KR20230147434A - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20230147434A
KR20230147434A KR1020220046454A KR20220046454A KR20230147434A KR 20230147434 A KR20230147434 A KR 20230147434A KR 1020220046454 A KR1020220046454 A KR 1020220046454A KR 20220046454 A KR20220046454 A KR 20220046454A KR 20230147434 A KR20230147434 A KR 20230147434A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
lens group
optical system
distance
group
Prior art date
Application number
KR1020220046454A
Other languages
English (en)
Inventor
심형록
장대식
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020220046454A priority Critical patent/KR20230147434A/ko
Publication of KR20230147434A publication Critical patent/KR20230147434A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/145—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/09—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification adapted for automatic focusing or varying magnification
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군, 제4 렌즈군 및 제5 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군, 상기 제3 렌즈군 및 상기 제5 렌즈군은 고정군이고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군은 이동군이며, 상기 제1 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함한다.

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE FOR COMPRISING THE SAME}
본 발명의 실시예는 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
휴대 단말에 내장되는 카메라 모듈의 성능이 발달함에 따라, 휴대 단말 내 카메라 모듈에도 오토포커싱 기능이 요구되고 있다.
휴대 단말 내 카메라 모듈이 오토포커싱 기능을 가지기 위하여, 외부 광을 디지털 이미지 또는 디지털 영상으로 변경하는 과정에서 디지털 처리에 의하여 배율을 높일 수 있다. 이에 따르면, 1배, 3배, 5배 등과 같이 소정의 정해진 배율로만 줌이 가능하며, 배율이 높아짐에 따라 해상도가 떨어지고, 디지털 열화가 발생하는 문제가 있다.
한편, 휴대 단말 내 카메라 모듈이 오토포커싱 기능을 가지기 위하여, 렌즈를 이동시켜 렌즈와 이미지 센서 사이의 간격을 조절하는 기술이 시도되고 있다. 다만, 휴대 단말 내 좁은 공간 내에서 이동 가능한 광학계의 설계가 용이하지 않은 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 줌(zoom) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군, 제4 렌즈군 및 제5 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군, 상기 제3 렌즈군 및 상기 제5 렌즈군은 고정군이고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군은 이동군이며, 상기 제1 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함한다.
상기 제2 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 제6 렌즈를 포함하며, 상기 제4 렌즈군은 제7 렌즈 및 제8 렌즈를 포함하고, 상기 제5 렌즈군은 제9 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈군의 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈 간 아베수 차는 35 이상일 수 있다.
상기 제6 렌즈의 아베수는 35 이상일 수 있다.
상기 제9 렌즈의 굴절율은 1.6 이상일 수 있다.
상기 제3 렌즈의 아베수는 35 이상일 수 있다.
텔레포토(telephoto)에서 35mm 환산 초점 거리는 240mm 이상일 수 있다.
와이드 앵글에서 F수는 2.7 이하이고, 텔레포토에서 F수는 4.5이하일 수 있다.
상기 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리는 와이드 앵글(wide angle)에서의 유효 초점 거리의 2배 이상일 수 있다.
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군 각각의 이동 스트로크는 4.5mm 이하일 수 있다.
상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군 각각의 이동 스트로크에 대한 전장거리의 비는 5.2 이상일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 상기 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함하고, 상기 줌 광학계는, 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군, 제4 렌즈군 및 제5 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군, 상기 제3 렌즈군 및 상기 제5 렌즈군은 고정군이고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군은 이동군이며, 상기 제1 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 저배율뿐만 아니라, 고배율로 줌 기능이 가능한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 연속적인 줌 조절이 가능하며, 고배율에서도 높은 해상도를 유지할 수 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 시뮬레이션 결과이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 시뮬레이션 결과이다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 7c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차의 시뮬레이션 결과이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함한다.
도시되지 않았으나, 제1 렌즈군(100)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수 있다. 이 경우, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 직각 프리즘, 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 복수 매의 렌즈를 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 렌즈군(100)이 1매 또는 2매의 렌즈를 포함할 경우 최대 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 저배율에서 고배율로 갈수록 해상력이 낮아질 수 있으며, 3매를 초과하는 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계의 전체적인 사이즈가 커질 수 있는바, 바람직하게는 제1 렌즈군(100)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제1 렌즈군(100)에 포함된 복수 매의 렌즈는 상측에 대해 고정된다. 예를 들어, 제1 렌즈군(100)에 포함된 복수 매의 렌즈는 센서(10)면에 대해 고정된다. 즉, 제1 렌즈군(100)은 고정군이다.
제2 렌즈군(200)은 복수 매의 렌즈를 포함한다. 제2 렌즈군(200)은 2매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 렌즈군(200)이 1매의 렌즈를 포함할 경우 최대 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계의 전체적인 사이즈가 커질 수 있는바, 바람직하게는 제2 렌즈군(200)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제2 렌즈군(200)은 이동군이다. 제2 렌즈군(200)에 포함된 복수 매의 렌즈는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제2 렌즈군(200)에 포함된 2매의 렌즈는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제2 렌즈군(200)이 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우, 제2 렌즈군(200)의 사이즈 및 무게가 늘어나게 되며, 이동 시 구동 전력이 높아질 수 있다. 따라서, 제2 렌즈군(200)은 2매의 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 초점거리가 연속적으로 조정될 수 있다. 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 배율이 연속적으로 조정될 수 있다. 이에 따라, 제2 렌즈군(200)은 줌밍(zooming)군의 역할을 수행할 수 있다.
제3 렌즈군(300)은 1매의 렌즈를 포함하며, 고정군이다.
제4 렌즈군(400)은 복수 매의 렌즈를 포함한다. 제4 렌즈군(400)은 2매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 제4 렌즈군(400)이 1매의 렌즈를 포함할 경우 최대 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계의 전체적인 사이즈가 커질 수 있는바, 바람직하게는 제4 렌즈군(400)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제4 렌즈군(400)은 이동군이다. 제4 렌즈군(400)에 포함된 복수 매의 렌즈는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제4 렌즈군(400)에 포함된 2매의 렌즈는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제4 렌즈군(400)이 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우, 제4 렌즈군(400)의 사이즈 및 무게가 늘어나게 되며, 이동 시 구동 전력이 높아질 수 있다. 따라서, 제4 렌즈군(400)은 2매의 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. 제4 렌즈군(400)의 이동에 따라 초점이 조정될 수 있다. 제4 렌즈군(400)은 포커싱(focusing)군의 역할을 수행할 수 있다.
제5 렌즈군(500)은 1매의 렌즈를 포함하며, 고정군이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500) 중 제1 렌즈군(100), 제3 렌즈군(300) 및 제5 렌즈군(500)은 고정군이고, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)은 이동군이다. 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 이동에 따라 줌 광학계의 초점이 조정되며, 줌밍 및 포커싱될 수 있다. 이때, 제1 렌즈군(100), 제3 렌즈군(300) 및 제5 렌즈군(500)이 고정군이면, 제1 렌즈군(100), 제3 렌즈군(300) 및 제5 렌즈군(500) 사이에 배치된 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 이동 스트로크를 최소화할 수 있다. 이동 스트로크가 줄어들면, 줌 광학계의 구동부의 소비 전력이 절감될 수 있다.
