KR20230032046A - 촬상 광학계 - Google Patents

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KR20230032046A
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임태연
조용주
정필호
유재명
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삼성전기주식회사
금오공과대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함한다. 일 실시 예에 따른 촬상 광학계의 화각(FOV)은 85도보다 크고 160도보다 작다. 일 실시 예에 따른 촬상 광학계에서 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)가 6.0 mm 보다 크고 9.0 mm 보다 작다. 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 소형 카메라 모듈에 탑재가능하면서 초점배율저정이 가능할 수 있다.

Description

촬상 광학계{Imaging Lens System}
본 발명은 초점배율조정이 가능한 촬상 광학계에 관한 것이다.
휴대용 전자장치는 사진촬상 또는 동영상의 촬영을 위한 카메라 모듈을 구비한다. 예를 들어, 카메라 모듈은 휴대 전화기, 노트북, 게임기 등에 탑재될 수 있다. 휴대용 전자장치는 사용자의 휴대편의를 높이기 위해 대체로 박형 또는 소형으로 제작된다. 때문에, 휴대용 전자장치에 탑재되는 카메라 모듈은 제한된 형태의 촬상 광학계를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 카메라 모듈은 단일 초점거리를 갖는 촬상 광학계를 포함한다. 그러나 단일 초점거리를 갖는 촬상 광학계는 높은 광학적 특성을 발휘하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휴대용 전자장치에 탑재가 가능하면서 높은 광학적 특성(예를 들어, 초점배율조정)을 갖는 촬상 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함한다. 일 실시 예에 따른 촬상 광학계의 화각(FOV)은 85도보다 크고 160도보다 작다. 일 실시 예에 따른 촬상 광학계에서 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)가 6.0 mm 보다 크고 9.0 mm 보다 작다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계는 부의 굴절력을 가지며 물체 측면이 볼록한 형상인 제1렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈; 굴절력을 갖는 제3렌즈; 굴절력을 가지며 상 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 굴절력을 갖는 제5렌즈; 굴절력을 가지며 물체 측면이 오목한 형상인 제6렌즈; 및 부의 굴절력을 갖는 제7렌즈;를 포함한다.
본 발명은 소형 카메라 모듈에 탑재가능하면서 초점배율저정이 가능한 촬상 광학계를 제공할 수 있다.
도 1는 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(광각상태)이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(망원상태)이다.
도 3은 도 1에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 4는 도 2에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(광각상태)이다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(망원상태)이다.
도 7은 도 5에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 8은 도 6에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(광각상태)이다.
도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(망원상태)이다.
도 11은 도 9에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 12는 도 10에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(광각상태)이다.
도 14는 본 발명의 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도(망원상태)이다.
도 15는 도 13에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 16은 도 14에 도시된 촬상 광학계의 수차 곡선이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 제7렌즈의 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제7렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지 거리), 2ImgHT(상면의 대각길이), ImgHT(2ImgHT의 1/2), 초점거리의 단위는 ㎜이다.
렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TTL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 부분(paraxial region)이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 근축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 7매의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 박형화된 휴대 단말기에 장착되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계의 최전방 렌즈(또는 제1렌즈)의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)는 6.0 mm보다 크고 9.0 mm 보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 대체로 넓은 화각을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계의 화각(FOV)은 85도보다 크고 160도보다 작을 수 있다.
본 발명은 전술된 실시 예와 다른 형태로도 구성될 수 있다.
일 예로, 제1형태 예에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함한다. 본 실시 예에 따른 촬상 광학계는 부의 굴절력을 갖는 복수의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 본 실시 예에 따른 촬상 광학계에서 제1렌즈, 제2렌즈, 제7렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
본 형태에 따른 촬상 광학계는 일 측면이 볼록한 렌즈와 일 측면이 오목한 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계에서 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상이고, 제4렌즈는 상 측면이 오목한 형상이고, 제6렌즈는 물체 측면이 오목한 형상일 수 있다.
다른 예로, 제2형태에 따른 촬상 광학계는 초점조정(AF) 및 초점배율(Zoom)이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈 군, 제2렌즈 군, 제3렌즈 군을 포함하고, 제1렌즈 군 및 제2렌즈 군의 위치변경을 통해 초점조정 및 초점배율이 가능하도록 구성될 수 있다.
본 형태에 따른 촬상 광학계는 서로 다른 크기의 초점거리와 화각을 가질 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계는 130도 이상의 화각을 가질 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계는 95도 미만의 화각을 가질 수 있다. 전자의 따른 촬상 광학계의 초점거리는 후자에 따른 촬상 광학계의 초점거리보다 작을 수 있다.
