KR20230023495A

KR20230023495A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20230023495A
Application number: KR1020210105668A
Authority: KR
Inventors: 심주용
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2023-02-17
Also published as: WO2023018233A1; CN117836690A; TW202328750A

Abstract

발명의 실시예에 개시된 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제4 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군 각각은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, 상기 배율들 중에서 가장 높은 배율에서 하기 수학식을 만족할 수 있다.
TTL / EPD_Tele <2.72
(상기 TTL은 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며, 상기 EPD_Tele는 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE INCLUDING 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 수행할 경우, 상기 렌즈 또는 상기 렌즈군의 이동량이 기하급수적으로 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 상기 렌즈 또는 상기 렌즈군의 이동을 위한 많은 에너지가 요구될 수 있고, 이동량을 고려하여 큰 부피가 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.

발명의 실시예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제4 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군 각각은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, 상기 배율들 중에서 가장 높은 배율에서 하기 수학식을 만족할 수 있다.

TTL / EPD_Tele <2.72

(상기 TTL은 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며, 상기 EPD_Tele는 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)

발명의 실시 예에 의하면, 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.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가지며, 상기 제4 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈는 플라스틱 재질이며, 상기 제4 렌즈는 유리 재질이며, 굴절율이 1.7 이상일 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제5 렌즈의 물체 측 면, 상기 제7 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈의 물체 측 면에서 상기 변곡점의 위치는 광축을 기준으로 광축과 상기 물체 측 면의 끝단 사이의 거리의 10% 내지 30% 범위로 배치될 수 있다. 상기 제8 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면이 변곡점이 없는 형상을 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈 군의 굴절력은 상기 제4 렌즈군의 굴절력과 반대이며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 굴절력과 반대이며, 상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, 하기 수학식을 만족할 수 있다.

EFL_G1 < 0

(EFL_G1은 상기 제1 렌즈 군의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)이다.)

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리를 가지고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 상기 제1 유효 초점 거리보다 큰 제2 유효 초점 거리를 가질 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 하기 수학식을 더 만족하는 광학계.

0.05 < m_G2 / TTL < 0.5

(m_G2는 상기 제2 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이다.)

0.05 < m_G3 / TTL < 0.5

(m_G3는 상기 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이다.)

상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈군의 최대 이동 거리보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군의 최대 이동 거리는 5mm 이상일 수 있다.

상기 적어도 세 모드에 따른 각 배율에서 상대 조도 값은 하기 수학식을 만족하는 광학계.

Min_Relative illumination > 40

(Min_Relative illumination은 각 배율에서 상대 조도 값이 최소인 값이다.)

발명의 실시 예에 의하면, 상기 제4 렌즈 군은 1매의 렌즈로 이루어지이며, 상기 제1,3,4군의 렌즈는 2매 이상의 렌즈로 이루어지며, 하기 수학식을 만족한다.

CRA < 6

(CRA는 이미지 센서에 입사되는 광의 주광선 입사각이다.)

CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7

(CA_L4S7은 제4 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며, CA_L1S1은 제1 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이다.)

20 < |vd4 - vd5| 및

20 < |vd6 - vd7|

(vd4는 제4 렌즈의 아베수이며, vd5는 제5 렌즈의 아베수이며, vd6은 제6렌즈의 아베수이며, vd7은 제7렌즈의 아베수이다.)

2 < dG1G4 / TTL < 4

(상기 dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측에 가장 가까운 면과 제4 렌즈 군의 물체 측에 가장 가까운 면 사이의 거리이며, TTL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이다.)

발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 상기 광학계는 상기에 개시된 광학계를 선택적으로 포함하고, 상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 각각의 위치를 광축 방향으로 구동시킬 수 있다.

실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 배율을 가지며 다양한 배율 제공 시 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 복수의 렌즈군 중 중간의 렌즈 군들은 이동 가능하게 제공될 수 있으며, 이동하는 렌즈군들 각각의 이동 거리를 제어하여 다양한 배율을 가질 수 있고 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 렌즈군이 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)를 제어하며, 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 동작 모드 변경에 따라 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 감소시킬 수 있고, 렌즈군 이동 시 요구되는 전력 소모를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 광학계는 고정군, 이동군에 포함된 적어도 하나의 렌즈가 비원형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 광학 성능을 유지하면서 광학계의 높이를 감소시킬 수 있고, 복수의 렌즈군들 사이에 배치되는 렌즈군이 구조적으로 배치되는 공간을 확보할 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 발명의 실시 예에 따른 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈의 구성도이다.
도 2는 도 1의 광학계의 제1모드에서 제2모드로의 변경 예이다.
도 3은 도 1,2의 광학계에서 제3모드로의 변경 예이다.
도 4는 도 1의 광학계에 반사 미러를 갖는 구성이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 제1 내지 제3모드의 포지션(POSITION)에 따른 상대 조도(RELATIVE ILLUMINATION)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 7은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 8은 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 발명의 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. 또한, 렌즈면의 유효경의 크기는 측정 방법 등에 따라 최대 ±0.4mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다.

도 1은 발명의 실시 예에 따른 광학계의 구성도이며, 도 2는 도 1의 광학계의 제1모드에서 제2모드로의 변경 예이고, 도 3은 도 1,2의 광학계에서 제3모드로의 변경 예이며, 도 4는 도 1의 광학계에 반사 미러를 갖는 구성이고, 도 5는 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 제1 내지 제3모드의 포지션에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이며, 도 6은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 7은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이며, 도 8은 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이고, 도 9는 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이며, 도 10은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이고, 도 11은 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2,G3,G4)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능한 복수의 렌즈군을 가지며, 다른 렌즈군은 고정될 수 있다. 상기 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4)은 물체측 고정 렌즈 군과 센서 측 고정 렌즈 군 사이에 이동 가능한 복수의 이동 렌즈군을 구비할 수 있다. 상기 복수의 이동 렌즈 군은 물체 측 이동 고정군과 센서 측 이동 렌즈군을 포함할 수 있다. 상기 물체측 고정 렌즈 군은 제1 렌즈 군(G1)으로 정의될 수 있고, 상기 물체측 이동 렌즈 군은 제2 렌즈 군(G2)으로 정의될 수 있으며, 상기 센서 측 이동 렌즈 군은 제3 렌즈 군(G3)으로 정의될 수 있으며, 상기 센서 측 고정 렌즈 군은 제4 렌즈 군(G4)으로 정의될 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(200)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측에 가장 가까운 렌즈들을 포함할 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)은 센서 측에 가장 가까운 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 각각은 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 예컨대, 양의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 적어도 두 렌즈 군이며, 음의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 적어도 두 렌즈 군일 수 있다.