특히, 이동군인 제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400) 사이에 고정군인 제3 렌즈군(300)을 배치할 경우, 고정군인 제3 렌즈군(300)이 없는 경우에 비하여 동일 배율 사양에서 이동 스트로크를 40% 이상 줄일 수 있다. 이에 따르면, 줌 광학계의 구동부의 소비 전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제5 렌즈군(500)의 후단에 필터(20) 및 이미지 센서(10)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(20)는 IR(infrared) 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(20)는 카메라 모듈 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 또는, 필터(20)는 IR을 차단하는 필터가 아닌, IR을 투과하는 필터일 수도 있다. 그리고, 이미지 센서(10)는 와이어(wire)에 의하여 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
필터(20)는 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배치되는 이물 방지용 필터 및 IR 필터를 포함할 수도 있다. 필터(20)가 이물 방지용 필터를 포함하는 경우, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)이 이동하는 과정에서 발생한 이물질이 IR 필터 또는 이미지 센서(10)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고정군인 제5 렌즈군(500)의 직경은 필터(20)의 직경보다 클 수 있다. 또는, 고정군인 제5 렌즈군(500)의 직경은 유효경의 직경보다 클 수 있다. 이에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)이 이동하는 과정에서 발생한 이물질이 IR 필터 또는 이미지 센서(10)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 이동에 따라 줌 광학계의 배율이 변할 수 있다. 예를 들어, 줌 광학계의 배율은 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 이동에 따라 3배 내지 5배 사이에서 연속적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 실시예에 따르면, 와이드 앵글에서 줌 광학계는 3배의 배율을 가질 수 있고, 텔레포토에서 5배의 배율을 가질 수 있다. 한편, 배율이 연속적으로 증가하거나 감소한다는 것의 의미는 배율이 디지털적으로 단속적으로 증가하거나 감소하는 것이 아니라, 선형적으로 증가하거나 감소한다는 것을 의미할 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)은 각각 독립적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 와이드 앵글에서 텔레포토로 이동시 제2 렌즈군(200)은 고정군인 제1 렌즈군(100)과 점차 가까워질 수 있고, 제4 렌즈군(400)은 고정군인 제3 렌즈군(300)과 점차 가까워질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 TTL(Total Top Length)이 25mm 미만, 바람직하게는 24.5mm 미만, 더욱 바람직하게는 24mm 미만이고, 텔레포토(telephoto)에서의 35mm 환산 초점 거리는 235mm 이상, 바람직하게는 240mm 이상, 더욱 바람직하게는 242mm 이상이고, 와이드 앵글(wide angle)에서의 35mm 환산 초점 거리는 115mm 이상, 바람직하게는 117mm 이상, 더욱 바람직하게는 119mm 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리를 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, EFLtele는 텔레포토에서 줌 광학계의 유효 초점 거리를 의미하고, HimageD는 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값을 의미한다. 단위는 [mm]일 수 있다. 이미지 센서 픽셀 영역이란 이미지 센서에서 빛을 수광하는 픽셀이 어레이된 영역을 의미할 수 있다. 이미지 센서 픽셀 영역이란 이미지 센서의 전체 영역에서 수광한 빛을 전기 신호로 변환하는 회로 영역, 패키징에 따른 하우징 부분 등을 제외한 영역일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리를 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값이 2.5[mm]인 조건에서, 텔레포토에서 유효 초점 거리가 25[mm]보다 크거나, 바람직하게는 25[mm] 내지 30[mm]일 수 있고, F수가 4.5 이하, 바람직하게는 4.3 이하일 수 있다. F수는 조리개의 유효 직경(D)에 대한 초점거리(f)의 비(f/D)를 의미할 수 있다. F수가 작아질수록 빛이 모이는 양이 많아 밝아질 수 있으며, F수가 커질수록 빛이 모이는 양이 적어 어두워질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 최대 배율에서의 유효 초점 거리가 25[mm]보다 큰 경우에도 F수가 4.5 이하로, 소정의 밝기가 유지될 수 있다.
줌 광학계는 와이드 앵글(wide angle)에서의 유효 초점 거리를 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, EFLwide는 와이드 앵글에서 줌 광학계의 유효 초점 거리를 의미하고, HimageD는 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 줌 광학계는 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값이 2.5[mm]인 조건에서, 와이드 앵글에서 유효 초점 거리가 15[mm]보다 작거나, 12.5[mm] 내지 15[mm]일 수 있고, F수가 2.7이하보다 작을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리가 12.5[mm] 내지 15[mm]인 경우에도 F수가 2.7 이하로, 소정의 밝기가 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계의 이동 스트로크에 대해 살펴보도록 한다. 이동 스트로크는 구동부에 의하여 렌즈군이 이동 가능한 거리를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400) 각각의 이동 스트로크는 4.5mm 이하일 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400) 각각의 이동 스트로크(stroke)는 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 제3 렌즈군(300)의 이동 스트로크(stroke)는 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, TTL(Total Track Length)은 이미지 센서면으로부터 줌 광학계의 첫번째 면까지의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, TTL은 제1 렌즈군(100)에서 물측에 가장 가까운 일면부터 빛이 입사되는 이미지 센서(10)의 상부면까지의 거리를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 전장 거리와 혼용될 수 있다. STROKE는 제2 렌즈군(200) 또는 제4 렌즈군(400)의 이동 스트로크를 의미할 수 있다. 단위는 [mm]일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 줌 광학계는 TTL이 24[mm] 이하일 수 있고, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 이동 스트로크가 4.5[mm]보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 제2 렌즈군(200)의 이동 스트로크가 4.5mm 이하, 바람직하게는 4mm 이하일 수 있고, 제4 렌즈군(400)의 이동 스트로크가 4.5mm 이하, 바람직하게는 4mm 이하일 수 있다.
이미지 센서면으로부터 줌 광학계의 첫번째 면까지의 거리는 24[mm]보다 작은 상태에서, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)의 4.5[mm]보다 작은 이동 스트로크에 대응하여 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리는 와이드 앵글(wide angle)에서의 유효 초점 거리의 1.8배 이상, 바람직하게는 1.8배 내지 2.2배, 더욱 바람직하게는 1.9배 내지 2.1배일 수 있다.
