect whether the passenger is sleeping, state of health, etc., and provide information about the passenger to the driver.
  • the most important element in obtaining an image from the camera is an imaging lens that forms an image.
  • Recently, interest in high performance such as high image quality and high resolution has been increasing, and research is being conducted on optical systems that include multiple lenses to realize this.
  • the camera is exposed to harsh environments inside a vehicle, such as high temperature, low temperature, moisture, high humidity, etc., there is a problem in that the characteristics of the optical system change. In this case, the camera has a problem in that it is difficult to uniformly derive excellent optical and aberration characteristics. Therefore, new optical systems and cameras that can solve the above-mentioned problems are required.
  • the embodiment seeks to provide an optical system and camera module with improved optical characteristics.
  • the embodiment seeks to provide an optical system and a camera module with excellent optical performance in low to high temperature environments.
  • Embodiments seek to provide an optical system and a camera module that can prevent or minimize changes in optical properties in various temperature ranges.
  • Embodiments may be provided for cameras inside a vehicle or for DMS.
  • An optical system includes first to fifth lenses sequentially arranged from the object side, the composite power of the first lens and the second lens is negative, and the third to fifth lenses are negative.
  • the composite power of the lens is positive, and among the first to fifth lenses, the effective diameter of the second lens is the smallest, and the effective diameter of the first lens is greater than the effective diameter of the second lens and the effective diameter of the third to fifth lenses is larger than that of the third to fifth lenses. It may be smaller than the effective diameter, the third lens may have the highest power among the first to fifth lenses, and the fourth lens may have the second largest power among the first to fifth lenses.
  • An optical system includes first to fifth lenses sequentially arranged from the object side, the composite power of the first lens and the second lens is negative, and the third to fifth lenses are negative.
  • the composite power of the lens is positive, the effective diameter of the second lens among the first to fifth lenses is the smallest, the power of the third lens among the first to fifth lenses is the largest, and the object of the first lens is the largest.
  • the optical axis distance from the side to the sensor side of the second lens may be in the range of 26% to 36% of the optical axis distance from the object side of the third lens to the sensor side of the fifth lens.
  • An optical system includes first to fifth lenses sequentially arranged from the object side; and an aperture disposed around the periphery between the first lens and the second lens, wherein the effective diameter of the second lens is the smallest among the first to fifth lenses, the power of the third lens is positive, and the power of the third lens is positive.
  • the power of the first to fifth lenses is the largest, and the power of the fourth lens is positive and may be greater than the powers of the first, second, and fifth lenses.
  • the invention includes an image sensor, the radius of curvature of the object-side surface and the sensor-side surface of the fourth lens are the same, and the center thickness of the fourth lens among the first to fifth lenses is the thickest. You can.
  • the center spacing between the third lens and the fourth lens is greater than the center spacing between the first lens and the second lens and the center spacing between the second lens and the third lens. You can.
  • the center distance between the fourth lens and the fifth lens may be the largest among the center distances between the first to fifth lenses.
  • the first to fifth lenses may be arranged to be spaced apart from each other along the optical axis.
  • the power of each of the two lenses disposed in succession with positive power on the sensor side of the aperture may be more than twice the absolute value of the power of the other lens.
  • the optical axis distance from the object side of the third lens to the image sensor disposed on the sensor side of the fifth lens is from the object side of the first lens to the image sensor. It may range from 75% to 85% of the optical axis distance.
  • the first lens may have a meniscus shape convex from the optical axis toward the object
  • the second lens may have a meniscus shape convex from the optical axis toward the sensor.
  • the third lens may have a shape in which both sides are convex on the optical axis
  • the fourth lens may have a shape in which both sides are convex in the optical axis
  • the fifth lens may have a meniscus shape convex from the optical axis toward the sensor.
  • the first lens may have aspheric surfaces on the object side and the sensor side.
  • the object-side surface and the sensor-side surface of the second to fifth lenses may have a spherical surface.
  • the effective diameters of the third to fifth lenses may be smaller than the diagonal length of the image sensor.
  • the refractive index of the third and fourth lenses may be higher than the average of the refractive indices of the first to fifth lenses.
  • the first to fifth lenses are made of glass, and the object-side surface and the sensor-side surface can be provided without critical points.
  • S7SagD1 is Sag data of a point spaced a first distance from the center of the object side of the fourth lens
  • S8SagD1 is Sag data of a point spaced from the center of the sensor side of the fourth lens at the first distance.
  • This is the Sag data of the point, and the equation is:
  • the first distance is a point that is half the average effective radius of the object-side surface and the sensor-side surface of the fourth lens, and can satisfy the equations: S7SagD1 > 0 and S8SagD1 ⁇ 0.
  • the maximum distance in the optical axis direction from the straight line perpendicular to the optical axis on the object-side surface of the fifth lens to the object-side surface of the fifth lens is Max_Sag51, and the 5
  • can be satisfied. Equation: Max_Sag51 ⁇ 0 and Max_Sag51 ⁇ 0 can be satisfied.
  • a camera module includes the optical system disclosed above, the optical axis distance from the object side of the first lens to the image sensor is TTL, the total number of lenses is nL, and the aspherical surface among the first to fifth lenses is nL.
  • the number of lenses is nASL, 1/2 of the diagonal length of the image sensor is ImgH, and the equation: 3 ⁇ TTL / ImgH ⁇ 5, 0 ⁇ nASL /nL ⁇ 0.5 can be satisfied.
  • the optical system and camera module according to the embodiment may have improved optical characteristics.
  • a plurality of lenses may have a set thickness, power, and distance from adjacent lenses. Accordingly, the optical system and camera module according to the embodiment can have improved MTF characteristics, aberration control characteristics, resolution characteristics, etc. in a set angle of view range, and can have good optical performance in the periphery of the angle of view.
  • the optical system and camera module according to the embodiment may have good optical performance in a temperature range from low temperature (about -20°C to -40°C) to high temperature (85°C to 105°C).
  • a plurality of lenses included in the optical system may have set materials, powers, and refractive indices. Accordingly, even when the focal length of each lens changes due to a change in refractive index due to a change in temperature, the lenses can compensate for each other. That is, the optical system can effectively distribute power in a temperature range from low to high temperatures, and prevent or minimize changes in optical properties in the temperature range from low to high temperatures. Therefore, the optical system and camera module according to the embodiment can maintain improved optical properties in various temperature ranges.
  • the optical system and camera module according to the embodiment satisfies the angle of view set through a mixture of aspherical lenses and spherical lenses and can implement excellent optical characteristics. Because of this, the optical system can provide a slimmer vehicle camera module. Accordingly, the optical system and camera module can be provided for various applications and devices, and can have excellent optical properties even in harsh temperature environments, for example, when exposed to the exterior of a vehicle or inside a vehicle at high temperatures in the summer. Embodiments can improve the reliability of cameras inside a vehicle or for DMS.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of an optical system and a camera module having the same according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view for explaining the relationship between the nth and n-1th lenses of FIG. 1.
  • Figure 3 is a table showing the lens characteristics of the optical system of Figure 1.
  • FIG. 4 is a table showing the aspheric coefficients of lenses in the optical system of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a table showing the central thickness of each lens in the optical system of FIG. 1 and the center spacing between adjacent lenses.
  • FIG. 6 is a table showing Sag data on the object side and sensor side of the nth and n-1th lenses of the optical system of FIG. 1 from the optical axis to the end of the effective area.
  • FIG. 7 is a graph showing data on the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) of the optical system of FIG. 1 at room temperature.
  • MTF Modulation Transfer Function
  • FIG. 8 is a graph showing data on the diffraction MTF of the optical system of FIG. 1 at low temperature.
  • FIG. 9 is a graph showing data on the diffraction MTF of the optical system of FIG. 1 at high temperature.
  • FIG. 10 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system of FIG. 1 at room temperature.
  • FIG. 11 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system of FIG. 1 at low temperature.
  • FIG. 12 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system of FIG. 1 at high temperature.
  • Figure 13 is an example of a vehicle having an optical system according to an embodiment of the invention.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also is connected to the other component. It may also include cases where other components are 'connected', 'coupled', or 'connected' by another component between them.
  • “above” or “below” when described as being formed or disposed “above” or “below” each component, “above” or “below” refers not only to cases where two components are in direct contact with each other, but also to one This also includes cases where another component described above is formed or placed between two components.
  • top (above) or bottom (bottom) it can include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • object side may refer to the side of the lens facing the object side based on the optical axis (OA)
  • sensor side may refer to the side of the lens facing the imaging surface (image sensor) based on the optical axis. It can refer to the surface of the lens. That one side of the lens is convex may mean a convex shape in the optical axis or paraxial region, and that one side of the lens is concave may mean a concave shape in the optical axis or paraxial region.
  • the radius of curvature, center thickness, focal length, and optical axis spacing between lenses listed in the table for lens data may mean values (unit, mm) at the optical axis.
  • the vertical direction may mean a direction perpendicular to the optical axis
  • the end of the lens or lens surface may mean the end of the effective area of the lens through which incident light passes.
  • the size of the effective diameter or radius of curvature of the lens surface may have a measurement error of up to ⁇ 0.4 mm depending on the measurement method.
  • the paraxial area refers to a very narrow area near the optical axis, and is an area where the distance at which light rays fall from the optical axis (OA) is almost zero.
  • the meaning of optical axis may include the center of each lens or a very narrow area near the optical axis.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lens groups LG1 and LG2.
  • each of the plurality of lens groups LG1 and LG2 includes at least one lens.
  • the optical system 1000 may include a first lens group LG1 and a second lens group LG2 sequentially arranged along the optical axis OA from the object side toward the image sensor 300. there is.
  • the number of lenses in each of the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may be different.
  • the number of lenses of the second lens group (LG2) may be greater than the number of lenses of the first lens group (LG1), for example, more than twice or three times the number of lenses of the first lens group (LG1). You can.
  • the optical system 1000 may include n lenses, where the nth lens may be the lens closest to the image sensor 300, and the n-1th lens may be the lens closest to the nth lens.
  • the n is an integer of 6 or less, and may be, for example, 4 to 6.
  • the first lens group LG1 may include at least one lens.
  • the first lens group LG1 may have two or less lenses, for example, one lens.
  • the second lens group LG2 may include three or more lenses or four or more lenses.
  • the second lens group LG2 may include four lenses.
  • the first lens group LG1 may include at least one lens made of glass.
  • the first lens group LG1 may provide the lens closest to the object side as a glass lens. This glass material has a small amount of expansion and contraction due to changes in external temperature, and its surface is less likely to be scratched, preventing surface damage.
  • the lens material of the second lens group LG2 may include at least one lens made of glass and at least one lens made of plastic.
  • the lenses of the second lens group LG2 may include glass lenses.
  • the first lens group LG1 may include at least one aspherical lens.
  • the second lens group LG2 may include at least one spherical lens and at least one aspherical lens. Lenses of the second lens group LG2 may include spherical lenses.
  • a spherical lens is a lens in which the object-side surface and the sensor-side surface of the lens are spherical on the optical axis
  • the aspherical lens is a lens in which the object-side surface and/or the sensor-side surface of the lens are aspherical. It is a shaped lens.
  • the first lens since the first lens is an aspherical lens closest to the object, the thickness of the first lens can be made thinner than a spherical lens, chromatic dispersion can be lowered for a short TTL, and image distortion in the peripheral area can be reduced. I can give it.
  • the first lens may be a glass mold lens.
  • the lens made of the glass mold material is a lens made by injection molding the glass material to have an aspherical surface.
  • the total track length (TTL) is the optical axis distance from the center of the object side surface of the first lens to the surface of the image sensor 300.
  • the optical system 1000 By arranging the optical system 1000 with glass lenses, heat compensation is possible within the lens barrel and deterioration of optical properties due to temperature changes can be suppressed. Additionally, since at least one aspherical lens is included in the optical system 1000, the occurrence of various aberrations can be suppressed.
  • the maximum Abbe number of the lenses of the optical system 1000 is 55 or more, and the lens with the maximum refractive index is located in the second lens group LG2 and may be 1.70 or more.
  • a lens with the maximum Abbe number can reduce chromatic dispersion, and a lens with the maximum refractive index can increase chromatic dispersion of incident light.
  • the refractive index of the i-th lens is Ndi
  • the Abbe number of the i-th lens is Adi
  • the lens having the minimum effective diameter within the optical system 1000 can satisfy the condition that the value of Ndi*Adi is 80 ⁇ (Ndi*Adi) ⁇ 120, and in the specification, * represents multiplication.
  • the lens with the maximum effective diameter within the lens unit 100 may be a spherical lens, and the lens with the minimum effective diameter may be a spherical lens.
  • the effective diameter of each lens may be the diameter of the effective area where effective light is incident from each lens, and is the average of the effective diameter of the object side surface and the effective diameter of the sensor side surface.
  • the lens with the highest absolute Sag value within the lens unit 100 is the lens with the minimum effective diameter
  • the lens with the second largest Sag value is the nth lens.
  • the Sag value is the distance in the optical axis direction between the center of the object-side surface or the sensor-side surface of each lens and a straight line perpendicular to the center and the object-side surface or sensor-side surface.
  • an aspherical lens is placed on the object side in the optical system 1000, and the Sag value of the lens with the minimum effective diameter and the nth lens is increased to allow the traveling light to spread. Accordingly, the object side and sensor side of the nth lens are provided without a critical point, so the overall length, TTL, can be reduced.
  • Each of the lenses may include an effective area and an unactive area.
  • the effective area may be an area through which light incident on each of the lenses passes. That is, the effective area may be defined as an effective area or effective diameter in which the incident light is refracted to realize optical characteristics.
  • the non-effective area may be arranged around the effective area and may be defined as a flange portion.
  • the non-effective area may be an area where effective light does not enter the plurality of lenses. That is, the non-effective area may be an area unrelated to the optical characteristics. Additionally, the end of the non-effective area may be an area fixed to a lens barrel (not shown) that accommodates the lens.
  • the total top length (TTL) within the optical system 1000 may be greater than 3 times, for example, greater than 3 times and less than 5 times than ImgH.
  • the condition 3 ⁇ TTL/ImgH ⁇ 5 can be satisfied.
  • the ImgH is 1/2 of the diagonal length of the image sensor 300 at the optical axis (OA).
  • the effective focal length (EFL) is 10 mm or less and the diagonal field of view (FOV) is greater than 45 degrees, so that it can be provided as a standard optical system in a vehicle camera module. In other words, the focal length can be reduced to 10 mm or less for a diagonal angle of view.
  • the optical system and camera module according to the embodiment may be applied to a camera module for DMS installed inside a vehicle.
  • the optical system 1000 may have a value of TTL/(2*ImgH) greater than 1.5 and, for example, may satisfy the condition of 1.5 ⁇ TTL/(2*ImgH) ⁇ 2.5.
  • the optical system 1000 sets the value of TTL/(2*ImgH) to less than 2.5, thereby providing an optical system for driver monitoring.
  • the total number of lenses in the first and second lens groups (LG1 and LG2) is 6 or less. Accordingly, the optical system 1000 can provide an image without exaggeration or distortion for the image being formed.
  • the length of the image sensor 300 is the maximum length of the diagonal line in the direction perpendicular to the optical axis OA.
  • the number of lenses having an effective diameter larger than the diagonal length of the image sensor 300 may be one or less, and the number of lenses having an effective diameter smaller than the diagonal length of the image sensor 300 may be four or more.
  • the lens having an effective diameter larger than the diagonal length of the image sensor 300 may be the nth lens or the n-1th lens, or may not be present.
  • the diagonal length of the image sensor 300 may be larger than the diameter of the spherical lenses.
  • the diagonal length of the image sensor 300 may be larger than the diameter of the aspherical lens.
  • 1/2 of the diagonal length of the image sensor 300 may be larger than the minimum effective diameter of the lens.
  • the aperture ST can control the amount of light incident on the optical system 1000.
  • the aperture ST may be disposed between any two lenses in the lens unit 100.
  • the lens adjacent to the object side and the sensor side of the aperture ST has an effective diameter smaller than the effective diameter of the nth lens, and the effective diameter of the lens adjacent to the object side of the aperture ST is greater than the effective diameter of the lens adjacent to the sensor side of the aperture ST. It can be big.
  • the effective diameter of the lens adjacent to the sensor side of the aperture ST may be the minimum effective diameter. In this way, by reducing the effective diameter of the two lenses adjacent to the aperture ST, a slim optical system can be provided.
  • the center thickness of the two lenses adjacent to the object side and the sensor side of the aperture ST may be thinner than the center thickness of the n-1th lens and the n-2th lens, thereby reducing the TTL.
  • the center thickness of the first lens of the optical system can be thinner than the center thickness of the last lens, and the refraction angle can be increased by the maximum Sag value.
  • the effective diameter of the lens surface tends to become smaller as it moves from the object side to the aperture (ST).
  • the effective diameter of the lens surfaces tends to increase as it moves from the aperture ST toward the sensor.
  • the effective diameter of the lenses tends to increase as it moves from the aperture (ST) toward the sensor' means that, in the lens surfaces disposed between the aperture (ST) and the image sensor 300, the aperture (ST) ) may include a lens surface whose effective diameter gradually increases or decreases as it moves toward the sensor side.
  • the aperture ST may be disposed around the object-side surface of the lens closest to the object among the lenses of the second lens group LG2.
  • the aperture ST may be disposed around the sensor side of the lens closest to the object.
  • at least one lens selected from among the plurality of lenses may function as an aperture.
  • the object side or the sensor side of one lens selected from among the lenses of the optical system 1000 may function as an aperture to adjust the amount of light.
  • the optical axis gap between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) is the optical axis between the sensor side surface of the first lens group (LG1) and the object side surface of the second lens group (LG2). It could be an interval.
  • the optical axis spacing between the first lens group LG1 and the second lens group LG2 may be the center spacing between the aspherical lens and the spherical lens, and may be larger than the center spacing between the spherical lenses.
  • the optical axis distance between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may be greater than 1 time the optical axis distance of the first lens group (LG1), for example, the first lens group (LG1) It may be in the range of 2 to 3 times the optical axis distance.
  • the optical axis distance between the first lens group LG1 and the second lens group LG2 may be less than 0.3 times the optical axis distance of the second lens group LG2, for example, greater than 0 times and less than 0.3 times.
  • the optical axis distance of the first lens group LG1 is the optical axis distance from the object side surface of the first lens to the sensor side surface.
  • the optical axis distance of the second lens group LG2 is the optical axis distance between the object side of the lens closest to the object side of the second lens group LG2 and the sensor side of the lens closest to the image sensor 300.
  • the first lens group LG1 may include lenses located closer to the object than the aperture ST
  • the second lens group LG2 may include lenses located closer to the sensor than the aperture ST.
  • the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) can be divided into an object-side lens group and a sensor-side lens group based on the aperture (ST).
  • the sensor-side surface of the first lens group LG1 may be concave on the optical axis
  • the object-side surface of the second lens group LG2 may have a convex shape on the optical axis, and may be opposed to each other.
  • the first lens group LG1 may have negative (+) power
  • the second lens group LG2 may have positive (+) power
  • the lens closest to the object side has positive (+) power
  • the lens closest to the sensor side has negative (-) power.
  • the composite focal length of the first lens 101 and the second lens 102 is set to F12
  • the composite focal length of the third lens 103 to fourth lens 104 is set to F34.
  • the conditions F12 ⁇ F34 can be satisfied, and the conditions F13, F47 > 0 can be satisfied. Additionally, the conditions F_LG1 ⁇ F12 ⁇ F_LG2 and F_LG1 ⁇ F34 ⁇ F_LG2 can be satisfied.
  • F_LG1 is the focal length of the first lens 101 and can be defined as F1
  • F_LG2 is the composite focal length of the second lens 102 to fourth lens 104 and can be defined as F24.
  • the number of lenses with negative (-) power may be greater than the number of lenses with positive (+) power. The number of lenses with negative (-) power may exceed 50% of the total number of lenses, for example, in the range of 51% to 70%.
  • the lens unit 100 may be a mixture of spherical lenses and aspherical lenses.
  • the average effective diameter of the aspherical lens may be smaller than the average effective diameter of the spherical lens.
  • the average effective diameter of the aspherical lens surface may be smaller than the average effective diameter of the spherical lens surface.
  • the difference between the average effective diameter of the aspherical lens and the average effective diameter of the spherical lens may be 0.3 mm or more, for example, in the range of 0.3 mm to 1.6 mm. Accordingly, when at least one aspherical lens is disposed within the camera module, the weight of the camera module can be reduced and distortion in the peripheral area can be reduced. Additionally, by reducing the difference in effective diameter between the aspherical lens and the spherical lens, it is possible to prevent deterioration in assembly quality.
  • the first lens group (LG1) refracts the light incident through the object side in the optical axis direction
  • the second lens group (LG2) refracts the light emitted through the first lens group (LG1) to an image sensor ( 300) can be refracted to the periphery.
  • the optical axis gap between the first lens group LG1 and the second lens group LG2 may be 0.8 mm or more, for example, 2 mm or less.
  • the average Abbe number of the spherical lens may be smaller than the average Abbe number of the aspherical lens. Since the lens closest to the object is arranged with a high Abbe number and low refractive index, chromatic dispersion of incident light can be suppressed in an optical system with a small TTL and the angle of view can be widened compared to the focal length.
  • the sum of the refractive indices of the lenses of the lens unit 100 of the embodiment may be 10 or less, for example, in the range of 6 to 10, and the average refractive index may be in the range of 1.58 to 1.68.
  • the sum of the Abbe numbers of each of the lenses may be 220 or more, for example, in the range of 220 to 320, and the average of the Abbe numbers may be 49 or more, for example, in the range of 49 to 59.
  • the sum of the central thicknesses of all lenses may be 6 mm or less, for example, in the range of 3 mm to 6 mm or in the range of 4 mm to 6 mm.
  • the average of the central thicknesses of all lenses may be 1.5 mm or less, for example, in the range of 0.8 mm to 1.5 mm.
  • the sum of the center spacings between the lenses at the optical axis (OA) may be greater than 3.6 mm, for example in the range of 3.6 mm to 4.6 mm or in the range of 4.1 mm to 5.1 mm, and may be less than the sum of the center thicknesses of the lenses.
  • the average value of the effective diameter of each lens surface of the lens unit 100 may be 5 mm or less, for example, in the range of 2 mm to 5 mm or 3 mm to 5 mm.
  • the difference between the maximum and minimum effective diameter may be less than 4 mm. Accordingly, an optical system in which the difference in effective diameter of each lens is not large can be provided, and the assembly efficiency of the lenses assembled in the lens barrel can be improved.
  • the number of aspherical lenses in the lens unit 100 is Ma
  • the number of lenses with an effective diameter smaller than the diagonal length of the image sensor 300 is Mb
  • the number of lenses with negative power is Mc
  • Mb ⁇ Ma The condition of ⁇ Mc may be satisfied, and preferably the condition of Mb ⁇ Ma may be satisfied.
  • the number of lens surfaces having an aspherical surface is Ma1
  • the number of lens surfaces having an effective diameter smaller than the diagonal length of the image sensor 300 is Mb1
  • the number of lenses with negative power is Mc.
  • the condition Mb1 ⁇ Ma1 ⁇ Mc may be satisfied, and preferably, the condition Mb1 ⁇ Ma1 may be satisfied.
  • the lens surfaces are the object side and sensor side of each lens.
  • the number of spherical lenses in the lens unit 100 is Ga
  • the number of lenses with an effective diameter smaller than the diagonal length of the image sensor 300 is Gb
  • the number of lenses with positive power is Gc, when Gc ⁇ Ga
  • the condition of ⁇ Gc may be satisfied, and preferably the condition of Ga ⁇ Gc may be satisfied.
  • the F number of the optical system or camera module according to an embodiment of the invention may be 2.4 or less, for example, in the range of 1.4 to 2.4 or 1.8 to 2.3.
  • the maximum angle of view (diagonal) may be less than 85 degrees, for example, greater than 45 degrees but less than 85 degrees, or in the range of 50 degrees to 80 degrees.
  • the horizontal field of view (FOV_H) of the vehicle optical system in the Y-axis direction may be greater than 40 degrees and less than 60 degrees, for example, in the range of 45 degrees to 59 degrees.
  • the horizontal angle of view (FOV_H) is the angle of view based on the horizontal length of the sensor.
  • the diagonal viewing angle of the optical system 1000 is 50 degrees to 80 degrees and the optical system has at least one aspherical lens and at least three spherical lenses
  • the average of the center thickness of the spherical lens is the average of the center thickness of the aspherical lenses. It can be provided thicker. Accordingly, aspherical lenses and spherical lenses made of glass can suppress changes in optical performance due to temperature changes from low to high temperatures.
  • the optical system 1000 or camera module may include an image sensor 300.
  • the image sensor 300 can detect light and convert it into an electrical signal.
  • the image sensor 300 can detect light that sequentially passes through the lens unit 100.
  • the image sensor 300 may include an element capable of detecting incident light, such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).
  • CCD charge coupled device
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the diagonal length of the image sensor 300 may be 95% or more of the maximum effective diameter of the lenses, for example, in the range of 95% to 130%, for example, in the range of 104% to 124%.
  • the optical system 1000 or camera module may include an optical filter 500.
  • the optical filter 500 may be disposed between the second lens group LG2 and the image sensor 300.
  • the optical filter 500 may be disposed between the image sensor 300 and a lens closest to the sensor among the lenses of the lens unit 100.
  • the optical system 100 may be placed between the last lens and the image sensor 300.
  • the cover glass 400 is disposed between the optical filter 500 and the image sensor 300, protects the upper part of the image sensor 192, and can prevent the reliability of the image sensor 192 from deteriorating.
  • the cover glass 400 can be removed.
  • the optical filter 500 may include an infrared filter or an infrared cut-off filter.
  • the optical filter 500 may pass light in a set wavelength band and filter light in a different wavelength band.
  • the optical filter 500 When the optical filter 500 includes an infrared filter, radiant heat emitted from external light can be blocked from being transmitted to the image sensor 300. Additionally, the optical filter 500 can transmit visible light and reflect infrared rays.
  • the optical filter 500 may pass a wavelength of 920 nm or more, for example, a wavelength band of 920 nm to 960 nm.
  • the first lens 101 can be made of glass even though it is designed using both an aspherical lens and a spherical lens. This has the advantage that glass material is more resistant to scratches than plastic material and is not sensitive to external temperature. Since the first lens 101 has a convex shape toward the driver inside the vehicle, it can more effectively prevent foreign substances from accumulating or scratches, and improve incident efficiency. Accordingly, the reliability of the camera module for driver monitoring can be improved.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may further include a reflective member (not shown) to change the path of light.
  • the reflective member may be implemented as a prism that reflects incident light from the first lens group LG1 in the direction of the lenses.
  • the optical system 1000 includes a lens unit 100, and the lens unit 100 may include first to fifth lenses 101 to 105.
  • the first to fifth lenses 101, 102, 103, 104, and 105 may be sequentially aligned along the optical axis OA.
  • Light corresponding to object information may pass through the first to fifth lenses 101 to 105 and the optical filter 500 and be incident on the image sensor 300.
  • the first lens 101 is a lens of the first lens group LG1 and is the lens closest to the object.
  • the fifth lens 105 is the closest lens to the image sensor 300 in the second lens group LG2 or lens unit 100.
  • the second to fifth lenses 102, 103, 104, and 105 may be part of the second lens group LG2.
  • F12 is the composite focal length of the first and second lenses
  • F34 is the composite focal length of the third and fourth lenses
  • F25 is the composite focal length of the second to fifth lenses.
  • the power is the reciprocal of the focal length.
  • Condition 1 F25 > 0
  • Condition 2 F35 > 0
  • Condition 3 F12 ⁇ 0
  • Condition 4 F34 >0
  • Condition 5 F35 ⁇
  • Condition 6 F25 ⁇
  • the first lens 101 may have positive (+) or negative (-) power at the optical axis (OA).
  • the first lens 101 may have negative (-) power.
  • the first lens 101 may include a plastic material or a glass material, for example, a glass material.
  • the first lens 101 made of glass can reduce changes in the center position and radius of curvature due to temperature changes depending on the surrounding environment, and protect the incident side surface of the optical system 1000.
