KR20220045716A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 및 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군은 상기 제1 렌즈군보다 많은 렌즈 매수로 제공되고, 상기 제1 및 제2 렌즈군은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
0.1 < TH_G1 / TH_G2 < 0.15
(수학식 1에서 TH_G1은 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다. 또한, TH_G2는 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제1 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제3 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다.)

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLDUING THE SAME}
실시예는 향상된 광학 성능 및 슬림한 구조를 가지는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다.
예를 들어, 카메라 모듈의 광학계는 상(image)를 결상하는 촬상 렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있고, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 객체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고해상도에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 고해상도 구현을 위해 양(+)의 굴절력 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈의 두께, 간격, 크기 등에 의해 전체 길이, 높이 등이 증가할 수 있고, 이로 인해 상기 복수의 렌즈를 포함하는 모듈의 전체 크기가 증가하는 문제가 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 크기를 감소시킬 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 팝업(pop-up) 구조를 가지는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 및 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고, 상기 제2 렌즈군은 상기 제1 렌즈군보다 많은 렌즈 매수로 제공되고, 상기 제1 및 제2 렌즈군은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
0.1 < TH_G1 / TH_G2 < 0.15
(수학식 1에서 TH_G1은 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다. 또한, TH_G2는 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제1 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제3 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다.)
또한, 상기 제3 렌즈군은 상기 제2 렌즈군보다 적거나 같은 렌즈 매수를 가지고, 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
1.95 < TH_G2 / TH_G3 < 2.1
(수학식 2에서 TH_G3는 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제4 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다.)
또한, 상기 제1 렌즈군은 제1 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 상 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
1.2 < CA_L1S1 / CA_L1S2 < 1.6
(수학식 3에서 SD_L1S1은 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경(clear aperture)의 크기를 의미하고, SD_L1S2는 제1 렌즈의 상 측 면의 유효경의 크기를 의미한다.)
또한, 상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.7 이상일 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈는 하기 수학식 4를 만족할 수 있다.
[수학식 4]
0.2 < d23 / TH_G2 < 0.4
(수학식 4에서 d23은 상기 제2 및 상기 제3 렌즈 사이의 간격을 의미한다.)
또한, 상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 상 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 렌즈, 제7 렌즈 및 제8 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4 렌즈군은 상기 제8 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치되는 제9 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 광학계 및 구동 부재를 포함하고, 상기 구동 부재는 사용 모드에 따라 상기 제1 내지 제4 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 광각(wide) 모드로 동작할 경우, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 설정된 위치로 정의되는 제1 위치로 이동하고, 상기 제1 위치에서 상기 광학계는 TTL(Total track length) 값으로 정의되는 제1 TTL 및 BFL(Back focal length) 값으로 정의되는 제1 BFL을 가질 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 망원(tele) 모드로 동작할 경우, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 이동하고, 상기 제2 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 TTL과 다른 제2 TTL 및 상기 제1 BFL과 다른 제2 BFL을 가질 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 오프(off) 모드일 경우, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치로 이동하고, 상기 제3 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 및 제2 TTL과 다른 제3 TTL, 상기 제1 및 제2 BFL과 다른 제3 BFL을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 TTL은 상기 제1 및 제2 TTL보다 작고, 상기 제3 BFL은 상기 제1 및 제2 BFL보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 향상된 수차 특성을 가질 수 있고, 고화질 및 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 모드로 동작할 수 있다. 자세하게, 실시예는 복수의 렌즈군의 위치를 제어하여 다양한 화각, 예컨대 광각 내지 망원의 화각으로 변화할 수 있고, 상기 화각에 대응되는 이미지 정보를 획득할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 사용 여부에 따라 복수의 렌즈군의 위치를 제어하여 광학계의 TTL 및 BFL을 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 동작하지 않는 오프 모드일 경우, 동작할 때보다 작은 TTL(Total track length) 및 BFL(Back focal length)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 카메라 모듈이 오프 모드일 경우 상기 광학계의 전체 길이를 줄일 수 있어 상기 광학계 및 상기 광학계를 포함하는 카메라 모듈은 보다 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 광학계의 모드에 따른 TTL(Total track length), BFL(Back focal length)의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 광학계가 오프 모드일 경우의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 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, C중 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 실시예의 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 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 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 경우 뿐만 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 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다.
또한, "물체 측 면"은 광축을 기준으로 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "상 측 면"은 광축을 기준으로 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다.
또한, 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 최 끝단을 의미할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 2는 실시예에 따른 광학계의 모드에 따른 TTL(Total track length), BFL(Back focal length)의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 3은 실시예에 따른 광학계가 오프 모드일 경우의 구성도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 실시예에 따른 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈들(100)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 제3 렌즈군(G3) 및 제4 렌즈군(G4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가지며 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 제1 렌즈(110)를 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가지며 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)보다 많은 렌즈 매수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 3매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)은 4매의 렌즈를 포함할 수 있고, 물체 측으로부터 상 측 방향으로 상기 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140) 및 제5 렌즈(150)를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 상기 제2 렌즈군(G2)에서 물체와 최인접한 렌즈로 상기 제1 렌즈(110)와 마주하는 렌즈일 수 있다. 또한, 상기 제5 렌즈(150)는 상기 제2 렌즈군(G2)에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈로 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈와 마주하는 렌즈일 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 간격은 후술할 사용 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈(130) 및 상기 제4 렌즈(140) 사이의 간격, 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150) 사이의 간격은 상기 사용 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 여기서 복수의 렌즈 사이의 간격은 인접한 렌즈의 중심 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미할 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 양(+)의 굴절력을 가지며 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제1 렌즈군(G1)보다 많은 렌즈 매수로 제공될 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제2 렌즈군(G2)보다 적거나 같은 수의 렌즈 매수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 3매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈군(G3)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있고, 물체 측으로부터 상 측 방향으로 상기 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 상기 제3 렌즈군(G3)에서 물체와 최인접한 렌즈로 상기 제5 렌즈(150)와 마주하는 렌즈일 수 있다. 또한, 상기 제8 렌즈(180)는 상기 제3 렌즈군(G3)에서 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈로 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈와 마주하는 렌즈일 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 상기 사용 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 간격, 상기 제7 렌즈(170) 및 상기 제8 렌즈(180) 사이의 간격은 상기 사용 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 여기서 복수의 렌즈 사이의 간격은 인접한 렌즈의 중심 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미할 수 있다.
