WO2024054094A1 - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 Download PDF

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WO2024054094A1
WO2024054094A1 PCT/KR2023/013515 KR2023013515W WO2024054094A1 WO 2024054094 A1 WO2024054094 A1 WO 2024054094A1 KR 2023013515 W KR2023013515 W KR 2023013515W WO 2024054094 A1 WO2024054094 A1 WO 2024054094A1
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lens
water side
image side
distance
optical system
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PCT/KR2023/013515
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Inventor
심주용
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an optical system and a camera device including the same.
  • the need for miniaturization of camera devices is growing. As the camera device becomes smaller, the amount of light reaching the image sensor through the optical system may decrease. According to this, the F number that determines the brightness of the image can be increased, and the amount of light reaching the peripheral area of the image sensor can be significantly lower than the amount of light reaching the central area of the image sensor.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to obtain a camera module that can be implemented in a small size, has a small F number, a large angle of view, and a high peripheral light ratio.
  • the optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens arranged sequentially from the object side to the image side; , the first lens has positive refractive power, the second lens has negative refractive power, the third lens has positive refractive power, the fourth lens has negative refractive power, and the fifth lens has The sixth lens has positive refractive power, the sixth lens has negative refractive power, and the diameter of the first lens is 90% to 110% of EPD (Entrance Pupil Diameter).
  • EPD Entrance Pupil Diameter
  • the aperture may be disposed at an edge of the water side of the first lens.
  • the image side of the fifth lens is convex toward the image side
  • the water side of the sixth lens is concave toward the object
  • the distance between the image side of the fifth lens and the water side of the sixth lens reaches a predetermined distance from the optical axis. It may decrease as the distance from the optical axis increases.
  • the image side of the fifth lens is convex toward the image side
  • the water side of the sixth lens is concave toward the object
  • the maximum tilt angle of the water side of the sixth lens up to a predetermined distance from the optical axis is that of the fifth lens. It may be greater than the maximum inclination angle on the upper side of .
  • the ratio of the absolute value of the radius of curvature of the image side of the fifth lens to the absolute value of the radius of curvature of the water side of the sixth lens may be 2 to 3.
  • At least one of the water side of the second lens, the image side of the third lens, the water side of the fourth lens, the image side of the fourth lens, the water side of the fifth lens, and the image side of the sixth lens. may include a critical point.
  • the water side of the fourth lens and the image side of the fourth lens may each include a critical point.
  • the water side of the fifth lens may include a critical point.
  • the vertical distance that the critical point of the water side of the fourth lens has from the optical axis is 0.9 to 1.1 times the vertical distance that the critical point of the image side of the fourth lens has from the optical axis, and the critical point of the water side of the fifth lens is the optical axis. It may be 0.9 to 1.1 times the vertical distance from.
  • the predetermined distance may be a vertical distance between the optical axis and at least one of a critical point on the water side of the fourth lens, a critical point on the image side of the fourth lens, and a critical point on the water side of the fifth lens.
  • the F number may be 2 or less, FOV (Field Of View) may be 84 degrees or more, and RI (Relative Illumination) may be 25% or more.
  • An optical system includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens arranged sequentially from the object side to the image side.
  • the first lens has positive refractive power
  • the second lens has negative refractive power
  • the third lens has positive refractive power
  • the fourth lens has negative refractive power
  • the fifth lens has a negative refractive power.
  • the sixth lens has a negative refractive power
  • the first lens has the smallest diameter among the first to sixth lenses
  • the image side and the water side of the fifth lens each include a critical point
  • the image side of the fifth lens is convex toward the image side
  • the water side of the sixth lens is concave toward the object
  • the image side of the fifth lens is concave toward the object.
  • the absolute value of the radius of curvature is greater than the absolute value of the radius of curvature of the water side of the sixth lens.
  • the vertical distance that the critical point of the water side of the fourth lens has from the optical axis is 0.9 to 1.1 times the vertical distance that the critical point of the image side of the fourth lens has from the optical axis, and the critical point of the water side of the fifth lens is the optical axis. It may be 0.9 to 1.1 times the vertical distance from.
  • the tilt angle may be greater than the maximum tilt angle on the image side of the fifth lens.
  • a camera device includes an image sensor, a filter disposed on the image sensor, and an optical system disposed on the filter, and the optical system sequentially moves from the object side to the image side. It includes a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, and a sixth lens, wherein the first lens has positive refractive power and the second lens has negative refractive power.
  • the third lens has positive refractive power
  • the fourth lens has negative refractive power
  • the fifth lens has positive refractive power
  • the sixth lens has negative refractive power
  • the first lens The diameter is 90% to 110% of EPD (Entrance Pupil Diameter).
  • a camera device that can be implemented in a small size, yet has a small F number, a large field of view (FOV), and a high relative illumination ratio (RI).
  • a camera device that can be implemented in a small size and has an F number of 2 or less, an FOV of 84 degrees or more, and an RI in one field of 25% or more.
  • the present invention it is possible to obtain a camera device that provides bright, high RI images while minimizing the head size exposed to the outside. That is, in order to minimize the head size exposed to the outside, the diameter of the first lens, that is, the lens disposed closest to the object, is designed to be small, and a camera device that provides bright images with high RI around the sensor can be obtained. .
  • Figure 1 shows an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows the relationship between a first lens and an aperture in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 3 and 4 are diagrams for explaining the ambient light amount ratio.
  • Figure 5 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is design data showing sag values of lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is design data showing inclination angles of lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows MTF (Modulation Transfer Function) using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 shows a distortion grid using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a diagram showing a portion of a portable terminal to which a camera device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and as long as it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components may be optionally used between the embodiments. It can be used by combining and replacing.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to that other component, but also is connected to that component. It can also include cases where other components are 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between them.
  • “above” or “below” refers not only to cases where two components are in direct contact with each other, but also to one This also includes cases where another component described above is formed or placed between two components.
  • “top (above) or bottom (bottom)” it may include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • Figure 1 shows an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the optical system 100 includes a first lens 110, a second lens 120, and a third lens sequentially arranged from the object side to the image side. 130, a fourth lens 140, a fifth lens 150, and a sixth lens 160.
  • a right-angled prism may be further disposed at the front end of the first lens 110.
  • At least one of the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 has an effective area and an uneffective area.
  • the effective area may be an area through which light incident on the lens passes, that is, an area where the incident light is refracted to implement optical characteristics.
  • the effective diameter may mean the diameter of the effective area where effective light is incident on each surface of each lens.
  • the value of the effective diameter may have a predetermined error range.
  • the range of ⁇ 0.4 mm can be considered the effective area.
  • the range of ⁇ 0.4mm can be interpreted as the effective diameter.
  • the non-effective area is disposed around the effective area, and may be an area where light is not incident, that is, an area unrelated to optical characteristics.
  • the non-effective area may be an area fixed to a barrel accommodating a lens, etc.
  • the filter 170 and the image sensor 180 may be sequentially disposed behind the sixth lens 160.
  • the filter 170 may be an IR (infrared) filter.
  • the filter 170 may block near-infrared rays, for example, light with a wavelength of 700 nm to 1100 nm, from light incident on the camera module.
  • the filter 170 may be a filter that transmits IR rather than a filter that blocks IR.
  • the image sensor 180 may be connected to a printed circuit board.
  • the optical system 100 includes a first lens 110, a second lens 120, and a third lens sequentially arranged from the object side to the image side. 130, a fourth lens 140, a fifth lens 150, and a sixth lens 160.
  • the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 may be sequentially arranged along the optical axis. there is.
  • the first lens 110, second lens 120, third lens 130, fourth lens 140, fifth lens 150, and sixth lens 160 may be aspherical lenses.
  • the first lens 110, second lens 120, third lens 130, fourth lens 140, fifth lens 150, and sixth lens 160 may each be made of plastic or glass. there is.
  • the first lens 110 has positive refractive power and includes a water side 112 and an image side 114.
  • the water side 112 of the first lens 110 is convex toward the object, and the image side 114 ) may be concave upward.
  • the convex surface of the lens may mean that the lens surface of the area corresponding to the optical axis has a convex shape
  • the concave surface of the lens may mean that the lens surface of the area corresponding to the optical axis has a concave shape. can do.
  • the area corresponding to the optical axis may mean the optical axis or the paraxial region.
  • the fact that the surface of the lens is convex toward the object side means that it is concave toward the image side
  • the fact that the surface of the lens is convex toward the image side can mean that it is concave toward the object side.
  • the second lens 120 has negative refractive power and includes a water side 122 and an image side 124.
  • the water side 122 of the second lens 120 is convex toward the object, and the image side 124 ) may be concave upward.
  • the third lens 130 has positive refractive power and includes a water side 132 and an image side 134.
  • the water side 132 of the third lens 130 is convex toward the object, and the image side 134 ) may be convex upward.
  • the fourth lens 140 has negative refractive power and includes a water side 142 and an image side 144.
  • the water side 142 of the fourth lens 140 is convex toward the object, and the image side 144 ) may be concave upward.
  • the fifth lens 150 has positive refractive power and includes a water side 152 and an image side 154.
  • the water side 152 of the fifth lens 150 is convex toward the object, and the image side 154 ) may be convex upward.
  • the sixth lens 160 has negative refractive power and includes a water side 162 and an image side 164.
  • the water side 162 of the sixth lens 160 is concave toward the object, and the image side 164 ) may be concave upward.
  • the first lens 110 has positive refractive power
  • the second lens 120 has negative refractive power
  • the third lens 130 has positive refractive power
  • the fourth lens If 140 has negative refractive power
  • the fifth lens 150 has positive refractive power
  • the sixth lens 160 has negative refractive power
  • Figure 2 shows the relationship between a first lens and an aperture in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the aperture ST is disposed on the first lens 110.
  • the aperture ST can control the amount of light incident on the optical system 100.
  • the aperture ST may be placed at the edge of the water side 112 of the first lens 110.
  • the aperture ST may be arranged to contact the edge of the water side 112 of the first lens 110.
  • the effective diameter (ED L1S1 ) of the first lens 110 is 90% to 110%, preferably 95% to 110%, more preferably 97% to 97% of the EPD (Entrance Pupil Diameter) of the optical system 100. It may be 110%, more preferably 100% to 110%.
  • the area where the water side 112 of the first lens 110 is exposed to the outside can be minimized, and thus the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • light may also be incident on the edge of the water side 112 of the first lens 110.
  • the entire first lens 110 may be an effective area.
  • the water side 112 or the image side 114 of the first lens 110 has the smallest effective diameter among the first to sixth lenses 110, ..., 160.
  • the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110 may be 1.62 mm to 1.98 mm, preferably 1.7 mm to 1.9 mm.
  • the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 may be smaller than the diagonal length of the image sensor 170.
  • the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is 70% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less, of the diagonal length of the image sensor 170. Preferably it may be 30% or less.
  • the first lens 110 can be manufactured and the head size of the optical system 100 can be reduced.
  • the aperture ST is disposed at the edge of the water side 112 of the first lens 110, so the EPD of the optical system 100 according to an embodiment of the present invention is 1.62 mm to 1.98 mm. , preferably 1.7mm to 1.9mm.
  • the aperture ST is placed at the edge of the water side 112 of the first lens 110, the area exposed to the outside of the optical system 100 is minimized and the amount of light incident on the first lens 110 is maximized. Therefore, the optical system 100 can be implemented in an ultra-small size.
  • a camera device including the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may be implemented so as not to be exposed to the user's naked eye.
