WO2024117747A1 - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024117747A1
WO2024117747A1 PCT/KR2023/019380 KR2023019380W WO2024117747A1 WO 2024117747 A1 WO2024117747 A1 WO 2024117747A1 KR 2023019380 W KR2023019380 W KR 2023019380W WO 2024117747 A1 WO2024117747 A1 WO 2024117747A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
optical system
distance
image
lenses
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/019380
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
심주용
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220162721A external-priority patent/KR20240094113A/ko
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Publication of WO2024117747A1 publication Critical patent/WO2024117747A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an optical system and a camera device including the same.
  • ADAS Advanced Driving Assistance System
  • ADAS Advanced Driving Assistance System
  • ADAS sensor devices detect vehicles in front and recognize lanes. Afterwards, when the target lane, target speed, and target ahead are determined, the vehicle's ESC (Electrical Stability Control), EMS (Engine Management System), and MDPS (Motor Driven Power Steering) are controlled.
  • ESC Electronic Stability Control
  • EMS Engine Management System
  • MDPS Microtor Driven Power Steering
  • ADAS can be implemented as an automatic parking system, a low-speed city driving assistance system, and a blind spot warning system.
  • ADAS sensor devices include GPS sensors, laser scanners, front radar, and Lidar, and the most representative ones are cameras for filming the front, rear, and sides of the vehicle.
  • the camera can be placed outside or inside the vehicle to detect the surrounding situation of the vehicle. Additionally, a camera may be placed inside the vehicle to detect the situation of the driver and passengers. For example, a camera can film a driver from a location adjacent to the driver and detect the driver's health, whether he or she is drowsy, or whether he or she is drinking. In addition, the camera can photograph the passenger from a location adjacent to the passenger, detect whether the passenger is sleeping, health status, etc., and provide information about the passenger to the driver.
  • the most important element in obtaining an image from a camera is the imaging lens that forms the image.
  • interest in high performance, such as high image quality and high resolution is increasing, and research is being conducted on optical systems that include multiple lenses to realize this.
  • the characteristics of the optical system change when the camera is exposed to harsh environments, such as high temperature, low temperature, moisture, high humidity, etc., outside or inside the vehicle. In this case, it may be difficult for the camera to uniformly produce excellent optical and aberration characteristics.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an optical system with improved optical characteristics and a camera device including the same.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an optical system with excellent optical performance in low to high temperature environments and a camera device including the same.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an optical system that can prevent or minimize changes in optical properties in various temperature ranges and a camera device including the same.
  • the optical system includes first to sixth lenses and an image sensor arranged sequentially from the object side to the image side, the first lens has negative power, and the first lens has negative power, The 2nd lens has negative power, the 3rd lens has positive power, the 4th lens has positive power, the 5th lens has negative power, the 6th lens has positive power, and the above An aperture is disposed between the third lens and the fourth lens, the first to third lenses have negative composite power, and the fourth to sixth lenses have positive composite power.
  • the image side of the third lens may be concave, and the water side of the fourth lens may be concave.
  • the ratio (R6/R7) of the radius of curvature R6 of the image side of the third lens to the radius of curvature R7 of the water side of the fourth lens (R6/R7) may be -3 or less.
  • the effective diameter of the water side of the first lens may be 8 mm or more and 9.5 mm or less.
  • the effective diameter of the water side of the first lens may be greater than the diagonal length of the image sensor, and the effective diameter of the image side of the first lens may be smaller than the diagonal length of the image sensor.
  • the ratio of the effective diameter of the water side of the first lens to the diagonal length of the image sensor is 1.05 to 1.3 times, and the ratio of the effective diameter of the image side of the first lens to the diagonal length of the image sensor is 0.4 to 0.4. It could be 0.7.
  • At least one of the water side and the image side of the second lens includes a critical point at which the tilt angle is 0, and the image side of the first lens is in an area that is more than 4 times the distance from the optical axis to the critical point.
  • the inclination angle may be 30 degrees or more.
  • the ratio of the edge thickness to the center thickness of the first lens may be 1.2 or more and 3 or less.
  • the fourth distance between lenses and the fifth distance between the fifth lens and the sixth lens may be the shortest.
  • the fourth distance may be shorter than the second distance.
  • the ratio of BFL to TTL may be 0.35 to 0.5.
  • the ratio (R1/R2) of the radius of curvature R1 of the water side to the radius of curvature R2 of the image side of the first lens may be 3 to 4.5.
  • An optical system and a camera device including the same according to an embodiment of the present invention may have improved optical characteristics.
  • a plurality of lenses may have a set thickness, refractive power, and distance from adjacent lenses. Accordingly, the optical system and the camera device including the same according to an embodiment of the present invention can have improved MTF characteristics, aberration control characteristics, resolution characteristics, etc. in a set field of view range, and can have good optical performance in the periphery of the field of view.
  • the optical system according to an embodiment of the present invention and a camera device including the same may have good optical performance in a low to high temperature range (-40°C to 105°C).
  • a plurality of lenses included in the optical system may have set materials, refractive powers, and refractive indices. Accordingly, when the refractive index of each lens changes due to temperature change and the focal length of each lens changes due to this, mutual compensation can be made by the plastic lens and the glass lens. That is, the optical system can effectively distribute refractive 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. Accordingly, the optical system according to the embodiment and the camera device including the same can maintain improved optical properties in various temperature ranges.
  • the optical system according to the embodiment and the camera device including the same can satisfy the angle of view set through a mixture of a plastic lens and a glass lens and implement excellent optical characteristics. Because of this, the optical system can provide a slimmer vehicle camera module. Accordingly, the optical system and the camera device including the same 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.
  • 1 to 2 show an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows the characteristics of an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows the aspherical coefficient of an aspherical lens in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is design data showing sag values of lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in the first to sixth lenses of the optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is design data showing inclination angles of lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a graph showing RI data according to the position of an image sensor in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 11 are graphs showing data on the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) of visible light at room temperature, low temperature, and high temperature of the optical system of FIG. 1.
  • MTF Modulation Transfer Function
  • Figures 12 to 14 are graphs showing data on the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) of IR light at room temperature, low temperature, and high temperature of the optical system of Figure 1.
  • MTF Modulation Transfer Function
  • Figure 15 is an example of a top view of a vehicle to which an optical system or a camera device including the same according to an embodiment of the invention is applied.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and as long as it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components may be optionally used between the embodiments. It can be used by combining and replacing.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • 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 that other component, but also is connected to that component. It can also include cases where other components are 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between them.
  • “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 may include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • FIG. 1 to 2 show an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the Z direction is the direction of the optical axis
  • the X direction is perpendicular to the direction of the optical axis and parallel to one side of the image sensor
  • the Y direction is a direction perpendicular to the optical axis and the X direction.
  • the ratio of the X-axis length to the Y-axis length of the image sensor will be described as an example of 4 to 3, but is not limited thereto.
  • Figure 3 shows the characteristics of an optical system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 shows the aspherical coefficient of an aspherical lens in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the optical system 100 includes a first lens 110, a second lens 120, which are sequentially arranged from the object side to the image side. It includes a third lens 130, a fourth lens 140, a fifth lens 150, a sixth lens 160, a filter 170, and an image sensor 180.
  • a right-angled prism may be further disposed at the front end of the first lens 110.
  • At least one of the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 has an effective area and an uneffective area.
  • the effective area may be an area through which light incident on the lens passes, that is, an area where the incident light is refracted to implement optical characteristics.
  • the effective diameter may mean the diameter of the effective area where effective light is incident on each surface of each lens.
  • the value of the effective diameter may have a predetermined error range. For example, the range of ⁇ 0.4 mm for the effective diameter values presented in this specification can be considered an effective area, and the ⁇ 0.4 mm range for the effective diameter values presented in this specification can be interpreted as the effective diameter.
  • the non-effective area is disposed around the effective area, and may be an area where light is not incident, that is, an area unrelated to optical characteristics.
  • the non-effective area may be an area fixed to a barrel accommodating a lens, etc.
  • the diameter of the lens may be the diameter of the entire lens including the flange portion of the lens in addition to the effective area of the lens.
  • the flange of the lens is not shown, but the flange may be a part that protrudes from the side of the lens in a direction perpendicular to the optical axis in order to couple the lens to the barrel.
  • the flange may not allow effective light to enter.
  • spacers may be additionally disposed between the flanges of different lenses.
  • the filter 170 and the image sensor 180 may be sequentially disposed behind the sixth lens 160.
  • the filter 170 may be a filter that transmits visible light and blocks IR (infrared) light. Accordingly, the filter 170 may block near-infrared rays, for example, light with a wavelength of 700 nm to 1100 nm, from light incident on the optical system 100. According to this, radiant heat emitted from external light can be blocked from being transmitted to the image sensor 180.
  • the filter 170 may be a filter that transmits IR light and blocks visible light.
  • the filter 170 may be disposed between the sixth lens 160 and the image sensor 180.
  • the image sensor 180 may be connected to a printed circuit board.
  • the image sensor 180 can detect light and convert it into an electrical signal.
  • the image sensor 180 may detect light that sequentially passes through the first to sixth lenses.
  • the image sensor 180 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 cover glass 190 is disposed between the filter 170 and the image sensor 180, protects the upper part of the image sensor 180, and can prevent the reliability of the image sensor 180 from deteriorating.
  • the cover glass 190 may be omitted.
  • the cover glass 190 may be a protective glass.
  • the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 are They are arranged sequentially along the optical axis.
  • water side refers to the side of the lens facing the object side based on the optical axis (OA)
  • image side refers to the side of the lens facing the imaging surface, that is, the image sensor, based on the optical axis.
  • That one side of the lens is convex may mean a convex shape in the optical axis or paraxial region
  • one side of the lens is concave may mean a concave shape in the optical axis or paraxial region.
  • 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 0.
  • optical axis may include the center of each lens or a very narrow area near the optical axis.
  • the radius of curvature, center thickness, and optical axis spacing between lenses listed in the table for lens data may refer to values (unit, mm) at the optical axis.
  • the vertical direction may mean a direction perpendicular to the optical axis, and 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 optical system 100 and a camera device including the same can be mounted inside or outside a vehicle to monitor the driver or sense external objects or lanes.
  • the material of the lenses can be glass or plastic, and the coefficient of linear expansion of glass is smaller than that of plastic. Accordingly, a glass lens may be employed to suppress changes in the focal imaging position due to temperature changes.
  • a configuration in which glass lenses and plastic lenses are mixed in the optical system 100 is required. If the optical system 100 includes a plastic lens, weight reduction and cost reduction can be realized, and the plastic lens enables good correction for various aberrations such as spherical aberration and chromatic aberration. Additionally, plastic lenses can provide aspherical lenses, so distortion in the peripheral area can be minimized.
  • the optical system 100 may include n lenses, where the n-th lens may be the last lens adjacent to the image sensor 180, and the n-1-th lens may be the lens closest to the last lens.
  • n is an integer of 6 or more, for example, may be 6 to 8.
  • the n lenses may have a ratio of plastic lenses to glass lenses in the range of 2:3 to 2:6 or 3:4 to 3:5.
  • the optical system 100 includes a plurality of lens groups LG1 and LG2, and each of the plurality of lens groups LG1 and LG2 includes at least one lens.
  • the optical system 100 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 180.
  • the number of lenses in each of the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may be the same or different.
  • the first lens group LG1 may include three lenses
  • the second lens group LG2 may include three lenses.
  • the first lens group LG1 includes the first to third lenses 110, 120, and 130
  • the second lens group LG2 includes the fourth to sixth lenses 140, 150, and 160. may include.
  • the first lens group LG1 may include at least one glass lens and at least one plastic lens.
  • the lens closest to the object side that is, the first lens 110, may be a glass lens. Glass lenses have a small amount of expansion and contraction due to changes in external temperature, and the surface is less likely to be scratched, preventing surface damage.
  • the second lens group LG2 may include at least one glass lens and at least one plastic lens.
  • the lens closest to the object side that is, the fourth lens 140, may be a glass lens.
  • the rate of change of contraction and expansion according to temperature changes of glass materials is smaller than the rate of change of contraction and expansion due to temperature changes of plastic materials. Accordingly, the lens closest to the outside of the first lens group LG1 and the lens closest to the outside of the second lens group LG2 may be made of glass.
  • lenses made of plastic may be continuously arranged within the first lens group LG1, and lenses made of plastic may be arranged continuously within the second lens group LG2.
  • the glass lens of the second lens group LG2 may be disposed between the plastic lens of the first lens group LG1 and the plastic lens of the second lens group LG2.
  • Plastic lenses can be made lightweight, inexpensive, easy to design aspherically, and easy to remove chromatic aberration.
  • the first lens 110 of the first lens group LG1 is a lens made of glass
  • the second lens 120 and the third lens 130 are made of plastic
  • the second lens 120 and the third lens 130 are made of plastic
  • the fourth lens 140 of the second lens group LG2 may be made of glass
  • the fifth lens 150 and the sixth lens 160 may be made of plastic.
  • Each lens includes a water side and an image side. Both the water side and the image side of a glass lens may be spherical, and the water side and image side of a plastic lens may both be aspherical.
  • the number of aspherical surfaces in the optical system 100 is greater than the number of spherical surfaces, various aberrations can be corrected.
  • the first lens 110 disposed closest to the object side may have the maximum refractive index.
  • the refractive index of the first lens 110 may be 1.7 or more. According to this, the chromatic dispersion of light incident on the first lens 110 can be increased, the center thickness can be made thinner than the edge thickness, the radius of curvature of the second and subsequent lenses can be easily changed, and the center thickness can be increased. You can.
  • the fourth lens 140 disposed closest to the object side may have the maximum refractive index.
  • the refractive index of the fourth lens 140 may be 1.7 or more. According to this, the color dispersion of light incident on the fourth lens 140 can be increased.
  • the first lens group (LG1) may have negative power
  • the second lens group (LG2) may have positive power
  • the focal length of the first lens group (LG1) may be larger than the focal length of the second lens group (LG2), for example, 1. 1 to 2 times, preferably It may be 1.1 to 1.5 times, more preferably 1.1 to 1.3 times.
  • the effective focal length (EFL) of the optical system 100 may be smaller than the focal length of the first lens group LG1.
  • the effective focal length (EFL) of the optical system 100 may be smaller than the absolute value of the focal length of the second lens group LG2.
  • the number of lenses with positive power within the optical system 100 may be equal to the number of lenses with negative power.
  • the first lens 110 is a glass lens, has negative power, includes a water side 112 and an image side 114, and the water side 112 of the first lens 110 is convex toward the object side,
  • the upper side 114 may be concave upward.
  • the convex surface of the lens may mean that the lens surface of the area corresponding to the optical axis has a convex shape
  • the concave surface of the lens may mean that the lens surface of the area corresponding to the optical axis has a concave shape. can do.
  • the area corresponding to the optical axis may mean the optical axis or the paraxial region.
  • the fact that the surface of the lens is convex toward the object side means that it is concave toward the image side
  • the fact that the surface of the lens is convex toward the image side can mean that it is concave toward the object side.
  • the second lens 120 has negative power and includes a water side 122 and an image side 124.
