KR20200085205A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20200085205A
KR20200085205A KR1020190025331A KR20190025331A KR20200085205A KR 20200085205 A KR20200085205 A KR 20200085205A KR 1020190025331 A KR1020190025331 A KR 1020190025331A KR 20190025331 A KR20190025331 A KR 20190025331A KR 20200085205 A KR20200085205 A KR 20200085205A
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE FOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
휴대 단말에 내장되는 카메라 모듈의 성능이 발달함에 따라, 휴대 단말 내 카메라 모듈에도 오토포커싱 기능이 요구되고 있다.
휴대 단말 내 카메라 모듈이 오토포커싱 기능을 가지기 위하여, 외부 광을 디지털 이미지 또는 디지털 영상으로 변경하는 과정에서 디지털 처리에 의하여 배율을 높일 수 있다. 이에 따르면, 1배, 3배, 5배 등과 같이 소정의 정해진 배율로만 줌이 가능하며, 배율이 높아짐에 따라 해상도가 떨어지고, 디지털 열화가 발생하는 문제가 있다.
한편, 휴대 단말 내 카메라 모듈이 오토포커싱 기능을 가지기 위하여, 렌즈를 이동시켜 렌즈와 이미지 센서 사이의 간격을 조절하는 기술이 시도되고 있다. 다만, 휴대 단말 내 좁은 공간 내에서 이동 가능한 광학계의 설계가 용이하지 않은 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 줌(zoom) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다.
BFL(back focal length)이 2.5mm 이상이고, TTL(Total Top Length)이 14.3mm 이하일 수 있다.
제3 렌즈군의 이동량은 상기 제2 렌즈군의 이동량보다 클 수 있다.
상기 제2 렌즈군의 이동량에 대한 상기 제3 렌즈군의 이동량의 비는 1.1 내지 1.3배일 수 있다.
상기 제2 렌즈군은 최대 2.6mm까지 이동 가능하고, 상기 제3 렌즈군은 최대 3.1mm까지 이동 가능할 수 있다.
상기 제1 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하고, 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하며, 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 가장 높은 파워 값을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 음의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈의 초점거리는 -5.5 내지 -7.7mm일 수 있다.
상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 및 상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률반경의 절대값은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 직각 프리즘을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈군 내지 상기 제3렌즈군에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 상기 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함하고, 상기 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다.
상기 줌 광학계의 BFL(back focal length)이 2.5mm 이상이고, TTL(Total Top Length)이 14.3mm 이하일 수 있다.
상기 필터는 상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 배치된 이물 방지용 필터 및 IR(Infrared) 필터를 포함할 수 있다.
상기 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저배율뿐만 아니라, 고배율로 줌 기능이 가능한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 연속적인 줌 조절이 가능하며, 고배율에서도 높은 해상도를 유지할 수 할 수 있고, 높은 초점거리에서도 낮은 f값을 유지할 수 있으며, 컴팩트한 사이즈로 설계될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 나타낸다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 2(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 4(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 5 내지 7은 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계의 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸다.
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 줌 광학계를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다.
여기서, 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 배율이 연속적으로 조정되고, 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 초점이 조정될 수 있다. 이에 따라, 제2 렌즈군(200)은 줌밍(zooming)군의 역할을 수행하고, 제3 렌즈군(300)은 포커싱(focusing)군의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 줌 광학계의 배율이 예를 들어 1 배 내지 5배, 또는 3배 내지 5배 사이에서 연속적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 배율이 연속적으로 증가하거나 감소한다는 것의 의미는 배율이 디지털적으로 단속적으로 증가하거나 감소하는 것이 아니라, 선형적으로 증가하거나 감소한다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 복수 매, 예를 들어 3매 이상의 렌즈(110, 120, 130)를 포함하고, 복수 매의 렌즈(110, 120, 130)는 고정되어 있다. 