CN117836690A - 光学系统及包括该光学系统的相机模块 - Google Patents

光学系统及包括该光学系统的相机模块 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例中公开的光学系统包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，在从物侧向传感器侧的方向上沿着光轴设置并且分别包括至少一个透镜，其中，第一透镜组和第四透镜具有相反的屈光力，第二透镜组和第三透镜组具有相反的屈光力，第一透镜组和第四透镜组的位置固定，第二透镜组和第三透镜组各自的位置沿光轴的方向可移动，其中，具有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组的光学系统根据第二透镜组和第三透镜组各自的移动以根据至少三种模式的变化的放大倍率工作，其中，可以满足下式：TTL/EPD_Tele＜2.72，其中，TTL是从第一透镜组的透镜中最靠近物侧的透镜表面到图像传感器的表面在光轴上的距离，并且EPD_Tele是光学系统在工作模式下以最高放大倍率工作时的入瞳直径EPD的大小。

Description

光学系统及包括该光学系统的相机模块
技术领域
实施例涉及一种用于改进光学性能的光学系统和包括该光学系统的相机模块。
背景技术
相机模块拍摄物体并将其存储为图像或视频，并安装在各种应用程序中。具体地，相机模块被制成非常小的尺寸，不仅应用于诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑的便携式装置，还应用于无人机和车辆，以提供各种功能。例如，相机模块的光学系统可以包括用于形成图像的成像透镜和用于将形成的图像转换为电信号的图像传感器。在这种情况下，相机模块可以通过自动调整图像传感器与成像透镜之间的距离来执行对准透镜的焦距的自动对焦(AF)功能，并且可以通过利用变焦透镜增大或减小远处物体的放大倍率来执行放大或缩小的变焦功能。另外，相机模块采用图像稳定(IS)技术来校正或防止由于不稳定的固定装置或由用户的移动引起的相机移动而导致的图像不稳定。
该相机模块获取图像的最重要的元件是形成图像的成像透镜。近来，对诸如高图像质量和高分辨率的高效率的兴趣日益增加，并且正在进行对包括多个透镜的光学系统的研究以实现这一点。例如，正在进行使用具有正(+)和/或负(-)屈光力的多个成像透镜来实现高效光学系统的研究。然而，当包括多个透镜时，存在难以获得优异的光学特性和像差特性的问题。另外，当包括多个透镜时，总长度、高度等可能由于多个透镜的厚度、间隔、尺寸等而增加，从而增加了包括多个透镜的模块的总体尺寸。此外，图像传感器的尺寸不断增加，以实现高分辨率和高清晰度。然而，当图像传感器的尺寸增加时，包括多个透镜的光学系统的TTL(总轨迹长度)也增加，从而增加了包括光学系统的相机和移动终端的厚度。当光学系统包括多个透镜时，可以通过控制至少一个透镜或包括至少一个透镜的透镜组的位置来执行变焦、自动对焦(AF)功能等。然而，当透镜或透镜组执行上述功能时，透镜或透镜组的移动量可能呈指数增加。因此，光学系统可能需要大量能量来移动透镜或透镜组，并且存在考虑移动量的情况下需要大体积的问题。另外，当透镜或透镜组移动时，存在根据移动的像差特性劣化的问题。因此，存在当执行变焦和自动对焦(AF)功能时光学特性在特定放大倍率下劣化的问题。因此，需要一种能够解决上述问题的新的光学系统。
发明内容
技术问题
实施例提供一种具有改进的光学特性的光学系统。实施例提供一种能够在各种放大倍率下进行拍摄的光学系统和相机模块。实施例提供一种在各种放大倍率下具有改进的像差特性的光学系统和相机模块。实施例提供一种可以实现为小型且紧凑的光学系统和相机模块。
技术方案
根据本发明的实施例的光学系统包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，在从物侧向传感器侧的方向上沿着光轴设置并且分别包括至少一个透镜，其中，第一透镜组的屈光力与第四透镜组的屈光力相反，第二透镜组的屈光力与第三透镜组的屈光力相反，第一透镜组和第四透镜组的位置固定，并且第二透镜组和第三透镜组各自的位置在光轴的方向上可移动，其中，具有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组的光学系统根据第二透镜组和第三透镜组各自的移动以根据至少三个模式的变化的放大倍率工作，从第一透镜组的透镜中最靠近物侧的透镜表面到图像传感器的表面在光轴上的距离为TTL，光学系统在工作模式下以最高放大倍率工作时的入瞳直径(EPD)的大小为EPD_Tele，并且可以满足下式：TTL/EPD_Tele＜2.72。
根据本发明的实施例，第一透镜组包括沿着光轴从物侧向传感器侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第二透镜组包括沿着光轴从物侧向传感器侧依次布置的第四透镜和第五透镜，第三透镜组包括沿着光轴从物侧向传感器侧依次布置的第六透镜和第七透镜，并且第四透镜组可以包括第八透镜。
根据本发明的实施例，第一透镜组具有负(-)屈光力，第一透镜具有正(+)屈光力，第三透镜具有负(-)屈光力，并且第四透镜可以具有正(+)屈光力。
根据本发明的实施例，第三透镜可以由具有非球面的玻璃材料形成并且具有1.75以上的折射率，并且第四透镜可以由具有非球面的玻璃材料形成。
根据本发明的实施例，第一透镜的物侧表面可以具有在光轴上朝向物侧凸出的形状，并且第四透镜的物侧表面可以具有在光轴上朝向物侧凸出的形状。第五透镜的物侧表面以及第七透镜的物侧表面和传感器侧表面可以具有至少一个拐点。
根据本发明的实施例，第五透镜的物侧表面上的拐点的位置可以设置在以光轴为基准第五透镜的物侧表面的有效半径的10％至30％的范围内。第八透镜可以具有物侧表面和传感器侧表面不具有拐点的形状。
根据本发明的实施例的光学系统包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，在从物侧向传感器侧的方向上沿着光轴设置并且分别包括至少一个透镜，其中，第一透镜组的屈光力与第四透镜组的屈光力相反，第一透镜组的透镜中最靠近传感器侧的透镜具有负屈光力，并且与第二透镜组的透镜中最靠近物侧的透镜的屈光力相反，第一透镜组和第四透镜组的位置固定，并且第二透镜组和第三透镜组的位置在光轴的方向上可移动，其中，具有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组的光学系统根据第二透镜组和第三透镜组各自的移动以根据至少三个模式的变化的放大倍率工作，EFL_G1是第一透镜组的有效焦距，并且可以满足下式：EFL_G1＜0。
根据本发明的实施例，当第二透镜组和第三透镜组位于第一位置时，光学系统具有第一有效焦距，并且当第二透镜组和第三透镜组位于与第一位置不同的第二位置时，光学系统具有比第一有效焦距大的第二有效焦距。
根据本发明的实施例，m_G2是第二透镜组从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置时的移动距离，TTL(总轨迹长度)是从第一透镜组中最靠近物体的透镜的物侧表面到图像传感器的上表面在光轴上的距离，并且可以满足下式：0.05＜m_G2/TTL＜0.5。
根据本发明的实施例，m_G3是第三透镜组从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置时的移动距离，TTL(总轨迹长度)是从第一透镜组中最靠近物体的透镜的物侧表面到图像传感器的上表面在光轴上的距离，并且可以满足下式：0.05＜m_G3/TTL＜0.5。
根据本发明的实施例，第三透镜组的最大移动距离可以大于第二透镜组的最大移动距离。第三透镜组的最大移动距离可以为6mm以下，第二透镜组的最大移动距离可以为5mm以上。
根据本发明的实施例，Min_Relative illumination是在各放大倍率下相对照度值的最低值，并且可以满足下式：Min_Relative illumination＞40。
根据本发明的实施例，CRA是入射到图像传感器的光的主光线入射角，并且可以满足下式：CRA＜6。
根据本发明的实施例，第四透镜组由一个透镜组成，第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组由两个以上透镜组成，并且CA_L4S7是第四透镜的物侧表面的有效直径，CA_L1S1是第一透镜的物侧表面的有效直径，并且可以满足下式：CA_L4S7/CA_L1S1＜0.7。
根据本发明的实施例，vd4为第四透镜的阿贝数，vd5为第五透镜的阿贝数，vd6为第六透镜的阿贝数，vd7为第七透镜的阿贝数，并且可以满足下式：20＜|vd4-vd5|和20＜|vd6-vd7|。
根据本发明的实施例，dG1G4是第一透镜组中最靠近传感器侧的透镜表面与第四透镜组中最靠近物侧的透镜表面在光轴上的距离，并且TTL是从第一透镜组中最靠近物侧的透镜表面到图像传感器的上表面在光轴上的距离，并且可以满足下式：2＜dG1G4/TTL＜4。
根据本发明的实施例的相机模块是包括光学系统和驱动构件的相机模块，其中，光学系统包括上述光学系统，并且驱动构件可以相对于第二透镜组和第三透镜组各自的位置沿光轴的方向被驱动。
有益效果
根据实施例的光学系统和相机模块可以具有各种放大倍率，并且当提供各种放大倍率时可以具有优异的光学特性。具体地，在实施例中，多个透镜组中的中间透镜组可以设置为可移动，可以控制各个移动透镜组的移动距离以具有各种放大倍率，并且可以为对象提供自动对焦(AF)功能。在根据实施例的光学系统和相机模块中，多个透镜组可以校正像差特性或者补偿由移动改变的像差特性。因此，根据实施例的光学系统可以最小化或防止当放大倍率改变时发生的色差变化和像差特性变化。
根据实施例的光学系统和相机模块可以通过仅使多个透镜组中的一些透镜组移动来控制有效焦距(EFL)，并且可以最小化移动透镜组的移动距离。因此，光学系统可以减小根据工作模式的改变而移动的透镜组的移动距离，并且最小化在移动透镜组时所需的功耗。在光学系统中，固定透镜组和移动透镜组中包括的至少一个透镜可以具有非圆形形状。因此，光学系统可以在保持光学性能的同时减小光学系统的高度，并且确保在结构上设置多个透镜组之间设置的透镜组的空间。
根据实施例的光学系统和相机模块可以通过移动多个透镜组中除了与对象相邻的第一透镜组之外的透镜组来调整放大倍率。因此，即使当透镜组根据放大倍率的变化而移动时，光学系统也可以具有恒定的TTL值。因此，光学系统和包括该光学系统的相机模块可以设置有更纤薄的结构。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光学系统和具有该光学系统的相机模块的框图。
图2是将图1的光学系统从第一模式改变为第二模式的示例。
图3是将图1和图2的光学系统改变为第三模式的示例。
图4是在图1的光学系统中具有反射镜的配置。
图5是示出根据本发明的实施例的相机模块中的第一模式至第三模式的位置的相对照度的曲线图。
图6是根据本发明的实施例的第一模式(广角模式(Wide mode))的光学系统中的衍射MTF的曲线图。
图7是根据本发明的实施例的第二模式(主摄模式(Middle mode))的光学系统中的衍射MTF的曲线图。
图8是根据本发明的实施例的第三模式(长焦模式(Tele mode))的光学系统中的衍射MTF的曲线图。
图9是示出根据本发明的实施例的第一模式的光学系统中的像差特性的曲线图。
图10是示出根据本发明的实施例的第二模式的光学系统中的像差特性的曲线图。
图11是示出根据本发明的实施例的第三模式的光学系统中的像差特性的曲线图。
图12是示出根据本发明的实施例的应用于移动终端的相机模块的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。本发明的技术精神不限于将要描述的一些实施例，而是可以以各种其他形式来实现，并且在本发明的技术精神的范围内可以选择性地组合和替换使用一个或多个部件。另外，本发明的实施例中使用的术语(包括技术术语和科学术语)，除非具体定义和明确描述，否则可以以本发明所属领域的普通技术人员通常可以理解的含义来解释，并且诸如在词典中定义的术语的通用术语应该能够在考虑到相关技术的上下文含义的情况下来解释它们的含义。本发明的实施例中使用的术语用于解释实施例，并不旨在限制本发明。在本说明书中，单数形式也可以包括复数形式，除非在短语中另有具体说明，并且在陈述A和B、C中的至少一个(或一个以上)的情况下，它可以包括可以以A、B和C组合的所有组合中的一个或多个组合。在描述本发明的实施例的部件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。这些术语仅用于将该部件与其他部件区分开，相应构成元件的性质、顺序或步骤等可以不由这些术语来确定。并且当描述一个部件“连接”、“结合”或“接合”到另一部件时，该描述不仅可以包括直接连接、结合或接合到另一部件，还可以包括在该部件与另一部件之间通过又一部件“连接”、“结合”或“接合”。另外，在被描述为形成或设置在每个部件的“上方(上)”或“下方(下)”的情况下，该描述不仅包括两个部件彼此直接接触的情况，而且包括一个或多个其他部件形成或设置在两个部件之间的情况。另外，当表述为“上方(上)”或“下方(下)”时，它可以表示相对于一个元件的向下方向以及向上方向。
