CN118011589A - 变焦光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变焦光学系统。变焦光学系统包括从物体侧朝向图像侧依次布置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，所述第一透镜组由三个固定的透镜组成，所述三个固定的透镜包括具有正焦度的第一透镜、具有正焦度的第二透镜和具有负焦度的第三透镜；所述第二透镜组由两个可移动的透镜组成，所述两个可移动的透镜包括具有正焦度的第四透镜和具有负焦度的第五透镜；所述第三透镜组由两个可移动的透镜组成，所述两个可移动的透镜包括具有负焦度的第六透镜和具有负焦度的第七透镜；根据所述第二透镜组的移动来调节倍率；根据所述第三透镜组的移动来调节焦点；并且按从所述物体侧至所述图像侧的顺序，直角棱镜还布置在所述第一透镜组前方。
Description
本申请是申请日为2020年01月02日、申请号为202080007967.6(PCT/KR2020/000053)、发明名称为“光学系统和包括光学系统的相机模块”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及相机模块，并且更具体地，涉及光学系统和包括光学系统的相机模块。
背景技术
随着嵌入在便携式终端中的相机模块的性能的发展，便携式终端中的相机模块也需要自动对焦功能。
在将外部光转换成数字图像或数字视频以使便携式终端中的相机模块具有自动对焦功能的过程中，可以通过数字处理来增大倍率。因此，可以仅以诸如一倍、三倍和五倍的预定倍率进行变焦，并且随着倍率的增大，存在发生数字降级的问题。
同时，为了使便携式终端中的相机模块具有自动对焦功能，正在寻求一种移动透镜以调节透镜与图像传感器之间的距离的技术。然而，在便携式终端中设计能够在小空间中移动的光学系统并不容易。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种变焦光学系统和包括该变焦光学系统的相机模块。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种变焦光学系统，该变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第一透镜组包括多个固定的透镜，第二透镜组包括两个可移动的透镜，第三透镜组包括两个可移动的透镜，根据第二透镜组的移动来调节倍率，根据第三透镜组的移动来调节焦点，最大倍率下的焦距为13mm或更大，并且最大倍率下的f值为3.7或更小。
后焦距(BFL)可以是2.5mm或更大，并且总全长(TTL)可以是14.3mm或更小。
第三透镜组的移动量可以大于第二透镜组的移动量。
第三透镜组的移动量与第二透镜组的移动量的比可以是1.1至1.3倍。
第二透镜组可以最多移动2.6mm，并且第三透镜组可以最多移动3.1mm。
第一透镜组可以包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第二透镜组可以包括从物体侧至图像侧依次布置的第四透镜和第五透镜，第三透镜组可以包括从物体侧至图像侧依次布置的第六透镜和第七透镜，并且第四透镜可以具有正焦度和在第一透镜至第七透镜中的最高焦度值。
第四透镜的焦距可以在2.9mm至3.5mm的范围内。
第三透镜可以具有负焦度和在第一透镜至第七透镜中的第二高焦度值。
第三透镜的焦距可以在-5.5mm至-7.7mm的范围内。
第三透镜的图像侧表面、第四透镜的物体侧表面和第四透镜的图像侧表面的曲率半径的绝对值可以小于第一透镜至第七透镜的14个表面中的其余11个表面的曲率半径的绝对值。
变焦光学系统还可以包括按从物体侧至图像侧的顺序布置在第一透镜组前方的光学图像稳定(OIS)透镜。
变焦光学系统还可以包括按从物体侧至图像侧的顺序布置在第一透镜组前方的直角棱镜。
包括在第一透镜组至第三透镜组中的透镜的直径中的最大直径可以是5mm或更小。
本发明的另一方面提供了一种相机模块，该相机模块包括图像传感器、布置在图像传感器上的过滤器和布置在过滤器上的变焦光学系统，其中，变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，第一透镜组包括多个固定的透镜，第二透镜组包括两个可移动的透镜，第三透镜组包括两个可移动的透镜，根据第二透镜组的移动来调节倍率，根据第三透镜组的移动来调节焦点，最大倍率下的焦距为13mm或更大，并且最大倍率下的f值为3.7或更小。
在变焦光学系统中，后焦距(BFL)可以是2.5mm或更大，并且总全长(TTL)可以是14.3mm或更小。
过滤器可以包括从物体侧至图像侧依次布置的防异物过滤器和红外(IR)滤光器。
在包括在变焦光学系统中的透镜的直径中，最大直径可以是5mm或更小。
有益效果
根据本发明的实施方式，可以获得不仅能够以低倍率而且能够以高倍率变焦的光学系统以及包括该光学系统的相机模块。在根据本发明的实施方式的光学系统中，可以连续调节变焦，即使在高倍率的情况下也可以保持高分辨率，即使在长焦距的情况下也可以保持f值，并且可以设计具有紧凑尺寸的光学系统。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的变焦光学系统。
图2a是图示了根据本发明的第一实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图2b是图示了根据本发明的第一实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，并且图2c是图示了根据本发明的第一实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图。
