KR20240094045A - 광학계 및 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 카메라 모듈 Download PDF

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KR20240094045A
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신두식
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

발명의 실시예에 개시된 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배열되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 음의 파워를 가지며, 상기 제2 렌즈군은 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군 각각의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제3 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드에 따른 배율을 가지며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리는 TTL이며, 동작 모드 중 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)는 EPD3이며, 수학식: 2 < TTL / EPD3 < 7을 만족할 수 있다.

Description

광학계 및 카메라 모듈{OPTICAL SYSTEM AND CAMERA MODULE}
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.
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.
고해상도 및 고화질의 이미지의 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.
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. 실시예는 다양한 배율로 촬영할 수 있는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다. 실시예는 다양한 배율에서 향상된 수차 특성을 가지는 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다. 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 배열되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 음의 파워를 가지며, 상기 제2 렌즈군은 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군 각각의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제3 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드에 따른 배율을 가지며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리는 TTL이며, 동작 모드 중 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)는 EPD3이며, 수학식: 2 < TTL / EPD3 < 7을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈 군 내에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 간격은 상기 동작 모드에 따라 가변될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군 내에서 물체에 가장 인접한 렌즈의 물체측 면과 상기 제3 렌즈 군 내에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈의 센서측 면 사이의 광축 거리는 상기 동작 모드에 따라 가변될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 동작 모드는 와이드 모드를 포함하며, 상기 와이드 모드는 Mode1이며, 상기 와이드 모드에서 상기 제1, 2 렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG12이며, 상기 제2,3렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG23이며, 수학식: 1< Mode1 (DG12 / DG23) < 5을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 동작 모드는 텔레 모드를 포함하며, 상기 텔레 모드는 Mode3이며, 상기 텔레모드에서 상기 제1, 2 렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG12이며, 상기 제2,3렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG23이며, 수학식: 0< Mode3 (DG12 / DG23) < 0.7을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 동작 모드에 따라 인접한 렌즈들 사이의 최대 간격은 Mode_CG_Max이며, 상기 동작 모드에 따라 인접한 렌즈들 사이의 최소 간격은 Mode_CG_Min이며, 수학식: 2 < Mode_CG_Max / Mode_CG_Min < 8을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1,3 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수보다 많으며, 상기 제1,3 렌즈 군의 초점 거리의 절대 값은 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리보다 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 광학계는 제1 유효초점 거리(EFL1)를 갖는 와이드 모드, 제2 유효초점 거리(EFL2)를 갖는 미들 모드, 및 제3 유효초점 거리(EFL3)를 갖는 텔레 모드를 포함하며, 수학식: EFL1 < ELF2 < EFL3을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 와이드 모드에서의 화각은 FOV1이며, 상기 미들 모드에서의 화각은 FOV2이며, 상기 텔레 모드에서의 화각은 FOV3이며, 수학식: FOV3 < FOV2 < FOV1을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 렌즈 군은 글라스 재질의 비구면을 갖고 양면이 볼록한 형상의 물체측 렌즈와 플라스틱 재질의 비구면을 갖는 센서측 렌즈를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 제1 내지 제3 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군; 제4 및 제5 렌즈를 갖는 제2 렌즈 군; 제6 내지 제8 렌즈를 갖는 제3 렌즈 군을 포함하며, 물체측에서 센서측 방향을 향해 상기 제1 렌즈 군, 상기 제2 렌즈 군, 및 상기 제3 렌즈 군이 광축 방향으로 배열되며, 상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록한 형상을 가지며, 상기 제3 렌즈는 음의 굴절력을 갖고 양면이 오목한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 갖고 양면이 볼록한 형상을 가지며, 상기 제8 렌즈는 음의 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군은 상기 광축 방향으로 이동되며, 상기 제8 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 간격은 동작 모드에 따라 가변될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 및 제3 렌즈는 음의 굴절력을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제4 렌즈와 상기 제8 렌즈는 굴절률이 1.6 미만일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제4 렌즈는 글라스 재질이며 비구면 렌즈이며, 상기 제1,2,3,5,6,7,8 렌즈는 플라스틱 재질이며 비구면 렌즈일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 광축과 직교하는 제1 방향의 최대 길이와 제2 방향의 최대 길이가 서로 다를 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈의 제1,2 방향의 최대 길이는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 렌즈 군 사이의 광축 간격과 상기 제2,3 렌즈 군 사이의 광축 간격은 최소 0.2mm 이상 및 최대 8mm 이하일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, Vd4는 제4 렌즈의 아베수 및 Vd5는 제5 렌즈의 아베수이며, Vd6은 제7렌즈의 아베수 및 Vd8은 제8렌즈의 아베수이며, 수학식: 20 < |Vd4 - Vd5| < 70 및 15 < |Vd8 - Vd7| < 60을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제4 렌즈의 물체측 면의 중심에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리는 DG2이며, 상기 제1 렌즈의 물체 측 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리는 TTL이며, 수학식: 3 < TTL/DG2 < 10을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 상기 광학계는 상기에 개시된 광학계를 포함하고, 상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 각각의 위치를 광축 방향으로 구동시켜 줄 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 배율을 가지며 다양한 배율 제공 시 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 이동하는 렌즈군들 각각의 이동 거리를 제어하여 다양한 배율을 가질 수 있고 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 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.
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. 상기 광학계는 고정군 및 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.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 복수의 렌즈군 중 피사체와 인접한 제1 렌즈군이 아닌 다른 렌즈군을 이동시켜 물체를 확대 또는 축소하도록 배율을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 다중 초점 거리를 갖도록 배율 변화에 따른 렌즈군의 이동에도 일정한 TTL값을 가질 수 있고 연속 줌(Linear zoom)용 카메라 모듈에 적용될 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 제1모드의 변경 예이다.
도 3은 도 1,2의 광학계에서 제3모드의 변경 예이다.
도 4는 도 1의 광학계에 반사 미러를 갖는 구성이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 광학계의 렌즈 데이터의 표이다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 와이드, 미들 및 텔레 모드의 포지션(POSITION)에 따른 상대 조도(RELATIVE ILLUMINATION)를 나타낸 그래프이다.
도 7은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide Mode)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 8은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle Mode)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele Mode)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 13는 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. 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.
명세서에서 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.
명세서에서 렌즈의 면이 볼록하다는 것은 광축을 기준으로 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 광학계의 렌즈 데이터의 표이며, 도 6는 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 와이드, 미들, 및 텔레 모드의 포지션에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이며, 도 7은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide Mode)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 7은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle mode)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이며, 도 9은 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele mode)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이고, 도 10는 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이며, 도 11은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이고, 도 12은 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 12을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(G1,G2,G3)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2,G3)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능한 적어도 2개의 렌즈군과 위치 고정된 적어도 하나의 렌즈군을 가질 수 있다. 상기 복수의 렌즈군(G1,G2,G3)은 물체 측에 고정된 렌즈 군과 센서 측에 이동 가능한 복수의 이동 렌즈군을 구비할 수 있다.
상기 복수의 이동 렌즈 군은 물체 측 렌즈군과 센서 측 렌즈군을 포함할 수 있다. 상기 물체측에 고정된 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 있다. 상기 제2 렌즈 군(G2)은 상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제3 렌즈 군(G3) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 입사되는 광을 모아주며, 상기 제2 렌즈군(G2)은 줌 배율(초점 거리)를 변경시켜 주며, 상기 제3 렌즈군(G3)은 이미지 센서(300)의 상면 상의 초점 위치를 조정시켜 줄 수 있다.