이동 스트로크가 클 경우, 제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)을 이동시키기 위한 구동부의 크기가 커지게 되므로 휴대 단말 내에 탑재하기 어려운 문제가 있다. 하지만, 이동 스트로크가 수학식 4 내지 수학식 5의 범위이면, 구동부의 크기를 작게 구현할 수 있어 카메라 모듈의 소형화가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)은 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 5군 9매의 줌 광학계일 수 있다. 이에 따르면, 저비용으로 모바일용 줌 광학계의 양산이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 3매의 렌즈를 포함하고, 3매의 렌즈 중 물체측에 가장 가까운 렌즈의 굴절률(nd)은 1.6이상일 수 있다. 이에 따르면, 동일 사이즈 대비하여 고배율 성능이 가능하며, 유효경 사이즈를 5mm 이하로 줄여 슬림한 광학계를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 3매의 렌즈를 포함하고, 3매의 렌즈 중 상측에 가장 가까운 렌즈의 아베수(Vd)는 35 이상일 수 있다. 이에 따르면, 텔레포토에서의 색수차 보정이 용이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200)은 2매의 렌즈를 포함하고, 이동군이며, 2매의 렌즈 간 아베수(vd) 차는 35 이상일 수 있다. 이에 따르면, 와이드 앵글로부터 텔레포토까지의 전 영역에서 해상력 보정이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈군(300)은 1매의 렌즈를 포함하고, 고정군이다. 이동군인 제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400) 사이에 고정군인 제3 렌즈군(300)이 배치될 경우, 고정군인 제3 렌즈군(300)이 배치되지 않은 경우에 비하여 동일 배율 사양에서 제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400)의 이동 스트로크를 40% 이상 줄일 수 있으므로, 구동부의 소비 전력을 줄일 수 있다. 이때, 제3 렌즈군(300)에 포함된 1매의 렌즈의 아베수(Vd)는 35보다 클 수 있다. 이에 따르면, 와이드 앵글로부터 텔레포토까지의 전 영역에서 색수차 보정이 가능하다.
제4 렌즈군(400)은 2매의 렌즈를 포함하고, 이동군이다.
제5 렌즈군(500)은 1매의 렌즈를 포함하고, 고정군이다. 제5 렌즈군(500)에 포함된 1매의 렌즈의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 이에 따르면, 제5 렌즈군(500)의 파워가 높아 해상력 보정을 할 필요가 없으므로, 줌 광학계의 이동 스트로크를 줄일 수 있다. 고정군인 제5 렌즈군(500)은 이동군의 이동에 따라 발생한 이물질이 필터 또는 이미지 센서에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제1 렌즈군(100)의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 OIS 기능을 가질 수도 있다. 여기서, 제1 렌즈군(100)의 전단은 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배치되는 방향을 기준으로 하며, 물체측과 제1 렌즈군(100) 사이를 의미할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제1 렌즈군(100)의 전단에 배치된 직각 프리즘(미도시)을 더 포함할 수도 있으며, 직각 프리즘은 직각 프리즘으로 입사되는 전체 광이 직각 프리즘 내부에서 전반사되도록 설계될 수도 있다. 이를 위하여, 직각 프리즘은 반사면을 포함하며, 반사면으로 입사되는 광이 전반사되도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 직각 프리즘으로 입사된 광은 직각 프리즘의 반사면에서 전반사되어 제1 렌즈군(100)의 첫 번째에 입사되는 광 경로를 가질 수 있다. 이에 따르면, 긴 전장 길이를 요구하는 줌 광학계가 얇은 두께의 휴대 단말 내에 내장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 렌즈는 유효경 및 유효경을 둘러 배치된 리브를 포함할 수 있다.
도 2의 (a)는 D-cut 기법이 적용되지 않은 렌즈를 도시한다. 도 2의 (a)에 도시된 것처럼, D-cut 기법이 적용되지 않는 경우, 렌즈는 유효경 및 리브가 절단되지 않을 수 있다.
도 2의 (b)는 일 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 렌즈를 도시한다. 도 2의 (b)에 도시된 것처럼, 일 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 경우, 렌즈는 리브의 일부가 절단될 수 있다. 일 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 렌즈는 유효경이 절단되지 않을 수 있다.
도 2의 (c)는 다른 일 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 렌즈를 도시한다. 도 2의 (c)에 도시된 것처럼, 다른 일 실시예에 따른 D-cut 기법이 적용된 경우, 렌즈는 리브의 일부 및 유효경의 일부가 절단될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)에 포함된 복수의 렌즈는 D-cut 기법이 적용된 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)에 포함된 복수의 렌즈의 적어도 일부는 D-cut 기법이 적용된 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)에 포함된 복수의 렌즈의 적어도 일부는 상측부 및 하측부의 일부가 절단된 D-cut 렌즈일 수 있다. 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)에 포함된 복수의 렌즈의 적어도 일부는 상측부 및 하측부의 일부가 절단된 D-cut 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제5 렌즈군(100 내지 500)에 포함된 복수의 렌즈의 적어도 일부는 유효경이 5mm 이하인 D-cut 렌즈일 수 있다.
원형타입 렌즈의 경우 세로 방향의 높이로 인해 렌즈의 부피가 커지는 문제점이 있으나, 본 발명의 실시예와 같이 복수의 렌즈 상측부 및 하측부에 D-cut을 적용함으로써 세로 방향의 높이를 낮출 수 있어 렌즈의 부피를 줄일 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다.
아래의 표 1 및 표 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 3 및 표 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 물질 굴절률
제1 렌즈 112 6.30564 1.31519 플라스틱 1.66131
114 8.43056 0.288495
제2 렌즈 122 7.43159 1.35321 플라스틱 1.61501
124 50.9438 0.577782
제3 렌즈 132 -101.311 0.68363 플라스틱 1.61501
134 3.20898 4.4
제4 렌즈 212 3.99166 1.96749 플라스틱 1.5348
214 -6.84486 0.114353
제5 렌즈 222 -16.7203 0.599201 플라스틱 1.67141
224 14.739 1.10716
제6 렌즈 312 -5.71861 1.61898 플라스틱 1.567
314 -5.27761 3.91343
제7 렌즈 412 20.7808 1.69048 플라스틱 1.67141
414 -16.5401 0.602961
제8 렌즈 422 -6.73519 0.4 플라스틱 1.54379
424 4.52163 1.1017
제9 렌즈 512 53.1356 1.06593 플라스틱 1.67141
514 -7.20288 0.335205
필터 22
24
센서 10
렌즈 No. 렌즈면 No. 형상 아베수
제1 렌즈 112 볼록 20.356
114 오목
제2 렌즈 122 볼록 25.9594
124 오목
제3 렌즈 132 오목 25.9594
134 오목
제4 렌즈 212 볼록 55.7083
214 볼록
제5 렌즈 222 오목 19.2457
224 오목
제6 렌즈 312 오목 37.5648
314 볼록
제7 렌즈 412 오목 19.2457
414 볼록
제8 렌즈 422 오목 55.6252
424 오목
제9 렌즈 512 볼록 19.2457
514 볼록
필터 22
24
센서 10
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 -2.17E-02 1.11E-04 -1.18E-05 9.35E-06 8.07E-07
114 -18.731571 1.38E-03 -5.69E-04 3.48E-04 -1.08E-04
122 -15.275762 3.55E-04 -6.38E-04 4.10E-04 -1.37E-04
124 222.11442 -1.06E-04 -3.88E-04 1.50E-04 -6.42E-05
132 0 -4.90E-03 1.37E-04 -1.54E-05 -1.08E-05
134 -3.2291907 1.93E-04 -1.13E-04 -5.25E-05 4.83E-05
212 -7.72E-02 2.21E-04 -5.44E-06 6.11E-06 -3.41E-06
214 -10.009853 -2.76E-04 -5.34E-05 1.66E-04 -8.38E-05
222 0 1.15E-03 2.36E-04 2.17E-04 -1.41E-04
224 32.075579 1.21E-03 7.66E-04 2.35E-05 -3.98E-05
312 0 2.19E-04 -3.32E-06 -2.39E-05 2.53E-06
314 0 7.24E-04 -6.98E-05 -2.74E-06 1.28E-06
412 0 5.14E-03 2.59E-05 8.93E-05 -1.93E-05
414 -19.593637 8.09E-03 -6.19E-04 3.59E-04 -7.21E-06
422 -0.65427315 -1.80E-02 5.04E-03 -9.24E-04 2.42E-04
424 -6.6228999 -1.47E-02 5.59E-03 -1.19E-03 1.57E-04
512 0 2.24E-03 -1.56E-04 5.27E-06 1.03E-07