图3a是图示了根据本发明的第二实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图3b是图示了根据本发明的第二实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，并且图3c是图示了根据本发明的第二实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图。
图4a是图示了根据本发明的第三实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图4b是图示了根据本发明的第三实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，并且图4c是图示了根据本发明的第三实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图。
图5至图7是示出了根据第一实施方式至第三实施方式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图。
图8示出了便携式终端的应用有根据本发明一个实施方式的相机模块的一部分。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。
然而，本发明的技术精神不限于将被描述的一些实施方式并且可以以各种不同的形式实现，并且这些实施方式中的一个或更多个部件可以选择性地被联接、替换和使用以实现该技术精神的范围内的技术精神。
另外，除非由上下文另外清楚地和具体地定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)对于本领域技术人员可以被解释为具有惯常含义，并且通常使用的术语、比如在通常使用的词典中定义的那些术语的含义将通过考虑相关技术的上下文含义来解释。
另外，本发明的实施方式中使用的术语是在描述性意义上考虑的，而不是用于限制本发明。
在本说明书中，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式包括其复数形式，并且在描述“A、B和C中的至少一个(或一个或更多个)”的情况下，这可以包括A、B和C的所有可能组合中的至少一种组合。
另外，在本发明的部件的描述中，可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”的术语。
这些术语仅是为了将一个元件与另一元件区分开，而元件的本质、顺序等不受这些术语限制。
另外，应当理解的是，当一个元件被称为“连接或联接”至另一元件时，这种描述可以包括该元件直接连接或联接至另一元件的情况以及该元件通过布置在该元件与另一元件之间的又一元件而连接或联接至该另一元件的情况。
另外，在任何一个元件被描述为形成或布置在另一元件“上方或下方”的情况下，这样的描述包括两个元件彼此直接接触地形成或布置的情况以及一个或更多个其他元件插置在两个元件之间的情况。另外，当一个元件被描述为布置在另一元件“上方或下方”时，这样的描述可以包括一个元件相对于另一元件布置在上侧处或下侧处的情况。
图1示出了根据本发明的实施方式的变焦光学系统。
参照图1，根据本发明的实施方式的变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300。
在这种情况下，当第二透镜组200移动时，可以连续调节倍率，并且当第三透镜组300移动时，可以调节焦点。因此，第二透镜组200可以用作变焦组，并且第三透镜组300可以用作调焦组。
根据本发明的实施方式，根据第二透镜组200和第三透镜组300的移动，变焦光学系统的倍率可以在例如一倍至五倍或三倍至五倍的范围内连续增大或减小。在这种情况下，连续增大或减小倍率不是指以数字方式逐步增大或减小倍率，而是可以指线性增大或减小倍率。
根据本发明的实施方式，第一透镜组100包括多个、例如三个透镜110、120和130，并且多个透镜110、120和130是固定的。第二透镜组200包括两个透镜210和220，并且这两个透镜210和220能够沿着透镜的中心轴线一起移动。第三透镜组300包括两个透镜310和320，并且这两个透镜310和320能够沿着透镜的中心轴线一起移动。在第一透镜组100包括两个或更少个透镜的情况下，可能难以以最大倍率校正分辨率，并且在第一透镜组100包括四个或更多个透镜的情况下，会增大变焦光学系统1000的整体尺寸。在第二透镜组200包括三个或更多个透镜或者第三透镜组300包括三个或更多个透镜的情况下，第二透镜组200或第三透镜组300的尺寸和重量增加，并且当第二透镜组200或第三透镜组300移动时会使驱动电力增大。在下文中，将描述的是，第一透镜组100包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括从物体侧至图像侧依次布置的第四透镜210和第五透镜220，并且第三透镜组300包括从物体侧至图像侧依次布置的第六透镜310和第七透镜320。在本说明书中，第三透镜130可以定义为在包括在第一透镜组100中的多个透镜中最靠近第二透镜组200布置的透镜。
可以根据第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离以及第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离来改变倍率。