透镜的凸表面可以表示与光轴对应的区域的透镜表面以光轴为基准具有凸出形状，透镜的凹表面表示与光轴对应的区域的透镜表面具有凹入形状。另外，“物侧表面”可以表示以光轴为基准透镜的面对物侧的表面，并且“传感器侧表面”可以表示以光轴为基准透镜的面对图像表面(图像传感器)的表面。另外，透镜的中心厚度可以表示在光轴上透镜的光轴的方向上的厚度。此外，垂直方向可以表示垂直于光轴的方向，透镜或透镜表面的端部可以表示入射光穿过的透镜的有效区域的端部。另外，根据测量方法等，透镜表面的有效直径的尺寸可以具有达到+0.4mm的测量误差。
图1是根据本发明的实施例的光学系统的框图，图2是图1的光学系统从第一模式改变为第二模式的示例，图3是将图1和图2的光学系统改变为第三模式的示例，图4是在图1的光学系统中具有反射镜的配置，图5是示出根据本发明的实施例的相机模块中的第一模式至第三模式的位置的相对照度的曲线图，图6是根据本发明的实施例的第一模式(广角模式)的光学系统中的衍射MTF的曲线图，图7是根据本发明的实施例的第二模式(主摄模式)的光学系统中的衍射MTF的曲线图，图8是根据本发明的实施例的第三模式(长焦模式)的光学系统中的衍射MTF的曲线图，图9是示出根据本发明的实施例的第一模式的光学系统中的像差特性的曲线图，图10是示出根据本发明的实施例的第二模式的光学系统中的像差特性的曲线图，图11是示出根据本发明的实施例的第三模式的光学系统中的像差特性的曲线图。
参照图1至图11，根据实施例的光学系统1000可以包括多个透镜组G1、G2、G3和G4。具体地，多个透镜组G1、G2、G3和G4可以包括在光轴OA的方向上可移动的至少两个透镜组和至少一个固定透镜组。多个透镜组G1、G2、G3和G4可以包括固定到物侧的透镜组、固定到传感器侧的透镜组以及能够在固定到物侧的透镜组与固定到传感器侧的透镜组之间移动的多个可移动透镜组。多个可移动透镜组可以包括设置在物侧的可移动固定组和设置在传感器侧的可移动透镜组。固定到物侧的透镜组可以被定义为第一透镜组G1，可移动到物侧的透镜组可以被定义为第二透镜组G2，可移动到传感器侧的透镜组可以被定义为第三透镜组G3，固定到传感器侧的透镜组可以被定义为第四透镜组G4。
例如，光学系统1000可以包括沿着光轴OA从物侧向传感器方向依次布置的第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4。光学系统1000可以包括位于第四透镜组G4的传感器侧的图像传感器200。第一透镜组G1可以包括最靠近物侧的透镜，第四透镜组G4可以包括最靠近传感器侧的透镜。第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4中的每一个可以具有正(+)屈光力或负(-)屈光力。例如，具有正屈光力的透镜组可以是至少两个透镜组，并且具有负屈光力的透镜组可以是至少两个透镜组。
第一透镜组G1的屈光力可以与第二透镜组G2的屈光力相反。例如，第一透镜组G1可以具有负(-)屈光力，第二透镜组G2可以具有正(+)屈光力。第二透镜组G2的屈光力可以与第三透镜组G3的屈光力相反。例如，第二透镜组G2可以具有正(+)屈光力，第三透镜组G3可以具有负(-)屈光力。第三透镜组G3的屈光力可以与第四透镜组G4的屈光力相反。例如，第三透镜组G3可以具有负(-)屈光力，第四透镜组G4可以具有正(+)屈光力。多个透镜组G1、G2、G3和G4的正(+)屈光力与负(-)屈光力之比可以为1∶1。
第一透镜组G1中的透镜数量可以大于第四透镜组G4中的透镜数量。例如，第一透镜组G1中的透镜数量可以大于第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个中的透镜数量。第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的透镜数量可以小于或等于第一透镜组G1的透镜数量，并且可以大于第四透镜组G4的透镜数量。第一透镜组G1的透镜数量可以包括用于调节入射光量、屈光力和色差的至少三个透镜。第四透镜组G4可以包括至少一个透镜。例如，第四透镜组G4被设置为最靠近图像传感器200，并且可以具有单个透镜，因为可以去除用于校正色差的透镜。
第一透镜组G1和第二透镜组G2可以具有不同的焦距。具体地，由于第一透镜组G1和第二透镜组G2具有相反的屈光力，所以第二透镜组G2的焦距与第一透镜组G1的焦距相反。它可以具有(+，-)。第二透镜组G2的焦距可以具有正(+)号，第一透镜组G1的焦距可以具有负(-)号。屈光力是焦距的倒数。
第二透镜组G2和第三透镜组G3可以具有不同的焦距。具体地，由于如上所述第二透镜组G2和第三透镜组G3具有相反的屈光力，所以第二透镜组G2的焦距的符号(+，-)可以相对于第三透镜组G3的焦距相反。例如，第二透镜组G2的焦距可以具有正号，第三透镜组G3的焦距可以具有负号。
第三透镜组G3和第四透镜组G4可以具有不同的焦距。具体地，由于如上所述第三透镜组G3和第四透镜组G4具有相反的屈光力，所以第三透镜组G3的焦距的符号(+，-)可以相对于第四透镜组G4的焦距相反。例如，第三透镜组G3的焦距可以具有正号，第四透镜组G4的焦距可以具有负号。第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4中的每一个的焦距的绝对值可以按照第一透镜组G1、第四透镜组G4、第三透镜组G3和第二透镜组G2的顺序具有大的值。
由于第一透镜组G1和第四透镜组G4的位置固定，并且第二透镜组G2和第三透镜组G3沿光轴OA方向可移动，因此光学系统可以通过移动透镜组来提供各种放大倍率。
在下文中，将更详细地描述第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4。第一透镜组G1可以包括至少一个透镜，例如多个透镜。具体地，第一透镜组G1中的至少两个透镜可以具有相反的屈光力。例如，第一透镜组G1可以包括三个透镜。第一透镜组G1中包括的多个透镜可以具有设定的间隔。具体地，第一透镜组G1中包括的多个透镜之间的中心间隔可以是根据稍后描述的工作模式的固定间隔。例如，第一透镜110与第二透镜120之间的中心间隔以及第二透镜120与第三透镜130之间的中心间隔不根据工作模式而改变，并且可以具有规则的间隔。这里，多个透镜之间的中心间隔可以表示光轴上相邻透镜之间的距离。
第二透镜组G2可以包括至少一个透镜。第二透镜组G2可以包括多个透镜。具体地，第二透镜组G2可以包括具有相反屈光力的两个以上的透镜。第二透镜组G2中包括的透镜的数量可以比第一透镜组G1中包括的透镜的数量少一个以上。例如，第二透镜组G2可以包括两个透镜。第二透镜组G2中包括的多个透镜可以具有设定的间隔。具体地，第二透镜组G2中包括的多个透镜之间的中心间隔可以是根据稍后描述的工作模式的固定间隔。例如，第四透镜140与第五透镜150之间的中心间隔可以具有恒定的间隔，而不根据工作模式而改变。
第三透镜组G3可以包括至少一个透镜。第三透镜组G3可以包括多个透镜。具体地，第三透镜组G3可以包括具有相反屈光力的两个以上的透镜。第三透镜组G3中包括的透镜的数量可以比第一透镜组G1中包括的透镜的数量少一个以上。第三透镜组G3中包括的透镜的数量可以与第二透镜组G2中包括的透镜的数量相同。例如，第三透镜组G3可以包括两个透镜。第三透镜组G3中包括的多个透镜可以具有设定的间隔。具体地，即使稍后将描述的工作模式改变，包括在第三透镜组G3中的多个透镜之间的中心间隔也可以是恒定的而不改变。例如，第六透镜160与第七透镜170之间的中心间隔可以是恒定的，而不根据工作模式而改变。
第四透镜组G4可以包括至少一个透镜。第四透镜组G4中包括的透镜的数量可以小于第一透镜组G1中包括的透镜的数量。第四透镜组G4中包括的透镜的数量可以小于或等于第二透镜组G2和第三透镜组G3中包括的透镜的数量。例如，第四透镜组G4可以包括一个透镜。第四透镜组G4中包括的透镜可以与图像传感器220和/或滤光器220具有设定距离。具体地，第四透镜组G4中包括的透镜与图像传感器200之间的光轴间隔可以是恒定的，而不在稍后描述的工作模式下改变。作为另一示例，当第四透镜组G4包括多个透镜时，即使在工作模式改变时，多个透镜之间的光轴间隔也可以是恒定的而不改变。
光学系统1000可以包括透镜组G1、G2、G3和G4中包括的多个透镜100，例如，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜组G1可以包括第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组G2可以包括第四透镜140和第五透镜150。此外，第三透镜组G3可以包括第六透镜160和第七透镜170，第四透镜组G4可以包括第八透镜180。第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180以及图像传感器200可以沿着光学系统1000的光轴OA依次设置。
多个透镜100中的每个透镜可以包括有效区域和无效区域。有效区域可以是有效直径的区域，并且可以是入射到第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180中的每一个透镜上的光穿过的区域。有效区域可以是入射光被折射以实现光学特性的区域。无效区域可以设置在有效区域周围。无效区域可以是光未入射的区域。即，无效区域可以是与光学特性无关的区域。另外，无效区域可以是固定到用于容纳透镜的镜筒(未示出)的区域。
图像传感器200可以检测光。图像传感器200可以检测依次穿过多个透镜100(例如，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180)的光。图像传感器200可以包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。
光学系统1000还可以包括滤光器220。滤光器220可以设置在多个透镜100与图像传感器200之间。滤光器220可以设置在图像传感器200与第四透镜组G4之间。例如，滤光器220可以设置在第四透镜组G4的第八透镜180与图像传感器200之间。
滤光器220可以包括红外滤光器和盖玻璃中的至少一种。滤光器220可以使设定波长带中的光通过并且过滤不同波长带的光。当滤光器220包括红外滤光器时，可以阻挡从外部光发射的辐射热被传输到图像传感器200。滤光器220可以透射可见光并反射红外光。
光学系统1000可以包括孔径光阑(未示出)。孔径光阑可以控制入射到光学系统1000上的光量。孔径光阑可以位于第一透镜110的物侧表面周围或者设置在选自第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180中的两个透镜之间。例如，孔径光阑可以设置在第三透镜130与第四透镜140之间的圆周上。孔径光阑可以设置在第三透镜130的传感器侧表面或第四透镜140的物侧表面周围。或者，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180中的至少一个可以用作孔径光阑。例如，选自第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180中的一个透镜的物侧表面或传感器侧表面的外部可以用作孔径光阑以控制光量。例如，第三透镜130的传感器侧表面和第四透镜140的物侧表面中的至少一者可以用作孔径光阑。
第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180的物侧表面和传感器侧表面可以是非球面的。第三透镜130和第四透镜140可以是非球面透镜、或者塑料或玻璃模制材料。第一透镜110、第二透镜120、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180可以由塑料材料或非球面透镜形成。
