KR20220132993A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20220132993A
KR20220132993A KR1020210038239A KR20210038239A KR20220132993A KR 20220132993 A KR20220132993 A KR 20220132993A KR 1020210038239 A KR1020210038239 A KR 1020210038239A KR 20210038239 A KR20210038239 A KR 20210038239A KR 20220132993 A KR20220132993 A KR 20220132993A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 상기 제4 렌즈군과 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 내지 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈군의 포함된 복수의 렌즈들 중, 상기 물체와 가장 인접한 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 센서와 가장 인접한 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능할 수 있다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLDUING THE SAME}
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 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.
또한, 고해상도, 고화질 구현을 위해 이미지 센서의 크기가 증가하고 있다. 그러나, 이미지 센서의 크기가 증가할 경우 복수의 렌즈를 포함하는 광학계의 TTL(Total track length) 또한 증가하며, 이로 인해 상기 광학계를 포함하는 카메라, 이동 단말기 등의 두께 역시 증가하는 문제가 있다.
또한, 상기 광학계가 복수의 렌즈를 포함할 경우, 적어도 하나의 렌즈 또는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈군의 위치를 제어하여 줌(zoom), 오토포커스(AF) 기능 등을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 렌즈 또는 상기 렌즈군이 상기 기능을 수행하고자 할 경우, 상기 렌즈 또는 상기 렌즈군의 이동량이 기하급수적으로 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계를 포함하는 장치는 많은 에너지가 요구될 수 있고 이동량을 고려한 설계가 요구되는 문제점이 있다.
또한, 상기 렌즈 또는 상기 렌즈군의 이동 시 상기 이동에 따른 수차 특성이 저하되는 문제가 있다. 이에 따라, 줌(zoom), 오토포커스(AF) 기능 수행 시 특정 배율에서 광학 특성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
실시예는 광학 특성이 향상된 광학계를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 다양한 배율로 촬영할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 다양한 배율에서 향상된 수차 특성을 가지는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 작고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 상기 제4 렌즈군과 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 내지 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈군의 포함된 복수의 렌즈들 중, 상기 물체와 가장 인접한 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 센서와 가장 인접한 렌즈는 음의 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제4 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 및 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈군은 제8 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제3 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고, 상기 제2 및 제4 렌즈군은 양의 굴절력을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제4 렌즈군 중 상기 제1 렌즈군은 가장 많은 매수의 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈군은 가장 적은 매수의 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제8 렌즈는 양의 굴절력을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면 각각은 볼록한 형상을 가지고, 상기 제3 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면 각각은 오목한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
2 < L1_CT / L1_ET < 3
(L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 중심 두께를 의미하고, L1_ET는 상기 제1 렌즈의 유효 영역의 끝단에서 상기 광축 방향 두께를 의미한다.)
또한, 상기 제8 렌즈는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
1.5 < L8_CT / L8_ET < 2
(L8_CT는 상기 제8 렌즈의 상기 광축에서의 중심 두께를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈의 유효 영역의 끝단에서 상기 광축 방향 두께를 의미한다.)
또한, 상기 제1 및 제3 렌즈는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
0.4 < CA_L3S2 / CA_L1S1 < 0.85
(CA_L1S1은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경(Clear Aperture, CA)의 크기를 의미하고, CA_L3S2는 상기 제3 렌즈의 센서 측 면의 유효경의 크기를 의미한다.)
또한, 상기 제4 내지 제7 렌즈는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
vd4 - vd5 > 20
vd7 - vd6 > 20
(vd4는 상기 제4 렌즈의 아베수(Abbe's Number)를 의미하고, vd5는 상기 제5 렌즈의 아베수를 의미한다. 또한, vd6는 상기 제6 렌즈의 아베수를 의미하고, vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다.)
또한, 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 상기 제4 렌즈군과 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 내지 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리(Effective Focal Length, EFL)를 가지고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 제2 유효 초점 거리를 가지고, 상기 제2 유효 초점 거리는 상기 제1 유효 초점 거리보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1 위치에서 상기 광학계는 제1 배율을 가지고, 상기 제2 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 배율보다 큰 제2 배율을 가질 수 있다.
또한, 상기 광학계는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
m_G2 / TTL < 0.35
(m_G2는 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제2 렌즈군의 이동 거리를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리를 의미한다.)
또한, 상기 광학계는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
m_G3 / TTL < 0.42
(m_G2는 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제3 렌즈군의 이동 거리를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리를 의미한다.)
또한, 상기 광학계는 하기 수학식을 만족할 수 있다.
상기 광학계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
0.2 < EFL_1 / EFL_2 < 0.7
(EFL_1은 상기 제1 유효 초점 거리를 의미하고, EFL_2는 상기 제2 유효 초점 거리를 의미한다.)
또한, 상기 제1 배율은 상기 광학계의 최저 배율이며 상기 제2 배율은 상기 광학계의 최고 배율이고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에 위치할 경우 상기 광학계의 F-number는 2.3 미만이고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제2 위치에 위치할 경우 상기 광학계의 F-number는 4.3 미만일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 광학계 및 구동 부재를 포함하고, 상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 위치를 제어할 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 배율을 가지며 다양한 배율 제공 시 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 설정된 매수, 굴절력을 가지는 렌즈군, 설정된 형상 및 초점 거리 등을 가지는 복수의 렌즈, 이동하는 렌즈군의 이동 거리 등을 제어하여 다양한 배율을 가지며, 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 렌즈군 각각이 수차 특성을 보정하거나, 이동에 의해 변화하는 수차 특성을 상호 보완할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계는 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화, 수차 특성 변화를 최소화 또는 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 렌즈군 중 일부 렌즈군 만을 이동시켜 유효 초점 거리(EFL)을 제어하며, 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 배율 변화 시 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시킬 수 있고, 렌즈군 이동 시 요구되는 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 렌즈군 중 피사체와 인접한 제1 렌즈군이 아닌 다른 렌즈군을 이동시켜 배율을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 배율 변화에 따른 렌즈군의 이동에도 일정한 TTL값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다.
도 1은 제1 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 제1 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF)에 대한 그래프이다.
도 3은 제1 모드로 동작하는 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 비원형 형상의 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제2 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 6은 제2 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF)에 대한 그래프이다.
도 7은 제2 모드로 동작하는 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 8은 제3 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 9는 제3 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF)에 대한 그래프이다.