  • the water side 122 of the second lens 120 is concave toward the object, and the image side 124 ) may be concave upward.
  • the third lens 130 has positive power and includes a water side 132 and an image side 134.
  • the water side 132 of the third lens 130 is convex toward the object, and the image side 134 ) may be concave upward.
  • the fourth lens 140 has positive power and includes a water side 142 and an image side 144.
  • the water side 142 of the fourth lens 140 is concave toward the object, and the image side 144 ) may be convex upward.
  • the fifth lens 150 has negative power and includes a water side 152 and an image side 154.
  • the water side 152 of the fifth lens 150 is concave toward the object, and the image side 154 ) may be concave upward.
  • the sixth lens 160 has positive power and includes a water side 162 and an image side 164.
  • the water side 162 of the sixth lens 160 is convex toward the object, and the image side 164 ) may be convex upward.
  • the first lens 110 and the second lens 120 may have negative power, and the third lens 130 may have positive power.
  • the Abbe number of the third lens 130 may be smaller than the Abbe number of the first lens 110 and the Abbe number of the second lens 120.
  • the difference between the Abbe number of the third lens 130 and the Abbe number of the first lens 110 or the second lens 120 may be 20 or more, preferably 25 or more. Accordingly, the third lens 130 can reduce the chromatic aberration of the first lens group LG1.
  • the fourth lens 140 and the sixth lens 160 in the second lens group LG2 have positive power, and the space between the fourth lens 140 and the sixth lens 160 is
  • the fifth lens 150 may have negative power.
  • the Abbe number of the fifth lens 150 may be smaller than the Abbe number of the fourth lens 140 and the Abbe number of the sixth lens 160.
  • the difference between the Abbe number of the fifth lens 150 and the Abbe number of the fourth lens 140 or the sixth lens 160 may be 20 or more, preferably 25 or more. Accordingly, the fifth lens 150 can remove the chromatic aberration of the second lens group LG2.
  • the Abbe number of the fourth lens 140 disposed between the third lens 130 and the fifth lens 150 for correcting chromatic aberration is the third lens 130 and the fifth lens ( It may be larger than the Abbe number of 150).
  • the Abbe number of the fourth lens 140 may be greater than the Abbe numbers of the third lens 130 and the fifth lens 150 by 20 or more, and preferably by 25 or more.
  • the Abbe number of the fourth lens 140 may be about 49.
  • the difference between the maximum Abbe number and the minimum Abbe number in the optical system 100 may be 20 or more and 60 or less, preferably 25 or more and 50 or less, and more preferably 30 or more and 40 or less. According to this, high-quality and high-pixel images can be obtained, and an optical system that can be applied to both visible and IR light and can be applied to temperature changes from -40°C to 85°C can be obtained.
  • the optical system 100 may include an aperture (Stop).
  • the aperture can control the amount of light incident on the optical system 100.
  • the aperture (Stop) may be disposed between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2). That is, the aperture (Stop) may be disposed between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140.
  • the first lens group LG1 and the second lens group LG2 may have a predetermined gap on the optical axis OA.
  • the optical axis spacing between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) on the optical axis (OA) is the image side of the lens closest to the sensor among the lenses in the first lens group (LG1) and the second lens group ( Among the lenses in LG2), it may be the optical axis spacing between the water side of the lens closest to the water side.
  • two surfaces that face each other for example, the image side of the object-side lens may be concave and the water-side of the sensor-side lens may be concave.
  • the image side surface 134 of the third lens 130 may be concave, and the water side surface 142 of the fourth lens 140 may be concave. Accordingly, the first lens group (LG1) diffuses the light incident through the object side, and the second lens group (LG2) diffuses the light diffused through the first lens group (LG1) to the image sensor 180. It can be refracted into an area.
  • the first lens group LG1 may have negative power
  • the second lens group LG2 may have positive power
  • the composite power of the first lens group (LG1) is -0.23
  • the composite power of the second lens group (LG2) is 0.28. According to this, the first lens group (LG1) diffuses the light incident through the object side, and the second lens group (LG2) diffuses the light diffused through the first lens group (LG1) to the image sensor 180. It can be refracted into an area.
  • the ratio (R6) of the radius of curvature (R6) of the image side 132 of the third lens 130 to the radius of curvature (R7) of the water side 141 of the fourth lens 140 /R7) may be -3 or less, preferably -5 or less, and more preferably -8 or less.
  • the sensitivity between the image side 132 of the third lens 130 and the water side 141 of the fourth lens 140 disposed across the aperture can be improved, and the divergence angle can be lowered.
  • the image side surface 134 of the third lens 130 is concave but has an almost flat shape, which can lower the divergence angle of light coming from the image side surface 134 of the third lens 130.
  • the water side 142 of the fourth lens 140 which has positive power, has a concave shape and the angle of incidence is maintained low, thereby reducing aberration.
  • the first lens 110 disposed closest to the object side has the maximum effective diameter, and the water side of the first lens 110 The effective diameter may tend to decrease from 112 to the image side 134 of the third lens 130 and then increase from the water side of the fourth lens 140 to the image side of the sixth lens 160.
  • the first lens 110 has the maximum effective diameter, and the effective diameter of the third to fifth lenses between the second lens 120 and the sixth lens 160 is the second lens 120. ) and may be smaller than the effective diameter of the sixth lens 160. According to this, the light incident on the optical system 100 tends to approach the optical axis and then move away from the optical axis, so a stable optical path can be formed, and the light can evenly reach the periphery of the image sensor 180.
  • the brightness of the optical system 100 can be improved by increasing the amount of light incident on the optical system 100, and the brightness of the optical system 100 can be improved.
  • the brightness of the optical system 100 can be improved.
  • the effective diameter (ED L1S1 ) of the first lens 110 may be 8 mm or more, preferably 8 mm or more and 9.5 mm or less, and more preferably 8.5 mm or more and 9 mm or less.
  • the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 may be larger than the diagonal length of the image sensor 180.
  • the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 included in the optical system 100 according to an embodiment of the present invention is 7.28 mm
  • the horizontal direction of the image sensor 180, that is, The length in the axial direction may be 5.76 mm
  • the length in the vertical direction, that is, the Y-axis direction, of the image sensor 180 may be 4.46 mm.
  • the ratio of the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110 to the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 is 1.05 times or more and 1.3 times or less, It may be preferably 1.1 times or more and 1.2 times or less, and more preferably 1.12 times or more and 1.18 times or less. If the effective diameter (ED L1S1 ) of the first lens 110 and the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 satisfy this, the first lens ( The amount of light incident on the water side 112 of 110) can be maximized, and a viewing angle of more than 150 degrees can be realized.
  • the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110 is larger than the diagonal length of the image sensor 180, and the image side surface of the first lens 110 ( The effective diameter (ED L1S1) of 114) may be smaller than the diagonal length of the image sensor 180.
  • the ratio of the effective diameter (ED L1S2 ) of the image side 114 of the first lens 110 to the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 is 0.4 times or more and 0.7 times or less, It may be preferably 0.45 times or more and 0.65 times or less, and more preferably 0.5 times or more and 0.6 times or less. According to this, the viewing angle of the first lens 110 can be expanded.
  • the ratio of the amount of light incident on the periphery of the image sensor to the amount of light incident on the center of the image sensor is more than 50%
  • the peripheral illumination ratio (RI) is more than 50%. It is possible to implement an optical system with a light ratio of 30% or more.
  • the center of the image sensor refers to an area close to the 0 field of the image sensor
  • the peripheral portion of the image sensor refers to an area close to the 1 field of the image sensor.
  • the ratio of the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110 to the effective diameter (ED L1S1 ) of the image side 114 of the first lens 110 is 1.5 times or more and 3 times or less, Preferably it may be 1.7 times or more and 2.6 times, more preferably 1.9 times or more and 2.3 times or less.
  • the ratio (R1/R2) of the radius of curvature R1 of the water side 112 of the first lens 110 to the radius of curvature R2 of the image side 114 of the first lens 110 is 3 to 4.5, preferably may be 3.25 to 4.25, more preferably 3.5 to 4. According to this, the viewing angle of the first lens 110 can be expanded. In other words, it is possible to implement an optical system with a field of view of 150 degrees or more and a peripheral light ratio (RI) of 50% or more, and a field of view of 170 degrees or more and a peripheral light ratio of 30% or more.
  • the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110 is 0.2 times to 1 times the TTL of the optical system, preferably 0.4 times to 0.8 times, preferably may be 0.5 times or more and 0.7 times or less. If the effective diameter (ED L1S1 ) and TTL of the first lens 110 satisfy this requirement, the overall size of the optical system 100 can be balanced and manufacturing is easy.
  • the center thickness (CT) written on the water side 112 of the first lens 110 represents the distance from the water side 112 to the image side 114 of the first lens 110.
  • CT center thickness
  • the center thickness described on the water side 112 of the first lens 110 represents the distance between the center of curvature of the water side 112 and the center of curvature of the image side 114 in the first lens 110.
  • the center distance (CG) written on the image side 114 of the first lens 110 represents the distance from the image side 114 of the first lens 110 to the water side 122 of the second lens 120. .
  • the center distance described on the image side 114 of the first lens 110 is the center of curvature of the image side 114 of the first lens 110 and the center of curvature of the water side 122 of the second lens 120. It represents the center distance between them, that is, the air gap.
  • the ratio of the edge thickness ET1 to the center thickness CT1 of the first lens 110 is 1.2 or more and 3 or less, preferably 1.3 or more and 2.5 or less, more preferably 1.5. It can be more than 2 and less than 2. According to this, it is possible to implement an ultra-wide-angle optical system with a peripheral light ratio (RI) of more than 50% at an angle of view of 150 degrees or more, and a peripheral light ratio (RI) of more than 30% at an angle of view of 170 degrees or more. Additionally, as described above, the first lens 110 is a glass lens.
  • center thickness (CT1) and edge thickness (ET1) of the first lens 110 which is a glass lens, satisfy these conditions, there is a risk of damage even if it is placed on the outermost side of the optical system 100 and exposed to an environment with frequent shaking and vibration. can be minimized and is easy to combine with the flange.
  • the first center distance (CG1) between the first lens 110 and the second lens 120, and the second center distance (CG2) between the second lens 120 and the third lens 130 ), the third center distance (CG3) between the third lens 130 and the fourth lens 140, the fourth center distance (CG4) between the fourth lens 140 and the fifth lens 150, and the fifth lens ( Among the fifth center distances CG5 between 150) and the sixth lens 160, the second center distance CG2 may be the shortest. In this way, the air gap on the water side 132 side of the third lens 130, which serves to remove chromatic aberration, is minimized, and the tolerance sensitivity and imaging performance of the optical system 100 can be improved.
  • the ratio (R3/R2) of the radius of curvature R3 of the water side 122 of the second lens 210 to the radius of curvature R2 of the image side 114 of the first lens 110 is -5 to -0.5, Preferably it may be -3 to -0.5, more preferably -2 to -1.
  • the ratio (R3/R2/CG1) of the radius of curvature R3 of (122) may be -5 to -0.1, preferably -3 to -0.2, and more preferably -2 to -0.5.
  • the influence of the ghosts of the first lens 110 and the second lens 120 on the entire optical system 100 can be minimized, and the light output from the image side 114 of the first lens 110 It can be efficiently incident on the water side 122 of the second lens 120 without loss.
  • the third lens 130 may have the largest central thickness among the first to sixth lenses. In this way, when the central thickness of the third lens 130, which is disposed in front of the stop and has positive refractive power, is the largest, the amount of light incident on the stop can be maximized.
  • the third lens 130 is a plastic lens. If the third lens 130, which has the largest center thickness among the first to sixth lenses, is a plastic lens, the overall weight of the optical system 100 can be reduced.
  • the center thickness (CT3) of the third lens 130 is 0.25 to 0.45 times the total center thickness (CT_16) of the first to sixth lenses 110 to 160, Preferably it may be 0.28 times or more and 0.4 times or less, and more preferably 0.3 times or more and 0.36 times or less.
  • the third lens can play a role in condensing light and correcting chromatic aberration, and can maximize the amount of light incident on the aperture (stop).
  • the center thickness (CT3) of the third lens 130 is at least 2 times, preferably at least 3 times, and more preferably at least 3.5 times the center thickness (CT2) of the second lens 120. It could be more than twice that. According to this, alignment between the optical axes of the second lens 120 and the optical axis of the third lens 130 is easy, so assembly efficiency can be improved. In addition, if the central thickness of the third lens 130 with positive refractive power is more than twice the central thickness of the second lens 120 with negative refractive power, chromatic aberration can be efficiently removed from the third lens 130. You can.
  • the sixth lens 160 may have the second largest central thickness among the first to sixth lenses after the third lens 130. In this way, when the central thickness of the sixth lens 160, which is disposed closest to the image sensor 180 and has positive refractive power, is large, the amount of light incident on the image sensor 180 can be maximized. As described above, the sixth lens 160 is a plastic lens. If the sixth lens 160, which has the second largest center thickness among the first to sixth lenses, is a plastic lens, the overall weight of the optical system 100 can be reduced.
  • the ratio (f5/f6) of the effective focal length (f5) of the fifth lens 150 to the effective focal length (f6) of the sixth lens 160 is less than -1.02 and less than -0.95. , preferably -1.015 or more and -0.97 or less, more preferably -1.015 or more and -0.98 or less. According to this, productivity can be increased by improving the tolerance sensitivity and overall optical imaging performance of the optical system 100.
  • the fifth lens 150 and the sixth lens 160 are the sum of the center distance CT5 of the fifth lens 150 and the center distance CT6 of the sixth lens 160.
  • the ratio of the liver center distance (CG5) (CG5/(CT5+CT6)) may be 0.02 or more and 0.07 or less, preferably 0.04 or more and 0.065 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.06 or less. According to this, productivity can be increased by improving the tolerance sensitivity and overall optical imaging performance of the optical system 100.
  • the ratio (F456/F) of the effective focal length (F456) of the fourth to sixth lenses to the effective focal length (F) of the optical system 100 is 1.5 or more and 1.665 or less, preferably It may be 1.55 or more and 1.665 or less, more preferably 1.6 or more and 1.665 or less. According to this, productivity can be increased by improving the tolerance sensitivity and overall optical imaging performance of the optical system 100.
  • the TTL which is the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image sensor 180
  • the BFL which is the distance from the image side surface 164 of the sixth lens 160 to the image sensor 180
  • the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 is 7.28mm.
  • BFL should be implemented at 4 mm or more from the point of view of those skilled in the art. For example, in the case of a camera device with an autofocusing function, the BFL must be implemented to be 4 mm or more for assembly of the optical system and image sensor.
  • the total top length (TTL) within the optical system 100 is 1.3 to 2.5 times the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180, preferably 1.5 to 2.3 times. It may be 1.8 times or more and 2.1 times or less, more preferably 1.8 times or more.
  • the effective focal length (EFL) is 2 mm or more, preferably 2.1 mm or more
  • the angle of view (FOV) is 150 degrees or more, preferably 170 degrees or more, so that it can be converted from a vehicle camera module to a standard optical system.