  • a camera device including the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may be implemented to be placed on the front of a portable terminal.
  • a camera device including the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may be implemented to be placed below the display.
  • the effective diameter of the first lens 110 becomes smaller, the head size exposed to the outside can be minimized.
  • the amount of light incident on the optical system 100 may not be sufficient. Accordingly, when designing an optical system including the first lens 110, the F number is reduced to brighten the image, and the ratio of the amount of light incident on the periphery of the image sensor to the amount of light incident on the center of the image sensor, that is, the peripheral light amount ratio It is necessary to consider conditions for improving (Relative Illumination, RI).
  • the center of the image sensor refers to an area close to the 0 field of the image sensor
  • the peripheral portion of the image sensor refers to an area close to the 1 field of the image sensor
  • Figures 3 and 4 are diagrams for explaining the ambient light amount ratio.
  • the area reaching the image sensor varies depending on the angle of incidence of light incident from the object side.
  • the image sensor is divided into 0 field, which is the center of the image sensor, and 1 field, which is the furthest position from the center of the image sensor.
  • the larger the angle of incidence of light the closer it reaches the 1 field area (periphery) of the image sensor, and the angle of incidence of light increases. It can be seen that the smaller it is, the closer it gets to the zero field area (center) of the image sensor.
  • the first line A is a ray parallel to the FOV (Field of View) of the optical system 100.
  • the first line A may be incident on the water side 112 of the first lens 110 so as to have an angle of ⁇ with respect to the optical axis OA of the first lens 110.
  • the angle formed between the normal line (c line) and the first line (A) at the point (P) where the first line (A) and the water side 112 of the first lens 110 contact is the incident angle ( ⁇ ). It can be defined as:
  • it is intended to reduce the F number and improve RI by using the design of the lens forming the optical system 100.
  • Tables 1 and 2 below show the optical characteristics of the lenses included in the optical system according to the embodiment of the present invention
  • Tables 3 and 4 show the aspherical coefficients of the lens included in the optical system according to the embodiment of the present invention.
  • Lens No. Lens surface No. shape critical point Radius of curvature (R, mm) Curvature (C, mm) Thickness (mm) Effective diameter (mm) first lens 112 convex radish 1.579 0.6332 0.446 1.800 114 concave radish 3.379 0.2959 0.262 1.795 second lens 122 convex you 6.653 0.1503 0.230 1.823 124 concave radish 3.531 0.2832 0.057 2.007 third lens 132 convex radish 5.140 0.1945 0.406 2.197 134 convex you -26.137 -0.0383 0.327 2.206 4th lens 142 convex you 2.831 0.3532 0.230 2.508 144 concave you 2.618 0.3819 0.321 2.855 5th lens 152 convex you 3.921 0.2551 0.511 2.965 154 convex radish -2.941 -0.3400 0.558 3.584 6th lens 162 concave radish -1
  • first lens second lens third lens Lens surface No. 112 114 122 124 132 134 Koenig's constant -0.024 -1.943 41.160 -7.060 -1.648 84.468 4th order 2.83E-03 -4.95E-03 -1.48E-01 -6.76E-02 2.72E-02 -3.39E-02 6th order 1.21E-02 3.73E-03 -1.92E-02 -5.99E-03 -1.40E-02 1.96E-02 8th order -1.98E-03 -1.24E-02 2.69E-03 9.45E-03 8.13E-03 1.63E-03 10th order 2.55E-03 1.04E-02 9.65E-04 7.66E-03 1.90E-03 -4.39E-03 12th order 6.14E-03 9.59E-03 -1.44E-02 1.64E-03 3.15E-03 1.01E-03 14th order 5.61E-03 -4.53E-03 -2.00E-
  • thickness (mm) represents the distance from each lens surface to the next lens surface.
  • the thickness described on the water side 112 of the first lens 110 represents the distance from the water side 112 to the image side 114 of the first lens 110.
  • thickness may mean center thickness.
  • the center thickness may refer to the thickness at the optical axis.
  • the thickness described on the water side 112 of the first lens 110 may represent the distance between the center of curvature of the water side 112 and the center of curvature of the image side 114 in the first lens 110.
  • the thickness written on the water side of each lens may refer to the central thickness of each lens.
  • the thickness written on the image side 114 of the first lens 110 represents the distance from the image side 114 of the first lens 110 to the water side 122 of the second lens 120. Specifically, the thickness described on the image side 114 of the first lens 110 is between the center of curvature of the image side 114 of the first lens 110 and the center of curvature of the water side 122 of the second lens 120. indicates distance. For convenience of explanation, the thickness written on the image side of each lens may refer to the distance on the optical axis between two adjacent lenses.
  • the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 are referred to as the first lens group (G1), and the fourth lens 140 , the fifth lens 150 and the sixth lens 160 may be referred to as the second lens group (G2).
  • the second lens 120 or the fourth lens 140 may have the smallest central thickness among the first to sixth lenses.
  • the fifth lens 150 may have the largest central thickness among the first to sixth lenses.
  • the central thickness of the fifth lens 150 may be at least twice the central thickness of the fourth lens 140, and preferably 2 to 3 times. According to this, assembly and alignment of the first to sixth lenses are easy.
  • the distance on the optical axis between the second lens 120 and the third lens 130 may be the shortest inter-lens distance among the first to sixth lenses.
  • the distance on the optical axis between the fifth lens 150 and the sixth lens 160 may be the longest inter-lens distance among the first to sixth lenses.
  • the distance on the optical axis between the second lens 120 and the third lens 130, the distance on the optical axis between the first lens 110 and the second lens 120, and the fourth lens ( The distance on the optical axis between 140) and the fifth lens 150, the distance on the optical axis between the third lens 130 and the fourth lens 140, and the distance on the optical axis between the fifth lens 150 and the sixth lens 160 It can increase in order of distance.
  • the distance on the optical axis between the fifth lens 150 and the sixth lens 160 may be 1.6 to 2.6 times, preferably 1.9 to 2.3 times the distance on the optical axis between the first lens 110 and the second lens 120.
  • the distance on the optical axis between the second lens 120 and the third lens 130, and the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140 It may be 1.5 to 2.5 times the distance on the optical axis, preferably 1.6 to 2 times, and 1.5 to 2.5 times the distance on the optical axis between the fourth lens 140 and the fifth lens 150, preferably 1.6 to 2 times. It could be a boat.
  • the first lens group G1 plays the role of light collection and chromatic aberration correction, and 2
  • the lens group (G2) can play a role in spreading light evenly to each pixel to the periphery of the image sensor. That is, according to an embodiment of the present invention, the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is designed to be smaller than that of the image sensor 180 in order to reduce the head size of the optical system 100. When the gap between lenses in the first lens group G1 satisfies these conditions, light can be collected without distortion even when the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small.
  • the gap between the first lens group (G) and the second lens group (G2) and the gap between the lenses in the second lens group (G2) satisfy these conditions, that is, the lenses in the first lens group (G1)
  • the light collected by the first lens group G1 may pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 180 without distortion.
  • the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 have positive composite power
  • the fourth lens 140, the fifth lens 150, and The sixth lens 160 has negative composite power. That is, the combined power of the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 is 0.23, and the composite power of the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 is 0.23.
  • the composite power is -0.06.
  • the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 serve to collect light incident on the water side of the first lens 110, and the fourth lens 140
  • the fifth lens 150 and the sixth lens 160 spread light from the water side 142 of the fourth lens 140 to the image side 164 of the sixth lens 160, thereby forming the image sensor 180. It can play a role in reaching each pixel of .
  • the first lens 110 has positive power
  • the second lens 120 has negative power
  • the absolute value of the power (P2) of the second lens 120 is twice or more
  • the center thickness (CT1) of the first lens 110 is 1.5 times or more than the center thickness (CT2) of the second lens 120.
  • the first lens 110 collects light incident on the optical system 100, and the second lens 120 can correct chromatic aberration.
  • the distance on the optical axis between the fifth lens 150 and the sixth lens 160 included in the second lens group (G1) has the longest inter-lens distance among the first to sixth lenses, and the second lens group (G1)
  • the second lens group G2 may serve to spread light more evenly to the periphery of the image sensor. there is.
  • the TTL which is the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image sensor 180, is 4 mm to 4.5 mm, and the water side 122 of the second lens 120
  • the distance from the image sensor 180 is 3.6424mm
  • the distance from the water side 132 of the third lens 130 to the image sensor 180 is 3.3554mm
  • the water side 142 of the fourth lens 140 The distance from the image sensor 180 is 2.6227mm
  • the distance from the water side 152 of the fifth lens 150 to the image sensor 180 is 2.0716mm
  • the water side 162 of the sixth lens 160 The distance from the image sensor 180 is 1.0032mm.
  • BFL which is the distance from the image side surface 164 of the sixth lens 160 to the image sensor 180, is 0.6 mm or more.
  • the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 180 is 6.538mm.
  • BFL should be implemented at 0.6 mm or more from the point of view of those skilled in the art.
  • the BFL in the case of a camera device with an autofocusing function, the BFL must be 0.7mm or more for assembly of the optical system and image sensor, and if the optical system includes a circular asymmetric lens, the BFL must be 0.7mm or more. It must be implemented.
  • the optical system 100 can be implemented in an ultra-small size and can be built into the front as well as the back of the portable terminal.
  • the maximum effective diameter of the lens included in the first lens group G1 may be smaller than the minimum effective diameter of the lens included in the second lens group G2.
  • the effective diameter may mean the diameter of the effective area on the water side or the upper side where light is incident.
  • the distance on the optical axis between the lenses included in the first lens group (G1) for example, the distance on the optical axis between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120
  • the distance (0.262mm) and the distance (0.057mm) on the optical axis between the image side 124 of the second lens 120 and the water side 132 of the third lens 130 are the distance between the first lens group G1 and the second lens group G1.
  • the distance on the optical axis between the two lens groups (G2) is smaller than the distance on the optical axis between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140, and the second lens group
  • the distance on the optical axis between the lenses included in (G2) for example, the distance on the optical axis between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 and the fifth lens It is smaller than the distance on the optical axis between the image side 154 of (150) and the water side 162 of the sixth lens 160.
  • the effective diameters of the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 may gradually increase from the object side to the image side.
  • the effective diameter (ED L4S2 ) of the image side 144 of the fourth lens 140 is larger than the effective diameter (ED L4S1 ) of the water side 142 of the fourth lens 140
  • the fifth lens 150 The effective diameter (ED L5S1 ) of the water side 152 is larger than the effective diameter (ED L4S2 ) of the image side 144 of the fourth lens 140
  • the effective diameter (ED) of the image side 154 of the fifth lens 150 L5S2 ) is larger than the effective diameter (ED L5S1 ) of the water side 152 of the fifth lens 150
  • the effective diameter (ED L6S1 ) of the water side 162 of the sixth lens 160 is that of the fifth lens 150.
  • the maximum effective diameter (ED G1_max ) of the lens included in the first lens group (G1) is 0.7 times or less, preferably 0.6 times or less, than the effective diameter (ED L6S2 ) of the image side 164 of the sixth lens 160. , more preferably 0.5 times or less.
  • the first lens group G1 serves to collect light incident on the optical system 100 and can adjust the angle of incidence incident on the second lens group G2. Additionally, the second lens group G2 serves to disperse the light incident on the second lens group G2 after passing through the first lens group G1, thereby reducing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180. can increase.
  • Figure 5 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • This is design data showing the sag value of the surfaces
  • Figure 7 is design data showing the inclination angle of the lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in the optical system according to the embodiment of the present invention.