본 형태에 따른 촬상 광학계에서 각각의 렌즈 군은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1렌즈 군은 1매의 렌즈를 포함하고, 제2렌즈 군은 3매의 렌즈를 포함하고, 제3렌즈 군은 3매의 렌즈를 포함하도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계에서 제1렌즈 군 내지 제3렌즈 군은 소정의 굴절력을 가질 수 있다. 일 예로, 제렌즈 군은 부의 굴절력을 가지며, 제2렌즈 군은 정의 굴절력을 가지며, 제3렌즈 군은 정 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
촬상 광학계는 제1렌즈 군 및 제2렌즈 군의 이동을 통해 화각을 변경할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계는 제1렌즈 군을 상면 방향으로 이동시키고, 제2렌즈 군을 물체 측으로 이동시켜 95도 미만의 화각을 구현할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계는 제2렌즈 군을 물체 측으로 이동시키고, 제2렌즈 군을 상면 방향으로 이동시켜 120도 이상의 화각을 구현할 수 있다.
또 다른 예로, 제3형태에 따른 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함한다. 본 형태에 따른 촬상 광학계는 특유의 조건식을 만족할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계는 하기 조건식 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
25 < FOVw/fw < 60
15 < FOVw/TTLw < 25
2.0 < D12/D45 < 17
1.0 < TTLw/TTLt < 1.1
-0.1 < ImgHT/fG3 < 0.2
0.6 < R1/ImgHT < 0.7
1.2 < VG2/VG3 < 1.3
0.5 < d0S14/ImgHT < 0.85
0.9 < SagS14/T7 < 1.3
-0.7 < G1m/G2m < -0.4
상기 조건식에서 FOVw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 화각(참고로, FOVt는 망원모드에서의 화각임)이고, fw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 초점거리이고, ft는 촬상 광학계의 망원 모드에서의 초점거리이고, Lw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이고, D12는 상기 제1렌즈의 상 측면으로부터 상기 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D45는 상기 제4렌즈의 상 측면으로부터 상기 제5렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, TTLw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 TTL(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리)이고, TTLt는 촬상 광학계의 망원 모드에서의 TTL(제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리)이고, ImgHT는 상면의 높이이고, fG3은 상기 제5렌즈 내지 상기 제7렌즈의 합성 초점거리이고, R1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률반지름이고, VG2는 상기 제2렌즈 내지 상기 제4렌즈의 아베수의 평균이고, VG3은 상기 제5렌즈 내지 상기 제7렌즈의 아베수의 평균이고, d0S14는 제7렌즈의 상 측면에 대한 1차 미분값이 0이 되는 지점에서 제7렌즈의 상 측면의 정점까지의 거리이고, SagS14는 제7렌즈의 상 측면에서 1차 미분값이 0이 되는 지점에서의 sag값이고, T7은 제7렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, G1m은 제1렌즈 군이 광각 모드에서 망원 모드로 변경될 때 이동되는 거리이고, G2m은 제2렌즈 군이 광각 모드에서 망원 모드로 변경될 때 이동되는 거리이다. 참고로, T7, d0S14, 및 SagS14는 도 17에 표시된 부분을 의미할 수 있다.
촬상 광학계는 하기 조건식 중 하나 이상을 만족할 수 있다.
0.61 < R1/ImgHT < 0.90
0.7 < SagS14/T7 < 1.8
본 발명의 일 실시 예 내지 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계는 필요에 따라 하기 특징을 갖는 렌즈를 하나 이상 포함할 수 있다. 일 예로, 일 실시 예에 따른 촬상 광학계는 하기 특징에 따른 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 예로, 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계는 하기 특징에 따른 제1렌즈 내지 제7렌즈 중 2개 이상을 포함할 수도 있다. 그러나 본 발명의 일 실시 예 내지 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계가 하기 특징에 따른 렌즈를 반드시 포함하는 것은 아니다.
이하에서 제1렌즈 내지 제7렌즈의 특징을 설명한다.
제1렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제1렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제1렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제1렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제1렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제1렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈는 플라스틱 재질 또는 유리 재질로 제작될 수 있다. 제1렌즈는 높은 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1렌즈의 굴절률은 1.7 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제1렌즈의 굴절률은 1.70 보다 크고 1.90 보다 작을 수 있다. 제1렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제1렌즈의 아베수는 40 미만일 수 있다. 다른 예로, 제1렌즈의 아베수는 20 보다 크고 40 보다 작을 수 있다.
제2렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제2렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제2렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제2렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제2렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈는 플라스틱 재질 또는 유리 재질로 제작될 수 있다. 제2렌즈는 제1렌즈보다 큰 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제2렌즈의 굴절률은 1.9 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제2렌즈의 굴절률은 1.90 보다 크고 2.0 보다 작을 수 있다. 제2렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제2렌즈의 아베수는 20 미만일 수 있다. 다른 예로, 제2렌즈의 아베수는 10 보다 크고 20 보다 작을 수 있다.
제3렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제3렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제3렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제3렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제3렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제3렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제3렌즈는 제1렌즈보다 작은 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제3렌즈의 굴절률은 1.6보다 작을 수 있다. 다른 예로, 제3렌즈의 굴절률은 1.5 보다 크고 1.6 보다 작을 수 있다. 제3렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제3렌즈의 아베수는 50 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제3렌즈의 아베수는 50 보다 크고 70 보다 작을 수 있다.