524 -23.336242 -4.52E-03 8.45E-04 -1.26E-04 1.17E-05
렌즈면 No. E F G H J
112 -8.56E-07 1.65E-07 -1.47E-08 6.38E-10 -1.08E-11
114 1.90E-05 -1.96E-06 1.16E-07 -3.59E-09 4.39E-11
122 2.64E-05 -3.10E-06 2.15E-07 -8.10E-09 1.26E-10
124 1.52E-05 -2.14E-06 1.86E-07 -9.19E-09 1.93E-10
132 5.79E-06 -1.03E-06 9.60E-08 -5.04E-09 1.22E-10
134 -1.39E-05 2.46E-06 -2.82E-07 1.81E-08 -4.77E-10
212 6.58E-07 -1.04E-07 8.83E-09 -5.40E-09 -1.03E-11
214 2.17E-05 -3.46E-06 3.32E-07 -1.72E-08 3.42E-10
222 4.21E-05 -7.60E-06 8.07E-07 -4.30E-08 7.80E-10
224 1.34E-05 -2.38E-06 2.27E-07 -4.55E-09 -4.21E-10
312 3.80E-07 -1.00E-07 3.22E-09 4.03E-09 7.04E-12
314 -2.21E-07 6.45E-08 -1.06E-08 2.23E-10 4.15E-11
412 3.91E-06 -5.05E-07 3.40E-08 -6.73E-10 -1.42E-11
414 -1.84E-06 -8.92E-08 -2.68E-09 3.44E-09 -9.81E-13
422 -6.13E-05 8.61E-06 -8.81E-07 4.10E-08 3.78E-09
424 -1.62E-05 1.64E-06 -1.81E-07 2.60E-09 1.87E-09
512 2.14E-08 -4.09E-09 9.56E-11 7.65E-11 2.18E-13
514 -6.41E-07 1.84E-08 7.36E-10 -5.73E-11 3.96E-12
도 3a 내지 도 3c 및 표 1 내지 표 4를 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함한다. 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함한다. 제3 렌즈군(300)은 제6 렌즈(310)를 포함한다. 제4 렌즈군(400)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제7 렌즈(410) 및 제8 렌즈(420)를 포함한다. 제5 렌즈군(500)은 제9 렌즈(510)를 포함한다.도 3a를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리가 13.9(즉, 35mm 환산 초점 거리가 119mm)이고, F수는 2.64이다.
도 3c를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 텔레포토에서의 유효 초점 거리가 27.8(즉, 35mm 환산 초점 거리가 242.9mm)이고, F수는 4.3이다.
표 1에서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
예들 들어, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 구체적으로, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)에서 물측면(112)의 곡률 중심과 상측면(114)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낸다.
제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에서 제2 렌즈(120)의 물측면(122)까지의 거리를 나타낸다. 구체적으로, 제1 렌즈(110)의 상측면(114)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110) 상측면(114)의 곡률 중심과 제2 렌즈(120) 물측면(122)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낸다.
제3 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께는 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에서 제4 렌즈(210)의 물측면(212)까지의 거리를 나타낸다. 구체적으로, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께는 제3 렌즈(130) 상측면(134)의 곡률 중심과 제4 렌즈(210) 물측면(212)의 곡률 중심 사이의 거리를 나타낸다. 이때, 제2 렌즈군(200)이 와이드 앵글에서 텔레포토로 주밍(zooming)하는 과정에서 이동하므로, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)에 기재된 두께는 변할 수 있다.
표 3을 참조하면, 제1 내지 제9 렌즈(110 내지 510)의 각 면은 볼록 또는 오목한 형상으로 구현될 수 있다. 여기서, 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 볼록한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있고, 렌즈의 면이 오목하다는 것은 광축과 대응되는 영역의 렌즈 면이 오목한 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다. 나아가, 렌즈의 면이 물체측으로 볼록한 구성은 상측으로 오목한 구성에 대응하며, 렌즈의 면이 상측으로 볼록한 구성은 물체측으로 오목한 구성에 대응한다.
제1 렌즈(110)는 물측면(112)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(110)는 상측면(114)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 물측면(122)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 상측면(124)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 물측면(132)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 상측면(134)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제4 렌즈(210)는 물측면(212)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제4 렌즈(210)는 상측면(214)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 물측면(222)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 상측면(224)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
한편, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리가 최소거리일 때(즉, 텔레포토에서), 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률 중심은 제3 렌즈(130)의 상측면(134) 양 끝단보다 물체측에 가깝게 위치할 수 있다.
제6 렌즈(310)는 물측면(312)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제6 렌즈(310)는 상측면(314)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
제7 렌즈(410)는 물측면(412)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제7 렌즈(410)는 상측면(414)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 물측면(422)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 상측면(424)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제9 렌즈(510)는 물측면(512)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제9 렌즈(510)는 상측면(514)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
도 3a를 참조하면, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3a이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4a이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다. 즉, 제3 렌즈(130) 상측면(134)의 곡률 중심과 제4 렌즈(210) 물측면(212)의 곡률 중심 사이의 거리가 d1a이고, 제5 렌즈(220) 상측면(224)의 곡률 중심과 제6 렌즈(310) 물측면(312)의 곡률 중심 사이의 거리가 d2a이고, 제6 렌즈(310) 상측면(312)의 곡률 중심과 제7 렌즈(410) 물측면(412)의 곡률 중심 사이의 거리가 d3a이고, 제8 렌즈(420) 상측면(424)의 곡률 중심과 제9 렌즈(510) 물측면(512)의 곡률 중심 사이의 거리가 d4a이고, 제9 렌즈(510) 상측면(514)의 곡률 중심과 이미지 센서(10) 사이의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다.
도 3b에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1b이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2b이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3b이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4b이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5b인 경우, 줌 광학계는 중간 모드를 가질 수 있다.
도 3c에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3c이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4c이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5c인 경우, 줌 광학계는 텔레포토를 가질 수 있다.