在这种情况下，第二透镜组200和第三透镜组300的移动行程可以小于3.1mm。在移动行程为3.1mm或更大的情况下，由于用于使镜头组移动的驱动部件的尺寸增大，所以存在难以在便携式终端中安装相机模块的问题。在这种情况下，移动行程可以指透镜组能够通过驱动部件移动的距离。
同时，第二透镜组200和第三透镜组300可以独立移动，并且第三透镜组300的移动量可以大于第二透镜组200的移动量。例如，第三透镜组300的移动量与第二透镜组200的移动量的比可以是1.1至1.3。当第三透镜组300的移动量与第二透镜组200的移动量的比小于1.1时，变焦光学系统的总长度可能变得过长，并且当该比大于1.3时，可能难以确保变焦光学系统的倍率和分辨率。
例如，第二透镜组200可以最多移动2.6mm、优选地2.5mm、并且更优选地2.4mm，并且第三透镜组300可以最多移动3.1mm、优选地2.9mm、并且更优选地2.7mm。
根据本发明的实施方式的上述变焦光学系统满足总全长(TTL)小于14.3mm、后焦距(BFL)为2.5mm或更大的条件。在这种情况下，TTL可以是从焦点至变焦光学系统的第一表面的距离，并且在本说明书中可以与总距离互换使用。在TTL为14.3mm或更大的情况下，由于总长度过度增大，所以可能难以在便携式终端中安装相机模块。BFL是从最靠近图像侧的透镜的图像侧表面至图像传感器的距离，其是能够机械测量的值，并且可以是在第三透镜组300移动到的各种位置中最靠近图像传感器的位置处的距离。例如，BFL可以是变焦光学系统1000的处于广角模式、即处于最低倍率的BFL。在BFL小于2.5mm的情况下，不能确保过滤器或其他元件插入的空间或透镜组移动的空间。
此外，根据本发明的实施方式的变焦光学系统满足最大倍率下的焦距为13mm或更大并且最大倍率下的f值为3.7或更小的条件。在这种情况下，最大倍率例如五倍的倍率下的焦距可以是处于远摄模式的焦距，并且f值可以表示焦距(f)与孔口的有效直径(D)的比(f/D)。当f值减小时，收集的光的量增加使得能够使图像变亮，并且当f值增大时，收集的光的量减少使得能够使图像变暗。根据本发明的实施方式，即使在焦距在最大倍率下为8mm或更大且优选地为10mm或更大的长距离处，f值也为4或更小，使得可以保持预定亮度。
为此，第一透镜110可以包括凸形物体侧表面，第二透镜120可以包括凸形物体侧表面，并且第三透镜130可以包括凸形物体侧表面和凹形图像侧表面并且具有面向物体侧的凹凸透镜形状。
第四透镜210可以包括凸形物体侧表面和凸形图像侧表面并且具有凸透镜形状。
此外，第五透镜220可以包括凹形物体侧表面和凸形图像侧表面并且具有面向图像侧的凹凸透镜形状，第六透镜310可以包括凹形物体侧表面，并且第七透镜320可以包括凹形图像侧表面。
第一透镜110可以具有正焦度，第二透镜120可以具有正焦度，第三透镜130可以具有负焦度，第四透镜210可以具有正焦度，第五透镜220可以具有负焦度，第六透镜310可以具有负焦度，并且第七透镜320可以具有负焦度。
此外，在第一透镜110至第七透镜320中，第四透镜210可以具有正焦度并且具有最高焦度值。另外，第三透镜130可以具有负焦度并且具有在第四透镜210之后的第二最高焦度值。在这种情况下，焦度值可以定义为焦距(f)的绝对值的倒数值。为此，在第一透镜110至第七透镜320的14个表面中，第三透镜130的图像侧表面和第四透镜210的物体侧表面和图像侧表面可以具有比其余11个表面的曲率半径的绝对值小的曲率半径的绝对值。由于当曲率半径变小时透镜表面的弯曲变大，因此可以集中地收集光，并且因此可以增加焦度值。例如，第三透镜130的图像侧表面和第四透镜210的物体侧表面和图像侧表面的曲率半径的绝对值可以在2mm至4mm的范围内，并且优选地在2mm至3.5mm的范围内，第四透镜210的焦距可以在2.9mm至3.5mm的范围内，并且第三透镜130的焦距可以在-5.5mm至-7.7mm的范围内。
因此，即使不在第二透镜组200与第三透镜组300之间放置附加的固定透镜，也可以获得其中倍率能够依次调节并且即使在高倍率下也可以保持高分辨率的变焦光学系统。另外，在附加的固定透镜没有布置在第二透镜组200与第三透镜组300之间的情况下，可以获得具有更紧凑尺寸的变焦光学系统。
同时，根据本发明的实施方式的变焦光学系统还可以包括布置在第一透镜组100前方的光学图像稳定(OIS)透镜400。因此，根据本发明的实施方式的变焦光学系统还可以具有OIS功能。在这种情况下，术语“在第一透镜组100前方”是基于从物体侧朝向图像侧图像的方向定义的，并且可以表示物体与第一透镜组100之间的空间。
此外，根据本发明的实施方式的变焦光学系统还可以包括布置在第一透镜组100前方的直角棱镜500，直角棱镜500可以设计成使得入射在直角棱镜500上的所有光在直角棱镜500中完全反射。为此，直角棱镜500可以设计成包括反射表面，使得入射在反射表面上的光被完全反射。因此，入射在直角棱镜500上的光可以具有这样的光路，在该光路中光被直角棱镜500的反射表面完全反射以被入射在第一透镜组100的第一透镜110上。因此，需要长的总长度的变焦光学系统可以安装在具有薄的厚度的便携式终端中。
同时，根据本发明的实施方式，过滤器20和图像传感器10可以依次布置在第三透镜组300后方。在这种情况下，过滤器20可以是红外(IR)滤光器。因此，过滤器20可以阻止近IR光、例如具有700nm至1100nm的波长的光光入射到相机模块中。此外，图像传感器10可以通过线材连接至印刷电路板。
替代性地，过滤器20还可以包括从物体侧至图像依次布置的防异物过滤器和IR滤光器。在过滤器20包括防异物过滤器的情况下，可以防止在第三透镜组300移动时产生的异物被引入到IR滤光器或图像传感器10中。