  • the optical system according to the embodiment and the camera device including the same may be applied to a camera for an Advanced Driving Assistance System (ADAS) installed inside or outside a vehicle.
  • ADAS Advanced Driving Assistance System
  • the length of the image sensor 180 is the maximum length in the diagonal direction orthogonal to the optical axis OA, is smaller than the effective diameter of the lens closest to the object in the first lens group LG1, and is smaller than the effective diameter of the lens closest to the object in the first lens group LG1. It may be larger than the effective diameter of the lens closest to the sensor.
  • the number of lenses having an effective diameter larger than the length of the image sensor 180 may be 1 to 3, and the number of lenses having an effective diameter smaller than the length of the image sensor 180 may be 3 to 5.
  • the ratio of TTL to the effective focal length (F) of the optical system 100 may be 6 or more and 7 or less, preferably 6.2 or more and 6.8 or less, more preferably 6.4 or more and 6.6 or less. there is. According to this, a compact and lightweight optical system 100 can be obtained.
  • the ratio of BFL to TTL of the optical system 100 may be 0.35 or more and 0.5 or less, preferably 0.37 or more and 0.48 or less, and more preferably 0.4 or more and 0.45 or less. According to this, not only can a compact and lightweight optical system 100 be obtained, but also the BFL, which is the distance between the image side 164 of the sixth lens 160 and the image sensor 180, can be guaranteed, so the optical system 100 Assembly and manufacturability can be improved, and the light ratio of the peripheral area of the image sensor 180 can be improved.
  • Figure 5 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in the optical system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is optical axis in the first to sixth lenses of the optical system according to an embodiment of the present invention.
  • This is design data showing the sag value of the lens surfaces for each distance in the Y direction from
  • Figure 7 is design data showing the inclination angle of the lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in the optical system according to the embodiment of the present invention.
  • L1, L2, L3, L4, L5, and L6 are the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, and the fifth lens, respectively.
  • (150) and the sixth lens 160 refer to the water side and the image side, respectively
  • L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1, L5S2, L6S1 and L6S2 is the water side 112 and image side 114 of the first lens 110, the water side 122 and image side 124 of the second lens 120, and the water side 130 of the third lens 130, respectively.
  • image side 134, water side 142, image side 144 of the fourth lens 140, water side 152, image side 154, sixth of the fifth lens 150 The water side 162 and the image side 164 of the lens 160 are shown.
  • the air between L1 and L2 represents the distance between the first lens 110 and the second lens 120
  • the air between L2 and L3 represents the distance between the second lens 120 and the third lens 130
  • the air between L3 and L4 represents the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • the air between L4 and L5 represents the distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150
  • Air between L5 and L6 represents the distance between the fifth lens 150 and the sixth lens 160.
  • the second center distance CG2 may be the shortest.
  • the maximum distance (D23_max) between the second lens 120 and the third lens 130 with respect to the second center distance (CG2) between the second lens 120 and the third lens 130 is 1.01 times or more 4 times. It may be below.
  • the air gap on the water side 132 of the third lens 130 which serves to remove chromatic aberration, is minimized, and the light output from the image side 124 of the second lens 120 is transmitted to the third lens 120. Since the light is incident almost perpendicularly to the water side 132 of 130, the light is equally refracted inside the third lens 130, and the chromatic aberration correction performance of the third lens 130 can be maximized.
  • the air gap on the water side 152 of the fifth lens 150 which serves to remove chromatic aberration, is minimized, and the light output from the image side 144 of the fourth lens 140 is transmitted through the fifth lens 150. Since it is incident almost perpendicularly to the water side 152 of (150), light is equally refracted inside the fifth lens 150, and the chromatic aberration correction performance of the fifth lens 150 can be maximized.
  • the sag value means the distance on the optical axis between any point on the lens surface and a point on the optical axis.
  • Sagn1 refers to the distance on the optical axis between any point on the water side of the nth lens and a point on the optical axis
  • Sagn2 refers to the distance on the optical axis between any point on the image side of the nth lens and a point on the optical axis. It can refer to distance.
  • Sag11 refers to the distance on the optical axis between any point on the water side 112 of the first lens 110 and a point on the optical axis
  • Sag12 refers to the distance on the optical axis 114 of the first lens 110. It can refer to the distance on the optical axis between any one point in and a point on the optical axis.
  • the sag value may mean an absolute value.
  • At least one of the maximum sag value of the water side 112 of the first lens 110 or the maximum sag value of the image side 114 is the maximum sag value of the remaining lens surface in the optical system 100. It can be bigger than For example, the maximum sag value of the water side 112 and the maximum sag value of the image side 114 of the first lens 110 may be greater than the maximum sag value of the remaining lens surfaces in the optical system 100, respectively. For example, the maximum sag value of the water side 112 and the maximum sag value of the image side 114 of the first lens 110 may be 1 mm or more.
  • the first lens 110 is a glass lens, optical performance can be maintained even if the first lens 110 has a maximum sag value of 1 mm or more. If the maximum sag value of the water side 112 and the maximum sag value of the image side 114 of the first lens 110 are 1 mm or more, an ultra-wide-angle optical system of 150 degrees or more can be implemented.
  • At least one surface of at least one of the first to sixth lenses forming the optical system 100 includes a critical point.
  • the critical point may mean a point at which the trend of the sag value changes.
  • the point where the trend of the sag value changes may be a point where the sag value increases and then decreases or a point where it decreases and then increases.
  • the critical point may mean a point at which the slope angle becomes 0.
  • the tilt angle can be defined as the angle formed between the normal to the tangent of the lens surface and the optical axis.
  • At least one of the six surfaces of the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 includes a critical point.
  • Light is refracted more effectively near the critical point. That is, light passing through a lens surface including a critical point can be refracted more effectively compared to light passing through a lens surface not including a critical point.
  • the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 The light incident through can be refracted in the widest possible range between the first to third lenses, and the light can evenly reach the peripheral pixels of the image sensor 180 through the aperture (stop), and the optical system 100 performance can be improved.
  • the image side surface 124 of the second lens 120 includes a critical point. More specifically, according to an embodiment of the present invention, the critical point of the image side surface 124 of the second lens 120 is 0.1 mm or more and 0.6 mm or less from the optical axis, preferably 0.2 mm or more and 0.5 mm or less, more preferably It may be a point having a vertical distance of 0.3 mm or more and 0.4 mm or less. For example, when the critical point of the image side 124 of the second lens 120 is the optical axis as the starting point and the end point of the image side 124 of the second lens 120 is 6% to 38%.
  • the end of the lens surface may mean the end of the effective area of the lens surface
  • the position of the critical point may be a position set based on a direction perpendicular to the optical axis.
  • the light is evenly distributed within the first to third lenses to produce an image of the third lens 130. It is output through the side 134 and can be incident on the water side 142 of the fourth lens 140 through the aperture (Stop).
  • the water side 112 of the first lens 110 has the largest effective diameter among the first to sixth lenses included in the optical system 100, and the water side 112 of the first lens 110 has the largest effective diameter.
  • the ratio of the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 to the effective diameter is 1.5 to 2.5 times, preferably 1.8 to 2.3 times, more preferably 2 to 2.3 times, and the image of the first lens 110
  • the ratio (R1/R2) of the radius of curvature R1 of the water side 112 of the first lens 110 to the radius of curvature R2 of the side surface 114 is 3 to 4.5, preferably 3.25 to 4.25, more preferably 3.5. It can be from 4 to 4.
  • the inclination angle of the image side 114 of the first lens 110 may be 30 degrees or more in an area that is more than 4 times the distance from the optical axis to the critical point of the image side 124 of the second lens 120. According to this, the viewing angle of the first lens 110 can be expanded. In other words, it is possible to implement an optical system in which the peripheral light ratio (RI) is more than 50% at an angle of view of 150 degrees or more, and the peripheral light ratio (RI) is more than 30% at an angle of view of 170 degrees or more.
  • an optical system in which the horizontal angle of view of the image sensor is 150 degrees or more, the diagonal angle of view is 175 degrees or more, and the F number is 2.4 or less, for example, in the range of 1.4 to 2.4, for example, in the range of 1.8 to 2.3.
  • the sensor length in the horizontal direction (X) may be 5.76mm ⁇ 0.5mm
  • the sensor height in the vertical direction (Y) may be 4.46mm ⁇ 0.5mm
  • the sensor length in the diagonal direction may be 7.28mm ⁇ 0.5mm. there is. Accordingly, it is possible to suppress changes in the focus imaging position due to temperature changes, and it is possible to provide a vehicle camera in which various aberrations are well corrected.
  • Table 1 is a table showing CRA (Chief Ray Angle) data and RI data according to the position of the image sensor in the optical system according to the embodiment of the present invention
  • Figure 8 shows the position of the image sensor in the optical system according to the embodiment of the present invention. This is a graph showing the RI data according to the following.
  • the chief ray angle is 10 degrees or more in 1 field, which is the end of the diagonal length of the image sensor, for example, 10 degrees to 35 degrees. It may range from 10 to 25 degrees.
  • 8 is a graph showing the peripheral light ratio or relative illumination according to the image height in the optical system according to the embodiment, and it can be seen that the peripheral light ratio is more than 36% from the center of the image sensor to the end of the diagonal line.
  • 9 to 11 are graphs showing data on the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) of visible light at room temperature, low temperature, and high temperature of the optical system of FIG. 1, and FIGS. 12 to 14 are graphs showing data for the optical system of FIG.
  • MTF Modulation Transfer Function
  • Table 2 shows the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) values of visible light at room temperature, low temperature, and high temperature of the optical system of FIG. 1
  • Table 3 shows the diffraction MTF (Modulation Transfer Function) values of IR light at room temperature, low temperature, and high temperature of the optical system of FIG. 1. Indicates the value.
  • the room temperature is 22°C
  • the low temperature is -40°C
  • the high temperature is 85°C.
  • FIG. 9 to 11 are graphs showing the diffraction (Diffraction) MTF (Modulation transfer function) of visible light at room temperature, low temperature, and high temperature in the optical system of FIG. 1, and are graphs showing the luminance ratio (modulation) according to spatial frequency. am. As shown in Figures 9 to 11 and Table 2, it can be seen that in the embodiment of the present invention, the deviation of MTF from low or high temperature based on room temperature is low.
  • Diffraction diffraction
  • MTF Modulation transfer function
  • Figures 12 to 14 are graphs showing the diffraction (Diffraction) MTF (Modulation transfer function) of IR light at room temperature, low temperature, and high temperature in the optical system of Figure 1, and are graphs showing the luminance ratio (modulation) according to spatial frequency. am. 12 to 14, it can be seen that in the embodiment of the present invention, the deviation of MTF from low or high temperature relative to room temperature is low.
  • Diffraction diffraction
  • MTF Modulation transfer function
  • Table 4 compares changes in optical properties such as EFL, BFL, F number (F#), TTL, and angle of view (FO)V of visible light at room temperature, low temperature, and high temperature in the optical system according to the embodiment of the present invention
  • Table 5 shows In the optical system according to the embodiment of the present invention, changes in optical properties such as EFL, BFL, F number (F#), TTL, and angle of view (FO)V of IR light at room temperature, low temperature, and high temperature are compared.
  • the rate of change in optical properties at low temperatures relative to room temperature is 5% or less, for example, 3% or less
  • the rate of change in optical properties at high temperatures relative to room temperature is It can be seen that the change rate is less than 5%, for example, less than 3%.
  • temperature compensation is possible, preventing a decrease in the reliability of optical characteristics due to temperature changes.
  • the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may satisfy at least one or two of the equations described below. Accordingly, the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may have improved optical characteristics. For example, when the optical system 100 according to an embodiment of the present invention satisfies at least one mathematical equation, the optical system 100 can effectively control aberration characteristics such as chromatic aberration and distortion aberration, and can effectively control the aberration characteristics of the field of view (FOV). Good optical performance can be achieved not only in the center but also in the periphery. Additionally, the optical system 100 may have improved resolution.
  • FOV field of view
  • F LG1 is the effective focal length of the first lens group
  • F LG2 is the effective focal length of the second lens group. If Equations 1-1 to 1-4 are satisfied, the first lens group diffuses the light incident through the object side, and the second lens group spreads the light diffused through the first lens group to the area of the image sensor. It can be refracted. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 1-1 to 1-4, the peripheral light ratio of the image sensor may be significantly lowered or the quality may be lowered.
  • V1 is the Abbe number of the first lens 110
  • V2 is the Abbe number of the second lens 120
  • V3 is the Abbe number of the third lens 130
  • V4 is the Abbe number of the fourth lens 140.
  • V5 is the Abbe number of the fifth lens 150. If Equations 2-1 to 2-5 are satisfied, the third lens 130 can remove the chromatic aberration of the first lens group, and the fifth lens 150 can remove the chromatic aberration of the second lens group. .
  • Vmax is the maximum Abbe number among the first to sixth lenses
  • Vmin is the minimum Abbe number among the first to sixth lenses.
  • R6 is the radius of curvature of the image side of the third lens 130
  • R7 is the radius of curvature of the water side of the fourth lens 140.
  • ED L1S1 is the effective diameter of the water side of the first lens 110. If Equations 5-1 to 5-3 are satisfied, the brightness of the optical system 100 can be improved by increasing the amount of light incident on the optical system 100, and the resolution of the optical system 100 and deterioration of optical characteristics due to temperature changes can be prevented. Compensation is possible. If it is less than the lower limit of Equations 5-1 to 5-3, the amount of light incident on the optical system decreases, and it may be difficult to implement an ultra-wide-angle optical system, and if it exceeds the upper limit, there is a problem in that the size of the optical system increases.
  • H imageD is 1/2 of the diagonal length of the image sensor 180. If Equations 6-1 to 6-3 are satisfied, the amount of light incident on the water side 112 of the first lens 110 can be maximized within the range in which the first lens 110 can be manufactured, and the 150 degree The angle of view above can be achieved. If it is less than the lower limit of Equations 6-1 to 6-3, it is difficult for a sufficient amount of light to reach the periphery of the image sensor at an angle of view of 150 degrees or more, and if it exceeds the upper limit, it is difficult to manufacture the first lens and the size of the optical system 100 increases. there is a problem.
  • ED L1S2 is the effective diameter of the image side surface 114 of the first lens 110. If Equations 7-1 to 7-3 are satisfied, the viewing angle of the first lens 110 can be widened. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 7-1 to 7-3, it may be difficult to reach a sufficient amount of light to the periphery of the image sensor, or it may be difficult to implement a FOV of 150 degrees or more.
  • Equations 8-1 to 8-3 are satisfied, the viewing angle of the first lens 110 can be widened. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 8-1 to 8-3, it may be difficult to reach a sufficient amount of light to the periphery of the image sensor, or it may be difficult to implement a FOV of 150 degrees or more.
  • Equations 9-1 to 9-3 are satisfied, the viewing angle of the first lens 110 can be widened. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 9-1 to 9-3, it may be difficult to reach a sufficient amount of light to the periphery of the image sensor, or it may be difficult to implement a FOV of 150 degrees or more.
  • Equation 10-1 If it is less than the lower limit of Equation 10-1 to Equation 10-3 or exceeds the upper limit, it may be difficult to balance the overall size of the optical system 100 and manufacturing may not be easy.