와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 인접한 렌즈군 사이의 거리가 변할 수 있다. 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 d1a에서 d1b를 거쳐 d1c로 변할 수 있고(d1a>d1b>d1c), 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 d2a에서 d2b를 거쳐 d2c로 변할 수 있고(d2a<d2b<d2c), 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 d3a에서 d3b를 거쳐 d3c로 변할 수 있고(d3a>d3b>d3c), 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 d4a에서 d4b를 거쳐 d4c로 변할 수 있고(d4a<d4b<d4c), 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간 거리는 변하지 않을 수 있다(d5a=d5b=d5c).
즉, 와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 점차 증가할 수 있고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군 사이의 거리는 점차 증가할 수 있다.
즉, 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리의 0.05 내지 0.2배, 바람직하게는 0.075 내지 0.15배, 더욱 바람직하게는 0.09 내지 0.11배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제2 렌즈군(100)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리의 4 내지 5배, 바람직하게는 4.4 내지 4.8배, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 4.7배일 수 있다.
예를 들어, 표 1을 참조하면, 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리인 d1a는 4.4mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 4mm 이동하여 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군 사이의 거리가 0.4mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제1 렌즈군(100) 사이의 거리인 d2a는 1.10716mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 4mm 이동하여 텔레포토에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리가 5.10716mm가 될 수 있다.
또한, 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리의 0.05 내지 0.2배, 바람직하게는 0.075 내지 0.15배, 더욱 바람직하게는 0.09 내지 0.11배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리의 3.6 내지 4.6배, 바람직하게는 3.8 내지 4.4배, 더욱 바람직하게는 4.1 내지 4.2배일 수 있다.
예를 들어, 표 1을 참조하면, 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리인 d3a는 3.91343mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 3.5mm 이동하여 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 0.41434mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리인 d4a는 1.1017mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 3.5mm 이동하여 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 4.6017mm가 될 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)은 서로 이동하는 속도가 상이할 수 있다.
제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
다음으로, 도 4a 내지 도 4c를 통해 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 시뮬레이션 결과를 살펴보도록 한다. 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 구면수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 비점수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 왜곡수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.5[%] 내지 0.5[%]이내에 있음을 알 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명된 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.
아래의 표 5 및 표 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 7 및 표 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 물질 굴절률
제1 렌즈 112 6.23695 1.61323 플라스틱 1.651
114 12.5249 0.459298
제2 렌즈 122 10.4074 1.56273 플라스틱 1.61501
124 45.6579 0.694409
제3 렌즈 132 -92.3405 0.945415 플라스틱 1.651
134 3.16165 4.19292
제4 렌즈 212 4.05269 1.89699 플라스틱 1.54379
214 -7.27045 0.110417
제5 렌즈 222 -20.8718 0.558006 플라스틱 1.67141
224 14.5651 0.754778
제6 렌즈 312 -5.47687 1.44624 플라스틱 1.54379
314 -5.05031 4.20219
제7 렌즈 412 39.0292 1.63118 플라스틱 1.67141
414 -7.58267 0.562192
제8 렌즈 422 -4.86369 0.318836 플라스틱 1.54379
424 4.56805 0.557555
제9 렌즈 512 49.1233 1.087 플라스틱 1.67141
514 -6.2023 0.411715
필터 22
24
센서 10
렌즈 No. 렌즈면 No. 형상 아베수
제1 렌즈 112 볼록 21.4851
114 오목
제2 렌즈 122 볼록 25.9594
124 오목
제3 렌즈 132 오목 21.4851
134 오목
제4 렌즈 212 볼록 55.6252
214 볼록
제5 렌즈 222 오목 19.2457
224 오목
제6 렌즈 312 오목 55.2457
314 볼록
제7 렌즈 412 오목 19.2457
414 볼록
제8 렌즈 422 오목 55.6252
424 오목
제9 렌즈 512 볼록 19.2457
514 볼록
필터 22
24
센서 10
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 6.29E-02 2.11E-04 -1.09E-05 9.18E-06 8.03E-07
114 -21.582143 1.34E-03 -5.68E-04 3.48E-04 -1.08E-04
122 -14.109225 3.98E-04 -6.41E-04 4.09E-04 -1.37E-04
124 221.01165 -1.48E-04 -3.86E-04 1.50E-04 -6.42E-05
132 0 -4.91E-03 1.32E-04 -1.51E-05 -1.07E-05
134 -3.0039313 4.30E-04 -8.76E-04 -5.40E-05 4.80E-05
212 -8.29E-02 1.86E-04 2.41E-06 6.59E-06 -3.35E-06
214 -11.283364 -2.18E-04 -6.14E-05 1.66E-04 -8.38E-05
222 0 1.13E-03 2.45E-04 2.15E-04 -1.40E-04
224 32.940944 1.20E-03 7.26E-04 2.49E-05 -4.06E-05
312 0 4.35E-04 -5.87E-05 -3.10E-05 3.69E-06
314 0 7.54E-04 -1.01E-04 -4.07E-06 1.38E-06
412 0 4.90E-03 1.69E-04 9.22E-05 -1.84E-05
414 -3.1180048 7.52E-03 -8.69E-04 3.61E-04 -4.49E-06
422 -0.3422672 -1.77E-02 4.93E-03 -9.07E-04 2.47E-04
424 -7.9193582 -1.38E-02 5.62E-03 -1.19E-03 1.61E-04
512 0 2.25E-03 -1.19E-04 -2.78E-06 1.54E-07
524 -15.306927 -4.32E-03 8.23E-04 -1.27E-04 1.20E-05
렌즈면 No. E F G H J
112 -8.56E-07 1.65E-07 -1.47E-08 6.37E-10 -1.09E-11
114 1.90E-05 -1.96E-06 1.16E-07 -3.59E-09 4.40E-11
122 2.64E-05 -3.10E-06 2.15E-07 -8.10E-09 1.26E-10
124 1.52E-05 -2.13E-06 1.86E-07 -9.16E-09 1.94E-10
132 5.80E-06 -1.03E-06 9.60E-08 -5.03E-09 1.25E-10
134 -1.40E-05 2.47E-06 -2.81E-07 1.81E-08 -4.77E-10
212 6.69E-07 -1.03E-07 8.98E-09 -5.07E-10 -4.38E-12
214 2.17E-05 -3.46E-06 3.32E-07 -1.72E-08 3.44E-10
222 4.20E-05 -7.61E-06 8.07E-07 -4.28E-08 7.99E-10
224 1.32E-05 -2.44E-06 2.19E-07 -3.40E-09 -4.21E-10
312 6.03E-07 -1.32E-07 3.09E-09 4.03E-11 7.04E-12
314 -1.85E-07 7.50E-08 -1.17E-08 7.15E-11 4.99E-11
412 3.88E-06 -5.12E-07 3.67E-08 -8.25E-10 -1.28E-11
414 -1.43E-06 -4.47E-08 -2.68E-09 3.44E-09 -9.81E-13
422 -6.07E-05 8.54E-06 -8.81E-07 4.10E-08 3.78E-09
424 -1.67E-05 1.64E-06 -1.81E-07 2.60E-09 1.87E-09
512 9.38E-08 -3.01E-09 -6.80E-10 1.89E-10 -7.38E-13
514 -6.64E-07 1.99E-08 5.19E-10 -1.16E-10 2.09E-11
도 5a 내지 도 5c 및 표 5 내지 표 8을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함한다. 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함한다. 제3 렌즈군(300)은 제6 렌즈(310)를 포함한다. 제4 렌즈군(400)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제7 렌즈(410) 및 제8 렌즈(420)를 포함한다. 제5 렌즈군(500)은 제9 렌즈(510)를 포함한다.