  • L1, L2, L3, L4, L5, and L6 are the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, and the fifth lens, respectively.
  • L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1, L5S2, L6S1, L6S2 are each the water side 112 of the first lens 110. ), image side 114, water side 122 of the second lens 120, image side 124, water side 132 of the third lens 130, image side 134, fourth lens ( Water side 142, image side 144 of 140, water side 152, image side 154 of the fifth lens 150, water side 162, image side of the sixth lens 160 ( 164).
  • the air between L1 and L2 represents the distance between the first lens 110 and the second lens 120
  • the air between L2 and L3 represents the distance between the second lens 120 and the third lens 130
  • the air between L3 and L4 represents the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • the air between L4 and L5 represents the distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150
  • Air between L5 and L6 represents the distance between the fifth lens 150 and the sixth lens 160.
  • the distance between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120 is from the optical axis to the end of the image side 114 of the first lens 110.
  • the end of the surface of the lens may mean the end of the effective area of the surface of the lens.
  • the optical axis may mean a point where the distance in the Y direction is 0.
  • the ratio of the maximum distance to the minimum distance between the opposing surfaces of different lenses from the optical axis to the end of the lens surface is 3 times or less, the distance between the opposing surfaces of the different lenses is maintained uniformly. It can be interpreted as being.
  • the minimum distance between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120 from the optical axis to the end of the image side 114 of the first lens 110 (The ratio of the maximum distance (T12 max ) to T12 min ) may be 3 times or less, preferably 2 times or less.
  • the distance between the image side 124 of the second lens 120 and the water side 132 of the third lens 130 is uniform from the optical axis to the end of the image side 124 of the first lens 120. can be maintained. That is, the minimum distance between the image side 124 of the second lens 120 and the water side 132 of the third lens 130 from the optical axis to the end of the image side 124 of the second lens 120 ( The ratio of the maximum distance (T23 max ) to T23 min ) may be 3 times or less.
  • the distance between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140 is uniform from the optical axis to the end of the image side 134 of the third lens 130. can be maintained. That is, the minimum distance between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140 from the optical axis to the end of the image side 134 of the third lens 130 ( The ratio of the maximum distance (T34 max ) to T34 min ) may be 3 times or less, preferably 2 times or less, and more preferably 1.5 times or less.
  • At least one surface of at least one of the first to sixth lenses forming the optical system 100 includes a critical point.
  • the critical point may mean a point at which the trend of the sag value changes.
  • the sag value means the distance on the optical axis between any point on the lens surface and a point on the optical axis.
  • the point where the trend of the sag value changes may be a point where the sag value increases and then decreases or a point where it decreases and then increases.
  • the critical point may mean a point at which the slope angle becomes 0.
  • the tilt angle can be defined as the angle formed between the normal to the tangent of the lens surface and the optical axis.
  • At least one of the six surfaces of the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 includes a critical point.
  • the water side 122 of the second lens 120 and the image side 134 of the third lens 130 include a critical point. Light is refracted more effectively near the critical point. That is, light passing through a lens surface including a critical point can be refracted more effectively than light passing through a lens surface not including a critical point. In this way, if at least one of the six surfaces of the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 includes a critical point, the water of the first lens 110 is reduced to minimize the head size.
  • the first lens (The light incident through the effective diameter of the water side 112 of 110) can be refracted in the widest possible range between the first to third lenses, and the light can evenly reach the peripheral pixels of the image sensor 180, The performance of the optical system 100 can be improved.
  • the critical point of the water side 122 of the second lens 120 may be a point having a vertical distance of 0.5 mm to 0.6 mm from the optical axis.
  • the critical point of the water side 122 of the second lens 120 is about 55% to 67% when the optical axis is the starting point and the end point of the water side 122 of the second lens 120 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the end of the surface of the lens may mean the end of the effective area of the surface of the lens, and the position of the critical point may be a position set based on the direction perpendicular to the optical axis.
  • the critical point of the image side surface 134 of the third lens 130 may be a point having a distance of 1 mm to 1.1 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side 134 of the third lens 130 is about 90% to 100% when the optical axis is the starting point and the end point of the image side 134 of the third lens 130 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the critical point of the image side surface 134 of the third lens 130 uses the optical axis as the starting point and the end point of the image side surface 134 of the third lens 130 as the end point, the critical point is about 90% to 100%. When placed in this position, light near the edge of the image side surface 134 of the third lens 130 can be spread more evenly.
  • At least three of the six surfaces of the fourth lens 140, the fifth lens 150, and the sixth lens 160 include critical points.
  • the water side 142 and the image side 144 of the fourth lens 140, the water side 152 of the fifth lens 150, and the image side of the sixth lens 160 ( 164) may include critical points. Light is refracted more effectively near the critical point. If a critical point exists at the periphery of the image side 164 of the sixth lens 160, which is the lens surface closest to the image sensor 180, the light effectively refracted at the image side 164 of the sixth lens 160 will produce an image. It is easy to evenly reach the peripheral pixels of the sensor 180.
  • the assemblage of the optical system 100 may be improved compared to when a critical point exists on the water side. Even if the sixth lens 160 is slightly tilted during assembly, it does not affect the assembly of the first to fifth lenses of the optical system 100 and does not significantly affect optical performance, thereby improving the assembling of the optical system 100. You can.
  • the tilt of the assembly is the remaining lens, the second lens. This affects the second lens and the sixth lens, greatly deteriorating the performance of the optical system.
  • the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 may not include a critical point.
  • both the water side 142 and the image side 144 of the fourth lens 140 may have critical points.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 may be a point having a distance of 0.8 mm to 0.9 mm from the optical axis.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 is about 64% to 72% when the optical axis is the starting point and the end point of the water side 142 of the fourth lens 140 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140 may be a point having a distance of 0.8 mm to 0.9 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140 is about 56% to 64% when the optical axis is the starting point and the end point of the image side 144 of the fourth lens 140 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the distance that the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 has from the optical axis is 0.9 to 1.1 of the distance that the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140 has from the optical axis. times, preferably 0.95 to 1.05 times, more preferably 0.97 to 1.3 times, and even more preferably 0.99 to 1.01 times.
  • the distance that the critical point has from the optical axis may mean a distance perpendicular to the optical axis.
  • the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 may be a point having a distance of 0.8 mm to 0.9 mm from the optical axis.
  • the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 is about 53% to 60% when the optical axis is the starting point and the end point of the water side 152 of the fifth lens 150 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the distance that the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 has from the optical axis is 0.9 to 1.1 of the distance that the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 has from the optical axis.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140, the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140, and the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 satisfy these conditions. In this case, it serves to disperse the light incident on the second lens group (G2) after passing through the first lens group (G1), thereby increasing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140, the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140, and the water side 152 of the fifth lens 150 The critical points are located continuously, there is no critical point on the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160, and there is no critical point on the image side 164 of the sixth lens 160. There is a critical point.
  • the critical point of the image side 164 of the sixth lens 160 may be a point having a distance of 0.6 mm to 0.7 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side surface 164 of the sixth lens 160 is about 24% to 29% when the optical axis is the starting point and the end point of the image side surface 164 of the sixth lens 160 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the distance T45 between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 is set from the optical axis OA to the fourth lens ( It can be maintained uniformly up to the end of the upper side 144 of 140). That is, the minimum distance between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 from the optical axis to the end of the image side 144 of the fourth lens 140 ( The ratio of the maximum distance (T45 max ) to T45 min ) may be 3 times or less, preferably 2 times or less.
  • the distance T56 between the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 is the end of the image side 154 of the fifth lens 150 from the optical axis. It can change drastically. According to an embodiment of the present invention, the distance T56 between the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 is the distance from the optical axis to the image side of the fifth lens 150. It can decrease as you move away from the optical axis until it reaches the end of (154). As described above, the end of the lens surface may mean the end of the effective diameter.
  • the ratio of the maximum distance (T56 max ) to the minimum distance (T56 min ) between the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 May be greater than 3 times, preferably greater than 4 times, more preferably greater than 5 times, and even more preferably greater than 10 times.
  • the point having the minimum distance (T56 min ) between the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 is the fifth lens 150. It may be the end of the image side 154, that is, the end of the effective diameter of the image side 154 of the fifth lens 150, or a point within a predetermined distance from the end of the effective diameter.
  • the predetermined distance may be ⁇ 0.4 mm.
  • the tilt angle change pattern of the image side 154 of the fifth lens 150 and the tilt angle change pattern of the water side 162 of the sixth lens 160 may be different.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140, the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140, and the critical point of the fifth lens 150 may all be arranged to have a similar vertical distance from the optical axis. That is, the distance of the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 from the optical axis is 0.9 to 1.1 times the distance of the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140 from the optical axis, preferably 0.95.
  • the distance from the optical axis of the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 may be 0.95 to 1.05 times, more preferably 0.97 to 1.3 times, and even more preferably 0.99 to 1.01 times.
  • the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140, the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140, and the water side 152 of the fifth lens 150 Within the vertical distance between at least one of the critical points and the optical axis, for example, the tilt angle at the water side 162 of the sixth lens 160 is steeper than the tilt angle at the image side 154 of the fifth lens 150. It can change a lot.
  • the maximum tilt angle on the water side 162 of the sixth lens 160 up to a point having a vertical distance between the optical axis and the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 is the fifth lens ( It may be greater than the maximum tilt angle at the upper side 154 of 150).
  • the optical axis The maximum tilt angle on the water side 162 of the sixth lens 160 is at least 2 times, preferably 2.5 times, up to a point having a vertical distance between the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150. It could be more than that.
  • the tilt angle on the water side 162 of the sixth lens 160 ranges from 0 to 35 degrees to a point where there is a vertical distance between the optical axis and the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the tilt angle on the image side 154 of the fifth lens 150 may range from 0 to 17.5 degrees. If the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 have this inclination angle, the water side 142 and the image side 144 of the fourth lens 140 , the light bent through the water side 152 of the fifth lens 150 can be uniformly dispersed on the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160. .
  • the maximum tilt angle may be 65 degrees or less within a range of 60 to 90% of the effective diameter of the image side 164 of the sixth lens 160. According to this, manufacturing performance can be improved while satisfying optical performance.
  • the image side 154 of the fifth lens 150 is convex toward the image side, and the water side 162 of the sixth lens 160 is concave toward the object.
  • the absolute value of the radius of curvature of the image side 154 may be greater than the absolute value of the radius of curvature of the water side 162 of the sixth lens 160.
  • the absolute value of the radius of curvature of the image side 154 of the fifth lens 150 may be more than twice the absolute value of the radius of curvature of the water side 162 of the sixth lens 160. More preferably, the absolute value of the radius of curvature of the image side 154 of the fifth lens 150 may be two to three times the absolute value of the radius of curvature of the water side 162 of the sixth lens 160.
  • the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160 are designed to satisfy these conditions, the light incident on the fifth lens 150 is transmitted through the fifth lens ( 150) and the sixth lens 160, the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased.
  • the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may satisfy at least one of the conditional expressions described below. Accordingly, the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may have an optically improved effect.
  • the optical system 100 according to an embodiment of the present invention has an effective focal length (EFL) of 3.5950 mm under the condition that the half value (H imageD ) of the diagonal length of the pixel area of the image sensor 180 is 3.2690 mm, The F number is 2 or less, the diagonal FOV is 84 degrees or more, and optical performance with an RI of 25% or more in 1 field can be obtained.
