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WO2025198292A1 - 광학계 및 카메라 모듈 - Google Patents

광학계 및 카메라 모듈

Info

Publication number
WO2025198292A1
WO2025198292A1 PCT/KR2025/003473 KR2025003473W WO2025198292A1 WO 2025198292 A1 WO2025198292 A1 WO 2025198292A1 KR 2025003473 W KR2025003473 W KR 2025003473W WO 2025198292 A1 WO2025198292 A1 WO 2025198292A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
optical system
lens group
lenses
refractive power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/003473
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
문성민
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020250017242A external-priority patent/KR20250143055A/ko
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Publication of WO2025198292A1 publication Critical patent/WO2025198292A1/ko
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices

Definitions

  • the present invention relates to an optical system for improved optical performance and a camera module including the same.
  • Camera modules capture objects and store them as images or videos, and are used in a variety of applications.
  • camera modules are manufactured in ultra-small sizes and are used in portable devices such as smartphones, tablet PCs, and laptops, as well as drones and vehicles, providing a variety of functions.
  • the optical system of a 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 that automatically adjusts the distance between the image sensor and the imaging lens to align the focal length of the lens, and may perform a zooming function of zooming up or zooming out to increase or decrease the magnification of a distant object to take a picture through a zoom lens.
  • the camera module adopts an image stabilization (IS) technology to correct or prevent shaking of the image caused by movement of the camera due to an unstable fixing device or movement of the user.
  • IS image stabilization
  • the most crucial element for these camera modules to capture images is the imaging lens that forms the image.
  • interest in high-performance features, such as high definition and resolution, has been increasing, and research is underway on optical systems that incorporate multiple lenses to achieve these goals.
  • An optical system including multiple lenses may have a set effective focal length (EFL).
  • EFL effective focal length
  • the lens adjacent to the object side has a large aperture or has the largest aperture among the multiple lenses. Accordingly, since the lens closest to the object side has a relatively large size, there is a problem that it is difficult to miniaturize the optical system.
  • An optical system comprising multiple lenses can be relatively tall. For example, as the number of lenses increases, the distance between the image sensor and the object plane of the adjacent lens may increase. Consequently, the overall thickness of a mobile device, such as a smartphone, in which the optical system is positioned may increase, making miniaturization difficult.
  • Camera modules for close-range photography have shorter TTLs than conventional camera modules.
  • camera modules for long-range photography have longer TTLs than conventional camera modules.
  • portable terminals have limited installation space for camera modules, making it difficult to mount long-range camera modules or camera modules capable of adjusting the image magnification (zoom camera modules). Therefore, a new optical system capable of solving the aforementioned problems is required.
  • the present embodiment seeks to provide an optical system and camera module with improved optical characteristics.
  • an optical system may be provided in which the lengths of at least one lens adjacent to the object side or adjacent to the outside of the terminal among a plurality of lenses are different in the first direction and the second direction.
  • an optical system may be provided in which the lengths of at least one or more of the lenses are different in the directions of two axes that are orthogonal to each other.
  • an optical system includes first to third lens groups arranged along an optical axis, wherein the first lens group has positive (+) refractive power, the second lens group has negative (-) refractive power, the third lens group has positive (+) refractive power, and the first to third lens groups include at least one lens having negative (-) refractive power.
  • the first and second lens groups may be moving groups, and the third lens group may be a fixed group.
  • the object-side surface of the lens arranged on the most object-side of the first lens group on the optical axis may have a convex shape
  • the object-side surface of the lens arranged on the most object-side of the third lens group on the optical axis may have a convex shape
  • the distance between the first lens group and the second lens group may increase, and the distance between the second lens group and the third lens group may decrease.
  • the stroke length of the second lens group may be greater than the stroke length of the first lens group.
  • the first lens group may include a first lens and a second lens
  • the second lens group may include a third lens, a fourth lens, and a fifth lens
  • the third lens group may include a sixth lens and a seventh lens.
  • a first optical path control member may be arranged on the object side of the first lens group, and a second optical path control member may be arranged between the third lens group and the image sensor.
  • the above first optical path control member may be a prism lens, and the above second optical path control member may be a mirror.
  • an optical system includes first to seventh lenses arranged along an optical axis, wherein the first lens has positive (+) refractive power, the second lens has negative (-) refractive power, the third lens has negative (-) refractive power, the fourth lens has positive (+) refractive power, the fifth lens has negative (-) refractive power, the sixth lens has positive (+) refractive power, and the seventh lens has negative (-) refractive power, wherein the first lens and the second lens are a first lens group which is a moving group, the third lens, the fourth lens, and the fifth lens are a second lens group which is a moving group, and the sixth lens and the seventh lens are a third lens group which is a fixed group.
  • the first lens group may have positive (+) refractive power
  • the second lens group may have negative (-) refractive power
  • the third lens group may have positive (+) refractive power
  • the object-side surface of the first lens on the optical axis may have a convex shape
  • the object-side surface of the sixth lens on the optical axis may have a convex shape
  • the distance between the first lens group and the second lens group may increase, and the distance between the second lens group and the third lens group may decrease.
  • the stroke length of the second lens group may be greater than the stroke length of the first lens group.
  • the optical system and camera module according to the present embodiment have various magnifications and can exhibit excellent optical characteristics when providing various magnifications.
  • the embodiment can control a lens group having a set number of lenses, a set refractive power, a plurality of lenses having set shapes and focal lengths, etc., a moving distance of a moving lens group, etc. to have various magnifications and can provide an autofocus (AF) function for the subject.
  • AF autofocus
  • each of the plurality of lens groups can compensate for aberration characteristics or mutually complement aberration characteristics that change with movement. Accordingly, the optical system according to the embodiment can minimize or prevent changes in chromatic aberration and aberration characteristics that occur when magnification changes.
  • the effective focal length can be controlled by moving only some of the lens groups among the plurality of lens groups, thereby minimizing the distance traveled by the moving lens groups. Accordingly, the embodiment can significantly reduce the distance traveled by the lens groups when the magnification changes, and minimize the power consumption required when moving the lens groups.
  • the optical system according to the present embodiment has improved optical characteristics and can have a large BFL (Back focal length), so that it can provide an optical system suitable for a folded camera module.
  • BFL Back focal length
  • Figure 2 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment operating in the first mode.
  • Figure 4 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment operating in the second mode.
  • Figure 6 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment operating in the third mode.
  • Fig. 9 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system according to the first embodiment operating in the second mode.
  • Fig. 10 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment operating in the third mode.
  • Fig. 11 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment operating in the first mode.
  • Fig. 12 is a modular configuration diagram of an optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the first mode.
  • Fig. 13 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment operating in the second mode.
  • Fig. 14 is a modular configuration diagram of an optical system according to the second embodiment operating in the second mode.
  • Fig. 15 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment operating in the third mode.
  • Figure 16 is a modular configuration diagram of an optical system according to the second embodiment operating in the third mode.
  • Fig. 17 is a table showing the aspherical coefficients of lenses in the optical system according to the second embodiment.
  • Fig. 18 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the first mode.
  • Fig. 19 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the second mode.
  • Fig. 20 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the third mode.
  • Fig. 21 is a drawing for explaining the D-cut lens of the present invention.
  • Fig. 22 is an example of a portable terminal having an optical system according to the present embodiment.
  • the optical axis (OA) may refer to the central axis on the path of light along which light incident from a second direction (Y-axis direction) by a prism lens is bent into a first direction (X-axis direction).
  • the optical system (1000, 1100) may include a plurality of lens groups.
  • the optical system (1000, 1100) may include a plurality of lens groups each including at least one lens.
  • the optical system (1000, 1100) may include a first lens group (LG1), a second lens group (LG2), a third lens group (LG3), and an image sensor (300) that are sequentially arranged from the object side toward the image sensor.
  • the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3) may each have positive (+) or negative (-) refractive power.
  • the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may have refractive powers of different signs.
  • the first lens group (LG1) may have positive (+) refractive power
  • the second lens group (LG2) may have negative (-) refractive power
  • the third lens group (LG3) may have positive (+) refractive power.
  • the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3) may include at least one lens having negative (-) refractive power. Through this, light incident on each lens group may be guided to accurately enter the image sensor through appropriate refractive power distribution.
  • the second lens (101, 202) included in the first lens group (LG1) may have negative (-) refractive power
  • the third lens (103, 203) included in the second lens group (LG2) may have negative (-) refractive power
  • the seventh lens (107, 207) included in the third lens group (LG3) may have negative (-) refractive power.
  • At least one of the first lens group (LG1), the second lens group (LG2), and the third lens group (LG3) may be provided to be movable in the direction of the optical axis (OA).
  • the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may be provided to be movable, and the third lens group (LG3) may be fixed.
  • the third lens group (LG3) may be arranged at a fixed position, and the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may be provided to be movable in the direction of the optical axis (OA).
  • the first lens group (LG1) may include multiple lenses. Specifically, the first lens group (LG1) may include two or more lenses having opposite refractive powers. For example, the first lens group (LG1) may include two lenses.
  • the plurality of lenses included in the first lens group (LG1) may have a set interval. Specifically, the interval between the plurality of lenses included in the first lens group (LG1) may be constant and not change in the operation mode described later. For example, the interval between the first lens (101, 201) and the second lens (102, 202) may be constant and not change in the operation mode described later.
  • the second lens group (LG2) may include multiple lenses. Specifically, the second lens group (LG2) may include three or more lenses having opposite refractive powers. The number of lenses included in the second lens group (LG2) may be greater than the number of lenses included in the first lens group (LG1). For example, the second lens group (LG2) may include three lenses.
  • the plurality of lenses included in the second lens group (LG2) may have a set interval.
  • the interval between the plurality of lenses included in the second lens group (LG2) may be constant without changing in the operation mode described later.
  • the interval between the third lens (103, 203) and the fourth lens (104, 204) and the interval between the fourth lens (104, 204) and the fifth lens (105, 205) may be constant without changing in the operation mode described later.
  • the third lens group (LG3) may include multiple lenses. Specifically, the third lens group (LG3) may include two or more lenses having opposite refractive powers. For example, the third lens group (LG3) may include two lenses.
  • the plurality of lenses included in the third lens group (LG3) may have a set spacing. Specifically, the spacing between the plurality of lenses included in the third lens group (LG3) may be constant and not change in the operation mode described below. For example, the spacing between the sixth lens (106, 206) and the seventh lens (107, 207) may be constant and not change in the operation mode described below.
  • the optical system (1000, 1100) may include a plurality of lens groups (LG1, LG2, LG3) and an image sensor (300) sequentially arranged from the object side toward the sensor.
  • the optical system (1000, 1100) may include a plurality of lenses included in the lens groups (LG1, LG2, LG3), for example, a first lens (101, 201), a second lens (102, 202), a third lens (103, 203), a fourth lens (104, 204), a fifth lens (105, 205), a sixth lens (106, 206), and a seventh lens (107, 207).
  • the first lens group (LG1) may include a first lens (101, 201) and a second lens (102, 202).
  • the second lens group (LG2) may include a third lens (103, 203), a fourth lens (104, 204), and a fifth lens (105, 205).
  • the third lens group (LG3) may include a sixth lens (106, 206) and a seventh lens (107, 207).
  • the first to seventh lenses (101-107, 201-207) and the image sensor (300) may be sequentially arranged along the optical axis (OA) of the optical system (1000, 1100).
  • Each of the plurality of lenses may include an effective area and an ineffective area.
  • the effective area may be an area through which light incident on each of the first to seventh lenses (101-107, 201-207) passes.
  • the effective area may be an area in which the incident light is refracted to implement optical characteristics.
  • the inactive area may be located around the active area.
  • the inactive area may be an area where no light is incident. In other words, the inactive area may be an area unrelated to optical properties. Additionally, the inactive area may be an area fixed to a barrel (not shown) that accommodates the lens.
  • At least one of the first to seventh lenses (101-107, 201-207) in the optical system (1000, 1100) according to the first and second embodiments may be subject to the D-cut technique.
  • the height of the entire optical system may be reduced by cutting a portion of the lens effective diameter or rib.
  • the height of the entire optical system may mean the length in the direction perpendicular to the optical axis rather than the TTL.
  • the D-cut lens may have a non-circular shape, and the length (A) in the second direction (Y-axis direction) and the length (B) in the first direction (X-axis direction) may be different.
  • the image sensor (300) can detect light.
  • the image sensor (300) can detect light that has sequentially passed through a plurality of lenses, for example, the first to seventh lenses (101-107, 201-207).
  • the image sensor (300) may include a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the optical system (1000, 1100) may further include a filter (400).
  • the filter (400) may be arranged between a plurality of lenses and the image sensor (300).
  • the filter (400) may be arranged between the third lens group (LG3) closest to the image sensor (300) among the plurality of lens groups (LG1, LG2, LG3) and the image sensor (300).
  • the filter (400) may be arranged between the seventh lens (107, 207), which is the last lens of the third lens group (LG3) closest to the image sensor (300) among the plurality of lenses, and the image sensor (300).
  • the filter (400) may include at least one optical filter, such as an infrared filter or a cover glass.
  • the filter (400) may allow light of a set wavelength band to pass through and filter out light of a different wavelength band.
  • the filter (400) may block radiant heat emitted from external light from being transmitted to the image sensor (300).
  • the filter (400) may transmit visible light and reflect infrared light.
  • the optical system (1000, 1100) may include an aperture (not shown).
  • the aperture can control the amount of light incident on the optical system (1000, 1100).
  • the aperture may be positioned in front of the first lens (101, 201) or may be arranged between two lenses selected from the first to seventh lenses (101-107, 201-207).
  • the aperture may be arranged between the fifth lens (105, 205) and the sixth lens (106, 206).
  • at least one lens selected from the first to seventh lenses (101-107, 201-207) may function as an aperture.
  • the object-side surface or the sensor-side surface of one lens selected from the first to seventh lenses (101-107, 201-207) may function as an aperture for controlling the amount of light.
  • the optical system (1000, 1100) according to the first and second embodiments can be modularized by placing the first optical path control member (111) on the object side of the first lens (101, 201) or placing the second optical path control member (112) between the seventh lens (107, 207) and the filter (400) or between the seventh lens (107, 207) and the image sensor (300). That is, when placing the optical system (1000, 1100) in a camera module, the optical system can be modularized in order to reduce the overall size of the optical system.
  • the first optical path control member (111) may be a prism lens.
  • the first optical path control member (111) may reduce the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction) of the optical system (1000, 1100).
  • the first optical path control member (111) may change the path of light incident from the outside.
  • the first optical path control member (111) may be a mirror.
  • the first optical path control member (111) may rotate the optical path by 90 degrees.
  • the first optical path control member (111) includes an incident surface (P1) on which light is incident, a reflective surface (RS1) that reflects the incident light, and an exit surface (P2) that emits the reflected light.
  • the reflective surface (RS1) has an inclination angle of 45° and reflects the principal ray of the incident light at 90°, thereby reflecting the incident light to the third lens (103).
  • the first light path control member (111) can reflect light incident in the second direction (Y-axis direction) and change the path of the light to the first direction (X-axis direction).
  • the second optical path control member (112) may be a mirror.
  • the first optical path control member (111) may reduce the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction) of the optical system (1000, 1100).
  • the second optical path control member (112) may change the path of light incident on the reflective surface.
  • the second optical path control member (112) may be a prism lens.
  • the second optical path control member (112) may rotate the optical path by 90°.
  • the second optical path control member (112) includes a reflective surface that reflects light.
  • the reflective surface has an inclination angle of 45° and reflects the principal ray of the incident light at 90°, thereby reflecting the incident light to the filter (400) or the image sensor (300).
  • the second optical path control member (112) can reflect light incident in the first direction (X-axis direction) and change the path of the light to the second direction (Y-axis direction).
  • a plurality of lenses may be arranged to extend in a direction perpendicular to the surface of the optical device within the optical device including the optical system (1000, 1100). Accordingly, the plurality of lenses may have a high height in a direction perpendicular to the surface of the optical device, and it may be difficult to form the optical device with an ultra-thin thickness.