光学系统1000还可以包括如图4所示的光路改变构件300。光路改变构件300可以通过反射从外部入射的光来将光路从第二路径OA2改变为第一路径OA1。光路改变构件300可以包括反射镜或棱镜。例如，光路改变构件300可以包括直角棱镜。当光路改变构件300包括直角棱镜时，光路改变构件300将入射光的第二路径OA2反射至90度的角度，以改变光的第一路径OA1。第一路径OA1可以在光学系统的光轴方向上。光路改变构件300可以设置为比多个透镜100更靠近物侧。也就是说，当光学系统1000包括光路改变构件300时，光路改变构件300、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、滤光器220和图像传感器200可以从物侧朝向传感器方向依次布置。
光路改变构件300可以沿设定方向改变外部入射光的路径。例如，光路改变构件300可以将沿第一方向入射到光路改变构件300的光的第二路径OA2改变为第二方向的第一路径OA1，第二方向是多个透镜100的布置方向。当光学系统1000包括光路改变构件300时，光学系统可以应用于折叠式相机，从而减小相机的厚度。具体地，当光学系统1000包括光路改变构件300时，沿与应用了光学系统1000的装置的表面垂直的方向(第一方向)入射的光可以在与装置的表面平行的方向(第二方向)上改变。因此，包括多个透镜100的光学系统1000在装置中可以具有更薄的厚度，因此可以减小装置的高度。
例如，当光学系统1000不包括光路改变构件时，装置中的多个透镜100可以被设置为在与装置的表面垂直的方向(第一方向)上延伸。因此，包括多个透镜100的光学系统1000在与装置的表面垂直的方向(第一方向)上的高度高，从而光学系统1000和包括该光学系统的装置可能难以形成薄的厚度。然而，当光学系统1000包括光路改变构件300时，多个透镜100可以设置为在与装置的表面平行的方向(第二方向)上延伸。也就是说，光学系统1000被设置为使得光轴OA平行于装置的表面并且可以应用于折叠式相机。因此，包括多个透镜100的光学系统1000在与装置的表面垂直的方向上可以具有低的高度。因此，包括光学系统1000的相机在装置中可以具有薄的厚度，并且装置的厚度也可以减小。
作为另一示例，光路改变构件可以设置在多个透镜100中的两个透镜之间，或者设置在与图像传感器200相邻的最后一个透镜与图像传感器200之间。作为另一示例，可以设置多个光路改变构件。具体地，多个光路改变构件可以设置在物体与图像传感器200之间。例如，多个光路改变构件可以包括比多个透镜100更靠近物侧设置的第一光路改变构件和设置在最后一个透镜与图像传感器200之间的第二光路改变构件。因此，光学系统1000可以根据所应用的相机而具有各种形状和高度，并且可以具有改进的光学性能。
参照图1至图3，再次参照多个透镜100，光学系统1000可以包括沿着光轴OA从物侧到传感器方向依次布置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180。第一透镜110可以设置为在多个透镜100中最靠近物侧，并且第八透镜180可以设置为最靠近图像传感器200的一侧。
第一透镜110可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第一透镜110可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。第一透镜110可以包括被定义为物侧表面的第一表面S1和被定义为传感器侧表面的第二表面S2。第一表面S1可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第二表面S2可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第一透镜110可以具有在光轴OA上向两侧凸出的形状。或者，第一透镜110的第二表面S2可以具有在光轴OA上凹入的形状，并且可以具有朝向物侧凸出的半月形状。第一表面S1和第二表面S2中的至少一个可以是非球面。例如，第一表面S1和第二表面S2两者都可以是非球面的。
第一透镜110的中心厚度L1CT是光轴上的厚度，并且可以比边缘厚度L1ET的两倍厚。边缘厚度L1ET是第一透镜110的物侧表面的边缘与传感器侧表面的边缘之间在光轴方向上的距离。因此，第一透镜110可以改进光学像差或控制入射光。第一透镜110的第一表面S1的端部可以位于传感器侧而不是与第一表面S1的中心正交的直线，并且第二表面S2的端部可以位于物侧而不是与第二表面S2的中心正交的直线。这里，第一表面S1和第二表面S2的端部可以是有效直径或外周的端部。第一表面S1和第二表面S2可以设置为从光轴到有效区域的端部没有拐点。
第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)屈光力或负(-)屈光力。第二透镜120可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。第二透镜120可以包括被定义为物侧表面的第三表面S3和被定义为传感器侧表面的第四表面S4。第三表面S3可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第四表面S4可以具有在光轴OA上凹入的形状。第二透镜120可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。或者，第三表面S3可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第四表面S4可以具有凸出形状。也就是说，第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。或者，第三表面S3可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第四表面S4可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第二透镜120可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。或者，第三表面S3可以具有在光轴OA上凹入的形状，并且第四表面S4可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第二透镜120可以具有在光轴OA的两侧凹入的形状。第三表面S3和第四表面S4中的至少一个可以是非球面。例如，第三表面S3和第四表面S4两者都可以是非球面的。第三表面S3和第四表面S4可以设置为从光轴到有效区域的端部没有拐点。
第三透镜130可以在光轴OA上具有与第一透镜110的屈光力相反的屈光力。也就是说，第三透镜130可以具有负(-)屈光力。第三透镜130可以包含塑料或玻璃模制材料，例如玻璃模制材料，并且可以具有1.75以上的折射率。第三透镜130可以包括被定义为物侧表面的第五表面S5和被定义为传感器侧表面的第六表面S6。第五表面S5可以具有在光轴OA上凹入的形状，并且第六表面S6可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第三透镜130可以具有在光轴OA上两侧都凹入的形状。或者，第五表面S5可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第六表面S6可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第三透镜130可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。第五表面S5和第六表面S6中的至少一个可以是非球面。例如，第五表面S5和第六表面S6两者都可以是非球面的。第五表面S5和第六表面S6可以设置为从光轴到有效区域的端部没有拐点。
第一透镜组G1的物侧第一透镜110的屈光力可以与传感器侧第三透镜130的屈光力相反。因此，第一透镜组G1中包括的多个透镜110、120和130可以相互补偿色差。在第一透镜组G1中，与第二透镜组G2相邻的第三透镜130可以在第一透镜组G1中具有最大的折射率。例如，第三透镜130的折射率可以大于1.6或者大于或等于1.75。因此，由于第一透镜组G1控制提供给第二透镜组G2的光，所以可以减小第二透镜组G2的透镜尺寸。
第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第四透镜140可以包含塑料或玻璃材料，例如玻璃模式材料，并且可以具有1.6以下的折射率。第四透镜140可以包括被定义为物侧表面的第七表面S7和被定义为传感器侧表面的第八表面S8。第七表面S7可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第八表面S8可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第四透镜140可以具有在光轴OA的两侧凸出的形状。或者，第七表面S7可以为在光轴OA上凸出的形状，并且第八表面S8可以为在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第四透镜140可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。第七表面S7和第八表面S8中的至少一个可以是非球面。例如，第七表面S7和第八表面S8两者都可以是非球面的。第七表面S7和第八表面S8可以设置为从光轴到有效区域的端部没有拐点。
第五透镜150可以在光轴OA上具有正(+)屈光力或负(-)屈光力。第五透镜150可以在光轴OA上具有与第四透镜140的屈光力相反的屈光力。第五透镜150可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。第五透镜150可以包括被定义为物侧表面的第九表面S9和被定义为传感器侧表面的第十表面S10。第九表面S9可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十表面S10可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第五透镜150可以具有在光轴OA的两侧凹入的形状。第九表面S9和第十表面S10中的至少一个可以是非球面。例如，第九表面S9和第十表面S10两者都可以是非球面的。
第五透镜150的第九表面S9可以具有至少一个拐点，并且拐点可以设置为比第九表面S9的端部更靠近光轴。第九表面S9的拐点的位置可以布置在以光轴为基准第九表面S9的有效半径的30％以下的范围内，例如，在10％至30％的范围内。有效半径是从每个透镜表面的光轴到有效区域的端部的距离。拐点是以光轴OA为基准和垂直于光轴OA的方向的倾斜度值的符号从正(+)变为负(-)或从负(-)变为正(+)的点，并且可以表示倾斜度值为0的点。此外，拐点可以是穿过透镜表面的切线的倾斜度值随着其增大而变小的点，或者是倾斜度值变小然后增大的点。
作为另一示例，第五透镜150的第九表面S9可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第十表面S10可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。或者，第九表面S9可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十表面S10可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第五透镜150可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。或者，第九表面S9可以具有在光轴OA上凸出的形状，第十表面S10可以具有在光轴OA上凹入的形状。
第二透镜组G2的物侧第四透镜140可以具有与传感器侧第五透镜150的屈光力相反的屈光力。第四透镜140与第五透镜150之间的阿贝数之差可以大于20或大于30，并且可以达到60以下。因此，第二透镜组G2可以最小化由根据工作模式的改变而改变的位置引起的色差的改变。
