KR20210060316A

KR20210060316A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20210060316A
Application number: KR1020200144510A
Authority: KR
Inventors: 심형록
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-05-26
Also published as: TW202127085A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고, TTL(total track length) 은 20mm 보다 작고, 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리(EFL, effective focal length)는 25mm 보다 크다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE FOR COMPRISING THE SAME}

실시 예는 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.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

상기 텔레포토에서의 유효 초점 거리는 상기 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리의 1.5배보다 클 수 있다.

와이드 앵글(wide angle)에서 텔레포토(telephoto)로 주밍(zooming) 시 상기 제2 렌즈군의 이동 스트로크는 2.5보다 작을 수 있다.

상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 적어도 하나의 글래스(glass) 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 글래스 렌즈는, 굴절률(refractive index)이 1.7보다 크거나 아베수(Abbe number)가 60보다 클 수 있다.

상기 제1 렌즈군 내지 제4 렌즈군에 포함된 렌즈는 D-cut 렌즈일 수 있다.

상기 제2 렌즈군 제3 렌즈군은, 유효경 장축길이를 유효경 단축길이로 나눈 값이 1인 렌즈를 포함할 수 있다.

CRA(chief ray angle)는 6도 보다 작을 수 있다.

상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 직각 프리즘을 더 포함할 수 있다.

상기 텔레포토(telephoto)에서, 상기 유효 초점 거리(EFL)를 F수(F-number)로 나눈 값은 6 보다 클 수 있다.

상기 텔레포토(telephoto)에서, 상기 유효 초점 거리(EFL)는 25mm보다 크고, F수(F-number)는 4.2 보다 작을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고, 텔레포토(telephoto)에서, 유효 초점 거리(EFL)는 25mm보다 크고, F수(F-number)는 4.2 보다 작다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고, 텔레포토(telephoto)에서, 유효 초점 거리(EFL)를 F수(F-number)로 나눈 값은 6 보다 크다.

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 F수를 유지할 수 있으며, 낮은 CRA를 유지할 수 있어 컴팩트한 사이즈로 설계될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.
도 3a는 제1 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
도 3b는 제1 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 3c는 제1 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글에서의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드에서의 단면도이다.
도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토에서의 단면도이다.
도 5a는 제2 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 5b는 제2 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 5c는 제2 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글에서의 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드에서의 단면도이다.
도 6c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토에서의 단면도이다.
도 7a는 제3 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 7b는 제3 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 7c는 제3 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈을 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 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), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 복수 매의 렌즈를 포함하며, 고정된다. 즉, 복수 매의 렌즈(110, 120, 130)는 고정되어 있다. 이때, 제1 렌즈군(100)은 적어도 3매 이상의 렌즈(110, 120, 130)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈군(100)이 2매 이하의 렌즈를 포함할 경우 최대 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 4매 이상의 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계의 전체적인 사이즈가 커질 수 있는바, 바람직하게는 제1 렌즈군(100)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.

제2 렌즈군(200)은 최대 2매의 렌즈(210, 220)를 포함하며, 이동 가능하다. 즉, 2매의 렌즈(210, 220)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 초점거리가 연속적으로 조정될 수 있다. 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 배율이 연속적으로 조정될 수 있다. 이에 따라, 제2 렌즈군(200)은 줌밍(zooming)군의 역할을 수행할 수 있다.

제3 렌즈군(300)은 최대 2매의 렌즈(310, 320)을 포함하며, 이동 가능하다. 즉, 2매의 렌즈(310, 320)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 초점이 조정될 수 있다. 하고, 제3 렌즈군(300)은 포커싱(focusing)군의 역할을 수행할 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.

제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 줌 광학계의 배율이 예를 들어 5 배 내지 7.5배 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.

제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)은 각각 독립적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 와이드 앵글에서 텔레포토로 이동시 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 이동 시작 지점(와이드 앵글)부터 소정의 지점까지는 멀어지다가 소정의 지점부터 이동 종료 지점(텔레포토)까지 점차 가까워질 수 있다.

제4 렌즈군(400)은 1매의 렌즈(410)를 포함하고, 1매의 렌즈(410)는 고정된다.

