WO2020141902A1 - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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WO2020141902A1
WO2020141902A1 PCT/KR2020/000053 KR2020000053W WO2020141902A1 WO 2020141902 A1 WO2020141902 A1 WO 2020141902A1 KR 2020000053 W KR2020000053 W KR 2020000053W WO 2020141902 A1 WO2020141902 A1 WO 2020141902A1
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lens
lens group
optical system
zoom optical
lenses
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PCT/KR2020/000053
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심형록
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엘지이노텍 주식회사
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    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
    • 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
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    • 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
    • G02B15/143—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 three groups only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters

Definitions

  • the present invention relates to a camera module, and more particularly, to an optical system and a camera module including the same.
  • the autofocusing function is also required in the camera module in the portable terminal.
  • magnification may be increased by digital processing in the process of changing external light into a digital image or a digital image. According to this, it is possible to zoom only at a predetermined predetermined magnification such as 1x, 3x, 5x, etc., and as the magnification increases, there is a problem that resolution deteriorates and digital degradation occurs.
  • the zoom optical system includes a first lens group, a second lens group, and a third lens group that are sequentially arranged from an object side to an image, and the first lens group A fixed plurality of lenses, the second lens group includes two movable lenses, and the third lens group includes two movable lenses, and the second lens group moves
  • the magnification is adjusted accordingly, and the focus is adjusted according to the movement of the third lens group, the focal length at the maximum magnification is 13 mm or more, and the f value at the maximum magnification is 3.7 or less.
  • the back focal length (BFL) may be 2.5 mm or more, and the total top length (TTL) may be 14.3 mm or less.
  • the ratio of the movement amount of the third lens group to the movement amount of the second lens group may be 1.1 to 1.3 times.
  • the second lens group may be moved up to 2.6 mm, and the third lens group may be moved up to 3.1 mm.
  • the first lens group includes a first lens, a second lens, and a third lens sequentially arranged from the object side to an image side
  • the second lens group is a fourth lens and a fifth lens arranged sequentially from the object side to the image side. It includes a lens
  • the third lens group includes a sixth lens and a seventh lens sequentially arranged from the object side to the image side
  • the fourth lens has a positive power, and among the first to seventh lenses It can have the highest power value.
  • the focal length of the fourth lens may be 2.9 to 3.5 mm.
  • the third lens has a negative power, and may have a second highest power value among the first to seventh lenses.
  • the focal length of the third lens may be -5.5 to -7.7mm.
  • the absolute values of the radius of curvature of the image side of the third lens, the water side of the fourth lens, and the image side of the fourth lens are the radius of curvature of the remaining 11 of 14 surfaces of the first lens to the seventh lens. Can be less than the absolute value of.
  • the object may further include a right-angled prism sequentially disposed on the front end of the first lens group from the object side to the image side.
  • the maximum diameter of the lenses included in the first lens group to the third lens group may be 5 mm or less.
  • a camera module includes an image sensor, a filter disposed on the image sensor, and a zoom optical system disposed on the filter, wherein the zoom optical system is imaged from an object side
  • the third lens group includes two movable lenses, the magnification is adjusted according to the movement of the second lens group, the focus is adjusted according to the movement of the third lens group, maximum
  • the focal length at magnification is 13 mm or more, and the f value at maximum magnification is 3.7 or less.
  • the zoom optical system may have a back focal length (BFL) of 2.5 mm or more and a total top length (TTL) of 14.3 mm or less.
  • BFL back focal length
  • TTL total top length
  • the maximum diameter of the lenses included in the zoom optical system may be 5 mm or less.
  • FIG. 1 shows a zoom optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2(a) is a sectional view in a wide mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2(b) is an intermediate mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention ( middle mode)
  • FIG. 2(c) is a sectional view in a tele mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3(a) is a sectional view in a wide mode of the zoom optical system according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 3(b) is an intermediate mode of the zoom optical system according to the second embodiment of the present invention ( middle mode)
  • FIG. 3(c) is a cross-sectional view in a tele mode of a zoom optical system according to a second embodiment of the present invention.
  • a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
  • top (top) or bottom (bottom) when described as being formed or disposed in the “top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • FIG. 1 shows a zoom optical system according to an embodiment of the present invention.
  • a zoom optical system includes a first lens group 100, a second lens group 200, and a third lens that are sequentially arranged from an object side to an image side. Group 300.
  • the magnification of the zoom optical system according to the movement of the second lens group 200 and the third lens group 300 is, for example, 1 to 5 times, or 3 to 5 times continuously Can increase or decrease.
  • the meaning that the magnification increases or decreases continuously may mean that the magnification does not increase or decrease digitally intermittently, but increases or decreases linearly.
  • the first lens group 100 includes a plurality of lenses, for example, three or more lenses 110, 120, 130, and the plurality of lenses 110, 120, 130 are fixed It is done.
  • the second lens group 200 includes two lenses 210 and 220, and the two lenses 210 and 220 are movable together along the central axis of the lens.
  • the third lens group 300 includes two lenses 310 and 320, and the two lenses 310 and 320 are movable together along the central axis of the lens.
  • the first lens group 100 includes two or less lenses, it may be difficult to correct resolution at the highest magnification, and when four or more lenses are included, the overall size of the zoom optical system 1000 may be increased.
  • the first lens group 100 includes a first lens 110, a second lens 120, and a third lens 130 that are sequentially arranged from the object side to the image side
  • the second lens group 200 Includes a fourth lens 210 and a fifth lens 220 that are sequentially arranged from the object side to the image side
  • the third lens group 300 is a sixth lens 310 that is sequentially arranged from the object side to the image side.
  • a seventh lens 320 the third lens 130 may be defined as a lens disposed closest to the second lens group 200 among a plurality of lenses included in the first lens group 100.
  • the magnification may vary according to the distance between the first lens group 100 and the second lens group 200 and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300.
  • the movement strokes of the second lens group 200 and the third lens group 300 may be smaller than 3.1 mm.
  • the movement stroke is 3.1 mm or more, the size of the driving unit for moving the lens group becomes large, and there is a problem that it is difficult to mount it in the portable terminal.
  • the movement stroke may mean a distance that the lens group can move by the driving unit.
  • the second lens group 200 and the third lens group 300 may move independently, and the movement amount of the third lens group 300 may be greater than the movement amount of the second lens group 200.