  • the object-side first surface S1 of the first lens 101 may be convex, and the sensor-side second surface S2 may have a concave shape.
  • the first lens 101 may have a meniscus shape convex from the optical axis toward the object.
  • the first surface S1 may have a concave shape
  • the second surface S2 may have a convex shape.
  • the first surface S1 and the second surface S2 of the first lens 101 may be aspherical on the optical axis, and the aspheric coefficient may be provided as L1S1 and L1S2 in FIG. 4.
  • the first lens 101 is provided as an aspherical lens made of glass, when the temperature changes from low to high, it is possible to prevent deterioration of optical performance by suppressing movement of the optical axis. In addition, even if the thickness of the lens is designed to be thin due to the aspherical glass material, distortion around the lens periphery can be improved. Alternatively, when the first lens 101 is a spherical lens, the power may be negative.
  • the first surface (S1) of the first lens 101 is convex and the second surface (S2) is concave relative to the optical axis, it can refract incident light in a direction close to the optical axis. Accordingly, the edge spacing between the first and second lenses 101 and 102 and the effective diameter of the second lens 102 can be reduced. Since the edge thickness of the first lens 101 is thicker than the center thickness, it may be insensitive to assembly tolerances. Insensitivity to assembly tolerances means that optical performance may not be significantly affected even if the assembly is assembled with slight differences from the design.
  • the aperture ST may be disposed around the perimeter between the first lens 101 and the second lens 102.
  • the aperture ST may be disposed around the object-side surface of the second lens 102.
  • the aperture ST may be disposed closer to the object-side surface of the second lens 102 than to the sensor-side surface of the first lens 101.
  • the aperture ST may be disposed around the sensor-side surface of the second lens 102 or around the object-side surface of the first lens 101. Since the aperture ST is disposed around the first and second lenses 101 and 102, the difference in effective diameter between the first and second lenses 101 and 102 can be reduced.
  • the first lens 101 and the second lens 102 on both sides of the aperture ST may have powers having the same sign.
  • the power difference between the first lens 101 and the second lens 102 on both sides of the aperture ST may be 10% or less of the average power of the two lenses.
  • the second lens 102 may be disposed between the first lens 101 and the third lens 103.
  • the second lens 102 may have positive (+) or negative (-) power at the optical axis (OA).
  • the second lens 102 may have negative (-) power.
  • the second lens 102 may include plastic or glass.
  • the second lens 102 may be made of glass.
  • the object-side third surface S3 of the second lens 102 may be concave, and the sensor-side fourth surface S4 may have a convex shape.
  • the second lens 102 may have a meniscus shape convex from the optical axis toward the sensor.
  • the third surface S3 may be convex and the fourth surface S4 may be concave.
  • the second lens 102 may have a concave shape on both sides.
  • the second lens 102 may be provided as a spherical lens made of glass.
  • the third surface S3 and the fourth surface S4 may be spherical. Since the second lens 102 is disposed closest to the sensor side of the aperture ST, the second lens 102 may have the smallest effective diameter among the first to fifth lenses 101-105.
  • the center spacing between the first and second lenses 101 and 102 may be greater than the sum of the center thicknesses of the first and second lenses 101 and 102.
  • the edge spacing between the first and second lenses 101 and 102 may be smaller than the sum of the center thicknesses of the first and second lenses 101 and 102.
  • the edge spacing is the optical axis distance between the end of the effective area of the sensor-side surface of the object-side lens and the end of the effective area of the object-side surface of the sensor-side lens among the two adjacent lenses.
  • the effective diameters of the first and second lenses 101 and 102 disposed on the object side and the sensor side of the aperture ST may be smaller than the effective diameters of the third to fifth lenses 103, 104 and 105.
  • the effective diameter of the first and second lenses 101 and 102 adjacent to the aperture S5 may be smaller than the effective diameter of the first lens 101
  • the effective diameter of the second lens 102 closer to the aperture ST may be smaller than the effective diameter of the first lens 101
  • the effective diameter of the first lens 101 may be smaller than the effective diameter of the third lens 103, which is closer to the aperture ST among the third to fifth lenses 103, 104, and 105.
  • the effective diameters of the two lenses adjacent to the aperture ST may be designed to be smaller than the effective diameters of the other lenses.
  • the effective diameter of the first and second lenses (101, 102) is small, the center thickness is thin, and the gap between the first and second lenses (101, 102) is reduced, so TTL can be reduced, but the process proceeds through the first and second lenses (101, 102). Distortion and aberration of light may occur.
  • the first lens 101 may be provided as an aspherical lens.
  • distortion and aberration that occur to reduce TTL are corrected by adjusting the refractive index, thickness, Abbe number, and radius of curvature of the third to fifth lenses 103, 104, and 105, and the distance between adjacent lenses.
  • the power, spacing, and thickness of the third and fourth lenses 103 and 104 will be described later. If the aperture (ST) is placed on the object side of the first lens 101, the TTL can be further reduced, but in this structure, aberration and distortion of the optical system occur more severely, and aberration and distortion are caused by other lenses. Correction may be difficult, TTL may increase, and the size of the camera module may also increase.
  • the third lens 103 may have positive (+) or negative (-) power at the optical axis (OA).
  • the third lens 103 may have positive (+) power.
  • the third lens 103 may include plastic or glass.
  • the third lens 103 may be made of glass.
  • the power of the third lens 103 is set to be more than twice the absolute value of the power of the first, second, and fifth lenses 101, 102, and 105, so that distortion and aberration can be corrected.
  • the object-side fifth surface S5 of the third lens 103 may be convex
  • the sensor-side sixth surface S6 may have a convex shape.
  • the third lens 103 may have a shape in which both sides are convex at the optical axis.
  • the third lens 103 may have a meniscus shape that is convex toward the sensor, or may have a shape that is concave on both sides of the optical axis.
  • the third lens 103 may be a spherical lens made of glass.
  • the central thickness of the third lens 103 may be two or more times or three times the central thickness of the first and second lenses 101 and 102. Since the third lens 103 has a convex shape on both sides, the center thickness may be greater than the edge thickness.
  • the effective diameter of the third lens 103 may be larger than the effective diameter of the first and second lenses 101 and 102. Since the object-side surface of the third lens 103 on the optical axis is convex and the sensor-side surface of the second lens 102 is convex, the center distance between the second and third lenses 102 and 103 is It may be the smallest of the center spacings of the lenses.
  • the fourth lens 104 may have positive (+) or negative (-) power at the optical axis (OA).
  • the fourth lens 104 may have positive (+) power.
  • the fourth lens 104 may include plastic or glass.
  • the fourth lens 104 may include a glass material.
  • the power of the fourth lens 104 is set to be more than twice the absolute value of the power of the first, second, and fifth lenses 101, 102, and 105, so that distortion and aberration can be corrected.
  • the object-side seventh surface S7 of the fourth lens 104 may be convex
  • the sensor-side eighth surface S8 may have a convex shape.
  • the fourth lens 104 may have a convex shape on both sides of the optical axis.
  • the fourth lens 104 may have a meniscus shape that is convex toward the sensor or a shape that is concave on both sides.
  • the fourth lens 104 may be provided as a spherical lens made of glass. At least one of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 of the fourth lens 104 may be provided without a critical point.
  • the fourth lens 104 is the n-1th lens and may have the largest effective diameter among the lenses.
  • the central thickness of the fourth lens 104 may be two or more times or three times the central thickness of the first and second lenses 101 and 102.
  • the central thickness of the third and fourth lenses 103 and 104 may be two or more times or three times the minimum central thickness of the lenses.
  • the center between the third and fourth lenses 103 and 104 The gap may be greater than the sum of the center thicknesses of the first and second lenses 101 and 102. Additionally, the edge spacing between the third and fourth lenses 103 and 104 may be larger than the center spacing between the third and fourth lenses 103 and 104. This is because the sensor-side surface of the third lens 103 has a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the object-side surface and is provided in a convex curved shape, so that the third lens 103 has a fourth lens 104 with the maximum effective diameter.
  • the fourth lens 104 can refract light to the periphery of the area. Since the fourth lens 104 has a convex shape on both sides, the center thickness may be greater than the edge thickness.
  • the difference between the absolute value of the radius of curvature of the object-side surface of the fourth lens 104 and the radius of curvature of the sensor-side surface is the absolute difference between the radius of curvature of the object-side surface of the third lens 103 and the radius of curvature of the sensor-side surface. It may be smaller than the difference in values.
  • the absolute difference between the radius of curvature of the object-side surface of the fourth lens 104 and the radius of curvature of the sensor-side surface may be the smallest among the lenses.
  • each of the third and fourth lenses (103, 104), which are continuously arranged along the optical axis, is arranged to be more than twice the absolute value of the power of the first, second, and fifth lenses (101, 102, and 105), so that the first and second lenses ( 101,102), distortions and aberrations that occur can be corrected.
  • the third lens 103 adjacent to the first and second lenses 101 and 102 may have the highest power.
  • the center spacing between the second and third lenses (102 and 103) is reduced, and the center thickness of the third and fourth lenses (103 and 104) is different. It can be provided thicker than the lenses, and the center spacing between the third and fourth lenses (103 and 104) can be set to be larger than the center spacing between the first and second lenses (101 and 102).
  • These third and fourth lenses (103, 104) can correct the light passing through the first and second lenses (101, 102) in a direction that eliminates distortion and aberration, and then refract it to the entire area of the fifth lens (105). .
  • the fifth lens 105 may have positive (+) or negative (-) power at the optical axis (OA).
  • the fifth lens 104 may have negative (-) power.
  • the fifth lens 105 may include plastic or glass.
  • the fifth lens 105 may include a glass material.
  • the object-side ninth surface S9 of the fifth lens 105 may be concave, and the sensor-side tenth surface S10 may have a convex shape.
  • the fifth lens 105 may have a convex shape from the optical axis toward the sensor.
  • the fifth lens 105 may have a meniscus shape that is convex from the optical axis toward the object or a shape that is concave on both sides.
  • the fifth lens 105 may be provided as a spherical lens made of glass. At least one of the ninth surface S9 and the tenth surface S10 of the fifth lens 105 may be provided without a critical point.
  • the fifth lens 105 is the nth lens and may have the second largest effective diameter among the lenses.
  • the central thickness of the fifth lens 105 may be 1/2 or less or 1/3 times the central thickness of the third and fourth lenses 103 and 104.
  • the central thickness of the fifth lens 105 may have a difference of less than 10% from the central thickness of the first and second lenses 101 and 102.
  • the edge thickness of the fifth lens 105 is thicker than the center thickness, so that light can be refracted to the entire area of the image sensor 300 through the peripheral portion.
  • the center between the fourth and fifth lenses 104 and 105 The spacing may be the largest of the center spacings between the lenses. Additionally, the edge spacing between the fourth and fifth lenses 104 and 105 may be smaller than the center spacing.
  • the fifth lens 105 may be a spherical lens closest to the image sensor 300. By arranging a spherical lens as the lens closest to the image sensor 300, assembly efficiency can be improved compared to an aspherical lens.
  • the object-side surface of the fifth lens 105 has a curved shape with edges adjacent to the ends of the effective area of the fourth lens 104 and a concave center, so that the light refracted through the fourth lens 104 You can join this company. Accordingly, the center distance between the fifth lens 105 and the fourth lens 104 can be secured to the maximum, and an increase in the effective diameter of the fifth lens 105 can be suppressed. Additionally, since the sensor-side surface of the fifth lens 105 is provided in a convex curved shape, light can be refracted to the entire area of the image sensor 300 even if it does not have an aspherical surface. As another example, the fifth lens 105 may be a glass lens having an aspherical surface.
  • At least one of the ninth surface S9 and the tenth surface S10 of the fifth lens 105 may be provided without a critical point.
  • the critical point is the point at which the trend of the Sag value changes. In other words, it is the point where the Sag value increases and then decreases, or the point where the Sag value decreases and then increases.
  • the Sag value is the optical axis distance between the lens surface and a straight line perpendicular to the center of each lens surface.
  • the Sag value has a positive value at a position located on the sensor side rather than the center of each lens surface, and is greater than the center of each lens surface. Positions located on the object side have negative values.
  • the maximum value of Sag51 may be greater than the maximum value of Sag41, Sag42, and Sag52.
  • Sag51 is the optical axis distance between the object-side surface of the fifth lens 105 in a straight line perpendicular to the center of the object-side surface of the fifth lens 105
  • Sag41 is the object-side surface of the fourth lens 104.
  • Sag42 is the optical axis distance between the object side surface in a straight line perpendicular to the center of It is the optical axis distance between the center of the sensor-side surface of the fifth lens 105 and the sensor-side surface of the fifth lens 105 in a straight line perpendicular to the sensor-side surface.
  • the Sag values of the object-side seventh surface S7 and the sensor-side eighth surface S8 of the fourth lens 104 have different signs and may have a difference of less than 0.2 mm, for example, 0.1 mm from the optical axis. , 0.2mm, 1mm, 2mm, 3mm, the Sag value of the 7th and 8th sides (S7, S8) at the end or edge, etc. may be less than 0.2mm. Additionally, the fourth lens 104 may have a difference of less than 0.2 mm in absolute values of Sag values between the seventh and eighth surfaces S8 at a distance D1 of half the effective radius from the optical axis. The absolute values of the Sag values of the seventh and eighth surfaces S8 may gradually increase from the optical axis toward the edge, and may have the same value at the same distance relative to the optical axis.
  • BFL Back focal length
  • CT4 is the center thickness or optical axis thickness of the fourth lens 104
  • ET4 is the edge thickness of the fourth lens 104
  • CT5 is the center thickness or optical axis thickness of the fifth lens 105
  • ET5 is the edge thickness of the fifth lens 105.
  • the edge thickness is the distance in the optical axis direction between the object side and the sensor side at the end of the effective area of each lens.
  • CG4 is the optical axis distance (ie, center spacing) from the center of the sensor-side surface of the fourth lens 104 to the center of the object-side surface of the fifth lens 105. That is, CG4 is the distance from the center of the eighth surface (S8) to the center of the ninth surface (S9). EG4 is the distance (i.e., edge spacing) in the optical axis direction from the edge of the sensor-side surface of the fourth lens 104 to the edge of the object-side surface of the fifth lens 105.
  • At least one lens having an aspherical surface has an effective diameter smaller than the average effective diameter of the spherical lenses and is placed closest to the object, so that light can be guided to the entire area of the image sensor through the optical system with a small number of lenses.
  • a first lens 101 is disposed on the object side of the aperture ST, and a second lens 102, a third lens 103, and a fourth and fifth lens 104 and 105 are disposed on the sensor side of the aperture ST. can be placed.
  • the effective diameters of the first to fifth lenses 105 are defined as CA1, CA2, CA3, CA4, and CA5
  • the object side surfaces of the first to fifth lenses 105 are defined as CA1, CA2, CA3, CA4, and CA5.
  • the effective diameter of the sensor side can be defined as CA11, CA12, CA21, CA22, CA31, CA32, CA41, CA42, CA51 and CA52.
  • the second lens 102 disposed on the sensor side of the aperture ST has negative power (F2 ⁇ 0)
  • the second lens 102 can refract incident light.
  • the third lens 103 has a convex shape on both sides, it can refract light in the edge direction of the fourth lens. Accordingly, the second and third lenses 102 and 103 can prevent a decrease in the yield by weight of the optical system and improve production efficiency.
  • the composite focal length of the second to fifth lenses 102-105 disposed on the sensor side of the aperture ST may have a positive value, and the TTL may be reduced within the angle of view range.
  • the gap between the first lens 101 and the second lens 102 may gradually decrease from the center to the edge.
  • the gap between the second lens 102 and the third lens 103 may gradually increase from the center to the edge. This gap may gradually increase from the optical axis toward the edge due to the convex shape of the sensor-side surface of the second lens 102 and the convex shape of the object-side surface of the third lens 103.
  • FIG. 3 is an example of lens data of the optical system of the embodiment of FIG. 1.
  • the radius of curvature of each lens on the optical axis may be 30 mm or less, for example, in the range of 1 mm to 30 mm or 1 mm to 20 mm. . Additionally, the difference in radius of curvature between two adjacent lens surfaces may be less than 30 mm, for example, in the range of 0.1 mm to 25 mm or in the range of 0.1 mm to 15 mm. Accordingly, light can be guided without increasing the difference in the radius of curvature of the optical system 1000 having six or less lenses.
  • the difference in curvature radii between the first and second sides is 5 mm or less
  • the difference in curvature radii between the second and third sides is 3 mm or less
  • the difference in curvature radii between the first and second sides is less than 3 mm.
  • the difference in the curvature radii of the 4th and 5th sides is 5 mm or less
  • the difference in the curvature radii of the 4th and 5th sides (S4, S5) is 15 mm or less
  • the difference in the curvature radii of the 5th and 6th sides is 15 mm or less.
  • the difference in curvature radii between the 6th and 7th sides is 15 mm or less
  • the difference in curvature radii between the 7th and 8th sides is 1 mm or less
  • the difference in curvature radii between the 7th and 9th sides is 1 mm or less.
  • the difference in radius of curvature may be 15 mm or less
  • the difference in radius of curvature between the 9th and 10th surfaces may be 15 mm or less.
  • the radius of curvature of the glass lens may be 5% or more of the effective radius, for example, in the range of 5% to 95%.
  • the radius of curvature of the fifth surface S5 of the third lens 103 may be the largest among the lenses.
  • One of the radii of curvature of the second surface S2 of the first lens 101 or the third surface S3 of the second lens 102 may be the minimum among the lenses.
  • the maximum radius of curvature may be less than 30 mm, for example, 25 mm or less, and may be 15 times or less, for example, 5 to 15 times the range of the minimum radius of curvature.
  • the radius of curvature of the first lens 101 which is an aspherical lens, may be smaller than the radius of curvature of at least one or all of the second to fifth lenses 102-105, which are made of a spherical material.
  • the radius of curvature is the average of the absolute values of the radii of curvature of the object-side surface and the sensor-side surface of each lens.
  • the radius of curvature of the first lens 101 disposed on the object side of the aperture ST in the optical axis is the curvature of the second lens 102 disposed on the sensor side of the aperture ST. It can be smaller than the radius.
  • the radius of curvature of the fourth lens 104 at the optical axis may be greater than the radius of curvature of the third lens 103.
  • the difference in the radius of curvature between the object-side surface and the sensor-side surface of the third lens 103 is greater than the difference in the radius of curvature between the object-side surface and the sensor-side surface of the fourth lens 104.
  • the difference in the radius of curvature between the object-side surface and the sensor-side surface of the lens 105 may be the largest among the differences in the curvature radii between the object-side surface and the sensor-side surface of each lens.
  • the first lens 101 is designed as an aspherical surface made of glass, thermal compensation can be satisfied and optical performance can be improved, but assembly may not be easier than a spherical lens, and the aspherical first lens 101 ) may affect the optical characteristics of lenses disposed on the sensor side rather than the first lens 101. If the first lens is a spherical lens, even if the first lens is affected by the optical characteristics, the radius of curvature of the first lens may not be significantly changed due to the spherical characteristics.
  • the radius of curvature of the first lens 101 having an aspherical surface is designed to be less than 10 m and the effective diameter is small, so that assembly can be facilitated, and even if it is assembled with a slight tilt from the optical axis, the effect on the lenses on the sensor side can be minimal.
  • the third to fifth lenses (103-105) are provided with a spherical surface, the difference in the radius of curvature between the object side surface and the sensor side surface may not be large, assembly efficiency can be improved due to a large effective diameter, and optical characteristics can be improved. can reduce the impact.
  • the radii of curvature of the first and second surfaces (S1 and S2) of the first lens 101 are defined as L1R1 and L1R2, and the radii of curvature of the 9th and 10th surfaces (S9 and S10) of the fifth lens 105 are defined as L1R1 and L1R2.
  • the radii of curvature of each lens surface of the second, third and fourth lenses 102, 1031 and 104 can be defined as L2R1, L2R2, L3R1, L3R2, L4R1 and L4R2.
  • the ratio of the radius of curvature between the object side and the sensor side of each lens is as follows.
  • Condition 1 1 ⁇ L1R1/L1R2 ⁇ 3
  • Condition 2 0 ⁇ L2R1/L2R2 ⁇ 1
  • Condition 4 0.5 ⁇
  • Condition 5 0 ⁇
  • condition 5 is
  • the absolute value of L4R1 and L4R2 may be equal to each other or may have a difference of less than the tolerance of the radius of curvature.
  • the tolerance of the radius of curvature may be ⁇ 0.05mm.
  • the difference in curvature radius between the object-side seventh surface S7 and the sensor-side eighth surface S8 of the fourth lens 104 is greater than 0.2 mm, it is difficult to distinguish between the two lens surfaces S7 and S8. Conversely, assembly problems may occur.
  • the difference in radius of curvature between the adjacent aspherical lens surface and the spherical lens surface can satisfy the following conditions.
  • the difference in the radius of curvature between the spherical lens surface and the aspherical lens surface is set to 1 mm or less, for example, in the range of 0.1 mm to 1 mm, so that chromatic aberration between the lens surfaces can be corrected.
  • the first to fifth lenses 101-105 are defined as CT1-CT5.
  • the sum of the center thicknesses of the fifth lenses 101-105 may be defined as ⁇ CT, and the sum of the edge thicknesses of the first to fifth lenses 101-105 may be defined as ⁇ ET.
  • CT4 of the fourth lens 104 may be greater than the central thickness (CT1, CT2, CT5) of the first, second, and fifth lenses (101, 102, and 105), preferably, Among the lenses, it can have a maximum thickness.
  • the central thickness (CT4) of the fourth lens 104 is the maximum and the radius of curvature of the sensor-side surface is the largest among the curvature radii of the sensor-side surfaces of each lens, the incident light is transmitted to the end of the effective area of the last lens. It can be refracted. That is, in order to adjust the optical path due to the TTL of 20 mm or less and the effective diameter and lens shape of the fourth lens 104, the fifth lens 105 may have a meniscus shape convex toward the sensor.
  • the ratio of the center thickness and edge thickness of each lens may satisfy the following conditions.
  • Condition 1 0 ⁇ CT1/ET1 ⁇ 1
  • Condition 2 0 ⁇ CT2/ET2 ⁇ 1
  • Condition 3 0.5 ⁇ CT3/ET3 ⁇ 1.5
  • Condition 4 0.1 ⁇ CT4/ET4 ⁇ 1.1
  • Condition 7 CT1/ ⁇ CT ⁇ 0.3
  • Condition 8 0.15 ⁇ CT4/ ⁇ CT ⁇ 0.7
  • the difference between the center thickness and edge thickness of each lens can be set to more than 0.01mm and less than 2mm.
  • the ratio of the center thickness to the edge thickness is designed to be the largest, thereby preventing deterioration of assembly due to the aspherical lens.
  • the center thickness of the third and fourth lenses (103, 104) is set thick, and the curvature radii of the object side surface and the sensor side surface are set to be large. You can set it.
  • the difference between the center thickness and the edge thickness of the fourth lens 104 is set to the range of condition 4, the difference in curvature radius between the object side surface and the sensor side surface can not be designed to be large, and the assembly of the fourth lens 104 Sex can be improved.
  • the difference between the maximum center thickness and the minimum center thickness in the lenses may be 2 mm or less, for example, in the range of 0.5 mm to 2 mm or 1 mm to 1.5 mm.
  • the center thickness of the last spherical lens is provided thin, optical performance may not deteriorate, and the camera module can be provided with a slim thickness.
  • the difference between the center thickness and edge thickness of each lens is not large, even if at least one lens is tilted, the impact on optical characteristics can be reduced. Additionally, glass lenses can reduce the influence on thermal characteristics between the center and edge of each lens.
  • the maximum center thickness may be greater than the sum of the center thicknesses of two different lenses.
  • the conditions: (CT1+CT2) ⁇ CT4, (CT1 + CT5) ⁇ CT4, and (CT2 + CT5) ⁇ CT4 may be satisfied.
  • the central thickness of the third lens 103 may be greater than the sum of the central thicknesses of two different lenses.
  • the conditions: (CT1+CT2) ⁇ CT3, (CT1 + CT5) ⁇ CT3, and (CT2 + CT5) ⁇ CT3 may be satisfied.
  • the center spacing between the first to fifth lenses 101-105 can be defined as CG1-CG4, and the sum of the center spacings between the first to fifth lenses 101-105 can be defined as ⁇ CG. there is.
  • the center spacing between two adjacent lenses is CG2, CG3, and CG4, which is the center spacing between spherical lenses.
  • the center spacing between the first and second lenses 101 and 102 is CG1, which is the center spacing between the spherical lens and the aspherical lens.
  • the center distance CG4 between the fourth and fifth lenses 104 and 105 is the maximum within the lens unit 100 and may be larger than the center distance between the aspherical and spherical lenses.
  • the center thickness of each lens and the center distance between adjacent lenses may satisfy the following conditions.
  • Condition 1 0 ⁇ CT1/CG1 ⁇ 1
  • Condition 2 1.5 ⁇ CT2 / CG2 ⁇ 4
  • Condition 3 1 ⁇ CT3/CG3 ⁇ 2
  • Condition 4 0.5 ⁇ CT4/CG4 ⁇ 1.5
  • Condition 5 0 ⁇ CT5/CG4 ⁇ 1
  • Condition 6 (CT1/CG1) ⁇ (CT4/CG4) ⁇ (CT3/CG3)
  • Condition 6 0 ⁇ CG3/ ⁇ CG ⁇ 0.5
  • Condition 7 0.5 ⁇ CT_Max/CG_Max ⁇ 1.5
  • the maximum center thickness between lenses is more than twice the maximum center spacing, for example, in the range of 2.1 to 4.5 times, providing a camera module with an aspherical lens applied in the optical system without increasing the center thickness compared to the center spacing of each lens. can do.
  • Condition 3 since the spherical third and fourth lenses 103 and 104 are provided in a shape where both sides are convex, the center distance between the third and fourth lenses 104 and 105 can be reduced.
  • the ith center spacing between the two adjacent lenses is defined as CGi and the center thickness of the ith lens disposed on the object side than the CGi is defined as CTi
  • CTi the center thickness of the ith lens disposed on the object side than the CGi
  • the ratio of CTi/CGi may be maximum when i is 2 and minimum when i is 1.
  • the condition in which the value of CTi/CGi is maximum when i is 2 can be implemented by different meniscus shapes of spherical lenses and aspherical lenses.
  • the optical axis distance from the center of the object-side surface of the first lens 101 to the surface of the image sensor 300 is TTL, the following conditions can be satisfied.
  • Condition 1 may satisfy 0.05 ⁇ CT1/TTL ⁇ 0.15. Since the first lens 101 is an aspherical lens made of glass, an optical system that can satisfy thermal compensation according to temperature changes can be designed by having a thick first lens 101 that satisfies condition 1. In other words, condition 1 may be a characteristic that appears when the first lens 101 is designed as aspherical glass.
  • Condition 2 0 ⁇ CT2/TTL ⁇ 0.15
  • Condition 3 0.15 ⁇ CT3/TTL ⁇ 0.5
  • Condition 4 0.1 ⁇ CT4/TTL ⁇ 0.3
  • Condition 5 0 ⁇ CT5/TTL ⁇ 0.15
  • the CT1/TTL ratio of conditions 3 and 4 may be greater than the values of conditions 1, 2, and 5.
  • the refractive index of the third lens 103 is the highest among the lenses, and preferably, the refractive index of the third and fourth lenses 103 and 104 may be 1.7 or more.
  • the difference in refractive index between the third and fourth lenses 103 and 104 is 0.20 or less.
  • the refractive index of the third and fourth lenses 103 and 104 may be greater than the average refractive index of the first to fifth lenses 101-105.
  • the refractive index of the first, second, and fifth lenses 101, 102, and 105 may be less than 1.6.
  • Color dispersion can be adjusted by setting the refractive index of the first to fifth lenses 101-105. Since the center thickness and edge thickness of the third and fourth lenses (103 and 104) are thicker than those of other lenses, the radius of curvature of the object side surface and the sensor side surface of the third and fourth lenses (103 and 104) is prevented from increasing. can do. Color dispersion may be increased due to the high refractive index of the third and fourth lenses 103 and 104 and the edge thickness being thinner than the center thickness.