상기 제4 렌즈군(G4)은 음(-)의 굴절력을 가지며 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)보다 적은 렌즈 매수로 제공될 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 제1 렌즈군(G1)보다 많거나 같은 렌즈 매수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈군(G4)은 1매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈군(G4)은 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 제9 렌즈(190)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 상 측으로 순차적으로 배치되는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상술한 렌즈군에 포함되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170), 제8 렌즈(180) 및 제9 렌즈(190)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제9 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190)는 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 광학계(1000)는 이미지 센서(300) 및 필터(500)를 포함할 수 있다.
물체의 정보에 해당하는 광은 상기 제1 렌즈(110), 상기 제2 렌즈(120), 상기 제3 렌즈(130), 상기 제4 렌즈(140), 상기 제5 렌즈(150), 상기 제6 렌즈(160), 상기 제7 렌즈(170), 상기 제8 렌즈(180) 및 상기 제9 렌즈(190)를 통과하여 상기 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
상기 이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 이미지 센서(300)는 상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 마지막 렌즈(제9 렌즈(190))와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 필터(500)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다.
상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다.
상기 비유효 영역은 상기 유효 영역 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역은 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다.
상기 조리개는 상기 제1 렌즈(110) 전방에 위치하거나, 상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제9 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 상 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 물체 측 면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 상 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 상기 복수의 렌즈(100) 중 가장 작은 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 면(S1)의 곡률 반경의 절대값은 상기 복수의 렌즈면들의 곡률 반경의 절대값 중 가장 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 물체 측 면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 상 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 물체 측 면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 상 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 상 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 상기 복수의 렌즈(100) 중 두번째로 작은 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제5 면(S5)의 곡률 반경의 절대값은 상기 복수의 렌즈면들의 곡률 반경의 절대값 중 두번째로 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 물체 측 면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 상 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 물체 측 면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 상 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 상기 복수의 렌즈(100) 중 세번째로 작은 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제9 면(S9)의 곡률 반경의 절대값은 상기 복수의 렌즈면들의 곡률 반경의 절대값 중 세번째로 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제9 면(S9) 및 상기 제10 면(S10)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 물체 측 면으로 정의되는 제11 면(S11) 및 상 측 면으로 정의되는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 상기 복수의 렌즈(100) 중 네번째로 작은 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제11 면(S11)의 곡률 반경의 절대값은 상기 복수의 렌즈면들의 곡률 반경의 절대값 중 네번째로 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 물체 측 면으로 정의되는 제13 면(S13) 및 상 측 면으로 정의되는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 상기 복수의 렌즈(100) 중 가장 큰 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제13 면(S13)의 곡률 반경의 절대값은 상기 복수의 렌즈면들의 곡률 반경의 절대값 중 가장 작은 값을 가질 수 있다.
상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 물체 측 면으로 정의되는 제15 면(S15) 및 상 측 면으로 정의되는 제16 면(S16)을 포함할 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 볼록할 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제9 렌즈(190)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제9 렌즈(190)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제9 렌즈(190)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
상기 제9 렌즈(190)는 물체 측 면으로 정의되는 제17 면(S17) 및 상 측 면으로 정의되는 제18 면(S18)을 포함할 수 있다. 상기 제17 면(S17)은 오목할 수 있고, 상기 제18 면(S18)은 오목할 수 있다. 즉, 상기 제9 렌즈(190)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제17 면(S17) 및 상기 제18 면(S18)은 모두 비구면일 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈(미도시)은 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)에 포함된 적어도 하나의 렌즈를 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)와 연결된 구동 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구동 부재는 사용 모드에 따라 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제2 렌즈군(G2), 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 중 적어도 하나의 렌즈군을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격 중 적어도 하나의 간격은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 변화할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 렌즈군 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 이미지 센서(300)와의 간격이 변화할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 