도 10은 제3 모드로 동작하는 광학계의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 11은 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 광축에서 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, "센서 측 면"은 광축을 기준으로 촬상면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다.
또한, 상기 렌즈의 중심 두께는 광축에서 상기 렌즈의 광축 방향 두께를 의미할 수 있다.
또한, 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다.
도 1은 제1 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 제1 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF)에 대한 그래프, 수차 특성을 도시한 그래프이다.
또한, 도 4는 비원형 형상의 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 5는 제2 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 6 및 도 7은 제2 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF), 수차 특성을 도시한 그래프이다.
또한, 도 8은 제3 모드로 동작하는 실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 9 및 도 10은 제3 모드로 동작하는 광학계의 회절 MTF(Diffreaction MTF), 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 제3 렌즈군(G3), 제4 렌즈군(G4) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 각각은 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2)이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4)이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제4 렌즈군(G1, G4)이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 2개 이상의 렌즈군은 이동 가능하게 제공되고, 나머지 렌즈군은 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정된 위치에 배치될 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 여기서 상기 복수의 렌즈 사이 간격은 상기 광축에서 인접한 렌즈의 상기 광축 방향 간격을 의미할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 적을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 2매의 렌즈를 포함할 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 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈군(G3)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 적을 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 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 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
상기 제4 렌즈군(G4)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 적을 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수보다 적거나 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈군(G4)은 1매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다.
즉, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 순차적으로 배치되는 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 렌즈군들(G1, G2, G3, G4)에 포함되는 복수의 렌즈, 예를 들어 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(110, 120, 130)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제4 및 제5 렌즈(140, 150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제6 및 제7 렌즈(160, 170)를 포함할 수 잇고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180) 및 상기 이미지 센서(300)는 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180) 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.
상기 이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100), 예를 들어 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)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.
또한, 상기 광학계(1000)는 필터(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에는 배치될 수 있다. 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 상기 제4 렌즈군(G4)의 마지막 렌즈와 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 반사할 수 있다.
상기 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 제8 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(130) 및 상기 제4 렌즈(140) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6)) 및 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7)) 중 적어도 하나의 렌즈면은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 광 경로 변경 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광을 반사해 광의 경로를 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재는 반사경, 프리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재는 입사광의 경로를 90도의 각도로 반사해 광의 경로를 변경할 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 물체 측으로부터 센서 방향으로 광 경로 변경 부재, 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170), 제8 렌즈(180), 필터(500) 및 이미지 센서(300) 순서로 배치될 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재는 외부에서 입사된 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재는 상기 광 경로 변경 부재에 제1 방향으로 입사된 광의 경로를 상기 복수의 렌즈들(100)의 배치 방향인 제2 방향(복수의 렌즈들(100)이 이격된 방향으로 도면의 광축(OA) 방향)으로 변경할 수 있다.
상기 광학계(1000)가 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 상기 광학계는 카메라의 두께를 감소시킬 수 있는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 상기 광학계(1000)가 적용된 기기의 표면과 수직한 방향으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어, 상기 기기는 보다 얇게 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 기기 내에서 상기 복수의 렌즈들(100)은 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 높은 높이를 가지게 되며 이로 인해 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 기기의 두께를 얇게 형성하기 어려울 수 있다.
그러나, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈들(100)은 상기 기기의 표면과 평행한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)는 광축(OA)이 상기 기기의 표면과 평행하도록 배치되며 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 낮은 높이를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라는 상기 기기 내에서 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 기기의 두께 역시 감소할 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100)에 대해 다시 설명하면, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170) 및 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 물체 측에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제8 렌즈(180)는 상기 이미지 센서(300) 측에 가장 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)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 센서 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 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 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)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 센서 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 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 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 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.
즉, 상기 제1 렌즈군(G1)에서 물체와 최인접한 제1 렌즈(110)는 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 제3 렌즈(130)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈들(110, 120, 130)에 의해 발생하는 색수차를 상호 보완할 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 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 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 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.
즉, 상기 제2 렌즈군(G2)에서 물체와 최인접한 제4 렌즈(140)는 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 제5 렌즈(150)와 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 복수의 렌즈들(140, 150)에 의해 발생하는 색수차를 상호 보완할 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 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 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 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.
즉, 상기 제3 렌즈군(G3)에서 물체와 최인접한 제6 렌즈(160)는 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 제7 렌즈(170)와 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 복수의 렌즈들(160, 170)에 의해 발생하는 색수차를 상호 보완할 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 또는 글라스 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 센서 측 면으로 정의되는 제16 면(S16)을 포함할 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 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.
즉, 상기 제4 렌즈군(G4)은 복수의 렌즈군들(G1, G2, G3, G4) 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접할 수 있다. 특히, 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 상기 제8 렌즈(180)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 광의 이동 경로가 가장 짧을 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)의 CRA는 약 10도(degree) 미만일 수 있고, 상기 제8 렌즈(180)는 상기 이미지 센서(300)에 입사되는 광의 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)이 0도에 가까워지도록 보정할 수 있다.
상기 복수의 렌즈둘(100) 중 적어도 하나의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)의 제1 렌즈(110)는 비원형 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)의 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 비원형 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 각각의 유효 영역은 제1 내지 제4 모서리들(A1, A2, A3, A4)을 포함할 수 있다.
상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 상기 광축(OA)의 수직인 제1 방향(x축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 곡선 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 동일한 길이, 곡률을 가지는 곡선 형태로 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)는 광축(OA)을 통과하며 제2 방향(y축 방향)으로 연장하는 가상의 선을 기준으로 대칭인 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 광축(OA) 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향(y축 방향)으로 마주하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 상기 제1 모서리(A1)와 상기 제2 모서리(A2)의 끝단을 연결하는 모서리일 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 직선 형태를 가질 수 있다. 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 동일한 길이를 가지며 서로 평행할 수 있다. 즉, 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)는 광축(OA)을 통과하며 제1 방향(x축 방향)으로 연장하는 가상의 선을 기준으로 대칭인 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 상술한 제1 내지 제4 모서리(A1, A2, A3, A4)를 포함함에 따라 비원형 형상, 예를 들어 디-컷(D-cut) 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 상기 제1 렌즈(110)를 제조하는 과정에 상술한 비원형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110)가 플라스틱 재질을 포함할 경우, 사출 과정 중에 상술한 비원형 형태로 제조될 수 있다.