  • the first lens 101 has an object-side surface that protrudes toward the driver, so the amount of incident light can be increased.
  • the Abbe number of at least one or all of the first, second, and fifth lenses 101, 102, and 105 is the maximum among the lenses and may be 55 or more.
  • the Abbe number of the third lens 103 is the smallest among the lenses.
  • the difference between the maximum Abbe number and the minimum Abbe number may be 20 or more.
  • the focal lengths (F3, F4) of the third and fourth lenses (103, 104) have positive power, and the focal lengths (F1, F2, F5) of the first, second, and fifth lenses (101, 102, 105) have negative power. You can have it. Since the lens repeats contraction and expansion as the temperature changes from low to high, the amount of contraction and expansion caused by glass lenses can be reduced. If the focal length is expressed as an absolute value, the focal length of the second lens 102 is the largest among lenses and may be 10 mm or more. The focal length of the third lens 103 is the smallest among the lenses. The difference between the maximum and minimum focus distances may be 5 mm or more. Due to the above-mentioned focal distance, it is possible to have improved MTF characteristics, aberration control characteristics, resolution characteristics, etc. in the field of view range set in the optical system, and can have good optical performance in the periphery of the field of view.
  • the lens surface of the first lens 101 among the lenses of the lens unit 100 may include an aspherical surface with a 30th order aspheric coefficient.
  • the first lens 101 may include a lens surface having a 30th order aspherical coefficient.
  • an aspheric surface with a 30th order aspheric coefficient (a value other than “0”) can particularly significantly change the aspherical shape of the peripheral area, so the optical performance of the peripheral area of the field of view (FOV) can be well corrected.
  • the thickness (T1-T5) of the first to fifth lenses (101, 102, 103, 104, 105) and the gap (G1-G4) between two adjacent lenses can be set, and the thickness of each lens in the Y-axis direction orthogonal to the optical axis can be set.
  • (T1-T5) it can be expressed at intervals of 0.1 mm or more, and for the gap between each lens (G1-G4), it can be expressed at intervals of 0.1 mm or more.
  • the deviation of MTF from low or high temperature based on room temperature may be less than 10%, that is, 7% or less.
  • the x-axis represents the defocusing position
  • the y-axis represents MTF
  • the graphs are measured in 0.309mm increments from 0.000mm to 3.092mm from F1 to F11.
  • Figures 10 to 12 are graphs showing aberration characteristics at room temperature, low temperature, and high temperature in the optical system of Figure 1.
  • 10 to 12 are graphs measuring spherical aberration, astigmatic field curves, and distortion from left to right. 10 to 12, the X-axis may represent focal length (mm) and distortion (%), and the Y-axis may represent the height of the image. Additionally, the graph for spherical aberration is a graph for light in the approximately 920 nm, approximately 940 nm, and approximately 960 nm wavelength bands, and the graph for astigmatism and distortion aberration is a graph for light in the approximately 940 nm wavelength band. In the aberration diagrams of FIGS.
  • the optical system 1000 according to the embodiment has an aberration correction function in most areas. You can see that the measured values are adjacent to the Y axis. That is, the optical system 1000 according to the embodiment has improved resolution and can have good optical performance not only in the center but also in the periphery of the field of view (FOV).
  • the low temperature is -20 degrees or lower, for example, in the range of -20 to -40 degrees
  • the room temperature is in the range of 22 degrees ⁇ 5 degrees or 18 to 27 degrees
  • the high temperature is 85 degrees or higher, for example, in the range of 85 to 105 degrees. It can be. Accordingly, it can be seen that the decrease in luminance ratio (modulation) from the low temperature to the high temperature in FIGS. 10 to 12 is less than 10%, for example, 5% or less, or is almost unchanged.
  • Table 1 compares changes in optical properties such as EFL, BFL, F number, TTL, and FOV in the diagonal direction at room temperature, low temperature, and high temperature in the optical system according to the first embodiment, and shows the optical properties at low temperature based on room temperature. It can be seen that the rate of change is 5% or less, for example, 3% or less, and the change rate of optical properties at low temperatures based on room temperature is 5% or less, for example, 3% or less.
  • the change in optical properties according to the temperature change from low to high temperature for example, the rate of change in effective focal length (EFL), TTL, BFL, F number (F#), and diagonal angle of view (FOV) is 10. It can be seen that it is % or less, that is, 5% or less, for example, in the range of 0 to 5%. Even if at least one or two aspherical lenses are used, temperature compensation for the aspherical lenses is designed to prevent deterioration in the reliability of optical characteristics. In addition, it can be seen that the effective focal length, TTL, BFL, F number (F#), diagonal angle of view (FOV), etc. are almost unchanged even if the temperature changes from room temperature to low or high temperature.
  • the optical system of the embodiment disclosed above can effectively control aberration characteristics such as chromatic aberration and distortion aberration, and can have good optical performance not only in the center but also in the periphery of the field of view (FOV).
  • the optical system 1000 according to the embodiment disclosed above may satisfy at least one or two of the equations described below. Accordingly, the optical system 1000 according to the embodiment may have improved optical characteristics. For example, when the optical system 1000 satisfies at least one mathematical equation, the optical system 1000 can effectively control aberration characteristics such as chromatic aberration and distortion aberration, not only in the center but also in the periphery of the field of view (FOV). It can have good optical performance. Additionally, the optical system 1000 may have improved resolution.
  • the meaning of the thickness of the lens at the optical axis (OA) and the distance between the adjacent lenses at the optical axis (OA) described in the equations may refer to the embodiment disclosed above.
  • CT1 refers to the central thickness of the first lens 101
  • CT2 refers to the central thickness of the second lens 102.
  • Equation 1 sets the center thickness difference between the first and second lenses to be small, so that the optical path of the optical system can be easily adjusted.
  • 0.8 ⁇ CT1/CT2 ⁇ 1.2 may be satisfied.
  • CT5 is the central thickness of the fifth lens 105
  • CA5 is the effective diameter of the fifth lens 105
  • CT3 is the central thickness of the third lens 103
  • CA3 is the effective diameter of the third lens.
  • the effective diameter is the average of the effective diameters of the object side and sensor side of each lens.
  • the condition CA5 ⁇ CA3 can be satisfied.
  • Po1 represents the power of the first lens 101, and can be set to have an effective focal length (F) similar to TTL in the optical system for the performance of the optical system. Accordingly, TTL > F can be satisfied, and for example, the condition of 1 ⁇ TTL/F ⁇ 4 can be satisfied.
  • Po3 represents the power of the third lens 103, and can be set to more than twice the power of the first lens 101 for the performance of the optical system. Accordingly, the central thickness of the third lens 103 is increased and the radius of curvature is reduced, thereby lowering the sensitivity of light passing through the third lens 103.
  • ⁇ Po3 can be satisfied.
  • Po4 represents the power of the fourth lens 104, and can be set to more than twice the power of the first lens 101 for the performance of the optical system. Accordingly, the central thickness of the fourth lens 104 is increased and the radius of curvature is reduced, thereby lowering the sensitivity of light passing through the fourth lens 104.
  • ⁇ Po4 can be satisfied.
  • Nd3 is the refractive index at the d-line of the third lens 103.
  • Equation 5 sets the refractive index of the third lens high, so that factors affecting the reduction of third-order aberration (Seidel aberration) of the optical system can be adjusted, and aberrations that may occur as the TTL becomes somewhat longer can be reduced.
  • Equation 5 may preferably satisfy 1.8 ⁇ Nd3 ⁇ 2.1. If designed lower than the lower limit of Equation 4, performance can be achieved by reducing aberration, and the power of the third lens 103 may be weakened and light cannot be collected efficiently, which may deteriorate the performance of the optical system. If it is designed to be higher than the upper limit of Equation 4 above, there is a disadvantage in that it becomes difficult to obtain materials.
  • the radius of curvature of the third lens must be increased to increase the power of the third lens. In this case, lens manufacturing becomes more difficult and the lens defect rate also increases. may increase and yield may decrease.
  • Nd4 is the refractive index at the d-line of the fourth lens 104. Equation 5 can set the refractive index of the fourth lens to be high. Equation 5-1 preferably satisfies 1.8 ⁇ Nd4 ⁇ 2.1.
  • Equation 5-2 Aver(Nd1:Nd7) is the average of the refractive index values in the d-line of the first to fifth lenses.
  • the optical system 1000 according to the embodiment satisfies Equation 5-2, the optical system can set the resolution and suppress the influence on TTL.
  • FOV_H represents the horizontal angle of view
  • the horizontal angle of view can be set in an optical system of 6 or less elements including at least one aspherical lens and at least two spherical lenses.
  • Equation 6 preferably satisfies 45 ⁇ FOV_H ⁇ 58 or satisfies the range of 55 degrees ⁇ 3 degrees. If Equation 6 is satisfied, when the temperature changes from room temperature to high temperature, the rate of change of the effective focal distance and the change rate of the angle of view can be set to 5% or less, for example, 0 to 5%.
  • deterioration of optical characteristics can be prevented through temperature compensation of the glass lens.
  • L1R1 represents the radius of curvature of the first surface S1 of the first lens 101 and can be set to be greater than 0. If Equation 7 is satisfied, the shape of the optical system can be limited.
  • the object-side surface of the first lens 101 has a convex shape from the optical axis toward the driver, and can increase the amount of incident light. Additionally, since the condition L1R1*L1R2 > 0 is satisfied, the incident light can be refracted in a direction closer to the optical axis. Accordingly, the embodiment may provide that the effective diameter of the second lens is smaller than the effective diameter of the first lens.
  • L2R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the second lens 102
  • L3R2 is the radius of curvature of the sensor-side surface of the third lens 103
  • L4R2 is the radius of curvature of the sensor-side surface of the fourth lens. Since the first lens has a meniscus shape convex toward the object, and the third and fourth lenses have a convex shape on both sides, the incident light is transmitted from the second lens 102, which has the smallest effective diameter, to the fourth lens, which has the largest diameter. It can be refracted into the effective area.
  • the effective diameter of the lenses can be designed to gradually increase from the aperture position toward the sensor, and the number of lenses can be reduced. Also, the condition L1R1 > L1R2 and
  • the radius of curvature of the third and fourth lenses is set to be larger than that of other lenses, but is set to 20 mm or less, thereby reducing the influence of optical characteristics on incident light.
  • Max_Sag52 to Sensor may be the maximum Sag value of the sensor side of the fifth lens 105, that is, the distance in the optical axis direction from the low point to the image sensor 300. If the optical system satisfies Equation 8, the TTL can be reduced and conditions for manufacturing the camera module can be set. Additionally, Max_Sag52 to Sensor can set a space where the optical filter 500 and cover glass 400 located between the image sensor 300 and the fifth lens 105 can be placed.
  • the range of Equation 8 is smaller than the lower limit, space limitations for placing circuit structures such as optical filters or image sensors may increase, making the process of assembling the structures into the optical system difficult. If the range of Equation 8 is larger than the upper limit, the process of assembling circuit structures such as filters and image sensors into the optical system is easy, but the TTL becomes longer, making miniaturization of the optical system difficult. If there is no point between the optical axis and the edge of the sensor side of the last lens that protrudes further in the direction of the image sensor than the center of the sensor side, Max_Sag52 is 0, and the value of Equation 8 is BFL (Back focal length) and It can be the same.
  • Equation 9 preferably satisfies 0.85 ⁇ CT1 / CT5 ⁇ 1.25, or CT1 and CT5 may be equal. Equation 9 sets the central thickness of the first lens on the object side of the optical system and the fifth lens having a spherical surface, and can limit the difference in central thickness between them. Accordingly, chromatic aberration of the optical system can be improved, good optical performance can be achieved at a set angle of view, and TTL (total track length) can be controlled.
  • Equation 9-1 the center thickness (CT1) of the first lens 101 and the effective diameter (CA11) of the object side surface (S1) of the first lens 101 can be set. If these are satisfied, the glass material Deterioration of the strength and optical properties of the lens can be prevented. If it is lower than the range of Equation 9-1, the lens may be damaged or injection molding is difficult, and if it is larger than the above range, the TTL may increase and the weight of the optical system may become heavy. Preferably, 0 ⁇ CT1/CA11 ⁇ 0.3 may be satisfied.
  • CT1, CT2, CT4, and CT5 refer to the central thickness of the first, second, third, and fifth lenses. If the optical system satisfies Equation 10, the ratio of the center thickness of the thickest fourth lens and the center thickness of the thinner lenses can be set, the aberration characteristics can be improved, and the influence on shrinkage of the optical system can be set. Equation 10 may preferably satisfy 1 ⁇ CT4 / (CT1 + CT2 + CT5) ⁇ 1.5.
  • the central thickness of the third lens 103 can be set to be larger than the sum of the central thicknesses of the first and fifth lenses, so that the biconvex third lens can guide light to the entire area of the fourth lens. there is.
  • CT34 is the sum of the center thicknesses of the 3rd and 4th lenses.
  • the sum of the center thicknesses of the third and fourth lenses is arranged to exceed the center thickness of the fifth lens 105 by four times, so that the sensitivity of light passing through the third and fourth lenses (103, 104) can be lowered and the assembly quality of the third and fourth lenses 103 and 104 can be improved.
  • 6 ⁇ CT34 / CT5 ⁇ 8 can be satisfied.
  • CA11 refers to the effective diameter of the first surface (S1) of the first lens 101
  • CA21 refers to the effective diameter of the third surface (S3) of the second lens 102.
  • the optical system 1000 can control incident light and set factors affecting aberration.
  • 1 ⁇ CA11 / CA31 ⁇ 1.6 can be satisfied. Since the first and second lenses satisfy Equation 13, the difference in effective diameter between the first and second lenses is not large, which can reduce the effect of assembling and optical effects due to temperature changes.
  • CA52 refers to the effective diameter of the tenth surface (S10) of the fifth lens 105
  • CA21 refers to the effective diameter of the third surface (S3) of the second lens 102.
  • the optical system 1000 can control the incident light path and set factors for performance change according to CRA and temperature.
  • Equation 14 may satisfy 1.8 ⁇ CA52 / CA21 ⁇ 2.5. Equation 14 can set the effective diameter of the object side of the first lens of the second lens group and the sensor side of the last lens.
  • CA12 refers to the effective diameter of the second surface (S2) of the first lens 101
  • CA21 refers to the effective diameter of the third surface (S3) of the second lens 102.
  • Equation 15 may preferably satisfy 0.8 ⁇ CA12 / CA21 ⁇ 1.5. Since the first and second lenses satisfy Equation 15, the size for assembly of the spherical lens and the aspherical lens can be set.
  • ⁇ ASL_CT is the sum of the center thicknesses of the aspherical lenses, for example, the center thickness of the first lens.
  • ⁇ SSL_CT is the sum of the central thicknesses of the spherical lenses, for example, the sum of the central thicknesses of the second to fifth lenses. If Equation 16 is satisfied, the entire TTL can be controlled by setting the relationship between the thickness of the aspherical lens and the thickness of the spherical lens compared to TTL. Equation 16 preferably satisfies 0 ⁇ ⁇ ASL_CT / ⁇ SSL_CT ⁇ 0.2.
  • Equation 17 is the optical axis distance from the center of the object-side surface of the first lens to the center of the sensor-side surface of the fifth and final lens. Equation 17 can establish the relationship between the sum of the central thicknesses of the aspherical lenses of the optical system and the maximum optical axis distance between the lenses. Equation 17 may preferably satisfy 0 ⁇ ⁇ ASL_CT / TD ⁇ 0.1.
  • Equation 18 can establish the relationship between the sum of the central thicknesses of the spherical lenses of the optical system and the maximum optical axis distance between the lenses.
  • 0.4 ⁇ ⁇ SSL_CT / TD ⁇ 0.6 may be satisfied.
  • Equation 19 can establish the relationship between the sum of the central thicknesses of the spherical lenses and the total optical length (TTL). Equation 19 may preferably satisfy 0.3 ⁇ ⁇ SSL_CT / TTL ⁇ 0.5.
  • SSL_CA_Aver represents the average effective diameter of glass lenses having a spherical surface
  • ASL_CA_Aver represents the average effective diameter of glass mold lenses having an aspherical surface.
  • SSL_Nd_Aver is the average refractive index of spherical lenses
  • ASL_Nd_Aver is the average refractive index of aspherical lenses.
  • the refractive index of the spherical lens and the refractive index of the aspherical lens can be set to satisfy the condition of 1 ⁇ SSL_Nd_Aver/ASL_Nd_Aver ⁇ 1.3.
  • ⁇ ASL_Nd is the sum of the refractive indices of the aspherical lens
  • ⁇ SSL_Nd is the sum of the refractive indices of the spherical lens.
  • the optical system can control resolution and color dispersion by setting the sum of the refractive indices of the spherical lenses to be higher than the sum of the refractive indices of the aspherical lenses on the object side.
  • CG1 is the center spacing between the first and second lenses
  • CG2 is the center spacing between the second and third lenses.
  • the TTL can be adjusted by increasing the center thickness of the third lens and reducing the center distance between the first to third lenses.
  • CT1*2) ⁇ CG2 or (CT2*2) ⁇ CG2 may be satisfied.
  • LD12 is the optical axis distance between two lenses adjacent to the object, for example, the optical axis distance from the center of the object-side surface of the first lens 101 to the center of the sensor-side surface of the second lens 102.
  • LD35 is the optical axis distance of the three lenses adjacent to the sensor, and is the optical axis distance from the center of the object-side surface of the third lens 103 to the center of the sensor-side surface of the fifth lens 105.
  • the optical axis distance of the lenses 101 and 102 placed on the object is made small, and the optical axis distance of the lenses 103, 104 and 105 placed on the sensor side is made large, thereby reducing the distortion and distortion caused by the first and second lenses 101 and 102.
  • the optical axis distance from the object side of the first lens 101 to the sensor side of the second lens 102 is the distance from the object side of the third lens 103 to the sensor of the fifth lens 105. It can be set to more than 26% and less than 36% of the optical axis distance to the side. Since Equation 23 is satisfied, aberrations and distortions that may occur in optical systems with a small TTL can be reduced. That is, 0.26 ⁇ LD12/LD35 ⁇ 0.36 can be satisfied.
  • Equation 24 by setting the optical axis distance of the two lenses on the object side compared to the total length (TTL), the effective diameter, radius of curvature, refractive index, Abbe number, etc. of the glass lenses can be set.
  • TTL total length
  • 0.11 ⁇ LD12 /TTL ⁇ 0.23 may be satisfied.
  • Equation 25 by setting the center thickness of the fourth lens to the above range based on TTL, the light incident through the first to third lenses can be refracted into the entire area of the fifth lens, and the chromatic aberration of the optical system can be improved.
  • Equation 25-1 the center thickness of the third lens compared to ImgH is set to the above range, thereby reducing changes in optical properties due to temperature changes.
  • L2R1 is the radius of curvature of the third surface of the second lens
  • L5R2 is the radius of curvature of the tenth surface of the fifth lens.
  • the power of the second and fifth lenses can be controlled by setting the curvature radius of the object-side surface of the second lens and the sensor-side surface of the fifth lens. Accordingly, good optical performance can be achieved in the center and periphery of the angle of view.
  • equation 26 satisfies 0 ⁇
  • L5R1 means the radius of curvature of the object side surface of the fifth lens. If Equation 27 is satisfied, the power of the fourth lens can be controlled to control the incident light to the aspherical lens, and deterioration of the assembly of the aspherical surface can be prevented. Preferably, 6 ⁇
  • L3R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the third lens
  • L3R2 is the radius of curvature of the sensor-side surface of the third lens. If Equation 28 is satisfied, the sensitivity of light can be lowered by adjusting the radius of curvature of the lens located at the center of the optical system. Preferably, 2 ⁇
  • L4R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the fourth lens
  • L4R2 is the radius of curvature of the sensor-side surface of the fourth lens. If Equation 29 is satisfied, the sensitivity of light can be lowered by adjusting the radius of curvature of the lens located at the center of the optical system. Preferably,
  • 1 can be satisfied.
  • S7SagD1 is the Sag value at the first distance D1 from the optical axis on the seventh surface S7 of the fourth lens 104
  • S8SagD1 is the Sag value at the first distance D1 from the optical axis on the eighth surface S8 of the fourth lens 104.
  • This is the Sag value at distance (D1). That is, the Sag values of the seventh and eighth surfaces S8 of the fourth lens 104 may have a difference of less than 0.2 mm at a point separated by a first distance D1 with respect to the optical axis.
  • the first distance D1 is half the average effective radius of the fourth lens 104 based on the optical axis.
  • SD is the optical axis distance from the aperture to the center of the sensor side of the last lens
  • TD is the optical axis distance from the center of the object side of the first lens to the center of the sensor side of the last lens.
  • 0.8 ⁇ SD/TD ⁇ 0.95 may be satisfied.
  • the maximum center thickness (CT_Max) among the lenses and the maximum center spacing (CG_Max) between adjacent lenses can be set. If Equation 32 is satisfied, the optical system can have good optical performance at the focal distance at the set angle of view and can reduce TTL. Preferably, the embodiment may satisfy 0.8 ⁇ CT_Max /CG_Max ⁇ 1.2.
  • Equation 33 ⁇ CT is the sum of the center thicknesses of the lenses, and ⁇ CG is the sum of the center spacings between adjacent lenses. If Equation 33 is satisfied, the optical system can have good optical performance at the focal distance at the set angle of view and can reduce TTL. Preferably, the embodiment may satisfy 1 ⁇ ⁇ CT / ⁇ CG ⁇ 1.5.
  • Equation 34 means the sum of the refractive indices at the d-line of each of the plurality of lenses. If Equation 34 is satisfied, TTL can be controlled in the optical system 1000 where an aspherical lens and a spherical lens are mixed, and improved resolution can be achieved. Additionally, by arranging glass lenses with a relatively high refractive index and thick thickness in the center, the TTL and refractive index can be set. Equation 34 may preferably satisfy 6 ⁇ ⁇ Nd ⁇ 10.
  • ⁇ Abbe refers to the sum of the Abbe numbers of each of the plurality of lenses.
  • the optical system 1000 can have improved aberration characteristics and resolution.
  • optical characteristics can be controlled, and preferably 28 ⁇ ⁇ Abbe / ⁇ Nd ⁇ 40.
  • CA11 is the effective diameter of the object-side surface of the first lens
  • CA_Min represents the minimum effective diameter among the object-side surfaces and sensor-side surfaces of the lenses. If Equation 36 is satisfied, the optical system can control incident light, maintain optical performance, and provide a slimmer module. Equation 36 may preferably satisfy 1 ⁇ CA11 / CA_Min ⁇ 2.
  • CA_Max represents the maximum effective diameter among the object-side and sensor-side surfaces of the lenses. If Equation 37 is satisfied, the optical system can maintain optical performance and set the size for a slim and compact structure. Equation 37 may preferably satisfy 2 ⁇ CA_Max / CA_Min ⁇ 2.5.
  • CA_Aver represents the average of the effective diameters of the object-side surfaces and sensor-side surfaces of the lenses. If Equation 38 is satisfied, the optical system can maintain optical performance and set the size for a slim and compact structure. Equation 38 may preferably satisfy 1 ⁇ CA_Max / CA_Aver ⁇ 1.5.
  • nL is the number of lenses in the optical system and may be, for example, 5. If Equation 39 is satisfied, the optical system can set the maximum effective diameter according to the total number of lenses. Equation 39 may preferably satisfy 25 ⁇ CA_Max*nL ⁇ 30.
  • Equation 40 can be set to the maximum effective diameter (CA_Max) of the lens surfaces and the diagonal length of the image sensor. If this is satisfied, the optical system can maintain good optical performance and set the size for a slim and compact structure. Preferably, 0.6 ⁇ CA_Max / (2*ImgH) ⁇ 1 may be satisfied.
  • Equation 41 the total optical axis distance and maximum effective diameter of the lenses can be set, and the size for good optical performance can be set. Equation 41 may preferably satisfy 1.5 ⁇ TD / CA_Max ⁇ 2.2.
  • Equation 42 the maximum center thickness of the lenses and the maximum optical axis distance of the lenses can be set, and good optical performance can be improved.
  • 0 ⁇ TD / CT_Max ⁇ 0.3 may be satisfied.
  • F represents the effective focal length (EFL) of the optical system, and may be less than 15 mm or less than 10 mm, for example, in the range of 1 mm to 10 mm.
  • ETL effective focal length
  • Equation 43 may preferably satisfy 0.8 ⁇ F / CA51 ⁇ 1.2.
  • Equation 44 may preferably satisfy 1 ⁇ F / L1R1 ⁇ 1.5.
  • Max(CT/ET) represents the maximum ratio of the center thickness and edge thickness of each lens. If Equation 45 is satisfied, the optical system can control the effect on the effective focal length. Equation 45 may preferably satisfy 0.8 ⁇ Max(CT/ET) ⁇ 1.2.
  • Max_SSL(CT/ET) may represent the maximum ratio of center thickness to edge thickness among spherical lenses
  • Max_ASL(CT/ET) may represent the maximum ratio of center thickness to edge thickness of aspherical lenses.
  • EPD refers to the size (mm) of the entrance pupil of the optical system 1000.
  • the optical system 1000 can control incident light.
  • Equation 46 may preferably satisfy 0.5 ⁇ EPD / L1R1 ⁇ 0.8.
  • F1 is the focal length of the first lens
  • F3 is the focal length of the third lens. If Equation 47 is satisfied, resolution can be improved by controlling the power of the first and third lenses, and TTL and effective focal length (F) can be affected. Preferably, 2 ⁇ F1 / F3 ⁇ 2.7 may be satisfied.
  • F1 is the focal length of the first lens
  • F2 is the focal length of the second lens
  • F3 is the focal length of the third lens
  • F4 is the focal length of the fourth lens
  • F5 is the focal length of the fifth lens.
  • the second lens 102 since the second lens 102 has a meniscus shape that is convex toward the sensor, the radius of curvature of the object-side surface of the third lens 103 can be increased.
  • the third lens 103 has positive power, so the effective diameters of the third and fourth lenses can be increased.
  • the composite focal length (F25) of the second to fifth lenses may have positive power. That is, the composite focal length (F25) of the lens disposed closer to the sensor than the aperture ST, that is, the lens disposed closer to the sensor than the aperture, is designed to be greater than 0. In this case, the optical system can be miniaturized by reducing the TTL at a horizontal angle of view (FOV_H) of 45 to 60 degrees.
  • Po3 is the power value of the third lens
  • Po4 is the power value of the fourth lens
  • Po5 is the power value of the fifth lens.
  • the power of the third and fourth lenses is positive, and the power of the fifth lens is negative, so the fifth lens can compensate for aberrations generated in the third and fourth lenses.
  • Equation 49 Vd2 is the Abbe number of the second lens, and Vd3 is the Abbe number of the third lens. If Equation 49 is satisfied, the difference in Abbe number between two adjacent lenses can be maintained above a certain value and chromatic aberration can be improved. Equation 49 may preferably satisfy 20 ⁇ Vd2-Vd3 ⁇ 40.
  • Equation 50 the relationship between the composite focal length (F12) of the first and second lenses and the composite focal length (F35) of the third to fifth lenses is set to improve resolution by controlling the power of the first and second lens groups.
  • the optical system can be provided in a slim and compact size. Equation 50 preferably states that 0 ⁇
  • Equation 51 By setting the relationship between the total focal length (F) and the composite focal length (F25) of the second to fifth lenses in Equation 51, the power of each lens can be controlled to improve resolution. Equation 51 preferably states that 0.5 ⁇
  • Equation 52 the relationship between the composite focal lengths (F12) of the first and second lenses and the composite focal lengths (F35) of the third to fifth lenses is set, so that the composite focal length of two lenses with small effective diameters and three with large effective diameters are set.
  • the composite power of each lens can be controlled to improve resolution. Equation 52 preferably states that 0 ⁇
  • F_SSL_Aver is the average of the focal lengths of the spherical lenses
  • F_SSL_Aver is the average of the focal lengths of the aspherical lenses. If Equation 53 is satisfied, chromatic aberration and distortion aberration can be improved by combining a spherical lens and an aspherical lens.