각각에 포함된 렌즈들 사이의 간격은 변화하지 않고 일정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)의 BFL(Back focal length)은 인가되는 구동력에 의해 변화할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격 중 적어도 하나의 간격은 변화할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 각각에 포함된 렌즈들 사이의 간격은 변화하지 않고 일정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length)은 인가되는 구동력에 의해 변화할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하거나, 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)들 사이의 간격을 제어하여 TTL 및/또는 BFL을 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 광학계(1000)는 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)의 위치를 제어하는 과정에 다양한 화각(FOV)을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 후술한 수학식 25와 같은 화각(FOV) 범위, 예컨대 약 50도(°) 내지 약 115도(°)의 화각 범위를 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광학계(1000)는 약 55도(°) 내지 약 105도(°)의 화각 범위를 가지며, 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하여 상기 범위 내에서 다양한 화각(FOV)을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)의 렌즈군의 위치를 제어하여 광각(wide) 내지 망원(tele)에 대한 화각을 제공할 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경 두께 또는 거리(mm) 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 137.5906 0.5500 1.5533 71.6800 10.2014
제2 면 3.7302 1.9334 　 　 7.1306
제2 렌즈 제3 면 3.8387 1.3098 1.8513 40.1000 5.5974
제4 면 11.1344 1.4605 　 　 5.0061
제3 렌즈 제5 면 -91.2571 0.3663 1.5442 56.0000 2.3695
제6 면 -8.5116 0.1000 　 　 2.3500
제4 렌즈 제7 면 -12.9684 0.2200 1.6452 20.9200 2.4570
제8 면 7.1698 0.1343 　 　 2.9825
제5 렌즈 제9 면 34.6678 1.0460 1.5442 56.0000 3.4304
제10 면 -3.8191 0.8653 　 　 3.8405
제6 렌즈 제11 면 28.7039 0.3657 1.6800 18.4000 5.4360
제12 면 6.4477 0.2189 　 　 5.6326
제7 렌즈 제13 면 1.9725 0.4727 1.5880 28.3000 5.8640
제14 면 2.2228 0.5830 　 　 6.2975
제8 렌즈 제15 면 6.8654 0.6076 1.5670 38.0000 6.8985
제16 면 -6.9034 1.9736 　 　 7.4580
제9 렌즈 제17 면 -7.4365 0.3500 1.5442 56.0000 8.7082
제18 면 7.5242 0.1429 　 　 9.5575
필터 Infinity 0.2111 1.5168 64.1980
이미지 센서 Infinity 0.5889
TTL (mm) 13.5
BFL (mm) 0.9429
EFL (mm) 4.8326
FOV (°) 97
F# 2.27
Img (mm) 11.2
표 1은 상기 카메라 모듈이 광각(wide) 모드로 동작할 경우의 렌즈 정보에 대한 것이다. 자세하게, 표 1은 상기 제1 내지 제9 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 거리(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(clear aperture)의 크기에 대한 것이다. 또한, 표 2는 광각 모드로 동작할 경우의 TTL, BFL, EFL, 화각, F-number에 대한 데이터이다.
표 1 및 표 2를 참조하면, 상기 카메라 모듈은 광각(wide) 모드로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하여 광각 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)에서 인접한 렌즈 사이의 간격은 변화하지 않을 수 있다. 즉, 하나의 렌즈군에 포함된 렌즈들 사이의 간격은 변화하지 않고, 상기 광축(OA) 방향으로 동시에 이동할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제5 렌즈(150) 및 상기 제6 렌즈(160) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제8 렌즈(180) 및 상기 제9 렌즈(190) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제9 렌즈(190) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다.
즉, 상기 카메라 모듈이 광각 모드로 동작할 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)는 설정된 위치로 정의되는 제1 위치에 배치될 수 있고, 상기 제1 위치에서 인접한 렌즈군과 설정된 간격으로 이격될 수 있다. 여기서, 상기 제1 위치는 상기 광각 모드 중 최대 화각(FOV) 값을 가지는 동작 위치로 정의할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서 TTL(Total track length) 값으로 정의되는 제1 TTL(c1) 및 BFL(Back focal length) 값으로 정의되는 제1 BFL(d1)을 가질 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 광각 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 유효 초점 거리(EFL) 값으로 정의되는 제1 EFL(EFL_W)을 가질 수 있다. 상기 제1 EFL은 상기 광학계(1000)의 최소 유효 초점 거리일 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈이 광각 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 F-number 값으로 정의되는 F#_W을 가질 수 있다. 상기 F#_W는 상기 광학계(1000)의 가장 작은 F-number일 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경 두께 또는 거리(mm) 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 137.5906 0.5500 1.5533 71.6800 10.2014
제2 면 3.7302 0.4367 　 　 7.1306
제2 렌즈 제3 면 3.8387 1.3098 1.8513 40.1000 5.5974
제4 면 11.1344 1.4605 　 　 5.0061
제3 렌즈 제5 면 -91.2571 0.3663 1.5442 56.0000 2.3695
제6 면 -8.5116 0.1000 　 　 2.3500
제4 렌즈 제7 면 -12.9684 0.2200 1.6452 20.9200 2.4570
제8 면 7.1698 0.1343 　 　 2.9825
제5 렌즈 제9 면 34.6678 1.0460 1.5442 56.0000 3.4304
제10 면 -3.8191 3.3986 　 　 3.8405
제6 렌즈 제11 면 28.7039 0.3657 1.6800 18.4000 5.4360
제12 면 6.4477 0.2189 　 　 5.6326
제7 렌즈 제13 면 1.9725 0.4727 1.5880 28.3000 5.8640
제14 면 2.2228 0.5830 　 　 6.2975
제8 렌즈 제15 면 6.8654 0.6076 1.5670 38.0000 6.8985
제16 면 -6.9034 0.6838 　 　 7.4580
제9 렌즈 제17 면 -7.4365 0.3500 1.5442 56.0000 8.7082
제18 면 7.5242 1.9827 　 　 9.5575
필터 Infinity 0.2111 1.5168 64.1980
이미지 센서 Infinity 0.5889
TTL (mm) 15.0867
BFL (mm) 2.7827
EFL (mm) 8.79
FOV (°) 61.2
F# 3.61
Img (mm) 11.2
표 3은 상기 카메라 모듈이 망원(tele) 모드로 동작할 경우의 렌즈 정보에 대한 것이다. 자세하게, 표 2은 상기 제1 내지 제9 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 거리(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(clear aperture)의 크기에 대한 것이다. 또한, 표 4는 망원 모드로 동작할 경우의 TTL, BFL, EFL, 화각, F-number에 대한 데이터이다.