상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 및 제3 렌즈군(G3)을 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 제3 렌즈군(G3)의 센서 측에 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측에 가장 가까운 렌즈들을 포함할 수 있으며, 상기 제3 렌즈 군(G3)은 센서 측에 가장 가까운 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G1,G2,G3) 각각은 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 예컨대, 양의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 적어도 두 렌즈 군이며, 음의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 단일 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 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 파워의 절대 값은 상기 제2, 3렌즈 군(G2,G3)의 파워의 절대 값보다 클 수 있다. 예컨대, 상기 제1 렌즈 군(G1)의 파워의 절대 값은 상기 제2 렌즈 군(G2)의 파워의 절대 값보다 2 배 이상일 수 있다. 이에 따라 상기 제1 렌즈 군(G1)은 입사되는 광을 분산시켜 줄 수 있다. 상기 제1,3 렌즈 군(G1,G3)은 음의 파워를 가지며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양의 파워를 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 예컨대, 상기 제2 렌즈군(G2)의 렌즈 매수는 상기 제1,3렌즈군(G1,G3) 각각의 렌즈 매수보다 작을 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)의 렌즈 매수는 입사 광량, 굴절력, 및 색수차 조절을 위해 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 적어도 2매 또는 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 광학계는 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 고정된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
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 부호를 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 굴절력은 초점 거리의 역수이다.
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 제1 내지 제3 렌즈군(G1,G2,G3) 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제3 렌즈군(G3), 및 상기 제2 렌즈군(G2) 순서로 작아질 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 위치 고정되고, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하므로, 상기 광학계는 렌즈 군들의 이동으로 다양한 배율을 제공할 수 있다.
이하, 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G1,G2,G3)에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다. 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 렌즈 군(G1)은 음의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 양의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 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 중심 간격은 후술할 동작 모드에 따라 고정된 간격일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(101) 및 상기 제2 렌즈(102) 사이의 중심 간격, 상기 제2 렌즈(102) 및 상기 제3 렌즈(103) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화되지 않고 일정한 간격을 가질 수 있다. 여기서, 상기 렌즈들 사이 중심 간격은 인접한 렌즈들 사이의 광축 간격을 의미할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 4매 이하의 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 중심 간격은 후술할 동작 모드에 따라 고정된 간격일 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(104) 및 상기 제5 렌즈(105) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화되지 않고 일정한 간격을 가질 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 렌즈들은 음의 굴절력을 갖는 렌즈 매수가 양의 굴절력을 갖는 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈의 매수보다 1매 이상 많을 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수와 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 3매의 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 중심 간격은 후술할 동작 모드가 변화하여도 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(106) 및 상기 제7 렌즈(107) 사이의 중심 간격, 상기 제7 렌즈(107) 및 상기 제8 렌즈(108) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 마지막 렌즈는 이미지 센서(220) 또는/및 광학 필터(500)와 설정된 간격을 가지며, 동작 모드에 따라 상기 간격이 달라질 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 렌즈군들(G1,G2,G3)에 포함되는 복수의 렌즈들(100), 예를 들어, 제1 내지 제8 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제4 및 제5 렌즈(104,105)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제6 내지 제8 렌즈(106,107,108)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108) 및 상기 이미지 센서(300)는 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 내부 렌즈들 중 적어도 하나가 광축과 직교하는 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이가 서로 다를 수 있으며, 예컨대 적어도 하나의 비 원형 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 내부 렌즈들 중 적어도 하나가 광축과 직교하는 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이가 서로 다를 수 있으며, 예컨대 적어도 하나의 비 원형 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 내부 렌즈들 중 적어도 하나가 광축과 직교하는 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이가 서로 다를 수 있으며, 예컨대 적어도 하나의 비 원형 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 렌즈들 중 가장 직경이 큰 제1 렌즈(101)은 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이가 서로 다를 수 있다. 또한 제4 렌즈(104)은 제1 방향의 길이와 제2 방향의 길이가 서로 다를 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 비원형 렌즈(들)에 의해 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.
상기 복수의 렌즈들(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 유효경의 영역이며, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107,108) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 상기 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 유효 영역의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 비유효 영역은 상기 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 상기 비유효 영역은 상기 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 상기 비유효 영역은 상기 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
상기 이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 상기 복수의 렌즈들(100), 예를 들어 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107,108)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 광학 필터(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 상기 이미지 센서(300)와 상기 제4 렌즈군(G4) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필터(500)는 상기 제4 렌즈군(G4)의 제8 렌즈(108)와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
상기 광학 필터(500)는 적외선 필터, 및 커버 글래스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학 필터(500)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 상기 광학 필터(500)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(101) 물체측 면의 둘레에 위치하거나, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107,108) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(103) 및 상기 제4 렌즈(104) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(103)의 센서측 면의 둘레 또는 상기 제4 렌즈(104)의 물체측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107,108) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(101,102,103,104,105,106,107,108) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면의 외곽부는 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)의 센서 측 면 및 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 면 중 적어도 하나의 렌즈면은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제8 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108)의 물체측 면과 센서측 면은 비구면일 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(101,102,103,104,105,106,107,108) 중 적어도 하나는 글라스 몰드 재질일 수 있다. 예컨대, 상기 제3,4 렌즈(103,104) 중 적어도 하나는 글라스 몰드 렌즈일 수 있으며, 상세하게, 상기 제4 렌즈(104)는 글라스 몰드 재질일 수 있다. 상기 제1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 렌즈(101,102,103,105,106,107,108)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 렌즈들(100) 내에 글라스 몰드의 렌즈를 배치하므로, TTL을 줄여줄 수 있다.
상기 광학계(1000)는 도 4와 같이 광 경로 변경 부재(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(400)는 외부에서 입사된 광을 반사해 광의 경로를 제2 경로(OA2)에서 제1경로(0A1)로 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(400)는 반사경 또는 프리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(400)는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(400)가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재(400)는 입사광의 제2경로(OA2)를 90도의 각도로 반사해 광의 제1경로(OA1)를 변경할 수 있다. 상기 제1경로(OA1)는 광학계의 광축 방향일 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(400)는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(400)를 포함할 경우, 물체 측으로부터 센서 방향으로 광 경로 변경 부재(300), 제1 렌즈(101), 제2 렌즈(102), 제3 렌즈(103), 제4 렌즈(104), 제5 렌즈(105), 제6 렌즈(106), 제7 렌즈(107), 제8 렌즈(108), 필터(500) 및 이미지 센서(300) 순서로 배치될 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재(400)는 외부에서 입사된 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(400)는 상기 광 경로 변경 부재(400)에 제1 방향으로 입사된 광의 제2경로(OA2)를 상기 복수의 렌즈들(100)의 배치 방향인 제2 방향의 제1경로(OA1)로 변경할 수 있다. 상기 광학계(1000)가 광 경로 변경 부재(400)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(400)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.
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(400)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, 이미지 센서(300)에 인접한 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 광 경로 변경 부재는 복수개로 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 물체와 상기 이미지 센서(300) 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(300) 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 제1 렌즈군(G1)은 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103)을 포함하며, 상기 제2 렌즈군(G2)은 제4 및 제5 렌즈(104,105)를 포함하며, 제3 렌즈군(G3)은 제6 내지 제8 렌즈(106,107,108)를 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 물체 측에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제8 렌즈(108)는 상기 이미지 센서(300) 측에 가장 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제1 렌즈(101)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 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(101)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 렌즈(101)는 제2 면(S2)이 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)의 중심 두께(CT1)는 광축에서의 두께이며, 에지 두께(ET1) 보다 더 두꺼울 수 있다. 상기 에지 두께(ET1)는 제1 렌즈(101)의 물체측 면의 에지와 센서측 면의 에지 사이의 광축 거리이다. 이에 따라 제1렌즈(101)는 광수차 개선 또는 입사 광선을 제어할 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(102)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2 렌즈(102)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. 상기 제2 렌즈(102)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(102)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(102)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(102)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 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)는 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(101)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(103)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(103)은 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다.