  • the ratio of the amount of movement of the third lens group 300 to the amount of movement of the second lens group 200 may be 1.1 to 1.3. If the ratio of the amount of movement of the third lens group 300 to the amount of movement of the second lens group 200 is less than 1.1, the overall length of the zoom optical system may be excessively long, and when it exceeds 1.3, it is difficult to secure magnification and secure resolution Can lose.
  • TTL Total Top Length
  • BFL back focal length
  • BFL is a distance between the image side of the lens closest to the image side and the image sensor, and is a value that can be measured mechanically, and may mean a distance from the closest location to the image sensor among various locations in which the third lens group 300 moves. have.
  • BFL may mean the wide-angle mode of the zoom optical system 1000, that is, the rear focal length at the lowest magnification.
  • the BFL is less than 2.5 mm, a space for inserting a filter or other instrument or a space for moving the lens group may not be secured.
  • the zoom optical system satisfies the condition that the focal length at the maximum magnification is 13 mm or more, and the f value at the maximum magnification is 3.7 or less.
  • the focal length at the maximum magnification may mean a focal length in a telephoto mode, for example, a focal length at a 5x magnification, and the f value of the focal length f with respect to the effective diameter D of the aperture It may mean a ratio (f/D).
  • the f-value becomes smaller, the amount of light gathering may increase and become brighter. As the f-value increases, the amount of light gathering may decrease and become dark. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, even when the focal length is 8 mm at the maximum magnification, preferably at a distance of 10 mm or more, the f value is 4 or less, and a predetermined brightness can be maintained.
  • the first lens 110 includes a convex water side
  • the second lens 120 includes a convex water side
  • the third lens 130 includes a convex water side and a concave image side. It may be in the shape of a facing meniscus.
  • the fourth lens 210 may have a convex lens shape including a convex water side and a convex image side.
  • the fifth lens 220 may include a concave water side and a convex image side, and may have a meniscus shape facing upward, and the sixth lens 310 includes a concave water side, and the seventh lens 320 May include a concave upper side.
  • the first lens 110 may have a positive power
  • the second lens 120 may have a positive power
  • the third lens 130 may have a negative power
  • the fourth lens 210 May have a positive power
  • the fifth lens 220 may have a negative power
  • the sixth lens 310 may have a negative power
  • the seventh lens 320 may have a negative power.
  • the fourth lens 210 of the first lenses 110 to seventh lenses 320 has a positive power and may have the highest power value.
  • the third lens 130 has a negative power, and may have a second highest power value after the fourth lens 210.
  • the power value may be defined as an inverse of the absolute value of the focal length f.
  • the image side surface of the third lens 130 and the water side and image side surface of the fourth lens 210 are of the curvature radius of the remaining 11 of the 14 surfaces of the first lens 110 to the seventh lens 320. It may have an absolute value of a radius of curvature smaller than the absolute value.
  • the absolute values of the radius of curvature of the image side of the third lens 130 and the water side and image side of the fourth lens 210 may be 2 to 4 mm, preferably 2 to 3.5 mm, and the fourth The focal length of the lens 210 may be 2.9 to 3.5mm, and the focal length of the third lens 130 may be -5.5 to -7.7mm.
  • the zoom optical system according to an embodiment of the present invention may further include an optical image stabilization (OIS) lens 400 disposed at the front end of the first lens group 100.
  • OIS optical image stabilization
  • the zoom optical system according to an embodiment of the present invention may have an OIS function.
  • the front end of the first lens group 100 is based on a direction sequentially arranged from an object side to an image, and may mean between the object side and the first lens group 100.
  • the zoom optical system according to an embodiment of the present invention may further include a right-angle prism 500 disposed at the front end of the first lens group 100, and the right-angle prism 500 is incident to the right-angle prism 500
  • the entire light may be designed to be totally reflected inside the right-angle prism 500.
  • the right-angle prism 500 includes a reflective surface and may be designed such that light incident on the reflective surface is totally reflected. Accordingly, light incident on the right-angle prism 500 may be totally reflected on the reflective surface of the right-angle prism 500 to have a light path incident on the first lens 110 of the first lens group 100. According to this, a zoom optical system requiring a long length may be embedded in a thin portable terminal.
  • the filter 20 and the image sensor 10 may be sequentially disposed at the rear end of the third lens group 300.
  • the filter 20 may be an infrared (IR) filter. Accordingly, the filter 20 may block near infrared rays, for example, light having a wavelength of 700 nm to 1100 nm, from light entering the camera module.
  • the image sensor 10 may be connected to a printed circuit board by a wire.
  • the filter 20 may include a foreign material prevention filter and an IR filter sequentially arranged from the object side to the upper side.
  • the filter 20 includes a filter for preventing foreign matter, foreign matter generated in the process of moving the third lens group 300 may be prevented from flowing into the IR filter or the image sensor 10.
  • FIG. 2(a) is a sectional view in a wide mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2(b) is an intermediate mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention ( middle mode)
  • FIG. 2(c) is a cross-sectional view in a tele mode of the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention
  • Table 1 is a zoom according to the first embodiment of the present invention.
  • Tables 2 to 3 show the conic constant and aspheric coefficients of the lenses included in the zoom optical system according to the first embodiment of the present invention.
  • the zoom optical system includes a first lens group 100 and a second lens group sequentially arranged from an object side to an image side. It includes (200) and a third lens group (300).
  • the first lens group 100 includes a first lens 110, a second lens 120, and a third lens 130 that are sequentially arranged from an object side to an image side
  • the second lens group 200 is an object A fourth lens 210 and a fifth lens 220 sequentially arranged from the side to the image side
  • the third lens group 300 includes a sixth lens 310 and a third lens sequentially arranged from the object side to the image side. 7 lens 320.
  • the first lens 110 includes a convex water side 112 and a convex image side 114
  • the second lens 120 includes a convex water side 122 and a concave image side 124
  • the third lens 130 may have a meniscus shape facing the water side, including a convex water side 132 and a concave image side 134.
  • the fourth lens 210 includes a convex water side 212 and a convex image side 214
  • the fifth lens 220 includes a concave water side 222 and a convex image side 224. It may be a meniscus shape toward.
  • the sixth lens 310 may include a concave water side 312 and a convex image side 314, and the seventh lens 320 may include a concave water side 322 and a concave image side 324. have.
  • the focal length f of the fourth lens 210 is 3.231 mm, which has a positive power, has the highest power value among the first lenses 110 to seventh lenses 320, and the third lens 130 ) Has a negative power of -6.11mm, and may have a second highest power value after the fourth lens 210.