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(infrared) 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.

본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 TTL이 20mm보다 작을 수 있다. 여기서, TTL(Total Track Length)은 이미지 센서면으로부터 줌 광학계의 첫번째 면까지의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, TTL은 제1 렌즈군(100)에서 물측에 가장 가까운 일면부터 빛이 입사되는 이미지 센서(10)의 상부면까지의 거리를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 전장 거리와 혼용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리(EFL, Effective Focal Length, f)가 25mm보다 클 수 있다. 줌 광학계는 와이드 앵글(wide angle)에서의 유효 초점 거리가 17.5mm보다 작을 수 있다. 줌 광학계는 텔레포토에서의 유효 초점 거리가 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리의 1.5배보다 클 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 텔레포토(telephoto)에서의 F수(F-number, Fno)가 4.2보다 작을 수 있다. 여기서, F수는 조리개의 유효 직경(D)에 대한 초점거리(f)의 비(f/D)를 의미할 수 있다. F수가 작아질수록 빛이 모이는 양이 많아 밝아질 수 있으며, F수가 커질수록 빛이 모이는 양이 적어 어두워질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 텔레포토에서의 유효 초점 거리가 25mm보다 큰 원거리에서도 F수가 4.2보다 작으므로, 소정의 밝기가 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 최대 배율에서의 초점거리 대 F수의 비율(f/Fno)이 6보다 클 수 있다. 즉, 초점거리 대비 낮은 F수를 가지게 되므로 높은 배율에서도 소정의 밝기가 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200)의 이동 스트로크는 2.5mm보다 작을 수 있다. 여기서, 이동 스트로크는 구동부에 의하여 렌즈군이 이동 가능한 거리를 의미할 수 있다. 따라서, 제2 렌즈군(200)은 텔레포토에서 와이드 앵글로(와이드 앵글에서 텔레포토로) 변경시 2.5mm 보다 작은 범위에서 이동할 수 있다. 이동 스트로크가 2.5mm 이상일 경우, 렌즈군을 이동시키기 위한 구동부의 크기가 커지게 되므로 휴대 단말 내에 탑재하기 어려운 문제가 있다. 하지만, 이동 스트로크를 2.5mm 이내로 구현함으로 소형화가 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)에 포함된 복수의 렌즈(210, 220, 310, 320) 중 적어도 하나는 굴절률(refractive index)이 1.7보다 크거나 아베수(Abbe number)가 60보다 클 수 있다. 즉, 제2 렌즈군(200)에 포함된 복수의 렌즈(210, 220) 중 적어도 하나는 굴절률이 1.7보다 크거나 아베수가 60보다 크고, 제3 렌즈군(300)에 포함된 복수의 렌즈(310, 320) 중 적어도 하나는 굴절률이 1.7보다 크거나 아베수가 60보다 클 수 있다. 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)에 포함된 복수의 렌즈(210, 220, 310, 320) 중 적어도 하나는 글래스(glass) 렌즈일 수 있다. 상기의 굴절률이 1.7보다 크거나 아베수가 60보다 큰 렌즈는 글래스 렌즈일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 글래스 렌즈를 이용함으로써 줌 광학계의 부피를 줄일 수 있으며, 이에 따라 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동 가능 거리, 즉 스트로크를 줄일 수 있다. 또한, 글래스 렌즈를 이용함으로써 색수차를 줄이고 굴절률을 높일 수 있어 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 렌즈군(100 내지 400)에 포함된 복수의 렌즈(110, 120, 130, 210. 220, 310, 320, 410)는 D-cut 기법이 적용된 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제4 렌즈군(100 내지 400)에 포함된 복수의 렌즈(110, 120, 130, 210. 220, 310, 320, 410)는 상측부 및 하측부의 일부가 절단된 D-cut 렌즈일 수 있다. 이때, 복수의 렌즈(110, 120, 130, 210. 220, 310, 320, 410)는 상측부 및 하측부는 리브와 유효경의 일부가 절단되거나 유효경의 절단 없이 리브만이 절단될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군은 유효경 장축 길이를 유효경 단축 길이로 나눈 값이 1인 렌즈를 포함할 수 있다. 즉, 유효경의 장축 길이와 유효경의 단축 길이가 동일할 수 있다. 예를 들어, 제5 렌즈(220), 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)의 경우 상측부 및 하측부의 리브만 절단되고 유효경은 절단되지 않을 수 있다. 원형타입 렌즈의 경우 세로 방향의 높이로 인해 렌즈의 부피가 커지는 문제점이 있으나, 본 발명의 실시예와 같이 복수의 렌즈(110, 120, 130, 210. 220, 310, 320, 410) 상측부 및 하측부에 D-cut을 적용함으로써 세로 방향의 높이를 낮출 수 있어 렌즈의 부피를 줄일 수 있다.

