WO2024054095A1 - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 장치 Download PDF

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WO2024054095A1
WO2024054095A1 PCT/KR2023/013519 KR2023013519W WO2024054095A1 WO 2024054095 A1 WO2024054095 A1 WO 2024054095A1 KR 2023013519 W KR2023013519 W KR 2023013519W WO 2024054095 A1 WO2024054095 A1 WO 2024054095A1
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lens
water side
image side
optical system
distance
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PCT/KR2023/013519
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Inventor
심주용
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
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    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • 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.
  • the amount of light reaching the image sensor through the optical system may decrease.
  • 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 lowered compared to 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 an aperture, a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, and a fifth lens, which are sequentially arranged 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 positive refractive power
  • the fifth lens has negative refractive power. It has a refractive power of
  • both the water side and the image side of the fifth lens have a circular asymmetric shape.
  • the EPD may be equal to or greater than the effective diameter of the water side of the first lens.
  • the shortest distance between the aperture and the water side of the first lens may be 0.2 mm or less.
  • the distance between the image side of the first lens and the water side of the second lens and the distance between the image side of the second lens and the water side of the third lens are respectively the distance between the image side of the third lens and the water side of the fourth lens. It is shorter than the distance between the water sides, and the maximum effective diameter among the water side and image side of the first lens, the water side and image side of the second lens, and the water side and image side of the third lens is the water side of the fourth lens. It may be smaller than the minimum effective diameter among the image side and the water side and image side of the fifth lens.
  • the maximum effective diameter among the water side and image side of the first lens, the water side and image side of the second lens, and the water side and image side of the third lens may be 0.7 times or less than the effective diameter of the image side of the fifth lens. there is.
  • the first lens, the second lens, the third lens, and the fourth lens may be circularly symmetric lenses.
  • At least one of the water side and image side of the first lens, the water side and image side of the second lens, and the water side and image side of the third lens will include a critical point where the tilt angle is 0. You can.
  • At least two of the water side of the fourth lens, the image side of the fourth lens, and the water side of the fifth lens do not include the critical point, the water side of the fourth lens is concave toward the object, and the water side of the fourth lens is concave toward the object.
  • the image side of the fourth lens may be convex toward the image side, and the water side of the fifth lens may be concave toward the object.
  • the absolute value of the radius of curvature of the image side of the fourth lens may be 0.9 to 1.1 times the absolute value of the radius of curvature of the water side of the fifth lens.
  • the first direction sag value of the water side of the fifth lens for the same distance from the optical axis and the second direction sag value perpendicular to the first direction are different from each other, and the image side of the fifth lens for the same distance from the optical axis
  • the first direction sag value and the second direction sag value may be different from each other.
  • the first direction sag value or the second direction sag value of the water side of the fifth lens may be different from a third direction sag value between the first direction and the second direction.
  • the deviation between the first direction sag value or the second direction sag value and the third direction sag value on the water side of the fifth lens for the same distance from the optical axis is the first direction sag value on the water side of the fifth lens. It may be greater than the difference between that value and the second direction sag value.
  • the deviation between the first direction sag value and the second direction sag value on the image side of the fifth lens for the same distance from the optical axis is the first direction sag value and the second direction sag value on the water side of the fifth lens. It may be larger than the deviation between those values.
  • the difference between the maximum sag value in the first direction and the maximum sag value in the second direction on the image side of the fifth lens is the maximum sag value in the first direction and the maximum sag value in the second direction on the water side of the fifth lens. It can be more than 10 times the deviation.
  • the image side surface of the fifth lens may include a critical point where the tilt angle is 0.
  • the maximum tilt angle from the critical point of the image side of the fifth lens to the edge of the image side of the fifth lens may be 5 to 7 times the maximum tilt angle from the optical axis of the image side of the fifth lens to the critical point. .
  • 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 of the fifth lens.
  • the F number may be 2.45 or less
  • FOV Field Of View
  • RI Relative Illumination
  • 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 moves from an object side to an image side. It includes an aperture, a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, and a fifth lens arranged sequentially, 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 positive refractive power, the fifth lens has negative refractive power, and both the water side and the image side of the fifth lens have a circular asymmetric shape. .
  • 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 2.45 or less, an FOV of 80 degrees or more, and an RI of 40% or more in one field.
  • 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 the first to fourth lenses of the optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is design data showing sag values of lens surfaces for each distance from the optical axis in the X direction, Y direction, diagonal direction, and 45 degree direction in the fifth lens of the optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 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. 9 shows MTF (Modulation Transfer Function) using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 shows a distortion grid using an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 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), and includes a fourth lens 140 and a fifth lens 150.
  • 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, and the fifth lens 150 may include 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 for the effective diameter values presented in this specification can be considered an effective area
  • the ⁇ 0.4 mm range for the effective diameter values presented in this specification can be interpreted as the effective diameter.
  • the non-effective area is disposed around the effective area, and may be an area where light is not incident, that is, an area unrelated to optical characteristics.
  • the non-effective area may be an area fixed to a barrel accommodating a lens, etc.
  • the filter 160 and the image sensor 170 may be sequentially disposed behind the fifth lens 150.
  • the filter 160 may be an IR (infrared) filter.
  • the filter 160 may block near-infrared rays, for example, light with a wavelength of 700 nm to 1100 nm, from light incident on the camera device.
  • the filter 160 may be a filter that transmits IR rather than a filter that blocks IR.
  • the image sensor 170 may be connected to a printed circuit board.
  • the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, and the fifth lens 150 are sequentially arranged along the optical axis. You can.
  • the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, and the fourth lens 140 may be circularly symmetric lenses
  • the fifth lens 150 may be a circularly symmetrical lens. It may be a circular asymmetric lens.
  • the first lens 110, second lens 120, third lens 130, fourth lens 140, and fifth lens 150 may each be made of plastic or glass.
  • 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 concave toward the object, and the image side 124 ) may be convex 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 concave upward.
  • the fourth lens 140 has positive refractive power and includes a water side 142 and an image side 144.
  • the water side 142 of the fourth lens 140 is concave toward the object, and the image side 144 ) may be convex upward.
  • the fifth lens 150 has negative refractive power and includes a water side 152 and an image side 154.
  • the water side 152 of the fifth lens 150 is concave toward the object, and the image side 154 ) may be concave upward.
  • the 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 positive refractive power and the fifth lens 150 has negative refractive power, chromatic aberration can be corrected.
  • 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 closer to the object than the first lens 110.
  • the aperture ST can control the amount of light incident on the optical system 100.
  • the optical system 100 includes an aperture ST, a first lens 110, a second lens 120, and a second lens 120, which are sequentially arranged from the object side to the image side. It includes a third lens 130, a fourth lens 140, and a fifth lens 150.
  • the aperture ST is disposed closer to the object side than the water side 112 of the first lens 110. When the aperture ST is closed, the aperture ST may be disposed in front of an area corresponding to the optical axis of the water side 112 of the first lens 110.
  • the aperture (ST) when the aperture (ST) is closed, the aperture (ST) is set to the water side of the first lens 110 at the front of the area corresponding to the optical axis OA of the water side 112 of the first lens 110. It may be arranged at a distance of 0.2 mm or less from the area corresponding to the optical axis (OA) of (112), preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.05 mm or less, and even more preferably 0.01 mm or less. If the aperture ST is not a drivable aperture, the shortest distance between the position where the aperture is placed and the water side of the first lens 110 may be 0.2 mm or less.
  • the EPD of the optical system 100 may be equal to or greater than the effective diameter ED L1S1 of the water side 112 of the first lens 110.
  • the EPD of the optical system 100 may be 1 to 1.3 times, preferably 1.1 to 1.25 times, and more preferably 1.15 to 1.25 times the effective diameter (ED L1S1 ) of the water side 112 of the first lens 110. 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 water side 112 of the first lens 110 has the smallest effective diameter among the first to fifth lenses 110, ..., 150.
  • the effective diameter ED L1S1 of the first lens 110 may be 1.16 mm to 1.96 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 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.
  • the 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
  • Table 3 shows the Qcon coefficients of the first to fourth lenses included in the optical system according to the embodiment of the present invention.
  • Table 4 shows the Zernike coefficient of the fifth lens included in the optical system according to an embodiment of the present invention.
  • first lens second lens third lens 4th lens Lens surface No. 112 114 122 124 132 134 142 144 Y-axis radius 1.552 7.917 -2.025 -4.239 1.780 3.478 -7.644 -2.701 Normalization radius 0.930 1.044 1.069 1.030 1.050 1.060 1.145 1.554 Koenig's constant -0.105 -79.951 -41.146 -95.018 -24.141 -62.051 -68.654 1.732 4th order -7.11E-02 -1.92E-01 9.01E-02 1.66E-01 -5.13E-02 -7.42E-02 -2.44E-01 6.98E-02 6th order -1.50E-02 -2.58E-02 2.56E-02 2.69E-02 1.94E-02 1.00E-02 -5.51E-02 3.43E-02 8th order -4.79E-03 -6.45E-03 -9.20E-03 -7.
  • the thickness (mm) represents the distance from each lens surface to the next lens surface.
  • the thickness described in the aperture ST is the water side 112 of the first lens 110 at the aperture ST.
  • the distance from the aperture ST to the water side 112 of the first lens 110 is the water side of the first lens 110 when the aperture ST is closed. It can mean the distance to (112).
  • 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 (mm) may refer to the distance from 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. there is.
  • 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.
  • the thickness described on the image side 114 of the first lens 110 is the center of curvature of the image side 114 of the first lens 110 and the center of curvature of the water side 122 of the second lens 120. indicates the distance between them.
  • the center thickness may refer to the thickness at the optical axis of each lens.
  • the central thickness 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 air gap may refer to the distance on the optical axis between neighboring lenses.