  • the prism lens may change light incident in a direction perpendicular to the plane of the optical device into a direction parallel to the surface of the optical device. That is, a plurality of lenses included in the optical system (1000) may be arranged to extend in a direction parallel to the surface of the optical device, and the optical device may be formed with a thin thickness.
  • a prism lens has a refractive index because it functions to refract and reflect light
  • a mirror has no refractive index because it functions to reflect light.
  • the additional placement of prism lenses or mirrors may be an option for modularizing the optical system.
  • interference with other mechanisms or lenses may be considered, and the spacing and size of the placement may be determined by considering the magnitude of light incident on the optical path control member.
  • the additional placement of prism lenses or mirrors may be essential to ensure optical system performance. Under these conditions, optical performance changes depending on the size of the prism lenses or mirrors and the spacing between adjacent lenses, so the initial design conditions should not be arbitrarily changed.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a first mode
  • FIG. 2 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a first mode
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a second mode
  • FIG. 4 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a second mode
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a third mode
  • FIG. 6 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a third mode
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a first mode
  • FIG. 2 is a modular configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a first mode
  • FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system according to the first embodiment of
  • FIG. 7 is a table showing aspherical coefficients of lenses in the optical system according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a first mode
  • FIG. 9 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment of the present invention operating in a second mode
  • FIG. 10 is a graph showing data on the aberration characteristics of the optical system according to the first embodiment operating in the third mode.
  • the optical system (1000) includes a lens unit, and the lens unit may include first to seventh lenses (101 to 107).
  • the first to seventh lenses (101 to 107) may be sequentially arranged along the optical axis (OA) of the optical system (1000).
  • Light corresponding to information about an object may pass through the first to seventh lenses (101 to 107) and the filter (400) and be incident on the image sensor (300).
  • the first lens (101) may be positioned closest to the object side.
  • the first lens (101) may be positioned furthest from the sensor side.
  • the first lens (101) may have positive refractive power.
  • the first lens (101) may include a plastic or glass material.
  • the first lens (101) may be provided as a plastic material.
  • the first surface (S1) on the object side of the first lens (101) with respect to the optical axis may be convex
  • the second surface (S2) on the sensor side may be convex
  • the first lens (101) may have a shape in which both sides are convex.
  • the first lens (101) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the first surface (S1) and the second surface (S2) of the first lens (101) may be provided as L1S1 and L1S2 of FIG. 7. At least one or both of the first surface (S1) and the second surface (S2) of the first lens (101) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the second lens (102) may be arranged second from the object side.
  • the second lens (102) may be arranged sixth from the sensor side.
  • the second lens (102) may be arranged between the third lens (103) and the fifth lens (105).
  • the second lens (102) may have negative (-) refractive power.
  • the second lens (102) may include a plastic or glass material.
  • the second lens (102) may be provided as a plastic material.
  • the third surface (S3) on the object side of the second lens (102) may be concave with respect to the optical axis, and the fourth surface (S4) on the sensor side may be convex.
  • the second lens (102) may have a meniscus shape in which the object side is concave with respect to the optical axis (OA).
  • the second lens (102) may have a meniscus shape in which the sensor side is convex with respect to the optical axis (OA).
  • the second lens (102) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the third surface (S3) and the fourth surface (S4) may be provided as L2S1 and L2S2 of FIG. 7. At least one or both of the third surface (S3) and the fourth surface (S4) of the second lens (102) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the third lens (103) may be arranged third from the object side.
  • the third lens (103) may be arranged fifth from the sensor side.
  • the third lens (103) may be arranged between the third lens (103) and the fifth lens (105).
  • the third lens (103) may have negative (-) refractive power.
  • the third lens (103) may include a plastic or glass material.
  • the third lens (103) may be provided as a plastic material.
  • the fifth surface (S5) on the object side of the third lens (103) with respect to the optical axis is concave
  • the sixth surface (S6) on the sensor side may be concave.
  • the third lens (103) may have a shape in which both sides are concave.
  • the third lens (103) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the fifth surface (S5) and the sixth surface (S6) may be provided as L3S1 and L3S2 of FIG. 7. At least one or both of the fifth surface (S5) and the sixth surface (S6) of the third lens (103) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourth lens (104) may be arranged fourth from the object side.
  • the fourth lens (104) may be arranged fourth from the sensor side.
  • the fourth lens (104) may be arranged between the third lens (103) and the fifth lens (105).
  • the fourth lens (104) may have positive (+) refractive power.
  • the fourth lens (104) may include a plastic or glass material.
  • the fourth lens (104) may be provided as a plastic material.
  • the object-side seventh surface (S7) of the fourth lens (104) with respect to the optical axis may be convex, and the sensor-side eighth surface (S8) may be convex.
  • the fourth lens (104) may have a convex shape on both sides.
  • the fourth lens (104) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the seventh surface (S7) and the eighth surface (S8) may be provided as L4S1 and L4S2 of FIG. 7. At least one or both of the seventh surface (S7) and the eighth surface (S8) of the fourth lens (104) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fifth lens (105) may be arranged as the fifth lens from the object side.
  • the fifth lens (105) may be arranged as the third lens from the sensor side.
  • the fifth lens (105) may be arranged between the fourth lens (104) and the sixth lens (106).
  • the fifth lens (105) may have negative (-) refractive power.
  • the fifth lens (105) may include a plastic or glass material.
  • the fifth lens (105) may be provided as a plastic material.
  • the ninth surface (S9) on the object side of the fifth lens (105) may be concave, and the tenth surface (S10) on the sensor side may be concave.
  • the fifth lens (105) may have a concave shape on both sides.
  • the fifth lens (105) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the ninth surface (S9) and the tenth surface (S10) may be provided as L5S1 and L5S2 of FIG. 7. At least one or both of the ninth surface (S9) and the tenth surface (S10) of the fifth lens (105) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the aperture (STOP) may be positioned between the fifth lens (105) and the sixth lens (106).
  • the aperture may be positioned on the sensor-side tenth surface (S10) of the fifth lens (105) or the object-side eleventh surface (S11) of the sixth lens (106).
  • the aperture can reduce the TTL within the field of view range and enable miniaturization of the optical system. Accordingly, a decrease in the yield by weight of the optical system can be prevented and production efficiency can be improved.
  • the sixth lens (106) may be arranged as the sixth lens from the object side.
  • the sixth lens (106) may be arranged as the second lens from the sensor side.
  • the sixth lens (106) may be arranged between the fifth lens (105) and the seventh lens (107).
  • the sixth lens (106) may have positive (+) refractive power.
  • the sixth lens (106) may include a plastic or glass material.
  • the sixth lens (106) may be provided as a plastic material.
  • the object-side eleventh surface (S11) of the sixth lens (106) may be convex, and the sensor-side twelfth surface (S12) may be convex.
  • the sixth lens (106) may have a convex shape on both sides.
  • the sixth lens (106) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the seventh lens (107) may be arranged closest to the sensor side.
  • the seventh lens (107) may be arranged farthest from the object side.
  • the seventh lens (107) may be arranged between the sixth lens (106) and the filter (400).
  • the seventh lens (107) may be arranged between the sixth lens (106) and the image sensor (300).
  • the seventh lens (107) may have negative (-) refractive power.
  • the seventh lens (107) may include a plastic or glass material.
  • the seventh lens (107) may be provided with a plastic material.
  • the 13th surface (S13) on the object side of the seventh lens (107) may be concave, and the 14th surface (S14) on the sensor side may be convex.
  • the seventh lens (107) may have a meniscus shape in which the object side is concave.
  • the seventh lens (107) may have a meniscus shape in which the sensor side is convex.
  • the seventh lens (107) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the 13th surface (S13) and the 14th surface (S14) may be provided as L7S1 and L7S2 of FIG. 7.
  • the 13th surface (S13) of the seventh lens (107) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourteenth surface (S14) of the seventh lens (107) may have a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourteenth surface (S14) may be located in a range of 30% to 50%, preferably 35% to 45%, of the effective radius from the optical axis.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be located in a range of 0.5 mm to 2.0 mm, preferably 1.0 mm to 1.5 mm from the optical axis.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be a point where the sign of the gradient value with respect to the optical axis and the direction perpendicular to the optical axis changes from positive (+) to negative (-) or from negative (-) to positive (+), and may mean a point where the gradient value is 0.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be a point where the gradient value of a tangent passing through the lens surface increases and then decreases, or a point where the gradient value decreases and then increases.
  • Table 1 shows the surface number (Surface), radius of curvature (Radius), center thickness of each lens or distance between lens surfaces (Thickness), refractive index (Index,nd), Abbe number (Abbe,vd), clear aperture, and focal length of the lens according to the first embodiment of the present invention.
  • the unit of the radius of curvature and thickness or distance may be mm.
  • Mode 1 Second mode Third mode D1 0.620 4.360 6.220 D2 6.710 3,600 0.500
  • Table 2 shows the distances (D1, D2) between lenses that are variable when the optical system according to the first embodiment of the present invention operates in any one of the first to third modes.
  • the first mode may refer to the wide-angle end
  • the second mode may refer to the middle end
  • the third mode may refer to the telephoto end.
  • the wide-angle end may be referred to as a wide angle
  • the telephoto end may be referred to as a telephoto.
  • the distance between adjacent lens groups may change during the process of changing the magnification from the first mode to the third mode.
  • the third lens group (LG3) is fixed, and only the first and second lens groups (LG1, LG2) can move.
  • the third lens group (LG3) may be a fixed group, and the first and second lens groups (LG1, LG2) may be movable groups.
  • the distance (D1) between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase, and the distance (D2) between the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) may decrease.
  • the distance (D1) between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase, and the distance (D2) between the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) may decrease.
  • the stroke length of the first lens group (LG1) can satisfy 1 mm to 1.5 mm, and preferably, can satisfy about 1.240 mm.
  • the stroke length of the second lens group (LG2) can satisfy 5 mm to 7 mm, and preferably, can satisfy about 6.210 mm.
  • the stroke length of the second lens group (LG2) may be greater than the stroke length of the first lens group (LG1).
  • the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may move at different speeds.
  • the moving speed of the second lens group (LG2) may be greater than the moving speed of the first lens group (LG1).
  • the magnification of the wide-angle end and the telephoto end can satisfy a range of 2 to 2.5 times, and can satisfy a magnification of about 2.37 times.
  • the CRA (1Field) deviation of the first mode and the third mode can satisfy 0.5 degrees or more and 5 degrees or less.
  • CRA (1Field) may mean the angle formed by the chief ray among the upper ray, the chief ray, and the lower ray, which are the rays incident on the 1 Field area of the image sensor, and the normal perpendicular to the image sensor.
  • the point where the image sensor and the optical axis meet may be 0 Field, and the most extreme point among the areas where light is incident on the image sensor may be 1 Field.
  • the first to third modes may be cases where an object located at infinity is photographed at the wide, mid, and telephoto ends.
  • the first lens group (LG1) may move toward the object in the first to third modes. That is, when photographing an object located at infinity in the first to third modes and then photographing an object located at a close range, the first lens group (LG1) may move toward the object, so that the distance between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase.
  • the stroke length of the first lens group (LG1) may satisfy 0.3 mm to 0.7 mm, and preferably 0.4 mm to 0.6 mm.
  • Table 3 shows the items of the mathematical formulas described above in the optical system (1000) of the first embodiment, and the effective focal length (F) (mm), BFL (Back Focal Length) (mm), EPD (mm), SD (mm), Fno, FOV (degree) which is the optical axis distance from the aperture (STOP) to the 14th surface (S14) at each of the wide, mid and telephoto ends of the optical system (1000), and the focal lengths (f1-f7) (mm), edge thicknesses (ET1-ET7) of the first to seventh lenses (101-107), the focal lengths (f_LG1, f_LG2, f_LG3) (mm) of the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3), the stroke length (LG1_stroke) of the first lens group (LG1), and the stroke of the second lens group (LG2).
  • F effective focal length
  • BFL Back Focal Length
  • EPD mm
  • SD mm
  • Fno FOV
  • the center thicknesses of the first to seventh lenses (101 to 107) are represented as CT1 to CT7
  • the edge thicknesses at the ends of the effective areas of each lens are represented as ET1 to ET7
  • the center gap between two adjacent lenses is represented as CG1 to CG6.
  • the back focal length (BFL) is the optical axis distance from the image sensor (300) to the center of the last lens.
  • the TTL is the optical axis distance from the center of the first surface (S1) of the first lens (101) to the upper surface of the image sensor (300).
  • the curvature radii of the fourteenth surface (S14) of the seventh lens (107) on the optical axis (OA) may be the largest among the lenses, and the curvature radii of the eleventh surface (S11) of the sixth lens (106) may be the smallest among the lenses.
  • the absolute value of the curvature radii of the first surface (S1) of the first lens (101) may be larger than the absolute value of the curvature radii of the second surface (S2).
  • the absolute value of the curvature radii of the third surface (S3) of the second lens (102) may be smaller than the absolute value of the curvature radii of the fourth surface (S4).
  • the absolute value of the curvature radii of the fifth surface (S5) of the third lens (103) may be larger than the absolute value of the curvature radii of the sixth surface (S6).
  • the absolute value of the curvature radius of the seventh surface (S7) of the fourth lens (104) may be greater than the absolute value of the curvature radius of the eighth surface (S8).
  • the absolute value of the curvature radius of the ninth surface (S9) of the fifth lens (105) may be greater than the absolute value of the curvature radius of the tenth surface (S10).
  • the absolute value of the curvature radius of the eleventh surface (S11) of the sixth lens (106) may be less than the absolute value of the curvature radius of the twelfth surface (S12).
  • the absolute value of the curvature radius of the thirteenth surface (S13) of the seventh lens (107) may be less than the absolute value of the curvature radius of the fourteenth surface (S14).
  • the central thickness (CT6) of the sixth lens (106) is the largest among the lenses
  • the central thickness (CT5) of the fifth lens (105) is the smallest among the lenses.
  • the difference between the maximum and minimum central thicknesses among the lenses may be in the range of 2 mm or more and 2.5 mm or less.
  • the central thickness of each lens may satisfy any one of the following conditions:
  • CT6 > CT1 > CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
  • CT6 > CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
  • the distance (CG1) between the first lens (101) and the second lens (102), the distance (CG3) between the third lens (103) and the fourth lens (104), the distance (CG4) between the fourth lens (104) and the fifth lens (105), and the distance (CG6) between the sixth lens (106) and the seventh lens (107) do not change, while the distance (CG2) between the second lens (102) and the third lens (103) and the distance (CG5) between the fifth lens (105) and the sixth lens (106) can change.
  • the distance (CG3) between the third lens (103) and the fourth lens (104) can be the maximum
  • the distance (CG1) between the first lens (101) and the second lens (102) can be the minimum.
  • the difference between the maximum center spacing and the minimum center spacing among the lens spacings may be 0.1 mm or more, for example, in the range of 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the center spacing between each lens can satisfy the conditions below.
  • the lens having the maximum effective diameter may be the first lens (101).
  • the effective diameter is the average of the effective diameters of the object-side surface and the sensor-side surface of each lens.
  • the lens surface having the maximum effective diameter may be the first surface (S1) of the first lens (101).
  • the lens having the minimum effective diameter may be the seventh lens (107).
  • the lens surface having the minimum effective diameter may be the fourteenth surface (S14) of the seventh lens (107).
  • the effective diameters of the first to seventh lenses (101-107) may be greater than the diagonal length of the image sensor (300).
  • the effective diameter of each lens can satisfy any one of the conditions below.
  • CA_L1 CA_L2, CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
  • the refractive index of the second lens (102) and the fourth lens (104) may be the highest among the lenses and may be greater than 1.6, for example, greater than 1.65. Any one of the first lens (101), the fifth lens (105), and the sixth lens (106) may have the lowest refractive index among the lenses.
  • the refractive index of any one of the first lens (101), the fifth lens (105), and the sixth lens (106) may be the lowest among the lenses and may be less than 1.6, for example, less than 1.55.