  • the radius of curvature of the image side 134 of the third lens 130 is 2.10093 mm
  • the radius of curvature of the water side 212 of the fourth lens 210 is 3.13699 mm
  • the radius of curvature of the image side 214 is It may have an absolute value of a radius of curvature that is smaller than the absolute value of the radius of curvature of the remaining 11 surfaces among the 14 surfaces of the first lens 110 to the seventh lens 320 at -3.15985 mm.
  • FIG. 2(a) when the distance between the first lens group 100 and the second lens group 200 is d1a, and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300 is d2a, a wide angle Mode, for example, 3 times. Then, when the second lens group 200 and the third lens group 300 are moved closer to the first lens group 100 so as to reach FIG. 2(c) through FIG. 2(b), the first lens group ( 100) and the distance between the second lens group 200 is d1c, and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300 is reduced to d2c, so as to have a telephoto mode, for example, 5x magnification. have. As such, as the second lens group 200 and the third lens group 300 are moved, the magnification of the zoom optical system can be continuously adjusted from 3 times to 5 times.
  • the thickness (mm) represents the distance from each lens surface to the next lens surface. That is, the thickness described on the water side 112 of the first lens 110 represents the distance from the water side 112 of the first lens 110 to the image side 114. And, the thickness described on the image side 114 of the first lens 110 represents the distance from the image side 114 of the first lens 110 to the water side 122 of the second lens 120.
  • the index constant refers to a refractive index of a lens measured using a d-line.
  • the first lens 110 includes a convex water side 112 and a concave image side 114
  • the second lens 120 includes a convex water side 122 and a concave image side 124
  • the third lens 130 may have a meniscus shape facing the water side, including the convex water side 132 and the concave image side 134.
  • the fourth lens 210 includes a convex water side 212 and a convex image side 214
  • the fifth lens 220 includes a concave water side 222 and a convex image side 224. It may be a meniscus shape toward.
  • the sixth lens 310 may include a concave water side 312 and a convex image side 314, and the seventh lens 320 may include a concave water side 322 and a concave image side 324. have.
  • the first lens 110 may have a positive power
  • the second lens 120 may have a positive power
  • the third lens 130 may have a negative power
  • the fourth lens 210 May have a positive power
  • the fifth lens 220 may have a negative power
  • the sixth lens 310 may have a negative power
  • the seventh lens 320 may have a negative power.
  • the radius of curvature of the image side 134 of the third lens 130 is 2.12899 mm
  • the radius of curvature of the water side 212 of the fourth lens 210 is 3.01771 mm
  • the radius of curvature of the image side 214 is It may have an absolute value of a radius of curvature smaller than the absolute value of the radius of curvature of the remaining 11 surfaces of the 14 surfaces of the first lens 110 to the seventh lens 320 at -3.17606 mm.
  • FIG. 4(a) is a sectional view in a wide mode of the zoom optical system according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 4(b) is an intermediate mode of the zoom optical system according to the third embodiment of the present invention ( middle mode)
  • FIG. 4(c) is a sectional view in a tele mode of a zoom optical system according to a third embodiment of the present invention
  • Table 7 is a zoom according to a third embodiment of the present invention
  • Tables 8 to 9 show the conic constant and aspheric coefficients of the lenses included in the zoom optical system according to the third embodiment of the present invention.
  • the zoom optical system includes a first lens group 100 and a second lens group sequentially arranged from an object side to an image side. 200 and a third lens group 300.
  • the first lens group 100 includes a first lens 110, a second lens 120, and a third lens 130 that are sequentially arranged from an object side to an image side
  • the second lens group 200 is an object A fourth lens 210 and a fifth lens 220 sequentially arranged from the side to the image side
  • the third lens group 300 includes a sixth lens 310 and a third lens sequentially arranged from the object side to the image side. 7 lens 320.
  • the fourth lens 210 includes a convex water side 212 and a convex image side 214
  • the fifth lens 220 may include a concave water side 222 and a convex image side 324. have.
  • the first lens 110 may have a positive power
  • the second lens 120 may have a positive power
  • the third lens 130 may have a negative power
  • the fourth lens 210 May have a positive power
  • the fifth lens 220 may have a negative power
  • the sixth lens 310 may have a negative power
  • the seventh lens 320 may have a negative power.
  • the focal length f of the fourth lens 210 is 3.36 mm, which has a positive power, has the highest power value among the first lenses 110 to seventh lenses 320, and the third lens 130 ) Has a negative power of -7.414mm, and may have a second highest power value after the fourth lens 210.
  • the radius of curvature of the image side 134 of the third lens 130 is 3.36457 mm
  • the radius of curvature of the water side 212 of the fourth lens 210 is 3.43110 mm
  • the radius of curvature of the image side 214 is It may have an absolute value of a radius of curvature smaller than the absolute value of the radius of curvature of the remaining 11 surfaces of the 14 surfaces of the first lens 110 to the seventh lens 320 at -3.27764 mm.
  • the sixth lens 160 may include a concave water side 162 and a concave image side 164
  • the seventh lens 170 may include a convex water side 172 and a concave image side 174. have.
  • FIG. 4(a) when the distance between the first lens group 100 and the second lens group 200 is d1a, and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300 is d2a, a wide angle Mode, for example, 3 times magnification. Then, when the second lens group 200 and the third lens group 300 are moved to be closer to the first lens group 100 so as to reach FIG. 4(c) through FIG. 4(b), the first lens group ( 100) and the distance between the second lens group 200 is d1c, and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300 is reduced to d2c, which may have a telephoto mode, for example, 5 times magnification. have. As such, as the second lens group 200 and the third lens group 300 are moved, the magnification of the zoom optical system can be continuously adjusted from 3 times to 5 times.
  • the distance between the first lens group 100 and the second lens group 200 moves from about 2.68.mm It is reduced to 0.15 mm, and the distance between the second lens group 200 and the third lens group 300 may be reduced from about 0.61 mm to 0.15 mm as the second lens group 200 and the third lens group 300 move. . From this, it can be seen that the movement amount of the third lens group 300 is larger than the movement amount of the second lens group 200.
  • FIG. 6A is a graph of measuring spherical aberration, astigmatism and distortion aberration for light having a wavelength of 435 nm, 486 nm, 546 nm, 587 nm, and 656 nm in the wide-angle mode of the optical system according to the second embodiment
  • FIG. 6B is a second embodiment. It is a graph measuring spherical aberration, astigmatism and distortion aberration for light having a wavelength of 435 nm, 486 nm, 546 nm, 587 nm, and 656 nm in the intermediate mode of the optical system according to FIG.
