KR20230172309A

KR20230172309A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20230172309A
Application number: KR1020220073017A
Authority: KR
Inventors: 서은성
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-12-22

Abstract

실시예에 개시된 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈는 광축에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며, 상기 제9 렌즈는 광축에서 물체측 면이 오목한 형상이고 센서측 면이 오목한 형상을 가지며, 0.2< L1_CT / (L2_CT + L3_CT) < 2의 수학식을 만족할 수 있다(L1_CT는 상기 제1 렌즈의 광축에서의 두께이고, L2_CT는 상기 제2 렌즈의 광축에서의 두께이고, L3_CT는 상기 제3 렌즈의 광축에서의 두께이다).

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.

발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제3 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고, 상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고, 상기 제1 렌즈는 광축에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며, 상기 제9 렌즈는 광축에서 물체측 면이 오목한 형상이고 센서측 면이 오목한 형상을 가지며,

수학식: 0.2< L1_CT / (L2_CT + L3_CT) < 2을 만족할 수 있다(L1_CT는 상기 제1 렌즈의 광축에서의 두께이고, L2_CT는 상기 제2 렌즈의 광축에서의 두께이고, L3_CT는 상기 제3 렌즈의 광축에서의 두께이다).

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈는 광축에서 물체 측 면이 볼록한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈는 광축에서 센서측 면이 볼록한 형상을 가지며, 상기 제6 렌즈는 광축에서 센서측 면 볼록한 형상을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 내지 제4 렌즈의 물체측 면 및 센서측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제8 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제9 렌즈의 물체측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며, 상기 제9 렌즈의 센서측 면은 광축을 기준으로 상기 제8 렌즈의 센서측 임계점보다 더 외측에 배치되는 임계점을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 이미지 센서의 상면에서 마지막 렌즈의 센서 측면까지의 광축 간격(BFL)와 상기 Imgh 사이의 관계는 0.01< BFL / ImgH < 0.5의 수학식을 만족할 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 f2 < 0 및 f23 < 0의 수학식을 만족할 수 있다(f2는 제2 렌즈의 초점 거리이며, f23은 제2,3렌즈의 복합 초점 거리이다).

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 수학식: 0 < f13 < 20 및 -5 < f13/f2 < 0을 만족할 수 있다(f13는 제1-3 렌즈의 복합 초점 거리이며, f2은 제2렌즈의 초점 거리이다).

발명의 실시 예에 의하면, 전체 초점 거리(F)와 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(f13)의 관계는 수학식: 0.1 < f13 / F < 3을 만족할 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 렌즈들 사이의 간격과, 각 렌즈의 중심 두께는 수학식: 0 < Air_ET_Max/L_CT_Max < 2을 만족하며(상기 Air_ET_Max는 인접한 두 렌즈들 사이의 광축 간격 중 최대 값이며, L_CT_Max은 각 렌즈의 광축에서의 두께 중 최대 값이다), 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대 유효경과 최소 유효경의 관계는 수학식: 1 < CA_Max / CA_Min < 5을 만족할 수 있다(CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이며, CA_Min은 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최소 값이다).

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제9 렌즈의 물체측 면은 수학식: 30 < |L9S1_max slope| < 60을 만족할 수 있다(L9S1는 제9 렌즈의 물체측 면 상에서 측정한 접선 각도의 최대 값을 나타낸다).

발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측에 복수의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군; 및 상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 복수의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군을 포함하며, 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 많으며, 상기 제1 렌즈 군 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면은 유효경 크기가 최소이며, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며, 상기 제1,2 렌즈 군 내의 렌즈들 중에서 적어도 4매는 양(+)의 굴절력을 가지며, 하기 수학식을 만족할 수 있다.

수학식: 0.5 < TTL / ImgH < 3

수학식: 0.01 < BFL / ImgH < 0.5

(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈 군의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 이미지 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 BFL은 이미지 센서에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 센서측 면까지의 광축 거리이다)

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리는 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제1 렌즈군의 초점 거리가 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리보다 작을 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군은 물체 측에서 센서를 향해 광축에 정렬된 제1 렌즈 내지 제3 렌즈를 포함하며, 상기 제2 렌즈 군은 상기 제1 렌즈 군에서 센서를 향해 제4 렌즈 내지 제9 렌즈를 포함하며, 상기 제3 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최소이며, 상기 제9 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대일 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제8 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면은 모두 임계점을 가지며, 상기 제8 렌즈의 물체측 임계점은 상기 제8 렌즈의 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 54% 내지 64% 범위에 위치하며, 상기 제8 렌즈의 센서측 임계점은 상기 제8 렌즈의 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 33% 내지 43% 범위에 위치할 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군 내의 모든 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공될 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 각 렌즈의 중심 두께와 인접한 렌즈들 사이이의 중심 간격은 수학식: 0.5 < ΣL_CT / ΣAir_CT < 2을 만족할 수 있다(ΣL_CT는 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 두께들 합이며, ΣAIR_CT 상기 제1 내지 제9 렌즈 사이의 광축에서의 간격들 합이다).

발명의 실시 예에 의하면, 수학식: 0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1을 더 포함할 수 있다(CA_max는 상기 제1,2렌즈 군 내에의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경을 의미한다).

발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며, 상기 광학계는 제1 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고, 하기 수학식을 만족하는 카메라 모듈.

수학식: 1 ≤ F / EPD < 5

(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, 인접한 렌즈들 간의 간격을 가짐에 따라 수차 특성 및 해상력이 개선될 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 렌즈 및 n-1번째 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 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이다.
도 10은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
도 11은 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 12는 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 13은 도 8의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다.
도 14는 도 1 및 도 8의 광학계의 렌즈들의 유효 영역의 끝단을 연결한 가상의 선을 나타낸 그래프이다.
도 15는 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 및 도 8과 같이, 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈 군을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군 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. 여기서, 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체측에 위치하며 진행되는 광이 렌즈들을 통해 광축 방향으로 굴절시키는 렌즈들이며, 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제1 렌즈 군(G1)을 통해 출사되는 광을 이미지 센서(300)의 주변까지 확산될 수 있도록 굴절시켜 줄 수 있다.

상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 4매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매의 렌즈일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 둘 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈보다 1.5 배 많은 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 7매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 3매 이상 및 4매 이하의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 6매의 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제1 렌즈 군(G1)의 모든 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공될 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 n번째 및 n-1번째 렌즈의 물체측 면과 센서 측면 중 적어도 하나 또는 모두는 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 여기서, 상기 n은 광학계(1000)에서 상기 이미지 센서(300)에 가장 인접한 렌즈이며, 8내지 10 범위일 수 있으며, 바람직하게 9일 수 있다. 상기 n번째 렌즈의 물체측 면은 광축(OA)에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있으며, 센서측 면은 임계점을 가질 수 있으며, 예컨대, 상기 상기 n번째 렌즈의 센서측 면의 임계점은 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 40% 이하 예컨대, 20% 내지 40% 범위에 위치될 수 있다. 상기 n-1번째 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 임계점을 가질 수 있으며, 예컨대, 상기 n-1번째 렌즈의 물체측 면의 임계점은 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 54% 이상 예컨대, 54% 내지 64% 범위에 위치될 수 있으며, 상기 센서측 면의 임계점은 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 33% 이상 예컨대, 33% 내지 43% 범위에 위치될 수 있다.

상기 광학계(1000) 내에서 각 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면 모두가 임계점이 있는 렌즈 매수는 Lx라고 하고, 물체측 면 또는 센서 측 면 중 어느 하나에 임계점이 있는 렌즈 매수는 Ly라고 하고, 물체측 면과 센서 측 면 모두에 임계점이 없는 렌즈 매수는 Lz라고 할 때, Lz > Ly ≥ Lx의 관계식을 만족할 수 있다. 상기 Lx는 렌즈 매수의 50% 이상이고, Lz는 렌즈 매수의 25% 이하일 수 있으며, Ly는 렌즈 매수의 25% 이하일 수 있다. 상기 각 렌즈 면에서의 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 기울기 값이 커지다고 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다.

상기 제1 렌즈군(G1)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 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. 절대 값을 기준으로 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리보다 클 수 있으며, 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 8배 범위일 수 있다. 광학계(1000) 내에서 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 음의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 내에서 양의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 50% 초과일 수 있으며, 제1,2렌즈 군(G1,G2) 내에서 양의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 60% 이상 예컨대, 60% 내지 70% 범위일 수 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 즉, 광학계에서 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 4매 이하 또는 3매일 수 있으며, 양(+)의 굴절력을 갖는 렌즈 매수는 최소 4매 이상 예컨대, 5매 또는 6매일 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 각각의 렌즈군의 굴절력 및 초점 거리를 제어하여 색수차, 왜곡 수차가 개선될 수 있으며, 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 간격은 군들 사이의 간격이며, 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 거리는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 마지막 렌즈 및 상기 제2 렌즈 군(G2)의 첫 번째 렌즈의 중심 두께보다 작을 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 광축 거리는 상기 제1,2 렌즈 군(G1,G2)의 렌즈들 중 가장 얇은 렌즈의 중심 두께보다 작을 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 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.

서로 대면하는 제1 렌즈 군(G1)의 센서측 면와 상기 제2렌즈 군(G2)의 물체측 면 사이의 간격은 광축(OA)에서 에지 측으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 이때 상기 제1 렌즈 군(G1)의 센서측 면와 상기 제2렌즈 군(G2)의 물체측 면 사이의 간격은 중심 간격이 최소이고, 에지 간격이 최대이며, 최소 간격은 최대 간격 보다 20% 이하의 차이를 가질 수 있다. 상기 광학계(1000)에서 가장 큰 렌즈들 간의 중심 간격은 n번째 렌즈와 n-1번째 렌즈 사이의 광축 간격일 수 있다. 상기 광학계(1000) 내에서 각 렌즈의 광축(OA) 또는 근축 영역에서 물체 측 면이 볼록하고 센서측 면이 오목한 면들의 합은 전체 렌즈 면의 70% 이상 예컨대, 70% 내지 80% 범위일 수 있다.