표 3 및 표 4를 참조하면, 상기 카메라 모듈은 망원(tele) 모드로 동작할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하여 망원 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)에서 인접한 렌즈 사이의 간격은 변화하지 않을 수 있다. 즉, 하나의 렌즈군에 포함된 렌즈들 사이의 간격은 변화하지 않고, 상기 광축(OA) 방향으로 동시에 이동할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제5 렌즈(150) 및 상기 제6 렌즈(160) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제8 렌즈(180) 및 상기 제9 렌즈(190) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제9 렌즈(190) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다.
즉, 상기 카메라 모듈이 망원 모드로 동작할 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)는 설정된 위치로 정의되는 제2 위치에 배치될 수 있고, 상기 제2 위치에서 인접한 렌즈군과 설정된 간격으로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 망원 모드로 동작할 경우 상기 광각 모드와 비교하여, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격은 감소할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격은 증가할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격은 감소할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 증가할 수 있다.
여기서 상기 제2 위치는 상기 망원 모드 중 최소 화각(FOV) 값을 가지는 동작 위치로 정의할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서 TTL(Total track length) 값으로 정의되는 제2 TTL(c2) 및 BFL(Back focal length) 값으로 정의되는 제2 BFL(d2)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 TTL(c2)은 상기 제1 TTL(c1) 보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 BFL(d2)은 상기 제1 BFL(d1)보다 클 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 망원 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 유효 초점 거리(EFL) 값으로 정의되는 제2 EFL(EFL_T)을 가질 수 있다. 상기 제2 EFL은 상기 광학계(1000)의 최대 유효 초점 거리일 수 있다. 상기 제2 EFL은 상기 제1 EFL보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 EFL은 상기 제1 EFL의 약 1.5배 내지 약 2.1배일 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 망원 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 F-number 값으로 정의되는 F#_T을 가질 수 있다. 상기 F#_T는 상기 광학계(1000)의 가장 큰 F-number일 수 있다.
또한, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 다양한 범위의 화각 예컨대, 약 50° 내지 약 115°의 화각을 제공할 수 있다. 자세하게, 상기 카메라 모듈은 약 55° 내지 약 105°의 화각을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격을 상술한 범위 내에서 제어하여 다양한 화각을 제공할 수 있다. 자세하게, 상기 렌즈군들(G1, G2, G3, G4) 사이의 간격을 상기 제1 위치 내지 상기 제2 위치의 범위 내에서 변화시켜 광각, 망원 뿐만 아니라 표준 화각을 제공할 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경 두께 또는 거리(mm) 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 137.5906 0.5500 1.5533 71.6800 10.2014
제2 면 3.7302 0.4367 　 　 7.1306
제2 렌즈 제3 면 3.8387 1.3098 1.8513 40.1000 5.5974
제4 면 11.1344 1.4605 　 　 5.0061
제3 렌즈 제5 면 -91.2571 0.3663 1.5442 56.0000 2.3695
제6 면 -8.5116 0.1000 　 　 2.3500
제4 렌즈 제7 면 -12.9684 0.2200 1.6452 20.9200 2.4570
제8 면 7.1698 0.1343 　 　 2.9825
제5 렌즈 제9 면 34.6678 1.0460 1.5442 56.0000 3.4304
제10 면 -3.8191 0.1 　 　 3.8405
제6 렌즈 제11 면 28.7039 0.3657 1.6800 18.4000 5.4360
제12 면 6.4477 0.2189 　 　 5.6326
제7 렌즈 제13 면 1.9725 0.4727 1.5880 28.3000 5.8640
제14 면 2.2228 0.5830 　 　 6.2975
제8 렌즈 제15 면 6.8654 0.6076 1.5670 38.0000 6.8985
제16 면 -6.9034 0.6838 　 　 7.4580
제9 렌즈 제17 면 -7.4365 0.3500 1.5442 56.0000 8.7082
제18 면 7.5242 0.1 　 　 9.5575
필터 Infinity 0.2111 1.5168 64.1980
이미지 센서 Infinity 0.5889
TTL (mm) 9.9054
BFL (mm) 0.9
Img (mm) 11.2
표 5는 상기 카메라 모듈이 오프(off)될 경우 렌즈 정보에 대한 것이다. 자세하게, 표 5는 상기 제1 내지 제9 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190)의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 두께(Thickness), 각 렌즈 사이의 거리(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(clear aperture)의 크기에 대한 것이다. 또한, 표 6은 오프될 경우의 TTL, BFL에 대한 데이터이다.
표 5 및 표 6을 참조하면, 상기 카메라 모듈은 오프(off)될 수 있다. 자세하게, 상기 카메라 모듈을 사용하지 않을 경우 상기 구동 부재는 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하여 오프 모드로 전환할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)에서 인접한 렌즈 사이의 간격은 변화하지 않을 수 있다. 즉, 하나의 렌즈군에 포함된 렌즈들 사이의 간격은 변화하지 않고, 상기 광축(OA) 방향으로 동시에 이동할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제5 렌즈(150) 및 상기 제6 렌즈(160) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제8 렌즈(180) 및 상기 제9 렌즈(190) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격으로 정의되는 상기 제9 렌즈(190) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 설정된 값을 가질 수 있다.
즉, 상기 카메라 모듈이 오프 모드 동작할 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)는 설정된 위치로 정의되는 제3 위치에 배치될 수 있고, 상기 제3 위치에서 인접한 렌즈군과 설정된 간격으로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 오프 모드로 동작할 경우(도 3) 상기 광각 모드 및 상기 망원 모드(도 1)와 비교하여, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격은 감소하거나 동일할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격은 감소할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격은 감소하거나 동일할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4) 및 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 감소할 수 있다.
