KR20230068904A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20230068904A
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신두식
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제8 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제8 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 중심에서 상기 광축과 직교하는 직선을 기준으로 상기 센서 측 면을 지나는 접선의 기울기의 절대 값이 1도 미만인 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 이상이며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5의 수학식을 만족한다(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다).

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다.
예를 들어, 카메라 모듈의 광학계는 상(image)를 결상하는 촬상 렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있고, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 객체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고해상도에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 고해상도 구현을 위해 양(+)의 굴절력 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈의 두께, 간격, 크기 등에 의해 전체 길이, 높이 등이 증가할 수 있고, 이로 인해 상기 복수의 렌즈를 포함하는 모듈의 전체 크기가 증가하는 문제가 있다.
또한, 고해상도, 고화질 구현을 위해 이미지 센서의 크기가 증가하고 있다. 그러나, 이미지 센서의 크기가 증가할 경우 복수의 렌즈를 포함하는 광학계의 TTL(Total track length) 또한 증가하며, 이로 인해 상기 광학계를 포함하는 카메라, 이동 단말기 등의 두께 역시 증가하는 문제가 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계를 제공하고자 한다.
실시예는 화각의 중심부와 주변부에서 우수한 광학 성능을 가지는 광학계를 제공하고자 한다.
실시예는 슬림한 구조를 가질 수 있는 광학계를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제8 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제8 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 중심에서 상기 광축과 직교하는 직선을 기준으로 상기 센서 측 면을 지나는 접선의 기울기의 절대 값이 1도 미만인 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 이상이며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5의 수학식을 만족한다(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제8 렌즈 중 제5 렌즈는 물체 측 면과 센서 측 면 각각에 적어도 하나의 임계점을 가지며, 상기 제5 렌즈와 제8 렌즈 사이에 배치된 제7 렌즈는 센서 측 면과 물체측 면 중 적어도 하나 또는 모두가 광축에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제5 렌즈와 제7 렌즈 사이에 배치된 제6 렌즈는 센서 측 면과 물체측 면 중 적어도 하나 또는 모두가 광축에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 유효 영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 중심에서 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 내지 40% 범위일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 1 < L1_CT/ L1_ET < 5의 수학식을 만족한다(L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, L1_ET는 제1 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 영역 끝단의 두께이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,8 렌즈는 1.5 < n1 < 1.6 및 1.5 < n8 < 1.6의 수학식을 만족한다(n1은 제1 렌즈의 굴절률이며, n8은 제8 렌즈의 굴절률이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈와 상기 제8 렌즈는 2 ≤CA_L8S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4의 수학식을 만족한다(상기 CA_L8S1는 제8 렌즈의 물체측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈와 상기 제8 렌즈는 2 ≤CA_L8S2 / AVR_CA_L3 < 5 (CA_L8S2는 제8 렌즈의 센서측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제8 렌즈의 두께는 1 < L1_CT / L8_CT < 5 (L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 두께이고, L8_CT는 상기 제8 렌즈의 광축에서의 두께이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값은 상기 센서 측 면의 중심일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측에 3매 이하의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군; 상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 5매 이하의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군; 상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 2배 미만이며, 상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최소이며, 상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 상기 센서측 면의 중심과 상기 이미지 센서와의 거리가 최소이고, 상기 센서 측 면의 유효 영역의 끝단을 향해 갈수록 상기 거리가 점차 커지며, 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 및 0.5 < TD / CA_max < 1.5의 수학식을 만족한다(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 TD는 제1 렌즈 군의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, 상기 CA_Max는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제2 렌즈군의 초점 거리가 상기 제1 렌즈 군의 초점 거리보다 더 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면의 최소 및 최대 유효경은 1 < CA_max / CA_min < 5의 수학식을 만족한다(CA_Max는 상기 제1,2 렌즈 군의 물체측 면과 센서측 면 중 최대 유효경 크기이며, CA_Min은 상기 제1,2 렌즈 군의 물체측 면과 센서측 면 중 최소 유효경 크기이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제4 내지 제8 렌즈를 포함하며, 상기 제1 내지 제7 렌즈 중 임계점이 있는 렌즈의 유효경은 0.4 < CA_LinfS2 / WD_Sensor < 0.9 (CA_Linf는 제1-7 렌즈 중 임계점이 있는 렌즈의 센서측 면의 유효경이며, WD_Sensor는 이미지 센서의 대각선 길이이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제8 렌즈 중 제5 렌즈는 물체 측 면과 센서 측 면 각각에 적어도 하나의 임계점을 가지며, 0.4 < CA_LinfS2 / CA_Max < 0.9의 수학식을 만족한다(CA_Linf는 제1-7 렌즈 중 임계점이 있는 렌즈의 센서측 면의 유효경이며, CA_Max는 렌즈 면의 최대 유효경이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 중에서 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면은 임계점 없이 제공되며, 상기 제1,2렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체측 면과 센서측면에 임계점이 없는 렌즈 매수는 임계점이 있는 렌즈매수보다 더 많을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서 측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 광축과 직교하는 직선을 기준으로 상기 센서 측 면을 지나는 접선의 기울기의 절대 값이 1도 미만인 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 이상일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 이미지 센서에 가장 가까운 센서 측 면의 중심에서 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 내지 40% 범위 또는 40% 내지 55% 범위일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제8 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제8 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며, 상기 제5 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 광축에서 유효 영역 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제6 렌즈 및 제7 렌즈 중 적어도 하나의 센서 측 면과 물체측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈의 렌즈 면 중에서 최소 유효경 크기이며, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며, 1 < CA_Max / CA_min < 5의 수학식을 만족한다(CA_Max는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다).
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 센서측 면의 중심에서 이미지 센서까지의 거리가 최소일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며, 상기 광학계는 상기에 개시된 광학계를 포함하고, 1 ≤ F / EPD < 5의 수학식을 만족한다(F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다).
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계는 복수의 렌즈들이 설정된 표면 형상, 굴절력, 두께, 간격으로 이루어짐에 따라 향상된 수차 특성, 해상력 등을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 왜곡(distortion) 및 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계는 향상된 광학 특성을 가지며 작은 TTL(Total track length)을 가질 수 있어, 상기 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 슬림하고 컴팩트한 구조로 제공될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이다.
도 3은 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 4는 도 1의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 5는 도 1의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 2의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 9는 도 8의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이다.
도 10은 도 8의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 11은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 12는 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 13은 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 14는 도 9의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 15는 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 16은 도 15의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이다.
도 17은 도 15의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 18은 도 15의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 19는 도 15의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 20은 도 15의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 21은 도 16의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 22는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
발명의 설명에 있어서, "물체 측 면"은 광축(OA)을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "센서 측 면"은 광축을 기준으로 촬상 면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. 상기 렌즈의 일면이 볼록하다는 것은 광축 또는 근축 영역(Paraxial region)에서 볼록한 형상을 의미할 수 있고, 렌즈의 일면이 오목하다는 것은 광축 또는 근축 영역에서의 오목한 형상을 의미할 수 있다. 렌즈 데이터에 대한 표에 기재된 곡률 반경, 중심 두께, 렌즈 사이의 간격은 광축에서의 값을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다. 렌즈면의 유효경의 크기는 측정 방법 등에 따라 최대 ±0.4 mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다. 상기 근축 영역이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미하며, 광축(OA)으로부터 광선이 떨어지는 거리가 거의 0인 영역이다. 이하에서 렌즈 면의 오목 또는 볼록한 형상은 광축으로 설명하며, 근축 영역도 포함할 수 있다.
도 1, 도 8 및 도 15와 같이, 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(G1,G2)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2) 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 이미지 센서(300)를 향해 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2) 중 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 더 많을 수 있으며, 예컨대 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수의 1배 이상 및 2배 미만일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈보다 많은 매수 예컨대, 1.5배 이상의 많은 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 7매 이하 또는 6매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 2매 이상 및 4매 이하의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 5매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 마지막 렌즈 즉, n번째 렌즈의 센서 측 면이 임계점이 없는 구조로 제공될 수 있다. 여기서, n은 5 내지 10일 수 있으며, 바람직하게 8이다. 상기 마지막 n 번째 렌즈의 센서 측 면에 임계점을 제거해 줌으로서, n번째 렌즈의 두께를 얇게 제공할 수 있고, n번째 렌즈의 센서 측면과 이미지 센서(300) 간의 거리(즉, BFL)를 줄여줄 수 있다. 이에 따라 슬림한 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공할 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 총 렌즈 매수는 8매 이상이다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 다른 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 상이한 초점 거리(focal length)를 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가질 수 있다.
절대 값으로 나타낼 때, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리(f_G2)의 절대값은 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리(f_G1)의 절대값의 1.4배 이상 예컨대, 1.4배 내지 3.5배 범위 또는 2배 내지 3배 범위일 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 각각의 렌즈군의 굴절력 및 초점 거리를 제어하여 색수차, 왜곡 수차 등 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
광축(OA)에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 설정된 간격을 가질 수 있다. 상기 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 간격은 광축에서의 이격 거리이며, 상기 제1 렌즈군(G1) 내의 렌즈 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면과 상기 제2 렌즈군(G2) 내의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면 사이의 광축 간격일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈의 중심 두께 및 상기 제2 렌즈 군(G2)의 첫 번째 렌즈의 중심 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리보다 작고 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리의 35% 이상일 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리의 35% 내지 70% 범위 또는 40% 내지 60% 범위일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 간격은 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들 중 가장 두꺼운 렌즈의 중심 두께보다 작거나 클 수 있다. 여기서, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 광축 거리는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 간격은 상기 제2 렌즈 군(G2)의 광축 거리의 20% 이하일 수 있으며, 예컨대 3% 내지 20% 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 광축 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측 면과 센서 측에 가장 가까운 렌즈의 센서 측 면 사이의 광축 거리이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부뿐 만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 색수차 및 왜곡 수차를 개선할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 이미지 센서(300)를 향해 광축(OA)이 정렬된 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2)을 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 10매 이하 또는 9매 이하의 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측을 통해 입사된 광들이 모이도록 굴절시켜 주며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제1 렌즈 군(G1)을 통해 출사된 광을 이미지 센서(300)의 주변까지 확산될 수 있도록 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 이러한 광학계(1000)는 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수와 같거나 많을 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다.
서로 마주하는 제1 렌즈 군(G1)의 센서측 면(예, S6)와 상기 제2렌즈 군(G2)의 물체측 면(예, S7) 사이의 간격은 광축(OA)에서 에지 측으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 렌즈들 사이의 간격 중에서 상기 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 광축(OA) 간격은 상기 광학계(1000) 내에서 두 번째로 큰 간격을 가지거나, 0.8mm 이상일 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 렌즈들 사이의 간격 중에서 가장 큰 간격은 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 두 렌즈들 사이의 간격일 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 각 렌즈의 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측이 볼록한 면 및 센서 측이 오목한 렌즈 면들의 합은 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 면들 중에서 90% 이상이거나 100%일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 각 렌즈의 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측이 오목한 면 및 센서 측이 볼록한 면들의 합은 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 면들 중에서 70% 이상 또는 85% 내지 85% 범위일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)의 모든 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G1)의 렌즈들 중에서 이미지 센서(300)에 가장 인접한 렌즈의 센서 측면은 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G1)의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 인접한 렌즈와 센서 측에 가장 인접한 렌즈 사이의 렌즈들 중 적어도 하나는 물체측 면과 센서 측 면 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다.
상기 이미지 센서(300)에 가장 인접한 마지막 렌즈의 센서 측면은 접선의 기울기의 절대 값이 1도 미만인 위치는 상기 센서 측 면의 유효 반경을 기준으로 광축(OA)에서 20% 이상에 위치 예컨대, 20% 내지 40% 또는 20% 내지 35% 범위에 위치할 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들(100,100A,100B) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 유효한 영역일 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B)에서 유효한 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역의 단부는 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 광을 감지하고 전기적 신호로 변환할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등 입사되는 광을 감지할 수 있는 소자를 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 필터(500)를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 제2 렌즈 군(G2)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B) 중 센서 측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(100,100A,100B)가 8매 렌즈인 경우, 상기 필터(500)는 상기 제8 렌즈(110)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 필터(500)는 적외선 필터 또는 커버 글래스의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 상기 조리개는 설정된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면 또는 센서 측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개는 상기 제1 렌즈 군(G1) 내의 렌즈 중에서 인접한 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 물체 측면의 둘레에 위치할 수 있다. 이와 다르게, 상기 복수의 렌즈들(100,100A,100B) 중 선택되는 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈들 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다.