상기 복수의 렌즈들(100,100A) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 렌즈들 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 유효한 영역일 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 복수의 렌즈들에서 유효한 광이 입사되지 않는 영역이며, 유효영역의 끝단보다 더 외측 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)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) 중 센서 측에 가장 가까운 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(100,100A)가 9매 렌즈인 경우, 상기 필터(500)는 n번째 즉, 제9 렌즈(109)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 있으며, 예를 들면 상기 제1 렌즈 군(G1) 중 어느 한 렌즈의 물체측 면 또는 센서측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조리개는 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조리개는 상기 제1 렌즈 군(G1) 내의 렌즈 중에서 인접한 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조리개는 물체 측에 가장 가까운 두 렌즈 사이에 위치할 수 있다. 이와 다르게, 상기 복수의 렌즈들(100,100A) 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 제1 렌즈 군(G1)의 물체측에 광의 경로를 변경하기 위한 반사 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 입사 광을 렌즈들 방향으로 반사하는 프리즘으로 구현될 수 있다. 이하, 실시 예에 따른 광학계를 구체적으로 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 렌즈 및 n-1번째 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), 제8 렌즈(108), 및 제9 렌즈(109)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈들(101-109)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 물체의 정보에 해당하는 광은 제1 렌즈(101) 내지 제9 렌즈(109)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 렌즈(101-103)는 입사되는 광이 광축(OA) 방향으로 굴절되거나 집광시켜 줄 수 있으며, 상기 제4 내지 제9 렌즈(104-109)는 상기 제4 렌즈(104)를 통과하는 광이 광축(OA)에서 멀어지거나 확산되는 방향으로 굴절될 수 있다.

상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 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 상기 제1 면(S1)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 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 음(-)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. 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 양(+)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 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 광축(OA)에서 상기 제5 면(S5)은 볼록한 형상일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 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 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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양측 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. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목한 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 센서 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 제2 렌즈(102)의 굴절률은 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 가장 클 수 있으며, 1.6 이상일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 아베수는 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103) 중에서 가장 작을 수 있으며, 30 이하 또는 20 미만일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(102)의 아베수는 상기 제1,3 렌즈(101,103)의 아베수보다 20 이상 작을 수 있다. 상기 제1,3렌즈(101,103)의 아베수는 45 이상일 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. 광축(OA)에서 상기 제9 면(S9)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상이고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목 또는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 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 측면으로 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)는 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 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상일 수 있다. 또는 상기 제6 렌즈(106)는 광축(0A)에서 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 볼록한 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 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(107)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 렌즈(107)는 양면이 볼록하거나 오목한 형상을 가질 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 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 양(+)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 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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 양면이 볼록한 형상일 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상 또는 양면이 오목한 형상일 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(S16,S16)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L8은 제8 렌즈(108)이며, L8의 S1/S2은 L8의 제1 면/제2 면을 나타낸다.

상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 렌즈(109)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)는 물체 측 면으로 정의하는 제17 면(S17) 및 센서 측 면으로 정의하는 제18 면(S18)을 포함할 수 있다. 상기 제17 면(S17)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제17 면(S17)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 렌즈(109)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제17,18 면(S17,S18)의 비구면 계수는 도 4와 같이 제공되며, L9은 제9 렌즈(109)이며, L9의 S1/S2은 L9의 제1 면/제2 면을 나타낸다.

상기 제1 렌즈 군(G1)은 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 제4 내지 제9 렌즈(104,105,106,107,108,109)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면에서 상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면의 광축 거리는 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(109)의 센서측 면의 광축 거리보다 작을 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(109)의 센서측 면의 광축 거리는 상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면에서 상기 제4 렌즈(104)의 센서측 면의 광축 거리 보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 3배의 범위일 수 있다.

상기 제1 렌즈(101)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(109)의 센서측 면까지의 광축 거리(TD)는 10 mm 이하이며, 예컨대 7 mm 내지 10 mm일 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 물체측 면에서 제9 렌즈(109)의 센서측 면까지의 광축 거리는 TD의 65% 이상 예컨대, 65% 내지 75% 범위일 수 있다.

상기 렌즈들(100) 중에서 인접한 두 렌즈들 간의 최소 광축 간격은 0.1 mm 미만이며, 최대 광축 간격은 최소 광축 간격의 20배 이상일 수 있으며, 예컨대 1.5 mm 이상일 수 있다. 여기서, 최소 광축 간격은 상기 제2,3렌즈(106,107) 사이의 광축 거리이며, 최대 광축 간격은 상기 제8,9렌즈(108,109) 사이의 광축 거리이다.

상기 렌즈들(100) 중에서 각 렌즈에서 최소 중심 두께는 0.3 mm 미만이며, 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2배 이상일 수 있으며, 예컨대 0.6 mm 이상일 수 있다. 여기서, 최소 중심 두께는 상기 제5 렌즈(105)의 중심 두께이며, 최대 중심 두께는 제8 렌즈(108)의 중심 두께이다.

상기 제9 렌즈(109)의 중심 두께는 상기 제3,4 렌즈(103,104)의 중심 두께보다 크고 상기 제8 렌즈(108)의 중심 두께보다 작을 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)의 중심 두께는 제9 렌즈(109)의 중심 두께의 0.15 mm 이하의 차이를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.

상기 렌즈(100)들의 에지 두께는 제9 렌즈(109)의 에지 두께가 최대이고, 상기 제3 또는 제4 렌즈(103,104)의 에지 두께가 최소일 수 있다. 상기 최대 에지 두께는 최소 에지 두께의 4배 이상 예컨대, 4배 내지 7배 범위일 수 있다. 여기서, 에지 두께는 상기 각 렌즈의 물체측 면의 유효 영역 끝단과 센서측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축 거리이다.

상기 렌즈(100)들의 중심 간격은 최소 중심 간격이 0.1mm 미만이며, 최대 중심 간격이 1.5 mm 이상일 수 있으며, 최대 중심 간격은 최소 중심 간격의 10배 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사하는 광을 제어할 수 있고, 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.

상기 렌즈(100)들 사이의 에지 간격은 제2,3 렌즈(102,103)의 에지 간격이 최소이고, 상기 제6,7 렌즈(106,107)의 에지 간격이 최대일 수 있다. 상기 에지 간격은 물체측 렌즈의 센서측 면의 유효 영역 끝단과 이에 인접한 렌즈의 물체측 면의 유효 영역 끝단 사이의 광축 거리이다. 상기 최대 에지 간격은 최소 에지 간격의 5배 이상일 수 있다.

상기 렌즈들(100) 중에서 유효반경은 상기 제1 렌즈(101)에서 제4 렌즈(104)까지 점차 작아지고, 상기 제4 렌즈(104)에서 상기 제9 렌즈(109)까지 점차 커질 수 있다. 여기서, 상기 유효 반경은 광축(OA)에서 상기 광축(OA)과 직교하는 방향으로 유효 영역의 끝단까지의 직선 길이이며, 상기 각 렌즈의 유효 반경은 상기 각 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 유효 반경의 평균 값이다. 상기 물체측 면과 센서측 면 중에서 최소 유효 반경은 상기 제3 렌즈(103)의 센서측 면(S6)의 유효 반경일 수 있으며, 최대 유효 반경은 제9 렌즈(109)의 센서측 면(S18)의 유효 반경일 수 있다. 상기 최대 유효 반경은 최소 유효 반경의 2.2배 이상 예컨대, 2.2배 내지 5배 범위일 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)의 센서측 제18면(S17)의 유효경(H9)의 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.

도 14는 제1 렌즈(101)의 물체측 면과 센서측 면의 유효 영역 끝단에서 상기 제9 렌즈(109)의 물체측 면과 센서측 면의 유효 영역 끝단까지 연결한 가상의 선을 나타낸 그래프이다. 여기서, 상기 제4 렌즈(104) 내지 제9 렌즈(109)의 물체측 면 및 센서측 면의 유효 영역 끝단을 연결한 가상의 직선은 y=0.327x -0.3707의 수식을 만족하며, 상기 직선에 대한 상관계수(R²)는 0.90 이상일 수 있다. 상기 상관 계수가 1에 인접할수록 상기 영역의 끝단을 연결한 직선과 일치할 수 있다. 여기서, 상기 가상의 직선은 광축(OA)와의 각도가 40도 내지 50도 범위일 수 있다. 또한 상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈들의 유효 반경들의 끝단을 연결한 2차 함수의 피팅(Fitting) 계수는 0.12±0.05 범위일 수 있다.

아베수에 있어서, 각 렌즈의 최대 아베수는 최소 아베수의 20 이상 차이나며, 45 이상 예컨대, 50 이상일 수 있으며, 50 이상 또는 최대 아베수를 갖는 렌즈는 제8,9렌즈(108,109) 중 적어도 하나 또는 모두일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.

굴절률에 있어서, 각 렌즈의 최대 굴절률은 1.6 이상이며, 최소 굴절률과 0.07 이상의 차이를 가질 수 있다. 상기 1.6 이상의 굴절률을 갖는 렌즈 매수는 3매이며, 1.6 미만의 굴절률을 갖는 렌즈 매수는 n-2 매(예, n = 9)일 수 있다. 상기 1.6 이상의 굴절률을 갖는 렌즈는 제2,5,7 렌즈(102,105,107)일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.

초점 거리의 절대 값에 있어서, 최대 초점 거리 예컨대, 100 이상의 초점 거리를 갖는 렌즈는 1매이며, 최대 초점 거리를 갖는 렌즈는 제7 렌즈(107)일 수 있으며, 최소 초점 거리는 10 이하일 수 있으며, 10 이하의 초점 거리를 갖는 렌즈는 3매 일 수 있다.