도 5a를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리가 13.9(즉, 35mm 환산 초점 거리가 119mm)이고, F수는 2.3이다.
도 5c를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 텔레포토에서의 유효 초점 거리가 27.8(즉, 35mm 환산 초점 거리가 240.3mm)이고, F수는 4.19이다.
표 5에서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
표 7을 참조하면, 제1 내지 제9 렌즈(110 내지 510)의 각 면은 볼록 또는 오목한 형상으로 구현될 수 있다. 제1 렌즈(110)는 물측면(112)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(110)는 상측면(114)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 물측면(122)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 상측면(124)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 물측면(132)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 상측면(134)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제4 렌즈(210)는 물측면(212)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제4 렌즈(210)는 상측면(214)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 물측면(222)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 상측면(224)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
한편, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리가 최소거리일 때(즉, 텔레포토에서), 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률 중심은 제3 렌즈(130)의 상측면(134) 양 끝단보다 물체측에 가깝게 위치할 수 있다.
제6 렌즈(310)는 물측면(312)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제6 렌즈(310)는 상측면(314)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
제7 렌즈(410)는 물측면(412)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제7 렌즈(410)는 상측면(414)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 물측면(422)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 상측면(424)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제9 렌즈(510)는 물측면(512)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제9 렌즈(510)는 상측면(514)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3a이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4a이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다. 즉, 제3 렌즈(130) 상측면(134)의 곡률 중심과 제4 렌즈(210) 물측면(212)의 곡률 중심 사이의 거리가 d1a이고, 제5 렌즈(220) 상측면(224)의 곡률 중심과 제6 렌즈(310) 물측면(312)의 곡률 중심 사이의 거리가 d2a이고, 제6 렌즈(310) 상측면(312)의 곡률 중심과 제7 렌즈(410) 물측면(412)의 곡률 중심 사이의 거리가 d3a이고, 제8 렌즈(420) 상측면(424)의 곡률 중심과 제9 렌즈(510) 물측면(512)의 곡률 중심 사이의 거리가 d4a이고, 제9 렌즈(510) 상측면(514)의 곡률 중심과 이미지 센서(10) 사이의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다.
도 5b에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1b이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2b이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3b이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4b이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5b인 경우, 줌 광학계는 중간 모드를 가질 수 있다.
도 5c에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3c이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4c이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5c인 경우, 줌 광학계는 텔레포토를 가질 수 있다.
와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 인접한 렌즈군 사이의 거리가 변할 수 있다. 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 d1a에서 d1b를 거쳐 d1c로 변할 수 있고(d1a>d1b>d1c), 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 d2a에서 d2b를 거쳐 d2c로 변할 수 있고(d2a<d2b<d2c), 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 d3a에서 d3b를 거쳐 d3c로 변할 수 있고(d3a>d3b>d3c), 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 d4a에서 d4b를 거쳐 d4c로 변할 수 있고(d4a<d4b<d4c), 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간 거리는 변하지 않을 수 있다(d5a=d5b=d5c).
즉, 와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 점차 증가할 수 있고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군 사이의 거리는 점차 증가할 수 있다.
즉, 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리의 0.05 내지 0.2배, 바람직하게는 0.075 내지 0.15배, 더욱 바람직하게는 0.09 내지 0.11배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제2 렌즈군(100)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리의 4 내지 8배, 바람직하게는 5 내지 7배, 더욱 바람직하게는 5.5 내지 6.5배일 수 있다.
예를 들어, 표 5를 참조하면, 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리인 d1a는 4.19292mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 3.8mm 이동하여 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군 사이의 거리가 0.39292mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리인 d2a는 0.754778mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 3.8mm 이동하여 텔레포토에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리가 4.554778mm가 될 수 있다.
또한, 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리의 0.005 내지 0.2배, 바람직하게는 0.01 내지 0.1배, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.05배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리의 3 내지 14배, 바람직하게는 5 내지 11배, 더욱 바람직하게는 7 내지 9배일 수 있다.
예를 들어, 표 5를 참조하면, 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리인 d3a는 4.20219mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 4.1mm 이동하여 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 0.10219mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리인 d4a는 0.557555mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 4.1mm 이동하여 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 4.657555mm가 될 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)은 서로 이동하는 속도가 상이할 수 있다.
제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
다음으로, 도 6a 내지 도 6c를 통해 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 시뮬레이션 결과를 살펴보도록 한다. 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 6c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 구면수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 비점수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 왜곡수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.5[%] 내지 0.5[%]이내에 있음을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 와이드 앵글(wide angle)에서의 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 7c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 텔레포토(telephoto)에서의 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c 또는 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명된 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.
아래의 표 9 및 표 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 11 및 표 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 물질 굴절률
제1 렌즈 112 6.28532 1.49881 플라스틱 1.67141
114 11.2462 0.359117
제2 렌즈 122 9.55627 1.46116 플라스틱 1.567
124 51.0145 0.63512
제3 렌즈 132 -97.1369 0.797019 플라스틱 1.63971
134 3.22119 4.00897
제4 렌즈 212 4.01238 1.95214 플라스틱 1.54379
214 -6.94248 0.103057