실시 예에 따른 광학계(1000)는 광의 경로를 변경하기 위한 반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 제1 렌즈 군(G1)의 입사 광을 렌즈들 방향으로 반사하는 프리즘으로 구현될 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 상세하게 설명하기로 한다.
<제1실시 예>
도 1은 제1 실시예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 2는 도 1의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이며, 도 3은 도 1의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 4는 도 1의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 5는 도 1의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 6은 도 1의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 7은 도 2의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100)는 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 제7 렌즈(107), 및 제8 렌즈(108)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101-108)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 정렬될 수 있다. 물체의 정보에 해당하는 광은 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 및 제8 렌즈(108)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 물체 측 면으로 정의하는 제1 면(S1) 및 센서 측 면으로 정의하는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제1,2면(S1,S2)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L1은 제1 렌즈(101)이며, S1/S2은 L1의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)는 물체 측 면으로 정의하는 제3 면(S3) 및 센서 측 면으로 정의하는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 오목한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3,4면(S3,S4)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L2은 제2 렌즈(102)이며, L2의 S1/S2은 L2의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 물체 측 면으로 정의하는 제5 면(S5) 및 센서 측 면으로 정의하는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 오목한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제5,6 면(S5,S6)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L3은 제3 렌즈(103)이며, L3의 S1/S2은 L3의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제1렌즈 군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 상기 렌즈의 중심 두께는 상기 제3 렌즈(103)가 가장 얇을 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(103)가 가장 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(101)가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 제1 면(S1)의 유효경(H1)의 크기가 가장 클 수 있고, 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효경(H3)의 크기는 제7 면(S7)의 유효경 크기보다 작을 수 있고, 상기 복수의 렌즈들(100) 중 가장 작을 수 있다. 또한 상기 제3 렌즈(103)의 유효경 크기는 상기 제1,4 렌즈(101,104)의 유효경 크기 보다 작고, 광학계(1000)의 렌즈 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 유효경의 크기는 각 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기와 센서측 면의 유효경 크기의 평균 값이다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 상기 제1,2 렌즈(101,102) 중 적어도 하나 또는 모두의 굴절률 보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1,2렌즈(101,102)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)는 상기 제1,2 렌즈(101,102) 중 적어도 하나 또는 모두의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)의 아베수는 상기 제1,2렌즈(101,102)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1,2 렌즈(101,102)의 아베수는 상기 제3 렌즈(103)의 아베수보다 30 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 상기 제2 렌즈(102)의 제4 면(S4)의 곡률 반경이 가장 클 수 있으며, 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경이 가장 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)에서 곡률 반경이 최대 인 렌즈 면과 최소인 렌즈 면 사이의 차이는 3배 이상 예컨대, 4배 이상 또는 4배 내지 6배 범위일 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 물체 측 면으로 정의하는 제7 면(S7) 및 센서 측 면으로 정의하는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 면(S7)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제7,8 면(S7,S8)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L4은 제4 렌즈(104)이며, L4의 S1/S2은 L4의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제4 렌즈(104)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(103)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 상기 제3 렌즈(103)보다 큰 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104)의 아베수는 상기 제3 렌즈(103)의 아베수보다 약 20 이상 예컨대, 25 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 물체 측 면으로 정의하는 제9 면(S9) 및 센서 측 면으로 정의하는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 적어도 하나의 임계점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)의 임계점은 상기 제9 면(S9)의 유효경의 50% 이상의 위치 예컨대, 50% 내지 65%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제10 면(S10)의 유효 반경의 63% 이상의 위치 예컨대, 63% 내지 80%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점 위치는 상기 제9 면(S9)의 임계점보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제10 면(S10)은 상기 제9 면(S9)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 임계점은 광축(OA) 및 상기 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점으로, 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한 상기 임계점은 렌즈 면을 지나는 접선의 기울기 값이 커지다고 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제9,10 면(S9,S10)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L5은 제5 렌즈(105)이며, L5의 S1/S2은 L5의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)는 물체 측 면으로 정의하는 제11 면(S11) 및 센서 측 면으로 정의하는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)은 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제6 렌즈(106)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제11,12 면(S11,S12)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L6은 제6 렌즈(106)이며, L6의 S1/S2은 L6의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)는 물체 측 면으로 정의하는 제13 면(S13) 및 센서 측 면으로 정의하는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다, 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(107)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 제13 면(S13)와 제14 면(S14)이 모두 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제13,14 면(S13,S14)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L7은 제7 렌즈(107)이며, L7의 S1/S2은 L7의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제8 렌즈(108)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 광학계(1000) 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈 또는 마지막 렌즈일 수 있다.
상기 제8 렌즈(108)는 물체 측 면으로 정의하는 제15 면(S15) 및 센서 측 면으로 정의하는 제16 면(S16)을 포함할 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 제8 렌즈(108)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제8 렌즈(108)는 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나 또는 모두가 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제15 면(S15)는 임계점을 가질 수 있으며, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 여기서, 제16 면(S16)은 제16 면(S16)의 중심이 이미지 센서(300)와의 거리가 가장 가깝고, 상기 광축(0A)에서 유효 영역 끝단으로 갈수록 상기 이미지 센서(300)와의 거리가 점차 멀어질 수 있다.
이와 다르게, 상기 제6 렌즈(106)의 물체측 제11 면(S11) 및 센서 측 제12 면(S12), 상기 제7 렌즈(107)의 물체측 제13 면(S13) 및 센서 측 제14 면(S14), 상기 제8 렌즈(108)의 물체측 제15 면(S15) 중 적어도 하나 또는 둘 이상은 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제15,16 면(S15,S16)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L8은 제8 렌즈(108)이며, L8의 S1/S2은 L8의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
도 2, 도 9 및 도 16을 참조하면, 마지막 렌즈인 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16)의 임의의 점을 통과하는 법선(K2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 경사 각도(θ1)는 최대 경사 각도가 45도 미만일 수 있다. 도 2, 도 9 및 도 16에서 r7는 제7 렌즈(107,117,127)의 제14 면(S14)의 유효 반경이며, r8은 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 유효 반경이다.
도 7은 도 2의 제8 렌즈(108)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이며, 도면에서 L8은 제8 렌즈이며, L7S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면을 의미한다. 도 7과 같이, 상기 제16 면(L8S2)은 광축 방향의 높이가 광축에서 1.5mm 이하의 지점까지 제16 면(L8S2)의 중심(0)에 직교하는 직선을 따라 연장된 형상으로 나타남을 알 수 있으며, 임계점이 없음을 알 수 있다. 도 7의 수직한 축은 광축에서 이미지 센서의 대각 끝단까지의 거리이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 제8 렌즈(108)의 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 곡률 반경이 음(-)의 값을 가지며, 상기 제16 면(S16)의 중심 또는 광축(OA)에 직교하는 기준 제1 직선을 기준으로 상기 제16 면(S16)의 중심에서 상기 제16 면(S16)의 표면을 지나는 제2 직선(즉, 접선)은 기울기를 가질 수 있으며, 상기 광축(OA)에서 제2 직선의 기울기가 -1도 미만인 제1 지점(P1)까지의 거리(dP1)는 상기 제16 면(S16)의 유효 반경의 20% 이상 예컨대, 20% 내지 40% 범위 또는 25% 내지 40%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)을 지나는 접선 즉, 제3 직선의 기울기가 -2도 미만인 제2 지점까지의 거리는 광축(OA)에서 상기 제16 면(S16)의 유효 반경의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 45%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 제16 면(S16)의 광축 또는 근축 영역에서 임계점 없이 제공될 수 있고, 슬림한 광학계를 제공할 수 있다. 상기 기울기는 절대 값으로 1도 미만 또는 2도 미만으로 제1,2지점을 설정할 수 있다. 상기 접선의 기울기는 제1 직선에 대해 경사진 상기 제2 직선의 경사진 각도로 나타내거나, 기울어진 경사도(%)로 나타낼 수 있다.
상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제4 내지 제8 렌즈(104,105,106,107,108)을 포함할 수 있다. 상기 제4 내지 제8 렌즈(104,105,106,107,108) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 중심 두께는 상기 제5,8 렌즈(105,108) 중 적어도 하나가 가장 얇을 수 있고, 상기 제7 렌즈(107)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 상기 제4 내지 제8 렌즈(104,105,106,107,108) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제4 렌즈(104)가 가장 작을 수 있고, 상기 제8 렌즈(108)가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 유효경 크기는 가장 작을 수 있고, 상기 제16 면(S16)의 유효경 크기는 가장 클 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 유효경 크기는 상기 제7 면(S7)의 유효경 크기의 2.5 배 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 굴절률이 1.6 초과된 렌즈 매수는 1.6 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)에서 아베수가 50 초과인 렌즈 매수는 50 미만의 렌즈 매수보다 많을 수 있다.
도 2에서, BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈까지의 광축 거리이다. 즉, BFL은 이미지 센서(300)과 제8 렌즈(108)의 센서측 제16 면(S16) 사이의 광축 거리이다.
L7_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L7_ET는 상기 제7 렌즈(107)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. L8_CT는 상기 제8 렌즈(108)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L8_ET는 상기 제8 렌즈(108)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. 상기 제7 렌즈(107)의 에지 두께(L7_ET)는 제13 면(S13)의 유효 영역 끝단에서 제14 면(S14)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다. 상기 제8 렌즈(108)의 에지 두께(L8_ET)는 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단에서 제16 면(S16)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다.
d78_CT는 상기 제7 렌즈(107)의 센서측 면의 중심에서 상기 제8 렌즈(108)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, 상기 제7 렌즈(107)의 센서측 면의 중심에서 상기 제8 렌즈(108)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(d78_CT)는 광축(OA)에서 제14 면(S14)과 제15 면(S15) 사이의 거리이다.
d78_ET는 상기 제7 렌즈(107)의 센서측 면의 에지에서 상기 제8 렌즈(108)의 센서측 면의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 즉, d78_ET는 상기 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단에서 원주 방향으로 연장된 직선과 상기 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단 사이의 광축 방향의 거리이다.
이러한 방식으로 제1 내지 제8 렌즈(101-108)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 3과 같이, 인접한 렌즈들 사이의 간격을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 제1 방향(Y)을 따라 소정 거리(예: 0.1mm)마다 이격된 영역에서 제1,2렌즈(101,102) 사이의 제1 간격(d12), 제2,3렌즈(102,103) 사이의 제2 간격(d23), 제3,4렌즈(103,104) 사이의 제3 간격(d34), 제4,5렌즈(104,105) 사이의 제4 간격(d45), 제5,6렌즈(105,106) 사이의 제5 간격(d56), 제6,7렌즈(106,107) 사이의 제6 간격(d67), 및 제7,8렌즈(107,108) 사이의 제7 간격(d78)으로 구해질 수 있다. 도 3, 도 10 및 도 17의 설명에 있어서, 상기 제1 방향(Y)은 광축(OA)을 중심으로 하는 원주 방향 또는 서로 직교하는 두 방향을 포함할 수 있으며, 상기 제1 방향(Y)의 끝단에서의 인접한 두 렌즈 사이의 간격은 유효 반경이 더 작은 렌즈의 유효 영역의 끝단이 기준일 수 있으며, 상기 유효 반경의 끝단은 끝단±0.2 mm의 오차를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 1을 참조하면, 상기 제1 간격(d12)은 제1 방향(Y)을 따라 상기 제1 렌즈(101)와 상기 제2 렌즈(102) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제2 렌즈(102)의 제3 면(S3)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1방향(Y)으로 갈수록 변화할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 점차 증가될 수 있다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 2 배 이하 예컨대, 1.1 배 내지 2배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(101) 및 상기 제2 렌즈(102)가 위치에 따라 설정된 제1 간격(d12)으로 이격됨에 따라, 상기 제1 및 제2 렌즈(101, 102)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 상기 제2 렌즈(102)와 상기 제3 렌즈(103) 사이의 광축 방향(Z) 간격일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 커질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최소이고, 끝점에서 최대일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소 값의 2배 이하 예컨대, 1.5배 이하일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102) 및 상기 제3 렌즈(103)가 위치에 따라 설정된 제2 간격(d23)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 3배 이상 크고, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 상기 제3 렌즈(103)와 상기 제4 렌즈(104) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단을 제1 방향(Y)의 끝점으로 할 때, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 갈수록 점차 작아질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 최대 값이고, 끝점에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 4배 이상 예컨대, 4배 내지 7배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값의 10배 이상 예컨대, 10배 내지 30배 범위이며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최소 값보다 10배 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(103) 및 상기 제4 렌즈(104)가 위치에 따라 설정된 제3 간격(d34)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제4 간격(d45)은 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제4 렌즈(104)의 제8 면(S8)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 시작점에서 끝점을 향하는 제1 방향(Y)으로 증가되는 형태로 변화될 수 있다.