  • Equation 54 by arranging the number of aspherical lenses to be less than 0.5 times the total number of lenses, the thickness of the optical system can be reduced and more diverse powers can be provided through the aspherical surface. Additionally, Equation 54-1 can satisfy 0.5 ⁇ nSSL /nL ⁇ 1, where nSSL is the number of glass lenses.
  • DL3S is the optical axis distance from the center of the object side of the third lens to the image sensor.
  • the optical system sets the center thickness of the 3rd and 4th lenses to be thick, increases the center intervals between the 3rd to 5th lenses, and sets DL3S to the above range compared to the length of TTL, guiding the traveling light without aberration and distortion. It can be designed to do so.
  • 0.75 ⁇ DL3S/TTL ⁇ 0.85 may be satisfied. That is, in DL3S, the optical axis distance from the center of the object side of the third lens to the image sensor can be provided in the range of 75% to 85% of TTL.
  • Total track length refers to the distance on the optical axis OA from the center of the first surface S1 of the first lens 101 to the surface of the image sensor 300.
  • TTL Total track length
  • Equation 57 can set 1/2 of the diagonal length of the image sensor 300, and can provide an optical system having a sensor size for a vehicle. Equation 57 preferably satisfies 2.8mm ⁇ ImgH ⁇ 5mm.
  • Equation 58 the back focal length (BFL) is set to more than 1 mm and less than 3 mm, so that installation space for the optical filter 500 and cover glass 400 can be secured, and the gap between the image sensor 300 and the last lens is Through this, the assembly of components can be improved and the connection reliability can be improved.
  • Equation 58 may preferably satisfy 1.5mm ⁇ BFL ⁇ 2.8mm. If the BFL is less than the range of Equation 58, some of the light traveling to the image sensor may not be transmitted to the image sensor, which may cause resolution deterioration. If the BFL exceeds the range of Equation 58, stray light may enter and the aberration characteristics of the optical system may deteriorate.
  • the center distance (CG4) between the BFL (Back focal length) and the fourth and fifth lenses is set to determine the space between the installation space of the optical filter 500 and the cover glass 400 and the glass lenses adjacent to the sensor. Depending on the spacing, the joint reliability of components can be improved. In Equation 59, 1.2 ⁇ BFL / CG4 ⁇ 1.5 can be satisfied.
  • the center gap CG4 between the fourth and fifth lenses may be the largest within the lens unit.
  • Equation 60 by setting the back focal length (BFL) larger than the center thickness of the first lens, installation space for the optical filter 500 and the cover glass 400 can be secured, and the space between the image sensor 300 and the last lens can be secured. Through the spacing, the assembly of components can be improved and the joint reliability can be improved. If the BFL does not satisfy Equation 60, some of the ejected light may not be transmitted to the effective area of the image sensor, and thus resolution may be reduced. Preferably, 0.5 ⁇ CT1 / BFL ⁇ 0.9 may be satisfied.
  • Equation 61 can set the overall effective focal length (F) to suit the vehicle optical system. Equation 61 can satisfy the range of 1mm ⁇ F ⁇ 10mm or 3mm ⁇ F ⁇ 8mm.
  • FOV Field of view
  • CA_Max refers to the largest effective diameter (mm) among the object side and sensor side of the plurality of lenses. Equation 63 establishes the relationship between the total optical axis length of the optical system and the maximum effective diameter, thereby providing a slim optical system for vehicles. Equation 63 may preferably satisfy 2 ⁇ TTL / CA_Max ⁇ 2.5.
  • Equation 64 can set the total optical axis length (TTL) of the optical system and the diagonal length (ImgH) of the optical axis of the image sensor 300.
  • TTL total optical axis length
  • ImgH diagonal length
  • the optical system 1000 can have an ImgH larger in size compared to TTL for application to the automotive image sensor 300, thereby providing improved image quality.
  • Equation 64 may preferably satisfy 3.5 ⁇ TTL / ImgH ⁇ 4.5.
  • Equation 65 can set the optical axis spacing between the image sensor 300 and the last lens and the diagonal length from the optical axis of the image sensor 300.
  • the optical system 1000 can secure a back focal length (BFL) to apply the size of the vehicle image sensor 300, and the last lens and image
  • BFL back focal length
  • the spacing between sensors 300 can be set and good optical characteristics can be achieved in the center and periphery of the field of view (FOV).
  • Equation 65 preferably satisfies the condition of 0.5 ⁇ BFL / ImgH ⁇ 1 and BFL ⁇ ImgH.
  • Equation 66 can set the total optical axis length (TTL) of the optical system and the optical axis spacing (BFL) between the image sensor 300 and the last lens.
  • TTL total optical axis length
  • BFL optical axis spacing
  • Equation 66 may preferably satisfy 3 ⁇ TTL / BFL ⁇ 5.
  • Equation 75 can set the total focal length (F) and total optical axis length (TTL) of the optical system 1000. Accordingly, an optical system for a driver assistance system or driver monitoring can be provided. Equation 67 may preferably satisfy 2 ⁇ TTL / F ⁇ 2.8. When the optical system 1000 according to the embodiment satisfies Equation 67, the optical system 1000 can have an appropriate focal distance in the set TTL range, maintains the appropriate focal distance even when the temperature changes from low to high, and does not form an image. Provides an optical system that can be used.
  • Equation 67 If it is less than the lower limit of Equation 67, it is necessary to increase the power of the lenses, making correction of spherical aberration or distortion aberration difficult, and if it is more than the upper limit of Equation 67, the effective diameter or TTL of the lenses becomes longer, making it difficult to capture images. A problem may arise where the lens system becomes larger.
  • Equation 68 can set the overall effective focal length (F) of the optical system 1000 and the optical axis spacing (BFL) between the image sensor 300 and the last lens.
  • the optical system 1000 can have a set angle of view and an appropriate focal distance, and can provide an optical system for a vehicle. Additionally, the optical system 1000 can minimize the gap between the last lens and the image sensor 300 and thus have good optical characteristics in the peripheral area of the field of view (FOV).
  • Equation 68 may preferably satisfy 1.5 ⁇ F / BFL ⁇ 2.5.
  • Equation 69 can set the total effective focal length (F) of the optical system 1000 and the diagonal length (ImgH) at the optical axis of the image sensor 300.
  • This optical system 1000 may have improved aberration characteristics in the size of the vehicle image sensor 300.
  • Equation 69 may preferably satisfy 1.2 ⁇ F / ImgH ⁇ 2.
  • Equation 70 can set the total effective focal length (F) and entrance pupil size of the optical system 1000. Accordingly, the overall brightness of the optical system can be controlled. Equation 70 can preferably set 1 ⁇ F / EPD ⁇ 3.
  • Equation 71 can establish the relationship between the optical axis distance (TD) and the back focal length (BFL) of the lenses of the optical system 1000. Accordingly, the overall size can be controlled while maintaining the resolution of the optical system. Equation 71 may preferably satisfy 0.2 ⁇ BFL/TD ⁇ 0.3. If the condition value of BFL/TD exceeds 0.5, BFL is designed to be large compared to TD, so the size of the entire optical system becomes large, making it difficult to miniaturize the optical system, and the distance between the fifth lens and the image sensor becomes longer. , As a result, the amount of unnecessary light may increase through between the fifth lens and the image sensor, and there is a problem of lowering resolution, such as lowering aberration characteristics.
  • Equation 72 can establish the relationship between the entrance pupil size (EPD), the length of half the diagonal length of the image sensor (ImgH), and the angle of view in the diagonal direction. Accordingly, the overall size and brightness of the optical system can be controlled. Equation 72 may preferably satisfy 0 ⁇ EPD/ImgH/FOV ⁇ 0.1.
  • Equation 73 can establish the relationship between the angle of view in the diagonal direction of the optical system and the F number. Equation 73 preferably satisfies 30 ⁇ FOV / F # ⁇ 36.
  • F# can be set to 2.3 or less to provide a bright image.
  • Equation 74 is the sum of the center thicknesses of the spherical lenses ( ⁇ SSL_CT) multiplied by the number of spherical lenses (nSSL), and can set the center thickness and number of spherical lenses.
  • Equation 74 may satisfy 16 ⁇ ⁇ GL_SST*nSSL ⁇ 20.
  • Equation 75 is the sum of the center thickness of the aspherical lens ( ⁇ ASL_CT) multiplied by the number of aspherical lenses (nASL), and can set the center thickness and number of aspherical lenses.
  • Equation 75 may satisfy 0.4 ⁇ ⁇ ASL_CT*nASL ⁇ 0.6.
  • Equation 76 can set the TTL and the number of spherical lenses, and color dispersion and refraction angle can be adjusted by the spherical lenses in an optical system with a TTL of 15 mm or less.
  • Equation 77 can set the ImgH and the number of spherical lenses, and can control chromatic dispersion and refraction angles by the spherical lenses in an optical system with an ImgH of less than 5 mm.
  • Max_Sag42 is the maximum distance in the optical axis direction from the straight line perpendicular to the optical axis on the sensor side of the fourth lens to the sensor side of the fourth lens
  • Max_Sag51 is the maximum distance in the optical axis direction from the straight line perpendicular to the optical axis on the object side of the fifth lens. This is the maximum distance in the optical axis direction to the object side of the fifth lens. If Equation 78 is satisfied, the radius of curvature of the lens surfaces of the spherical lenses can be adjusted to guide light to the entire area of the image sensor, and the effective diameters of the fourth and fifth lenses can be adjusted.
  • Max_Sag52 is the maximum distance in the optical axis direction from the straight line perpendicular to the optical axis from the sensor side of the fifth lens to the sensor side of the fifth lens. If Equation 79 is satisfied, the effective diameter of the fifth lens can be adjusted by adjusting the radius of curvature of the object-side surface and the sensor-side surface of the fifth lens.
  • Z is Sag and can mean the distance in the optical axis direction from any position on the aspherical surface to the vertex of the aspherical surface.
  • the Y may refer to the distance from any position on the aspherical surface to the optical axis in a direction perpendicular to the optical axis.
  • the c may refer to the curvature of the lens, and K may refer to the Conic constant. Additionally, A, B, C, D, E, and F may refer to aspheric constants.
  • the optical system 1000 may satisfy at least one or two of Equations 1 to 40. At least one or two or more of Equations 1 to 40 may satisfy at least one or two or more of Equations 41 to 79. In this case, the optical system 1000 may have improved optical characteristics. In detail, when the optical system 1000 satisfies at least one of Equations 1 to 40 and/or at least one of Equations 41 to 79, the optical system 1000 has improved resolution and can improve aberration and distortion characteristics. You can. In addition, the optical system 1000 can secure a back focal length (BFL) for applying the automotive image sensor 300, compensate for the decrease in optical characteristics due to temperature changes, and the last lens and image sensor 300. ) can be minimized, allowing for good optical performance in the center and periphery of the field of view (FOV).
  • BFL back focal length
  • Table 2 shows the items of the above-described equations in the optical system 1000 of the embodiment, including the total track length (mm), back focal length (BFL), and effective focal length (F) of the optical system 1000 ( mm), ImgH (mm), effective diameter (CA) (mm), TTL (mm), TD (mm), which is the optical axis distance from the first surface (S1) to the tenth surface (S10), the first to fifth Focal distance of each lens (F1, F2, F3, F4, F5) (mm), sum of refractive index, sum of Abbe number, sum of center thickness of each lens (mm), sum of spacing between adjacent lenses, diagonal angle of view (FOV) (Degree), edge thickness (ET), focal length of the first and second lens groups, composite focal length of the second to fourth lenses, F number, etc.
  • F effective focal length
  • Example item Example item Example F 5.167 ET1 1.792 F1 -12.155 ET2 1.218 F2 -14.025 ET3 1.850 F3 5.075 ET4 2.690 F4 7.756 ET5 1.085 F5 5.167 F# 2.20 F_LG1 -12.155 FOV (diagonal) 72.866 F_LG2 4.269 E.P.D. 2.359 F12 -6.458 BFL 2.650 F34 3.689 TD 9.850 F35 3.660 ImgH 3.092 ⁇ Nd 8.200 SD 8.479 ⁇ Abbe 274.34 TTL 12.500 ⁇ CT 5.212 ⁇ ET 8.6345 ⁇ CG 4.638
  • Table 3 shows the result values for Equations 1 to 40 described above in the optical system 1000 of the embodiment. Referring to Table 2, it can be seen that the optical system 1000 satisfies at least one, two, or three of Equations 1 to 40. In detail, it can be seen that the optical system 1000 according to the embodiment satisfies all of Equations 1 to 40 above. Accordingly, the optical system 1000 can have good optical performance in the center and periphery of the field of view (FOV) and can have excellent optical characteristics.
  • FOV field of view
  • Table 4 shows the result values for Equations 41 to 79 described above in the optical system 1000 of the embodiment. Referring to Table 3, it can be seen that the optical system 1000 satisfies at least one, two, or three of Equations 41 to 79. In detail, it can be seen that the optical system 1000 according to the embodiment satisfies all of Equations 41 to 79 above. Accordingly, the optical system 1000 can have good optical performance in the center and periphery of the field of view (FOV) and can have excellent optical characteristics.
  • FOV field of view
  • Figure 13 is an example of a top view of a vehicle to which a camera module or optical system is applied according to an embodiment of the invention.
  • the vehicle camera system includes an image generator 11, a first information generator 12, and a second information generator 21, 22, 23, 24, 25, and 26. ) and a control unit 14.
  • the image generator 11 may include at least one camera module 31 disposed in the host vehicle, and may capture a front image of the host vehicle and/or the driver to generate a front image of the host vehicle or an image of the interior of the vehicle. You can.
  • the image generator 11 may use the camera module 31 to capture not only the front of the vehicle but also the surroundings of the vehicle in one or more directions to generate an image surrounding the vehicle.
  • the front image and peripheral image may be digital images and may include color images, black-and-white images, and infrared images. Additionally, the front image and surrounding image may include still images and moving images.
  • the image generator 11 provides the driver image, front image, and surrounding image to the control unit 14.
  • the first information generator 12 may include at least one radar or/and a camera disposed in the host vehicle, and generates first detection information by detecting the front of the host vehicle. Specifically, the first information generator 12 is disposed in the host vehicle and generates first detection information by detecting the location and speed of vehicles located in front of the host vehicle and the presence and location of pedestrians.
  • the first detection information generated by the first information generator 12 can be used to control the distance between the own vehicle and the vehicle in front to be kept constant, and when the driver wants to change the driving lane of the own vehicle or reverse parking. The stability of vehicle operation can be improved in certain preset cases, such as when driving.
  • the first information generation unit 12 provides first detection information to the control unit 14.
  • the second information generators 21, 22, 23, 24, 25, and 26 are based on the front image generated by the image generator 11 and the first sensed information generated by the first information generator 12, Second sensing information is generated by detecting each side of the vehicle.
  • the second information generators 21, 22, 23, 24, 25, and 26 may include at least one radar or/and camera disposed on the host vehicle, and may include positions of vehicles located on the sides of the host vehicle. and speed can be detected or video taken.
  • the second information generation units 21, 22, 23, 24, 25, and 26 may be disposed at both front corners, side mirrors, and the rear center and rear corners of the vehicle, respectively.
  • At least one information generator of these vehicle camera systems may include an optical system described in the embodiment(s) disclosed above and a camera module having the same, and may include information acquired through the front, rear, each side, or corner area of the vehicle. It can be provided to the user or processed to protect vehicles and objects from automatic driving or surrounding safety.
  • the optical system of the camera module according to an embodiment of the invention can be mounted in multiple instances in a vehicle to improve safety regulations, strengthen autonomous driving functions, and increase convenience using ADAS (Advanced Driving Assistance System). Additionally, the optical system of the camera module is used in vehicles as a control component for lane keeping assistance systems (LKAS), lane departure warning systems (LDWS), and driver monitoring systems (DMS).
  • LKAS lane keeping assistance systems
  • LDWS lane departure warning systems
  • DMS driver monitoring systems
  • the optical system and the camera module having the same disclosed in the embodiment of the invention are camera modules for a driver monitoring system (DMS), and provide a module that can implement stable optical performance even under changes in ambient temperature and is price competitive, thereby ensuring the reliability of vehicle parts. can do.
  • DMS driver monitoring system

Landscapes

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Abstract

발명의 실시예에 개시된 광학계는 물체 측로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 합성 파워는 음이고, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 합성 파워는 양이고, 상기 제1 내지 제5 렌즈들 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고, 상기 제1 렌즈의 유효경은 상기 제2 렌즈의 유효경보다 크고 상기 제3 내지 제5 렌즈의 유효경보다 작고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제3 렌즈의 파워가 가장 크고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제4 렌즈의 파워가 두 번째로 클 수 있다.

Description

광학계 및 카메라 모듈
실시예는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
ADAS(Advanced Driving Assistance System)란 운전자를 운전을 보조하기 위한 첨단 운전자 보조 시스템으로서, 전방의 상황을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 상황을 판단하고, 상황 판단에 기초하여 차량의 거동을 제어하는 것으로 구성된다. 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 급속한 글로벌 성장으로 인해 운전자 모니터링 시스템(DMS: Driver monitoring system)이 중요 안전 기능으로 빠르게 전환되고 있다.
상기 첨단 운전자 지원 시스템과 연계되는 DMS용 카메라는 차량의 내부에 배치되어 운전자 및 동승자의 상황을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라는 운전자와 인접한 위치에서 상기 운전자를 촬영할 수 있고, 운전자의 건강 상태, 졸음 여부, 음주 여부 등을 감지할 수 있다. 또한, 상기 카메라는 동승자와 인접한 위치에서 상기 동승자를 촬영하며 동승자의 수면 여부, 건강 상태 등을 감지할 수 있고, 운전자에게 동승자에 대한 정보를 제공할 수 있다.
상기 카메라에서 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고화질, 고해상도 등 고성능에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 상기 카메라가 차량의 내부에서 가혹한 환경, 예컨대 고온, 저온, 수분, 고습 등에 노출될 경우 광학계의 특성이 변화하는 문제가 있다. 이 경우, 상기 카메라는 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 균일하게 도출하기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계 및 카메라가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다. 실시예는 저온 내지 고온의 환경에서 우수한 광학 성능을 가지는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다. 실시예는 다양한 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다. 실시 예는 차량 내부 또는 DMS용 카메라에 제공될 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 합성 파워는 음이고, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 합성 파워는 양이고, 상기 제1 내지 제5 렌즈들 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고, 상기 제1 렌즈의 유효경은 상기 제2 렌즈의 유효경보다 크고 상기 제3 내지 제5 렌즈의 유효경보다 작고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제3 렌즈의 파워가 가장 크고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제4 렌즈의 파워가 두 번째로 클 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 합성 파워는 음이고, 상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 합성 파워는 양이고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제3 렌즈의 파워는 가장 크고, 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 상기 제2 렌즈의 센서측 면까지의 광축 거리는 상기 제3 렌즈의 물체측 면에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면까지의 광축 거리의 26% 내지 36% 범위일 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 둘레에 배치되는 조리개를 포함하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고, 상기 제3 렌즈의 파워는 양이고 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 파워가 가장 크고, 상기 제4 렌즈의 파워는 양이고 상기 제1,2,5 렌즈의 파워보다 클 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 이미지 센서를 포함하고, 상기 제4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률반경은 동일하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제4 렌즈의 중심 두께는 가장 두꺼울 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 중심 간격은 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 중심 간격 및 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 중심 간격보다 클 수 있다. 발명의 실시예에 의하면, 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 사이의 중심 간격은 상기 제1 내지 제5 렌즈 사이의 중심 간격들 중 가장 클 수 있다. 발명의 실시예에 의하면, 상기 제 1 내지 제5 렌즈는 광축을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 발명의 실시예에 의하면, 상기 조리개의 센서측에 양의 파워를 갖고 연속하여 배치되는 두 렌즈 각각의 파워는 다른 렌즈의 파워의 절대 값보다 2배 이상 클 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 이미지 센서를 포함하고, 상기 제3 렌즈의 물체측 면에서 상기 제5 렌즈의 센서측에 배치된 상기 이미지 센서까지 광축 거리는 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 상기 이미지센서까지 광축 거리의 75% 내지 85% 범위일 수 있다. 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 광축에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈는 광축에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 상기 제3 렌즈는 광축에서 양면이 볼록한 형상을 갖고, 상기 제4 렌즈는 광축에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈는 광축에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈는 물체측 면과 센서측 면이 비구면을 가질 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, 상기 제2 내지 제5 렌즈는 물체측 면과 센서측 면이 구면을 가질 수 있다. 상기 제3 내지 제5 렌즈의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 작을 수 있다. 상기 제3 및 제4 렌즈의 굴절률은 상기 제1 내지 제5 렌즈의 굴절률의 평균보다 높을 수 있다. 상기 제1 내지 제5 렌즈는 유리 재질이며, 물체측 면과 센서측 면이 임계점 없이 제공될 수 있다.
발명의 실시예에 의하면, S7SagD1은 상기 제4 렌즈의 물체측의 중심에서 제1 거리에 이격된 지점의 Sag 데이터이며, S8SagD1은 상기 제4 렌즈의 센서측의 중심에서 상기 제1 거리에 이격된 지점의 Sag 데이터이며, 수학식: |S7SagD1| - |S8SagD1| < 0.2mm을 만족할 수 있다. 상기 제1 거리는 상기 제4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 평균 유효반경의 1/2인 지점이며, 수학식: S7SagD1 > 0 및 S8SagD1 < 0을 만족할 수 있다. 상기 제5 렌즈의 물체측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 물체측 면까지의 광축 방향의 최대 거리는 Max_Sag51이며, 상기 제5 렌즈의 센서측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면까지의 광축 방향의 최대 거리는 Max_Sag52이며, 수학식: |Max_Sag52| < |Max_Sag51|을 만족할 수 있다. 수학식: Max_Sag51 < 0 및 Max_Sag51 < 0을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 상기에 개시된 광학계를 포함하며, 상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 이미지 센서까지의 광축 거리는 TTL이며, 전체 렌즈 매수는 nL이며, 제1 내지 제5 렌즈 중 비구면 렌즈의 매수는 nASL이며, 이미지 센서의 대각 길이의 1/2은 ImgH이며, 수학식: 3 < TTL / ImgH < 5, 0 < nASL /nL < 0.5을 만족할 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계에서 복수의 렌즈들은 설정된 두께, 파워 및 인접한 렌즈와의 간격을 가질 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 설정된 화각 범위에서 향상된 MTF 특성, 수차 제어 특성, 해상도 특성 등을 가질 수 있고, 화각의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 저온(약 -20℃ 내지 -40℃) 내지 고온(85℃ 내지 105℃)의 온도 범위에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계에 포함된 복수의 렌즈들은 설정된 재질, 파워, 및 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 온도 변화에 따른 굴절률 변화로 각 렌즈의 초점 거리가 변화할 경우에도 렌즈들은 상호 보상할 수 있다. 즉, 상기 광학계는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 파워에 대한 배분을 효과적으로 수행할 수 있고, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 비구면 렌즈와 구면 렌즈의 혼합을 통해 설정된 화각을 만족하며 우수한 광학 특성을 구현할 수 있다. 이로 인해 상기 광학계는 보다 슬림한 차량용 카메라 모듈을 제공할 있다. 따라서, 상기 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 어플리케이션 및 장치 등에 제공될 수 있고, 가혹한 온도 환경, 예를 들어 차량의 외부에 노출되거나 또는 여름철 고온의 차량 내부에서도 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 실시 예는 차량 내부 또는 DMS용 카메라의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 따른 n번째 및 n-1번째 렌즈의 관계를 설명하기 위한 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 광학계의 렌즈 특성을 나타낸 표이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
도 5는 도 1의 광학계의 각 렌즈의 중심 두께 및 인접한 렌즈 간의 중심 간격을 나타낸 표이다.
도 6은 도 1의 광학계의 n번째 및 n-1번째 렌즈의 물체측 면과 센서측 면에서의 Sag 데이터를 광축에서 유효 영역의 끝단까지 나타낸 표이다.
도 7은 도 1의 광학계의 상온에서의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1의 광학계의 저온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 1의 광학계의 고온에서의 회절 MTF에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 1의 광학계의 상온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 1의 광학계의 저온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 1의 광학계의 고온에서의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 13은 발명의 실시 예에 따른 광학계를 갖는 차량의 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
발명의 설명에 있어서, "물체 측 면"은 광축(OA)을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "센서 측 면"은 광축을 기준으로 촬상 면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 상기 렌즈의 일면이 볼록하다는 것은 광축 또는 근축 영역(Paraxial region)에서 볼록한 형상을 의미할 수 있고, 렌즈의 일면이 오목하다는 것은 광축 또는 근축 영역에서의 오목한 형상을 의미할 수 있다. 렌즈 데이터에 대한 표에 기재된 곡률 반경, 중심 두께, 초점거리, 렌즈들 사이의 광축 간격은 광축에서의 값(단위, mm)을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다. 렌즈면의 유효경 또는 곡률 반경의 크기는 측정 방법 등에 따라 최대 ±0.4 mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다. 상기 근축 영역이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미하며, 광축(OA)으로부터 광선이 떨어지는 거리가 거의 0인 영역이다. 이하, 광축이라는 의미는 각 렌즈의 중심이거나 광축 근처의 매우 좁은 영역을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 발명의 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(LG1,LG2)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(LG1,LG2) 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 이미지 센서(300)를 향해 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(LG1)과 및 제2 렌즈군(LG2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 제2 렌즈군(LG2) 각각의 렌즈 매수는 서로 다를 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈 매수보다 더 많을 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈 매수의 2배 초과 또는 3배 초과일 수 있다. 상기 광학계(1000)는 n개의 렌즈를 포함할 수 있으며, n 번째 렌즈는 이미지 센서(300)에 가장 인접한 렌즈이며, n-1번째 렌즈는 n번째 렌즈에 가장 인접한 렌즈일 수 있다. 상기 n은 6 이하의 정수이며, 예컨대 4 내지 6일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 2매 이하의 렌즈를 가질 수 있으며, 예컨대, 1매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 3매 이상의 렌즈 또는 4매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 4매의 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 유리 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 물체측에 가장 인접한 렌즈를 유리 재질의 렌즈로 제공할 수 있다. 이러한 유리 재질은 외부 온도 변화에 따른 팽창과 수축 변화량이 적고, 표면이 잘 긁히지 않아 표면 손상을 방지할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈 재질은 적어도 하나의 유리 재질의 렌즈와 적어도 하나의 플라스틱 재질의 렌즈를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈들은 유리 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)은 적어도 하나의 구면 렌즈와 적어도 하나의 비 구면 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈들은 구면 렌즈를 포함할 수 있다. 여기서, 구면 렌즈(Spherical lens)는 렌즈의 물체측 면과 센서측 면이 광축에서 구면인 형상의 렌즈이며, 상기 비구면 렌즈(Aspherical lens)는 렌즈의 물체측 면 또는/및 센서측 면이 비구면인 형상의 렌즈이다. 여기서, 상기 첫번째 렌즈가 상기 물체에 가장 인접한 비구면 렌즈로 제공하므로, 첫 번째 렌즈의 두께를 구면 렌즈에 비해 얇게 제공할 수 있고, 짧은 TTL를 위해 색 분산을 낮출 수 있고, 주변부의 상 왜곡을 줄여줄 수 있다. 상기 첫 번째 렌즈는 글라스 몰드 렌즈일 수 있다. 상기 글라스 몰드 재질의 렌즈는 글라스 재질을 비구면을 갖도록 사출 성형한 렌즈이다. 상기 TTL(Total track length)은 상기 첫 번째 렌즈의 물체측 면의 중심으로부터 이미지 센서(300)의 표면까지 광축 거리이다.
상기 광학계(1000)는 유리 렌즈들로 배치함으로써, 렌즈 배럴 내에서 열 보상이 가능하며, 온도 변화에 따른 광학 특성의 저하를 억제할 수 있다. 또한 광학계(1000) 내에 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함하므로, 각종 수차 발생을 억제할 수 있다.