상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제2 렌즈군(G2)의 굴절력과 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. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)의 굴절력과 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 복수의 렌즈 군(G1,G2,G3,G4)의 양(+)과 음(-)의 굴절률 비율은 1:1일 수 있다.

상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수는 상기 제4 렌즈 군(G4)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 예컨대, 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈 매수는 상기 제2,3렌즈군(G2,G3)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제2,3 렌즈 군(G2,G3) 각각의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 작거나 같을 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)의 렌즈 매수는 입사 광량, 굴절력, 및 색수차 조절을 위해 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)은 이미지 센서(200)에 가장 인접하게 배치되어, 색수차 보정을 위한 렌즈를 제거할 수 있어, 1매의 렌즈로 이루어질 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. 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다.

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 상술한 바와 같이 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. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가질 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다.

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 상술한 바와 같이 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. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가질 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다.

상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4), 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 순서로 큰 값을 가질 수 있다.

상기 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 중 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 제공되므로, 상기 렌즈군의 이동으로 다양한 배율을 제공할 수 있다.

이하 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4)에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.

상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 2매의 렌즈가 서로 반대되는 굴절력을 가질 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 모드가 변화하여도 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 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 여기서 상기 복수의 렌즈 사이 간격은 광축(OA)에서 인접한 렌즈 사이 간격을 의미할 수 있다.

상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 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 1매 이상 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 모드가 변화하여도 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150) 사이의 간격은 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.

상기 제3 렌즈군(G3)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 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 1매 이상 적을 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈의 매수와 같을 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 모드가 변화하여도 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 간격은 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 이미지 센서(220) 또는 필터(220)와 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제4 렌즈군(G4)이 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈 사이의 간격은 동작 모드가 변화하여도 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(200)를 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 렌즈군들(G1,G2,G3,G4)에 포함되는 복수의 렌즈들(100), 예를 들어, 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)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(200)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(200)는 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(200)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(200)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 광학계(1000)는 필터(220)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터(220)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(200) 사이에는 배치될 수 있다. 상기 필터(220)는 상기 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 중 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터(220)는 상기 제4 렌즈군(G4)의 제8 렌즈(180)와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다.

상기 필터(220)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 필터(220)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 필터(220)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(200)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 필터(220)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 면의 외곽부는 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 도 4와 같이 광 경로 변경 부재(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)는 외부에서 입사된 광을 반사해 광의 경로(OA2에서 0A1으로)를 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)는 반사경, 프리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 입사광의 경로(OA2)를 90도의 각도로 반사해 광의 경로(OA1)를 변경할 수 있다.

상기 광 경로 변경 부재(300)는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(300)를 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(220) 및 이미지 센서(200) 순서로 배치될 수 있다.

상기 광 경로 변경 부재(300)는 외부에서 입사된 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 상기 광 경로 변경 부재(300)에 제1 방향으로 입사된 광의 경로(OA2)를 상기 복수의 렌즈들(100)의 배치 방향인 제2 방향(복수의 렌즈들(100)이 이격된 방향의 경로(OA1))으로 변경할 수 있다.

상기 광학계(1000)가 광 경로 변경 부재(300)를 포함할 경우, 상기 광학계는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있어, 상기 카메라의 두께를 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(300)를 포함할 경우, 상기 광학계(1000)가 적용된 기기의 표면과 수직한 방향(제1 방향)으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향(제2 방향)으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어 상기 기기의 높이는 감소할 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 방향(제1 방향)으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향(제1 방향)으로 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 부재(300)를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈들(100)은 상기 기기의 표면과 평행한 방향(제2 방향)으로 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.

다른 예로서, 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 두 렌즈 사이에 배치되거나, 상기 복수의 렌즈들(100) 중 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 광 경로 변경 부재는 복수개로 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 물체와 상기 이미지 센서(200) 사이에는 복수의 상기 광 경로 변경 부재가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치되는 제1 광 경로 변경 부재 및 상기 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치되는 제2 광 경로 변경 부재를 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 적용되는 카메라에 따라 다양한 형태, 높이를 가질 수 있고, 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 복수의 렌즈들(100)에 대해 다시 설명하면, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)을 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(200) 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.

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 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양 측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 렌즈(110)는 제2 면(S2)이 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 물체 측으로 볼록한 메니스커스 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 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 두께(L1CT)는 에지 또는 끝단에서의 두께(L1ET)에 비해 2배보다 더 두꺼울 수 있다. 이에 따라 광수차 개선 또는 입사 광선을 제어할 수 있다. 상기 제1 렌즈(180)의 제1 면(S1)의 끝단은 중심보다 센서 측에 더 가깝게 위치할 수 있으며, 제2 면(S2)의 끝단은 중심보다 센서 측에서 더 멀리 위치할 수 있다. 여기서, 각 면(S1,S2)의 끝단은 유효 경의 단부 또는 외곽 둘레일 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.

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 오목한 형상을 가질 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 볼록한 형상을 가질 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 볼록한 형상을 가질 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 오목한 형상을 가질 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 글라스(glass) 재질을 포함할 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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양 측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 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.

상기 제1 렌즈군(G1)에서 물체와 최인접한 제1 렌즈(110)는 상기 이미지 센서(200)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 제1 렌즈군(G1)에서 상기 제2 렌즈군(G2)과 인접한 제3 렌즈(130)는 상기 제1 렌즈군(G1) 중에서 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 1.6보다 크거나 1.7보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)에서 상기 제2 렌즈군(G2)에 제공되는 광을 제어하여 상기 제1 렌즈군(G1) 이후에 배치되는 상기 제2 렌즈군(G2)의 렌즈 크기를 감소시킬 수 있다.

상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양 측으로 볼록한 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 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 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.

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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)는 적어도 하나의 변곡 점을 가질 수 있으며, 상기 변곡점의 위치는 제 9면(S9)의 끝단 보다 광축에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제9 면(S9)의 변곡점 위치는 광축을 기준으로 광축과 제 9면(S9)의 끝단 사이의 거리의 30% 이하 예컨대, 10% 내지 30%의 범위로 배치될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 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.

상기 제2 렌즈군(G2)에서 물체와 최인접한 제4 렌즈(140)는 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 제5 렌즈(150)와 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 렌즈(140)와 상기 제5 렌즈(150)의 아베수 차이는 20보다 크거나 30보다 클 수 있으며, 최대 60 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 렌즈군(G2)은 모드 변경에 따라 변화하는 위치에 의해 발생하는 색수차 변화를 최소화할 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.

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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 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.

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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 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 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.

상기 제13 면(S13)은 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있으며, 상기 변곡점 위치는 상기 제13 면(S13)의 끝단 보다 광축에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 변곡점 위치는 광축을 기준으로 광축과 제13 면(S13)의 끝단 사이의 거리의 30% 이하 예컨대, 10% 내지 30%의 범위로 배치될 수 있다.