상기 제4 간격(d45)의 최소 값은 상기 광축(OA) 또는 시작 점에 위치하며, 최대 값은 끝점에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제4 간격(d45)은 최대 값이 최소 값은 3배 이상 예컨대, 3배 내지 7배 범위일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최대 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 2배 이상 크고, 최소 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 1.5배 이상 클 수 있다. 상기 제4 렌즈(104) 및 상기 제5 렌즈(105)가 위치에 따라 설정된 제4 간격(d45)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제5 간격(d56)은 상기 제5 렌즈(105)와 상기 제6 렌즈(106) 사이의 광축 방향(Z)의 간격될 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아지는 형태로 변화할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA) 또는 시작점에 위치하며, 최소 값은 에지 또는 끝점에 위치할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최대 값은 최소 값의 7배 이상 예컨대, 7배 내지 20배 범위일 수 있으며, 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 작을 수 있으며, 최소 값은 상기 제4 간격(d45)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이러한 제5 간격(d56)에 의해 광학계의 광학 성능이 개선될 수 있다.
상기 제6 간격(d67)은 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107) 사이의 광축 방향 간격일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈(106)의 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d67)의 최소 값은 광축에 위치하고, 최대 값은 끝단에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 25배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작고 제5 간격(d56)의 최대 값보다 클 수 있으며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 작을 수 있다. 상기 제6 간격(d67)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(108)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제7 간격(d78)은 상기 제7 렌즈(107)와 상기 제8 렌즈(108) 사이의 광축 방향 간격일 수 있다. 상기 제7 간격(d78)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제7 렌즈(107)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d78)의 최대 값은 광축에 위치하며, 최소 값은 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 70% 이상 예컨대, 70% 내지 87% 범위에 위치하고, 상기 최소 값에서 최대 값 및 끝단까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 30배의 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 제7 간격(d78)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(108)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다. 또한 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(107) 및 상기 제8 렌즈(108)가 위치에 따라 설정된 제7 간격(d78)으로 이격됨에 따라 화각(FOV)의 주변부의 왜곡 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈는 상기 제2 렌즈 군(G2) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈보다 얇을 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(101-108) 중에서 최대 중심 두께는 최대 중심 간격보다 더 클 수 있으며, 예컨대 최대 중심 간격의 1.1배 이상 또는 1.1배 내지 1.5배 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제7 렌즈(107)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 상기 제7 렌즈(107)와 상기 제8 렌즈(108) 사이의 중심 간격(d78_CT)은 렌즈들 사이의 간격 중에서 최대이며, 상기 제7 렌즈(107)의 중심 두께는 상기 제7,8 렌즈(107,108) 사이의 중심 간격의 1.1배 이상 예컨대, 1.1배 내지 1.5배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100) 중에서 가장 큰 유효경 크기를 갖는 제8 렌즈(108)의 제16 면(S16)의 유효경(도 1의 H8) 크기는 제6 면(S6)의 유효경 크기의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 유효경의 평균 크기가 최대인 제8 렌즈(108)은 유효경 평균 크기가 최소인 제3 렌즈(103)의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배 또는 2.5배 내지 3.5배의 범위일 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)의 유효경의 크기는 가장 크게 제공되어, 입사되는 광들을 효과적으로 이미지 센서(300)를 향해 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)의 굴절률은 상기 제6,8 렌즈(106,108)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제6,8렌즈(106,108)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 상기 제6,8 렌즈(106,108)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)의 아베수는 상기 제8 렌즈(108)의 아베수와 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제8 렌즈(108)의 아베수는 상기 제7 렌즈(107)의 아베수보다 30 이상 클 수 있으며, 예컨대 50 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 렌즈들(101-108) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2.5배 이상 예컨대, 3배 내지 4.5배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제7 렌즈(107)는 최소 중심 두께를 갖는 제5 또는 제8 렌즈(105,108)보다 3.5배 이상 예컨대, 3배 내지 4.5배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100) 중에서 중심 두께가 0.5mm 미만인 렌즈 매수는 0.5mm 이상의 렌즈 매수와 같을 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다.
상기 복수의 렌즈 면(S1-S16) 중에서 유효 반경이 2mm 미만의 면수는 2mm 이상의 면수와 같거나 다를 수 있으며, 예컨대 전체 렌즈 면의 50±5% 범위일 수 있다.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(108)의 제15 면(S15)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 작을 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 곡률 반경은 제15 면(S15)의 곡률 반경의 40 배 이상 예컨대, 40배 내지 150배 범위일 수 있다.
초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제7 렌즈(107)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(108)의 초점 거리의 5 배 이상 예컨대, 5배 내지 15배 범위일 수 있다.
표 1은 도 1의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.
렌즈 면 곡률반경(mm) 두께(mm)/
간격(mm)		 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면
(Stop)		 2.800 0.763 1.536 55.699 3.600
제2 면 6.476 0.194 3.405
제2 렌즈 제3 면 4.237 0.420 1.536 55.699 3.174
제4 면 12.476 0.036 3.000
제3 렌즈 제5 면 6.310 0.323 1.660 20.778 2.957
제6 면 3.236 0.923 2.700
제4 렌즈 제7 면 -7.057 0.741 1.543 50.183 3.168
제8 면 -4.838 0.140 3.795
제5 렌즈 제9 면 6.257 0.300 1.678 19.230 4.508
제10 면 4.392 0.594 5.201
제6 렌즈 제11 면 -19.696 0.643 1.536 55.699 5.319
제12 면 -3.886 0.038 5.763
제7 렌즈 제13 면 -257.792 1.121 1.646 22.161 7.221
제14 면 -23.448 0.965 7.842
제8 렌즈 제15 면 -2.330 0.300 1.536 55.699 8.326
제16 면 -79.727 0.030 9.198
필터 Infinity 0.110 9.611
Infinity 0.749 9.645
이미지 센서 Infinity 0.001 10.000
표 1은 도 1의 제1 내지 제8 렌즈들(101-108)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈 사이의 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기에 대한 것이다.
도 4와 같이, 제1 실시예에 복수의 렌즈들(100) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다.
도 5는 제1 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 6은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 6의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 6에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 6의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 6을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
<제2실시 예>
도 8은 제2 실시예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 9는 도 8의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이며, 도 10은 도 8의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 11은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 12는 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 13은 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 13은 도 9의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100A)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100A)는 제1 렌즈(111) 내지 제8 렌즈(118)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈들(111-118)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(111)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(111)의 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(111)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 오목 또는/및 제2 면(S2)은 오목 또는 볼록의 조합으로 형성될 수 있으며, 제1실시 예의 제1,2 면(S1,S2)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈(112)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(112)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈(112)의 제3 면(S3)은 광축에서 볼록한 형상일 수 있고, 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(112)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록 또는 오목한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 제3,4 면(S3,S4)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제3 렌즈(113)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)의 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(113)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록 또는 오목한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 제5,6 면(S5,S6)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈 군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(111,112,113)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈(111,112,113) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 상기 렌즈의 중심 두께는 상기 제3 렌즈(113)가 가장 얇을 수 있고, 상기 제1 렌즈(111)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께는 제1 내지 제8 렌즈(111-118)의 중심 두께들 중에서 가장 두꺼울 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께는 제2 및 제3 렌즈(112,113) 사이의 중심 간격 보다 클 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(111,112,113) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(113)가 가장 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(111)가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(113)의 제6 면(S6)의 유효경의 크기(H3)는 상기 제4 렌즈(114)의 제7 면(S7)의 유효경 크기보다 작을 수 있으며, 상기 복수의 렌즈들(100A)의 렌즈 면들의 유효경 크기 중 가장 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제3 렌즈(113)의 굴절률은 상기 제1,2 렌즈(111,112)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1,2렌즈(111,112)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제3 렌즈(113)는 상기 제1,2 렌즈(111,112)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(113)의 아베수는 상기 제1,2렌즈(111,112)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1,2 렌즈(111,112)의 아베수는 상기 제3 렌즈(113)의 아베수보다 30 이상 클 수 있으며, 예컨대 50 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(114)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(114)의 제7 면(S7)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(114)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(114)의 제7, 8 면(S7,S8)의 형상은 제1실시 예에 개시된 구성을 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈(114)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(113)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(114)는 상기 제3 렌즈(113)보다 큰 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(114)의 아베수는 상기 제3 렌즈(113)의 아베수보다 약 5 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(115)의 제9 면(S9)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(115)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(115)는 적어도 하나의 임계점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)의 임계점은 상기 제9 면(S9)의 유효경의 50% 이상의 위치 예컨대, 50% 내지 65%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제10 면(S10)의 유효 반경의 63% 이상의 위치 예컨대, 63% 내지 80%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점 위치는 상기 제9 면(S9)의 임계점보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제10 면(S10)은 상기 제9 면(S9)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)의 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈(116)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(116)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(116)의 제11 면(S11)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(116)은 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 볼록 또는 오목한 형상이고, 제12 면(S12)은 오목 또는 볼록한 형상일 수 있으며, 제1실시 예에 개시된 구성을 포함할 수 있다.
상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대, 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(117)의 제13 면(S13)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다, 즉, 상기 제7 렌즈(117)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(117)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 구성을 포함할 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)는 제13 면(S13)와 제14 면(S14)이 모두 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제8 렌즈(118)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(118)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 제8 렌즈(118)의 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(118)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 제8 렌즈(118)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제8 렌즈(118)는 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나는 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 여기서, 제16 면(S16)은 제16 면(S16)의 중심이 이미지 센서(300)와의 거리가 가장 가깝고, 상기 광축(0A)에서 유효 영역 끝단으로 갈수록 상기 이미지 센서(300)와의 거리가 점차 멀어질 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 유효영역 끝단까지 즉, 유효 반경(r8) 영역에 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점은 상기 유효 반경(r8)의 85% 이상 예컨대, 85% 내지 95% 범위에 위치할 수 있다. 이와 다르게 상기 제8 렌즈(118)의 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)는 모두 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제9 면(S9), 제10 면(S10), 및 제15 면(S15)의 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제8 렌즈(111-118)의 제1면(S1)부터 제16면(S16)은 구면 또는 비구면일 수 있으며, 예컨대 비구면일 수 있다. 비구면 계수는 도 11와 같이 제공되며, L1-L8은 제1 렌즈(111)에서 제8 렌즈(118)이며, S1/S2은 L1-L8 각각의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
도 14는 도 9의 제8 렌즈(118)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이며, 도면에서 L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면을 의미한다. 도 14와 같이, 상기 제16 면(L8S2)은 광축 방향의 높이가 광축에서 1mm 이하의 지점까지 제16 면(L8S2)의 중심(0)에 직교하는 직선을 따라 연장된 형상으로 나타남을 알 수 있으며, 또한 임계점이 없음을 알 수 있다. 또한 제15 면(L8S1)은 임계점이 중심에서 3.5mm 내지 4mm 사이에 존재함을 알 수 있다.
도 9 및 도 14를 참조하면, 제8 렌즈(118)의 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 곡률 반경이 음(-)의 값을 가지며, 상기 제16 면(S16)의 중심 또는 광축(OA)에 직교하는 제1 직선을 기준으로 상기 제16 면(S16)의 중심에서 상기 제16 면(S16)의 표면을 지나는 제2 직선은 기울기를 가질 수 있으며, 상기 광축(OA)에서 접선의 기울기가 -1도 미만인 제1 지점(P2)까지의 거리(dP2)는 상기 제16 면(S16)의 유효 반경의 20% 이상 예컨대, 20% 내지 40% 범위 또는 30% 내지 40% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)을 지나는 접선 즉, 제3 직선의 기울기가 -2도 미만인 제2 지점까지의 거리는 상기 광축(OA)에서 제16 면(S16)의 유효 반경의 35% 이상 예컨대, 35% 내지 45%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 제16 면(S16)의 광축 또는 근축 영역에서 임계점 없이 제공될 수 있고, 슬림한 광학계를 제공할 수 있다. 상기 접선의 기울기는 절대 값으로 1도 미만 또는 2도 미만으로 제1,2 지점을 설정할 수 있다.