  • the difference between the maximum refractive index and the minimum refractive index may be 0.1 or more.
  • the refractive index of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • n2 n4 > n1, n3, n5, n6, n7
  • the Abbe numbers of the first lens (101), the fifth lens (105), and the sixth lens (106) are the largest among the lenses and may be 50 or more.
  • the Abbe numbers of the second lens (102) and the fourth lens (104) are the smallest among the lenses and may be 20 or less.
  • the difference between the maximum refractive index and the minimum Abbe number may be 30 or more.
  • the Abbe number of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • the focal lengths (F1, F4, F6) of the first, fourth, and sixth lenses (101, 104, and 106) may have positive (+) signs.
  • the first, fourth, and sixth lenses (101, 104, and 106) may have positive (+) refractive power.
  • the focal lengths (F2, F3, F5, and F7) of the second, third, fifth, and seventh lenses (102, 103, 105, and 107) may have negative (-) signs.
  • the second, third, fifth, and seventh lenses (102, 103, 105, and 107) may have negative (-) refractive power.
  • the focal length of the second lens (102) is the largest among the lenses and may be 40 or more and 60 or less.
  • the focal length of the sixth lens (106) is the minimum among the lenses, and the absolute value of the focal length of the sixth lens (106) may be 5 or more and 8 or less.
  • the absolute value of the focal length of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • the composite focal length (f_LG1) of the first lens group (LG1) may have a positive (+) sign.
  • the first lens group (LG1) may have positive (+) composite refractive power.
  • the composite focal length (f_LG2) of the second lens group (LG2) may have a negative (-) sign.
  • the second lens group (LG2) may have negative (-) composite refractive power.
  • the composite focal length (f_LG3) of the third lens group (LG3) may have a positive (+) sign.
  • the third lens group (LG3) may have positive (+) composite refractive power.
  • the composite focal length of the first lens group (LG1) may be the largest, and the composite focal length of the second lens group (LG2) may be the smallest.
  • the relationship between the composite focal lengths of the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3) may satisfy
  • the thickness (CT1) of the first lens (101) may be at least 2.5 times the difference between the maximum thickness and the minimum thickness, for example, in the range of 2.5 to 3 times, and the center thickness (CT1) may be the maximum and the edge thickness (ET1) may be the minimum.
  • the thickness (T2) of the second lens (102) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 1 to 1.5 times the minimum thickness.
  • the thickness (T3) of the third lens (103) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 2.5 to 3 times the minimum thickness.
  • the thickness (T4) of the fourth lens (104) may be maximum at the center and minimum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 1.5 to 2 times the minimum thickness.
  • the thickness (T5) of the fifth lens (105) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 2 to 2.5 times the minimum thickness.
  • the thickness (T6) of the sixth lens (106) may be maximum at the center and minimum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 2 to 2.5 times the minimum thickness.
  • the thickness (T7) of the seventh lens (107) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 1 to 1.5 times the minimum thickness.
  • Condition 7 0.5 ⁇ CT7/ET7 ⁇ 1, 1 ⁇ ET7/CT7 ⁇ 1.5
  • the gap (LG1) between the first and second lenses (101, 102) may be maximum in the center and minimum at the edge.
  • the gap (LG2) between the second and third lenses (102, 103) may be minimum in the center and maximum at the edge.
  • the gap (LG3) between the third and fourth lenses (103, 104) may be maximum in the center and minimum at the edge.
  • the gap (G4) between the fourth and fifth lenses (104, 105) may be maximum in the edge and minimum at the center.
  • the fifth gap (G5) between the fifth and sixth lenses (105, 106) may be minimum in the center and maximum at the edge.
  • the sixth gap (G6) between the sixth and seventh lenses (106, 107) may be maximum in the center and minimum at the edge.
  • Fig. 8 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment operating in the first mode
  • Fig. 9 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment operating in the second mode
  • Fig. 10 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the first embodiment operating in the third mode.
  • spherical aberration longitudinal spherical aberration
  • astigmatic field curves and distortion are measured from left to right.
  • the X-axis may represent a focal length (mm) and a degree of distortion (%)
  • the Y-axis may represent the height of an image.
  • the graph for spherical aberration is a graph for light in the wavelength bands of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • the graph for astigmatism and distortion is a graph for light in the wavelength band of about 546 nm.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the first mode
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a modularized optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the first mode
  • FIG. 13 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the second mode
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a modularized optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the second mode
  • FIG. 15 is a configuration diagram of an optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the third mode
  • FIG. 16 is a configuration diagram of a modularized optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the third mode
  • FIG. 17 is a table showing aspherical coefficients of lenses in the optical system according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the first mode
  • FIG. 19 is aberrations of the optical system according to the second embodiment of the present invention operating in the second mode.
  • This is a graph showing data on characteristics
  • FIG. 20 is a graph showing data on aberration characteristics of the optical system according to the second embodiment operating in the third mode.
  • the optical system (1100) includes a lens unit, and the lens unit may include first to seventh lenses (201 to 207).
  • the first to seventh lenses (201 to 207) may be sequentially arranged along the optical axis (OA) of the optical system (1100).
  • Light corresponding to information about an object may pass through the first to seventh lenses (201 to 207) and the filter (400) and be incident on the image sensor (300).
  • the first lens (201) may be positioned closest to the object side.
  • the first lens (201) may be positioned furthest from the sensor side.
  • the first lens (201) may have positive refractive power.
  • the first lens (201) may include a plastic or glass material.
  • the first lens (201) may be provided as a plastic material.
  • the first surface (S1) on the object side of the first lens (201) with respect to the optical axis may be convex
  • the second surface (S2) on the sensor side may be convex
  • the first lens (201) may have a shape in which both sides are convex.
  • the first lens (201) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the first surface (S1) and the second surface (S2) of the first lens (201) may be provided as L1S1 and L1S2 of FIG. 3. At least one or both of the first surface (S1) and the second surface (S2) of the first lens (201) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the second lens (202) may be arranged second from the object side.
  • the second lens (202) may be arranged sixth from the sensor side.
  • the second lens (202) may be arranged between the third lens (203) and the fifth lens (205).
  • the second lens (202) may have negative refractive power.
  • the second lens (202) may include a plastic or glass material.
  • the second lens (202) may be provided as a plastic material.
  • the third surface (S3) on the object side of the second lens (202) may be concave with respect to the optical axis, and the fourth surface (S4) on the sensor side may be convex.
  • the second lens (202) may have a meniscus shape in which the object side is concave with respect to the optical axis (OA).
  • the second lens (202) may have a meniscus shape in which the sensor side is convex with respect to the optical axis (OA).
  • the second lens (202) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the third surface (S3) and the fourth surface (S4) may be provided as L2S1 and L2S2 of FIG. 3. At least one or both of the third surface (S3) and the fourth surface (S4) of the second lens (202) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the third lens (203) may be arranged third from the object side.
  • the third lens (203) may be arranged fifth from the sensor side.
  • the third lens (203) may be arranged between the third lens (203) and the fifth lens (205).
  • the third lens (203) may have negative (-) refractive power.
  • the third lens (203) may include a plastic or glass material.
  • the third lens (203) may be provided as a plastic material.
  • the fifth surface (S5) on the object side of the third lens (203) with respect to the optical axis may be convex, and the sixth surface (S6) on the sensor side may be concave.
  • the third lens (203) may have a meniscus shape in which the object side is convex.
  • the third lens (203) may have a meniscus shape in which the sensor side is concave.
  • the third lens (203) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the fifth surface (S5) and the sixth surface (S6) may be provided as L3S1 and L3S2 of FIG. 3. At least one or both of the fifth surface (S5) and the sixth surface (S6) of the third lens (203) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourth lens (204) may be arranged fourth from the object side.
  • the fourth lens (204) may be arranged fourth from the sensor side.
  • the fourth lens (204) may be arranged between the third lens (203) and the fifth lens (205).
  • the fourth lens (204) may have positive refractive power.
  • the fourth lens (204) may include a plastic or glass material.
  • the fourth lens (204) may be provided as a plastic material.
  • the seventh surface (S7) on the object side of the fourth lens (204) with respect to the optical axis may be convex
  • the eighth surface (S8) on the sensor side may be convex.
  • the fourth lens (204) may have a shape in which both sides are convex.
  • the fourth lens (204) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the seventh surface (S7) and the eighth surface (S8) may be provided as L4S1 and L4S2 of FIG. 3. At least one or both of the seventh surface (S7) and the eighth surface (S8) of the fourth lens (204) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fifth lens (205) may be arranged as the fifth lens from the object side.
  • the fifth lens (205) may be arranged as the third lens from the sensor side.
  • the fifth lens (205) may be arranged between the fourth lens (204) and the sixth lens (206).
  • the fifth lens (205) may have negative (-) refractive power.
  • the fifth lens (205) may include a plastic or glass material.
  • the fifth lens (205) may be provided as a plastic material.
  • the ninth surface (S9) on the object side of the fifth lens (205) may be concave, and the tenth surface (S10) on the sensor side may be concave.
  • the fifth lens (205) may have a concave shape on both sides.
  • the fifth lens (205) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the ninth surface (S9) and the tenth surface (S10) may be provided as L5S1 and L5S2 of FIG. 3. At least one or both of the ninth surface (S9) and the tenth surface (S10) of the fifth lens (205) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the aperture (STOP) may be positioned between the fifth lens (205) and the sixth lens (206).
  • the aperture may be positioned on the sensor-side tenth surface (S10) of the fifth lens (205) or the object-side eleventh surface (S11) of the sixth lens (206).
  • the aperture can reduce the TTL within the field of view range and enable miniaturization of the optical system. Accordingly, a decrease in the yield by weight of the optical system can be prevented and production efficiency can be improved.
  • the sixth lens (206) may be arranged as the sixth lens from the object side.
  • the sixth lens (206) may be arranged as the second lens from the sensor side.
  • the sixth lens (206) may be arranged between the fifth lens (205) and the seventh lens (207).
  • the sixth lens (206) may have positive (+) refractive power.
  • the sixth lens (206) may include a plastic or glass material.
  • the sixth lens (206) may be provided as a plastic material.
  • the object-side eleventh surface (S11) of the sixth lens (206) may be convex, and the sensor-side twelfth surface (S12) may be convex.
  • the sixth lens (206) may have a convex shape on both sides.
  • the sixth lens (206) may be made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the eleventh surface (S11) and the twelfth surface (S12) may be provided as L6S1 and L6S2 of FIG. 3.
  • At least one or both of the eleventh surface (S11) and the twelfth surface (S12) of the sixth lens (206) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the seventh lens (207) may be arranged closest to the sensor side.
  • the seventh lens (207) may be arranged farthest from the object side.
  • the seventh lens (207) may be arranged between the sixth lens (206) and the filter (400).
  • the seventh lens (207) may be arranged between the sixth lens (206) and the image sensor (300).
  • the seventh lens (207) may have negative (-) refractive power.
  • the seventh lens (207) may include a plastic or glass material.
  • the seventh lens (207) may be provided with a plastic material.
  • the 13th surface (S13) on the object side of the seventh lens (207) may be concave, and the 14th surface (S14) on the sensor side may be convex.
  • the seventh lens (207) may have a meniscus shape in which the object side is concave.
  • the seventh lens (207) may have a meniscus shape in which the sensor side is convex.
  • the seventh lens (207) is made of a plastic material and may have an aspherical surface.
  • the aspherical coefficients of the 13th surface (S13) and the 14th surface (S14) may be provided as L7S1 and L7S2 of FIG. 3.
  • the 13th surface (S13) of the seventh lens (207) may be provided without a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourteenth surface (S14) of the seventh lens (207) may have a critical point from the optical axis to the end of the effective area.
  • the fourteenth surface (S14) may be located in a range of 30% to 50%, preferably 35% to 45%, of the effective radius from the optical axis.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be located in a range of 0.5 mm to 2.0 mm, preferably 1.0 mm to 1.5 mm from the optical axis.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be a point where the sign of the gradient value with respect to the optical axis and the direction perpendicular to the optical axis changes from positive (+) to negative (-) or from negative (-) to positive (+), and may mean a point where the gradient value is 0.
  • the critical point of the fourteenth surface (S14) may be a point where the gradient value of a tangent passing through the lens surface increases and then decreases, or a point where the gradient value decreases and then increases.
  • Table 4 shows the surface number (Surface), radius of curvature (Radius), center thickness of each lens or distance between lens surfaces (Thickness), refractive index (Index,nd), Abbe number (Abbe,vd), clear aperture, and focal length of the lens according to the second embodiment of the present invention.
  • the unit of the radius of curvature and thickness or distance may be mm.
  • Table 5 shows the distances (D1, D2) between lenses that are variable when the optical system according to the second embodiment of the present invention operates in any one of the first to third modes.
  • the first mode may refer to the wide-angle end
  • the second mode may refer to the middle end
  • the third mode may refer to the telephoto end.
  • the wide-angle end may be referred to as a wide angle
  • the telephoto end may be referred to as a telephoto.
  • the distance between adjacent lens groups may change during the process of changing the magnification from the first mode to the third mode.
  • the third lens group (LG3) is fixed, and only the first and second lens groups (LG1, LG2) can move.
  • the third lens group (LG3) may be a fixed group, and the first and second lens groups (LG1, LG2) may be movable groups.
  • the distance (D1) between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase, and the distance (D2) between the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) may decrease.
  • the distance (D1) between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase, and the distance (D2) between the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) may decrease.
  • the distance (D1) between the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may increase, and the distance (D2) between the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) may decrease.
  • the stroke length of the first lens group (LG1) can satisfy 1 mm to 1.5 mm, and preferably, can satisfy about 1.190 mm.
  • the stroke length of the second lens group (LG2) can satisfy 5 mm to 7 mm, and preferably, can satisfy about 5.970 mm.
  • the stroke length of the second lens group (LG2) may be greater than the stroke length of the first lens group (LG1).
  • the first lens group (LG1) and the second lens group (LG2) may move at different speeds.
  • the moving speed of the second lens group (LG2) may be greater than the moving speed of the first lens group (LG1).
  • the magnification of the wide-angle end and the telephoto end can satisfy a range of 1.8x to 2.3x, and can satisfy a magnification of approximately 1.99x.
  • the CRA (1Field) deviation of the first mode and the third mode exceeds 5 degrees, the resolution deteriorates, and the distance between the third lens group (LG3) and the image sensor (300) becomes short, which causes a problem in that the optical path control member cannot be arranged. If the CRA (1Field) deviation of the first mode and the third mode is less than 0.5 degrees, the sensitivity increases according to the change in zoom magnification, which causes a problem in that the optical performance deteriorates.
  • Table 6 shows the items of the mathematical formulas described above in the optical system (1100) of the second embodiment, and the effective focal length (F) (mm), BFL (Back Focal Length) (mm), EPD (mm), SD (mm), Fno, FOV (degree) which is the optical axis distance from the aperture (STOP) to the 14th surface (S14) at each of the wide, mid and telephoto ends of the optical system (1100), and the focal lengths (f1-f7) (mm), edge thicknesses (ET1-ET7) of the first to seventh lenses (201-207), the focal lengths (f_LG1, f_LG2, f_LG3) (mm) of the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3), the stroke length (LG1_stroke) of the first lens group (LG1), and the stroke of the second lens group (LG2).
  • F effective focal length
  • BFL Back Focal Length
  • EPD mm
  • SD mm
  • Fno FOV
  • the curvature radii of the fifth surface (S5) of the third lens (203) on the optical axis (OA) may be the largest among the lenses, and the curvature radii of the eleventh surface (S11) of the sixth lens (206) may be the smallest among the lenses.
  • the absolute value of the curvature radii of the first surface (S1) of the first lens (201) may be larger than the absolute value of the curvature radii of the second surface (S2).
  • the absolute value of the curvature radii of the third surface (S3) of the second lens (202) may be smaller than the absolute value of the curvature radii of the fourth surface (S4).
  • the absolute value of the curvature radii of the fifth surface (S5) of the third lens (203) may be larger than the absolute value of the curvature radii of the sixth surface (S6).