제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리에 따라 배율이 달라질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 CRA(chief ray angle)가 6보다 작을 수 있다. 따라서, 이미지 센서(10)에 입사되는 광선의 각도가 작아 센서 선택의 자유도가 높아질 수 있으며, 더욱 컴팩트한 사이즈의 줌 광학계를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예를 예로 들어 더욱 상세하게 설명한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.

아래의 표 1 및 표 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 3 및 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.

렌즈 No.	렌즈면 No.	곡률반경(R, mm)	두께(mm)	물질	굴절률	아베수
제1 렌즈	112	5.09332	1.321	플라스틱	1.543	56
	114	8.20973	0.354
제2 렌즈	122	7.38868	1.467	플라스틱	1.534	55.7
	124	42.86606	0.522
제3 렌즈	132	-571.0256	0.4	플라스틱	1.543	56
	134	2.75164	2.877(0.4)
제4 렌즈	212	3.1161	2.129	글래스	1.497	81.5
	214	-7.60372	0.421
제5 렌즈	222	-41.06875	0.4	플라스틱	1.671	19.4
	224	11.86708	1.368(1.344)
제6 렌즈	312	38.74097	2.314	플라스틱	1.671	19.4
	314	-6.13888	0.431
제7 렌즈	322	-7.8	0.4	글래스	1.772	49.5
	324	3.17681	2.83(5.332)
제8 렌즈	412	19.24552	1.76	플라스틱	1.543	56
	414	-5.52103	0.1
필터		0.21		글래스
센서		0.689

렌즈 No.	렌즈면 No.	초점거리	형상	굴절력	유효경장축	유효경단축
제1 렌즈	112	21.34	볼록	+	6.538	5.1
	114		오목
제2 렌즈	122	16.38	볼록	+	6.114	5.1
	124		볼록
제3 렌즈	132	-5	오목	-	5.23	5.1
	134		오목
제4 렌즈	212	4.74	볼록	+	5.19	4.2
	214		볼록
제5 렌즈	222	-13.5	볼록	-	4.05	4.05
	224		오목
제6 렌즈	312	7.96	볼록	+	3.59	3.59
	314		볼록
제7 렌즈	322	-2.86	오목	-	3.59	3.59
	324		오목
제8 렌즈	412	8.04	볼록	+	6.26	5
	414		볼록
필터
센서

여기서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다. 예들 들어, 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. 한편, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께는 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에서 제4 렌즈(210)의 물측면(212)까지의 거리를 나타낸다. 이때, 제4 렌즈(210)는 제2 렌즈군(200)에 포함된 렌즈로서 와이드 앵글에서 텔레포토로 주밍(zooming)하는 과정에서 이동하게 되므로, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께는 최단 거리(2.877)에서 최장 거리(0.4) 사이의 값을 가질 수 있다. 이는 제5 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께 및 제7 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께 역시 동일하다.

