WO2023018233A1 - 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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WO2023018233A1
WO2023018233A1 PCT/KR2022/011954 KR2022011954W WO2023018233A1 WO 2023018233 A1 WO2023018233 A1 WO 2023018233A1 KR 2022011954 W KR2022011954 W KR 2022011954W WO 2023018233 A1 WO2023018233 A1 WO 2023018233A1
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lenses
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심주용
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the embodiment relates to an optical system for improved optical performance and a camera module including the same.
  • the camera module performs a function of photographing an object and storing it as an image or video and is installed in various applications.
  • the camera module is manufactured in a small size and is applied to portable devices such as smartphones, tablet PCs, and laptops, as well as drones and vehicles, providing various functions.
  • the optical system of the camera module may include an imaging lens that forms an image and an image sensor that converts the formed image into an electrical signal.
  • the camera module may perform an autofocus (AF) function of aligning the focal length of the lens by automatically adjusting the distance between the image sensor and the imaging lens, and a distant object through a zoom lens It is possible to perform a zooming function of zooming up or zooming out by increasing or decreasing the magnification of .
  • the camera module employs an image stabilization (IS) technology to correct or prevent image stabilization due to camera movement caused by an unstable fixing device or a user's movement.
  • IS image stabilization
  • the most important element for such a camera module to acquire an image is an imaging lens that forms an image.
  • an imaging lens that forms an image Recently, interest in high resolution is increasing, and research on an optical system including a plurality of lenses is being conducted to implement this. For example, research using a plurality of imaging lenses having positive (+) refractive power or negative (-) refractive power is being conducted to implement high resolution.
  • a plurality of lenses it is difficult to derive excellent optical characteristics and aberration characteristics.
  • the total length, height, etc. may increase due to the thickness, spacing, size, etc. of the plurality of lenses, thereby increasing the overall size of the module including the plurality of lenses.
  • the size of an image sensor is increasing to implement high resolution and high image quality.
  • the total track length (TTL) of an optical system including a plurality of lenses also increases, and as a result, the thickness of a camera, mobile terminal, etc. including the optical system also increases.
  • the position of at least one lens or a lens group including at least one lens may be controlled to perform zoom and autofocus (AF) functions.
  • AF zoom and autofocus
  • the lens or the lens group performs the function
  • the movement amount of the lens or the lens group may increase exponentially. Accordingly, the optical system may require a lot of energy for moving the lens or the lens group, and a large volume is required in consideration of the movement amount.
  • Embodiments are intended to provide an optical system with improved optical properties. Embodiments are intended to provide an optical system and a camera module capable of taking pictures at various magnifications. Embodiments are intended to provide an optical system and a camera module having improved aberration characteristics at various magnifications. Embodiments are intended to provide an optical system and a camera module that can be implemented in a small and compact size.
  • An optical system is disposed along an optical axis from an object side to a sensor side, and includes first to fourth lens groups each including at least one lens, the first lens group and the fourth lens group.
  • the groups have refractive powers opposite to each other, the second lens group and the third lens group have refractive powers opposite to each other, positions of the first and fourth lens groups are fixed, and the second and third lens groups Each position is movable in the direction of the optical axis, and the optical system having the first to fourth lens groups provides magnifications according to changes in at least three modes according to the movement of the second lens group and the third lens group, respectively.
  • the distance from the optical axis to the surface of the image sensor and the surface closest to the object side among the lenses of the first lens group is TTL, and the size of the entrance pupil of the optical system when operating at the highest magnification among the operating modes (Entrance Pupil Diameter) is EPD_Tele, and may satisfy Equation: TTL / EPD_Tele ⁇ 2.72.
  • the first lens group includes first to third lenses sequentially disposed along the optical axis in a direction from the object side to the sensor side, and the second lens group is arranged from the object side to the sensor side. and fourth and fifth lenses sequentially disposed along the optical axis in a direction toward the sensor, and the third lens group comprises sixth and fifth lenses sequentially disposed along the optical axis in a direction from the object side to the sensor side. 7 lenses, and the fourth lens group may include an eighth lens.
  • the first lens group has negative (-) refractive power
  • the first lens has positive (+) refractive power
  • the third lens has negative (-) refractive power
  • the fourth lens may have positive (+) refractive power
  • the third lens may be made of a glass material having an aspherical surface and have a refractive index of 1.75 or more
  • the fourth lens may be made of a glass material having an aspheric surface.
  • the object-side surface of the first lens may have a convex shape from the optical axis toward the object side
  • the fourth lens may have an object-side surface convex shape from the optical axis toward the object side.
  • An object-side surface of the fifth lens, an object-side surface, and a sensor-side surface of the seventh lens may have at least one critical point.
  • the position of the critical point on the object side surface of the fifth lens may be disposed within a range of 10% to 30% of an effective radius of the object side surface of the fifth lens based on the optical axis.
  • the eighth lens may have a shape in which an object side surface and a sensor side surface do not have a critical point.
  • An optical system is disposed along an optical axis from an object side to a sensor side, and includes first to fourth lens groups each including at least one lens, wherein the first lens group has a refractive power of the first It is opposite to the refractive power of the 4 lens group, the lens closest to the sensor side among the lenses of the first lens group has a negative refractive power, and the lens closest to the object side among the lenses of the second lens group Opposite to the refractive power, the positions of the first and fourth lens groups are fixed, the positions of the second and third lens groups are movable in the optical axis direction, and the optical system having the first to fourth lens groups At least three magnifications are operated according to the movement of the second lens group and the third lens group, EFL_G1 is the effective focal length of the first lens group, and Equation: EFL_G1 ⁇ 0 can be satisfied.
  • the second and third lens groups when the second and third lens groups are located at the first position, they have a first effective focal length, and the second and third lens groups are located at a second position different from the first position. When positioned, it may have a second effective focal length greater than the first effective focal length.
  • m_G2 is a movement distance when the second lens group moves from the first position to the second position or from the second position to the first position
  • TTL Total track length
  • m_G3 is a movement distance when the third lens group moves from the first position to the second position or from the second position to the first position
  • TTL Total track length Is the distance along the optical axis from the object side of the lens closest to the object in the first lens group to the top surface of the image sensor, and may satisfy Equation: 0.05 ⁇ m_G3 / TTL ⁇ 0.5.
  • the maximum movement distance of the third lens group may be greater than the maximum movement distance of the second lens group.
  • the maximum movement distance of the third lens group may be 6 mm or less, and the maximum movement distance of the second lens group may be 5 mm or more.
  • Min_Relative illumination is the lowest relative illumination value at each magnification, and can satisfy Equation: Min_Relative illumination > 40.
  • CRA is an incident angle of a chief ray of light incident on an image sensor, and Equation: CRA ⁇ 6 may be satisfied.
  • the fourth lens group consists of one lens, the first, third, and fourth lenses consist of two or more lenses, and CA_L4S7 is the object-side surface of the fourth lens.
  • CA_L1S1 is the effective diameter size of the object-side surface of the first lens, and may satisfy Equation: CA_L4S7 / CA_L1S1 ⁇ 0.7.
  • vd4 is the Abbe number of the fourth lens
  • vd5 is the Abbe number of the fifth lens
  • vd6 is the Abbe number of the sixth lens
  • vd7 is the Abbe number of the seventh lens, Equation: 20 ⁇
  • dG1G4 is the distance between the surface closest to the sensor side of the first lens group and the closest surface to the object side of the fourth lens group on the optical axis
  • TTL is the distance closest to the object side of the first lens group. This is the optical axis distance between the surface and the upper surface of the image sensor, and may satisfy Equation: 2 ⁇ dG1G4 / TTL ⁇ 4.
  • a camera module is a camera module including an optical system and a driving member, wherein the optical system includes the optical system disclosed above, and the driving member sets positions of each of the second and third lens groups as an optical axis. direction can be driven.
  • the optical system and the camera module according to the embodiment may have various magnifications and may have excellent optical characteristics when providing various magnifications.
  • middle lens groups among a plurality of lens groups may be movably provided, and may have various magnifications by controlling the moving distance of each of the moving lens groups, and may have an auto focus (AF) function for a subject. can provide.
  • the optical system and the camera module according to the embodiment may correct aberration characteristics of a plurality of lens groups or mutually supplement aberration characteristics that change due to movement. Accordingly, the optical system according to the exemplary embodiment may minimize or prevent a change in chromatic aberration and a change in aberration characteristics occurring when magnification is changed.
  • the optical system and camera module may control the effective focal length (EFL) by moving only some of the plurality of lens groups, and may minimize the movement distance of the moving lens group. Accordingly, the optical system can reduce the moving distance of the lens group moving according to the operation mode change, and can minimize the power consumption required when moving the lens group.
  • at least one lens included in the fixed group and the moving group may have a non-circular shape. Accordingly, the height of the optical system may be reduced while maintaining optical performance, and a space in which a lens group disposed between a plurality of lens groups may be structurally disposed may be secured.
  • the optical system and camera module according to the embodiment may adjust magnification by moving a lens group other than the first lens group adjacent to the subject among the plurality of lens groups. Accordingly, the optical system can have a constant TTL value even when the lens group moves according to the magnification change. Accordingly, the optical system and the camera module including the optical system may be provided with a slimmer structure.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system and a camera module having the same according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an example of changing the optical system of FIG. 1 from the first mode to the second mode.
  • FIG. 3 is an example of changing the optical system of FIGS. 1 and 2 to a third mode.
  • FIG. 4 is a configuration having a reflection mirror in the optical system of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a graph showing relative illumination according to positions of first to third modes in a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph of diffraction MTF (Diffraction MTF) in an optical system of a first mode (Wide) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph of diffraction MTF in an optical system of a second mode (Middle) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing aberration characteristics in the first mode optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing aberration characteristics in a second mode optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing aberration characteristics in a third mode optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing that a camera module according to an embodiment of the present invention is applied to a mobile terminal.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected to, combined with, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the other components.
  • each component When described as being formed or disposed “above” or “below” each component, “above” or “below” means two components in direct contact with each other as well as one or more or more It also includes cases where other components are formed or disposed between the two components.
  • “up (up) or down (down)” it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
  • the convex surface of the lens may mean that the lens surface of the region corresponding to the optical axis has a convex shape with respect to the optical axis
  • the concave lens surface may mean that the lens surface of the region corresponding to the optical axis has a concave shape.
  • the "object-side surface” may mean the surface of the lens facing the object side based on the optical axis
  • the "sensor-side surface” may mean the surface of the lens facing the imaging surface (image sensor) based on the optical axis.
  • the central thickness of the lens may mean a thickness in an optical axis direction of the lens in an optical axis.
  • the vertical direction may mean a direction perpendicular to the optical axis
  • the end of the lens or lens surface may mean the end of an effective area of the lens through which incident light passes.
  • the size of the effective mirror of the lens surface may have a measurement error of up to ⁇ 0.4 mm depending on the measurement method.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an example of a change from a first mode to a second mode of the optical system of FIG. 1
  • FIG. 3 is a third mode from the optical system of FIGS. 1 and 2.
  • 4 is a configuration having a reflective mirror in the optical system of FIG. 1
  • FIG. 5 is a graph showing relative illumination according to positions of first to third modes in a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a graph of diffraction MTF in the optical system of the first mode (Wide) according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a graph of the diffraction MTF in the optical system of the second mode (Middle) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph of diffraction MTF in an optical system of a third mode (Tele) according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a graph showing aberration characteristics in an optical system of a first mode according to an embodiment of the present invention
  • 10 is a graph showing aberration characteristics in a second mode optical system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a graph showing aberration characteristics in a third mode optical system according to an embodiment of the present invention.
  • an optical system 1000 may include a plurality of lens groups G1 , G2 , G3 , and G4 .
  • the plurality of lens groups G1 , G2 , G3 , and G4 may have at least two lens groups movable in the direction of the optical axis OA and at least one lens group fixed.
  • the plurality of lens groups G1, G2, G3, and G4 are moved between the lens group fixed on the object side and the lens group fixed on the sensor side, and the lens group fixed on the object side and the lens group fixed on the sensor side.
  • a plurality of moving lens groups may be provided.
  • the plurality of movable lens groups may include a movable fixing group disposed on the object side and a movable lens group disposed on the sensor side.
  • the lens group fixed to the object side may be defined as a first lens group G1
  • the lens group movable to the object side may be defined as a second lens group G2
  • the lens group movable to the sensor side may be defined as
  • the lens group may be defined as a third lens group G3
  • the lens group fixed to the sensor side may be defined as a fourth lens group G4.
  • the optical system 1000 includes a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3 sequentially disposed along the optical axis OA from the object side to the sensor direction, A fourth lens group G4 may be included.
  • the optical system 1000 may include the image sensor 200 on the sensor side of the fourth lens group G4.
  • the first lens group G1 may include lenses closest to the object side
  • the fourth lens group G4 may include lenses closest to the sensor side.
  • Each of the first to fourth lens groups G1, G2, G3, and G4 may have positive (+) or negative (-) refractive power.
  • a lens group having a positive refractive power may include at least two lens groups
  • a lens group having a negative refractive power may include at least two lens groups.
  • the first lens group G1 may have refractive power opposite to that of the second lens group G2.
  • the first lens group G1 may have negative (-) refractive power
  • the second lens group G2 may have positive (+) refractive power
  • the second lens group G2 may have refractive power opposite to that of the third lens group G3.
  • the second lens group G2 may have positive (+) refractive power
  • the third lens group G3 may have negative (-) refractive power
  • the third lens group G3 may have refractive power opposite to that of the fourth lens group G4.
  • the third lens group G3 may have negative (-) refractive power
  • the fourth lens group G4 may have positive (+) refractive power.
  • the ratio of positive (+) and negative (-) refractive powers of the plurality of lens groups G1, G2, G3, and G4 may be 1:1.
  • the number of lenses of the first lens group G1 may be greater than that of the fourth lens group G4.
  • the number of lenses in the first lens group G1 may be greater than the number of lenses in each of the second and third lens groups G2 and G3.
  • the number of lenses in each of the second and third lens groups G2 and G3 may be less than or equal to the number of lenses in the first lens group G1 and may be greater than the number of lenses in the fourth lens group G4.
  • the number of lenses of the first lens group G1 may include at least three lenses to adjust the amount of incident light, refractive power, and chromatic aberration.
  • the fourth lens group G4 may include at least one lens.
  • the fourth lens group G4 is disposed most adjacent to the image sensor 200, and a lens for chromatic aberration correction can be removed, so that it can have one lens.
  • the first lens group G1 and the second lens group G2 may have different focal lengths.
  • the focal length of the second lens group G2 has a sign opposite to that of the first lens group G1. It can have (+, -).
  • the focal length of the second lens group G2 may have a positive (+) sign, and the focal length of the first lens group G1 may have a negative (-) sign.
  • the refractive power is the reciprocal of the focal length.
  • the second lens group G2 and the third lens group G3 may have different focal lengths.
  • the focal length of the second lens group G2 is the focal length of the third lens group G3.
  • the focal length of the second lens group G2 may have a positive (+) sign
  • the focal length of the third lens group G3 may have a negative (-) sign.
  • the third lens group G3 and the fourth lens group G4 may have different focal lengths.
  • the focal length of the third lens group G3 is the focal length of the fourth lens group G4.
  • the focal length of the third lens group G3 may have a positive (+) sign
  • the focal length of the fourth lens group G4 may have a negative (-) sign.
  • the absolute value of the focal length of each of the first to fourth lens groups G1, G2, G3, and G4 is the first lens group G1, the fourth lens group G4, and the third lens group G3. ) and the second lens group G2 may have large values in that order.
  • the optical system may provide various magnifications by moving the lens group.
  • the first lens group G1 may include at least one lens, for example, a plurality of lenses.
  • at least two lenses may have refractive powers opposite to each other.
  • the first lens group G1 may include three lenses.
  • a plurality of lenses included in the first lens group G1 may have set intervals.
  • the central distance between the plurality of lenses included in the first lens group G1 may be a fixed distance according to an operation mode to be described later.
  • the central distance between the first lens 110 and the second lens 120 and the central distance between the second lens 120 and the third lens 130 do not change according to the operation mode. and may have regular intervals.
  • the central distance between the plurality of lenses may mean an optical axis distance between adjacent lenses.
  • the second lens group G2 may include at least one lens.
  • the second lens group G2 may include a plurality of lenses.
  • the second lens group G2 may include two or more lenses having refractive powers opposite to each other.
  • the number of lenses included in the second lens group G2 may be less than the number of lenses included in the first lens group G1 by one or more.
  • the second lens group G2 may include two lenses.
  • a plurality of lenses included in the second lens group G2 may have set intervals.
  • the central distance between the plurality of lenses included in the second lens group G2 may be a fixed distance according to an operation mode to be described later.
  • the central distance between the fourth lens 140 and the fifth lens 150 may have a constant distance without being changed according to an operation mode.
  • the third lens group G3 may include at least one lens.
  • the third lens group G3 may include a plurality of lenses.
  • the third lens group G3 may include two or more lenses having refractive powers opposite to each other.
  • the number of lenses included in the third lens group G3 may be less than the number of lenses included in the first lens group G1 by one or more.
  • the number of lenses included in the third lens group G3 may be equal to the number of lenses included in the second lens group G2.
  • the third lens group G3 may include two lenses.
  • a plurality of lenses included in the third lens group G3 may have set intervals.
  • the central distance between the plurality of lenses included in the third lens group G3 may be constant without changing even when an operation mode, which will be described later, changes.
  • the central distance between the sixth lens 160 and the seventh lens 170 may be constant without changing according to the operation mode.
  • the fourth lens group G4 may include at least one lens.
  • the number of lenses included in the fourth lens group G4 may be less than the number of lenses included in the first lens group G1.
  • the number of lenses included in the fourth lens group G4 may be less than or equal to the number of lenses included in the second lens group G2 and the third lens group G3.
  • the fourth lens group G4 may include one lens.
  • a lens included in the fourth lens group G4 may have a set distance from the image sensor 220 or/and the optical filter 220 .
  • the optical axis distance between the lens included in the fourth lens group G4 and the image sensor 200 may be constant without changing in an operation mode to be described later.
  • an optical axis interval between the plurality of lenses may be constant without changing even when an operation mode is changed.
  • the optical system 1000 may include a plurality of lenses 100 included in the lens groups G1, G2, G3, and G4, for example, first to eighth lenses 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, and 180.
  • the first lens group G1 may include the first to third lenses 110, 120, and 130
  • the second lens group G2 may include the fourth and fifth lenses 140 and 150.
  • the third lens group G3 may include the sixth and seventh lenses 160 and 170
  • the fourth lens group G4 may include the eighth lens 180.
  • the first to eighth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , and 180 and the image sensor 200 may be sequentially disposed along the optical axis OA of the optical system 1000 .
  • Each of the plurality of lenses 100 may include an effective area and an ineffective area.
  • the effective area may be an area of an effective mirror and may be an area through which light incident to each of the first to eighth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , and 180 passes.
  • the effective area may be an area in which the incident light is refracted to implement optical characteristics.
  • the non-effective area may be arranged around the effective area.
  • the ineffective area may be an area in which the light is not incident. That is, the non-effective area may be an area unrelated to the optical characteristics.