  • the absolute value of the curvature radius of the seventh surface (S7) of the fourth lens (204) may be greater than the absolute value of the curvature radius of the eighth surface (S8).
  • the absolute value of the curvature radius of the ninth surface (S9) of the fifth lens (205) may be greater than the absolute value of the curvature radius of the tenth surface (S10).
  • the absolute value of the curvature radius of the eleventh surface (S11) of the sixth lens (206) may be less than the absolute value of the curvature radius of the twelfth surface (S12).
  • the absolute value of the curvature radius of the thirteenth surface (S13) of the seventh lens (207) may be less than the absolute value of the curvature radius of the fourteenth surface (S14).
  • the central thickness (CT6) of the sixth lens (206) is the largest among the lenses
  • the central thickness (CT5) of the fifth lens (205) is the smallest among the lenses.
  • the difference between the maximum and minimum central thicknesses among the lenses may be in the range of 2 mm or more and 2.5 mm or less.
  • CT6 > CT1 > CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
  • CT6 > CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
  • the distance (CG1) between the first lens (201) and the second lens (202), the distance (CG3) between the third lens (203) and the fourth lens (204), the distance (CG4) between the fourth lens (204) and the fifth lens (205), and the distance (CG6) between the sixth lens (206) and the seventh lens (207) do not change, while the distance (CG2) between the second lens (202) and the third lens (203) and the distance (CG5) between the fifth lens (205) and the sixth lens (206) can change.
  • the distance (CG4) between the fourth lens (204) and the fifth lens (205) can be the maximum
  • the distance (CG1) between the first lens (201) and the second lens (202) can be the minimum.
  • the difference between the maximum center spacing and the minimum center spacing among the lens spacings may be 0.5 mm or more, for example, in the range of 0.5 mm to 1 mm.
  • the center spacing between each lens can satisfy the conditions below.
  • the lenses having the maximum effective diameter may be the first lens (201) and the second lens (202).
  • the effective diameter is the average of the effective diameters of the object-side surface and the sensor-side surface of each lens.
  • the lens surface having the maximum effective diameter may be the fourth surface (S4) of the second lens (202).
  • the lens having the minimum effective diameter may be the third lens (203).
  • the lens surface having the minimum effective diameter may be the sixth surface (S6) of the third lens (203).
  • the effective diameters of the first to seventh lenses (201-207) may be greater than the diagonal length of the image sensor (300).
  • the effective diameter of each lens can satisfy any one of the conditions below.
  • CA_L1 CA_L2 > CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
  • the refractive indices of the second lens (202) and the fourth lens (204) may be the largest among the lenses and may be greater than 1.6, for example, greater than 1.65.
  • Any one of the first lens (201), the fifth lens (205), and the sixth lens (206) may have the smallest refractive index among the lenses.
  • the refractive index of any one of the first lens (201), the fifth lens (205), and the sixth lens (206) may be the smallest among the lenses and may be less than 1.6, for example, less than 1.55.
  • the difference between the maximum refractive index and the minimum refractive index may be 0.1 or more.
  • the refractive index of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • n2 n4 > n1, n3, n5, n6, n7
  • the Abbe numbers of the first lens (201), the fifth lens (205), and the sixth lens (206) are the largest among the lenses and may be 50 or more.
  • the Abbe numbers of the second lens (202) and the fourth lens (204) are the smallest among the lenses and may be 20 or less.
  • the difference between the maximum refractive index and the minimum Abbe number may be 30 or more.
  • the Abbe number of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • the focal lengths (F1, F4, F6) of the first, fourth, and sixth lenses (201, 204, and 206) may have positive (+) signs.
  • the first, fourth, and sixth lenses (201, 204, and 206) may have positive (+) refractive power.
  • the focal lengths (F2, F3, F5, and F7) of the second, third, fifth, and seventh lenses (202, 203, 205, and 207) may have negative (-) signs.
  • the second, third, fifth, and seventh lenses (202, 203, 205, and 207) may have negative (-) refractive power.
  • the focal length of the second lens (202) is the largest among the lenses and may be 40 or more and 60 or less.
  • the focal length of the sixth lens (206) is the minimum among the lenses, and the absolute value of the focal length of the sixth lens (206) may be 5 or more and 8 or less.
  • the absolute value of the focal length of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • the composite focal length (f_LG1) of the first lens group (LG1) may have a positive (+) sign.
  • the first lens group (LG1) may have positive (+) composite refractive power.
  • the composite focal length (f_LG2) of the second lens group (LG2) may have a negative (-) sign.
  • the second lens group (LG2) may have negative (-) composite refractive power.
  • the composite focal length (f_LG3) of the third lens group (LG3) may have a positive (+) sign.
  • the third lens group (LG3) may have positive (+) composite refractive power.
  • the composite focal length of the first lens group (LG1) may be the largest, and the composite focal length of the second lens group (LG2) may be the smallest.
  • the relationship between the composite focal lengths of the first to third lens groups (LG1, LG2, LG3) may satisfy
  • the thickness (CT1) of the first lens (201) may be at least 1 time different from the maximum thickness and the minimum thickness, for example, 1 to 1.5 times, and the center thickness (CT1) may be maximum and the edge thickness (ET1) may be minimum.
  • the thickness (T2) of the second lens (202) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness may be in the range of 1 to 1.5 times the minimum thickness.
  • the thickness (T3) of the third lens (203) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness may be in the range of 1.5 to 2 times the minimum thickness.
  • the thickness (T4) of the fourth lens (204) may be maximum at the center and minimum at the edge, and the maximum thickness may be in the range of 1.5 to 2 times the minimum thickness.
  • the thickness (T5) of the fifth lens (205) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 2.5 to 3 times the minimum thickness.
  • the thickness (T6) of the sixth lens (206) may be maximum at the center and minimum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 2.5 to 3 times the minimum thickness.
  • the thickness (T7) of the seventh lens (207) may be minimum at the center and maximum at the edge, and the maximum thickness is in the range of 1 to 1.5 times the minimum thickness.
  • the thickness of each lens can satisfy any of the conditions below.
  • Condition 7 0.5 ⁇ CT7/ET7 ⁇ 1, 1 ⁇ ET7/CT7 ⁇ 1.5
  • the gap (LG1) between the first and second lenses (201, 202) may have a maximum in the center and a minimum at the edge.
  • the gap (LG2) between the second and third lenses (202, 203) may have a minimum in the center and a maximum at the edge.
  • the gap (LG3) between the third and fourth lenses (203, 204) may have a maximum in the center and a minimum at the edge.
  • the gap (G4) between the fourth and fifth lenses (204, 205) may have a minimum in the edge and a maximum at the center.
  • the fifth gap (G5) between the fifth and sixth lenses (205, 206) may have a minimum in the center and a maximum at the edge.
  • the sixth gap (G6) between the sixth and seventh lenses (206, 207) may have a maximum in the center and a minimum at the edge.
  • Fig. 18 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the first mode
  • Fig. 19 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the second mode
  • Fig. 20 is a graph showing data on aberration characteristics of an optical system according to the second embodiment operating in the third mode.
  • spherical aberration longitudinal spherical aberration
  • astigmatic field curves and distortion are measured from left to right.
  • the X-axis may represent a focal length (mm) and a degree of distortion (%)
  • the Y-axis may represent the height of an image.
  • the graph for spherical aberration is a graph for light in the wavelength bands of about 435 nm, about 486 nm, about 546 nm, about 587 nm, and about 656 nm
  • the graph for astigmatism and distortion is a graph for light in the wavelength band of about 546 nm.
  • the optical systems (1000, 1100) according to the first and second embodiments disclosed above can satisfy at least one or two or more of the mathematical equations described below. Accordingly, the optical systems (1000, 1100) according to the first and second embodiments can have improved optical characteristics. For example, when the optical system (1000, 1100) satisfies at least one mathematical equation, the optical system (1000, 1100) can effectively control aberration characteristics such as chromatic aberration and distortion aberration, and can have good optical performance not only at the center but also at the periphery of the field of view (FOV). In addition, the optical system (1000, 1100) can have improved resolution. In addition, the thickness of the lens on the optical axis (OA) and the spacing of adjacent lenses on the optical axis (OA) described in the mathematical equations can refer to the first and second embodiments disclosed above.
  • Mathematical expression 1 can establish the relationship between the length (TD_LG2) of the second lens group (LG2) and the length (TD_LG3) of the third lens group (LG3) in the optical axis direction.
  • Mathematical expression 1 is a condition for reducing aberration and improving optical performance.
  • the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) satisfying mathematical expression 1 can appropriately correct astigmatism and coma aberration.
  • the overall length of the zoom optical system having an appropriate zoom ratio can be reduced.
  • mathematical expression 1 can preferably satisfy 0.8 ⁇ TD_LG2 / TD_LG3 ⁇ 1.
  • EFL(F)_wide is the total focal length of the optical system (1000, 1100) at the wide-angle end.
  • Mathematical expression 2 is a condition for limiting zoom optical performance. If the upper limit of mathematical expression 2 is exceeded, it is difficult to secure optical performance due to chromatic aberration, and the amount of movement of each lens group increases significantly during zooming, making mechanical miniaturization difficult. If it is less than the lower limit of mathematical expression 2, there is a problem that the sensitivity of the entire optical system increases. A zoom optical system satisfying mathematical expression 2 can secure practically useful optical performance.
  • Mathematical expression 2 can preferably satisfy 15 ⁇ EFL(F)_wide ⁇ 18 in the first and second embodiments.
  • BFL_wide is the optical axis distance from the wide-angle end to the center of the sensor side of the last lens in the image sensor (300).
  • mathematical expression 3 can be satisfied, the installation space of the filter (400) and the cover glass can be secured, and the assemblability of the components can be improved through the gap between the image sensor (300) and the last lens, and the joint reliability can be improved.
  • mathematical expression 3 can preferably satisfy 15 ⁇ BFL_wide ⁇ 18.
  • BFL_wide is less than the range of mathematical expression 3
  • some of the light traveling to the image sensor may not be transmitted to the image sensor, which may cause a decrease in resolution.
  • BFL_wide exceeds the range of mathematical expression 3, stray light may be introduced, which may deteriorate the aberration characteristics of the optical system.
  • Ave_ABV is the average of the Abbe numbers of the lenses included in the optical system (1000, 1100).
  • mathematical expression 4 can preferably satisfy 35 ⁇ Ave_ABV ⁇ 40.
  • Ave_Ind is the average of the refractive indices of the lenses included in the optical system (1000, 1100).
  • mathematical expression 5 can be satisfied, optical performance can be improved by appropriately setting factors affecting chromatic aberration.
  • mathematical expression 4 can preferably satisfy 1.6 ⁇ Ave_Ind ⁇ 1.65.
  • Mathematical expression 6 can set the relationship between the focal length (f_LG2) of the second lens group (LG2) and the focal length (f_LG3) of the third lens group (LG3).
  • Mathematical expression 6 is a condition for reducing aberration and improving optical performance.
  • the second lens group (LG2) and the third lens group (LG3) that satisfy Mathematical expression 6 can appropriately correct astigmatism and coma.
  • Mathematical expression 6 can preferably satisfy 0.6 ⁇
  • f_LG3 is the focal length of the third lens group (LG3).
  • Mathematical expression 7 is a condition for reducing aberration and improving optical performance. Mathematical expression 7 can preferably satisfy 9 ⁇
  • Mathematical expression 8 can set the range of the stroke length (LG2_stroke) of the second lens group (LG2). If it exceeds the upper limit of Mathematical expression 8, the stroke length of the second lens group (LG2) increases during focusing, making it difficult to miniaturize the optical system. If it is less than the lower limit of Mathematical expression 8, the focusing performance of the optical system may deteriorate.
  • Mathematical expression 8 can preferably satisfy 5 ⁇ LG2_stroke ⁇ 7 in the first and second embodiments.
  • F1 is the focal length of the first lens (101, 201).
  • the optical system (1000, 1100) can have a set angle of view and an appropriate focal length, and can set the angle of view to be large within an appropriate TTL range.
  • the effective diameter or TTL of the lenses may become long, which may cause a problem in that the imaging lens system becomes large.
  • the influence of the first lens (101, 201) in the entire optical system becomes small, and the refractive power of the lenses needs to be increased, which causes a problem in that it is difficult to correct spherical aberration or distortion aberration.
  • mathematical expression 9 may preferably satisfy 12 ⁇ F1 ⁇ 18.
  • CT1 is the central thickness of the first lens (101, 201).
  • the thickness of the optical system (1000, 1100) in the first direction (y-axis direction) can be prevented from increasing, and a miniaturized optical system can be implemented.
  • mathematical expression 10 can preferably satisfy 2 ⁇ CT1 ⁇ 3.
  • TTL Total track length
  • S1 the distance (mm) from the center of the first surface (S1) of the first lens (101, 201) to the upper surface of the image sensor (300) on the optical axis (OA).
  • mathematical expression 11 can preferably satisfy 35 ⁇ TTL ⁇ 40.
  • ImgH represents the maximum diagonal length of the image sensor (300).
  • Mathematical expression 12 can set the diagonal size (ImgH) of the image sensor (300) and provide an optical system having a large mobile image sensor size.
  • mathematical expression 12 can preferably satisfy 6 ⁇ ImgH ⁇ 7.
  • Mathematical expression 13 can set the range of Fno_wide of the optical system (1000, 1100). When mathematical expression 13 is satisfied, an image with an appropriate brightness can be provided, and a large amount of light can be received by the image sensor. In the first and second embodiments, mathematical expression 13 can preferably satisfy 2.5 ⁇ Fno_wide ⁇ 3.5.
  • the range of the angle of view (FOV_wide) at the wide-angle end can be set.
  • an angle of view suitable for a mobile optical system can be provided.
  • FOV_wide can preferably satisfy 20 ⁇ FOV_wide ⁇ 25.
  • CA_max means the largest effective diameter (mm) among the object-side and sensor-side of a plurality of lenses
  • TTL Total track length
  • Mathematical expression 15 sets the relationship between the total optical axis length of the optical system and the maximum effective diameter, thereby providing an improved mobile optical system.
  • mathematical expression 15 can preferably satisfy 4 ⁇ TTL / CA_max ⁇ 5.5.
  • TTL Total track length
  • ImgH means the maximum diagonal length of the image sensor (300).
  • the optical system (1000, 1100) can have TTL for application to the mobile image sensor (300), thereby providing improved image quality.
  • the refractive power of the lenses needs to be increased, making it difficult to correct spherical aberration or distortion aberration, and when it is more than the upper limit of mathematical expression 2, the effective diameter or TTL of the lenses becomes long, which may cause a problem of the imaging lens system becoming larger.
  • mathematical expression 16 can preferably satisfy 5.5 ⁇ TTL / ImgH ⁇ 6.5.
  • EFL(F)_wide is the total effective focal length of the optical system (1000, 1100) at the wide-angle end
  • ImgH means the maximum diagonal length of the image sensor (300).
  • the mobile image sensor (300) can have improved aberration characteristics in its size.
  • mathematical expression 17 can preferably satisfy 2 ⁇ EFL(F)_wide / ImgH ⁇ 3.
  • Mathematical expression 18 can set the relationship between the sum of the central thicknesses of the lenses ( ⁇ CT) and the distance (TTL) from the vertex of the first surface (S1) of the first lens to the upper surface of the image sensor (300) on the optical axis (OA). If the upper limit of Mathematical expression 18 is exceeded, the number of lenses increases and the movement of the movable lens group in the optical system may become unfavorable. If the lower limit of Mathematical expression 18 is less than the lower limit of Mathematical expression 18, the focusing performance of the optical system may deteriorate. In the first and second embodiments, Mathematical expression 18 can preferably satisfy 0.2 ⁇ ⁇ CT / TTL ⁇ 0.5.