렌즈면 No.	코닉상수(K)	A	B	C	D
112	0.04793	0.584734E-03.	-.63583E-04	0.374447E-04	0469101E-05
114	-23.7997	0.286149E-02	-.151722E-02	0.133901E-02	-.614006E-03
122	-21.7583	0.230829E-03	-.168409E-02	0.157993E-02	-.776442E-03
124	231.1465	-.366875E-03	-.104159E-02	0.582199E-03	-.363747E-03
132	34.89143	-.872861E-02	0.308842E-03	-.604317E-04	-.615764E-04
134	-3.50824	0.102681E-02	-.332124E-03	-.221101E-03	0.274225E-03
212	-0.18938	-.822250E-03	-.496259E-04	0.192442E-04	-.160093E-04
214	-19.1275	-.242835E-03	-.337298E-04	0.669723E-03	-.473627E-03
222	-300	0.431332E-02	0.104552E-02	0.822305E-03	-.797199E-03
224	33.89123	0.443477E-02	0.203439E-02	0.139139E-03	-.243649E-03
312	87.23992	0.380665E-02	-.903803E-03	0.410822E-03	-.120880E-03
314	-31.7457	-.273415E-04	-.365800E-02	0.980293E-03	-.129198E-03
322	6.93915	-.486506E-01	0.131593E-01	-.392807E-02	0.161783E-02
324	-10.4414	-.335202E-01	0.143163E-01	-.409120E-02	0.901720E-03
412	33.74344	-.136863E-02	0.430432E-03	-.259953E-03	0.626468E-04
414	-0.55355	-.493293E-02	0.180867E-02	-.450166E-03	0.661797E-04

렌즈면 No.	E	F	G	H	J
112	-.714424E-05	0.202669E-05	-.266184E-06	0.169381E-07	-.420410E-09
114	0.158206E-03	-.240153E-04	0.209289E-05	-.951630E-07	0.172294E-08
122	0.220341E-03	-.380107E-04	0.389013E-05	-.215106E-06	0.493703E-08
124	0.126525E-03	-.262320E-04	0.335950E-05	-.244027E-06	0.757052E-08
132	0.483200E-04	-.126349E-04	0.173156E-05	-.133917E-06	0.473017E-08
134	-.115586E-03	0.303244E-04	-.508742E-05	0.477982E-06	-.186737E-07
212	0.586736E-05	-.126394E-05	0.160019E-06	-.123770E-07	0.407360E-09
214	0.180960E-03	-.425294E-04	0.597632E-05	-.459342E-06	0.148742E-07
222	0.349722E-03	-.938080E-04	0.145045E-04	-.112921E-05	0.338441E-07
224	0.106547E-03	-.298249E-04	0.386278E-05	-.692719E-07	-.163654E-07
312	0.182476E-04	-.134488E-05	0.110107E-06	0.121647E-07	-.611321E-09
314	0.900381E-05	-.107659E-05	-.423120E-07	0.912264E-07	-.383290E-10
322	-.514013E-03	0.105682E-03	-.159152E-04	0.108879E-05	0.147724E-06
324	-.146622E-03	0.201824E-04	-.326987E-05	0.696604E-07	0.730964E-07
412	-.828509E-05	0.581489E-06	-.227366E-07	0.388369E-09	0.281021E-11
414	-.531016E-05	0.182075E-06	-.342486E-09	-.251764E-09	0.143908E-10

도 2a 내지 도 2c 및 표 1 내지 4를 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)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 포함하고, 제4 렌즈군(400)은 제8 렌즈(410)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 오목한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함할 수 있다.

그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 볼록한 물측면(222) 및 오목한 상측면(224)을 포함할 수 있다.

그리고, 제6 렌즈(310)는 볼록한 물측면(312) 및 볼록한 상측면(314)을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 물측면(322) 및 오목한 상측면(324)을 포함할 수 있다.

그리고, 제8 렌즈(410)는 볼록한 물측면(412) 및 볼록한 상측면(414)을 포함할 수 있다.

제1 렌즈(110)는 양의 굴절력을 가질 수 있고, 제2 렌즈(120)는 양의 굴절력을 가질 수 있고, 제3 렌즈(130)는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 제4 렌즈(210)는 양의 굴절력을 가질 수 있고, 제5 렌즈(220)는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 제6 렌즈(310)는 양의 굴절력을 가질 수 있고, 제7 렌즈(320)는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 제8 렌즈(410)는 양의 굴절력을 가질 수 있다.