  • the non-effective area may be an area fixed to a barrel (not shown) accommodating the lens.
  • the image sensor 200 may detect light.
  • the image sensor 200 may sense light sequentially passing through the plurality of lenses 100, for example, the first to eighth lenses 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, and 180.
  • the image sensor 200 may include a Charge Coupled Device (CCD) or Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS).
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the optical system 1000 may further include an optical filter 220 .
  • the optical filter 220 may be disposed between the plurality of lenses 100 and the image sensor 200 .
  • the optical filter 220 may be disposed between the image sensor 200 and the fourth lens group G4.
  • the optical filter 220 may be disposed between the eighth lens 180 of the fourth lens group G4 and the image sensor 200 .
  • the optical filter 220 may include at least one of an infrared filter and a cover glass.
  • the optical filter 220 may pass light of a set wavelength band and filter light of a different wavelength band.
  • radiant heat emitted from external light may be blocked from being transferred to the image sensor 200 .
  • the optical filter 220 may transmit visible light and reflect infrared light.
  • the optical system 1000 may include an aperture (not shown).
  • the diaphragm may control the amount of light incident to the optical system 1000 .
  • the diaphragm may be positioned around the object-side surface of the first lens 110 or between two lenses selected from among the first to eighth lenses 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, and 180.
  • the diaphragm may be disposed around the periphery between the third lens 130 and the fourth lens 140 .
  • the diaphragm may be disposed around the sensor-side surface of the third lens 130 or around the object-side surface of the fourth lens 140 .
  • at least one of the first to eighth lenses 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, and 180 may serve as an aperture.
  • an outer portion of an object-side surface or a sensor-side surface of one lens selected from among the first to eighth lenses 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, and 180 may serve as a diaphragm for adjusting the amount of light.
  • at least one lens surface of the sensor-side surface of the third lens 130 and the object-side surface of the fourth lens 140 may serve as a diaphragm.
  • Object side surfaces and sensor side surfaces of the first to eighth lenses 110 , 120 , 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , and 180 may be aspheric.
  • the third and fourth lenses 130 and 140 may be aspherical lenses or may be made of plastic or glass mold materials.
  • the first, second, fifth, 6, 7, and 8 lenses 110, 120, 150, 160, 170, and 180 may be plastic materials or aspherical lenses.
  • the optical system 1000 may further include an optical path changing member 300 as shown in FIG. 4 .
  • the light path changing member 300 may change the path of light from the second path OA2 to the first path 0A1 by reflecting light incident from the outside.
  • the light path changing member 300 may include a reflector or a prism.
  • the light path changing member 300 may include a right angle prism.
  • the light path changing member 300 may change the first path OA1 of light by reflecting the second path OA2 of incident light at an angle of 90 degrees. there is.
  • the first path OA1 may be in the optical axis direction of the optical system.
  • the optical path changing member 300 may be disposed closer to the object side than the plurality of lenses 100 .
  • the optical system 1000 includes the light path changing member 300, the light path changing member 300, the first lens 110, the second lens 120, the first lens 110, the second lens 120, 3 lenses 130, 4th lenses 140, 5th lenses 150, 6th lenses 160, 7th lenses 170, 8th lenses 180, filters 220 and image sensors 200 ) can be arranged in order.
  • the light path changing member 300 may change the path of light incident from the outside in a set direction.
  • the light path changing member 300 converts a second path OA2 of light incident in a first direction to the light path changing member 300 into a second direction in which the plurality of lenses 100 are arranged. It can be changed to the first path OA1 of the direction.
  • the optical system 1000 includes the light path changing member 300
  • the optical system can be applied to a folded camera, and the thickness of the camera can be reduced.
  • light incident in a direction (first direction) perpendicular to the surface of the device to which the optical system 1000 is applied is transmitted to and from the surface of the device. It can be changed in a parallel direction (second direction). Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses 100 may have a thinner thickness within the device, and thus the height of the device may decrease.
  • the plurality of lenses 100 extend in a direction (first direction) perpendicular to the surface of the device in the device, can be placed. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses 100 has a high height in a direction (first direction) perpendicular to the surface of the device, and as a result, the optical system 1000 and the device including the same It may be difficult to form a thin thickness of. However, when the optical system 1000 includes the light path changing member 300, the plurality of lenses 100 may be disposed extending in a direction (second direction) parallel to the surface of the device. .
  • the optical system 1000 is arranged so that the optical axis OA is parallel to the surface of the device and can be applied to a folded camera. Accordingly, the optical system 1000 including the plurality of lenses 100 may have a low height in a direction perpendicular to the surface of the device. Accordingly, the camera including the optical system 1000 may have a thin thickness within the device, and the thickness of the device may also be reduced.
  • the light path changing member may be disposed between two lenses among the plurality of lenses 100 or between the last lens adjacent to the image sensor 200 and the image sensor 200 .
  • a plurality of light path changing members may be provided.
  • a plurality of light path changing members may be disposed between the object and the image sensor 200 .
  • the plurality of light path changing members include a first light path changing member disposed closer to the object side than the plurality of lenses 100 and a third disposed between the last lens and the image sensor 200. 2 light path changing members may be included.
  • the optical system 1000 may have various shapes and heights depending on the camera to which it is applied, and may have improved optical performance.
  • the optical system 1000 is sequentially disposed along the optical axis OA from the object side to the sensor direction.
  • Lenses 110 , 120 , 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , and 180 may be included.
  • the first lens 110 may be disposed closest to the object side among the plurality of lenses 100, and the eighth lens 180 may be disposed closest to the image sensor 200 side. there is.
  • the first lens 110 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the first lens 110 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the first lens 110 may include a first surface S1 defined as an object side surface and a second surface S2 defined as a sensor side surface.
  • the first surface S1 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the second surface S2 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the first lens 110 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the second surface S2 of the first lens 110 may have a concave shape in the optical axis OA and may have a meniscus shape convex toward the object.
  • At least one of the first surface S1 and the second surface S2 may be an aspheric surface.
  • both the first surface S1 and the second surface S2 may be aspherical.
  • the center thickness L1CT of the first lens 110 is the thickness along the optical axis and may be thicker than twice the edge thickness L1ET.
  • the edge thickness L1ET is the optical axis distance between the edge of the object-side surface of the first lens 110 and the edge of the sensor-side surface. Accordingly, the first lens 110 may improve optical aberration or control incident light rays.
  • the end of the first surface S1 of the first lens 180 may be positioned closer to the sensor than a straight line orthogonal to the center of the first surface S1, and the end of the second surface S2 may be positioned on the sensor side. It may be located on the object side rather than a straight line orthogonal to the center of the second surface S2.
  • the ends of the first and second surfaces S1 and S2 may be ends or outer circumferences of the effective diameter.
  • the first surface S1 and the second surface S2 may be provided from an optical axis to an end of an effective area without a critical point.
  • the second lens 120 may have positive (+) or negative (-) refractive power on the optical axis OA.
  • the second lens 120 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the second lens 120 may include a third surface S3 defined as an object side surface and a fourth surface S4 defined as a sensor side surface.
  • the third surface S3 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the fourth surface S4 may have a concave shape along the optical axis OA.
  • the second lens 120 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • the third surface S3 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the fourth surface S4 may have a convex shape. That is, the second lens 120 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the third surface S3 may have a concave shape along the optical axis OA
  • the fourth surface S4 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the second lens 120 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor.
  • the third surface S3 may have a concave shape in the optical axis OA
  • the fourth surface S4 may have a concave shape in the optical axis OA.
  • the second lens 120 may have a concave shape on both sides of the optical axis OA.
  • At least one of the third and fourth surfaces S3 and S4 may be an aspherical surface.
  • both the third surface S3 and the fourth surface S4 may be aspheric surfaces.
  • the third surface S3 and the fourth surface S4 may be provided from an optical axis to an end of an effective area without a critical point.
  • the third lens 130 may have refractive power opposite to that of the first lens 110 on the optical axis OA. That is, the third lens 130 may have negative (-) refractive power.
  • the third lens 130 may include a plastic or glass mode material, for example, a glass mold material, and may have a refractive index of 1.75 or more.
  • the third lens 130 may include a fifth surface S5 defined as an object side surface and a sixth surface S6 defined as a sensor side surface.
  • the fifth surface S5 may have a concave shape in the optical axis OA, and the sixth surface S6 may have a concave shape in the optical axis OA. That is, the third lens 130 may have a shape in which both sides of the optical axis OA are concave.
  • the fifth surface S5 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the sixth surface S6 may have a concave shape along the optical axis OA. That is, the third lens 130 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • At least one of the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be an aspheric surface.
  • both the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be aspheric surfaces.
  • the fifth surface S5 and the sixth surface S6 may be provided from an optical axis to an end of an effective area without a critical point.
  • the object-side first lens 110 of the first lens group G1 may have refractive power opposite to that of the sensor-side third lens 130 . Accordingly, the plurality of lenses 110, 120, and 130 included in the first lens group G1 can mutually compensate for chromatic aberration.
  • the third lens 130 adjacent to the second lens group G2 in the first lens group G1 may have the highest refractive index within the first lens group G1. For example, the refractive index of the third lens 130 may be greater than 1.6 or greater than 1.75. Accordingly, since the first lens group G1 controls the light provided to the second lens group G2, the size of the lens of the second lens group G2 can be reduced.
  • the fourth lens 140 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the fourth lens 140 may include a plastic or glass material, for example, a glass mode material, and may have a refractive index of 1.6 or less.
  • the fourth lens 140 may include a seventh surface S7 defined as an object side surface and an eighth surface S8 defined as a sensor side surface.
  • the seventh surface S7 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the eighth surface S8 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the fourth lens 140 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the seventh surface S7 may be convex along the optical axis OA
  • the eighth surface S8 may be concave along the optical axis OA. That is, the fourth lens 140 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • At least one of the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be an aspheric surface.
  • both the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be aspheric surfaces.
  • the seventh surface S7 and the eighth surface S8 may be provided from an optical axis to an end of an effective area without a critical point.
  • the fifth lens 150 may have positive (+) or negative (-) refractive power along the optical axis OA.
  • the fifth lens 150 may have refractive power opposite to that of the fourth lens 140 in the optical axis OA.
  • the fifth lens 150 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the fifth lens 150 may include a ninth surface S9 defined as an object side surface and a tenth surface S10 defined as a sensor side surface.
  • the ninth surface S9 may have a concave shape in the optical axis OA, and the tenth surface S10 may have a concave shape in the optical axis OA. That is, the fifth lens 150 may have a concave shape on both sides of the optical axis OA.
  • At least one of the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be an aspherical surface.
  • both the ninth surface S9 and the tenth surface S10 may be aspheric surfaces.
  • the ninth surface S9 of the fifth lens 150 may have at least one critical point, and the critical point may be disposed closer to the optical axis than an end of the ninth surface S9.
  • the position of the critical point of the ninth surface S9 may be disposed within 30% or less of the effective radius of the ninth surface S9 based on the optical axis, for example, in a range of 10% to 30%.
  • the effective radius is the distance from the optical axis of each lens surface to the end of the effective area.
  • the critical point is a point at which the sign of the slope value with respect to the optical axis OA and the direction perpendicular to the optical axis OA changes from positive (+) to negative (-) or from negative (-) to positive (+). It may mean a point where the value is 0.
  • the critical point may be a point at which the slope value of a tangent passing through the lens surface decreases as it increases, or a point where the slope value increases as it decreases.
  • the ninth surface S9 of the fifth lens 150 may have a convex shape along the optical axis OA, and the tenth surface S10 may have a convex shape along the optical axis OA. . That is, the fifth lens 150 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the ninth surface S9 may have a concave shape along the optical axis OA, and the tenth surface S10 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the fifth lens 150 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor.
  • the ninth surface S9 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the tenth surface S10 may have a concave shape along the optical axis OA.
  • the fourth lens 140 on the object side of the second lens group G2 may have refractive power opposite to that of the fifth lens 150 on the sensor side.
  • a difference in Abbe number between the fourth lens 140 and the fifth lens 150 may be greater than 20 or greater than 30, and may be less than or equal to 60 at maximum. Accordingly, the change in chromatic aberration caused by the position of the second lens group G2 according to the change of the operation mode can be minimized.
  • the sixth lens 160 may have positive (+) or negative (-) refractive power along the optical axis OA.
  • the sixth lens 160 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the sixth lens 160 may include an eleventh surface S11 defined as an object side surface and a twelfth surface S12 defined as a sensor side surface.
  • the eleventh surface S11 may have a concave shape along the optical axis OA
  • the twelfth surface S12 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the sixth lens 160 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor.
  • the eleventh surface S11 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the twelfth surface S12 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the sixth lens 160 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the eleventh surface S11 may have a concave shape in the optical axis OA
  • the twelfth surface S12 may have a concave shape in the optical axis OA. That is, the sixth lens 160 may have a shape in which both sides of the optical axis OA are concave.
  • the eleventh surface S11 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the twelfth surface S12 may have a concave shape along the optical axis OA. That is, the sixth lens 160 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • At least one of the eleventh surface S11 and the twelfth surface S12 of the sixth lens 160 may be an aspherical surface.
  • both the eleventh surface S11 and the twelfth surface S12 may be aspherical surfaces.
  • the eleventh surface S11 and the twelfth surface S12 may be provided from an optical axis to an end of an effective area without a critical point.
  • the seventh lens 170 may have positive (+) or negative (-) refractive power along the optical axis OA.
  • the seventh lens 170 may have refractive power opposite to that of the sixth lens 160 in the optical axis OA.
  • the seventh lens 170 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the seventh lens 170 may include a thirteenth surface S13 defined as an object side surface and a fourteenth surface S14 defined as a sensor side surface.
  • the thirteenth surface S13 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the fourteenth surface S14 may have a concave shape along the optical axis OA. That is, the seventh lens 170 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • the thirteenth surface S13 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the fourteenth surface S14 may have a convex shape along the optical axis OA.
  • the seventh lens 170 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the thirteenth surface S13 may have a concave shape along the optical axis OA
  • the fourteenth surface S14 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the seventh lens 170 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor.
  • the thirteenth surface S13 may have a concave shape in the optical axis OA
  • the fourteenth surface S14 may have a concave shape in the optical axis OA. That is, the seventh lens 170 may have a concave shape on both sides of the optical axis OA.
  • the thirteenth surface S13 of the seventh lens 170 may have at least one critical point, and the critical point may be disposed closer to the optical axis than an end of the thirteenth surface S13.
  • the position of the critical point of the thirteenth surface S13 may be located within 30% or less of the effective radius of the thirteenth surface S13 based on the optical axis, for example, in a range of 10% to 30%.
  • the thirteenth surface S13 may refract light incident by the critical point in an optical axis direction and an edge direction.
  • the fourteenth surface S14 of the seventh lens 170 may have at least one critical point, and the critical point may be disposed closer to the end than the optical axis of the fourteenth surface S14.
  • the position of the critical point of the fourteenth surface S14 may be located within a range of 85% or more, for example, 85% to 95% of an effective radius of the fourteenth surface S14 based on an optical axis. Since the critical point of the fourteenth surface S14 is disposed adjacent to the edge, light may be refracted toward the edge of the eighth lens 180 .
  • the effective diameter of the seventh lens 170 may be reduced by the critical points of the 13th and 14th surfaces S13 and S14.
  • At least one of the thirteenth surface S13 and the fourteenth surface S14 may be an aspherical surface. For example, both the thirteenth surface S13 and the fourteenth surface S14 may be aspheric surfaces.
  • the sixth lens 160 on the object side of the third lens group G3 may have refractive power opposite to that of the seventh lens 170 on the sensor side.
  • a difference in Abbe number between the sixth lens 160 and the seventh lens 170 may be greater than or equal to 20, for example, in the range of 20 to 45. Accordingly, the third lens group G3 can perform an achromatic role while minimizing a change in chromatic aberration caused by a position that changes according to a mode change.
  • the eighth lens 180 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the eighth lens 180 may include a plastic or glass material, and may be, for example, a plastic material.
  • the eighth lens 180 may include a fifteenth surface S15 defined as an object side surface and a sixteenth surface S16 defined as a sensor side surface.
  • the fifteenth surface S15 may have a convex shape along the optical axis OA
  • the sixteenth surface S16 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the eighth lens 180 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the eighth lens 180 may have a concave shape along the optical axis OA, and the sixteenth surface S16 may have a convex shape along the optical axis OA. That is, the eighth lens 180 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor. At least one of the fifteenth surface S15 and the sixteenth surface S16 may be an aspheric surface. For example, both the fifteenth surface S15 and the sixteenth surface S16 may be aspheric surfaces.
  • the eighth lens 180 may have a shape in which the object side 15 surface S15 and the sensor side 16 surface S16 do not have a critical point.
  • the center thickness L8CT of the eighth lens 180 may be 1.5 times thicker than the edge thickness L8ET. Accordingly, distortion can be reduced due to the difference between the thickness of the center and the thickness of the edge of the eighth lens 180 .
  • the end of the fifteenth surface S15 of the eighth lens 180 may be located on the sensor side based on a straight line orthogonal to the center of the fifteenth surface S15, and the end of the sixteenth surface S16 is It may be located on the object side based on a straight line perpendicular to the center of the sixteenth surface S16.
  • One or both of the 15th surface S15 and the 16th surface S16 of the eighth lens 180 may be provided as an aspheric surface without a critical point.
  • the fourth lens group G4 may be closest to the image sensor 200 among the plurality of lens groups G1 , G2 , G3 , and G4 .
  • the eighth lens 180 closest to the image sensor 200 may have the shortest light movement path among the plurality of lenses 100 .
  • the fourth lens group G4 may serve to control a chief ray angle (CRA).
  • CRA chief ray angle
  • the CRA of the optical system 1000 according to the embodiment may be less than about 10 degrees
  • the eighth lens 180 of the fourth lens group G4 is a chief ray of light incident on the image sensor 200.
  • the incident angle (Chief Ray Angle, CRA) can be corrected so that it approaches 0 degree.
  • At least one lens of the plurality of lenses 100 may have a non-circular shape.
  • the non-circular shaped lens may be one or two lenses that are close to the object side and have a large effective radius among lenses, and one or both ends orthogonal to the optical axis may not be spherical.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may have improved assemblability and a mechanically stable form. In addition, the optical system 1000 can significantly reduce the moving distance of the moving lens group and provide various magnifications.
  • a camera module (not shown) according to an embodiment of the invention may include the above-described optical system 1000 .
  • the camera module may move at least one lens group among the plurality of lens groups G1 , G2 , G3 , and G4 included in the optical system 1000 in the direction of the optical axis OA.
  • the camera module may include a driving member (not shown) connected to the optical system 1000 .
  • the driving member may move at least one lens group in the direction of the optical axis OA according to the operation mode.
  • the operating mode may include a first mode operating at a first magnification and a second mode operating at a second magnification different from the first magnification. In this case, the second magnification may be greater than the first magnification.
  • the operating mode may include a third mode operating at a third magnification that is between the first and second magnifications.
  • the first magnification may be the lowest magnification of the optical system 1000
  • the second magnification may be the highest magnification of the optical system 1000.