  • ETL effective focal length
  • ED L1S1 is the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110
  • EPD Entrance Pupil Diameter
  • the area where the water side 112 of the first lens 110 is exposed to the outside can be minimized, and thus the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • light may also be incident on the edge of the water side 112 of the first lens 110.
  • the entire first lens 110 may be an effective area.
  • H imageD is half the diagonal length of the pixel area of the image sensor 170. According to this, the area where the water side 112 of the first lens 110 is exposed to the outside can be minimized, and thus the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • CT5 is the central thickness of the fifth lens 150
  • CT4 is the central thickness of the fourth lens 140. According to this, assembly and alignment of the optical system are easy.
  • T23 is the distance between the second lens 120 and the third lens 130
  • T12 is the distance between the first lens 110 and the second lens 120
  • T45 is the distance between the fourth lens 140 and the third lens 130
  • 5 is the distance between the lenses 150
  • T34 is the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • T56 is the distance between the fifth lens 150 and the sixth lens 160.
  • the assembly and alignment of the optical system is easy, and even when the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small, light can be collected without distortion through the first lens group G1, and the first lens group G1
  • the light collected by the lens group G1 may pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 180 without distortion.
  • the assembly and alignment of the optical system is easy, and even when the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small, light can be collected without distortion through the first lens group G1, and the first lens group G1
  • the light collected by the lens group G1 may pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 180 without distortion.
  • assembly and alignment of the optical system are easy, and light incident on the second lens group G2 can pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 180 without distortion.
  • assembly and alignment of the optical system are easy, and light incident on the second lens group G2 can pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 180 without distortion.
  • the first lens 110 collects light incident on the optical system 100, and the second lens 120 can correct chromatic aberration.
  • the first lens 110 collects light incident on the optical system 100, and the second lens 120 can correct chromatic aberration.
  • TTL is the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image sensor 180. If the TTL is less than 4mm, manufacturability may be poor and it may be difficult to implement a desirable effective focal length, and if the TTL is more than 4.5mm, the size of the camera device will increase, making it difficult to implement it in an ultra-small format in a portable terminal.
  • BFL is the distance from the image side 164 of the sixth lens 160 to the image sensor 180. According to this, the assemblability of the optical system can be increased.
  • EFL is the effective focal length. According to this, high-resolution images can be obtained even within a small space.
  • the head size of the optical system 100 and the overall size of the camera device can be miniaturized.
  • ED G1_max is the maximum effective diameter in the first lens group
  • ED G2_min is the minimum effective diameter in the second lens group.
  • the first lens group G1 serves to collect light incident on the optical system 100 and can adjust the angle of incidence incident on the second lens group G2.
  • the second lens group G2 serves to disperse the light incident on the second lens group G2 after passing through the first lens group G1, thereby reducing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180. can increase.
  • ED L4S1 is the effective diameter of the water side 142 of the fourth lens 140
  • ED L4S2 is the effective diameter of the image side 144 of the fourth lens 140
  • ED L5S1 is the effective diameter of the water side 142 of the fourth lens 140.
  • ED L5S2 is the effective diameter of the image side 154 of the fifth lens 150
  • ED L6S1 is the effective diameter of the water side 162 of the sixth lens 160
  • ED L6S2 is the effective diameter of the water side 162 of the sixth lens 160.
  • This is the effective diameter of the image side 164 of the sixth lens 160.
  • the second lens group (G2) serves to disperse the light incident on the second lens group (G2) after passing through the first lens group (G1), thereby reaching the periphery of the image sensor 180. The amount of light can be increased.
  • the first lens group G1 serves to collect light incident on the optical system 100 and can adjust the angle of incidence incident on the second lens group G2.
  • the second lens group G2 serves to disperse the light incident on the second lens group G2 after passing through the first lens group G1, thereby reducing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180. can increase.
  • ED G1_max /ED L6S2 ⁇ 0.6.
  • T12 max is the maximum distance between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120
  • T12 min is the image side 114 of the first lens 110. It is the minimum distance between and the water side 122 of the second lens 120. According to this, light can reach from the image side 114 of the first lens 110 to the water side 122 of the second lens 120 without spreading.
  • T23 max is the maximum distance between the image side 124 of the second lens 120 and the water side 132 of the third lens 130
  • T23 min is the image side 124 of the second lens 120. It is the minimum distance between and the water side 132 of the third lens 130. According to this, light can reach from the image side 124 of the second lens 120 to the water side 132 of the third lens 130 without spreading.
  • T34 max is the maximum distance between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140
  • T34 min is the image side 134 of the third lens 130. It is the minimum distance between and the water side 142 of the fourth lens 140. According to this, light can reach from the image side 134 of the third lens 130 to the water side 142 of the fourth lens 140 without spreading.
  • T34 max /T34 min ⁇ 2.
  • T_CP L4S1 is the distance from the optical axis of the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140
  • T_CP L4S2 is the distance from the optical axis of the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140. According to this, it serves to disperse the light incident on the second lens group (G2) after passing through the first lens group (G1), thereby increasing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180.
  • the light effectively refracted at the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 is effectively refracted again at the critical point of the image side 144 of the fourth lens 140, thereby maximizing the effective refraction effect of light.
  • T_CP L5S1 is the distance that the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150 has from the optical axis. According to this, it serves to efficiently refract and disperse the light incident on the second lens group (G2) after passing through the first lens group (G1), thereby increasing the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180. there is.
  • the light effectively refracted at the critical point of the water side 142 of the fourth lens 140 is effectively refracted again at the critical point of the water side 152 of the fifth lens 150, thereby maximizing the effective refraction effect of light.
  • T45 max is the maximum distance between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150
  • T45 min is the image side 144 of the fourth lens 140. It is the minimum distance between and the water side 152 of the fifth lens 150. According to this, assembly and alignment of the optical system are easy.
  • T56 max is the maximum distance between the image side 154 of the fifth lens 150 and the water side 162 of the sixth lens 160
  • T56 min is the image side 154 of the fifth lens 150. It is the minimum distance between and the water side 162 of the sixth lens 160. According to this, the light incident on the fifth lens 150 can be dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160, and the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased. Preferably, 4 ⁇ T56 max /T56 min .
  • SA L5S2_max may be the maximum tilt angle of the image side 154 of the fifth lens 150
  • SA L6S1_max may be the maximum tilt angle of the water side 162 of the sixth lens 160.
  • This condition can be satisfied in an area where the vertical distance to the optical axis is within T_CP L4S1 , T_CP L4S2 , or T_CP L5S1 .
  • the light incident on the fifth lens 150 can be dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160, and the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased, While satisfying optical performance, manufacturing performance can be improved.
  • this condition can be satisfied in an area where the vertical distance to the optical axis is within T_CP L4S1 , T_CP L4S2 , or T_CP L5S1 .
  • the light incident on the fifth lens 150 can be dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160, and the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased, While satisfying optical performance, manufacturing performance can be improved.
  • SA L6S1 is the inclination angle of the water side 162 of the sixth lens 160, and this condition can be satisfied in an area where the vertical distance from the optical axis is within T_CP L4S1 , T_CP L4S2 , or T_CP L5S1 .
  • the light incident on the fifth lens 150 can be dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160, and the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased, While satisfying optical performance, manufacturing performance can be improved.
  • SA L5S2 is the inclination angle of the image side surface 154 of the fifth lens 150, and this condition can be satisfied in an area where the vertical distance from the optical axis is within T_CP L4S1 , T_CP L4S2 , or T_CP L5S1 .
  • the light incident on the fifth lens 150 can be dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160, and the amount of light reaching the periphery of the image sensor 180 can be increased, While satisfying optical performance, manufacturing performance can be improved.
  • R L6S1 is the radius of curvature of the water side 162 of the sixth lens 160
  • R L5S2 is the radius of curvature of the image side 154 of the fifth lens 150. According to this, the light incident on the fifth lens 150 can be efficiently dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160.
  • the light incident on the fifth lens 150 can be efficiently dispersed through the fifth lens 150 and the sixth lens 160.
  • Table 5 shows CRA (Chief Ray Angle) data and RI values for each field that can be obtained using an optical system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 shows MTF (Modulation Transfer) data using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Function shows a distortion grid using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the angle of the main ray (CRA) in the optical system according to the embodiment of the present invention is 8 degrees or more, for example, in the range of 8 degrees to 37 degrees, and the amount of light in the center (0 field) of the image sensor is 100%. It can be seen that the amount of light in the peripheral area (1 field) of the image sensor is more than 25%.
  • the clarity of the image can be obtained at a spatial frequency according to the pixel that can be obtained from the optical system according to an embodiment of the present invention, and referring to FIG. 9, the clarity of the image can be obtained from the optical system according to an embodiment of the present invention. You can see the degree of distortion of the image.
  • Figure 10 is a diagram showing a portion of a portable terminal to which a camera device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to the camera device 1000.
  • the camera device 1000 including the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may be built into a portable terminal and may be applied together with the main camera module.
  • the camera device 1000 according to an embodiment of the present invention may include an image sensor, a filter disposed on the image sensor, and an optical system 100 disposed on the filter.
  • the optical system 100 according to an embodiment of the present invention may include the first lens 110, second lens 120, third lens 130, fourth lens 140, and fifth lens 150 described above.
  • a portable terminal equipped with a camera device including an optical system according to an embodiment of the present invention may be a smartphone, tablet PC, laptop computer, PDA, etc.
  • the optical system 100 may be placed on the front or back of the mobile terminal, or may be placed below the display of the mobile terminal.
  • the optical system 100 may be sequentially arranged in the lateral direction of the mobile terminal due to thickness restrictions of the mobile terminal.
  • a right-angled prism may be further disposed at the front end of the first lens 110.
  • It may be a smartphone, tablet PC, laptop computer, PDA, etc.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈의 직경은 EPD(Entrance Pupil Diameter)의 90% 내지 110%이다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치
본 발명의 실시예는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치에 관한 것이다.
휴대 단말에 내장되는 카메라 장치의 성능이 발달함에 따라, 휴대 단말 내 카메라 장치에도 고해상도에 대한 요구가 커지고 있다. 카메라 장치의 성능을 향상시키기 위해 광학계와 이미지 센서의 고성능화가 필요하다. 다만, 휴대 단말 내 좁은 공간으로 인하여 광학계와 이미지 센서의 고성능화가 용이하지 않은 실정이다.
특히, 카메라 장치의 소형화에 대한 니즈가 더욱 커지고 있다. 카메라 장치가 소형화될수록 광학계를 거쳐 이미지 센서에 도달하는 광량이 적어질 수 있다. 이에 따르면, 이미지의 밝기를 좌우하는 F넘버가 커질 수 있으며, 이미지 센서의 중심 영역에 도달하는 광량에 비하여 이미지 센서의 주변 영역에 도달하는 광량이 현저히 낮아질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형으로 구현 가능하면서도, F넘버가 작고, 화각이 크며, 주변 광량비가 높은 카메라 모듈을 얻고자 한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈의 직경은 EPD(Entrance Pupil Diameter)의 90% 내지 110%이다.
조리개는 상기 제1 렌즈의 물측면의 가장자리에 배치될 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며, 상기 제5 렌즈의 상측면과 상기 제6 렌즈의 물측면 간 거리는 광축으로부터 소정 거리에 이르기까지 상기 광축으로부터 멀어질수록 줄어들 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며, 상기 광축으로부터 소정 거리에 이르기까지 상기 제6 렌즈의 물측면에서 최대 경사 각도는 상기 제5 렌즈의 상측면에서 최대 경사 각도보다 클 수 있다.