  • Spherical aberration indicates spherical aberration according to each wavelength
  • astigmatism indicates aberration characteristics of tangential plane and sagital plane depending on the height of the upper plane
  • distortion aberration indicates distortion degree according to the height of the upper plane Shows. 5 to 7, it can be seen that spherical aberration is within -0.05 mm to 0.05 mm regardless of wavelength, and astigmatism is within -0.05 mm to 0.05 mm regardless of wavelength, and distortion aberration It can be seen that regardless of the wavelength is within -0.05mm to 0.05mm.
  • the optical system according to the embodiment of the present invention has excellent aberration characteristics.
  • the optical system according to an embodiment of the present invention may be applied to a camera module.
  • 8 shows a part of a mobile terminal to which a camera module according to an embodiment of the present invention is applied.
  • a camera module including a zoom optical system 1000 may be embedded in a mobile terminal and may be applied together with the main camera module 1100.
  • the zoom optical system 1000 includes the first lens group 100, the second lens group 200, and the third lens group 300 described with reference to FIGS. 1 to 4, and the first lens group The (100), the second lens group 200 and the third lens group 300 may be sequentially arranged in the lateral direction of the portable terminal due to the thickness limitation of the portable terminal.
  • a right-angle prism may be further disposed at the front end of the first lens group 100, and a maximum diameter of the lenses included in the zoom optical system may be 5 mm or less, more preferably 4 mm.
  • the zoom optical system When the zoom optical system is arranged in the thickness direction of the portable terminal, that is, when the lens surface of the lenses included in the zoom optical system is arranged in the thickness direction of the portable terminal, by reducing the diameter size of the lenses included in the zoom optical system, The thickness can be reduced. Accordingly, a zoom optical system capable of continuously adjusting the magnification by moving the lens may also be built in the portable terminal.
  • a mobile terminal having a camera module including a zoom optical system may be a smart phone, a tablet PC, a laptop computer, a PDA, or the like.

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 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.
본 발명의 한 실시예에 따른 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다.
BFL(back focal length)이 2.5mm 이상이고, TTL(Total Top Length)이 14.3mm 이하일 수 있다.
제3 렌즈군의 이동량은 상기 제2 렌즈군의 이동량보다 클 수 있다.
상기 제2 렌즈군의 이동량에 대한 상기 제3 렌즈군의 이동량의 비는 1.1 내지 1.3배일 수 있다.
상기 제2 렌즈군은 최대 2.6mm까지 이동 가능하고, 상기 제3 렌즈군은 최대 3.1mm까지 이동 가능할 수 있다.
상기 제1 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하고, 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하며, 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 가장 높은 파워 값을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm일 수 있다.
상기 제3 렌즈는 음의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈의 초점거리는 -5.5 내지 -7.7mm일 수 있다.
상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 및 상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률반경의 절대값은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 상기 제1 렌즈군의 전단에 배치된 직각 프리즘을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈군 내지 상기 제3렌즈군에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하일 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 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며, 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하이다.
상기 줌 광학계의 BFL(back focal length)이 2.5mm 이상이고, TTL(Total Top Length)이 14.3mm 이하일 수 있다.
상기 필터는 상기 물체(object)측으로부터 상기 상측(image)으로 순차적으로 배치된 이물 방지용 필터 및 IR(Infrared) 필터를 포함할 수 있다.
상기 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하일 수 있다.
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 있고, 높은 초점거리에서도 낮은 f값을 유지할 수 있으며, 컴팩트한 사이즈로 설계될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 나타낸다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 2(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 4(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이다.
도 5 내지 7은 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계의 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)을 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸다.
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 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다.
여기서, 제2 렌즈군(200)의 이동에 따라 배율이 연속적으로 조정되고, 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 초점이 조정될 수 있다. 이에 따라, 제2 렌즈군(200)은 줌밍(zooming)군의 역할을 수행하고, 제3 렌즈군(300)은 포커싱(focusing)군의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동에 따라 줌 광학계의 배율이 예를 들어 1 배 내지 5배, 또는 3배 내지 5배 사이에서 연속적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 배율이 연속적으로 증가하거나 감소한다는 것의 의미는 배율이 디지털적으로 단속적으로 증가하거나 감소하는 것이 아니라, 선형적으로 증가하거나 감소한다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 렌즈군(100)은 복수 매, 예를 들어 3매 이상의 렌즈(110, 120, 130)를 포함하고, 복수 매의 렌즈(110, 120, 130)는 고정되어 있다. 제2 렌즈군(200)은 2매의 렌즈(210, 220)를 포함하고, 2매의 렌즈(210, 220)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제3 렌즈군(300)은 2매의 렌즈(310, 320)을 포함하고, 2매의 렌즈(310, 320)는 렌즈의 중심축을 따라 함께 이동 가능하다. 제1 렌즈군(100)이 2매 이하의 렌즈를 포함할 경우 최고 배율에서의 해상력 보정이 어려울 수 있고, 4매 이상의 렌즈를 포함할 경우 줌 광학계(1000)의 전체적인 사이즈가 커질 수 있다. 제2 렌즈군(200)이 3매 이상의 렌즈를 포함하거나, 제3 렌즈군(300)이 3매 이상의 렌즈를 포함할 경우, 제2 렌즈군(200) 또는 제3 렌즈군(300)의 사이즈 및 무게가 늘어나게 되며, 이동 시 구동 전력이 높아질 수 있다. 이하, 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함하는 것으로 설명한다. 본 명세서에서, 제3 렌즈(130)는 제1 렌즈군(100)에 포함되는 복수의 렌즈 중 제2 렌즈군(200)과 가장 가깝게 배치되는 렌즈로 정의될 수 있다.
제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리 및 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리에 따라 배율이 달라질 수 있다.
이때, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)의 이동 스트로크는 3.1mm보다 작을 수 있다. 이동 스트로크가 3.1mm 이상일 경우, 렌즈군을 이동시키기 위한 구동부의 크기가 커지게 되어 휴대 단말 내에 탑재하기 어려운 문제가 있다. 여기서, 이동 스트로크는 구동부에 의하여 렌즈군이 이동 가능한 거리를 의미할 수 있다.