  • the first magnification may be about 3 to about 5 magnification
  • the second magnification may be about 8 to about 11 magnification
  • the third magnification is about 5 to about 5 magnifications between the first and second magnifications. It may be 8x.
  • the driving member may move at least one lens group or operate it in an initial mode according to one operation mode selected from among the first to third modes.
  • the driving member is connected to the second lens group G2 and the third lens group G3, and moves the second lens group G2 and the third lens group G3 according to the operation mode.
  • the initial mode may be any one of first, second, and third modes, and may be, for example, the first mode.
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be positioned at a position defined as a first position (Position 1).
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be positioned at a position defined as a second position (Position 2) different from the first position.
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be positioned at a position defined as a third position (Position 3) different from the first and second positions.
  • the third position may be an area between the first and second positions.
  • the third position where the second lens group G2 is located in the third mode is the first and second positions where the second lens group G2 is located in the first and second modes. It may be an area in between.
  • the third position where the third lens group G3 is located in the third mode may be an area between the first and second positions where the third lens group G3 is located in the first and second modes.
  • the second lens group G2 and the third lens group G3 may move according to an operation mode, and the first lens group G1 and the fourth lens group ( G4) can be placed in a fixed position.
  • the second lens group G2 or the third lens group G3 may move, and the first lens group G1 and the fourth lens group G4 may be disposed at fixed positions.
  • the first to fourth lens groups G1 , G2 , G3 , and G4 may have set intervals from adjacent lens groups. Accordingly, the optical system 1000 can have a constant total track length (TTL) even when the operation mode changes, and the effective focal length and magnification of the optical system 1000 can be controlled by controlling the positions of some lens groups. there is.
  • TTL total track length
  • the effective diameter of the first lens 110 is the largest among lenses
  • the fourth lens 140 may be the second largest among lenses
  • the eighth lens 180 may be the third largest among lenses.
  • An effective diameter of the third lens 130 or/and the seventh lens 170 may be the smallest among the lenses.
  • the refractive index of the third lens 130 may be the highest among lenses and may be 1.75 or more.
  • the Abbe number of the fourth lens 140 may be the largest among the lenses and may be 60 or more. In absolute terms of the focal length, the focal length of the second lens 120 may be the largest among lenses.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may satisfy at least one or two or more of Equations described below. Accordingly, the optical system 1000 according to the embodiment can effectively correct the aberration that changes according to the operation mode change. In addition, the optical system 1000 according to the embodiment can effectively provide an autofocus (AF) function for a subject at various magnifications and can have a slim and compact structure.
  • AF autofocus
  • n_G1, n_G2, and n_G3 denote the number of lenses included in each of the first to third lens groups G1, G2, and G3.
  • n_G1 > n_G2 and n_G1 > n_G3 may have a relationship.
  • CA_L4S7 is the size of the effective diameter of the seventh surface S7 of the fourth lens 140
  • CA_L1S1 is the size of the effective diameter of the first surface S1 of the first lens 110.
  • Equation 3 L1CT is the thickness (mm) of the first lens 110 along the optical axis, and L3CT is the thickness (mm) of the third lens 130 along the optical axis.
  • L8CT means the thickness (mm) in the optical axis OA of the eighth lens 180
  • L8_ET is the thickness in the optical axis OA direction at the end of the effective area of the eighth lens 180 ( mm) means.
  • L8ET is the direction of the optical axis (OA) between the end of the effective area of the object side surface (fifteenth surface (S15)) of the eighth lens 180 and the end of the effective area of the sensor side surface (sixteenth surface (S16)). means distance.
  • EPL_G1 is the effective focal length (EPL) of the first lens group G1 and may have a value smaller than 0.
  • EPL effective focal length
  • CRA Choef Ray Angle
  • the incident angle of the chief ray may be less than 10 degrees, for example, 6 degrees or less.
  • the first mode may be a wide mode
  • the second mode may be a tele mode
  • the third mode may be a middle mode.
  • the incident angle of the chief ray may be greater than that of the incident angle of the main ray in the case of the third mode (Middle) in one field.
  • the incident angle of the main ray in one field may be in the range of 4 degrees to 6 degrees, and the incident angle of the main ray in the second mode may be greater than the incident angle of the main ray in the first mode.
  • the peripheral light amount ratio can be secured.
  • Min_Relative illumination is the minimum relative illumination (unit %) value according to the first to third modes, and when Equation 7 is satisfied, the peripheral light amount ratio of the optical system can be secured.
  • L_G1 is the optical axis OA of the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the first lens group G1.
  • L_G1 means the distance (mm) between the first surface S1 of the first lens 110 and the sixth surface S6 of the third lens 130 in the optical axis OA.
  • Total track length (TTL) means the distance (mm) on the optical axis OA from the object side surface (first surface S1) of the first lens 110 to the top surface of the image sensor 200.
  • TTL Total track length
  • EPD_Tele means the entrance pupil diameter (EPD) of the optical system 1000 when operating in the second mode, that is, the Tele mode.
  • EPD entrance pupil diameter
  • L_Max_CT is the thickest thickness along the optical axis (OA) among lenses
  • L_Min_CT is the thinnest thickness along the optical axis (OA) among lenses, and can improve the aberration characteristics of the optical system.
  • Equation 11 L_Max_CA is the largest effective diameter among lenses, and L_Min_CA is the smallest effective diameter among lenses.
  • CA_G1max is the largest effective diameter among the object side and sensor side surfaces of the lenses included in the first lens group G1
  • CA_G1min is the object side surface and sensor side of the lenses included in the first lens group G1.
  • CA_G4max is the smallest effective diameter among the side surfaces
  • CA_G4max is the largest effective diameter among the object side or sensor side surfaces of the lenses of the fourth lens group (G4).
  • the optical system 1000 may have a slim structure.
  • the optical system 1000 may have improved assemblability and a mechanically stable form.
  • the distance between the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the first lens group G1 in Equation 13 on the optical axis OA means
  • L_G1 means the distance between the first surface S1 of the first lens 110 and the sixth surface S6 of the third lens 130 in the optical axis OA.
  • L_G2 is the distance between the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the second lens group G2, on the optical axis OA. it means.
  • L_G2 means the distance between the seventh surface S7 of the fourth lens 140 and the tenth surface S10 of the fifth lens 150 in the optical axis OA.
  • L_G1 is the optical axis OA of the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the first lens group G1.
  • L_G1 means the distance between the first surface S1 of the first lens 110 and the sixth surface S6 of the third lens 130 in the optical axis OA.
  • L_G3 is the distance between the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the third lens group G3, on the optical axis OA. it means.
  • L_G3 means the distance between the 11th surface S11 of the sixth lens 160 and the 14th surface S14 of the seventh lens 170 in the optical axis OA.
  • the optical system 1000 according to the embodiment satisfies at least one of Equations 13 and 14, it has a relatively small TTL and can provide various magnifications according to at least three mode changes.
  • Equation 15 d23 is the optical axis distance between the second lens 120 and the third lens 130.
  • the optical system 1000 satisfies Equation 15, the optical system 1000 has a relatively small TTL and can have improved optical characteristics by controlling stray light incident on the first lens group G1. there is.
  • L_G2 is the optical axis OA of the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the second lens group G2. means the distance of
  • L_G2 means the distance between the seventh surface S7 of the fourth lens 140 and the tenth surface S10 of the fifth lens 150 in the optical axis OA.
  • Equation 17 vd4 means the Abbe's number of the fourth lens 140, and vd5 means the Abbe's number of the fifth lens 150.
  • the optical system 1000 may improve chromatic aberration characteristics.
  • Equation 18 vd6 means the Abbe number of the sixth lens, and vd7 means the Abbe number of the seventh lens.
  • the optical system 1000 can improve chromatic aberration characteristics.
  • n3d means the refractive index of the third lens 130.
  • L1R1 means the radius of curvature of the object side surface (first surface S1) of the first lens 110
  • L3R2 is the sensor side surface of the third lens 130 (the sixth surface ( It means the radius of curvature of S6)).
  • L1R1 means the radius of curvature of the object side surface (first surface S1) of the first lens 110
  • L4R1 is the object side surface of the fourth lens 140 (the seventh surface ( It means the radius of curvature of S7)).
  • the optical system 1000 according to the embodiment satisfies Equation 21, the optical system 1000 may have good optical performance at various magnifications.
  • L3R2 means the radius of curvature of the sensor-side surface (sixth surface (S6)) of the third lens 130
  • L4R1 is the object-side surface (seventh surface (seventh surface (S6)) of the fourth lens 140. It means the radius of curvature of S7)).
  • L1R1 means the radius of curvature of the object-side surface (first surface S1) of the first lens 110
  • L8R2 is the sensor-side surface (16th surface (16th surface) of the eighth lens 180. It means the radius of curvature of S16)).
  • m_G2 is the second lens group (when changing from the first mode operating at a first magnification to the second mode operating at a second magnification, or from the second mode to the first mode) It means the moving distance (unit mm) of G2).
  • m_G2 is the distance along the optical axis OA between the first and second lens groups G1 and G2 in the first mode and the first and second lens groups G1 in the second mode.
  • G2) means a value for a difference in intervals in the optical axis OA.
  • m_G3 is the third lens group (when changing from the first mode operating at a first magnification to the second mode operating at a second magnification, or from the second mode to the first mode) It means the moving distance (unit mm) of G3).
  • m_G3 is the distance along the optical axis OA between the third and fourth lens groups G3 and G4 in the first mode and the third and fourth lens groups G3 in the second mode.
  • G4) means a value for the difference in intervals in the optical axis OA.
  • the maximum movement distance of the third lens group G3 may be greater than the maximum movement distance of the second lens group G2.
  • the optical system 1000 can minimize the moving distance of the third lens group G3 when the magnification is changed, so the optical system 1000 has a slim structure. can have In addition, when the position of the third lens group G3 is controlled, a moving distance can be minimized, thereby improving power consumption characteristics.
  • m_G2 is the second lens group (when changing from the first mode operating at a first magnification to the second mode operating at a second magnification, or from the second mode to the first mode) It means the moving distance of G2).
  • m_G2 is the distance along the optical axis OA between the first and second lens groups G1 and G2 in the first mode and the first and second lens groups G1 in the second mode.
  • G2) means a value for a difference in intervals in the optical axis OA.
  • L_G2 is the distance between the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the second lens group G2, on the optical axis OA. it means.
  • L_G2 means the distance between the seventh surface S7 of the fourth lens 140 and the optical axis OA of the tenth surface S10 of the fifth lens 150.
  • the optical system 1000 can minimize the moving distance of the second lens group G2 when the magnification is changed, so the optical system 1000 can have a slim structure.
  • the movement distance can be minimized, so that improved power consumption can be achieved.
  • m_G3 is the third lens group (when changing from the first mode operating at a first magnification to the second mode operating at a second magnification, or from the second mode to the first mode) It means the moving distance of G3).
  • m_G3 is the distance along the optical axis OA between the third and fourth lens groups G3 and G4 in the first mode and the third and fourth lens groups G3 in the second mode.
  • G4) means a value for the difference in intervals in the optical axis OA.
  • L_G3 is the distance between the object-side surface of the lens closest to the object and the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 among the lenses included in the third lens group G3, on the optical axis OA. it means.
  • L_G3 means the distance between the 11th surface S11 of the sixth lens 160 and the 14th surface S14 of the seventh lens 170 in the optical axis OA.
  • the optical system 1000 can minimize the moving distance of the third lens group G3 when the magnification is changed, so the optical system 1000 has a slim structure. can have
  • the position of the third lens group G3 is controlled, a moving distance can be minimized, thereby improving power consumption characteristics.
  • L1_CT/ET is the thickness of the optical axis of the first lens 110 divided by the thickness at the end
  • L3_CT/ET is the thickness of the third lens 130 on the optical axis divided by the thickness at the end. is the value divided by
  • L7_CT/ET is a value obtained by dividing the thickness of the seventh lens 170 along the optical axis by the thickness at the end.
  • dG12_mode1 represents the first lens group G1 and the second lens group G2 in the first mode in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are disposed in the first position. ) means the interval between That is, dG12_mode1 means the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140 in the optical axis OA in the first mode.
  • dG34_mode1 is the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 in the first mode in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are disposed in the first position.
  • dG34_mode1 means the distance between the seventh lens 170 and the eighth lens 180 in the optical axis OA in the first mode.
  • the optical system 1000 may have improved optical characteristics at the first magnification.
  • the optical system 1000 may have improved aberration characteristics at the first magnification, and may improve optical performance of the center and periphery of the FOV.
  • dG12_mode2 represents the first lens group G1 and the second lens group G2 in the second mode in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are disposed at the second position. ) means the interval between That is, dG12_mode2 means the distance between the third lens 130 and the fourth lens 140 in the optical axis OA in the second mode.
  • dG34_mode2 is the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 in the second mode in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are disposed at the second position.
  • dG34_mode2 means the distance between the seventh lens 170 and the eighth lens 180 in the optical axis OA in the second mode.
  • the optical system 1000 may have improved optical characteristics at the second magnification.
  • the optical system 1000 may have improved aberration characteristics at the second magnification and improve optical performance of the periphery of the field of view (FOV).
  • EFL_1 is a first effective focal length
  • EFL_2 is a second effective focal length
  • EFL the effective focal length
  • EFL_1 is a first effective focal length
  • EPD_1 means the entrance pupil diameter (EPD) of the optical system 1000 during the first mode operation in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are located at the first positions. do.
  • EPD entrance pupil diameter
  • EFL_2 is a second effective focal length
  • EPD_2 means the entrance pupil diameter (EPD) of the optical system 1000 during the second mode operation in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are located at the second position. do.
  • EPD entrance pupil diameter
  • F#_mode1 means the F-number of the optical system 1000 during the first mode operation in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are located at the first positions
  • F#_mode2 denotes the F-number of the optical system 1000 during the second mode operation in which the second lens group G2 and the third lens group G3 are located at the second position.
  • EFL_1 is a first effective focal length
  • EFL_1 is the effective focal length
  • EFL_2 is a second effective focal length
  • EFL_3 is the effective focal length
  • L_Max_CA means the size CA of the largest effective mirror among lens surfaces of the plurality of lenses 100 included in the optical system 1000 .
  • ImgH is the distance from the 0 field area at the center of the top surface of the image sensor 200 overlapping the optical axis OA to the 1.0 field area of the image sensor 200. is the vertical distance. That is, the ImgH means 1/2 of the entire length of the effective area of the image sensor 200 in the diagonal direction.
  • the optical system 1000 When the optical system 1000 satisfies Equation 39, the optical system 1000 can have a smaller TTL, so the optical system 1000 can be provided slim and compact.
  • Back focal length (BFL) means the distance along the optical axis OA from the apex of the sensor-side surface of the lens closest to the image sensor 200 to the upper surface of the image sensor 200.
  • the optical system 1000 When the optical system 1000 according to the embodiment satisfies Equation 39, it is possible to secure a BFL required for a large image sensor around 1 inch.
  • the optical system 1000 when the optical system 1000 satisfies Equation 41, the optical system 1000 can operate at various magnifications while maintaining TTL, and can have excellent optical characteristics in the center and periphery of the FOV.
  • Equation 42 dG1G4 is the interval or distance between the sensor-side surface S6 of the first lens group and the object-side surface S15 of the fourth lens group on the optical axis.
  • Z is Sag, and may mean a distance in the optical axis direction from an arbitrary position on the aspherical surface to the apex of the aspheric surface.
  • Y may mean a distance in a direction perpendicular to the optical axis from an arbitrary position on the aspherical surface to the optical axis.
  • c may mean the curvature of the lens, and K may mean the conic constant.
  • A, B, C, D, E, and F may mean aspheric constants.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may satisfy at least one of Equations 1 to 43 described above. Accordingly, the optical system 1000 and the camera module may have improved optical characteristics.
  • the optical system 1000 satisfies at least one or two or more of Equations 1 to 43, chromatic aberration, vignetting, diffraction effect, and deterioration in the image quality of the peripheral area caused by the movement of the lens group It is possible to effectively correct deterioration of optical properties such as
  • the optical system 1000 according to the embodiment can significantly reduce the moving distance of the lens group and provide an autofocus (AF) function for various magnifications with excellent power consumption characteristics.
  • AF autofocus
  • optical system 1000 As the optical system 1000 according to the embodiment satisfies at least one or two or more of Equations 1 to 43, it has improved assemblability, can have a mechanically stable form, and is provided in a slim structure to provide the optical system (1000) and a camera module including the same may have a compact structure.
  • the first lens group G1 and the fourth lens group G4 may be fixed, and the second lens group G2 and the third lens group G3 may be moved.
  • the first lens group G1 may include three lenses, for example, the first to third lenses 110, 120, and 130
  • the second lens group G2 may include two lenses, for example
  • the fourth and fifth lenses 140 and 150 may be included.
  • the third lens group G3 may include two lenses, for example, the sixth and seventh lenses 160 and 170
  • the fourth lens group G4 may include one lens, eg, the sixth and seventh lenses 160 and 170.
  • the eighth lens 180 may be included.
  • the object-side surface (seventh surface S7) of the fourth lens 140 may serve as a diaphragm, and the fourth lens group G4 and the image sensor ( 200), the aforementioned optical filter 220 may be disposed.
  • Focal length (mm) 1st lens page 1 7.007 2.667 1.535 19.24 11.320 side 2 -83.598 0.253 2nd lens 3rd side 16.214 1.200 1.535 55.71 44.452 page 4 49.225 1.937 3rd lens page 5 -39.218 0.600 1.851 40.10 -4.058 page 6 3.840 dG12 4th lens page 7 4.081 2.035 1.553 71.68 5.419 page 8 -9.407 0.403 5th lens page 9 -235.105 0.851 1.671 19.24 -18.669 page 10 13.429 dG23 6th lens page 11 -4.627 1.500 1.671 19.24 13.777 page 12 -3.503 0.300 7th lens page 13 14.078 0.600 1.535 55.71 -5.627 page 14 2.451 dG34 8th lens page 15 22.164 1.637 1.671 19.24 9.6
  • lens noodle Effective Diameter (mm) 1st lens page 1 10.000 side 2 9.725 2nd lens 3rd side 8.821 page 4 8.058 3rd lens page 5 6.248 page 6 5.627 4th lens page 7 5.800 page 8 5.685 5th lens page 9 5.245 page 10 4.699 6th lens page 11 4.913 page 12 4.982 7th lens page 13 4.939 page 14 5.706 8th lens page 15 7.048 page 16 7.017
  • Mode 1 (Mode 1) dG12 (mm) 5.462 dG23 (mm) 3.841 dG34 (mm) 0.714 EFL_1 (mm) -34.081 EPD_1 4.734 Magnification (1st magnification) 4.4 times F-number 2.10 FOV (degrees) 21.26 TTL (mm) 25 BFL (mm) 1.000 ImgH (mm) 3.075
  • Tables 1 and 2 relate to lens data when the optical system 1000 and the camera module including the optical system 1000 according to the embodiment operate in the first mode.
  • Table 1 shows the radius of curvature in the optical axis (OA) of the first to eighth lenses (110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180), the center thickness of each lens, the center distance between the lenses, and the refractive index. (Refractive index), Abbe's number, and effective diameter size (CA).