이와 다르게, 상기 제1 렌즈(110)는 사출 과정을 통해 원형 형상으로 제조될 수 있고, 이후 진행되는 절단 공정에서 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)의 일부 영역이 절단되어 상기 제3 모서리(A3) 및 제4 모서리(A4)를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 각각의 유효 영역은 설정된 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제1 모서리(A1) 및 상기 제2 모서리(A2)를 연결하는 가상의 제1 직선의 길이(Clear Aperture, CA)는 상기 광축(OA)을 통과하며 상기 제3 모서리(A3) 및 상기 제4 모서리(A4)를 연결하는 가상의 제2 직선의 길이(Clear Height, CH)보다 길 수 있다. 여기서 상기 제1 직선의 길이(CA)는 상기 제1 및 제2 면(S1, S2) 각각의 최대 유효경의 크기(Clear Aperture, CA)를 의미할 수 있고, 상기 제2 직선의 길이(CH)는 상기 제1 및 제2 면(S1, S2) 각각의 최소 유효경의 크기(Clear Height, CH)를 의미할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 상기 제1 및 제2 면(S1, S2)의 유효 영역이 비원형 형상을 가지는 것에 대해 설명하였으나 이에 제한하지 않고, 상기 제1 및 제2 면(S1, S2) 각각의 유효 영역은 원형 형상을 가질 수 있고, 상기 제1 및 제2 면(S1, S2) 각각의 비유효 영역은 비원형 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 제8 렌즈(180)는 원형 또는 비원형 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 제8 렌즈(180)가 비원형 형상을 가질 경우 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나의 렌즈면은 비원형 형상을 가질 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈(미도시)은 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4) 중 적어도 하나의 렌즈군을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)과 연결된 구동 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 구동 부재는 동작 모드에 따라 적어도 하나의 렌즈군을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 동작 모드는 제1 배율로 동작하는 제1 모드, 제1 배율보다 큰 제2 배율로 동작하는 제2 모드, 상기 제1 및 제2 배율 사이의 제3 배율로 동작하는 제3 모드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 배율은 상기 광학계(1000)의 최저 배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 상기 광학계(1000)의 최고 배율일 수 있다. 또한, 상기 제1 배율은 약 3배율 내지 약 5배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 12배율일 수 있고, 상기 제3 배율은 두 배율 사이 배율로 약 6배율 내지 약 8배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제1 배율은 약 4배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 약 10배율일 수 있고, 상기 제3 배율은 약 7배율일 수 있다.
상기 구동 부재는 상기 제1 내지 제3 모드에 따라 적어도 하나의 렌즈군을 이동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)과 연결되며, 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 제1 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치 각각에서 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1, G2, G3, G4)는 설정된 간격을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 동작 모드가 변경되어도 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다.
즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)의 전체 TTL(Total track length)은 일정할 수 있고, 상기 광학계(1000)의 배율 및 유효 초점 거리(Effective Focal Length, EFL)는 인가되는 구동력에 의해 변화할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드 변경에 따라 변화하는 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 배율로 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 효과적으로 제공할 수 있고, 보다 슬림하하고 컴팩트한 구조로 제공할 수 있다.
[수학식 1]
n_G1, n_G2, n_G3 > 1 (n_G1, n_G2, n_G3은 자연수)
수학식 1에서 n_G1, n_G2, n_G3은 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G1, G2, G3) 각각에 포함된 렌즈 매수를 의미한다.
[수학식 2]
2 < L1_CT / L1_ET < 3
수학식 2에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 중심 두께를 의미하고, L1_ET는 상기 제1 렌즈(110)의 유효 영역의 끝단에서 광축(OA) 방향 두께를 의미한다. 자세하게, L1_ET는 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1)의 유효경의 끝단과 상기 제1 렌즈(110)의 센서 측 면(제2 면(S2)의 유효경의 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 3]
1.5 < L8_CT / L8_ET < 2
수학식 3에서 L8_CT는 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 중심 두께를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈(180)의 유효 영역의 끝단에서 광축(OA) 방향 두께를 의미한다. 자세하게, L8_ET는 상기 제8 렌즈(180)의 물체 측 면(제15 면(S15)의 유효경의 끝단과 상기 제8 렌즈(180)의 센서 측 면(제16 면(S16)의 유효경의 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 4]
1 < L_G1 / L_G2 < 1.5
수학식 4에서 L_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다. 또한, L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다.
[수학식 5]
1.7 < L_G1 / L_G3 < 2.5
수학식 5에서 L_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다. 또한, L_G3는 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다.
[수학식 6]
4.5 < TTL / L_G1 < 6
수학식 6에서 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)에서의 거리를 의미한다. 또한, L_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다.
[수학식 7]
-6 < f_G1 / f_G2 < -2
수학식 7에서 f_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리이고, f_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리이다.
[수학식 8]
-5 < f_G1 / f_G4 < -2.5
수학식 8에서 f_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리이고, f_G4는 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리이다.
[수학식 9]
0.4 < CA_L3S2 / CA_L1S1 < 0.85
수학식 9에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경(Clear aperture, CA)의 크기를 의미하고, CA_L3S2는 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 유효경(CA)의 크기를 의미한다.
[수학식 10]
vd4 - vd5 > 20
수학식 10에서 vd4는 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(Abbe's Number)를 의미하고, vd5는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수를 의미한다.
[수학식 11]
vd7 - vd6 > 20
수학식 11에서 vd6는 상기 제6 렌즈의 아베수를 의미하고, vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다.
[수학식 12]
2.5 < L1_CT / L3_CT < 4
수학식 12에서 L1_CT는 상기 제1 렌즈(110)의 광축(OA)에서의 중심 두께를 의미하고, L3_CT는 상기 제3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 중심 두께를 의미한다.
[수학식 13]
0.1 < L3_CT / L3_ET < 0.7
수학식 13에서 L3_CT는 상기 제3 렌즈(130)의 광축(OA)에서의 중심 두께를 의미하고, L3_ET는 상기 제3 렌즈(130)의 유효 영역의 끝단에서 광축(OA) 방향 두께를 의미한다. 자세하게, L3_ET는 상기 제3 렌즈(130)의 물체 측 면(제5 면(S5)의 유효경의 끝단과 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6)의 유효경의 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다.