  • ET1 is the edge thickness of the first lens 110
  • CT1 is the center thickness of the first lens 110.
  • R2 is the radius of curvature of the image side surface 114 of the first lens 110
  • R3 is the radius of curvature of the water side surface 122 of the second lens 120.
  • CT3 is the central thickness of the third lens 130
  • CT_16 is the total sum of the central thicknesses of the first to sixth lenses. If Equations 13-1 to 13-3 are satisfied, the third lens 130 can play a role in condensing light and correcting chromatic aberration, and can maximize the amount of light incident on the aperture (Stop). If it is less than the lower limit of Equations 13-1 to 13-3, the third lens 130 cannot sufficiently correct chromatic aberration, and if it exceeds the upper limit, the amount of light incident through the aperture may be reduced.
  • CT2 is the central thickness of the second lens 120. If Equations 14-1 to 14-3 are satisfied, alignment between the optical axes of the second lens 120 and the optical axis of the third lens 130 is easy, so assembling can be improved. If it is less than the lower limit of Equations 14-1 to 14-3, it is difficult to effectively remove chromatic aberration in the third lens 130, and if it exceeds the upper limit, the overall size of the optical system 100 may excessively increase.
  • f5 is the effective focal length of the fifth lens 150
  • f6 is the effective focal length of the sixth lens 160. If Equations 15-1 to 15-3 are satisfied, productivity can be increased by improving the tolerance sensitivity and overall optical imaging performance of the optical system 100. If it is less than the lower limit of Equations 15-1 to 15-3 or exceeds the upper limit, the appropriate ratio between the effective focal length of the fifth lens 150 and the effective focal distance of the sixth lens 160 is beyond the appropriate ratio, so imaging performance decreases. may deteriorate.
  • CG5 is the center distance between the fifth lens 150 and the sixth lens 160
  • CT5 is the center thickness of the fifth lens 150
  • CT6 is the center thickness of the sixth lens 160.
  • F456 is the composite effective focal length of the fourth to sixth lenses
  • F is the total effective focal length of the optical system 100.
  • Equations 18-1 to 18-3 are satisfied, a vehicle optical system with an effective focal length of 2 mm or more and an angle of view of 150 degrees or more can be obtained. If it is less than the lower limit of Equations 18-1 to 18-3, it may be difficult to obtain an effective focal length of 2 mm or more, and if it exceeds the upper limit, the overall distance of the optical system may become excessively large.
  • Equations 19-1 to 19-3 are satisfied, a vehicle optical system with an effective focal length of 2 mm or more and an angle of view of 150 degrees or more can be obtained. If it is less than the lower limit of Equations 19-1 to 19-3, it may be difficult to obtain a field of view of 150 degrees or more, and if it exceeds the upper limit, the total distance of the optical system may become excessively large.
  • Equations 20-1 to 20-3 are satisfied, not only can a compact and lightweight optical system 100 be obtained, but also the BFL, which is the distance between the image side 164 of the sixth lens 160 and the image sensor 180, can be guaranteed, the assembly and manufacturability of the optical system 100 can be improved, and the light ratio of the peripheral area of the image sensor 180 can be improved. If it is less than the lower limit of Equations 20-1 to 20-3, the assemblability of the optical system 100 may be limited, and if it exceeds the upper limit, the light ratio of the peripheral part of the image sensor 180 may be lowered.
  • D23_max is the maximum distance between the second lens 120 and the third lens 130
  • CG2 is the center distance between the second lens 120 and the third lens 130.
  • D45_max is the maximum distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150
  • CG2 is the center distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150.
  • maxsag11 is the maximum sag value of the water side 112 of the first lens 110
  • maxsag12 is the maximum sag value of the image side 114 of the first lens 110.
  • P2 is the power of the second lens 120
  • P3 is the power of the third lens 130.
  • the second lens 120 has negative power
  • the third lens 130 has positive power. If the powers of the second lens 120 and the third lens 130 satisfy Equations 24-1 to 24-3, the chromatic aberration removal effect of the third lens 130 may be increased. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 24-1 to 24-3, light may not be refracted efficiently within the third lens 130, and accordingly, chromatic aberration removal performance may be lowered.
  • P4 is the power of the fourth lens 140
  • P5 is the power of the fifth lens 150.
  • the fourth lens 140 has negative power
  • the fifth lens 150 has positive power. If the powers of the fourth lens 140 and the fifth lens 150 satisfy Equations 25-1 to 25-3, the chromatic aberration removal effect of the fifth lens 150 may be increased. If it is less than the lower limit or exceeds the upper limit of Equations 25-1 to 25-3, light may not be refracted efficiently within the fifth lens 150, and accordingly, chromatic aberration removal performance may be lowered.
  • Figure 15 is an example of a top view of a vehicle to which an optical system or a camera device including the same according to an embodiment of the invention is applied.
  • 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 vehicle, and may generate a front image of the vehicle or an image inside the vehicle by photographing the front of the vehicle and/or the driver.
  • the image generator 11 may use the camera device 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 camera disposed in the vehicle, and generates first detection information by detecting the front of the vehicle.
  • the first information generator 12 is placed in the vehicle and generates first detection information by detecting the location and speed of vehicles located in front of the vehicle and the presence and location of pedestrians.
  • 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, Each side of the vehicle is detected to generate second detection information.
  • the second information generators 21, 22, 23, 24, 25, and 26 may include at least one radar or/and camera disposed on the vehicle, and may determine the location and speed of vehicles located on the side of the vehicle. You can detect or take an image.
  • 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 above-described embodiment and a camera module having the same, and may use information acquired through the front, rear, each side or corner area of the vehicle to provide a user It can be provided or processed to protect vehicles and objects from autonomous driving or surrounding safety.
  • a plurality of optical systems of the camera device may be mounted in a vehicle to regulate safety, strengthen autonomous driving functions, and increase convenience.
  • the optical system of the camera device is applied in vehicles as a control component such as a lane keeping assistance system (LKAS), lane departure warning system (LDWS), and driver monitoring system (DMS).
  • LKAS lane keeping assistance system
  • LDWS lane departure warning system
  • DMS driver monitoring system
  • first lens 120 second lens
  • Filter 180 Image sensor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제6 렌즈와 이미지 센서를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제2 렌즈는 음의 파워를 가지며, 제3 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제4 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제5 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제6 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에는 조리개가 배치되고, 상기 제1 내지 제3 렌즈는 음의 합성 파워를 가지고, 상기 제4 내지 제6 렌즈는 양의 합성 파워를 가진다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치
본 발명의 실시예는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치에 관한 것이다.
ADAS(Advanced Driving Assistance System)란 운전자의 운전을 보조하기 위한 첨단 운전자 보조 시스템으로, 전방의 상황을 센싱하고, 센싱된 결과에 기초하여 상황을 판단하며, 판단한 상황에 기초하여 차량의 거동을 제어한다. 예를 들어, ADAS 센서 장치는 전방의 차량을 감지하고, 차선을 인식한다. 이후 목표 차 선이나 목표 속도 및 전방의 타겟이 판단되면, 차량의 ESC(Electrical Stability Control), EMS(Engine Management System), MDPS(Motor Driven Power Steering) 등이 제어된다. 대표적으로, ADAS는 자동 주차 시스템, 저속 시내 주행 보조 시스템, 사각 지대 경고 시스템 등으로 구현될 수 있다.
ADAS 센서 장치는 GPS 센서, 레이저 스캐너, 전방 레이더, Lidar 등이 있으며, 가장 대표적인 것은 차량의 전방, 후방 및 측방을 촬영하기 위한 카메라이다.
카메라는 차량의 외부 또는 내부에 배치되어 차량의 주변 상황을 감지할 수 있다. 또한, 카메라는 차량의 내부에 배치되어 운전자 및 동승자의 상황을 감지할 수 있다. 예를 들어, 카메라는 운전자와 인접한 위치에서 운전자를 촬영할 수 있고, 운전자의 건강 상태, 졸음 여부, 음주 여부 등을 감지할 수 있다. 또한, 카메라는 동승자와 인접한 위치에서 동승자를 촬영하며 동승자의 수면 여부, 건강 상태 등을 감지할 수 있고, 운전자에게 동승자에 대한 정보를 제공할 수 있다.
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, 카메라가 차량의 외부 또는 내부에서 가혹한 환경, 예컨대 고온, 저온, 수분, 고습 등에 노출될 경우 광학계의 특성이 변화하는 문제가 있다. 이 경우, 카메라는 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 균일하게 도출하기 어려울 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광학 특성이 향상된 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 저온 내지 고온의 환경에서 우수한 광학 성능을 가지는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 다양한 온도 범위에서 광학적 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제6 렌즈와 이미지 센서를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제2 렌즈는 음의 파워를 가지며, 제3 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제4 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제5 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제6 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에는 조리개가 배치되고, 상기 제1 내지 제3 렌즈는 음의 합성 파워를 가지고, 상기 제4 내지 제6 렌즈는 양의 합성 파워를 가진다.
상기 제3 렌즈의 상측면은 오목하고, 상기 제4 렌즈의 물측면은 오목할 수 있다.
상기 제4 렌즈의 물측면의 곡률 반경 R7에 대한 상기 제3 렌즈의 상측면의 곡률 반경 R6의 비(R6/R7)는 -3 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경은 8mm 이상이고 9.5mm 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 크고, 상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 작을 수 있다.
상기 이미지 센서의 대각 길이에 대한 상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경의 비는 1.05배 이상 1.3배 이하이고, 상기 이미지 센서의 대각 길이에 대한 상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경의 비는 0.4 내지 0.7일 수 있다.
상기 제2 렌즈의 물측면 및 상측면 중 적어도 한 면은 경사 각도가 0인 임계점(critical point)을 포함하고, 상기 광축으로부터 상기 임계점까지의 거리의 4배 이상인 영역에서 상기 제1 렌즈의 상측면의 경사각도는 30도 이상일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 중심 두께에 대한 에지 두께의 비는 1.2 이상이고 3 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간 제1 거리, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간 제2 거리, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 간 제3 거리, 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 간 제4 거리 및 상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈 간 제5 거리 중 상기 제2 거리가 가장 짧을 수 있다.
상기 제4 거리가 상기 제2 거리 다음으로 짧을 수 있다.
TTL에 대한 BFL의 비(BFL/TTL)는 0.35 내지 0.5일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 상측면의 곡률 반경 R2에 대한 물측면의 곡률 반경 R1의 비(R1/R2)는 3 내지 4.5일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 복수의 렌즈들은 설정된 두께, 굴절력 및 인접한 렌즈와의 간격을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 설정된 화각 범위에서 향상된 MTF 특성, 수차 제어 특성, 해상도 특성 등을 가질 수 있고, 화각의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 저온 내지 고온의 온도 범위(-40℃~105℃)에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계에 포함된 복수의 렌즈들은 설정된 재질, 굴절력, 및 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 온도 변화에 따른 각 렌즈의 굴절률이 변화되고, 이로 인해 각 렌즈의 초점 거리가 변화할 경우, 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈에 의해 상호 보상할 수 있다. 즉, 상기 광학계는 저온 내지 고온의 온도 범위에서 굴절력에 대한 배분을 효과적으로 수행할 수 있고, 저온 내지 고온의 온도 범위에서 광학 특성이 변화하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 다양한 온도 범위에서 향상된 광학 특성을 유지할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈의 혼합을 통해 설정된 화각을 만족하며 우수한 광학 특성을 구현할 수 있다. 이로 인해 상기 광학계는 보다 슬림한 차량용 카메라 모듈을 제공할 있다. 따라서, 상기 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 다양한 어플리케이션 및 장치 등에 제공될 수 있고, 가혹한 온도 환경, 예를 들어 차량의 외부에 노출되거나 또는 여름철 고온의 차량 내부에서도 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 특성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 비구면 렌즈의 비구면 계수를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들 간 거리를 나타내는 설계 데이터이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제1 내지 제6 렌즈에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 RI 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 가시광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 12 내지 도 14는 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 IR광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 15는 발명의 실시예에 따른 광학계 또는 이를 포함하는 카메라 장치가 적용된 차량의 평면도의 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 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 실시 예의 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 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 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.
도 1 내지 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 나타낸다. 여기서, Z 방향은 광축의 방향이고, X 방향은 광축의 방향에 수직하며, 이미지 센서의 한 변에 평행한 방향이고, Y 방향은 광축의 방향 및 X 방향에 수직한 방향이다. 이하, 이미지 센서의 X축 길이 대 Y축 길이는 4 대 3인 것을 예로 들어 설명하지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 특성을 나타내고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 비구면 렌즈의 비구면 계수를 나타낸다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 필터(170) 및 이미지 센서(180)를 포함한다.
도시되지 않았으나, 제1 렌즈(110)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수도 있다.
제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160) 중 적어도 하나는 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 렌즈에 입사된 광이 통과하는 영역, 즉 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 본 명세서에서, 유효경은 각 렌즈의 각 면에서 유효한 광이 입사되는 유효 영역의 직경을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 유효경의 수치는 소정의 오차 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위를 유효 영역이라 볼 수 있으며, 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위는 유효경으로 해석될 수 있다. 비유효 영역은 유효 영역의 둘레에 배치되며, 광이 입사되지 않는 영역, 즉 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 비유효 영역은 렌즈를 수용하는 배럴 등에 고정되는 영역일 수 있다. 본 명세서에서, 렌즈의 직경은 렌즈의 유효 영역 이 외에 렌즈의 플랜지 부분을 포함하는 렌즈 전체의 직경일 수 있다. 본 명세서에서, 렌즈의 플랜지가 도시되어 있지 않으나, 플랜지는 렌즈가 배럴에 결합되기 위하여 렌즈의 측면으로부터 광축에 수직 방향으로 돌출 형성되는 부분일 수 있다. 플랜지는 유효한 광이 입사되지 않을 수 있다. 렌즈가 배럴에 결합되기 위해서 서로 다른 렌즈의 플랜지 사이에는 스페이서가 추가로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제6 렌즈(160)의 후단에 필터(170) 및 이미지 센서(180)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(170)는 가시광을 투과하고 IR(infrared)광을 차단하는 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(170)는 광학계(100)에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 이에 따르면, 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(180)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또는, 필터(170)는 IR광을 투과하고 가시광을 차단하는 필터일 수도 있다.
필터(170)는 제6 렌즈(160)와 이미지 센서(180) 사이에 배치될 수 있다.
이미지 센서(180)는 인쇄회로기판과 연결될 수 있다. 이미지 센서(180)는 광을 감지하고 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(180)는 제1 내지 제6 렌즈를 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 이미지 센서(180)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등 입사되는 광을 감지할 수 있는 소자를 포함할 수 있다.
커버 글라스(190)는 필터(170)와 이미지 센서(180) 사이에 배치되며, 이미지 센서(180)의 상부를 보호하며 이미지 센서(180)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 커버 글라스(190)는 생략될 수 있다. 커버 글라스(190)는 보호 글라스일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 광축을 따라 순차적으로 배치된다.