한편, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)은 각각 독립적으로 이동할 수 있으며, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈군(200)의 이동량에 대한 제3 렌즈군(300)의 이동량의 비는 1.1 내지 1.3일 수 있다. 만약, 제2 렌즈군(200)의 이동량에 대한 제3 렌즈군(300)의 이동량의 비가 1.1 미만이면 줌 광학계의 전장 길이가 지나치게 길어질 수 있으며, 1.3을 초과할 경우 배율 확보 및 해상력 확보가 어려워질 수 있다.
예를 들어, 제2 렌즈군(200)은 최대 2.6mm, 바람직하게는 최대 2.5mm, 더욱 바람직하게는 최대 2.4mm까지 이동할 수 있고, 제3 렌즈군(300)은 최대 3.1mm, 바람직하게는 최대 2.9mm, 더욱 바람직하게는 최대 2.7mm까지 이동할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 TTL(Total Top Length)이 14.3mm 미만이고, BFL(back focal length)이 2.5mm 이상인 조건을 만족한다. 여기서, TTL(Total Top Length)은 초점으로부터 줌 광학계의 첫번째 면까지의 거리를 의미할 수 있으며, 본 명세서에서 전장 거리와 혼용될 수 있다. TTL이 14.3mm 이상일 경우, 전장 길이가 지나치게 길어지므로 휴대 단말 내에 탑재하기 어려워질 수 있다. BFL은 상측에 가장 가까운 렌즈의 상측면과 이미지 센서 간의 거리로, 기계적으로 측정 가능한 값이며, 제3 렌즈군(300)이 이동하는 다양한 위치 중 이미지 센서와 가장 가까운 위치에서의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, BFL은 줌 광학계(1000)의 광각 모드, 즉 최저 배율에서의 후면 초점 거리를 의미할 수 있다. BFL이 2.5mm 미만인 경우 필터 또는 기타 기구물을 삽입하기 위한 공간 또는 렌즈군이 이동하기 위한 공간이 확보되지 않을 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고, 최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 조건을 만족한다. 여기서, 최대 배율에서의 초점거리는, 망원 모드에서의 초점 거리, 예를 들어 5배 배율에서의 초점 거리를 의미할 수 있고, f값은 조리개의 유효 직경(D)에 대한 초점거리(f)의 비(f/D)를 의미할 수 있다. f값이 작아질수록 빛이 모잉는 양이 많아 밝아질 수 있으며, f값이 커질수록 빛이 모이는 양이 적어 어두워질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 최대 배율에서의 초점거리가 8mm, 바람직하게는 10mm 이상인 원거리에서도 f값이 4 이하로, 소정의 밝기가 유지될 수 있다.
이를 위하여, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면 및 오목한 상측면을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
제4렌즈(210)은 볼록한 물측면 및 볼록한 상측면을 포함하는 볼록렌즈 형상일 수 있다.
그리고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면 및 볼록한 상측면을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 상측면을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 제4 렌즈(210)는 양의 파워를 가지고, 가장 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)는 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 이때, 파워 값은 초점거리(f)의 절대값의 역수로 정의될 수 있다. 이를 위하여, 제3 렌즈(130)의 상측면과 제4 렌즈(210)의 물측면 및 상측면은 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다. 곡률반경이 작을수록 렌즈 면의 굴곡이 커지므로, 빛을 강하게 모을 수 있으며, 이에 따라 파워 값이 커질 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈(130)의 상측면과 제4 렌즈(210)의 물측면 및 상측면의 곡률반경의 절대값은 2 내지 4mm, 바람직하게는 2 내지 3.5mm일 수 있고, 제4 렌즈(210)의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm일 수 있으며, 제3 렌즈(130)의 초점 거리는 -5.5 내지 -7.7mm일 수 있다.
이에 따르면, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에 별도의 고정 렌즈를 배치하지 않고도 연속 배율 조정이 가능하고 고배율에서도 높은 해상력을 유지할 수 있는 줌 광학계를 얻을 수 있다. 또한, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에 별도의 고정 렌즈를 배치하지 않을 경우, 더욱 컴팩트한 사이즈의 줌 광학계를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제1 렌즈군(100)의 전단에 배치된 OIS(optical image stabilization) 렌즈(400)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(500)을 더 포함할 수도 있으며, 직각 프리즘(500)은 직각 프리즘(500)으로 입사되는 전체 광이 직각 프리즘(500) 내부에서 전반사되도록 설계될 수도 있다. 이를 위하여, 직각 프리즘(500)은 반사면을 포함하며, 반사면으로 입사되는 광이 전반사되도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 직각 프리즘(500)으로 입사된 광은 직각 프리즘(500)의 반사면에서 전반사되어 제1 렌즈군(100)의 제1 렌즈(110)에 입사되는 광 경로를 가질 수 있다. 이에 따르면, 긴 전장 길이를 요구하는 줌 광학계가 얇은 두께의 휴대 단말 내에 내장될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제3 렌즈군(300)의 후단에 필터(20) 및 이미지 센서(10)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 필터(20)는 IR(infra red) 필터일 수 있다. 이에 따라, 필터(20)는 카메라 모듈 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다. 그리고, 이미지 센서(10)는 와이어(wire)에 의하여 인쇄회로기판과 연결될 수 있다.
또는, 필터(20)는 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배치되는 이물 방지용 필터 및 IR 필터를 포함할 수도 있다. 필터(20)가 이물 방지용 필터를 포함하는 경우, 제3 렌즈군(300)이 이동하는 과정에서 발생한 이물질이 IR 필터 또는 이미지 센서(10)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도시되지 않았으나, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 사이에는 조리개가 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예를 예로 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 2(c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 2 내지 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
도 2(a) 내지 도 2(c) 및 표 1 내지 3을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 볼록한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 오목한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(224)을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면(312) 및 볼록한 상측면(314)을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 물측면(322) 및 오목한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.231mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -6.11mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 2.10093mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.13699mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.15985mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
도 2(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 .배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 2(b) 를 거쳐 도 2(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
이에 따라, 도 2(a)의 광각 모드에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효초점거리(EFL)는 8.18mm이고, f값은 2.4이지만, 도 2(c)의 망원 모드에서 제1 실시예에 따른 줌 광학계의 유효초점거리(EFL)는 13.64mm이고, f값은 3.6으로 나타남을 알 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.61mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.73mm에서 0.2mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리(f) 파워
제1 렌즈 112 17.78691 0.478000 1.5442　 56　 21.649
114 -35.00122 0.100000 양(+)
제2 렌즈 122 12.21509 0.515000 1.661　 20.4　 22.761 양(+)
124 60.84506 0.100000
제3 렌즈 132 6.02183 0.375000 1.5442　 56　 -6.11 음(-)
134 2.10093 2.612206(0.15)
제4 렌즈 212 3.13699 1.677000 1.534　 55　 3.231 양(+)
214 -3.15985 0.100000
제5 렌즈 222 -3.83259 2.500000 1.661　 20.4　 -29.345 음(-)
224 -6.00788 0.736787(0.2)
제6 렌즈 312 -6.42611 1.694000 1.614 25.9 -17.167 음(-)
314 -17.86993 0.521081
제7 렌즈 322 -39.84176 0.375000 1.5442　 56　 -7.38 음(-)
324 4.50630 1.515727(4.515727)
필터 20 INFINITY 0.420000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.579833　
여기서, 두께(mm)는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다. 즉, 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에 기재된 두께는 제1 렌즈(110)의 물측면(112)에서 상측면(114)까지의 거리를 나타낸다. 그리고, 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. 인덱스 상수는 d선(d-line)을 이용하여 측정한 렌즈의 굴절률을 의미한다.