[수학식 14]
2.5 < L1R1 / L3R2 < 3.5
L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L3R2는 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 15]
0.05 < L4R1 / L5R2 < 0.5
L4R1은 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))의 곡률 반경을 의미하고, L5R2는 상기 제5 렌즈(150)의 센서 측 면(제10 면(S10))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 16]
-1.5 < L6R1 / L7R2 < -0.5
L6R1은 상기 제6 렌즈(160)의 물체 측 면(제11 면(S11))의 곡률 반경을 의미하고, L7R2는 상기 제7 렌즈(170)의 센서 측 면(제14 면(S14))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 17]
-3.2 < L8R1 / L8R2 < -2
L8R1은 상기 제8 렌즈(180)의 물체 측 면(제15 면(S15))의 곡률 반경을 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(180)의 센서 측 면(제16 면(S16))의 곡률 반경을 의미한다.
[수학식 18]
m_G2 / TTL < 0.35
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)에서의 거리를 의미한다.
또한, m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G2는 상기 제1 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격과, 상기 제2 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다.
[수학식 19]
m_G3 / TTL < 0.42
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)에서의 거리를 의미한다.
또한, m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G3는 상기 제1 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격과, 상기 제2 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다.
[수학식 20]
1.5 < m_G2 / L_G2 < 2.2
수학식 20에서 m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G2는 상기 제1 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격과, 상기 제2 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다.
또한, L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다.
[수학식 21]
3 < m_G3 / L_G3 < 4
수학식 21에서 m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G3은 상기 제1 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격과, 상기 제2 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다.
또한, L_G3은 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점까지의 광축(OA) 방향 길이를 의미한다.
[수학식 22]
12 < d_G12_mode1 / d_G34_mode1 < 16
수학식 22에서 d_G12_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G12_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
또한, d_G34_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G34_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
[수학식 23]
0.01 < d_G12_mode2 / d_G34_mode2 < 0.5
수학식 22에서 d_G12_mode2은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G12_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
또한, d_G34_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G34_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
[수학식 24]
1.3 < EFL_1 / d_G12_mode1 < 2.5
수학식 24에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
또한, d_G12_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G12_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
[수학식 25]
3.5 < EFL_2 / d_G34_mode2 < 5
수학식 25에서 EFL_2은 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
또한, d_G34_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, d_G34_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180) 사이의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
[수학식 26]
0.2 < EFL_1 / EFL_2 < 0.7
수학식 26에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
또한, EFL_2은 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 27]
20 < EFL_1 / BFL < 30
수학식 27에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
또한, BFL(Back focal length)은 상기 제1 모드에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 28]
55 < EFL_2 / BFL < 75
수학식 28에서 EFL_2은 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
또한, BFL는 상기 제2 모드에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 29]
F#_mode1 < 2.3
F#_mode2 < 4.3
수학식 29에서 F#_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 F-numnber를 의미한다.
또한, F#_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 F-numnber를 의미한다.
[수학식 30]
CA_L1S1 * 0.9 > EPD_mode1
수학식 30에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경(Clear aperture, CA)의 크기를 의미하고, EPD_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다.
[수학식 31]
CA_L1S1 * 0.9 < EPD_mode2
수학식 31에서 CA_L1S1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경(Clear aperture, CA)의 크기를 의미하고, EPD_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다.
[수학식 32]
1.2 < CA_Smax / ImgH < 1.8
수학식 32에서 CA_Smax는 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경(CA)의 크기를 의미한다.
또한, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이를 의미한다.
[수학식 33]
3.5 < TTL / ImgH < 5
수학식 33에서 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)에서의 거리를 의미한다.
또한, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이를 의미한다.
[수학식 34]
35 < TTL / BFL < 55
수학식 34에서 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)에서의 거리를 의미한다.
또한, BFL는 상기 제2 모드에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 35]
5 < ImgH / BFL < 15
수학식 35에서 ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이를 의미한다.
또한, BFL는 상기 제2 모드에서 이미지 센서(300)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 36]
(4 * (0.5 * ImgH)) / tan39 < EFL_1 < (4.5 * (0.5 * ImgH)) / tan39
수학식 36에서 ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이를 의미한다.
또한, EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 37]
(9.5 * (0.5 * ImgH)) / tan39 < EFL_2 < (10 * (0.5 * ImgH)) / tan39
수학식 37에서 ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 상기 광축(OA)의 수직 방향 거리의 2배를 의미한다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이를 의미한다.
또한, EFL_2는 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 38]
Figure pat00001
수학식 38에서 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)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 37 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
특히, 실시예는 상기 수학식 1 내지 수학식 37 중 적어도 하나의 수학식을 만족함에 따라 복수의 렌즈군 이동에 따라 발생하는 색수차, 주변부 화질을 효과적으로 보정할 수 있고, 다양한 배율에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 또한, 실시예는 상기 수학식 1 내지 수학식 37 중 적어도 하나의 수학식을 만족함에 따라 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다.
이하에서는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 제1 내지 제3 모드 변화에 대해 보다 자세히 설명한다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정될 수 있고 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동 가능하게 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 3매 렌즈, 예를 들어 상기 제1 내지 제3 렌즈(110, 120, 130)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 2매 렌즈, 예를 들어 상기 제4 및 제5 렌즈(140, 150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 2매 렌즈, 예를 들어 상기 제6 및 제7 렌즈(160, 170)를 포함할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 1매 렌즈, 예를 들어 상기 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))은 조리개 역할을 수행할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(300) 사이에는 상술한 필터(500)가 배치될 수 있다.
렌즈 면 곡률 반경(mm) 두께 또는 간격(mm) 끝단 두께 (mm) 굴절률 아베수 유효경의 크기(mm)
제1 렌즈 제1 면 8.6406 1.8083 0.7 1.535 55.71 7.8
제2 면 -18.3514 0.3000 7.5158
제2 렌즈 제3 면 12.8737 1.1150 0.732 1.661 20.37 7.0394
제4 면 51.4578 0.6272 6.7796
제3 렌즈 제5 면 -20.0592 0.6000 1.953 1.567 37.55 6.4496
제6 면 2.8554 d_G12 5.6954
제4 렌즈 제7 면 3.7231 2.4161 0.7 1.535 55.71 5.8
제8 면 -6.466 0.3000 5.6208
제5 렌즈 제9 면 -11.4805 0.7509 1.223 1.671 19.24 5.105
제10 면 17.5071 d_G23 4.4614
제6 렌즈 제11 면 -4.9999 1.1237 0.908 1.661 20.37 4.4838
제12 면 -3.5518 0.3903 4.3968
제7 렌즈 제13 면 -7.8106 0.6000 1.455 1.535 55.71 4.368
제14 면 4.4831 d_G34 4.9298
제8 렌즈 제15 면 23.0486 1.5092 0.849 1.671 19.24 5.9598
제16 면 -8.6262 0.2876 6.0654
필터 0.2100 1.523 54.5
이미지 센서 0.4087
제1 모드(Mode 1)
d_G12 (mm) 6.5376
d_G23 (mm) 4.0936
d_G34 (mm) 0.4480
EFL1 (mm) 12.95
EPD 6.1008
배율 (제1 배율) 4배
TTL1 (mm) 23.1175
BFL1 (mm) 0.4976
ImgH (mm) 5.238
표 1 및 표 2는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈이 제1 모드로 동작할 경우의 렌즈 데이터에 대한 것이다.