상기 광학계(1000)의 렌즈들의 최대 아베수(Abbe number)는 55 이상이며, 최대 굴절률을 갖는 렌즈는 제2 렌즈군(LG2)에 위치하며 1.70 이상일 수 있다. 상기 최대 아베수를 갖는 렌즈에 의해 색 분산을 감소시켜 줄 수 있고, 최대 굴절률을 갖는 렌즈는 입사되는 광의 색 분산을 증가시켜 줄 수 있다. i번째 렌즈의 굴절률은 Ndi이며, i번째 렌즈의 아베수는 Adi이며, Ndi*Adi의 값이 i가 1, 2, 5 중 적어도 하나 또는 모두인 경우 최대일 수 있다. 또한 Ndi*Adi의 값이 55 이상은 i=1,2,3,4,5, Ndi*Adi의 값이 50 미만은 없을 수 있다. 상기 광학계(1000) 내에서 최소 유효경을 갖는 렌즈는 Ndi*Adi의 값이 80 < (Ndi*Adi) < 120의 조건을 만족할 수 있으며, 명세서 내에서 *는 곱셈을 나타낸다.
렌즈부(100) 내에서 최대 유효경을 갖는 렌즈는 구면 렌즈이며, 최소 유효경을 갖는 렌즈는 구면 렌즈일 수 있다. 상기 각 렌즈의 유효경은 각 렌즈에서 유효한 광들이 입사되는 유효 영역의 직경일 수 있으며, 물체측 면의 유효경과 센서측 면의 유효경의 평균이다. 여기서, 렌즈부(100) 내에서 절대 값으로 최대 Sag 값을 렌즈는 최소 유효경을 갖는 렌즈이며, 두 번째로 큰 Sag 값을 갖는 렌즈는 n번째 렌즈이다. 여기서, 상기 Sag 값은 각 렌즈의 물체측 면의 중심 또는 센서측 면의 중심에서 상기 중심과 직교하는 직선과 상기 물체측 면 또는 센서측 면 사이의 광축 방향의 거리이다. 발명의 실시 예는 광학계(1000) 내에서 비구면 렌즈를 물체 측에 배치하고, 최소 유효경을 갖는 렌즈와 n번째 렌즈의 Sag 값을 증가시켜 주어, 진행하는 광이 확산되도록 할 수 있다. 이에 따라 n번째 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공되므로, 전체 길이인 TTL을 줄여줄 수 있다.
상기 렌즈들 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 유효한 영역 또는 유효경으로 정의될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있으며, 플랜지부로 정의될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 복수의 렌즈들에서 유효한 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역의 단부는 상기 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 광학계(1000) 내에서 TTL(Total top length)는 ImgH 보다 3배 초과 예컨대, 3배 초과 및 5배 미만일 수 있다. 바람직하게, 3 < TTL/ImgH < 5의 조건을 만족할 수 있다. 상기 ImgH는 광축(OA)에서 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이의 1/2이다. 상기 광학계(1000) 내에서 유효 초점 거리(EFL)는 10 mm 이하 및 대각 방향의 화각(FOV)은 45도 초과로 제공하여, 차량용 카메라 모듈에서 표준 광학계로 제공할 수 있다. 즉, 대각 방향의 화각을 위해 초점 거리를 10mm 이하로 줄여줄 수 있다. 예컨대, 실시 예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 차량 실내에 구비되는 DMS용 카메라 모듈에 적용될 수 있다. 상기 광학계(1000)는 TTL/(2*ImgH)의 값이 1.5 초과일 수 있으며, 예컨대 1.5 < TTL/(2*ImgH) < 2.5의 조건을 만족할 수 있다. 상기 광학계(1000)가 TTL/(2*ImgH)의 값이 2.5 미만으로 설정해 줌으로써, 운전자 감시용 광학계를 제공할 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(LG1,LG2)의 총 렌즈 매수는 6매 이하이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 결상되는 이미지에 대해 과장이나 왜곡이 없는 화상을 제공할 수 있다.
상기 이미지 센서(300)의 길이는 상기 광축(OA)에 직교하는 방향의 대각선의 최대 길이이다. 상기 광학계(1000) 내에서 이미지 센서(300)의 대각 길이 보다 큰 유효경을 갖는 렌즈 매수는 1매 이하이며, 상기 이미지 센서(300)의 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈는 4매 이상일 수 있다. 바람직하게, 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 큰 유효경을 갖는 렌즈는 n번째 렌즈 또는 n-1번째 렌즈이거나 없을 수 있다. 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이는 상기 구면 렌즈들의 직경보다 클 수 있다. 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이는 비구면 렌즈의 직경보다 클 수 있다. 바람직하게, 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이의 1/2는 렌즈의 최소 유효경보다 클 수 있다.
상기 조리개(ST)는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 상기 조리개(ST)는 렌즈부(100) 내의 어느 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 상기 조리개(ST)의 물체측 및 센서측에 인접한 렌즈는 n번째 렌즈의 유효경 보다 작은 유효경을 갖고, 조리개(ST)의 물체 측에 인접한 렌즈의 유효경은 상기 조리개의 센서 측에 인접한 렌즈의 유효경보다 클 수 있다. 상기 조리개(ST)의 센서 측에 인접한 렌즈의 유효경은 최소 유효경일 수 있다. 이와 같이, 조리개(ST)에 인접한 두 렌즈의 유효경을 줄여줌으로써, 슬림한 광학계를 제공할 수 있다. 상기 조리개(ST)의 물체측 및 센서 측에 인접한 두 렌즈의 중심 두께는 n-1 번째 렌즈 및 n-2번째의 렌즈의 중심 두께보다 얇을 수 있어, TTL을 줄여줄 수 있다. 또한 광학계의 첫 번째 렌즈의 중심 두께는 마지막 렌즈의 중심 두께보다 얇게 제공할 수 있고, 최대 Sag 값에 의해 굴절각을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 각 렌즈들의 유효경과 Sag 값을 제어함으로써, 적어도 2메가 바이트(Megabyte)의 픽셀을 갖는 이미지 센서(300)에 입사되는 광을 제어할 수 있으며, 광학계 내에서 해상력 및 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 색수차 제어 특성을 개선시킬 수 있고, 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
물체와 상기 조리개(ST) 사이에 배치되는 렌즈 면들에 있어서, 물체 측에서 상기 조리개(ST)로 갈수록 렌즈 면의 유효경은 작아지는 경향이 있다. 상기 조리개(ST)와 이미지 센서(300) 사이에 배치되는 상기 렌즈 면들에 있어서, 상기 조리개(ST)에서 상기 센서 측으로 갈수록 렌즈 면들의 유효경은 커지는 경향이 있다. '상기 조리개(ST)에서 상기 센서 측으로 가면서 상기 렌즈들의 유효경은 커지는 경향이 있다'는 뜻은 상기 조리개(ST)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치되는 상기 렌즈 면들에 있어서, 상기 조리개(ST)에서 상기 센서 측으로 가면서 상기 렌즈 면의 유효경이 점차 커지거나 작아지는 렌즈 면을 포함할 수 있다.
상기 조리개(ST)는 상기 제2 렌즈군(LG2)의 렌즈들 중 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 조리개(ST)는 상기 물체에 가장 가까운 렌즈의 센서측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 복수의 렌즈들 중 선택되는 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)의 렌즈들 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈군(LG1)의 센서측 면과 상기 제2 렌즈군(LG2)의 물체측 면 사이의 광축 간격일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 비구면 렌즈와 구면 렌즈 사이의 중심 간격일 수 있으며, 구면 렌즈들 사이의 중심 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 광축 거리의 1배 초과일 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 광축 거리의 2배 내지 3배 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 광축 거리의 0.3배 미만일 수 있으며, 예컨대 0배 초과 0.3배 미만일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1)의 광축 거리는 첫 번째 렌즈의 물체측 면에서 센서측 면까지의 광축 거리이다. 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 이미지 센서(300)에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다. 여기서, 상기 제1 렌즈군(LG1)은 조리개(ST) 보다 물체측에 위치한 렌즈를 포함하며, 상기 제2 렌즈군(LG2)은 조리개(ST) 보다 센서측에 위치한 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)과 제2 렌즈 군(LG2)은 조리개(ST)를 기준으로 물체측 렌즈 군과 센서측 렌즈 군으로 구분할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 센서측 면은 광축에서 오목하고 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 물체측 면은 광축에서 볼록한 형상을 가질 수 있으며, 서로 대향될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)은 음(+)의 파워를 갖고, 상기 제2 렌즈군(LG2)은 양(+)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈는 양(+)의 파워를 갖고, 상기 제2 렌즈 군(LG2)의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 초점 거리의 절대 값을 F_LG1이고, 제2 렌즈군(LG2)의 초점 거리의 절대 값을 F_LG2로 한 경우, F_LG2 < F_LG1를 만족할 수 있다. 여기서, 광학계(1000) 내에서 제1 렌즈(101) 및 제2 렌즈(102)의 합성 초점 거리는 F12로 하고, 제3 렌즈(103) 내지 제4 렌즈(104)의 합성 초점 거리는 F34로 한 경우, F12 < F34의 조건을 만족할 수 있으며, F13, F47 > 0의 조건을 만족할 수 있다. 또한 F_LG1 < F12 < F_LG2 및 F_LG1 < F34 < F_LG2의 조건을 만족할 수 있다. 여기서, F_LG1은 제1 렌즈(101)의 초점 거리이며, F1으로 정의될 수 있고, F_LG2은 제2 렌즈(102) 내지 제4 렌즈(104)의 합성 초점 거리이며, F24로 정의될 수 있다. 또한 상기 광학계(1000) 내에서 음(-)의 파워를 갖는 렌즈 매수는 양(+)의 파워를 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 음(-)의 파워를 갖는 렌즈 매수는 전체 렌즈 매수에 비해 50% 초과일 수 있으며, 예컨대 51% 내지 70% 범위일 수 있다.
렌즈부(100)는 구면 렌즈와 비구면 렌즈들이 혼합될 수 있다. 상기 비구면 렌즈의 유효경 평균은 상기 구면 렌즈의 유효경 평균보다 작을 수 있다. 상기 비구면 렌즈 면의 유효경 평균은 상기 구면 렌즈 면의 유효경 평균보다 작을 수 있다. 또한 상기 비구면 렌즈의 유효경 평균과 상기 구면 렌즈의 유효경 평균의 차이는 0.3mm 이상 예컨대, 0.3mm 내지 1.6mm 범위일 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈 내에 적어도 1매의 비구면 렌즈가 배치될 경우, 카메라 모듈의 무게를 줄여줄 수 있고, 주변부의 왜곡을 줄여줄 수 있다. 또한 비구면 렌즈와 구면 렌즈 간의 유효경 차이를 작게 하여, 조립성 저하를 방지할 수 있다.
상기 제1 렌즈군(LG1)은 물체 측을 통해 입사된 광을 광축 방향으로 굴절시켜 주고, 상기 제2 렌즈 군(LG2)은 상기 제1 렌즈군(LG1)을 통해 출사된 광을 이미지 센서(300)의 주변부까지 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 제1 렌즈군(LG1) 및 상기 제2 렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 0.8mm 이상 예컨대, 2mm 이하일 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 상기 구면 재질의 렌즈의 아베수 평균은 상기 비구면 렌즈의 아베수 평균보다 작을 수 있다. 상기 물체에 가장 인접한 렌즈는 아베수가 높고 굴절률이 낮게 배치되므로, TTL이 작은 광학계에서 입사 광의 색 분산을 억제시켜 줄 수 있고 초점 거리에 비해 화각을 넓게 가져갈 수 있다. 실시예의 렌즈부(100)의 렌즈들의 굴절률 합은 10 이하 예컨대, 6 내지 10 범위이며, 상기 굴절률 평균은 1.58 내지 1.68 범위일 수 있다. 상기 렌즈들 각각의 아베수 합은 220 이상 예컨대, 220 내지 320 범위이며, 아베수의 평균은 49 이상 예컨대, 49 내지 59 범위일 수 있다. 전체 렌즈의 중심 두께 합은 6mm 이하 예컨대, 3mm 내지 6mm 범위 또는 4mm 내지 6mm 범위일 수 있다. 상기 전체 렌즈의 중심 두께들의 평균은 1.5mm 이하 예컨대, 0.8mm 내지 1.5mm 범위일 수 있다. 광축(OA)에서의 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합은 3.6 mm 이상 예컨대, 3.6mm 내지 4.6mm 범위 또는 4.1mm 내지 5.1mm 범위이고, 상기 렌즈의 중심 두께 합보다 작을 수 있다. 또한 렌즈부(100)의 각 렌즈 면들의 유효 경의 평균 값은 5mm 이하 예컨대, 2mm 내지 5mm 범위 또는 3mm 내지 5mm 범위로 제공할 수 있다. 상기 유효경의 최대와 최소의 차이는 4mm 이하의 차이를 가질 수 있다. 따라서, 각 렌즈들의 유효경 차이가 크지 않는 광학계를 제공할 수 있고, 렌즈 배럴 내에 조립되는 렌즈들의 조립성은 개선될 수 있다.
상기 렌즈부(100) 내에서 비구면 렌즈의 매수는 Ma이고, 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈 매수는 Mb이고, 음의 파워를 갖는 렌즈 매수는 Mc인 경우, Mb ≤ Ma < Mc의 조건을 만족할 수 있으며, 바람직하게 Mb < Ma의 조건일 수 있다. 상기 렌즈부(100) 내에서 비구면을 갖는 렌즈 면의 개수는 Ma1이고, 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈 면의 개수는 Mb1이고, 음의 파워를 갖는 렌즈 매수는 Mc인 경우, Mb1 ≤ Ma1 < Mc 의 조건을 만족할 수 있으며, 바람직하게, Mb1 < Ma1의 조건일 수 있다. 상기 렌즈 면은 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면이다. 상기 렌즈부(100) 내에서 구면 렌즈의 매수는 Ga이고, 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈 매수는 Gb이고, 양의 파워를 갖는 렌즈 매수는 Gc인 경우, Gc < Ga ≤ Gc의 조건을 만족할 수 있으며, 바람직하게 Ga < Gc의 조건일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계 또는 카메라 모듈의 F 넘버는 2.4 이하, 예컨대, 1.4 내지 2.4의 범위 또는 1.8 내지 2.3 범위일 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 광학계에서 최대 화각(대각선)은 85도 미만 예컨대, 45도 초과 85도 미만 또는 50도 내지 80도의 범위일 수 있다. 차량용 광학계는 Y축 방향의 수평 화각(FOV_H)는 40도 초과 및 60도 미만일 수 있으며, 예컨대 45도 내지 59도 범위일 수 있다. 상기 수평 화각(FOV_H)은 센서의 수평(Horizontal) 길이를 기준으로 한 화각이다. 이에 따라 온도 변화에 따라 초점 결상 위치가 변화하는 것을 억제할 수 있고, 다양한 수차가 양호하게 보정되는 차량용 카메라로 제공할 수 있다. 광학계(1000)의 대각 화각이 50도 내지 80도 일 때, 광학계 내에 적어도 1매의 비구면 렌즈와 적어도 3매의 구면 렌즈를 가질 경우, 구면 렌즈의 중심 두께의 평균은 비구면 렌즈들의 중심 두께의 평균 보다 두껍게 제공할 수 있다. 이에 따라, 유리 재질의 비구면 렌즈와 구면 렌즈들은 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학적 성능 변화를 억제할 수 있다.
상기 광학계(1000) 또는 카메라 모듈은 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 광을 감지하고 전기적 신호로 변환할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 상기 렌즈부(100)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등 입사되는 광을 감지할 수 있는 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이미지 센서(300)의 대각 길이는 렌즈들의 최대 유효경의 95% 이상 예컨대, 95% 내지 130% 범위이며, 예컨대, 104% 내지 124% 범위일 수 있다.
상기 광학계(1000) 또는 카메라 모듈은 광학 필터(500)를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 상기 제2 렌즈 군(LG2)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 상기 렌즈부(100)의 렌즈들 중 센서 측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(100)는 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 커버 글라스(400)는 상기 광학 필터(500)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(192)의 상부를 보호하며 이미지 센서(192)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 상기 커버 글라스(400)는 제거될 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 적외선 필터 또는 적외선 컷 오프 필터(IR cut-off)를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 광학 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 920nm 이상의 파장을 통과시키고, 예컨대, 920nm 내지 960nm의 파장 대역을 통과시켜 줄 수 있다.
실시예는 차량카메라에 적용되는 광학계이므로, 비구면 렌즈와 구면 렌즈를 함께 사용하여 설계함에도 제1 렌즈(101)는 유리 재질로 제공할 수 있다. 이는 유리 재질이 플라스틱 재질에 대비 스크래치에 강하고 외부 온도에 민감하지 않은 장점을 갖고 있다. 제1 렌즈(101)는 차량 내부에서 운전자 방향으로 볼록한 형상을 가지므로, 이물질이 적층되거나 스크래치를 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 입사 효율을 위해 개선시켜 줄 수 있다. 이에 따라 운전자 감시용 카메라 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예에 따른 광학계(1000)는 광의 경로를 변경하기 위한 반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 제1 렌즈 군(LG1)의 입사 광을 렌즈들 방향으로 반사하는 프리즘으로 구현될 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 상세하게 설명하기로 한다.
발명의 실시 예에 따른 광학계에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 광학계(1000)는 렌즈부(100)를 포함하며, 상기 렌즈부(100)는 제1 렌즈(101) 내지 제5 렌즈(105)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제5 렌즈들(101,102,103,104,105)은 광축(OA)을 따라 순차적으로 정렬될 수 있다. 물체의 정보에 해당하는 광은 제1 렌즈(101) 내지 제5 렌즈(105), 및 광학 필터(500)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 상기 제1 렌즈 군(LG1)의 렌즈이며 물체 측에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제5 렌즈(105)는 상기 제2 렌즈 군(LG2) 또는 렌즈부(100) 내에서 이미지 센서(300)에 가장 가까운 렌즈이다. 상기 제2 내지 제5 렌즈(102,103,104,105)는 제2 렌즈 군(LG2)일 수 있다.
렌즈들의 합성 초점 거리로서, F12, F24, F34는 다음의 조건을 만족할 수 있다. F12는 제1,2렌즈의 합성 초점 거리이며, F34는 제3,4렌즈의 합성 초점 거리이며, F25는 제2 내지 제5 렌즈의 합성 초점 거리이다. 상기 파워(Power)은 초점 거리의 역수이다.
조건 1: F25 > 0 조건 2: F35 > 0
조건 3: F12 < 0 조건 4: F34 >0
조건 5: F35 < |F12| 조건 6: F25 < |F12|
상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 음(-)의 파워일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 재질 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 유리 재질일 수 있다. 상기 유리 재질의 제1 렌즈(101)는 주변 환경에 따른 온도 변화에 따른 중심 위치와 곡률 반경 등의 변화를 줄여줄 수 있으며, 광학계(1000)의 입사측 면을 보호할 수 있다.
광축을 기준으로 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 제1 면(S1)은 볼록하며, 센서측 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 광축에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)는 광축에서 비구면일 수 있으며, 비구면 계수는 도 4의 L1S1과 L1S2로 제공될 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 유리 재질의 비구면 렌즈로 제공되므로, 저온 또는 고온으로 온도가 변화될 경우, 광축의 이동을 억제하여 광학적 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한 글라스 재질의 비구면 재질에 의해 렌즈의 두께가 얇게 설계되더라도 렌즈 주변부의 왜곡을 개선시켜 줄 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 렌즈(101)가 구면 렌즈일 때, 파워는 음일 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 광축에서 상기 제1 면(S1)이 볼록하고 상기 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가지므로, 입사되는 광을 광축에 가까운 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 에지 간격과 제2렌즈(102)의 유효경은 줄여줄 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 중심 두께보다 에지 두께가 더 두껍게 배치되므로, 조립 공차에 둔감할 수 있다. 조립 공차에 둔감하다는 의미는 조립 시 설계 대비 약간의 차이가 있게 조립되더라도 광학 성능에 크게 영향을 주지 않을 수 있다.
조리개(ST)는 상기 제1 렌즈(101)과 상기 제2 렌즈(102) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 조리개(ST)는 상기 제2 렌즈(102)의 물체측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개(ST)는 상기 제1 렌즈(101)의 센서측 면보다 상기 제2 렌즈(102)의 물체측 면에 더 가깝게 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 조리개(ST)는 상기 제2 렌즈(102)의 센서측 면의 둘레, 또는 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1,2렌즈(101,102) 사이의 둘레에 조리개(ST)가 배치되므로, 제1,2 렌즈(101,102) 간의 유효경 차이를 감소시켜 줄 수 있다. 상기 조리개(ST)의 양측 제1 렌즈(101)와 제2 렌즈(102)는 서로 동일한 부호를 갖는 파워를 가질 수 있다. 상기 조리개(ST)의 양측 제1 렌즈(101)와 제2 렌즈(102)의 파워 차이는 두 렌즈의 평균 파워의 10% 이하일 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)는 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제3 렌즈(103) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)는 유리 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)을 기준으로 상기 제2 렌즈(102)의 물체 측 제3 면(S3)은 오목하며, 센서 측 제4 면(S4)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 광축에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 볼록하고, 상기 제4 면(S4)는 오목한 형상일 수 있다. 이와 다르게, 제2 렌즈(102)는 양면이 오목한 형상일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 구면일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)가 조리개(ST)의 센서측에 가장 인접하게 배치되므로, 상기 제2 렌즈(102)는 제1 내지 제5 렌즈(101-105) 중 최소 유효경을 가질 수 있다. 상기 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 중심 간격은 상기 제1,2렌즈(101,102)의 중심 두께의 합보다 클 수 있다. 상기 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 에지 간격은 상기 제1,2렌즈(101,102)의 중심 두께의 합보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 에지 간격은 인접한 두 렌즈 중에서 물체측 렌즈의 센서측 면의 유효 영역의 끝단과 센서측 렌즈의 물체측 면의 유효 영역의 끝단 사이의 광축 거리이다.
상기 조리개(ST)의 물체측 및 센서측에 배치되는 제1,2렌즈(101,102)의 유효경은 제3 내지 제5 렌즈(103,104,105)의 유효경보다 작을 수 있다. 또한 상기 조리개(S5)에 인접한 제1,2 렌즈(101,102)의 유효경은 상기 조리개(ST)와 더 가까운 제2 렌즈(102)의 유효경이 제1 렌즈(101)의 유효경보다 더 작을 수 있으며, 상기 제1 렌즈(101)의 유효경은 상기 제3 내지 제5 렌즈(103,104,105) 중 상기 조리개(ST)에 더 인접한 제3 렌즈(103)의 유효경보다 작을 수 있다. TTL를 축소하기 위해 조리개(ST)를 제1,2 렌즈(101,102) 사이에 배치할 경우, 상기 조리개(ST)에 인접한 두 렌즈의 유효경이 다른 렌즈들의 유효경에 비해 작게 설계될 수 있다. 또한 제1,2렌즈(101,102)의 유효경이 작고 중심 두께가 얇고 제1,2렌즈(101,102) 사이의 간격이 줄어들기 때문에 TTL은 줄일 수 있으나, 상기 제1,2렌즈(101,102)를 통해 진행하는 광의 왜곡 및 수차가 발생될 수 있다. 이에 따라 상기 광의 왜곡 및 수차 발생을 억제하기 위해, 제1 렌즈(101)를 비구면 렌즈로 제공할 수 있다. 또한 TTL를 줄이기 위해 발생하는 왜곡 및 수차는 제3 내지 제5 렌즈(103,104,105)의 굴절률, 두께, 아베수, 곡률 반경과 인접한 렌즈들 사이의 간격을 조절하여 보정하게 된다. 왜곡/수차를 줄이기 위해 제3,4 렌즈(103,104)의 파워, 간격, 두께는 후술하기로 한다. 만약, 조리개(ST)를 제1 렌즈(101)의 물체측에 배치할 경우, TTL을 더 줄일 수 있으나, 이러한 구조에서는 광학계의 수차 및 왜곡이 더 심하게 발생하게 되고, 다른 렌즈들로 수차 및 왜곡 보정이 어렵거나, TTL이 증가되고 카메라 모듈의 사이즈도 증가될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 양(+)의 파워일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)는 유리 재질일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 파워는 상기 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 파워의 절대 값의 2배 이상으로 배치하여, 왜곡 및 수차를 보정할 수 있다. 광축을 기준으로 상기 제3 렌즈(103)의 물체 측 제5 면(S5)은 볼록하고, 센서 측 제6 면(S6)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 광축에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 렌즈(103)은 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지거나, 광축에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 유리 재질의 구면 렌즈일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 중심 두께는 제1,2렌즈(101,102)의 중심 두께의 2배 이상 또는 3배 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 양면이 볼록한 형상을 가지므로, 중심 두께가 에지 두께보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 유효경은 상기 제1,2 렌즈(101,102)의 유효경보다 클 수 있다. 광축에서 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면이 볼록한 형상이며, 상기 제2 렌즈(102)의 센서측 면이 볼록한 형상을 가지므로, 상기 제2,3렌즈(102,103) 사이의 중심 간격은 렌즈들의 중심 간격 중에서 최소일 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양(+)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)는 유리 재질을 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 파워는 상기 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 파워의 절대 값의 2배 이상으로 배치하여, 왜곡 및 수차를 보정할 수 있다. 광축을 기준으로 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 제7 면(S7)은 볼록하며, 센서측 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 광축에서 양측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제4 렌즈(104)는 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7) 및 제8 면(S8) 중 적어도 하나는 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)은 n-1번째 렌즈로서, 유효경이 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께는 제1, 2렌즈(101,102)의 중심 두께의 2배 이상 또는 3배 이상일 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 중심 두께는 상기 렌즈들의 최소 중심 두께의 2배 이상 또는 3배 이상일 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)의 센서측 면이 광축에서 볼록한 형상이고, 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면이 광축에서 볼록한 형상을 가지므로, 상기 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 중심 간격은 제1,2 렌즈(101,102)의 중심 두께의 합보다 클 수 있다. 또한 상기 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 에지 간격은 상기 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 중심 간격보다 클 수 있다. 이는 상기 제3 렌즈(103)의 센서측 면이 물체측 면의 곡률 반경보다 더 작은 곡률 반경을 갖고 볼록한 곡면 형상으로 제공되므로, 상기 제3 렌즈(103)은 최대 유효경을 갖는 제4 렌즈(104)의 주변부까지 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양면이 볼록한 형상을 가지므로, 중심 두께가 에지 두께보다 클 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 곡률 반경과 센서측 면의 곡률 반경의 절대 값의 차이는 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면의 곡률 반경과 센서측 면의 곡률 반경의 절대 값의 차이 보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 곡률 반경과 센서측 면의 곡률 반경의 절대 값의 차이는 렌즈들 중에서 가장 작을 수 있다. 광축을 따라 연속하여 배열되는 상기 제3,4 렌즈(103,104) 각각의 파워는 상기 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 파워의 절대 값의 2배 이상으로 배치하여, 제1,2 렌즈(101,102)에서 발생되는 왜곡 및 수차를 보정할 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104) 중에서 상기 제1,2 렌즈(101,102)에 인접한 제3 렌즈(103)의 파워가 가장 클 수 있다.