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 26.321698 0.631509E-03 -.798912E-03 0.228132E-03 -.143099E-03
114 222.284147 0.605411E-02 -.119717E-02 -.156255E-03 0.215950E-04
122 -6.765417 -.531810E-02 -.880247E-03 -.358143E-03 -.338071E-04
124 899.801210 -.650728E-02 -.241223E-02 -.157595E-04 0.113037E-04
132 -52.126920 .182365E-01 0.263909E-02 -.200003E-03 0.793731E-04
134 -5.626792 0.223261E-02 -.227734E-02 0.162399E-02 -.377884E-03
212 -0.008235 -.253352E-03 0.305401E-03 0.424915E-04 -.225058E-06
214 -2.145143 -.438013E-02 0.642630E-02 -.984519E-03 -.157694E-03
222 1.672664 -.461245E-02 0.668023E-02 -.452860E-03 -.361869E-03
224 -8.844283 -.447018E-02 0.285747E-03 0.907985E-03 -.299705E-03
312 10.822570 0.273175E-01 -.468801E-02 0.184338E-02 -.334398E-03
314 12.839013 0.203110E-01 -.679913E-03 0.205261E-03 -.553275E-03
322 144.410128 -.110437E+00 0.521784E-01 -.198021E-01 0.414966E-02
324 -39.758039 -.666884E-01 0.276694E-01 -.880082E-02 0.154691E-02
렌즈면 No. E F G H J
112 0.411071E-04 -.477528E-05 -.106158E-05 0.241718E-06 0.127061E-08
114 -.290101E-04 0.249713E-05 -.610960E-06 0.304491E-06 -.126508E-08
122 -.108111E-04 -.541538E-05 0.969717E-06 0.266737E-06 -.595270E-10
124 0.342823E-05 -.686106E-05 -.362823E-06 0.802767E-06 -.104276E-06
132 -.220092E-04 -.104480E-05 0.615824E-06 -.109884E-06 0.259495E-07
134 -.172331E-04 0.234110E-04 -.334808E-05 -.917097E-07 0.424946E-07
212 0.206207E-04 -.306376E-05 -.107485E-05 0.533242E-06 -.507100E-07
214 0.976018E-04 -.195090E-04 0.723300E-05 -.148934E-05 -.178648E-07
222 0.129093E-04 0.614499E-04 -.151096E-04 -.403495E-07 0.109892E-06
224 -.114903E-04 0.254438E-04 -.414195E-05 0.216492E-06 -.199399E-07
312 0.558208E-04 -.184640E-04 0.615720E-05 0.291783E-06 -.843680E-07
314 0.259927E-03 0.219879E-04 -.126976E-04 -.630321E-06 0.340810E-06
322 -.712080E-04 -.507830E-04 -.426671E-05 0.307765E-06 -.207647E-06
324 -.148913E-04 -.234201E-04 -.354801E-05 0.988826E-06 -.470986E-07
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 5 내지 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다.
도 3(a) 내지 도 3(c) 및 표 4 내지 6을 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 오목한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 오목한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(224)을 포함하여 상측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(310)는 오목한 물측면(312) 및 볼록한 상측면(314)을 포함하고, 제7 렌즈(320)는 오목한 물측면(322) 및 오목한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.19mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -5.836mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 2.12899mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.01771mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.17606mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
도 3(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 3(b) 를 거쳐 도 3(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.6.mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.74mm에서 0.2mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리(f) 파워(1/f)
제1 렌즈 112 7.60588 0.498328 1.5442　 56　 19.032 양(+)
114 27.64434 0.105751
제2 렌즈 122 12.04361 0.401698 1.661　 20.4　 24.277 양(+)
124 46.05072 0.100000
제3 렌즈 132 6.75490 0.375000 1.5442　 56　 -5.836 음(-)
134 2.12899 2.601858(0.15)
제4 렌즈 212 3.01771 1.720090 1.534　 55　 3.19 양(+)
214 -3.17606 0.100000
제5 렌즈 222 -4.07592 2.500000 1.661　 20.4　 -19.929 음(-)
224 -7.31532 0.747121(0.2)
제6 렌즈 312 -5.34536 1.443874 1.603 28.3 -28.744 음(-)
314 -8.48696 0.510989
제7 렌즈 322 -10.38675 0.375000 1.5442　 56　 -6.752 음(-)
324 5.79630 1.525068(4.525068)
필터 20 INFINITY 0.420000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.579833　
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 1.187108 -.189445E-02 -.692508E-03 0.564456E-04 -.157739E-03
114 -900.000000 0.396833E-02 -.177115E-02 -.283128E-03 -.123877E-04
122 -53.052261 -.543071E-02 -.483865E-03 -.389054E-03 -.249391E-04
124 528.335110 -.896295E-02 -.194419E-02 0.359614E-04 -.272376E-05
132 -72.416368 -.169601E-01 0.156508E-02 -.178248E-03 0.106356E-03
134 -5.677392 0.617661E-02 -.363899E-02 0.160027E-02 -.284833E-03
212 0.203773 -.118607E-02 0.152936E-03 0.313706E-04 -.521035E-05
214 -3.496804 -.488563E-02 0.517815E-02 -.819441E-03 -.663168E-04