제5 렌즈 222 -17.845 0.587975 플라스틱 1.66131
224 14.6507 0.972505
제6 렌즈 312 -6.74163 1.87359 플라스틱 1.54379
314 -6.27562 3.71892
제7 렌즈 412 24.0852 1.60922 플라스틱 1.67141
414 -6.3984 0.564734
제8 렌즈 422 -4.17452 0.347561 플라스틱 1.567
424 4.16045 0.954261
제9 렌즈 512 31.1039 0.928178 플라스틱 1.63971
514 -5.69308 0.428141
필터 22
24
센서 10
렌즈 No. 렌즈면 No. 형상 아베수
제1 렌즈 112 볼록 19.2457
114 오목
제2 렌즈 122 볼록 37.5648
124 오목
제3 렌즈 132 오목 23.5281
134 오목
제4 렌즈 212 볼록 55.6252
214 볼록
제5 렌즈 222 오목 20.356
224 오목
제6 렌즈 312 오목 55.6252
314 볼록
제7 렌즈 412 오목 19.2457
414 볼록
제8 렌즈 422 오목 37.5648
424 오목
제9 렌즈 512 볼록 23.5281
514 볼록
필터 22
24
센서 10
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 1.66E-02 1.58E-04 -1.28E-05 9.19E-06 7.99E-07
114 -19.651054 1.36E-03 -5.68E-04 3.48E-04 -1.08E-04
122 -15.195635 3.89E-04 -6.36E-04 4.10E-04 -1.37E-04
124 213.58828 -1.38E-04 -3.93E-04 1.50E-04 -6.42E-05
132 0 -4.91E-03 1.39E-04 -1.55E-05 -1.09E-05
134 -3.0729607 3.03E-04 -1.11E-04 -5.22E-05 4.83E-05
212 -7.34E-02 2.28E-04 -1.76E-06 6.18E-06 -3.40E-06
214 -10.222677 -2.75E-04 -5.62E-05 1.66E-04 -8.38E-05
222 0 1.11E-03 2.29E-04 2.16E-04 -1.40E-04
224 32.391309 1.33E-03 7.75E-04 2.34E-05 -4.01E-05
312 0 5.51E-04 2.48E-05 -2.11E-05 2.27E-06
314 0 8.57E-04 -7.31E-05 -3.14E-06 1.12E-06
412 0 5.03E-03 1.47E-04 1.03E-04 -1.82E-05
414 -3.2309601 6.99E-03 -8.57E-04 3.49E-04 -2.76E-06
422 -0.74201944 -1.75E-02 5.06E-03 -9.05E-04 2.47E-04
424 -5.9104943 -1.37E-02 5.70E-03 -1.18E-03 1.58E-04
512 0 3.38E-03 -1.96E-04 4.65E-06 2.15E-07
524 -13.751999 -4.16E-03 8.55E-04 -1.25E-04 1.19E-05
렌즈면 No. E F G H J
112 -8.56E-07 1.65E-07 -1.47E-08 6.38E-10 -1.08E-11
114 1.90E-05 -1.96E-06 1.16E-07 -3.59E-09 4.40E-11
122 2.64E-05 -3.10E-06 2.15E-07 -8.10E-09 1.26E-10
124 1.52E-05 -2.14E-06 1.86E-07 -9.18E-09 1.93E-10
132 5.79E-06 -1.03E-06 9.59E-08 -5.04E-09 1.26E-10
134 -1.39E-05 2.46E-06 -2.82E-07 1.82E-08 -4.78E-10
212 6.61E-07 -1.03E-07 8.96E-09 -5.22E-10 -8.14E-12
214 2.17E-05 -3.46E-06 3.32E-07 -1.72E-08 3.39E-10
222 4.21E-05 -7.61E-06 8.06E-07 -4.31E-08 7.87E-10
224 1.32E-05 -2.41E-06 2.21E-07 -5.97E-09 -4.21E-10
312 2.09E-07 -1.34E-07 1.53E-08 4.03E-11 7.04E-12
314 -2.24E-07 6.81E-08 -9.73E-09 2.94E-10 3.42E-11
412 4.01E-06 -4.94E-07 3.48E-08 -8.11E-10 -4.32E-11
414 -7.00E-06 9.04E-08 -2.68E-09 3.44E-09 -9.81E-13
422 -6.02E-05 8.65E-06 -8.81E-07 4.10E-08 3.78E-09
424 -1.65E-05 1.70E-06 -1.81E-07 2.60E-09 1.87E-09
512 4.56E-08 -2.30E-10 -7.64E-11 -1.11E-11 -6.33E-13
514 -6.22E-07 1.71E-08 5.20E-10 -7.71E-11 -5.57E-12
도 7a 내지 도 7c 및 표 9 내지 표 12를 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함한다. 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함한다. 제3 렌즈군(300)은 제6 렌즈(310)를 포함한다. 제4 렌즈군(400)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제7 렌즈(410) 및 제8 렌즈(420)를 포함한다. 제5 렌즈군(500)은 제9 렌즈(510)를 포함한다.
도 7a를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 와이드 앵글에서의 유효 초점 거리가 13.9(즉, 35mm 환산 초점 거리가 119mm)이고, F수는 2.46이다.
도 7c를 참조하면, TTL이 24mm이고, 이미지 센서 픽셀 영역의 대각 길이의 절반 값(HimageD)가 2.5mm인 조건 하에서, 텔레포토에서의 유효 초점 거리가 27.8(즉, 35mm 환산 초점 거리가 240.2mm)이고, F수는 4.19이다.
표 9에서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
표 10을 참조하면, 제1 내지 제9 렌즈(110 내지 510)의 각 면은 볼록 또는 오목한 형상으로 구현될 수 있다. 제1 렌즈(110)는 물측면(112)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제1 렌즈(110)는 상측면(114)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 물측면(122)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(120)는 상측면(124)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 물측면(132)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제3 렌즈(130)는 상측면(134)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제4 렌즈(210)는 물측면(212)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제4 렌즈(210)는 상측면(214)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 물측면(222)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제5 렌즈(220)는 상측면(224)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
한편, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리가 최소거리일 때(즉, 텔레포토에서), 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률 중심은 제3 렌즈(130)의 상측면(134) 양 끝단보다 물체측에 가깝게 위치할 수 있다.
제6 렌즈(310)는 물측면(312)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제6 렌즈(310)는 상측면(314)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
제7 렌즈(410)는 물측면(412)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제7 렌즈(410)는 상측면(414)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 물측면(422)이 물체측으로 오목한 렌즈일 수 있다. 제8 렌즈(420)는 상측면(424)이 상측으로 오목한 렌즈일 수 있다.
제9 렌즈(510)는 물측면(512)이 물체측으로 볼록한 렌즈일 수 있다. 제9 렌즈(510)는 상측면(514)이 상측으로 볼록한 렌즈일 수 있다.
도 7a를 참조하면, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3a이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4a이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다. 즉, 제3 렌즈(130) 상측면(134)의 곡률 중심과 제4 렌즈(210) 물측면(212)의 곡률 중심 사이의 거리가 d1a이고, 제5 렌즈(220) 상측면(224)의 곡률 중심과 제6 렌즈(310) 물측면(312)의 곡률 중심 사이의 거리가 d2a이고, 제6 렌즈(310) 상측면(312)의 곡률 중심과 제7 렌즈(410) 물측면(412)의 곡률 중심 사이의 거리가 d3a이고, 제8 렌즈(420) 상측면(424)의 곡률 중심과 제9 렌즈(510) 물측면(512)의 곡률 중심 사이의 거리가 d4a이고, 제9 렌즈(510) 상측면(514)의 곡률 중심과 이미지 센서(10) 사이의 거리가 d5a인 경우, 줌 광학계는 와이드 앵글을 가질 수 있다.
도 7b에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1b이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2b이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3b이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4b이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5b인 경우, 줌 광학계는 중간 모드를 가질 수 있다.
도 7c에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c이고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 d3c이고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 d4c이고, 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간의 거리가 d5c인 경우, 줌 광학계는 텔레포토를 가질 수 있다.
와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 인접한 렌즈군 사이의 거리가 변할 수 있다. 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 d1a에서 d1b를 거쳐 d1c로 변할 수 있고(d1a>d1b>d1c), 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 d2a에서 d2b를 거쳐 d2c로 변할 수 있고(d2a<d2b<d2c), 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 d3a에서 d3b를 거쳐 d3c로 변할 수 있고(d3a>d3b>d3c), 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 d4a에서 d4b를 거쳐 d4c로 변할 수 있고(d4a<d4b<d4c), 제5 렌즈군(500)과 이미지 센서(10) 간 거리는 변하지 않을 수 있다(d5a=d5b=d5c).