제4렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제4렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제4렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제4렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제4렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제4렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제4렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제4렌즈는 제1렌즈보다 작은 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제4렌즈의 굴절률은 1.6보다 작을 수 있다. 다른 예로, 제4렌즈의 굴절률은 1.5 보다 크고 1.6 보다 작을 수 있다. 제4렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제4렌즈의 아베수는 50 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제4렌즈의 아베수는 50 보다 크고 70 보다 작을 수 있다.
제5렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제5렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제5렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제5렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제5렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제5렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제5렌즈는 제3렌즈보다 큰 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제5렌즈의 굴절률은 1.6보다 클 수 있다. 다른 예로, 제5렌즈의 굴절률은 1.6 보다 크고 1.7 보다 작을 수 있다. 제5렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제5렌즈의 아베수는 20 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제5렌즈의 아베수는 20 보다 크고 30 보다 작을 수 있다.
제6렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제6렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제6렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제6렌즈는 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제6렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제6렌즈의 양면은 모두 구면일 수 있다. 다른 예로, 제6렌즈의 적어도 일면은 비구면일 수 있다. 제6렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제6렌즈는 소정의 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제6렌즈의 굴절률은 1.6보다 작을 수 있다. 다른 예로, 제6렌즈의 굴절률은 1.5 보다 크고 1.6 보다 작을 수 있다. 제6렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제6렌즈의 아베수는 50 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제6렌즈의 아베수는 50 보다 크고 70 보다 작을 수 있다.
제7렌즈는 굴절력을 가진다. 예를 들어, 제7렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제7렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제7렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제7렌즈는 구면 또는 비구면을 포함한다. 일 예로, 제7렌즈의 적어도 일면은 구면이거나 또는 비구면일 수 있다. 제7렌즈는 광 투과율이 높고 가공성이 우수한 재질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 제7렌즈는 제3렌즈보다 큰 굴절률을 갖도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제7렌즈의 굴절률은 1.6보다 클 수 있다. 다른 예로, 제7렌즈의 굴절률은 1.6 보다 크고 1.7 보다 작을 수 있다. 제7렌즈는 소정의 아베수를 가질 수 있다. 일 예로, 제7렌즈의 아베수는 20 보다 클 수 있다. 다른 예로, 제7렌즈의 아베수는 20 보다 크고 30 보다 작을 수 있다. 제7렌즈는 특유의 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈는 광축 중심부의 형상과 광축 주변부의 형상이 상이하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제7렌즈의 물체 측면은 광축 중심부에서 볼록하고 광축 주변부에서 오목한 형상일 수 있다. 다른 예로, 제7렌즈의 상 측면은 광축 중심부에서 오목하고 광축 주변부에서 볼록한 형상일 수 있다. 아울러, 제7렌즈는 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면에 변곡점이 형성되는 형상일 수 있다.
제1렌즈 내지 제7렌즈는 전술한 바와 같이 구면 또는 비구면을 포함할 수 있다. 제1렌즈 내지 제7렌즈가 비구면을 포함할 경우, 해당 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, k는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다.
전술된 실시 예 또는 전술된 형태에 따른 촬상 광학계는 조리개, 필터를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계는 제2렌즈와 제3렌즈에 배치되는 조리개 또는 제2렌즈 군에 포함하되는 조리개를 더 포함할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계는 최후방 렌즈(제7렌즈 또는 제3렌즈 군)와 상면 사이에 배치되는 필터를 더 포함할 수 있다. 조리개는 상면 방향으로 입사되는 광량을 조절하도록 구성되고, 필터는 특정 파장의 빛을 차단하도록 구성될 수 있다. 참고로, 본 명세서에 기술된 필터는 적외선을 차단하도록 구성되나, 필터를 통해 차단되는 파장의 빛이 적외선으로 한정되는 것은 아니다.
다음에서는 도면을 참조하여 구체적인 실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 제1실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(100)는 제1렌즈(110), 제2렌즈(120), 제3렌즈(130), 제4렌즈(140), 제5렌즈(150), 제6렌즈(160), 제7렌즈(170)를 포함한다.
제1렌즈(110)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(120)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(130)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(140)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(150)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(160)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(170)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(170)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제7렌즈(170)의 물체 측면은 광축 중심부분에서 볼록하고 광축 주변부에서 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(170)의 상 측면은 광축 중심부분에서 오목하고 광축 주변부에서 볼록한 형상이다.
제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)는 복수의 렌즈 군으로 구별될 수 있다. 일 예로, 제1렌즈(110)는 제1렌즈 군(G1)을 구성하고, 제2렌즈(120) 내지 제4렌즈(140)는 제2렌즈 군(G2)을 구성하고, 제5렌즈(150) 내지 제7렌즈(170)는 제3렌즈 군(G3)을 구성할 수 있다.