第六透镜160可以在光轴OA上具有正(+)屈光力或负(-)屈光力。第六透镜160可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。第六透镜160可以包括被定义为物侧表面的第十一表面S11和被定义为传感器侧表面的第十二表面S12。第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十二表面S12可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第六透镜160可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。或者，第十一表面S11可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第十二表面S12可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。或者，第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹入的形状，并且第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第六透镜160可以具有在光轴OA的两侧上凹入的形状。或者，第十一表面S11可以具有在光轴OA上凸出的形状，并且第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第六透镜160可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。
第六透镜160的第十一表面S11和第十二表面S12中的至少一个可以是非球面。例如，第十一表面S11和第十二表面S12两者都可以是非球面的。第十一表面S11和第十二表面S12可以被设置为从光轴到有效区域的端部没有拐点。
第七透镜170可以在光轴OA上具有正(+)屈光力或负(-)屈光力。第七透镜170可以在光轴OA上具有与第六透镜160的屈光力相反的屈光力。第七透镜170可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。
第七透镜170可以包括被定义为物侧表面的第十三表面S13和被定义为传感器侧表面的第十四表面S14。第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸出的形状，第十四表面S14可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第七透镜170可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。作为另一示例，第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸出的形状，第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第七透镜170可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。或者，第十三表面S13可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第七透镜170可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。或者，第十三表面S13可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十四表面S14可以具有在光轴OA上凹入的形状。也就是说，第七透镜170可以具有在光轴OA的两侧上凹入的形状。
第七透镜170的第十三表面S13可以具有至少一个拐点，并且该拐点可以设置为比第十三表面S13的端部更靠近光轴。第十三表面S13的拐点的位置可以在以光轴为基准第十三表面S13的有效半径的30％以下，例如，在10％至30％的范围内。第十三表面S13可以沿光轴方向和边缘方向折射通过拐点入射的光。
第七透镜170的第十四表面S14可以具有至少一个拐点，并且该拐点可以设置为比第十四表面S14的光轴更靠近端部。第十四表面S14的拐点的位置可以布置在以光轴为基准第十四表面S14的有效半径的85％以上的范围内，例如，85％至95％的范围内。由于第十四表面S14的拐点设置为邻近边缘，因此光可以向第八透镜180的边缘折射。第七透镜170的有效直径可以因第十三表面S13和第十四表面S14的拐点而减小。第十三表面S13和第十四表面S14中的至少一个可以是非球面。例如，第十三表面S13和第十四表面S14两者都可以是非球面的。
第三透镜组G3的物侧第六透镜160可以具有与传感器侧第七透镜170的屈光力相反的屈光力。第六透镜160与第七透镜170之间的阿贝数差可以为20以上，例如，在20至45的范围内。因此，第三透镜组G3可以执行消色差功能，同时最小化由根据模式改变而改变的位置引起的色差的改变。
第八透镜180可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第八透镜180可以包含塑料或玻璃材料，例如塑料材料。第八透镜180可以包括被定义为物侧表面的第十五表面S15和被定义为传感器侧表面的第十六表面S16。第十五表面S15可以具有在光轴OA上凸出的形状，第十六表面S16可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。或者，第八透镜180可以具有在光轴OA上凹入的形状，第十六表面S16可以具有在光轴OA上凸出的形状。也就是说，第八透镜180可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。第十五表面S15和第十六表面S16中的至少一个可以是非球面。例如，第十五表面S15和第十六表面S16两者都可以是非球面的。第八透镜180可以具有物侧第十五表面S15和传感器侧第十六表面S16不具有拐点的形状。
第八透镜180的中心厚度L8CT可以比边缘厚度L8ET厚1.5倍以上。因此，由于第八透镜180的中心厚度与边缘厚度之间的差异，可以减少畸变。第八透镜180的第十五表面S15的端部可以以与第十五表面S15的中心正交的直线为基准位于传感器侧，第十六表面S16的端部可以以与第十六表面S16的中心垂直的直线为基准位于物侧。第八透镜180的第十五表面S15和第十六表面S16之一或两者可以设置为不具有拐点的非球面。
第四透镜组G4可以在多个透镜组G1、G2、G3和G4中最靠近图像传感器200。具体地，最靠近图像传感器200的第八透镜180可以在多个透镜100中具有最短的光路。第四透镜组G4可以用于控制主光线角(CRA)。具体地，根据实施例的光学系统1000的CRA可以小于约10度，并且第四透镜组G4的第八透镜180可以被校正，使得入射在图像传感器200上的光的主光线角(CRA)接近0度。
多个透镜100中的至少一个可以具有非圆形形状。非圆形形状的透镜可以是靠近物侧且有效半径大的一个或两个透镜，并且与光轴正交的一端或两端可以不是球形的。根据实施例的光学系统1000可以具有改进的组装性能和机械稳定的形状。另外，光学系统1000可以显著地减小移动透镜组的移动距离并提供各种放大倍率。
根据本发明的实施例的相机模块(未示出)可以包括上述光学系统1000。相机模块可以使光学系统1000中包括的多个透镜组G1、G2、G3和G4中的至少一个透镜组沿光轴OA的方向移动。相机模块可以包括连接到光学系统1000的驱动构件(未示出)。驱动构件可以根据工作模式使至少一个透镜组沿光轴OA的方向移动。工作模式可以包括以第一放大倍率工作的第一模式和以与第一放大倍率不同的第二放大倍率工作的第二模式。在这种情况下，第二放大倍率可以大于第一放大倍率。此外，工作模式可以包括以第一放大倍率与第二放大倍率之间的第三放大倍率工作的第三模式。这里，第一放大倍率可以为光学系统1000的最低放大倍率，第二放大倍率可以为光学系统1000的最高放大倍率。第一放大倍率可以为约3倍至约5倍，第二放大倍率可以为约8倍至11倍，并且第三放大倍率可以为第一放大倍率与第二放大倍率之间的约5倍至8倍。
驱动构件可以根据选自第一模式至第三模式中的一个工作模式而使至少一个透镜组移动，或者可以在初始模式下工作。具体地，驱动构件连接到第二透镜组G2和第三透镜组G3，并且可以根据工作模式使第二透镜组G2和第三透镜组G3移动。初始模式可以是第一模式、第二模式和第三模式中的任意一种，例如第一模式。例如，在第一模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由第一位置(位置1)限定的位置处。在第二模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由与第一位置不同的第二位置(位置2)限定的位置处。在第三模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由与第一位置和第二位置不同的第三位置(位置3)限定的位置处。第三位置可以是第一位置与第二位置之间的区域。例如，第二透镜组G2在第三模式下所处的第三位置可以是第二透镜组G2在第一模式下所处的第一位置与在第二模式下所处的第二位置之间的区域。另外，第三透镜组G3在第三模式下所处的第三位置可以是第三透镜组G3在第一模式下所处的第一位置与在第二模式下所处的第二位置之间的区域。
在根据实施例的光学系统1000中，第二透镜组G2和第三透镜组G3可以根据工作模式移动，并且第一透镜组G1和第四透镜组G4可以设置在固定位置。根据工作模式，第二透镜组G2或第三透镜组G3可以移动，并且第一透镜组G1和第四透镜组G4可以设置在固定位置。在根据工作模式的第一位置、第二位置和第三位置中的每一个中，第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4可以与相邻透镜组具有设定距离。因此，即使当工作模式改变时，光学系统1000也可以具有恒定的总轨迹长度(TTL)，并且可以通过控制一些透镜组的位置来控制光学系统1000的有效焦距和放大倍率。
第一透镜110的有效直径是透镜的有效直径中最大的，第四透镜140的有效直径可以是透镜的有效直径中第二大的，第八透镜180的有效直径可以是透镜的有效直径中第三大的。第三透镜130和/或第七透镜170的有效直径可以是透镜的有效直径中最小的。第三透镜130的折射率可以是透镜的折射率中最大的，并且可以为1.75以上。第四透镜140的阿贝数可以是透镜的阿贝数中最大的，并且可以为60以上。在焦距的绝对值中，第二透镜120的焦距可以是透镜的焦距中最大的。
根据实施例的光学系统1000可以满足下式中的至少一个或两个以上。因此，根据实施例的光学系统1000可以有效地校正根据工作模式的改变而改变的像差。另外，根据实施例的光学系统1000可以以各种放大倍率有效地为对象提供自动对焦(AF)功能，并且可以具有纤薄且紧凑的结构。
[式1]n_G1、n_G2、n_G3＞1(n_G1、n_G2、n_G3是自然数)
在式1中，n_G1、n_G2和n_G3表示第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3中的各个透镜组中的透镜的数量。这里，其可以具有n_G1＞n_G2并且n_G1＞n_G3的关系。
[式2]CA_L4S7/CA_L1S1＜0.7
在式2中，CA_L4S7是第四透镜140的第七表面S7的有效直径，CA_L1S1是第一透镜110的第一表面S1的有效直径。当满足式2时，可以提供与光学系统相比更高的入瞳直径(EPD)。
[式3]2＜L1CT/L3CT＜5
在式3中，L1CT是第一透镜110的光轴上的厚度(mm)，L3CT是第三透镜130的光轴上的厚度(mm)。当满足式3时，光学系统1000中的像差规格可以得到改进。
[式4]1＜L8ET/L8CT＜4
在式4中，L8CT表示第八透镜180的光轴OA上的厚度(mm)，L8_ET表示第八透镜180的有效区域的端部处在光轴OA方向上的厚度(mm)。具体地，L8ET表示第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)的有效区域的端部与传感器侧表面(第十六表面S16)的有效区域的端部之间在光轴OA的方向上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式4时，光学系统1000可以减少畸变并因此具有改进的光学性能。
[式5]EFL_G1＜0
在式5中，EFL_G1是第一透镜组G1的有效焦距EFL，并且可以具有小于0的值。当满足式5时，光学系统的光学像差或第一透镜组G1的光学像差可以得到改进。
[式6]CRA＜10
在式6中，CRA(主光线角)是主光线的入射角，并且根据光学系统中的第一模式、第二模式和第三模式，主光线的入射角可以小于10度，例如6度以下。第一模式可以是广角模式，第二模式可以是长焦模式，第三模式可以是主摄模式。这里，在第一模式(广角)的情况下，一个场中的主光线的入射角可以大于在第三模式(主摄)的情况下主光线的入射角。在第一模式和第二模式(广角和长焦)的情况下，一个场中的主光线的入射角可以在4度至6度的范围内，并且在第二模式下的主光线的入射角可以大于在第一模式下的主光线的入射角。当满足式6时，可以确保环境光量比。