  • the air gap of the first lens 110 represents the distance 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. You can.
  • the thickness described with respect to the water side of the first to fourth lenses that are circularly symmetrical lenses in Table 1 corresponds to the central thickness of the first to fourth lenses in Table 2, and the first to fourth lenses that are circularly symmetrical lenses in Table 1
  • the thickness described for the image side of the third lens may correspond to the air gap of the first to third lenses in Table 2.
  • the water side 152 and the image side 154 of the fifth lens 150 have a circular asymmetric shape, there may be an offset.
  • the thickness of the image side 144 of the fourth lens 140 listed in Table 1 that is, the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150
  • the distance between the air gaps of the fourth lens 140 listed in Table 2 may not match each other.
  • the thickness of the water side 152 of the fifth lens 150 shown in Table 1 may not match the central thickness of the fifth lens 150 shown in Table 2.
  • 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 And the fifth lens 150 may be referred to as the second lens group (G2).
  • the first lens 110 may have the largest central thickness among the first to fifth lenses.
  • the sum of the center thickness (CT2) of the second lens 120 and the center thickness (CT3) of the third lens 130 is the sum of the center thickness (CT1) of the first lens 110. It can be smaller than
  • the center thickness (CT1) of the first lens 110 is greater than the center thickness (CT4) of the fourth lens 140 and greater than the center thickness (CT5) of the fifth lens 150. You can.
  • the distance between the first lens group (G1) and the second lens group (G2) of the present invention is the distance between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140 ( T34) is the distance between neighboring lenses in the first lens group (G1), for example, the distance between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120 (T12) Alternatively, it may be greater than the distance T23 between the image side 124 of the second lens 120 and the water side 132 of the third lens 130.
  • the distance between the first lens group (G1) and the second lens group (G2) of the present invention may be greater than or equal to the distance T45 between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the distance between the first lens group (G1) and the second lens group (G2) of the present invention that is, between the image side 134 of the third lens 130 and the water side 142 of the fourth lens 140
  • the distance T34 is 0.95 to 1.1 times, preferably 0.97 to 1.05 times, the distance T45 between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the distance T12 between the image side 114 of the first lens 110 and the water side 122 of the second lens 120 and the image side 124 of the second lens 120 and the third lens ( The distance T23 between the water side 132 of the fourth lens 140 may be smaller than the distance T45 between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the first lens group G1 plays the role of light collection and chromatic aberration correction
  • 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 170 in order to reduce the head size of the optical system 100.
  • the water side of the first lens 110 ( Even if the effective diameter of 112) is sufficiently small, light can be collected without distortion.
  • the gap between the first lens group (G1) 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 170 without distortion.
  • the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 have positive composite power
  • the fourth lens 140 and the fifth lens 150 have positive composite powers. It has negative synthesis power. That is, the composite power of the first lens 110, the second lens 120, and the third lens 130 is 0.27, and the composite power of the fourth lens 140 and the fifth lens 150 is -0.2.
  • 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 and The fifth lens 150 spreads light from the water side 142 of the fourth lens 140 to the image side 154 of the fifth lens 150 to reach each pixel of the image sensor 170. can play a role.
  • 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 1.5 times or more
  • the center thickness (CT1) of the first lens 110 is more than 2 times 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 T34 between the first lens group (G1) and the second lens group (G2) is the largest among the distances between neighboring lenses in the optical system 100, and the fourth lens 140 in the second lens group (G2) ) and the distance between the fifth lens 150 (T45) is the distance between the first lens 110 and the second lens 120 in the first lens group (G1) (T12) and the second lens 120 and the third
  • the second lens group G2 may serve to spread light more evenly to the periphery of the image sensor.
  • the TTL which is the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image sensor 170, is 4 mm to 4.5 mm, preferably 4.35 mm, and the second lens 120
  • the distance from the water side 122 to the image sensor 170 is 3.5884 mm
  • the distance from the water side 132 of the third lens 130 to the image sensor 170 is 3.3084 mm
  • the fourth lens 140 The distance from the water side 142 to the image sensor 170 is 2.2841 mm
  • the distance from the water side 152 of the fifth lens 150 to the image sensor 170 is 1.136 mm.
  • BFL which is the distance from the image side 154 of the fifth lens 150 to the image sensor 170, is 0.7287mm.
  • the diagonal length (2*H imageD ) of the image sensor 170 is 6.53801mm.
  • BFL should be implemented as 0.6mm 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 lens with a circular asymmetric shape, the BFL must be 0.7mm or more. It must be implemented. Since the optical system of the present invention includes a circular asymmetric lens, the BFL must be implemented at 0.7 mm or more. According to this, 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 larger 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 maximum effective diameter (ED G1_max ) of the lens included in the first lens group (G1) may be larger than the minimum effective diameter (ED G1_min ) of the lens included in the first lens group (G1).
  • the maximum effective diameter (ED G1_max ) of the lens included in the first lens group G1 may be 1 to 1.5 times the minimum effective diameter (ED G1_min ) of the lens included in the first lens group G1.
  • the minimum effective diameter (ED G1_min ) of the lens included in the first lens group (G1) is the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110, the image side 114 of the first lens 110, the second
  • the effective diameters of the water side 122 and image side 124 of the lens 120 and the water side 132 and image side 134 of the third lens 130 are the water side 112 of the first lens 110. It may be 1 to 1.5 times the effective diameter of.
  • the effective diameters of the fourth lens 140 and the fifth lens 150 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 ) may be larger than the effective diameter (ED L5S1 ) of the water side 152 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 L5S2 ) of the image side 154 of the fifth lens 150. , 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 170. can increase.
  • FIG. 5 is design data showing the distance between lens surfaces for each distance in the Y direction from the optical axis in the optical system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is design data showing the optical axis of the first to fourth lenses of the optical system according to the embodiment of the present invention.
  • This is design data showing the sag values of the lens surfaces for each distance in the Y direction from This is design data showing the sag value of the lens surfaces
  • Figure 8 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 an embodiment of the present invention.
  • L1, L2, L3, L4, and L5 are the first lens 110, the second lens 120, the third lens 130, the fourth lens 140, and the fifth lens 150, respectively.
  • L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1, and L5S2 are the water side 112, image side 114, and second lens 120 of the first lens 110, respectively.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the distance between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 is uniform from the optical axis to the end of the image side 144 of the fourth lens 140. can be maintained. 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, more preferably 1.5 times or less, and even more preferably 1.3 times or less.
  • At least one surface of at least one of the first to fifth 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 image side 114 of the first lens 110, the water side 122 of the second lens 120, and the image side 124 of the second lens 120 and at least one of the image side surfaces 134 of the third lens 130 includes a critical point.
  • Light is refracted more effectively near the critical point. That is, light passing through a lens surface including a critical point can be refracted more effectively than light passing through a lens surface not including a critical point.
  • the water of the first lens 110 is reduced to minimize the head size.
  • the effective diameter of the side 112 is designed to be small or the maximum effective diameter of the first lens group (G1) is designed to be smaller than the minimum effective diameter of the second lens group (G2) in order to minimize the head size
  • the first lens The light incident through the effective diameter of the water side 112 of 110
  • the light can evenly reach the peripheral pixels of the image sensor 170, The performance of the optical system 100 can be improved.
  • At least two of the water side 142 and the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 do not include a critical point.
  • the image side surface 154 of the fifth lens 150 may include a critical point.
  • the water side 142 and image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150 do not include a critical point, and the fifth lens ( The upper side 154 of 150) may include a critical point. Light is refracted more effectively near the critical point.
  • the assemblage of the optical system 100 may be improved compared to when a critical point exists on the water side.
  • the fifth lens 150 is slightly tilted during assembly, it does not affect the assembly of the first lens and the fourth lens of the optical system 100 and does not significantly affect optical performance, so the assembling of the optical system 100 is improved. It can be improved. If a critical point exists on the image side or water side of the first lens 110, which is the lens furthest from the image sensor 170, when the first lens is tilted and assembled during assembly, the tilt of the assembly is the remaining lens, the second lens. This affects the second lens and the fifth lens, greatly deteriorating the performance of the optical system.
  • the critical point of the image side surface 114 of the first lens 110 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 image side surface 114 of the first lens 110 is about 50% to 60% when the optical axis is the starting point and the end point of the image side surface 114 of the first lens 110 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 water side 122 of the second lens 120 may be a point having a vertical distance of 0.8 mm to 0.9 mm from the optical axis.
  • the critical point of the water side 122 of the second lens 120 is about 80% to 90% 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 critical point of the image side 124 of the second lens 120 may be a point having a vertical distance of 0.6 mm to 0.7 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side surface 124 of the second lens 120 is about 60% to 70% when the optical axis is the starting point and the end point of the image side surface 124 of the second lens 120 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the critical point of the image side 134 of the third lens 130 may be a point having a vertical distance of 0.7 mm to 0.8 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side 134 of the third lens 130 is about 70% to 80% when the optical axis is the starting point and the tip of the image side 134 of the third lens 130 is the end point. It can be placed at the % position.
  • the light is evenly distributed within the first lens group (G1) and the first lens group (G1) It is output through the image side 134 of the third lens 130 of group G1 and may be incident on the water side 142 of the fourth lens 140.
  • the water side 142 of the fourth lens 140, the image side 144 of the fourth lens 140, and the water side 152 of the fifth lens 150 include a critical point.
  • the water side 142 of the fourth lens 140 is concave toward the object
  • the image side 144 of the fourth lens 140 is convex toward the image side
  • the water side 152 of the fifth lens 150 is concave toward the object side.
  • the absolute value of the radius of curvature (R L4S2 ) of the image side 144 of the fourth lens 140 is 0.9 to 0.9 of the absolute value of the radius of curvature (R L5S1 ) of the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the first lens group The light is evenly distributed within (G1), output through the image side 134 of the third lens 130 of the first lens group (G1), and then incident on the water side 142 of the fourth lens 140.