  • Mathematical expression 19 can set the relationship between the sum of the spacings between adjacent lenses ( ⁇ CG) and the distance (TTL) from the vertex of the first surface (S1) of the first lens to the upper surface of the image sensor (300) on the optical axis (OA). If the upper limit of Mathematical expression 19 is exceeded, the moving distance of the moving lens group in the lens optical system increases, which may increase the current consumption during focusing operation. If the lower limit of Mathematical expression 19 is less than the lower limit of Mathematical expression 19, the focusing performance of the optical system may deteriorate. In the first and second embodiments, Mathematical expression 19 can preferably satisfy 0.1 ⁇ ⁇ CG / TTL ⁇ 0.5.
  • Mathematical expression 20 can set the relationship between the sum of the central thicknesses of the lenses ( ⁇ CT) and the sum of the spacings between adjacent lenses ( ⁇ CT). If the upper limit of Mathematical expression 20 is exceeded, the number of lenses increases and the movement of the movable lens group in the optical system may become unfavorable. If the lower limit of Mathematical expression 20 is less than the lower limit of Mathematical expression 20, the focusing performance may deteriorate. In the first and second embodiments, Mathematical expression 20 can preferably satisfy 1 ⁇ ⁇ CT / ⁇ CG ⁇ 2.
  • CA_max represents the maximum effective diameter among the object-side and sensor-side surfaces of the lenses
  • CA_min represents the minimum effective diameter among the object-side and sensor-side surfaces of the lenses.
  • CA_max represents the maximum effective diameter among the object-side and sensor-side surfaces of the lenses
  • ImgH represents the maximum diagonal length of the image sensor (300).
  • the optical system can maintain good optical performance and set a size for a slim and compact structure.
  • mathematical expression 22 can preferably satisfy 1 ⁇ CA_max / ImgH ⁇ 1.5.
  • CA_min represents the minimum effective diameter among the object-side and sensor-side surfaces of the lenses
  • ImgH represents the maximum diagonal length of the image sensor (300).
  • the optical system can maintain good optical performance and set a size for a slim and compact structure.
  • mathematical expression 23 can preferably satisfy 0.5 ⁇ CA_min / ImgH ⁇ 1.
  • L1R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the first lens (101, 201) arranged closest to the object-side surface of the first lens group (LG1)
  • L6R1 is the radius of curvature of the object-side surface of the sixth lens (106, 206) arranged closest to the object-side surface of the third lens group (LG3).
  • the optical system (1000, 1100) can have a set angle of view and an appropriate focal length, and can set the angle of view to be large within an appropriate TTL range.
  • the effective diameter or TTL of the lenses may become long, which may cause a problem in that the imaging lens system becomes large.
  • mathematical expression 24 can preferably satisfy 28 ⁇ L1R1+L6R1 ⁇ 35.
  • BFL is the optical axis distance from the image sensor (300) to the center of the sensor side of the last lens
  • TTL Total track length means the distance (mm) on the optical axis (OA) from the vertex of the first surface (S1) of the first lens (101, 201) to the upper surface of the image sensor (300).
  • Z can represent Sag, which is the distance from any position on the aspherical surface to the vertex of the aspherical surface along the optical axis.
  • Y can represent the distance from any position on the aspherical surface to the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis.
  • c can represent the curvature of the lens, and K can represent the conic constant.
  • A, B, C, D, E, and F can represent aspheric constants.
  • the optical system (1000, 1100) according to the first and second embodiments can satisfy at least one or two or more mathematical expressions from mathematical expressions 1 to 26.
  • the optical system (1000, 1100) can have improved optical characteristics.
  • the optical system (1000, 1100) satisfies at least one or two or more mathematical expressions from mathematical expressions 1 to 26, the optical system (1000, 1100) can have improved resolution and improve aberration and distortion characteristics.
  • the optical system (1000, 1100) can secure a BFL (Back focal length) for applying the image sensor (260), can compensate for optical characteristic degradation due to temperature change, and can minimize the gap between the last lens and the image sensor (260), thereby having good optical performance at the center and periphery of the field of view (FOV).
  • BFL Back focal length
  • Second embodiment 1 0.5 ⁇ TD_LG2 / TD_LG3 ⁇ 1 0.961 0.923 2 10 ⁇ EFL(F)_wide ⁇ 20 15.930 15.930 3 10 ⁇ BFL_wide ⁇ 20 16,400 15.770 4 20 ⁇ Ave_ABV ⁇ 40 35.886 35.886 5 1.5 ⁇ Ave_Ind ⁇ 1.7 1.610 1.610 6 0.5 ⁇
  • Table 7 shows the result values for the mathematical expressions 1 to 26 described above in the optical systems (1000, 1100) of the first and second embodiments.
  • the optical systems (1000, 1100) satisfy at least one, two or more, or three or more of the mathematical expressions 1 to 26.
  • the optical systems (1000, 1100) according to the first and second embodiments satisfy all of the mathematical expressions 1 to 26. Accordingly, the optical systems (1000, 1100) can have good optical performance and excellent optical characteristics at the center and periphery of the field of view (FOV).
  • Fig. 22 is an example of a mobile terminal having an optical system according to the present embodiment.
  • the mobile terminal (1500) may include a camera module (1520), a flash module (1530), and an autofocus device (1510) provided on one side or the rear side.
  • the autofocus device (1510) may include the surface-emitting laser element disclosed above as a light-emitting layer and a light receiving unit.
  • the flash module (1530) may include an emitter that emits light within it.
  • the flash module (1530) may be operated by the camera of the mobile terminal or under user control.
  • the camera module (1520) may include an image capturing function and an autofocus function.
  • the camera module (1520) may include an autofocus function using an image.
  • the autofocus device (1510) may include an autofocus function using a laser.
  • the autofocus device (1510) may be primarily used in conditions where the autofocus function using the image of the camera module (1520) is degraded.
  • at least one camera module may be additionally positioned on the front of the mobile terminal (1500). At least one of the camera modules within the mobile terminal may have a tele-type folded optical system as disclosed above.
  • the optical system or camera module according to the embodiment of the invention, the lens assembly according to various embodiments, can be applied to, for example, an electronic device employing an image sensor.
  • the lens assembly according to the exemplary embodiment can be applied to various electronic devices such as a digital camera, an interchangeable lens camera, a video camera, a mobile phone camera, a camera for a small mobile device, a VR, an AR, a drone, or a manned/unmanned aerial vehicle.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학계는 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제3렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 내지 제3렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 렌즈를 포함한다.

Description

광학계 및 카메라 모듈
본 발명은 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)을 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 줌인(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 고화질, 고해상도 등 고성능에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 복수의 렌즈를 포함하는 광학계에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 고성능의 광학계 구현을 위해 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가지는 복수의 촬상 렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있다. 복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 설정된 유효 초점 길이 (EFL; Effective Focal Length)를 가질 수 있다. 이때, 상기 유효 초점 거리(EFL) 값이 상대적으로 클 경우, 물체 측과 인접한 렌즈는 큰 구경을 가지거나, 복수의 렌즈 중 가장 큰 구경을 가진다. 이에 따라, 물체 측과 가장 인접한 렌즈가 상대적으로 큰 크기를 가지게 되므로, 상기 광학계를 소형화하기 어려운 문제가 있다.
복수의 렌즈를 포함하는 광학계는 상대적으로 높이가 클 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 매수가 증가할수록 이미지 센서에서 물체와 인접한 렌즈의 물체 면까지의 거리는 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계가 배치된 스마트폰와 같은 이동체 등의 디바이스의 전체 두께는 증가할 수 있고, 소형화하기 어려운 문제가 있다.
근거리 촬상용 카메라 모듈은 통상적인 카메라 모듈에 비해 짧은 TTL을 가진다. 다른 예로, 원거리 촬상용 카메라 모듈은 통상적인 카메라 모듈에 비해 긴 TTL을 갖는다. 그러나 휴대용 단말기는 카메라 모듈을 위한 설치공 간이 제한적이므로, 원거리 촬상용 카메라 모듈이나 화상의 배율조정이 가능한 카메라 모듈(줌 카메라 모듈)의 탑재가 어렵다. 따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 광학계가 요구된다.
본 실시예는 광학 특성이 향상된 광학계 및 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 작고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있는 광학계를 제공할 수 있다.
또한, 복수의 렌즈 중 물체측에 인접하거나 단말기 외측에 인접한 적어도 한 렌즈의 제1방향과 제2방향의 길이가 다른 광학계를 제공할 수 있다. 즉, 렌즈들 중 적어도 하나 또는 둘 이상이 서로 직교하는 두 축 방향의 길이가 다른 광학계를 제공할 수 있다.
또한, 얇은 두께 또는 높이를 가지는 폴디드(folded) 카메라 또는 매크로 모드에 적용 가능한 광학계를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제3렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 내지 제3렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 렌즈를 포함한다.
상기 제1 내지 제2렌즈군은 이동군이고, 상기 제3렌즈군은 고정군일 수 있다.
상기 광축에서 상기 제1렌즈군의 가장 물체측에 배치되는 렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 갖고, 상기 광축에서 상기 제3렌즈군의 가장 물체측에 배치되는 렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우, 상기 제1렌즈군과 상기 제2렌즈군 사이의 거리는 커지고, 상기 제2렌즈군과 상기 제3렌즈군 사이의 거리는 작아질 수 있다.
상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우, 상기 제2렌즈군의 스트로크 길이는 상기 제1렌즈군의 스트로크 길이보다 클 수 있다.
상기 제1렌즈군은 제1렌즈 및 제2렌즈를 포함하고, 상기 제2렌즈군은 제3렌즈, 제4렌즈 및 제5렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군은 제6렌즈 및 제7렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제3렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제4렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제5렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제6렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제7렌즈는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제1렌즈군의 물체측에 제1광경로제어부재가 배치되고, 상기 제3렌즈군과 이미지 센서 사이에 제2광경로제어부재가 배치될 수 있다.
상기 제1광경로제어부재는 프리즘 렌즈이고, 상기 제2광경로제어부재는 미러(Mirror)일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학계는 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제3렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제4렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제5렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제6렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제7렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제1렌즈 및 상기 제2렌즈는 이동군인 제1렌즈군이고, 상기 제3렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 이동군인 제2렌즈군이고, 상기 제6렌즈 및 상기 제7렌즈는 고정군인 제3렌즈군이다.
상기 제1렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제2렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 제3렌즈군은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 광축에서 상기 제1렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 갖고, 상기 광축에서 상기 제6렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 가질 수 있다.
상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우, 상기 제1렌즈군과 상기 제2렌즈군 사이의 거리는 커지고, 상기 제2렌즈군과 상기 제3렌즈군 사이의 거리는 작아질 수 있다.
상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우, 상기 제2렌즈군의 스트로크 길이는 상기 제1렌즈군의 스트로크 길이보다 클 수 있다.
아래의 조건식을 만족할 수 있다. <조건식> 0.3 < BFL / TTL < 0.5 (상기 조건식에서 BFL은 이미지 센서에서 상기 제7렌즈의 센서측면의 중심까지의 광축 거리이고, TTL은 상기 제1렌즈의 물체측면에서 상기 이미지 센서의 상면까지의 광축 거리이다.)
본 실시예에 따른 광학계 및 카메라 모듈은 다양한 배율을 가지며 다양한 배율 제공 시 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 실시예는 설정된 매수, 굴절력을 가지는 렌즈군, 설정된 형상 및 초점 거리 등을 가지는 복수의 렌즈, 이동하는 렌즈군의 이동 거리 등을 제어하여 다양한 배율을 가지며, 상기 피사체에 대한 오토포커스(AF) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 렌즈군 각각이 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.
또한, 복수의 렌즈군 중 일부 렌즈군 만을 이동시켜 유효 초점 거리(EFL)을 제어하며, 이동하는 렌즈군의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 배율 변화 시 렌즈군의 이동 거리를 현저히 감소시킬 수 있고, 렌즈군 이동 시 요구되는 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 광학계는 향상된 광학 특성을 가지며 큰 BFL(Back focal length)을 가질 수 있어, 폴디드 카메라 모듈에 적합한 광학계 제공할 수 있다.
도 1은 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 2는 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 3은 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 4는 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 5는 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 6은 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 7은 본 제1실시예에 따른 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
도 8은 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 10은 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 12는 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 13은 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 14는 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 15는 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이다.
도 16은 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이다.
도 17은 본 제2실시예에 따른 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이다.
도 18은 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 19는 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 20은 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 21은 본 발명의 D-cut 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 실시예에 따른 광학계를 갖는 휴대 단말기의 예이다.
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 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 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)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
발명의 설명에 있어서, "물체측면"은 광축(OA)을 기준으로 물체측을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있고, "센서측면"은 광축을 기준으로 촬상 면(이미지 센서)을 향하는 렌즈의 면을 의미할 수 있다. "물체측면"은 "물측면"일 수 있고, "센서측면"은 "상측면"일 수 있다. 렌즈의 일면이 볼록하다는 것은 광축 또는 근축 영역(Paraxial region)에서 볼록한 형상을 의미할 수 있고, 렌즈의 일면이 오목하다는 것은 광축 또는 근축 영역에서의 오목한 형상을 의미할 수 있다. 렌즈 데이터에 대한 표에 기재된 곡률 반경, 중심 두께, 렌즈 사이의 광축 간격은 광축에서의 값(단위, mm)을 의미할 수 있다. 수직 방향은 광축과 수직인 방향을 의미할 수 있고, 렌즈 또는 렌즈면의 끝단은 입사된 광이 통과하는 렌즈의 유효 영역의 끝단을 의미할 수 있다. 렌즈면의 유효경의 크기는 측정 방법 등에 따라 최대 ±0.4 mm 정도의 측정 오차를 가질 수 있다. 상기 근축 영역이라 함은 광축 근처의 매우 좁은 영역을 의미하며, 광축(OA)으로부터 광선이 떨어지는 거리가 거의 0인 영역이다. 이하, 광축이라는 의미는 각 렌즈의 중심이거나 광축 근처의 매우 좁은 영역을 포함할 수 있다.
광축(OA)은 프리즘 렌즈에 의해 제2방향(Y축 방향)에서 입사된 광이 제1방향(X축 방향)으로 꺾이는 광의 경로 상 중심축을 의미할 수 있다.
본 제1 내지 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다. 자세하게, 광학계(1000,1100)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈군을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학계(1000,1100)는 물체측으로부터 이미지 센서 방향으로 순차적으로 배치되는 제1렌즈군(LG1), 제2렌즈군(LG2), 제3렌즈군(LG3) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3)은 각각 양(+) 또는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 서로 다른 부호의 굴절력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있고, 제2렌즈군(LG2)은 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 또한 제3렌즈군(LG3)은 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다.
제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3,)은 적어도 하나의 음(-)의 굴절력을 갖는 렌즈를 포함할 수 있다. 이를 통해, 각 렌즈군에 적절한 굴절력의 분배를 통해 입사된 광이 이미지 센서로 정확하게 입사되도록 가이드할 수 있다. 구체적으로, 제1렌즈군(LG1)에 포함되는 제2렌즈(101,202)는 음(-)의 굴절력을 갖고, 제2렌즈군(LG2)에 포함되는 제3렌즈(103,203)는 음(-)의 굴절력을 갖고, 제3렌즈군(LG3)에 포함되는 제7렌즈(107,207)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다.
제1렌즈군(LG1), 제2렌즈군(LG2) 및 제3렌즈군(LG3) 중 적어도 하나의 렌즈군은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 이동 가능하게 제공되고, 제3렌즈군(LG3)은 고정될 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 고정된 위치에 배치될 수 있고, 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 광축(OA) 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있다.
제1렌즈군(LG1)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 제1렌즈군(LG1)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(LG1)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제1렌즈군(LG1)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 제1렌즈군(LG1)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(101,201) 및 제2렌즈(102,202) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
제2렌즈군(LG2)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 제2렌즈군(LG2)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 3매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)에 포함된 렌즈의 매수는 제1렌즈군(LG1)에 포함된 렌즈의 매수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈군(LG2)은 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제2렌즈군(LG2)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 제2렌즈군(LG2)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(103,203)와 제4렌즈(104,204) 사이의 간격 및 제4렌즈(104,204)와 제5렌즈(105,205) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
제3렌즈군(LG3)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 자세하게, 제3렌즈군(LG3)은 서로 반대되는 굴절력을 가지는 2매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(LG3)은 2매의 렌즈를 포함할 수 있다.