자세하게, 표 1은 상기 제1 내지 제8 렌즈(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 중심 두께(Thickness), 렌즈 사이의 중심 간격(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경(clear aperture, CA)의 크기, 렌즈의 끝단 두께에 대한 것이다. 여기서 상기 렌즈의 끝단 두께는 유효 영역의 끝단에서 광축(OA) 방향 두께를 의미한다.
또한, 표 2는 상기 제1 배율을 가지는 제1 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL) 및 입사동의 크기(EPD), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격에 대한 것이다.
표 1를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)의 광축(OA)에서 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록할 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 비구면일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록할 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목할 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목할 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목할 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 광축에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록할 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 오목할 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 볼록할 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 오목할 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 볼록할 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 오목할 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목할 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(180)의 제15 면(S15)은 볼록할 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 볼록할 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 비구면일 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 비구면일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 3과 같다.
제1 면 제2 면 제3 면 제4 면 제5 면 제6 면 제7 면 제8 면
K -0.2215 -94.9933 -7.0502 -97.9274 12.6336 -2.2001 -0.6013 -8.2999
A 1.79E-04 3.43E-04 -3.15E-05 7.84E-04 2.62E-03 2.28E-03 7.43E-04 3.71E-03
B -4.74E-05 4.99E-04 7.05E-04 2.21E-04 -2.35E-03 -2.28E-03 9.06E-05 -2.39E-03
C 2.68E-05 -1.33E-04 -1.97E-04 -1.64E-04 8.12E-04 1.03E-03 -5.63E-05 1.01E-03
D -6.55E-06 1.43E-05 1.94E-05 2.58E-05 -1.84E-04 -2.67E-04 2.68E-05 -2.88E-04
E 9.43E-07 -3.51E-07 -2.77E-07 -1.31E-06 2.76E-05 4.27E-05 -7.69E-06 5.69E-05
F -8.57E-08 -6.48E-08 -6.63E-08 -1.45E-07 -2.69E-06 -3.99E-06 1.35E-06 -7.66E-06
G 5.04E-09 6.62E-09 -1.58E-10 2.61E-08 1.65E-07 1.82E-07 -1.45E-07 6.66E-07
H -1.79E-10 -2.63E-10 4.06E-10 -1.51E-09 -5.85E-09 -1.36E-09 8.75E-09 -3.36E-08
J 2.89E-12 4.24E-12 -1.38E-11 3.25E-11 9.30E-11 -1.21E-10 -2.33E-10 7.46E-10
제9 면 제10 면 제11 면 제12 면 제13 면 제14 면 제15 면 제16 면
K -46.5624 52.8836 52.8836 -3.4739 10.3439 -26.7206 46.8323 -99
A 4.28E-03 5.46E-03 5.46E-03 1.25E-02 -3.99E-02 -1.99E-02 -4.32E-03 -2.87E-02
B -3.44E-03 -1.85E-03 -1.85E-03 -3.70E-03 1.61E-02 4.26E-03 2.45E-03 1.34E-02
C 1.82E-03 1.22E-03 1.22E-03 -2.66E-04 -1.01E-02 3.26E-04 -1.46E-03 -5.21E-03
D -6.35E-04 -5.03E-04 -5.03E-04 1.09E-03 7.10E-03 -3.47E-04 5.26E-04 1.46E-03
E 1.62E-04 1.56E-04 1.56E-04 -5.35E-04 -3.39E-03 4.64E-05 -1.23E-04 -2.80E-04
F -2.89E-05 -3.14E-05 -3.14E-05 1.34E-04 1.02E-03 1.11E-05 1.86E-05 3.61E-05
G 3.38E-06 3.58E-06 3.58E-06 -1.78E-05 -1.88E-04 -4.59E-06 -1.75E-06 -2.97E-06
H -2.31E-07 -1.62E-07 -1.62E-07 9.11E-07 1.90E-05 5.97E-07 9.30E-08 1.41E-07
J 6.99E-09 -1.97E-09 -1.97E-09 1.32E-08 -8.06E-07 -2.79E-08 -2.13E-09 -2.89E-09
또한, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈들 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 렌즈의 센서 측 면은 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면보다 작은 유효경 크기(CA)를 가질 수 있다.
자세하게, 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 유효경의 크기는 물체와 최인접한 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 유효경의 크기보다 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제6 면(S6)의 유효경의 크기는 상기 제1 면(S1)의 유효경의 크기의 약 85% 미만일 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(vd4) 상기 제5 렌즈(150)의 아베수(vd5)보다 20 이상 클 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150)는 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화하기 위해 상기와 같은 아베수를 만족할 수 있다.
또한, 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 상기 제7 렌즈(170)의 아베수(vd7)는 상기 제6 렌즈(160)의 아베수(vd6)보다 20 이상 클 수 있다. 자세하게, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170)는 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화 및/또는 보상하기 위해 상기와 같은 아베수를 만족할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 다양한 배율로 피사체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치를 제어할 수 있고, 이를 통해 상기 카메라 모듈은 다양한 배율로 동작할 수 있다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3, 표 1 및 표 2를 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제1 배율을 가지는 상기 제1 모드로 동작할 수 있다. 상기 제1 배율은 약 3배율 내지 약 5배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제1 배율은 약 3.5배율 내지 약 4.5배율일 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 배율은 약 4배율일 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제1 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제1 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제1 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제1 위치로 이동할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(d_G12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(d_G34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(d_G23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(d_G12, d_G34, d_G23)은 광축(OA)에서의 상기 렌즈군 사이 간격을 의미할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 상기 제1 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서의 TTL(Total track length) 값으로 정의하는 제1 TTL(TTL1), BFL(Back focal length) 값으로 정의하는 제1 BFL(BFL1)을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서 제1 유효 초점 거리로 정의하는 제1 EFL(EFL1)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 25도 미만일 수 있고, F-number는 약 2.3 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드에서 도 2 및 도 3과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다.