여기서 상기 제3 위치는 상기 카메라 모듈이 동작하지 않는 상태의 위치로 상기 복수의 렌즈군들(G1, G2, G3, G4)이 상기 제3 위치에 위치할 경우, 상기 광학계(1000)를 통해 이미지 정보를 획득할 수 없을 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서 TTL(Total track length) 값으로 정의되는 제3 TTL 및 BFL(Back focal length) 값으로 정의되는 제3 BFL을 가질 수 있다. 이때, 상기 제3 TTL은 상기 제1 TTL(c1) 및 상기 제2 TTL(c2) 보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 BFL은 상기 제1 BFL(d1) 및 상기 제2 BFL(d2) 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있고, 광학적으로 향상된 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 다양한 화각을 제공하며 슬림하고 컴팩트하게 제공될 수 있다
[수학식 1]
0.1 < TH_G1 / TH_G2 < 0.15
수학식 1에서 TH_G1은 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, TH_G2는 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제1 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제3 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
즉, TH_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점에서 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, TH_G2는 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 정점에서 상기 제5 렌즈(150)의 상 측 면(제10 면(S10))의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 2]
1.95 < TH_G2 / TH_G3 < 2.1
수학식 2에서 TH_G3는 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제4 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
즉, TH_G3은 상기 제6 렌즈(160)의 물체 측 면(제11 면(S11))의 정점에서 상기 제8 렌즈(180)의 상 측 면(제16 면(S16))의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 3]
12.5 < TH_G2 / TH_G4 < 14.5
수학식 3에서 TH_G4는 상기 제4 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제3 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제4 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
즉, TH_G4은 상기 제9 렌즈(190)의 물체 측 면(제17 면(S17))의 정점에서 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 정점까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 4]
5.5 < TH_G3 / TH_G4 < 7
[수학식 5]
1.1 < TH_G1 / TH_G4 < 1.9
[수학식 6]
1.2 < CA_L1S1 / CA_L1S2 < 1.6
수학식 6에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경(clear aperture)의 크기를 의미하고, CA_L1S2는 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경의 크기를 의미한다.
[수학식 7]
1.1 < CA_L1S2 / CA_L2S1 < 1.4
수학식 7에서 CA_L1S2은 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 유효경(clear aperture)의 크기를 의미하고, CA_L2S1은 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 유효경의 크기를 의미한다.
[수학식 8]
1 < CA_L1S1 / CA_L9S2 < 1.2
수학식 8에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경(clear aperture)의 크기를 의미하고, CA_L9S2는 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 유효경의 크기를 의미한다.
[수학식 9]
0.2 < d23 / TH_G2 < 0.4
수학식 9에서 d23은 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이의 간격을 의미한다. 자세하게, d23은 상기 제2 렌즈(120)의 상 측 면(제4 면(S4))과 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 중심 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 10]
0.6 < L2_CT / d23 < 1
수학식 9에서 L2_CT는 상기 제2 렌즈(120)의 중심 두께를 의미하고, d23은 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이의 간격을 의미한다.
[수학식 11]
1.7 ≤ n2d ≤ 2
수학식 11에서 n2d는 상기 제2 렌즈(120)의 굴절률을 의미한다.
[수학식 12]
30 ≤ V2 ≤ 80
수학식 12에서 V2는 상기 제2 렌즈의 아베수를 의미한다.
[수학식 13]
30 < |L1S1_R| / |L1S2_R| < 45
수학식 13에서 L1S1_R은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L1S2_R은 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 14]
0.7 < |L1S2_R| / |L2S1_R| < 1.2
수학식 14에서 L1S2_R은 상기 제1 렌즈(110)의 상 측 면(제2 면(S2))의 곡률 반경을 의미하고, L2S1_R은 상기 제2 렌즈(120)의 물체 측 면(제3 면(S3))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 15]
1.2 < |L1S1_R| / |L3S1_R| < 1.8
수학식 15에서 L1S1_R은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L3S1_R은 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 16]
60 < |L1S1_R| / |L7S1_R| < 80
수학식 16에서 L1S1_R은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L7S1_R은 상기 제7 렌즈(170)의 물체 측 면(제13 면(S13))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 17]
|f_G2| > |f_G3| > |f_G1| >|f_G4|
수학식 17에서 f_G1은 상기 제1 렌즈군의 유효 초점 거리(EFL)를 의미하고, f_G2는 상기 제2 렌즈군의 유효 초점 거리를 의미한다. 또한, f_G3은 상기 제3 렌즈군의 유효 초점 거리를 의미하고, f_G4는 상기 제4 렌즈군의 유효 초점 거리를 의미한다.
[수학식 18]
4 < EFL < 10
수학식 18에서 EFL은 상기 광학계(1000)의 전체 유효 초점 거리(Effective Focal Length)를 의미한다.
[수학식 19]
9 < TTL < 17
수학식 19에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 20]
0.5 < BFL < 3.5
수학식 20에서 BFL(Back focal length)은 마지막 렌즈의 상 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 자세하게, BFL은 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 21]
4.5 < TTL/BFL < 15.5
수학식 21에서 TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미하고, BFL은 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 22]
0.5 < Img/TTL < 1.3
수학식 22에서 Img는 상기 이미지 센서(300)의 대각 방향 길이를 의미하고, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 23]
3 < Img/BFL < 13.5
수학식 23에서 Img는 상기 이미지 센서(300)의 대각 방향 길이를 의미하고, BFL은 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 24]
0.2 < EFL / TTL < 0.7
수학식 24에서 EFL은 상기 광학계(1000)의 전체 유효 초점 거리(Effective Focal Length)를 의미하고, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 25]
50° < FOV < 115°
수학식 25에서 FOV는 상기 광학계(1000)의 화각(°)을 의미한다.