尽管图中未示出，但是在第二透镜组200与第三透镜组300之间可以布置有孔口。
在下文中，将对本发明的各种实施方式的示例更详细地描述。
图2a是图示了根据本发明的第一实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图2b是图示了根据本发明的第一实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，图2c是图示了根据本发明的第一实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图，表1示出了包括在根据本发明的第一实施方式的变焦光学系统中的透镜的光学特性，并且表2和表3示出了包括在根据本发明的第一实施方式的变焦光学系统中的透镜的Koenig常数和非球面系数。
参照图2a至图2c和表1至表3，变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300。第一透镜组100包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括从物体侧至图像侧依次布置的第四透镜210和第五透镜220，并且第三透镜组300包括从物体侧至图像侧依次布置的第六透镜310和第七透镜320。
在这种情况下，第一透镜110可以包括凸形物体侧表面112和凸形图像侧表面114，第二透镜120可以包括凸形物体侧表面122和凹形图像侧表面124，并且第三透镜130可以包括凸形物体侧表面132和凹形图像侧表面134并且具有面向物体侧的凹凸透镜形状。
此外，第四透镜210可以包括凸形物体侧表面212和凸形图像侧表面214，并且第五透镜220可以包括凹形物体侧表面222和凸形图像侧表面224并且具有面向图像侧的凹凸透镜形状。
此外，第六透镜310可以包括凹形物体侧表面312和凸形图像侧表面314，并且第七透镜320可以具有凹形物体侧表面322和凹形图像侧表面324。
第一透镜110可以具有正焦度，第二透镜120可以具有正焦度，第三透镜130可以具有负焦度，第四透镜210可以具有正焦度，第五透镜220可以具有负焦度，第六透镜310可以具有负焦度，并且第七透镜320可以具有负焦度。
此外，第四透镜210可以具有3.231mm的焦距(f)、具有正焦度、并且在第一透镜110至第七透镜320中具有最高的焦度值，并且第三透镜130可以具有-6.11mm的焦距(f)、具有负焦度、并且具有在第四透镜210之后的第二高焦度值。此外，第三透镜130的图像侧表面134的曲率半径可以是2.10093mm，第四透镜210的物体侧表面212的曲率半径可以是3.13699mm，并且图像侧表面214的曲率半径是-3.15985mm，其中，所述曲率半径的绝对值小于第一透镜110至第七透镜320的14个表面中的其余11个表面的曲率半径的绝对值。
在图2a中，例如，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离是d1a并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离是d2a的情况下，在广角模式下倍率可以是三倍。另外，当如图2b和图2c所示使第二透镜组200和第三透镜组300移动成更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小到d1c，并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小到d2c，使得例如在远摄模式下倍率可以是五倍。如上所述，当使第二透镜组200和第三透镜组300移动时，变焦光学系统的倍率可以从三倍连续调节至五倍。
因此，在图2a的广角模式下，可以观察到的是，根据第一实施方式的变焦光学系统的有效焦距(EFL)是8.18mm，并且其f值是2.4，并且在图2c的远摄模式下，根据第一实施方式的变焦光学系统的EFL是13.64mm，并且其f值是3.6。
在此，在变焦光学系统的倍率从三倍增大至五倍的情况下，可以移动第二透镜组200，使得第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以从约2.61mm减小至0.15mm，并且可以移动第二透镜组200和第三透镜组300，使得第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以从约0.73mm减小至0.2mm。因此，可以观察到的是，第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。
[表1]
在此，厚度(mm)表示从一透镜表面至下一个透镜表面的距离。例如，写在第一透镜110的物体侧表面112上的厚度表示从第一透镜110的物体侧表面112至图像侧表面114的距离。此外，写在第一透镜110的图像侧表面114上的厚度表示从第一透镜110的图像侧表面114至第二透镜120的物体侧表面122的距离。指数常数表示使用d线测量的透镜的反射指数。
[表2]
[表3]
| 透镜表面No. | E | F | G | H | J |
| 112 | 0.411071E-04 | -.477528E-05 | -.106158E-05 | 0.241718E-06 | 0.127061E-08 |
| 114 | -.290101E-04 | 0.249713E-05 | -.610960E-06 | 0.304491E-06 | -.126508E-08 |
| 122 | -.108111E-04 | -.541538E-05 | 0.969717E-06 | 0.266737E-06 | -.595270E-10 |