  • Table 3 shows the effective focal length (EFL_1) and entrance pupil size (EPD_1) for the first mode having the first magnification, and the distance (dG12) between the first lens group G1 and the second lens group G2. ), the distance dG23 between the second lens group G2 and the third lens group G3, and the distance dG34 between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 it is about
  • the first lens 110 in the optical axis OA of the optical system 1000 may have positive (+) refractive power.
  • the first lens 110 may include a plastic material.
  • the first surface S1 of the first lens 110 may have a convex shape
  • the second surface S2 may have a convex shape.
  • the first lens 110 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the first surface S1 may be an aspheric surface
  • the second surface S2 may be an aspherical surface.
  • the second lens 120 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the second lens 120 may include a plastic material.
  • the third surface S3 of the second lens 120 may have a convex shape
  • the fourth surface S4 may have a concave shape.
  • the second lens 120 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • the third surface S3 may be an aspherical surface
  • the fourth surface S4 may be an aspheric surface.
  • the third lens 130 may have negative (-) refractive power on the optical axis OA.
  • the third lens 130 may include a glass material.
  • the fifth surface S5 of the third lens 130 may have a concave shape
  • the sixth surface S6 may have a concave shape.
  • the third lens 130 may have a concave shape on both sides of the optical axis.
  • the fifth surface S5 may be an aspheric surface
  • the sixth surface S6 may be an aspheric surface.
  • the third lens 130 may have a refractive index greater than about 1.6.
  • the third lens 130 may have the largest refractive index among the lenses included in the first lens group G1.
  • the third lens 130 may have the largest refractive index among the plurality of lenses 100 .
  • the refractive index of the third lens 130 may be 1.75 or more or 1.8 or more.
  • the first lens group G1 and the second lens group G2 may have refractive powers opposite to each other.
  • the first lens group G1 may have negative (-) refractive power.
  • the second lens group G2 may have positive (+) refractive power.
  • the fourth lens 140 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the fourth lens 140 may include a glass material.
  • the seventh surface S7 of the fourth lens 140 may have a convex shape
  • the eighth surface S8 may have a convex shape.
  • the fourth lens 140 may have a convex shape on both sides.
  • the seventh surface S7 may be an aspheric surface
  • the eighth surface S8 may be an aspherical surface.
  • the fifth lens 150 may have negative (-) refractive power on the optical axis OA.
  • the fifth lens 150 may include a plastic material.
  • the ninth surface S9 of the fifth lens 150 may have a concave shape, and the tenth surface S10 may have a concave shape.
  • the fifth lens 150 may have a shape in which both sides of the optical axis OA are concave.
  • the ninth surface S9 may be an aspheric surface, and the tenth surface S10 may be an aspherical surface.
  • the ninth surface S9 may have at least one critical point.
  • the sixth lens 160 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the sixth lens 160 may include a plastic material.
  • the eleventh surface S11 of the sixth lens 160 may have a concave shape, and the twelfth surface S12 may have a convex shape.
  • the sixth lens 160 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the sensor.
  • the eleventh surface S11 may be an aspheric surface
  • the twelfth surface S12 may be an aspheric surface.
  • the seventh lens 170 may have negative (-) refractive power on the optical axis OA.
  • the seventh lens 170 may include a plastic material.
  • the thirteenth surface S13 of the seventh lens 170 may have a convex shape
  • the fourteenth surface S14 may have a concave shape.
  • the seventh lens 170 may have a meniscus shape convex from the optical axis OA toward the object side.
  • the thirteenth surface S13 may be an aspheric surface
  • the fourteenth surface S14 may be an aspheric surface.
  • the thirteenth surface S13 and the fourteenth surface S14 may have at least one critical point.
  • the eighth lens 180 may have positive (+) refractive power along the optical axis OA.
  • the eighth lens 180 may include a plastic material.
  • the fifteenth surface S15 of the eighth lens 180 may have a convex shape
  • the sixteenth surface S16 may have a convex shape.
  • the eighth lens 180 may have a convex shape on both sides of the optical axis OA.
  • the fifteenth surface S15 may be an aspheric surface
  • the sixteenth surface S16 may be an aspheric surface.
  • the third lens group G3 and the fourth lens group G4 may have refractive powers opposite to each other.
  • the third lens group G1 may have negative (-) refractive power.
  • the 4 lens group G4 may have positive (+) refractive power.
  • the second and third lens groups G2 and G3 may have refractive powers opposite to each other.
  • the first and fourth lens groups G1 and G4 may have refractive powers opposite to each other.
  • values of aspheric coefficients of the object-side surface and the sensor-side surface of the first to eighth lenses are shown in Table 4 below.
  • the ratio (CT/ET) of the center thickness (CT) and the edge thickness (ET) of each lens of the plurality of lenses 100 may be different from each other, and the first lens 110
  • the CT/ET value may be the largest, and the seventh lens may have the smallest CT/ET value.
  • the lenses having a CT/ET value of less than 1 may be 3 or less, and may include the 3rd, 5th, and 7th lenses, and the values having a CT/ET value of 3 or more may be 2 or more, and the first and fourth lenses may be included.
  • the Abbe number (vd4) of the fourth lens 140 included in the second lens group (G2) is greater than or equal to 30 or 40 compared to the Abbe number (vd5) of the fifth lens 150. There may be more than one difference. As the fourth lens 140 and the fifth lens 150 have the above-described Abbe number difference, a chromatic aberration change occurring when the magnification changes according to the movement M1 of the second lens group G2 can be minimized. can
  • the Abbe number (vd7) of the seventh lens 170 included in the third lens group G3 may differ from the Abbe number (vd6) of the sixth lens 160 by 20 or more or 30 or more.
  • vd7 and vd6 have the above-described Abbe number difference, chromatic aberration change occurring when the magnification change according to the movement M2 of the third lens group G3 is minimized and / or compensation can play an achromatic role.
  • the camera module may acquire information about a subject at various magnifications.
  • the driving member may control the positions of the second lens group G2 and the third lens group G3, and through this, the camera module may operate at various magnifications.
  • the camera module including the optical system 1000 may operate in the first mode having a first magnification.
  • the first magnification may be about 3x to about 5x.
  • the first magnification may be about 4.4 magnification.
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be located at a position defined as a first position.
  • the two lens groups G2 and G3 may not move.
  • the two lens groups G2 and G3 are driven by the driving force of the driving member. It can move to the first position. Accordingly, each of the first to fourth lens groups G4 may be disposed at set intervals.
  • the second lens group G2 is separated from the first lens group G1 by a first distance dG12, and the third lens group G3 is separated from the fourth lens group G4 by a second distance dG12.
  • the second lens group G2 may be located in an area spaced apart from the third lens group G3 by the third interval dG23.
  • the first to third intervals dG12 , dG34 , and dG23 may mean intervals between the lens groups on the optical axis OA.
  • the optical system 1000 may have a total track length (TTL) value and a back focal length (BFL) value at the first position. Also, the optical system 1000 may have a first EFL (EFL_1) defined as a first effective focal length at the first position. Also, in the first mode, the FOV of the camera module may be less than about 25 degrees, and the F-number may be less than about 3.5. As shown in FIG. 5 , the relative illuminance (RI) at the first position (Position 1) may vary according to the height of the image sensor, and the relative illuminance at the periphery or edge of the image sensor is greater than 40%. .
  • the optical system 1000 may have excellent aberration characteristics as shown in FIGS. 6 and 9 in the first mode.
  • FIG. 6 is a graph of diffraction MTF characteristics of the optical system 1000 operating in the first mode (first magnification)
  • FIG. 9 is a graph of aberration characteristics.
  • the diffraction (Diffraction) MTF characteristic graph is measured in units of about 0.307 mm from a spatial frequency range of 0.000 mm to 3.150 mm.
  • T represents the MTF change in spatial frequency per millimeter on a tangential circle
  • R represents the MTF change in spatial frequency per millimeter on the radiation source.
  • the modulation transfer function depends on the spatial frequency in cycles per millimeter.
  • the X axis may represent a focal length (mm) and distortion (%)
  • the Y axis may represent the height of an image.
  • a graph of spherical aberration is a graph of light in a wavelength band of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • a graph of astigmatism and distortion is a graph of light in a wavelength band of 546 nm.
  • the aberration correction function is better as each curve approaches the Y-axis. Referring to FIG. It can be seen that it is adjacent to
  • Second mode (Mode 2) dG12 (mm) 0.300 dG23 (mm) 3.003 dG34 (mm) 6.714 EFL_2 (mm) -8.4482 EPD_2 10.0 Magnification (second magnification) 9.6 F-number 3.65 FOV (degrees) 9.78 TTL (mm) 25 BFL (mm) 1.0 ImgH (mm) 3.075
  • Table 6 shows the effective focal length (EFL_2) and entrance pupil size (EPD_2) for the second mode having the second magnification, and the distance (dG12) between the first lens group G1 and the second lens group G2. ), the distance dG23 between the second lens group G2 and the third lens group G3, and the distance dG34 between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 it is about
  • the camera module according to the embodiment may acquire information about a subject at various magnifications.
  • the driving member may control the positions of the second lens group G2 and the third lens group G3, and through this, the camera module may operate at various magnifications. For example, referring to FIGS.
  • the camera module including the optical system 1000 may operate in the second mode having a second magnification.
  • the second magnification may be about 8x to about 11x.
  • the second magnification may be about 9.6 magnification.
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be positioned at a location defined as a second position.
  • the two lens groups G2 and G3 may not move.
  • the two lens groups G2 and G3 are driven by the driving force of the driving member. It can move to the second position.
  • the relative illuminance at the second position may vary according to the height of the image, and the relative illuminance at the periphery or edge of the image sensor is 95% or more.
  • each of the first to fourth lens groups G4 may be disposed at set intervals.
  • the second lens group G2 is separated from the first lens group G1 by a first distance dG12
  • the third lens group G3 is separated from the fourth lens group G4 by a second distance dG12.
  • the second lens group G2 may be located in an area spaced apart from the third lens group G3 by the third interval dG23.
  • the first to third intervals dG12 , dG34 , and dG23 may mean intervals between the lens groups on the optical axis OA.
  • the first interval dG12 of the first mode may be greater than the first interval dG12 of the second mode, and the second interval dG34 of the first mode is the second interval dG34 of the second mode.
  • the third interval dG23 of the first mode may be greater than the third interval dG23 of the second mode.
  • the optical system 1000 may have a total track length (TTL) value and a back focal length (BFL) value at the second position. Also, the optical system 1000 may have a second EFL (EFL_2) defined as a second effective focal length at the second position. In this case, the second EFL (EFL_2) may be greater than the first EFL (EFL_1). Also, in the second mode, the FOV of the camera module may be less than about 12 degrees, and the F-number may be less than about 6.5.
  • the optical system 1000 may have excellent aberration characteristics as shown in FIGS. 8 and 11 in the second mode.
  • FIG. 8 is a graph of diffraction MTF characteristics of the optical system 1000 operating in the second mode (second magnification)
  • FIG. 11 is a graph of aberration characteristics. This is a graph in which spherical aberration, astigmatic field curves, and distortion are measured from left to right in the aberration graph of FIG. 8 .
  • the X axis may represent a focal length (mm) and distortion (%)
  • the Y axis may represent the height of an image.
  • a graph of spherical aberration is a graph of light in a wavelength band of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • a graph of astigmatism and distortion is a graph of light in a wavelength band of 546 nm.
  • Table 7 shows the effective focal length (EFL_3) and entrance pupil size (EPD_3) for the third mode having the third magnification, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2, the It relates to the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.
  • the camera module may acquire information about a subject at various magnifications.
  • the driving member may control the positions of the second lens group G2 and the third lens group G3, and through this, the camera module may operate at various magnifications.
  • the camera module including the optical system 1000 may operate in the third mode having a third magnification.
  • the third magnification may be about 5 to about 8 magnification.
  • the third magnification may be about 7 magnification.
  • each of the second lens group G2 and the third lens group G3 may be positioned at a position defined as a third position.
  • the third position may be an area between the first and second positions.
  • the third position of the second lens group G2 may be located between the first and second positions of the second lens group G2, and the third position of the third lens group G3
  • the position may be located between the first and second positions of the third lens group G3.
  • each of the first to fourth lens groups G4 may be disposed at set intervals.
  • the second lens group G2 is separated from the first lens group G1 by a first distance dG12
  • the third lens group G3 is separated from the fourth lens group G4 by a second distance dG12.
  • the second lens group G2 may be located in an area spaced apart from the third lens group G3 by the third interval dG23.
  • the first to third intervals dG12 , dG34 , and dG23 may mean intervals between the lens groups on the optical axis OA.
  • the first interval dG12 of the third mode may be smaller than the first interval dG12 of the first mode and may be larger than the first interval dG12 of the second mode.
  • the second interval of the third mode may be larger than the second interval dG34 of the first mode and may be smaller than the second interval dG34 of the second mode.
  • the third interval dG23 of the third mode may be smaller than the third interval dG23 of the first mode and the third interval dG23 of the second mode.
  • the optical system 1000 may have a total track length (TTL) value and a back focal length (BFL) value at the third position.
  • the optical system 1000 may have a third EFL (EFL_3) defined as a third effective focal length at the third position.
  • the third EFL (EFL_2) may be greater than the first EFL (EFL_1) and may be smaller than the second EFL (EFL_2).
  • the FOV of the camera module may be less than about 17 degrees, and the F-number may be less than about 5.
  • the optical system 1000 may have excellent aberration characteristics as shown in FIGS. 7 and 10 in the second mode.
  • FIG. 7 is a graph of diffraction MTF characteristics of the optical system 1000 operating in the third mode (second magnification)
  • FIG. 10 is a graph of aberration characteristics.
  • the X axis may represent a focal length (mm) and distortion (%)
  • the Y axis may represent the height of an image.
  • a graph of spherical aberration is a graph of light in a wavelength band of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • a graph of astigmatism and distortion is a graph of light in a wavelength band of 546 nm.
  • the aberration correction function is better as each curve approaches the Y-axis. Referring to FIG. It can be seen that it is adjacent to
  • the optical system 1000 includes various modes, and may provide an autofocus (AF) function for the subject by zooming the subject at a magnification corresponding to each mode.
  • the first lens group G1 closest to the object may be disposed at a fixed position without moving. Accordingly, the TTLs according to the first to third modes may have the same value.
  • the fourth lens group G4 closest to the image sensor 200 in the optical system 1000 may be disposed at a fixed position without moving. Accordingly, BFLs according to the first to third modes may have the same value.
  • At least one or two of the lenses included in the fixed group and the moving group may have a non-circular shape, or lenses of any one lens group may have a non-circular shape. Accordingly, it is possible to structurally secure a space in which the second and third lens groups G2 and G3 are disposed between the first and fourth lens groups G1 and G4, and when the operation mode is changed, the second and the movement distances M1 and M2 of the third lens groups G2 and G3 can be remarkably reduced. In detail, when the operation mode is changed, each of the second and third lens groups G2 and G3 can move within a maximum range of 6 mm or less, thereby improving power consumption characteristics.
  • the movement distance of each of the moving groups is remarkably reduced compared to the TTL, so that the position of the moving group can be more precisely controlled.
  • the maximum movement distance of the third lens group G3 may be greater than the maximum movement distance of the second lens group G2 and may be 6 mm or less, and the maximum movement distance of the second lens group G2 may be 5 mm or more.
  • Each of the second and third lens groups G2 and G3 may be moved within a range of 5 mm to 6 mm.
  • Table 8 relates to the items of the above-described equations in the optical system and camera module according to the embodiment, the focal length of each of the plurality of lenses 100, and the total length of the plurality of lens groups G1, G2, G3, and G4. and focal lengths, and movement distances of the second and third lens groups G2 and G3.
  • Table 9 relates to result values of Equations 1 to 42 of the optical system 1000 and the camera module according to the embodiment. Referring to Table 9, the optical system 1000 and the camera module according to the embodiment may satisfy at least one or more of Equations 1 to 42 or all Equations.
  • Table 10 is a table showing CRA values according to the first mode (Wide), the second mode (Tele), and the third mode (mid) according to the field value (O to 1) of the image sensor in the camera module according to the embodiment. am.
  • Table 10 shows relative illumination values according to the first mode (Wide), the second mode (Tele), and the third mode (mid) according to the field value (O to 1) of the image sensor in the camera module according to the embodiment. It is a table. Accordingly, the embodiment can provide an optical system having various magnifications by moving at least one lens group and having excellent optical characteristics when providing various magnifications.
  • the embodiment may have a plurality of lenses 100 having a set number of lenses, a lens group having refractive power, a set shape and focal length, and a non-circular shape.
  • the embodiment may provide an autofocus (AF) function for the subject at various magnifications by controlling the moving distance of the moving lens group.
  • AF autofocus
  • the optical system 1000 according to the embodiment shows little or no significant change in optical characteristics even when the operation mode is changed to the first, second, and third modes.
  • the optical system 1000 according to the embodiment maintains excellent optical characteristics even when the magnification is changed within the first to second magnification ranges.
  • the optical system 1000 according to the embodiment can significantly reduce the moving distance of the lens group when the magnification is changed, and can minimize power consumption required when the lens group is moved.
  • the optical system 1000 according to the embodiment may correct aberration characteristics of each of the plurality of lens groups or mutually supplement aberration characteristics that change due to movement. Accordingly, the optical system 1000 according to the embodiment can minimize or prevent a chromatic aberration change occurring when magnification is changed.
  • the magnification may be adjusted by moving a lens group other than the first lens group adjacent to the subject among the plurality of lens groups. Accordingly, the optical system 1000 may have a constant TTL value even when the lens group moves according to the magnification change. Accordingly, the optical system 1000 and the camera module including the optical system 1000 may be provided with a slimmer structure.
  • the mobile terminal 1 may include the camera module 10 disclosed in the embodiment on the rear side.
  • the mobile terminal 1 may include the camera module disclosed in the embodiment on the front side.
  • the camera module 10 may include an image capturing function.
  • the camera module 10 may include at least one of an auto focus function, a zoom function, and an OIS function.
  • the camera module 10 may process a still image or a video frame obtained by the image sensor 200 in a shooting mode or a video call mode.
  • the processed image frame may be displayed on a display unit (not shown) of the mobile terminal 1 and may be stored in a memory (not shown).
  • the camera module may be further disposed on the front side of the mobile terminal 1 .
  • the camera module 10 may include a first camera module 10A and a second camera module 10B. At this time, at least one of the first camera module 10A and the second camera module 10B may include the above-described optical system 1000 . Accordingly, the camera module 10 may have a slim structure, and may capture a subject at various magnifications.
  • the mobile terminal 1 may further include an auto focus device 31 .
  • the auto focus device 31 may include an auto focus function using a laser.
  • the auto-focus device 31 may be mainly used in a condition in which an auto-focus function using an image of the camera module 10 is degraded, for example, a proximity of 10 m or less or a dark environment.
  • the autofocus device 31 may include a light emitting unit including a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) semiconductor device and a light receiving unit such as a photodiode that converts light energy into electrical energy.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the mobile terminal 1 may further include a flash module 33.