촬상 광학계(100)에서 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170) 중 하나 이상은 광축 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2)을 구성하는 렌즈들(110, 120, 130, 140)은 광축 방향을 따라 이동되도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계(100)는 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom)이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 모두를 광축 방향으로 이동시켜 초점배율조정을 수행할 수 있다. 참고로, 촬상 광학계(100)의 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom) 수행 시 제3렌즈 군(G3)은 이동하지 않을 수 있으나, 촬상 광학계(100)의 해상도를 향상시키기 상당히 미미한 크기로 이동될 수도 있다.
촬상 광학계(100)는 조리개(ST), 필터(도시되지 않음), 상면(IP)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(130) 사이에 배치되고, 필터는 제7렌즈(170)와 상면(IP) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 촬상 광학계(100)가 조리개(ST) 및 필터를 반드시 포함하는 것은 아니다. 예를 들어, 조리개(ST) 또는 필터는 필요에 따라 생략될 수 있다. 상면(IP)은 제1렌즈(110) 내지 제7렌즈(170)에 의해 입사되는 빛이 결상되는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상면(IP)은 카메라 모듈의 이미지 센서(IS)의 일면 또는 이미지 센서(IS)의 내부에 배치되는 광소자 상에 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계(100)는 2개의 촬상 모드를 구현할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(100)는 도 1에 도시된 형태를 통해 제1촬상 모드(또는 광각 모드)를 구현할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(100)는 도 2에 도시된 형태를 통해 제2촬상 모드(또는 망원 모드)를 구현할 수 있다. 제1촬상 모드에서 제2촬상 모드로의 변경 및 제2촬상 모드에서 제1촬상 모드로의 변경은 제1렌즈 군(G1)과 제2렌즈 군(G2)의 위치변경을 통해 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)에서 제1렌즈 군(G1)을 상면 방향으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 물체 측으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다. 다른 예로, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)에서 제1렌즈 군(G1)을 물체 측으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 상면 방향으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다.
다음에서는 각 촬상 모드에 따른 특징을 설명한다.
제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 120도 이상의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 140도의 화각을 가질 수 있다. 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(100)는 제1촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 95도 이하의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 90도의 화각을 가질 수 있다. 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(100)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(100)는 제2촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(100)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 수차 특성을 나타낸다. 표 1 내지 표 3은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 굴절률 아베수 초점거리
S1 제1렌즈 2.05508 0.34765 1.7486 35.50 -4.125
S2 1.14459 d1
S3 제2렌즈 3.50743 1.00000 1.9460 17.90 -24.171
S4 2.61949 0.09435
S5 제3렌즈 2.15412 0.44376 1.5350 55.70 2.165
S6 -2.32655 0.13981
S7 제4렌즈 4.22636 0.35421 1.5350 55.70 23.985
S8 6.11796 d2
S9 제5렌즈 3.71295 0.25000 1.6349 24.00 -24.484
S10 2.91876 0.49187
S11 제6렌즈 -4.07751 0.63624 1.5350 55.70 3.670
S12 -1.39739 0.48444
S13 제7렌즈 2.90261 0.47002 1.6349 24.00 -3.314
S14 1.14319 d3
S15 상면 infinity d4
비고 광각모드 망원모드
d1 1.496 1.016
d2 0.140 0.449
d3 1.007 1.011
d4 0.003 -0.001
비고 S14
rN 2.5
k -5.41196900
a 0 -0.91614790
a 1 0.05641624
a 2 -0.02468798
a 3 0.00485717
a 4 -0.00257955
a 5 -0.00226835
a 6 0.00082354
a 7 -0.00044497
a 8 -0.00004581
a 9 -0.00062966
a 10 0.00010120
a 11 0.00002514
a 12 0.00004806
a 13 -0.00005081
(표 3에서 rN은 제7렌즈의 유효지름을 의미한다)
도 5 및 도 6를 참조하여 제2실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(200)는 제1렌즈(210), 제2렌즈(220), 제3렌즈(230), 제4렌즈(240), 제5렌즈(250), 제6렌즈(260), 제7렌즈(270)를 포함한다.
제1렌즈(210)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(220)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(230)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(240)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(250)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(260)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(270)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(270)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제7렌즈(270)의 물체 측면은 광축 중심부분에서 볼록하고 광축 주변부에서 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(270)의 상 측면은 광축 중심부분에서 오목하고 광축 주변부에서 볼록한 형상이다.
제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)는 복수의 렌즈 군으로 구별될 수 있다. 일 예로, 제1렌즈(210)는 제1렌즈 군(G1)을 구성하고, 제2렌즈(220) 내지 제4렌즈(240)는 제2렌즈 군(G2)을 구성하고, 제5렌즈(250) 내지 제7렌즈(270)는 제3렌즈 군(G3)을 구성할 수 있다.