상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제4 내지 제8 렌즈(114,115,116,117,118)을 포함할 수 있다. 상기 제4 내지 제8 렌즈(114,115,116,117,118) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 중심 두께는 상기 제5, 8 렌즈(115,118) 중 적어도 하나가 가장 얇을 수 있고, 상기 제7 렌즈(117)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
도 9와 같이, L7_CT는 상기 제7 렌즈(117)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L7_ET는 상기 제7 렌즈(117)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. L8_CT는 상기 제8 렌즈(118)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L8_ET는 상기 제8 렌즈(118)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. d78_CT는 상기 제7 렌즈(117)의 센서측 면의 중심에서 상기 제8 렌즈(118)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. d78_ET는 상기 제7 렌즈(117)의 센서측 면의 에지에서 상기 제8 렌즈(118)의 물체측 면의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 이러한 방식으로 제1 내지 제8 렌즈(111-118)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 10과 같이, 인접한 렌즈들 사이의 간격을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 제1 방향(Y)을 따라 소정 거리(예: 0.1 mm)마다 이격된 영역에서 제1 내지 제8 렌즈(111-118) 사이의 간격들은 제1 간격(d12), 제2 간격(d23), 제3 간격(d34), 제4 간격(d45), 제5 간격(d56), 제6 간격(d67), 제7 간격(d78), 및 제8 간격(d89)으로 구해질 수 있다.
도 10 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 간격(d12)은 제1 방향(Y)을 따라 상기 제1 렌즈(111)와 상기 제2 렌즈(112) 사이의 광축 방향(Z)의 간격일 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제2 렌즈(112)의 제3 면(S3)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1방향(Y)으로 갈수록 변화할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 점차 증가될 수 있다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 2.5 배 이하 예컨대, 1.1 배 내지 2.5배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(111) 및 상기 제2 렌즈(112)가 위치에 따라 설정된 제1 간격(d12)으로 이격됨에 따라, 상기 제1 및 제2 렌즈(111, 112)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 상기 제2 렌즈(112)와 상기 제3 렌즈(113) 사이의 광축 방향(Z) 간격일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(113)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 커질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최소이고, 끝점에서 최대일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소 값의 2배 이하 예컨대, 1.5배 이하일 수 있다. 상기 제2 렌즈(112) 및 상기 제3 렌즈(113)가 위치에 따라 설정된 제2 간격(d23)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 3배 이상 크고, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(113)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단을 제1 방향(Y)의 끝점으로 할 때, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 갈수록 점차 작아질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 최대 값이고, 끝점에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 4배 이상 예컨대, 4배 내지 7배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값의 10배 이상 예컨대, 10배 내지 30배 범위이며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최소 값보다 3배 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(113) 및 상기 제4 렌즈(114)가 위치에 따라 설정된 제3 간격(d34)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제4 간격(d45)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제4 렌즈(114)의 제8 면(S8)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 시작점에서 끝점을 향하는 제1 방향(Y)으로 증가되는 형태로 변화될 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최소 값은 상기 광축(OA) 또는 시작 점에 위치하며, 최대 값은 끝점에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제4 간격(d45)은 최대 값이 최소 값은 3배 이상 예컨대, 3배 내지 7배 범위일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최대 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 2배 이상 크고, 최소 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(114) 및 상기 제5 렌즈(115)가 위치에 따라 설정된 제4 간격(d45)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제5 간격(d56)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제5 렌즈(115)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아지는 형태로 변화할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA) 또는 시작점에 위치하며, 최소 값은 에지 또는 끝점에 위치할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최대 값은 최소 값의 7배 이상 예컨대, 7배 내지 20배 범위일 수 있으며, 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 크고 최대 값보다 작을 수 있으며, 최소 값은 상기 제4 간격(d45)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이러한 제5 간격(d56)에 의해 광학계의 광학 성능이 개선될 수 있다.
상기 제6 간격(d67)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈(116)의 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d67)의 최소 값은 광축에 위치하고, 최대 값은 끝단에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 25배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작고 제5 간격(d56)의 최대 값보다 클 수 있으며, 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 작을 수 있다. 상기 제6 간격(d67)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(118)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제7 간격(d78)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제7 렌즈(117)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d78)의 최대 값은 광축에 위치하며, 최소 값은 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 70% 이상 예컨대, 70% 내지 87% 범위에 위치하고, 상기 최소 값에서 최대 값 및 끝단까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 30배의 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 제7 간격(d78)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(118)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다. 또한 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(117) 및 상기 제8 렌즈(118)가 위치에 따라 설정된 제7 간격(d78)으로 이격됨에 따라 화각(FOV)의 주변부의 왜곡 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈는 상기 제2 렌즈 군(G2) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈보다 두꺼울 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(111-118) 중에서 최대 중심 두께는 최대 중심 간격보다 더 작을 수 있으며, 예컨대 최대 중심 간격의 0.80배 이상 또는 0.80배 내지 0.99배 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 상기 제7 렌즈(117)와 상기 제8 렌즈(118) 사이의 중심 간격(d78_CT)은 렌즈들 사이의 간격 중에서 최대이며, 상기 제1 렌즈(111)의 중심 두께는 상기 제7,8 렌즈(117,118) 사이의 중심 간격의 1배 미만 예컨대, 0.8배 내지 0.99배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 가장 큰 유효경 크기를 갖는 제8 렌즈(118)의 제16 면(S16)의 유효경(도 1의 H8) 크기는 제6 면(S6)의 유효경 크기의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 유효경의 평균 크기가 최대인 제8 렌즈(118)은 유효경 평균 크기가 최소인 제3 렌즈(113)의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배 또는 2.5배 내지 3.5배의 범위일 수 있다. 상기 제8 렌즈(118)의 유효경의 크기는 가장 크게 제공되어, 입사되는 광들을 효과적으로 이미지 센서(300)를 향해 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제7 렌즈(117)의 굴절률은 상기 제6,8 렌즈(116,118)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제6,8렌즈(116,118)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)는 상기 제6,8 렌즈(116,118)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(117)의 아베수는 상기 제8 렌즈(118)의 아베수와 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제8 렌즈(118)의 아베수는 상기 제7 렌즈(117)의 아베수보다 30 이상 클 수 있으며, 예컨대 50 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 렌즈들(111-118) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 3.5배 이상 예컨대, 3.5배 내지 4.5배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제1 렌즈(111)는 최소 중심 두께를 갖는 제3 렌즈(113)보다 3.5배 이상 예컨대, 3.5배 내지 4.5배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 중심 두께가 0.5mm 미만인 렌즈 매수는 0.5mm 이상의 렌즈 매수와 같을 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S16) 중에서 유효 반경이 2mm 미만의 면수는 2mm 이상의 면수와 같거나 작을 수 있으며, 예컨대 전체 렌즈 면의 40±5% 범위일 수 있다.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제7 렌즈(117)의 제13 면(S13)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(118)의 제15 면(S15)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 작을 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 곡률 반경은 제15 면(S15)의 곡률 반경의 40 배 이상 예컨대, 40배 내지 150배 범위일 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제7 렌즈(117)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(118)의 초점 거리의 10 배 이상 예컨대, 10배 내지 20배 범위일 수 있다.
표 2은 도 1의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.
렌즈 면 곡률반경(mm) 두께(mm)/
간격(mm)		 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면
(Stop)		 2.756 0.962 1.536 55.699 4.200
제2 면 5.212 0.179 4.014
제2 렌즈 제3 면 3.664 0.488 1.536 55.699 3.680
제4 면 11.786 0.030 3.474
제3 렌즈 제5 면 5.907 0.237 1.678 19.230 3.414
제6 면 3.133 0.829 3.060
제4 렌즈 제7 면 -7.369 0.580 1.601 28.994 3.253
제8 면 -5.046 0.247 3.771
제5 렌즈 제9 면 5.748 0.303 1.678 19.230 4.699
제10 면 4.154 0.553 5.514
제6 렌즈 제11 면 -20.406 0.595 1.677 56.699 5.659
제12 면 -3.412 0.030 5.968
제7 렌즈 제13 면 -100.392 0.771 1.536 19.266 7.247
제14 면 -30.229 1.007 7.896
제8 렌즈 제15 면 -2.268 0.300 1.600 55.699 8.534
제16 면 -68.163 0.030 8.997
필터 Infinity 0.110 9.569
Infinity 0.748 9.606
이미지 센서 Infinity 0.002 10.000
표 2은 도 1의 제1 내지 제8 렌즈들(111-118)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈 사이의 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기에 대한 것이다.
도 11과 같이, 제2 실시예에 복수의 렌즈들(100A) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈(111-118)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다.
도 12는 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 도 13은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 13의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 13에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 13의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 13을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
<제3실시 예>
도 14은 제3 실시예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 15는 도 14의 광학계에서 이미지 센서, n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈의 관계를 나타낸 설명한 도면이며, 도 16은 도 14의 광학계에서 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 17은 도 14의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 18은 도 14의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 19는 도 14의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 20은 도 15의 광학계의 n 번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제3실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100B)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100B)는 제1 렌즈(121) 내지 제8 렌즈(128)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈들(121-128)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(121)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(121)의 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 제2 면(S2)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(121)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제1 면(S1)은 오목 또는/및 제2 면(S2)은 오목 또는 볼록의 조합으로 형성될 수 있으며, 제1실시 예의 제1,2 면(S1,S2)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈(122)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(122)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제2 렌즈(122)의 제3 면(S3)은 광축에서 볼록한 형상일 수 있고, 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(122)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제3 면(S3)은 볼록 또는 오목한 형상일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 제3,4 면(S3,S4)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제3 렌즈(123)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(123)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제3 렌즈(123)의 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(123)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록 또는 오목한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 제5,6 면(S5,S6)의 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈 군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(121,122,123)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈(121,122,123) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 상기 렌즈의 중심 두께는 상기 제3 렌즈(123)가 가장 얇을 수 있고, 상기 제1 렌즈(121)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께는 제1 내지 제8 렌즈(121-128)의 중심 두께들 중에서 가장 두꺼울 수 있다. 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께는 제2 및 제3 렌즈(122,123) 사이의 중심 간격 보다 클 수 있다.
상기 제1 내지 제3 렌즈(121,122,123) 중에서 렌즈의 유효경의 평균 크기(Clear aperture, CA)는 상기 제3 렌즈(123)가 가장 작을 수 있고, 상기 제1 렌즈(121)가 가장 클 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(123)의 제6 면(S6)의 유효경의 크기(H3)는 상기 제4 렌즈(124)의 제7 면(S7)의 유효경 크기보다 작을 수 있으며, 상기 복수의 렌즈들(100B)의 렌즈 면들의 유효경 크기 중 가장 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제3 렌즈(123)의 굴절률은 상기 제1,2 렌즈(121,122)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(123)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제1,2렌즈(121,122)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제3 렌즈(123)는 상기 제1,2 렌즈(121,122)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(123)의 아베수는 상기 제1,2렌즈(121,122)의 아베수보다 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1,2 렌즈(121,122)의 아베수는 상기 제3 렌즈(123)의 아베수보다 30 이상 클 수 있으며, 예컨대 50 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(124)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(124)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(124)의 제7 면(S7)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(124)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(124)의 제7, 8 면(S7,S8)의 형상은 제1실시 예에 개시된 구성을 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈(124)의 굴절률은 상기 제3 렌즈(123)의 굴절률보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(124)는 상기 제3 렌즈(123)보다 큰 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(124)의 아베수는 상기 제3 렌즈(123)의 아베수보다 약 5 이상 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(125)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(125)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(125)의 제9 면(S9)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(125)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(125)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(125)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(125)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제5 렌즈(125)는 적어도 하나의 임계점을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 임계점을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)의 임계점은 상기 제9 면(S9)의 유효경의 35% 이상의 위치 예컨대, 35% 내지 55%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단 까지의 거리인 상기 제10 면(S10)의 유효 반경의 40% 이상의 위치 예컨대, 40% 내지 55%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제10 면(S10)의 임계점 위치는 상기 제9 면(S9)의 임계점보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제10 면(S10)은 상기 제9 면(S9)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제5 렌즈(125)의 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈(126)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(126)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(126)의 제11 면(S11)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(126)은 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 볼록 또는 오목한 형상이고, 제12 면(S12)은 오목 또는 볼록한 형상일 수 있으며, 제1실시 예에 개시된 구성을 포함할 수 있다.