[수학식 26]
1.5 < F# < 4.5
수학식 26에서 F#는 상기 광학계(1000)의 F-number를 의미한다.
[수학식 27]
1.5 < EFL_T / EFL_W < 2.4
수학식 27에서 EFL_T는 상기 광학계(1000)가 망원 모드로 동작할 경우의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)를 의미하고, EFL_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)를 의미한다.
[수학식 28]
1.2 < FOV_W / FOV_T < 2.4
수학식 28에서 FOV_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 최대 화각을 의미하고, FOV_T는 상기 광학계(1000)가 망원 모드로 동작할 경우의 최소 화각을 의미한다.
[수학식 29]
0.7 < TTL_W / TTL_T < 1
수학식 29에서 TTL_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, TTL_T는 상기 광학계(1000)가 망원 모드로 동작할 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 30]
0.2 < BFL_W / TTL_W <0.5
수학식 30에서 BFL_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 상기 제9 렌즈(190)의 상 측 면(제18 면(S18))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, TTL_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 31]
0.5 < F#_W / F#_T <0.8
수학식 31에서 F#_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 최소 F-number를 의미하고, F#_T는 상기 광학계(1000)가 망원 모드로 동작할 경우의 최대 F-number를 의미한다.
[수학식 32]
1.1 < TTL_T / TTL_off < 1.5
수학식 32에서 TTL_T는 상기 광학계(1000)가 망원 모드로 동작할 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, TTL_off는 상기 광학계(1000)가 오프 모드일 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 33]
1.3 < TTL_W / TTL_off < 1.75
수학식 33에서 TTL_W는 상기 광학계(1000)가 광각 모드로 동작할 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 또한, TTL_off는 상기 광학계(1000)가 오프 모드일 경우의 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 34]
Figure pat00001
수학식 34에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다.
또한, Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다.
또한, c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다.
또한, A, B, C, D, … 은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 7과 같다.
Figure pat00002
실시예
TH_G1 (mm) 0.55
TH_G2 (mm) 4.637
TH_G3 (mm) 2.2479
TH_G4 (mm) 0.35
CA_L1S1 (mm) 10.2014
CA_L1S2 (mm) 7.1306
CA_L2S1 (mm) 5.5974
CA_L9S2 (mm) 9.5575
d23 (mm) 1.4605
L2_CT (mm) 1.3098
|L1S1_R| 137.5906
|L1S2_R| 3.7302
|L2S1_R| 3.8387
|L3S1_R| 97.2571
|L7S1_R| 1.9725
f_G1 (mm) -6.91
f_G2 (mm) 8.7
f_G3 (mm) 7.819
f_G4 (mm) -6.8
f1 (제1 렌즈의 초점 거리) (mm) -6.91
f2 (제2 렌즈의 초점 거리) (mm) 6.32
f3 (제3 렌즈의 초점 거리) (mm) 17.17
f4 (제4 렌즈의 초점 거리) (mm) -7.05
f5 (제5 렌즈의 초점 거리) (mm) 6.36
f6 (제6 렌즈의 초점 거리) (mm) -12.16
f7 (제7 렌즈의 초점 거리) (mm) 17.35
f8 (제8 렌즈의 초점 거리) (mm) 6.13
f9 (제9 렌즈의 초점 거리) (mm) -6.8
Img (mm) 11.2
EFL_T (mm) 8.79
EFL_W (mm) 4.8326
FOV_W (°) 97
FOV_T (°) 61.2
TTL_W (mm) 13.5
TTL_T (mm) 15.0867
TTL_off (mm) 9.9054
BFL_W (mm) 0.9429
BFL_T (mm) 2.7827
BFL_off (mm) 0.9
F#_W 2.27
F#_T 3.61
수학식 실시예
수학식 1 0.1 < TH_G1 / TH_G2 < 0.15 0.118611
수학식 2 1.95 < TH_G2 / TH_G3 < 2.1 2.06282
수학식 3 12.5 < TH_G2 / TH_G4 < 14.5 13.24864
수학식 4 5.5 < TH_G3 / TH_G4 < 7 6.422586
수학식 5 1.1 < TH_G1 / TH_G4 < 1.9 1.571429
수학식 6 1.2 < CA_L1S1/CA_L1S2 < 1.6 1.430659
수학식 7 1.1 < CA_L1S2/CA_L2S1 < 1.4 1.273913
수학식 8 1 < CA_L1S1 / CA_L9S2 < 1.2 1.067366
수학식 9 0.2 < d23 / TH_G2 < 0.4 0.314973
수학식 10 0.6 < L2_CT / d23 < 1 0.896799
수학식 11 1.7 ≤ n2d ≤ 1.9 1.851348
수학식 12 30 ≤ V2 ≤ 80 40.1
수학식 13 30 < |L1S1_R| / |L1S2_R| < 45 36.88517
수학식 14 0.7 < |L1S2_R| / |L2S1_R| < 1.2 0.971754
수학식 15 1.2 < |L1S1_R| / |L3S1_R| < 1.8 -1.50772
수학식 16 60 < |L1S1_R| / |L7S1_R| < 80 69.75448
수학식 17 |f_G2| > |f_G3| > |f_G1| >|f_G4| 만족
수학식 18 4 < EFL < 10 만족
수학식 19 9 < TTL < 17 만족
수학식 20 0.5 < BFL < 3.5 만족
수학식 21 4.5 < TTL/BFL < 15.5 만족
수학식 22 0.5 < Img/TTL < 1.3 만족
수학식 23 3 < Img/BFL < 13.5 만족
수학식 24 0.2 < EFL / TTL < 0.7 만족
수학식 25 50 < FOV < 115 만족
수학식 26 1.5 < F# < 4.5 만족
수학식 27 1.5 < EFL_T / EFL_W < 2.4 1.818897
수학식 28 1.2 < FOV_W / FOV_T < 2.4 1.584967
수학식 29 0.7 < TTL_W / TTL_T < 1 0.894826
수학식 30 0.2 < BFL_W / TTL_W <0.5 0.338831
수학식 31 0.5 < F#_W / F#_T <0.8 0.628809
수학식 32 1.1 < TTL_T / TTL_off < 1.5 1.362889
수학식 33 1.3 < TTL_W / TTL_off < 1.75 1.523076
표 8은 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 렌즈군의 유효 초점 거리, 복수의 렌즈의 유효 초점 거리, 동작 모드에 따른 TTL, EFL, BFL 등에 대한 것이고, 표 9는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 33에 대한 결과 값에 대한 것이다.