자세하게, 도 2는 상기 제1 모드(제1 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffreaction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 3은 수차 특성에 대한 그래프이다.
도 3의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 3에서 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 3의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 3을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
제2 모드(Mode 2)
d_G12 (mm) 0.3
d_G23 (mm) 2.9038
d_G34 (mm) 7.8754
EFL2 (mm) 32.2
EPD 7.8
배율 (제2 배율) 10배
TTL2 (mm) 23.1175
BFL2 (mm) 0.4976
ImgH (mm) 5.238
표 4는 상기 제2 배율을 가지는 제2 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL) 및 입사동의 크기(EPD), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격에 대한 것이다.
도 5 내지 도 7, 표 1 및 표 4를 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제2 배율을 가지는 상기 제2 모드로 동작할 수 있다. 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 약 12배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 배율은 약 9배율 내지 약 11배율일 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 배율은 약 10배율일 수 있다. 상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제2 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제2 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제2 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제2 위치로 이동할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(d_G12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(d_G34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(d_G23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(d_G12, d_G34, d_G23)은 광축(OA)에서의 상기 렌즈군 사이 간격을 의미할 수 있다.
상기 제1 모드의 제1 간격(d_G12)은 상기 제2 모드의 제1 간격(d_G12)보다 클 수 있고, 상기 제1 모드의 제2 간격(d_G34)은 상기 제2 모드의 제2 간격(d_G34)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 모드의 제3 간격(d_G23)은 상기 제2 모드의 제3 간격(d_G23)보다 클 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 상기 제2 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서의 TTL(Total track length) 값으로 정의하는 제2 TTL(TTL2), BFL(Back focal length) 값으로 정의하는 제2 BFL(BFL2)을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서 제2 유효 초점 거리로 정의하는 제2 EFL(EFL2)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 EFL(EFL2)은 상기 제1 EFL(EFL1)보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 12도 미만일 수 있고, F-number는 약 4.3 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드에서 도 6 및 도 7과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다.
자세하게, 도 6는 상기 제2 모드(제2 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffreaction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 7은 수차 특성에 대한 그래프이다.
도 7의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 7에서 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 7의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 7을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
제3 모드(Mode 3)
d_G12 (mm) 3.1179
d_G23 (mm) 2.8834
d_G34 (mm) 5.0778
EFL3 (mm) 22.5
EPD 6.9301
배율 (제3 배율) 7배
TTL3 (mm) 23.1175
BFL3 (mm) 0.4976
ImgH (mm) 5.238
표 5는 상기 제3 배율을 가지는 제3 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL) 및 입사동의 크기(EPD), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격에 대한 것이다.
도 8 내지 도 10, 표 1 및 표 5를 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제3 배율을 가지는 상기 제3 모드로 동작할 수 있다. 상기 제3 배율은 상기 제1 및 제2 배율 사이의 배율일 수 있다. 상기 제3 배율은 약 6배율 내지 약 8배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 배율은 약 6.5배율 내지 약 7.5배율일 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 배율은 약 7배율일 수 있다. 상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제3 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제3 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 위치가 상기 제3 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제3 위치로 이동할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(d_G12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(d_G34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(d_G23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(d_G12, d_G34, d_G23)은 상기 광축(OA)에서의 상기 렌즈군 사이 간격을 의미할 수 있다.
상기 제3 모드의 제1 간격(d_G12)은 상기 제1 모드의 제1 간격(d_G12)보다 작고 상기 제2 모드의 제1 간격(d_G12)보다 클 수 있다. 또한, 상기 제3 모드의 제2 간격(d_G34)은 상기 제1 모드의 제2 간격(d_G34)보다 크고 상기 제2 모드의 제2 간격(d_G34)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 모드의 제3 간격(d_G23)은 상기 제1 및 제2 모드의 제3 간격(d_G23)보다 작을 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈이 상기 제3 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서의 TTL(Total track length) 값으로 정의하는 제3 TTL(TTL3), BFL(Back focal length) 값으로 정의하는 제3 BFL(BFL3)을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서 제3 유효 초점 거리로 정의하는 제3 EFL(EFL3)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 카메라 모듈의 상기 제1 및 제2 모드 사이의 화각(FOV) 및 F-number를 가질 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제3 모드에서 도 9 및 도 10과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다.
자세하게, 도 9는 상기 제3 모드(제3 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffreaction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 10은 수차 특성에 대한 그래프이다.
도 10의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 10에서 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 10의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 10을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 동작 모드에 따라, 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 마지막 렌즈의 사용 영역을 설정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 다양한 배율에서 주변부 화질 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈은 제2 모드(도 5)로 동작할 수 있다. 상기 제2 모드에서 상기 제7 렌즈(170)를 통과해 상기 제8 렌즈(180)에 입사된 광의 일부는, 상기 제8 렌즈(180)의 제16 면(S16)의 최끝단(A1)을 통해 방출될 수 있다. 자세하게, 상기 입사된 광의 일부는 상기 제16 면(S16)의 유효경의 크기와 대응되는 상기 제16 면(S16)의 유효 영역 최끝단(A1) 영역을 통해 방출될 수 있다. 즉, 상기 제2 모드에서 상기 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 제16 면(S16)의 유효 영역을 최대한 활용할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈은 제1 모드(도 1)로 동작할 수 있다. 상기 제2 모드에서 상기 제7 렌즈(170)를 통과해 상기 제8 렌즈(180)에 입사된 광의 일부는, 상기 제8 렌즈(180)의 제16 면(S16)의 최끝단(A1)보다 아래 영역을 통해 방출될 수 있다. 자세하게, 상기 입사된 광의 일부는 상기 제16 면(S16)의 유효경의 크기보다 작은 일 영역을 통해 방출될 수 있다. 즉, 상기 제1 모드에서 상기 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 제16 면(S16)의 유효 영역을 상기 제2 모드보다 적게 활용할 수 있다.