상기 제6 렌즈의 물측면의 곡률 반경의 절대값에 대한 상기 제5 렌즈의 상측면의 곡률 반경의 절대값의 비는 2 내지 3일 수 있다.
상기 제2 렌즈의 물측면, 상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면, 상기 제5 렌즈의 물측면 및 상기 제6 렌즈의 상측면 중 적어도 하나는 임계점을 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈의 물측면 및 상기 제4 렌즈의 상측면은 각각 임계점을 포함할 수 있다.
상기 제5 렌즈의 물측면은 임계점을 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리는 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배이고, 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배일 수 있다.
상기 소정 거리는 상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점, 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점 및 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점 중 적어도 하나와 상기 광축 간 수직 거리일 수 있다.
F넘버는 2 이하이고, FOV(Field Of View)는 84도 이상이며, RI(Relative Illumination)는 25% 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 작은 직경을 가지고, 상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면은 각각 임계점을 포함하고, 상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며, 상기 제5 렌즈의 상측면의 곡률 반경의 절대값이 상기 제6 렌즈의 물측면의 곡률 반경의 절대값보다 크다.
상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리는 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배이고, 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배일 수 있다.
상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점, 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점 및 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점 중 적어도 하나와 상기 광축 간 수직 거리에 이르기까지 상기 제6 렌즈의 물측면에서 최대 경사 각도는 상기 제5 렌즈의 상측면에서 최대 경사 각도보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 상기 필터 상에 배치된 광학계를 포함하고, 상기 광학계는, 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제1 렌즈의 직경은 EPD(Entrance Pupil Diameter)의 90% 내지 110%이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 소형으로 구현 가능하면서도, F넘버가 작고, FOV(Field of View)이 크며, 주변 광량비(Relative Illumination, RI)가 높은 카메라 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 소형으로 구현 가능하면서도 F넘버가 2 이하이고, FOV가 84도 이상이며, 1필드에서의 RI가 25% 이상인 카메라 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부로 노출되는 헤드 사이즈를 최소화하면서도 밝고, RI가 높은 이미지를 제공하는 카메라 장치를 얻을 수 있다. 즉, 외부로 노출되는 헤드 사이즈를 최소화하기 위해 제1 렌즈, 즉 물체측으로부터 가장 가까이 배치되는 렌즈의 직경을 작게 설계하면서, 밝고, 센서 주변부의 RI가 높은 이미지를 제공하는 카메라 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제1 렌즈와 조리개 간 관계를 도시한다.
도 3 내지 도 4는 주변 광량비를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들 간 거리를 나타내는 설계 데이터이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 MTF(Modulation Transfer Function)를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 왜곡 그리드를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 장치가 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 포함한다.
도시되지 않았으나, 제1 렌즈(110)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수도 있다.
제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160) 중 적어도 하나는 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 렌즈에 입사된 광이 통과하는 영역, 즉 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 본 명세서에서, 유효경은 각 렌즈의 각 면에서 유효한 광이 입사되는 유효 영역의 직경을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 유효경의 수치는 소정의 오차 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위를 유효 영역이라 볼 수 있다. 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위는 유효경으로 해석될 수 있다. 비유효 영역은 유효 영역의 둘레에 배치되며, 광이 입사되지 않는 영역, 즉 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 비유효 영역은 렌즈를 수용하는 배럴 등에 고정되는 영역일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제6 렌즈(160)의 후단에 필터(170) 및 이미지 센서(180)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(170)는 IR(infrared) 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(170)는 카메라 모듈 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 또는, 필터(170)는 IR을 차단하는 필터가 아닌, IR을 투과하는 필터일 수도 있다. 그리고, 이미지 센서(180)는 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 포함한다. 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 광축을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 비구면 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)의 재질은 각각 플라스틱 또는 유리일 수 있다.
제1 렌즈(110)는 양의 굴절력을 가지며, 물측면(112) 및 상측면(114)을 포함하고, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(114)이 상측으로 오목할 수 있다. 여기서, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다. 여기서, 광축과 대응되는 영역은 광축 또는 근축 영역(paraxial region)을 의미할 수 있다. 나아가, 렌즈의 면이 물체측으로 볼록한 것은 상측으로 오목한 것을 의미하며, 렌즈의 면이 상측으로 볼록한 것은 물체측으로 오목한 것을 의미할 수 있다.
제2 렌즈(120)는 음의 굴절력을 가지며, 물측면(122) 및 상측면(124)을 포함하고, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(124)이 상측으로 오목할 수 있다.
제3 렌즈(130)는 양의 굴절력을 가지며, 물측면(132) 및 상측면(134)을 포함하고, 제3 렌즈(130)의 물측면(132)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(134)이 상측으로 볼록할 수 있다.
제4 렌즈(140)는 음의 굴절력을 가지며, 물측면(142) 및 상측면(144)을 포함하고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(144)이 상측으로 오목할 수 있다.
제5 렌즈(150)는 양의 굴절력을 가지며, 물측면(152) 및 상측면(154)을 포함하고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)이 물체측으로 볼록하고, 상측면(154)이 상측으로 볼록할 수 있다.
제6 렌즈(160)는 음의 굴절력을 가지며, 물측면(162) 및 상측면(164)을 포함하고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)이 물체측으로 오목하고, 상측면(164)이 상측으로 오목할 수 있다.
본 발명의 실시예와 같이, 제1 렌즈(110)가 양의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(120)가 음의 굴절력을 가지며, 제3 렌즈(130)가 양의 굴절력을 가지고, 제4 렌즈(140)가 음의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(150)가 양의 굴절력을 가지고, 제6 렌즈(160)가 음의 굴절력을 가지면, 색수차가 보정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제1 렌즈와 조리개 간 관계를 도시한다.
도 2를 참조하면, 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)에 배치된다. 조리개(ST)는 광학계(100)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 가장자리에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 가장자리에 접촉하도록 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)은 광학계(100)의 EPD(Entrance Pupil Diameter)의 90% 내지 110%, 바람직하게는 95% 내지 110%, 더욱 바람직하게는 97% 내지 110%, 더욱 바람직하게는 100% 내지 110%일 수 있다.
이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 외부에 노출되는 면적을 최소화할 수 있으므로, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 가장자리에도 광이 입사될 수 있다. 제1 렌즈(110) 전체가 유효 영역이 될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112) 또는 상측면(114)은 제1 내지 제6 렌즈(110, ..., 160) 중 가장 작은 유효경을 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)은 1.62mm 내지 1.98mm, 바람직하게는 1.7mm 내지 1.9mm일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경은 이미지 센서(170)의 대각선 방향의 길이보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경은 이미지 센서(170)의 대각선 방향의 길이의 70% 이하, 바람직하게는 50% 이하, 더 바람직하게는 40% 이하, 더 바람직하게는 30% 이하일 수 있다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 제작이 가능하면서도, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 줄일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 가장자리에 배치되므로, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)의 EPD는 1.62mm 내지 1.98mm, 바람직하게는 1.7mm 내지 1.9mm일 수 있다. 이러한 제1 렌즈(110)의 물측면(112) 가장자리에 조리개(ST)가 배치되는 경우, 광학계(100)가 외부로 노출되는 면적을 최소화하면서도, 제1 렌즈(110)에 입사되는 광량을 최대화할 수 있으므로, 광학계(100)를 초소형으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)를 포함하는 카메라 장치는 사용자의 육안에 노출되지 않도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)를 포함하는 카메라 장치는 휴대 단말의 전면에 배치되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)를 포함하는 카메라 장치는 디스플레이 하부에 배치되도록 구현될 수도 있다.
한편, 제1 렌즈(110)의 유효경이 작아질수록 외부로 노출되는 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다. 다만, 제1 렌즈(110)의 유효경이 작아질수록 광학계(100)에 입사되는 광량이 충분하지 않을 수 있다. 이에, 제1 렌즈(110)를 포함하는 광학계의 설계 시 F넘버를 작게 하여 이미지를 밝게 하고, 이미지 센서의 중심부에 입사되는 광량에 대한 이미지 센서의 주변부에 입사되는 광량의 비, 즉 주변 광량비(Relative Illumination, RI)를 개선하는 조건을 고려할 필요가 있다.
여기서, 이미지 센서의 중심부는 이미지 센서의 0 필드에 가까운 영역을 의미하고, 이미지 센서의 주변부는 이미지 센서의 1 필드에 가까운 영역을 의미한다.
도 3 내지 도 4는 주변 광량비를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 물체(object)측으로부터 입사되는 광의 입사각에 따라 이미지 센서에 도달하는 영역이 달라짐을 알 수 있다. 즉, 이미지 센서는 이미지 센서의 중심부인 0 필드 내지 이미지 센서의 중심으로부터 가장 먼 위치인 1 필드 영역으로 구분되는데, 광의 입사각이 클수록 이미지 센서의 1 필드 영역(주변부)에 가깝게 도달하고, 광의 입사각이 작을수록 이미지 센서의 0 필드 영역(중심부)에 가깝게 도달함을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 선(A)은 광학계(100)의 FOV(Field Of View)와 평행한 광선임을 가정한다. 제1 선(A)은 제1 렌즈(110)의 광축(OA)에 대하여 α의 각도를 가지도록 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 입사될 수 있다. 이때, 제1 선(A)과 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 접촉하는 점(P)에서의 법선(c선)과 제1 선(A)이 이루는 각도를 입사각(θ)이라 정의할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)를 이루는 렌즈의 설계를 이용하여 F넘버를 줄이고 RI를 개선하고자 한다.