상기 제7 렌즈(127)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대, 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(127)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(127)의 제13 면(S13)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(127)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다, 즉, 상기 제7 렌즈(127)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(127)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있으며, 제1실시 예의 구성을 포함할 수 있다. 상기 제7 렌즈(127)는 제13 면(S13)와 제14 면(S14)이 모두 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제8 렌즈(128)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(128)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 제8 렌즈(128)의 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(128)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 제8 렌즈(128)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제8 렌즈(128)는 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나는 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다. 여기서, 제16 면(S16)은 제16 면(S16)의 중심이 이미지 센서(300)와의 거리가 가장 가깝고, 상기 광축(0A)에서 유효 영역 끝단으로 갈수록 상기 이미지 센서(300)와의 거리가 점차 멀어질 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 유효영역 끝단까지 즉, 유효 반경(r8) 영역에 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점은 상기 유효 반경(r8)의 78% 이상 예컨대, 78% 내지 90% 범위에 위치할 수 있다. 이와 다르게 상기 제8 렌즈(128)의 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 모두 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제9 면(S9), 제10 면(S10), 및 제15 면(S15)의 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 광학 특성을 고려하여 배치되는 것이 바람직하다. 자세하게, 상기 임계점의 위치는 상기 광학계(1000)의 색수차, 왜곡 특성, 수차 특성, 해상력 등의 광학 특성 제어를 위해 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서(300)로 방출되는 광의 경로를 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제8 렌즈(121-128)의 제1면(S1)부터 제16면(S16)은 구면 또는 비구면일 수 있으며, 예컨대 비구면일 수 있다. 비구면 계수는 도 18과 같이 제공되며, L1-L8은 제1 렌즈(121)에서 제8 렌즈(128)이며, S1/S2은 L1-L8 각각의 제1 면/제2 면을 나타낸다.
도 21은 도 16의 제8 렌즈(128)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이며, 도면에서 L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면을 의미한다. 도 21과 같이, 상기 제16 면(L8S2)은 광축 방향의 높이가 광축에서 1mm 이하의 지점까지 제16 면(L8S2)의 중심(0)에 직교하는 직선을 따라 연장된 형상으로 나타남을 알 수 있으며, 또한 임계점이 없음을 알 수 있다. 또한 제15 면(L8S1)은 임계점이 중심에서 3.5mm 내지 4mm 사이에 존재함을 알 수 있다.
도 16 및 도 21을 참조하면, 제8 렌즈(128)의 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 곡률 반경이 음(-)의 값을 가지며, 상기 제16 면(S16)의 중심 또는 광축(OA)에 직교하는 제1 직선을 기준으로 상기 제16 면(S16)의 중심에서 상기 제16 면(S16)의 표면을 지나는 제2 직선은 기울기를 가질 수 있으며, 상기 광축(OA)에서 접선의 기울기가 -1도 미만인 제1 지점(P3)까지의 거리(dP3)는 상기 제16 면(S16)의 유효 반경의 20% 이상 예컨대, 20% 내지 35% 범위 또는 20% 내지 30% 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)을 지나는 접선 즉, 제3 직선의 기울기가 -2도 미만의 경사도를 갖는 제2 지점까지의 거리는 상기 광축(OA)에서 제16 면(S16)의 유효 반경의 28% 이상 예컨대, 28% 내지 38%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 제16 면(S16)의 광축 또는 근축 영역에서 임계점 없이 제공될 수 있고, 슬림한 광학계를 제공할 수 있다. 상기 접선의 기울기는 절대 값으로 1도 미만 또는 2도 미만으로 제1,2 지점을 설정할 수 있다.
상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제4 내지 제8 렌즈(124,125,126,127,128)을 포함할 수 있다. 상기 제4 내지 제8 렌즈(124,125,126,127,128) 중에서 광축(OA)에서의 두께, 즉 중심 두께는 상기 제5, 8 렌즈(125,128) 중 적어도 하나가 가장 얇을 수 있고, 상기 제7 렌즈(127)가 가장 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
도 16와 같이, L7_CT는 상기 제7 렌즈(127)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L7_ET는 상기 제7 렌즈(127)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. L8_CT는 상기 제8 렌즈(128)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L8_ET는 상기 제8 렌즈(128)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. d78_CT는 상기 제7 렌즈(127)의 센서측 면의 중심에서 상기 제8 렌즈(128)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. d78_ET는 상기 제7 렌즈(127)의 센서측 면의 에지에서 상기 제8 렌즈(128)의 물체측 면의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 이러한 방식으로 제1 내지 제8 렌즈(121-128)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 17과 같이, 인접한 렌즈들 사이의 간격을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 제1 방향(Y)을 따라 소정 거리(예: 0.1 mm)마다 이격된 영역에서 제1 내지 제8 렌즈(121-128) 사이의 간격들은 제1 간격(d12), 제2 간격(d23), 제3 간격(d34), 제4 간격(d45), 제5 간격(d56), 제6 간격(d67), 제7 간격(d78), 및 제8 간격(d89)으로 구해질 수 있다.
도 17 및 도 15를 참조하면, 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제2 렌즈(122)의 제3 면(S3)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 제1방향(Y)으로 갈수록 변화할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 점차 증가될 수 있다. 상기 제1 간격(d12)에서 최대 값은 최소 값의 2.5 배 이하 예컨대, 1.1 배 내지 2.5배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈(121) 및 상기 제2 렌즈(122)가 위치에 따라 설정된 제1 간격(d12)으로 이격됨에 따라, 상기 제1 및 제2 렌즈(121, 122)를 통해 입사된 광이 다른 렌즈로 진행될 수 있고 양호한 광학 성능을 유지할 수 있다.
상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(123)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 커질 수 있다. 상기 제2 간격(d23)은 광축(OA) 또는 시작 점에서 최소이고, 끝점에서 최대일 수 있다. 상기 제2 간격(d23)의 최대 값은 최소 값의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈(122) 및 상기 제3 렌즈(123)가 위치에 따라 설정된 제2 간격(d23)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제1 간격(d12)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 1.2배 이상 크고, 상기 제1 간격(d12)의 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2)은 제3 간격(d34)으로 이격될 수 있다. 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제3 렌즈(123)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단을 제1 방향(Y)의 끝점으로 할 때, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 갈수록 점차 작아질 수 있다. 즉, 상기 제3 간격(d34)은 광축(OA)에서 최대 값이고, 끝점에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 5배 이상 예컨대, 5배 내지 10배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(d34)의 최대 값은 상기 제2 간격(d23)의 최대 값의 5배 이상 예컨대, 5배 내지 10배 범위이며, 최소 값은 상기 제2 간격(d23)의 최소 값보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 5배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(123) 및 상기 제4 렌즈(124)가 위치에 따라 설정된 제3 간격(d34)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다.
상기 제4 간격(d45)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제4 렌즈(124)의 제8 면(S8)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 시작점에서 끝점을 향하는 제1 방향(Y)으로 증가되는 형태로 변화될 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최소 값은 상기 광축(OA) 또는 시작 점에 위치하며, 최대 값은 끝점에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제4 간격(d45)은 최대 값이 최소 값은 3배 이상 예컨대, 3배 내지 7배 범위일 수 있다. 상기 제4 간격(d45)의 최대 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 2배 이상 크고, 최소 값은 상기 제1 간격(d12)의 최대 값보다 작을 수 있다. 상기 제4 렌즈(124) 및 상기 제5 렌즈(125)가 위치에 따라 설정된 제4 간격(d45)으로 이격됨에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.
상기 제5 간격(d56)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제5 렌즈(125)의 제10 면(S10)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 광축(OA)에서 수직인 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아지는 형태로 변화할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)은 최대 값이 상기 광축(OA) 또는 시작점에 위치하며, 최소 값은 에지 또는 끝점에 위치할 수 있다. 상기 제5 간격(d56)의 최대 값은 최소 값의 5배 이상 예컨대, 5배 내지 15배 범위일 수 있으며, 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 크고 최대 값 보다 작을 수 있으며, 최소 값은 상기 제4 간격(d45)의 최소 값보다 작을 수 있다. 이러한 제5 간격(d56)에 의해 광학계의 광학 성능이 개선될 수 있다.
상기 제6 간격(d67)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제6 렌즈(126)의 제12 면(S12)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d67)의 최소 값은 광축에 위치하고, 최대 값은 끝단 주변에 위치하며, 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 25배의 범위일 수 있다. 상기 제6 간격(d67)의 최대 값은 상기 제3 간격(d34)의 최대 값보다 작고 제5 간격(d56)의 최대 값보다 클 수 있으며, 최소 값은 상기 제3 간격(d34)의 최소 값보다 작을 수 있다. 상기 제6 간격(d67)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(128)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.
상기 제7 간격(d78)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제7 렌즈(127)의 제14 면(S14)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제6 간격(d78)의 최대 값은 광축에 위치하며, 최소 값은 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 70% 이상 예컨대, 70% 내지 87% 범위에 위치하고, 상기 최소 값에서 최대 값 및 끝단까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제7 간격(d78)의 최대 값은 최소 값의 15배 이상 예컨대, 15배 내지 30배의 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 상기 제7 간격(d78)에 의해 수차 제어 특성을 개선할 수 있고, 상기 제8 렌즈(128)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다. 또한 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(127) 및 상기 제8 렌즈(128)가 위치에 따라 설정된 제7 간격(d78)으로 이격됨에 따라 화각(FOV)의 주변부의 왜곡 및 수차 특성을 개선할 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈는 상기 제2 렌즈 군(G2) 내에서 중심 두께가 가장 두꺼운 렌즈보다 두꺼울 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(121-128) 중에서 최대 중심 두께는 최대 중심 간격보다 더 작을 수 있으며, 예컨대 최대 중심 간격의 0.65배 이상 또는 0.65배 내지 0.90배 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께는 렌즈들 중에서 최대이며, 상기 제7 렌즈(127)와 상기 제8 렌즈(128) 사이의 중심 간격(d78_CT)은 렌즈들 사이의 간격 중에서 최대이며, 상기 제1 렌즈(121)의 중심 두께는 상기 제7,8 렌즈(127,128) 사이의 중심 간격의 1배 미만 예컨대, 0.65배 내지 0.90배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100B) 중에서 가장 큰 유효경 크기를 갖는 제8 렌즈(128)의 제16 면(S16)의 유효경(도 1의 H8) 크기는 제6 면(S6)의 유효경 크기의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배의 범위일 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100B) 중에서 유효경의 평균 크기가 최대인 제8 렌즈(128)은 유효경 평균 크기가 최소인 제3 렌즈(123)의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배 또는 2.5배 내지 3.5배의 범위일 수 있다. 상기 제8 렌즈(128)의 유효경의 크기는 가장 크게 제공되어, 입사되는 광들을 효과적으로 이미지 센서(300)를 향해 굴절시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있고, 입사되는 광을 제어하여 상기 광학계(1000)의 비네팅(vignetting) 특성을 개선할 수 있다.
상기 제7 렌즈(127)의 굴절률은 상기 제6,8 렌즈(126,128)보다 굴절률이 클 수 있다. 상기 제7 렌즈(127)의 굴절률은 1.6 초과이며, 상기 제6,8렌즈(126,128)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있다. 상기 제7 렌즈(127)는 상기 제6,8 렌즈(126,128)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(127)의 아베수는 상기 제8 렌즈(128)의 아베수와 20 이상의 차이를 갖고 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제8 렌즈(128)의 아베수는 상기 제7 렌즈(127)의 아베수보다 25 이상 클 수 있으며, 예컨대 45 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
상기 렌즈들(121-128) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제1 렌즈(121)는 최소 중심 두께를 갖는 제3 렌즈(123)보다 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 4배의 범위일 수 있다.
상기 복수의 렌즈(100B) 중에서 중심 두께가 0.5mm 미만인 렌즈 매수는 0.5mm 이상의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S16) 중에서 유효 반경이 2mm 미만의 면수는 2mm 이상의 면수보다 많을 수 있으며, 예컨대 전체 렌즈 면의 55±5% 범위일 수 있다.
곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100B) 중에서 제8 렌즈(128)의 제16 면(S16)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(128)의 제15 면(S15)의 곡률 반경은 광축(OA)에서 렌즈 면들 중 가장 작을 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 곡률 반경은 제15 면(S15)의 곡률 반경의 30 배 이상 예컨대, 30배 내지 60배 범위일 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100B) 중에서 제7 렌즈(127)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 제8 렌즈(128)의 초점 거리의 10 배 이상 예컨대, 10배 내지 20배 범위일 수 있다.
표 3은 도 15의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.