제2 렌즈군(200)은 2매의 렌즈(210, 220)를 포함하고, 2매의 렌즈(210, 220)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제3 렌즈군(300)은 2매의 렌즈(310, 320)을 포함하고, 2매의 렌즈(310, 320)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제1 렌즈군(100)이 2매 이하의 렌즈를 포함할 경우 최고 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 4매 이상의 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계(1000)의 전체적인 사이즈가 커질 수 있다. 제2 렌즈군(200)이 3매 이상의 렌즈를 포함하거나, 제3 렌즈군(300)이 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우, 제2 렌즈군(200) 또는 제3 렌즈군(300)의 사이즈 및 무게가 늘어나게 되며, 이동 시 구동 전력이 높아질 수 있다. 이하, 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함하는 것으로 설명한다. 본 명세서에서, 제3 렌즈(130)는 제1 렌즈군(100)에 포함되는 복수의 렌즈 중 제2 렌즈군(200)과 가장 가깝게 배치되는 렌즈로 정의될 수 있다.
제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리 및 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리에 따라 배율이 달라질 수 있다.
이때, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동 스트로크는 3.1mm보다 작을 수 있다. 이동 스트로크가 3.1mm 이상일 경우, 렌즈군을 이동시키기 위한 구동부의 크기가 커지게 되어 휴대 단말 내에 탑재하기 어려운 문제가 있다. 여기서, 이동 스트로크는 구동부에 의하여 렌즈군이 이동 가능한 거리를 의미할 수 있다.
한편, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)은 각각 독립적으로 이동할 수 있으며, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈군(200)의 이동량에 대한 제3 렌즈군(300)의 이동량의 비는 1.1 내지 1.3일 수 있다. 만약, 제2 렌즈군(200)의 이동량에 대한 제3 렌즈군(300)의 이동량의 비가 1.1 미만이면 줌 광학계의 전장 길이가 지나치게 길어질 수 있으며, 1.3을 초과할 경우 배율 확보 및 해상력 확보가 어려워질 수 있다.
예를 들어, 제2 렌즈군(200)은 최대 2.6mm, 바람직하게는 최대 2.5mm, 더욱 바람직하게는 최대 2.4mm까지 이동할 수 있고, 제3 렌즈군(300)은 최대 3.1mm, 바람직하게는 최대 2.9mm, 더욱 바람직하게는 최대 2.7mm까지 이동할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 TTL(Total Top Length)이 14.3mm 미만이고, BFL(back focal length)이 2.5mm 이상인 조건을 만족한다. 여기서, TTL(Total Top Length)은 초점으로부터 줌 광학계의 첫번째 면까지의 거리를 의미할 수 있으며, 본 명세서에서 전장 거리와 혼용될 수 있다. TTL이 14.3mm 이상일 경우, 전장 길이가 지나치게 길어지므로 휴대 단말 내에 탑재하기 어려워질 수 있다. BFL은 상측에 가장 가까운 렌즈의 상측면과 이미지 센서 간의 거리로, 기계적으로 측정 가능한 값이며, 제3 렌즈군(300)이 이동하는 다양한 위치 중 이미지 센서와 가장 가까운 위치에서의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, BFL은 줌 광학계(1000)의 광각 모드, 즉 최저 배율에서의 후면 초점 거리를 의미할 수 있다. BFL이 2.5mm 미만인 경우 필터 또는 기타 기구물을 삽입하기 위한 공간 또는 렌즈군이 이동하기 위한 공간이 확보되지 않을 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 조건을 만족한다. 여기서, 최대 배율에서의 초점거리는, 망원 모드에서의 초점 거리, 예를 들어 5배 배율에서의 초점 거리를 의미할 수 있고, f값은 조리개의 유효 직경(D)에 대한 초점거리(f)의 비(f/D)를 의미할 수 있다. f값이 작아질수록 빛이 모잉는 양이 많아 밝아질 수 있으며, f값이 커질수록 빛이 모이는 양이 적어 어두워질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 최대 배율에서의 초점거리가 8mm, 바람직하게는 10mm 이상인 원거리에서도 f값이 4 이하로, 소정의 밝기가 유지될 수 있다.
이를 위하여, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면 및 오목한 상측면을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
제4렌즈(210)은 볼록한 물측면 및 볼록한 상측면을 포함하는 볼록렌즈 형상일 수 있다.
그리고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면 및 볼록한 상측면을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 상측면을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 제4 렌즈(210)는 양의 파워를 가지고, 가장 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)는 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 이때, 파워 값은 초점거리(f)의 절대값의 역수로 정의될 수 있다. 이를 위하여, 제3 렌즈(130)의 상측면과 제4 렌즈(210)의 물측면 및 상측면은 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다. 곡률반경이 작을수록 렌즈 면의 굴곡이 커지므로, 빛을 강하게 모을 수 있으며, 이에 따라 파워 값이 커질 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈(130)의 상측면과 제4 렌즈(210)의 물측면 및 상측면의 곡률반경의 절대값은 2 내지 4mm, 바람직하게는 2 내지 3.5mm일 수 있고, 제4 렌즈(210)의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm일 수 있으며, 제3 렌즈(130)의 초점 거리는 -5.5 내지 -7.7mm일 수 있다.