상기 제1,2 렌즈(101,102)에 의해 발생되는 왜곡 및 수차를 보정하기 위해, 상기 제2,3렌즈(102,103) 사이의 중심 간격은 줄이고, 제3,4 렌즈(103,104)의 중심 두께는 다른 렌즈들보다 더 두껍게 제공할 수 있고, 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 중심 간격은 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 중심 간격보다 크게 설정할 수 있다. 이러한 제3,4렌즈(103,104)는 상기 제1,2렌즈(101,102)를 통과하는 광의 왜곡 및 수차가 제거되는 방향으로 보정한 다음, 제5 렌즈(105)의 전 영역으로 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(104)는 음(-)의 파워를 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(105)는 유리 재질을 포함할 수 있다. 광축을 기준으로 상기 제5 렌즈(105)의 물체 측 제9 면(S9)은 오목하며, 센서측 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 광축에서 센서측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5 렌즈(105)는 광축에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 유리 재질의 구면 렌즈로 제공될 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 제9 면(S9) 및 제10 면(S10) 중 적어도 하나는 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)은 n번째 렌즈로서, 유효경이 렌즈들 중에서 두 번째로 클 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 중심 두께는 제3, 4렌즈(103,104)의 중심 두께의 1/2배 이하 또는 1/3배 이하일 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 중심 두께는 상기 제1,2렌즈(101,102)의 중심 두께와 10% 이하의 차이를 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 에지 두께가 중심 두께보다 두껍게 배치되어, 주변부를 통해 이미지 센서(300)의 전 영역으로 광을 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면이 광축에서 볼록한 형상이고, 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면이 광축에서 오목한 형상을 가지므로, 상기 제4,5 렌즈(104,105) 사이의 중심 간격은 렌즈들 사이의 중심 간격 중에서 최대일 수 있다. 또한 상기 제4,5 렌즈(104,105) 사이의 간격은 에지 간격이 중심 간격보다 작을 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 이미지 센서(300)에 가장 인접한 구면 렌즈일 수 있다. 이미지 센서(300)에 가장 인접한 렌즈로 구면 렌즈를 배치함으로써, 비구면 렌즈 대비 조립성이 개선될 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면은 에지가 상기 제4 렌즈(104)의 유효 영역의 끝단에 인접하고 중심부가 오목한 곡면 형상을 가지므로, 상기 제4 렌즈(104)를 통해 굴절된 광이 입사될 수 있다. 이에 따라 상기 제5 렌즈(105)와 제4 렌즈(104) 사이의 중심 간격은 최대로 확보하고, 제5 렌즈(105)의 유효경이 증가되는 것을 억제할 수 있다. 또한 제5 렌즈(105)의 센서측 면이 볼록한 곡면 형상으로 제공되므로, 비구면을 갖지 않더라도, 상기 이미지 센서(300)의 전 영역으로 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 제5 렌즈(105)는 비구면을 갖는 유리 렌즈일 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제5 렌즈(105)의 제9 면(S9) 및 제10 면(S10) 중 적어도 하나는 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 임계점(Critical point)은 Sag 값의 경향이 바뀌는 지점이다. 즉 Sag 값이 증가하다 감소하는 지점 혹은 Sag 값이 감소하다가 증가하는 지점이다. 상기 Sag 값은 각 렌즈 면의 중심과 직교하는 직선과 상기 렌즈 면 사이의 광축 거리이며, Sag 값은 각 렌즈 면의 중심보다 센서 측에 위치한 위치는 양의 값을 가지며, 각 렌즈 면의 중심보다 물체측에 위치한 위치는 음의 값을 갖는다. Sag 값에 대해 절대 값으로 나타내면, Sag51의 최대 값은 Sag41, Sag42, Sag52의 최대 값보다 클 수 있다. Sag51는 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면의 중심과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면 사이의 광축 거리이며, Sag41는 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 중심과 직교하는 직선에서 상기 물체측 면 사이의 광축 거리이며, Sag42는 상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면의 중심과 직교하는 직선에서 상기 센서측 면 사이의 광축 거리이고, Sag52는 상기 제5 렌즈(105)의 센서측 면의 중심과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈(105)의 센서측 면 사이의 광축 거리이다.
또한 제4 렌즈(104)의 물체측 제7 면(S7)과 센서측 제8 면(S8)의 Sag 값은 부호가 서로 상이하고, 0.2mm 미만의 차이를 가질 수 있으며, 예컨대 광축에서 0.1mm, 0.2mm, 1mm, 2mm, 3mm, 끝단 또는 에지 등에서 제7,8 면(S7,S8)의 Sag 값은 0.2mm 미만일 수 있다. 또한 제4 렌즈(104)은 광축에서 유효 반경의 1/2 거리(D1)에서 제7 면과 제8 면(S8)의 Sag 값의 절대 값은 0.2mm 미만의 차이를 가질 수 있다. 상기 제7 면과 제8 면(S8)의 Sag 값의 절대 값은 광축에서 에지를 향해 점차 커질 수 있으며, 광축을 기준으로 동일한 거리에서 동일한 값을 가질 수 있다.
BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 상기 BFL은 1.5mm 이상일 수 있으며, 광학 필터(500)의 설치 공간, 또는 광학 필터(500) 및 커버 글라스(400)의 설치 공간을 확보할 수 있다. CT4는 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, ET4는 상기 제4 렌즈(104)의 에지 두께이다. CT5는 상기 제5 렌즈(105)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, ET5는 상기 제5 렌즈(105)의 에지 두께이다. 상기 에지 두께는 각 렌즈의 유효 영역 끝단에서 물체측면과 센서측 면 사이의 광축 방향의 거리이다. CG4는 상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면의 중심에서 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, CG4는 제8 면(S8)의 중심에서 제9 면(S9)의 중심까지의 거리이다. EG4는 상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면의 에지에서 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다.
광학계(1000)에서 비구면을 갖는 적어도 하나의 렌즈는 유효경이 구면 렌즈들의 유효경 평균보다 작고 물체측에 가장 가깝게 배치하여, 작은 매수의 렌즈 광학계를 통해 이미지 센서의 전 영역으로 광을 가이드할 수 있다. 상기 조리개(ST)의 물체 측에 제1렌즈(101)가 배치되고, 조리개(ST)의 센서측에 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4,5 렌즈(104,105)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 렌즈(101) 내지 제5 렌즈(105)의 유효경은 CA1,CA2,CA3,CA4,CA5로 정의하며, 제1 렌즈(101) 내지 제5 렌즈(105)의 물체측 면과 센서측 면의 유효경은 CA11,CA12,CA21,CA22,CA31,CA32,CA41,CA42,CA51 및 CA52로 정의할 수 있다. 상기 조리개(ST)가 제2 렌즈(102)의 물체측 면에 배치되는 경우, 다음의 조건을 만족할 수 있다.
조건1: CA2 < CA1 < CA3 < CA4 < CA5
조건2: (CA4-CA5) < (CA1-CA2)
조건3: CA2 < ImgH < CA4 < (2*ImgH)
조건4: CA21 < CA11 < CA32 < CA42
조건5: CA51 < CA41 < CA52
상기 조리개(ST)의 센서측에 배치된 상기 제2 렌즈(102)가 음의 파워(F2 < 0)을 가지므로, 상기 제2 렌즈(102)는 입사되는 굴절시켜 줄 수 있다. 또한 제3 렌즈(103)가 양면이 볼록한 형상을 가지므로, 제4 렌즈의 에지 방향으로 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라 제2,3 렌즈(102,103)에 의해 광학계의 중량별 수율(yield by weight)의 저하를 방지하고 생산 효율의 향상을 도모할 수 있다. 여기서, 상기 조리개(ST)의 센서측에 배치된 제2 내지 제5 렌즈(102-105)의 합성 초점거리는 양의 값을 가질 수 있으며, 화각 범위 내에서 TTL을 줄여줄 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이의 간격은 중심에서 에지로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)와 상기 제3 렌즈(103) 사이의 간격은 중심에서 에지로 갈수록 점차 커질 수 있다. 이러한 간격은 제2 렌즈(102)의 센서측 면이 볼록한 형상이고, 제3 렌즈(103)의 물체측 면이 볼록한 형상에 의해, 광축에서 에지를 향해 갈수록 점차 커질 수 있다.
도 3은 도 1의 실시 예의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다. 도 3과 같이, 제1 내지 제5 렌즈들(101,102,103,104,105)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 중심 두께(CT), 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격(CG), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe Number) 및 유효반경(Semi- aperture)의 크기를 설정할 수 있다. 광축에서 각 렌즈의 곡률 반경을 절대 값으로 나타내면, 광축(OA)에서 제1 내지 제5 렌즈(101-105) 각각의 곡률 반경은 30mm 이하 예컨대, 1mm 내지 30mm 범위 또는 1mm 내지 20mm 범위일 수 있다. 또한 인접한 두 렌즈 면의 곡률 반경 차이가 30 mm 미만 예컨대, 0.1mm 내지 25mm 범위 또는 0.1mm 내지 15mm 범위일 수 있다. 이에 따라 6매 이하의 렌즈들을 갖는 광학계(1000)의 곡률 반경의 차이를 증가시키지 않고 광을 가이드할 수 있다. 절대 값으로, 제1,2 면(S1,S2)의 곡률 반경 차이는 5 mm 이하이며, 제2,3면(S2,S4)의 곡률 반경 차이는 3mm 이하이며, 제3,4 면(S3,S4)의 곡률 반경 차이는 5 mm 이하이며, 제4,5면(S4,S5)의 곡률 반경 차이는 15mm 이하이며, 제5,6 면(S6,S6)의 곡률 반경 차이는 15mm 이하이며, 제6,7면(S6,S7)의 곡률 반경 차이는 15mm 이하이며, 제7,8 면(S7,S8)의 곡률 반경 차이는 1 mm 이하이며, 제7,9 면(S8,S9)의 곡률 반경 차이는 15 mm 이하이며, 제9,10 면(S9,S10)의 곡률 반경 차이는 15 mm 이하일 수 있다. 여기서, 상기 유리 렌즈의 곡률 반경은 유효 반경의 5% 이상일 수 있으며, 예컨대 5% 내지 95% 범위로 제공될 수 있다.
광축에서 각 렌즈의 곡률 반경을 절대 값으로 나타내면, 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최대일 수 있다. 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2) 또는 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 곡률 반경 중 어느 하나는 렌즈들 중에서 최소일 수 있다. 최대 곡률 반경은 30mm 미만 예컨대, 25mm 이하일 수 있으며, 최소 곡률 반경의 15배 이하 예컨대, 5배 내지 15배 범위일 수 있다. 비구면 렌즈인 제1 렌즈(101)의 곡률 반경은 구면 재질의 제2 내지 제5 렌즈(102-105) 중 적어도 하나 또는 모두의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 여기서, 곡률 반경은 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 절대 값의 평균이다.
절대 값으로 나타낼 때, 광축에서 상기 조리개(ST)의 물체측에 배치된 상기 제1 렌즈(101)의 곡률 반경은 상기 조리개(ST)의 센서측에 배치된 상기 제2 렌즈(102)의 곡률 반경 보다 작을 수 있다. 절대 값으로 나타낼 때, 광축에서 상기 제4 렌즈(104)의 곡률 반경은 제3 렌즈(103)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 절대 값으로 나타낼 때, 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경 차이는 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경 차이보다 크며, 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경 차이보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경 차이는 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 차이 중 가장 클 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)를 유리 재질의 비구면으로 설계할 경우, 열보상을 만족하고 및 광학적 성능을 향상시킬 수 있으나, 구면 렌즈보다는 조립성이 용이하지 않을 수 있고, 비구면의 제1 렌즈(101)의 조립성으로 인해 상기 제1 렌즈(101)보다 센서측에 배치된 렌즈들의 광학 특성에 영향을 줄 수 있다. 만약, 제1 렌즈가 구면 렌즈이면 제1 렌즈가 광학 특성에 영향을 받더라도, 구면 특성에 의해 제1 렌즈의 곡률반경이 크게 변경되지 않을 수 있다. 발명은 비구면을 갖는 제1 렌즈(101)의 곡률 반경은 10m 이하이고 유효경은 작게 설계하여, 조립을 용이하게 할 수 있고, 광축에서 조금 틸트되어 조립되더라도 센서측 렌즈들에 미치는 영향은 미미할 수 있다. 상기 제3 내지 제5렌즈(103-105)를 구면으로 제공하므로, 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 차이를 크게 하지 않을 수 있으며, 큰 유효경에 의해 조립성이 개선될 수 있고 광학적 특성에 대한 영향을 줄여줄 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)의 제1,2 면(S1,S2)의 곡률 반경은 L1R1,L1R2로 정의하고, 상기 제5 렌즈(105)의 제9,10 면(S9,S10)의 곡률 반경은 L5R1,L5R2로 정의하고, 상기 제2,3,4 렌즈(102,1031,104)의 각 렌즈 면의 곡률 반경들은 L2R1,L2R2,L3R1,L3R2,L4R1,L4R2로 정의할 수 있다. 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경의 비율은 다음과 같다.
조건 1: 1 < L1R1/L1R2 < 3 조건 2: 0 < L2R1/L2R2 < 1
조건 3: 1.2 < |L3R1/L3R2| < 5 (단, L3R1 >0, L3R2 < 0)
조건 4: 0.5 < |L4R1/L4R2| < 1.5 조건 5: 0 < |L5R1/L5R2| < 1
조건 6: 0mm ≤ |L4R1|-|L4R2| ≤ 1mm
바람직하게, 조건 5는 |L4R1| - L4R2 ≤ 0.2mm를 만족한다. 바람직하게, L4R1의 절대 값과 L4R2는 서로 동일하거나, 곡률 반경의 공차 이하의 차이를 가질 수 있다. 곡률 반경의 공차는 ±0.05mm일 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 제7 면(S7)과 센서측 제8 면(S8)의 곡률 반경 차이가 상기 범위 또는 공차 이하로 설계할 경우, 물체측 면과 센서측 면을 구분 없이 조립할 수 있어, 조립의 편의성을 개선시켜 줄 수 있다. 만약, 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 제7 면(S7)과 센서측 제8 면(S8)의 곡률 반경 차이가 0.2mm 초과일 경우, 두 렌즈 면(S7,S8)의 구분이 어렵고 반대로 조립하게 되는 문제가 발생될 수 있다.
또한 i번째 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경의 절대 값은 LiR1이고 센서측 면의 곡률 반경의 절대 값은 LiR2인 경우, LiR1/LiR2(i=1~5)의 값은 i가 1일 때 최대이고, i가 5일 때 최소일 수 있다. 또한 인접한 비구면의 렌즈 면과 구면의 렌즈 면 사이의 곡률 반경 차이는 아래 조건을 만족할 수 있다.
조건7: 0.5 < |L1R2|/L2R1 < 1.4
이러한 구면의 렌즈 면과 비구면의 렌즈 면의 곡률 반경 차이는 1mm 이하 예컨대, 0.1mm 내지 1mm 범위로 설정해 주어, 렌즈 면들 사이의 색 수차를 보정해 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 중심 두께를 CT1-CT5로 정의하고, 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 에지 두께를 ET1-ET5로 정의할 경우, 상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 중심 두께의 합은 ∑CT로 정의하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 에지 두께의 합은 ∑ET로 정의할 수 있다. 렌즈들의 두께를 설명하면, 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께(CT4)는 상기 제1, 2, 5 렌즈(101,102,105)의 중심 두께(CT1,CT2,CT5)보다 클 수 있으며, 바람직하게, 렌즈들 중에서 최대 두께를 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께(CT4)가 최대이고 센서측 면의 곡률 반경이 각 렌즈의 센서측 면들의 곡률 반경 중 가장 크게 제공되므로, 입사된 광을 마지막 렌즈의 유효 영역의 끝단까지 굴절시켜 줄 수 있다. 즉, 20mm 이하의 TTL과 제4 렌즈(104)의 유효경과 렌즈 형상으로 인한 광 경로를 조절하기 위해 제5 렌즈(105)는 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
각 렌즈의 중심 두께와 에지 두께의 비율은 하기 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: 0 < CT1/ET1 < 1 조건 2: 0 < CT2/ET2 < 1
조건 3: 0.5 < CT3/ET3 < 1.5 조건 4: 0.1 < CT4/ET4 < 1.1
조건 5: 0 < CT4/ET4 < 1
조건 6: 0.1 < ∑CT/∑ET < 1.1 또는 0.3 < ∑CT/∑ET < 1
조건 7: CT1/∑CT < 0.3 조건 8: 0.15 < CT4/∑CT < 0.7
상기 조건들에서 CTi/ETi (i=1~5)인 경우, i가 3일 때 최대이고, i가 1일 때 최소일 수 있다. 각 렌즈들의 중심 두께와 에지 두께의 차이는 0.01mm 초과 2mm 미만으로 설정할 수 있다. 또한 비구면 렌즈를 제1 렌즈(101)에 배치하여 중심 두께 대비와 에지 두께의 비율을 가장 큰 비율로 설계해 주어, 비구면 렌즈에 의한 조립성 저하를 방지할 수 있다.
상기 제3,4 렌즈(103,104)의 에지 두께를 0.6mm 이상으로 제공하기 위해, 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 중심 두께는 두껍게 설정하고, 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경은 크게 설정해 줄 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께와 에지 두께 차이를 조건 4의 범위로 설정해 줌으로써, 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경 차이를 크게 설계하지 않을 수 있고, 제4 렌즈(104)의 조립성은 개선시켜 줄 수 있다. 또한 렌즈들에서 최대 중심 두께와 최소 중심 두께의 차이를 2 mm 이하 예컨대, 0.5 mm 내지 2 mm 범위 또는 1mm 내지 1.5 mm일 수 있다. 즉, 마지막 구면 렌즈의 중심 두께를 얇게 제공하더라도, 광학 성능의 저하가 발생되지 않을 수 있고, 카메라 모듈의 두께를 슬림하게 제공할 수 있다. 또한 각 렌즈들의 중심 두께와 에지 두께 사이의 차이를 크게 하지 않게 되므로, 적어도 한 렌즈가 틸트가 되더라도, 광학적 특성에 대한 영향을 줄여줄 수 있다. 또한 유리 렌즈들에 의해 각 렌즈의 중심부와 에지부 간의 열적 특성에 대한 영향을 줄여줄 수 있다.
상기 최대 중심 두께는 서로 다른 두 렌즈의 중심 두께의 합보다 클 수 있다. 예컨대, 조건: (CT1+CT2) < CT4, (CT1+CT5) < CT4, 및 (CT2+CT5) < CT4를 만족할 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 중심 두께는 서로 다른 두 렌즈의 중심 두께의 합보다 클 수 있다. 예컨대, 조건: (CT1+CT2) < CT3, (CT1+CT5) < CT3, 및 (CT2+CT5) < CT3를 만족할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)들 사이의 중심 간격은 CG1-CG4로 정의하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105) 사이의 중심 간격들의 합은 ∑CG로 정의할 수 있다. 상기 제2 렌즈(102) 내지 제5 렌즈(105) 중에서 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격은 CG2,CG3,CG4이며, 구면 렌즈들 사이의 중심 간격이다. 제1,2 렌즈(101,102) 사이의 중심 간격은 CG1이며, 구면 렌즈와 비구면 렌즈 사이의 중심 간격이다. 상기 제4,5 렌즈(104,105) 사이의 중심 간격(CG4)은 렌즈부(100) 내에서 최대이며, 비구면과 구면 렌즈 사이의 중심 간격보다 클 수 있다. 상기 각 렌즈의 중심 두께와 인접한 렌즈 간의 중심 간격 사이는 하기 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: 0 < CT1/CG1 < 1 조건 2: 1.5 < CT2 / CG2 < 4
조건 3: 1 < CT3/CG3 < 2 조건 4: 0.5 < CT4/CG4 < 1.5
조건 5: 0 < CT5/CG4 < 1 조건 6: (CT1/CG1) < (CT4/CG4) < (CT3/CG3)
조건 6: 0 < CG3/∑CG < 0.5 조건 7: 0.5 < CT_Max/CG_Max < 1.5
렌즈들 사이의 최대 중심 두께는 최대 중심 간격의 2배 이상 예컨대, 2.1배 내지 4.5배 범위로 제공해 줌으로써, 각 렌즈들의 중심 간격에 비해 중심 두께를 증가하지 않고 광학계 내에 비구면 렌즈를 적용한 카메라 모듈을 제공할 수 있다. 조건 3에서 구면의 제3,4 렌즈(103,104)가 양면이 볼록한 형상으로 제공되므로, 제3,4렌즈(104,105) 사이의 중심 간격은 줄여줄 수 있다. 여기서, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 중 i번째 중심 간격을 CGi로 정의하고, 상기 CGi보다 물체 측에 배치된 i번째 렌즈의 중심 두께를 CTi로 정의할 경우, 다음의 조건을 만족할 수 있다. CTi/CGi의 비율은 i가 2일 때 최대이며, i가 1일 때 최소일 수 있다. 상기 CTi/CGi의 값이 i가 2일 때 최대인 조건은 구면 렌즈와 비구면 렌즈들의 서로 다른 메니스커스 형상에 의해 구현될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면의 중심에서 상기 이미지 센서(300)의 표면까지의 광축 거리는 TTL인 경우, 하기 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: 0 < CT1/TTL < 0.2
바람직하게, 조건 1은 0.05 ≤ CT1/TTL ≤ 0.15를 만족할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)가 비구면 렌즈의 글라스 재질이므로, 상기 제1 렌즈(101)가 조건 1을 만족하는 두꺼운 두께에 의해 온도 변화에 따른 열 보상을 만족시킬 수 있는 광학계를 설계할 수 있다. 즉, 조건 1은 제 1렌즈(101)를 비구면 글라스로 설계하여 나타나는 특징일 수 있다.
조건 2: 0 < CT2/TTL ≤ 0.15 조건 3: 0.15 < CT3/TTL < 0.5
조건 4: 0.1 < CT4/TTL < 0.3 조건 5: 0 < CT5/TTL ≤ 0.15
상기 조건 3,4의 CT1/TTL의 비율은 조건 1,2,5의 값보다 클 수 있다.
굴절률을 설명하면, 제3 렌즈(103)의 굴절률은 렌즈들 중에서 최대이며, 바람직하게, 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 굴절률은 1.7 이상일 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 굴절률 차이는 0.20 이하이다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 굴절률을 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 굴절률 보다 높게 배치할 경우, 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 파워를 증가시켜 줄 수 있고, 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경이 증가되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 상기 제3,4 렌즈(103,104)를 통해 진행하는 광의 민감도는 낮추어줄 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 굴절률은 상기 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 굴절률 평균보다 클 수 있다. 상기 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 이러한 제1 내지 제5 렌즈(101-105)의 굴절률을 설정하여 색 분산을 조절할 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 중심 두께 및 에지 두께가 다른 렌즈들에 비해 두껍게 제공되므로, 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경이 증가되는 것을 억제할 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 높은 굴절률과 중심 두께보다 얇은 에지 두께에 의해 색 분산이 증가될 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 물체측 면이 운전자를 향해 돌출된 형상을 갖고 있어, 입사 광량이 증가될 수 있다.
아베수를 설명하면, 제1,2,5 렌즈(101,102,105) 중 적어도 하나 또는 모두의 아베수는 렌즈들 중에서 최대이며, 55 이상일 수 있다. 제3 렌즈(103)의 아베수는 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 아베수와 최소 아베수 차이는 20 이상일 수 있다. 조리개(ST)의 물체측 렌즈와 센서측 렌즈의 아베수를 차이 또는 굴절률 차이를 줄여주어, 조리개(ST)를 통과하는 광들의 경로 제어가 용이할 수 있다. 이미지 센서(300)에 가장 인접한 제5 렌즈(105)의 아베수를 제1 렌즈(101)보다 높게 제공해 줌으로써, 유리 재질의 렌즈들 사이로 진행되는 광의 색 분산을 조절하여 이미지 센서(300)로 가이드할 수 있다.
상기 제3,4 렌즈(103,104)의 초점 거리(F3,F4)는 양의 파워를 가지며, 상기 제1,2,5 렌즈(101,102,105)의 초점 거리(F1,F2,F5)는 음의 파워를 가질 수 있다. 저온에서 고온까지의 온도가 변화함에 따라 렌즈가 수축 및 팽창을 반복하게 되므로, 유리 렌즈들에 의해 수축과 팽창되는 량을 줄여줄 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 나타내면, 상기 제2 렌즈(102)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최대이며, 10mm 이상일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최소이다. 최대 초점 거리와 최소 초점 거리의 차이는 5mm 이상일 수 있다. 상기한 초점 거리에 의해 광학계에서 설정된 화각 범위에서 향상된 MTF 특성, 수차 제어 특성, 해상도 특성 등을 가질 수 있고, 화각의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
도 4와 같이, 실시예에 렌즈부(100)의 렌즈들 중 제1 렌즈(101)의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(101)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다. 도 5와 같이, 제1 내지 제5 렌즈(101,102,103,104,105)의 두께(T1-T5), 인접한 두 렌즈 사이의 간격(G1-G4)을 설정할 수 있으며, 광축과 직교하는 Y축 방향으로 각 렌즈의 두께(T1-T5)에 대해 0.1mm 이상의 간격마다 나타낼 수 있으며, 각 렌즈 간의 간격(G1-G4)에 대해 0.1mm 이상의 간격마다 나타낼 수 있다.
도 6과 같이, 광축부터 제4,5 렌즈의 유효 영역의 끝단까지 Sag 값을 설명하면, 제4 렌즈(104)의 물체측 면과 센서측 면인 L4S1,L4S2의 Sag 값의 절대 값과, 제5 렌즈(105)의 센서측 면인 L5S2의 Sag 값은 제5 렌즈(105)의 물체측 면인 L5S1의 Sag 값보다 작음을 알 수 있다. L5S1의 Sag 데이터의 절대 값은 L4S1, L4S2, L5S2의 Sag 데이터의 절대 값보다 2배 이상임을 알 수 있다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다. 도 7 내지 도 9와 같이, 발명의 실시 예에서 상온을 기준으로 저온 또는 고온과의 MTF의 편차는 10% 미만 즉, 7% 이하일 수 있다. 도 7 내지 도 9에서, x축은 디포커싱 위치를 나타내며, y축 MTF를 나타내며, F1부터 F11까지 0.000mm부터 3.092mm까지 0.309mm 단위로 측정한 그래프들이다.
도 10 내지 12는 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 수차 특성을 나타낸 그래프다. 도 10 내지 도 12의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 10 내지 도 12에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 920nm, 약 940nm, 약 960nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 940nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 10 내지 도 12의 수차도에서는 상온, 저온 및 고온에서의 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 실시 예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시 예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 여기서, 저온은 -20도 이하의 예컨대, -20 내지 -40도 범위이며, 상온은 22도±5도 범위 또는 18도 내지 27도 범위이며, 고온은 85도 이상 예컨대, 85도 내지 105도의 범위일 수 있다. 이에 따라 도 10 내지 도 12의 저온에서 고온까지 휘도 비(modulation)의 저하가 10% 미만 예컨대, 5% 이하이거나, 거의 변경되지 않음을 알 수 있다.
표 1은 제1실시 예에 따른 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서의 EFL, BFL, F넘버, TTL 및 대각 방향의 FOV와 같은 광학 특성의 변화를 비교하였으며, 상온을 기준으로 저온의 광학 특성의 변화율 5% 이하 예컨대, 3%이하로 나타남을 알 수 있으며, 상온을 기준으로 저온의 광학 특성의 변화율이 5% 이하 예컨대, 3% 이하로 나타남을 알 수 있다.
　 상온 저온 고온 저온/상온(%) 고온/상온(%)
EFL 5.169 5.167 5.167 100.04% 100.00%
BFL 2.000 2.002 2.002 99.90% 100.00%
F# 2.200 2.2 2.200 100.00% 100.00%
TTL 12.499 12.502 12.504 99.98% 100.02%
FOV 72.85 72.85 72.86 100.00% 100.00%
따라서, 표 1과 같이, 저온에서 고온까지의 온도 변화에 따른 광학 특성의 변화 예컨대, 유효초점거리(EFL)의 변화율, TTL, BFL, F 넘버(F#), 대각 화각(FOV)의 변화율이 10% 이하 즉, 5% 이하 예컨대, 0 ~ 5% 범위임을 알 수 있다. 이는 적어도 한 매 또는 두 매 이상의 비구면 렌즈를 사용하더라도, 비구면 렌즈에 대한 온도보상이 가능하게 설계하여, 광학 특성의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 또한 상온을 기준으로 저온 또는 고온으로 변화되더라도, 유효초점거리, TTL, BFL, F 넘버(F#), 대각 화각(FOV) 등이 거의 변화되지 않음을 알 수 있다. 상기에 개시된 실시 예의 광학계는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
상기에 개시된 실시 예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있다. 또한, 수학식들에 기재된 렌즈의 광축(OA)에서의 두께, 인접한 렌즈들의 광축(OA)에서의 간격이 의미하는 것은 상기에 개시된 실시 예를 참조할 수 있다.