상기 제14 면(S14)은 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있으며, 상기 변곡점 위치는 상기 제14 면(S14)의 광축 보다 끝단에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 변곡점 위치는 광축을 기준으로 광축과 제14 면(S14)의 끝단 사이의 거리의 85% 이상 예컨대, 85% 내지 95%의 범위로 배치될 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 제3 렌즈군(G3)에서 물체와 최인접한 제6 렌즈(160)는 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 제7 렌즈(170)와 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170)의 아베수 차이는 20보다 클 수 있으며, 예컨대 20 내지 45 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 렌즈군(G3)은 모드 변경에 따라 변화하는 위치에 의해 발생하는 색수차 변화를 최소화하며 색지움(achromatic) 역할을 수행할 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.

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 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 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 제8 렌즈(180)는 물체 측면(S15)과 센서 측 면(S16)이 변곡점이 없는 형상을 가질 수 있다.

상기 제8 렌즈(180)는 광축에서의 두께(L8CT)는 에지 또는 끝단에서의 두께(L8ET)보다 1.5 배 이상 두꺼울 수 있다. 이에 따라 광학계에서의 왜곡을 감소시켜 줄 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)의 제15 면(S15)의 끝단은 중심보다 센서 측에 더 가깝게 위치할 수 있으며, 제16 면(S16)의 끝단은 중심보다 센서 측에서 더 멀리 위치할 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 제15 면(S15)과 제16 면(S16) 중 하나 또는 모두가 변곡점이 없는 비구면으로 제공될 수 있다.

상기 제4 렌즈군(G4)은 복수의 렌즈군들(G1,G2,G3,G4) 중 상기 이미지 센서(200)와 가장 인접할 수 있다. 특히, 상기 이미지 센서(200)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 제4 렌즈군(G4)의 제8 렌즈(180)는 상기 이미지 센서(200)에 입사되는 광의 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)이 0도에 가까워지도록 보정할 수 있다.

상기 복수의 렌즈들(100) 중 적어도 하나의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 상기 비원형 형상 렌즈는 렌즈들 중에서 물체 측에 가깝고 유효 반경이 큰 하나 또는 두 렌즈일 수 있으며, 광축에 직교하는 일 단 또는 양단이 구면이 아닐 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시키며 다양한 배율을 제공할 수 있다.

발명의 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, 상기 제1 배율과 다른 제2 배율로 동작하는 제2 모드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 배율은 상기 제1 배율보다 클 수 있다. 또한, 상기 동작 모드는 상기 제1 및 제2 배율 사이의 배율인 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. 상기 제1 배율은 약 3배율 내지 약 5배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 11배율일 수 있고, 상기 제3 배율은 상기 제1,2배율 사이 배율로 약 5배율 내지 약 8배율일 수 있다.

상기 구동 부재는 상기 제1 내지 제3 모드 중 선택되는 하나의 동작 모드 따라 적어도 하나의 렌즈군을 이동시키거나 초기 모드로 동작시킬 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. 상기 초기 모드는 제1,2,3모드 중 어느 하나일 수 있으며, 예컨대 제1모드일 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제1 위치(Position 1)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 위치와 다른 제2 위치(Position 2)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치(Position 3)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제3 위치는 상기 제1 및 제2 위치 사이 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)이 상기 제3 모드에서 위치하는 제3 위치는, 상기 제1 및 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2)이 위치한 상기 제1 및 제2 위치 사이의 영역일 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)이 상기 제3 모드에서 위치한 제3 위치는 상기 제1 및 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)이 위치한 상기 제1 및 제2 위치 사이의 영역일 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. 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 또는 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정된 위치에 배치될 수 있다. 상기 동작 모드에 따른 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치 각각에서 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4)은 인접한 렌즈군과 설정된 간격을 가질 수 있다.

이에 따라, 상기 광학계(1000)는 동작 모드가 변화하여도 일정한 TTL(Total track length)을 가질 수 있고, 일부 렌즈군의 위치를 제어하여 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리 및 배율을 제어할 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드 변경에 따라 변화하는 수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 배율로 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 효과적으로 제공할 수 있고, 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 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. 여기서, n_G1 > n_G2, n_G1 > n_G3의 관계를 가질 수 있다.

[수학식 2]

CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7

수학식 2에서 CA_L4S7는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)의 유효경 크기이며, CA_L1S1는 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)의 유효경 크기이다. 수학식 2를 만족할 경우, 광학계 대비 높은 입사동 크기(EPD: Entrance Pupil Diameter, EPD)를 제공할 수 있다.

[수학식 3]

2 < L1CT / L3CT < 5

수학식 3에서 L1CT는 제1 렌즈(110)의 광축에서의 두께(mm)이며, L3CT는 제3 렌즈(130)의 광축에서의 두께(mm)이다. 수학식 3을 만족할 경우, 광학계(1000)에서의 수차 특정을 개선할 수 있다.

[수학식 4]

1 < L8ET / L8CT < 4

수학식 4에서 L8CT는 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈(180)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L8ET는 상기 제8 렌즈(180)의 물체 측 면(제15 면(S15))의 유효 영역 끝단과 센서 측 면(제16 면(S16))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 5]

EPL_G1 < 0

수학식 5에서 EPL_G1은 제1 렌즈 군(G1)의 유효 초점 거리(EPL)이며, 0보다 작은 값을 가질 수 있다. 이러한 수학식 5를 만족할 경우, 광학계의 광수차 또는 제1 렌즈 군(G1)의 광 수차를 개선시켜 줄 수 있다.

[수학식 6]

CRA < 10

수학식 6에서 CRA(Chief Ray Angle)는 주 광선 입사각으로서, 광학계에서 제1,2,3모드에 따라 주 광선 입사각은 10도 미만일 수 있으며, 예컨대 6도 이하일 수 있다. 상기 제1모드는 와이드(wide) 모드이며, 제2모드는 텔레(tele) 모드이며, 제3모드는 중간(middle) 모드일 수 있다. 여기서, 상기 제1모드(Wide)인 경우 주 광선 입사각은 1 필드에서 제3모드(Middle)인 경우의 주 광선 입사각 보다 클 수 있다. 상기 제1,2모드(Wide, Tele)인 경우 1 필드에서 주 광선 입사각은 4도 내지 6도의 범위일 수 있으며, 제2 모드의 주 광선 입사각이 제1 모드의 주 광선 입사각 보다 클 수 있다. 수학식 6을 만족할 경우, 주변 광량비를 확보할 수 있다.