이에 따르면, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에 별도의 고정 렌즈를 배치하지 않고도 연속 배율 조정이 가능하고 고배율에서도 높은 해상력을 유지할 수 있는 줌 광학계를 얻을 수 있다. 또한, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에 별도의 고정 렌즈를 배치하지 않을 경우, 더욱 컴팩트한 사이즈의 줌 광학계를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제1 렌즈군(100)의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈(400)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 OIS 기능을 가질 수도 있다. 여기서, 제1 렌즈군(100)의 전단은 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배치되는 방향을 기준으로 하며, 물체측과 제1 렌즈군(100) 사이를 의미할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제1 렌즈군(100)의 전단에 배치된 직각 프리즘(500)을 더 포함할 수도 있으며, 직각 프리즘(500)은 직각 프리즘(500)으로 입사되는 전체 광이 직각 프리즘(500) 내부에서 전반사되도록 설계될 수도 있다. 이를 위하여, 직각 프리즘(500)은 반사면을 포함하며, 반사면으로 입사되는 광이 전반사되도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 직각 프리즘(500)으로 입사된 광은 직각 프리즘(500)의 반사면에서 전반사되어 제1 렌즈군(100)의 제1 렌즈(110)에 입사되는 광 경로를 가질 수 있다. 이에 따르면, 긴 전장 길이를 요구하는 줌 광학계가 얇은 두께의 휴대 단말 내에 내장될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈군(300)의 후단에 필터(20) 및 이미지 센서(10)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(20)는 IR(infra red) 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(20)는 카메라 모듈 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 그리고, 이미지 센서(10)는 와이어(wire)에 의하여 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
또는, 필터(20)는 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배치되는 이물 방지용 필터 및 IR 필터를 포함할 수도 있다. 필터(20)가 이물 방지용 필터를 포함하는 경우, 제3 렌즈군(300)이 이동하는 과정에서 발생한 이물질이 IR 필터 또는 이미지 센서(10)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도시되지 않았으나, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에는 조리개가 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예를 예로 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 2(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 2 내지 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
도 2(a) 내지 도 2(c) 및 표 1 내지 3을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 볼록한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 오목한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(224)을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면(312) 및 볼록한 상측면(314)을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 물측면(322) 및 오목한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.231mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -6.11mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 2.10093mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.13699mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.15985mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
도 2(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 .배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 2(b) 를 거쳐 도 2(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
이에 따라, 도 2(a)의 광각 모드에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효초점거리(EFL)는 8.18mm이고, f값은 2.4이지만, 도 2(c)의 망원 모드에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효초점거리(EFL)는 13.64mm이고, f값은 3.6으로 나타남을 알 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.61mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.73mm에서 0.2mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리(f) 파워
제1 렌즈 112 17.78691 0.478000 1.5442
 