실시예에 따른 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 33 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 26 중 적어도 하나의 수학식을 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성을 가질 수 있고, 왜곡(optical distortion)이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 수학식 27 내지 수학식 33 중 적어도 하나의 수학식을 더 만족할 수 있다. 이 경우, 상기 카메라 모듈은 슬림하게 제공되며 다양한 화각을 제공할 수 있고, 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다.
표 9를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 33을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 광학적 특성을 가지며, 동작 모드에 따라 도 4 및 도 5와 같은 수차 특성 및 왜곡 특성을 가질 수 있다.
자세하게, 도 4는 광각(wide) 모드(제1 위치)에 대한 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프이고, 도 5는 망원(tele) 모드(제2 위치)에 따른 광학계(1000)의 수차도에 대한 그래프이다. 도 4 및 도 5에 도시된 그래프는 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distorion)를 측정한 그래프이다. 또한, 도 4 및 도 5에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 광각 모드 및 망원 모드 각각에서 향상된 수차 특성 및 왜곡 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
즉, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 동작 모드 및/또는 사용 여부에 따라 상기 렌즈군들(G1, G2, G3, G4)의 위치를 제어하여 상기 광학계(1000)의 TTL 및 BFL을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈이 광각(wide) 모드로 동작할 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 상기 제1 위치에 배치될 수 있고, 상기 제1 위치에서 상기 제1 TTL(c1) 및 상기 제1 BFL(d1)을 가질 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 망원(tele) 모드로 동작할 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 상기 제1 위치와 다른 상기 제2 위치에 배치될 수 있고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 TTL(c2) 및 상기 제2 BFL(d2)을 가질 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 오프(off) 모드일 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치에 배치될 수 있고, 상기 제3 위치에서 상기 제3 TTL 및 상기 제3 BFL을 가질 수 있다.
이때, 상기 제3 TTL은 상기 제1 TTL(c1) 및 상기 제2 TTL(c2) 보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 BFL은 상기 제1 BFL(d1) 및 상기 제2 BFL(d2) 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 사용하지 않을 경우, 상기 광학계(1000)의 전체 길이를 최소화하여 보다 슬림하고 컴팩트하게 제공할 수 있다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 이동 단말기(1)에 적용될 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 상술한 카메라 모듈로 상술한 광학계(1000)를 포함하며 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서(300)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1500)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
상기 이동 단말기(1)의 후면에는 플래시 모듈(30)이 더 배치될 수 있다. 상기 플래시 모듈(30)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래시 모듈(30)은 상기 이동 단말기(1)의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 동작할 수 있다.
상기 이동 단말기(1)는 상기 카메라 모듈(10)의 사용 모드 또는 사용 여부에 따라 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)의 위치를 제어할 수 있다. 자세하게, 상기 사용 모드 또는 사용 여부에 따라 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 사이의 간격, 상기 광학계(1000)의 전체 TTL, 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(300) 사이의 거리 등을 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 상기 이동 단말기(1)가 상기 카메라 모듈(10)을 사용하지 않을 수 있다. 즉, 상기 카메라 모듈(10)은 오프(off) 모드일 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 제3 위치에 배치될 수 있고, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 및 제2 TTL(c1, c2)보다 작은 제3 TTL, 상기 제1 및 제2 BFL(d1, d2)보다 작은 제3 BFL을 가질 수 있다. 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)이 제3 위치에 위치할 경우, 상기 카메라 모듈(10)은 이미지 정보를 획득하기 어려울 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(10)이 오프 모드일 경우, 도 6과 같이 상기 이동 단말기(1) 내에 배치되며 상기 이동 단말기(1) 표면으로부터 돌출되지 않거나, 소정의 높이로 돌출될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 이동 단말기(1)가 상기 카메라 모듈(10)을 사용할 수 있다. 즉, 상기 카메라 모듈(10)은 온(ON) 상태로, 광각 모드, 망원 모드, 광각 내지 망원의 화각을 가지는 표준 모드로 동작할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)은 제1 위치(광각 모드) 또는 제2 위치(망원 모드)에 배치되거나, 상기 제1 및 제2 위치 사이(표준 모드)에 배치될 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)이 동작할 경우 상기 광학계(1000)는 상기 제3 TTL 보다 큰 제1 TTL(c1), 제2 TTL(c2) 또는 상기 제1 및 제2 TTL(c1, c2) 사이의 TTL 값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 카메라 모듈(10)이 동작할 경우 상기 광학계(1000)는 상기 제3 BFL 보다 큰 제1 BFL(d1), 제2 BFL(d2) 또는 상기 제1 및 제2 BFL(d1, d2) 사이의 TTL 값을 가질 수 있다. 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)이 제1 위치, 제2 위치 또는 상기 제1 내지 제2 위치 사이 범위에 위치할 경우, 상기 카메라 모듈(10)은 위치에 따라 설정된 화각의 이미지 정보를 획득할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(10)이 온(On) 모드로 동작할 경우, 상기 카메라 모듈(10)은 도 7과 같이 상기 이동 단말기(1) 내에서 일부 또는 전체가 상기 이동 단말기(1)의 표면으로부터 돌출되도록 이동할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 카메라 모듈(10)이 온(ON) 상태일 경우, 상기 카메라 모듈(10)은 오프(OFF) 상태와 비교하여 추가로 돌출되지 않고 상기 이동 단말기(1)의 내부에서만 이동할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 상기 카메라 모듈(10)의 사용 여부, 동작 모드에 따라 상기 광학계(1000)의 TTL 및 BFL을 제어할 수 있는 팝업(pop-up) 형태의 카메라로 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)을 사용할 경우 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)을 설정된 위치(제1 위치, 제2 위치, 제1 내지 제2 위치 사이)로 이동시켜 광학 성능 구현을 위한 TTL, BFL을 확보할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(10)을 사용하지 않을 경우, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)을 설정된 위치(제3 위치)로 이동시켜, 최소의 TTL 및 BFL을 가질 수 있다.