[수학식 7]

Min_Relative illumination > 40

수학식 7에서 Min_Relative illumination는 제1 내지 제3모드에 따른 최소 상대 조도(단위 %) 값으로, 수학식 7을 만족할 경우 광학계의 주변 광량비를 확보할 수 있다.

[수학식 8]

(TTL / L_G1) > 3.5

수학식 8에서 L_G1는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))에서 상기 이미지 센서(200)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 주변 광량비를 확보할 수 있다.

[수학식 9]

TTL / EPD_Tele < 2.72

수학식 9에서 EPD_Tele는 제2모드(Tele) 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 9을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있으며, F 넘버를 4이하로 확보할 수 있기 위한 최소 조건일 수 있다.

[수학식 10]

2 < L_Max_CT / L_Min_CT < 6

수학식 10에서 L_Max_CT는 렌즈들 중에서 광축(OA)에서의 가장 두꺼운 두께이며, L_Min_CT는 렌즈들 중에서 광축(OA)에서 가장 얇은 두께로서, 광학계 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있다.

[수학식 11]

1 < L_Max_CA / L_Min_CA < 3

수학식 11에서 L_Max_CA는 렌즈들 중에서 가장 큰 유효경이며, L_Min_CA는 렌즈들 중에서 가장 작은 유효경이며, 수학식 11를 만족할 경우, 광학계의 광학 성능을 유지하며, 슬림 또는 컴팩트 구조를 위한 카메라 모듈을 제공할 수 있다.

[수학식 12]

CA_G1min / CA_G4max < CA_G1max

수학식 12에서 CA_G1max는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 물체 측면 및 센서측 면들 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_G1min는 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면들 중에서 가장 작은 유효경이며, CA_G4max는 제4렌즈 군(G4)의 렌즈의 물체측 면 또는 센서측 면 중에서 최대 유효경이다. 수학식 12를 만족할 경우, 광학계의 광학 성능을 유지할 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 12 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있다.

[수학식 13]

1 < L_G1 / L_G2 < 3

수학식 13에서 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

상기 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G2는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10면(S10)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

[수학식 14]

1 < L_G1 / L_G3 < 4

수학식 14에서 L_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

상기 L_G3는 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G3는 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)과 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13 및 수학식 14 중 적어도 하나를 만족할 경우, 상대적으로 작은 TTL을 가지며 적어도 세 모드 변경에 따라 다양한 배율을 제공할 수 있다.

[수학식 15]

0.02 < d23 / TTL < 0.5

수학식 15에서 상기 d23은 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이의 광축 거리이다. 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)에 입사되는 미광(stray light)을 제어하여 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.

[수학식 16]

5 < TTL/L_G2 < 12

수학식 16에서 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G2은 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10 면(S10)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 색수차를 특성을 개선할 수 있다.

[수학식 17]

20 < |vd4 - vd5|

수학식 17에서 vd4는 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(Abbe's Number)를 의미하고, vd5는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 상기 제4,5렌즈의 아베수 차이의 절대 값이 수학식 17을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.

[수학식 18]

20 < |vd6 - vd7|

수학식 18에서 vd6는 상기 제6 렌즈의 아베수를 의미하고, vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다. 상기 제6,7렌즈의 아베수 차이의 절대 값이 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.

[수학식 19]

1.6 < n3d

수학식 19에서 n3d는 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 상기 제3 렌즈(130) 이후에 배치되는 렌즈의 유효 영역 면적을 확보할 수 있고 렌즈의 높이를 줄일 수 있다.

[수학식 20]

1 < L1R1 / L3R2 < 2.5

수학식 20에서 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.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 20을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈군(G1)에 입사되는 미광(stray light)을 제어할 수 있다.

[수학식 21]

1 < L1R1 / L4R1 < 2.5

수학식 21에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))의 곡률 반경을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 21을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 다양한 배율에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 22]

0 < L3R2 / L4R1 < 2

수학식 22에서 L3R2는 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))의 곡률 반경을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 22를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 적어도 세 모드의 다양한 배율로 동작 시 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 23]

-1.5 < L1R1 / L8R2 < 0

수학식 23에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(180)의 센서 측 면(제16 면(S16))의 곡률 반경을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.

[수학식 24]

0.05 < m_G2 / TTL < 0.5

수학식 24에서 m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리(단위 mm)를 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.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.

[수학식 25]

0.05 < m_G3 / TTL < 0.5

수학식 25에서 m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리(단위 mm)를 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. 상기 제3 렌즈 군(G3)의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리보다 클 수 있다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.

[수학식 26]

1.2 < m_G2 / L_G2 < 2.5

수학식 26에서 m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 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.

상기 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, L_G2는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10면(S10의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.

[수학식 27]

2 < m_G3 / L_G3 < 3.5

수학식 27에서 m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 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.

상기 L_G3는 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, L_G3는 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)과 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.

[수학식 28]

7 < L1_CT/ET : L3_CT/ET < 15

수학식 28에서 L1_CT/ET는 제1 렌즈(110)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이며, L3_CT/ET는 제3 렌즈(130)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,3렌즈(110,130)의 중심 두께와 끝단 두께를 나눈 값이 상기 비율로 수학식 28을 만족할 경우, 색 수차를 개선할 수 있고 입사 광선을 제어할 수 있다.

[수학식 29]

7 < L1_CT/ET : L7_CT/ET < 15

수학식 29에서 L7_CT/ET는 제7 렌즈(170)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,7렌즈(110,170)의 중심 두께와 끝단 두께를 나눈 값들이 상기 비율로 수학식 29을 만족할 경우, 색 수차를 개선할 수 있고 입사 광선을 제어할 수 있다. 또한 제7 렌즈(170)이 변곡점을 갖고 있고, 얇은 두께로 제공되므로, 왜곡 특성을 개선시켜 줄 수 있다.

[수학식 30]

4 < dG12_mode1 / dG34_mode1 < 12

수학식 30에서 dG12_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG12_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.

또한, dG34_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG34_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 30을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1 배율에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 배율에서 향상된 수차 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부, 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 31]

0.01 < dG12_mode2 / dG34_mode2 < 0.7

수학식 31에서 dG12_mode2은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG12_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.

또한, dG34_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG34_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 31를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 배율에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 배율에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.

[수학식 32]

1 < ｜EFL_1 / EFL_2｜ < 10

수학식 32에서 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.

상기 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 33]

2 < ｜EFL_1 / EPD_1｜ < 7

수학식 31에서 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.

상기 EPD_1은 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.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.

[수학식 34]

0.1 < EFL_2 / EPD_2 < 3

수학식 34에서 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, EPD_2는 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.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.

[수학식 35]

F#_Mode1 < 3.5

F#_Mode2 < 5

수학식 35에서 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-number를 의미하고, 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-number를 의미한다.