56
 
21.649
114 -35.00122 0.100000 양(+)
제2 렌즈 122 12.21509 0.515000 1.661
 
20.4
 
22.761 양(+)
124 60.84506 0.100000
제3 렌즈 132 6.02183 0.375000 1.5442
 
56
 
-6.11 음(-)
134 2.10093 2.612206(0.15)
제4 렌즈 212 3.13699 1.677000 1.534
 
55
 
3.231 양(+)
214 -3.15985 0.100000
제5 렌즈 222 -3.83259 2.500000 1.661
 
20.4
 
-29.345
(-)
224 -6.00788 0.736787(0.2)
제6 렌즈 312 -6.42611 1.694000 1.614 25.9 -17.167
(-)
314 -17.86993 0.521081
제7 렌즈 322 -39.84176 0.375000 1.5442
 
56
 
-7.38 음(-)
324 4.50630 1.515727(4.515727)
필터 20 INFINITY 0.420000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.579833 
여기서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다. 즉, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 그리고, 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. 인덱스 상수는 d선(d-line)을 이용하여 측정한 렌즈의 굴절률을 의미한다.
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 26.321698 0.631509E-03 -.798912E-03 0.228132E-03 -.143099E-03
114 222.284147 0.605411E-02 -.119717E-02 -.156255E-03 0.215950E-04
122 -6.765417 -.531810E-02 -.880247E-03 -.358143E-03 -.338071E-04
124 899.801210 -.650728E-02 -.241223E-02 -.157595E-04 0.113037E-04
132 -52.126920 .182365E-01 0.263909E-02 -.200003E-03 0.793731E-04
134 -5.626792 0.223261E-02 -.227734E-02 0.162399E-02 -.377884E-03
212 -0.008235 -.253352E-03 0.305401E-03 0.424915E-04 -.225058E-06
214 -2.145143 -.438013E-02 0.642630E-02 -.984519E-03 -.157694E-03
222 1.672664 -.461245E-02 0.668023E-02 -.452860E-03 -.361869E-03
224 -8.844283 -.447018E-02 0.285747E-03 0.907985E-03 -.299705E-03
312 10.822570 0.273175E-01 -.468801E-02 0.184338E-02 -.334398E-03
314 12.839013 0.203110E-01 -.679913E-03 0.205261E-03 -.553275E-03
322 144.410128 -.110437E+00 0.521784E-01 -.198021E-01 0.414966E-02
324 -39.758039 -.666884E-01 0.276694E-01 -.880082E-02 0.154691E-02
렌즈면 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
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 5 내지 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
도 3(a) 내지 도 3(c) 및 표 4 내지 6을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 오목한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 오목한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(224)을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면(312) 및 볼록한 상측면(314)을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 물측면(322) 및 오목한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.19mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -5.836mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 2.12899mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.01771mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.17606mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
도 3(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 3(b) 를 거쳐 도 3(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.6.mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.74mm에서 0.2mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리(f) 파워(1/f)
제1 렌즈 112 7.60588 0.498328 1.5442
 
56
 
19.032 양(+)
114 27.64434 0.105751
제2 렌즈 122 12.04361 0.401698 1.661
 
20.4
 
24.277 양(+)
124 46.05072 0.100000
제3 렌즈 132 6.75490 0.375000 1.5442
 
56
 
-5.836 음(-)
134 2.12899 2.601858(0.15)
제4 렌즈 212 3.01771 1.720090 1.534
 
55
 
3.19 양(+)
214 -3.17606 0.100000
제5 렌즈 222 -4.07592 2.500000 1.661
 
20.4
 
-19.929 음(-)
224 -7.31532 0.747121(0.2)
제6 렌즈 312 -5.34536 1.443874 1.603 28.3 -28.744 음(-)
314 -8.48696 0.510989
제7 렌즈 322 -10.38675 0.375000 1.5442
 