제3렌즈군(LG3)에 포함된 복수의 렌즈는 설정된 간격을 가질 수 있다. 자세하게, 제3렌즈군(LG3)에 포함된 복수의 렌즈 사이의 간격은 후술할 동작 모드에서 변화하지 않고 일정할 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈(106,206) 및 제7렌즈(107,207) 사이의 간격은 후술할 동작 모드에 따라 변화하지 않고 일정할 수 있다.
광학계(1000,1100)는 물체 측으로부터 센서 방향으로 순차적으로 배치되는 복수의 렌즈군(LG1,LG2,LG3) 및 이미지 센서(300)를 포함할 수 있다. 또한, 광학계(1000,1100)는 렌즈군들(LG1,LG2,LG3)에 포함되는 복수의 렌즈, 예를 들어 제1렌즈(101,201), 제2렌즈(102,202), 제3렌즈(103,203), 제4렌즈(104,204), 제5렌즈(105,205), 제6렌즈(106,206), 제7렌즈(107,207)를 포함할 수 있다.
제1렌즈군(LG1)은 제1렌즈(101,201) 및 제2렌즈(102,202)를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)은 제3렌즈(103,203), 제4렌즈(104,204) 및 제5렌즈(105,205)를 포함할 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 제6렌즈(106,206) 및 제7렌즈(107,207)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 및 이미지 센서(300)는 광학계(1000,1100)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
복수의 렌즈들 각각은 유효 영역 및 비유효 영역을 포함할 수 있다. 유효 영역은 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 각각에 입사된 광이 통과하는 영역일 수 있다. 즉, 유효 영역은 입사된 광이 굴절되어 광학 특성을 구현하는 영역일 수 있다.
비유효 영역은 유효 영역 둘레에 배치될 수 있다. 비유효 영역은 광이 입사되지 않는 영역일 수 있다. 즉, 비유효 영역은 광학 특성과 무관한 영역일 수 있다. 또한, 비유효 영역은 렌즈를 수용하는 배럴(미도시) 등에 고정되는 영역일 수 있다.
도 21를 참조하면, 본 제1 내지 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)에서 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 중 적어도 하나의 렌즈는 D-cut 기법이 적용될 수 있다. D-cut 기법이 적용된 경우, 렌즈 유효경 또는 리브의 일부를 절단하여 전체 광학계의 높이를 축소시킬 수 있다. 여기서, 전체 광학계의 높이는 TTL 이 아닌 광축에 수직인 방향의 길이를 의미할 수 있다. D-cut 렌즈는 비 원형 형상으로 제2방향(Y축 방향)의 길이(A)와 제1방향(X축 방향)의 길이(B)는 상이할 수 있다.
이미지 센서(300)는 광을 감지할 수 있다. 이미지 센서(300)는 복수의 렌즈들, 예를 들어 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207)을 순차적으로 통과한 광을 감지할 수 있다. 이미지 센서(300)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다.
광학계(1000,1100)는 필터(400)를 더 포함할 수 있다. 필터(400)는 복수의 렌즈들과 이미지 센서(300) 사이에는 배치될 수 있다. 필터(400)는 복수의 렌즈군(LG1,LG2,LG3) 중 이미지 센서(300)와 최인접한 제3렌즈군(LG3)과 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터(400)는 복수의 렌즈들 중 이미지 센서(300)와 가장 인접한 제3렌즈군(LG3)의 마지막 렌즈인 제7렌즈(107,207)와 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다.
필터(400)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터(400)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 필터(400)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(300)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 필터(400)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사할 수 있다.
광학계(1000,1100)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 조리개는 광학계(1000,1100)에 입사되는 광량을 조절할 수 있다.
조리개는 제1렌즈(101,201) 전방에 위치하거나, 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 중 선택되는 두 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조리개는 제5렌즈(105,205) 및 제6렌즈(106,206) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 중 적어도 하나의 렌즈는 조리개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제7렌즈(101-107,201-207) 중 선택되는 하나의 렌즈의 물체측면 또는 센서측면은 광량을 조절하는 조리개 역할을 수행할 수 있다.
본 제1 내지 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 제1렌즈(101,201)의 물체측에 제1광경로제어부재(111)가 배치되거나 제7렌즈(107,207)과 필터(400) 사이 또는 제7렌즈(107,207)과 이미지 센서(300) 사이에 제2광경로제어부재(112)가 배치되어 모듈화할 수 있다. 즉, 카메라 모듈에 광학계(1000,1100)를 배치시, 광학계의 전체 사이즈를 줄이기 위하여 광학계를 모듈화할 수 있다.
제1광경로제어부재(111)는 프리즘 렌즈일 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 광학계(1000,1100)의 제1방향(X축 방향) 및 제2방향(Y축 방향)를 감소시킬 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 외부에서 입사된 광의 경로를 변경할 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 미러(Mirror)일 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 광경로를 90 ˚회전시킬 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 광이 입사되는 입사면(P1), 입사된 광을 반사시키는 반사면(RS1) 및 반사된 광을 출사시키는 출사면(P2)을 포함한다. 반사면(RS1)은 경사각이 45 °이며, 입사된 광의 주광선을 90 °로 반사시켜, 입사되는 광을 제3렌즈(103)로 반사시키는 역할을 한다. 제1광경로제어부재(111)는 제2방향(Y축 방향)으로 입사된 광을 반사해 광의 경로를 제1방향(X축 방향)으로 변경할 수 있다.
제2광경로제어부재(112)는 미러일 수 있다. 제1광경로제어부재(111)는 광학계(1000,1100)의 제1방향(X축 방향) 및 제2방향(Y축 방향)를 감소시킬 수 있다. 제2광경로제어부재(112)는 반사면에 입사된 광의 경로를 변경할 수 있다. 제2광경로제어부재(112)는 프리즘 렌즈일 수 있다. 제2광경로제어부재(112)는 광경로를 90 ˚회전시킬 수 있다. 제2광경로제어부재(112)는 광을 반사시키는 반사면을 포함한다. 반사면은 경사각이 45 °이며, 입사된 광의 주광선을 90 °로 반사시켜, 입사되는 광을 필터(400) 또는 이미지 센서(300)로 반사시키는 역할을 한다. 제2광경로제어부재(112)는 제1방향(X축 방향)으로 입사된 광을 반사해 광의 경로를 제2방향(Y축 방향)으로 변경할 수 있다.
광학계(1000,1100)가 제1광경로제어부재(111) 및 제2광경로제어부재(112)를 포함하지 않을 경우, 광학계(1000,1100)를 포함하는 광학 기기 내에서 복수의 렌즈들은 광학 기기의 표면과 수직한 방향으로 연장하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 렌즈들은 광학 기기의 표면과 수직한 방향으로 높은 높이를 가지게 되고, 광학 기기의 두께를 초박형으로 형성하기 어려울 수 있다. 프리즘 렌즈는 광학 기기의 평면과 수직한 방향으로 입사된 광을 광학 기기의 표면과 평행한 방향으로 변화시킬 수 있다. 즉, 광학계(1000)에 포함된 복수의 렌즈들이 광학 기기의 표면과 평행한 방향으로 연장하며 배치될 수 있고, 광학 기기는 얇은 두께로 형성될 수 있다.
구체적으로, 프리즘 렌즈는 빛을 굴절 및 반사시키는 역할로 굴절률이 있는 반면, 미러는 빛을 반사시키는 역할로 굴절률이 없다. 제1렌즈 앞에 프리즘 렌즈 또는 미러가 배치되는 경우, 렌즈 사이에 미러가 배치되는 경우, 센서측에 가장 가깝게 배치되는 렌즈와 이미지 센서 사이에 미러가 배치되는 경우는 프리즘 렌즈 또는 미러가 배치되지 않는 경우와 대비하여 광학계 전체 성능에 변화가 없다. 이와 달리, 렌즈 사이에 프리즘 렌즈가 배치되는 경우, 센서측에 가장 가깝게 배치되는 렌즈와 이미지 센서 사이에 프리즘 렌즈가 배치되는 경우는 프리즘 렌즈 또는 미러가 배치되지 않는 경우와 대비하여 광학계 전체 성능에 변화가 발생한다.
따라서, 프리즘 렌즈 또는 미러의 추가 배치에 따라 광학계 전체 성능 변화가 없는 조건에서 프리즘 렌즈 또는 미러의 추가 배치는 광학계의 모듈화를 위한 선택 사항일 수 있다. 이러한 조건에서는 다른 기구물 또는 렌즈와의 간섭 여부가 고려될 수 있고, 배치 간격 및 크기는 광경로제어부재에 입사되는 광의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 프리즘 렌즈 또는 미러의 추가 배치에 따라 광학계 전체 성능 변화가 발생하는 조건에서는 프리즘 렌즈 또는 미러의 추가 배치는 광학계 성능 보장을 위한 필수 사항일 수 있다. 이러한 조건에서는 프리즘 렌즈 또는 미러의 크기 및 인접한 렌즈 간의 배치 간격에 따라 광학 성능이 변화하므로 초기 설계한 조건을 임의로 변경해서는 안된다.
발명의 본 제1실시예에 따른 광학계에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 2는 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 3은 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 4는 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 5는 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 6은 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 7은 본 제1실시예에 따른 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이고, 도 8은 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 9는 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 10은 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 광학계(1000)는 렌즈부를 포함하며, 렌즈부는 제1 내지 제7렌즈(101~107)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7렌즈(101~107)은 광학계(1000)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 물체의 정보에 해당하는 광은 제1 내지 제7렌즈(101~107) 및 필터(400)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
제1렌즈(101)는 물체측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제1렌즈(101)는 센서 측에서 가장 멀리 배치될 수 있다. 제1렌즈(101)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈(101)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(101)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제1렌즈(101)의 물체측 제1면(S1)은 볼록하며, 센서측 제2면(S2)은 볼록할 수 있다. 제1렌즈(101)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제1렌즈(101)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제1렌즈(101)의 제1면(S1) 및 제2면(S2)의 비구면 계수는 도 7의 L1S1, L1S2로 제공될 수 있다. 제1렌즈(101)의 제1면(S1) 및 제2면(S2) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제2렌즈(102)는 물체 측에서 2번째로 배치될 수 있다. 제2렌즈(102)는 센서 측에서 6번째로 배치될 수 있다. 제2렌즈(102)은 제3렌즈(103)와 제5렌즈(105) 사이에 배치될 수 있다. 제2렌즈(102)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈(102)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈(102)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제2렌즈(102)의 물체측 제3면(S3)은 오목하며, 센서측 제4면(S4)은 볼록할 수 있다. 제2렌즈(102)는 광축(OA)에서 물체측이 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제2렌즈(102)는 광축(OA)에서 센서측이 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제2렌즈(102)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제3면(S3) 및 제4면(S4)의 비구면 계수는 도 7의 L2S1, L2S2로 제공될 수 있다. 제2렌즈(102)의 제3면(S3) 및 제4면(S4) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제3렌즈(103)는 물체 측에서 3번째로 배치될 수 있다. 제3렌즈(103)는 센서 측에서 5번째로 배치될 수 있다. 제3렌즈(103)은 제3렌즈(103)와 제5렌즈(105) 사이에 배치될 수 있다. 제3렌즈(103)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈(103)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(103)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제3렌즈(103)의 물체측 제5면(S5)은 오목하며, 센서측 제6면(S6)은 오목할 수 있다. 제3렌즈(103)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 제3렌즈(103)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제5면(S5) 및 제6면(S6)의 비구면 계수는 도 7의 L3S1, L3S2로 제공될 수 있다. 제3렌즈(103)의 제5면(S5) 및 제6면(S6) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제4렌즈(104)는 물체 측에서 4번째로 배치될 수 있다. 제4렌즈(104)는 센서 측에서 4번째로 배치될 수 있다. 제4렌즈(104)는 제3렌즈(103)와 제5렌즈(105) 사이에 배치될 수 있다. 제4렌즈(104)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제4렌즈(104)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(104)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제4렌즈(104)의 물체측 제7면(S7)은 볼록하며, 센서측 제8면(S8)은 볼록할 수 있다. 제4렌즈(104)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제4렌즈(104)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제7면(S7) 및 제8면(S8)의 비구면 계수는 도 7의 L4S1, L4S2로 제공될 수 있다. 제4렌즈(104)의 제7면(S7) 및 제8면(S8) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제5렌즈(105)는 물체 측에서 5번째로 배치될 수 있다. 제5렌즈(105)는 센서 측에서 3번째로 배치될 수 있다. 제5렌즈(105)은 제4렌즈(104)와 제6렌즈(106) 사이에 배치될 수 있다. 제5렌즈(105)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈(105)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈(105)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제5렌즈(105)는 물체측 제9면(S9)은 오목하고, 센서측 제10면(S10)은 오목할 수 있다. 제5렌즈(105)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 제5렌즈(105)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제9면(S9) 및 제10면(S10)의 비구면 계수는 도 7의 L5S1, L5S2로 제공될 수 있다. 제5렌즈(105)의 제9면(S9) 및 제10면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
조리개(STOP)는 제5렌즈(105)와 제6렌즈(106) 사이에 배치될 수 있다. 조리개는 제5렌즈(105)의 센서측 제10면(S10) 또는 제6렌즈(106)의 물체측 제11면(S11)에 배치될 수 있다. 조리개는 화각 범위 내에서 TTL을 줄여줄 수 있고, 광학계의 소형화가 가능하다. 이에 따라 광학계의 중량별 수율(yield by weight)의 저하를 방지하고 생산 효율의 향상을 도모할 수 있다.
제6렌즈(106)는 물체 측에서 6번째로 배치될 수 있다. 제6렌즈(106)는 센서 측에서 2번째로 배치될 수 있다. 제6렌즈(106)은 제5렌즈(105)와 제7렌즈(107) 사이에 배치될 수 있다. 제6렌즈(106)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제6렌즈(106)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈(106)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제6렌즈(106)는 물체측 제11면(S11)은 볼록하고, 센서측 제12면(S12)은 볼록할 수 있다. 제6렌즈(106)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제6렌즈(106)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제11면(S11) 및 제12면(S12)의 비구면 계수는 도 7의 L6S1,L6S2로 제공될 수 있다. 제6렌즈(106)의 제11면(S11) 및 제12면(S12) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제7렌즈(107)은 센서측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제7렌즈(107)는 물체 측에서 가장 멀리 배치될 수 있다. 제7렌즈(107)는 제6렌즈(106)와 필터(400) 사이에 배치될 수 있다. 제7렌즈(107)은 제6렌즈(106)와 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 제7렌즈(107)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제7렌즈(107)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈(107)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제7렌즈(107)는 물체측 제13면(S13)은 오목하고, 센서측 제14면(S14)은 볼록할 수 있다. 제7렌즈(107)는 물체측이 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제7렌즈(107)는 센서측이 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제7렌즈(107)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제13면(S13) 및 제14면(S14)의 비구면 계수는 도 7의 L7S1,L7S2로 제공될 수 있다. 제7렌즈(107)의 제13면(S13)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제7렌즈(107)의 제14면(S14)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점을 가질 수 있다. 제14면(S14)이 임계점을 갖는 경우, 광축에서 유효 반경의 30% 내지 50% 범위, 바람직하게 35% 내지 45% 범위에 위치할 수 있다. 제14면(S14)의 임계점은 광축에서 0.5 mm 내지 2.0 mm 범위, 바람직하게 1.0 mm 내지 1.5 mm 범위에 위치할 수 있다. 제14면(S14)의 임계점은 광축 및 광축의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점으로, 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한 제14면(S14)의 임계점은 렌즈 면을 지나는 접선의 기울기 값이 커지다가 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다.