  • the flash module 33 may include a light emitting element emitting light therein.
  • the flash module 33 may emit light in a visible light wavelength band.
  • the flash module 33 may emit white light or light of a color similar to white.
  • the embodiment is not limited thereto and the flash module 33 may emit light of various colors.
  • the flash module 33 may be operated by a camera operation of a mobile terminal or a user's control.

Landscapes

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Abstract

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

Description

광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
실시예는 향상된 광학 성능을 위한 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 대한 것이다.
카메라 모듈은 객체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며 다양한 어플리케이션에 장착되고 있다. 특히 카메라 모듈은 초소형으로 제작되어 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스뿐만 아니라 드론, 차량 등에 적용되어 다양한 기능을 제공하고 있다. 예를 들어, 카메라 모듈의 광학계는 상(image)를 결상하는 촬상 렌즈, 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 촬상 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있고, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 객체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다. 최근 고해상도에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 고해상도 구현을 위해 양(+)의 굴절력 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 복수의 렌즈를 포함할 경우 우수한 광학적 특성, 수차 특성을 도출하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈의 두께, 간격, 크기 등에 의해 전체 길이, 높이 등이 증가할 수 있고, 이로 인해 상기 복수의 렌즈를 포함하는 모듈의 전체 크기가 증가하는 문제가 있다.
고해상도, 고화질 구현을 위해 이미지 센서의 크기가 증가하고 있다. 그러나, 이미지 센서의 크기가 증가할 경우 복수의 렌즈를 포함하는 광학계의 TTL(Total track length) 또한 증가하며, 이로 인해 상기 광학계를 포함하는 카메라, 이동 단말기 등의 두께 역시 증가하는 문제가 있다. 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 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제4 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지며, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지고, 상기 제1 및 제4 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군 각각의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 표면까지의 광축에서의 거리는 TTL이며, 동작 모드 중 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)는 EPD_Tele이며, 수학식: TTL / EPD_Tele <2.72을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제4 및 제5 렌즈를 포함하고, 상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 및 제7 렌즈를 포함하고, 상기 제4 렌즈군은 제8 렌즈를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제3 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가지며, 상기 제4 렌즈는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈는 비구면을 갖는 유리 재질이며, 굴절율이 1.75 이상이며, 상기 제4 렌즈는 비구면을 갖는 유리 재질일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가지며, 상기 제4 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈의 물체 측 면, 상기 제7 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제5 렌즈의 물체 측 면에서 상기 임계점의 위치는 광축을 기준으로 상기 제5 렌즈의 물체측 면의 유효 반경의 10% 내지 30% 범위로 배치될 수 있다. 상기 제8 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면이 임계점이 없는 형상을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광학계는 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1 렌즈 군의 굴절력은 상기 제4 렌즈군의 굴절력과 반대이며, 상기 제1 렌즈 군의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 굴절력과 반대이며, 상기 제1 및 제4 렌즈군의 위치는 고정되고, 상기 제2 및 제3 렌즈군의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며, EFL_G1은 상기 제1 렌즈 군의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)이며, 수학식 : EFL_G1 < 0을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리를 가지고, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 상기 제1 유효 초점 거리보다 큰 제2 유효 초점 거리를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, m_G2는 상기 제2 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며, 수학식: 0.05 < m_G2 / TTL < 0.5을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, m_G3는 상기 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이며, TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며, 수학식: 0.05 < m_G3 / TTL < 0.5을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈군의 최대 이동 거리보다 클 수 있다. 상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군의 최대 이동 거리는 5mm 이상일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, Min_Relative illumination은 각 배율에서 상대 조도 값이 최저인 값이며, 수학식: Min_Relative illumination > 40을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, CRA는 이미지 센서에 입사되는 광의 주광선 입사각이며, 수학식: CRA < 6을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제4 렌즈 군은 1매의 렌즈로 이루어지며, 상기 제1,3,4군의 렌즈는 2매 이상의 렌즈로 이루어지며, CA_L4S7은 제4 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며, CA_L1S1은 제1 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며, 수학식: CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, vd4는 제4 렌즈의 아베수 및 vd5는 제5 렌즈의 아베수이며, vd6은 제6렌즈의 아베수 및 vd7은 제7렌즈의 아베수이며, 수학식: 20 < |vd4 - vd5| 및 20 < |vd6 - vd7|을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측에 가장 가까운 면과 제4 렌즈 군의 물체 측에 가장 가까운 면 사이의 거리이며, TTL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이며, 수학식: 2 < dG1G4 / TTL < 4을 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 구동될 수 있다.
실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 배율을 가지며 다양한 배율 제공 시 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 복수의 렌즈군 중 중간의 렌즈 군들은 이동 가능하게 제공될 수 있으며, 이동하는 렌즈군들 각각의 이동 거리를 제어하여 다양한 배율을 가질 수 있고 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 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, 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 배율을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계는 배율 변화에 따른 렌즈군의 이동에도 일정한 TTL값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다.
도 1은 발명의 실시 예에 따른 광학계 및 이를 갖는 카메라 모듈의 구성도이다.
도 2는 도 1의 광학계의 제1모드에서 제2모드로의 변경 예이다.
도 3은 도 1,2의 광학계에서 제3모드로의 변경 예이다.
도 4는 도 1의 광학계에 반사 미러를 갖는 구성이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 제1 내지 제3모드의 포지션(POSITION)에 따른 상대 조도(RELATIVE ILLUMINATION)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 7은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 8은 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12는 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 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.
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.
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 카메라 모듈에서 제1 내지 제3모드의 포지션에 따른 상대 조도를 나타낸 그래프이며, 도 6은 발명의 실시 예에 따른 제1모드(Wide)의 광학계에서 회절 MTF(Diffraction MTF)에 대한 그래프이고, 도 7은 발명의 실시 예에 따른 제2모드(Middle)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이며, 도 8은 발명의 실시 예에 따른 제3모드(Tele)의 광학계에서 회절 MTF에 대한 그래프이고, 도 9는 발명의 실시 예에 따른 제1모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이며, 도 10은 발명의 실시 예에 따른 제2모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이고, 도 11은 발명의 실시 예에 따른 제3모드의 광학계에서 수차 특성을 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2,G3,G4)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능한 적어도 2개의 렌즈군을 가지며, 고정된 적어도 하나의 렌즈군을 가질 수 있다. 상기 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4)은 물체 측에 고정된 렌즈 군과 센서 측에 고정된 렌즈 군과, 물체 측에 고정된 렌즈 군과 센서 측에 고정된 렌즈 군 사이에 이동 가능한 복수의 이동 렌즈군을 구비할 수 있다. 상기 복수의 이동 가능한 렌즈 군은 물체 측에 배치된 이동 가능한 고정군과 센서 측에 배치된 이동 가능한 렌즈군을 포함할 수 있다. 상기 물체측에 고정된 렌즈 군은 제1 렌즈 군(G1)으로 정의될 수 있고, 상기 물체측에 이동 가능한 렌즈 군은 제2 렌즈 군(G2)으로 정의될 수 있으며, 상기 센서 측에 이동 가능한 렌즈 군은 제3 렌즈 군(G3)으로 정의될 수 있으며, 상기 센서 측에 고정된 렌즈 군은 제4 렌즈 군(G4)으로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 렌즈군(G1), 제2 렌즈군(G2), 제3 렌즈군(G3), 제4 렌즈군(G4)를 포함할 수 있다. 상기 광학계(1000)는 상기 제4 렌즈군(G4)의 센서 측에 이미지 센서(200)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈 군(G1)은 물체 측에 가장 가까운 렌즈들을 포함할 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)은 센서 측에 가장 가까운 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 각각은 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 예컨대, 양의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 적어도 두 렌즈 군이며, 음의 굴절력을 갖는 렌즈 군은 적어도 두 렌즈 군일 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제2 렌즈군(G2)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 복수의 렌즈 군(G1,G2,G3,G4)의 양(+)과 음(-)의 굴절력의 비율은 1:1일 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수는 상기 제4 렌즈 군(G4)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 예컨대, 상기 제1 렌즈군(G1)의 렌즈 매수는 상기 제2,3렌즈군(G2,G3) 각각의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제2,3 렌즈 군(G2,G3) 각각의 렌즈 매수는 상기 제1 렌즈 군(G1)의 렌즈 매수보다 작거나 같을 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)의 렌즈 매수보다 많을 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)의 렌즈 매수는 입사 광량, 굴절력, 및 색수차 조절을 위해 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)은 적어도 1매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 이미지 센서(200)에 가장 인접하게 배치되며, 색수차 보정을 위한 렌즈를 제거할 수 있어, 1매의 렌즈를 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2)이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 상기 굴절력은 초점 거리의 역수이다.
상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)이 상술한 바와 같이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가질 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 서로 상이한 초점 거리를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4)이 상술한 바와 같이 서로 반대되는 굴절력을 가짐에 따라 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리와 반대되는 부호(+, -)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)의 초점 거리는 양(+)의 부호를 가질 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)의 초점 거리는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 각각의 초점 거리의 절대값은 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4), 상기 제3 렌즈군(G3) 및 상기 제2 렌즈군(G2) 순서로 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 위치 고정되고, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하므로, 상기 광학계는 상기 렌즈군의 이동으로 다양한 배율을 제공할 수 있다.
이하 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4)에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있으며, 예컨대 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)은 적어도 2매의 렌즈가 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 중심 간격은 후술할 동작 모드에 따라 고정된 간격일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈(110) 및 상기 제2 렌즈(120) 사이의 중심 간격, 상기 제2 렌즈(120) 및 상기 제3 렌즈(130) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화되지 않고 일정한 간격을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수의 렌즈 사이 중심 간격은 인접한 렌즈들 사이의 광축 간격을 의미할 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 1매 이상 적을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 중심 간격은 후술할 동작 모드에 따라 고정된 간격일 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화되지 않고 일정한 간격을 가질 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈군(G3)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 1매 이상 적을 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈의 매수와 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈군(G3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 중심 간격은 후술할 동작 모드가 변화하여도 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170) 사이의 중심 간격은 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
상기 제4 렌즈군(G4)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈의 매수보다 적을 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈의 매수는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈의 매수보다 적거나 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 렌즈군(G4)은 1매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈는 이미지 센서(220) 또는/및 광학 필터(220)와 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제4 렌즈군(G4)에 포함된 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이의 광축 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제4 렌즈군(G4)이 복수의 렌즈를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈 사이의 광축 간격은 동작 모드가 변화하여도 변화하지 않고 일정할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 렌즈군들(G1,G2,G3,G4)에 포함되는 복수의 렌즈들(100), 예를 들어, 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 상기 제1 내지 제3 렌즈(110, 120, 130)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제4 및 제5 렌즈(140, 150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제6 및 제7 렌즈(160, 170)를 포함할 수 잇고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 상기 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180) 및 상기 이미지 센서(200)는 상기 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100) 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역은 유효경의 영역이며, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110,120,130,140,150,160,170,180) 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(200)는 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(200)는 상기 복수의 렌즈들(100), 예를 들어 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110,120,130,140,150,160,170,180)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 상기 이미지 센서(200)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 광학 필터(220)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(220)는 상기 복수의 렌즈들(100)과 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학 필터(220)는 상기 이미지 센서(200)와 상기 제4 렌즈군(G4) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필터(220)는 상기 제4 렌즈군(G4)의 제8 렌즈(180)와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다.
상기 광학 필터(220)는 적외선 필터, 및 커버 글래스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(220)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학 필터(220)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서(200)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 상기 광학 필터(220)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사할 수 있다.
상기 광학계(1000)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학계(1000)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다. 상기 조리개는 상기 제1 렌즈(110) 물체측 면의 둘레에 위치하거나, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110,120,130,140,150,160,170,180) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(130) 및 상기 제4 렌즈(140) 사이의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 조리개는 상기 제3 렌즈(130)의 센서측 면의 둘레 또는 상기 제4 렌즈(140)의 물체측 면의 둘레에 배치될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110,120,130,140,150,160,170,180) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제8 렌즈들(110,120,130,140,150,160,170,180) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체 측 면 또는 센서 측 면의 외곽부는 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면 및 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면 중 적어도 하나의 렌즈면은 조리개 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)의 물체측 면과 센서측 면은 비구면일 수 있다. 상기 제3,4 렌즈(130,140)는 비구면 렌이거나, 플라스틱 또는 글라스 몰드 재질일 수 있다. 상기 제1, 2, 5, 6, 7, 8 렌즈(110,120,150,160,170,180)는 플라스틱 재질 또는 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 도 4와 같이 광 경로 변경 부재(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)는 외부에서 입사된 광을 반사해 광의 경로를 제2 경로(OA2)에서 제1경로(0A1)로 변경할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)는 반사경 또는 프리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 직각 프리즘을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 부재(300)가 직각 프리즘을 포함할 경우, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 입사광의 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(300)는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(300)를 포함할 경우, 물체 측으로부터 센서 방향으로 광 경로 변경 부재(300), 제1 렌즈(110), 제2 렌즈(120), 제3 렌즈(130), 제4 렌즈(140), 제5 렌즈(150), 제6 렌즈(160), 제7 렌즈(170), 제8 렌즈(180), 필터(220) 및 이미지 센서(200) 순서로 배치될 수 있다.
상기 광 경로 변경 부재(300)는 외부에서 입사된 광의 경로를 설정된 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변경 부재(300)는 상기 광 경로 변경 부재(300)에 제1 방향으로 입사된 광의 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(300)를 포함할 경우, 상기 광학계는 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있어, 상기 카메라의 두께를 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(300)를 포함할 경우, 상기 광학계(1000)가 적용된 기기의 표면과 수직한 방향(제1 방향)으로 입사된 광을 상기 기기의 표면과 평행한 방향(제2 방향)으로 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 상기 광학계(1000)는 상기 기기 내에서 보다 얇은 두께를 가질 수 있어 상기 기기의 높이는 감소할 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재를 포함하지 않을 경우, 상기 기기 내에서 상기 복수의 렌즈들(100)은 상기 기기의 표면과 수직한 방향(제1 방향)으로 연장하며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향(제1 방향)으로 높은 높이를 가지게 되며 이로 인해 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 기기의 두께를 얇게 형성하기 어려울 수 있다. 그러나, 상기 광학계(1000)가 상기 광 경로 변경 부재(300)를 포함할 경우, 상기 복수의 렌즈들(100)은 상기 기기의 표면과 평행한 방향(제2 방향)으로 연장하며 배치될 수 있다. 즉, 상기 광학계(1000)는 광축(OA)이 상기 기기의 표면과 평행하도록 배치되며 폴디드(folded) 카메라에 적용할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 렌즈들(100)을 포함하는 광학계(1000)는 상기 기기의 표면과 수직한 방향으로 낮은 높이를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라는 상기 기기 내에서 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 기기의 두께 역시 감소할 수 있다.
다른 예로서, 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 두 렌즈 사이에 배치되거나, 이미지 센서(200)에 인접한 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 광 경로 변경 부재는 복수개로 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 물체와 상기 이미지 센서(200) 사이에는 복수의 상기 광 경로 변경 부재가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 광 경로 변경 부재는 상기 복수의 렌즈들(100)보다 물체 측과 인접하게 배치되는 제1 광 경로 변경 부재 및 상기 마지막 렌즈와 상기 이미지 센서(200) 사이에 배치되는 제2 광 경로 변경 부재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 적용되는 카메라에 따라 다양한 형태, 높이를 가질 수 있고, 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 복수의 렌즈들(100)에 대해 다시 설명하면, 상기 광학계(1000)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)을 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 물체 측에 가장 인접하게 배치될 수 있고, 상기 제8 렌즈(180)는 상기 이미지 센서(200) 측에 가장 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 물체 측 면으로 정의되는 제1 면(S1) 및 센서 측 면으로 정의되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양 측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 렌즈(110)는 제2 면(S2)이 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있으며, 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)의 중심 두께(L1CT)는 광축에서의 두께이며, 에지 두께(L1ET)에 비해 2배보다 더 두꺼울 수 있다. 상기 에지 두께(L1ET)는 제1 렌즈(110)의 물체측 면의 에지와 센서측 면의 에지 사이의 광축 거리이다. 이에 따라 제1렌즈(110)는 광수차 개선 또는 입사 광선을 제어할 수 있다. 상기 제1 렌즈(180)의 제1 면(S1)의 끝단은 상기 제1 면(S1)의 중심과 직교하는 직선보다 센서 측에 위치할 수 있으며, 상기 제2 면(S2)의 끝단은 상기 제2 면(S2)의 중심과 직교하는 직선보다 물체 측에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제1,2 면(S1,S2)의 끝단은 유효 경의 단부 또는 외곽 둘레일 수 있다. 상기 제1 면(S1) 및 상기 제2 면(S2)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 물체 측 면으로 정의되는 제3 면(S3) 및 센서 측 면으로 정의되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제3 면(S3)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제3 면(S3) 및 상기 제4 면(S4)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 플라스틱 또는 글라스(glass) 모드 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 글라스 몰드 재질이며, 1.75 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 물체 측 면으로 정의되는 제5 면(S5) 및 센서 측 면으로 정의되는 제6 면(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 양 측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제5 면(S5)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 면(S5) 및 상기 제6 면(S6)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 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(110)는 센서측 제3 렌즈(130)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 복수의 렌즈들(110, 120, 130)은 발생하는 색수차를 상호 보완할 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)에서 상기 제2 렌즈군(G2)과 인접한 제3 렌즈(130)는 상기 제1 렌즈군(G1) 내에서 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 1.6초과 또는 1.75 이상일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈군(G1)이 상기 제2 렌즈군(G2)에 제공되는 광을 제어하므로, 상기 제2 렌즈군(G2)의 렌즈 크기를 감소시켜 줄 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 글라스 모드 재질이며, 1.6 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 물체 측 면으로 정의되는 제7 면(S7) 및 센서 측 면으로 정의되는 제8 면(S8)을 포함할 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양 측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제7 면(S7)은 광축(OA)에서 볼록할 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 광축(OA)에서 오목할 수 있다. 즉, 상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제7 면(S7) 및 상기 제8 면(S8)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 물체 측 면으로 정의되는 제9 면(S9) 및 센서 측 면으로 정의되는 제10 면(S10)을 포함할 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9) 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(150)의 제9 면(S9)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점의 위치는 제 9면(S9)의 끝단 보다 광축에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제9 면(S9)의 임계점 위치는 광축을 기준으로 상기 제9 면(S9)의 유효 반경의 30% 이하 예컨대, 10% 내지 30%의 범위로 배치될 수 있다. 상기 유효 반경은 상기 각 렌즈 면의 광축에서 유효 영역의 끝단까지의 거리이다. 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.