상기 제3 렌즈(103)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(103)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(103)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 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)의 물체측 제1 렌즈(101)는 센서측 제3 렌즈(103)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈들(101,102,103)은 발생하는 색수차를 상호 보완할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)에서 상기 제2 렌즈군(G2)과 인접한 제3 렌즈(103)는 상기 제1 렌즈군(G1) 내에서 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(103)의 굴절률은 1.6 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)이 상기 제2 렌즈군(G2)에 제공되는 광의 분산을 제어하므로, 상기 제2 렌즈군(G2)의 렌즈 크기를 감소시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 글라스 몰드 재질이며, 1.6 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(104)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(104)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(104)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 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(104)와 반대되는 음의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제5 렌즈(105)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 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(105)는 광축(OA)에서 센서측으로 볼록한 메니스커스 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 제5 렌즈(105)의 제9 면(S9)은 적어도 하나의 임계점 없이 제공될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제5 렌즈(105)의 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(105)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 오목한 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 제4 렌즈(104)는 양면이 볼록한 형상이며, 상기 제4 렌즈(104)의 중심 두께(CT4)는 에지 두께(ET4)보다 두꺼울 수 있으며, 예컨대 2배 이상일 수 있다. 이에 따라 상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105) 사이의 간격을 줄여줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(104)와 상기 제5 렌즈(105)의 아베수 차이는 20 초과 또는 30 이상일 수 있으며, 최대 60 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 렌즈군(G2)은 동작 모드의 변경에 따라 변화하는 위치에 의해 발생하는 색수차 변화를 최소화할 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 음의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제6 렌즈(106)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 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)는 광축(OA)에서 양면이 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 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(106)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 볼록한 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.
상기 제6 렌즈(106)의 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 제11 면(S11) 및 상기 제12 면(S12)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 양의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(106)와 반대되는 굴절력을 가지고 있어, 색수차를 개선할 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다.
상기 제7 렌즈(107)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 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(107)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 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(107)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(107)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(107)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(107)의 제13 면(S13)과 제14 면(S14)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제6 렌즈(106)와 제7 렌즈(107)는 서로 반대되는 굴절력을 갖고, 아베수 차이는 10 이하로 설정하여, 색수차를 조절할 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(108)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제8 렌즈(108)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 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(108)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제8 렌즈(108)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(108)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(108)는 물체 측 제15면(S15)과 센서 측 제16면(S16) 중 적어도 하나는 임계점을 가질 수 있으며, 예컨대 제15 면(S15)는 임계점 없이 제공되며, 상기 제16 면(S16)은 임계점을 가질 수 있다. 상기 임계점은 광축(OA) 및 상기 광축(OA)의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점이며, 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한 상기 임계점은 렌즈 면을 지나는 접선의 기울기 값이 커지다고 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다.
상기 제8 렌즈(108)의 중심 두께(CT8)는 에지 두께(ET8)보다 얇을 수 있다. 이에 따라 상기 제8 렌즈(108)의 중심 두께와 에지 두께의 차이에 의해 이미지 센서(300)의 주변부까지 광 분포를 균일하게 제공할 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 복수의 렌즈군들(G1,G2,G3) 중 상기 이미지 센서(300)와 가장 인접할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 광축 방향으로 이동될 수 있으며, 상기 제8 렌즈(108)과 상기 이미지 센서(300) 사이의 광축 거리(BFL)은 동작 모드에 따라 달라질 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)의 CRA는 약 15도(degree) 미만일 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)의 제8 렌즈(108)는 상기 이미지 센서(300)에 입사되는 광의 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)을 각 동작 모드에 따라 보정할 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) 중 제2 및 제3 렌즈군(G2,G3)을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)과 연결된 구동 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구동 부재는 제2 렌즈군(G2)의 외측 및 제3 렌즈군(G3)의 외측에 배치되며, 동작 모드에 따라 광축(OA) 방향으로 이동시켜 줄 수 있다.
상기 동작 모드는 제1 배율로 이동하는 제1 모드, 상기 제1 배율과 다른 제2 배율로 동작하는 제3 모드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 배율은 상기 제1 배율보다 클 수 있다. 또한, 상기 동작 모드는 상기 제1 및 제3 모드 사이의 배율을 갖는 제2 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 2.5배율 내지 약 5배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 약 6배율 내지 11배율일 수 있고, 상기 제3 배율은 상기 제1,2배율 사이 배율로 약 4배율 내지 약 6배율일 수 있다. 상기 제1모드는 와이드(wide) 모드이며, 제2모드는 미들(Middle) 모드이며, 제3 모드는 텔레(tele) 모드일 수 있다.
상기 구동 부재는 상기 제1 내지 제3 모드 중 선택되는 하나의 동작 모드 따라 제2,3 렌즈군(G2,G3)을 이동시키거나 초기 모드로 동작시킬 수 있다. 자세하게, 복수의 구동 부재 각각은 상기 제2 렌즈군(G2) 또는 상기 제3 렌즈군(G3)과 연결되며, 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 또는 상기 제3 렌즈군(G3)을 이동시킬 수 있다. 상기 초기 모드는 제1,2,3모드 중 어느 하나일 수 있으며, 예컨대 제2 모드 또는 미들 모드일 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. 상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 위치보다 물체에 인접한 제2 위치(Position 2)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 위치보다 센서측에 더 인접한 제3 위치(Position 3)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제1 위치는 상기 제2 및 제3 위치 사이 영역일 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)이 상기 제1 모드에서 위치하는 제1 위치는, 상기 제2 및 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2)이 위치한 상기 제2 및 제3 위치 사이의 영역일 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)이 상기 제1 모드에서 위치한 제1 위치는 상기 제2 및 제3 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)이 위치한 상기 제2 및 제3 위치 사이의 영역일 수 있다.
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)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)은 고정된 위치에 배치될 수 있다. 상기 동작 모드에 따른 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치 각각에서 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G1,G2,G3)은 인접한 렌즈군과 설정된 간격을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 동작 모드에 따라 일정한 TTL(Total track length)과 가변되는 BFL을 가질 수 있으며, 일부 렌즈군의 위치를 제어하여 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리 및 배율을 제어할 수 있다.
상기 제1 렌즈(101)의 유효 직경은 렌즈들 중에서 최대이고, 상기 제6 렌즈(106)의 유효 직경은 렌즈들 중에서 최소이다. 상기 제4 렌즈(104)의 아베수는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있으며, 60 이상일 수 있다. 초점 거리의 절대 값에서 상기 제2 렌즈(102)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있으며, 인접한 두 렌즈 사이의 초점 거리의 차이(절대 값)은 제2,3 렌즈(102,103)의 차이가 가장 크고, 제6, 7 렌즈(106,107)의 차이가 가장 작을 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2) 사이의 광축 간격(DG12), 및 상기 제2 렌즈 군(G2)과 상기 제3 렌즈 군(G3) 사이의 광축 간격(DG23)은 동작 모드에 따라 최소 0.2mm 이상을 갖고, 최대 8mm 이하일 수 있다. 상기 동작 모드에 따라 상기 광학계(1000)의 F 넘버는 2.0 이상의 밝기를 제공하며, F 넘버는 2.2 내지 3.8 범위일 수 있다. 상기 조리개는 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2) 사이에 위치할 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.