56
 
-6.752 음(-)
324 5.79630 1.525068(4.525068)
필터 20 INFINITY 0.420000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.579833 
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 1.187108 -.189445E-02 -.692508E-03 0.564456E-04 -.157739E-03
114 -900.000000 0.396833E-02 -.177115E-02 -.283128E-03 -.123877E-04
122 -53.052261 -.543071E-02 -.483865E-03 -.389054E-03 -.249391E-04
124 528.335110 -.896295E-02 -.194419E-02 0.359614E-04 -.272376E-05
132 -72.416368 -.169601E-01 0.156508E-02 -.178248E-03 0.106356E-03
134 -5.677392 0.617661E-02 -.363899E-02 0.160027E-02 -.284833E-03
212 0.203773 -.118607E-02 0.152936E-03 0.313706E-04 -.521035E-05
214 -3.496804 -.488563E-02 0.517815E-02 -.819441E-03 -.663168E-04
222 1.361787 -.260194E-02 0.436783E-02 -.165283E-03 -.344776E-03
224 -12.838208 -.294847E-02 -.510269E-04 0.102793E-02 -.334544E-03
312 7.237204 0.369285E-01 -.780381E-02 0.281372E-02 -.402216E-03
314 16.905775 0.353802E-01 -.723306E-02 0.279878E-02 -.944743E-03
322 -58.253636 -.900833E-01 0.327911E-01 -.103420E-01 0.173324E-02
324 -62.415039 -.572482E-01 0.189570E-01 -.398999E-02 0.974659E-04
렌즈면 No. E F G H J
112 0.391590E-04 -.339961E-05 -.669277E-06 0.863989E-07 0.370879E-08
114 -.268915E-04 0.493998E-05 -.178563E-06 0.133491E-06 0.181908E-08
122 -.101032E-04 -.571305E-05 0.900684E-06 0.317670E-06 0.404319E-08
124 -.886943E-06 -.716550E-05 -.160970E-06 0.849453E-06 -.110454E-06
132 -.197847E-04 -.142080E-05 0.433397E-06 -.103413E-06 0.363074E-07
134 -.145037E-04 0.168628E-04 -.286381E-05 -.257849E-07 0.442623E-07
212 0.198486E-04 -.282971E-05 -.723811E-06 0.373004E-06 -.287635E-07
214 0.720511E-04 -.188005E-04 0.696435E-05 -.128801E-05 -.178668E-07
222 0.195672E-04 0.528203E-04 -.140663E-04 -.362428E-07 0.109889E-06
224 0.131704E-04 0.178296E-04 -.329797E-05 0.216293E-06 -.199445E-07
312 0.244525E-04 -.102658E-04 0.615733E-05 0.291701E-06 -.843670E-07
314 0.253671E-03 0.348074E-04 -.126968E-04 -.630411E-06 0.340810E-06
322 0.236494E-03 -.608843E-04 -.426941E-05 0.307642E-06 -.207647E-06
324 0.201747E-03 -.303614E-04 -.476129E-05 0.988869E-06 -.471025E-07
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 4(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 8 내지 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
도 4(a) 내지 도 4(c) 및 표 7 내지 9를 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 오목한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 볼록한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.36mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -7.414mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 3.36457mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.43110mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.27764mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(160)는 오목한 물측면(162) 및 오목한 상측면(164)을 포함하고, 제7 렌즈(170)는 볼록한 물측면(172) 및 오목한 상측면(174)을 포함할 수 있다.
도 4(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 4(b) 를 거쳐 도 4(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.68.mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.61mm에서 0.15mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리
(f)
파워(1/f)
제1 렌즈 112 12.44475 0.514910 1.5442
 
56
 
26.402 양(+)
114 89.17082 0.104338
제2 렌즈 122 22.65083 0.588118 1.661
 
20.4
 
27.095 양(+)
124 -89.55426 0.100000
제3 렌즈 132 20.61448 0.375000 1.5442
 
56
 
-7.414 음(-)
134 3.36457 2.682985(0.15)
제4 렌즈 212 3.43110 1.654765 1.544
 
56.1
 
3.36 양(+)
214 -3.27764 0.100000
제5 렌즈 222 -4.32627 2.300000 1.661
 
20.4
 
-11.02 음(-)
224 -5.27888 0.619380(0.151365)
제6 렌즈 312 -5.07213 1.698761 1.603 28.3 -7.66 음(-)
314 64.91709 0.555836
제7 렌즈 322 8.19525 0.376413 1.5442
 