렌즈 면 곡률반경(mm) 두께(mm)/
간격(mm)		 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면
(Stop)		 2.379 0.714 1.536 55.699 3.400
제2 면 4.329 0.152 3.224
제2 렌즈 제3 면 3.745 0.460 1.536 55.699 3.111
제4 면 14.262 0.030 2.947
제3 렌즈 제5 면 6.027 0.220 1.678 19.230 2.839
제6 면 3.274 0.615 2.600
제4 렌즈 제7 면 -7.390 0.492 1.570 37.354 2.755
제8 면 -5.091 0.165 3.200
제5 렌즈 제9 면 7.491 0.316 1.678 19.230 3.899
제10 면 5.044 0.498 4.667
제6 렌즈 제11 면 -15.594 0.491 1.545 49.085 4.870
제12 면 -2.859 0.030 5.415
제7 렌즈 제13 면 -15.094 0.671 1.653 20.987 7.135
제14 면 -10.253 0.957 7.666
제8 렌즈 제15 면 -1.943 0.300 1.548 46.550 8.067
제16 면 -80.265 0.030 8.465
필터 Infinity 0.110 9.394
Infinity 0.748 9.446
이미지 센서 Infinity 0.002 10.00
표 3은 도 15의 제1 내지 제8 렌즈들(121-128)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 두께(Thickness), 렌즈 사이의 간격(distance), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경(Clear aperture; CA)의 크기에 대한 것이다.
도 18과 같이, 제3 실시예에 복수의 렌즈들(100B) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈(121-128)는 30차 비구면 계수를 가지는 렌즈면을 포함할 수 있다. 상기와 같이 30차 비구면 계수를 가진 비구면은(“0”이 아닌 수치) 주변부의 비구면 형상을 특히 크게 변화시킬 수 있기 때문에 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 양호하게 보정할 수 있다.
도 19는 제3 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 도 20은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 20의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 20에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 470nm, 약 510nm, 약 555nm, 약 610nm, 약 650nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 555nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 20의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 20을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
상기한 제1 내지 제3실시 예에 따른 광학계(1000)의 렌즈들 중에서 아베수가 40 이상 예컨대, 40 내지 70 범위의 렌즈 매수는 45% 이상일 수 있으며, 굴절률이 1.6 이상 예컨대, 1.6 내지 1.7 범위의 렌즈 매수는 35% 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 구현하고, 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.
상기에 개시된 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가질 수 있고, 보다 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 또한, 수학식들에 기재된 렌즈의 광축(OA)에서의 두께, 인접한 렌즈들의 광축(OA)에서의 간격 및 에지에서의 간격이 의미하는 것은 도 2, 도 9 및 도 16과 같을 수 있다.
[수학식 1]
1 < L1_CT / L3_CT < 5
수학식 1에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_CT는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 2]
0.5 < L3_CT / L3_ET < 2
수학식 2에서 L8_CT는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단과 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 2-1]
1 < L1_CT / L1_ET <5
수학식 2-1에서 L1_ET는 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 3]
1 < L8_ET / L8_CT < 5
수학식 3에서 L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L8_ET는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 물체 측 제19 면(S19)의 유효 영역 끝단과 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 3을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 4]
1.6 < n3
수학식 4에서 n3는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 d-line에서의 굴절률(refractive index)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 4-1]
1.5 < n1 <1.6
1.5 < n8 <1.6
수학식 4-1에서 n1은 제1 렌즈(101,111,121)의 d-line에서의 굴절률이며, n10은 제8 렌즈(108,118,128)의 d-line에서의 굴절률을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 TTL에 영향을 억제할 수 있다.
[수학식 5]
0.5 < L8S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 5에서 L8S2_max_sag to Sensor은 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제14면(S14)의 최대 Sag값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 예를 들어, L8S2_max_sag to Sensor은 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 중심에서 상기 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 5를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 복수의 렌즈들(100,100A,100B)과 이미지 센서(300) 사이에 필터(500)가 배치될 수 있는 공간을 확보할 수 있어 향상된 조립성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 5를 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 모듈 제작을 위한 간격을 확보할 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에 대한 렌즈 데이터에서, 상기 필터(500)의 위치, 자세하게 마지막 렌즈와 필터(500) 사이 간격, 및 이미지 센서(300)와 필터(500) 사이 간격은 광학계(1000)의 설계의 편의상 설정된 위치이며, 상기 필터(500)는 상기 마지막 렌즈와 이미지 센서(300)와 접촉하지 않는 범위 내에서 자유롭게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 데이터에서 상기 L8S2_max_sag to Sensor의 값은 상기 필터(500)의 물체 측 면과 이미지 센서(300) 상면 사이의 광축(OA)에서의 거리와 같을 수 있으며, 이는 광학계(1000)의 BFL(Back focal length)와 동일할 수 있으며, 상기 필터(500)의 위치는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300)과 각각 접촉하지 않는 범위 내에서 이동하여 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 즉, 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)은 상기 제16 면(S16)의 중심과 이미지 센서(300) 사이의 거리가 최소이고, 유효 영역의 끝단을 향해 점차 커질 수 있다.
[수학식 6]
0.5 < BFL / L8S2_max_sag to Sensor < 2
수학식 6에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에 가장 인접한 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16)의 중심으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다.
상기 L8S2_max_sag to Sensor은 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 최대 Sag(Sagittal)값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 6을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있고, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 여기서, 최대 Sag 값은 상기 제16 면(S16)의 중심 위치일 수 있다.
[수학식 7]
|L8S2_max slope| < 45
수학식 7에서 L8S2_max slope는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16) 상에서 측정한 접선 각도의 최대 값(Degree)을 의미한다. 자세하게, 상기 제16 면(S16)에서 L8S2_max slope는 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선에 대해 가장 큰 접선 각도를 가지는 지점의 각도 값(Degree)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 7를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 렌즈 플레어(lens flare)의 발생을 제어할 수 있다.
[수학식 8]
2 < L8_Max_Thi / L8_CT < 10
수학식 8에서 L8_Max_Thi은 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 최대 두께를 의미하며, L8_CT는 제8 렌즈(108,118,128)의 중심 두께를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 유효경 크기 및 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다. 또한 상기 광학계(1000)의 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 9]
10 < d78_CT / d78_min < 30
수학식 9에서 d78_CT는 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(107,117,127)와 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d78_CT는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 제14 면(S14)과 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제15 면(S15) 사이의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d78_min은 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 광축(OA) 방향의 간격 중 최소 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 9를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 특성을 개선할 수 있고, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 10]
1 < d78_CT / d78_ET < 5
수학식 10에서 d78_ET는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 센서 측 제 14면(S14)의 유효 영역 끝단과 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 물체 측 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 10을 만족할 경우, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 11]
0.01 < d12_CT / d78_CT < 1
수학식 11에서 d12_CT는 상기 제1 렌즈(101,111,121)와 상기 제2 렌즈(102,112,122) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d12_CT는 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 제2 면(S2) 및 상기 제2 렌즈(102,112,122)의 제3 면(S3)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-1]
1 < d78_CT / d34_CT < 4
수학식 11-1에서 d34_CT는 상기 제3 렌즈(103,113,123)와 상기 제4 렌즈(104,114,124) 사이의 광축 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 d34_CT는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제6 면(S6) 및 상기 제4 렌즈(104,114,124)의 제7 면(S7)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 11-2]
1 < G2_TD / d78_CT < 15
수학식 11-2에서 G2_TD는 상기 제4 렌즈(104,114,124)의 물체측 제7 면(S7)에서 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16) 사이의 광축에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 11-2는 제2렌즈 군(G2)의 전체 광축 거리와 제2렌즈 군(G2) 내에서 가장 큰 간격을 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 상기 광학계(1000)를 크기, 예를 들어 TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다. 수학식 11-2의 값은 5 이상 10 이하일 수 있다.
[수학식 11-3]
1 < G1_TD / d34_CT < 10
수학식 11-3에서 G1_TD는 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 제1 면(S1)에서 제3 렌즈(103)의 센서 측 제6 면(S6) 사이의 광축에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 11-3는 제1렌즈 군(G1)의 전체 광축 거리와 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 간격을 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-3를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다. 수학식 11-3의 값은 1 초과 5 이하일 수 있다.
[수학식 11-4]
3 < CA_L8S2 / d78_CT < 20
수학식 11-4에서 CA_L8S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제8 렌즈(108,118,128)의 센서 측 제16 면(S16)의 유효경 크기이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.
[수학식 12]
1 < L1_CT / L8_CT < 5
수학식 12에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 12를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각에서 양호한 광학 성능을 가지며 TTL(total track length)을 제어할 수 있다.
[수학식 13]
1 < L7_CT / L8_CT < 5
수학식 13에서 L7_CT는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 13-1]
0.5 < d34_CT < 1.5
0.5 < L1_CT < 1.5
0.5 < L7_CT < 1.5
수학식 13-1에서, L1_CT는 제1 렌즈 군(G1)에서 가장 두꺼운 제1 렌즈(101,111,121)의 중심 두께(mm)이며, d34_CT는 제1,2렌즈 군(G1,G2) 사이의 중심 간격이거나 제3,4렌즈(103,104) 사이의 광축 간격(mm)이며, L7_CT는 제2 렌즈 군(G2)에서 가장 두꺼운 렌즈 두께(mm)이다. 이러한 수학식 13-1을 만족할 경우, 광학계의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 13-2]
1 < L7_CT / L7 ET < 5
수학식 13-2에서 L7_ET는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 에지 측 두께(mm)를 의미하며, 이를 만족할 경우 왜곡 수차 감소에 영향을 개선할 수 있다.
[수학식 14]
0 < L1R1 / L8R2 < 5
수학식 14에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 14를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성이 개선될 수 있다.
[수학식 15]
0 < (d78_CT - d78_ET) / (d78_CT) < 5
수학식 15에서 d78_CT는 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 광축 간격(mm)를 의미하고, 상기 d78_ET는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 센서 측 제 18면(S18)의 유효 영역 끝단과 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 물체 측 제19 면(S19)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있고 향상된 광학 성능을 가질 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 16]
1 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5
수학식 16에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1)의 유효경(Clear aperture, CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L3S1은 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제5 면(S5))의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈 군(G1)으로 입사되는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있다.
[수학식 17]
1 < CA_L8S2 / CA_L4S2 < 5
수학식 17에서 CA_L4S2는 상기 제4 렌즈(104,114,124)의 제8 면(S8)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L8S2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 17을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광을 제어할 수 있고, 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 18]
0.2 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1
수학식 18에서 CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제6 면(S6)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L4S1는 상기 제4 렌즈(104,114,124)의 제7 면(S7)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있고, 광학 성능을 위해 비네팅(vignetting)을 제어할 수 있다.
[수학식 19]
0.1 < CA_L6S2 / CA_L8S2 < 1
수학식 19에서 CA_L6S2는 상기 제6 렌즈(106,116,126)의 제12 면(S12)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L8S2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 유효경(CA, 도 1의 H8) 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있다.
[수학식 19-1]
0.4 < CA_LinfS2 / WD_Sensor < 0.9
상기 CA_LinfS2는 제1 내지 제7 렌즈 중 임계점이 있는 센서측 면의 유효경이며, WD_Sensor는 이미지 센서의 대각선 길이이다. 여기서, 상기 CA_LinfS2는 제5 렌즈(105,115,125)의 센서측 면의 유효경일 수 있다.
[수학식 19-2]
0.4 < CA_LinfS2/ CA_Max < 0.9
CA_LinfS2는 상기 제1-7 렌즈 중 임계점이 있는 센서측 면의 유효경이며, CA_Max는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 렌즈 면의 최대 유효경이다. 여기서, 상기 CA_LinfS2는 제5 렌즈(105,115,125)의 센서측 면의 유효경일 수 있다. 수학식 19, 19-1, 19-21를 만족할 경우, 광학계(1000)는 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 20]
2 < d34_CT / d34_ET < 15
수학식 8에서 상기 d34_CT는 광축(OA)에서 상기 제3 렌즈(103)와 상기 제4 렌즈(104) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, d34_CT는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6) 및 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 d34_ET는 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 유효 영역 끝단과 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 20을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차를 감소시킬 수 있고, 수차 특성을 개선할 수 있으며, 광학 성능을 위해 비네팅(vignetting)을 제어할 수 있다.
[수학식 21]
0 < d67_CT / d67_ET < 3
수학식 21에서 d67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106,116,126)과 제7 렌즈(107,117,127) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 상기 d67_ET는 상기 제6 렌즈(106,116,126)의 제12 면(S12)의 유효영역 끝단과 제7 렌즈(107,117,127)의 제13 면(S13)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 21를 만족할 경우, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있으며, 왜곡 발생을 억제할 수 있다.
[수학식 22]
0 < d78_max / d78_CT < 2
수학식 22에서 d78_Max는 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 간격(mm) 중 최대 간격을 의미한다. 자세하게, d78_Max는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 제14 면(S14) 및 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제15 면(S15) 사이의 최대 간격을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 22를 만족할 경우, 화각(FOV)의 주변부에서 광학 성능을 개선할 수 있으며, 수차 특성의 왜곡을 억제할 수 있다.