곡률 반경의 절대 값에 있어서, 최대 곡률 반경 예컨대, 150 이상의 곡률 반경을 렌즈는 1매이며, 최대 곡률 반경을 갖는 렌즈는 제2 렌즈(102)의 물체측 제3면(S3)일 수 있으며, 최소 곡률 반경은 3 이하일 수 있으며, 최소 곡률 반경을 갖는 렌즈는 제9 렌즈(109)의 물체측 제17면(S17)일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)의 센서측 제3면(S3)의 곡률 반경은 1000 mm 이상일 수 있다.

상기 제7 렌즈(107)의 굴절률은 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 굴절률보다 클 수 있다. 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 굴절률은 1.6 미만이며, 상기 제7렌즈(107)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 상기 제8,9 렌즈(108,109)의 아베수보다 작은 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 렌즈(107)의 아베수는 상기 제9 렌즈(109)의 아베수와 20 이상의 차이를 가질 수 있다. 상기 렌즈(100) 중에서 굴절률이 1.6 초과된 렌즈 매수는 1.6 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있으며, 예컨대 3매일 수 있다. 상기 아베수가 50 초과인 렌즈 매수는 50 미만의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 제어 특성을 가질 수 있다.

상기 복수의 렌즈(100)들의 임계점에 있어서, 상기 제1 내지 제4 렌즈(101-104)의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제4 렌즈(101-104) 중 적어도 하나의 물체측 면 또는/및 센서측 면이 임계점을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)의 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 26% 내지 36% 범위에 배치될 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 물체측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 55% 이하 예컨대, 47% 내지 55% 범위에 배치될 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 67% 이상 예컨대, 67% 내지 77% 범위에 배치될 수 있다.

도 2와 같이, 상기 제8 렌즈(108)은 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제15,16 면(S15,S16)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제15 면(S15)의 유효 반경의 54% 이상의 거리 예컨대, 54% 내지 64%의 범위 또는 57% 내지 61%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제16 면(S16)의 유효 반경(r8)의 33% 이상의 거리 예컨대, 33% 내지 43%의 범위 또는 35% 내지 45% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제15,16 면(S15,S16)은 상기 제7 렌즈(107)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제15,16(S15,S16)의 임계점 위치는 상기 제7 렌즈(107)의 임계점들보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 배치될 수 있다.

상기 제9 렌즈(109)은 제17,18 면(S17,S18) 중 센서측 제18면(S18)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제17면(S17)은 임계점 없이 제공될 수 있으며, 상기 제18 면(S18)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제18 면(S18)의 유효 반경(r9)의 40% 이하의 거리 예컨대, 25% 내지 40%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제17,18 면(S17,S18)은 상기 제8 렌즈(108)을 통해 굴절된 광들을 이미지 센서(300)의 주변부까지 확산시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 임계점은 센서측 제18 면(S18) 상에서 법선(K2)과 광축(OA)의 기울기가 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한, 상기 임계점은 제18 면(S18) 상에서 접선(K1)과 광축(OA)의 수직인 방향으로 연장하는 가상의 선(K2)과 기울기가 0도인 지점을 의미할 수 있다.

여기서, 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 임의의 점을 통과하는 법선(K2)은 광축(OA)과 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있다. 상기 각도(θ1)는 최대 60도 미만일 수 있다.

도 7는 도 2의 제8 렌즈(108)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이와, 제9 렌즈(109)에서 물체측 제17 면(S17)과 센서 측 제18면(S18)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향 높이를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면이며, L9는 제9 렌즈이며, L9S1은 제17 면이며, L9S2는 제18 면을 나타낸다. 상기 제8 렌즈(108)의 제15 면인 L8S1과 제16 면인 L8S2는 각 렌즈 면의 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 센서 측(+)과 물체측(-)에 위치하므로, 0.5mm 내지 3mm 사이에서 임계점을 가짐을 알 수 있으며, L8S1의 임계점 위치가 광축(OA)을 직교하는 지점을 지나는 직선들로부터 더 양(+)의 방향으로 돌출됨을 알 수 있다. L8S1의 임계점은 상기 제8 렌즈(108)의 물체측 및 센서측 면의 임계점보다 광축을 기준으로 더 외측에 배치될 수 있다.

상기 제9 렌즈(109)의 제18 면인 L9S2은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역에서 임계점 즉, 2.5mm 이하에 위치됨을 알 수 있다.

상기 제8,9렌즈(108,109)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 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.

도 2와 같이, L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. L8_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 중심 두께 또는 광축 두께이며, L8_ET는 상기 제8 렌즈(108,118)의 유효 영역의 끝단 또는 에지 두께이다. 상기 제8 렌즈(108,118)의 에지 두께(L8_ET)는 제15 면(S15)의 유효 영역 끝단에서 제16 면(S16)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다. 상기 제9 렌즈(109,119)의 에지 두께(L9_ET)는 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단에서 제18 면(S18)의 유효 영역까지의 광축 방향의 거리이다. D89_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 센서측 면의 중심에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체측 면의 중심까지의 광축 거리(즉, 중심 간격)이다. 즉, D89_CT는 광축(OA)에서 제16 면(S16)과 제17 면(S17) 사이의 거리이다. 동일한 방식으로 D89_ET(미도시)는 상기 제8 렌즈(108,118)의 에지에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 에지까지의 광축 방향의 거리(즉, 에지 간격)이다. 즉, D89_ET는 상기 제16면(S16)의 유효 영역 끝단에서 외측 방향으로 연장된 직선과 상기 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단 사이의 광축 방향의 거리이다. 여기서, 인접한 렌즈 면들 사이의 유효 영역의 끝단 사이의 거리는 짧은 유효 반경을 갖는 끝단으로부터 연장된 직선과 이에 대면하는 유효 영역 끝단 사이의 광축 간격이다. BFL(Back focal length)은 상기 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈까지의 광축 거리이다.

이러한 형식으로 상기 제1 내지 제9 렌즈(101-109)의 중심 두께, 에지 두께, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격 및 에지 간격을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 9와 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 렌즈(101,111)와 제2 렌즈(102,112) 사이의 제1 간격(D12), 제2 렌즈(102,112)와 제 3렌즈(103,113) 사이의 제2 간격(D23), 제3 렌즈(103,113)와 제 4렌즈(104,114) 사이의 제3 간격(D34), 제4 렌즈(104,114)와 제 5렌즈(105,115) 사이의 제4 간격(D45), 제5 렌즈(105,115)와 제 6렌즈(106,116) 사이의 제5 간격(D56), 제6 렌즈(106,116)와 제7 렌즈(107,117) 사이의 제6 간격(D67), 제7 렌즈(107,117)와 제8 렌즈(108,118) 사이의 제7 간격(D78), 및 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119) 사이의 제8 간격(D89)으로 나타낼 수 있다. 도 3 및 도 9의 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 점차 커질 수 있다. 상기 제1 간격(D12)은 광축(OA)에서 최대이고, 유효 영역의 끝단에서 최소일 수 있다. 상기 제1 간격(D12)에서 최대 값은 최소 값의 1.1 배 이상 예컨대, 1.1 배 내지 2배 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 입사되는 광을 효과적으로 제어할 수 있으며, 제1 간격(D12)에 의해 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, 광축(OA)에서 끝점을 향해 제1 방향(Y)으로 갈수록 점차 작아질 수 있다. 상기 제2 간격(D23)은 광축(OA)에서 0.5 mm±0.1 mm 지점에서 최대이고, 끝점에서 최소일 수 있다. 상기 제2 간격(D23)의 최대 값은 최소 값의 1.5배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 간격(D23)의 최대 값은 최소값의 1.5배 내지 4배를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제2 간격(D23)에 의해 상기 광학계(1000)의 수차 특성을 개선할 수 있다. 상기 제2 간격(D23)의 최대 값은 상기 제1 간격(D12)의 최대 값보다 작고, 상기 제2 간격(D23)의 최소 값은 상기 제1 간격(D12)의 최소 값보다 작을 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, 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 점차 증가되는 형태이다. 상기 제3 간격(D34)은 유효 영역의 끝단에서 최대 값이고, 상기 광축(OA)에서 최소 값을 가질 수 있다. 상기 최대 값은 최소 값은 1배 이상 예컨대, 1배 내지 3배의 범위일 수 있다. 상기 제3 간격(D34)의 최대 값은 상기 제2 간격(D23)의 최대 값보다 클 수 있으며, 최소 값은 상기 제2 간격(D23)의 최대 값보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 간격(D34)에 의해 상기 광학계(1000)는 향상된 색수차 특성을 가질 수 있으며, 비네팅(vignetting) 특성을 제어할 수 있다. 상기 제3 간격(D34)는 제1,2군(G1,G2) 사이의 간격일 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, 최대 값은 광축(OA)에서 0.5 mm±0.1 mm 지점에 위치하며, 광축(OA) 또는 끝점으로 점차 감소되는 형태로 변화될 수 있으며, 최대 값이 0.45 mm 이상일 수 있으며, 상기 제1 간격(D12)의 최소 값보다 크고, 최소 값이 제3 간격(D34)의 최대 값보다 클 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 최대 값이고, 1.3 mm ± 0.1mm 부근에서 최소이며, 최소에서 끝점을 향해 점차 증가될 수 있다. 상기 제5 간격(D56)은 최대 값이 최소 값의 1.1배 이상 예컨대, 1.1 배 내지 2.1배의 범위일 수 있다. 상기 제5 간격(D56)의 최소 값은 상기 제3 간격(D34)의 최대 값보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 제4,5 간격(D45,D56)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고, 향상된 색수차 및 왜곡 수차를 조절할 수 있다.