본 명세서에서, "물측면"은 광축(OA)을 기준으로 물체측을 향하는 렌즈의 면을 의미하고, "상측면"은 광축을 기준으로 촬상면, 즉 이미지 센서를 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 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. 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. 렌즈 데이터에 대한 표에 기재된 곡률 반경, 중심 두께, 렌즈 사이의 광축 간격은 광축에서의 값(단위, mm)을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100) 및 이를 포함하는 카메라 장치는 차량 내부 또는 외부에 장착되어, 운전자 감시 또는 외부 물체나 차선을 센싱할 수 있다. 렌즈들의 재질은 유리 또는 플라스틱이 선택될 수 있으며, 선팽창 계수는 유리 재질이 플라스틱 재질보다 작다. 이에 따라 온도 변화에 따라 초점 결상 위치가 변화되는 것을 억제하기 위해 유리 렌즈가 채용될 수 있다. 그러나, 유리 렌즈는 플라스틱 렌즈에 비해 고가이므로, 저 비용화의 요구에 대응하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 광학계(100) 내 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈가 혼재된 구성이 요구되고 있다. 광학계(100)가 플라스틱 렌즈를 포함하면, 경량화 및 저비용화를 실현할 수 있고, 플라스틱 렌즈로 인해 구면 수차, 색 수차와 같은 다양한 수차에 대해 양호한 보정이 가능하다. 또한 플라스틱 렌즈들은 비구면 렌즈를 제공할 수 있으므로, 주변부의 왜곡을 최소화시킬 수 있다.
광학계(100)는 n개의 렌즈를 포함할 수 있으며, n 번째 렌즈는 이미지 센서(180)에 인접한 마지막 렌즈이며, n-1번째 렌즈는 마지막 렌즈에 가장 인접한 렌즈일 수 있다. n은 6 이상의 정수이며, 예컨대 6 내지 8일 수 있다. n개의 렌즈는 플라스틱 재질의 렌즈와 유리 재질의 렌즈의 비율이 2:3 ~ 2:6 범위 또는 3:4 ~ 3:5 범위일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 광학계(100)는 복수의 렌즈군(LG1,LG2)을 포함하며, 복수의 렌즈군(LG1,LG2) 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 광학계(100)는 물체측으로부터 이미지 센서(180)를 향해 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)을 포함할 수 있다.
제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2) 각각의 렌즈 매수는 동일하거나, 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1)은 3매의 렌즈를 포함하고, 제2렌즈군(LG2)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1)은 제1 내지 제3 렌즈(110, 120, 130)를 포함하고, 제2렌즈군(LG2)은 제4 내지 제6 렌즈(140, 150, 160)를 포함할 수 있다.
제1렌즈군(LG1)은 적어도 하나의 유리 렌즈 및 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다. 제1렌즈군(LG1)에서 물체측에 가장 인접한 렌즈, 즉 제1 렌즈(110)는 유리 렌즈일 수 있다. 유리 렌즈는 외부 온도 변화에 따른 팽창과 수축 변화량이 적고, 표면이 잘 긁히지 않아 표면 손상이 방지될 수 있다.
제2렌즈군(LG2)은 적어도 하나의 유리 렌즈 및 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)에서 물체측에 가장 인접한 렌즈, 즉 제4 렌즈(140)는 유리 렌즈일 수 있다.
유리 재질의 온도 변화에 따른 수축과 팽창의 변화율이 플라스틱 재질의 온도 변화에 따른 수축과 팽창의 변화율보다 작다. 따라서, 제1렌즈군(LG1) 내 외부에 가장 인접한 렌즈 및 제2렌즈군(LG2) 내 외부에 가장 인접한 렌즈는 유리 재질일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1렌즈군(LG1) 내에서 플라스틱 재질의 렌즈끼리 연속적으로 배치되고, 제2렌즈군(LG2) 내에서 플라스틱 재질의 렌즈끼리 연속적으로 배치될 수 있다. 광학계(100) 내에서 제2렌즈군(LG2)의 유리 재질의 렌즈는 제1렌즈군(LG1)의 플라스틱 재질의 렌즈 및 제2렌즈군(LG2)의 플라스틱 재질이 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 플라스틱 렌즈는 경량으로 구현할 수 있고, 가격이 저렴하며, 비구면 설계가 용이하고, 색 수차 제거가 용이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1렌즈군(LG1)의 제1 렌즈(110)는 유리 재질의 렌즈이고, 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)는 플라스틱 재질의 렌즈이며, 제2 렌즈군(LG2)의 제4 렌즈(140)는 유리 재질의 렌즈이고, 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 플라스틱 재질의 렌즈일 수 있다. 각 렌즈는 물측면과 상측면을 포함한다. 유리 재질의 렌즈의 물측면 및 상측면은 모두 구면이고, 플라스틱 재질의 물측면 및 상측면은 모두 비구면일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100) 내 구면의 개수보다 비구면의 개수가 더 많으므로, 다양한 수차가 보정될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)에 포함되는 제1 내지 제6 렌즈 중 물체측에 가장 가깝게 배치되는 제1 렌즈(110)가 최대 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 굴절률은 1.7 이상일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)에 입사되는 광의 색 분산이 증가될 수 있고, 중심 두께가 에지 두께보다 얇아질 수 있으며, 두 번째 이후의 렌즈의 곡률 반경의 변경이 용이하고 중심 두께를 증가시킬 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2렌즈군(LG2)에 포함되는 제4 내지 제6 렌즈 중 물체측에 가장 가깝게 배치되는 제4 렌즈(140)가 최대 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 굴절률은 1.7 이상일 수 있다. 이에 따르면, 제4 렌즈(140)에 입사되는 광의 색 분산이 증가될 수 있다.
제1렌즈군(LG1)는 음의 파워를 갖고, 제2렌즈군(LG2)은 양의 파워를 가질 수 있다. 제1렌즈군(LG1)의 렌즈들 중에서 물체측에 가장 가까운 렌즈는 음의 파워를 갖고, 제2렌즈군(LG2)의 렌즈들 중에서 센서측에 가장 가까운 렌즈는 양의 파워를 가질 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 나타낼 때, 제1렌즈군(LG1)의 초점 거리 는 제2렌즈군(LG2)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 예를 들어, 1. 1배 내지 2배, 바람직하게는 1.1배 내지 1.5배, 더욱 바람직하게는 1.1배 내지 1.3배일 수 있다. 절대 값으로 나타낼 때, 광학계(100)의 유효 초점 거리(EFL)는 제1렌즈군(LG1)의 초점 거리보다 작을 수 있다. 광학계(100)의 유효 초점 거리(EFL)는 제2렌즈군(LG2)의 초점 거리의 절대 값보다 작을 수 있다.
광학계(100) 내에서 양의 파워를 갖는 렌즈 매수는 음의 파워를 갖는 렌즈 매수와 같을 수 있다.
제1 렌즈(110)는 유리 렌즈이고, 음의 파워를 가지며, 물측면(112) 및 상측면(114)을 포함하고, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(114)이 상측으로 오목할 수 있다. 여기서, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다. 여기서, 광축과 대응되는 영역은 광축 또는 근축 영역(paraxial region)을 의미할 수 있다. 나아가, 렌즈의 면이 물체측으로 볼록한 것은 상측으로 오목한 것을 의미하며, 렌즈의 면이 상측으로 볼록한 것은 물체측으로 오목한 것을 의미할 수 있다.
제2 렌즈(120)는 음의 파워를 가지며, 물측면(122) 및 상측면(124)을 포함하고, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)이 물체측으로 오목하고, 상측면(124)이 상측으로 오목할 수 있다.
제3 렌즈(130)는 양의 파워를 가지며, 물측면(132) 및 상측면(134)을 포함하고, 제3 렌즈(130)의 물측면(132)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(134)이 상측으로 오목할 수 있다.
제4 렌즈(140)는 양의 파워를 가지며, 물측면(142) 및 상측면(144)을 포함하고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)이 물체측으로 오목하고, 상측면(144)이 상측으로 볼록할 수 있다.
제5 렌즈(150)는 음의 파워를 가지며, 물측면(152) 및 상측면(154)을 포함하고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)이 물체측으로 오목하고, 상측면(154)이 상측으로 오목할 수 있다.
제6 렌즈(160)는 양의 파워를 가지며, 물측면(162) 및 상측면(164)을 포함하고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(164)이 상측으로 볼록할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1렌즈군(LG1)에서 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)는 음의 파워를 가지고, 제3 렌즈(130)는 양의 파워를 가질 수 있다. 제1렌즈군(LG1)에서 제3 렌즈(130)의 아베수는 제1 렌즈(110)의 아베수 및 제2 렌즈(120)의 아베수보다 작을 수 있다. 제3 렌즈(130)의 아베수와 제1 렌즈(110) 또는 제2 렌즈(120)의 아베수 간 차는 20 이상, 바람직하게는 25 이상일 수 있다. 이에 따라, 제1렌즈군(LG1)의 색수차를 제3 렌즈(130)가 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2렌즈군(LG2)에서 제4 렌즈(140) 및 제6 렌즈(160)는 양의 파워를 가지고, 제4 렌즈(140) 및 제6 렌즈(160) 사이의 제5 렌즈(150)는 음의 파워를 가질 수 있다. 그리고, 제2렌즈군(LG2)에서 제5 렌즈(150)의 아베수는 제4 렌즈(140)의 아베수 및 제6 렌즈(160)의 아베수보다 작을 수 있다. 제5 렌즈(150)의 아베수와 제4 렌즈(140) 또는 제6 렌즈(160)의 아베수 간 차는 20 이상, 바람직하게는 25 이상일 수 있다. 이에 따라, 제5 렌즈(150)는 제2렌즈군(LG2)의 색수차를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 색수차를 보정하는 제3 렌즈(130) 및 제5 렌즈(150) 사이에 배치된 제4 렌즈(140)의 아베수는 제3 렌즈(130) 및 제5 렌즈(150)의 아베수보다 클 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 아베수는 제3 렌즈(130) 및 제5 렌즈(150)의 아베수보다 20 이상, 바람직하게는 25 이상 클 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 아베수는 약 49일 수 있다. 그리고, 광학계(100) 내 최대 아베수 및 최소 아베수 간 차는 20 이상 60 이하, 바람직하게는 25 이상 50 이하, 더욱 바람직하게는 30 이상 40 이하일 수 있다. 이에 따르면, 고품질 및 고화소의 이미지를 얻을 수 있으며, 가시광 및 IR광 모두 적용 가능하고 -40℃내지 85℃의 온도 변화에 적용 가능한 광학계를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 조리개(Stop)를 포함할 수 있다. 조리개는 광학계(100)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 조리개(Stop)는 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 조리개(Stop)는 제3 렌즈(130)의 상측면(134) 및 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 사이에 배치될 수 있다.
이를 위하여, 광축(OA)에서 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 소정의 간격을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2) 사이의 광축 간격은 제1렌즈군(LG1) 내의 렌즈 중에서 센서측에 가장 가까운 렌즈의 상측면과 제2렌즈군(LG2) 내의 렌즈 중에서 물측에 가장 가까운 렌즈의 물측면 사이의 광축 간격일 수 있다. 여기서, 제1렌즈군(LG1)와 제2렌즈군(LG2)의 렌즈 면들 중에서 서로 마주하는 두 면 예컨대, 물체측 렌즈의 상측면은 오목하고 센서측 렌즈의 물측면은 오목할 수 있다. 즉, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)은 오목하며, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)은 오목할 수 있다. 이에 따라, 제1렌즈군(LG1)은 물체측을 통해 입사된 광들을 확산시켜 주며, 제2렌즈군(LG2)은 제1렌즈군(LG1)을 통해 확산된 광을 이미지 센서(180)의 영역으로 굴절시켜 줄 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1렌즈군(LG1)는 음의 파워를 갖고, 제2렌즈군(LG2)은 양의 파워를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1)의 합성 파워는 -0.23이고, 제2렌즈군(LG2)의 합성 파워는 0.28이다. 이에 따르면, 제1렌즈군(LG1)은 물체측을 통해 입사된 광들을 확산시켜 주며, 제2렌즈군(LG2)은 제1렌즈군(LG1)을 통해 확산된 광을 이미지 센서(180)의 영역으로 굴절시켜 줄 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(141)의 곡률 반경(R7)에 대한 제3 렌즈(130)의 상측면(132)의 곡률 반경(R6)의 비(R6/R7)는 -3 이하, 바람직하게는 -5 이하, 더욱 바람직하게는 -8 이하일 수 있다. 조리개를 사이에 두고 배치된 제3 렌즈(130)의 상측면(132) 및 제4 렌즈(140)의 물측면(141) 사이의 민감도를 개선할 수 있으며, 발산각을 낮출 수 있다. 특히, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)은 오목하되, 거의 플랫한 형상으로, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)으로부터 나오는 광의 발산각을 낮출 수 있다. 또한, 양의 파워를 갖는 제4 렌즈(140)의 물측면(142)은 오목한 형상으로 입사각이 낮게 유지되므로, 수차를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)에 포함되는 제1 내지 제6 렌즈 중 물체측에 가장 가깝게 배치되는 제1 렌즈(110)는 최대 유효경을 가지며, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)으로부터 제3 렌즈(130)의 상측면(134)까지 유효경이 줄어들다가 제4 렌즈(140)의 물측면으로부터 제6 렌즈(160)의 상측면까지 유효경이 커지는 경향을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)는 최대 유효경을 가지되, 제2 렌즈(120) 및 제6 렌즈(160) 사이의 제3 내지 제5 렌즈의 유효경은 제2 렌즈(120)의 유효경 및 제6 렌즈(160)의 유효경보다 작을 수 있다. 이에 따르면, 광학계(100)에 입사된 광은 광축에 가까워지다 다시 광축으로부터 멀어지는 경향을 가지므로 안정적인 광 경로를 형성할 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부까지 광이 고르게 도달할 수 있다.
또한, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)은 광학계(100) 내 최대 유효경을 가지면, 광학계(100)에 입사되는 광량을 높여 광학계(100)의 밝기를 개선할 수 있고, 광학계(100)의 해상력 및 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 색수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 광학계(100)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)은 8mm 이상, 바람직하게는 8mm 이상 9.5mm 이하, 더욱 바람직하게는 8.5mm 이상 9mm 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경은 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)에 포함되는 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이(2*HimageD)는 7.28mm 이고, 이미지 센서(180)의 수평 방향, 즉 X축 방향의 길이는 5.76mm이고, 이미지 센서(180)의 수직 방향, 즉 Y축 방향의 길이는 4.46mm일 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이(2*HimageD)에 대한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)의 비는 1.05배 이상 1.3배 이하, 바람직하게는 1.1배 이상 1.2배 이하, 더욱 바람직하게는 1.12배 이상 1.18배 이하일 수 있다. 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)과 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이(2*HimageD)가 이를 만족하면 제1 렌즈(110)이 제작이 가능한 범위 내에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있으며, 150도 이상의 화각을 구현할 수 있다. 이러한 수치범위의 하한선 미만이면, 150도 이상의 화각에서 이미지 센서의 주변부에 충분한 광량이 도달하기 어렵고, 상한선을 초과하면 제1 렌즈의 제작이 어려우며 광학계(100)의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)은 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이보다 크고, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 유효경(EDL1S1)은 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이보다 작을 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이(2*HimageD)에 대한 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 유효경(EDL1S2)의 비는 0.4배 이상 0.7배 이하, 바람직하게는 0.45배 이상 0.65배 이하, 더욱 바람직하게는 0.5배 이상 0.6배 이하일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 즉, 화각 150도 이상이면서 이미지 센서의 중심부에 입사되는 광량에 대한 이미지 센서의 주변부에 입사되는 광량의 비, 즉 주변 광량비(Relative Illumination, RI)가 50% 이상이고, 화각 170도 이상이면서 주변 광량비가 30% 이상인 광학계를 구현하는 것이 가능하다. 여기서, 이미지 센서의 중심부는 이미지 센서의 0 필드에 가까운 영역을 의미하고, 이미지 센서의 주변부는 이미지 센서의 1 필드에 가까운 영역을 의미한다.