[수학식 1] 0.5 < CT1/CT2 < 1.5
CT1는 상기 제1 렌즈(101)의 중심 두께를 의미하고, CT2는 상기 제2 렌즈(102)의 중심 두께를 의미한다. 수학식 1은 제1,2 렌즈의 중심 두께 차이를 작게 설정하여, 광학계의 광 경로를 용이하게 조절할 수 있다. 바람직하게, 0.8 < CT1/CT2 < 1.2을 만족할 수 있다. 비구면을 갖는 제1 렌즈(101)와 구면을 갖는 제2 렌즈(102)의 중심 두께를 설정해 줄 수 있어, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 2] (CT5*CA5) < (CT3*CA3)
CT5은 제5 렌즈(105)의 중심 두께이고, CA5은 제5 렌즈(105)의 유효경이며, CT3은 제3 렌즈(103)의 중심 두께이고, CA3은 제3 렌즈의 유효경이다. 상기 유효경은 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균이다. 바람직하게, CA5 < CA3의 조건을 만족할 수 있다. 상기 제3,5렌즈의 두께와 유효경을 설정해 줌으로써, 광학계는 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 3] Po1 < 0
수학식 3에서 Po1는 제1 렌즈(101)의 파워를 나타내며, 광학계의 성능을 위해 광학계에서 TTL과 유사한 유효 초점 거리(F)를 갖기 위해 설정될 수 있다. 이에 따라 TTL > F을 만족할 수 있으며, 예컨대 1 < TTL/F < 4의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 4] |Po1*2| ≤ Po3
Po3는 제3 렌즈(103)의 파워를 나타내며, 광학계의 성능을 위해 상기 제1 렌즈(101)의 파워의 2배 이상으로 설정할 수 있다. 이에 따라 제3 렌즈(103)의 중심 두께는 증가시켜 주고 곡률 반경은 줄여주어, 제3 렌즈(103)를 통과하는 광의 민감도는 낮출 수 있다. 바람직하게, |Po1*2| < Po3를 만족할 수 있다.
[수학식 4-1] |Po1*2| ≤ Po4
Po4는 제4 렌즈(104)의 파워를 나타내며, 광학계의 성능을 위해 상기 제1 렌즈(101)의 파워의 2배 이상으로 설정할 수 있다. 이에 따라 제4 렌즈(104)의 중심 두께는 증가시켜 주고 곡률 반경은 줄여주어, 제4 렌즈(104)를 통과하는 광의 민감도는 낮출 수 있다. 바람직하게, |Po1*2| < Po4를 만족할 수 있다.
[수학식 5] 1.7 ≤ Nd3 < 2.2
Nd3는 제3 렌즈(103)의 d-line에서의 굴절률이다. 수학식 5는 제3 렌즈의 굴절률을 높게 설정해 주어, 광학계의 3차 수차(자이델 수차) 감소에 영향을 주는 요소를 조절할 수 있으며, TTL이 다소 길어지면서 발생할 수 있는 수차를 감소할 수 있다. 수학식 5는 바람직하게, 1.8 ≤ Nd3 ≤ 2.1를 만족할 수 있다. 수학식 4의 하한치보다 낮게 설계된 경우, 수차를 감소시켜 성능을 얻을 수 있고, 상기 제3 렌즈(103)의 파워가 약해져 빛을 효율적으로 모으지 못하여 광학계의 성능이 떨어질 수 있다. 상기 수학식 4의 상한치보다 높게 설계될 경우, 재료를 구하기 힘들어지는 단점이 있다. 또한 제3 렌즈의 굴절률이 수학식 4의 하한치보다 낮게 설계될 경우, 제3 렌즈의 파워를 증가하기 위해, 제3 렌즈의 곡률 반경을 증가시켜야 하며, 이 경우 렌즈 제작이 더 어려워지고 렌즈 불량률도 높아지고 수율이 저하될 수 있다.
[수학식 5-1] 1.7 ≤ Nd4 < 2.2
Nd4는 제4 렌즈(104)의 d-line에서의 굴절률이다. 수학식 5는 제4 렌즈의 굴절률을 높게 설정해 줄 수 있다. 수학식 5-1는 바람직하게, 1.8 ≤ Nd4 ≤ 2.1를 만족할 수 있다.
[수학식 5-2] 1.60 ≤ Aver(Nd1:Nd7) ≤ 1.70
수학식 5-2에서 Aver(Nd1:Nd7)는 제1 내지 제5 렌즈의 d-line에서의 굴절률 값들의 평균이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 5-2을 만족할 경우, 광학계는 해상력을 설정할 수 있고 TTL에 영향을 억제할 수 있다.
[수학식 6] 40 < FOV_H < 60
수학식 6에서 FOV_H는 수평 화각을 나타내며, 차량용 광학계의 범위를 설정할 수 있다. 적어도 하나의 비구면 렌즈와 적어도 둘 이상의 구면 렌즈를 갖는 6매 이하의 광학계에서 수평 화각을 설정할 수 있다. 수학식 6은 바람직하게, 45 ≤ FOV_H ≤ 58를 만족하거나, 55도±3도 범위를 만족할 수 있다. 수학식 6을 만족할 경우, 상온 대비 고온으로 온도가 변화할 때 유효초점 거리의 변화율과 화각의 변화율은 5% 이하 예컨대, 0 내지 5%로 설정해 줄 수 있다. 또한 광학계(1000) 내에 비구면 렌즈와 구면 렌즈와 혼합하여 사용하더라도, 유리 렌즈의 온도 보상을 통해 광학 특성의 저하를 방지할 수 있다.
[수학식 7] L1R1 > 0
L1R1은 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경을 나타내며, 0보다 크게 설정될 수 있다. 이러한 수학식 7을 만족할 경우, 광학계의 형상을 제한할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 물체 측 면은 광축에서 운전자 방향으로 볼록한 형상을 갖고, 입사 광량을 증가시켜 줄 수 있다. 또한 L1R1*L1R2 > 0의 조건을 만족하므로, 입사되는 광을 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라 실시 예는 제2 렌즈의 유효경의 제1렌즈의 유효경보다 작게 제공할 수 있다.
[수학식 7-1] L2R1 < 0, L3R2 < 0, 및 L4R2 < 0
L2R1는 제2 렌즈(102)의 물체측 면의 곡률 반경이며, L3R2는 제3 렌즈(103)의 센서측 면의 곡률 반경이며, L4R2은 제4 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경이다. 상기 제1 렌즈가 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖고, 제3,4 렌즈가 양면이 볼록한 형상을 가지므로, 입사되는 광을 유효경이 가장 작은 제2 렌즈(102)에서 가장 큰 제4 렌즈의 유효 영역으로 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 제1 렌즈가 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖게 되므로, 조리개 위치부터 센서를 향해 갈수록 렌즈들의 유효경이 점차 커지도록 설계할 수 있으며, 렌즈 매수를 줄여줄 수 있다. 또한 L1R1 > L1R2의 조건과 |L3R1| > L3R2의 조건을 만족하므로, 제2 렌즈의 유효경을 최소로 설계할 수 있으며, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 만약, |L3R1| < L3R2의 조건인 경우, TTL이 증가하는 문제가 있다. 상기 제3,4 렌즈의 곡률 반경을 다른 렌즈보다 크게 설정하되, 20 mm 이하로 설정해 주어, 입사되는 광들에 미치는 광학적 특성의 영향을 줄여줄 수 있다.
[수학식 8] 0.5 < BFL/Max_Sag52 to Sensor < 1.5
BFL은 마지막 렌즈 즉, 제5 렌즈의 센서측 면의 중심에서 이미지 센서의 표면까지의 광축 거리이다. Max_Sag52 to Sensor는 제5 렌즈(105)의 센서측 면의 최대 Sag 값 즉, 저점에서 이미지 센서(300)까지의 광축 방향의 거리일 수 있다. 광학계가 수학식 8를 만족할 경우, TTL을 줄여줄 수 있고, 카메라 모듈의 제작을 위한 조건을 설정할 수 있다. 또한 Max_Sag52 to Sensor는 이미지 센서(300)와 제5 렌즈(105) 사이에 위치하는 광학 필터(500)와 커버 글라스(400)를 배치할 수 있는 공간을 설정할 수 있다. 수학식 8의 범위가 하한치보다 작을 경우, 광학 필터, 또는 이미지 센서 등의 회로 구조물을 배치할 공간의 제약이 커져 구조물을 광학계에 조립하는 공정이 어려워질 수 있다. 수학식 8의 범위가 상한치보다 커질 경우, 필터 및 이미지 센서 등의 회로 구조물을 광학계에 조립하는 공정이 용이하지만, TTL이 길어져 광학계의 소형화가 힘들게 된다. 상기 마지막 렌즈의 센서측 면은 광축과 에지 사이에서 상기 센서측 면의 중심보다 이미지 센서 방향으로 더 돌출되는 지점이 없는 경우, Max_Sag52는 0이며, 수학식 8의 값은 BFL(Back focal length)과 같을 수 있다.
[수학식 9] 0.5 < CT1 / CT5 < 1.5
수학식 9를 만족할 경우, 수차 특성을 개선하며, 광학계의 축소에 대한 영향을 설정할 수 있다. 수학식 9은 바람직하게, 0.85 < CT1 / CT5 < 1.25를 만족하거나 CT1와 CT5는 동일할 수 있다. 수학식 9은 광학계의 물체측 제1 렌즈와 구면을 갖는 제5 렌즈의 중심 두께를 설정하고, 이들의 중심 두께 차이를 한정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 색 수차를 개선할 수 있으며, 설정된 화각에서 양호한 광학 성능을 가지며 TTL(total track length)을 제어할 수 있다.
[수학식 9-1] 0 < CT1/CA11 < 0.5
수학식 9-1에서 제1 렌즈(101)의 중심 두께(CT1)과 제1 렌즈(101)의 물체측 면(S1)의 유효경(CA11)을 설정해 줄 수 있으며, 이를 만족할 경우, 유리 재질의 렌즈의 강도 및 광학적 특성 저하를 방지할 수 있다. 만약, 수학식 9-1의 범위보다 낮은 경우, 렌즈가 파손되거나 사출 성형이 어렵고, 상기 범위보다 큰 경우 TTL이 증가하게 되고 광학계의 중량이 무거워질 수 있다. 바람직하게, 0 < CT1/CA11 < 0.3를 만족할 수 있다.
[수학식 10] 1 < CT4 / (CT1+CT2+CT5) < 2
CT1, CT2, CT4, CT5는 제1,2,3,5 렌즈의 중심 두께를 의미한다. 광학계가 수학식 10을 만족할 경우, 가장 두꺼운 제4 렌즈의 중심 두께와 얇은 렌즈들의 중심 두께의 비율을 설정할 수 있으며, 수차 특성을 개선하며, 광학계의 축소에 대한 영향을 설정할 수 있다. 수학식 10은 바람직하게, 1 < CT4 / (CT1+CT2+CT5) < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 11] 1 < CT3 / (CT1+CT5) < 2.5
수학식 11에서, 제3 렌즈(103)의 중심 두께를 제1,5 렌즈의 중심 두께의 합보다 크게 설정할 수 있어, 양면이 볼록한 제3 렌즈는 제4 렌즈의 전 영역으로 광을 가이드할 수 있다.
[수학식 12] 4 < CT34 / CT5 < 10
CT34는 제3,4렌즈의 중심 두께의 합이다. 수학식 12을 만족할 경우, 제3,4 렌즈의 중심 두께의 합을 제5 렌즈(105)의 중심 두께를 보다 4배 초과되도록 배치함으로써, 제3,4렌즈(103,104)를 통해 진행하는 광의 민감도는 낮추고 제3,4렌즈(103,104)의 조립성은 개선시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 6 < CT34 / CT5 < 8를 만족할 수 있다.
[수학식 13] 1 < CA11 / CA21 < 2
CA11은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 유효경을 의미하고, CA21은 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3))의 유효경을 의미한다. 수학식 13을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 제어할 수 있으며 수차에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있으며, 바람직하게, 1 < CA11 / CA31 < 1.6를 만족할 수 있다. 제1,2 렌즈가 수학식 13을 만족하므로, 제1,2렌즈의 유효경 차이는 크지 않아 조립성에 의한 영향을 줄여줄 수 있고, 온도 변화에 의한 광학적 영향을 줄여줄 수 있다.
[수학식 14] 1 < CA52 / CA21 < 3
CA52는 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효경을 의미하고, CA21는 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 유효경을 의미한다. 수학식 14를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광 경로를 제어할 수 있고, CRA 및 온도에 따른 성능변화에 대한 요소를 설정할 수 있다. 바람직하게, 수학식 14는 1.8 < CA52 / CA21 < 2.5를 만족할 수 있다. 수학식 14는 제2 렌즈 군의 첫 번째 렌즈의 물체측 면과 마지막 렌즈의 센서측 면의 유효경을 설정할 수 있다.
[수학식 15] 0 < CA12 / CA21 < 2
CA12는 상기 제1 렌즈(101)의 제2 면(S2)의 유효경을 의미하고, CA21는 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 유효경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 제1 렌즈 군(LG1)에서 제2 렌즈 군(LG2)으로 진행하는 광을 제어할 수 있고, 렌즈 민감도 감소에 영향을 주는 요소를 설정할 수 있다. 수학식 15는 바람직하게, 0.8 < CA12 / CA21 < 1.5를 만족할 수 있다. 상기 제1,2렌즈가 수학식 15를 만족하므로, 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 조립을 위한 크기를 설정할 수 있다.
[수학식 16] 0 < ΣASL_CT / ΣSSL_CT < 0.5
ΣASL_CT는 비구면 렌즈의 중심 두께의 합이며, 예컨대, 제1렌즈의 중심 두께이다. ΣSSL_CT는 구면 렌즈들의 중심 두께의 합이며, 예컨대, 제2 내지 제5렌즈의 중심 두께의 합이다. 수학식 16을 만족할 경우, TTL 대비 비구면 렌즈의 두께와 구면 렌즈의 두께 관계를 설정해 주어 전체 TTL를 제어할 수 있다. 수학식 16은 바람직하게, 실시 예는 0 < ΣASL_CT / ΣSSL_CT < 0.2를 만족할 수 있다.
[수학식 17] 0 < ΣASL_CT / TD < 0.2
TD는 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 마지막 제5 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 수학식 17은 광학계의 비구면 렌즈의 중심 두께의 합과 렌즈들 간의 최대 광축 거리의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 17은 바람직하게, 0 < ΣASL_CT / TD < 0.1를 만족할 수 있다.
[수학식 18] 0.2 < ΣSSL_CT / TD < 0.7
수학식 18는 광학계의 구면 렌즈들의 중심 두께의 합과 렌즈들 간의 최대 광축 거리의 관계를 설정할 수 있다. 바람직하게, 0.4 ≤ ΣSSL_CT / TD < 0.6을 만족할 수 있다.
[수학식 19] 0.1 < ΣSSL_CT / TTL < 0.6
수학식 19는 구면 렌즈들의 중심 두께의 합과 전체 광학 길이(TTL)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 19는 바람직하게, 0.3 ≤ ΣSSL_CT / TTL ≤ 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 20] 1 < SSL_CA_Aver/ASL_CA_Aver < 2
SSL_CA_Aver는 구면을 갖는 유리 렌즈들의 평균 유효경을 나타내며, ASL_CA_Aver은 비구면을 갖는 글라스 몰드 렌즈들의 평균 유효경을 나타낸다. 수학식 20에서 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 유효경을 설정해 주어, 입사되는 광의 경로를 효과적을 가이드할 수 있다. 수학식 20은 바람직하게, 1 < SSL_CA_Aver/ASL_CA_Aver < 1.5를 만족할 수 있다. 실시 예는 광학계 내에 구면 렌즈와 비구면 렌즈를 혼합해 줌으로써, 렌즈 매수를 줄여줄 수 있고, 광학적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
[수학식 21] 0 < SSL_Nd_Aver/ASL_Nd_Aver < 1.60
SSL_Nd_Aver는 구면 렌즈들의 굴절률 평균이며, ASL_Nd_Aver는 비구면 렌즈의 굴절률 평균이다. 바람직하게, 1 < SSL_Nd_Aver/ASL_Nd_Aver < 1.3의 조건을 만족하도록 구면 렌즈의 굴절률과 비구면 렌즈의 굴절률을 설정해 줄 수 있다.
[수학식 21-1] ΣASL_Nd < ΣSSL_Nd
ΣASL_Nd는 비구면 렌즈의 굴절률 합이며, ΣSSL_Nd는 구면 렌즈의 굴절률 합이다. 광학계는 구면 렌즈들의 굴절률의 합을 물체측 비구면 렌즈의 굴절률 합보다 높게 설정해 주어, 해상도 및 색 분산을 조절할 수 있다.
[수학식 22] (CG1+CG2) < CT3
CG1는 제1,2 렌즈 사이의 중심 간격이며, CG2는 제2,3렌즈 사이의 중심 간격이다. 수학식 22에서 제3 렌즈의 중심 두께를 증가시키고, 제1 내지 제3 렌즈 사이의 중심 간격을 줄여주어, TTL을 조절할 수 있다. 여기서, (CT1*2) < CG2 또는 (CT2*2) < CG2의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 23] 0.20 < LD12/LD35 < 0.50
LD12는 물체에 인접한 두 렌즈 사이의 광축 거리이며, 예컨대 제1 렌즈(101)의 물체측 면의 중심에서 제2 렌즈(102)의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. LD35는 센서에 인접한 세 렌즈들의 광축 거리로서, 제3 렌즈(103)의 물체측 면의 중심에서 제5 렌즈(105)의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 수학식 23에서 물체에 배치된 렌즈(101,102)들의 광축 거리는 작게 하고, 센서측에 배치된 렌즈들(103,104,105)의 광축 거리는 크게 제공하여, 제1 및 제2 렌즈(101,102)에 의해 발생되는 왜곡 및 색 수차를 보정할 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면에서 제2 렌즈(102)의 센서측 면까지의 광축 거리는 상기 제3 렌즈(103)의 물체측 면에서 상기 제5 렌즈(105)의 센서측 면까지의 광축 거리의 26% 이상 및 36% 이하로 설정할 수 있다. 수학식 23를 만족하므로, TTL이 작은 광학계에서 발생될 수 있는 수차 및 왜곡을 줄여줄 수 있다. 즉, 0.26 ≤ LD12/LD35 ≤ 0.36를 만족할 수 있다.
[수학식 24] 0 < LD12 /TTL < 0.3
수학식 24에서 전체 길이(TTL) 대비 물체측 두 렌즈들의 광축 거리를 설정해 주어, 유리 렌즈들의 유효경, 곡률 반경, 굴절률, 아베수 등을 설정할 수 있다. 바람직하게, 0.11 ≤ LD12 /TTL ≤ 0.23를 만족할 수 있다.
[수학식 25] 0 < CT4/TTL < 0.3
수학식 25에서 TTL을 기준으로 제4 렌즈의 중심 두께를 상기 범위로 설정해 주어, 제1 내지 제3 렌즈를 통해 입사된 광을 제5 렌즈의 전 영역으로 굴절시켜 줄 수 있으며, 광학계의 색 수차를 개선할 수 있다.
[수학식 25-1] 0.4 < CT4/ImgH < 0.9
수학식 25-1에서 ImgH 대비 제3 렌즈의 중심 두께를 상기 범위로 설정해 주어, 온도 변화에 따른 광학적 특성의 변화를 줄여줄 수 있다.
[수학식 26] 0 < |L2R1/L5R2| < 1
L2R1는 제2 렌즈의 제3 면의 곡률 반경이며, L5R2는 제5 렌즈의 제10 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 28에서 제2 렌즈의 물체측 면과 제5 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 제2,5 렌즈의 파워를 제어할 수 있다. 이에 따라 화각의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 바람직하게, 수학식 26은 0 < |L2R1/L5R2| < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 27] 3 < |L5R1/CT5| < 10
L5R1은 제5 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 27를 만족할 경우, 제4 렌즈의 파워를 제어하여, 입사된 광을 비구면 렌즈로 제어할 수 있으며, 비구면의 조립성 저하를 방지할 수 있다. 바람직하게, 6 ≤ |L5R1/CT5| < 9를 만족할 수 있다.
[수학식 28] 1.2 < |L3R1/L3R2| < 5
L3R1은 제3 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이며, L3R2는 제3 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 28을 만족할 경우, 광학계의 중심부에 위치한 렌즈의 곡률 반경을 조절하여 광의 민감도를 낮출 수 있다. 바람직하게, 2 ≤ |L3R1/L3R2|< 2.5를 만족할 수 있다.
[수학식 29] 0.5 < |L4R1/L4R2 | < 1.5
L4R1은 제4 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이며, L4R2는 제4 렌즈의 센서측 면의 곡률 반경을 의미한다. 수학식 29을 만족할 경우, 광학계의 중심부에 위치한 렌즈의 곡률 반경을 조절하여 광의 민감도를 낮출 수 있다. 바람직하게, |L4R1/L4R2| = 1를 만족할 수 있다.
[수학식 30] |S7SagD1| - |S8SagD1| < 0.2mm
S7SagD1은 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)에서 광축으로부터 제1 거리(D1)에서의 Sag 값이며, S8SagD1은 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)에서 광축으로부터 제1 거리(D1)에서의 Sag 값이다. 즉, 제4 렌즈(104)는 제7 면과 제8 면(S8)의 Sag 값이 광축을 기준으로 제1 거리(D1)로 이격된 지점에서 0.2mm 미만의 차이를 가질 수 있다. 상기 제1 거리(D1)은 광축을 기준으로 상기 제4 렌즈(104)의 평균 유효 반경의 1/2 지점이다. 여기서, S7SagD1 > 0이며, S8SagD1 < 0이다.
[수학식 31] 0.5 < SD/TD < 1
SD는 조리개에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이며, TD는 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 마지막 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 즉, 조리개의 위치와 전체 렌즈 간의 최대 거리 사이의 관계를 설정할 수 있다. 바람직하게, 0.8 < SD/TD < 0.95를 만족할 수 있다.
[수학식 32] 0.5 < CT_Max /CG_Max < 1.5
수학식 32에서 렌즈들 중 최대 중심 두께(CT_Max)와 인접한 렌즈들 사이의 최대 중심 간격(CG_Max)을 설정해 줄 수 있다. 수학식 32를 만족할 경우, 광학계는 설정된 화각에서 초점거리에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 실시 예는 0.8 < CT_Max /CG_Max < 1.2을 만족할 수 있다.
[수학식 33] 1 < ΣCT / ΣCG < 5
수학식 33에서 ΣCT는 렌즈들의 중심 두께의 합이며, ΣCG는 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합이다. 수학식 33를 만족할 경우, 광학계는 설정된 화각에서 초점거리에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, TTL을 축소시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 실시 예는 1 < ΣCT / ΣCG < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 34] 6 < ΣNd < 11
ΣNd는 복수의 렌즈 각각의 d-line에서의 굴절률들의 합을 의미한다. 수학식 34를 만족할 경우, 비구면 렌즈와 구면 렌즈가 혼합된 광학계(1000)에서 TTL을 제어할 수 있고, 향상된 해상력을 가질 수 있다. 또한 상대적으로 높은 굴절률과 두꺼운 두께를 갖는 유리 렌즈들을 중심부에 배열하여, TTL과 굴절률을 설정할 수 있다. 수학식 34은 바람직하게, 6 ≤ ΣNd ≤ 10를 만족할 수 있다.
[수학식 35] 10 < ΣAbbe / ΣNd < 50
ΣAbbe는 상기 복수의 렌즈 각각의 아베수(Abbe number)의 합을 의미한다. 수학식 35를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 수학식 35를 렌즈들의 아베수의 합과 굴절률의 합을 설정해 주어, 광학 특성을 제어할 수 있으며, 바람직하게 28 < ΣAbbe / ΣNd < 40를 만족할 수 있다.
[수학식 36] 0.5 < CA11 / CA_Min < 2.5
CA11는 제1 렌즈의 물체측 면의 유효경이며, CA_Min은 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들 중 최소 유효경을 나타낸다. 수학식 36을 만족할 경우, 광학계는 입사광 제어, 광학 성능 유지하며 보다 슬림한 모듈을 제공할 수 있다. 수학식 36은 바람직하게, 1 < CA11 / CA_Min < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 37] 1 < CA_Max / CA_Min < 5
CA_Max는 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들 중 최대 유효경을 나타낸다. 수학식 37를 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 37는 바람직하게, 2 < CA_Max / CA_Min < 2.5를 만족할 수 있다.
[수학식 38] 1 < CA_Max / CA_Aver < 3
CA_Aver는 렌즈들의 물체측 면들과 센서측 면들의 유효경의 평균을 나타낸다. 수학식 38을 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 38은 바람직하게, 1 < CA_Max / CA_Aver < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 39] 20 < CA_Max*nL < 32
nL은 광학계의 렌즈 매수이며, 예컨대 5일 수 있다. 수학식 39를 만족할 경우, 광학계는 전체 렌즈 매수에 따라 최대 유효경을 설정할 수 있다. 수학식 39는 바람직하게, 25 < CA_Max*nL < 30를 만족할 수 있다.
[수학식 40] 0.5 < CA_Max / (2*ImgH) < 2
수학식 40는 렌즈 면들 최대 유효경(CA_Max)과 이미지 센서의 대각 길이로 설정할 수 있으며, 이를 만족할 경우, 광학계는 양호한 광학 성능을 유지할 수 있으며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 바람직하게, 0.6 < CA_Max / (2*ImgH) < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 41] 0.5 < TD / CA_Max < 4
수학식 41을 만족할 경우, 렌즈들의 전체 광축 거리와 최대 유효경을 설정할 수 있어, 양호한 광학 성능을 위한 크기를 설정할 수 있다. 수학식 41은 바람직하게, 1.5 < TD / CA_Max < 2.2를 만족할 수 있다.
[수학식 42] 0 < TD / CT_Max < 0.7
수학식 42에서 렌즈들 중 최대 중심 두께와 렌즈들의 최대 광축 거리를 설정해 줄 수 있으며, 양호한 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 0 ≤ TD / CT_Max ≤ 0.3를 만족할 수 있다.
[수학식 43] 0 < F/CA51 < 1.5
F는 광학계의 유효 초점 거리(EFL)를 나타내며, 15mm 미만 또는 10mm 이하 예컨대, 1mm 내지 10mm 범위일 수 있다. 수학식 43에서 유효 초점 거리와 마지막 구면 렌즈의 물체측 면의 유효경 사이의 관계를 설정해 주어, 광학계 축소, 예컨대 TTL에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 43는 바람직하게, 0.8 < F / CA51 < 1.2를 만족할 수 있다.
[수학식 44] 0 < F / L1R1 < 2
수학식 44에서 광학계의 유효 초점 거리와 제1 렌즈의 물체측 면의 곡률 반경을 설정해 주어, 입사 광과 TTL에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 44는 바람직하게, 1 < F / L1R1 < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 45] 0.5 < Max(CT/ET) < 1.5
Max(CT/ET)는 각 렌즈들의 중심 두께와 에지 두께의 비율이 최대 값을 나타낸다. 수학식 45를 만족할 경우, 광학계는 유효 초점 거리에 대한 영향을 조절할 수 있다. 수학식 45는 바람직하게, 0.8 < Max(CT/ET) < 1.2를 만족할 수 있다.
렌즈부 내에서 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 중심 두께와 에지 두께의 비율을 보면, Max_SSL(CT/ET) > Max_ASL(CT/ET)의 조건을 만족할 수 있다. Max_SSL(CT/ET)는 구면 렌즈들 중 중심 두께와 에지 두께의 비율이 최대를 나타내며, Max_ASL(CT/ET)는 비구면 렌즈의 중심 두께와 에지 두께의 비율이 최대를 나타낼 수 있다.
[수학식 46] 0 < EPD / L1R1 < 1
EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 46을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 입사광을 제어할 수 있다. 수학식 46은 바람직하게, 0.5 < EPD / L1R1 < 0.8를 만족할 수 있다.
[수학식 47] 1 < ｜F1/F3｜ < 4
F1은 제1 렌즈의 초점 거리이며, F3은 제3 렌즈의 초점 거리이다. 수학식 47을 만족할 경우, 제1,3 렌즈의 파워를 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, TTL 및 유효 초점 거리(F)에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게, 2 ≤ F1 / F3 ≤ 2.7를 만족할 수 있다.