그리고, 제4 렌즈(210)의 아베수는 49.5로서, 제1 렌즈(110) 내지 제8 렌즈(410) 중 가장 높은 아베수를 가질 수 있다. 제7 렌즈(320)의 초점거리(f)는 1.772mm로서, 제1 렌즈(110) 내지 제8 렌즈(410) 중 가장 높은 굴절률을 가질 수 있다. 제4 렌즈(210) 및 제7 렌즈(320)는 글래스 렌즈일 수 있다.

제5 렌즈(220), 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)는 유효경의 장축 길이와 유효경의 단축 길이가 동일하다. 즉, D-cut 적용시 유효경이 절단되지 않을 수 있다. 이외에, 제1 렌즈(110) 내지 제4 렌즈(210), 제8 렌즈(410)는 유효경 장축과 유효경 단축의 길이가 상이한 바, 유효경의 상측부와 하측부의 일부가 절단될 수 있다.

도 2a에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3a인 경우, 와이드 앵글, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 2b 를 거쳐 도 2c에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c로, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3c로 줄어들어, 텔레포토, 예를 들어 7.5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 5배 배율로부터 7.5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.

이에 따라, 도 2a의 와이드 앵글에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 17.44mm이고, Fno는 2.91이지만, 도 2c의 텔레포토에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효 초점 거리(EFL)는 26.33mm이고, Fno는 4.02로 나타남을 알 수 있다.

여기서, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다. 즉, d1a와 d1b의 차이값이 d2a와 d2b의 차이값보다 작고, d1b와 d1c의 차이값이 d2b와 d2c의 차이값보다 작을 수 있다.

도 3a는 제1 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이고, 도 3b는 제1 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 3c는 제1 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 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 3a 내지 3c를 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.

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.

아래의 표 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 6 및 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.

렌즈 No.	렌즈면 No.	곡률반경(R, mm)	두께(mm)	제품명
제1 렌즈	112	5.11125	1.282662	APL5514
제1 렌즈	114	8.33638	0.370672	APL5514
제2 렌즈	122	7.47906	1.457307	K26R
제2 렌즈	124	43.37639	0.515582	K26R
제3 렌즈	132	1512.8711	0.478292	APL5514
제3 렌즈	134	2.81101	0	APL5514
제4 렌즈	212	3.35541	1.82813	MFCD1_HOYA
제4 렌즈	214	-9.43322	0.490482	MFCD1_HOYA
제5 렌즈	222	668.5719	0.510467	EP9000
제5 렌즈	224	13.75396	1.969721	EP9000
제6 렌즈	312	85.04186	2.3	614000.3
제6 렌즈	314	-3.8384	0.327093	614000.3
제7 렌즈	322	-7.274	0.400575	MTAF307_HOYA
제7 렌즈	324	2.94882	1.835413	MTAF307_HOYA
제8 렌즈	412	17.77055	2.3	EP5000
제8 렌즈	422	-6.48153	0.229179	EP5000

여기서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다. 예들 들어, 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.

렌즈면 No.	코닉상수(K)	A	B	C	D
112	0.06245	0.660858E-03	-.779886E-04	0.378640E-04	0.475249E-05
114	-16.64022	0.289497E-02	-.150193E-02	0.133995E-02	-.614064E-03
122	-16.11665	0.572658E-03	-.169434E-02	0.157848E-02	-.776453E-03
124	232.77852	-.104901E-02	-.967636E-03	0.587937E-03	-.363684E-03
132	-124.7928	-.850850E-02	0.322980E-03	-.538081E-04	-.611000E-04
134	-3.431694	0.168925E-02	-.344890E-03	-.229632E-03	0.274680E-03
212	-0.18653	-.798054E-03	-.627415E-04	0.337313E-04	-.171974E-04
214	-18.0007	-.317553E-03	-.489482E-04	0.664770E-03	-.475114E-03
222	-239.363	0.324945E-02	0.990737E-03	0.800253E-03	-.798726E-03
224	41.19744	0.403083E-02	0.153286E-02	0.147269E-03	-.244862E-03
312	-147.956	0.327345E-02	-.535827E-03	0.277790E-03	-.117922E-03
314	-19.1218	-.588982E-02	-.222257E-02	0.802397E-03	-.189050E-03
322	3.963647	-.413099E-01	0.806205E-02	-.152743E-02	0.103717E-02
324	-11.2684	-.262298E-01	0.102257E-01	-.257929E-02	0.630119E-03
412	16.2485	-.756701E-03	0.705849E-03	-.296592E-03	0.625942E-04
414	-5.41358	-.576133E-02	0.202537E-02	-.503766E-03	0.694023E-04