일례로, 표 2, 표 4, 표 6을 참조하면, 상기 광학계(1000)가 동작할 경우 최대 TTL(제2 TTL(c2))은 약 15mm이며, 상기 광학계(1000)가 동작하지 않을 경우 최소 TTL(제3 TTL)은 약 9.9mm로 약 5mm 정도 감소하는 것을 알 수 있다.
따라서, 실시예는 카메라 모듈(10)이 동작하지 않을 경우, 상기 광학계(1000)는 전체 길이를 최소화할 수 있고, 상기 카메라 모듈(10)은 적용된 이동 단말기(1)에 컴팩트하게 제공될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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.
광학계: 1000 광축: OA
제1 렌즈군: G1 제2 렌즈군: G2
제3 렌즈군: G3 제4 렌즈군: G4
제1 렌즈: 110 제2 렌즈: 120
제3 렌즈: 130 제4 렌즈: 140
제5 렌즈: 150 제6 렌즈: 160
제7 렌즈: 170 제8 렌즈: 180
제9 렌즈: 190 이미지 센서: 500
카메라 모듈: 10 이동 단말기: 1

Claims (12)

  1. 물체 측으로부터 상 측 방향으로 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군 및 제4 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 및 제4 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군은 양의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 제1 렌즈군보다 많은 렌즈 매수로 제공되고,
    상기 제1 및 제2 렌즈군은 하기 수학식 1을 만족하는 광학계.
    [수학식 1]
    0.1 < TH_G1 / TH_G2 < 0.15
    (수학식 1에서 TH_G1은 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제1 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다. 또한, TH_G2는 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제1 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제2 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제3 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다.)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은 상기 제2 렌즈군보다 적거나 같은 렌즈 매수를 가지고,
    하기 수학식 2를 만족하는 광학계.
    [수학식 2]
    1.95 < TH_G2 / TH_G3 < 2.1
    (수학식 2에서 TH_G3는 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제2 렌즈군과 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서, 상기 제3 렌즈군에 포함된 렌즈 중 상기 제4 렌즈군과 최인접한 렌즈의 상 측 면의 정점까지의 광축 방향 거리를 의미한다.)
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 제1 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 상 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고,
    하기 수학식 3을 만족하는 광학계.
    [수학식 3]
    1.2 < CA_L1S1 / CA_L1S2 < 1.6
    (수학식 3에서 SD_L1S1은 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경(clear aperture)의 크기를 의미하고, SD_L1S2는 제1 렌즈의 상 측 면의 유효경의 크기를 의미한다.)
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.7 이상인 광학계.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 하기 수학식 4를 만족하는 광학계.
    [수학식 4]
    0.2 < d23 / TH_G2 < 0.4
    (수학식 4에서 d23은 상기 제2 및 상기 제3 렌즈 사이의 간격을 의미한다.)
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 상 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 렌즈, 제7 렌즈 및 제8 렌즈를 포함하는 광학계.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 상기 제8 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치되는 제9 렌즈를 포함하는 광학계.
  8. 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
    상기 광학계는 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
    상기 구동 부재는 사용 모드에 따라 상기 제1 내지 제4 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군의 위치를 제어하는 카메라 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈이 광각(wide) 모드로 동작할 경우,
    상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 설정된 위치로 정의되는 제1 위치로 이동하고,
    상기 제1 위치에서 상기 광학계는 TTL(Total track length) 값으로 정의되는 제1 TTL 및 BFL(Back focal length) 값으로 정의되는 제1 BFL을 가지는 카메라 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈이 망원(tele) 모드로 동작할 경우,
    상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 이동하고,
    상기 제2 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 TTL과 다른 제2 TTL 및 상기 제1 BFL과 다른 제2 BFL을 가지는 카메라 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈이 오프(off) 모드일 경우,
    상기 제1 내지 제4 렌즈군 각각은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치로 이동하고,
    상기 제3 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 및 제2 TTL과 다른 제3 TTL, 상기 제1 및 제2 BFL과 다른 제3 BFL을 가지는 카메라 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 TTL은 상기 제1 및 제2 TTL보다 작고,
    상기 제3 BFL은 상기 제1 및 제2 BFL보다 작은 카메라 모듈.
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