  • the incident light may be evenly distributed from the center of the water side 152 of the fifth lens 150 to the periphery.
  • the first to fourth lenses are circularly symmetrical lenses
  • the fifth lens 150 is a lens with circular asymmetric shapes on both sides.
  • both the water side 152 and the image side 154 of the fifth lens 150 have a circular asymmetric shape. If both the water side 152 and the image side 154 of the fifth lens 150 have a circular asymmetric shape, light distortion can be minimized and the wide angle can be achieved while reducing the total number of lenses included in the optical system 100. It can be implemented and RI can be increased.
  • the circular asymmetric shape has different lens cross-sectional shapes in the X-axis and Y-axis directions around the optical axis, or has different lens cross-sectional shapes in the It may mean that they are different from each other, or that the cross-sectional shapes of the lenses are different in the third direction between the X-axis direction and the Y-axis direction and the shape of the Y-axis direction.
  • the third direction may mean a diagonal direction of the image sensor or a 45-degree direction between the X-axis and Y-axis. If the X-axis length and Y-axis length of the image sensor are the same, the diagonal direction of the image sensor and the 45-degree direction between the X-axis and Y-axis may coincide.
  • the X-axis length and Y-axis length of the image sensor are different, for example, if the ratio of the X-axis length and Y-axis length of the image sensor is 4:3, the angle between the X-axis direction and the diagonal direction is less than 45 degrees, and the Y The angle between the axial direction and the diagonal direction may be greater than 45 degrees.
  • different shapes may mean different inclination angles, different sag values, or, if there is a critical point, a different point at which the critical point appears.
  • the fact that the shapes in the X-axis direction and the Y-axis direction are different means that there is an area where the tilt angle in the This may mean that there is an area where the sag value in the X-axis direction and the sag value in the Y-axis direction are different.
  • the fact that the shapes in the X-axis direction and the Y-axis direction are different from each other may mean that the distance between the optical axis and the critical point in the X-axis direction is different from the distance between the optical axis and the critical point in the Y-axis direction.
  • Circular asymmetric shape can be used interchangeably with freeform shape, autonomous curved shape, rotational asymmetric shape, preform shape, origin asymmetry, etc.
  • the sag value refers to the distance on the optical axis between any point on the lens surface and a point on the optical axis.
  • a positive sag value means a shape protruding to the right from the optical axis
  • a negative sag value means a shape protruding to the left from the optical axis. It is obvious to those skilled in the art that the sign of the sag value can be defined inversely.
  • a negative sag value may mean a shape protruding to the right from the optical axis
  • a positive sag value may mean a shape protruding to the left from the optical axis.
  • the difference between the For example, at the water side 152 of the fifth lens 150 , the difference between the For example, on the water side 152 of the fifth lens 150 , the difference between the For example, in an area where the vertical distance from the optical axis is 1 mm or less , the deviation between the Typically, it is 3 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less , and in the area where the vertical distance from the optical axis exceeds 1mm, the The deviation of the sag value (Sag L5S1_Y ) may be 2 ⁇ m to 20 ⁇ m, preferably 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the diagonal direction may mean a diagonal direction between the X direction and the Y direction based on the image sensor.
  • the diagonal direction may mean a direction forming a 45 degree angle between the X and Y directions.
  • the diagonal direction may be different from the direction forming a 45 degree angle between the
  • the deviation between the It may be ⁇ m.
  • the deviation between the It tends to get bigger. According to this, the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the The deviation between the direction sag values may be greater than the deviation between the According to this, the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the X-direction sag value (Sag L5S2_X ) and the Y-direction sag value (Sag L5S2_Y ) on the image side 154 of the fifth lens 150 may have a deviation.
  • the difference between the For example, on the image side surface 154 of the fifth lens 150 , the difference between the For example, in an area where the vertical distance from the optical axis is 1 mm or less , the deviation between the , in the area where the vertical distance from the optical axis exceeds 1 mm , the deviation between the , preferably 1 ⁇ m to 400 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 350 ⁇ m.
  • the light passing through the image side 154 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • at least one of the water side 152 and the image side 154 of the fifth lens 150 includes a circular asymmetric shape, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained.
  • the optical system 100 can be implemented in a small size, while improving optical performance.
  • the There may be on the image side 154 of the fifth lens 150 . According to this, the light passing through the image side 154 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the difference between the may be greater than the difference between the X-direction sag value (Sag L5S1_X ) and the Y-direction sag value (Sag L5S1_Y ) at the water side 152 of the fifth lens 150.
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S1_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S1_Y ) of the water side 152 of the fifth lens 150 are different, and the The maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S1_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S1_Y ) of the upper side 154 may be different.
  • the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S1_X ) refers to the maximum sag value among the sag values obtained along the It means sag value.
  • the maximum sag value (max_Sag L5S1_X ) in the X direction or the maximum sag value (max_Sag L5S1_Y ) in the may be different from
  • the maximum sag value (max_Sag L5S1_X ) in the The deviation between the water side 152 of the fifth lens 150 may be greater than the deviation between the maximum sag value in the
  • the difference between the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S2_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S2_Y ) of the image side 154 of the fifth lens 150 is the It may be greater than the deviation between the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S1_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S1_Y ) of the water side 152.
  • the difference between the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S2_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S2_Y ) of the image side 154 of the fifth lens 150 is the ) may be more than 10 times the deviation between the maximum sag value in the X direction (max_Sag L5S1_X ) and the maximum sag value in the Y direction (max_Sag L5S1_Y ). According to this, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • both the water side 152 and the image side 154 of the fifth lens 150 have a circular asymmetric shape, distortion of light passing through the fifth lens 150 can be minimized, and the fifth lens 150 can minimize the distortion of light passing through the fifth lens 150.
  • the light passing through (150) can be evenly dispersed. According to this, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • the critical point of the image side 152 of the fifth lens 150 may be a point having a vertical distance of 0.9 mm to 1 mm from the optical axis.
  • the critical point of the image side 154 of the fifth lens 150 is an area where the vertical distance from the optical axis is 1 mm or less, that is, the X-direction sag value on the water side 152 of the fifth lens 150. It may be placed in an area where the deviation between (Sag L5S1_X ) and the Y direction sag value (Sag L5S1_Y ) is 1 ⁇ m or less. According to this, the dispersion characteristics of light passing through the image side 154 of the fifth lens 150 can be maximized.
  • the maximum tilt angle from the optical axis to the critical point at the image side 154 of the fifth lens 150 is from the critical point to the image side 154 of the fifth lens 150.
  • the maximum tilt angle from the optical axis to the edge of the image side 154 of the fifth lens 150 is 5 to 5 of the maximum tilt angle from the critical point to the edge of the image side 154 of the fifth lens 150. It could be 7 times.
  • 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 154 of the fifth lens 150. According to this, manufacturing performance can be improved while satisfying optical performance.
  • the dispersion characteristics of light passing through the image side 154 of the fifth lens 150 can be maximized and RI can be improved.
  • 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 3.76 mm under the condition that the half value (H imageD ) of the diagonal length of the pixel area of the image sensor 170 is 3.2690 mm, The F number is 2.45 or less, the diagonal FOV is 80 degrees or more, and optical performance with an RI of 40% or more in one field can be obtained.
  • ED L1S1 is the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110
  • EPD Entrance Pupil size
  • H imageD is half the diagonal length of the pixel area of the image sensor 170.
  • the area where the water side 112 of the first lens 110 is exposed to the outside within the range in which the first lens 110 can be manufactured is Since it can be minimized, the head size of the optical system 100 can be minimized.
  • TTL is the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image sensor 170. If the TTL is less than the lower limit of [Equation 3-1] to [Equation 3-3], manufacturability may be poor and it may be difficult to implement a desirable effective focal length, and if the TTL is less than the lower limit of [Equation 3-1] to [Equation 3-3], If the upper limit of [3-3] is exceeded, the size of the camera device increases, making it difficult to implement it in an ultra-small form in a mobile terminal.
  • EFL is the effective focal length. According to [Equation 4-1] to [Equation 4-3], high resolution images can be obtained even within a narrow space.
  • the head size of the optical system 100 and the overall size of the camera device can be miniaturized.
  • the head size of the optical system 100 can be miniaturized.
  • CT1 is the central thickness of the first lens 110
  • CT2 is the central thickness of the second lens 120
  • CT3 is the central thickness of the third lens 130.
  • the first lens group G1 is capable of concentrating light and chromatic aberration. It can serve as a correction.
  • CT4 is the central thickness of the fourth lens 140.
  • the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small, light can be collected by the first lens group G1 without distortion, and the second lens group G2 is the image sensor. It can play a role in spreading light evenly to each pixel, even to the periphery.
  • CT5 is the central thickness of the fifth lens 150. According to this, even when the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small, light can be collected by the first lens group G1 without distortion, and the second lens group G2 is the image sensor. It can play a role in spreading light evenly to each pixel, even to the periphery.
  • T34 is the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • T12 is the distance between the first lens 110 and the second lens 120. According to this, even when the effective diameter of the water side 112 of the first lens 110 is sufficiently small, light can be collected without distortion, and the light collected by the first lens group G1 is transmitted to the second lens group G2. It can pass through and evenly reach each pixel of the image sensor 170 without distortion.
  • T34 is the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • T23 is the distance between the second lens 120 and the third lens 130.
  • T34 is the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140
  • T45 is the distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150. According to this, the light collected by the first lens group G1 can pass through the second lens group G2 and evenly reach each pixel of the image sensor 170 without distortion.
  • the first lens group G1 serves to collect light and correct chromatic aberration
  • the second lens group G2 serves to spread light evenly to each pixel to the periphery of the image sensor.