[수학식 36]

1 < ｜TTL / EFL_1｜ < 2

수학식 36에서 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]

0.1 < TTL / EFL_2 < 5

수학식 37에서 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]

1 < L_Max_CA / ImgH < 4

수학식 38에서 L_Max_CA는 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 의미한다.

또한, ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(200)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(200)의 1.0 필드(field) 영역까지의 거리로, 상기 거리는 광축(OA)의 수직 방향의 거리이다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(200)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이의 1/2을 의미한다.

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 고해상도 및 고화질을 구현할 수 있다.

[수학식 39]

5 < TTL / ImgH < 10

광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 보다 작은 TTL을 가질 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트하게 제공될 수 있다.

[수학식 40]

15 < TTL / BFL < 30

수학식 40에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(200)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.

[수학식 41]

2 < ImgH / BFL < 4

실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39를 만족할 경우, 1인치(inch) 전후의 큰 이미지 센서에 필요한 BFL을 확보할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 41를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 TTL을 유지하면서 다양한 배율로 동작할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.

[수학식 42]

2 < dG1G4 / TTL < 4

수학식 42에서 dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측 면(S6)과 제4 렌즈 군의 물체측 면(S15) 사이의 간격 또는 거리이다. 수학식 42를 만족할 경우 전체 TTL를 유지하면서 제1,2,3배율에 대해 선택적으로 동작할 수 있고, 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있다.

[수학식 43]

수학식 43에서 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 43 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.

자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 수학식 1 내지 수학식 43 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족함에 따라 렌즈군의 이동에 의해 발생하는 색수차, 비네팅(vignetting), 회절 효과, 주변부의 화질 저하 등의 광학 특성 저하를 효과적으로 보정할 수 있다. 그리고, 실시예에 따른 광학계(1000)는 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시키며 우수한 소비 전력 특성으로 다양한 배율에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 광학계(1000)가 상기 수학식 1 내지 수학식 43 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족함에 따라 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있고, 슬림한 구조로 제공되어 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 컴팩트한 구조를 가질 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(200) 사이에는 상술한 필터(220)가 배치될 수 있다.

렌즈	면	곡률 반경(mm)	두께 /간격(mm)	굴절률	아베수	초점거리 (mm)
제1 렌즈	제1 면	7.007	2.667	1.535	19.24	11.320
	제2 면	-83.598	0.253
제2 렌즈	제3 면	16.214	1.200	1.535	55.71	44.452
	제4 면	49.225	1.937
제3 렌즈	제5 면	-39.218	0.600	1.851	40.10	-4.058
	제6 면	3.840	dG12
제4 렌즈	제7 면	4.081	2.035	1.553	71.68	5.419
	제8 면	-9.407	0.403
제5 렌즈	제9 면	-235.105	0.851	1.671	19.24	-18.669
	제10 면	13.429	dG23
제6 렌즈	제11 면	-4.627	1.500	1.671	19.24	13.777
	제12 면	-3.503	0.300
제7 렌즈	제13 면	14.078	0.600	1.535	55.71	-5.627
	제14 면	2.451	dG34
제8 렌즈	제15 면	22.164	1.637	1.671	19.24	9.649
	제16 면	-9.032	0.500
필터	제17 면	infinity	0.210	1.523	54.5
	제18 면	infinity	0.289
이미지 센서		infinity	0.001

렌즈	면	유효 경(mm)
제1 렌즈	제1 면	10.000
제1 렌즈	제2 면	9.725
제2 렌즈	제3 면	8.821
제2 렌즈	제4 면	8.058
제3 렌즈	제5 면	6.248
제3 렌즈	제6 면	5.627
제4 렌즈	제7 면	5.800
제4 렌즈	제8 면	5.685
제5 렌즈	제9 면	5.245
제5 렌즈	제10 면	4.699
제6 렌즈	제11 면	4.913
제6 렌즈	제12 면	4.982
제7 렌즈	제13 면	4.939
제7 렌즈	제14 면	5.706
제8 렌즈	제15 면	7.048
제8 렌즈	제16 면	7.017

	제1 모드(Mode 1)
dG12 (mm)	5.462
dG23 (mm)	3.841
dG34 (mm)	0.714
EFL_1 (mm)	-34.081
EPD_1	4.734
배율 (제1 배율)	4.4배
F-number	2.10
FOV (도)	21.26
TTL (mm)	25
BFL (mm)	1.000
ImgH (mm)	3.075

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), 유효경의 크기(CA)에 대한 것이다.

또한, 표 3은 상기 제1 배율을 가지는 제1 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_1) 및 입사동의 크기(EPD_1), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격(dG12), 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격(dG23), 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격(dG34)에 대한 것이다.

표 1를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)의 광축(OA)에서 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양측으로 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. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 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 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 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 제3 렌즈(130)는 약 1.6보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 1.8보다 클 수 있다.

상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.

상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 유리 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 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 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다. 상기 제9 면(S9)는 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다.

상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 볼록한 형상을 가질 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 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다. 상기 제13 면(S13)과 상기 제14 면(S14)는 적어도 하나의 변곡점을 가질 수 있다.

상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(180)의 제15 면(S15)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 볼록한 형상을 가질 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.

상기 제3 렌즈 군(G3)과 상기 제4 렌즈 군(G4)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 상기 제3 렌즈 군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2,3렌즈 군(G2,G3)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1,4렌즈 군(G1,G4)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다.

또한, 실시예에 따른 광학계(1000)에서 각 렌즈면의 비구면 계수의 값은 하기 표 4와 같다.