이때, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 유효경(EDL1S1)에 대한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)의 비는 1.5배 이상 3배 이하, 바람직하게는 1.7배 이상 2.6배, 더욱 바람직하게는 1.9배 이상 2.3배 이하일 수 있다. 이때, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률반경 R2에 대한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 곡률반경 R1의 비(R1/R2)는 3 내지 4.5, 바람직하게는 3.25 내지 4.25, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 즉, 화각 150도 이상이면서 주변 광랑비(RI)가 50% 이상이고, 화각 170도 이상이면서 주변 광량비가 30% 이상인 광학계를 구현하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)은 광학계의 TTL의 0.2배 이상 1배 이하, 바람직하게는 0.4배 이상 0.8배 이하, 바람직하게는 0.5배 이상 0.7배 이하일 수 있다. 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)과 TTL이 이를 만족하면 광학계(100)의 전체 사이즈의 균형을 맞출 수 있으며, 제작이 용이하다.
제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 중심 두께(CT)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 중심 두께는 제1 렌즈(110)에서 물측면(112)의 곡률 중심과 상측면(114)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낼 수 있다. 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 중심 거리(CG)는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에서 제2 렌즈(120)의 물측면(122)까지의 거리를 나타낸다. 구체적으로, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 중심 거리는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률 중심과 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 곡률 중심 사이의 중심 거리, 즉 에어갭을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 중심 두께(CT1)에 대한 에지 두께(ET1)의 비는 1.2 이상이고 3 이하, 바람직하게는 1.3 이상이고 2.5 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 이상이고 2 이하일 수 있다. 이에 따르면, 화각 150도 이상에서 주변 광랑비(RI)가 50% 이상이고, 화각 170도 이상이면서 주변 광량비가 30% 이상인 초광각 광학계를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1 렌즈(110)는 유리 렌즈이다. 유리 렌즈인 제1 렌즈(110)에서 중심 두께(CT1)와 에지 두께(ET1)가 이러한 조건을 만족하는 경우, 광학계(100)의 최외측에 배치되어 흔들림 및 진동이 잦은 환경에 노출되더라도 파손 위험을 최소화할 수 있으며, 플랜지와의 결합이 용이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 제1 중심 거리(CG1), 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2), 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 제3 중심 거리(CG3), 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4) 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 제5 중심 거리(CG5) 중 제2 중심 거리(CG2)가 가장 짧을 수 있다. 이와 같이, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 측의 에어갭이 최소화되므로, 광학계(100)의 공차 민감도 및 이미징 성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 제1 중심 거리(CG1), 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2), 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 제3 중심 거리(CG3), 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4) 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 제5 중심 거리(CG5) 중 제2 중심 거리(CG2) 다음으로 제4 중심 거리(CG4)가 가장 짧을 수 있다. 이와 같이, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 측의 에어갭이 최소화되므로, 광학계(100)의 공차 민감도 및 이미징 성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 제1 중심 거리(CG1), 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2), 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 제3 중심 거리(CG3), 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4) 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 제5 중심 거리(CG5) 중 제1 중심 거리(CG1)가 가장 클 수 있다. 이때, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률반경 R2에 대한 제2 렌즈(210)의 물측면(122)의 곡률반경 R3의 비(R3/R2)는 -5 내지 -0.5, 바람직하게는 -3 내지 -0.5, 더욱 바람직하게는 -2 내지 -1일 수 있다. 그리고, 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120) 간 중심 거리(CG1)에 대한 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률반경 R2에 대한 제2 렌즈(210)의 물측면(122)의 곡률반경 R3의 비(R3/R2/CG1)는 -5 내지 -0.1, 바람직하게는 -3 내지 -0.2, 더욱 바람직하게는 -2 내지 -0.5일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)의 고스트가 광학계(100) 전체에 미치는 영향을 최소화할 수 있고, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)으로부터 출력된 광이 유실없이 제2 렌즈(120)의 물측면(122)에 효율적으로 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈(130)는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 큰 중심 두께를 가질 수 있다. 이와 같이, 조리개(Stop) 전단에 배치되고, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈(130)의 중심 두께가 가장 큰 경우, 조리개(Stop)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제3 렌즈(130)는 플라스틱 렌즈이다. 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 큰 중심 두께를 가지는 제3 렌즈(130)가 플라스틱 렌즈인 경우, 광학계(100) 전체의 무게를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈(130)의 중심 두께(CT3)은 제1 렌즈(110) 내지 제6 렌즈(160)의 중심 두께의 총합(CT_16)의 0.25배 이상 0.45배 이하, 바람직하게는 0.28배 이상 0.4배이하, 더욱 바람직하게는 0.3배 이상 0.36배 이하일 수 있다. 제3 렌즈는 집광 및 색수차 보정의 역할을 할 수 있으며, 조리개(Stop)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈(130)의 중심 두께(CT3)는 제2 렌즈(120)의 중심 두께(CT2)의 2배 이상, 바람직하게는 3배 이상, 더욱 바람직하게는 3.5배 이상일 수 있다. 이에 따르면, 제2 렌즈(120)의 광축 및 제3 렌즈(130)의 광축 간 정렬이 용이하므로, 조립성이 개선될 수 있다. 또한, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈(130)의 중심 두께가 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈(120)의 중심 두께의 2배 이상이면, 제3 렌즈(130)에서 색수차가 효율적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제6 렌즈(160)는 제1 내지 제6 렌즈 중 제3 렌즈(130) 다음으로 가장 큰 중심 두께를 가질 수 있다. 이와 같이, 이미지 센서(180)에 가장 가깝게 배치되고, 양의 굴절력을 가지는 제6 렌즈(160)의 중심 두께가 큰 경우, 이미지 센서(180)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제6 렌즈(160)는 플라스틱 렌즈이다. 제1 내지 제6 렌즈 중 두 번째로 큰 중심 두께를 가지는 제6 렌즈(160)가 플라스틱 렌즈인 경우, 광학계(100) 전체의 무게를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제6 렌즈(160)의 유효 초점 거리(f6)에 대한 제5 렌즈(150)의 유효 초점 거리(f5)의 비(f5/f6)는 -1.02 미만 -0.95 이하, 바람직하게는 -1.015 이상 -0.97 이하, 더욱 바람직하게는 -1.015 이상 -0.98 이하일 수 있다. 이에 따르면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 중심 거리(CT5)와 제6 렌즈(160)의 중심 거리(CT6)의 합에 대한 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 중심 거리(CG5)의 비(CG5/(CT5+CT6))는 0.02 이상 0.07 이하, 바람직하게는 0.04 이상 0.065 이하, 더욱 발마직하게는 0.05 이상 0.06 이하일 수 있다. 이에 따르면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)의 유효 초점 거리(F)에 대한 제4 내지 제6 렌즈의 유효 초점 거리(F456)의 비(F456/F)는 1.5 이상 1.665 이하, 바람직하게는 1.55 이상 1.665 이하, 더욱 바람직하게는 1.6 이상 1.665 이하일 수 있다. 이에 따르면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리인 TTL이 10mm 내지 18mm, 바람직하게는 12mm 내지 16mm, 더욱 바람직하게는 13mm 내지 15mm이다. 그리고, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리인 BFL는 4mm 이상 8mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 7mm 이하, 더욱 바람직하게는 5.5mm 이상 6.5mm 이하이다. 그리고, 이미지 센서(180)의 대각 길이(2*HimageD)는 7.28mm 이다. BFL은 조립 성능을 고려하여 당업자의 입장에서 4mm 이상으로 구현되어야 한다. 예를 들어, 오토포커싱 기능을 가지는 카메라 장치인 경우, 광학계와 이미지센서의 조립을 위해 BFL이 4mm 이상으로 구현되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100) 내에서 TTL(Total top length)는 이미지 센서(180)의 대각 길이(2*HimageD)의 1.3배 이상 2.5배 이하, 바람직하게는 1.5배 이상 2.3배 이하, 더욱 바람직하게는 1.8배 이상 2.1배 이하일 수 있다. 광학계(100) 내에서 유효 초점 거리(EFL)는 2 mm 이상, 바람직하게는 2.1mm 이상 및 화각(FOV)은 150도 이상, 바람직하게는 170도 이상으로 제공하여, 차량용 카메라 모듈에서 표준 광학계로 제공할 수 있다. 예컨대, 실시예에 따른 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치는 차량 실내 또는 실외에 구비되는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)용 카메라에 적용될 수 있다.
여기서, 이미지 센서(180)의 길이는 광축(OA)에 직교하는 대각선 방향의 최대 길이이며, 제1렌즈군(LG1) 내에서 물체에 가장 가까운 렌즈의 유효경 보다 작고, 제2렌즈군(LG2) 내에서 센서에 가장 가까운 렌즈의 유효경 보다 클 수 있다. 여기서, 이미지 센서(180)의 길이보다 큰 유효경을 갖는 렌즈 매수는 1매 내지 3매이며, 이미지 센서(180)의 길이보다 작은 유효경을 갖는 렌즈 매수는 3매 내지 5매일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)의 유효초점거리(F)에 대한 TTL의 비는 6 이상이고 7 이하, 바람직하게는 6.2 이상이고 6.8 이하, 더욱 바람직하게는 6.4 이상이고 6.6 이하일 수 있다. 이에 따르면, 소형이고 경량인 광학계(100)를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)의 TTL에 대한 BFL의 비는 0.35 이상 0.5 이하, 바람직하게는 0.37 이상 0.48 이하, 더욱 바람직하게는 0.4 이상 0.45 이하일 수 있다. 이에 따르면, 소형이고 경량인 광학계(100)를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)과 이미지 센서(180) 간 거리인 BFL을 보장할 수 있으므로, 광학계(100)의 조립성 및 제작성이 개선될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부 광량비를 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들 간 거리를 나타내는 설계 데이터이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제1 내지 제6 렌즈에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다. 도 5 내지 도 7에서 L1, L2, L3, L4, L5 및 L6는 각각 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 의미하고, S1 및 S2는 각각 물측면과 상측면을 의미하며, L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1, L5S2, L6S1 및 L6S2는 각각 제1 렌즈(110)의 물측면(112), 상측면(114), 제2 렌즈(120)의 물측면(122), 상측면(124), 제3 렌즈(130)의 물측면(132), 상측면(134), 제4 렌즈(140)의 물측면(142), 상측면(144), 제5 렌즈(150)의 물측면(152), 상측면(154), 제6 렌즈(160)의 물측면(162), 상측면(164)을 나타낸다. L1과 L2 사이의 air는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 거리를 나타내고, L2와 L3 사이의 air는 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 거리를 나타내며, L3과 L4 사이의 air는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리를 나타내고, L4와 L5 사이의 air는 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 거리를 나타내며, L5와 L6 사이의 air는 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 거리를 나타낸다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 제1 중심 거리(CG1), 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2), 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 제3 중심 거리(CG3), 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4) 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 제5 중심 거리(CG5) 중 제2 중심 거리(CG2)가 가장 짧을 수 있다. 이때, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2)에 대한 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 최대 거리(D23_max)는 1.01배 이상 4배 이하일 수 있다. 이에 따르면, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 측의 에어갭이 최소화되며, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)으로부터 출력된 광이 제3 렌즈(130)의 물측면(132)에 거의 수직으로 입사되므로, 제3 렌즈(130) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되고, 제3 렌즈(130)의 색수차 보정 성능을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 제1 중심 거리(CG1), 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 제2 중심 거리(CG2), 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 제3 중심 거리(CG3), 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4) 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 제5 중심 거리(CG5) 중 제2 중심 거리(CG2) 다음으로 제4 중심 거리(CG4)가 가장 짧을 수 있다. 이때, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 제4 중심 거리(CG4)에 대한 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 최대 거리(D45_max)는 1.01배 이상 4배 이하일 수 있다. 이와 같이, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 측의 에어갭이 최소화되며, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)으로부터 출력된 광이 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에 거의 수직으로 입사되므로, 제5 렌즈(150) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되고, 제5 렌즈(150)의 색수차 보정 성능을 극대화할 수 있다.