Lens Surface Radius Thickness nd vd Clear
Aperture
1 S1 24.210 2.100 1.540 55.600 9.500
　 S2 -11.540 0.780 　 　 9.490
2 S3 -5.660 1.120 1.680 19.200 9.350
　 S4 -7.410 가변(D1) 　 　 9.620
3 S5 -12.020 0.940 1.620 25.600 7.800
　 S6 8.110 0.900 　 　 7.120
4 S7 12.910 1.870 1.680 19.200 7.270
　 S8 -12.130 0.870 　 　 7.410
5 S9 -32.290 0.650 1.540 55.600 6.800
STOP S10 6.760 가변(D2) 　 　 6.520
6 S11 5.030 3.000 1.540 55.600 6.900
　 S12 -10.260 0.840 　 　 6.520
7 S13 -7.030 1.600 1.670 20.400 6.050
　 S14 -46.030 16.400 　 　 5.560
Filter 　 Infinity 　 　 　
　 　 Infinity 　 　 　
Image 　 Infinity 　 　 　 　
표 1은 본 발명의 본 제1실시예에 따른 렌즈의 면 번호(Surface), 곡률반경(Radius), 각 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈면 사이의 거리(Thickness), 굴절률(Index,nd), 아베수(Abbe,vd), 유효경(Clear Aperture), 초점거리(Focal length)를 나타낸다. 이때, 곡률반경과 두께 또는 거리의 단위는 mm일 수 있다.
제1모드 제2모드 제3모드
D1 0.620 4.360 6.220
D2 6.710 3.600 0.500
표 2는 본 발명의 본 제1실시예에 따른 광학계에서 제1 내지 제3모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 경우, 가변되는 렌즈 사이의 간격(D1,D2)에 대한 것이다. 여기서, 제1모드는 광각단(wide)을 의미하고, 제2모드는 중간단(middle)을 의미하고, 제3모드는 망원단(tele)을 의미할 수 있다. 광각단은 와이드 앵글로 지칭될 수 있고, 망원단은 텔레포토로 지칭될 수 있다.
본 발명의 본 제1실시예에 따른 광학계에서 제1모드에서 제3모드로 배율이 변화는 과정에서 인접한 렌즈군 사이의 거리가 변할 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 고정이고, 제1 내지 제2렌즈군(LG1,LG2)만 이동할 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 고정군이고, 제1 내지 제2렌즈군(LG1,LG2)은 이동군일 수 있다.
제1모드에서 제2모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제2모드에서 제3모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제1모드에서 제3모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이는 1 mm 내지 1.5 mm를 만족할 수 있고, 바람직하게, 약 1.240 mm를 만족할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이는 5 mm 내지 7 mm를 만족할 수 있고, 바람직하게, 약 6.210 mm를 만족할 수 있다.
제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이는 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이보다 클 수 있다. 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 서로 이동하는 속도가 상이할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 이동 속도는 제1렌즈군(LG1)의 이동 속도보다 클 수 있다. 본 제1실시예에서 광각단과 망원단의 배율은 2배 내지 2.5배 범위를 만족할 수 있고, 약 2.37 배의 배율을 만족할 수 있다.
제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차는 0.5 도 이상 5도 이하를 만족할 수 있다. 여기서, CRA(1Field)는 이미지 센서의 1 Field 영역에 입사하는 광선인 상광선, 주광선, 하광선 중 주광선과 이미지 센서에 수직인 법선이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 이미지 센서와 광축이 만나는 지점은 0 Field이고, 이미지 센서에 광이 입사된 영역 중 가장 끝단 지점은 1 Field일 수 있다. 제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차가 5도 보다 커지면 해상력 저하가 발생하고, 제3렌즈군(LG3)과 이미지 센서(300) 사이의 거리가 가까워져 광경로제어부재를 배치할 수 없는 문제가 있다. 제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차가 0.5도 보다 작으면 줌 배율 변경에 따른 민감도가 커져 광학 성능이 저하되는 문제가 있다.
제1 내지 제3모드는 광각단(wide), 중간단(mid), 망원단(tele)에서 무한대(infinity)에 위치한 물체를 촬영한 경우일 수 있다. 근거리(macroscopic)에 위치한 물체(예를 들어, 1000mm 이내)를 촬영하는 경우, 제1 내지 제3모드에서 제1렌즈군(LG1)이 물체측으로 이동할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3모드에서 무한대 위치한 물체를 촬영하다가 근거리에 위치한 물체를 촬영하는 경우, 제1렌즈군(LG1)은 물체측으로 이동하여 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리는 커질 수 있다. 이때, 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이는 0.3 mm 내지 0.7mm 를 만족할 수 있고, 바람직하게 0.4 mm 내지 0.6 mm를 만족할 수 있다.
EFL(f)_wide 15.930 BFL_wide 16.400
EFL(f)_mid 23.890 BFL_mid 16.400
EFL(f)_tele 31.850 BFL_tele 16.400
EPD_wide 4.760 SD_wide 5.440
EPD_mid 7.130 SD_mid 5.440
EPD_tele 9.500 SD_tele 5.440
Fno_wide 3.300 FOV_wide 23.500
Fno_mid 3.400 FOV_mid 15.500
Fno_tele 3.400 FOV_tele 11.600
f1 14.870 ET1 0.780
f2 -47.620 ET2 1.470
f3 -7.680 ET3 2.510
f4 9.500 ET4 0.940
f5 -10.360 ET5 1.540
f6 6.750 ET6 1.340
f7 -12.620 ET7 2.150
f_LG1 22.790 TD_LG1 4.000
f_LG2 -8.340 TD_LG2 5.230
f_LG3 10.730 TD_LG3 5.440
CA_Max 9.495 L_CT_max 3.000
CA_Min 5.805 L_CT_min 0.650
CA_Aver 7.565 L_CT_aver 1.611
LG1_stroke 1.240 ΣCT 11.280
LG2_stroke 6.210 ΣCG 10.720
TTL 38.410 ImgH 6.600
표 3은 본 제1실시예의 광학계(1000)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 광학계(1000)의 광각단(wide), 중간단(mid) 및 망원단(tele) 각각에서 유효초점 거리(F)(mm), BFL(Back Focal Length)(mm), EPD(mm), 조리개(STOP)에서 제14면(S14)까지의 광축 거리인 SD(mm), Fno, FOV(degree)와 제1 내지 제7렌즈(101-107)의 초점거리(f1-f7)(mm), 에지 두께(ET1-ET7), 제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3) 의 초점 거리(f_LG1,f_LG2,f_LG3)(mm), 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이(LG1_stroke), 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이(LG2_stroke), 광학계(1000)의 전체 광축 거리인 TTL(mm), ImgH(mm), 최대 유효경(CA_Max), 최소 유효경(CA_Min), 평균 유효경(CA_Aver), 제1 내지 제7렌즈(101-107) 중 최대 중심 두께(L_CT_max), 최소 중심 두께(L_CT_min), 평균 중심 두께(L_CT_aver), 광축 방향에서 각 렌즈군의 길이(TD_LG1, TD_LG2, TD_LG3) 등에 대한 것이다.
이하에서, 제1 내지 제7렌즈(101~107)의 중심 두께는 CT1~CT7으로 나타내며, 각 렌즈의 유효 영역의 끝단인 에지 두께는 ET1~ET7으로 나타내며, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격(Center gap)은 CG1~CG6으로 나타낸다. BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 중심까지의 광축 거리이다. TTL은 제1렌즈(101)의 제1면(S1)의 중심에서 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축 거리이다.
각 렌즈의 곡률 반경의 절대값으로 비교하면, 광축(OA)에서 제7렌즈(107)의 제14면(S14)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최대이며, 제6렌즈(106)의 제11면(S11)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최소일 수 있다. 제1렌즈(101)의 제1면(S1)의 곡률반경의 절대값은 제2면(S2)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제2렌즈(102)의 제3면(S3)의 곡률반경의 절대값은 제4면(S4)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다. 제3렌즈(103)의 제5면(S5)의 곡률반경의 절대값은 제6면(S6)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제4렌즈(104)의 제7면(S7)의 곡률반경의 절대값은 제8면(S8)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제5렌즈(105)의 제9면(S9)의 곡률반경의 절대값은 제10면(S10)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제6렌즈(106)의 제11면(S11)의 곡률반경의 절대값은 제12면(S12)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다. 제7렌즈(107)의 제13면(S13)의 곡률반경의 절대값은 제14면(S14)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
조건 1: 2 < |L1R1/L1R2| < 2.5
조건 2: 0.5 < |L2R1/L2R2| < 1
조건 3: 1 < |L3R1/L3R2| < 1.5
조건 4: 1 < |L4R1/L4R2| < 1.5
조건 5: 3 < |L5R1/L5R2| < 5
조건 6: 0.1 < |L6R1/L6R2| < 0.5
조건 7: 0.1 < |L7R1/L7R2| < 0.5
광축을 기준으로 렌즈의 중심 두께를 설명하면, 제6렌즈(106)의 중심 두께(CT6)는 렌즈들 중에서 최대이며, 제5렌즈(105)의 중심 두께(CT5)는 렌즈들 중에서 최소이다. 렌즈 중 최대 중심 두께와 최소 중심 두께의 차이는 2 mm 이상 2.5 mm 이하의 범위 일 수 있다.
각 렌즈의 중심 두께는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: CT6 > CT1 > CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
조건 2: CT1, CT4, CT6, CT7 > CT2 > CT3, CT5
조건 3: CT1, CT2, CT4, CT6, CT7 > CT3 > CT5
조건 4: CT1, CT6 > CT4 > CT2, CT3, CT5, CT7
조건 5: CT1, CT2, CT3, CT4, CT6, CT7 > CT5
조건 6: CT6 > CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
조건 7: CT1, CT4, CT6 > CT7 > CT2, CT3, CT5
줌 이동시 제1렌즈(101)와 제2렌즈(102) 사이의 간격(CG1), 제3렌즈(103)와 제4렌즈(104) 사이의 간격(CG3), 제4렌즈(104)와 제5렌즈(105) 사이의 간격(CG4) 및 제6렌즈(106)와 제7렌즈(107) 사이의 간격(CG6)은 변하지 않고, 제2렌즈(102)와 제3렌즈(103) 사이의 간격(CG2) 및 제5렌즈(105)와 제6렌즈(106) 사이의 간격(CG5)은 변할 수 있다. 변하지 않는 렌즈들 사이의 중심 간격 중 제3렌즈(103)와 제4렌즈(104) 사이의 간격(CG3)은 최대이며, 제1렌즈(101)와 제2렌즈(102) 사이의 간격(CG1)은 최소일 수 있다. 이격되는 렌즈 간격 중 최대 중심 간격과 최소 중심 간격의 차이는 0.1 mm 이상 예컨대, 0.1 mm 내지 0.2 mm 범위일 수 있다.
각 렌즈들 사이의 중심 간격은 아래의 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: CG3, CG4, CG6 > CG1
조건 2: CG3 > CG1, CG4, CG6
조건 3: CG3 > CG4 > CG1, CG6
조건 4: CG3, CG4 > CG6 > CG1
유효경에 대해 설명하면, 최대 유효경을 갖는 렌즈는 제1렌즈(101)일 수 있다. 여기서, 유효경은 각 렌즈의 물체측면의 유효경과 센서측면의 유효경의 평균이다. 최대 유효경을 갖는 렌즈면은 제1렌즈(101)의 제1면(S1) 일 수 있다. 최소 유효경을 갖는 렌즈는 제7렌즈(107)일 수 있다. 최소 유효경을 갖는 렌즈 면은 제7렌즈(107)의 제14면(S14)일 수 있다. 제1 내지 제7렌즈(101-107)의 유효경은 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 클 수 있다.
각 렌즈의 유효경은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: CA_L1 > CA_L2, CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
조건 2: CA_L1 > CA_L2 > CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
조건 3: CA_L1, CA_L2 > CA_L3 > CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
조건 4: CA_L1, CA_L2, CA_L3 > CA_L4 > CA_L5, CA_L6, CA_L7
조건 5: CA_L1, CA_L2, CA_L3, CA_L4, CA_L6 > CA_L5 > CA_L7
조건 6: CA_L1, CA_L2, CA_L3, CA_L4 > CA_L6 > CA_L5, CA_L7
조건 7: CA_L1, CA_L2, CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6 > CA_L7
굴절률을 설명하면, 제2렌즈(102) 및 제4렌즈(104)의 굴절률은 렌즈들 중에서 최대이며, 1.6 초과, 예컨대, 1.65 초과일 수 있다. 제1렌즈(101), 제5렌즈(105) 및 제6렌즈(106) 중 어느 하나는 렌즈들 중에서 최소의 굴절률을 가질 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(101), 제5렌즈(105) 및 제6렌즈(106) 중 어느 하나의 굴절률은 렌즈들 중 최소일 수 있고, 1.6 미만, 예컨대 1.55 미만일 수 있다. 최대 굴절률과 최소 굴절률 차이는 0.1 이상일 수 있다.
각 렌즈의 굴절률은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: n2, n3, n4, n7 > n1 = n5 = n6
조건 2: n2 = n4 > n1, n3, n5, n6, n7
조건 3: n2, n4, n7 > n3 > n1, n5, n6
조건 4: n2, n4 > n7 > n1, n3, n5, n6
아베수를 비교하면, 제1렌즈(101), 제5렌즈(105) 및 제6렌즈(106)의 렌즈의 아베수는 렌즈들 중 최대이며, 50이상일 수 있다. 제2렌즈(102) 및 제4렌즈(104)의 아베수는 렌즈들 중 최소이며, 20 이하일 수 있다. 최대 굴절률과 최소 아베수 차이는 30 이상일 수 있다.
각 렌즈의 아베수는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: v1 = v5 = v6 > v2, v3, v4, v7
조건 2: v1, v3, v5, v6, v7 > v2 = v4
조건 3: v1, v5, v6 > v3 > v2, v4, v7
조건 4: v1, v3, v5, v6 > v7 > v2, v4
제1,4,6렌즈(101,104,106)의 초점 거리(F1,F4,F6)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제1,4,6렌즈(101,104,106)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2,3,5,7렌즈(102,103,105,107)의 초점 거리(F2,F3,F5,F7)는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 제2,3,5,7렌즈(102,103,105,107)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 비교하면, 제2렌즈(102)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최대이며, 40 이상 내지 60 이하일 수 있다. 제6렌즈(106)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최소이고, 제6렌즈(106)의 초점 거리의 절대값은 5 이상 내지 8 이하일 수 있다.
각 렌즈의 초점거리의 절대값은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: |f2| > |f1| > |f3|, |f4|, |f5|, |f6|, |f7|
조건 2: |f2| > |f1|, |f3|, |f4|, |f5|, |f6|, |f7|
조건 3: |f1|, |f2|, |f4|, |f5|, |f7| > |f3| > |f6|
조건 4: |f1|, |f2|, |f5|, |f7| > |f4| > |f3|, |f6|
조건 5: |f1|, |f2|, |f7| > |f5| > |f3|, |f4|, |f6|
조건 6: |f1|, |f2|, |f3|, |f4|, |f5|, |f7| > |f6|
조건 7: |f1|, |f2| > |f7| > |f3|, |f4|, |f5|, |f6|
제1렌즈군(LG1)의 합성 초점 거리(f_LG1)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제1렌즈군(LG1)는 양(+)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 합성 초점 거리(f_LG2)는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 제2렌즈군(LG2)는 음(-)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈군(LG3)의 합성 초점 거리(f_LG3)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제3렌즈군(LG3)는 양(+)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 이를 통해, 물체 측에서 입사된 광은 광축 방향에서 멀어지다가 다시 광축 방향으로 모일 수 있어, 안정적인 광 경로를 형성할 수 있다.
제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3)의 각 합성 초점 거리를 절대값으로 비교하면, 제1렌즈군(LG1)의 합성 초점 거리가 가장 크고, 제2렌즈군(LG2)의 합성 초점 거리가 가장 작을 수 있다. 제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3)의 합성 초점 거리의 대소 관계는 |f_LG1| > |f_LG3| > |f_LG2| 을 만족할 수 있다.