아래의 표 1 내지 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 3 내지 표 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에 포함된 렌즈의 비구면 계수를 나타낸다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 형상 임계점 곡률반경 (R, mm) 곡률(C, mm) 두께(mm) 유효경(mm)
제1 렌즈 112 볼록 무 1.579 0.6332 0.446 1.800
114 오목 무 3.379 0.2959 0.262 1.795
제2 렌즈 122 볼록 유 6.653 0.1503 0.230 1.823
124 오목 무 3.531 0.2832 0.057 2.007
제3 렌즈 132 볼록 무 5.140 0.1945 0.406 2.197
134 볼록 유 -26.137 -0.0383 0.327 2.206
제4 렌즈 142 볼록 유 2.831 0.3532 0.230 2.508
144 오목 유 2.618 0.3819 0.321 2.855
제5 렌즈 152 볼록 유 3.921 0.2551 0.511 2.965
154 볼록 무 -2.941 -0.3400 0.558 3.584
제6 렌즈 162 오목 무 -1.233 0.350 3.855
164 오목 유 29.247 0.053 4.921
필터 172 0.110
174 0.490
센서 180
렌즈 No. 렌즈면 No. 초점거리(f, mm) 파워 아베수 굴절률 에지 두께(mm)
제1 렌즈 112 5.0806 0.20 55.7074 1.5371 0.2611
114
제2 렌즈 122 -11.2443 -0.09 18.1193 1.6898 0.3316
124
제3 렌즈 132 8.0339 0.12 55.7074 1.5371 0.2297
134
제4 렌즈 142 -96.0426 -0.01 25.9602 1.6206 0.2046
144
제5 렌즈 152 3.2124 0.31 55.7074 1.5371 0.2299
154
제6 렌즈 162 -2.1937 -0.46 55.7074 1.5371 0.5607
164
필터 172
174
센서 180
제1 렌즈 제2 렌즈 제3 렌즈
렌즈면 No. 112 114 122 124 132 134
코닉 상수 -0.024 -1.943 41.160 -7.060 -1.648 84.468
4th order 2.83E-03 -4.95E-03 -1.48E-01 -6.76E-02 2.72E-02 -3.39E-02
6th order 1.21E-02 3.73E-03 -1.92E-02 -5.99E-03 -1.40E-02 1.96E-02
8th order -1.98E-03 -1.24E-02 2.69E-03 9.45E-03 8.13E-03 1.63E-03
10th order 2.55E-03 1.04E-02 9.65E-04 7.66E-03 1.90E-03 -4.39E-03
12th order 6.14E-03 9.59E-03 -1.44E-02 1.64E-03 3.15E-03 1.01E-03
14th order 5.61E-03 -4.53E-03 -2.00E-02 -6.21E-03 4.04E-03 2.44E-03
16th order -2.43E-03 -2.69E-02 -1.35E-02 -8.34E-03 2.97E-03 2.17E-03
18th order -9.65E-03 -3.14E-02 -2.76E-03 -4.21E-03 5.21E-04 1.82E-03
20th order 6.88E-03 2.92E-02 -6.95E-03 8.87E-03 -2.34E-03 2.19E-03
제4 렌즈 제5 렌즈 제6 렌즈
렌즈면 No. 142 144 152 154 162 164
코닉 상수 -27.561 -26.935 -48.635 0.569 -0.790 -71.528
4th order -7.07E-02 -9.98E-02 -1.13E-02 3.18E-02 1.18E-02 -2.41E-02
6th order 6.35E-03 5.60E-03 -3.38E-02 7.23E-03 1.28E-02 4.71E-03
8th order 1.93E-04 1.45E-03 -7.64E-03 -5.62E-03 1.51E-03 -1.24E-03
10th order -3.64E-03 1.62E-03 4.48E-03 -5.61E-04 -6.00E-04 6.15E-05
12th order -2.12E-03 3.31E-04 -6.24E-04 1.01E-04 -6.70E-05 -6.32E-06
14th order 6.38E-05 3.08E-05 -1.04E-03 5.27E-05 8.38E-07 -2.27E-07
16th order 4.32E-04 -2.40E-05 4.11E-05 9.63E-06 5.67E-06 2.75E-07
18th order -5.11E-06 -2.55E-05 2.18E-04 6.15E-08 7.37E-07 5.06E-08
20th order -4.30E-04 -1.85E-05 -4.36E-05 -1.53E-06 -2.75E-07 -9.66E-09
표 1에서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 여기서, 표 1에서 두께는 중심 두께를 의미할 수 있다. 중심 두께는 광축에서의 두께를 의미할 수 있다. 구체적으로, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)에서 물측면(112)의 곡률 중심과 상측면(114)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낼 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 각 렌즈의 물측면에 기재된 두께는 각 렌즈의 중심 두께를 의미할 수 있다.
제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에서 제2 렌즈(120)의 물측면(122)까지의 거리를 나타낸다. 구체적으로, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110) 상측면(114)의 곡률 중심과 제2 렌즈(120) 물측면(122)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 각 렌즈의 상측면에 기재된 두께는 인접하여 배치된 두 렌즈 간 광축에서의 거리를 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)에서 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)는 제1 렌즈군(G1)이라 지칭되고, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 제2 렌즈군(G2)이라 지칭될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120) 또는 제4 렌즈(140)는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 작은 중심 두께를 가질 수 있다. 제5 렌즈(150)는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 큰 중심 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 중심 두께는 제4 렌즈(140)의 중심 두께의 2배 이상, 바람직하게는 2배 내지 3배일 수 있다. 이에 따르면, 제1 내지 제6 렌즈의 조립 및 정렬이 용이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 광축에서의 거리는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 짧은 렌즈 간 거리를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 광축에서의 거리는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 긴 렌즈 간 거리를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 광축에서의 거리, 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 광축에서의 거리, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 광축에서의 거리, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 광축에서의 거리 및 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 광축에서의 거리 순으로 커질 수 있다. 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 광축에서의 거리는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 광축에서의 거리의 1.6 내지 2.6배, 바람직하게는 1.9 내지 2.3배일 수 있고, 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 광축에서의 거리의 8 내지 12배, 바람직하게는 9 내지 11배일 수 있고, 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 광축에서의 거리의 1.5 내지 2.5배, 바람직하게는 1.6 내지 2배일 수 있고, 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 광축에서의 거리의 1.5 내지 2.5배, 바람직하게는 1.6 내지 2배일 수 있다.
제1 내지 제6 렌즈의 파워, 렌즈면의 형상, 렌즈의 중심 두께 및 렌즈 간 거리 중 적어도 하나가 이상의 조건을 만족할 경우, 제1 렌즈군(G1)은 집광 및 색수차 보정의 역할을 하며, 제2 렌즈군(G2)은 이미지 센서의 주변부까지 각 픽셀에 광이 고르게 퍼지도록 하는 역할을 할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 줄이기 위하여 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 이미지 센서(180)보다 작게 설계된다. 제1 렌즈군(G1) 내 렌즈 간 간격이 이러한 조건을 만족할 경우, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 광이 모일 수 있다. 또한, 제1 렌즈군(G)과 제2 렌즈군(G2) 간 간격 및 제2 렌즈군(G2) 내 렌즈 간 간격이 이러한 조건을 만족하는 경우, 즉, 제1 렌즈군(G1) 내 렌즈 간 간격보다 멀게 배치된 경우, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)는 양의 합성 파워를 가지고, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 음의 합성 파워를 가진다. 즉, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 합성 파워는 0.23이고, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)의 합성 파워는 -0.06이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)는 제1 렌즈(110)의 물측면에 입사된 광을 모으는 역할을 하고, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)는 광이 제4 렌즈(140)의 물측면(142)으로부터 제6 렌즈(160)의 상측면(164)에 이르기까지 퍼져서 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 도달하도록 하는 역할을 할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예와 같이, 제1 렌즈(110)가 양의 파워를 가지고, 제2 렌즈(120)가 음의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110)의 파워(P1)의 절대값이 제2 렌즈(120)의 파워(P2)의 절대값의 2배 이상이며, 제1 렌즈(110)의 중심 두께(CT1)가 제2 렌즈(120)의 중심 두께(CT2)의 1.5배 이상인 경우, 제1 렌즈(110)는 광학계(100)로 입사되는 광을 모아주며, 제2 렌즈(120)는 색수차를 보정할 수 있다.
또한, 제2 렌즈군(G1)에 포함되는 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 광축에서의 거리는 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 긴 렌즈 간 거리를 가지고, 제2 렌즈군(G1)에 포함되는 제5 렌즈(150)의 중심 두께가 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 큰 경우, 제2 렌즈군(G2)은 이미지 센서의 주변부까지 광이 더욱 고르게 퍼지도록 하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리인 TTL이 4mm 내지 4.5mm이고, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리는 3.6424mm이며, 제3 렌즈(130)의 물측면(132)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리는 3.3554mm이고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리는 2.6227mm이며, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리는 2.0716mm이고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리는 1.0032mm이다. 그리고, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리인 BFL는 0.6mm 이상이다. 이미지 센서(180)의 대각 길이(2*HimageD)는 6.538mm이다. BFL은 조립 성능을 고려하여 당업자의 입장에서 0.6mm 이상으로 구현되어야 한다. 예를 들어, 오토포커싱 기능을 가지는 카메라 장치인 경우, 광학계와 이미지 센서의 조립을 위해 BFL이 0.7mm 이상으로 구현되어야 하고, 광학계가 원형 비대칭 형상의 렌즈를 포함하는 경우, BFL이 0.7mm 이상으로 구현되어야 한다. 이에 따르면, 광학계(100)는 초소형으로 구현될 수 있으며, 휴대 단말의 후면뿐만 아니라, 전면에 내장될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최대 유효경은 제2 렌즈군(G2)에 포함되는 렌즈의 최소 유효경보다 작을 수 있다. 여기서, 유효경은 빛이 입사되는 물측면 또는 상측면의 유효 영역의 직경을 의미할 수 있다.
제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈 간 광축에서의 간격, 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 광축에서의 거리(0.262mm) 및 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 광축에서의 거리(0.057mm)는 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 간 광축에서의 간격, 즉 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 광축에서의 거리보다 작고, 제2 렌즈군(G2)에 포함되는 렌즈 간 광축에서의 간격, 예를 들어 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 광축에서의 거리 및 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162) 간 광축에서의 거리보다 작다.
이때, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)의 유효경은 물체측에서 상측으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 유효경(EDL4S2)은 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 유효경(EDL4S1)보다 크고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 유효경(EDL5S1)은 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 유효경(EDL4S2)보다 크며, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경(EDL5S2)은 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 유효경(EDL5S1)보다 크고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 유효경(EDL6S1)은 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경(EDL5S2)보다 크며, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 유효경(EDL6S2)은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 유효경(EDL6S1)보다 클 수 있다.
그리고, 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최대 유효경(EDG1_max)은 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 유효경(EDL6S2)의 0.7배 이하, 바람직하게는 0.6배 이하, 더욱 바람직하게는 0.5배 이하일 수 있다.
이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)은 광학계(100)로 입사된 광을 모으는 역할을 하여, 제2 렌즈군(G2)에 입사되는 입사각을 조절할 수 있다. 그리고, 제2 렌즈군(G2)은 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들 간 거리를 나타내는 설계 데이터이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다. 도 5 내지 도 7에서 L1, L2, L3, L4, L5 및 L6은 각각 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 의미하고, L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1, L5S2, L6S1, L6S2는 각각 제1 렌즈(110)의 물측면(112), 상측면(114), 제2 렌즈(120)의 물측면(122), 상측면(124), 제3 렌즈(130)의 물측면(132), 상측면(134), 제4 렌즈(140)의 물측면(142), 상측면(144), 제5 렌즈(150)의 물측면(152), 상측면(154), 제6 렌즈(160)의 물측면(162), 상측면(164)을 나타낸다. L1과 L2 사이의 air는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 거리를 나타내고, L2와 L3 사이의 air는 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 거리를 나타내며, L3과 L4 사이의 air는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리를 나타내고, L4와 L5 사이의 air는 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 거리를 나타내고, L5와 L6 사이의 air는 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 거리를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 거리는 광축으로부터 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 끝단에 이르기까지 균일하게 유지될 수 있다. 여기서, 렌즈의 면의 끝단은 렌즈의 면의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다. 여기서, 광축은 Y 방향의 거리가 0인 지점을 의미할 수 있다. 여기서, 광축으로부터 렌즈의 면의 끝단에 이르기까지 서로 다른 렌즈들의 서로 마주보는 면들 사이의 최소 거리에 대한 최대 거리의 비가 3배 이하이면, 서로 다른 렌즈들의 서로 마주보는 면들 사이의 거리가 균일하게 유지되는 것으로 해석될 수 있다.
즉, 광축으로부터 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 끝단에 이르기까지 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 최소 거리(T12min)에 대한 최대 거리(T12max)의 비는 3배 이하, 바람직하게는 2배 이하일 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132)간 거리는 광축으로부터 제1 렌즈(120)의 상측면(124)의 끝단에 이르기까지 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 광축으로부터 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 끝단에 이르기까지 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 최소 거리(T23min)에 대한 최대 거리(T23max)의 비는 3배 이하일 수 있다.