상기 제6 간격(D67)은 상기 제6 렌즈(106)와 상기 제7 렌즈(107) 사이의 광축 방향의 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, 광축에서 제1 방향(Y)의 끝점을 향해 갈수록 점차 커질 수 있으며, 최소 값은 광축(OA)에 위치하고, 최대 값은 유효 영역의 끝단에 위치할 수 있다. 상기 제6 간격(D67)의 최대 값은 최소 값의 7배 이상 예컨대 7배 내지 12배의 범위일 수 있으며, 0.5 mm 이상일 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 제7 간격(D78)의 최대 값은 광축(OA)에서 1.7mm 내지 1.9mm 범위에 위치하며, 최소 값은 광축(OA)에 위치할 수 있다. 상기 제7 간격(D78)의 최소 값에서 최대 값까지 또는 끝점까지 점차 증가할 수 있다. 여기서, 최소 값은 0.9 mm 이상이며, 최대 값과의 차이가 0.3 mm 이하일 수 있다. 상기 제7 간격(D78)의 최대 값은 최소 값의 1.01배 이상 예컨대, 1.01배 내지 1.2배의 범위일 수 있으며, 최소 값은 제6 간격(D67)의 최대 값보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 향상된 광학 특성을 가질 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 향상된 수차 제어 특성을 가질 수 있고, 상기 제9 렌즈(109)의 유효경의 크기를 적절하게 제어할 수 있다.

상기 제8 간격(D89)은 상기 제8 렌즈(108)와 상기 제9 렌즈(109) 사이의 광축 방향 간격일 수 있다. 상기 제8 간격(D89)은 광축(OA)을 시작점으로 하고 상기 제8 렌즈(108)의 제16 면(S16)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 할 때, 상기 제8 간격(D89)의 최대 값은 광축에 위치하고, 최소 값은 유효영역의 끝단에 위치할 수 있다. 상기 제8 간격(D89)은 최소 값에서 최대 값까지 점차 증가할 수 있다. 상기 제8 간격(D89)의 최대 값은 최소 값의 3배 이상 예컨대, 3배 내지 5.5배의 범위일 수 있다. 상기 제8 간격(D89)에 의해 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 왜곡 특성 및 수차 특성을 개선할 수 있다.

상기 렌즈들(101-109) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제8 렌즈(108)는 제5 렌즈(105)보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다.

상기 복수의 렌즈(100) 중에서 중심 두께가 0.5 mm 미만인 렌즈 매수는 0.5 mm 이상의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 0.5 mm 미만의 렌즈 매수는 5매 이하이며, 0.5 mm 초과의 렌즈 매수는 4매 이상일 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S18) 중에서 유효 반경이 1.50 mm 미만의 면수는 1.50 mm 이상의 면수에 비해 작을 수 있으며, 예컨대 2매 이하일 수 있다.

곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제3 렌즈(103)의 제5 면(S5)의 곡률 반경은 렌즈 면들 중에서 가장 클 수 있고, 최소 곡률 반경을 갖는 제17 면(S17)의 곡률 반경의 50 배 이상일 수 있다.

초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100) 중에서 제7 렌즈(107)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 최소 초점 거리를 갖는 제9 렌즈(109)의 초점 거리의 30 배 이상일 수 있다.

표 1은 도 1의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.

렌즈	면	곡률 반경(mm)	두께(mm)/ 간격(mm)	굴절률	아베수	유효경의 크기(mm)
제1 렌즈	제1 면	3.341	0.662	1.546	47.760	3.410
제1 렌즈	제2 면	8.379	0.189	1.546	47.760	3.097
제2 렌즈	제3 면 (Stop)	2747.234	0.254	1.684	17.360	2.999
제2 렌즈	제4 면	14.140	0.091	1.684	17.360	2.861
제3 렌즈	제5 면	11.492	0.320	1.541	48.700	2.846
제3 렌즈	제6 면	53.728	0.115	1.541	48.700	2.985
제4 렌즈	제7 면	41.250	0.384	1.552	40.990	3.099
제4 렌즈	제8 면	-33.710	0.556	1.552	40.990	3.235
제5 렌즈	제9 면	-113.482	0.284	1.689	17.070	3.415
제5 렌즈	제10 면	20.709	0.183	1.689	17.070	3.735
제6 렌즈	제11 면	-59.524	0.667	1.558	38.220	3.850
제6 렌즈	제12 면	-8.696	0.071	1.558	38.220	4.339
제7 렌즈	제13 면	23.315	0.327	1.603	25.460	5.168
제7 렌즈	제14 면	25.079	0.993	1.603	25.460	5.849
제8 렌즈	제15 면	5.834	0.791	1.534	55.700	6.829
제8 렌즈	제16 면	21.168	1.862	1.534	55.700	7.835
제9 렌즈	제17 면	-2.808	0.691	1.534	55.700	8.473
제9 렌즈	제18 면	91.527	0.185	1.534	55.700	11.800
필터		Infinity	0.11			14.939
필터		Infinity	0.55			15.043
이미지 센서		Infinity				16.007

표 1은 도 1의 제1 내지 제9 렌즈들(101-109)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 중심 두께(Thickness)(mm), 렌즈들 사이의 중심 간격(distance)(mm), 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 제9 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108,109)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 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 546nm 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 인접한 두 렌즈 사이의 간격에 대한 데이터이고, 도 10은 도 8의 광학계에서 각 렌즈면의 비구면 계수에 대한 데이터이며, 도 11은 도 8의 광학계의 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 12는 도 8의 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이며, 도 13은 도 9의 광학계의 n 번째 렌즈 및 n-1번째 렌즈에서 물체측 면과 센서 측면에 대한 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이를 나타낸 그래프이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성 또는 재질은 설명을 생략하기로 하며, 제1실시 예의 설명을 선택적으로 포함할 수 있다.

도 8 내지 도 13을 참조하면면, 제2 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈(100A)를 포함하며, 상기 복수의 렌즈(100A)는 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(112), 제3 렌즈(113), 제4 렌즈(114), 제5 렌즈(115), 제6 렌즈(116), 제8 렌즈(118), 및 제9 렌즈(119)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제9 렌즈들(111-119)은 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.

상기 제1 렌즈(111) 내지 제9 렌즈(119)의 렌즈면의 형상 및 굴절력은 제1 실시 예의 설명을 참조하기로 하며, 개시된 내용 중에서 선택적으로 각 렌즈 면의 형상 또는 굴절력을 적용할 수 있다. 또한 제1 내지 제9 렌즈(111-119)의 제1 내지 제18면(S1-S18)의 비구면 계수는 도 10과 같이 나타낼 수 있다.

상기 제1 렌즈 군(G1)은 제1 내지 제4 렌즈(111,112,113,114)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 제5 내지 제9 렌즈(115,116,117,118,119)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(111)의 물체측 면에서 상기 제4 렌즈(114)의 센서측 면의 광축 거리는 상기 제5 렌즈(115)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(119)의 센서측 면의 광축 거리보다 작을 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(119)의 센서측 면의 광축 거리는 상기 제1 렌즈(111)의 물체측 면에서 상기 제4 렌즈(114)의 센서측 면의 광축 거리 보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 3배의 범위일 수 있다.

상기 제1 렌즈(111)의 물체측 면에서 상기 제9 렌즈(119)의 센서측 면까지의 광축 거리(TD)는 10 mm 이하이며, 예컨대 7 mm 내지 10 mm일 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)의 물체측 면에서 제9 렌즈(119)의 센서측 면까지의 광축 거리는 TD의 65% 이상 예컨대, 65% 내지 75% 범위일 수 있다. 상기 렌즈들(100A) 중에서 인접한 두 렌즈들 간의 최소 광축 간격은 0.1 mm 미만이며, 최대 광축 간격은 최소 광축 간격의 20배 이상일 수 있으며, 예컨대 1.5 mm 이상일 수 있다. 여기서, 최소 광축 간격은 상기 제2,3렌즈(112,113) 사이의 광축 거리이며, 최대 광축 간격은 상기 제8,9렌즈(118,119) 사이의 광축 거리이다.

상기 렌즈들(100A) 중에서 각 렌즈에서 최소 중심 두께, 상기 렌즈(100A)들의 에지 두께, 상기 렌즈(100A)들 사이의 중심 간격, 인접한 렌즈들 사이의 에지 간격은 제1실시 예의 설명을 적용할 수 있다. 또한 상기 렌즈들(100A) 중에서 유효반경, 아베수, 굴절률, 초점 거리, 및 곡률 반경은 제1실시 예의 내용을 적용할 수 있다. 도 14와 같이, 상기 제4 렌즈(114) 내지 제9 렌즈(119)의 물체측 면 및 센서측 면의 유효 영역 끝단을 연결한 가상의 직선은 y=0.327x -0.3707의 수식을 만족하며, 상기 직선에 대한 상관계수(R²)는 0.90 이상일 수 있다. 상기 상관 계수가 1에 인접할수록 상기 영역의 끝단을 연결한 직선과 일치할 수 있다. 여기서, 상기 직선은 광축(OA)와의 각도가 40도 내지 50도 범위일 수 있다. 또한 상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈들의 유효 반경들을 연결한 2차 함수의 피팅(Fitting) 계수는 0.12±0.05 범위일 수 있다.

상기 복수의 렌즈(100A)들의 임계점에 있어서, 상기 제1 내지 제4 렌즈(111-114)의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제4 렌즈(111-114) 중 적어도 하나의 물체측 면 또는/및 센서측 면이 임계점을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(115)의 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 26% 내지 36% 범위에 배치될 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)의 물체측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 55% 이하 예컨대, 47% 내지 55% 범위에 배치될 수 있다. 상기 제7 렌즈(117)의 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 광축(OA)을 기준으로 유효 반경의 67% 이상 예컨대, 67% 내지 77% 범위에 배치될 수 있다.