[式7]Min_Relative illumination＞40
在式7中，Min_Relative illumination是根据第一模式至第三模式的最小相对照度(单位％)值，并且当满足式7时，可以确保光学系统的环境光强度比。
[式8](TTL/L_G1)＞3.5
在式8中，L_G1表示第一透镜组G1中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G1表示第一透镜110的第一表面S1与第三透镜130的第六表面S6之间在光轴OA上的距离(mm)。总轨迹长度(TTL)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)到图像传感器200的上表面在光轴OA上的距离(mm)。当根据实施例的光学系统1000满足式8时，光学系统1000具有小的TTL，并且可以确保环境光比。
[式9]TTL/EPD_Tele＜2.72
在式9中，EPD_Tele表示光学系统1000在第二模式(即长焦模式)下工作时的入瞳直径(EPD)。当根据实施例的光学系统1000满足式9时，光学系统1000可以在第二模式工作期间确保明亮的图像，并且可以是用于确保F数为4以下的最低条件。
[式10]2＜L_Max_CT/L_Min_CT＜6
在式10中，L_Max_CT是透镜中在光轴OA上的最厚的厚度，L_Min_CT是透镜中在光轴OA上的最薄的厚度，并且可以改进光学像差特性。
[式11]1＜L_Max_CA/L_Min_CA＜3
在式11中，L_Max_CA是透镜的有效直径中的最大有效直径，L_Min_CA是透镜的有效直径中的最小有效直径。
[式12]CA_G1min/CA_G4max＜CA_G1max
在式12中，CA_G1max是第一透镜组G1中包括的透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径中的最大有效直径，CA_G1min是第一透镜组G1中包括的透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径中的最小有效直径，CA_G4max是第四透镜组G4的透镜的物侧表面或传感器侧表面的有效直径中的最大有效直径。当满足式12时，可以维持光学系统的光学性能。
当根据实施例的光学系统1000满足式1至式12中的至少一个或两个以上时，光学系统1000可以具有纤薄的结构。另外，光学系统1000可以具有改进的组装性能和机械稳定的形状。
[式13]1＜L_G1/L_G2＜3
在式13中，L_G1是第一透镜组G1中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G1表示第一透镜110的第一表面S1与第三透镜130的第六表面S6之间在光轴OA上的距离。L_G2表示第二透镜组G2中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G2表示第四透镜140的第七表面S7与第五透镜150的第十表面S10之间在光轴OA上的距离。
[式14]1＜L_G1/L_G3＜4
在式14中，L_G1是第一透镜组G1中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G1表示第一透镜110的第一表面S1与第三透镜130的第六表面S6之间在光轴OA上的距离。L_G3表示第三透镜组G3中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G3表示第六透镜160的第十一表面S11与第七透镜170的第十四表面S14之间在光轴OA上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式13和式14中的至少一个时，其具有相对小的TTL并且可以根据至少三种模式改变提供各种放大倍率。
[式15]0.02＜d23/TTL＜0.5
在式15中，d23是第二透镜120与第三透镜130之间在光轴上的距离。当光学系统1000满足式15时，光学系统1000具有相对小的TTL，并且可以通过控制杂散光入射到第一透镜组G1上而具有改进的光学性能。
[式16]5＜TTL/L_G2＜12
在式16中，L_G2表示第二透镜组G2中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G2表示第四透镜140的第七表面S7与第五透镜150的第十表面S10之间在光轴OA上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式16时，光学系统1000具有相对小的TTL，并且可以改进色差特性。
[式17]20＜|vd4-vd5|
在式17中，vd4表示第四透镜140的阿贝数，vd5表示第五透镜150的阿贝数。当根据实施例的光学系统1000的第四透镜与第五透镜之间的阿贝数之差的绝对值满足式17时，光学系统1000可以改进色差特性。
[式18]20＜|vd6-vd7|
在式18中，vd6表示第六透镜的阿贝数，vd7表示第七透镜的阿贝数。当第六透镜与第七透镜之间的阿贝数之差的绝对值满足式18时，光学系统1000可以改进色差特性。
[式19]1.6＜n3d
在式19中，n3d表示第三透镜130的折射率。当根据实施例的光学系统1000满足式19时，可以确保设置在第三透镜130之后的透镜的有效区域并且可以减小透镜的高度。
[式20]1＜L1R1/L3R2＜2.5
在式20中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，并且L3R2表示第三透镜130的传感器侧表面(第六表面S6)的曲率半径。当根据实施例的光学系统1000满足式20时，光学系统1000可以控制入射在第一透镜组G1上的杂散光。
[式21]1＜L1R1/L4R1＜2.5
在式21中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，L4R1表示第四透镜140的物侧表面(第七表面S7)的曲率半径。当根据实施例的光学系统1000满足式21时，光学系统1000可以在各种放大倍率下具有良好的光学性能。
[式22]0＜L3R2/L4R1＜2
在式22中，L3R2表示第三透镜130的传感器侧表面(第六表面S6)的曲率半径，L4R1表示第四透镜140的物侧表面(第七表面S7)的曲率半径。当根据实施例的光学系统1000满足式22时，光学系统1000在至少三种模式的各种放大倍率下工作时，可以在视场(FOV)的外围具有良好的光学性能。
[式23]-1.5＜L1R1/L8R2＜0
在式23中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，L8R2表示第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)的曲率半径。当根据实施例的光学系统1000满足式23时，光学系统1000可以在FOV的中心部分和外围部分处具有良好的光学性能。
[式24]0.05＜m_G2/TTL＜0.5
在式24中，m_G2表示当从以第一放大倍率工作的第一模式改变为以第二放大倍率工作的第二模式或者从第二模式改变为第一模式时，第二透镜组G2的移动距离(单位：mm)。具体地，m_G2表示第一模式下第一透镜组G1和第二透镜组G2之间在光轴OA上的间隔与第二模式下第一透镜组G1和第二透镜组G2之间在光轴OA上的间隔之间的差值。当根据实施例的光学系统1000满足式24时，光学系统1000可以在放大倍率改变时最小化第二透镜组G2的移动距离，使得光学系统1000可以具有纤薄的结构。另外，可以最小化当控制第二透镜组G2的位置时的移动距离，从而可以具有改进的功耗特性。
[式25]0.05＜m_G3/TTL＜0.5
在式25中，m_G3表示当从以第一放大倍率工作的第一模式改变为以第二放大倍率工作的第二模式或者从第二模式改变为第一模式时，第三透镜组G3的移动距离(单位：mm)。具体地，m_G3表示第一模式下第三透镜组G3和第四透镜组G4之间在光轴OA上的间隔与第二模式下第三透镜组G3和第四透镜组G4之间在光轴OA上的间隔之间的差值。当根据实施例的光学系统1000满足式25时，光学系统1000可以在放大倍率改变时最小化第三透镜组G3的移动距离，使得光学系统1000可以具有纤薄的结构。另外，可以最小化当控制第三透镜组G3的位置时的移动距离，从而可以具有改进的功耗特性。
[式26]1.2＜m_G2/L_G2＜2.5
在式26中，m_G2表示当从以第一放大倍率工作的第一模式改变为以第二放大倍率工作的第二模式或者从第二模式改变为第一模式时，第二透镜组G2的移动距离(单位：mm)。具体地，m_G2表示第一模式下第一透镜组G1和第二透镜组G2之间在光轴OA上的间隔与第二模式下第一透镜组G1和第二透镜组G2之间在光轴OA上的间隔之间的差值。L_G2表示第二透镜组G2中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G2表示第四透镜140的第七表面S7与第五透镜150的第十表面S10之间在光轴OA上的距离。当光学系统1000满足式26时，光学系统1000可以在放大倍率改变时最小化第二透镜组G2的移动距离，使得光学系统1000可以具有纤薄的结构。另外，可以最小化当控制第二透镜组G2的位置时的移动距离，从而可以具有改进的功耗特性。
[式27]2＜m_G3/L_G3＜3.5
在式27中，m_G3表示当从以第一放大倍率工作的第一模式改变为以第二放大倍率工作的第二模式或者从第二模式改变为第一模式时，第三透镜组G3的移动距离(单位：mm)。具体地，m_G3表示第一模式下第三透镜组G3和第四透镜组G4之间在光轴OA上的间隔与第二模式下第三透镜组G3和第四透镜组G4之间在光轴OA上的间隔之间的差值。L_G3表示第三透镜组G3中包括的透镜中最靠近物体的透镜的物侧表面与最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面之间在光轴OA上的距离。例如，L_G3表示第六透镜160的第十一表面S11与第七透镜170的第十四表面S14之间在光轴OA上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式27时，光学系统1000可以在放大倍率改变时最小化第三透镜组G3的移动距离，使得光学系统1000可以具有纤薄的结构。另外，可以最小化当控制第三透镜组G3的位置时的移动距离，从而可以具有改进的功耗特性。
[式28]7＜L1_CT/ET：L3_CT/ET＜15
在式28中，L1_CT/ET是通过将第一透镜110的光轴上的厚度除以第一透镜110的端部处的厚度获得的值，L3_CT/ET是通过将第三透镜130的光轴上的厚度除以第三透镜130的端部处的厚度获得的值。当通过将第一透镜110和第三透镜130的中心厚度与端部厚度相除所获得的值作为比率满足式28时，可以改进色差并且可以控制入射光线。
[式29]7＜L1_CT/ET：L7_CT/ET＜15
在式29中，L7_CT/ET是通过将第七透镜170的光轴处的厚度除以第七透镜170的端部处的厚度获得的值。当通过将第一透镜110和第七透镜170的中心厚度和端部厚度相除所获得的值作为比率满足式29时，可以改进色差并且可以控制入射光线。另外，由于第七透镜170具有拐点并且被设置为具有薄的厚度，所以可以改进畸变特性。
[式30]4＜dG12_mode1/dG34_mode1＜12
在式30中，dG12_mode1表示在第二透镜组G2和第三透镜组G3设置在第一位置处的第一模式下第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔。也就是说，dG12_mode1表示第一模式下第三透镜130与第四透镜140之间在光轴OA上的距离。
dG34_mode1表示在第二透镜组G2和第三透镜组G3设置在第一位置处的第一模式下第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔。也就是说，dG34_mode1表示第一模式下第七透镜170与第八透镜180之间在光轴OA上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式30时，光学系统1000可以在第一放大倍率下具有改进的光学性能。具体地，光学系统1000可以在第一放大倍率下具有改进的像差特性，并且可以改进FOV的中心部分和外围部分的光学性能。