	제1 렌즈		제2 렌즈		제3 렌즈		제4 렌즈
	제1 면	제2 면	제3 면	제4 면	제5 면	제6 면	제7 면	제8 면
Y Radius	4.844	11.634	6.015	27.687	-29.006	3.884	3.132	-15.567
K	-8.29E-02	-5.51E+00	-5.50E-01	9.33E+01	6.74E+01	-6.32E-01	-2.28E-01	-2.24E+01
A	7.14E-05	-1.65E-03	-1.16E-03	4.16E-03	3.68E-03	1.98E-03	3.15E-04	-3.00E-03
B	-6.52E-06	3.10E-03	3.78E-03	-4.04E-03	-8.62E-03	-6.72E-03	1.08E-05	7.56E-03
C	7.87E-05	-2.38E-03	-3.52E-03	1.18E-03	7.29E-03	6.77E-03	1.11E-04	-1.03E-02
D	-4.76E-05	1.03E-03	1.65E-03	2.23E-04	-3.33E-03	-3.47E-03	-1.08E-04	8.93E-03
E	1.43E-05	-2.66E-04	-4.35E-04	-2.30E-04	8.67E-04	9.10E-04	9.85E-05	-4.77E-03
F	-2.48E-06	4.22E-05	6.61E-05	6.06E-05	-1.21E-04	-7.67E-05	-4.98E-05	1.59E-03
G	2.52E-07	-4.01E-06	-5.61E-06	-7.41E-06	6.43E-06	-1.67E-05	1.45E-05	-3.21E-04
H	-1.39E-08	2.10E-07	2.31E-07	3.99E-07	3.00E-07	4.32E-06	-2.25E-06	3.58E-05
J	3.16E-10	-4.63E-09	-2.90E-09	-5.41E-09	-3.60E-08	-2.76E-07	1.49E-07	-1.68E-06
	제5 렌즈		제6 렌즈		제7 렌즈		제8 렌즈
	제9 면	제10 면	제11 면	제12 면	제13 면	제14 면	제15 면	제16 면
Y Radius	11.182	4.863	-4.582	-2.861	-5.150	3.493	27.497	-6.671
K	1.41E+01	4.99E+00	-8.81E+00	-4.24E+00	3.75E+00	-1.48E+01	2.98E+01	-1.64E+00
A	-1.13E-03	3.88E-03	4.32E-03	-5.96E-03	-7.48E-02	-4.64E-02	1.07E-03	-1.30E-03
B	7.26E-03	1.30E-03	-2.88E-03	-2.60E-03	2.94E-02	2.58E-02	-3.11E-04	8.98E-04
C	-1.12E-02	-2.77E-03	3.77E-03	4.32E-03	-3.27E-03	-9.04E-03	-1.23E-05	-3.89E-04
D	9.97E-03	1.93E-03	-2.38E-03	-9.66E-04	2.42E-04	2.04E-03	9.15E-06	7.44E-05
E	-5.46E-03	-4.61E-04	7.08E-04	-1.08E-03	-2.28E-03	-2.68E-04	-3.21E-06	-8.52E-06
F	1.85E-03	-2.49E-04	-4.14E-05	8.09E-04	1.72E-03	1.73E-05	8.07E-07	7.77E-07
G	-3.78E-04	2.04E-04	-2.92E-05	-2.31E-04	-5.35E-04	-6.18E-07	-1.10E-07	-6.47E-08
H	4.22E-05	-5.43E-05	7.05E-06	3.10E-05	7.88E-05	9.05E-08	7.35E-09	3.69E-09
J	-1.95E-06	5.25E-06	-4.84E-07	-1.61E-06	-4.51E-06	-7.81E-09	-1.91E-10	-9.10E-11

렌즈군	렌즈	CT/ET
제1 렌즈군	제1 렌즈	4.438
	제2 렌즈	1.399
	제3 렌즈	0.392
제2 렌즈군	제4 렌즈	3.447
제2 렌즈군	제5 렌즈	0.744
제3 렌즈군	제6 렌즈	1.269
제3 렌즈군	제7 렌즈	0.365
제4 렌즈군	제8 렌즈	1.980

표 5를 참조하면, 상기 복수의 렌즈들(100)의 각 렌즈의 광축에서의 두께(CT)와 끝단에서의 두께(ET)의 비율(CT/ET)은 서로 상이할 수 있으며, 제1 렌즈(110)의 CT/ET 값이 가장 클 수 있고, 제7 렌즈가 CT/ET 값이 가장 작을 수 있다. 상기 CT/ET 값이 1 미만인 렌즈들은 3매 이하일 수 있으며, 제3,5,7렌즈를 포함할 수 있고, CT/ET 값이 3이상이 값들은 2매 이상일 수 있으며, 제1 및 제4렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(vd4)는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수(vd5)와 30 이상 또는 40 이상의 차이가 날 수 있다. 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150)가 상술한 아베수 차이를 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동(M1)에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화할 수 있다.

상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 상기 제7 렌즈(170)의 아베수(vd7)는 상기 제6 렌즈(160)의 아베수(vd6)와 20 이상 또는 30 이상 차이가 날 수 있다. 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170)가 상술한 아베수 차이를 가짐에 따라 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동(M2)에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화 및/또는 보상하여 색지움(achromatic) 역할을 수행할 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, 도 6 및 도 9와 표 1 내지 표 5를 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, 실시예에서 상기 제1 배율은 약 4.4배율일 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 초기 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 초기 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(dG12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(dG34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(dG23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(dG12, dG34, dG23)은 광축(OA)에서 상기 렌즈군들 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) 값과 BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서 제1 유효 초점 거리로 정의하는 제1 EFL(EFL_1)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 25도 미만일 수 있고, F-number는 약 3.5 미만일 수 있다. 도 5와 같이 제1 위치(Position 1)에서의 상대 조도(RI)는 이미지 센서의 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 40% 초과로 나타남을 알 수 있다.

상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드에서 도 6 및 도 9와 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 6은 상기 제1 모드(제1 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 9는 수차 특성에 대한 그래프이다.

도 9의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 6에서 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 9의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 9를 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.

	제2 모드(Mode 2)
dG12 (mm)	0.300
dG23 (mm)	3.003
dG34 (mm)	6.714
EFL_2 (mm)	-8.4482
EPD_2	10.0
배율 (제2 배율)	9.6
F-number	3.65
FOV (도)	9.78
TTL (mm)	25
BFL (mm)	1.0
ImgH (mm)	3.075

표 6은 상기 제2 배율을 가지는 제2 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_2) 및 입사동의 크기(EPD_2), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격(dG12), 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격(dG23), 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격(dG34)에 대한 것이다.

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 3, 도 8 및 도 11, 표 1 및 표 6을 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제2 배율을 가지는 상기 제2 모드로 동작할 수 있다. 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 약 11배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 배율은 약 9.6배율일 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 초기 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 초기 위치가 상기 제2 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제2 위치로 이동할 수 있다. 도 5와 같이 제2 위치(Position 2)에서의 상대 조도는 이미지 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 95% 이상으로 나타남을 알 수 있다.

상기 제1 모드의 제1 간격(dG12)은 상기 제2 모드의 제1 간격(dG12)보다 클 수 있고, 상기 제1 모드의 제2 간격(dG34)은 상기 제2 모드의 제2 간격(dG34)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 모드의 제3 간격(dG23)은 상기 제2 모드의 제3 간격(dG23)보다 클 수 있다.

또한, 상기 카메라 모듈이 상기 제2 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서의 TTL(Total track length) 값, BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서 제2 유효 초점 거리로 정의하는 제2 EFL(EFL_2)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 EFL(EFL_2)은 상기 제1 EFL(EFL_1)보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 12도 미만일 수 있고, F-number는 약 6.5 미만일 수 있다.

상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드에서 도 8 및 도 11과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다.