상기 제8 렌즈(118)은 제15,16 면(S15,S16) 중 적어도 하나 또는 모두가 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제15,16 면(S15,S16)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제15 면(S15)의 유효 반경의 54% 이상의 거리 예컨대, 54% 내지 64%의 범위 또는 57% 내지 61%의 범위에 위치할 수 있다. 상기 제16 면(S16)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제16 면(S16)의 유효 반경(r8)의 33% 이상의 거리 예컨대, 33% 내지 43%의 범위 또는 35% 내지 45% 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제15,16 면(S15,S16)은 상기 제7 렌즈(117)을 통해 입사된 광들을 확산시켜 줄 수 있다. 상기 제15,16(S15,S16)의 임계점 위치는 상기 제7 렌즈(117)의 임계점들보다 광축(OA)을 기준으로 더 외측에 배치될 수 있다.

상기 제9 렌즈(119)은 제17,18 면(S17,S18) 중 센서측 제18면(S18)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제17면(S17)은 임계점 없이 제공될 수 있으며, 상기 제18 면(S18)의 임계점은 광축(OA)에서 상기 제18 면(S18)의 유효 반경(r9)의 40% 이하의 거리 예컨대, 25% 내지 40%의 범위에 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제17,18 면(S17,S18)은 상기 제8 렌즈(118)을 통해 굴절된 광들을 이미지 센서(300)의 주변부까지 확산시켜 줄 수 있다.

도 13는 제8 렌즈(118)에서 물체측 제15 면(S15)과 센서 측 제16 면(S16)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향의 높이와, 제9 렌즈(119)에서 물체측 제17 면(S17)과 센서 측 제18면(S18)에 대해 광축(OA)에서 제1 방향(Y)의 거리에 따른 광축 방향 높이를 나타낸 그래프이다. 도 13에서 L8은 제8 렌즈이며, L8S1은 제15 면이며, L8S2는 제16 면이며, L9는 제9 렌즈이며, L9S1은 제17 면이며, L9S2는 제18 면을 나타낸다. 상기 제8 렌즈(118)의 제15 면인 L8S1과 제16 면인 L8S2는 각 렌즈 면의 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 센서 측(+)과 물체측(-)에 위치하므로, 0.5mm 내지 3mm 사이에서 임계점을 가짐을 알 수 있으며, L8S1의 임계점 위치가 광축(OA)을 직교하는 지점을 지나는 직선들로부터 더 양(+)의 방향으로 돌출됨을 알 수 있다. 상기 제9 렌즈(109)의 제18 면인 L9S2은 중심(0)과 직교하는 직선을 기준으로 볼 때, 중심(0)에 인접한 영역에서 임계점 즉, 2.5mm 이하에 위치됨을 알 수 있다.

상기 제8,9렌즈(118,119)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 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.

도 8 및 도 9는 인접한 두 렌즈 사이의 간격을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 제1 방향(Y)을 따라 소정 거리(예: 0.1 mm)마다 이격된 영역으로 나타낼 수 있으며, 즉, 제1 간격(D12)에서 제8 간격(D89)으로 나타낼 수 있으며, 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.

상기 각 렌즈(111-119) 중에서 최대 중심 두께는 최소 중심 두께의 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다. 최대 중심 두께를 갖는 제8 렌즈(118)는 제5 렌즈(115)보다 2배 이상 예컨대, 2배 내지 4배의 범위일 수 있다.

상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 중심 두께가 0.5 mm 미만인 렌즈 매수는 0.5 mm 이상의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 0.5 mm 미만의 렌즈 매수는 5매 이하이며, 0.5 mm 초과의 렌즈 매수는 4매 이상일 수 있다. 이에 따라 광학계(1000)를 슬림한 두께를 갖는 구조로 제공할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 면(S1-S18) 중에서 유효 반경이 1.50 mm 미만의 면수는 1.50 mm 이상의 면수에 비해 작을 수 있으며, 예컨대 2매 이하일 수 있다.

곡률 반경을 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제3 렌즈(113)의 제5 면(S5)의 곡률 반경은 렌즈 면들 중에서 가장 클 수 있고, 최소 곡률 반경을 갖는 제17 면(S17)의 곡률 반경의 50 배 이상일 수 있다.

초점 거리를 절대 값으로 설명하면, 상기 복수의 렌즈(100A) 중에서 제7 렌즈(117)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있고, 최소 초점 거리를 갖는 제9 렌즈(119)의 초점 거리의 30 배 이상일 수 있다.

표 2은 도 8의 광학계의 렌즈 데이터의 예이다.

렌즈	면	곡률 반경(mm)	두께(mm)/ 간격(mm)	굴절률	아베수	유효경의 크기(mm)
제1 렌즈	제1 면	3.341	0.661	1.544	46.080	3.410
제1 렌즈	제2 면	8.379	0.186	1.544	46.080	3.192
제2 렌즈	제3 면 (Stop)	4725.733	0.281	1.688	17.100	3.097
제2 렌즈	제4 면	14.154	0.100	1.688	17.100	2.946
제3 렌즈	제5 면	11.478	0.339	1.534	55.700	2.927
제3 렌즈	제6 면	66.709	0.111	1.534	55.700	3.072
제4 렌즈	제7 면	48.452	0.409	1.551	41.650	3.172
제4 렌즈	제8 면	-33.744	0.552	1.551	41.650	3.310
제5 렌즈	제9 면	-113.158	0.281	1.690	17.000	3.453
제5 렌즈	제10 면	20.031	0.173	1.690	17.000	3.779
제6 렌즈	제11 면	-65.910	0.698	1.553	40.970	3.881
제6 렌즈	제12 면	-8.692	0.103	1.553	40.970	4.339
제7 렌즈	제13 면	23.338	0.317	1.601	27.240	5.197
제7 렌즈	제14 면	24.782	0.990	1.601	27.240	5.865
제8 렌즈	제15 면	5.852	0.790	1.534	55.700	6.825
제8 렌즈	제16 면	20.938	1.856	1.534	55.700	7.828
제9 렌즈	제17 면	-2.808	0.689	1.535	54.250	8.441
제9 렌즈	제18 면	92.369	0.186	1.535	54.250	11.772
필터		Infinity	0.11			14.823
필터		Infinity	0.63			14.927
이미지 센서		Infinity	0.000			16.031

표 2은 도 8의 제1 내지 제9 렌즈들(111-119)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 9와 같이, 제2 실시예에 복수의 렌즈들(100A) 중 적어도 하나의 렌즈면은 30차 비구면 계수를 가진 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제10 렌즈(111-119)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 11은 제2 실시예에 따른 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 도 12은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 12의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 12에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 약 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.

도 12의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 12를 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 및 제2 실시 예에 따른 광학계(1000)의 렌즈(100,100A)들 중에서 아베수가 45 이상 예컨대, 45 내지 70 범위의 렌즈 매수는 4매일 수 있으며, 굴절률이 1.6 이상 예컨대, 1.6 내지 1.7 범위의 렌즈 매수는 3매일 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 및 제2 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 3 및 도 9를 참조할 수 있다.

[수학식 1]

0.2< L1_CT / (L2_CT+L3_CT) < 2

수학식 1에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L2_CT는 상기 제2 렌즈(102,112)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_CT는 상기 제3 렌즈(103,113)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]

1 < L3_CT / L3_ET < 3

수학식 2에서 L3_CT는 상기 제3 렌즈(103,113)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L3_ET는 상기 제3 렌즈(103,113)의 제5 면(S5)의 유효 영역 끝단과 상기 제3 렌즈(103,113)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)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 2-2]

0.5 < SD / TD < 1

상기 SD는 조리개에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)까지의 광축 거리(mm)이며, 상기 TD는 제1 렌즈(101,111)의 물체 측 제1 면(S1)에서 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)까지의 광축 거리(mm)이다. 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(103,113)의 물체측 면의 둘레 상에 배치될 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-2를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차가 개선될 수 있다.

[수학식 2-3]

1 < |f_G2 /f_G1| < 10

상기 f_G1은 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리이며, 상기 f_G2는 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 2-3를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차가 개선될 수 있다. 즉, 수학식 2-3의 값이 1에 가까워질수록 왜곡 수차가 감소될 수 있다.

[수학식 3]

1 < L9_ET / L9_CT < 5

수학식 3에서 L9_CT는 상기 제9 렌즈(109,119)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L9_ET는 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체 측 제17 면(S17)의 유효 영역 끝단과 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 3을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 수차 감소에 영향을 줄 수 있고 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 4]

1.6 < n2

수학식 4에서 n2는 상기 제2 렌즈(102,112)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]

1.50 < n1 <1.6

1.50 < n9 <1.6

수학식 4-1에서 n1은 제1 렌즈(101,111)의 d-line에서의 굴절률이며, n9은 제9 렌즈(109,119)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 < L9S2_max_sag to Sensor < 2

수학식 5에서 L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제14면(S14)의 최대 Sag값에서 이미지 센서(300)까지의 광축(OA) 방향 거리(mm)를 의미한다. 예를 들어, L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)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)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 및 제2 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 L9S2_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, 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)은 임계점(P1)과 이미지 센서(300) 사이의 거리가 최소이고, 유효 영역의 끝단을 향해 점차 커질 수 있다.

[수학식 6]

1 < BFL / L9S2_max_sag to Sensor < 2

수학식 6에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에 가장 인접한 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 중심으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다.

상기 L9S2_max_sag to Sensor은 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)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 임계점 위치일 수 있다.

[수학식 7]

30 < |L9S1_max slope| < 60

수학식 7에서 L9S1_max slope는 상기 제9 렌즈(109,119)의 물체 측 제17 면(S17) 상에서 측정한 접선 각도의 최대값(Degree)을 의미한다. 자세하게, 상기 제17 면(S17)에서 L7S1_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]

0.2 < L8S2 Inflection Point < 0.6

수학식 8에서 L8S2 Inflection Point는 상기 제8 렌즈(108,118)의 센서 측 제16 면(S16) 상에 위치하는 임계점의 위치를 의미할 수 있다. 자세하게, L8S2 Inflection Point는 광축(OA)을 시작점으로, 상기 제8 렌즈(108,118)의 제16 면(S16)의 유효 영역 끝단을 끝점으로 하고, 광축(OA)에서 상기 제16 면(S18)의 유효 영역 끝단까지의 거리를 1로 할 때, 임계점까지의 거리일 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)의 슬림 레이트에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.