  • the first lens group G1 serves to collect light and correct chromatic aberration
  • the second lens group G2 serves to spread light evenly to each pixel to the periphery of the image sensor.
  • P1 is the power of the first lens 110
  • P2 is the power 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.
  • it may be 1.6 ⁇
  • ED G1_max is the maximum effective diameter in the first lens group
  • ED G1_min is the minimum effective diameter in the first lens group.
  • the first lens group G1 may serve to collect light incident on the optical system 100.
  • 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 water side 152
  • ED L5S2 is the effective diameter of the image side 154 of the fifth lens 120.
  • 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 170. The amount of light can be increased.
  • ED G1_max is the maximum effective diameter in the first lens group
  • ED L5S2 is the effective diameter of the image side 154 of the fifth lens 150.
  • 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 170. can increase.
  • ED G1_max /ED L5S2 ⁇ 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 in a concentrated state without being dispersed.
  • 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 in a concentrated state without being dispersed.
  • T34 max /T34 min ⁇ 2.
  • 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 distance between the image side 144 of the fourth lens 140 and the water side 152 of the fifth lens 150. 5 This is the minimum distance between the water side 152 of the lens 150. According to this, light can reach from the image side 144 of the fourth lens 140 to the water side 152 of the fifth lens 150 in a concentrated state without being dispersed.
  • T45 max /T45 min ⁇ 2.
  • R L4S2 is the radius of curvature of the image side 144 of the fourth lens 140
  • R L5S1 is the radius of curvature of the water side 152 of the fifth lens 150.
  • it is evenly distributed within the first lens group (G1) and output through the image side 134 of the third lens 130 of the first lens group (G1) and then the water side of the fourth lens 140 ( The light incident on 142) may be evenly dispersed and incident from the center of the water side 152 of the fifth lens 150 to the periphery.
  • Sag L5S1_X is the X-direction sag value of the water side 152 of the fifth lens 150
  • Sag L5S1_Y is the Y-direction sag value of the water side 152 of the fifth lens 150. According to this, the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • Sag L5S1_D is the diagonal sag value of the water side 152 of the fifth lens 150. According to this, the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • Sag L5S2_X is the X-direction sag value of the image side 154 of the fifth lens 150
  • Sag L5S2_Y is the Y-direction sag value of the image side 154 of the fifth lens 150.
  • the light passing through the water side 152 of the fifth lens 150 is distributed more evenly and can reach the peripheral pixels of the image sensor 170.
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • it may be 0.001 ⁇ m ⁇
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • max_Sag L5S1_X is the maximum sag value in the is the maximum sag value in the diagonal direction of the water side 152 of the fifth lens 150. According to this, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • max_Sag L5S2_X is the maximum sag value in the X direction of the image side 154 of the fifth lens 150
  • max_Sag L5S2_Y is the maximum sag value in the Y direction of the image side 154 of the fifth lens 150.
  • the fifth lens 150 can be minimized, and light passing through the fifth lens 150 can be evenly dispersed. According to this, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • the fifth lens 150 can be minimized, and light passing through the fifth lens 150 can be evenly dispersed. According to this, the effect of multiple lenses arranged overlapping with one lens can be obtained, so that the optical system 100 can be implemented in a small size while improving optical performance.
  • 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 9 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 (CRA) of the main ray is 8 degrees or more, for example, in the range of 8 degrees to 37 degrees, and the center of the image sensor (0 field) ), it can be seen that when the amount of light is set to 100%, the amount of light in the peripheral area (1 field) of the image sensor is more than 40%.
  • 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. 10, 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 11 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 sequentially arranged in the lateral direction of the mobile terminal due to thickness constraints 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.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈의 물측면 및 상측면은 모두 원형 비대칭 형상이다.

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 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 한 실시예에 따른 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈의 물측면 및 상측면은 모두 원형 비대칭 형상이다.
EPD는 상기 제1 렌즈의 물측면의 유효경 이상일 수 있다.
상기 조리개가 닫힌 상태에서 상기 조리개와 상기 제1 렌즈의 물측면 간 최단거리는 0.2mm 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 상측면 및 상기 제2 렌즈의 물측면 간 거리와 상기 제2 렌즈의 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면 간 거리 각각은 상기 제3 렌즈의 상측면 및 상기 제4 렌즈의 물측면 간 거리보다 짧고, 상기 제1 렌즈의 물측면과 상측면, 상기 제2 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면과 상측면 중 최대 유효경은 상기 제4 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면과 상측면 중 최소 유효경보다 작을 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물측면과 상측면, 상기 제2 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면과 상측면 중 최대 유효경은 상기 제5 렌즈의 상측면의 유효경의 0.7배 이하일 수 있다.
상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈는 원형 대칭 렌즈일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 물측면과 상측면, 상기 제2 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면과 상측면 중 적어도 1면은 경사 각도가 0인 임계점(critical point)을 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면 중 적어도 2면은 상기 임계점을 포함하지 않으며, 상기 제4 렌즈의 물측면은 물체측으로 오목하고, 상기 제4 렌즈의 상측면은 상측으로 볼록하며, 상기 제5 렌즈의 물측면은 물체측으로 오목할 수 있다.
상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률 반경의 절대값은 상기 제5 렌즈의 물측면의 곡률 반경의 절대값의 0.9 내지 1.1배일 수 있다.
광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 물측면의 제1 방향 새그값과 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향 새그값은 서로 상이하며, 광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 제1 방향 새그값과 상기 제2 방향 새그값은 서로 상이할 수 있다.
광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값 또는 상기 제2 방향 새그값은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 사이의 제3 방향 새그값과 서로 상이할 수 있다.
광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값 또는 상기 제2 방향 새그값과 상기 제3 방향 새그값 간의 편차는 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값과 상기 제2 방향 새그값 간의 편차보다 클 수 있다.
광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 제1 방향 새그값 및 상기 제2 방향 새그값 간 편차는 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값 및 상기 제2 방향 새그값 간 편차보다 클 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 제1 방향 최대 새그값 및 상기 제2 방향 최대 새그값 간 편차는 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 최대 새그값 및 상기 제2 방향 최대 새그값 간 편차의 10배 이상일 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면은 경사 각도가 0인 임계점을 포함할 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 임계점으로부터 상기 제5 렌즈의 상측면의 가장자리까지의 최대 경사 각도는 상기 제5 렌즈의 상측면의 광축으로부터 상기 임계점까지의 최대 경사 각도의 5 내지 7배일 수 있다.
상기 제5 렌즈의 상측면의 유효경의 60 내지 90% 범위 내에서 최대 경사 각도는 65도 이하일 수 있다.
F넘버는 2.45 이하이고, FOV(Field Of View)는 80도 이상이며, RI(Relative Illumination)는 40% 이상일 수 있다.
본 발명의 한 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 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제5 렌즈의 물측면 및 상측면은 모두 원형 비대칭 형상이다.
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 2.45 이하이고, FOV가 80도 이상이며, 1필드에서의 RI가 40% 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 광학계의 제1 내지 제4 렌즈에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제5 렌즈에서 광축으로부터 X방향, Y방향, 대각선 방향 및 45도 방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y향향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 MTF(Modulation Transfer Function)를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 왜곡 그리드를 나타낸다.
도 11은 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) 및 제5 렌즈(150)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) 및 제5 렌즈(150) 중 적어도 하나는 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 렌즈에 입사된 광이 통과하는 영역, 즉 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 본 명세서에서, 유효경은 각 렌즈의 각 면에서 유효한 광이 입사되는 유효 영역의 직경을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, 유효경의 수치는 소정의 오차 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위를 유효 영역이라 볼 수 있으며, 본 명세서에서 제시된 유효경의 수치에 대하여 ±0.4mm 범위는 유효경으로 해석될 수 있다. 비유효 영역은 유효 영역의 둘레에 배치되며, 광이 입사되지 않는 영역, 즉 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 비유효 영역은 렌즈를 수용하는 배럴 등에 고정되는 영역일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 후단에 필터(160) 및 이미지 센서(170)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(160)는 IR(infrared) 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(160)는 카메라 장치 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 또는, 필터(160)는 IR을 차단하는 필터가 아닌, IR을 투과하는 필터일 수도 있다. 그리고, 이미지 센서(170)는 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)는 광축을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130) 및 제4 렌즈(140)는 원형 대칭 렌즈일 수 있고, 제5 렌즈(150)는 원형 비대칭 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)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 오목하고, 상측면(124)이 상측으로 볼록할 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 오목할 수 있다.
제4 렌즈(140)는 양의 굴절력을 가지며, 물측면(142) 및 상측면(144)을 포함하고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)이 물체측으로 오목하고, 상측면(144)이 상측으로 볼록할 수 있다.
제5 렌즈(150)는 음의 굴절력을 가지며, 물측면(152) 및 상측면(154)을 포함하고, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)이 물체측으로 오목하고, 상측면(154)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 양의 굴절력을 가지며, 제5 렌즈(150)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)보다 물체측에 더 가깝게 배치된다. 조리개(ST)는 광학계(100)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계(100)는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 조리개(ST), 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)보다 물체측에 더 가깝게 배치된다. 조리개(ST)가 닫힌 상태에서 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 광축에 대응하는 영역의 전면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)가 닫힌 상태에서 조리개(ST)는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 광축(OA)에 대응하는 영역의 전면에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 광축(OA)에 대응하는 영역과 0.2mm 이하, 바람직하게는 0.1mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.05mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.01mm 이하의 거리로 배치될 수 있다. 조리개(ST)가 구동 가능한 조리개가 아닌 경우, 조리개가 배치된 위치와 제1 렌즈(110)의 물측면 간 최단거리는 0.2mm 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)의 EPD는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1) 이상일 수 있다. 광학계(100)의 EPD는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경(EDL1S1)의 1 내지 1.3배, 바람직하게는 1.1 내지 1.25배, 더욱 바람직하게는 1.15 내지 1.25배일 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.