| 124 | 0.342823E-05 | -.686106E-05 | -.362823E-06 | 0.802767E-06 | -.104276E-06 |
| 132 | -.220092E-04 | -.104480E-05 | 0.615824E-06 | -.109884E-06 | 0.259495E-07 |
| 134 | -.172331E-04 | 0.234110E-04 | -.334808E-05 | -.917097E-07 | 0.424946E-07 |
| 212 | 0.206207E-04 | -.306376E-05 | -.107485E-05 | 0.533242E-06 | -.507100E-07 |
| 214 | 0.976018E-04 | -.195090E-04 | 0.723300E-05 | -.148934E-05 | -.178648E-07 |
| 222 | 0.129093E-04 | 0.614499E-04 | -.151096E-04 | -.403495E-07 | 0.109892E-06 |
| 224 | -.114903E-04 | 0.254438E-04 | -.414195E-05 | 0.216492E-06 | -.199399E-07 |
| 312 | 0.558208E-04 | -.184640E-04 | 0.615720E-05 | 0.291783E-06 | -.843680E-07 |
| 314 | 0.259927E-03 | 0.219879E-04 | -.126976E-04 | -.630321E-06 | 0.340810E-06 |
| 322 | -.712080E-04 | -.507830E-04 | -.426671E-05 | 0.307765E-06 | -.207647E-06 |
| 324 | -.148913E-04 | -.234201E-04 | -.354801E-05 | 0.988826E-06 | -.470986E-07 |
图3a是图示了根据本发明的第二实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图3b是图示了根据本发明的第二实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，并且图3c是图示了根据本发明的第二实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图，表4示出了包括在根据本发明的第二实施方式的变焦光学系统中的透镜的光学特性，并且表5和表6示出了包括在根据本发明的第二实施方式的变焦光学系统中的透镜的Koenig常数和非球面系数。
参照图3a至图3c和表4至表6，变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300。第一透镜组100包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括从物体侧至图像侧依次布置的第四透镜210和第五透镜220，并且第三透镜组300包括从物体侧至图像侧依次布置的第六透镜310和第七透镜320。
在这种情况下，第一透镜110可以包括凸形物体侧表面112和凹形图像侧表面114，第二透镜120可以包括凸形物体侧表面122和凹形图像侧表面124，并且第三透镜130可以包括凸形物体侧表面132和凹形图像侧表面134并且具有面向物体侧的凹凸透镜形状。
此外，第四透镜210可以包括凸形物体侧表面212和凸形图像侧表面214，并且第五透镜220可以包括凹形物体侧表面222和凸形图像侧表面224并且具有面向图像侧的凹凸透镜形状。
此外，第六透镜310可以包括凹形物体侧表面312和凸形图像侧表面314，第七透镜320可以包括凹形物体侧表面322和凹形图像侧表面324。
第一透镜110可以具有正焦度，第二透镜120可以具有正焦度，第三透镜130可以具有负焦度，第四透镜210可以具有正焦度，第五透镜220可以具有负焦度，第六透镜310可以具有负焦度，并且第七透镜320可以具有负焦度。
此外，第四透镜210可以具有3.19mm的焦距(f)、具有正焦度、并且在第一透镜110至第七透镜320中具有最高的焦度值，第三透镜130可以具有-5.836mm的焦距(f)、具有负焦度、并且具有在第四透镜210之后的第二高焦度值。此外，第三透镜130的图像侧表面134的曲率半径可以是2.12899mm，第四透镜210的物体侧表面212的曲率半径可以是3.01771mm，并且图像侧表面214的曲率半径可以是-3.17606mm，其中，所述曲率半径的绝对值可以小于第一透镜110至第七透镜320的14个表面中的其余11个表面的曲率半径的绝对值。
在图3a中，例如，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离是d1a并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离是d2a的情况下，在广角模式下倍率可以是三倍。另外，当如图3b和图3c所示使第二透镜组200和第三透镜组300移动成更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小到d1c，并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小到d2c，使得例如在远摄模式下倍率可以是五倍。如上所述，当使第二透镜组200和第三透镜组300移动时，变焦光学系统的倍率可以从三倍连续调节至五倍。