한편, 새그값은 렌즈면의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 의미한다. 본 명세서에서 Sagn1은 n번째 렌즈의 물측면의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 지칭하고, Sagn2는 n번째 렌즈의 상측면의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 지칭할 수 있다. 예를 들어, Sag11은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 지칭하고, Sag12는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 지칭할 수 있다. 새그값은 절대값을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 최대 새그값 또는 상측면(114)의 최대 새그값 중 적어도 하나는 광학계(100) 내 나머지 렌즈면의 최대 새그값보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 최대 새그값 및 상측면(114)의 최대 새그값은 각각 광학계(100) 내 나머지 렌즈면의 최대 새그값보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 최대 새그값 및 상측면(114)의 최대 새그값은 1mm 이상일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 렌즈(110)는 유리 렌즈이므로, 1mm 이상의 최대 새그값을 가지더라도 광학 성능이 유지될 수 있다. 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 최대 새그값 및 상측면(114)의 최대 새그값은 1mm 이상이면, 150도 이상의 초광각 광학계를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)를 이루는 제1 내지 제6 렌즈 중 적어도 하나의 적어도 한 면은 임계점(critical point)을 포함한다. 임계점은 새그(sag)값의 경향이 바뀌는 지점을 의미할 수 있다. 새그값의 경향이 바뀌는 지점은 새그값이 증가하다 감소하는 지점 또는 감소하다 증가하는 지점일 수 있다. 임계점은 경사 각도(slope angle)가 0이 되는 지점을 의미할 수 있다. 경사 각도는 렌즈면의 접선에 대한 법선과 광축이 이루는 각도로 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 6면 중 적어도 1면은 임계점을 포함한다. 광은 임계점 부근에서 더욱 효과적으로 굴절된다. 즉, 임계점을 포함하지 않는 렌즈면을 통과한 광에 비하여 임계점을 포함하는 렌즈면을 통과한 광은 더욱 효과적으로 굴절될 수 있다. 이와 같이, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 6면 중 적어도 1면이 임계점을 포함하면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경을 통하여 입사된 광이 제1 내지 제3 렌즈 사이에서 최대한 넓은 범위로 굴절될 수 있으며, 조리개(Stop)를 거쳐 이미지 센서(180)의 주변부 픽셀에도 고르게 광이 도달할 수 있고, 광학계(100)의 성능이 향상될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)은 임계점을 포함한다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 임계점은 광축으로부터 0.1mm 이상 0.6mm 이하, 바람직하게는 0.2mm 이상 0.5mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.3mm 이상 0.4mm 이하의 수직 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 끝단을 끝점으로 할 때, 6% 이상 38% 이하, 바람직하게는 12% 이상 32% 이하, 더욱 바람직하게는 19% 이상 25% 이하인 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 렌즈의 면의 끝단은 렌즈의 면의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있고, 임계점의 위치는 광축에 대하여 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
이와 같이, 제1 내지 제3 렌즈의 총 6면 중 1면 이상, 예를 들어 3면에 임계점이 존재하면, 제1 내지 제3 렌즈 내에서 광이 고르게 분산되어 제3 렌즈(130)의 상측면(134)을 통해 출력되며 조리개(Stop)를 통하여 제4 렌즈(140)의 물측면(142)에 입사될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)은 광학계(100)에 포함되는 제1 내지 제6 렌즈 중 최대 유효경을 가지고, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 유효경에 대한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경의 비는 1.5 내지 2.5배, 바람직하게는 1.8 내지 2.3배, 더욱 바람직하게는 2 내지 2.3배이며 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률반경 R2에 대한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 곡률반경 R1의 비(R1/R2)는 3 내지 4.5, 바람직하게는 3.25 내지 4.25, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 4일 수 있다. 이때, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 경사각도는 광축으로부터 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 임계점까지의 거리의 4배 이상인 영역에서 30도 이상일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 즉, 화각 150도 이상에서 주변 광랑비(RI)가 50% 이상이고, 화각 170도 이상이면서 주변 광량비가 30% 이상인 광학계를 구현하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이미지 센서의 수평 화각이 150도 이상이고, 대각선 화각이 175도 이상이며, F 넘버가 2.4 이하, 예컨대, 1.4 내지 2.4의 범위, 예컨대 1.8 내지 2.3 범위인 광학계를 얻을 수 있다. 이때의 수평 방향(X)의 센서 길이는 5.76mm±0.5mm일 수 있으며, 수직 방향(Y)의 센서 높이는 4.46mm±0.5mm일 수 있고, 대각 방향의 센서 길이는 7.28mm±0.5mm일 수 있다. 이에 따라 온도 변화에 따라 초점 결상 위치가 변화하는 것을 억제할 수 있고, 다양한 수차가 양호하게 보정되는 차량용 카메라로 제공할 수 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 CRA(Chief Ray Angle) 데이터 및 RI 데이터를 나타낸 표이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 이미지 센서의 위치에 따른 RI 데이터를 나타낸 그래프이다.
필드 CRA RI(%)
0 0.00 100.0%
0.1 2.15 99.5%
0.2 4.30 98.2%
0.3 6.44 95.9%
0.4 8.57 92.8%
0.5 10.68 88.8%
0.6 12.75 84.2%
0.7 14.75 78.4%
0.8 16.48 67.5%
0.9 18.20 53.1%
1 19.98 36.8%
표 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 주 광선의 각도(CRA: Chief ray angle)는 이미지 센서의 대각 길이의 끝단인 1 필드에서 10도 이상 예컨대, 10도 내지 35도의 범위 또는 10도 내지 25도 범위일 수 있다. 도 8과 같이 실시예에 따른 광학계에서 상고(image height)에 따른 주변광량비 또는 주변조도(Relative illumination)를 나타낸 그래프로서, 이미지 센서의 중심에서 대각선 끝까지 36% 이상의 주변 광량비가 나타남을 알 수 있다.도 9 내지 도 11은 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 가시광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이며, 도 12 내지 도 14는 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 IR광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function)에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다. 표 2는 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 가시광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function) 값을 나타내고, 표 3은 도 1의 광학계의 상온, 저온 및 고온에서 IR광의 회절 MTF(Modulation Transfer Function) 값을 나타낸다. 여기서, 상온은 22℃, 저온은 -40℃, 고온은 85℃를 예로 든다.
온도(℃) MTF(@80lppm) center MTF deviation(@80lppm) center[mm]
22 73.2 -0.00255
-40 68.2 0.00848
85 72.4 0.00204
온도(℃) MTF(@80lppm) center MTF deviation(@80lppm) center[mm]
22 78.3 -0.00005
-40 77.7 0.00187
85 70.4 0.00966
도 9 내지 도 11은 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서 가시광의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다. 도 9 내지 도 11 및 표 2와 같이, 발명의 본 발명의 실시예에서 상온을 기준으로 저온 또는 고온과의 MTF의 편차는 낮게 나타남을 알 수 있다.
도 12 내지 도 14는 도 1의 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서 IR광의 회절(Diffraction) MTF(Modulation transfer function)를 나타낸 그래프로서, 공간 주파수(spatial frequency)에 따른 휘도 비(modulation)를 나타낸 그래프이다. 도 12 내지 도 14와 같이, 발명의 본 발명의 실시예에서 상온을 기준으로 저온 또는 고온과의 MTF의 편차는 낮게 나타남을 알 수 있다.
표 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서 가시광의 EFL, BFL, F넘버(F#), TTL 및 화각(FO)V와 같은 광학 특성의 변화를 비교하고, 표 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 상온, 저온 및 고온에서 IR광의 EFL, BFL, F넘버(F#), TTL 및 화각(FO)V와 같은 광학 특성의 변화를 비교한다.
상온(22℃) 저온(-40℃) 고온(85℃)
EFL 2.15 2.14 2.16
BFL 5 4.98 5.01
F# 2.20 2.19 2.22
TTL 14 13.96 14.04
FOV 176 176.62 175.01
상온(22℃) 저온(-40℃) 고온(85℃)
EFL 2.16 2.15 2.18
BFL 5 4.98 5.01
F# 2.20 2.19 2.22
TTL 14 13.96 14.04
FOV 174.94 175.78 173.75
표 4 및 표 5를 참조하면, 가시광뿐만 아니라, IR 광 영역에서도 상온을 기준으로 저온에서의 광학 특성의 변화율이 5% 이하, 예컨대 3%이하로 나타나고, 상온을 기준으로 고온에서의 광학 특성의 변화율이 5% 이하, 예컨대 3% 이하로 나타남을 알 수 있다. 특히, EFL과 BFL 간 차가 온도 변화에 따라 일정하게 나타나므로, 온도 보상이 가능하여 온도 변화에 따른 광학 특성의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 광학계(100)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 광학계(100)는 향상된 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 1-1]
1<FLG1/FLG2
[수학식 1-2]
1.1≤FLG1/FLG2≤2
[수학식 1-3]
1.1≤FLG1/FLG2≤1.5
[수학식 1-4]
1.1≤FLG1/FLG2≤3
여기서, FLG1는 제1렌즈군의 유효 초점 거리이고, FLG2는 제2렌즈군의 유효 초점 거리이다. 수학식 1-1 내지 1-4를 만족하면, 제1렌즈군은 물체측을 통해 입사된 광들을 확산시켜 주며, 제2 렌즈군은 제1렌즈군을 통해 확산된 광을 이미지 센서의 영역으로 굴절시켜 줄 수 있다. 수학식 1-1 내지 1-4의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 이미지 센서의 주변 광량비가 현저히 낮아지거나, 품질이 낮아질 수 있다.
[수학식 2-1]
V3<V1
[수학식 2-2]
V3<V2
[수학식 2-3]
V5<V4
[수학식 2-4]
V5<V6
[수학식 2-5]
V3=V5
여기서, V1은 제1 렌즈(110)의 아베수이고, V2는 제2 렌즈(120)의 아베수이고, V3은 제3 렌즈(130)의 아베수이고, V4는 제4 렌즈(140)의 아베수이고, V5는 제5 렌즈(150)의 아베수이다. 수학식 2-1 내지 2-5를 만족하면, 제3 렌즈(130)는 제1렌즈군의 색수차를 제거할 수 있고, 제5 렌즈(150)는 제2렌즈군의 색수차를 제거할 수 있다.
[수학식 3-1]
20≤Vmax-Vmin≤60
[수학식 3-2]
25≤Vmax-Vmin≤50
[수학식 3-3]
30≤Vmax-Vmin≤40
여기서, Vmax는 제1 내지 제6 렌즈 중 최대 아베수이고, Vmin는 제1 내지 제6 렌즈 중 최소 아베수이다. 수학식 3-1 내지 3-3을 만족하면, 고품질 및 고화소의 이미지를 얻을 수 있으며, 가시광 및 IR광 모두 적용 가능하고 -40℃내지 85℃의 온도 변화에 적용 가능한 광학계를 얻을 수 있다. 수학식 3-1 내지 3-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 고온 및 저온 환경에 따라 광학 특성이 변화하여 넓은 범위의 온도 변화에 적용되기 어려울 수 있다.
[수학식 4-1]
R6/R7≤-3
[수학식 4-2]
R6/R7≤-5
[수학식 4-3]
-10≤R6/R7≤-8
여기서, R6은 제3 렌즈(130)의 상측면의 곡률 반경이고, R7은 제4 렌즈(140)의 물측면의 곡률 반경이다. 수학식 4-1 내지 4-3을 만족하면, 제3 렌즈(130)의 상측면(132) 및 제4 렌즈(140)의 물측면(141) 사이의 민감도를 개선할 수 있으며, 발산각을 낮출 수 있다. 수학식 4-1 내지 4-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 입사각이 높아져 수차가 커질 수 있다.
[수학식 5-1]
8mm≤EDL1S1
[수학식 5-2]
8mm≤EDL1S1≤9.5mm
[수학식 5-3]
8.5mm≤EDL1S1≤9mm
여기서, EDL1S1은 제1 렌즈(110)의 물측면의 유효경이다. 수학식 5-1 내지 5-3을 만족하면, 광학계(100)에 입사되는 광량을 높여 광학계(100)의 밝기를 개선할 수 있고, 광학계(100)의 해상력 및 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있다. 수학식 5-1 내지 5-3의 하한치 미만이면, 광학계에 입사되는 광량이 줄어들며, 초광각 광학계를 구현하기 어려울 수 있고, 상한치를 초과하면 광학계의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
[수학식 6-1]
1.05≤EDL1S1/2*HimageD≤1.3
[수학식 6-2]
1.1≤EDL1S1/2*HimageD≤1.2
[수학식 6-3]
1.12≤EDL1S1/2*HimageD≤1.18
여기서, HimageD는 이미지 센서(180)의 대각선 방향의 길이의 1/2이다. 수학식 6-1 내지 6-3을 만족하면, 제1 렌즈(110)이 제작이 가능한 범위 내에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있으며, 150도 이상의 화각을 구현할 수 있다. 수학식 6-1 내지 6-3의 하한치 미만이면, 150도 이상의 화각에서 이미지 센서의 주변부에 충분한 광량이 도달하기 어렵고, 상한치를 초과하면 제1 렌즈의 제작이 어려우며 광학계(100)의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
[수학식 7-1]
0.4≤EDL1S2/2*HimageD≤0.7
[수학식 7-2]
0.45≤EDL1S2/2*HimageD≤0.65
[수학식 7-3]
0.5≤EDL1S2/2*HimageD≤0.6
여기서, EDL1S2는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 유효경이다. 수학식 7-1 내지 7-3을 만족하면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 수학식 7-1 내지 7-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 이미지 센서의 주변부에 충분한 광량이 도달하기 어렵거나, 150도 이상의 FOV를 구현하기 어려울 수 있다.
[수학식 8-1]
1.5≤EDL1S1/EDL1S2≤3
[수학식 8-2]
1.7≤EDL1S1/EDL1S2≤2.6
[수학식 8-3]
1.9≤EDL1S1/EDL1S2≤2.3
수학식 8-1 내지 8-3을 만족하면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 수학식 8-1 내지 8-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 이미지 센서의 주변부에 충분한 광량이 도달하기 어렵거나, 150도 이상의 FOV를 구현하기 어려울 수 있다.
[수학식 9-1]
3≤R1/R2≤4.5
[수학식 9-2]
3.25≤R1/R2≤4.25
[수학식 9-3]
3.5≤R1/R2≤4
수학식 9-1 내지 9-3을 만족하면, 제1 렌즈(110)의 시야각을 넓힐 수 있다. 수학식 9-1 내지 9-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 이미지 센서의 주변부에 충분한 광량이 도달하기 어렵거나, 150도 이상의 FOV를 구현하기 어려울 수 있다.
[수학식 10-1]
0.2≤EDL1S1/TTL≤1
[수학식 10-2]
0.4≤EDL1S1/TTL≤0.8
[수학식 10-3]
0.4≤EDL1S1/TTL≤0.8
수학식 10-1 내지 수학식 10-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 광학계(100)의 전체 사이즈의 균형을 맞추기 어려우며, 제작이 용이하지 않을 수 있다.
[수학식 11-1]
1.2≤ET1/CT1≤3
[수학식 11-2]
1.3≤ET1/CT1≤2.5
[수학식 11-3]
1.5≤ET1/CT1≤2
여기서, ET1은 제1 렌즈(110)의 에지 두께이고, CT1은 제1 렌즈(110)의 중심 두께이다. 수학식 11-1 내지 11-3을 만족하면, 화각 150도 이상에서 주변 광랑비(RI)가 50% 이상이고, 화각 170도 이상이면서 주변 광량비가 30% 이상인 초광각 광학계를 구현하는 것이 가능하다. 수학식 11-1 내지 11-3의 하한치 미만이면, 플랜지와의 결합이 어려울 수 있고, 제1 렌즈의 파손 위험이 증가할 수 있으며, 수학식 11-1 내지 11-3의 상한치를 초과하면, 제작성이 낮아지고, 플랜지와의 결합이 어려울 수 있다.
[수학식 12-1]
-5≤R3/R2≤-0.5
[수학식 12-2]
-3≤R3/R2≤-0.5
[수학식 12-3]
-2≤R3/R2≤-1
여기서, R2는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률 반경이고, R3는 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 곡률 반경이다. 수학식 12-1 내지 12-3을 만족하면, 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120)의 고스트가 광학계(100) 전체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 수학식 12-1 내지 12-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)으로부터 출력된 광의 일부가 유실되어 이미징 효율이 낮아질 수 있다.
[수학식 13-1]
0.25≤CT3/CT_16≤0.45
[수학식 13-2]
0.28≤CT3/CT_16≤0.4
[수학식 13-3]
0.3≤CT3/CT_16≤0.36
여기서, CT3는 제3 렌즈(130)의 중심 두께이고, CT_16은 제1 내지 제6 렌즈의 중심 두께의 총 합이다. 수학식 13-1 내지 13-3을 만족하면, 제3 렌즈(130)는 집광 및 색수차 보정의 역할을 할 수 있으며, 조리개(Stop)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있다. 수학식 13-1 내지 13-3의 하한치 미만이면, 제3 렌즈(130)가 색수차 보정을 충분히 수행할 수 없고, 상한치를 초과하면 조리개를 통하여 입사되는 광량이 줄어들 수 있다.