이와 마찬가지로, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142)간 거리는 광축으로부터 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 끝단에 이르기까지 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 광축으로부터 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 끝단에 이르기까지 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 최소 거리(T34min)에 대한 최대 거리(T34max)의 비는 3배 이하, 바람직하게는 2배 이하, 더욱 바람직하게는 1.5배 이하일 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)를 이루는 제1 내지 제6 렌즈 중 적어도 하나의 적어도 한 면은 임계점(critical point)을 포함한다. 임계점은 새그(sag)값의 경향이 바뀌는 지점을 의미할 수 있다. 새그값은 렌즈면의 임의의 한 점과 광축에 있는 점 간의 광축 상 거리를 의미한다. 새그값의 경향이 바뀌는 지점은 새그값이 증가하다 감소하는 지점 또는 감소하다 증가하는 지점일 수 있다. 임계점은 경사 각도(slope angle)가 0이 되는 지점을 의미할 수 있다. 경사 각도는 렌즈면의 접선에 대한 법선과 광축이 이루는 각도로 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 6면 중 적어도 1면은 임계점을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 및 제3 렌즈(130)의 상측면(134)은 임계점을 포함한다. 광은 임계점 부근에서 더욱 효과적으로 굴절된다. 즉, 임계점을 포함하지 않는 렌즈면을 통과한 광에 비하여 임계점을 포함하는 렌즈면을 통과한 광은 더욱 효과적으로 굴절될 수 있다. 이와 같이, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 6면 중 적어도 1면이 임계점을 포함하면, 헤드 사이즈를 최소화하기 위하여 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경을 작게 설계한 경우 또는 헤드 사이즈를 최소화하기 위하여 제1 렌즈군(G1)의 최대 유효경이 제2 렌즈군(G2)의 최소 유효경보다 작게 설계한 경우에도, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경을 통하여 입사된 광이 제1 내지 제3 렌즈 사이에서 최대한 넓은 범위로 굴절될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부 픽셀에도 고르게 광이 도달할 수 있고, 광학계(100)의 성능이 향상될 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 임계점은 광축으로부터 0.5mm 내지 0.6mm의 수직 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 55% 내지 67%인 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 렌즈의 면의 끝단은 렌즈의 면의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있고, 임계점의 위치는 광축에 대하여 수직인 방향을 기준으로 설정된 위치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 임계점은 광축으로부터 1mm 내지 1.1mm의 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 90% 내지 100%인 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 6면 중 적어도 1면, 특히 제3 렌즈(130)의 상측면(134)이 임계점을 포함하는 경우, 제1 렌즈군(G1)으로부터 출력되는 광을 고르게 분산시킬 수 있다. 제3 렌즈(130)의 상측면(134)이 임계점을 포함하는 경우, 제3 렌즈(130)가 틸트되더라도, 광학계(100)의 광학 성능에 크게 영향을 미치지 않으므로, 광학계(100)의 조립성이 개선될 수 있다. 특히, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 임계점이 광축을 시작점으로 하고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 90% 내지 100%인 위치에 배치되는 경우, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 가장자리 부근의 광이 더욱 고르게 퍼질 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)의 6면 중 적어도 3면은 임계점을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 및 상측면(144), 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 제6 렌즈(160)의 상측면(164)은 임계점을 포함할 수 있다. 광은 임계점 부근에서 더욱 효과적으로 굴절된다. 이미지 센서(180)와 가장 가까운 렌즈면인 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 주변부에 임계점이 존재하면, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)에서 효과적으로 굴절된 광은 이미지 센서(180)의 주변부 픽셀까지 고르게 도달하기 용이하다. 특히, 이미지 센서(180)와 가장 가까운 렌즈면인 제6 렌즈(160)의 상측면(164)에 임계점이 존재하면, 이미지 센서(170)와 가장 먼 렌즈인 제1 렌즈(110)의 상측면 혹은 물측면에 임계점이 존재할 때 대비 광학계(100)의 조립성이 개선될 수 있다. 조립 시 제6 렌즈(160)가 약간 틸트되더라도 광학계(100)의 제1 내지 제5 렌즈의 조립에 영향을 미치지 않게 되어 광학 성능에 크게 영향을 미치지 않으므로, 광학계(100)의 조립성이 개선될 수 있다. 이미지 센서(170)와 가장 먼 렌즈인 제1 렌즈(110)의 상측면 혹은 물측면에 임계점이 존재하면, 조립 시 상기 제1 렌즈가 틸트되어 조립될 경우, 조립의 틸트가 나머지 렌즈인 상기 제2 렌즈 및 상기 제6 렌즈에 영향을 미치게 되어 광학계의 성능이 크게 저하된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154) 및 제6 렌즈(160)의 물측면(162)은 임계점을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 및 상측면(144)은 모두 임계점을 가질 수 있다. 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점은 광축으로부터 0.8mm 내지 0.9mm의 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 64% 내지 72%인 위치에 배치될 수 있다. 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점은 광축으로부터 0.8mm 내지 0.9mm의 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 56% 내지 64%인 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리의 0.9 내지 1.1배, 바람직하게는 0.95 내지 1.05배, 더욱 바람직하게는 0.97 내지 1.3배, 더욱 바람직하게는 0.99 내지 1.01배일 수 있다. 여기서, 임계점이 광축으로부터 가지는 거리는 광축에 대하여 수직하는 거리를 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점은 광축으로부터 0.8mm 내지 0.9mm의 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 53% 내지 60%인 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리의 0.9 내지 1.1배, 바람직하게는 0.95 내지 1.05배, 더욱 바람직하게는 0.97 내지 1.3배, 더욱 바람직하게는 0.99 내지 1.01배일 수 있다. 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점이 이러한 조건을 만족시킬 경우, 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점이 연속적으로 위치하고, 제5 렌즈(150)의 상측면(154) 및 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에는 임계점이 없으며, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)에는 임계점이 있다. 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 임계점은 광축으로부터 0.6mm 내지 0.7mm의 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 24% 내지 29%인 위치에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)간 거리(T45)는 광축(OA)으로부터 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 끝단에 이르기까지 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 광축으로부터 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 끝단에 이르기까지 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 최소 거리(T45min)에 대한 최대 거리(T45max)의 비는 3배 이하, 바람직하게는 2배 이하일 수 있다.
이에 반해, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162)간 거리(T56)는 광축으로부터 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 끝단에 이르기까지 급격하게 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162)간 거리(T56)는 광축으로부터 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 끝단에 이르기까지 광축으로부터 멀어질수록 줄어들 수 있다. 전술한 바와 같이, 렌즈면의 끝단은 유효경의 끝단을 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162)간 최소 거리(T56min)에 대한 최대 거리(T56max)의 비는 3배 초과, 바람직하게는 4배 이상, 더욱 바람직하게는 5배 이상, 더욱 바람직하게는 10배 이상일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162)간 최소 거리(T56min)를 가지는 지점은 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 끝단, 즉 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경의 끝단 또는 유효경의 끝단으로부터 소정 거리 이내의 지점일 수 있으며, 여기서 소정 거리는 ±0.4mm일 수 있다.
이를 위하여, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 경사 각도 변화 양상과 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 경사 각도 변화 양상은 상이할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점은 모두 광축으로부터 유사한 수직 거리를 가지도록 배치될 수 있다. 즉, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리의 0.9 내지 1.1배, 바람직하게는 0.95 내지 1.05배, 더욱 바람직하게는 0.97 내지 1.3배, 더욱 바람직하게는 0.99 내지 1.01배일 수 있고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리의 0.9 내지 1.1배, 바람직하게는 0.95 내지 1.05배, 더욱 바람직하게는 0.97 내지 1.3배, 더욱 바람직하게는 0.99 내지 1.01배일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점 중 적어도 하나와 광축 간 수직 거리 이내에서, 예를 들어, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에서 경사 각도는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 경사 각도보다 급격하게 변할 수 있다. 예를 들어, 광축과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점 간 수직 거리를 가지는 지점에 이르기까지 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에서 최대 경사 각도는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 최대 경사 각도보다 클 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 광축에서의 경사 각도가 0이고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 광축에서의 경사 각도가 0일 때, 광축과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점 간 수직 거리를 가지는 지점에 이르기까지 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에서 최대 경사 각도는 2배 이상, 바람직하게는 2.5배 이상일 수 있다. 예를 들어, 광축과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점 간 수직 거리를 가지는 지점에 이르기까지 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에서 경사 각도는 0 내지 35도의 범위를 가지고, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 경사 각도는 0 내지 17.5도의 범위를 가질 수 있다. 제5 렌즈(150)의 상측면(154) 및 제6 렌즈(160)의 물측면(162)이 이러한 경사 각도를 가지면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 및 상측면(144), 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통하여 꺾인 광이 제5 렌즈(150)의 상측면(154) 및 제6 렌즈(160)의 물측면(162)에서 균일하게 분산될 수 있다. 이때, 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 유효경의 60 내지 90% 범위 내에서 최대 경사 각도는 65도 이하일 수 있다. 이에 따르면, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)이 상측으로 볼록하고, 제6 렌즈(160)의 물측면(162)이 물체측으로 오목하되, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 곡률 반경의 절대값은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 곡률 반경의 절대값보다 클 수 있다. 바람직하게는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 곡률 반경의 절대값은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 곡률 반경의 절대값의 2배 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 곡률 반경의 절대값은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 곡률 반경의 절대값의 2배 내지 3배일 수 있다.
제5 렌즈(150)의 상측면(154)와 제6 렌즈(160)의 물측면(162)이 이러한 조건을 만족하도록 설계되는 경우, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 이하에서 설명되는 조건식 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 광학적으로 향상된 효과를 가질 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 이미지 센서(180)의 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 3.2690mm인 조건 하에서, 유효 초점 거리(EFL)가 3.5950mm이고, F 넘버는 2 이하이며, 대각 방향의 FOV는 84도 이상이며, 1 필드에서 RI가 25% 이상인 광학 성능을 얻을 수 있다.
[수학식 1]
0.9≤EDL1S1/EPD≤1.1
여기서, EDL1S1은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이고, EPD(Entrance Pupil Diameter)은 입사동의 직경이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 외부에 노출되는 면적을 최소화할 수 있으므로, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 가장자리에도 광이 입사될 수 있다. 제1 렌즈(110) 전체가 유효 영역이 될 수 있다. 바람직하게는, 1≤EDL1S1/EPD≤1.1일 수 있다.
[수학식 2]
EDL1S1<2HimageD
여기서, HimageD는 이미지 센서(170)의 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 외부에 노출되는 면적을 최소화할 수 있으므로, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다.
[수학식 3]
1.62mm≤EDL1S1≤1.98mm
이에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다.
[수학식 4]
1.62mm≤EPD≤1.98mm
이에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다.
[수학식 5]
2≤CT5/CT4
여기서, CT5는 제5 렌즈(150)의 중심 두께이고, CT4는 제4 렌즈(140)의 중심 두께이다. 이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하다.
[수학식 6]
T23<T12<T45<T34<T56
여기서, T23은 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 거리이고, T12는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 거리이며, T45는 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 거리이고, T34는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리이며, T56은 제5 렌즈(150)와 제6 렌즈(160) 간 거리이다. 이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하고, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 제1 렌즈군(G1)을 통하여 광이 왜곡없이 모일 수 있고, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
[수학식 7]
1.6≤T56/T12≤2.6
이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하고, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 제1 렌즈군(G1)을 통하여 광이 왜곡없이 모일 수 있고, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다. 바람직하게는, 1.9≤T56/T12≤2.3일 수 있다.
[수학식 8]
8≤T56/T23≤12
이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하고, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 제1 렌즈군(G1)을 통하여 광이 왜곡없이 모일 수 있고, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다. 바람직하게는, 9≤T56/T23≤11일 수 있다.