在此，在变焦光学系统的倍率从三倍增大至五倍的情况下，可以移动第二透镜组200，使得第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以从约2.6mm减小至0.15mm，并且可以移动第二透镜组200和第三透镜组300，使得第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以从约0.74mm减小至0.2mm。因此，可以观察到的是，第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。
[表4]
[表5]
/>
[表6]
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图4a是图示了根据本发明的第三实施方式的处于广角模式的变焦光学系统的横截面图，图4b是图示了根据本发明的第三实施方式的处于中间模式的变焦光学系统的横截面图，并且图4c是图示了根据本发明的第三实施方式的处于远摄模式的变焦光学系统的横截面图，表7示出了包括在根据本发明的第三实施方式的变焦光学系统中的透镜的光学特性，并且表8和表9示出了包括在根据本发明的第三实施方式的变焦光学系统中的透镜的Koenig常数和非球面系数。参照图4a至图4c和表7至表9，变焦光学系统包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300。第一透镜组100包括从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括从物体侧至图像侧依次布置的第四透镜210和第五透镜220，并且第三透镜组300包括从物体侧至图像侧依次布置的第六透镜310和第七透镜320。
在这种情况下，第一透镜110可以包括凸形物体侧表面112和凹形图像侧表面114，第二透镜120可以包括凸形物体侧表面122和凸形图像侧表面124，并且第三透镜130可以包括凸形物体侧表面132和凹形图像侧表面134并且具有面向物体侧的凹凸透镜形状。
此外，第四透镜210可以包括凸形物体侧表面212和凸形图像侧表面214，并且第五透镜220可以包括凹形物体侧表面222和凸形图像侧表面324。
第一透镜110可以具有正焦度，第二透镜120可以具有正焦度，第三透镜130可以具有负焦度，第四透镜210可以具有正焦度，第五透镜220可以具有负焦度，第六透镜310可以具有负焦度，并且第七透镜320可以具有负焦度。
此外，第四透镜210可以具有3.36mm的焦距(f)、具有正焦度、并且在第一透镜110至第七透镜320中具有最高的焦度值，并且第三透镜130可以具有-7.414mm的焦距(f)、具有负焦度、并且具有在第四透镜210之后的第二高焦度值。此外，第三透镜130的图像侧表面134的曲率半径可以是3.36457mm，第四透镜210的物体侧表面212的曲率半径可以是3.43110mm，并且图像侧表面214的曲率半径是-3.27764mm，其中，所述曲率半径的绝对值小于第一透镜110至第七透镜320的14个表面中的其余11个表面的曲率半径的绝对值。
此外，第六透镜160可以包括凹形物体侧表面162和凹形图像侧表面164，并且第七透镜170可以具有凸形物体侧表面172和凹形图像侧表面174。
在图4a中，例如，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离是d1a并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离是d2a的情况下，在广角模式下倍率可以是三倍。另外，当如图4b和图4c所示使第二透镜组200和第三透镜组300移动成更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小至d1c，并且第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小至d2c，使得例如在远摄模式下倍率可以是五倍。如上所述，当使第二透镜组200和第三透镜组300移动时，变焦光学系统的倍率可以从三倍连续调节至五倍。
在此，在变焦光学系统的倍率从三倍增大至五倍的情况下，可以移动第二透镜组200，使得第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以从约2.68mm减小至0.15mm，并且可以移动第二透镜组200和第三透镜组300，使得第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以从约0.61mm减小至0.15mm。因此，可以观察到的是，第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。
[表7]
[表8]
[表9]
| 透镜表面No. | E | F | G | H | J |
| 112 | 0.358430E-04 | -.340802E-05 | -.556552E-06 | 0.157993E-06 | -.183955E-07 |
| 114 | -.173094E-04 | 0.542757E-05 | -.161205E-06 | -.188741E-06 | 0.269641E-07 |
| 122 | -.202412E-05 | -.328360E-05 | 0.695408E-06 | 0.211215E-06 | -.155809E-07 |