다시 도 1을 참조하면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)은 제1 내지 제5 렌즈(110, ..., 150) 중 가장 작은 유효경을 가진다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)은 1.16mm 내지 1.96mm일 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. 제1 렌즈(110)의 유효경(EDL1S1)과 이미지 센서(170)의 대각선 방향의 길이가 이를 만족하면 외부로 노출되는 광학계의 헤드 사이즈를 최소화하는 설계를 할 수 있다. 이러한 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 전면에 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 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에 포함된 제1 내지 제4 렌즈의 Qcon 계수를 나타내고, 표 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계에 포함된 제5 렌즈의 Zernike 계수를 나타낸다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 형상 변곡점 곡률반경(R, mm) 곡률(C, mm) 두께(mm) 유효경(mm)
조리개 ST 0.000 1.560
제1 렌즈 112 볼록 무 1.552 0.6442 0.614 1.872
114 오목 유 7.917 0.1263 0.147 2.084
제2 렌즈 122 오목 유 -2.025 -0.4939 0.230 2.139
124 볼록 유 -4.239 -0.2359 0.050 2.083
제3 렌즈 132 볼록 무 1.780 0.5619 0.333 2.135
134 오목 유 3.478 0.2876 0.692 2.122
제4 렌즈 142 오목 무 -7.644 -0.1308 0.462 2.387
144 볼록 무 -2.701 -0.3703 0.280 3.180
제5 렌즈 152 오목 무 -2.853 -0.3505 0.510 4.182
154 오목 유 0.686 1.4573 0.433 5.058
필터 162 0.110
164 0.490
센서 170
렌즈 No. 렌즈면 No. 초점거리(f, mm) 파워 아베수 굴절률 중심두께(mm) 에어갭(mm) 에지 두께(mm)
제1 렌즈 112 3.4777
 0.29
 55.7074
 1.5371 0.6141 0.1475 0.2300
114
제2 렌즈 122 -5.8686
 -0.17
 18.1193 1.6898 0.2300 0.0500 0.3678
124
제3 렌즈 132 6.3510
 0.16
 55.7074 1.5371 0.3327 0.6916 0.2363
134
제4 렌즈 142 7.0790
 0.14
 37.5647
 1.5706
 0.4616 0.6860 0.3621
144
제5 렌즈 152 -2.6399
 -0.38
 55.7074 1.5371 0.4078 0.4683
154
필터 162
164
센서 170
제1 렌즈 제2 렌즈 제3 렌즈 제4 렌즈
렌즈면 No. 112 114 122 124 132 134 142 144
Y축 반경 1.552 7.917 -2.025 -4.239 1.780 3.478 -7.644 -2.701
Normalization radius 0.930 1.044 1.069 1.030 1.050 1.060 1.145 1.554
코닉 상수 -0.105 -79.951 -41.146 -95.018 -24.141 -62.051 -68.654 1.732
4th order -7.11E-02 -1.92E-01 9.01E-02 1.66E-01 -5.13E-02 -7.42E-02 -2.44E-01 6.98E-02
6th order -1.50E-02 -2.58E-02 2.56E-02 2.69E-02 1.94E-02 1.00E-02 -5.51E-02 3.43E-02
8th order -4.79E-03 -6.45E-03 -9.20E-03 -7.02E-03 1.37E-02 1.51E-02 -9.85E-03 3.58E-02
10th order -8.37E-04 -3.42E-03 -2.19E-04 -1.84E-03 1.93E-03 5.95E-03 -1.17E-03 2.05E-03
12th order -5.08E-04 7.28E-04 1.10E-03 -1.22E-03 -1.86E-03 1.93E-03 1.78E-03 -2.28E-03
14th order 1.02E-04 2.72E-04 4.53E-04 3.90E-04 -8.73E-04 1.80E-04 8.22E-04 -2.95E-03
16th order -5.50E-05 -4.34E-04 -6.95E-04 -6.04E-05 -1.14E-04 -1.04E-04 3.76E-04 9.87E-04
18th order 9.73E-05 -8.11E-05 1.64E-05 3.01E-05 1.68E-04 -1.58E-04 2.44E-06 8.73E-04
20th order -1.87E-05 9.40E-05 7.92E-05 -3.12E-05 5.75E-05 -1.12E-04 -1.10E-04 4.56E-04
22th order 4.31E-05 2.84E-05 7.57E-06 3.54E-06 -1.89E-06 -6.83E-05 -7.44E-05 -1.22E-04
24th order -1.46E-05 -6.46E-06 -1.10E-05 -8.07E-06 -2.34E-05 -3.68E-05 -3.58E-05 -1.39E-04
26th order 2.04E-05 3.32E-06 8.69E-06 9.84E-07 -8.04E-06 -9.18E-06 -6.80E-06 -5.40E-05
28th order -4.90E-06 3.04E-06 -1.66E-06 -1.68E-06 -1.89E-06 -2.71E-06 1.89E-06 4.12E-05
30th order -5.31E-08 5.49E-06 -2.94E-06 1.29E-06 -8.96E-07 6.26E-06 1.26E-05 2.18E-05
제5 렌즈
렌즈면 No. 152 144
Y축 반경 -2.853 0.686
Normalization radius 2.036 2.520
코닉 상수 -0.408 -2.045
1th order 2.63E-01 -1.04E+00
4th order 1.84E-02 2.26E-04
5th order -1.19E-01 -1.35E+00
11th order -3.06E-02 -3.49E-02
12th order 5.21E-03 -2.63E-02
13th order 9.36E-02 -5.52E-02
22nd order -1.55E-02 -7.26E-02
23rd order -6.18E-03 -3.31E-03
24th order -1.75E-03 -3.90E-02
25th order 3.70E-02 -5.88E-02
37th order 5.69E-03 2.64E-02
38th order -1.63E-04 -3.20E-02
39th order 2.50E-03 6.25E-03
40th order -9.58E-05 -2.18E-02
41st order -2.61E-02 -1.14E-02
57th order -9.64E-04 4.62E-03
58th order 2.50E-03 -4.71E-03
59th order 1.32E-03 5.94E-04
60th order 1.02E-03 -3.11E-03
61st order 6.04E-03 -5.66E-03
표 1에서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.예를 들어, 조리개(ST)에 기재된 두께는 조리개(ST)에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)까지의 거리를 나타낸다. 여기서, 조리개(ST)가 구동 가능한 조리개인 경우, 조리개(ST)에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)까지의 거리는 조리개(ST)가 닫힌 상태에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)까지의 거리를 의미할 수 있다. 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 표 1에서 두께(mm)는 광축에서의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 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. 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)의 상측면(114)의 곡률 중심과 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낸다.
표 1 내지 표 2에서, 중심 두께(CT)는 각 렌즈의 광축에서의 두께를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 중심 두께는 제1 렌즈(110)에서 물측면(112)의 곡률 중심과 상측면(114)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낼 수 있다. 에어갭은 이웃하는 렌즈 간 광축에서의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 에어갭은 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 곡률 중심과 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낼 수 있다.
표 1에서 원형 대칭 렌즈인 제1 렌즈 내지 제4 렌즈의 물측면에 대하여 기재된 두께는 표 2에서 제1 렌즈 내지 제4 렌즈의 중심 두께와 일치하고, 표 1에서 원형 대칭 렌즈인 제1 렌즈 내지 제3 렌즈의 상측면에 대하여 기재된 두께는 표 2에서 제1 렌즈 내지 제3 렌즈의 에어갭과 일치할 수 있다. 다만, 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 상측면(154)은 원형 비대칭 형상이므로, 오프셋이 있을 수 있다. 이에 따라, 표 1에서 기재한 제4 렌즈(140)의 상측면(144)에 대한 두께, 즉 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 거리는 표 2에서 기재한 제4 렌즈(140)의 에어갭은 서로 일치하지 않을 수 있다. 이와 마찬가지로, 표 1에서 기재한 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에 대한 두께는 표 2에서 기재한 제5 렌즈(150)의 중심 두께와 서로 일치하지 않을 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) 및 제5 렌즈(150)는 제2 렌즈군(G2)이라 지칭될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)는 제1 내지 제5 렌즈 중 가장 큰 중심 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 중심 두께(CT2) 및 제3 렌즈(130)의 중심 두께(CT3)의 합은 제1 렌즈(110)의 중심 두께(CT1)의 합보다 작을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 중심 두께(CT1)는 제4 렌즈(140)의 중심 두께(CT4)보다 크고, 제5 렌즈(150)의 중심 두께(CT5)보다 클 수 있다.
본 발명의 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2) 간 거리, 즉 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 거리(T34)는 제1 렌즈군(G1) 내 이웃하는 렌즈 간 거리, 예를 들어 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 거리(T12) 또는 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 거리(T23)보다 클 수 있다. 본 발명의 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2) 간 거리, 즉 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 거리(T34)는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 거리(T45) 이상일 수 있다. 또는, 본 발명의 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2) 간 거리, 즉 제3 렌즈(130)의 상측면(134)과 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 간 거리(T34)는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 거리(T45)의 0.95 내지 1.1배, 바람직하게는 0.97 내지 1.05배, 더 바람직하게는 0.99 내지 1.02배일 수 있다. 그리고, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)과 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 간 거리(T12) 및 제2 렌즈(120)의 상측면(124)과 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 간 거리(T23)는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 간 거리(T45)보다 작을 수 있다.