렌즈면 No.	E	F	G	H	J
112	-.714577E-05	0.202607E-05	-.266233E-06	0.169382E-07	-.419812E-09
114	0.158194E-03	-.240164E-04	0.209284E-05	-.951620E-07	0.172360E-08
122	0.220347E-03	-.380104E-04	0.389011E-05	-.215111E-06	0.493640E-08
124	0.126503E-03	-.262349E-04	0.335928E-05	-.244029E-06	0.757296E-08
132	0.482956E-04	-.126445E-04	0.173027E-05	-.133997E-06	0.474645E-08
134	-.115433E-03	0.303173E-04	-.509232E-05	0.477590E-06	-.185611E-07
212	0.560841E-05	-.127195E-05	0.161757E-06	-.123025E-07	0.340076E-09
214	0.180709E-03	-.425366E-04	0.598153E-05	-.458474E-06	0.147142E-07
222	0.350408E-03	-.936697E-04	0.144904E-04	-.113471E-05	0.342975E-07
224	0.104050E-03	-.299981E-04	0.406452E-05	-.582440E-07	-.176018E-07
312	0.181222E-04	-.455233E-06	-.694093E-09	0.210113E-08	-.391643E-09
314	0.200123E-04	0.218769E-06	0.332082E-07	-.680646E-09	-.383005E-10
322	-.471139E-03	0.105334E-03	-.149365E-04	0.108879E-05	0.147724E-06
324	-.134111E-03	0.205719E-04	-.306767E-05	0.861599E-07	0.730964E-07
412	-.784202E-05	0.582938E-06	-.242367E-07	0.484472E-09	-.207707E-11
414	-.520433E-05	0.179675E-06	0.155635E-09	-.215077E-09	0.710801E-11

도 4a 내지 도 4c 및 표 5 내지 7을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)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 포함하고, 제4 렌즈군(400)은 제8 렌즈(410)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 오목한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함할 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.

도 4a에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3a인 경우, 와이드 앵글, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 4b 를 거쳐 도 4c에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c로, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3c로 줄어들어, 텔레포토, 예를 들어 7.5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 5배 배율로부터 7.5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.

도 5a는 제2 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5b는 제2 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5c는 제2 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 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 5a 내지 5c를 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.

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide mode)에서의 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 6c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(tele mode)에서의 단면도이다.

아래의 표 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 9 및 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.

렌즈 No.	렌즈면 No.	곡률반경(R, mm)	두께(mm)	제품명
제1 렌즈	112	5.097030	1.253856	APL5514
제1 렌즈	114	7.857320	0.350241	APL5514
제2 렌즈	122	7.108600	1.522042	K26R
제2 렌즈	124	43.073500	0.523058	K26R
제3 렌즈	132	-651.708320	0.470394	APL5514
제3 렌즈	134	2.793470	2.820965	APL5514
제4 렌즈	212	3.278280	1.802226	MFCD1_HOYA
제4 렌즈	214	-8.365600	0.551424	MFCD1_HOYA
제5 렌즈	222	-101.347450	0.400000	EP10000
제5 렌즈	224	13.134370	2.006039	EP10000
제6 렌즈	312	-69.866690	2.305291	EP8000
제6 렌즈	314	-4.728950	0.359420	EP8000
제7 렌즈	322	-7.112450	0.536365	MTAF105_HOYA
제7 렌즈	324	3.089440	1.942594	MTAF105_HOYA
제8 렌즈	412	16.652360	2.156084	APL5514
제8 렌즈	422	-5.416600	0.271341	APL5514