[수학식 23]
1 < L6_CT / d67_CT < 30
수학식 23에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106,116,126)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106,116,126)와 제7 렌즈(107,117,127) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 유효경 크기 및 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 24]
0.1 < L7_CT / d78_CT < 3
수학식 24에서 L7_CT는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d78_CT는 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제7,8 렌즈들의 유효경 크기 및 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 25]
0.01 < L8_CT / d78_CT < 1
수학식 25에서 L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, d78_CT는 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24 또는/및 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 유효경 크기 및 상기 제7 렌즈(107,117,127) 및 제8 렌즈(108,118,128) 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 26]
100 < |L7R1 / L7_CT| < 300
수학식 26에서 L7R1은 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 제13 면(S13)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L7_CT는 상기 제7 렌즈(107,117,127)의 광축에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제7 렌즈(107,117,127)의 굴절력을 제어하며, 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 27]
1 < |L6R1 / L8R1| < 100
수학식 27에서 L6R1은 상기 제6 렌즈(106,116,126)의 제11 면(S11)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L8R1은 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제15 면(S15)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족할 경우, 제6 렌즈와 제8 렌즈의 형상 및 굴절력을 제어하며 광학 성능을 개선할 수 있으며, 제2 렌즈 군(G2)의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 28]
0 < L_CT_Max / Air_Max < 5
수학식 28에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈들 각각의 광축(OA)에서의 두께 가 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하고, Air_max는 상기 복수의 렌즈들 사이의 에어 갭(air gap) 또는 간격(mm)의 최대값을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 28을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리에서 양호한 광학 성능을 가지며, 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 29]
0.5 < ∑L_CT / ∑Air_CT < 2
수학식 29에서 ∑L_CT는 상기 복수의 렌즈들 각각의 광축(OA)에서의 두께(mm)들의 합을 의미하고, ∑Air_CT는 상기 복수의 렌즈들에서 인접한 두 렌즈 사이의 광축(OA)에서의 간격(mm)들의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 29를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리에서 양호한 광학 성능을 가지며, 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 30]
10 < ∑Index < 30
수학식 30에서 ∑Index는 상기 복수의 렌즈(100,100A,100B) 각각의 d-line에서의 굴절률들의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 30을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 TTL을 제어할 수 있고, 향상된 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 31]
10 < ∑Abb / ∑Index <50
수학식 31에서 ∑Abbe는 상기 복수의 렌즈(100,100A,100B) 각각의 아베수(Abbe's number)의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 31을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 32]
0 < |Max_distortion| < 5
수학식 32에서 Max_distortion는 이미지 센서(300)에 의해 검출된 광학 특성을 기초로 중심(0.0F)에서 대각 방향의 끝단(1.0F)까지의 영역에서 왜곡의 최대 값을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 32를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 33]
0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2
수학식 33에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈들 각각의 광축(OA)에서의 두께 중 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하며, Air_ET_Max는 도 2와 같이 서로 마주하는 n-1번째 렌즈의 센서 측 면의 유효 영역 끝단과 n번째 렌즈의 물체 측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리이며, 예컨대 두 렌즈 사이의 에지 간격들 중 최대 값(Air_Edge_max)을 의미한다. 즉, 후술할 렌즈 데이터에서 d(n-1, n)_ET값 중 가장 큰 값을 의미한다(여기서 n은 1보다 크고 8 이하의 자연수). 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각 및 초점 거리를 가지며, 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 34]
0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2
수학식 34에서 CA_L1S1는 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1)의 유효경(mm)을 의미하며, CA_Min은 제1 내지 제16 면(S1-S16)의 유효경(mm) 중에서 가장 작은 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34을 만족할 경우, 제1 렌즈(101)을 통해 입사되는 광을 제어하며, 광학 성능을 유지하면서 슬림한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 35]
1 < CA_max / CA_min < 5
수학식 35에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하는 것으로, 제1 내지 제16 면(S1-S16)의 유효경(mm) 중에서 가장 큰 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림 및 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 35-1]
1 < CA_L8S2 / CA_L3S2 < 5
수학식 35에서 CA_L8S2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 큰 렌즈 면의 유효경을 가진다. 상기 CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 제6 면(S6)의 유효경(mm)을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 작은 렌즈 면의 유효경을 가진다. 즉, 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈 면과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 렌즈 면의 유효경 차이가 가장 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35-1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 35-2]
2 ≤ AVR_CA_L8 / AVR_CA_L3 < 4
수학식 35에서 AVR_CA_L8는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제15,16 면(S15,S16)의 유효경(mm)의 평균 값을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 큰 두 렌즈 면의 유효경의 평균이다. 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈(103)의 제5,6 면(S5,S6)의 유효경(mm)의 평균 값을 나타내며, 렌즈들 중에서 가장 작은 두 렌즈 면의 유효경의 평균을 나타낸다. 즉, 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈(L3)의 물체 측 및 센서 측 면(S5,S6)들의 평균 유효경과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 마지막 렌즈(L8)의 물체측 및 센서 측 면들(S15,S16)의 평균 유효경의 차이가 가장 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35-2을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 광학 성능을 유지하면서 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
이러한 수학식 35, 35-1, 및 35-2를 이용하여, 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제19 면(S19)의 유효경(CA_L8S1)은 최소 유효경(CA_min)의 2배 이상이 될 수 있으며, 제16 면(S16)의 유효경(CA_L8S2)은 최소 유효경(CA_min)의 2배 이상이 될 수 있다. 즉, 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
2 ≤CA_L8S1 / CA_min ≤ 4 (수학식 35-3)
2 ≤ CA_L8S2 / CA_min < 5 (수학식 35-4)
이러한 수학식 35, 35-1 내지 35-4를 이용하여, 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제15 면(S15)의 유효경(CA_L8S1)은 제3 렌즈(103,113,123)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 2배 이상이 될 수 있으며, 예컨대 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 또한 제16 면(S16)의 유효경(CA_L8S2)은 제3 렌즈(103)의 평균 유효경(AVR_CA_L3)의 2배 이상 및 5배 미만의 범위일 수 있다.
[수학식 36]
1 < CA_max / CA_Aver < 3
수학식 36에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, CA_Aver은 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면의 유효경들의 평균을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 36를 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 37]
0.1 < CA_min / CA_Aver < 1
수학식 37에서 CA_min는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 작은 유효경(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 37를 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다.
[수학식 38]
0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1
수학식 38에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경을 의미하며, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 중심(0.0F)에서 대각선 끝단(1.0F)까지의 거리(mm)를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 최대 대각 방향 길이(mm)의 1/2을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38을 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가지며, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 39]
0.5 < TD / CA_max < 1.5
수학식 39에서 TD는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군(G2)의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이다. 예를 들면, 광축(OA)에서 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)에서 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)까지의 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 40]
1 < |F / L8R2| < 10
수학식 40에서 F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제 16면(S16)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 40을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)의 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 41]
1 < F / L1R1 < 10
수학식 41에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 41을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)를 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다.
[수학식 42]
1 < |EPD / L8R2| < 10
수학식 42에서 EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(108,118,128)의 제16 면(S16)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 42를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 전체 밝기를 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 43]
0.5 < EPD / L1R1 < 8
수학식 42는 광학계의 입사동 크기와 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1)의 곡률 반경의 관계를 나타낸 것으로, 입사 광을 제어할 수 있다.
[수학식 44]
-3 < f1 / f3 < 0
수학식 44에서 f1은 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 초점 거리(mm)를 의미하고, f3은 상기 제3 렌즈(103,113,123)의 초점 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44를 만족할 경우, 상기 제1 렌즈(101,111,121) 및 상기 제3 렌즈(103,113,123)는 입사하는 광 경로 제어를 위한 적절한 굴절력을 가질 수 있고, 해상력을 개선할 수 있다.
[수학식 45]
1 < f13 / F < 5
수학식 45에서 f13은 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리와 전체 초점 거리 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 45을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 광학계(1000)의 TTL(total track length)를 제어할 수 있다.
[수학식 46]
1 < |f48 / f13|< 4
수학식 46에서 f13은 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, f48은 상기 제4 내지 제8 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 46는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리와 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에서 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 상기 제4 내지 제8 렌즈의 복합 초점 거리는 음(-)의 값을 가질 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 46을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 및 왜곡 수차 등의 수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 47]
2 < TTL < 20
수학식 47에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1)의 정점에서 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 47에서 TTL을 20 미만으로 하여, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 48]
2 < ImgH
수학식 48는 이미지 센서(300)의 대각 크기를 4mm 초과되도록 하여, 높은 해상력을 갖는 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 49]
BFL < 2.5
수학식 42는 BFL(Back focal length)를 2.5 mm 미만으로 하여, 필터(500)의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격(mm)을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 즉, 마지막 렌즈의 센서 측면이 임계점을 갖지 않는 경우, BFL 값을 2.5mm 미만 즉, 2mm 이하로 설정할 수 있다.
[수학식 50]
2 < F < 20
수학식 50에서 전체 초점 거리(F)를 광학계에 맞게 설정할 수 있다.
[수학식 51]
FOV < 120
수학식 51에서 FOV(Field of view)는 상기 광학계(1000)의 화각(Degree)을 의미하며, 120도 미만의 광학계를 제공할 수 있다. 상기 FOV는 100도 이하 또는 80도 이하일 수 있다.
[수학식 52]
0.5 < TTL / CA_max < 2
수학식 52에서 CA_max는 상기 복수의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101,111,121)의 제1 면(S1)의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 52는 광학계의 전체 광축 길이와 최대 유효 경의 관계를 설정하여, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 53]
0.4 < TTL / ImgH < 3
수학식 53는 광학계의 전체 광축 길이(TTL)와 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이(Imgh)를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 53을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 크기의 이미지 센서(300) 적용을 위한 BFL(Back focal length)을 확보하며 보다 작은 TTL을 가질 수 있어, 고화질 구현 및 슬림한 구조를 가질 수 있다.
[수학식 54]
0.01 < BFL / ImgH < 0.5
수학식 54는 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 간의 광축 간격과 이미지 센서(300)의 광축에서 대각 방향의 길이를 설정할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 54를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 크기의 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 55]
4 < TTL / BFL < 10
수학식 55는 광학계의 전체 광축 길이(TTL), 및 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정(단위, mm)할 수 있다. 발명에서, 마지막 렌즈의 센서 측 면이 임계점이 없으므로, 수학식 55의 값은 5 mm 이상 또는 6 mm 이상일 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 55을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 BFL을 확보하며 슬림하고 컴팩트하게 제공될 수 있다.
[수학식 56]
0.5 < F / TTL < 1.5
수학식 56는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F)와 전체 광축 길이(TTL)를 설정할 수 있다. 이에 따라 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 57]
3 < F / BFL < 10
수학식 57는 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F), 상기 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 광축 간격(BFL)를 설정(단위, mm)할 수 있다. 발명에서, 마지막 렌즈의 센서 측 면이 임계점이 없으므로, BFL 값이 더 좁혀지므로, 수학식 57의 값은 5mm 이상일 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 57을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 58]
0.1 < F / ImgH < 3
수학식 58은 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F,mm)와 상기 이미지 센서(300)의 광축에서 대각선 길이(Imgh)를 설정할 수 있다. 이러한 광학계(1000)는 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300), 예를 들어 1인치 전후의 큰 이미지 센서(300)를 적용하며 향상된 수차 특성을 가질 수 있다.
[수학식 59]
1 ≤F / EPD < 5
수학식 59는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(F,mm)와 입사동 크기를 설정할 수 있다. 이에 따라 광학계의 전체 밝기를 제어할 수 있다.
[수학식 60]
Figure pat00001
수학식 60에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 상기 Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 상기 c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E,F는 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우 상기 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며, 수차 및 왜곡 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 큰 크기의 이미지 센서(300)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 마지막 렌즈와 이미지 센서(300) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 상대적으로 큰 크기의 이미지 센서(300)를 포함하며 상대적으로 작은 TTL 값을 가질 수 있고, 보다 슬림하게 컴팩트(compact)한 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈을 제공 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 복수의 렌즈들(100) 사이 간격은 영역에 따라 설정된 값을 가질 수 있다.