[수학식 9]

1 < D89_CT / D89_min < 40

수학식 9에서 D89_CT는 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(108,118)와 제9 렌즈(109,119) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 자세하게, 상기 D89_CT는 상기 제8 렌즈(108,118)의 제16 면(S16)과 상기 제9 렌즈(109,119)의 제17 면(S17) 사이의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 상기 D89_min은 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119) 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]

0 < D67_CT / D67_ET < 0.5

수학식 10에서 D67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106,116)와 제7 렌즈(107,117) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 상기 D67_ET는 상기 제6 렌즈(106,116)와 상기 제7 렌즈(107,117) 사이의 유효 영역 끝단에서의 광축 간격이다. 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 / D45_CT < 1

수학식 11에서 D12_CT는 상기 제1 렌즈(101,111)와 상기 제2 렌즈(102,112) 사이의 광축 간격(mm)을 의미하며, 상기 D45_CT는 상기 제4 렌즈(104,114)과 제5 렌즈(105,115) 사이의 광축에서의 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]

3 < CA_L9S2 / D89_CT < 20

수학식 11-4에서 CA_L9S2는 가장 큰 렌즈 면의 유효경으로서, 제9 렌즈(109,119)의 센서 측 제18 면(S18)의 유효경 크기이다. D89_CT는 제8 렌즈(108,118)과 제9 렌즈(109,119) 사이의 광축 간격이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 11-1를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, TTL(total track length) 축소를 제어할 수 있다.

[수학식 12]

1 < L1_CT / L2_CT < 5

수학식 12에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(101,111)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L2_CT는 상기 제2 렌즈(102,112)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 < L6_CT / L7_CT < 5

수학식 13에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106,116)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L7_CT는 상기 제7 렌즈(107,117)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제8 렌즈(108,118) 및 제9 렌즈(109,119)의 제조 정밀도를 완화할 수 있으며, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 14]

2 < |L7R2 / L8R1| < 10

수학식 14에서 L7R2은 상기 제7 렌즈(107,117)의 제14 면(S14)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L8R1는 상기 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15)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 < (D67_CT - D67_ET) / (D67_CT) < 2

수학식 15에서 D67_CT는 상기 제6 렌즈(106,116) 및 제7 렌즈(107,117) 사이의 광축 간격(mm)을 의미하고, 상기 D67_ET는 상기 제6 렌즈(106,116) 및 제7 렌즈(107,117) 사이의 에지측 간격(mm)을 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 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈들의 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)의 제1 면(S1)의 유효경(Clear aperture, CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L3S1은 상기 제3 렌즈(103,113)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_L7S2 / CA_L4S2 < 5

수학식 17에서 CA_L4S2는 상기 제4 렌즈(104,114)의 제8 면(S8)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107,117)의 제14 면(S14)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]

0.5 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1.5

수학식 18에서 CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(103,113)의 제6 면(S6)의 유효경(CA) 크기(mm)를 의미하고, CA_L4S1는 상기 제4 렌즈(104,114)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]

0.5 < CA_L5S2 / CA_L7S2 < 1

수학식 19에서 CA_L5S2는 상기 제5 렌즈(105,115)의 제10 면(S10)의 유효경 크기(mm)를 의미하고, CA_L7S2는 상기 제7 렌즈(107,117)의 제14 면(S14)의 유효경 크기(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색 수차를 개선할 수 있다.

[수학식 20]

1 < D45_CT / D45_ET < 5

수학식 8에서 상기 D45_CT는 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(104,114)와 상기 제5 렌즈(105,115) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 상기 D45_ET는 상기 제4 렌즈(104,114)와 상기 제5 렌즈(105,115)의 유효 영역 끝단에서의 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 < D78_CT / D78_ET < 3

수학식 21에서 D78_CT는 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(107,117)과 제8 렌즈(108,118) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 상기 D78_ET는 상기 제7 렌즈(107,117)의 제14 면(S14)의 유효영역 끝단과 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15)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 / D89_CT < 2

수학식 22에서 D78_Max는 상기 제7 렌즈(107,117) 및 제8 렌즈(108,118) 사이의 간격(mm) 중 최대 간격을 의미한다. 자세하게, D78_Max는 상기 제7 렌즈(107,118)의 제14 면(S14) 및 상기 제8 렌즈(108,118)의 제15 면(S15) 사이의 최대 간격을 의미한다. D89_CT는 제8 렌즈(108,118)과 제9 렌즈(109,119) 사이의 광축 간격이다. 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 < L5_CT / D56_CT < 5

수학식 23에서 L5_CT는 상기 제5 렌즈(105,115)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, D56_CT는 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(105,115)와 제6 렌즈(106,116) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제5 렌즈의 유효경 크기 및 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 24]

5 < L6_CT / D67_CT < 20

수학식 24에서 L6_CT는 상기 제6 렌즈(106,116)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, D67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106,116) 및 제7 렌즈(107,117) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제6,7,8 렌즈들의 유효경 크기 및 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 25]

1 < L7_CT / D67_CT < 10

수학식 25에서 L7_CT는 상기 제7 렌즈(107,117)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, D67_CT는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106,116) 및 제7 렌즈(107,117) 사이의 간격(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24 또는/및 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제6,7 렌즈의 유효경 크기 및 상기 제8,9 렌즈 사이의 중심 간격을 축소할 수 있으며, 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 26]

50 < |L5R2 / L5_CT| < 400

수학식 26에서 L5R2은 상기 제5 렌즈(105,115)의 제10 면(S10)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L5_CT는 상기 제5 렌즈(105,115)의 광축에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제5 렌즈(105,115)의 굴절력을 제어하며, 제2 렌즈 군(G2)으로 입사되는 광의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 27]

1 < L5R1 / L7R1 < 10

수학식 27에서 L5R1은 상기 제5 렌즈(105,115)의 제9 면(S9)의 곡률 반경(mm)을 의미하고, L7R1은 상기 제7 렌즈(107,117)의 제13 면(S13)의 곡률 반경(mm)을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족할 경우, 제5,7 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_CT_Max < 2

수학식 28에서 L_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께가 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하고, Air_CT_max는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 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 < ΣL_CT / ΣAir_CT < 2

수학식 29에서 ΣL_CT는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께(mm)들의 합을 의미하고, ΣAir_CT는 상기 복수의 렌즈(100,100A)들에서 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 < ΣIndex <30

수학식 30에서 ΣIndex는 상기 복수의 렌즈(100,100A) 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 < ΣAbb / ΣIndex <50

수학식 31에서 ΣAbbe는 상기 복수의 렌즈(100,100A) 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_distortion은 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 렌즈(100,100A)들 각각의 광축(OA)에서의 두께 중 가장 두꺼운 두께(mm)를 의미하며, Air_ET_Max는 인접한 두 렌즈 사이의 에지측 최대 간격이다. 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)의 제1 면(S1)의 유효경(mm)을 의미하며, CA_Min은 제1 내지 제18 면(S1-S18)의 유효경(mm) 중에서 가장 작은 유효 경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34을 만족할 경우, 제1 렌즈(101,111)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 렌즈(100,100A)들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하는 것으로, 제1 내지 제18 면(S1-S18)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 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 렌즈(100,100A)들의 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. 여기서, 상기 ImgH는 4mm 내지 10mm 범위일 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 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)까지의 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 슬림하고 컴팩트한 광학계를 제공할 수 있다.

[수학식 40]

0 < F / L7R2 < 1

수학식 40에서 F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(107,117)의 제 14면(S14)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)의 제1 면(S1))의 곡률 반경(mm)을 의미하며, F는 전체 초점 거리(mm)를 나타낸다. 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 / L9R2 < 10

수학식 42에서 EPD는 상기 광학계(1000)의 입사동(Entrance Pupil)의 크기(mm)를 의미하고, L9R2는 상기 제9 렌즈(109,119)의 제18 면(S18)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)의 제1 면(S1)의 곡률 반경의 관계를 나타낸 것으로, 입사 광을 제어할 수 있다.

[수학식 44]

0 < f13 / f3 < 3

수학식 44에서 f13은 상기 제1-3 렌즈의 복합 초점 거리 즉, 제1렌즈 군의 초점 거리(mm)를 의미하고, f3은 상기 제3 렌즈(103,113)의 초점 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44를 만족할 경우, 상기 제1 렌즈 군으로 입사하는 광 경로 제어를 위한 적절한 굴절력을 가질 수 있고, 해상력을 개선할 수 있다.

[수학식 45]

0.1 < f13 / F < 3

수학식 45에서 F는 상기 광학계(1000)의 전체 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리(f13)와 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 45-1]

f2 < 0

수학식 45-1에서 f2은 제2 렌즈의 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45-1이 상기 범위를 만족할 경우, 제2 렌즈의 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 상기 수학식 45-1은 예컨대, f2는 -10 mm 이상 내지 -50 mm 범위일 수 있다.

[수학식 45-2]

f23 < 0

수학식 45-2에서 f23은 제2,3렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45-1이 상기 범위를 만족할 경우, 제2,3렌즈의 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 상기 수학식 45-2는 예컨대, f23은 -50 mm 이상 내지 -100 mm 범위일 수 있다.

[수학식 45-3]

0 < f13 < 20

수학식 45-1에서 f13은 제1,2,3렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 45-3이 상기 범위를 만족할 경우, 제1,2,3렌즈의 굴절력을 제어하여 왜곡 수차 감소에 영향을 주는 요소를 제어할 수 있다. 상기 수학식 45-3은 예컨대, f13은 5 mm 이상 내지 15 mm 범위일 수 있다.