제1 내지 제5 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(170)보다 작게 설계된다. 정확하게는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 이미지 센서(170) 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(G1)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(170)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) 및 제5 렌즈(150)는 음의 합성 파워를 가진다. 즉, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)의 합성 파워는 0.27이고, 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)의 합성 파워는 -0.2이다. 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) 및 제5 렌즈(150)는 광이 제4 렌즈(140)의 물측면(142)으로부터 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에 이르기까지 퍼져서 이미지 센서(170)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 1.5배 이상이며, 제1 렌즈(110)의 중심 두께(CT1)가 제2 렌즈(120)의 중심 두께(CT2)의 2배 이상인 경우, 제1 렌즈(110)는 광학계(100)로 입사되는 광을 모아주며, 제2 렌즈(120)는 색수차를 보정할 수 있다.
또한, 제1 렌즈군(G1) 및 제2 렌즈군(G2) 간 거리(T34)가 광학계(100) 내 이웃하는 렌즈 간 거리 중 가장 크고, 제2 렌즈군(G2) 내 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150) 간 거리(T45)가 제1 렌즈군(G1) 내 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(120) 간 거리(T12)와 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130) 간 거리(T23)보다 클 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(170)까지의 거리인 TTL이 4mm 내지 4.5mm, 바람직하게는 4.35mm이고, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리는 3.5884mm이며, 제3 렌즈(130)의 물측면(132)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리는 3.3084mm이고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리는 2.2841mm이며, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리는 1.136mm이다. 그리고, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리인 BFL는 0.7287mm이다. 그리고, 이미지 센서(170)의 대각 길이(2*HimageD)는 6.53801mm 이다. BFL은 조립 성능을 고려하여 당업자의 입장에서 0.6mm 이상, 으로 구현되어야 한다. 예를 들어, 오토포커싱 기능을 가지는 카메라 장치인 경우, 광학계와 이미지센서의 조립을 위해 BFL이 0.7mm 이상으로 구현되어야 하고, 광학계가 원형 비대칭 형상의 렌즈를 포함하는 경우, BFL이 0.7mm 이상으로 구현되어야 한다. 본발명인 광학계는 원형 비대칭 렌즈를 포함하므로 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 클 수 있다. 여기서, 유효경은 빛이 입사되는 물측면 또는 상측면의 유효 영역의 직경을 의미할 수 있다.
이때, 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최대 유효경(EDG1_max)은 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최소 유효경(EDG1_min)보다 클 수 있다. 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최대 유효경(EDG1_max)은 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최소 유효경(EDG1_min)의 1 내지 1.5배일 수 있다. 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최소 유효경(EDG1_min)이 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이므로, 제1 렌즈(110)의 상측면(114), 제2 렌즈(120)의 물측면(122) 및 상측면(124), 제3 렌즈(130)의 물측면(132) 및 상측면(134)의 유효경은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경의 1 내지 1.5배일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)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 클 수 있다.
그리고, 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 렌즈의 최대 유효경(EDG1_max)은 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경(EDL5S2)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(170)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 광학계의 제1 내지 제4 렌즈에서 광축으로부터 Y방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 제5 렌즈에서 광축으로부터 X방향, Y방향, 대각선 방향 및 45도 방향의 거리 별 렌즈면들의 새그값을 나타내는 설계 데이터이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 광축으로부터 Y향향의 거리 별 렌즈면들의 경사각도를 나타내는 설계 데이터이다. 도 5 내지 도 8에서 L1, L2, L3, L4 및 L5는 각각 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 의미하고, L1S1, L1S2, L2S1, L2S2, L3S1, L3S2, L4S1, L4S2, L5S1 및 L5S2는 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)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 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 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.
이와 마찬가지로, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)간 거리는 광축으로부터 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 이하, 더욱 바람직하게는 1.5배 이하, 더욱 바람직하게는 1.3배 이하일 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 광학계(100)를 이루는 제1 내지 제5 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. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 상측면(114), 제2 렌즈(120)의 물측면(122), 제2 렌즈(120)의 상측면(124) 및 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 적어도 하나는 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(170)의 주변부 픽셀에도 고르게 광이 도달할 수 있고, 광학계(100)의 성능이 향상될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 및 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 중 적어도 2면은 임계점을 포함하지 않고, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)은 임계점을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142) 및 상측면(144)과 제5 렌즈(150)의 물측면(152)은 임계점을 포함하지 않고, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)은 임계점을 포함할 수 있다. 광은 임계점 부근에서 더욱 효과적으로 굴절된다. 이미지 센서(170)와 가장 가까운 렌즈면인 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 주변부에 임계점이 존재하면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154) 주변부에서 굴절된 광은 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 고르게 도달하기 용이하다. 주변부는 광축보다 유효경 영역에 인접한 영역일 수 있다. 특히, 이미지 센서(170)와 가장 가까운 렌즈면인 제5 렌즈(150)의 상측면(154)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. 조립시 제5 렌즈(150)가 약간 틸트되더라도 광학계(100)의 상기 제1 렌즈 및 상기 제4 렌즈 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 제5 렌즈에 영향을 미치게 되어 광학계의 성능이 크게 저하된다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 임계점은 광축으로부터 0.5mm 내지 0.6mm의 수직 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 50% 내지 60%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, 제2 렌즈(120)의 물측면(122)의 임계점은 광축으로부터 0.8mm 내지 0.9mm의 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 80% 내지 90%인 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 임계점은 광축으로부터 0.6mm 내지 0.7mm의 수직 거리를 가지는 지점일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 임계점은 광축을 시작점으로 하고, 제2 렌즈(120)의 상측면(124)의 끝단을 끝점으로 할 때, 약 60% 내지 70%인 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 임계점은 광축으로부터 0.7mm 내지 0.8mm의 수직 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 70% 내지 80%인 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1 렌즈군(G1)에 포함되는 제1 내지 제3 렌즈의 총 6면 중 1면 이상에 임계점이 존재하면, 제1 렌즈군(G1) 내에서 광이 고르게 분산되어 제1 렌즈군(G1)의 제3 렌즈(130)의 상측면(134)을 통해 출력되며 제4 렌즈(140)의 물측면(142)에 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제4 렌즈(140)의 물측면(142), 제4 렌즈(140)의 상측면(144) 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)은 임계점을 포함하지 않고, 제4 렌즈(140)의 물측면(142)은 물체측으로 오목하고, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)은 상측으로 볼록하며, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)은 물체측으로 오목하다. 그리고, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 곡률 반경(RL4S2)의 절대값은 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 곡률 반경(RL5S1)의 절대값의 0.9 내지 1.1배, 바람직하게는 0.95 내지 1.05배일 수 있다. 제4 렌즈(140)의 물측면(142), 제4 렌즈(140)의 상측면(144) 및 제5 렌즈(150)의 물측면(152)이 이러한 조건을 만족하는 경우, 제1 렌즈군(G1) 내에서 고르게 분산되어 제1 렌즈군(G1)의 제3 렌즈(130)의 상측면(134)을 통해 출력된 후 제4 렌즈(140)의 물측면(142)에 입사된 광이 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 중심부로부터 주변부까지 고르게 분산되어 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 렌즈는 원형 대칭 렌즈이고, 제5 렌즈(150)는 양면이 원형 비대칭 형상인 렌즈이다.