[式31]0.01＜dG12_mode2/dG34_mode2＜0.7
在式31中，dG12_mode2表示在第二透镜组G2和第三透镜组G3设置在第二位置处的第二模式下第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔。也就是说，dG12_mode2表示第二模式下第三透镜130与第四透镜140之间在光轴OA上的距离。
dG34_mode2表示在第二透镜组G2和第三透镜组G3设置在第二位置处的第二模式下第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔。也就是说，dG34_mode2表示第二模式下第七透镜170与第八透镜180之间在光轴OA上的距离。当根据实施例的光学系统1000满足式31时，光学系统1000可以在第二放大倍率下具有改进的光学特性。具体地，光学系统1000可以在第二放大倍率下具有改进的像差特性，并且可以改进FOV的外围部分的光学性能。
[式32]1＜|EFL_1/EFL_2|＜10
在式32中，EFL_1是第一有效焦距，并且是在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第一位置处的第一模式下的工作中光学系统的有效焦距(EFL)。EFL_2是第二有效焦距，并且是在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第二位置处的第二模式下的工作中光学系统的有效焦距(EFL)。
[式33]2＜|EFL_1/EPD_1|＜7
在式31中，EFL_1是第一有效焦距，并且是在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第一位置处的第一模式下的工作中光学系统的有效焦距(EFL)。EPD_1表示光学系统1000在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第一位置处的第一模式下的工作中的入瞳直径(EPD)。当根据实施例的光学系统1000满足式33时，光学系统1000可以在第一模式工作期间确保明亮的图像。
[式34]0.1＜EFL_2/EPD_2＜3
在式34中，EFL_2是第二有效焦距，并且是在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第二位置处的第二模式下的工作中光学系统的有效焦距(EFL)。EPD_2表示光学系统1000在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第二位置处的第二模式工作期间的入瞳直径(EPD)。当根据实施例的光学系统1000满足式34时，光学系统1000可以在第二模式工作期间确保明亮的图像。
[式35]
F#_Mode1＜3.5
F#_Mode2＜5
在式35中，F#_Mode1表示光学系统1000在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第一位置处的第一模式工作期间的F数，F#_Mode2表示光学系统1000在第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第二位置处的第二模式工作期间的F数。
[式36]1＜|TTL/EFL_1|＜2
在式36中，EFL_1是第一有效焦距，并且是第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第一位置处的第一模式工作中的有效焦距(EFL)。
[式37]0.1＜TTL/EFL_2＜5
在式37中，EFL_2是第二有效焦距，并且是第二透镜组G2和第三透镜组G3位于第二位置处的第二模式工作中的有效焦距(EFL)。
[式38]1＜L_Max_CA/ImgH＜4
在式38中，L_Max_CA表示光学系统1000中包括的多个透镜100的透镜表面中的最大有效直径(CA：通光孔径)的尺寸。ImgH是从图像传感器200的0场(其为图像传感器200的上表面的与光轴OA重叠的中心)到1.0场的距离，并且该距离是与光轴OA的垂直距离。也就是说，ImgH表示图像传感器200的有效区域的总对角线长度的1/2。当根据实施例的光学系统1000满足式38时，可以将光学系统1000设置为纤薄且紧凑的。另外，光学系统1000可以实现高分辨率和高图像质量。
[式39]5＜TTL/ImgH＜10
当光学系统1000满足式39时，光学系统1000可以具有更小的TTL，因此光学系统1000可以设置为纤薄且紧凑的结构。
[式40]15＜TTL/BFL＜30
在式40中，BFL(后焦距)表示从最靠近图像传感器200的透镜的传感器侧表面的顶点到图像传感器200的上表面在光轴OA上的距离。
[式41]2＜ImgH/BFL＜4
当根据实施例的光学系统1000满足式39时，可以确保约1英寸的大图像传感器所需的BFL。另外，当光学系统1000满足式41时，光学系统1000可以在保持TTL的同时以各种放大倍率工作，并且可以在FOV的中心部分和外围部分处具有优异的光学特性。
[式42]2＜dG1G4/TTL＜4
在式42中，dG1G4是第一透镜组的传感器侧表面S6与第四透镜组的物侧表面S15之间在光轴上的间隔或距离。当满足式42时，可以在保持总体TTL的同时选择性地针对第一放大倍率、第二放大倍率和第三放大倍率工作，并且可以提高光学性能。
[式43]
在式43中，Z是垂度(Sag)，其可以表示从非球面上的任意位置到非球面的顶点在光轴方向上的距离。另外，Y可以表示从非球面上的任意位置到光轴在垂直于光轴的方向上的距离。另外，c可以表示透镜的曲率，K可以表示圆锥常数。另外，A、B、C、D、E和F可以表示非球面常数。
根据实施例的光学系统1000可以满足上述式1至式43中的至少一个。因此，光学系统1000和相机模块可以具有改进的光学特性。具体地，当光学系统1000满足式1至式43中的至少一个或两个以上时，可以有效地校正由透镜组的移动引起的例如色差、渐晕、衍射效应的光学特性的劣化和外围图像质量劣化。另外，根据实施例的光学系统1000可以显著地减小透镜组的移动距离，并且提供具有优异功耗特性的各种放大倍率的自动对焦(AF)功能。
由于根据实施例的光学系统1000满足式1至式43中的至少一个或两个以上，因此它可以具有改进的组装性能，可以具有机械稳定的形状，并且被设置为纤薄结构以提供光学系统1000，并且包括该光学系统1000的相机模块可以具有紧凑的结构。
在下文中，将更详细地描述根据实施例的光学系统1000和第一模式至第三模式变化。在根据实施例的光学系统1000中，第一透镜组G1和第四透镜组G4可以是固定的，第二透镜组G2和第三透镜组G3可以设置为可移动的。第一透镜组G1可以包括三个透镜，例如，第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组G2可以包括两个透镜，例如，第四透镜140和第五透镜150。另外，第三透镜组G3可以包括两个透镜，例如，第六透镜160和第七透镜170，第四透镜组G4包括单个透镜，例如，第八透镜180。
在根据实施例的光学系统1000中，第四透镜140的物侧表面(第七表面S7)可以用作孔径光阑，并且上述滤光器220可以设置在第四透镜组G4与图像传感器200之间。
[表1]
[表2]
[表3]
项目 第一模式(模式1)
dG12(mm) 5.462
dG23(mm) 3.841
dG34(mm) 0.714
EFL_1(mm) -34.081
EPD_1 4.734
放大倍率(第一放大倍率) 4.4倍
F数 2.10
FOV(度) 21.26
TTL(mm) 25
BFL_1(mm) 1.000
ImgH(mm) 3.075
表1和表2是当根据实施例的光学系统1000和包括该光学系统1000的相机模块在第一模式下工作时的透镜数据。具体地，表1示出了第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180在光轴OA上的曲率半径、各透镜的中心厚度、透镜之间的中心距离以及折射率、阿贝数和有效直径(CA)的大小。
表3示出具有第一放大倍率的第一模式下的有效焦距(EFL_1)和入瞳(EPD_1)的大小，以及第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔dG12、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔dG23和第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔dG34。
参照表1，根据实施例的光学系统1000的光轴OA上的第一透镜110可以具有正(+)屈光力。第一透镜110可以包含塑料材料。在光轴OA上，第一透镜110的第一表面S1可以具有凸出形状，第二表面S2可以具有凸出形状。第一透镜110可以具有在光轴OA的两侧上凸出的形状。第一表面S1可以是非球面，第二表面S2可以是非球面。
第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第二透镜120可以包含塑料材料。在光轴OA上，第二透镜120的第三表面S3可以具有凸出形状，并且第四表面S4可以具有凹入形状。第二透镜120可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。第三表面S3可以是非球面，第四表面S4可以是非球面。
第三透镜130可以在光轴OA上具有负(-)屈光力。第三透镜130可以包含玻璃材料。在光轴OA上，第三透镜130的第五表面S5可以具有凹入形状，第六表面S6可以具有凹入形状。第三透镜130可以具有在光轴的两侧上凹入的形状。第五表面S5可以是非球面，第六表面S6可以是非球面。第三透镜130的折射率可以大于约1.6。在第一透镜组G1中包括的透镜中，第三透镜130可以具有最大的折射率。例如，在多个透镜100中，第三透镜130可以具有最大的折射率。具体地，第三透镜130的折射率可以为1.75以上或者1.8以上。
第一透镜组G1和第二透镜组G2可以具有相反的屈光力，例如，第一透镜组G1可以具有负屈光力。第二透镜组G2可以具有正(+)屈光力。
第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第四透镜140可以包含玻璃材料。在光轴OA上，第四透镜140的第七表面S7可以具有凸出形状，第八表面S8可以具有凸出形状。第四透镜140可以具有两个表面都是凸出的形状。第七表面S7可以是非球面，第八表面S8可以是非球面。
第五透镜150可以在光轴OA上具有负(-)屈光力。第五透镜150可以包含塑料材料。在光轴OA上，第五透镜150的第九表面S9可以具有凹入形状，第十表面S10可以具有凹入形状。第五透镜150可以具有在光轴OA的两侧上凹入的形状。第九表面S9可以是非球面，第十表面S10可以是非球面。第九表面S9可以具有至少一个拐点。
第六透镜160可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第六透镜160可以包含塑料材料。在光轴OA上，第六透镜160的第十一表面S11可以具有凹入形状，第十二表面S12可以具有凸出形状。第六透镜160可以具有从光轴OA朝向传感器侧凸出的半月形状。第十一表面S11可以是非球面，第十二表面S12可以是非球面。
第七透镜170可以在光轴OA上具有负(-)屈光力。第七透镜170可以包含塑料材料。在光轴OA上，第七透镜170的第十三表面S13可以具有凸出形状，第十四表面S14可以具有凹入形状。第七透镜170可以具有从光轴OA朝向物侧凸出的半月形状。第十三表面S13可以是非球面，第十四表面S14可以是非球面。第十三表面S13和第十四表面S14可以具有至少一个拐点。
第八透镜180可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第八透镜180可以包含塑料材料。在光轴OA上，第八透镜180的第十五表面S15可以具有凸出形状，第十六表面S16可以具有凸出形状。第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧凸出的形状。第十五表面S15可以是非球面，第十六表面S16可以是非球面。
第三透镜组G3和第四透镜组G4可以具有相反的屈光力，例如，第三透镜组G1可以具有负屈光力。第四透镜组G4可以具有正(+)屈光力。第二透镜组G2和第三透镜组G3可以具有相反的屈光力。第一透镜组G1和第四透镜组G4可以具有相反的屈光力。
在根据实施例的光学系统1000中，第一透镜至第八透镜的物侧表面和传感器侧表面的非球面系数的值如下表4所示。