촬상 광학계(200)에서 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270) 중 하나 이상은 광축 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2)을 구성하는 렌즈들(210, 220, 230, 240)은 광축 방향을 따라 이동되도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계(200)는 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom)이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 모두를 광축 방향으로 이동시켜 초점배율조정을 수행할 수 있다. 참고로, 촬상 광학계(200)의 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom) 수행 시 제3렌즈 군(G3)은 이동하지 않을 수 있으나, 촬상 광학계(200)의 해상도를 향상시키기 상당히 미미한 크기로 이동될 수도 있다.
촬상 광학계(200)는 조리개(ST), 필터(도시되지 않음), 상면(IP)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(220)와 제3렌즈(230) 사이에 배치되고, 필터는 제7렌즈(270)와 상면(IP) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 촬상 광학계(200)가 조리개(ST) 및 필터를 반드시 포함하는 것은 아니다. 예를 들어, 조리개(ST) 또는 필터는 필요에 따라 생략될 수 있다. 상면(IP)은 제1렌즈(210) 내지 제7렌즈(270)에 의해 입사되는 빛이 결상되는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상면(IP)은 카메라 모듈의 이미지 센서(IS)의 일면 또는 이미지 센서(IS)의 내부에 배치되는 광소자 상에 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계(200)는 2개의 촬상 모드를 구현할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(200)는 도 5에 도시된 형태를 통해 제1촬상 모드(또는 광각 모드)를 구현할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(200)는 도 6에 도시된 형태를 통해 제2촬상 모드(또는 망원 모드)를 구현할 수 있다. 제1촬상 모드에서 제2촬상 모드로의 변경 및 제2촬상 모드에서 제1촬상 모드로의 변경은 제1렌즈 군(G1)과 제2렌즈 군(G2)의 위치변경을 통해 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)에서 제1렌즈 군(G1)을 상면 방향으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 물체 측으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다. 다른 예로, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)에서 제1렌즈 군(G1)을 물체 측으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 상면 방향으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다.
다음에서는 각 촬상 모드에 따른 특징을 설명한다.
제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 120도 이상의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 140도의 화각을 가질 수 있다. 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(200)는 제1촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 95도 이하의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 90도의 화각을 가질 수 있다. 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(200)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(200)는 제2촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(200)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계(200)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다른 수차 특성을 나타낸다. 표 4 내지 표 6은 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 굴절률 아베수 초점거리
S1 제1렌즈 1.90046 0.44156 1.8820 37.20 -4.299
S2 1.12811 d1
S3 제2렌즈 3.46152 0.98499 1.9460 17.90 -41.352
S4 2.74022 0.10056
S5 제3렌즈 2.22879 0.46014 1.5163 64.10 2.358
S6 -2.49521 0.17782
S7 제4렌즈 3.72653 0.36005 1.5350 55.70 18.076
S8 5.85870 d2
S9 제5렌즈 3.79552 0.25000 1.6349 24.00 -40.635
S10 3.22414 0.61341
S11 제6렌즈 -2.09413 0.52787 1.5891 61.20 3.027
S12 -1.05314 0.25450
S13 제7렌즈 2.13898 0.45058 1.6349 24.00 -3.296
S14 0.97131 d3
S15 상면 infinity d4
비고 광각모드 망원모드
d1 1.496 1.016
d2 0.134 0.433
d3 1.200 1.203
d4 0.003 0.000
비고 S14
rN 2.6
k -4.80696300
a 0 -0.64638130
a 1 0.06077927
a 2 -0.01451804
a 3 -0.00030858
a 4 -0.00020951
a 5 -0.00092674
a 6 0.00070064
a 7 -0.00052021
a 8 0.00030858
a 9 -0.00034696
a 10 0.00004433
a 11 0.00002100
a 12 0.00007339
a 13 -0.00003449
(표 6에서 rN은 제7렌즈의 유효지름을 의미한다)
도 9 및 도 10을 참조하여 제3실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(300)는 제1렌즈(310), 제2렌즈(320), 제3렌즈(330), 제4렌즈(340), 제5렌즈(350), 제6렌즈(360), 제7렌즈(370)를 포함한다.
제1렌즈(310)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(320)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(330)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(340)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(350)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(360)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(370)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(370)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제7렌즈(370)의 물체 측면은 광축 중심부분에서 볼록하고 광축 주변부에서 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(370)의 상 측면은 광축 중심부분에서 오목하고 광축 주변부에서 볼록한 형상이다.
제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)는 복수의 렌즈 군으로 구별될 수 있다. 일 예로, 제1렌즈(310)는 제1렌즈 군(G1)을 구성하고, 제2렌즈(320) 내지 제4렌즈(340)는 제2렌즈 군(G2)을 구성하고, 제5렌즈(350) 내지 제7렌즈(370)는 제3렌즈 군(G3)을 구성할 수 있다.