다른 예로서, 상기 제5 렌즈(150)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(150)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제9 면(S9)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)의 물체측 제4 렌즈(140)는 센서측 제5 렌즈(150)의 굴절력과 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)와 상기 제5 렌즈(150)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(160)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 물체 측 면으로 정의되는 제11 면(S11) 및 센서 측 면으로 정의되는 제12 면(S12)을 포함할 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제11 면(S11)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)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(170)는 광축(OA)에서 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)와 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 물체 측 면으로 정의되는 제13 면(S13) 및 센서 측 면으로 정의되는 제14 면(S14)을 포함할 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제13 면(S13)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점 위치는 상기 제13 면(S13)의 끝단 보다 광축에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제13 면(S13)의 임계점 위치는 광축을 기준으로 상기 제13 면(S13)의 유효 반경의 30% 이하 예컨대, 10% 내지 30%의 범위로 배치될 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 상기 임계점에 의해 입사된 광을 광축 방향 및 에지 방향으로 굴절시켜 줄 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)은 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있으며, 상기 임계점 위치는 상기 제14 면(S14)의 광축 보다 끝단에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점 위치는 광축을 기준으로 상기 제14 면(S14)의 유효 반경의 85% 이상 예컨대, 85% 내지 95%의 범위로 배치될 수 있다. 상기 제14 면(S14)의 임계점 위치가 에지에 인접하게 배치되므로, 제8 렌즈(180)의 에지를 향해 광을 굴절시켜 줄 수 있다. 상기 제13, 14면(S13,S14)의 임계점에 의해 상기 제7 렌즈(170)의 유효경은 줄여줄 수 있다. 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제13 면(S13) 및 상기 제14 면(S14)은 모두 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)의 물체측 제6 렌즈(160)는 센서측 제7 렌즈(170)의 굴절력과 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170)의 아베수 차이는 20 이상일 수 있으며, 예컨대 20 내지 45 범위일 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 렌즈군(G3)은 모드 변경에 따라 변화하는 위치에 의해 발생하는 색수차 변화를 최소화하며 색지움(achromatic) 역할을 수행할 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 또는 글라스 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 물체 측 면으로 정의되는 제15 면(S15) 및 센서 측 면으로 정의되는 제16 면(S16)을 포함할 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 광축(OA)에서 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16) 중 적어도 하나의 면은 비구면일 수 있다. 예를 들어, 상기 제15 면(S15) 및 상기 제16 면(S16)은 모두 비구면일 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 물체 측 제15면(S15)과 센서 측 제16면(S16)이 임계점이 없는 형상을 가질 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)의 중심 두께(L8CT)는 에지 두께(L8ET)보다 1.5 배 이상 두꺼울 수 있다. 이에 따라 상기 제8 렌즈(180)의 중심 두께와 에지 두께의 차이에 의해 왜곡을 감소시켜 줄 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)의 제15 면(S15)의 끝단은 상기 제15 면(S15)의 중심과 직교하는 직선을 기준으로 센서 측에 위치할 수 있으며, 제16 면(S16)의 끝단은 상기 제16 면(S16)의 중심과 직교하는 직선을 기준으로 물체 측에 위치할 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 제15 면(S15)과 제16 면(S16) 중 하나 또는 모두가 임계점이 없는 비구면으로 제공될 수 있다.
상기 제4 렌즈군(G4)은 복수의 렌즈군들(G1,G2,G3,G4) 중 상기 이미지 센서(200)와 가장 인접할 수 있다. 특히, 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 상기 제8 렌즈(180)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 광의 이동 경로가 가장 짧을 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 자세하게, 실시예에 따른 광학계(1000)의 CRA는 약 10도(degree) 미만일 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)의 제8 렌즈(180)는 상기 이미지 센서(200)에 입사되는 광의 주광선 입사각(Chief Ray Angle, CRA)이 0도에 가까워지도록 보정할 수 있다.
상기 복수의 렌즈들(100) 중 적어도 하나의 렌즈는 비원형 형상을 가질 수 있다. 상기 비원형 형상 렌즈는 렌즈들 중에서 물체 측에 가깝고 유효 반경이 큰 하나 또는 두 렌즈일 수 있으며, 광축에 직교하는 일 단 또는 양단이 구면이 아닐 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시키며 다양한 배율을 제공할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(미도시)은 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4) 중 적어도 하나의 렌즈군을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 광학계(1000)과 연결된 구동 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구동 부재는 동작 모드에 따라 적어도 하나의 렌즈군을 광축(OA) 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 동작 모드는 제1 배율로 동작하는 제1 모드, 상기 제1 배율과 다른 제2 배율로 동작하는 제2 모드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 배율은 상기 제1 배율보다 클 수 있다. 또한, 상기 동작 모드는 상기 제1 및 제2 배율 사이의 배율인 제3 배율로 동작하는 제3 모드를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 배율은 상기 광학계(1000)의 최저 배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 상기 광학계(1000)의 최고 배율일 수 있다. 상기 제1 배율은 약 3배율 내지 약 5배율일 수 있고, 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 11배율일 수 있고, 상기 제3 배율은 상기 제1,2배율 사이 배율로 약 5배율 내지 약 8배율일 수 있다.
상기 구동 부재는 상기 제1 내지 제3 모드 중 선택되는 하나의 동작 모드 따라 적어도 하나의 렌즈군을 이동시키거나 초기 모드로 동작시킬 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)과 연결되며, 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)을 이동시킬 수 있다. 상기 초기 모드는 제1,2,3모드 중 어느 하나일 수 있으며, 예컨대 제1모드일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제1 위치(Position 1)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 위치와 다른 제2 위치(Position 2)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 상기 제1 및 제2 위치와 다른 제3 위치(Position 3)로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제3 위치는 상기 제1 및 제2 위치 사이 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)이 상기 제3 모드에서 위치하는 제3 위치는, 상기 제1 및 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2)이 위치한 상기 제1 및 제2 위치 사이의 영역일 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)이 상기 제3 모드에서 위치한 제3 위치는 상기 제1 및 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)이 위치한 상기 제1 및 제2 위치 사이의 영역일 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정된 위치에 배치될 수 있다. 동작 모드에 따라 상기 제2 렌즈군(G2) 또는 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동할 수 있고, 상기 제1 렌즈군(G1), 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정된 위치에 배치될 수 있다. 상기 동작 모드에 따른 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 제3 위치 각각에서 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1,G2,G3,G4)은 인접한 렌즈군과 설정된 간격을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 동작 모드가 변화하여도 일정한 TTL(Total track length)을 가질 수 있고, 일부 렌즈군의 위치를 제어하여 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리 및 배율을 제어할 수 있다.
상기 제1 렌즈(110)의 유효경은 렌즈들 중에서 최대이고, 상기 제4 렌즈(140)는 렌즈들 중에서 두 번째로 클 수 있다고, 상기 제8 렌즈(180)는 렌즈들 중에서 세 번째로 클 수 있다. 상기 제3 렌즈(130) 또는/및 제7 렌즈(170)의 유효경은 렌즈들 중에서 최소일 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 렌즈들 중에서 가장 클 수 있으며, 1.75 이상일 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)의 아베수는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있으며, 60 이상일 수 있다. 초점 거리의 절대 값에서 상기 제2 렌즈(120)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 가장 클 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드 변경에 따라 변화하는 수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 배율로 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 효과적으로 제공할 수 있고, 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있다.
[수학식 1] n_G1, n_G2, n_G3 > 1 (n_G1, n_G2, n_G3은 자연수)
수학식 1에서 n_G1, n_G2, n_G3은 상기 제1 내지 제3 렌즈군(G1, G2, G3) 각각에 포함된 렌즈 매수를 의미한다. 여기서, n_G1 > n_G2, n_G1 > n_G3의 관계를 가질 수 있다.
[수학식 2] CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7
수학식 2에서 CA_L4S7는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)의 유효경 크기이며, CA_L1S1는 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)의 유효경 크기이다. 수학식 2를 만족할 경우, 광학계 대비 높은 입사동 크기(EPD: Entrance Pupil Diameter, EPD)를 제공할 수 있다.
[수학식 3] 2 < L1CT / L3CT < 5
수학식 3에서 L1CT는 제1 렌즈(110)의 광축에서의 두께(mm)이며, L3CT는 제3 렌즈(130)의 광축에서의 두께(mm)이다. 수학식 3을 만족할 경우, 광학계(1000)에서의 수차 특정을 개선할 수 있다.
[수학식 4] 1 < L8ET / L8CT < 4
수학식 4에서 L8CT는 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 두께(mm)를 의미하고, L8_ET는 상기 제8 렌즈(180)의 유효 영역 끝단에서의 광축(OA) 방향 두께(mm)를 의미한다. 자세하게, L8ET는 상기 제8 렌즈(180)의 물체 측 면(제15 면(S15))의 유효 영역 끝단과 센서 측 면(제16 면(S16))의 유효 영역 끝단 사이의 광축(OA) 방향 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 4를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 왜곡이 발생하는 것을 감소시킬 수 있어 향상된 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 5] EPL_G1 < 0
수학식 5에서 EPL_G1은 제1 렌즈 군(G1)의 유효 초점 거리(EPL)이며, 0보다 작은 값을 가질 수 있다. 이러한 수학식 5를 만족할 경우, 광학계의 광수차 또는 제1 렌즈 군(G1)의 광 수차를 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 6] CRA < 10
수학식 6에서 CRA(Chief Ray Angle)는 주 광선 입사각으로서, 광학계에서 제1,2,3모드에 따라 주 광선 입사각은 10도 미만일 수 있으며, 예컨대 6도 이하일 수 있다. 상기 제1모드는 와이드(wide) 모드이며, 제2모드는 텔레(tele) 모드이며, 제3모드는 중간(middle) 모드일 수 있다. 여기서, 상기 제1모드(Wide)인 경우 주 광선 입사각은 1 필드에서 제3모드(Middle)인 경우의 주 광선 입사각 보다 클 수 있다. 상기 제1,2모드(Wide, Tele)인 경우 1 필드에서 주 광선 입사각은 4도 내지 6도의 범위일 수 있으며, 제2 모드의 주 광선 입사각이 제1 모드의 주 광선 입사각 보다 클 수 있다. 수학식 6을 만족할 경우, 주변 광량비를 확보할 수 있다.
[수학식 7] Min_Relative illumination > 40
수학식 7에서 Min_Relative illumination는 제1 내지 제3모드에 따른 최소 상대 조도(단위 %) 값으로, 수학식 7을 만족할 경우 광학계의 주변 광량비를 확보할 수 있다.
[수학식 8] (TTL / L_G1) > 3.5
수학식 8에서 L_G1는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))에서 상기 이미지 센서(200)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 8를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 주변 광량비를 확보할 수 있다.
[수학식 9] TTL / EPD_Tele < 2.72
수학식 9에서 EPD_Tele는 제2모드 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 제2 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있으며, F 넘버를 4이하로 확보할 수 있기 위한 최소 조건일 수 있다.
[수학식 10] 2 < L_Max_CT / L_Min_CT < 6
수학식 10에서 L_Max_CT는 렌즈들 중에서 광축(OA)에서의 가장 두꺼운 두께이며, L_Min_CT는 렌즈들 중에서 광축(OA)에서 가장 얇은 두께로서, 광학계 수차 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 11] 1 < L_Max_CA / L_Min_CA < 3
수학식 11에서 L_Max_CA는 렌즈들 중에서 가장 큰 유효경이며, L_Min_CA는 렌즈들 중에서 가장 작은 유효경이며, 수학식 11를 만족할 경우, 광학계의 광학 성능을 유지하며, 슬림 또는 컴팩트 구조를 위한 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
[수학식 12] CA_G1min / CA_G4max < CA_G1max
수학식 12에서 CA_G1max는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 물체 측면 및 센서측 면들 중에서 가장 큰 유효경이며, CA_G1min는 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈들의 물체측 면과 센서측 면들 중에서 가장 작은 유효경이며, CA_G4max는 제4렌즈 군(G4)의 렌즈의 물체측 면 또는 센서측 면 중에서 최대 유효경이다. 수학식 12를 만족할 경우, 광학계의 광학 성능을 유지할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 1 내지 수학식 12 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있다.
[수학식 13] 1 < L_G1 / L_G2 < 3
수학식 13에서 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 상기 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G2는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10면(S10)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 14] 1 < L_G1 / L_G3 < 4
수학식 14에서 L_G1은 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G1은 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)과 상기 제3 렌즈(130)의 제6 면(S6)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 상기 L_G3는 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G3는 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)과 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 13 및 수학식 14 중 적어도 하나를 만족할 경우, 상대적으로 작은 TTL을 가지며 적어도 세 모드 변경에 따라 다양한 배율을 제공할 수 있다.
[수학식 15] 0.02 < d23 / TTL < 0.5
수학식 15에서 상기 d23은 제2 렌즈(120)와 제3 렌즈(130) 사이의 광축 거리이다. 광학계(1000)가 수학식 15를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 상기 제1 렌즈군(G1)에 입사되는 미광(stray light)을 제어하여 향상된 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 16] 5 < TTL/L_G2 < 12
수학식 16에서 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 L_G2은 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10 면(S10)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 16을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상대적으로 작은 TTL을 가지며, 색수차를 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 17] 20 < |vd4 - vd5|
수학식 17에서 vd4는 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(Abbe's Number)를 의미하고, vd5는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 상기 제4,5렌즈의 아베수 차이의 절대 값이 수학식 17을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 18] 20 < |vd6 - vd7|
수학식 18에서 vd6는 상기 제6 렌즈의 아베수를 의미하고, vd7은 상기 제7 렌즈의 아베수를 의미한다. 상기 제6,7렌즈의 아베수 차이의 절대 값이 수학식 18을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 색수차 특성을 개선할 수 있다.
[수학식 19] 1.6 < n3d
수학식 19에서 n3d는 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 19를 만족할 경우, 상기 제3 렌즈(130) 이후에 배치되는 렌즈의 유효 영역 면적을 확보할 수 있고 렌즈의 높이를 줄일 수 있다.
[수학식 20] 1 < L1R1 / L3R2 < 2.5
수학식 20에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L3R2는 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 곡률 반경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 20을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈군(G1)에 입사되는 미광(stray light)을 제어할 수 있다.
[수학식 21] 1 < L1R1 / L4R1 < 2.5
수학식 21에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))의 곡률 반경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 21을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 다양한 배율에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 22] 0 < L3R2 / L4R1 < 2
수학식 22에서 L3R2는 상기 제3 렌즈(130)의 센서 측 면(제6 면(S6))의 곡률 반경을 의미하고, L4R1은 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))의 곡률 반경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 22를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 적어도 세 모드의 다양한 배율로 동작 시 화각(FOV)의 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 23] -1.5 < L1R1 / L8R2 < 0
수학식 23에서 L1R1은 상기 제1 렌즈(110)의 물체 측 면(제1 면(S1))의 곡률 반경을 의미하고, L8R2는 상기 제8 렌즈(180)의 센서 측 면(제16 면(S16))의 곡률 반경을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 23을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
[수학식 24] 0.05 < m_G2 / TTL < 0.5
수학식 24에서 m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리(단위 mm)를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G2는 상기 제1 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격과 상기 제2 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 24를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.
[수학식 25] 0.05 < m_G3 / TTL < 0.5
수학식 25에서 m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리(단위 mm)를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G3는 상기 제1 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격과 상기 제2 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다. 상기 제3 렌즈 군(G3)의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리보다 클 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 25를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.
[수학식 26] 1.2 < m_G2 / L_G2 < 2.5
수학식 26에서 m_G2는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G2는 상기 제1 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격과 상기 제2 모드에서의 상기 제1 및 제2 렌즈군(G1, G2) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다. 상기 L_G2는 상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, L_G2는 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)과 상기 제5 렌즈(150)의 제10면(S10의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 26을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 렌즈군(G2)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.
[수학식 27] 2 < m_G3 / L_G3 < 3.5
수학식 27에서 m_G3는 제1 배율로 동작하는 상기 제1 모드에서 제2 배율로 동작하는 상기 제2 모드로, 또는 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로 변화할 경우, 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 의미한다. 자세하게, 상기 m_G3는 상기 제1 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격과 상기 제2 모드에서의 상기 제3 및 제4 렌즈군(G3, G4) 사이의 광축(OA)에서의 간격의 차에 대한 값을 의미한다. 상기 L_G3는 상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 렌즈 중, 물체와 최인접한 렌즈의 물체 측 면과 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 예를 들어, L_G3는 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)과 상기 제7 렌즈(170)의 제14 면(S14)의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 27을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 배율 변경 시 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동 거리를 최소화할 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치 제어 시 이동 거리를 최소화할 수 있어 향상된 소비 전력 특성을 가질 수 있다.
[수학식 28] 7 < L1_CT/ET : L3_CT/ET < 15
수학식 28에서 L1_CT/ET는 제1 렌즈(110)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이며, L3_CT/ET는 제3 렌즈(130)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,3렌즈(110,130)의 중심 두께와 끝단 두께를 나눈 값이 상기 비율로 수학식 28을 만족할 경우, 색 수차를 개선할 수 있고 입사 광선을 제어할 수 있다.
[수학식 29] 7 < L1_CT/ET : L7_CT/ET < 15
수학식 29에서 L7_CT/ET는 제7 렌즈(170)의 광축에서의 두께를 끝단에서의 두께로 나눈 값이다. 상기 제1,7렌즈(110,170)의 중심 두께와 끝단 두께를 나눈 값들이 상기 비율로 수학식 29을 만족할 경우, 색 수차를 개선할 수 있고 입사 광선을 제어할 수 있다. 또한 제7 렌즈(170)이 임계점을 갖고 있고, 얇은 두께로 제공되므로, 왜곡 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 30] 4 < dG12_mode1 / dG34_mode1 < 12
수학식 30에서 dG12_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG12_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
dG34_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 배치된 제1 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG34_mode1은 상기 제1 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 30을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제1 배율에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 배율에서 향상된 수차 특성을 가질 수 있고, 화각(FOV)의 중심부, 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 31] 0.01 < dG12_mode2 / dG34_mode2 < 0.7
수학식 31에서 dG12_mode2은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG12_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제3 렌즈(130)와 상기 제4 렌즈(140)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다.
dG34_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 배치된 제2 모드에서 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격을 의미한다. 즉, dG34_mode2는 상기 제2 모드에서의 상기 제7 렌즈(170)와 상기 제8 렌즈(180)의 광축(OA)에서의 간격을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 31를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 제2 배율에서 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 배율에서 향상된 수차 특성을 가지며 화각(FOV)의 주변부의 광학 성능을 개선할 수 있다.
[수학식 32] 1 < ｜EFL_1 / EFL_2｜ < 10
수학식 32에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다. EFL_2는 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 33] 2 < ｜EFL_1 / EPD_1｜ < 7
수학식 31에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다. EPD_1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 33을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.
[수학식 34] 0.1 < EFL_2 / EPD_2 < 3
수학식 34에서 EFL_2은 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다. EPD_2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter, EPD)를 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 34를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드 동작 시 밝은 영상을 확보할 수 있다.
[수학식 35]
F#_Mode1 < 3.5
F#_Mode2 < 5
수학식 35에서 F#_mode1은 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 F-number를 의미하고, F#_mode2는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시 상기 광학계(1000)의 F-number를 의미한다.
[수학식 36] 1 < ｜TTL / EFL_1｜ < 2
수학식 36에서 EFL_1은 제1 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제1 위치에 위치하는 상기 제1 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 37] 0.1 < TTL / EFL_2 < 5
수학식 37에서 EFL_2는 제2 유효 초점 거리로, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)이 제2 위치에 위치하는 상기 제2 모드 동작 시, 상기 광학계(1000)의 유효 초점 거리(EFL)이다.