[수학식 45-4]

-5 < f13/f2 < 0

수학식 45-4가 상기 범위를 만족할 경우, 제1,2,3렌즈의 굴절력을 제어하여 해상력을 개선시켜 줄 수 있으며, 광학계를 슬림하고 컴팩트한 크기로 제공할 수 있다. 상기 수학식 45-1은 예컨대, f13/f2는 -0.001 mm 내지 -0.49 mm 범위일 수 있다.

[수학식 46]

-10 < f13 / f49 < 0

수학식 46에서 f13은 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미하고, f49은 상기 제4 내지 제9 렌즈의 복합 초점 거리(mm)를 의미한다. 수학식 46는 제1 렌즈 군(G1)의 초점 거리(f_G1)와 제2 렌즈 군(G2)의 초점 거리(f_G2) 사이의 관계를 설정하고 있다. 실시예에서 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리는 양(+)의 값을 가질 수 있고, 상기 제4 내지 제9 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)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 크기(2*ImgH)를 8mm 초과되도록 하여, 높은 해상력을 갖는 광학계를 제공할 수 있다. 명세서 내에서 *은 곱셈을 나타낸다.

[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 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 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 70도 이상 예컨대, 70도 내지 115도 범위일 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)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]

0.5 < 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 54-1]

2 < Imgh / BFL < 10

수학식 54 및 54-1은 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 54 또는 54-1을 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]

7 < TTL / BFL < 13

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. 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. 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]

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.

또한 발명의 실시 예에 의해 다음의 관계를 설정할 수 있다.

각 렌즈(L1-L9)에서의 초점 거리, 중심 두께, 아베수, 굴절률의 관계는 다음의 표 3과 같이 설정될 수 있다. 표 3에서 F는 전체 초점 거리이며, f#는 각 렌즈의 초점 거리(#는 1~9)이며, Lfa는 f#/F에 의해 구해지는 하한 값이며, Lfb는 f#/F에 의해 구해지는 상한 값이며, CT#는 각 렌즈의 중심 두께이며, ΣL_CT는 각 렌즈의 중심 두께의 합이며, LTa는 CT#/ΣL_CT에 의해 구해지는 하한 값이며, LTb는 CT#/ΣL_CT에 의해 구해지는 상한 값이며, vd#는 각 렌즈의 아베수이며, ΣAbb는 각 렌즈의 아베수의 합이며, vda는 vd#/ΣAbb에 의해 구해지는 하한 값이며, vdb는 vd#/ΣAbb에 의해 구해지는 상한 값이며, n#는 각 렌즈의 굴절률이며, ΣIndex는 각 렌즈의 굴절률의 합이며, Lna는 n#/ΣIndex에 의해 구해지는 하한 값이며, Lnb는 n#/ΣIndex에 의해 구해지는 상한 값이다.

	f#/F		CT#/ΣL_CT		vd#/ΣAbb		n#/ΣIndex
	Lfa	Lfb	LTa	LTb	vda	vdb	Lna	Lna
L1	1.090	1.634	0.121	0.181	0.110	0.165	0.087	0.130
L2	-2.309	-3.464	0.046	0.070	0.040	0.060	0.095	0.142
L3	3.023	4.534	0.059	0.088	0.112	0.168	0.087	0.130
L4	3.769	5.653	0.070	0.105	0.095	0.142	0.087	0.131
L5	-2.824	-4.236	0.052	0.078	0.039	0.059	0.095	0.142
L6	2.035	3.052	0.122	0.183	0.088	0.132	0.088	0.131
L7	57.327	85.991	0.060	0.090	0.059	0.088	0.090	0.135
L8	1.664	2.496	0.145	0.217	0.128	0.193	0.086	0.129
L9	-0.572	-0.857	0.126	0.189	0.128	0.193	0.086	0.129

각 렌즈(L1-L9)에서의 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격(D12~D89)과, 최대 중심 간격(D89)과 다른 중심 간격들 사이의 관계는 다음의 표 4와 같이 설정될 수 있다.

표 4에서 D12_CT는 제1,2렌즈의 광축 간격이며, D23_CT는 제2,3렌즈의 광축 간격이며, D34_CT는 제3,4렌즈의 광축 간격이며, D45_CT는 제4,5렌즈의 광축 간격이며, D56_CT는 제5,6렌즈의 광축 간격이며, D67_CT는 제6,7렌즈의 광축 간격이며, D78_CT는 제7,8렌즈의 광축 간격이며, D89_CT는 제8,9렌즈의 광축 간격이며, ΣD는 D12_CT에서 D89_CT의 합이며, Da는 수식에 의해 구해지는 하한 값이며, Db는 수식에 의해 구해지는 하한 값이다.

수식	Da	Db	수식	Da	Db
D12_CT/ΣD	0.037	0.056	D12_CT/D89_CT	0.081	0.122
D23_CT/ΣD	0.018	0.027	D23_CT/D89_CT	0.039	0.058
D34_CT/ΣD	0.023	0.034	D34_CT/ D89_CT	0.050	0.074
D45_CT/ΣD	0.110	0.164	D45_CT/ D89_CT	0.239	0.358
D56_CT/ΣD	0.036	0.054	D56_CT/ D89_CT	0.079	0.118
D67_CT/ΣD	0.014	0.021	D67_CT/ D89_CT	0.030	0.045
D78_CT/ΣD	0.196	0.293	D78_CT/ D89_CT	0.427	0.640
D89_CT/ΣD	0.367	0.551

각 렌즈(L1-L9)에서의 물체측 면과 센서측 면의 유효경은 최대 유효경과의 관계는 다음의 표 5와 같이 설정될 수 있다.

표 5에서 제1 렌즈의 물체측 면에서 제9 렌즈의 물체측 면까지의 유효 반경은 CA_L1S1에서 CA_L9S1으로 나타내며, 최대 유효경은 CA_L9S2로 나타낼 수 있으며, CAa는 하기 수식에 의해 구해지는 하한 값이며, Cab는 하기 수식에 의해 구해지는 상한 값이다.

수식	CAa	CAb
CA_L1S1/CA_L9S2	0.231	0.347
CA_L1S2/CA_L9S2	0.210	0.315
CA_L2S1/CA_L9S2	0.203	0.305
CA_L2S2/CA_L9S2	0.194	0.291
CA_L3S1/CA_L9S2	0.193	0.289
CA_L3S2/CA_L9S2	0.202	0.304
CA_L4S1/CA_L9S2	0.210	0.315
CA_L4S2/CA_L9S2	0.219	0.329
CA_L5S1/CA_L9S2	0.231	0.347
CA_L5S2/CA_L9S2	0.253	0.380
CA_L6S1/CA_L9S2	0.261	0.392
CA_L6S2/CA_L9S2	0.294	0.441
CA_L7S1/CA_L9S2	0.350	0.526
CA_L7S2/CA_L9S2	0.397	0.595
CA_L8S1/CA_L9S2	0.463	0.695
CA_L8S2/CA_L9S2	0.531	0.797
CA_L9S1/CA_L9S2	0.574	0.862

표 6는 제1 및 제2 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 제9 렌즈들 각각의 초점 거리(f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7,f8,f9), 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
F	7.099	8.448
f1	9.668	15.332
f2	-20.493	27.425
f3	26.822	14.949
f4	33.445	-13.406
f5	-25.058	89.423
f6	18.055	205.223
f7	508.717	-20.983
f8	14.766	11.338
f9	-5.072	-6.358
f_G1	10.746	10.684
f_G2	-59.657	-42.801
L1_ET	0.32571	0.315
L2_ET	0.34184	0.373
L3_ET	0.26860	0.280
L4_ET	0.26176	0.281
L5_ET	0.31848	0.319
L6_ET	0.30371	0.325
L7_ET	0.46851	0.466
L8_ET	0.45776	0.462
L9_ET	1.55162	1.572
D12_ET	0.117	0.114
D23_ET	0.044	0.048
D34_ET	0.131	0.128
D45_ET	0.339	0.327
D56_ET	0.125	0.118
D67_ET	0.582	0.625
D78_ET	0.502	0.504
D89_ET	0.252	0.247
EPD	3.100	4.380
BFL	0.849	3.200
TD	8.441	0.923
Imgh	8.004	8.535
TTL	9.289	9.458
F-number	2.20	2.2
FOV	93.6도	92.5도