촬상 광학계(300)에서 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370) 중 하나 이상은 광축 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2)을 구성하는 렌즈들(310, 320, 330, 340)은 광축 방향을 따라 이동되도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계(300)는 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom)이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 모두를 광축 방향으로 이동시켜 초점배율조정을 수행할 수 있다. 참고로, 촬상 광학계(300)의 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom) 수행 시 제3렌즈 군(G3)은 이동하지 않을 수 있으나, 촬상 광학계(300)의 해상도를 향상시키기 상당히 미미한 크기로 이동될 수도 있다.
촬상 광학계(300)는 조리개(ST), 필터(도시되지 않음), 상면(IP)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(320)와 제3렌즈(330) 사이에 배치되고, 필터는 제7렌즈(370)와 상면(IP) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 촬상 광학계(300)가 조리개(ST) 및 필터를 반드시 포함하는 것은 아니다. 예를 들어, 조리개(ST) 또는 필터는 필요에 따라 생략될 수 있다. 상면(IP)은 제1렌즈(310) 내지 제7렌즈(370)에 의해 입사되는 빛이 결상되는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상면(IP)은 카메라 모듈의 이미지 센서(IS)의 일면 또는 이미지 센서(IS)의 내부에 배치되는 광소자 상에 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계(300)는 2개의 촬상 모드를 구현할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(300)는 도 5에 도시된 형태를 통해 제1촬상 모드(또는 광각 모드)를 구현할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(300)는 도 6에 도시된 형태를 통해 제2촬상 모드(또는 망원 모드)를 구현할 수 있다. 제1촬상 모드에서 제2촬상 모드로의 변경 및 제2촬상 모드에서 제1촬상 모드로의 변경은 제1렌즈 군(G1)과 제2렌즈 군(G2)의 위치변경을 통해 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)에서 제1렌즈 군(G1)을 상면 방향으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 물체 측으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다. 다른 예로, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)에서 제1렌즈 군(G1)을 물체 측으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 상면 방향으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다.
다음에서는 각 촬상 모드에 따른 특징을 설명한다.
제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 120도 이상의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 140도의 화각을 가질 수 있다. 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(300)는 제1촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 95도 이하의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 90도의 화각을 가질 수 있다. 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(300)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(300)는 제2촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(300)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계(300)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 서로 다른 수차 특성을 나타낸다. 표 7 내지 표 9는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 굴절률 아베수 초점거리
S1 제1렌즈 2.58242 0.35000 1.882 37.20 -3.960
S2 1.39039 d1
S3 제2렌즈 2.90989 0.87342 1.946 17.90 -166.654
S4 2.44026 0.10002
S5 제3렌즈 2.12693 0.44605 1.516 64.10 2.587
S6 -3.33500 0.16467
S7 제4렌즈 2.94234 0.35000 1.535 55.70 10.497
S8 5.92425 d2
S9 제5렌즈 3.77397 0.25000 1.635 24.00 -15.441
S10 2.65490 0.64015
S11 제6렌즈 -2.54165 0.53165 1.589 61.20 2.689
S12 -1.05153 0.32742
S13 제7렌즈 1.78450 0.35000 1.635 24.00 -2.985
S14 0.84916 d3
S15 상면 infinity d4
비고 광각모드 망원모드
d1 1.609 1.109
d2 0.100 0.444
d3 1.236 1.236
d4 0.000 0.000
비고 S14
rN 2.64
k -4.509207
a 0 -0.682174
a 1 0.086037
a 2 -0.012292
a 3 0.001200
a 4 -0.001471
a 5 -0.001563
a 6 0.000393
a 7 -0.000603
a 8 0.000400
a 9 -0.000223
a 10 0.000088
a 11 0.000001
a 12 0.000061
a 13 -0.000032
(표 9에서 rN은 제7렌즈의 유효지름을 의미한다)
도 13 및 도 14를 참조하여 제4실시 예에 따른 촬상 광학계를 설명한다.
촬상 광학계(400)는 제1렌즈(410), 제2렌즈(420), 제3렌즈(430), 제4렌즈(440), 제5렌즈(450), 제6렌즈(460), 제7렌즈(470)를 포함한다.
제1렌즈(410)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제2렌즈(420)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제3렌즈(430)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제4렌즈(440)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제5렌즈(450)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 제6렌즈(460)는 정의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 오목하고 상 측면이 볼록한 형상이다. 제7렌즈(470)는 부의 굴절력을 가지며, 물체 측면이 볼록하고 상 측면이 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(470)는 물체 측면 및 상 측면에 변곡점이 형성되는 형상이다. 부연 설명하면, 제7렌즈(470)의 물체 측면은 광축 중심부분에서 볼록하고 광축 주변부에서 오목한 형상이다. 아울러, 제7렌즈(470)의 상 측면은 광축 중심부분에서 오목하고 광축 주변부에서 볼록한 형상이다.
제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)는 복수의 렌즈 군으로 구별될 수 있다. 일 예로, 제1렌즈(410)는 제1렌즈 군(G1)을 구성하고, 제2렌즈(420) 내지 제4렌즈(440)는 제2렌즈 군(G2)을 구성하고, 제5렌즈(450) 내지 제7렌즈(470)는 제3렌즈 군(G3)을 구성할 수 있다.