[수학식 9]
1.5≤T56/T34≤2.5
이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하고, 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다. 바람직하게는, 1.6≤T56/T34≤2일 수 있다.
[수학식 10]
1.5≤T56/T45≤2.5
이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하고, 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(180)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다. 바람직하게는, 1.6≤T56/T45≤2일 수 있다.
[수학식 11]
2≤|P1|/|P2|
이에 따르면, 제1 렌즈(110)는 광학계(100)로 입사되는 광을 모아주며, 제2 렌즈(120)는 색수차를 보정할 수 있다.
[수학식 12]
1.5≤CT1/CT2
이에 따르면, 제1 렌즈(110)는 광학계(100)로 입사되는 광을 모아주며, 제2 렌즈(120)는 색수차를 보정할 수 있다.
[수학식 13]
4mm≤TTL≤4.5mm
여기서, TTL은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리이다. TTL이 4mm 미만이면 제작성이 떨어지고, 바람직한 유효 초점 거리를 구현하기 어려울 수 있으며, TTL이 4.5mm를 초과하면 카메라 장치의 사이즈가 커져 휴대 단말 내 초소형으로 구현하기 어려워질 수 있다.
[수학식 14]
0.6mm≤BFL
여기서, BFL은 제6 렌즈(160)의 상측면(164)으로부터 이미지 센서(180)까지의 거리이다. 이에 따르면, 광학계의 조립성이 높아질 수 있다.
[수학식 15]
1.11≤TTL/EFL≤1.26
여기서, EFL은 유효 초점 거리이다. 이에 따르면, 좁은 공간 내에서도 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
[수학식 16]
1.22≤TTL/HimageD≤1.38
이에 따르면, 좁은 공간 내에서도 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
[수학식 17]
2.2≤TTL/EPD≤2.5
이에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈 및 카메라 장치의 전체 사이즈를 소형화할 수 있다.
[수학식 18]
EDG1_max< EDG2_min
여기서, EDG1_max는 제1 렌즈군 내 최대 유효경이고, EDG2_min은 제2 렌즈군 내 최소 유효경이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)은 광학계(100)로 입사된 광을 모으는 역할을 하여, 제2 렌즈군(G2)에 입사되는 입사각을 조절할 수 있다. 그리고, 제2 렌즈군(G2)은 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
[수학식 19]
EDL4S1< EDL4S2< EDL5S1< EDL5S2< EDL6S1< EDL6S2
여기서, EDL4S1은 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 유효경이고, EDL4S2은 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 유효경이고, EDL5S1은 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 유효경이고, EDL5S2은 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경이고, EDL6S1은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 유효경이고, EDL6S2은 제6 렌즈(160)의 상측면(164)의 유효경이다. 이에 따르면, 제2 렌즈군(G2)은 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
[수학식 20]
EDG1_max/EDL6S2≤0.7
이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)은 광학계(100)로 입사된 광을 모으는 역할을 하여, 제2 렌즈군(G2)에 입사되는 입사각을 조절할 수 있다. 그리고, 제2 렌즈군(G2)은 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다. 바람직하게는 EDG1_max/EDL6S2≤0.6일 수 있다.
[수학식 21]
T12max/T12min≤3
여기서, T12max는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 최대 거리이고, T12min는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 최소 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)으로부터 제2 렌즈(120)의 물측면(122)에 이르기까지 광이 퍼지지 않고 도달할 수 있다.
[수학식 22]
T23max/T23min≤3
여기서, T23max는 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 최대 거리이고, T23min는 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 최소 거리이다. 이에 따르면, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)으로부터 제3 렌즈(130)의 물측면(132)에 이르기까지 광이 퍼지지 않고 도달할 수 있다.
[수학식 23]
T34max/T34min≤3
여기서, T34max는 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 최대 거리이고, T34min는 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 최소 거리이다. 이에 따르면, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)으로부터 제4 렌즈(140)의 물측면(142)에 이르기까지 광이 퍼지지 않고 도달할 수 있다. 바람직하게는, T34max/T34min≤2일 수 있다.
[수학식 24]
0.9≤T_CPL4S1/T_CPL4S2≤1.1
여기서, T_CPL4S1는 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리이고, T_CPL4S2는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다. 또한, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점에서 효과적으로 굴절된 광은 다시 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 임계점에서 효과적으로 굴절되므로, 광의 효과적인 굴절 효과를 극대화할 수 있다. 바람직하게는, 0.95≤T_CPL4S1/T_CPL4S2≤1.05일 수 있다.
[수학식 25]
0.9≤T_CPL4S1/T_CPL5S1≤1.1
여기서, T_CPL5S1는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점이 광축으로부터 가지는 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)을 통과한 후 제2 렌즈군(G2)에 입사된 광을 효율적으로 굴절 및 분산시키는 역할을 하여, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다. 또한, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 임계점에서 효과적으로 굴절된 광은 다시 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 임계점에서 효과적으로 굴절되므로, 광의 효과적인 굴절 효과를 극대화할 수 있다. 바람직하게는, 0.95≤T_CPL4S1/T_CPL5S1≤1.05일 수 있다.
[수학식 26]
T45max/T45min≤3
여기서, T45max는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 최대 거리이고, T45min는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 최소 거리이다. 이에 따르면, 광학계의 조립 및 정렬이 용이하다.
[수학식 27]
3<T56max/T56min
여기서, T56max는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162) 간 최대 거리이고, T56min는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)과 제6 렌즈(160)의 물측면(162) 간 최소 거리이다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다. 바람직하게는, 4<T56max/T56min일 수 있다.
[수학식 28]
SAL5S2_max< SAL6S1_max
여기서, SAL5S2_max는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 최대 경사 각도이고, SAL6S1_max는 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 최대 경사 각도일 수 있다. 광축과의 수직 거리가 T_CPL4S1, T_CPL4S2 또는 T_CPL5S1 이내인 영역에서 이러한 조건을 만족시킬 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있으며, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
[수학식 29]
2≤SAL6S1_max/SAL5S2_max
여기서, 광축과의 수직 거리가 T_CPL4S1, T_CPL4S2 또는 T_CPL5S1 이내인 영역에서 이러한 조건을 만족시킬 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있으며, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
[수학식 30]
0도≤SAL6S1≤35도
여기서, SAL6S1는 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 경사 각도이고, 광축과의 수직 거리가 T_CPL4S1, T_CPL4S2 또는 T_CPL5S1 이내인 영역에서 이러한 조건을 만족시킬 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있으며, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
[수학식 31]
0도≤SAL5S1≤17.5도
여기서, SAL5S2는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 경사 각도이고, 광축과의 수직 거리가 T_CPL4S1, T_CPL4S2 또는 T_CPL5S1 이내인 영역에서 이러한 조건을 만족시킬 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 분산될 수 있으며, 이미지 센서(180)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있으며, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
[수학식 32]
|RL6S1|≤|RL5S2|
여기서, RL6S1은 제6 렌즈(160)의 물측면(162)의 곡률 반경이고, RL5S2는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 곡률 반경이다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 효율적으로 분산될 수 있다.
[수학식 33]
2≤|RL5S2|/|RL6S1|
이에 따르면, 제5 렌즈(150)에 입사된 광은 제5 렌즈(150) 및 제6 렌즈(160)를 통하여 효율적으로 분산될 수 있다.
표 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용하여 얻을 수 있는 CRA(Chief Ray Angle) 데이터 및 RI 값을 필드 별로 나타내고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 MTF(Modulation Transfer Function)를 나타내고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 왜곡 그리드를 나타낸다.
필드 CRA RI(%)
0 8.20295 100.0%
0.1 15.9567 97.9%
0.2 22.8603 92.1%
0.3 28.6354 84.1%
0.4 33.1184 74.7%
0.5 36.0282 65.0%
0.6 36.9021 56.7%
0.7 36.4433 50.7%
0.8 36.4077 43.1%
0.9 36.9158 34.2%
1 8.20295 26.3%
표 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 주 광선의 각도(CRA)는 8도 이상, 에를 들어 8도 내지 37도의 범위이고, 이미지 센서의 중심부(0필드)의 광량을 100%로 하였을 때 이미지 센서의 주변부(1필드)의 광량은 25% 이상임을 알 수 있다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계로부터 얻을 수 있는 픽셀에 따른 공간주파수에서 영상의 선명도를 얻을 수 있고, 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계로부터 얻을 수 있는 영상의 왜곡 정도를 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 장치가 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸 도면이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 카메라 장치(1000)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)를 포함하는 카메라 장치(1000)는 휴대 단말 내에 내장될 수 있으며, 메인 카메라 모듈과 함께 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치(1000) 이미지 센서, 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 필터 상에 배치된 광학계(100)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 상기에서 설명한 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 포함하는 카메라 장치가 내장된 휴대 단말은 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA 등일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 휴대 단말의 전면 또는 후면에 배치되거나, 휴대 단말의 디스플레이 하부에 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 휴대 단말의 두께 제약으로 인하여 휴대 단말의 측면 방향으로 순차적으로 배치될 수도 있다. 이를 위하여, 전술한 바와 같이, 제1 렌즈(110)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수도 있다.
스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA 등일 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
100: 광학계
110: 제1 렌즈
120: 제2 렌즈
130: 제3 렌즈
140: 제4 렌즈
150: 제5 렌즈
160: 제6 렌즈
170: 필터
180: 이미지 센서

Claims (10)

  1. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며,
    상기 제1 렌즈의 직경은 EPD(Entrance Pupil Diameter)의 90% 내지 110%인 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    조리개는 상기 제1 렌즈의 물측면의 가장자리에 배치되는 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며, 상기 제5 렌즈의 상측면과 상기 제6 렌즈의 물측면 간 거리는 광축으로부터 소정 거리에 이르기까지 상기 광축으로부터 멀어질수록 줄어드는 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며, 상기 광축으로부터 소정 거리에 이르기까지 상기 제6 렌즈의 물측면에서 최대 경사 각도는 상기 제5 렌즈의 상측면에서 최대 경사 각도보다 큰 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 물측면의 곡률 반경의 절대값에 대한 상기 제5 렌즈의 상측면의 곡률 반경의 절대값의 비는 2 내지 3인 광학계.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 물측면, 상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면, 상기 제5 렌즈의 물측면 및 상기 제6 렌즈의 상측면 중 적어도 하나는 임계점을 포함하는 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리는 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배이고, 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점이 상기 광축으로부터 가지는 수직 거리의 0.9 내지 1.1배인 광학계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제4 렌즈의 물측면의 임계점, 상기 제4 렌즈의 상측면의 임계점 및 상기 제5 렌즈의 물측면의 임계점 중 적어도 하나와 상기 광축 간 수직 거리인 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    F넘버는 2 이하이고, FOV(Field Of View)는 84도 이상이며, RI(Relative Illumination)는 25% 이상인 광학계.
  10. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈 및 제6 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제6 렌즈는 음의 굴절력을 가지며,
    상기 제1 렌즈는 상기 제1 내지 제6 렌즈 중 가장 작은 직경을 가지고,
    상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면은 각각 임계점을 포함하고,
    상기 제5 렌즈의 상측면이 상측으로 볼록하고, 상기 제6 렌즈의 물측면이 물체측으로 오목하며,
    상기 제5 렌즈의 상측면의 곡률 반경의 절대값이 상기 제6 렌즈의 물측면의 곡률 반경의 절대값보다 큰 광학계.
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