[表4]
[表5]
参照表5，多个透镜100中的各个透镜的中心厚度CT和边缘厚度ET之比CT/ET可以彼此不同，并且第一透镜可以具有最大CT/ET值，第七透镜可以具有最小的CT/ET值。CT/ET值小于1的透镜可以为三个以下，并且可以包括第三透镜、第五透镜和第七透镜，CT/ET值为3以上的透镜可以为两个以上，并且可以包括第一透镜和第四透镜。
第二透镜组G2中包括的第四透镜140的阿贝数vd4与第五透镜150的阿贝数vd5之差可以为30以上或者40以上。由于第四透镜140和第五透镜150具有如上所述的阿贝数差，所以当放大倍率根据第二透镜组G2的移动M1改变时出现色差改变。
第三透镜组G3中包括的第七透镜170的阿贝数vd7与第六透镜160的阿贝数vd6之差可以为20以上或者30以上。由于第六透镜160和第七透镜170具有如上所述的阿贝数差，所以当放大倍率根据第三透镜组G3的移动M2改变时出现的色差改变被最小化和/或可以通过补偿而起到消色差的作用。
根据实施例的相机模块可以以各种放大倍率获取关于对象的信息。具体地，驱动构件可以控制第二透镜组G2和第三透镜组G3的位置，并且通过此，相机模块可以以各种放大倍率工作。例如，参照图1、图6和图9以及表1至表5，包括光学系统1000的相机模块可以在具有第一放大倍率的第一模式下工作。第一放大倍率可以为约3倍至约5倍。具体地，在实施例中，第一放大倍率可以为约4.4倍。
在第一模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由第一位置限定的位置处。当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置是第一位置时，两个透镜组G2和G3可以不移动。或者，当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置与第一位置不同时，两个透镜组G2和G3可以通过驱动构件的驱动力移动到第一位置。因此，第一透镜组至第四透镜组G4中的各个透镜组可以以设定间隔设置。例如，第二透镜组G2与第一透镜组G1具有第一间隔dG12，第三透镜组G3与第四透镜组G4具有第二间隔dG34，因此，第二透镜组G2可以位于与第三透镜组G3间隔开第三间隔dG23的区域。这里，第一间隔dG12、第二间隔dG34和第三间隔dG23可以表示透镜组之间在光轴OA上的间隔。
当相机模块在第一模式下工作时，光学系统1000可以在第一位置处具有总轨迹长度(TTL)值和后焦距(BFL)值。此外，光学系统1000可以在第一位置处具有被定义为第一有效焦距的第一EFL(EFL_1)。另外，在第一模式下，相机模块的FOV可以小于约25度，F数可以小于约3.5。如图5所示，可以看出，第一位置(位置1)处的相对照度RI可以根据图像传感器的高度而变化，并且图像传感器的外围部分或边缘处的相对照度大于40％。
光学系统1000可以在第一模式下具有如图6和图9所示的优异的像差特性。具体地，图6是在第一模式(第一放大倍率)下工作的光学系统1000的衍射MTF特性的曲线图，图9是像差特性的曲线图。衍射MTF特性图是从0.000mm至3.150mm的空间频率以约0.307mm为单位测量的。在衍射MTF图中，T表示切向每毫米空间频率的MTF变化，R表示辐射源的每毫米空间频率的MTF变化。这里，调制传递函数(MTF)取决于每毫米周期的空间频率。
在图9的像差图中，从左到右测量纵向球差、散光场曲线和畸变像差。在图6中，X轴可以表示焦距(mm)和畸变(％)，Y轴可以表示图像传感器的高度。另外，球面像差图是约435nm、约486nm、约546nm、约587nm和约656nm的波长带中的光的曲线图，散光和畸变像差的曲线图是546nm波长带中的光的曲线图。在图9的像差图中，可以解释为，当每条曲线接近Y轴时，像差校正功能更好，如图9所示，在根据本实施例的光学系统1000中，可以看出测量值在大部分区域中与Y轴邻近。
[表6]
项目 第二模式(模式2)
dG12(mm) 0.300
dG23(mm) 3.003
dG34(mm) 6.714
EFL_2(mm) -8.4482
EPD_2 10.0
放大倍率(第二放大倍率) 9.6
F数 3.65
FOV(度) 9.78
TTL(mm) 25
BFL_2(mm) 1.0
ImgH(mm) 3.075
表6示出用于具有第二放大倍率的第二模式的有效焦距(EFL_2)和入瞳(EPD_2)的大小、第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间隔dG12、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间隔dG23以及第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间隔dG34。根据实施例的相机模块可以以各种放大倍率获取关于对象的信息。具体地，驱动构件可以控制第二透镜组G2和第三透镜组G3的位置，并且由此相机模块可以以各种放大倍率工作。例如，参照图3、图8和图11以及表1和表6，包括光学系统1000的相机模块可以在具有第二放大倍率的第二模式下工作。第二放大倍率可以为约8倍至约11倍。具体地，第二放大倍率可以为约9.6倍。
在第二模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由第二位置限定的位置处。当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置是第二位置时，两个透镜组G2和G3可以不移动。另一方面，当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置与第二位置不同时，两个透镜组G2和G3可以通过驱动构件的驱动力移动到第二位置。如图5所示，可以看出，第二位置(位置2)处的相对照度可以根据图像传感器的高度而改变，并且图像传感器的外围部分或边缘处的相对照度为95％以上。因此，第一透镜组至第四透镜组G4中的各个透镜组可以以设定间隔设置。例如，第二透镜组G2与第一透镜组G1具有第一间隔dG12，第三透镜组G3与第四透镜组G4具有第二间隔dG34，因此，第二透镜组G2可以位于与第三透镜组G3间隔开第三间隔dG23的区域。这里，第一间隔dG12、第二间隔dG34和第三间隔dG23可以表示透镜组之间在光轴OA上的间隔。第一模式的第一间隔dG12可以大于第二模式的第一间隔dG12，并且第一模式的第二间隔dG34可以小于第二模式的第二间隔dG34。此外，第一模式的第三间隔dG23可以大于第二模式的第三间隔dG23。
当相机模块在第二模式下工作时，光学系统1000可以在第二位置处具有总轨迹长度(TTL)值和后焦距(BFL)值。此外，光学系统1000可以在第二位置处具有被定义为第二有效焦距的第二EFL(EFL_2)。在这种情况下，第二EFL(EFL_2)可以大于第一EFL(EFL_1)。此外，在第二模式下，相机模块的FOV可以小于约12度，F数可以小于约6.5。
光学系统1000可以在第二模式下具有如图8和图11所示的优异的像差特性。具体地，图8是在第二模式(第二放大倍率)下工作的光学系统1000的衍射MTF特性的曲线图，图11是像差特性的曲线图。在图8的像差图中，从左到右测量纵向球差、散光场曲线和畸变像差。在图7中，X轴可以表示焦距(mm)和畸变(％)，Y轴可以表示图像传感器的高度。另外，球面像差图是约435nm、约486nm、约546nm、约587nm和约656nm的波长带中的光的曲线图，散光和畸变像差的曲线图是546nm波长带中的光的曲线图。
在图11的像差图中，可以解释为，当每条曲线接近Y轴时，像差校正功能更好，如图11所示，在根据本实施例的光学系统1000中，可以看出测量值在大部分区域中与Y轴邻近。
[表7]
项目 第三模式(模式3)
dG12(mm) 2.577
dG23(mm) 2.921
dG34(mm) 4.519
EFL_3(mm) 6.701
EPD_3 9.012
放大倍率(第三放大倍率) 7
F数 2.96
FOV(度) 13.28
TTL(mm) 25
BFL_2(mm) 1.0
ImgH(mm) 3.075
表7示出了用于具有第三放大倍率的第三模式的有效焦距(EFL_3)和入瞳(EPD_3)的大小、第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的距离、第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的距离以及第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的距离。
根据实施例的相机模块可以以各种放大倍率获取关于对象的信息。具体地，驱动构件可以控制第二透镜组G2和第三透镜组G3的位置，并且由此相机模块可以以各种放大倍率工作。例如，参照图2、图7和图10以及表1和表7，包括光学系统1000的相机模块可以在具有第三放大倍率的第三模式下工作。第三放大倍率可以为约5倍至约8倍。详细地，第三放大倍率可以为约7倍。
在第三模式下，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以位于由第三位置限定的位置处。第三位置可以是第一位置与第二位置之间的区域。例如，第二透镜组G2的第三位置可以位于第二透镜组G2的第一位置与第二位置之间，第三透镜组G3的第三位置可以位于第三透镜组G3的第一位置与第二位置之间。当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置是第三位置时，两个透镜组G2和G3可以不移动。或者，当第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个的初始位置与第三位置不同时，两个透镜组G2和G3可以通过驱动构件的驱动力移动到第三位置。如图5所示，可以看出，第三位置(位置3)处的相对照度可以根据图像传感器的高度而改变，并且图像传感器的外围部分或边缘处的相对照度为75％以上。因此，第一透镜组至第四透镜组G4中的各个透镜组可以以设定间隔设置。例如，第二透镜组G2与第一透镜组G1具有第一间隔dG12，第三透镜组G3与第四透镜组G4具有第二间隔dG34，因此，第二透镜组G2可以位于与第三透镜组G3间隔开第三间隔dG23的区域。这里，第一间隔dG12、第二间隔dG34和第三间隔dG23可以表示透镜组之间在光轴OA上的间隔。
第三模式的第一间隔dG12可以小于第一模式的第一间隔dG12，并且可以大于第二模式的第一间隔dG12。第三模式的第二间隔可以大于第一模式的第二间隔dG34，并且可以小于第二模式的第二间隔dG34。第三模式的第三间隔dG23可以小于第一模式的第三间隔dG23和第二模式的第三间隔dG23。当相机模块在第三模式下工作时，光学系统1000可以在第三位置处具有总轨迹长度(TTL)值和后焦距(BFL)值。此外，光学系统1000可以在第三位置处具有被定义为第三有效焦距的第三EFL(EFL_3)。在这种情况下，第三EFL(EFL_3)可以大于第一EFL(EFL_1)并且可以小于第二EFL(EFL_2)。此外，在第三模式下，相机模块的FOV可以小于约17度，F数可以小于约5。
光学系统1000可以在第二模式下具有如图7和图10所示的优异的像差特性。具体地，图7是在第三模式(第二放大倍率)下工作的光学系统1000的衍射MTF特性的曲线图，图10是像差特性的曲线图。
在图10的像差图中，从左到右测量纵向球差、散光场曲线和畸变像差。在图7中，X轴可以表示焦距(mm)和畸变(％)，Y轴可以表示图像传感器的高度。另外，球面像差图是约435nm、约486nm、约546nm、约587nm和约656nm的波长带中的光的曲线图，散光和畸变像差的曲线图是546nm的波长带中的光的曲线图。在图10的像差图中，可以解释为，当每条曲线接近Y轴时，像差校正功能更好，如图10所示，在根据本实施例的光学系统1000中，可以看出测量值在大部分区域中与Y轴邻近。
根据实施例的光学系统1000可以包括各种模式，并且可以通过以与每个模式相对应的放大倍率对对象进行变焦来为对象提供自动对焦(AF)功能。在根据实施例的光学系统1000中，最靠近物体的第一透镜组G1可以设置在固定位置而不移动。因此，根据第一模式至第三模式，TTL可以具有相同的值。另外，在光学系统1000中，最靠近图像传感器200的第四透镜组G4可以设置在固定位置而不移动。因此，根据第一模式至第三模式，BFL可以具有相同的值。