222 1.361787 -.260194E-02 0.436783E-02 -.165283E-03 -.344776E-03
224 -12.838208 -.294847E-02 -.510269E-04 0.102793E-02 -.334544E-03
312 7.237204 0.369285E-01 -.780381E-02 0.281372E-02 -.402216E-03
314 16.905775 0.353802E-01 -.723306E-02 0.279878E-02 -.944743E-03
322 -58.253636 -.900833E-01 0.327911E-01 -.103420E-01 0.173324E-02
324 -62.415039 -.572482E-01 0.189570E-01 -.398999E-02 0.974659E-04
렌즈면 No. E F G H J
112 0.391590E-04 -.339961E-05 -.669277E-06 0.863989E-07 0.370879E-08
114 -.268915E-04 0.493998E-05 -.178563E-06 0.133491E-06 0.181908E-08
122 -.101032E-04 -.571305E-05 0.900684E-06 0.317670E-06 0.404319E-08
124 -.886943E-06 -.716550E-05 -.160970E-06 0.849453E-06 -.110454E-06
132 -.197847E-04 -.142080E-05 0.433397E-06 -.103413E-06 0.363074E-07
134 -.145037E-04 0.168628E-04 -.286381E-05 -.257849E-07 0.442623E-07
212 0.198486E-04 -.282971E-05 -.723811E-06 0.373004E-06 -.287635E-07
214 0.720511E-04 -.188005E-04 0.696435E-05 -.128801E-05 -.178668E-07
222 0.195672E-04 0.528203E-04 -.140663E-04 -.362428E-07 0.109889E-06
224 0.131704E-04 0.178296E-04 -.329797E-05 0.216293E-06 -.199445E-07
312 0.244525E-04 -.102658E-04 0.615733E-05 0.291701E-06 -.843670E-07
314 0.253671E-03 0.348074E-04 -.126968E-04 -.630411E-06 0.340810E-06
322 0.236494E-03 -.608843E-04 -.426941E-05 0.307642E-06 -.207647E-06
324 0.201747E-03 -.303614E-04 -.476129E-05 0.988869E-06 -.471025E-07
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 광각 모드(wide mode)에서의 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 중간 모드(middle mode)에서의 단면도이고, 도 4(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계의 망원 모드(tele mode)에서의 단면도이며, 표 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 광학 특성을 나타내고, 표 8 내지 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 광학계에 포함된 렌즈의 코닉 상수 및 비구면 계수를 나타낸다. 도 4(a) 내지 도 4(c) 및 표 7 내지 9를 참조하면, 줌 광학계는 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함한다. 제1 렌즈군(100)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120) 및 제3 렌즈(130)를 포함하고, 제2 렌즈군(200)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈(210) 및 제5 렌즈(220)를 포함하며, 제3 렌즈군(300)은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈(310) 및 제7 렌즈(320)를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈(110)는 볼록한 물측면(112) 및 오목한 상측면(114)을 포함하고, 제2 렌즈(120)는 볼록한 물측면(122) 및 볼록한 상측면(124)을 포함하며, 제3 렌즈(130)는 볼록한 물측면(132) 및 오목한 상측면(134)을 포함하여 물측을 향하는 매니스커스 형상일 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)는 볼록한 물측면(212) 및 볼록한 상측면(214)을 포함하고, 제5 렌즈(220)는 오목한 물측면(222) 및 볼록한 상측면(324)을 포함할 수 있다.
제1렌즈(110)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제2렌즈(120)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제3렌즈(130)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제4렌즈(210)는 양의 파워를 가질 수 있고, 제5렌즈(220)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제6렌즈(310)는 음의 파워를 가질 수 있고, 제7렌즈(320)는 음의 파워를 가질 수 있다.
그리고, 제4 렌즈(210)의 초점거리(f)는 3.36mm로 양의 파워를 가지며, 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320) 중 가장 높은 파워 값을 가지고, 제3 렌즈(130)의 초점거리(f)는 -7.414mm로 음의 파워를 가지며, 제4 렌즈(210)에 이어 두 번째로 높은 파워 값을 가질 수 있다. 그리고, 제3 렌즈(130)의 상측면(134)의 곡률반경은 3.36457mm이고, 제4 렌즈(210)의 물측면(212)의 곡률반경은 3.43110mm이고 상측면(214)의 곡률반경은 -3.27764mm로 제1 렌즈(110) 내지 제7 렌즈(320)의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 곡률반경의 절대값을 가질 수 있다.
그리고, 제6 렌즈(160)는 오목한 물측면(162) 및 오목한 상측면(164)을 포함하고, 제7 렌즈(170)는 볼록한 물측면(172) 및 오목한 상측면(174)을 포함할 수 있다.
도 4(a)에서 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1a이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2a인 경우, 광각 모드, 예를 들어 3배 배율을 가질 수 있다. 그리고, 도 4(b) 를 거쳐 도 4(c)에 이르도록 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 제1 렌즈군(100)에 가까워지도록 이동시키면 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리가 d1c이고, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리가 d2c로 줄어들어, 망원 모드, 예를 들어 5배 배율을 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300)을 이동시킴에 따라 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 연속적으로 조정될 수 있다.
여기서, 줌 광학계의 배율이 3배 배율로부터 5배 배율까지 커질 경우, 제2 렌즈군(200)이 이동하여 제1 렌즈군(100)과 제2 렌즈군(200) 간의 거리는 약 2.68.mm에서 0.15mm까지 줄어들고, 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)이 이동하여 제2 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(300) 간의 거리는 약 0.61mm에서 0.15mm까지 줄어들 수 있다. 이로부터, 제3 렌즈군(300)의 이동량이 제2 렌즈군(200)의 이동량보다 크게 나타남을 알 수 있다.