자세하게, 도 8는 상기 제2 모드(제2 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 11은 수차 특성에 대한 그래프이다.

도 8의 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 11의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 11을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.

	제3 모드(Mode 3)
dG12 (mm)	2.577
dG23 (mm)	2.921
dG34 (mm)	4.519
EFL_3 (mm)	6.701
EPD_3	9.012
배율 (제3 배율)	7
F-number	2.96
FOV (도)	13.28
TTL (mm)	25
BFL (mm)	1.0
ImgH (mm)	3.075

표 7은 상기 제3 배율을 가지는 제3 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_3) 및 입사동의 크기(EPD_3), 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.

예를 들어, 도 2, 도 7 및 도 10, 표 1 및 표 7을 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제3 배율을 가지는 상기 제3 모드로 동작할 수 있다. 상기 제3 배율은 약 5배율 내지 약 8배율일 수 있다. 자세하게, 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 제3 위치는 상기 제1 및 제2 위치 사이 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 제3 위치는 상기 제2 렌즈군(G2)의 제1 및 제2 위치 사이에 위치할 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)의 제3 위치는 상기 제3 렌즈군(G3)의 제1 및 제2 위치 사이에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 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 초기 위치가 상기 제3 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제3 위치로 이동할 수 있다. 도 5와 같이 제3 위치(Position 3)에서의 상대 조도는 이미지 센서의 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 75% 이상으로 나타남을 알 수 있다.

상기 제3 모드의 제1 간격(dG12)은 상기 제1 모드의 제1 간격(dG12)보다 작을 수 있고, 상기 제2 모드의 제1 간격(dG12)보다 클 수 있다. 상기 제3 모드의 제2 간격은 상기 제1 모드의 제2 간격(dG34)보다 클 수 있고, 상기 제2 모드의 제2 간격(dG34)보다 작을 수 있다. 상기 제3 모드의 제3 간격(dG23)은 상기 제1 모드의 제3 간격(dG23) 및 상기 제2 모드의 제3 간격(dG23)보다 작을 수 있다.

또한, 상기 카메라 모듈이 상기 제3 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서 제3 유효 초점 거리로 정의하는 제3 EFL(EFL_3)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제3 EFL(EFL_2)은 상기 제1 EFL(EFL_1)보다 클 수 있고, 상기 제2 EFL(EFL_2)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 17도 미만일 수 있고, F-number는 약 5 미만일 수 있다.

상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드에서 도 7 및 도 10과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다.

자세하게, 도 7는 상기 제3 모드(제2 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) 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 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 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.

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 모드에 따라 TTL은 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 광학계(1000)에서 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)은 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 모드에 따라 BFL은 서로 동일한 값을 가질 수 있다.

다른 예로서, 상기 광학계(1000)는 고정군, 이동군에 포함된 렌즈들 중 적어도 하나 또는 둘 이상이 비원형 형상이거나, 어느 한 렌즈 군의 렌즈들이 비 원형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제4 렌즈군(G1, G4) 사이에 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)이 배치될 공간을 구조적으로 확보할 수 있고, 동작 모드 변경 시 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 이동(M1,M2) 거리를 현저히 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 동작 모드 변경 시 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3) 각각은 최대 6mm 이하의 범위 내에서 이동할 수 있어 소비 전력 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 이동군 각각의 이동 거리가 TTL 대비 현저히 감소하여 상기 이동군의 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

예컨대, 상기 제3 렌즈군(G3)의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리보다 크며, 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리는 5mm 이상일 수 있다. 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3) 각각은 5mm 내지 6mm 범위 내에서 이동될 수 있다.

	실시예
CA_G1max	10.000mm
CA_G2max	5.800 mm
CA_G3max	5.706 mm
CA_G4max	7.048 mm
CA_G1min	5.627 mm
CA_G2min	4.699 mm
CA_G3min	4.913 mm
CA_G4min	7.017 mm
L_G1	6.657 mm
L_G2	3.289 mm
L_G3	2.400 mm
L_G4	1.637 mm
fG1	-34.081 mm
fG2	6.701 mm
fG3	-8.448 mm
fG4	9.649 mm
mG2	5.162 mm
mG3	6.000 mm

	수학식	실시예
수학식 1	n_G1, n_G2, n_G3 > 1	만족
수학식 2	CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7	0.58
수학식 3	2 < L1CT / L3CT < 5	4.45
수학식 4	1 < L10ET / L10CT < 4	1.32
수학식 5	EFL_G1 < 0	-34.081
수학식 6	CRA < 6	max 6
수학식 7	Min_Relative illumination > 40	42.90
수학식 8	(TTL / L_G1) > 3.5	3.76
수학식 9	TTL / EPD_Tele < 2.72	2.50
수학식 10	2 < L_Max_CT/L_Min_CT < 6	4.445
수학식 11	1< L_Max_CA/L_Min_CA <3	2.025
수학식 12	CA_G1min < CA_G4max < CA_G1max	만족
수학식 13	1 < L_G1 / L_G2 < 3	2.024
수학식 14	1 < L_G1 / L_G3 < 4	2.774
수학식 15	0.02 < d23 / TTL < 0.5	0.077
수학식 16	5 < TTL/L_G2 < 12	7.601
수학식 17	20 < \|vd4 - vd5\|	52.44
수학식 18	20 < \|vd6 - vd7\|	36.47
수학식 19	1.6 < n3d	만족
수학식 20	1 < L1R1 / L3R2 < 2.5	1.825
수학식 21	1 < L1R1 / L4R1 < 2.5	1.717
수학식 22	0 < L3R2 / L4R1 < 2	0.941
수학식 23	-1.5 < L1R1 / L8R2 < 0	-0.776
수학식 24	0.05 < m_G2 / TTL < 0.5	0.206
수학식 25	0.05 < m_G3 / TTL < 0.5	0.240
수학식 26	1.2 < m_G2 / L_G2 < 2.5	1.570
수학식 27	2 < m_G3 / L_G3 < 3.5	2.500
수학식 28	7 <L1_CT/ET : L3_CT/ET < 15	11.316
수학식 29	7 <L1_CT/ET : L7_CT/ET < 15	12.154
수학식 30	4 < dG12_mode1 / dG34_mode1 < 12	7.652
수학식 31	0.01 < dG12_mode2 / dG34_mode2 < 0.7	0.045
수학식 32	1 < lEFL_1 / EFL_2l < 10	5.086
수학식 33	2 < lEFL_1 / EPD_1l < 7	4.278
수학식 34	0.1 < EFL_2 / EPD_2 < 3	0.744
수학식 35	F#_Mode1 < 3.5 F#_Mode2 < 3.5	만족
수학식 36	0 < lTTL / EFL_1l < 2	0.734
수학식 37	0.1 < TTL / EFL_2 < 5	3.731
수학식 38	1 < L_Max_CA / ImgH < 4	3.253
수학식 39	5 < TTL / ImgH < 10	8.131
수학식 40	15 < TTL / BFL < 30	25.000
수학식 41	2 < ImgH / BFL < 4	3.075
수학식 42	2 < dG1G4 / TTL < 4	3.075

표 8은 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 9는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈의 수학식 1 내지 수학식 42에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 9를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 42 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하거나, 모든 수학식을 만족할 수 있다.