도 7을 참조하면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 상측면(154)은 모두 원형 비대칭 형상이다. 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 상측면(154)은 모두 원형 비대칭 형상인 경우, 광 왜곡을 최소화할 수 있으며, 광학계(100)에 포함되는 렌즈의 총 개수를 줄이면서도 광각을 구현할 수 있고, RI를 높일 수 있다. 원형 비대칭 형상은 광축을 중심으로 X축 방향과 Y축 방향에서 렌즈 단면의 형상이 서로 상이하거나, X축 방향 및 Y축 방향 사이의 제3의 방향과 X축 방향의 형상에서 렌즈 단면의 형상이 서로 상이하거나, X축 방향 및 Y축 방향 사이의 제3의 방향과 Y축 방향의 형상에서 렌즈 단면의 형상이 서로 상이한 것을 의미할 수 있다. 여기서, 제3의 방향은 이미지 센서의 대각선 방향 또는 X축과 Y축 사이의 45도 방향을 의미할 수 있다. 이미지 센서의 X축 길이와 Y축 길이가 동일한 경우, 이미지 센서의 대각선 방향과 X축과 Y축 사이의 45도 방향은 일치할 수 있다. 이미지 센서의 X축 길이와 Y축 길이가 상이한 경우, 예를 들어 이미지 센서의 X축 길이와 Y축 길이의 비가 4대 3인 경우, X축 방향과 대각선 방향 간 각도는 45도보다 작고, Y축 방향과 대각선 방향 간 각도는 45도보다 클 수 있다. 여기서, 형상이 상이하다는 것은 경사 각도가 상이하거나, 새그값이 상이하거나, 임계점이 있는 경우 임계점이 나타나는 지점이 상이한 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, X축 방향과 Y축 방향의 형상이 서로 상이하다는 것은 광축으로부터 동일 거리에 대하여 X축 방향에서의 경사 각도와 Y축 방향에서의 경사 각도가 상이한 영역이 존재하거나, 광축으로부터 동일한 거리에 대하여 X축 방향에서의 새그값과 Y축 방향에서의 새그값이 상이한 영역이 존재하는 것을 의미할 수 있다. 임계점이 존재하는 경우, X축 방향과 Y축 방향의 형상이 서로 상이하다는 것은 X축 방향에서 광축과 임계점 간 거리가 Y축 방향에서 광축과 임계점 간 거리가 서로 상이하다는 것을 의미할 수 있다. 원형 비대칭 형상은 자유곡면 형상, 자율곡면 형상, 회전 비대칭 형상, 프리폼 형상, 원점 비대칭 등과 혼용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값과 Y방향 새그값은 편차가 있다. 전술한 바와 같이, 새그값은 렌즈면에 있는 임의의 한 점과 광축에 있는 점 사이의 광축 상 거리를 의미한다. 도 7에서 새그값이 양수이면 광축으로부터 오른쪽으로 돌출된 형상을 의미하고, 새그값이 음수이면 광축으로부터 왼쪽으로 돌출된 형상을 의미한다. 새그값의 부호가 반대로 정의될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 새그값이 음수이면 광축으로부터 오른쪽으로 돌출된 형상을 의미하고, 새그값이 양수이면 광축으로부터 왼쪽으로 돌출된 형상을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)의 편차는 0.001㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)의 편차는 광축에서 멀어질수록 커지는 경향이 있다. 예를 들어, 광축으로부터 수직 거리가 1mm 이하인 영역에서 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)의 편차는 5㎛, 바람직하게는 3㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이하이고, 광축으로부터 수직 거리가 1mm를 초과하는 영역에서 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)의 편차는 2㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 3㎛ 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X) 또는 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)은 대각 방향 새그값(SagL5S1_D)과 편차가 있을 수 있다. 여기서, 대각 방향은 이미지 센서를 기준으로 X방향과 Y방향 사이의 대각 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서의 X방향과 Y방향의 비가 1대 1인 경우, 대각 방향은 X방향과 Y방향 간 45도 각도를 이루는 방향을 의미할 수 있다. 이와 달리, 이미지 센서의 X방향과 Y방향의 비가 3대 4 또는 4대 3인 경우, 대각 방향은 X방향과 Y방향 간 45도 각도를 이루는 방향과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X) 또는 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)과 대각 방향 새그값(SagL5S1_D) 간의 편차는 0.001㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X) 또는 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)과 대각 방향 새그값(SagL5S1_D) 간의 편차는 광축에서 멀어질수록 커지는 경향이 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광축으로부터 동일한 거리를 기준으로 할 때, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X) 또는 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)과 대각 방향 새그값(SagL5S1_D) 간의 편차는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y) 간의 편차보다 클 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)은 편차가 있을 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)의 편차는 0.001㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)의 편차는 광축에서 멀어질수록 커지는 경향이 있다. 예를 들어, 광축으로부터 수직 거리가 1mm 이하인 영역에서 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)의 편차는 1㎛ 이하이고, 광축으로부터 수직 거리가 1mm를 초과하는 영역에서 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)의 편차는 1㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 400㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛ 내지 350㎛일 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다. 뿐만 아니라, 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 상측면(154) 중 적어도 하나가 원형 비대칭 형상을 포함하면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X) 또는 Y방향 새그값(SagL5S2_Y)은 대각 방향 새그값(SagL5S2_D)과 편차가 있을 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광축으로부터 동일한 거리를 기준으로 할 때, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 X방향 새그값(SagL5S2_X)과 Y방향 새그값(SagL5S2_Y) 간 편차는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y) 간 편차에 비하여 클 수 있다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y)은 상이하며, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y)은 상이할 수 있다. 여기서, X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)은 광축으로부터 X방향을 따라 얻어지는 새그값 중 최대 새그값을 의미하고, Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y)은 광축으로부터 Y방향을 따라 얻어지는 새그값 중 최대 새그값을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X) 또는 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y)은 대각 방향 최대 새그값(max_SagL5S1_D)과 상이할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X) 또는 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y)과 대각 방향 최대 새그값(max_SagL5S1_D) 간의 편차는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y) 간의 편차보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S2_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S2_Y) 간의 편차는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y) 간의 편차보다 클 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S2_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S2_Y) 간의 편차는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값(max_SagL5S1_X)과 Y방향 최대 새그값(max_SagL5S1_Y) 간의 편차의 10배 이상일 수 있다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
이와 같이, 제5 렌즈(150)의 물측면(152) 및 상측면(154)이 모두 원형 비대칭 형상을 가지는 경우, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광의 왜곡을 최소화할 수 있으며, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광을 고르게 분산시킬 수 있다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(152)의 임계점은 광축으로부터 0.9mm 내지 1mm의 수직 거리를 가지는 지점일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 임계점은 광축으로부터 수직 거리가 1mm 이하인 영역, 즉 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에서 X방향 새그값(SagL5S1_X)과 Y방향 새그값(SagL5S1_Y)의 편차가 1㎛ 이하인 영역에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)을 통과하는 광의 분산 특성을 극대화할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 광축으로부터 임계점까지의 최대 경사 각도는 임계점으로부터 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 가장자리까지의 최대 경사 각도보다 클 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)에서 광축으로부터 임계점까지의 최대 경사 각도는 임계점으로부터 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 가장자리까지의 최대 경사 각도의 5 내지 7배일 수 있다. 이때, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 유효경의 60 내지 90% 범위 내에서 최대 경사 각도는 65도 이하일 수 있다. 이에 따르면, 광학 성능을 만족하면서도, 제작 성능이 개선될 수 있다.
이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 상측면(154)을 통과하는 광의 분산 특성을 극대화할 수 있으며, RI를 개선할 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(170)의 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 3.2690mm인 조건 하에서, 유효 초점 거리(EFL)가 3.76mm이고, F 넘버는 2.45 이하이며, 대각 방향의 FOV는 80도 이상이며, 1 필드에서 RI가 40% 이상인 광학 성능을 얻을 수 있다.
[수학식 1]
EDL1S1≤EPD
여기서, EDL1S1은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이고, EPD(Entrance Pupil size)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.
[수학식 2-1]
EDL1S1<0.3*2HimageD
[수학식 2-2]
EDL1S1<0.5*2HimageD
[수학식 2-3]
EDL1S1<0.7*2HimageD
여기서, HimageD는 이미지 센서(170)의 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값이다. [수학식 2-1] 내지 [수학식 2-3]에 따르면, 제1 렌즈(110)의 제작이 가능한 범위 내에서 제1 렌즈(110)의 물측면(112)이 외부에 노출되는 면적을 최소화할 수 있으므로, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 최소화할 수 있다.
[수학식 3-1]
3mm≤TTL≤6.5mm
[수학식 3-2]
3mm≤TTL≤5.5mm
[수학식 3-3]
4mm≤TTL≤4.5mm
여기서, TTL은 제1 렌즈(110)의 물측면(112)으로부터 이미지 센서(170)까지의 거리이다. TTL이 [수학식 3-1] 내지 [수학식 3-3]의 하한치 미만이면 제작성이 떨어지고, 바람직한 유효 초점 거리를 구현하기 어려울 수 있으며, TTL이 [수학식 3-1] 내지 [수학식 3-3]의 상한치를 초과하면 카메라 장치의 사이즈가 커져 휴대 단말 내 초소형으로 구현하기 어려워질 수 있다.
[수학식 4-1]
0.9≤TTL/EFL≤1.4
[수학식 4-2]
1.0≤TTL/EFL≤1.3
[수학식 4-3]
1.06≤TTL/EFL≤1.2
여기서, EFL은 유효 초점 거리이다. [수학식 4-1] 내지 [수학식 4-3]에 따르면, 좁은 공간 내에서도 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
[수학식 5-1]
0.5≤TTL/2*HimageD≤0.9
[수학식 5-2]
0.55≤TTL/2*HimageD≤0.8
[수학식 5-3]
0.61≤TTL/2*HimageD≤0.69
[수학식 5-1] 내지 [수학식 5-3]에 따르면, 좁은 공간 내에서도 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있다.
[수학식 6]
2.56≤TTL/EPD≤2.89
이에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈 및 카메라 장치의 전체 사이즈를 소형화할 수 있다.
[수학식 7]
1.46≤EDL1S1≤1.96
이에 따르면, 광학계(100)의 헤드 사이즈를 소형화할 수 있다.
[수학식 8]
CT1>CT2+CT3
여기서, CT1은 제1 렌즈(110)의 중심 두께이고, CT2는 제2 렌즈(120)의 중심 두께이며, CT3는 제3 렌즈(130)의 중심 두께이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 제1 렌즈군(G1)에 의해 광이 모일 수 있으며, 제1 렌즈군(G1)은 집광 및 색수차 보정의 역할을 할 수 있다.
[수학식 9]
2≤CT1/CT2
이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 제1 렌즈군(G1)에 의해 광이 모일 수 있으며, 제1 렌즈군(G1)은 집광 및 색수차 보정의 역할을 할 수 있다.
[수학식 10]
CT1>CT4
여기서, CT4는 제4 렌즈(140)의 중심 두께이다.
이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 제1 렌즈군(G1)에 의해 광이 모일 수 있으며, 제2 렌즈군(G2)은 이미지 센서의 주변부까지 각 픽셀에 광이 고르게 퍼지도록 하는 역할을 할 수 있다.
[수학식 11]
CT1>CT5
여기서, CT5는 제5 렌즈(150)의 중심 두께이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 제1 렌즈군(G1)에 의해 광이 모일 수 있으며, 제2 렌즈군(G2)은 이미지 센서의 주변부까지 각 픽셀에 광이 고르게 퍼지도록 하는 역할을 할 수 있다.
[수학식 12]
T34>T12
여기서, T34는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리이고, T12는 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(120) 간 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 광이 모일 수 있으며, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(170)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
[수학식 13]
T34>T23
여기서, T34는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리이고, T23는 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 간 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)의 유효경이 충분히 작은 경우에도 왜곡없이 광이 모일 수 있으며, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(170)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
[수학식 14]
T45≤T34
여기서, T34는 제3 렌즈(130)와 제4 렌즈(140) 간 거리이고, T45는 제4 렌즈(140)와 제5 렌즈(150) 간 거리이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(170)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
[수학식 15-1]
0.75≤T34/T45≤1.3
[수학식 15-2]
0.85≤T34/T45≤1.2
[수학식 15-3]
0.95≤T34/T45≤1.1
[수학식 15-1] 내지 [수학식 15-3]에 따르면, 제1 렌즈군(G1)에 의해 모인 광이 제2 렌즈군(G2)을 통과하여 이미지 센서(170)의 각 픽셀에 왜곡없이 고르게 도달할 수 있다.