여기서, 상기 제16 면(S16) 중 실제 광이 이동하는 최끝단 영역의 위치를 제1 지점으로 정의할 수 있다. 그리고, 광축(OA)에서 상기 제1 지점까지의 광축(OA)의 수직 방향 거리는 상기 제16 면(S16)의 유효 반경 크기보다 작을 수 있다. 또한, 상기 모드에서 주변부 화질 저하를 방지하기 위해 광축(OA)에서 상기 제1 지점까지의 광축(OA)의 수직 방향 거리는, 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 유효 반경 크기보다 클 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈은 제3 모드(도 8)로 동작할 수 있다. 상기 제3 모드에서 상기 제7 렌즈(170)를 통과해 상기 제8 렌즈(180)에 입사된 광의 일부는, 상기 제8 렌즈(180)의 제16 면(S16)의 최끝단(A1)보다 아래 영역을 통해 방출될 수 있다. 자세하게, 상기 입사된 광의 일부는 상기 제16 면(S16)의 유효경의 크기보다 작은 일 영역을 통해 방출될 수 있다. 즉, 상기 제3 모드에서 상기 광학계(1000)는 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접한 제16 면(S16)의 유효 영역을 상기 제2 모드보다 적게 활용할 수 있고, 상기 제1 모드보다 많이 활용할 수 있다.
즉, 광축(OA)에서 상기 제1 지점까지의 광축(OA)의 수직 방향 거리는 상기 제16 면(S16)의 유효 반경 크기보다 작을 수 있다. 또한, 상기 모드에서 주변부 화질 저하를 방지하기 위해 광축(OA)에서 상기 제1 지점까지의 광축(OA)의 수직 방향 거리는, 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 유효 반경 크기보다 클 수 있다.
또한, 광축(OA)에서 상기 제1 지점까지의 광축(OA)의 수직 방향 거리는 상기 제2 모드가 상기 제1 내지 제3 모드 중 가장 클 수 있고, 상기 제3 모드가 상기 제1 모드 경우보다 클 수 있다.
즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 모드를 포함하며, 각각의 모드와 대응되는 배율로 피사체를 줌(zoom)하여 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 물체와 최인접한 상기 제1 렌즈군(G1)은 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 TTL(TTL1, TTL2, TTL3)은 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 광학계(1000)에서 상기 이미지 센서(300)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)은 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 BFL(BFL1, BFL2, BFL3) 역시 서로 동일한 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 배율이 변화할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리(m_G2)와 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리(m_G3)는 상기 이미지 센서(300)의 전체 대각 길이(ImgH)보다 클 수 있다.
또한, 상기 두 이동 거리(m_G2, m_G3) 각각은 상기 복수의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경을 가지는 렌즈면의 유효경의 크기(CA_Smax)보다 작을 수 있다.
실시예
f1 11.1998 mm
f2 25.3722 mm
f3 -4.3394 mm
f4 4.7964 mm
f5 -10.0983 mm
f6 13.9837 mm
f7 -5.2142 mm
f8 9.4193 mm
L_G1 4.4505 mm
L_G2 3.467 mm
L_G3 2.114 mm
L_G4 1.5092 mm
f_G1 -30.1143 mm
f_G2 7.0557 mm
f_G3 -7.7608 mm
f_G4 9.4193 mm
m_G2 6.2376 mm
m_G3 7.4274 mm
수학식 실시예
수학식 1 n_G1, n_G2, n_G3 > 1 만족
수학식 2 2 < L1_CT / L1_ET < 3 2.5833
수학식 3 1.5 < L8_CT / L8_ET < 2 1.7776
수학식 4 1 < L_G1 / L_G2 < 1.5 1.2837
수학식 5 1.7 < L_G1 / L_G3 < 2.5 2.1053
수학식 6 4.5 < TTL / L_G1 < 6 5.1944
수학식 7 -6 < f_G1 / f_G2 < -2 -4.2681
수학식 8 -5 < f_G1 / f_G4 < -2.5 -3.1971
수학식 9 0.4 < CA_L3S2 / CA_L1S1 < 0.85 0.7302
수학식 10 vd4 - vd5 > 20 만족
수학식 11 vd7 - vd6 > 20 만족
수학식 12 2.5 < L1_CT / L3_CT < 4 3.0138
수학식 13 0.1 < L3_CT / L3_ET < 0.7 0.3072
수학식 14 2.5 < L1R1 / L3R2 < 3.5 3.0261
수학식 15 0.05 < L4R1 / L5R2 < 0.5 0.2127
수학식 16 -1.5 < L6R1 / L7R2 < -0.5 -1.1153
수학식 17 -3.2 < L8R1 / L8R2 < -2 -2.6719
수학식 18 m_G2 / TTL < 0.35 0.2698
수학식 19 m_G3 / TTL < 0.42 0.3213
수학식 20 1.5 < m_G2 / L_G2 < 2.2 1.7991
수학식 21 3 < m_G3 / L_G3 < 4 3.5134
수학식 22 12 < d_G12_mode1 / d_G34_mode1 < 16 14.5929
수학식 23 0.01 < d_G12_mode2 / d_G34_mode2 < 0.5 0.0381
수학식 24 1.3 < EFL_1 / d_G12_mode1 < 2.5 1.9808
수학식 25 3.5 < EFL_2 / d_G34_mode2 < 5 4.0887
수학식 26 0.2 < EFL_1 / EFL_2 < 0.7 0.4022
수학식 27 20 < EFL_1 / BFL < 30 26.0249
수학식 28 55 < EFL_2 / BFL < 75 64.7106
수학식 29 F#_mode1 < 2.3
F#_mode2 < 4.3		 만족
수학식 30 CA_L1S1 * 0.9 > EPD_mode1 만족(7.02 > 6.1008)
수학식 31 CA_L1S1 * 0.9 < EPD_mode2 만족(7.02 < 7.8)
수학식 32 1.2 < CA_Smax / ImgH < 1.8 1.4891
수학식 33 3.5 < TTL / ImgH < 5 4.4134
수학식 34 35 < TTL / BFL < 55 46.4580
수학식 35 5 < ImgH / BFL < 15 10.5265
수학식 36 (4 * (0.5 * ImgH)) / tan39 < EFL_1 < (4.5 * (0.5 * ImgH)) / tan39 만족
수학식 37 (9.5 * (0.5 * ImgH)) / tan39 < EFL_2 < (10 * (0.5 * ImgH)) / tan39 만족
표 6은 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 복수의 렌즈들(100) 각각의 초점거리, 복수의 렌즈군(G1, G2, G3, G4)의 전체 길이 및 초점 거리, 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 이동 거리에 대한 것이다.