촬상 광학계(400)에서 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470) 중 하나 이상은 광축 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2)을 구성하는 렌즈들(410, 420, 430, 440)은 광축 방향을 따라 이동되도록 구성될 수 있다.
촬상 광학계(400)는 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom)이 가능하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 모두를 광축 방향으로 이동시켜 초점배율조정을 수행할 수 있다. 참고로, 촬상 광학계(400)의 초점조정(AF) 및 초점배율조정(Zoom) 수행 시 제3렌즈 군(G3)은 이동하지 않을 수 있으나, 촬상 광학계(400)의 해상도를 향상시키기 상당히 미미한 크기로 이동될 수도 있다.
촬상 광학계(400)는 조리개(ST), 필터(도시되지 않음), 상면(IP)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리개(ST)는 제2렌즈(420)와 제3렌즈(430) 사이에 배치되고, 필터는 제7렌즈(470)와 상면(IP) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 촬상 광학계(400)가 조리개(ST) 및 필터를 반드시 포함하는 것은 아니다. 예를 들어, 조리개(ST) 또는 필터는 필요에 따라 생략될 수 있다. 상면(IP)은 제1렌즈(410) 내지 제7렌즈(470)에 의해 입사되는 빛이 결상되는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상면(IP)은 카메라 모듈의 이미지 센서(IS)의 일면 또는 이미지 센서(IS)의 내부에 배치되는 광소자 상에 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 촬상 광학계(400)는 2개의 촬상 모드를 구현할 수 있다. 일 예로, 촬상 광학계(400)는 도 5에 도시된 형태를 통해 제1촬상 모드(또는 광각 모드)를 구현할 수 있다. 다른 예로, 촬상 광학계(400)는 도 6에 도시된 형태를 통해 제2촬상 모드(또는 망원 모드)를 구현할 수 있다. 제1촬상 모드에서 제2촬상 모드로의 변경 및 제2촬상 모드에서 제1촬상 모드로의 변경은 제1렌즈 군(G1)과 제2렌즈 군(G2)의 위치변경을 통해 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)에서 제1렌즈 군(G1)을 상면 방향으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 물체 측으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다. 다른 예로, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)에서 제1렌즈 군(G1)을 물체 측으로 이동시키고 제2렌즈 군(G2)을 상면 방향으로 이동시킴으로써, 구현될 수 있다.
다음에서는 각 촬상 모드에 따른 특징을 설명한다.
제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 120도 이상의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 140도의 화각을 가질 수 있다. 제1촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(400)는 제1촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 95도 이하의 화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 90도의 화각을 가질 수 있다. 제2촬상 모드에 따른 촬상 광학계(400)는 대체로 근거리에 위치한 피사체를 촬상할 수 있다.
촬상 광학계(400)는 제2촬상 모드의 상태에서 초점조정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계(400)는 제1렌즈 군(G1) 및 제2렌즈 군(G2) 중 하나 이상을 광축 방향으로 소폭 이동시켜 초점조정을 수행할 수 있다.
위와 같이 구성된 촬상 광학계(400)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 서로 다른 수차 특성을 나타낸다. 표 10 내지 표 12는 본 실시 예에 따른 촬상 광학계의 렌즈 특성 및 비구면 값을 나타낸다.
면번호 비고 곡률반지름 두께/거리 굴절률 아베수 초점거리
S1 제1렌즈 2.55633 0.35149 1.882 37.20 -4.167
S2 1.41055 d1
S3 제2렌즈 2.80951 0.88019 1.946 17.90 -108.656
S4 2.31827 0.10000
S5 제3렌즈 2.11695 0.50037 1.516 64.10 2.626
S6 -3.46722 0.10000
S7 제4렌즈 2.79332 0.35000 1.535 55.70 9.504
S8 5.92767 d2
S9 제5렌즈 3.95935 0.25000 1.635 24.00 -14.576
S10 2.70504 0.64245
S11 제6렌즈 -2.46168 0.54967 1.589 61.20 2.420
S12 -0.97743 0.27300
S13 제7렌즈 1.96292 0.37024 1.635 24.00 -2.690
S14 0.84640 d3
S15 상면 d4
비고 광각모드 망원모드
d1 1.636 1.106
d2 0.100 0.425
d3 1.225 1.225
d4 0.000 0.000
비고 S14
rN 2.67
k -4.765483
a 0 -0.702177
a 1 0.079720
a 2 -0.015847
a 3 -0.001304
a 4 -0.001923
a 5 -0.001332
a 6 0.000515
a 7 -0.000535
a 8 0.000346
a 9 -0.000229
a 10 0.000070
a 11 -0.000013
a 12 0.000068
a 13 -0.000029
(표 12에서 rN은 제7렌즈의 유효지름을 의미한다)
표 13은 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 특성값이다.