표 7은 도 1의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 59에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 4를 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
1	0.2< L1_CT / (L2_CT+L3_CT) < 2	1.151	1.066
2	1< L3_CT / L3_ET < 3	1.193	1.211
3	1 < L9_ET / L9_CT < 5	2.244	2.281
4	n2 > 1.6	1.684	1.688
5	0.5 < L9S2_max_sag to Sensor < 2	0.817	0.893
6	1 < BFL / L9S2_max_sag to Sensor < 2	1.039	1.033
7	30 < \|L9S1_max slope\| < 60	42.753	42.769
8	0.2 < L8S2 Inflection Point < 0.6	0.383	0.383
9	1 < D89_CT / D89_min < 40	4.140	4.209
10	0 < D67_CT / D67_ET < 0.5	0.121	0.165
11	0.01 <D12_CT / D45_CT < 1	0.340	0.337
12	1 < L1_CT / L2_CT < 5	2.601	2.353
13	1 < L6_CT / L7_CT < 5	2.041	2.205
14	2 < \| L7R2 / L8R1 \| < 10	4.299	4.235
15	0 < (D67_CT - D67_ET) / (D67_CT) < 2	0.414	0.369
16	1 < CA_L1S1 / CA_L3S1 < 1.5	1.198	1.165
17	1 < CA_L7S2 / CA_L4S2 < 5	1.808	1.772
18	0.5 < CA_L3S2 / CA_L4S1 < 1.5	0.963	0.968
19	0.5 < CA_L5S2 / CA_L7S2 < 1	0.638	0.644
20	1 < D45_CT / D45_ET < 5	1.640	1.688
21	0 < D78_CT / D89_ET < 3	1.978	1.963
22	0 < D78_max / D89_CT < 2	0.584	0.584
23	1 < L5_CT / D56_CT < 5	1.548	1.620
24	5 < L6_CT / D67_CT < 20	9.455	6.770
25	1 < L7_CT / D67_CT < 10	4.633	3.071
26	50 < \|L5R2 / L5_CT\| < 400	72.939	71.319
27	1 < L5R1 / L7R1 < 10	-4.867	-4.849
28	0 < L_CT_Max / Air_Max < 2	0.425	0.426
29	0.5 < ΣL_CT / ΣAir_CT < 2	1.079	1.096
30	10 < ΣIndex <30	14.241	14.230
31	10 < ΣAbb / ΣIndex <50	24.363	24.996
32	0 < \|Max_distoriton\| < 5	2.203	2.000
33	0 < Air_ET_Max / L_CT_Max < 2	0.735	0.791
34	0.5 < CA_L1S1 / CA_min <2	1.198	1.165
35	1 < CA_max / CA_min < 5	4.147	4.021
36	1 < CA_max / CA_Aver < 3	2.475	2.449
37	0.1 < CA_min / CA_Aver < 1	0.597	0.609
38	0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1	0.737	0.734
39	0.5 < TD / CA_max < 1.5	0.715	0.725
40	0 < F / L7R2 < 1	0.283	0.295
41	1 < F / L1R1 < 10	2.125	2.185
42	0 < EPD / L7R2 < 1	0.124	0.129
43	0.5 < EPD / L1R1 < 8	0.928	0.958
44	0 < f13 / f3 < 3	0.401	0.297
45	0.1 < f13 / F < 3	1.514	1.464
46	-10 < f13 / f49 < 0	-5.551	-4.006
47	2 < TTL < 20	9.289	9.458
48	2 < ImgH	8.004	8.016
49	BFL < 2.5	0.849	0.923
50	2 < F < 20	7.099	7.300
51	FOV < 120	93.600	92.500
52	0.5 < TTL / CA_max < 2	0.787	0.803
53	0.5 < TTL / (ImgH) < 3	1.161	1.180
54	0.01 < BFL / ImgH < 0.5	0.106	0.115
55	7 < TTL / BFL < 13	10.945	10.250
56	0.5 < F / TTL < 1.5	0.764	0.772
57	3 < F / BFL < 10	8.364	7.911
58	1 < F / ImgH < 3	0.887	0.911
59	1 < F / EPD < 5	2.290	2.281

도 15는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.

도 15를 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
제2 렌즈: 102, 112
제3 렌즈: 103,113
제4 렌즈: 104,114
제5 렌즈: 105,115
제6 렌즈: 106,116
제7 렌즈: 107,117
제8 렌즈: 108,118
제9 렌즈: 109,119
이미지 센서: 300
필터: 500
광학계: 1000

Claims

물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제9 렌즈를 포함하고,
상기 제1 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
상기 제2 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
상기 제3 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
상기 제4 렌즈는 상기 광축에서 양(+)의 굴절력을 가지고,
상기 제9 렌즈는 상기 광축에서 음(-)의 굴절력을 가지고,
상기 제1 렌즈는 광축에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지며,
상기 제9 렌즈는 광축에서 물체측 면이 오목한 형상이고 센서측 면이 오목한 형상을 가지며,
하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0.2< L1_CT / (L2_CT + L3_CT) < 2
(L1_CT는 상기 제1 렌즈의 광축에서의 두께이고, L2_CT는 상기 제2 렌즈의 광축에서의 두께이고, L3_CT는 상기 제3 렌즈의 광축에서의 두께이다)
제1 항에 있어서,
상기 제3 렌즈는 광축에서 물체 측 면이 볼록한 형상을 가지며,
상기 제4 렌즈는 광축에서 센서측 면이 볼록한 형상을 가지며,
상기 제6 렌즈는 광축에서 센서측 면 볼록한 형상을 가지는 광학계.
제2 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 내지 제4 렌즈의 물체측 면 및 센서측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며,
상기 제8 렌즈의 물체측 면과 센서측 면은 적어도 하나의 임계점을 가지는 광학계.
제3 항에 있어서,
상기 제9 렌즈의 물체측 면은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공되며,
상기 제9 렌즈의 센서측 면은 광축을 기준으로 상기 제8 렌즈의 센서측 임계점보다 더 외측에 배치되는 임계점을 갖는 광학계.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 센서의 상면에서 마지막 렌즈의 센서 측면까지의 광축 간격(BFL)와 상기 Imgh 사이의 관계는
수학식: 0.01< BFL / ImgH < 0.5
을 만족하는 광학계.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
f2 < 0
f23 < 0
(f2는 제2 렌즈의 초점 거리이며, f23은 제2,3렌즈의 복합 초점 거리이다)
제6항에 있어서,
상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0 < f13 < 20
수학식: -5 < f13/f2 < 0
(f13는 제1-3 렌즈의 복합 초점 거리이며, f2은 제2렌즈의 초점 거리이다)
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
전체 초점 거리(F)와 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(f13)의 관계는
수학식: 0.1 < f13 / F < 3
을 만족하는 광학계.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 렌즈들 사이의 간격과, 각 렌즈의 중심 두께는 하기 수학식을 만족하며,
수학식: 0 < Air_ET_Max/L_CT_Max < 2
(상기 Air_ET_Max는 인접한 두 렌즈들 사이의 광축 간격 중 최대 값이며, L_CT_Max은 각 렌즈의 광축에서의 두께 중 최대 값이다)
상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대 유효경과 최소 유효경의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 1 < CA_Max / CA_Min < 5
(CA_Max는 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최대 값이며, CA_Min은 상기 제1 내지 제9 렌즈의 물체측 면과 센서 측 면의 유효 경 중 최소 값이다)
제9 항에 있어서,
상기 제9 렌즈의 물체측 면은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 30 < |L9S1_max slope| < 60
(L9S1는 제9 렌즈의 물체측 면 상에서 측정한 접선 각도의 최대 값을 나타낸다)
물체 측에 복수의 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군; 및
상기 제1 렌즈 군의 센서 측에 복수의 렌즈를 갖는 제2렌즈 군을 포함하고,
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 많으며,
상기 제1 렌즈 군 중에서 상기 제2 렌즈 군에 가장 가까운 렌즈의 물체측 면은 유효경 크기가 최소이며,
상기 제2 렌즈 군의 렌즈 면 중에서 이미지 센서에 가장 가까운 센서측 면은 유효경 크기가 최대이며,
상기 제1,2 렌즈 군 내의 렌즈들 중에서 적어도 4매는 양(+)의 굴절력을 가지며,
하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0.5 < TTL / ImgH < 3
수학식: 0.01 < BFL / ImgH < 0.5
(TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈 군의 물체 측 면의 정점으로부터 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이고, ImgH는 이미지 센서의 최대 대각 방향 길이의 1/2이며, 상기 BFL은 이미지 센서에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 센서측 면까지의 광축 거리이다)
제11 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 렌즈군 각각의 초점 거리는 절대 값으로 나타낼 경우, 상기 제1 렌즈군의 초점 거리가 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리보다 작은 광학계.
제11 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 군은 물체 측에서 센서를 향해 광축에 정렬된 제1 렌즈 내지 제3 렌즈를 포함하며,
상기 제2 렌즈 군은 상기 제1 렌즈 군에서 센서를 향해 제4 렌즈 내지 제9 렌즈를 포함하며,
상기 제3 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최소이며,
상기 제9 렌즈의 평균 유효경 크기는 상기 제1 내지 제9 렌즈 중 최대인 광학계.
제13 항에 있어서,
상기 제8 렌즈의 물체측 면 및 센서 측 면은 모두 임계점을 가지며,
상기 제8 렌즈의 물체측 임계점은 상기 제8 렌즈의 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 54% 내지 64% 범위에 위치하며,
상기 제8 렌즈의 센서측 임계점은 상기 제8 렌즈의 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리의 33% 내지 43% 범위에 위치하는 광학계.
제14 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 군 내의 모든 렌즈 각각의 물체측 면과 센서측 면은 임계점 없이 제공되는 광학계.
제14 항에 있어서,
상기 각 렌즈의 중심 두께와 인접한 렌즈들 사이이의 중심 간격은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0.5 < ΣL_CT / ΣAir_CT < 2
(ΣL_CT는 제1 내지 제9 렌즈의 광축에서의 두께들 합이며, ΣAIR_CT 상기 제1 내지 제9 렌즈 사이의 광축에서의 간격들 합이다)
제11 항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0.1 < CA_max / (2*ImgH) < 1
(CA_max는 상기 제1,2렌즈 군 내에의 렌즈들의 물체 측 면 및 센서 측 면 중 가장 큰 유효경을 의미한다)
제13 항에 있어서,
상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 하기 수학식을 만족하며,
f2 < 0
f23 < 0
(f2는 제2 렌즈의 초점 거리이며, f23은 제2,3렌즈의 복합 초점 거리이다)
상기 제1,2,3 렌즈의 초점 거리는 하기 수학식을 만족하며,
0 < f13 < 20
-5 < f13/f2 < 0
(f13는 제1-3 렌즈의 복합 초점 거리이며, f2은 제2렌즈의 초점 거리이다)
제18 항에 있어서,
제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리(f13)는 제3 렌즈의 초점 거리(f3)와 전체 초점 거리(F)의 관계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
수학식: 0.1 < f13 / F < 3
수학식: 0 < f13 / f3 < 3
이미지 센서; 및
상기 이미지 센서와 광학계의 마지막 렌즈 사이에 필터를 포함하며,
상기 광학계는 제1 항 및 제11 항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
하기 수학식을 만족하는 카메라 모듈.
수학식: 1 ≤ F / EPD < 5
(F는 상기 광학계의 전체 초점 거리이고, EPD는 상기 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)