렌즈면 No.	코닉상수(K)	A	B	C	D
112	0.040970	0.564206E-03	-.701041E-04	0.372201E-04	0.473374E-05
114	-15.927382	0.284819E-02	-.150457E-02	0.133982E-02	-.614050E-03
122	-14.598188	0.561260E-03	-.169353E-02	0.157852E-02	-.776495E-03
124	233.685102	-.969064E-03	-.100350E-02	0.585719E-03	-.363682E-03
132	292.233524	-.859387E-02	0.322069E-03	-.568508E-04	-.613193E-04
134	-3.377254	0.156782E-02	-.330049E-03	-.224757E-03	0.274012E-03
212	-0.171496	-.644767E-03	-.391850E-04	0.266498E-04	-.162638E-04
214	-19.231487	-.388462E-03	-.318176E-04	0.672108E-03	-.473756E-03
222	-300.000000	0.403937E-02	0.110254E-02	0.825171E-03	-.797400E-03
224	40.712555	0.407975E-02	0.186452E-02	0.131785E-03	-.238809E-03
312	-300.000000	0.398545E-02	-.959932E-03	0.385485E-03	-.132270E-03
314	-20.855634	-.623139E-02	-.261407E-02	0.114112E-02	-.184006E-03
322	6.106662	-.423587E-01	0.880403E-02	-.149429E-02	0.112840E-02
324	-9.918915	-.276326E-01	0.119730E-01	-.336143E-02	0.830857E-03
412	24.195976	-.164485E-02	0.515061E-03	-.269211E-03	0.591210E-04
414	-74.787669	-.864015E-02	0.213091E-02	-.499466E-03	0.683422E-04

렌즈면 No.	E	F	G	H	J
112	-.714265E-05	0.202649E-05	-.266211E-06	0.169373E-07	-.420208E-09
114	0.158199E-03	-.240158E-04	0.209287E-05	-.951616E-07	0.172334E-08
122	0.220341E-03	-.380106E-04	0.389013E-05	-.215104E-06	0.493749E-08
124	0.126508E-03	-.262340E-04	0.335947E-05	-.243997E-06	0.757663E-08
132	0.483105E-04	-.126406E-04	0.173072E-05	-.133938E-06	0.475785E-08
134	-.115636E-03	0.303163E-04	-.508713E-05	0.478294E-06	-.186669E-07
212	0.576576E-05	-.127222E-05	0.159809E-06	-.123971E-07	0.392120E-09
214	0.180872E-03	-.425388E-04	0.597672E-05	-.459161E-06	0.148473E-07
222	0.349799E-03	-.937866E-04	0.145014E-04	-.112990E-05	0.345497E-07
224	0.107452E-03	-.303344E-04	0.391800E-05	-.582440E-07	-.176018E-07
312	0.280354E-04	-.243375E-05	-.694093E-09	0.210113E-08	-.391643E-09
314	0.895942E-05	0.218769E-06	0.332082E-07	-.680646E-09	-.383005E-10
322	-.493882E-03	0.105334E-03	-.149365E-04	0.108879E-05	0.147724E-06
324	-.154524E-03	0.205719E-04	-.306767E-05	0.861599E-07	0.730964E-07
412	-.793814E-05	0.590596E-06	-.223770E-07	0.448112E-09	-.206336E-10
414	-.534856E-05	0.186194E-06	0.994976E-09	-.196388E-09	-.405652E-12

도 6a 내지 도 6c 및 표 8 내지 10을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)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 포함하며, 제4 렌즈군(400)은 제8 렌즈(410)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 오목한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함할 수 있다.

도 6a에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3a인 경우, 와이드 앵글, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 6b 를 거쳐 도 6c에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c로, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 간의 거리가 d3c로 줄어들어, 텔레포토, 예를 들어 7.5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 5배 배율로부터 7.5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.

도 7a는 제3 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 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 텔레포토에서 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 7a 내지 7c를 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.