[수학식 47-1] ｜F1｜ > F4
[수학식 47-2] ｜F1｜ > F3
[수학식 47-3] ｜F1｜ <｜F2｜
[수학식 47-4] F < F4 <｜F1｜
[수학식 47-5] F < F4 <｜F5｜
수학식 47-1 내지 47-5에서 F1는 제1 렌즈의 초점 거리이며, F2는 제2 렌즈의 초점 거리이며, F3는 제3 렌즈의 초점 거리이며, F4는 제4 렌즈의 초점 거리이며, F5는 제5 렌즈의 초점 거리이다. 각 렌즈의 파워를 제어하여 비구면 렌즈에서 구면 렌즈를 통해 광을 가이드할 수 있다. 조리개(ST)는 제1 렌즈(101,112)의 센서측 면에 배치된다. 조리개(ST)보다 센서측면에 배치되고 조리개(ST)와 가장 인접하게 배치되는 렌즈의 초점거리는 0보다 작다. 본 발명의 실시예에서 상기 제2 렌즈(102)의 초점거리인 F2가 0보다 작게 설계되어야 한다. 이 경우, 상기 제2 렌즈(102)가 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖고 있어, 제3 렌즈(103)의 물체측 면의 곡률반경을 증가시켜 줄 수 있다. 제3 렌즈(103)은 양의 파워를 갖고 있어, 제3,4 렌즈의 유효경은 커질 수 있다.
상기 제2 내지 제5 렌즈의 합성 초점 거리(F25)는 양의 파워를 가질 수 있다. 즉, 조리개(ST) 보다 센서측에 배치된 렌즈 즉, 조리개보다 센서와 더 가깝도록 배치된 렌즈들의 합성 초점 거리(F25)는 0보다 크게 설계된다. 이 경우, 수평 화각(FOV_H) 45도 내지 60도에서 TTL을 줄여서 광학계를 소형화 할 수 있다.
[수학식 48] |Po5| < Po4 < Po3
Po3는 제3 렌즈의 파워 값이며, Po4는 제4 렌즈의 파워 값이며, Po5는 제5 렌즈의 파워 값이다. 제3,4렌즈의 파워는 양의 값이며, 제5 렌즈의 파워는 음의 값을 가지고 있어 제5 렌즈는 제3,4 렌즈에서 발생되는 수차를 보상할 수 있다.
[수학식 49] 15 < Vd2-Vd3 < 60
수학식 49에서 Vd2는 제2 렌즈의 아베수이며, Vd3는 제3 렌즈의 아베수이다. 수학식 49를 만족할 경우, 인접한 두 렌즈의 아베수 차이를 일정 값 이상으로 유지할 수 있으며, 색수차를 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 49은 바람직하게, 20 < Vd2-Vd3 < 40를 만족할 수 있다.
[수학식 50] 0 < |F25 / F12| < 2
수학식 50에서 제1,2 렌즈의 합성 초점 거리(F12)와 제3 내지 제5 렌즈의 합성 초점거리(F35)의 관계를 설정해 주어, 제1,2 렌즈 군의 파워를 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 수학식 50는 바람직하게, 0 < |F25 / F12| < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 51] 0 < |F25 / F| < 2
수학식 51에서 전체 초점 거리(F)와 제2 내지 제5 렌즈의 합성 초점거리(F25)의 관계를 설정해 주어, 각 렌즈들의 파워를 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 51는 바람직하게, 0.5 < |F25 / F| < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 52] 0 < |F35 / F12| < 2
수학식 52에서 제1,2 렌즈의 합성 초점 거리(F12)와 제3 내지 제5 렌즈의 합성 초점거리(F35)의 관계를 설정해 주어, 유효경이 작은 두 렌즈의 합성 초점 거리와 유효경이 큰 세 렌즈의 합성 초점 거리를 상기 범위로 설정하여, 각 렌즈들의 합성 파워를 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있다. 수학식 52는 바람직하게, 0 < |F35 / F12| < 1를 만족할 수 있으며, F35 > 0, F12 < 0이다.
[수학식 53] |F_SSL_Aver| < |F_ASL_Aver|
수학식 53에서 F_SSL_Aver는 구면 렌즈들의 초점 거리의 평균이며, F_SSL_Aver는 비구면 렌즈의 초점 거리의 평균이다. 수학식 53를 만족할 경우, 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 조합에 의해 색수차 및 왜곡 수차를 개선할 수 있다.
[수학식 54] 0 < nASL /nL < 0.5
nASL은 비구면 렌즈의 매수이고, nL은 전체 렌의 매수를 나타낸다. 수학식 54에서 비구면 렌즈의 매수를 전체 렌즈 매수의 0.5배 미만이 되도록 배치함으로써, 광학계의 두께를 감소시켜 줄 수 있고 비구면을 통해 보다 다양한 파워를 제공할 수 있다. 또한, 수학식54-1은 0.5 < nSSL /nL < 1를 만족할 수 있으며, nSSL은 유리 렌즈의 매수이다.
[수학식 55] 0.70 < DL3S/TTL < 0.90
DL3S는 제3 렌즈의 물체측 면의 중심에서 이미지 센서까지의 광축 거리이다. 광학계가 제3,4 렌즈의 중심 두께를 두껍게 설정하고, 제3 내지 제5 렌즈 사이의 중심 간격들을 크게 하여, TTL의 길이 대비 DL3S를 상기 범위로 설정해 주어, 진행하는 광을 수차 및 왜곡 없이 가이드할 수 있도록 설계할 수 있다. 바람직하게, 0.75 ≤DL3S/TTL ≤ 0.85를 만족할 수 있다. 즉, DL3S는 제3 렌즈의 물체측 면의 중심에서 이미지 센서까지의 광축 거리는 TTL의 75% 내지 85% 범위로 제공될 수 있다.
[수학식 56] 5mm < TTL < 20mm
TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 중심에서 상기 이미지 센서(300)의 표면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 수학식 56에서 TTL을 15mm 이하로 설정하여, 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 바람직하게, 10mm ≤ TTL ≤ 15mm를 만족할 수 있다.
[수학식 57] 2mm < ImgH
수학식 57는 이미지 센서(300)의 대각 길이의 1/2를 설정할 수 있으며, 차량용 센서 사이즈를 갖는 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 57는 바람직하게, 2.8mm ≤ ImgH < 5mm를 만족할 수 있다.
[수학식 58] 1mm < BFL < 3mm
수학식 58에서 BFL(Back focal length)은 1 mm 초과 3mm 미만으로 설정하여, 광학 필터(500) 및 커버 글라스(400)의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 수학식 58은 바람직하게, 1.5mm ≤ BFL ≤ 2.8mm를 만족할 수 있다. 상기 BFL이 수학식 58의 범위 미만인 경우 이미지 센서로 진행되는 일부 광이 이미지 센서로 전달되지 못하여 해상도 저하의 원이 될 수 있다. 상기 BFL이 수학식 58의 범위를 초과하는 경우 잡광이 유입되어 광학계의 수차 특성이 저하될 수 있다.
[수학식 59] 1 < BFL/CG2 < 3
수학식 59에서 BFL(Back focal length)과 제4,5 렌즈 사이의 중심 간격(CG4)을 설정하여, 광학 필터(500) 및 커버 글라스(400)의 설치 공간과 센서에 인접한 유리 렌즈들 사이의 간격에 따라 구성 요소들의 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 수학식 59에서 1.2 ≤ BFL / CG4 ≤ 1.5를 만족할 수 있다. 상기 제4,5 렌즈 사이의 중심 간격(CG4)은 렌즈부 내에서 가장 클 수 있다.
[수학식 60] 0 < CT3 / BFL < 1
수학식 60에서 BFL(Back focal length)을 제1 렌즈의 중심 두께보다 크게 설정하여, 광학 필터(500) 및 커버 글라스(400)의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 상기 BFL이 수학식 60을 만족하지 않을 경우, 분사된 광의 일부가 이미지 센서의 유효 영역으로 전달되지 못할 수 있고, 이에 따라 해상도를 저하시킬 수 있다. 바람직하게, 0.5 < CT1 / BFL ≤0.9를 만족할 수 있다.
[수학식 61] F < 15mm
수학식 61는 전체 유효초점 거리(F)를 차량용 광학계에 맞게 설정할 수 있다. 수학식 61는 1mm ≤ F ≤ 10mm 또는 3mm ≤F≤8mm 범위를 만족할 수 있다.
[수학식 62] 45도 < FOV < 75도
수학식 62에서 FOV(Field of view)는 상기 광학계(1000)의 대각 방향의 화각(Degree)을 의미하며, 75도 미만의 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 바람직하게, 55도 ≤ FOV ≤ 74도를 만족할 수 있다.
[수학식 63] 1 < TTL / CA_Max < 3
CA_Max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미한다. 수학식 63는 광학계의 전체 광축 길이와 최대 유효 경의 관계를 설정하여, 슬림한 차량용 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 63는 바람직하게, 2 < TTL / CA_Max ≤ 2.5를 만족할 수 있다.
[수학식 64] 3 < TTL / ImgH < 5
수학식 64는 광학계의 전체 광축 길이(TTL)와 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이(ImgH)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 64를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)의 적용을 위한 TTL 대비 사이즈가 큰 ImgH를 가질 수 있어, 보다 개선된 화질을 제공할 수 있다. 수학식 64는 바람직하게, 3.5 ≤ TTL / ImgH ≤ 4.5을 만족할 수 있다.
[수학식 65] 0.1 < BFL / ImgH < 1.5
수학식 65은 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 간의 광축 간격과 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 65을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)의 크기를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 설정할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다. 수학식 65은 바람직하게, 0.5 < BFL / ImgH < 1이며, BFL < ImgH의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 66] 1 < TTL / BFL < 10
수학식 66는 광학계의 전체 광축 길이(TTL), 및 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 66을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 BFL을 확보할 수 있다. 수학식 66은 바람직하게, 3 ≤ TTL / BFL < 5를 만족할 수 있다.
[수학식 67] 1 < TTL/F < 3
수학식 75는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F)와 전체 광축 길이(TTL)를 설정할 수 있다. 이에 따라 운전자 지원시스템용 또는 운전자 감시용 광학계를 제공할 수 있다. 수학식 67는 바람직하게, 2 ≤ TTL / F < 2.8를 만족할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 67을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 TTL 범위에서 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 저온에서 고온으로 온도가 변화함에도 적절한 초점 거리를 유지하며 결상이 될 수 있는 광학계를 제공한다. 수학식 67의 하한치 미만인 경우, 렌즈들의 파워를 증가시켜 할 필요가 있어, 구면수차 또는 왜곡 수차의 보정이 어려워지며, 수학식 67의 상한치 초과인 경우, 렌즈들이 유효경이나 TTL이 길어지게 되어, 촬상 렌즈계가 대형화되는 문제가 발생될 수 있다.
[수학식 68] 1 < F / BFL < 10
수학식 68은 광학계(1000)의 전체 유효초점 거리(F), 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 68을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 차량용 광학계를 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다. 수학식 68은 바람직하게, 1.5 < F / BFL < 2.5를 만족할 수 있다.
[수학식 69] 1 < F / ImgH < 5
수학식 69는 상기 광학계(1000)의 전체 유효초점 거리(F)와 상기 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 길이(ImgH)를 설정할 수 있다. 이러한 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)의 크기에서 향상된 수차 특성을 가질 수 있다. 수학식 69은 바람직하게, 1.2 < F / ImgH < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 70] 1 < F / EPD < 5
수학식 70은 상기 광학계(1000)의 전체 유효초점 거리(F)와 입사동 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 밝기를 제어할 수 있다. 수학식 70은 바람직하게, 1 < F / EPD < 3를 설정할 수 있다.
[수학식 71] 0 < BFL/TD < 0.5
수학식 71는 상기 광학계(1000)의 렌즈들의 광축 거리(TD)와 후방 초점 거리(BFL)의 관계를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 해상력을 유지하며 전체 크기를 제어할 수 있다. 수학식 71는 바람직하게, 0.2 ≤ BFL/TD < 0.3를 만족할 수 있다. BFL/TD의 조건 값이 0.5 초과일 될 경우, TD 대비 BFL이 크게 설계되므로 전체 광학계의 크기가 커지게 되고 이로 인해 광학계의 소형화가 어렵고, 상기 제5 렌즈와 상기 이미지센서 사이의 거리가 길어지며, 이로 인해 상기 제5 렌즈와 상기 이미지센서 사이를 통해 불필요한 광량이 증가될 수 있고 이로 인해 수차 특성이 저하되는 등 해상력이 낮아지는 문제가 있다.
[수학식 72] 0 < EPD/ImgH/FOV < 0.2
수학식 72은 입사동 크기(EPD), 이미지 센서의 대각선 길이의 1/2의 길이(ImgH), 및 대각 방향의 화각의 관계를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 크기 및 밝기를 제어할 수 있다. 수학식 72은 바람직하게, 0 < EPD/ImgH/FOV < 0.1를 만족할 수 있다.
[수학식 73] 20 < FOV / F# < 40
수학식 73은 광학계의 대각 방향의 화각과 F 넘버의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 73은 바람직하게, 30 < FOV / F# < 36를 만족할 수 있다. 여기서, F#는 2.3 이하로 제공하여, 밝은 화상을 제공할 수 있다.
[수학식 74] 15 < ΣSSL_CT*nSSL < 22
수학식 74는 구면 렌즈들의 중심 두께의 합(ΣSSL_CT)과 구면 렌즈들의 매수(nSSL)를 곱한 값으로, 구면 렌즈들의 중심 두께와 매수를 설정할 수 있다. 바람직하게, 수학식 74는 16 ≤ ΣGL_SST*nSSL ≤ 20를 만족할 수 있다.
[수학식 75] 0 < ΣASL_CT*nASL < 1
수학식 75는 비구면 렌즈의 중심 두께의 합(ΣASL_CT)과 비구면 렌즈의 매수(nASL)를 곱한 값으로, 비구면 렌즈의 중심 두께 및 매수를 설정할 수 있다. 바람직하게, 수학식 75는 0.4 ≤ ΣASL_CT*nASL ≤0.6를 만족할 수 있다.
[수학식 76] 40 < TTL*nSSL < 60
수학식 76은 TTL과 구면 렌즈들의 매수를 설정할 수 있으며, 15mm 이하의 TTL을 갖는 광학계 내에서 구면 렌즈들에 의해 색 분산 및 굴절각을 조절할 수 있다.
[수학식 77] 8 < ImgH*nSSL < 16
수학식 77은 ImgH와 구면 렌즈들의 매수를 설정할 수 있으며, 5mm 미만의 ImgH를 갖는 광학계 내에서 구면 렌즈들에 의해 색 분산 및 굴절각을 조절할 수 있다.
[수학식 78] |Max_Sag42| < |Max_Sag51|
Max_Sag42는 제4 렌즈의 센서측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제4 렌즈의 센서측 면까지의 광축 방향의 최대 거리이며, Max_Sag51는 제5 렌즈의 물체측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 물체측 면까지의 광축 방향의 최대 거리이다. 수학식 78를 만족할 경우, 구면 렌즈들의 렌즈 면의 곡률 반경을 조절하여, 이미지 센서의 전 영역으로 광을 가이드할 수 있고, 제4,5 렌즈의 유효경을 조절할 수 있다.
[수학식 79] |Max_Sag52| < |Max_Sag51|
Max_Sag52는 제5 렌즈의 센서측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면까지의 광축 방향의 최대 거리이다. 수학식 79를 만족할 경우, 제5 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률 반경을 조절하여, 제5 렌즈의 유효경을 조절할 수 있다. 여기서, Max_Sag52, Max_Sag51 < 0이다.
[수학식 80]
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수학식 80에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 상기 Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 상기 c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E, F는 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 40 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 수학식 1 내지 40 중 적어도 하나 또는 둘 이상은 수학식 41 내지 79 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 40 중 적어도 하나 또는/및 수학식 41 내지 79 중 적어도 하나를 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며, 수차 및 왜곡 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 차량용 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
표 2는 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length)(mm), BFL(Back focal length), 유효초점 거리(F)(mm), ImgH(mm), 유효경(CA)(mm), TTL(mm), 제1 면(S1)에서 제10 면(S10)까지의 광축 거리인 TD(mm), 상기 제1 내지 제5 렌즈들 각각의 초점 거리(F1,F2,F3,F4,F5)(mm), 굴절률 합, 아베수 합, 각 렌즈들의 중심 두께의 합(mm), 인접한 렌즈들 사이의 간격들의 합, 대각 화각(FOV)(Degree), 에지 두께(ET), 제1,2 렌즈 군의 초점 거리, 제2 내지 제4 렌즈의 합성 초점 거리, F 넘버 등에 대한 것이다.
항목 실시예 항목 실시예
F 5.167 ET1 1.792
F1 -12.155 ET2 1.218
F2 -14.025 ET3 1.850
F3 5.075 ET4 2.690
F4 7.756 ET5 1.085
F5 5.167 F# 2.20
F_LG1 -12.155 FOV (대각) 72.866
F_LG2 4.269 EPD 2.359
F12 -6.458 BFL 2.650
F34 3.689 TD 9.850
F35 3.660 ImgH 3.092
∑Nd 8.200 SD 8.479
∑Abbe 274.34 TTL 12.500
∑CT 5.212 ∑ET 8.6345
∑CG 4.638
표 3은 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 40에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 2을 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 40 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 40을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
수학식 실시예
41 0.5 < TD / CA_Max < 4 1.818
42 0 < CT_Max / TD < 0.7 0.190
43 0 < F / CA51 < 1.5 1.031
44 0 < F / L1R1 < 2 1.363
45 0.5 < Max (CT/ET) < 1.5 0.994
46 0 < EPD/L1R1 < 1 0.622
47 1 < |F1 / F3| < 4 2.395
48 |Po5| < Po4 < Po3 만족
49 15 < Vd2-Vd3 < 60 28.948
50 0 < |F25 / F1| < 2 0.661
51 0 < | F25 / F | < 2 0.826
52 0 < |F35 / F12| < 2 0.567
53 |F_SSL_Aver| < |F_ASL_Aver| 만족
54 0 < nASL /nL < 0.5 0.200
55 0.70 < DL3S/TTL < 0.90 0.80
56 5 < TTL < 20 12.500
57 2 < ImgH 3.092
58 1< BFL < 3 2.650
59 1 < BFL / CG4 < 3 1.421
60 0 < CT3 / BFL < 1 0.707
61 F < 15 5.167
62 45 < FOV < 75 72.866
63 1 < TTL / CA_Max < 3 2.307
64 3 < TTL / ImgH < 5 4.042
65 0.1 < BFL / ImgH < 1.5 0.857
66 1 < TTL / BFL < 10 4.717
67 1 < TTL/F < 3 2.419
68 1 < F / BFL < 10 1.950
69 1 < F / ImgH < 5 1.671
70 1 < F / EPD < 5 2.191
71 0 < BFL/TD < 0.5 0.269
72 0 < EPD/Imgh/FOV < 0.2 0.018
73 20 < FOV / F# < 40 33.121
74 15 < ΣSSL_CT*nSSL < 22 18.848
75 0 < ΣASL_CT*nASL < 1 0.500
76 40 < TTL*nSSL < 60 50.000
77 8 < ImgH*nSSL < 16 12.369
78 |Max_Sag42 | < |Max_Sag51| 만족
79 |Max_Sag52| < |Max_Sag51| 만족
표 4은 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 41 내지 수학식 79에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 3를 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 41 내지 수학식 79 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 41 내지 수학식 79을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
수학식 실시예
41 0.5 < TD / CA_Max < 4 1.818
42 0 < CT_Max / TD < 0.7 0.190
43 0 < F / CA51 < 1.5 1.031
44 0 < F / L1R1 < 2 1.363
45 0.5 < Max (CT/ET) < 1.5 0.994
46 0 < EPD/L1R1 < 1 0.622
47 1 < |F1 / F3| < 4 2.395
48 |Po5| < Po4 < Po3 만족
49 15 < Vd2-Vd3 < 60 28.948
50 0 < |F25 / F1| < 2 0.661
51 0 < | F25 / F | < 2 0.826
52 0 < |F35 / F12| < 2 0.567
53 |F_SSL_Aver| < |F_ASL_Aver| 만족
54 0 < nASL /nL < 0.5 0.200
55 0.70 < DL3S/TTL < 0.90 0.80
56 5 < TTL < 20 12.500
57 2 < ImgH 3.092
58 1< BFL < 3 2.650
59 1 < BFL / CG4 < 3 1.421
60 0 < CT3 / BFL < 1 0.707
61 F < 15 5.167
62 45 < FOV < 75 72.866
63 1 < TTL / CA_Max < 3 2.307
64 3 < TTL / ImgH < 5 4.042
65 0.1 < BFL / ImgH < 1.5 0.857
66 1 < TTL / BFL < 10 4.717
67 1 < TTL/F < 3 2.419
68 1 < F / BFL < 10 1.950
69 1 < F / ImgH < 5 1.671
70 1 < F / EPD < 5 2.191
71 0 < BFL/TD < 0.5 0.269
72 0 < EPD/Imgh/FOV < 0.2 0.018
73 20 < FOV / F# < 40 33.121
74 15 < ΣSSL_CT*nSSL < 22 18.848
75 0 < ΣASL_CT*nASL < 1 0.500
76 40 < TTL*nSSL < 60 50.000
77 8 < ImgH*nSSL < 16 12.369
78 |Max_Sag42 | < |Max_Sag51| 만족
79 |Max_Sag52| < |Max_Sag51| 만족
도 13은 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 또는 광학계가 적용된 차량의 평면도의 예이다. 도 13을 참조하면, 발명의 실시 예에 따른 차량용 카메라 시스템은, 영상 생성부(11), 제1 정보 생성부(12), 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26) 및 제어부(14)를 포함한다. 상기 영상 생성부(11)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 카메라 모듈(31)을 포함할 수 있으며, 자차량의 전방 또는/및 운전자를 촬영하여 자차량의 전방영상이나 차량 내부 영상을 생성할 수 있다. 영상 생성부(11)는 카메라 모듈(31)을 이용하여 자차량의 전방뿐만 아니라 하나 이상의 방향에 대한 자차량의 주변을 촬영하여 자차량의 주변영상을 생성할 수 있다. 여기서, 전방영상 및 주변영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 및 적외선 영상 등을 포함할 수 있다. 또한 전방영상 및 주변영상은 정지영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 영상 생성부(11)는 운전자 영상, 전방영상 및 주변영상을 제어부(14)에 제공한다. 이어서, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되고, 자차량의 전방에 위치한 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치 등을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다.
제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제1 감지정보를 이용하여 자차량과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있고, 운전자가 자차량의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우나 후진 주차 시와 같이 기 설정된 특정한 경우에 차량 운행의 안정성을 높일 수 있다. 제1 정보 생성부(12)는 제1 감지정보를 제어부(14)에 제공한다. 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 영상 생성부(11)에서 생성한 전방영상과 제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제 1 감지정보에 기초하여, 자차량의 각 측면을 감지하여 제2 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 여기서, 제2 정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 자차량의 전방 양 코너, 사이드 미러, 및 후방 중앙 및 후방 양 코너에 각각 배치될 수 있다.
이러한 차량용 카메라 시스템 중 적어도 하나의 정보 생성부는 상기에 개시된 실시 예(들)에 기재된 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 구비할 수 있으며, 자차량의 전방, 후방, 각 측면 또는 코너 영역을 통해 획득된 정보를 이용하여 사용자에게 제공하거나 처리하여 자동 운전 또는 주변 안전으로부터 차량과 물체를 보호할 수 있다. 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 광학계는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)를 이용하여 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. 발명의 실시 예에 개시된 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈은 운전자 감시 시스템(DMS)용 카메라 모듈로서, 주위 온도 변화에도 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있고 가격 경쟁력이 있는 모듈을 제공하여, 차량용 부품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 물체 측로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 합성 파워는 음이고,
    상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 합성 파워는 양이고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈들 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고,
    상기 제1 렌즈의 유효경은 상기 제2 렌즈의 유효경보다 크고 상기 제3 내지 제5 렌즈의 유효경보다 작고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제3 렌즈의 파워가 가장 크고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제4 렌즈의 파워가 두 번째로 큰 광학계.
  2. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈의 합성 파워는 음이고,
    상기 제3 렌즈 내지 상기 제5 렌즈의 합성 파워는 양이고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제3 렌즈의 파워는 가장 크고,
    상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 상기 제2 렌즈의 센서측 면까지의 광축 거리는 상기 제3 렌즈의 물체측 면에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면까지의 광축 거리의 26% 내지 36% 범위인 광학계.
  3. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 둘레에 배치되는 조리개를 포함하고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제2 렌즈의 유효경은 가장 작고,
    상기 제3 렌즈의 파워는 양이고 상기 제1 내지 제5 렌즈 중 파워가 가장 크고,
    상기 제4 렌즈의 파워는 양이고 상기 제1,2,5 렌즈의 파워보다 큰 광학계.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미지 센서를 포함하고,
    상기 제4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 곡률반경은 동일하고,
    상기 제1 내지 제5 렌즈 중 상기 제4 렌즈의 중심 두께는 가장 두꺼운 광학계.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이의 중심 간격은 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 중심 간격 및 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 중심 간격보다 큰 광학계.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 사이의 중심 간격은 상기 제1 내지 제5 렌즈 사이의 중심 간격들 중 가장 크며,
    상기 제 1 내지 제5 렌즈는 광축을 따라 서로 이격되게 배치되는 광학계.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 조리개의 센서측에 양의 파워를 갖고 연속하여 배치되는 두 렌즈 각각의 파워는 다른 렌즈의 파워의 절대 값보다 2배 이상 큰 광학계.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미지 센서를 포함하고,
    상기 제3 렌즈의 물체측 면에서 상기 제5 렌즈의 센서측에 배치된 상기 이미지 센서까지 광축 거리는
    상기 제1 렌즈의 물체측 면에서 상기 이미지센서까지 광축 거리의 75% 내지 85% 범위인 광학계.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 광축에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈는 광축에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖는 광학계.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 광축에서 양면이 볼록한 형상을 갖고,
    상기 제4 렌즈는 광축에서 양면이 볼록한 형상을 갖는 광학계.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 광축에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖는 광학계.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 물체측 면과 센서측 면이 비구면을 가지며,
    상기 제2 내지 제5 렌즈는 물체측 면과 센서측 면이 구면을 갖는 광학계.
  13. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 내지 제5 렌즈의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 작은 광학계.
  14. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 렌즈의 굴절률은 상기 제1 내지 제5 렌즈의 굴절률의 평균보다 높은 광학계.
  15. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 렌즈는 유리 재질이며, 물체측 면과 센서측 면이 임계점 없이 제공되는 광학계.
  16. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    S7SagD1은 상기 제4 렌즈의 물체측의 중심에서 제1 거리에 이격된 지점의 Sag 데이터이며,
    S8SagD1은 상기 제4 렌즈의 센서측의 중심에서 상기 제1 거리에 이격된 지점의 Sag 데이터이며,
    수학식: |S7SagD1| - |S8SagD1| < 0.2mm
    을 만족하는 광학계.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 제1 거리는 상기 제4 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 평균 유효반경의 1/2인 지점이며,
    수학식: S7SagD1 > 0 및 S8SagD1 < 0
    을 만족하는 광학계.
  18. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 물체측 면까지의 광축 방향의 최대 거리는 Max_Sag51이며,
    상기 제5 렌즈의 센서측 면에서 광축과 직교하는 직선에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면까지의 광축 방향의 최대 거리는 Max_Sag52이며,
    수학식: |Max_Sag52| < |Max_Sag51|
    을 만족하는 광학계.
  19. 제18 항에 있어서,
    수학식: Max_Sag51 < 0 및 Max_Sag51 < 0
    을 만족하는 광학계.
  20. 청구항 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나의 광학계를 포함하며,
    제1 렌즈의 물체측 면에서 이미지 센서까지의 광축 거리는 TTL이며,
    전체 렌즈 매수는 nL이며,
    제1 내지 제5 렌즈 중 비구면 렌즈의 매수는 nASL이며,
    이미지 센서의 대각 길이의 1/2은 ImgH이며,
    수학식: 3 < TTL / ImgH < 5
    수학식: 0 < nASL /nL < 0.5
    을 만족하는 카메라 모듈.
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