렌즈 No. 렌즈면 No. 곡률반경(R, mm) 두께(mm) 인덱스 상수 아베수(Vd) 초점거리(f) 파워(1/f)
제1 렌즈 112 12.44475 0.514910 1.5442　 56　 26.402 양(+)
114 89.17082 0.104338
제2 렌즈 122 22.65083 0.588118 1.661　 20.4　 27.095 양(+)
124 -89.55426 0.100000
제3 렌즈 132 20.61448 0.375000 1.5442　 56　 -7.414 음(-)
134 3.36457 2.682985(0.15)
제4 렌즈 212 3.43110 1.654765 1.544　 56.1　 3.36 양(+)
214 -3.27764 0.100000
제5 렌즈 222 -4.32627 2.300000 1.661　 20.4　 -11.02 음(-)
224 -5.27888 0.619380(0.151365)
제6 렌즈 312 -5.07213 1.698761 1.603 28.3 -7.66 음(-)
314 64.91709 0.555836
제7 렌즈 322 8.19525 0.376413 1.5442　 56　 -9.404 음(-)
324 3.10735 2.050000(5.050000)
필터 20 INFINITY 0.410000 1.523 54
이미지 센서 10 INFINITY 0.116009　
렌즈면 No. 코닉상수(K) A B C D
112 27.954416 -.909279E-02 -.697421E-03 0.229528E-03 -.136756E-03
114 900.000000 -.988384E-02 -.116092E-02 -.104961E-03 0.221469E-04
122 -208.415027 -.595168E-02 -.174007E-02 -.387737E-03 -.194348E-04
124 233.453971 -.940316E-02 -.152353E-02 -.144948E-03 -.751466E-05
132 -112.669040 -.109529E-01 -.316916E-03 0.181646E-04 0.185782E-03
134 -7.368825 0.111357E-01 -.450430E-02 0.133766E-02 -.146357E-03
212 -1.134406 0.188917E-02 -.364605E-03 0.139203E-03 -.643051E-04
214 -1.340581 -.909056E-03 0.237605E-02 -.306155E-03 -.116485E-03
222 2.671273 -.427233E-03 0.308992E-02 0.116381E-03 -.827353E-04
224 -17.339958 -.815436E-02 -.523403E-04 0.123941E-02 -.365985E-03
312 5.457142 0.328804E-01 -.735258E-02 0.319145E-02 -.639828E-03
314 1500.000000 0.221361E-02 0.154597E-01 -.762120E-02 0.324914E-02
322 -244.875038 -.134265E+00 0.525213E-01 -.871657E-02 -.116387E-03
324 -28.907402 -.732242E-01 0.185629E-01 0.367409E-02 -.420057E-02
렌즈면 No. E F G H J
112 0.358430E-04 -.340802E-05 -.556552E-06 0.157993E-06 -.183955E-07
114 -.173094E-04 0.542757E-05 -.161205E-06 -.188741E-06 0.269641E-07
122 -.202412E-05 -.328360E-05 0.695408E-06 0.211215E-06 -.155809E-07
124 0.975086E-05 -.250256E-06 -.164970E-06 -.757754E-08 0.819096E-08
132 -.147851E-04 -.231499E-05 -.934466E-06 0.373072E-07 0.325606E-07
134 0.311098E-05 0.188784E-05 -.857628E-06 -.531253E-07 0.293353E-07
212 0.303572E-05 -.131350E-05 0.583011E-06 -.807558E-07 -.340742E-07
214 0.419179E-04 -.146679E-04 0.251508E-05 -.166712E-06 -.477750E-08
222 -.223220E-04 0.129830E-04 -.101271E-05 -.217993E-06 0.495693E-07
224 0.119939E-04 0.165183E-04 -.270010E-05 0.195905E-07 0.121101E-07
312 0.638804E-04 -.124591E-04 0.433950E-05 0.140144E-06 -.843663E-07
314 -.406156E-03 0.281339E-04 -.127009E-04 -.510712E-06 0.340809E-06
322 0.503133E-03 -.689955E-04 -.410086E-05 0.423487E-06 -.207651E-06
324 0.113671E-02 .101546E-03 -.565662E-05 0.642798E-06 -.443676E-07
도 5 내지 7은 제1 내지 제3 실시예에 따른 광학계의 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)을 측정한 그래프이다. 도 5a는 제1 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5b는 제1 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 5c는 제1 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 6a는 제2 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 6b는 제2 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 6c는 제2 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
도 7a는 제3 실시예에 따른 광학계의 광각 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 7b는 제3 실시예에 따른 광학계의 중간 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이고, 도 7c는 제3 실시예에 따른 광학계의 망원 모드에서 435nm, 486nm, 546nm, 587nm, 656nm 파장의 빛에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프이다.
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 5 내지 7을 참조하면, 구면수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있고, 비점수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm이내에 있음을 알 수 있으며, 왜곡수차가 파장에 관계없이 -0.05mm 내지 0.05mm 이내에 있음을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 수차 특성이 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 카메라 모듈에 적용될 수 있다. 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용되는 휴대 단말의 일부를 나타낸다.
도 8을 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 도 1 내지 4에서 설명한 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)을 포함하며, 제1 렌즈군(100), 제2 렌즈군(200) 및 제3 렌즈군(300)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 있으며, 줌 광학계에 포함된 렌즈들의 직경 중 최대 직경은 5mm 이하, 더욱 바람직하게는 4mm일수 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.
[부호의 설명]
100: 제1 렌즈군
200: 제2 렌즈군
300: 제3 렌즈군

Claims (10)

  1. 물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며,
    최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고,
    최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 줌 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    BFL(back focal length)은 2.5mm 이상이고,
    TTL(Total Top Length)은 14.3mm 이하인 줌 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    제3 렌즈군의 이동량은 상기 제2 렌즈군의 이동량보다 큰 줌 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈, 제2 렌즈 및 제3 렌즈를 포함하고, 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제4 렌즈 및 제5 렌즈를 포함하며, 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열되는 제6 렌즈 및 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제4 렌즈는 양의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 가장 높은 파워 값을 가지는 줌 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제4 렌즈의 초점거리는 2.9 내지 3.5mm인 줌 광학계.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 음의 파워를 가지며, 상기 제1 렌즈 내지 제7 렌즈 중 두 번째로 높은 파워 값을 가지는 줌 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 초점거리는 -5.5 내지 -7.7mm인 줌 광학계.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제3 렌즈의 상측면, 상기 제4 렌즈의 물측면, 및 상기 제4 렌즈의 상측면의 곡률반경의 절대값은 상기 제1 렌즈 내지 상기 제7 렌즈의 14면 중 나머지 11면의 곡률반경의 절대값보다 작은 줌 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군 내지 상기 제3렌즈군에 포함된 렌즈들의 직경들 중 최대 직경은 5mm 이하인 줌 광학계.
  10. 이미지 센서,
    상기 이미지 센서 상에 배치된 필터, 그리고
    상기 필터 상에 배치된 줌 광학계를 포함하고,
    상기 줌 광학계는
    물체(object)측으로부터 상측(image)으로 순차적으로 배열되는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군은 고정된 복수 매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 이동 가능한 2매의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군의 이동에 따라 배율이 조정되고, 상기 제3 렌즈군의 이동에 따라 초점이 조정되며,
    최대 배율에서의 초점거리가 13mm 이상이고,
    최대 배율에서의 f값이 3.7 이하인 카메라 모듈.
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