이하에서, 제1 내지 제8 렌즈(101-108)의 중심 두께는 CT1-CT8로 정의될 수 있으며, 에지 두께는 ET1-ET8로 정의될 수 있으며, 인접한 두 렌즈 간의 광축 간격은 제1,2렌즈 사이의 간격부터 제7,8 렌즈 사이의 간격까지 CG1-CG7로 정의할 수 있다. 제1 내지 제8 렌즈(101-108)의 물체측 면과 센서측 면의 유효경 평균은 CA1-CA8로 정의할 수 있으며, 제1 렌즈(101)의 물체측 면 및 센서측 면의 유효경부터 제8 렌즈(108)의 물체측 면 및 센서측 면의 유효경들은 CA11, CA12부터 CA81, CA82로 정의할 수 있다. 상기 두께, 간격, 유효경 값의 단위는 mm이다. 또한 상기 유효경은 렌즈가 원형 또는 부분 원 형상인 경우이며, 렌즈가 부분 원형 형상인 경우 유효 직경 또는 최대 직경으로 정의할 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_G3 > n_G2의 관계를 가질 수 있다.
[수학식 2]
0.7 < CA41 / CA11 < 1.2
수학식 2에서 CA41는 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)의 최대 유효 직경이며, CA11는 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)의 최대 유효 직경이다. 수학식 2를 만족할 경우, 광학계 대비 높은 입사동 크기(EPD: Entrance Pupil Diameter, EPD)를 제공할 수 있다.
[수학식 3]
2 < CT1 / CT3 < 5
수학식 3에서 CT1는 제1 렌즈(101)의 광축에서의 두께(mm)이며, CT3는 제3 렌즈(103)의 광축에서의 두께이다. 수학식 3을 만족할 경우, 광학계(1000)에서의 수차 특정을 개선할 수 있다. 바람직하게, 2.5 < CT1 / CT3 < 4를 만족할 수 있다.
[수학식 4]
0 < CT1 / CT4 < 1
수학식 4에서 CT3는 상기 제4 렌즈(104)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 수차 특성을 개선할 수 있다. 바람직하게, 0.5 < CT1 / CT4 < 0.85를 만족할 수 있다.
[수학식 5]
1.2 < ET3 / CT3 < 3.2
수학식 4에서 ET3는 상기 제3 렌즈(103)의 유효 영역의 끝단인 에지에서의 광축(OA) 방향의 두께(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 5를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 6]
G1F < 0
수학식 6에서 G1F은 제1 렌즈 군(G1)의 유효 초점 거리(EFL)이며, 0보다 작은 값을 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제3 렌즈의 복합 초점 거리이다. 이러한 수학식 6을 만족할 경우, 광학계의 광 수차 또는 제1 렌즈 군(G1)의 광 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 7]
CRA < 20
수학식 7에서 CRA(Chief Ray Angle)는 주 광선 입사각으로서, 광학계에서 제1,2,3모드에 따라 주 광선의 입사각은 최대 20도 미만일 수 있으며, 예컨대 15도 이하일 수 있다. 상기 제1모드는 와이드(wide) 모드이며, 제2모드는 미들(Middle) 모드이며, 제3 모드는 텔레(tele) 모드일 수 있다. 여기서, 상기 제1모드(Wide)인 경우 주 광선 입사각은 1.0 필드에서 제2 모드인 경우의 주 광선 입사각 보다 클 수 있다. 상기 제3 모드(Tele)인 경우 1.0 필드에서 주 광선 입사각은 11도 이하일 수 있으며, 제2 모드의 주 광선 입사각이 제1 모드의 주 광선 입사각 보다 작을 수 있다. 수학식 6을 만족할 경우, 주변 광량비를 확보할 수 있다.
[수학식 8]
(TTL / DG1) > 3.5
수학식 8에서 DG1는 상기 제1 렌즈군(G1)의 광축 거리이며, 예컨대 제1 렌즈(101)의 물체측 면의 중심에서 제3 렌즈(103)의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 예를 들어, 상기 DG1은 상기 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(101)의 물체 측 제1 면(S1)에서 상기 이미지 센서(300)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]
2 < TTL / EPD3 < 7
수학식 9에서 EPD3는 제3 모드 즉, Tele 모드로 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 제3 모드의 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있으며, 텔레 모드에서 F 넘버를 4이하로 확보할 수 있기 위한 최소 조건일 수 있다. 바람직하게, 3 < TTL / EPD3 < 5를 만족할 수 있다.
[수학식 9-1] 3 < TTL / EPD1 < 7
[수학식 9-2] 2 < TTL / EPD2 < 6
[수학식 9-3] (TTL/EPD3) < (TTL/EPD2) < (TTL/EPD1)
수학식 9-1 내지 9-3에서 EPD1은 제1 모드(Wide)에서의 광학계의 입사동 크기이며, EPD2는 제2 모드(Middle)에서 광학계의 입사동 크기이다. 광학계는 상기 조건을 만족할 경우, 각 모드에 따라 밝은 영상을 확보할 수 있다.
[수학식 10]
2 < CT_Max / CT_Min < 6
수학식 10에서 CT_Max는 렌즈들의 중심 두께 중 가장 두꺼운 두께이며, CT_Min는 렌즈들의 중심 두께 중 가장 얇은 두께이며, 수학식 10을 만족할 경우, 광학계 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 3 < CT_Max / CT_Min < 5.5를 만족할 수 있다.
[수학식 11]
1 < CA_Max / CA_Min < 3
수학식 11에서 CA_Max는 렌즈들 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_Min는 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]
0.1 < ΣCG_Wide /TTL < 0.6
수학식 12에서 ΣCG_Wide는 제1 모드에서 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합이다. 광학계는 수학식 12를 만족할 경우, Wide 모드에 따라 제1,2 렌즈군 사이의 중심 간격(DG12)와 제2,3렌즈 군 사이의 중심 간격을 설정할 수 있다. 상기 제1,2렌즈 군 사이의 중심 간격(DG12)은 제3,4 렌즈(103,104) 사이의 중심 간격(CG3)일 수 있으며, 동작 모드에 따라 가변된다. 상기 제2,3렌즈 군 사이의 중심 간격(DG23)은 제5,6 렌즈(105,106) 사이의 중심 간격(CG5)이며, 동작 모드에 따라 가변된다.
[수학식 12-1]
0.05 < ΣCG_Mid /TTL < 0.4
[수학식 12-2]
0 < ΣCG_Tele /TTL < 0.3
수학식 12-1,12-2에서 ΣCG_Mid는 제2 모드에서 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합이며, ΣCG_Tele는 제3 모드에서 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격들의 합이다. 광학계는 수학식 12-1,12-2를 만족할 경우, 미들 모드와 텔레 모드에 따라 제1,2 렌즈군 사이의 중심 간격(DG12)와 제2,3렌즈 군 사이의 중심 간격을 설정할 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]
0.5 < DG1 / DG2 < 3
수학식 13에서 DG1은 상기 제1 렌즈군(G1)의 광축 거리이며, 예컨대 제1 렌즈(101)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(103)의 제6 면(S6) 사이의 광축 거리를 의미한다. DG2는 상기 제2 렌즈군(G2)의 광축 거리이며, 예컨대, 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(105)의 제10면(S10) 사이의 광축 거리를 의미한다. 수학식 13에서 제1,2렌즈 군(G1,G2)의 광축 거리를 설정하여, TTL를 조절할 수 있다. 바람직하게, 0.8 < DG1 / DG2 < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 14]
0.5 < DG2 / DG3 < 2
수학식 14에서 DG2은 상기 제2 렌즈군(G2)의 광축 거리 예컨대, 상기 제4 렌즈(104)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(105)의 제10 면(S6) 사이의 광축 거리를 의미한다. DG3는 상기 제3 렌즈군(G3)의 광축 거리 예컨대, 상기 제6 렌즈(106)의 제11 면(S11)과 상기 제8 렌즈(108)의 제16 면(S16) 사이의 광축 거리를 의미한다. 바람직하게, 0.5 < DG2 / DG3 < 1를 만족할 수 있다. 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 < CG2 / TTL < 0.2
수학식 15에서 상기 CG2은 제2 렌즈(102)와 제3 렌즈(103) 사이의 광축 간격이다. 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. 바람직하게, 0 < CG2 / TTL < 0.1를 만족할 수 있다.