[수학식 14-1]
2≤CT3/CT2≤10
[수학식 14-2]
3≤CT3/CT2≤10
[수학식 14-3]
3.5≤CT3/CT2≤10
여기서, CT2는 제2 렌즈(120)의 중심 두께이다. 수학식 14-1 내지 14-3을 만족하면, 제2 렌즈(120)의 광축 및 제3 렌즈(130)의 광축 간 정렬이 용이하므로, 조립성이 개선될 수 있다. 수학식 14-1 내지 14-3의 하한치 미만이면 제3 렌즈(130)에서 색수차가 효율적으로 제거되기 어렵고, 상한치를 초과하면 광학계(100)의 전체 사이즈가 과도하게 증가할 수 있다.
[수학식 15-1]
-1.02≤f5/f6≤-0.95
[수학식 15-2]
-1.015≤f5/f6≤-0.97
[수학식 15-3]
-1.015≤f5/f6≤-0.98
여기서, f5는 제5 렌즈(150)의 유효 초점 거리이고, f6은 제6 렌즈(160)의 유효 초점 거리이다. 수학식 15-1 내지 15-3을 만족하면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다. 수학식 15-1 내지 15-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 제5 렌즈(150)의 유효 초점 거리와 제6 렌즈(160)의 유효 초점 거리 간 적절한 비를 벗어나므로, 이미징 성능이 저하될 수 있다.
[수학식 16-1]
0.02≤CG5/(CT5+CT6)≤0.07
[수학식 16-2]
0.04≤CG5/(CT5+CT6)≤0.065
[수학식 16-3]
0.05≤CG5/(CT5+CT6)≤0.06
여기서, CG5는 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 중심 거리이고, CT5는 제5 렌즈(150)의 중심 두께이며, CT6는 제6 렌즈(160)의 중심 두께이다. 수학식 16-1 내지 16-3을 만족하면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다. 수학식 16-1 내지 16-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 광학계(100)의 조립성이 저하되며, 제5 렌즈(150)의 유효 초점 거리와 제6 렌즈(160)의 유효 초점 거리 간 적절한 비를 벗어나므로, 이미징 성능이 저하될 수 있다.
[수학식 17-1]
1.5≤F456/F≤1.665
[수학식 17-2]
1.55≤F456/F≤1.665
[수학식 17-3]
1.6≤F456/F≤1.665
여기서, F456은 제4 내지 제6 렌즈의 합성 유효 초점 거리이고, F는 광학계(100)의 전체 유효 초점 거리이다. 수학식 17-1 내지 17-3을 만족하면, 광학계(100)의 공차 민감도와 전체 광학 이미징 성능을 개선하여 생산성을 높일 수 있다. 수학식 17-1 내지 17-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 광학계(100)의 조립성이 저하되며, 이미징 성능이 저하될 수 있다.
[수학식 18-1]
1.3≤TTL/2*HimageD≤2.5
[수학식 18-2]
1.5≤TTL/2*HimageD≤2.3
[수학식 18-3]
1.8≤TTL/2*HimageD≤2.1
수학식 18-1 내지 18-3을 만족하면, 유효 초점 거리가 2mm 이상이고 화각이 150도 이상인 차량용 광학계를 얻을 수 있다. 수학식 18-1 내지 18-3의 하한치 미만이면 2mm 이상의 유효 초점 거리를 얻기 어려울 수 있고, 상한치를 초과하면 광학계의 전장 거리가 과도하게 커질 수 있다.
[수학식 19-1]
6≤TTL/F≤7
[수학식 19-2]
6.2≤TTL/F≤6.8
[수학식 19-3]
6.4≤TTL/F≤6.6
수학식 19-1 내지 19-3을 만족하면, 유효 초점 거리가 2mm 이상이고 화각이 150도 이상인 차량용 광학계를 얻을 수 있다. 수학식 19-1 내지 19-3의 하한치 미만이면 150도 이상의 화각을 얻기 어려울 수 있고, 상한치를 초과하면 광학계의 전장 거리가 과도하게 커질 수 있다.
[수학식 20-1]
0.35≤BFL/TTL≤0.5
[수학식 20-2]
0.37≤BFL/TTL≤0.48
[수학식 20-3]
0.4≤BFL/TTL≤0.45
수학식 20-1 내지 20-3을 만족하면, 소형이고 경량인 광학계(100)를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)과 이미지 센서(180) 간 거리인 BFL을 보장할 수 있으므로, 광학계(100)의 조립성 및 제작성이 개선될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부 광량비를 개선할 수 있다. 수학식 20-1 내지 20-3의 하한치 미만이면 광학계(100)의 조립성이 제한될 수 있고, 상한치를 초과하면 이미지 센서(180)의 주변부 광량비가 낮아질 수 있다.
[수학식 21]
1.01≤D23_max/CG2≤4
여기서, D23_max는 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130) 간 최대 거리이고, CG2는 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130) 간 중심 거리이다. 수학식 21을 만족하면, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 측의 에어갭이 최소화되며, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)으로부터 출력된 광이 제3 렌즈(130)의 물측면(132)에 거의 수직으로 입사되므로, 제3 렌즈(130) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되고, 제3 렌즈(130)의 색수차 보정 성능을 극대화할 수 있다. 수학식 21의 하한치 미만이면 광학계의 조립이 어려우며, 수학식 21의 상한치를 초과하면 제3 렌즈(130) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되기 어려우므로, 제3 렌즈(130)의 색수차 보정 성능이 낮아질 수 있다.
[수학식 22]
1.01≤D45_max/CG4≤4
여기서, D45_max는 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150) 간 최대 거리이고, CG2는 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150) 간 중심 거리이다. 수학식 22를 만족하면, 색수차를 제거하는 역할을 하는 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 측의 에어갭이 최소화되며, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)으로부터 출력된 광이 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에 거의 수직으로 입사되므로, 제5 렌즈(150) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되고, 제5 렌즈(150)의 색수차 보정 성능을 극대화할 수 있다. 수학식 22의 하한치 미만이면 광학계의 조립이 어려우며, 수학식 22의 상한치를 초과하면 제5 렌즈(150) 내부에서 빛이 균등하게 굴절되기 어려우므로, 제5 렌즈(150)의 색수차 보정 성능이 낮아질 수 있다.
[수학식 23-1]
1mm≤|maxsag11|
[수학식 23-2]
1mm≤|maxsag12|
여기서, maxsag11은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 최대 새그값이고, maxsag12는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 최대 새그값이다. 수학식 23-1 및 23-2를 만족하면, 150도 이상의 초광각 광학계를 구현할 수 있다. 수학식 23-1 및 23-2의 하한치 미만이면, 150도 이상의 초광각 광학계를 구현하기 어려울 수 있다.
[수학식 24-1]
0.9≤|P2|/|P3|≤1.1
[수학식 24-2]
0.915≤|P2|/|P3|≤1
[수학식 24-3]
0.93≤|P2|/|P3|≤0.98
여기서, P2는 제2 렌즈(120)의 파워이고, P3는 제3 렌즈(130)의 파워이다. 전술한 바와 같이 제2 렌즈(120)는 음의 파워를 가지고, 제3 렌즈(130)는 양의 파워를 가진다. 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130)의 파워가 수학식 24-1 내지 24-3을 만족하면, 제3 렌즈(130)의 색수차 제거 효과가 높아질 수 있다. 수학식 24-1 내지 24-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 제3 렌즈(130) 내에서 빛이 효율적으로 굴절되지 않을 수 있고, 이에 따라 색수차 제거 성능이 낮아질 수 있다.
[수학식 25-1]
0.7≤|P4|/|P5|≤1
[수학식 25-2]
0.75≤|P4|/|P5|≤0.9
[수학식 25-3]
0.78≤|P4|/|P5|≤0.85
여기서, P4는 제4 렌즈(140)의 파워이고, P5는 제5 렌즈(150)의 파워이다. 전술한 바와 같이 제4 렌즈(140)는 음의 파워를 가지고, 제5 렌즈(150)는 양의 파워를 가진다. 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150)의 파워가 수학식 25-1 내지 25-3을 만족하면, 제5 렌즈(150)의 색수차 제거 효과가 높아질 수 있다. 수학식 25-1 내지 25-3의 하한치 미만이거나, 상한치를 초과하면, 제5 렌즈(150) 내에서 빛이 효율적으로 굴절되지 않을 수 있고, 이에 따라 색수차 제거 성능이 낮아질 수 있다.
도 15는 발명의 실시예에 따른 광학계 또는 이를 포함하는 카메라 장치가 적용된 차량의 평면도의 예이다.
도 15를 참조하면, 발명의 실시예에 따른 차량용 카메라 시스템은, 영상 생성부(11), 제1정보 생성부(12), 제2정보 생성부(21,22,23,24,25,26) 및 제어부(14)를 포함한다. 영상 생성부(11)는 차량에 배치되는 적어도 하나의 카메라 모듈(31)을 포함할 수 있으며, 차량의 전방 또는/및 운전자를 촬영하여 차량의 전방영상이나 차량 내부 영상을 생성할 수 있다. 영상 생성부(11)는 카메라 장치(31)를 이용하여 차량의 전방뿐만 아니라 하나 이상의 방향에 대한 차량의 주변을 촬영하여 차량의 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, 제1정보 생성부(12)는 차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 차량의 전방을 감지하여 제1감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제1정보 생성부(12)는 차량에 배치되고, 차량의 전방에 위치한 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치 등을 감지하여 제1감지정보를 생성한다.
제1정보 생성부(12)에서 생성한 제1감지정보를 이용하여 차량과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있고, 운전자가 차량의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우나 후진 주차 시와 같이 기 설정된 특정한 경우에 차량 운행의 안정성을 높일 수 있다. 제1정보 생성부(12)는 제1감지정보를 제어부(14)에 제공한다. 제2정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 영상 생성부(11)에서 생성한 전방영상과 제1정보 생성부(12)에서 생성한 제 1 감지정보에 기초하여, 차량의 각 측면을 감지하여 제2감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제2정보 생성부(21,22,23,24,25,26)는 차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 차량의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 여기서, 제2정보 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 실시예에 기재된 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 구비할 수 있으며, 차량의 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 실시예에 따른 카메라 장치의 광학계는 안전 규제, 자율주행 기능의 강화 및 편의성 증가를 위해 차량 내에 복수로 탑재될 수 있다. 또한 카메라 장치의 광학계는 차선유지시스템(LKAS: Lane keeping assistance system), 차선이탈 경보시스템(LDWS), 운전자 감시 시스템(DMS: Driver monitoring system)과 같은 제어를 위한 부품으로서, 차량 내에 적용되고 있다. 이러한 차량용 카메라 모듈은 주위 온도 변화에도 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있고 가격 경쟁력이 있는 모듈을 제공하여, 차량용 부품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
110: 제1 렌즈 120: 제2 렌즈
130: 제3 렌즈 140: 제4 렌즈
150: 제5 렌즈 160: 제6 렌즈
170: 필터 180: 이미지 센서
190: 커버 글라스

Claims (10)

  1. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제6 렌즈와 이미지 센서를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제2 렌즈는 음의 파워를 가지며, 제3 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제4 렌즈는 양의 파워를 가지고, 제5 렌즈는 음의 파워를 가지고, 제6 렌즈는 양의 파워를 가지며,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 사이에는 조리개가 배치되고,
    상기 제1 내지 제3 렌즈는 음의 합성 파워를 가지고,
    상기 제4 내지 제6 렌즈는 양의 합성 파워를 가지는 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 상측면은 오목하고, 상기 제4 렌즈의 물측면은 오목한 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물측면의 곡률 반경 R7에 대한 상기 제3 렌즈의 상측면의 곡률 반경 R6의 비(R6/R7)는 -3 이하인 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경은 8mm 이상이고 9.5mm 이하인 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 크고, 상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경은 상기 이미지 센서의 대각 길이보다 작은 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 대각 길이에 대한 상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경의 비는 1.05배 이상 1.3배 이하이고, 상기 이미지 센서의 대각 길이에 대한 상기 제1 렌즈의 상측면의 유효경의 비는 0.4 내지 0.7인 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 물측면 및 상측면 중 적어도 한 면은 경사 각도가 0인 임계점(critical point)을 포함하고,
    상기 광축으로부터 상기 임계점까지의 거리의 4배 이상인 영역에서 상기 제1 렌즈의 상측면의 경사각도는 30도 이상인 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 중심 두께에 대한 에지 두께의 비는 1.2 이상이고 3 이하인 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 간 제1 거리, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 간 제2 거리, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈 간 제3 거리, 상기 제4 렌즈와 상기 제5 렌즈 간 제4 거리 및 상기 제5 렌즈와 상기 제6 렌즈 간 제5 거리 중 상기 제2 거리가 가장 짧은 광학계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제4 거리가 상기 제2 거리 다음으로 짧은 광학계.
PCT/KR2023/019380 2022-11-29 2023-11-28 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 WO2024117747A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220162721A KR20240094113A (ko) 2022-11-29 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치
KR10-2022-0162721 2022-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024117747A1 true WO2024117747A1 (ko) 2024-06-06

Family

ID=91324514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/019380 WO2024117747A1 (ko) 2022-11-29 2023-11-28 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024117747A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150277088A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Sintai Optical (Shenzhen) Co., Ltd. Wide-angle lens assembly
KR20170096778A (ko) * 2016-02-17 2017-08-25 삼성전자주식회사 옵티칼 렌즈 어셈블리, 장치, 및 이미지 형성 방법
CN108761737A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 浙江舜宇光学有限公司 光学成像系统
US20190243095A1 (en) * 2018-02-08 2019-08-08 Ability Opto-Electronics Technology Co.Ltd. Optical image capturing system
KR20220093955A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 엘지이노텍 주식회사 차량용 광학계 및 카메라 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150277088A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Sintai Optical (Shenzhen) Co., Ltd. Wide-angle lens assembly
KR20170096778A (ko) * 2016-02-17 2017-08-25 삼성전자주식회사 옵티칼 렌즈 어셈블리, 장치, 및 이미지 형성 방법
US20190243095A1 (en) * 2018-02-08 2019-08-08 Ability Opto-Electronics Technology Co.Ltd. Optical image capturing system
CN108761737A (zh) * 2018-07-26 2018-11-06 浙江舜宇光学有限公司 光学成像系统
KR20220093955A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 엘지이노텍 주식회사 차량용 광학계 및 카메라 모듈

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022035192A1 (ko) 카메라 엑추에이터 및 이를 포함하는 카메라 장치
WO2023239159A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2015190783A1 (ko) 광각 렌즈
WO2023003365A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 광학 모듈 및 카메라 모듈
WO2024117747A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치
WO2023018233A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2022045690A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2021157959A1 (ko) 촬상 렌즈
WO2024063501A1 (ko) 광학계 및 카메라 모듈
WO2023163511A1 (ko) 광학계 및 카메라 모듈
WO2023224452A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2024049284A1 (ko) 광학계 및 카메라 모듈
WO2023224455A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023085869A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2024043757A1 (ko) 광학계 및 카메라 모듈
WO2023224440A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023113565A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023106858A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023085868A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023224415A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2024049283A1 (ko) 광학계 및 카메라 모듈
WO2023075466A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023239161A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
WO2023003367A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 광학 모듈 및 카메라 모듈
WO2023224441A1 (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