[수학식 38] 1 < L_Max_CA / ImgH < 4
수학식 38에서 L_Max_CA는 상기 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈들(100)의 렌즈면들 중 가장 큰 유효경의 크기(CA)를 의미한다. ImgH는 광축(OA)과 중첩되는 상기 이미지 센서(200)의 상면 중심 0 필드(filed) 영역에서 상기 이미지 센서(200)의 1.0 필드(field) 영역까지의 거리로, 상기 거리는 광축(OA)의 수직 방향의 거리이다. 즉, 상기 ImgH는 상기 이미지 센서(200)의 유효 영역의 전체 대각 방향 길이의 1/2을 의미한다. 실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 38을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트(compact)하게 제공될 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 고해상도 및 고화질을 구현할 수 있다.
[수학식 39] 5 < TTL / ImgH < 10
광학계(1000)가 수학식 39을 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 보다 작은 TTL을 가질 수 있어 상기 광학계(1000)는 슬림하고 컴팩트하게 제공될 수 있다.
[수학식 40] 15 < TTL / BFL < 30
수학식 40에서 BFL(Back focal length)은 이미지 센서(200)와 최인접한 렌즈의 센서 측 면의 정점으로부터 상기 이미지 센서(200)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리를 의미한다.
[수학식 41] 2 < ImgH / BFL < 4
실시예에 따른 광학계(1000)가 수학식 39를 만족할 경우, 1인치(inch) 전후의 큰 이미지 센서에 필요한 BFL을 확보할 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)가 수학식 41를 만족할 경우, 상기 광학계(1000)는 TTL을 유지하면서 다양한 배율로 동작할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
[수학식 42] 2 < dG1G4 / TTL < 4
수학식 42에서 dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측 면(S6)과 제4 렌즈 군의 물체측 면(S15) 사이의 간격 또는 거리이다. 수학식 42를 만족할 경우 전체 TTL를 유지하면서 제1,2,3배율에 대해 선택적으로 동작할 수 있고, 광학 성능을 개선시켜 줄 수 있다.
[수학식 43]
Figure PCTKR2022011954-appb-img-000001
수학식 43에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 상기 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. 또한, Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. 또한, c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E,F은 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 상술한 수학식 1 내지 수학식 43 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 광학계(1000)가 상기 수학식 1 내지 수학식 43 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족함에 따라 렌즈군의 이동에 의해 발생하는 색수차, 비네팅(vignetting), 회절 효과, 주변부의 화질 저하 등의 광학 특성 저하를 효과적으로 보정할 수 있다. 그리고, 실시예에 따른 광학계(1000)는 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시키며 우수한 소비 전력 특성으로 다양한 배율에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)가 상기 수학식 1 내지 수학식 43 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족함에 따라 향상된 조립성을 가지며 기구적으로 안정적인 형태를 가질 수 있고, 슬림한 구조로 제공되어 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 컴팩트한 구조를 가질 수 있다.
이하에서는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 제1 내지 제3 모드 변화에 대해 보다 자세히 설명한다. 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 제1 렌즈군(G1) 및 상기 제4 렌즈군(G4)은 고정될 수 있고 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)은 이동 가능하게 제공될 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 3매 렌즈, 예를 들어 상기 제1 내지 제3 렌즈(110, 120, 130)를 포함할 수 있고, 상기 제2 렌즈군(G2)은 2매 렌즈, 예를 들어 상기 제4 및 제5 렌즈(140, 150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 렌즈군(G3)은 2매 렌즈, 예를 들어 상기 제6 및 제7 렌즈(160, 170)를 포함할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)은 1매 렌즈, 예를 들어 상기 제8 렌즈(180)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 상기 제4 렌즈(140)의 물체 측 면(제7 면(S7))은 조리개 역할을 수행할 수 있고, 상기 제4 렌즈군(G4)과 상기 이미지 센서(200) 사이에는 상술한 광학 필터(220)가 배치될 수 있다.
렌즈 면 곡률
반경(mm)		 두께 /
간격(mm)		 굴절률 아베수 초점거리 (mm)
제1 렌즈 제1 면 7.007 2.667 1.535　 19.24　 11.320　
제2 면 -83.598 0.253
제2 렌즈 제3 면 16.214 1.200 1.535　 55.71　 44.452　
제4 면 49.225 1.937
제3 렌즈 제5 면 -39.218 0.600 1.851　 40.10　 -4.058　
제6 면 3.840 dG12
제4 렌즈 제7 면 4.081 2.035 1.553　 71.68　 5.419　
제8 면 -9.407 0.403
제5 렌즈 제9 면 -235.105 0.851 1.671　 19.24　 -18.669　
제10 면 13.429 dG23
제6 렌즈 제11 면 -4.627 1.500 1.671 19.24　 13.777　
제12 면 -3.503 0.300
제7 렌즈 제13 면 14.078 0.600 1.535　 55.71　 -5.627　
제14 면 2.451 dG34
제8 렌즈 제15 면 22.164 1.637 1.671 19.24 9.649
제16 면 -9.032 0.500
필터 제17 면 infinity 0.210 1.523 54.5
제18 면 infinity 0.289
이미지 센서 infinity 0.001
렌즈 면 유효 경(mm)
제1 렌즈 제1 면 10.000
제2 면 9.725
제2 렌즈 제3 면 8.821
제4 면 8.058
제3 렌즈 제5 면 6.248
제6 면 5.627
제4 렌즈 제7 면 5.800
제8 면 5.685
제5 렌즈 제9 면 5.245
제10 면 4.699
제6 렌즈 제11 면 4.913
제12 면 4.982
제7 렌즈 제13 면 4.939
제14 면 5.706
제8 렌즈 제15 면 7.048
제16 면 7.017
항목 제1 모드(Mode 1)
dG12 (mm) 5.462
dG23 (mm) 3.841
dG34 (mm) 0.714
EFL_1 (mm) -34.081
EPD_1 4.734
배율 (제1 배율) 4.4배
F-number 2.10
FOV (도) 21.26
TTL (mm) 25
BFL (mm) 1.000
ImgH (mm) 3.075
표 1 및 표 2는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈이 제1 모드로 동작할 경우의 렌즈 데이터에 대한 것이다. 자세하게, 표 1은 상기 제1 내지 제8 렌즈(110,120,130,140,150,160,170,180)의 광축(OA)에서의 곡률 반경(Radius of Curvature), 각 렌즈의 중심 두께(Thickness), 렌즈들 사이의 중심 간격(distance), 굴절률(Refractive index), 아베수(Abbe's Number), 유효경의 크기(CA)에 대한 것이다. 표 3은 상기 제1 배율을 가지는 제1 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_1) 및 입사동의 크기(EPD_1), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격(dG12), 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격(dG23), 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격(dG34)에 대한 것이다.
표 1를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)의 광축(OA)에서 제1 렌즈(110)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제1 렌즈(110)의 제1 면(S1)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 광축(OA)에서 양측으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 면(S1)은 비구면일 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 비구면일 수 있다.
상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제2 렌즈(120)의 제3 면(S3)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 렌즈(120)는 광축(OA)에서 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 면(S3)은 비구면일 수 있고, 상기 제4 면(S4)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈(130)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제3 렌즈(130)의 제5 면(S5)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 광축에서 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 면(S5)은 비구면일 수 있고, 상기 제6 면(S6)은 비구면일 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 약 1.6보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제3 렌즈(130)는 상기 제1 렌즈군(G1)에 포함된 렌즈 중 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 렌즈(130)는 상기 복수의 렌즈들(100) 중 가장 큰 굴절률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 렌즈(130)의 굴절률은 1.75 이상 또는 1.8 이상일 수 있다.
상기 제1 렌즈 군(G1)과 상기 제2 렌즈 군(G2)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 상기 제1 렌즈 군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 상기 제2 렌즈 군(G2)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제4 렌즈(140)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 유리 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제4 렌즈(140)의 제7 면(S7)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제4 렌즈(140)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 면(S7)은 비구면일 수 있고, 상기 제8 면(S8)은 비구면일 수 있다.
상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제5 렌즈(150)의 제9 면(S9)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제5 렌즈(150)는 광축(OA)에서 양측이 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제9 면(S9)은 비구면일 수 있고, 상기 제10 면(S10)은 비구면일 수 있다. 상기 제9 면(S9)는 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제6 렌즈(160)의 제11 면(S11)은 오목한 형상을 가질 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제6 렌즈(160)는 광축(OA)에서 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제11 면(S11)은 비구면일 수 있고, 상기 제12 면(S12)은 비구면일 수 있다.
상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제7 렌즈(170)의 제13 면(S13)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 제7 렌즈(170)는 광축(OA)에서 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 상기 제13 면(S13)은 비구면일 수 있고, 상기 제14 면(S14)은 비구면일 수 있다. 상기 제13 면(S13)과 상기 제14 면(S14)는 적어도 하나의 임계점을 가질 수 있다.
상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 광축(OA)에서 상기 제8 렌즈(180)의 제15 면(S15)은 볼록한 형상을 가질 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제8 렌즈(180)는 광축(OA)에서 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 제15 면(S15)은 비구면일 수 있고, 상기 제16 면(S16)은 비구면일 수 있다.
상기 제3 렌즈 군(G3)과 상기 제4 렌즈 군(G4)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있으며, 예컨대 상기 제3 렌즈 군(G1)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있으며, 상기 제4 렌즈 군(G4)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제2,3렌즈 군(G2,G3)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제1,4렌즈 군(G1,G4)은 서로 반대되는 굴절력을 가질 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)에서 제1 내지 제8 렌즈의 물체측 면과 센서측 면의 비구면 계수의 값은 하기 표 4와 같다.
제1 렌즈 제2 렌즈 제3 렌즈 제4 렌즈
제1 면 제2 면 제3 면 제4 면 제5 면 제6 면 제7 면 제8 면
Y Radius 4.844 11.634 6.015 27.687 -29.006 3.884 3.132 -15.567
K -8.29E-02 -5.51E+00 -5.50E-01 9.33E+01 6.74E+01 -6.32E-01 -2.28E-01 -2.24E+01
A 7.14E-05 -1.65E-03 -1.16E-03 4.16E-03 3.68E-03 1.98E-03 3.15E-04 -3.00E-03
B -6.52E-06 3.10E-03 3.78E-03 -4.04E-03 -8.62E-03 -6.72E-03 1.08E-05 7.56E-03
C 7.87E-05 -2.38E-03 -3.52E-03 1.18E-03 7.29E-03 6.77E-03 1.11E-04 -1.03E-02
D -4.76E-05 1.03E-03 1.65E-03 2.23E-04 -3.33E-03 -3.47E-03 -1.08E-04 8.93E-03
E 1.43E-05 -2.66E-04 -4.35E-04 -2.30E-04 8.67E-04 9.10E-04 9.85E-05 -4.77E-03
F -2.48E-06 4.22E-05 6.61E-05 6.06E-05 -1.21E-04 -7.67E-05 -4.98E-05 1.59E-03
G 2.52E-07 -4.01E-06 -5.61E-06 -7.41E-06 6.43E-06 -1.67E-05 1.45E-05 -3.21E-04
H -1.39E-08 2.10E-07 2.31E-07 3.99E-07 3.00E-07 4.32E-06 -2.25E-06 3.58E-05
J 3.16E-10 -4.63E-09 -2.90E-09 -5.41E-09 -3.60E-08 -2.76E-07 1.49E-07 -1.68E-06
제5 렌즈 제6 렌즈 제7 렌즈 제8 렌즈
제9 면 제10 면 제11 면 제12 면 제13 면 제14 면 제15 면 제16 면
Y Radius 11.182 4.863 -4.582 -2.861 -5.150 3.493 27.497 -6.671
K 1.41E+01 4.99E+00 -8.81E+00 -4.24E+00 3.75E+00 -1.48E+01 2.98E+01 -1.64E+00
A -1.13E-03 3.88E-03 4.32E-03 -5.96E-03 -7.48E-02 -4.64E-02 1.07E-03 -1.30E-03
B 7.26E-03 1.30E-03 -2.88E-03 -2.60E-03 2.94E-02 2.58E-02 -3.11E-04 8.98E-04
C -1.12E-02 -2.77E-03 3.77E-03 4.32E-03 -3.27E-03 -9.04E-03 -1.23E-05 -3.89E-04
D 9.97E-03 1.93E-03 -2.38E-03 -9.66E-04 2.42E-04 2.04E-03 9.15E-06 7.44E-05
E -5.46E-03 -4.61E-04 7.08E-04 -1.08E-03 -2.28E-03 -2.68E-04 -3.21E-06 -8.52E-06
F 1.85E-03 -2.49E-04 -4.14E-05 8.09E-04 1.72E-03 1.73E-05 8.07E-07 7.77E-07
G -3.78E-04 2.04E-04 -2.92E-05 -2.31E-04 -5.35E-04 -6.18E-07 -1.10E-07 -6.47E-08
H 4.22E-05 -5.43E-05 7.05E-06 3.10E-05 7.88E-05 9.05E-08 7.35E-09 3.69E-09
J -1.95E-06 5.25E-06 -4.84E-07 -1.61E-06 -4.51E-06 -7.81E-09 -1.91E-10 -9.10E-11
렌즈군 렌즈 CT/ET
제1 렌즈군 제1 렌즈 4.438
제2 렌즈 1.399
제3 렌즈 0.392
제2 렌즈군 제4 렌즈 3.447
제5 렌즈 0.744
제3 렌즈군 제6 렌즈 1.269
제7 렌즈 0.365
제4 렌즈군 제8 렌즈 1.980
표 5를 참조하면, 상기 복수의 렌즈들(100)의 각 렌즈의 중심 두께(CT)와 에지 두께(ET)의 비율(CT/ET)은 서로 상이할 수 있으며, 제1 렌즈(110)의 CT/ET 값이 가장 클 수 있고, 제7 렌즈가 CT/ET 값이 가장 작을 수 있다. 상기 CT/ET 값이 1 미만인 렌즈들은 3매 이하일 수 있으며, 제3,5,7렌즈를 포함할 수 있고, CT/ET 값이 3이상이 값들은 2매 이상일 수 있으며, 제1 및 제4렌즈를 포함할 수 있다.상기 제2 렌즈군(G2)에 포함된 상기 제4 렌즈(140)의 아베수(vd4)는 상기 제5 렌즈(150)의 아베수(vd5)와 30 이상 또는 40 이상의 차이가 날 수 있다. 상기 제4 렌즈(140) 및 상기 제5 렌즈(150)가 상술한 아베수 차이를 가짐에 따라 상기 제2 렌즈군(G2)의 이동(M1)에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화할 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)에 포함된 상기 제7 렌즈(170)의 아베수(vd7)는 상기 제6 렌즈(160)의 아베수(vd6)와 20 이상 또는 30 이상 차이가 날 수 있다. 상기 제6 렌즈(160) 및 상기 제7 렌즈(170)가 상술한 아베수 차이를 가짐에 따라 상기 제3 렌즈군(G3)의 이동(M2)에 따른 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화 및/또는 보상하여 색지움(achromatic) 역할을 수행할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 다양한 배율로 피사체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치를 제어할 수 있고, 이를 통해 상기 카메라 모듈은 다양한 배율로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 1, 도 6 및 도 9와 표 1 내지 표 5를 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제1 배율을 가지는 상기 제1 모드로 동작할 수 있다. 상기 제1 배율은 약 3배율 내지 약 5배율일 수 있다. 자세하게, 실시예에서 상기 제1 배율은 약 4.4배율일 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제1 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제1 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제1 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제1 위치로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(dG12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(dG34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(dG23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(dG12, dG34, dG23)은 광축(OA)에서 상기 렌즈군들 사이 간격을 의미할 수 있다.
상기 카메라 모듈이 상기 제1 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제1 위치에서 제1 유효 초점 거리로 정의하는 제1 EFL(EFL_1)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 25도 미만일 수 있고, F-number는 약 3.5 미만일 수 있다. 도 5와 같이 제1 위치(Position 1)에서의 상대 조도(RI)는 이미지 센서의 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 40% 초과로 나타남을 알 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제1 모드에서 도 6 및 도 9와 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 6은 상기 제1 모드(제1 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 9는 수차 특성에 대한 그래프이다. 상기 회절(Diffraction) MTF 특성 그래프는 공간 주파수 0.000 mm부터 3.150 mm 범위까지 약 0.307mm 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 9의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 6에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 9의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 9를 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
항목 제2 모드(Mode 2)
dG12 (mm) 0.300
dG23 (mm) 3.003
dG34 (mm) 6.714
EFL_2 (mm) -8.4482
EPD_2 10.0
배율 (제2 배율) 9.6
F-number 3.65
FOV (도) 9.78
TTL (mm) 25
BFL (mm) 1.0
ImgH (mm) 3.075
표 6은 상기 제2 배율을 가지는 제2 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_2) 및 입사동의 크기(EPD_2), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격(dG12), 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격(dG23), 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격(dG34)에 대한 것이다. 실시예에 따른 카메라 모듈은 다양한 배율로 피사체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 자세하게, 상기 구동 부재는 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3)의 위치를 제어할 수 있고, 이를 통해 상기 카메라 모듈은 다양한 배율로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 8 및 도 11, 표 1 및 표 6을 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제2 배율을 가지는 상기 제2 모드로 동작할 수 있다. 상기 제2 배율은 약 8배율 내지 약 11배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제2 배율은 약 9.6배율일 수 있다.
상기 제2 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제2 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제2 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제2 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제2 위치로 이동할 수 있다. 도 5와 같이 제2 위치(Position 2)에서의 상대 조도는 이미지 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 95% 이상으로 나타남을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(dG12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(dG34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(dG23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(dG12, dG34, dG23)은 광축(OA)에서 상기 렌즈군들 사이 간격을 의미할 수 있다. 상기 제1 모드의 제1 간격(dG12)은 상기 제2 모드의 제1 간격(dG12)보다 클 수 있고, 상기 제1 모드의 제2 간격(dG34)은 상기 제2 모드의 제2 간격(dG34)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제1 모드의 제3 간격(dG23)은 상기 제2 모드의 제3 간격(dG23)보다 클 수 있다.
상기 카메라 모듈이 상기 제2 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서의 TTL(Total track length) 값, BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제2 위치에서 제2 유효 초점 거리로 정의하는 제2 EFL(EFL_2)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 EFL(EFL_2)은 상기 제1 EFL(EFL_1)보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 12도 미만일 수 있고, F-number는 약 6.5 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드에서 도 8 및 도 11과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 8는 상기 제2 모드(제2 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 11은 수차 특성에 대한 그래프이다. 도 8의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 7에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다.
도 11의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 11을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
항목 제3 모드(Mode 3)
dG12 (mm) 2.577
dG23 (mm) 2.921
dG34 (mm) 4.519
EFL_3 (mm) 6.701
EPD_3 9.012
배율 (제3 배율) 7
F-number 2.96
FOV (도) 13.28
TTL (mm) 25
BFL (mm) 1.0
ImgH (mm) 3.075
표 7은 상기 제3 배율을 가지는 제3 모드에 대한 유효 초점 거리(EFL_3) 및 입사동의 크기(EPD_3), 상기 제1 렌즈군(G1)과 상기 제2 렌즈군(G2) 사이의 간격, 상기 제2 렌즈군(G2)과 상기 제3 렌즈군(G3) 사이의 간격, 상기 제3 렌즈군(G3)과 상기 제4 렌즈군(G4) 사이의 간격에 대한 것이다.