[수학식 16]
3 < TTL/DG2 < 10
수학식 16에서 DG2는 제2 렌즈군(G2)의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 17]
20 < |Vd4 - Vd5| < 70
수학식 17에서 Vd4는 상기 제4 렌즈(104)의 아베수(Abbe Number)를 의미하고, Vd5는 상기 제5 렌즈(105)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]
15 < |Vd8 - Vd7| < 60
수학식 18에서 Vd8는 상기 제8 렌즈의 아베수를 의미하고, Vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다. 상기 제7,8렌즈의 아베수 차이의 절대 값이 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 19]
1.6 < n1
수학식 19에서 n1는 상기 제1 렌즈(101)의 d-line에서의 굴절률을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 입사되는 광을 분산시켜 줄 수 있고, 상기 제1 렌즈(101) 이후에 배치되는 렌즈의 유효 영역 면적을 확보할 수 있다. 상기 제4 및 제8 렌즈(104,108)의 굴절률은 1.6 미만일 수 있으며, 상기 제4 렌즈(104)의 굴절률은 렌즈들 중에서 가장 작을 수 있다. 상기 렌즈들 중에서 1.63 이상의 굴절률을 갖는 렌즈 매수는 2매 이상이다.
[수학식 20]
1 < L1R1 / L3R2 < 2.5
수학식 20에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101)의 물체 측 제1 면(S1)의 곡률 반경을 의미하고, L3R2는 상기 제3 렌즈(103)의 센서 측 제6 면S6)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]
1.5 < L1R1 / L4R1 < 3.5
수학식 21에서 L1R1은 제1 렌즈(101)의 물체 측 제1 면(S1)의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 제4 렌즈(104)의 물체 측 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(103)의 센서 측 제6 면(S6)의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 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 < L1R1 / L8R2 < 3
수학식 23에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(101)의 물체 측 제1 면(S1)의 곡률 반경을 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(108)의 센서 측 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 < Mode12_mG2 / TTL < 0.5
수학식 24에서 Mode12_mG2는 제2 모드에서 제1 모드 또는 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변화할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 후 중심 간격 차이(단위, mm)를 의미한다. 자세하게, 상기 Mode12_mG2는 제1,2 모드에서 상기 제2 렌즈 군(G2)의 이동 거리를 나타낸 것으로서, 상기 제1 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축 간격과 상기 제2 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축 간격 사이의 차이 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 < Mode23_mG2 / TTL < 0.5
수학식 25에서 Mode23_mG2는 상기 제2 모드에서 제3 모드로, 또는 상기 제3 모드에서 제2 모드로 동작할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 후 중심 간격 차이(단위, mm)를 의미한다. 자세하게, Mode23_mG2는 상기 제2 모드에서 상기 제1,2 렌즈군(G1,G2) 사이의 광축 간격과 상기 제3 모드에서 상기 제1,2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축 간격 사이의 차이 값을 의미한다. 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리는 상기 제3 렌즈 군(G3)의 최대 이동 거리보다 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 25를 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 26]
0.3 < Mode12_mG2 / DG2 < 1
수학식 26은 Mode12_mG2는 상기 제1 모드에서 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 제1 모드로 동작할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 후 중심 간격 차이를 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. DG2는 상기 제2 렌즈군(G2)의 광축 거리이다. 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]
0 < Mode23_mG3 / DG3 < 0.5
수학식 27에서 Mode23_mG3은 제2 모드에서 제3 모드로, 또는 상기 제3 모드에서 상기 제2 모드로 변화할 경우, 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 후 중심 간격 차이를 의미한다. DG3는 상기 제3 렌즈군(G3)의 광축 거리이다. 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]
1 < (CT1/ET1) / (CT3/ET3) < 5
수학식 28에서 CT1/ET1는 제1 렌즈(101)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이며, CT3/ET3는 제3 렌즈(103)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,3렌즈(101,103)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]
0.5 < (CT1/ET1) / (CT7/ET7) < 1.5
수학식 29에서 CT1/ET1는 제7 렌즈(107)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,7렌즈(101,107)의 중심 두께와 끝단 두께를 나눈 값들이 상기 비율로 수학식 29을 만족할 경우, 색 수차를 개선할 수 있고 입사 광선을 제어할 수 있다.
[수학식 30]
1 < Mode1(DG12/DG23) < 5
수학식 30에서 Mode1(DG12/DG23)은 제1 모드에서의 제1,2 렌즈군 사이의 중심 간격(DG12)와 제2,3렌즈군 사이의 중심 간격(DG23) 사이의 비율을 나타낸 것이다. 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 및 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 31]
0 < Mode3(DG12/DG23) < 0.7
수학식 31에서 Mode3(DG12/DG23)은 제3 모드에서의 제1,2 렌즈군 사이의 중심 간격(DG12)와 제2,3렌즈군 사이의 중심 간격(DG23) 사이의 비율을 나타낸 것이다. 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]
0.5 < TD2/TTL < 1
수학식 32에서 TD2는 제2 모드에서 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 제8 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 32를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 미들 모드에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 미들 모드에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 33]
1 < TD1/TD2 < 1.5
수학식 33에서 TD1는 제1 모드에서 상기 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 제8 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1,2 모드에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1,2 모드에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 34]
10mm < TD3 < TD2 < TD1 < 20mm
수학식 34는 제1,2,3 모드에서의 렌즈들의 광축 거리를 비교한 도면이며, TD3은 제3 모드에서 제1 렌즈의 물체측 면의 중심에서 제8 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1,2,3 모드에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1,2,3 모드에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 35]
0.5 < BFL2/TTL < 1
수학식 35에서 BFL2(Back focal length1)는 제2 모드에서 상기 제8 렌즈의 센서측 면의 중심에서 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 35를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 모드에서 이미지 센서(300)의 상면으로의 초점 위치를 조정할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제2 모드에서 향상된 광학 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 36]
2 < BFL3/BFL1 < 4
수학식 36에서 BFL3은 제3 모드에서 상기 제8 렌즈의 센서측 면의 중심에서 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 36을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1,3 모드에서 이미지 센서(300)의 상면으로의 초점 위치를 조정할 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제1,3 모드에서 향상된 광학 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 37]
1.5 < TD3 / BFL3 < 3
수학식 37은 제3 모드에서의 제1 렌즈의 물체측 면의 중심과 제8 렌즈의 센서측 면의 중심 사이의 광축 거리(TD3)와, 제8 렌즈(108)의 센서측 면의 중심에서 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리(BFL3)를 비교한 값이다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 37을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제3 모드에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 제3 모드에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 38]
2 < Mode_CG_Max / Mode_CG_Min < 8
수학식 38에서 Mode_CG_Max은 제1,2,3 모드 내에서 상기 제1 내지 제8 렌즈 사이의 중심 간격 중에서 최대 중심 간격을 의미하며, Mode_CG_Min은 제1,2,3 모드 내에서 상기 제1 내지 제8 렌즈 사이의 중심 간격 중에서 최소 중심 간격을 의미한다. 광학계가 수학식 38을 만족할 경우, 각 모드에 따른 TTL 및 렌즈들의 광축 거리를 조절할 수 있다.