즉, 와이드 앵글에서 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 점차 증가할 수 있고, 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 점차 감소할 수 있고, 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군 사이의 거리는 점차 증가할 수 있다.
즉, 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리의 0.01 내지 0.2배, 바람직하게는 0.015 내지 0.1배, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.05배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제2 렌즈군(100)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리의 4 내지 6배, 바람직하게는 4.5 내지 5.5배, 더욱 바람직하게는 4.75 내지 5.25배일 수 있다.
예를 들어, 표 9를 참조하면, 와이드 앵글에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 사이의 거리인 d1a는 4.00897mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 3.9mm 이동하여 텔레포토에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군 사이의 거리가 0.10897mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리인 d2a는 0.972505mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제2 렌즈군(200)은 3.9mm 이동하여 텔레포토에서 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이의 거리가 4.872505mm가 될 수 있다.
또한, 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리의 0.005 내지 0.2배, 바람직하게는 0.01 내지 0.1배, 더욱 바람직하게는 0.04 내지 0.08배일 수 있다. 이에 따라, 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리는 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리의 3 내지 6배, 바람직하게는 4 내지 5배, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 4.75배일 수 있다.
예를 들어, 표 9를 참조하면, 와이드 앵글에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리인 d3a는 3.71892mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 3.48mm 이동하여 텔레포토에서 제3 렌즈군(300)과 제4 렌즈군(400) 사이의 거리가 0.23892mm가 될 수 있다. 이에 따라, 와이드 앵글에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리인 d4a는 0.954261mm이고, 와이드 앵글에서 중간 모드를 거쳐 텔레포토로 배율이 변하는 과정에서, 제4 렌즈군(400)은 3.48mm 이동하여 텔레포토에서 제4 렌즈군(400)과 제5 렌즈군(500) 사이의 거리가 4.434261mm가 될 수 있다.
제2 렌즈군(200) 및 제4 렌즈군(400)은 서로 이동하는 속도가 상이할 수 있다.
제2 렌즈군(200)과 제4 렌즈군(400)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
다음으로, 도 8a 내지 도 8c를 통해 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 시뮬레이션 결과를 살펴보도록 한다. 구면수차는 각 파장에 따른 구면수차를 나타내고, 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagital plane)의 수차특성을 나타내며, 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계의 와이드 앵글에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학계의 텔레포토에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 구면수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 비점수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.05[mm] 내지 0.05[mm]이내에 있음을 알 수 있다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 왜곡수차가 파장에 관계없이 이미지 센서의 중심에서 끝단까지 -0.5[%] 내지 0.5[%]이내에 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸 도면이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 카메라 모듈에 적용될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈은 휴대 단말 내에 내장될 수 있으며, 메인 카메라 모듈과 함께 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서, 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 상기에서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 내장된 휴대 단말은 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA 등일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 카메라 모듈에 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 휴대 단말 내에 내장될 수 있으며, 메인 카메라 모듈(1100)과 함께 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계(1000)는 앞서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)을 포함하며, 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200), 제3 렌즈군(300), 제4 렌즈군(400) 및 제5 렌즈군(500)은 휴대 단말의 두께 제약으로 인하여 휴대 단말의 측면 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이를 위하여, 전술한 바와 같이, 제1 렌즈군(100)의 전단에는 직각 프리즘이 더 배치될 수 있다. 줌 광학계가 휴대 단말기의 두께 방향으로 배치될 때, 즉 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 렌즈면이 휴대 단말의 두께 방향으로 배치될 때, 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경 사이즈를 줄임으로써, 휴대 단말의 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라, 휴대 단말 내에도 렌즈가 이동하여 연속적으로 배율 조정이 가능한 줌 광학계가 내장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 내장된 휴대 단말은 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA 등일 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 제1 렌즈군
200 : 제2 렌즈군
300 : 제3 렌즈군
400: 제4 렌즈군
500: 제5 렌즈군

Claims (12)

  1. 물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군, 제4 렌즈군 및 제5 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군, 상기 제3 렌즈군 및 상기 제5 렌즈군은 고정군이고,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군은 이동군이며,
    상기 제1 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하는 줌 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 제6 렌즈를 포함하며, 상기 제4 렌즈군은 제7 렌즈 및 제8 렌즈를 포함하고, 상기 제5 렌즈군은 제9 렌즈를 포함하는 줌 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군의 상기 제4 렌즈 및 상기 제5 렌즈 간 아베수 차는 35 이상인 줌 광학계.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제6 렌즈의 아베수는 35 이상인 줌 광학계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제9 렌즈의 굴절율은 1.6 이상인 줌 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 아베수는 35 이상인 줌 광학계.
  7. 제1항에 있어서,
    텔레포토(telephoto)에서 35mm 환산 초점 거리는 240mm 이상인 줌 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    와이드 앵글에서 F수는 2.7 이하이고, 텔레포토에서 F수는 4.5이하인 줌 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 텔레포토(telephoto)에서의 유효 초점 거리는 와이드 앵글(wide angle)에서의 유효 초점 거리의 2배 이상인 줌 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군 각각의 이동 스트로크는 4.5mm 이하인 줌 광학계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군 각각의 이동 스트로크에 대한 전장거리의 비는 5.2 이상인 줌 광학계.
  12. 이미지 센서,
    상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고
    상기 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함하고,
    상기 줌 광학계는,
    물체(object)측으로부터 상(image)측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군, 제4 렌즈군 및 제5 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군, 상기 제3 렌즈군 및 상기 제5 렌즈군은 고정군이고,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군은 이동군이며,
    상기 제1 렌즈군은 상기 물측으로부터 상기 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
KR1020220046454A 2022-04-14 2022-04-14 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 KR20230147434A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220046454A KR20230147434A (ko) 2022-04-14 2022-04-14 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220046454A KR20230147434A (ko) 2022-04-14 2022-04-14 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230147434A true KR20230147434A (ko) 2023-10-23

Family

ID=88508662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220046454A KR20230147434A (ko) 2022-04-14 2022-04-14 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230147434A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4141508A1 (en) Optical system and camera module comprising same
JP2023553441A (ja) 光学系及びこれを含むカメラモジュール
EP4130838A1 (en) Optical system and camera module including same
US20220113491A1 (en) Optical system and camera module comprising optical system
EP4141507A1 (en) Optical system and camera module including same
KR20210060316A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
EP4206779A1 (en) Optical system and camera module comprising same
KR20230147434A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
CN113287048B (zh) 光学系统和包括光学系统的相机模块
KR20230130983A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20220019487A (ko) 광학계
KR20220029921A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR101404199B1 (ko) 촬상렌즈 유닛
US20220404597A1 (en) Optical system and camera module comprising same
KR102500891B1 (ko) 촬상 광학계
KR20220135351A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20220082525A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20220109228A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20220147335A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
CN118011588A (en) Zoom optical system
CN118011589A (en) Zoom optical system
KR20230172309A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR20230074462A (ko) 촬상 광학계
KR20220017139A (ko) 광학계
KR20220132993A (ko) 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