[수학식 16]
T45>T12
이에 따르면, 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.
[수학식 17]
T45>T23
이에 따르면, 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.
[수학식 18]
1.5≤|P1|/|P2|
여기서, P1은 제1 렌즈(110)의 파워이고, P2는 제2 렌즈(120)의 파워이다. 이에 따르면, 제1 렌즈(110)는 광학계(100)로 입사되는 광을 모아주며, 제2 렌즈(120)는 색수차를 보정할 수 있다. 바람직하게는, 1.6≤|P1|/|P2|일 수 있다.
[수학식 19]
1≤EDG1_max/EDG1_min≤1.5
여기서, EDG1_max는 제1 렌즈군 내 최대 유효경이고, EDG1_min은 제1 렌즈군 내 최소 유효경이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1)은 광학계(100)로 입사된 광을 모으는 역할을 할 수 있다. 바람직하게는 1≤EDG1_max/EDG1_min≤1.35일 수 있다.
[수학식 20]
EDL4S1<EDL4S2<EDL5S1<EDL5S2
여기서, EDL4S1는 제4 렌즈(140)의 물측면(142)의 유효경이고, EDL4S2는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 유효경이며, EDL5S1는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 유효경이고, EDL5S2는 제5 렌즈(120)의 상측면(154)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(170)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다.
[수학식 21]
EDG1_max/EDL5S2≤0.7
여기서, EDG1_max는 제1 렌즈군 내 최대 유효경이고, EDL5S2는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 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(170)의 주변부에 도달하는 광량을 높일 수 있다. 바람직하게는 EDG1_max/EDL5S2≤0.6일 수 있다.
[수학식 22]
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 23]
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 분산되지 않고 집광된 상태로 도달할 수 있다.
[수학식 24]
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 분산되지 않고 집광된 상태로 도달할 수 있다. 바람직하게는, T34max /T34min≤2일 수 있다.
[수학식 25]
T45max /T45min≤3
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, 제4 렌즈(140)의 상측면(144)으로부터 제5 렌즈(150)의 물측면(152)에 이르기까지 광이 분산되지 않고 집광된 상태로 도달할 수 있다. 바람직하게는, T45max /T45min≤2일 수 있다.
[수학식 26]
0.9≤|RL4S2/RL5S1|≤1.1
여기서, RL4S2는 제4 렌즈(140)의 상측면(144)의 곡률반경이고, RL5S1는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 곡률반경이다. 이에 따르면, 제1 렌즈군(G1) 내에서 고르게 분산되어 제1 렌즈군(G1)의 제3 렌즈(130)의 상측면(134)을 통해 출력된 후 제4 렌즈(140)의 물측면(142)에 입사된 광이 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 중심부로부터 주변부까지 고르게 분산되어 입사될 수 있다. 바람직하게는, 0.95≤|RL4S2/RL5S1|≤1.05일 수 있다.
[수학식 27]
0.001㎛≤|SagL5S1_X-SagL5S1_Y|≤20㎛
여기서, SagL5S1_X는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 새그값이고, SagL5S1_Y는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 Y방향 새그값이다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
[수학식 28]
0.001㎛≤|SagL5S1_X-SagL5S1_D|≤100㎛
여기서, SagL5S1_D는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 대각 방향 새그값이다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
[수학식 29]
0.001㎛≤|SagL5S1_Y-SagL5S1_D|≤100㎛
이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다.
[수학식 30]
|SagL5S1_X-SagL5S1_Y|<|SagL5S1_X-SagL5S1_D|
이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다. 뿐만 아니라, 1매의 제5 렌즈(150)를 이용하여 여려 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 31]
|SagL5S1_X-SagL5S1_Y|<|SagL5S1_Y-SagL5S1_D|
이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다. 뿐만 아니라, 1매의 제5 렌즈(150)를 이용하여 여려 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 32]
0.001㎛≤|SagL5S2_X-SagL5S2_Y|≤500㎛
여기서, SagL5S2_X는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 X방향 새그값이고, SagL5S2_Y는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 Y방향 새그값이다. 이에 따르면, 제5 렌즈(150)의 물측면(152)을 통과하는 광이 더욱 고르게 분산되어 이미지 센서(170)의 주변부 픽셀까지 도달할 수 있다. 뿐만 아니라, 1매의 제5 렌즈(150)를 이용하여 여려 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다. 바람직하게는, 0.001㎛≤|SagL5S2_X-SagL5S2_Y|≤400㎛일 수 있다.
[수학식 33]
|SagL5S1_X-SagL5S1_Y|<|SagL5S2_X-SagL5S2_Y|
이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 34]
|max_SagL5S1_X-max_SagL5S1_Y|<|max_SagL5S1_X-max_SagL5S1_D|
여기서, max_SagL5S1_X는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 X방향 최대 새그값이고, max_SagL5S1_Y는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 Y방향 최대 새그값이며, max_SagL5S1_D는 제5 렌즈(150)의 물측면(152)의 대각 방향 최대 새그값이다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 35]
|max_SagL5S1_X-max_SagL5S1_Y|<|max_SagL5S1_Y-max_SagL5S1_D|
이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 36]
|max_SagL5S1_X-max_SagL5S1_Y|<|max_SagL5S2_X-max_SagL5S2_Y|
여기서, max_SagL5S2_X는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 X방향 최대 새그값이고, max_SagL5S2_Y는 제5 렌즈(150)의 상측면(154)의 Y방향 최대 새그값이다.
이에 따르면, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광의 왜곡을 최소화할 수 있으며, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광을 고르게 분산시킬 수 있다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 수 있다.
[수학식 37]
10<|max_SagL5S2_X-max_SagL5S2_Y|/|max_SagL5S1_X-max_SagL5S1_Y|
이에 따르면, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광의 왜곡을 최소화할 수 있으며, 제5 렌즈(150)를 통과하는 광을 고르게 분산시킬 수 있다. 이에 따르면, 한 매의 렌즈로 여러 매의 렌즈가 겹쳐져 배치된 효과를 얻을 수 있으므로, 광학계(100)를 소형으로 구현하면서도, 광학 성능을 높일 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 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 MTF(Modulation Transfer Function)를 나타내고, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계를 이용한 왜곡 그리드를 나타낸다.
필드 CRA RI(%)
0 0 100.0%
0.1 8.07145 99.1%
0.2 15.5753 95.0%
0.3 22.0528 87.3%
0.4 27.1254 78.9%
0.5 30.7006 70.8%
0.6 33.1788 62.2%
0.7 35.0345 53.7%
0.8 36.3318 47.0%
0.9 36.6351 43.3%
1 35.5571 40.7%
표 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계에서 0 필드를 제외하고 주 광선의 각도(CRA)는 8도 이상, 예를 들어 8도 내지 37도의 범위이고, 이미지 센서의 중심부(0필드)의 광량을 100%로 하였을 때 이미지 센서의 주변부(1필드)의 광량은 40% 이상임을 알 수 있다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계로부터 얻을 수 있는 픽셀에 따른 공간주파수에서 영상의 선명도를 얻을 수 있고, 도 10을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광학계로부터 얻을 수 있는 영상의 왜곡 정도를 알 수 있다.
도 11은 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 두께 제약으로 인하여 휴대 단말의 측면 방향으로 순차적으로 배치될 수 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

Claims (10)

  1. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 가지며, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제5 렌즈의 물측면 및 상측면은 모두 원형 비대칭 형상인 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조리개가 닫힌 상태에서 상기 조리개와 상기 제1 렌즈의 물측면 간 최단거리는 0.2mm 이하인 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 상측면 및 상기 제2 렌즈의 물측면 간 거리와 상기 제2 렌즈의 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면 간 거리 각각은 상기 제3 렌즈의 상측면 및 상기 제4 렌즈의 물측면 간 거리보다 짧고,
    상기 제1 렌즈의 물측면과 상측면, 상기 제2 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면과 상측면 중 최대 유효경은 상기 제4 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면과 상측면 중 최소 유효경보다 작은 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 제3 렌즈 및 상기 제4 렌즈는 원형 대칭 렌즈인 광학계.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물측면과 상측면, 상기 제2 렌즈의 물측면과 상측면 및 상기 제3 렌즈의 물측면과 상측면 중 적어도 1면은 경사 각도가 0인 임계점(critical point)을 포함하는 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물측면, 상기 제4 렌즈의 상측면 및 상기 제5 렌즈의 물측면 중 적어도 2면은 상기 임계점을 포함하지 않으며,
    상기 제4 렌즈의 물측면은 물체측으로 오목하고, 상기 제4 렌즈의 상측면은 상측으로 볼록하며, 상기 제5 렌즈의 물측면은 물체측으로 오목한 광학계.
  7. 제3항에 있어서,
    광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 물측면의 제1 방향 새그값과 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향 새그값은 서로 상이하며,
    광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 제1 방향 새그값과 상기 제2 방향 새그값은 서로 상이한 광학계.
  8. 제7항에 있어서,
    광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값 또는 상기 제2 방향 새그값은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 사이의 제3 방향 새그값과 서로 상이한 광학계.
  9. 제7항에 있어서,
    광축으로부터 동일한 거리에 대하여 상기 제5 렌즈의 상측면의 상기 제1 방향 새그값 및 상기 제2 방향 새그값 간 편차는 상기 제5 렌즈의 물측면의 상기 제1 방향 새그값 및 상기 제2 방향 새그값 간 편차보다 큰 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    F넘버는 2.45 이하이고, FOV(Field Of View)는 80도 이상이며, RI(Relative Illumination)는 40% 이상인 광학계.
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