[수학식 39]
1 < BFL1 < 10
수학식 39는 제1 모드에서의 제8 렌즈와 이미지 센서 사이의 광축 간격을 나타낸다. 광학계가 수학식 39을 만족할 경우, 제1 모드에서의 이미지 센서의 상면으로의 초점 위치를 조절할 수 있다.
[수학식 40]
30 < Aver_Abbe < 50
수학식 40에서 Aver_Abbe는 제1 내지 제8 렌즈의 아베수 평균이다. 광학계가 수학식 40을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 41]
1.5 < Aver_Index < 1.8
수학식 40에서 Aver_Index는 제1 내지 제8 렌즈의 굴절률 평균이다. 광학계가 수학식 41을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다.
[수학식 41-1]
10 < ∑Abbe / ∑Index < 40
수학식 41-1에서 ²Abbe는 상기 복수의 렌즈 각각의 아베수(Abbe number)의 합을 의미한다. ²Index는 상기 복수의 렌즈 각각의 굴절률의 합을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 41-1을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 향상된 수차 특성 및 해상력을 가질 수 있다. 바람직하게, 수학식 41-1는 15 < ∑Abb / ∑Index < 25를 만족할 수 있다. 바람직하게, (∑Abb - ∑Index) < 280의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 42]
2 < │ G1F/G2F │ < 4
수학식 42에서 G1F은 제1 렌즈 군(G1)의 유효 초점 거리(EFL)이며, G2F는 제2 렌즈 군(G2)의 유효 초점 거리를 나타낸다. G2F는 상기 제4,5 렌즈의 복합 초점 거리이다. 이러한 수학식 42를 만족할 경우, 광학계의 크기 축소, 예를 들어 TTL(total track length)를 줄여줄 수 있다. 바람직하게, G2F > 0을 만족한다. G3f는 제6 내지 제8 렌즈의 복합 초점 거리이며, G3F < 0이며, │ G1F │ >│G3F │ > G2F의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 43]
1 < M2F/M1F < 10
수학식 43에서 M1F은 제1 모드에서의 광학계의 유효 초점 거리이며, M2F는 제2 모드에서의 광학계의 유효 초점 거리이다. 바람직하게, 1 < M2F/M1F < 3을 만족할 수 있다. 광학계가 수학식 43을 만족할 경우, 제1,2모드에 따라 유효 초점 거리를 조절할 수 있다.
[수학식 43-1]
1 < M3F/M2F < 10
수학식 43에서 M3F은 제3 모드에서의 광학계의 유효 초점 거리이다. 바람직하게, 1 < M3F/M2F < 3을 만족할 수 있으며, (M3F/M1F) > (M3F/M2F)의 조건을 만족할 수 있다. 광학계가 수학식 43-1을 만족할 경우, 제2,3모드에 따라 유효 초점 거리를 조절할 수 있다.
[수학식 44]
2 < M2F / EPD2 < 7
수학식 44에서 M2F은 제2 모드(Middle)에서의 광학계의 유효 초점 거리이며, EPD2은 제2 모드에서의 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 44을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.
[수학식 45]
0.1 < M1F / EPD1 < 3
수학식 34에서 M1F은 제1 모드(Wide)에서의 광학계의 유효 초점 거리이며, EPD1는 제1 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 45를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.
[수학식 46]
M1F < M2F < M3F
수학식 46에서 M1F, M2F, M3F은 제1,2,3 모드에서의 광학계의 유효 초점 거리를 의미한다. 제3 모드에서의 유효 초점 거리가 가장 크고, 제1 모드에서의 유효 초점 거리가 가장 작을 수 있다.
[수학식 47]
0 < TTL / M2F < 2
수학식 47은 TTL과 제2 모드에서의 유효 초점 거리를 비교하여, TTL을 조절할 수 있다. 바람직하게, 1 < TTL / M2F < 2를 만족할 수 있다.
[수학식 48]
0.1 < TTL / M1F < 5
수학식 47은 TTL과 제1 모드에서의 유효 초점 거리를 비교하여, TTL을 조절할 수 있다. 바람직하게, 1 < TTL / M1F < 4를 만족할 수 있다.
[수학식 49]
1 < CA_Max / ImgH < 3
수학식 49에서 CA_Max는 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 의미한다. ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(300)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(300)의 1.0 필드(field) 영역까지의 거리이다. 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(300)의 유효 영역의 최대 대각 길이의 1/2을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 49를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 고해상도 및 고화질을 구현할 수 있다. 상기 ImgH의 범위는 2mm 내지 3mm 범위이다.
[수학식 50]
5 < TTL / ImgH < 12
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. 바람직하게, 6 < TTL / ImgH < 10 범위일 수 있다.
[수학식 51]
1 < BFL2 / ImgH < 3
실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 51을 만족할 경우,1인치(inch) 미만의 작은 이미지 센서에 필요한 BFL을 확보할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 51를 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. 바람직하게, 2 < BFL2 / ImgH < 3의 범위일 수 있다.
[수학식 52]
2 < BFL3 / ImgH < 4
실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 52를 만족할 경우,1인치(inch) 미만의 작은 이미지 센서에 필요한 BFL을 확보할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 51를 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. 바람직하게, 2.5 < BFL3 / ImgH < 3.5를 만족할 수 있다.
[수학식 53]
1 < EPD1 < EPD2 < EPD3 < 7
수학식 53에서 EPD1,EPD2,EPD3은 제1 내지 제3 모드에 따른 광학계의 입사동 크기를 나타내며, 각 모드에 따른 밝기를 조절할 수 있다.
[수학식 54]
0 < Max_Distortion < 3
수학식 54에서 왜곡(Distortion)는 이미지 센서(300)에 의해 검출된 광학 특성을 기초로 이미지 센서의 중심(0.0F)에서 대각 방향의 끝단(1.0F)까지 왜곡의 최대 값 또는 최대치의 값을 의미한다. 광학계(1000)가 수학식 54을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡 특성을 개선할 수 있으며, 영상 처리를 위한 조건을 설정할 수 있다. 바람직하게, Distortion < 1.5을 만족할 수 있다.
[수학식 55]
8 < FOV3 <FOV2 < FOV1 < 45
수학식 55에서 FOV1,FOV2,FOV3은 제1,2,3 모드에서 광학계의 대각 방향의 화각을 의미한다. FOV(Field of view)는 광학계(1000)의 대각 방향의 화각(Degree)을 의미하며, 45도 미만의 광학계를 제공할 수 있다.
[수학식 56]
수학식 56에서 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, E, F은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 55 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 55 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.
실시예에 따른 광학계(1000)가 상기 수학식 1 내지 수학식 55 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)은 고정될 수 있고 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 동작 모드에 따라 이동될 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매 렌즈, 예를 들어 상기 제1 내지 제3 렌즈(101,102,103)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 2매 렌즈, 예를 들어 상기 제4 및 제5 렌즈(104,105)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 3매 렌즈, 예를 들어 상기 제6 내지 제8 렌즈(106,107,108)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제4 렌즈(104)의 물체 측 면(제7 면(S7))은 조리개 역할을 수행할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(300) 사이에는 상술한 광학 필터(500)가 배치될 수 있다.
도 5는 제1 내지 제8 렌즈들(101-108)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 렌즈의 중심 두께(CT), 인접한 구성 요소 예컨대, 렌즈들 사이의 중심 간격(CG), d-line에서의 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number) 및 유효경 또는 유효 직경(CA)에 대한 것이다.
도 5에서 DG4는 제8 렌즈와 광학 필터(500) 사이의 광축 거리이며, 상기 제3 렌즈 군(G3)의 이동에 따라 가변될 수 있다.