또한, 표 7은 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈의 수학식 1 내지 수학식 37에 대한 결과 값에 대한 것이다.
표 7을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 37 중 적어도 하나를 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 수학식 1 내지 수학식 37을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 실시예는 적어도 하나의 렌즈군의 이동하여 다양한 배율을 가지며, 다양한 배율 제공 시 광학 특성이 우수한 광학계를 제공할 수 있다. 자세하게, 실시예는 설정된 매수, 굴절력을 가지는 렌즈군, 설정된 형상 및 초점 거리 등을 가지는 복수의 렌즈(100), 이동하는 렌즈군의 이동 거리 등을 제어하여 다양한 배율을 가지며, 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 하나의 카메라 모듈을 이용하여 넓은 배율, 예를 들어 약 3배율 내지 12배율 범위 내에서 피사체를 촬영할 수 있다.
특히, 도 2, 도 3, 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드가 변화하여도 광학 특성의 변화가 거의 없거나 크지 않는 것을 알 수 있다. 자세하게, 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 위치 변화에 의해 배율이 상기 제1 내지 제3 배율(3배율 내지 12배율) 범위 내에서 변화하여도, MTF 특성 및 수차 특성 변화가 거의 없거나 크지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 제1 내지 제3 배율 범위 내에서 배율이 변화하여도 우수한 광학 특성을 유지하는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예는 복수의 렌즈군 중 일부 렌즈군 만을 이동시켜 유효 초점 거리(EFL)을 제어하며, 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 배율 변화 시 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시킬 수 있고, 렌즈군 이동 시 요구되는 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군 각각이 수차 특성을 보정하거나, 이동에 의해 변화하는 수차 특성을 상호 보완할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화 또는 방지할 수 있다.
또한, 실시예는 복수의 렌즈군 중 피사체와 인접한 제1 렌즈군이 아닌 다른 렌즈군을 이동시켜 배율을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 배율 변화에 따른 렌즈군의 이동에도 일정한 TTL값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 제공되는 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 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(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 슬림한 구조를 가질 수 있고, 다양한 배율로 피사체를 촬영할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(1)는 자동 초점 장치(31)를 더 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 상기 카메라 모듈(10)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(31)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(1)는 플래쉬 모듈(33)을 더 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 가시광 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 플래쉬 모듈(33)은 백색(white) 광 또는 백색과 유사한 색상의 광을 방출할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한하지 않으며 상기 플래쉬 모듈(33)은 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(33)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 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
제1 렌즈: 110 제2 렌즈: 120
제3 렌즈: 130 제4 렌즈: 140
제5 렌즈: 150 제6 렌즈: 160
제7 렌즈: 170 제8 렌즈: 180
필터: 300 이미지 센서: 500

Claims (17)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 상기 제4 렌즈군과 반대되는 굴절력을 가지고,
    상기 제1 내지 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈군의 포함된 복수의 렌즈들 중, 상기 물체와 가장 인접한 렌즈는 양의 굴절력을 가지고, 상기 센서와 가장 인접한 렌즈는 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능한 광학계.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제4 및 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 및 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제4 렌즈군은 제8 렌즈를 포함하는 광학계.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 렌즈군은 음의 굴절력을 가지고,
    상기 제2 및 제4 렌즈군은 양의 굴절력을 가지는 광학계.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 렌즈군 중 상기 제1 렌즈군은 가장 많은 매수의 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈군은 가장 적은 매수의 렌즈를 포함하는 광학계.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈는 양의 굴절력을 가지는 광학계.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면 각각은 볼록한 형상을 가지고,
    상기 제3 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면 각각은 오목한 형상을 가지는 광학계.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    2 < L1_CT / L1_ET < 3
    (L1_CT는 상기 제1 렌즈의 상기 광축에서의 중심 두께를 의미하고, L1_ET는 상기 제1 렌즈의 유효 영역의 끝단에서 상기 광축 방향 두께를 의미한다.)
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 제8 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    1.5 < L8_CT / L8_ET < 2
    (L8_CT는 상기 제8 렌즈의 상기 광축에서의 중심 두께를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈의 유효 영역의 끝단에서 상기 광축 방향 두께를 의미한다.)
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.4 < CA_L3S2 / CA_L1S1 < 0.85
    (CA_L1S1은 상기 제1 렌즈의 물체 측 면의 유효경(Clear Aperture, CA)의 크기를 의미하고, CA_L3S2는 상기 제3 렌즈의 센서 측 면의 유효경의 크기를 의미한다.)
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 제4 내지 제7 렌즈는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    vd4 - vd5 > 20
    vd7 - vd6 > 20
    (vd4는 상기 제4 렌즈의 아베수(Abbe's Number)를 의미하고, vd5는 상기 제5 렌즈의 아베수를 의미한다. 또한, vd6는 상기 제6 렌즈의 아베수를 의미하고, vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다.)
  11. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 상기 제4 렌즈군과 반대되는 굴절력을 가지고,
    상기 제1 내지 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리(Effective Focal Length, EFL)를 가지고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 제2 유효 초점 거리를 가지고,
    상기 제2 유효 초점 거리는 상기 제1 유효 초점 거리보다 큰 광학계.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 위치에서 상기 광학계는 제1 배율을 가지고,
    상기 제2 위치에서 상기 광학계는 상기 제1 배율보다 큰 제2 배율을 가지는 광학계.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광학계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    m_G2 / TTL < 0.35
    (m_G2는 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제2 렌즈군의 이동 거리를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리를 의미한다.)
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 광학계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    m_G3 / TTL < 0.42
    (m_G2는 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 이동하는 상기 제3 렌즈군의 이동 거리를 의미한다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면의 정점으로부터 상기 센서의 상면까지의 광축에서의 거리를 의미한다.)
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 광학계는 하기 수학식을 만족하는 광학계.
    0.2 < EFL_1 / EFL_2 < 0.7
    (EFL_1은 상기 제1 유효 초점 거리를 의미하고, EFL_2는 상기 제2 유효 초점 거리를 의미한다.)
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 배율은 상기 광학계의 최저 배율이며 상기 제2 배율은 상기 광학계의 최고 배율이고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에 위치할 경우 상기 광학계의 F-number는 2.3 미만이고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제2 위치에 위치할 경우 상기 광학계의 F-number는 4.3 미만인 광학계.
  17. 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
    상기 광학계는 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 광학계를 포함하고,
    상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 위치를 제어하는 카메라 모듈.
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