표 4는 제1 내지 제3 실시 예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length), BFL(Back focal length), 전체 초점 거리 F값, ImgH, 상기 제1 내지 제8 렌즈들 각각의 초점 거리(f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8), 합성 초점 거리, 엣지 두께(ET, Edge Thickness) 등에 대한 것이다. 여기서 렌즈의 엣지 두께는 렌즈의 유효 영역 끝단에서의 광축 방향(Z) 두께를 의미하며, 단위는 mm이다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3
F 7.0449 6.744 5.945
f1 8.5852 9.603 8.740
f2 11.7659 9.719 9.338
f3 -10.5044 -10.193 -10.931
f4 25.3628 24.341 26.640
f5 -23.2546 -23.953 -24.036
f6 8.9093 7.556 6.340
f7 39.8312 63.602 46.429
f8 -4.4853 -4.386 -3.637
f_G1 8.125 8.102 7.030
f_G2 -20.410 -27.801 -20.937
L1_ET 0.269 0.249 0.2411
L2_ET 0.267 0.250 0.2500
L3_ET 0.453 0.422 0.3548
L4_ET 0.433 0.322 0.2497
L5_ET 0.524 0.480 0.4537
L6_ET 0.324 0.251 0.2693
L7_ET 0.339 0.359 0.2993
L8_ET 1.012 0.669 0.4055
d12_ET 0.307 0.331 0.184
d23_ET 0.050 0.050 0.104
d34_ET 0.340 0.123 0.081
d45_ET 0.634 0.700 0.454
d56_ET 0.050 0.050 0.056
d67_ET 0.616 0.551 0.536
d78_ET 0.397 0.446 0.251
EPD 3.565 4.142 39.500
BFL 0.890 0.860 3.379
TD 7.529 7.140 0.860
Imgh 5.000 5.000 6.140
TTL 8.389 8.000 7.00
F-number 1.976 1.628 1.760
FOV 70.2도 72.0도 79.0
표 5는 도 1의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 59에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 5를 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 59 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 59을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 광학 성능 및 광학 특성을 개선할 수 있다.
수학식 실시예1 실시예2 실시예3
1 1 < L1_CT / L3_CT < 5 2.36 4.06 3.24
2 0.5 < L3_CT / L3_ET < 2 0.712 0.562 0.620
3 1 < L8_ET / L8_CT < 5 3.372 2.230 1.352
4 1.60 < n3 20.778 19.230 19.230
5 0.5 < L8S2_max_sag to Sensor < 2 0.890 0.890 0.890
6 0.5 < BFL / L8S2_max_sag to Sensor < 2 1.000 1.000 1.000
7 |L8S2_max slope| < 45 40.000 41.000 43.000
8 2 < L8_Max_Thi / L8_CT < 10 4.706 4.122 4.225
9 10 < d78_CT / d78_min < 30 24.093 25.220 14.010
10 1 < d78_CT / d78_ET < 5 2.430 2.256 3.820
11 0.01 <d12_CT / d78_CT < 1 0.201 0.178 0.158
12 1 < L1_CT / L8_CT < 5 2.543 3.205 2.379
13 1 < L7_CT / L8_CT < 5 3.737 2.569 2.237
14 0 < L1R1 / L8R2 < 5 0.432 0.492 0.421
15 0 < (d78_CT - d78_ET) / (d78_CT) < 5 0.589 0.557 0.738
16 1 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5 1.217 1.230 1.198
17 1 < CA_L8S2 / CA_L4S2 < 5 2.424 2.386 2.646
18 0.2 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1 0.852 0.941 0.944
19 0.1 < CA_L6S2 / CA_L8S2 < 1 0.627 0.663 0.640
20 2 < d34_CT / d34_ET < 15 2.712 6.753 7.637
21 0 < d67_CT / d67_ET < 3 0.061 0.054 0.056
22 0 < d78_Max / d78_CT < 2 1.000 1.000 1.000
23 1 < L6_CT / d67_CT < 30 17.000 19.848 16.355
24 0.1 < L7_CT / d78_CT < 3 1.162 0.765 0.701
25 1 < L8_CT / d78_CT < 5 3.216 3.357 3.190
26 100 < |L7R1 / L7_CT| < 300 229.958 130.260 22.493
27 1 < |L6R1 / L8R1| < 100 8.455 8.997 8.026
28 0 <L_CT_Max / Air_Max <5 1.16 0.95 0.75
29 0.5 < ∑L_CT / ∑Air_CT < 2 1.596 1.473 1.497
30 10 < ∑Index <30 12.670 12.777 12.743
31 10 < ∑Abb / ∑Index <50 26.452 24.225 23.844
32 0 < |Max_distoriton| < 5 0.94 2.00 2.00
33 0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2 0.566 0.728 0.751
34 0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2 1.333 1.373 1.308
35 1 < CA_max / CA_min < 5 3.407 2.940 3.256
36 1 < CA_max / CA_Aver < 3 1.761 1.646 1.720
37 0.1 < CA_min / CA_Aver < 1 0.517 0.560 0.528
38 0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1 0.920 0.900 0.846
39 0.5 < TD / CA_max < 1.5 0.818 0.794 0.725
40 0 < |F / L8R2| < 10 0.088 0.099 0.074
41 1 < F / L1R1 < 10 2.516 2.447 2.499
42 0 < |EPD / L8R2| < 10 22.363 16.458 23.755
43 0.5 < EPD / L1R1 < 8 1.273 1.503 1.420
44 -3 < F1 / F3 < 0 -0.817 -0.942 -0.800
45 1 < f13 / F < 5 0.867 0.832 0.846
46 1 < |f48 / f13|< 4 2.512 3.431 2.978
47 2 < TTL < 20 8.389 8.000 7.000
48 2 < ImgH 5.000 5.000 5.002
49 BFL < 2.5 0.890 0.860 0.860
50 2 < F < 20 7.045 6.744 5.945
51 FOV < 120 70.218 72.013 79.001
52 0.5 < TTL / CA_max < 2 0.912 0.889 0.827
53 0.4 < TTL / ImgH < 2.5 1.678 1.600 1.399
54 0.01 < BFL / ImgH < 0.5 0.178 0.172 0.172
55 4 < TTL / BFL < 10 9.426 9.302 8.140
56 0.5 < F / TTL < 1.5 0.840 0.843 0.849
57 3 < F / BFL < 10 7.916 7.842 6.913
58 0.1 < F / ImgH < 3 1.409 1.349 1.188
59 1 < F / EPD < 3 1.976 1.628 1.760
도 22는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 22를 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 제공되는 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(10)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서(300)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 슬림한 구조를 가질 수 있고, 향상된 왜곡(distortion) 및 수차 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(1)는 자동 초점 장치(31)를 더 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 상기 카메라 모듈(10)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예를 들어 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기(1)는 플래쉬 모듈(33)을 더 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제1 렌즈: 101 ,111,121
제2 렌즈: 102, 112,122
제3 렌즈: 103,113,123
제4 렌즈: 104,114,124
제5 렌즈: 105 ,115,125
제6 렌즈: 106,116,126
제7 렌즈: 107 ,117,127
제8 렌즈: 108,118,128
이미지 센서: 300
필터: 500
광학계: 1000

Claims (22)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제8 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제8 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최소 유효경 크기를 가지며,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 중심에서 상기 광축과 직교하는 직선을 기준으로 상기 센서 측 면을 지나는 접선의 기울기가 1도 미만인 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 이상이며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < TTL / ImgH < 2.5
    (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이다)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제8 렌즈 중 제5 렌즈는 물체 측 면과 센서 측 면 각각에 적어도 하나의 임계점을 가지며,
    상기 제5 렌즈와 제8 렌즈 사이에 배치된 제7 렌즈는 센서 측 면과 물체측 면 중 적어도 하나 또는 모두가 광축에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공되는 광학계.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈와 제7 렌즈 사이에 배치된 제6 렌즈는 센서 측 면과 물체측 면 중 적어도 하나 또는 모두가 광축에서 유효영역 끝단까지 임계점 없이 제공되는 광학계.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 유효 영역 끝단까지 임계점 없이 제공되는 광학계.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 중심에서 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 내지 40% 범위인 광학계.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < L1_CT/ L1_ET < 5
    (L1_CT는 제1 렌즈의 광축에서의 두께이며, L1_ET는 제1 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 영역 끝단의 두께이다)
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1,8 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1.5 < n1 < 1.6
    1.5 < n8 < 1.6
    (n1은 제1 렌즈의 굴절률이며, n8은 제8 렌즈의 굴절률이다)
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제8 렌즈는 다음의 수학식을 만족하는 광학계.
    2 ≤CA_L8S1 / AVR_CA_L3 ≤ 4
    (상기 CA_L8S1는 제8 렌즈의 물체측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다)
  9. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제8 렌즈은 다음의 수학식을 만족하는 광학계.
    2 ≤CA_L8S2 / AVR_CA_L3 < 5
    (CA_L8S2는 제8 렌즈의 센서측 면의 유효경(mm) 크기이며, 상기 AVR_CA_L3는 상기 제3 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균 값이다)
  10. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제8 렌즈의 두께는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < L1_CT / L8_CT < 5
    (L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 두께이고, L8_CT는 상기 제8 렌즈의 광축에서의 두께이다)
  11. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면의 최대 Sag 값은 상기 센서 측 면의 중심인 광학계.
  12. 물체 측에 3매 이하의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군;
    상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 5매 이하의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군;
    상기 제1 렌즈군은 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 매수보다 2배 미만이며,
    상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 센서측 면의 유효경 크기는 최소이며,
    상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 상기 센서측 면의 중심과 상기 이미지 센서와의 거리가 최소이고, 상기 센서 측 면의 유효 영역의 끝단을 향해 갈수록 상기 거리가 점차 커지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < TTL / ImgH < 2.5
    0.5 < TD / CA_max < 1.5
    (TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 상기 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 TD는 제1 렌즈 군의 물체 측 면에서 상기 제2 렌즈 군의 센서 측 면까지의 최대 광축 거리(mm)이며, 상기 CA_Max는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이다)
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제2 렌즈군의 초점 거리가 상기 제1 렌즈 군의 초점 거리보다 더 큰 광학계.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1,2 렌즈 군의 렌즈 면의 최소 및 최대 유효경은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < CA_max / CA_min < 5
    (CA_Max는 상기 제1,2 렌즈 군의 물체측 면과 센서측 면 중 최대 유효경 크기이며, CA_Min은 상기 제1,2 렌즈 군의 물체측 면과 센서측 면 중 최소 유효경 크기이다)
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 배치되는 제4 내지 제8 렌즈를 포함하며,
    상기 제1 내지 제7 렌즈 중 임계점이 있는 렌즈의 유효경은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < CA_LinfS2 / WD_Sensor < 0.9
    (CA_Linf는 제1-7 렌즈 중 임계점이 있는 센서측 면의 유효경이며, WD_Sensor는 이미지 센서의 대각선 길이이다)
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제8 렌즈 중 제5 렌즈는 물체 측 면과 센서 측 면 각각에 적어도 하나의 임계점을 가지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < CA_LinfS2/ CA_Max < 0.9
    (CA_LinfS2는 제1-7 렌즈 중 임계점이 있는 센서측 면의 유효경이며, CA_Max는 렌즈 면의 최대 유효경이다)
  17. 제12 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 중에서 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면은 임계점 없이 제공되며,
    상기 제1,2렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체측 면과 센서측면에 임계점이 없는 렌즈 매수는 임계점이 있는 렌즈매수보다 더 많은 광학계.
  18. 제12 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서 측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 광축과 직교하는 직선을 기준으로 상기 센서 측 면을 지나는 접선의 기울기가 절대 값으로 1도 미만인 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 이상인 광학계.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 이미지 센서에 가장 가까운 센서 측 면의 중심에서 제1 지점까지의 거리는 유효 반경의 20% 내지 40% 범위 또는 40% 내지 55% 범위인 광학계.
  20. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제8 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
    상기 제8 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제4 렌즈의 물체 측 면은 상기 광축에서 오목한 형상을 가지며,
    상기 제5 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면 중 적어도 하나는 임계점을 가지며,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 광축에서 유효 영역 끝단까지 임계점 없이 제공되며,
    상기 제6 렌즈 및 제7 렌즈 중 적어도 하나의 센서 측 면과 물체측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며,
    상기 제3 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈의 렌즈 면 중에서 최소 유효경 크기이며,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 제1 내지 제8 렌즈 중에서 최대 유효경 크기를 가지며,
    하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1 < CA_Max / CA_min < 5
    (CA_Max는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 상기 제1 내지 제8 렌즈의 물체 측 면과 센서 측 면의 유효경 중에서 가장 작은 유효경이다)
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈의 센서 측 면은 상기 센서측 면의 중심에서 이미지 센서까지의 거리가 최소인 광학계.
  22. 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며,
    상기 광학계는 제1 항, 제12 항 및 제20 항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
    하기 수학식을 만족하는 카메라 모듈.
    1 ≤ F / EPD < 5
    (F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)
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