| 124 | 0.975086E-05 | -.250256E-06 | -.164970E-06 | -.757754E-08 | 0.819096E-08 |
| 132 | -.147851E-04 | -.231499E-05 | -.934466E-06 | 0.373072E-07 | 0.325606E-07 |
| 134 | 0.311098E-05 | 0.188784E-05 | -.857628E-06 | -.531253E-07 | 0.293353E-07 |
| 212 | 0.303572E-05 | -.131350E-05 | 0.583011E-06 | -.807558E-07 | -.340742E-07 |
| 214 | 0.419179E-04 | -.146679E-04 | 0.251508E-05 | -.166712E-06 | -.477750E-08 |
| 222 | -.223220E-04 | 0.129830E-04 | -.101271E-05 | -.217993E-06 | 0.495693E-07 |
| 224 | 0.119939E-04 | 0.165183E-04 | -.270010E-05 | 0.195905E-07 | 0.121101E-07 |
| 312 | 0.638804E-04 | -.124591E-04 | 0.433950E-05 | 0.140144E-06 | -.843663E-07 |
| 314 | -.406156E-03 | 0.281339E-04 | -.127009E-04 | -.510712E-06 | 0.340809E-06 |
| 322 | 0.503133E-03 | -.689955E-04 | -.410086E-05 | 0.423487E-06 | -.207651E-06 |
| 324 | 0.113671E-02 | .101546E-03 | -.565662E-05 | 0.642798E-06 | -.443676E-07 |
图5至图7是示出了根据第一实施方式至第三实施方式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图。图5a是示出了根据第一实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于广角模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，图5b是示出了根据第一实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光的处于中间模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，并且图5c是示出了根据第一实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于远摄模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图。
图6a是示出了根据第二实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于广角模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，图6b是示出了根据第二实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于中间模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，并且图6c是示出了根据第二实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于远摄模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图。
图7a是示出了根据第三实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于广角模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，图7b是示出了根据第三实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于中间模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图，并且图7c是示出了根据第三实施方式的针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光处于远摄模式的光学系统中的纵向球面像差、像散场曲线和畸变的曲线图。
纵向球面像差是根据每个波长的纵向球面像差，像散场曲线是指根据图像表面的高度的切向平面和矢状平面的像差特性，并且畸变是指根据图像表面的高度的畸变程度。参照图5至图7，可以观察到的是，纵向球面像差在-0.05mm至0.05mm的范围内而与波长无关，像散场曲线在-0.05mm到0.05mm的范围内而与波长无关，并且畸变在-0.05mm到0.05mm的范围内而与波长无关。
因此，可以观察到的是，根据本发明的实施方式的光学系统具有高像差特性。
同时，根据本发明的实施方式的光学系统可以应用于相机模块。图8是图示了便携式终端的应用有根据本发明的一个实施方式的相机模块的一部分的视图。
参照图8，根据本发明的一个实施方式的包括变焦光学系统1000的相机模块可以安装在便携式终端中，并且可以与主相机模块1100一起应用至便携式终端。