56
 
-9.404 음(-)
324 3.10735 2.050000(5.050000)
필터 20 INFINITY 0.410000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.116009 
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 27.954416 -.909279E-02 -.697421E-03 0.229528E-03 -.136756E-03
114 900.000000 -.988384E-02 -.116092E-02 -.104961E-03 0.221469E-04
122 -208.415027 -.595168E-02 -.174007E-02 -.387737E-03 -.194348E-04
124 233.453971 -.940316E-02 -.152353E-02 -.144948E-03 -.751466E-05
132 -112.669040 -.109529E-01 -.316916E-03 0.181646E-04 0.185782E-03
134 -7.368825 0.111357E-01 -.450430E-02 0.133766E-02 -.146357E-03
212 -1.134406 0.188917E-02 -.364605E-03 0.139203E-03 -.643051E-04
214 -1.340581 -.909056E-03 0.237605E-02 -.306155E-03 -.116485E-03
222 2.671273 -.427233E-03 0.308992E-02 0.116381E-03 -.827353E-04
224 -17.339958 -.815436E-02 -.523403E-04 0.123941E-02 -.365985E-03
312 5.457142 0.328804E-01 -.735258E-02 0.319145E-02 -.639828E-03
314 1500.000000 0.221361E-02 0.154597E-01 -.762120E-02 0.324914E-02
322 -244.875038 -.134265E+00 0.525213E-01 -.871657E-02 -.116387E-03
324 -28.907402 -.732242E-01 0.185629E-01 0.367409E-02 -.420057E-02
렌즈면 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
도 5 내지 7은 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계의 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)을 측정한 그래프이다.
도 5a는 제1 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5b는 제1 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5c는 제1 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 6a는 제2 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 6b는 제2 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 6c는 제2 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 7a는 제3 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 7b는 제3 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 7c는 제3 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다. 도 5 내지 7을 참조하면, 구면수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있고, 비점수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있으며, 왜곡수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm 이내에 있음을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 수차 특성이 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 카메라 모듈에 적용될 수 있다. 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 휴대 단말 내에 내장될 수 있으며, 메인 카메라 모듈(1100)과 함께 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계(1000)는 도 1 내지 4에서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함하며, 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)은 휴대 단말의 두께 제약으로 인하여 휴대 단말의 측면 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이를 위하여, 전술한 바와 같이, 제1 렌즈군(100)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수 있으며, 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경 중 최대 직경은 5mm 이하, 더욱 바람직하게는 4mm일수 있다. 줌 광학계가 휴대 단말기의 두께 방향으로 배치될 때, 즉 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 렌즈면이 휴대 단말의 두께 방향으로 배치될 때, 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경 사이즈를 줄임으로써, 휴대 단말의 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라, 휴대 단말 내에도 렌즈가 이동하여 연속적으로 배율 조정이 가능한 줌 광학계가 내장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 내장된 휴대 단말은 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.
100: 제1 렌즈군
200: 제2 렌즈군
300: 제3 렌즈군

Claims (17)

  1. 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며,
    최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고,
    최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 줌 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    BFL(back focal length)은 2.5mm 이상이고,
    TTL(Total Top Length)은 14.3mm 이하인 줌 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    제3 렌즈군의 이동량은 상기 제2 렌즈군의 이동량보다 큰 줌 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군의 이동량에 대한 상기 제3 렌즈군의 이동량의 비는 1.1 내지 1.3배인 줌 광학계.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은 최대 2.6mm까지 이동 가능하고,
    상기 제3 렌즈군은 최대 3.1mm까지 이동 가능한 줌 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하고, 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하며, 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제4 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 가장 높은 파워 값을 가지는 줌 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm인 줌 광학계.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 음의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 두 번째로 높은 파워 값을 가지는 줌 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 초점거리는 -5.5 내지 -7.7mm인 줌 광학계.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 및 상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률반경의 절대값은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 줌 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈를 더 포함하는 줌 광학계.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 직각 프리즘을 더 포함하는 줌 광학계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군 내지 상기 제3렌즈군에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하인 줌 광학계.
  14. 이미지 센서,
    상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고
    상기 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함하고,
    상기 줌 광학계는
    물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며,
    최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고,
    최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 줌 광학계의 BFL(back focal length)은 2.5mm 이상이고,
    TTL(Total Top Length)은 14.3mm 이하인 카메라 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 필터는 상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 배치된 이물 방지용 필터 및 IR(Infrared) 필터를 포함하는 카메라 모듈.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하인 카메라 모듈.
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