비고 제1실시예 제2실시예 제3실시예 제4실시예
fw [mm] 2.5690 2.5970 2.5690 2.4510
ft [mm] 3.0000 3.0000 3.0020 2.8940
TTLw [mm] 7.3584 7.4283 7.3283 7.3283
TTLt [mm] 7.1870 7.2935 7.1718 7.1228
FOVw [°] 140.0 140.0 140.0 140.0
FOVt [°] 90.0 90.0 90.0 90.0
ImgHT [mm] 3.000 3.000 3.000 3.000
본 명세서에서 설명되는 촬상 광학계는 아래와 같은 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 촬상 광학계의 초점거리는 2.4 ~ 3.2 mm 이고, 촬상 광학계의 TTL은 7.0 ~ 7.8 mm 이고, 제1렌즈의 초점거리는 -5.0 ~ -3.8 mm 이고, 제2렌즈의 초점거리는 -200 ~ -20 mm이고, 제3렌즈의 초점거리는 1.8 ~ 3.0 mm 이고, 제4렌즈의 초점거리는 12 ~ 30 mm이고, 제5렌즈의 초점거리는 -50 ~ -10 mm 이고, 제6렌즈의 초점거리는 2.0 ~ 4.6 mm이고, 제7렌즈의 초점거리는 -4.6 ~ -2.0 mm 이다.
표 14는 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 촬상 광학계의 조건식값이다.
조건식 제1실시예 제2실시예 제3실시예 제4실시예
FOVw/fw 54.4959 53.9084 54.4959 57.1195
FOVw/TTLw 19.0260 18.8469 19.1041 19.1041
D12/D45 10.6799 10.9532 16.0886 16.3577
TTLmax/TTLmin 1.0239 1.0185 1.0218 1.0289
ImgHT/fG3 -0.0371 0.1620 0.0975 0.1207
R1/ImgHT 0.6990 0.6464 0.8608 0.8521
VG2/VG3 1.2469 1.2610 1.2610 1.2610
d0S14/ImgHT 0.5714 0.7325 0.7705 0.7482
SagS14/T7 0.7691 1.2265 1.7107 1.5589
G1m/G2m -0.5557 -0.4513 -0.4553 -0.6332
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100 촬상 광학계
110 제1렌즈
120 제2렌즈
130 제3렌즈
140 제4렌즈
150 제5렌즈
160 제6렌즈
170 제7렌즈
ST 조리개
IP 상면

Claims (16)

  1. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈, 제7렌즈를 포함하고,
    화각(FOV)이 85도보다 크고 160도보다 작으며,
    상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)가 6.0 mm 보다 크고 9.0 mm 보다 작은 촬상 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 부의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 물체 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    25 < FOVw/fw < 60
    (상기 조건식에서 FOVw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 화각이고, fw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 초점거리이다)
  8. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    15 < FOVw/TTLw < 25
    (상기 조건식에서 FOVw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 화각이고, TTLw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이다)
  9. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    2.0 < D12/D45 < 17
    (상기 조건식에서 D12는 상기 제1렌즈의 상 측면으로부터 상기 제2렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D45는 상기 제4렌즈의 상 측면으로부터 상기 제5렌즈의 물체 측면까지의 거리이다)
  10. 제1항에 있어서,
    하기 조건식을 만족하는 촬상 광학계.
    1.0 < TTLw/TTLt < 1.1
    (상기 조건식에서 TTLw는 촬상 광학계의 광각 모드에서의 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이고, TTLt는 촬상 광학계의 망원 모드에서의 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이다)
  11. 부의 굴절력을 가지며 물체 측면이 볼록한 형상인 제1렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제2렌즈;
    굴절력을 갖는 제3렌즈;
    굴절력을 가지며 상 측면이 오목한 형상인 제4렌즈;
    굴절력을 갖는 제5렌즈;
    굴절력을 가지며 물체 측면이 오목한 형상인 제6렌즈; 및
    부의 굴절력을 갖는 제7렌즈;
    를 포함하고,
    상기 제1렌즈 내지 제7렌즈는 물체 측으로부터 공기간격을 두고 순차적으로 배치되는 촬상 광학계.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제6렌즈는 상 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제7렌즈는 물체 측면 및 상 측면 중 적어도 일면에 변곡점이 형성되는 형상인 촬상 광학계.
  16. 제11항에 있어서,
    하기 조건식 중 하나 이상을 만족하는 촬상 광학계.
    -0.1 < ImgHT/fG3 < 0.2
    0.6 < R1/ImgHT < 0.7
    1.2 < VG2/VG3 < 1.3
    (상기 조건식에서 ImgHT는 상면의 높이이고, fG3은 상기 제5렌즈 내지 상기 제7렌즈의 합성 초점거리이고, R1은 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률반지름이고, VG2는 상기 제2렌즈 내지 상기 제4렌즈의 아베수의 평균이고, VG3은 상기 제5렌즈 내지 상기 제7렌즈의 아베수의 평균이다)
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