根据本发明的实施方式的变焦光学系统1000可以包括参照图1至图4描述的第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300，并且由于便携式终端的厚度的限制，第一透镜组100、第二透镜组200和第三透镜组300可以依次布置在便携式终端的侧向方向上。为此，如上所述，直角棱镜可以进一步布置在第一透镜组100的前方，并且在包括在变焦光学系统中的透镜的直径中，最大直径可以是5mm或更小，并且更优选地为4mm或更小。当变焦光学系统布置在便携式终端的厚度方向上时，即，在包括在变焦光学系统中的透镜的透镜表面布置在便携式终端的厚度方向上时，可以通过减小包括在变焦光学系统中的透镜的直径来减小便携式终端的厚度。因此，可以在便携式终端中安装其中能够通过移动透镜来连续调节倍率的变焦光学系统。
安装有根据本发明的实施方式的包括变焦光学系统的相机模块的便携式终端可以是智能手机、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)等。
虽然以上主要参照各实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解的是，本发明不限于各实施方式，而实施方式仅是示例性的，并且在不偏离本实施方式的基本特征的情况下，上面未示出的各种改型和应用可以落入本发明的范围内。例如，可以对在实施方式中具体描述的部件进行改型和实现。另外，应当理解的是，与改型和应用有关的差异落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。
附图标记
100：第一透镜组
200：第二透镜组
300：第三透镜组
Claims (16)
1.一种变焦光学系统，包括作为透镜组的仅仅三个透镜组，所述三个透镜组由从物体侧至图像侧依次布置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组组成，其中：
所述第一透镜组由三个固定的透镜组成，所述三个固定的透镜包括具有正焦度的第一透镜、具有正焦度的第二透镜和具有负焦度的第三透镜；
所述第二透镜组由两个可移动的透镜组成，所述两个可移动的透镜包括具有正焦度的第四透镜和具有负焦度的第五透镜；
所述第三透镜组由两个可移动的透镜组成，所述两个可移动的透镜包括具有负焦度的第六透镜和具有负焦度的第七透镜；
根据所述第二透镜组的移动来调节倍率；
根据所述第三透镜组的移动来调节焦点；并且
按从所述物体侧至所述图像侧的顺序，直角棱镜还布置在所述第一透镜组前方。
2.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中：
后焦距(BFL)为2.5mm或更大；
总全长(TTL)为14.3mm或更小；
所述后焦距(BFL)是从所述第三透镜组的图像侧表面至图像传感器的距离；并且
所述总全长(TTL)是从焦点至所述第一透镜组的物体侧表面的距离。
3.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，所述第三透镜组的移动量大于所述第二透镜组的移动量。
4.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中：
所述第四透镜具有在所述第一透镜至所述第七透镜中的最大的焦度值；并且
所述焦度值为焦距的绝对值的倒数值。
5.根据权利要求4所述的变焦光学系统，其中，所述第四透镜的焦距在2.9mm至3.5mm的范围内。
6.根据权利要求4所述的变焦光学系统，其中，所述第三透镜具有在所述第一透镜至所述第七透镜中的第二高焦度值。
7.根据权利要求6所述的变焦光学系统，其中，所述第三透镜的焦距在-5.5mm至-7.7mm的范围内。
8.根据权利要求6所述的变焦光学系统，其中，所述第三透镜的图像侧表面、所述第四透镜的物体侧表面和所述第四透镜的图像侧表面的曲率半径的绝对值小于所述第一透镜至所述第七透镜的14个表面中的其余11个表面的曲率半径的绝对值。
9.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，包括在所述第一透镜组至所述第三透镜组中的所述透镜的直径中的最大直径为5mm或更小。
10.根据权利要求3所述的变焦光学系统，其中，所述第三透镜组的移动量与所述第二透镜组的移动量的比为1.1倍至1.3倍。
11.根据权利要求3所述的变焦光学系统，其中，所述第二透镜组最多移动2.6mm，并且所述第三透镜组最多移动3.1mm。
12.根据权利要求1所述的变焦光学系统，还包括按从所述物体侧至所述图像侧的顺序布置在所述第一透镜组前方的光学图像稳定(OIS)透镜。
13.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，所述倍率根据所述第二透镜组的移动来连续调节。
14.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，所述第二透镜组的所述两个可移动的透镜能够一起移动，并且所述第三透镜组的所述两个可移动的透镜能够一起移动。
15.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，所述第二透镜组和所述第三透镜组独立地移动。
16.根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，在所述第二透镜组与所述第三透镜组之间没有布置固定的透镜。
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