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 2, 도 7 및 도 10, 표 1 및 표 7을 참조하면, 상기 광학계(1000)를 포함하는 카메라 모듈은 제3 배율을 가지는 상기 제3 모드로 동작할 수 있다. 상기 제3 배율은 약 5배율 내지 약 8배율일 수 있다. 자세하게, 상기 제3 배율은 약 7배율일 수 있다.
상기 제3 모드에서 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각은 제3 위치로 정의하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 제3 위치는 상기 제1 및 제2 위치 사이 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)의 제3 위치는 상기 제2 렌즈군(G2)의 제1 및 제2 위치 사이에 위치할 수 있고, 상기 제3 렌즈군(G3)의 제3 위치는 상기 제3 렌즈군(G3)의 제1 및 제2 위치 사이에 위치할 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제3 위치인 경우 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 이동하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 제2 렌즈군(G2) 및 상기 제3 렌즈군(G3) 각각의 초기 위치가 상기 제3 위치와 다를 경우, 상기 두 렌즈군(G2, G3)은 상기 구동 부재의 구동력에 의해 상기 제3 위치로 이동할 수 있다. 도 5와 같이 제3 위치(Position 3)에서의 상대 조도는 이미지 센서의 높이에 따라 변화될 수 있으며, 이미지 센서의 주변부 또는 에지에서의 상대 조도는 75% 이상으로 나타남을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G4) 각각은 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제1 렌즈군(G1)과 제1 간격(dG12)으로, 상기 제3 렌즈군(G3)은 상기 제4 렌즈군(G4)과 제2 간격(dG34)으로, 상기 제2 렌즈군(G2)은 상기 제3 렌즈군(G3)과 제3 간격(dG23)으로 이격된 영역에 위치할 수 있다. 여기서 상기 제1 내지 제3 간격들(dG12, dG34, dG23)은 광축(OA)에서 상기 렌즈군들 사이 간격을 의미할 수 있다.
상기 제3 모드의 제1 간격(dG12)은 상기 제1 모드의 제1 간격(dG12)보다 작을 수 있고, 상기 제2 모드의 제1 간격(dG12)보다 클 수 있다. 상기 제3 모드의 제2 간격은 상기 제1 모드의 제2 간격(dG34)보다 클 수 있고, 상기 제2 모드의 제2 간격(dG34)보다 작을 수 있다. 상기 제3 모드의 제3 간격(dG23)은 상기 제1 모드의 제3 간격(dG23) 및 상기 제2 모드의 제3 간격(dG23)보다 작을 수 있다. 상기 카메라 모듈이 상기 제3 모드로 동작할 경우, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서의 TTL(Total track length) 값과 BFL(Back focal length) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학계(1000)는 상기 제3 위치에서 제3 유효 초점 거리로 정의하는 제3 EFL(EFL_3)을 가질 수 있다. 이때, 상기 제3 EFL(EFL_2)은 상기 제1 EFL(EFL_1)보다 클 수 있고, 상기 제2 EFL(EFL_2)보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 모드에서 상기 카메라 모듈의 화각(FOV)는 약 17도 미만일 수 있고, F-number는 약 5 미만일 수 있다.
상기 광학계(1000)는 상기 제2 모드에서 도 7 및 도 10과 같은 우수한 수차 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 도 7는 상기 제3 모드(제2 배율)로 동작하는 광학계(1000)의 회절(Diffraction) MTF 특성에 대한 그래프이고, 또한, 도 10은 수차 특성에 대한 그래프이다.
도 10의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 7에서 X축은 초점 거리(mm) 및 왜곡도(%)를 나타낼 수 있고, Y축은 이미지의 높이(height)를 의미할 수 있다. 또한, 구면 수차에 대한 그래프는 약 435nm, 약 486nm, 약 546nm, 약 587nm, 약 656nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이며, 비점 수차 및 왜곡 수차에 대한 그래프는 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 10의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 도 10을 참조하면 실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다.
실시예에 따른 광학계(1000)는 다양한 모드를 포함하며 각각의 모드와 대응되는 배율로 피사체를 줌(zoom)하여 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)에서 물체와 최인접한 상기 제1 렌즈군(G1)은 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 모드에 따라 TTL은 서로 동일한 값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 광학계(1000)에서 상기 이미지 센서(200)와 최인접한 상기 제4 렌즈군(G4)은 이동하지 않고 고정된 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 모드에 따라 BFL은 서로 동일한 값을 가질 수 있다.
다른 예로서, 상기 광학계(1000)는 고정군, 이동군에 포함된 렌즈들 중 적어도 하나 또는 둘 이상이 비원형 형상이거나, 어느 한 렌즈 군의 렌즈들이 비 원형 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제4 렌즈군(G1, G4) 사이에 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)이 배치될 공간을 구조적으로 확보할 수 있고, 동작 모드 변경 시 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 이동(M1,M2) 거리를 현저히 감소시킬 수 있다. 자세하게, 상기 동작 모드 변경 시 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3) 각각은 최대 6mm 이하의 범위 내에서 이동할 수 있어 소비 전력 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 이동군 각각의 이동 거리가 TTL 대비 현저히 감소하여 상기 이동군의 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 렌즈군(G3)의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리보다 크며, 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군(G2)의 최대 이동 거리는 5mm 이상일 수 있다. 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3) 각각은 5mm 내지 6mm 범위 내에서 이동될 수 있다.
항목 실시예
CA_G1max 10.000mm
CA_G2max 5.800 mm
CA_G3max 5.706 mm
CA_G4max 7.048 mm
CA_G1min 5.627 mm
CA_G2min 4.699 mm
CA_G3min 4.913 mm
CA_G4min 7.017 mm
L_G1 6.657 mm
L_G2 3.289 mm
L_G3 2.400 mm
L_G4 1.637 mm
fG1 -34.081 mm
fG2 6.701 mm
fG3 -8.448 mm
fG4 9.649 mm
mG2 5.162 mm
mG3 6.000 mm
수학식 실시예
1 n_G1, n_G2, n_G3 > 1 만족
2 CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7 0.58
3 2 < L1CT / L3CT < 5 4.45
4 1 < L10ET / L10CT < 4 1.32
5 EFL_G1 < 0 -34.081
6 CRA < 6 max 6
7 Min_Relative illumination > 40 42.90
8 (TTL / L_G1) > 3.5 3.76
9 TTL / EPD_Tele < 2.72 2.50
10 2 < L_Max_CT/L_Min_CT < 6 4.445
11 1< L_Max_CA/L_Min_CA <3 2.025
12 CA_G1min < CA_G4max < CA_G1max 만족
13 1 < L_G1 / L_G2 < 3 2.024
14 1 < L_G1 / L_G3 < 4 2.774
15 0.02 < d23 / TTL < 0.5 0.077
16 5 < TTL/L_G2 < 12 7.601
17 20 < |vd4 - vd5| 52.44
18 20 < |vd6 - vd7| 36.47
19 1.6 < n3d 만족
20 1 < L1R1 / L3R2 < 2.5 1.825
21 1 < L1R1 / L4R1 < 2.5 1.717
22 0 < L3R2 / L4R1 < 2 0.941
23 -1.5 < L1R1 / L8R2 < 0 -0.776
24 0.05 < m_G2 / TTL < 0.5 0.206
25 0.05 < m_G3 / TTL < 0.5 0.240
26 1.2 < m_G2 / L_G2 < 2.5 1.570
27 2 < m_G3 / L_G3 < 3.5 2.500
28 7 <L1_CT/ET : L3_CT/ET < 15 11.316
29 7 <L1_CT/ET : L7_CT/ET < 15 12.154
30 4 < dG12_mode1 / dG34_mode1 < 12 7.652
31 0.01 < dG12_mode2 / dG34_mode2 < 0.7 0.045
32 1 < lEFL_1 / EFL_2l < 10 5.086
33 2 < lEFL_1 / EPD_1l < 7 4.278
34 0.1 < EFL_2 / EPD_2 < 3 0.744
35 F#_Mode1 < 3.5
F#_Mode2 < 3.5		 만족
36 0 < lTTL / EFL_1l < 2 0.734
37 0.1 < TTL / EFL_2 < 5 3.731
38 1 < L_Max_CA / ImgH < 4 3.253
39 5 < TTL / ImgH < 10 8.131
40 15 < TTL / BFL < 30 25.000
41 2 < ImgH / BFL < 4 3.075
42 2 < dG1G4 / TTL < 4 3.075
표 8은 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 복수의 렌즈들(100) 각각의 초점거리, 복수의 렌즈군(G1,G2,G3,G4)의 전체 길이 및 초점 거리, 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 이동 거리에 대한 것이다. 표 9는 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈의 수학식 1 내지 수학식 42에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 9를 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000) 및 카메라 모듈은 수학식 1 내지 수학식 42 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족하거나, 모든 수학식을 만족할 수 있다.
CRA Data
Field Wide Mid Tele
0 0.00 0.00 0.00
0.1 1.16 0.07 0.40
0.2 2.20 0.01 0.91
0.3 2.84 0.19 1.53
0.4 3.06 0.57 2.17
0.5 3.24 0.97 2.84
0.6 3.36 1.40 3.54
0.7 3.52 1.77 4.14
0.8 3.86 1.96 4.57
0.9 4.39 1.98 4.83
1 4.99 1.90 5.01
표 10은 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서의 필드 값(O~1) 값에 따라 제1모드(Wide), 제2모드(tele), 제3모드(mid)에 따른 CRA 값을 나타낸 표이다.
Image_Height Wide Mid Tele
0.000 100.0 100.0 100.0
0.154 99.9 100.0 100.2
0.308 99.9 100.1 100.3
0.461 100.0 100.5 100.4
0.615 99.9 100.7 100.6
0.769 99.7 101.4 100.5
0.923 98.1 101.2 100.3
1.076 95.4 100.9 100.1
1.230 92.3 99.9 100.0
1.384 88.7 98.9 99.7
1.538 84.8 97.5 99.7
1.691 81.2 96.7 99.3
1.845 77.3 95.0 98.6
1.999 72.7 92.8 97.9
2.153 68.3 91.0 96.9
2.306 63.7 88.9 95.9
2.460 59.1 86.4 94.8
2.614 54.6 84.0 94.1
2.768 50.4 81.8 93.3
2.921 46.2 80.0 92.6
3.075 42.9 77.8 91.6
표 10은 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 이미지 센서의 필드 값(O~1) 값에 따라 제1모드(Wide), 제2모드(tele), 제3모드(mid)에 따른 샹대 조도 값을 나타낸 표이다. 이에 따라, 실시예는 적어도 하나의 렌즈군의 이동하여 다양한 배율을 가지며, 다양한 배율 제공 시 광학 특성이 우수한 광학계를 제공할 수 있다. 자세하게, 실시예는 설정된 매수, 굴절력을 가지는 렌즈군, 설정된 형상 및 초점 거리, 비원형 형상 등을 가지는 복수의 렌즈(100)를 가질 수 있다. 또한, 실시예는 이동하는 렌즈군의 이동 거리 등을 제어하여 다양한 배율로 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 하나의 카메라 모듈을 이용하여 다양한 배율로 피사체를 촬영할 수 있고, 각각의 배율에서 광학 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 도 6 내지 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 광학계(1000)는 동작 모드가 제1,2,3모드로 변화하여도 광학 특성의 변화가 거의 없거나 크지 않는 것을 알 수 있다. 자세하게, 상기 제2 및 제3 렌즈군(G2, G3)의 위치 변화에 의해 배율이 상기 제1 배율 내지 제2 배율 범위 내에서 변화하여도, MTF 특성 및 수차 특성 변화가 거의 없거나 크지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 광학계(1000)는 상기 제1 내지 제2 배율 범위 내에서 배율이 변화하여도 우수한 광학 특성을 유지하는 것을 알 수 있다.
실시예는 복수의 렌즈군 중 일부 렌즈군 만을 이동시켜 유효 초점 거리(EFL)을 제어하며, 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 이동하는 렌즈군이 6mm 이하의 이동 거리를 가질 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 배율 변화 시 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시킬 수 있고, 렌즈군 이동 시 요구되는 전력 소모를 최소화할 수 있다. 실시예에 따른 광학계(1000)는 복수의 렌즈군 각각이 수차 특성을 보정하거나 이동에 의해 변화하는 수차 특성을 상호 보완할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 광학계(1000)는 배율 변화 시 발생하는 색수차 변화를 최소화 또는 방지할 수 있다. 실시예는 복수의 렌즈군 중 피사체와 인접한 제1 렌즈군이 아닌 다른 렌즈군을 이동시켜 배율을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(1000)는 배율 변화에 따른 렌즈군의 이동에도 일정한 TTL값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학계(1000) 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 보다 슬림한 구조로 제공될 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 카메라 모듈이 이동 단말기에 적용된 것을 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 상기 이동 단말기(1)는 후면에 실시 예에 개시된 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 이동 단말기(1)는 전면에 실시 예에 개시된 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(10)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서(200)에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(1)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(1)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 광학계(1000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈(10)은 슬림한 구조를 가질 수 있고, 다양한 배율로 피사체를 촬영할 수 있다.
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.

Claims (20)

  1. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈군과 상기 제4 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지며,
    상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군은 서로 반대되는 굴절력을 가지고,
    상기 제1 및 제4 렌즈군의 위치는 고정되고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군 각각의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며,
    상기 제1 렌즈 군의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 인접한 면과 이미지 센서의 표면까지의 광축에서의 거리는 TTL이며,
    동작 모드 중 가장 높은 배율로 동작 시 광학계의 입사동의 크기(Entrance Pupil Diameter)는 EPD_Tele이며,
    수학식: TTL / EPD_Tele <2.72
    을 만족하는 광학계.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제4 및 제5 렌즈를 포함하고,
    상기 제3 렌즈군은 상기 물체 측으로부터 상기 센서 측 방향으로 상기 광축을 따라 순차적으로 배치되는 제6 및 제7 렌즈를 포함하고,
    상기 제4 렌즈군은 제8 렌즈를 포함하는 광학계.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 렌즈 군은 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제3 렌즈는 음(-)의 굴절력을 가지며,
    상기 제4 렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖는, 광학계.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 비구면을 갖는 유리 재질이며, 굴절율이 1.75 이상이며,
    상기 제4 렌즈는 비구면을 갖는 유리 재질인 광학계.
  5. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 가지며,
    상기 제4 렌즈는 물체 측 면이 광축에서 물체 측으로 볼록한 형상을 갖는 광학계.
  6. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈의 물체 측 면, 상기 제7 렌즈의 물체 측 면 및 센서 측 면은 적어도 하나의 임계점을 갖는 광학계.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제5 렌즈의 물체 측 면에서 상기 임계점의 위치는 광축을 기준으로 상기 제5 렌즈의 물체측 면의 유효 반경의 10% 내지 30% 범위로 배치되는 광학계.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 제8 렌즈는 물체 측면과 센서 측 면이 임계점이 없는 형상을 갖는 광학계.
  9. 물체 측으로부터 센서 측 방향으로 광축을 따라 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 각각 포함하는 제1 내지 제4 렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 렌즈 군의 굴절력은 상기 제4 렌즈군의 굴절력과 반대이며,
    상기 제1 렌즈 군의 렌즈들 중에서 센서 측에 가장 가까운 렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 군의 렌즈들 중에서 물체 측에 가장 가까운 렌즈의 굴절력과 반대이며,
    상기 제1 및 제4 렌즈군의 위치는 고정되고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군의 위치는 상기 광축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 제1 내지 제4 렌즈 군을 갖는 광학계는 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 각각의 이동에 따라 적어도 세 모드의 변경에 따른 배율들로 동작되며,
    EFL_G1은 상기 제1 렌즈 군의 유효 초점 거리(Effective Focal Length)이며,
    수학식 : EFL_G1 < 0
    을 만족하는 광학계.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 렌즈군이 제1 위치에 위치할 경우 제1 유효 초점 거리를 가지고,
    상기 제2 및 제3 렌즈군이 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 위치할 경우, 상기 제1 유효 초점 거리보다 큰 제2 유효 초점 거리를 가지는 광학계.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    m_G2는 상기 제2 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이며,
    TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며,
    수학식: 0.05 < m_G2 / TTL < 0.5
    을 만족하는 광학계.
  12. 제9항 또는 제10 항에 있어서,
    m_G3는 상기 제3 렌즈군이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 또는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동할 경우의 이동 거리이며,
    TTL(Total track length)은 상기 제1 렌즈군에서 물체와 가장 인접한 렌즈의 물체 측 면에서 이미지 센서의 상면까지의 광축에서의 거리이며,
    수학식: 0.05 < m_G3 / TTL < 0.5
    을 만족하는 광학계.
  13. 제9항 또는 제10 항에 있어서, 상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 상기 제2 렌즈군의 최대 이동 거리보다 큰 광학계.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 제3 렌즈군의 최대 이동 거리는 6mm 이하이며, 상기 제2 렌즈 군의 최대 이동 거리는 5mm 이상인 광학계.
  15. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    Min_Relative illumination은 각 배율에서 상대 조도 값이 최저인 값이며,
    수학식: Min_Relative illumination > 40
    을 만족하는 광학계.
  16. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    CRA는 이미지 센서에 입사되는 광의 주광선 입사각이며,
    수학식: CRA < 6
    을 만족하는 광학계.
  17. 제9 항 또는 제10 항에 있어서, 상기 제4 렌즈 군은 1매의 렌즈로 이루어지며, 상기 제1,3,4군의 렌즈는 2매 이상의 렌즈로 이루어지며,
    CA_L4S7은 제4 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며,
    CA_L1S1은 제1 렌즈의 물체측 면의 유효경 크기이며,
    수학식: CA_L4S7 / CA_L1S1 < 0.7
    을 만족하는 광학계.
  18. 제9 항 또는 제10 항에 있어서, vd4는 제4 렌즈의 아베수 및 vd5는 제5 렌즈의 아베수이며, vd6은 제6렌즈의 아베수 및 vd7은 제7렌즈의 아베수이며,
    수학식: 20 < |vd4 - vd5|
    20 < |vd6 - vd7|
    을 만족하는 광학계.
  19. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    dG1G4는 광축에서 제1 렌즈 군의 센서 측에 가장 가까운 면과 제4 렌즈 군의 물체 측에 가장 가까운 면 사이의 거리이며,
    TTL은 제1 렌즈의 물체측에 가장 가까운 면과 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이며,
    수학식: 2 < dG1G4 / TTL < 4
    을 만족하는 광학계.
  20. 광학계 및 구동 부재를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
    상기 광학계는 제1 항 또는 제9 항에 따른 광학계를 포함하고,
    상기 구동 부재는 상기 제2 및 제3 렌즈군의 각각의 위치를 광축 방향으로 구동시키는 카메라 모듈.
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