상기의 실시예들을 통해 살펴본 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 수차 특성이 우수함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 카메라 모듈에 적용될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈은 휴대 단말 내에 내장될 수 있으며, 메인 카메라 모듈과 함께 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서, 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 상기에서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 내장된 휴대 단말은 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA 등일 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 앞서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)을 포함하며, 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300) 및 제4 렌즈군(400)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 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.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 육면체 형상으로 구현될 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 폭(w)은 13.10[mm]보다 크고 14.50[mm]보다 작을 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 폭(w)은 13.80[mm]일 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 길이(l)는 27.00[mm]보다 크고 30.00[mm]보다 작을 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 길이(l)는 28.5[mm]일 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 높이(h)는 5.80[mm]보다 크고 6.60[mm]보다 작을 수 있다. 카메라 모듈(2000)의 높이(h)는 6.2[mm]일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서의 크기는 0.30[inch]보다 크고 0.34[inch]보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 이미지 센서의 크기는 1/3.14[inch]일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 액츄에이터를 포함할 수 있다. 액츄에이터는 줌 광학계와 결합되어 줌 광학계에 포함된 적어도 하나의 렌즈군을 이동시킬 수 있다. 또한, 액츄에이터는 줌 광학계와 결합되어 프리즘을 움직일 수 있다. 액츄에이터는 핀(Pin) 부재 및 볼(Ball) 부재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이외에도, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 드라이버 IC 및 인쇄회로기판 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 와이드 앵글에서 제1 시야각(Field of View, FoV)을 가지고, 텔레포토에서 제2 시야각을 가질 수 있다. 제1 시야각은 17.70도 보다 크고 19.70도 보다 작은 값일 수 있다. 제1 시야각은 18.7도일 수 있다. 제2 시야각은 11.80도 보다 크고 13.20도 보다 작은 값일 수 있다. 제1 시야각은 12.5도일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈(2000)은 와이드 앵글에서 제1 F수(F-number)를 가지고, 텔레포토에서 제2 F수를 가질 수 있다. 제1 F수는 2.80보다 크고 3.20보다 작은 값일 수 있다. 제1 F수는 3.0일 수 있다. 제2 F수는 4.20보다 크고 4.80보다 작은 값일 수 있다. 제2 F수는 4.5일 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
400 : 제4 렌즈군

Claims

물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고,
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고,
TTL(total track length)은 20mm 보다 작고,
텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리(EFL, effective focal length)는 25mm 보다 큰 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 텔레포토에서의 유효 초점 거리는 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리의 1.5배보다 큰 줌 광학계.
제1항에 있어서,
와이드 앵글(wide angle)에서 텔레포토(telephoto)로 주밍(zooming) 시 상기 제2 렌즈군의 이동 스트로크는 2.5보다 작은 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 적어도 하나의 글래스(glass) 렌즈를 포함하는 줌 광학계.
제4항에 있어서,
상기 글래스 렌즈는,
굴절률(refractive index)이 1.7보다 크거나 아베수(Abbe number)가 60보다 큰 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈군 내지 제4 렌즈군에 포함된 렌즈는 D-cut 렌즈인 줌 광학계.
제6항에 있어서,
상기 제2 렌즈군 제3 렌즈군은,
유효경 장축길이를 유효경 단축길이로 나눈 값이 1인 렌즈를 포함하는 줌 광학계.
제1항에 있어서,
CRA(chief ray angle)는 6도 보다 작은 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 직각 프리즘을 더 포함하는 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 텔레포토(telephoto)에서, 상기 유효 초점 거리(EFL)를 F수(F-number)로 나눈 값은 6 보다 큰 줌 광학계.
제1항에 있어서,
상기 텔레포토(telephoto)에서, 상기 유효 초점 거리(EFL)는 25mm보다 크고, F수(F-number)는 4.2 보다 작은 줌 광학계.
물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고,
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고,
텔레포토(telephoto)에서, 유효 초점 거리(EFL)는 25mm보다 크고, F수(F-number)는 4.2 보다 작은 줌 광학계.
물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고,
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 이동 가능하고,
텔레포토(telephoto)에서, 유효 초점 거리(EFL)를 F수(F-number)로 나눈 값은 6 보다 큰 줌 광학계.