CRA Data
Field	Wide	Mid	Tele
0	0.00	0.00	0.00
0.1	1.16	0.07	0.40
0.2	2.20	0.01	0.91
0.3	2.84	0.19	1.53
0.4	3.06	0.57	2.17
0.5	3.24	0.97	2.84
0.6	3.36	1.40	3.54
0.7	3.52	1.77	4.14
0.8	3.86	1.96	4.57
0.9	4.39	1.98	4.83
1	4.99	1.90	5.01

표 10은 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서의 필드 값(O~1) 값에 따라 제1모드(Wide), 제2모드(tele), 제3모드(mid)에 따른 CRA 값을 나타낸 표이다.

Image_Height	Wide	Mid	Tele
0.000	100.0	100.0	100.0
0.154	99.9	100.0	100.2
0.308	99.9	100.1	100.3
0.461	100.0	100.5	100.4
0.615	99.9	100.7	100.6
0.769	99.7	101.4	100.5
0.923	98.1	101.2	100.3
1.076	95.4	100.9	100.1
1.230	92.3	99.9	100.0
1.384	88.7	98.9	99.7
1.538	84.8	97.5	99.7
1.691	81.2	96.7	99.3
1.845	77.3	95.0	98.6
1.999	72.7	92.8	97.9
2.153	68.3	91.0	96.9
2.306	63.7	88.9	95.9
2.460	59.1	86.4	94.8
2.614	54.6	84.0	94.1
2.768	50.4	81.8	93.3
2.921	46.2	80.0	92.6
3.075	42.9	77.8	91.6

표 10은 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서의 필드 값(O~1) 값에 따라 제1모드(Wide), 제2모드(tele), 제3모드(mid)에 따른 샹대 조도 값을 나타낸 표이다.

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, 비원형 형상 등을 가지는 복수의 렌즈(100)를 가질 수 있다. 또한, 실시예는 이동하는 렌즈군의 이동 거리 등을 제어하여 다양한 배율로 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 하나의 카메라 모듈을 이용하여 다양한 배율로 피사체를 촬영할 수 있고, 각각의 배율에서 광학 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 도 6 내지 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드가 제1,2,3모드로 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 배율 내지 제2 배율 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 제2 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. 예를 들어, 실시예는 이동하는 렌즈군이 6mm 이하의 이동 거리를 가질 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 12는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 실시 예에 개시된 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 이동 단말기(1)는 전면에 실시 예에 개시된 카메라 모듈을 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(200)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 반사부재: 300
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: 220 이미지 센서: 200

Claims

물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
상기 제1 렌즈군과 상기 제4 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지며,
상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지고,
상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고,
상기 제2 및 제3 렌즈군 각각은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, 상기 배율들 중에서 가장 높은 배율에서 하기 수학식을 만족하는 광학계.
TTL / EPD_Tele <2.72
(상기 TTL은 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며, 상기 EPD_Tele는 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)이다.)
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.
제2 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고,
상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
상기 제3 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가지며,
상기 제4 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖는, 광학계.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 제3 렌즈는 플라스틱 재질이며,
상기 제4 렌즈는 유리 재질이며, 굴절율이 1.7 이상인 광학계.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가지며,
상기 제4 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 갖는 광학계.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 제5 렌즈의 물체 측 면, 상기 제7 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 적어도 하나의 변곡점을 갖는 광학계.
제6 항에 있어서,
상기 제5 렌즈의 물체 측 면에서 상기 변곡점의 위치는 광축을 기준으로 광축과 상기 물체 측 면의 끝단 사이의 거리의 10% 내지 30% 범위로 배치되는 광학계.
제6 항에 있어서,
상기 제8 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면이 변곡점이 없는 형상을 갖는 광학계.
물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
상기 제1 렌즈 군의 굴절력은 상기 제4 렌즈군의 굴절력과 반대이며,
상기 제1 렌즈 군의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 굴절력과 반대이며,
상기 제1 및 제4 렌즈군은 고정되고,
상기 제2 및 제3 렌즈군은 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며,
하기 수학식을 만족하는 광학계.
EFL_G1 < 0
(EFL_G1은 상기 제1 렌즈 군의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)이다.)
제9 항에 있어서,
상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리를 가지고,
상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 상기 제1 유효 초점 거리보다 큰 제2 유효 초점 거리를 가지는 광학계.
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
0.05 < m_G2 / TTL < 0.5
(m_G2는 상기 제2 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이다.)
제9항 또는 제10 항에 있어서,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
0.05 < m_G3 / TTL < 0.5
(m_G3는 상기 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이다. 또한, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이다.)
제9항 또는 제10 항에 있어서,
상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈군의 최대 이동 거리보다 큰 광학계.
제13 항에 있어서,
상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군의 최대 이동 거리는 5mm 이상인 광학계.
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 적어도 세 모드에 따른 각 배율에서 상대 조도 값은 하기 수학식을 만족하는 광학계.
Min_Relative illumination > 40
(Min_Relative illumination은 각 배율에서 상대 조도 값이 최저인 값이다.)
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
CRA < 6
(CRA는 이미지 센서에 입사되는 광의 주광선 입사각이다.)
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 제4 렌즈 군은 1매의 렌즈로 이루어지며, 상기 제1,3,4군의 렌즈는 2매 이상의 렌즈로 이루어지며,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7
(CA_L4S7은 제4 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며, CA_L1S1은 제1 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이다.)
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
20 < |vd4 - vd5| 및
20 < |vd6 - vd7|
(vd4는 제4 렌즈의 아베수이며, vd5는 제5 렌즈의 아베수이며, vd6은 제6렌즈의 아베수이며, vd7은 제7렌즈의 아베수이다.)
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
하기 수학식을 더 만족하는 광학계.
2 < dG1G4 / TTL < 4
(상기 dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측에 가장 가까운 면과 제4 렌즈 군의 물체 측에 가장 가까운 면 사이의 거리이며, TTL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이다.)
광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
상기 광학계는 제1 항 또는 제9 항에 따른 광학계를 포함하고,
상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 각각의 위치를 광축 방향으로 구동시키는 카메라 모듈.