렌즈군 렌즈 CT/ET
제1 렌즈군 제1 렌즈 1.306
제2 렌즈 0.974
제3 렌즈 0.492
제2 렌즈군 제4 렌즈 2.512
제5 렌즈 0.909
제3 렌즈군 제6 렌즈 0.757
제7 렌즈 1.365
제8 렌즈 0.478
표 1을 참조하면, 상기 복수의 렌즈들(100)의 각 렌즈의 중심 두께(CT)와 에지 두께(ET)의 비율(CT/ET)은 서로 상이할 수 있으며, 제4 렌즈(104)의 CT/ET 값이 가장 클 수 있고, 제8 렌즈가 CT/ET 값이 가장 작을 수 있다. 상기 CT/ET 값이 1 미만인 렌즈들은 5매 이하일 수 있으며, 제2,3,5,6,8렌즈를 포함할 수 있고, CT/ET 값이 2이상이 값들은 1매일 수 있으며, 제4 렌즈를 포함할 수 있다.도 1 및 도 2와 같이, 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 상기 제4 렌즈(104)의 아베수(Vd4)는 상기 제5 렌즈(105)의 아베수(Vd5)와 30 이상 또는 40 이상의 높을 수 있다. 상기 제4 렌즈(104) 및 상기 제5 렌즈(105)가 상술한 아베수 차이를 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동(M1)에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이, 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 상기 제8 렌즈(108)의 아베수(Vd8)는 상기 제7 렌즈(107)의 아베수(Vd7)와 20 이상 또는 30 이상 높을 수 있다. 상기 제7 렌즈(107) 및 상기 제8 렌즈(108)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 7 및 도 10를 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 제1 배율은 약 3.5배율일 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 설정된 위치로 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G3) 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 제2 렌즈군(G2)과 제2 간격(DG23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제2 간격(DG12, DG23)은 광축(OA)에서 상기 렌즈군들 사이 간격을 의미할 수 있으며, 동작 모드에 따라 가변될 수 있다.
상기 카메라 모듈이 제1 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL1 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서 제1 유효 초점 거리(EFL)로 정의하는 M1F을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 35도 미만일 수 있고, F-number는 약 3 미만일 수 있다.
상기 카메라 모듈이 제2 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL2 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 제2 위치에서 제2 유효 초점 거리(EFL)로 정의하는 M2F을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 25도 미만일 수 있고, F-number는 약 3.4 미만일 수 있다.
상기 카메라 모듈이 제3 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 제3 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL3 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 제3 위치에서 제3 유효 초점 거리(EFL)로 정의하는 M3F을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 20도 미만일 수 있고, F-number는 약 4 미만일 수 있다.
도 6와 같이 각 모드에서의 상대 조도(RI)는 이미지 센서의 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 50% 이상으로 나타남을 알 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드에서 도 7 및 도 10와 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 7은 상기 제1 모드(제1 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 10는 수차 특성에 대한 그래프이다. 상기 회절(Diffraction) MTF 특성 그래프는 공간 주파수 0.000 mm부터 2.2520 mm 범위까지 약 0.252mm 단위로 측정한 것이다. 회절 MTF 그래프에서 T는 원심원상(tangential)의 밀리미터당 공간주파수의 MTF 변화를 나타내며, R은 방사원상의 밀리미터당 공간주파수의 MTF 변화를 나타낸다. 여기서, MTF(Modulation Transfer Function)는 밀리미터당 사이클의 공간주파수에 의존한다.
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 10를 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
표 2 및 도 3은 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 상기 광학계(1000)의 TTL(Total track length)(mm), BFL(Back focal length), 유효초점 거리(F)(mm), ImgH(mm), 유효경(CA)(mm), 두께(mm), TTL(mm), 제1 면(S1)에서 제14 면(S14)까지의 광축 거리인 TD(mm), 상기 제1 내지 제7 렌즈들 각각의 초점 거리(F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8)(mm), 각 렌즈의 굴절률 합, 각 렌즈의 아베수 합, 각 렌즈의 중심 두께 합(mm), 인접한 렌즈들 사이의 중심 간격 합, 유효경, 대각 화각(FOV)(Degree), 에지 두께(ET), 제1,2 렌즈 군의 초점 거리, F 넘버 등에 대한 것이다.
항목 실시예
F1 21.61
F2 -99.05
F3 -8.175
F4 5.1405
F5 -47.86
F6 -7.395
F7 7.3326
F8 -9.701
G1F -15.89
G2F 5.78
G3F -10.81
ET1 1.148
ET2 1.404
ET3 1.017
ET4 0.916
ET5 1.950
ET6 1.607
ET7 1.461
ET8 1.046
ΣIndex 12.923
ΣAbbe 280.298
ΣCT 10.654
ΣCG_Wide 8.618
∑CG_Mid 5.090
∑CG_Tele 3.718
ImgH 2.52
TTL 22.425
표 3은 제 1 내지 제3 모드에 따른 제1,2렌즈 군 사이의 중심 간격, 제2,3 렌즈 군 사이의 중심 간격, 제8 렌즈와 광학 필터 사이의 중심 간격(DG4), 각 모드에 따른 유효 초점 거리(EFL), 각 모드에 따른 입사동 크기(EPD), 각 모드에 따른 렌즈의 광축 거리(TD). 각 모드에 따른 F 넘버 및 화각, BFL을 나타낸 것이다.
항목 제1 모드 제2 모드 제3 모드
DG12 (mm) 4.708 1.982 0.450
DG23 (mm) 1.876 1.074 1.234
DG4 (mm) 1.553 4.997 6.353
EFL(M1F/M2F/M3F) 9.9 15.60 19.80
EPD(EPD1/EPD2/EPD3) 4.3797 5.1156 5.6503
TD(TD1/TD2/TD3) 19.7724 16.2437 14.8724
F-number 2.741 3.050 3.504
FOV (도) 28.912 18.407 14.500
BFL (BFL1/BFL2/BFL3) 2.653 6.182 7.553
표 4 및 표 5는 실시 예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 55에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 5을 참조하면, 광학계(1000)는 수학식 1 내지 수학식 55 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 수학식 1 내지 수학식 55을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
수학식 실시예
1 n_G1, n_G2, n_G3 > 1 만족
2 0.7 < CA41 / CA11 < 1.2 0.897
3 2 < CT1 / CT3 < 5 3.000
4 0 < CT1 / CT4 < 1 0.652
5 1.2 < ET3 / CT3 < 3.2 2.033
6 G1F < 0 -15.890
7 CRA < 20 만족
8 (TTL / DG1) > 3.5 5.143
9 2 < TTL / EPD3 < 7 3.969
10 2 < CT_Max/CT_Min < 6 4.600
11 1< CA_Max/CA_Min <3 1.327
12 0.1 < ΣCG_Wide /TTL < 0.6 0.384
13 0.5 < DG1 / DG2 < 3 1.045
14 0.5 < DG2 / DG3 < 2 0.897
15 0 < CG2 / TTL < 0.2 0.026
16 3 < TTL/DG2 < 10 5.373
17 20 < |Vd4 - Vd5| <70 57.587
18 15 < |Vd8 - Vd7| < 60 36.466
19 1.6 < n1 1.669
20 1 < L1R1 / L3R2 < 2.5 1.953
21 1.5 < L1R1 / L4R1 < 3.5 2.491
22 0 < L3R2 / L4R1 < 2 1.275
23 1 < L1R1 / L8R2 < 3 1.993
24 0 < Mode12_mG2 / TTL < 0.5 0.122
25 0 < Mode23_mG2 / TTL < 0.5 0.036
26 0.3 < Mode12_mG2 / DG2 < 1 0.653
27 0 < Mode23_mG3 / DG3 < 0.5 0.172
28 1 <(CT1/ET1) / (CT3/ET3) < 5 2.655
29 0.5 < (CT1/ET1)/ (CT7/ET7) < 1.5 0.957
30 1< Mode1 (DG12 / DG23) < 5 2.509
수학식 실시예
31 0< Mode3 (DG12 / DG23) < 0.7 0.365
32 0.5 < TD2/TTL < 1 0.724
33 1 < TD1 / TD2 < 1.5 1.217
34 10 < TD3 < TD2 < TD1 < 20 만족
35 0.5 < BFL1/TTL < 1 0.276
36 2 < BFL3 / BFL1 < 4 2.847
37 1.5 < TD3 /BFL3 < 3 1.969
38 2 < Mode_CG_Max / Mode_CG_Min < 8 5.673
39 1 < BFL1 < 5 2.653
40 30 < Aver_Abbe < 50 35.037
41 1.5 < Aver_Index < 1.8 1.615
42 2 < │ G1F/G2F │ < 4 2.749
43 1 < M2F / M1F < 10 1.576
44 2 < M2F / EPD2 < 7 3.049
45 0.1 < M1F / EPD1 < 3 2.260
46 M1F < M2F < M3F 만족
47 0 < TTL / M2F < 2 1.438
48 0.1 < TTL / M1F < 5 2.265
49 1 < CA_Max / ImgH < 3 2.302
50 5 < TTL / ImgH < 12 8.899
51 1 <BFL2/ImgH < 3 2.453
52 2 < BFL3/ ImgH < 4 2.997
53 1 < EPD1 < EPD2 <EPD3 < 7 만족
54 0 < Max_Distortion < 3 1.200
55 8 < FOV3 <FOV2 < FOV1 <45 만족
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 30 또는/및 수학식 31 내지 55 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하거나, 모든 수학식을 만족할 수 있다.