作为另一示例，在光学系统1000中，固定组和移动组中包括的至少一个或两个以上的透镜可以具有非圆形形状，或者任一透镜组的透镜可以具有非圆形形状。因此，可以在结构上确保在第一透镜组G1与第四透镜组G4之间设置第二透镜组G2和第三透镜组G3的间隔，并且当工作模式改变时，第二透镜组G2和第三透镜组G3的移动距离M2和M3可以显著缩小。具体地，当工作模式改变时，第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以在6mm以下的最大范围内移动，从而改进功耗特性。另外，由于每个移动组的移动距离与TTL相比显著减小，因此可以更精确地控制移动组的位置。例如，第三透镜组G3的最大移动距离可以大于第二透镜组G2的最大移动距离并且可以为6mm以下，第二透镜组G2的最大移动距离可以为5mm以上。第二透镜组G2和第三透镜组G3中的每一个可以在5mm至6mm的范围内移动。
[表8]
[表9]
表8是针对根据实施例的光学系统和相机模块中的上述式的项目，并且示出多个透镜100中的每一个的焦距、多个透镜组G1、G2、G3和G4的总长度和焦距、以及第二透镜组G2和第三透镜组G3的移动距离。表9示出根据实施例的光学系统1000和相机模块的式1至式42的结果值。参照表9，根据实施例的光学系统1000和相机模块可以满足式1至式42中的至少一个或两个以上，或者满足所有式。
[表10]
表10是示出根据实施例的相机模块中的图像传感器的场值(0～1)的第一模式(广角)、第二模式(长焦)和第三模式(主摄)的CRA值的表。
[表11]
表11示出根据实施例的相机模块中的图像传感器的场值(0～1)在第一模式(广角)、第二模式(长焦)和第三模式(主摄)下的相对照度值。因此，实施例可以提供一种通过移动至少一个透镜组而具有各种放大倍率并且当提供各种放大倍率时具有优异的光学特性的光学系统。具体地，实施例可以包括具有设定数量的多个透镜100、具有屈光力、设定形状和焦距、非圆形形状等的透镜组。另外，实施例可以通过控制移动透镜组的移动距离来为对象提供在各种放大倍率下的自动对焦(AF)功能。因此，在实施例中，可以使用一个相机模块以各种放大倍率拍摄对象，并且可以防止光学性能在各放大倍率下劣化。参照图6至图11，可以看出，根据实施例的光学系统1000即使在工作模式改变为第一模式、第二模式和第三模式时，其光学特性也变化很小或没有变化。具体地，可以看出，即使当由于第二透镜组G2和第三透镜组G3的位置改变而在第一放大倍率到第二放大倍率的范围内改变放大倍率时，MTF特性和像差特性也改变很小或没有显著改变。也就是说，可以看出，根据实施例的光学系统1000即使在放大倍率在第一放大倍率至第二放大倍率范围内改变时，也保持优异的光学特性。
在实施例中，可以通过仅使多个透镜组中的一些透镜组移动来控制有效焦距(EFL)，并且可以最小化移动透镜组的移动距离。例如，在实施例中，移动透镜组的移动距离可以为6mm以下。因此，根据实施例的光学系统1000可以显著地减小当放大倍率改变时透镜组的移动距离，并且最小化当使透镜组移动时所需的功耗。在根据实施例的光学系统1000中，多个透镜组中的每一个可以校正像差特性或者补偿由于移动而改变的像差特性。因此，根据实施例的光学系统1000可以最小化或防止当放大倍率改变时发生的色差的改变。在实施例中，可以通过使多个透镜组中除了与对象相邻的第一透镜组之外的透镜组移动来调整放大倍率。因此，光学系统1000即使在透镜组根据放大倍率的变化而移动时也可以具有恒定的TTL值。因此，光学系统1000和包括该光学系统1000的相机模块可以设置有更纤薄的结构。
图12是示出根据实施例的相机模块应用于移动终端的图。参照图12，移动终端1可以包括位于后侧的实施例中公开的相机模块10。作为另一示例，移动终端1可以包括位于前侧的实施例中公开的相机模块。相机模块10可以具有图像捕获功能。另外，相机模块10可以包括自动对焦功能、变焦功能和OIS功能中的至少一种。
相机模块10可以在拍摄模式或视频通话模式下处理由图像传感器200获得的静止视频图像或运动图像的图像帧。处理后的图像帧可以显示在移动终端1的显示单元(未示出)上并存储在存储器(未示出)中。另外，尽管附图中未示出，但是相机模块可以进一步设置在移动终端1的正面。例如，相机模块10可以包括第一相机模块10A和第二相机模块10B。在这种情况下，第一相机模块10A和第二相机模块10B中的至少一个可以包括上述光学系统1000。因此，相机模块10可以具有纤薄的结构，并且可以以各种放大倍率拍摄对象。
移动终端1可以进一步包括自动对焦装置31。自动对焦装置31可以包括使用激光的自动对焦功能。自动聚焦装置31可以主要用于使用相机模块10的图像的自动对焦功能劣化的情况下，例如，接近10m以下或者在黑暗环境中。自动对焦装置31可以包括发光单元和光接收单元，该发光单元包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)半导体器件，该光接收单元将光能(诸如光电二极管)转换成电能。
移动终端1可以进一步包括闪光灯模块33。闪光灯模块33可以包括在其中发射光的发光器件。闪光灯模块33可以发射可见光波长带中的光。例如，闪光灯模块33可以发射白光或具有与白光相似的颜色的光。然而，实施例不限于此，闪光灯模块33可以发射各种颜色的光。闪光灯模块33可以通过移动终端的相机工作或者通过用户的控制来工作。
上述实施例中描述的特征、结构、效果等包含在本发明的至少一个实施例中，而不必仅限于一个实施例。此外，各个实施例中示出的特征、结构、效果等可以由实施例所属领域的普通技术人员针对其他实施例进行组合或修改。因此，与这样的组合和修改相关的内容应被解释为包括在本发明的范围内。以上主要描述了实施例，但这仅是示例而不限制本发明，并且本发明所属领域的普通技术人员在不脱离本实施例的本质特征的范围内不进行上述例示。应理解，各种修改和应用是可以的。例如，实施例中具体示出的各个部件可以通过修改来实现。并且与这些修改和应用相关的差异应被解释为包括在所附权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种光学系统，包括：
第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，在从物侧向传感器侧的方向上沿着光轴设置并且分别包括至少一个透镜，
其中，所述第一透镜组的屈光力与所述第四透镜组的屈光力相反，
其中，所述第二透镜组的屈光力与所述第三透镜组的屈光力相反，
其中，所述第一透镜组和所述第四透镜组的位置固定，并且
其中，所述第二透镜组和所述第三透镜组各自的位置在所述光轴的方向上可移动，
其中，具有所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组的所述光学系统根据所述第二透镜组和所述第三透镜组各自的移动，以根据至少三个模式的变化的放大倍率进行工作，
其中，从所述第一透镜组的透镜中最靠近所述物侧的透镜表面到图像传感器的表面在所述光轴上的距离为TTL，
其中，所述光学系统在工作模式下以最高放大倍率工作时的入瞳直径EPD的大小为EPD_Tele，并且
其中，满足下式：
TTL/EPD_Tele＜2.72。
2.根据权利要求1所述的光学系统，
其中，所述第一透镜组包括沿着所述光轴从所述物侧向所述传感器侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，
其中，所述第二透镜组包括沿着所述光轴从所述物侧向所述传感器侧依次布置的第四透镜和第五透镜，
其中，所述第三透镜组包括沿着所述光轴从所述物侧向所述传感器侧依次布置的第六透镜和第七透镜，并且
其中，所述第四透镜组包括第八透镜。
3.根据权利要求2所述的光学系统，
其中，所述第一透镜组具有负(-)屈光力，
其中，所述第一透镜具有正(+)屈光力，
其中，所述第三透镜具有负(-)屈光力，并且
其中，所述第四透镜具有正(+)屈光力。
4.根据权利要求2或3所述的光学系统，
其中，所述第三透镜由具有非球面的玻璃材料形成并且具有1.75以上的折射率，并且
所述第四透镜由具有非球面的玻璃材料形成。
5.根据权利要求2或3所述的光学系统，
其中，所述第一透镜的物侧表面具有在所述光轴上朝向所述物侧凸出的形状，并且
其中，所述第四透镜的物侧表面具有在所述光轴上朝向所述物侧凸出的形状。
6.根据权利要求2或3所述的光学系统，
其中，所述第五透镜的物侧表面以及所述第七透镜的物侧表面和传感器侧表面具有至少一拐点。
7.根据权利要求6所述的光学系统，
其中，所述第五透镜的所述物侧表面上的拐点的位置设置在以所述光轴为基准所述第五透镜的所述物侧表面的有效半径的10％至30％的范围内。
8.根据权利要求6所述的光学系统，
其中，所述第八透镜具有物侧表面和传感器侧表面不具有拐点的形状。
9.一种光学系统，包括：
第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，在从物侧向传感器侧的方向上沿着光轴设置并且分别包括至少一个透镜，
其中，所述第一透镜组的屈光力与所述第四透镜组的屈光力相反，
其中，所述第一透镜组的透镜中最靠近所述传感器侧的透镜具有负屈光力，并且与所述第二透镜组的透镜中最靠近所述物侧的透镜的屈光力相反，
其中，所述第一透镜组和所述第四透镜组的位置固定，并且
其中，所述第二透镜组和所述第三透镜组的位置在所述光轴的方向上可移动，
其中，具有所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组的所述光学系统根据所述第二透镜组和所述第三透镜组各自的移动，以根据至少三个模式的变化的放大倍率进行工作，
EFL_G1是所述第一透镜组的有效焦距，并且
其中，满足下式：EFL_G1＜0。
10.根据权利要求9所述的光学系统，
当所述第二透镜组和所述第三透镜组位于第一位置时，所述光学系统具有第一有效焦距，并且
当所述第二透镜组和所述第三透镜组位于第二位置时，所述光学系统具有比所述第一有效焦距大的第二有效焦距，所述第二位置不同于所述第一位置。
11.根据权利要求9或10所述的光学系统，
m_G2是所述第二透镜组从所述第一位置移动到所述第二位置或者从所述第二位置移动到所述第一位置时的移动距离，
其中，总轨迹长度TTL是从所述第一透镜组中的最靠近物体的透镜的物侧表面到图像传感器的上表面在所述光轴上的距离，并且
其中，满足下式：
0.05＜m_G2/TTL＜0.5。
12.根据权利要求9或10所述的光学系统，
m_G3是所述第三透镜组从所述第一位置移动到所述第二位置或者从所述第二位置移动到所述第一位置时的移动距离，
其中，总轨迹长度TTL是从所述第一透镜组中的最靠近物体的透镜的物侧表面到图像传感器的上表面在所述光轴上的距离，并且
其中，满足下式：
0.05＜m_G3/TTL＜0.5。
13.根据权利要求9或10所述的光学系统，
其中，所述第三透镜组的最大移动距离大于所述第二透镜组的最大移动距离。
14.根据权利要求13所述的光学系统，
其中，所述第三透镜组的最大移动距离为6mm以下，所述第二透镜组的最大移动距离为5mm以上。
15.根据权利要求9或10所述的光学系统，
Min_Relative illumination是在各放大倍率下相对照度值的最低值，并且其中，满足下式：
Min_Relative illumination＞40。
16.根据权利要求9或10所述的光学系统，
CRA是入射到图像传感器的光的主光线入射角，并且
其中，满足下式：CRA＜6。
17.根据权利要求9或10所述的光学系统，
其中，所述第四透镜组由一个透镜组成，所述第一透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组由两个以上的透镜组成，并且
CA_L4S7是所述第四透镜的物侧表面的有效直径，
CA_L1S1是所述第一透镜的物侧表面的有效直径，并且
其中，满足下式：CA_L4S7/CA_L1S1＜0.7。
18.根据权利要求9或10所述的光学系统，
vd4是所述第四透镜的阿贝数，vd5是所述第五透镜的阿贝数，
vd6是所述第六透镜的阿贝数，vd7是所述第七透镜的阿贝数，
其中，满足下式：20＜|vd4-vd5|和20＜|vd6-vd7|。
19.根据权利要求9或10所述的光学系统，
dG1G4是所述第一透镜组中最靠近所述传感器侧的透镜表面与所述第四透镜组中最靠近所述物侧的透镜表面在所述光轴上的距离，并且
TTL是从所述第一透镜组中最靠近所述物侧的透镜表面到图像传感器的上表面在所述光轴上的距离，并且
其中，满足下式：2＜dG1G4/TTL＜4。
20.一种相机模块，包括：
在所述相机模块中包括光学系统和驱动构件，
其中，所述光学系统包括根据权利要求1或9所述的光学系统，并且
其中，所述驱动构件使所述第二透镜组和所述第三透镜组各自的位置沿所述光轴的方向驱动。
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