도 13는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다. 도 13를 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(300)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 슬림한 구조를 가질 수 있고, 다양한 배율로 피사체를 촬영할 수 있다.
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.
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. 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.
1000: 광학계
100: 렌즈들
101-108: 제1 내지 제8 렌즈
300: 이미지 센서
400: 반사부재
500: 광학 필터

Claims (20)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배열되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 음의 파워를 가지며,
    상기 제2 렌즈군은 양의 파워를 가지며,
    상기 제1 렌즈군의 위치는 고정되고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군 각각의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제1 내지 제3 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드에 따른 배율을 가지며,
    상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리는 TTL이며,
    동작 모드 중 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)는 EPD3이며,
    수학식: 2 < TTL / EPD3 < 7
    을 만족하는 광학계.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈 군 내에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 간격은 상기 동작 모드에 따라 가변되는 광학계.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군 내에서 물체에 가장 인접한 렌즈의 물체측 면과 상기 제3 렌즈 군 내에서 상기 이미지 센서에 가장 인접한 렌즈의 센서측 면 사이의 광축 거리는 상기 동작 모드에 따라 가변되는 광학계.
  4. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드는 와이드 모드를 포함하며,
    상기 와이드 모드는 Mode1이며,
    상기 와이드 모드에서 상기 제1, 2 렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG12이며, 상기 제2,3렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG23이며,
    수학식: 1< Mode1 (DG12 / DG23) < 5
    을 만족하는 광학계.
  5. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드는 텔레 모드를 포함하며,
    상기 텔레 모드는 Mode3이며,
    상기 텔레모드에서 상기 제1, 2 렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG12이며, 상기 제2,3렌즈 군 사이의 광축 간격은 DG23이며,
    수학식: 0< Mode3 (DG12 / DG23) < 0.7
    을 만족하는 광학계.
  6. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드에 따라 인접한 렌즈들 사이의 최대 간격은 Mode_CG_Max이며,
    상기 동작 모드에 따라 인접한 렌즈들 사이의 최소 간격은 Mode_CG_Min이며,
    수학식: 2 < Mode_CG_Max / Mode_CG_Min < 8
    을 만족하는 광학계.
  7. 제1항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1,3 렌즈 군의 렌즈 매수는 상기 제2 렌즈 군의 렌즈 매수보다 많으며,
    상기 제1,3 렌즈 군의 초점 거리의 절대 값은 상기 제2 렌즈 군의 초점 거리보다 큰 광학계.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광학계는 제1 유효초점 거리(EFL1)를 갖는 와이드 모드, 제2 유효초점 거리(EFL2)를 갖는 미들 모드, 및 제3 유효초점 거리(EFL3)를 갖는 텔레 모드를 포함하며,
    수학식: EFL1 < ELF2 < EFL3
    을 만족하는 광학계.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 와이드 모드에서의 화각은 FOV1이며, 상기 미들 모드에서의 화각은 FOV2이며, 상기 텔레 모드에서의 화각은 FOV3이며,
    수학식: FOV3 < FOV2 < FOV1
    을 만족하는 광학계.
  10. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 군은 글라스 재질의 비구면을 갖고 양면이 볼록한 형상의 물체측 렌즈와 플라스틱 재질의 비구면을 갖는 센서측 렌즈를 포함하는 광학계.
  11. 제1 내지 제3 렌즈를 갖는 제1 렌즈 군;
    제4 및 제5 렌즈를 갖는 제2 렌즈 군;
    제6 내지 제8 렌즈를 갖는 제3 렌즈 군을 포함하며,
    물체측에서 센서측 방향을 향해 상기 제1 렌즈 군, 상기 제2 렌즈 군, 및 상기 제3 렌즈 군이 광축 방향으로 배열되며,
    상기 제1 렌즈는 양의 굴절력을 갖고, 물체측 면이 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제3 렌즈는 음의 굴절력을 갖고 양면이 오목한 형상을 가지며,
    상기 제4 렌즈는 양의 굴절력을 갖고 양면이 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제8 렌즈는 음의 굴절력을 가지며,
    상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군은 상기 광축 방향으로 이동되며,
    상기 제8 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 간격은 동작 모드에 따라 가변되는 광학계.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제2 및 제3 렌즈는 음의 굴절력을 갖는, 광학계.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈와 상기 제8 렌즈는 굴절률이 1.6 미만인 광학계.
  14. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 글라스 재질이며 비구면 렌즈이며,
    상기 제1,2,3,5,6,7,8 렌즈는 플라스틱 재질이며 비구면 렌즈인 광학계.
  15. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 광축과 직교하는 제1 방향의 최대 길이와 제2 방향의 최대 길이가 서로 다른 광학계.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 제1,2 방향의 최대 길이는 렌즈들 중에서 가장 큰 광학계.
  17. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈 군 사이의 광축 간격과 상기 제2,3 렌즈 군 사이의 광축 간격은 최소 0.2mm 이상 및 최대 8mm 이하인 광학계.
  18. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    Vd4는 제4 렌즈의 아베수 및 Vd5는 제5 렌즈의 아베수이며,
    Vd7은 제7렌즈의 아베수 및 Vd8은 제8렌즈의 아베수이며,
    수학식:
    20 < |Vd4 - Vd5| < 70
    15 < |Vd8 - Vd7| < 60
    을 만족하는 광학계.
  19. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 물체측 면의 중심에서 상기 제5 렌즈의 센서측 면의 중심까지의 광축 거리는 DG2이며,
    상기 제1 렌즈의 물체 측 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리는 TTL이며,
    수학식: 3 < TTL/DG2 < 10
    을 만족하는 광학계.
  20. 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
    상기 광학계는 제1 항 또는 제11 항에 따른 광학계를 포함하고,
    상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 각각의 위치를 광축 방향으로 구동시키는 카메라 모듈.
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