제1렌즈(101)의 두께(CT1)는 최대 두께와 최소 두께의 차이가 2.5배 이상 예컨대, 2.5배 내지 3배 범위일 수 있으며, 중심 두께(CT1)가 최대이고, 에지 두께(ET1)가 최소일 수 있다. 제2렌즈(102)의 두께(T2)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 내지 1.5배 범위이다. 제3렌즈(103)의 두께(T3)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 2.5배 내지 3배 범위이다. 제4렌즈(104)의 두께(T4)는 중심에서 최대이고 에지에서 최소일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1.5배 내지 2배 범위이다. 제5렌즈(105)의 두께(T5)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 2배 내지 2.5배 범위이다. 제6렌즈(106)의 두께(T6)는 중심에서 최대이고 에지에서 최소일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 2배 내지 2.5배 범위이다. 제7렌즈(107)의 두께(T7)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 내지 1.5배 범위이다.
각 렌즈의 두께는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: 2.5 < CT1/ET1 < 3, 0.1 < ET1/CT1 < 0.5
조건 2: 0.5 < CT2/ET2 < 1, 1 < ET2/CT2 < 1.5
조건 3: 0.1 < CT3/ET3 < 0.5, 2.5 < ET3/CT3 < 3
조건 4: 1.5 < CT4/ET4 < 2, 0.5 < ET4/CT4 < 1
조건 5: 0.1 < CT5/ET5 < 0.5, 2 < ET5/CT5 < 2.5
조건 6: 2 < CT6/ET6 < 2.5, 0.1 < ET6/CT6 < 0.5
조건 7: 0.5 < CT7/ET7 < 1, 1 < ET7/CT7 < 1.5
조건 8: 1 < ΣCT/ΣET < 1.5, 0.5 < ΣET/ΣCT < 1
렌즈들 사이의 간격(G1-G6) 중에서 제1,2렌즈(101,102) 사이의 간격(LG1)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다. 제2,3렌즈(102,103) 사이의 간격(LG2)은 중심부가 최소이고, 에지부가 최대일 수 있다. 제3,4렌즈(103,104) 사이의 간격(LG3)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다. 제4,5렌즈(104,105) 사이의 간격(G4)은 에지부가 최대이고, 중심부가 최소일 수 있다. 제5,6렌즈(105,106) 사이의 제5간격(G5)은 중심부가 최소이고, 에지부가 최대일 수 있다. 제6,7렌즈(106,107) 사이의 제6간격(G6)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다.
도 8은 제1모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 9는 제2모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 10은 제3모드로 동작하는 본 제1실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 8, 도 9 및 도 10의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 8, 도 9 및 도 10에서 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 약 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 8, 도 9 및 도 10의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 본 제1실시예에 따른 광학계(1000)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 본 제1실시예에 따른 광학계(1000)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부 뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
발명의 본 제2실시예에 따른 광학계에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 12는 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 13은 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 14는 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 15는 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 구성도이고, 도 16은 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계를 모듈화한 구성도이고, 도 17은 본 제2실시예에 따른 광학계에서 렌즈들의 비구면 계수를 나타낸 표이고, 도 18은 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 19는 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 20은 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, 광학계(1100)는 렌즈부를 포함하며, 렌즈부는 제1 내지 제7렌즈(201~207)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7렌즈(201~207)은 광학계(1100)의 광축(OA)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 물체의 정보에 해당하는 광은 제1 내지 제7렌즈(201~207) 및 필터(400)를 통과하여 이미지 센서(300)에 입사될 수 있다.
제1렌즈(201)는 물체측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제1렌즈(201)는 센서 측에서 가장 멀리 배치될 수 있다. 제1렌즈(201)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈(201)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈(201)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제1렌즈(201)의 물체측 제1면(S1)은 볼록하며, 센서측 제2면(S2)은 볼록할 수 있다. 제1렌즈(201)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제1렌즈(201)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제1렌즈(201)의 제1면(S1) 및 제2면(S2)의 비구면 계수는 도 3의 L1S1, L1S2로 제공될 수 있다. 제1렌즈(201)의 제1면(S1) 및 제2면(S2) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제2렌즈(202)는 물체 측에서 2번째로 배치될 수 있다. 제2렌즈(202)는 센서 측에서 6번째로 배치될 수 있다. 제2렌즈(202)은 제3렌즈(203)와 제5렌즈(205) 사이에 배치될 수 있다. 제2렌즈(202)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈(202)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈(202)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제2렌즈(202)의 물체측 제3면(S3)은 오목하며, 센서측 제4면(S4)은 볼록할 수 있다. 제2렌즈(202)는 광축(OA)에서 물체측이 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제2렌즈(202)는 광축(OA)에서 센서측이 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제2렌즈(202)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제3면(S3) 및 제4면(S4)의 비구면 계수는 도 3의 L2S1, L2S2로 제공될 수 있다. 제2렌즈(202)의 제3면(S3) 및 제4면(S4) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제3렌즈(203)는 물체 측에서 3번째로 배치될 수 있다. 제3렌즈(203)는 센서 측에서 5번째로 배치될 수 있다. 제3렌즈(203)은 제3렌즈(203)와 제5렌즈(205) 사이에 배치될 수 있다. 제3렌즈(203)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈(203)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈(203)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제3렌즈(203)의 물체측 제5면(S5)은 볼록하며, 센서측 제6면(S6)은 오목할 수 있다. 제3렌즈(203)는 물체측이 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제3렌즈(203)는 센서측이 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제3렌즈(203)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제5면(S5) 및 제6면(S6)의 비구면 계수는 도 3의 L3S1, L3S2로 제공될 수 있다. 제3렌즈(203)의 제5면(S5) 및 제6면(S6) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제4렌즈(204)는 물체 측에서 4번째로 배치될 수 있다. 제4렌즈(204)는 센서 측에서 4번째로 배치될 수 있다. 제4렌즈(204)는 제3렌즈(203)와 제5렌즈(205) 사이에 배치될 수 있다. 제4렌즈(204)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제4렌즈(204)는 플라스틱 또는 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(204)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축을 기준으로 제4렌즈(204)의 물체측 제7면(S7)은 볼록하며, 센서측 제8면(S8)은 볼록할 수 있다. 제4렌즈(204)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제4렌즈(204)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제7면(S7) 및 제8면(S8)의 비구면 계수는 도 3의 L4S1, L4S2로 제공될 수 있다. 제4렌즈(204)의 제7면(S7) 및 제8면(S8) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제5렌즈(205)는 물체 측에서 5번째로 배치될 수 있다. 제5렌즈(205)는 센서 측에서 3번째로 배치될 수 있다. 제5렌즈(205)은 제4렌즈(204)와 제6렌즈(206) 사이에 배치될 수 있다. 제5렌즈(205)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈(205)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제5렌즈(205)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제5렌즈(205)는 물체측 제9면(S9)은 오목하고, 센서측 제10면(S10)은 오목할 수 있다. 제5렌즈(205)는 양면이 오목한 형상을 가질 수 있다. 제5렌즈(205)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제9면(S9) 및 제10면(S10)의 비구면 계수는 도 3의 L5S1, L5S2로 제공될 수 있다. 제5렌즈(205)의 제9면(S9) 및 제10면(S10) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
조리개(STOP)는 제5렌즈(205)와 제6렌즈(206) 사이에 배치될 수 있다. 조리개는 제5렌즈(205)의 센서측 제10면(S10) 또는 제6렌즈(206)의 물체측 제11면(S11)에 배치될 수 있다. 조리개는 화각 범위 내에서 TTL을 줄여줄 수 있고, 광학계의 소형화가 가능하다. 이에 따라 광학계의 중량별 수율(yield by weight)의 저하를 방지하고 생산 효율의 향상을 도모할 수 있다.
제6렌즈(206)는 물체 측에서 6번째로 배치될 수 있다. 제6렌즈(206)는 센서 측에서 2번째로 배치될 수 있다. 제6렌즈(206)은 제5렌즈(205)와 제7렌즈(207) 사이에 배치될 수 있다. 제6렌즈(206)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제6렌즈(206)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈(206)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제6렌즈(206)는 물체측 제11면(S11)은 볼록하고, 센서측 제12면(S12)은 볼록할 수 있다. 제6렌즈(206)는 양면이 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제6렌즈(206)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제11면(S11) 및 제12면(S12)의 비구면 계수는 도 3의 L6S1,L6S2로 제공될 수 있다. 제6렌즈(206)의 제11면(S11) 및 제12면(S12) 중 적어도 하나 또는 모두는 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제7렌즈(207)은 센서측에 가장 가깝게 배치될 수 있다. 제7렌즈(207)는 물체 측에서 가장 멀리 배치될 수 있다. 제7렌즈(207)는 제6렌즈(206)와 필터(400) 사이에 배치될 수 있다. 제7렌즈(207)은 제6렌즈(206)와 이미지 센서(300) 사이에 배치될 수 있다. 제7렌즈(207)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 제7렌즈(207)는 플라스틱 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7렌즈(207)는 플라스틱 재질로 제공될 수 있다.
광축(OA)을 기준으로 제7렌즈(207)는 물체측 제13면(S13)은 오목하고, 센서측 제14면(S14)은 볼록할 수 있다. 제7렌즈(207)는 물체측이 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제7렌즈(207)는 센서측이 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제7렌즈(207)는 플라스틱 재질이며, 비구면을 가질 수 있다. 제13면(S13) 및 제14면(S14)의 비구면 계수는 도 3의 L7S1,L7S2로 제공될 수 있다. 제7렌즈(207)의 제13면(S13)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점 없이 제공될 수 있다.
제7렌즈(207)의 제14면(S14)은 광축에서 유효 영역의 끝단까지 임계점을 가질 수 있다. 제14면(S14)이 임계점을 갖는 경우, 광축에서 유효 반경의 30% 내지 50% 범위, 바람직하게 35% 내지 45% 범위에 위치할 수 있다. 제14면(S14)의 임계점은 광축에서 0.5 mm 내지 2.0 mm 범위, 바람직하게 1.0 mm 내지 1.5 mm 범위에 위치할 수 있다. 제14면(S14)의 임계점은 광축 및 광축의 수직인 방향에 대한 기울기 값의 부호가 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 변하는 지점으로, 기울기 값이 0인 지점을 의미할 수 있다. 또한 제14면(S14)의 임계점은 렌즈 면을 지나는 접선의 기울기 값이 커지다가 작아지는 지점 또는 작아지다가 커지는 지점일 수 있다.
Lens Surface Radius Thickness nd vd Clear
Aperture
1 S1 28.690 2.340 1.540 55.600 7.300
　 S2 -11.340 0.480 　 　 7.340
2 S3 -8.990 0.950 1.680 19.200 7.230
　 S4 -12.920 가변(D1) 　 　 7.410
3 S5 220.850 0.800 1.620 25.600 6.410
　 S6 6.460 0.990 　 　 5.970
4 S7 15.070 1.780 1.680 19.200 6.350
　 S8 -13.210 1.270 　 　 6.480
5 S9 -20.170 0.690 1.540 55.600 6.330
STOP S10 5.540 가변(D2) 　 　 6.570
6 S11 5.360 3.000 1.540 55.600 7.300
　 S12 -8.260 0.760 　 　 6.950
7 S13 -5.690 2.230 1.670 20.400 6.620
　 S14 -15.660 15.770 　 　 6.110
Filter 　 Infinity 　 　 　
　 　 Infinity 　 　 　
Image 　 Infinity 　 　 　 　
표 4은 본 발명의 본 제2실시예에 따른 렌즈의 면 번호(Surface), 곡률반경(Radius), 각 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈면 사이의 거리(Thickness), 굴절률(Index,nd), 아베수(Abbe,vd), 유효경(Clear Aperture), 초점거리(Focal length)를 나타낸다. 이때, 곡률반경과 두께 또는 거리의 단위는 mm일 수 있다.
제1모드 제2모드 제3모드
D1 0.250 3.860 5.660
D2 6.480 3.490 0.500
표 5는 본 발명의 본 제2실시예에 따른 광학계에서 제1 내지 제3모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 경우, 가변되는 렌즈 사이의 간격(D1,D2)에 대한 것이다. 여기서, 제1모드는 광각단(wide)을 의미하고, 제2모드는 중간단(middle)을 의미하고, 제3모드는 망원단(tele)을 의미할 수 있다. 광각단은 와이드 앵글로 지칭될 수 있고, 망원단은 텔레포토로 지칭될 수 있다.
본 발명의 본 제2실시예에 따른 광학계에서 제1모드에서 제3모드로 배율이 변화는 과정에서 인접한 렌즈군 사이의 거리가 변할 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 고정이고, 제1 내지 제2렌즈군(LG1,LG2)만 이동할 수 있다. 제3렌즈군(LG3)은 고정군이고, 제1 내지 제2렌즈군(LG1,LG2)은 이동군일 수 있다.
제1모드에서 제2모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제2모드에서 제3모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제1모드에서 제3모드로 동작하는 경우, 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리(D1)는 커지고, 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3) 사이의 거리(D2)는 작아질 수 있다.
제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이는 1 mm 내지 1.5 mm를 만족할 수 있고, 바람직하게, 약 1.190 mm를 만족할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이는 5 mm 내지 7 mm를 만족할 수 있고, 바람직하게, 약 5.970 mm를 만족할 수 있다.
제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이는 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이보다 클 수 있다. 제1렌즈군(LG1) 및 제2렌즈군(LG2)은 서로 이동하는 속도가 상이할 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 이동 속도는 제1렌즈군(LG1)의 이동 속도보다 클 수 있다. 본 제2실시예에서 광각단과 망원단의 배율은 1.8배 내지 2.3배 범위를 만족할 수 있고, 약 1.99 배의 배율을 만족할 수 있다.
제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차는 0.5 도 이상 5도 이하를 만족할 수 있다. 여기서, CRA(1Field)는 이미지 센서의 1 Field 영역에 입사하는 광선인 상광선, 주광선, 하광선 중 주광선과 이미지 센서에 수직인 법선이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 이미지 센서와 광축이 만나는 지점은 0 Field이고, 이미지 센서의 끝단 지점은 1 Field일 수 있다. 제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차가 5도 보다 커지면 해상력 저하가 발생하고, 제3렌즈군(LG3)과 이미지 센서(300) 사이의 거리가 가까워져 광경로제어부재를 배치할 수 없는 문제가 있다. 제1모드와 제3모드의 CRA(1Field) 편차가 0.5도 보다 작으면 줌 배율 변경에 따른 민감도가 커져 광학 성능이 저하되는 문제가 있다.
제1 내지 제3모드는 광각단(wide), 중간단(mid), 망원단(tele)에서 무한대(infinity)에 위치한 물체를 촬영한 경우일 수 있다. 근거리(macroscopic)에 위치한 물체(예를 들어, 1000mm 이내)를 촬영하는 경우, 제1 내지 제3모드에서 제1렌즈군(LG1)이 물체측으로 이동할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3모드에서 무한대 위치한 물체를 촬영하다가 근거리에 위치한 물체를 촬영하는 경우, 제1렌즈군(LG1)은 물체측으로 이동하여 제1렌즈군(LG1)과 제2렌즈군(LG2) 사이의 거리는 커질 수 있다. 이때, 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이는 0.3 mm 내지 0.7mm 를 만족할 수 있고, 바람직하게 0.4 mm 내지 0.6 mm를 만족할 수 있다.
EFL(f)_wide 15.930 BFL_wide 15.770
EFL(f)_mid 23.890 BFL_mid 15.770
EFL(f)_tele 31.850 BFL_tele 15.770
EPD_wide 5.440 SD_wide 5.990
EPD_mid 7.300 SD_mid 5.990
EPD_tele 7.300 SD_tele 5.990
Fno_wide 2.900 FOV_wide 22.200
Fno_mid 3.300 FOV_mid 14.800
Fno_tele 4.400 FOV_tele 11.100
f1 15.470 ET1 1.580
f2 -48.240 ET2 1.140
f3 -10.750 ET3 1.590
f4 10.640 ET4 1.080
f5 -8.030 ET5 1.740
f6 6.560 ET6 1.180
f7 -14.670 ET7 2.770
f_LG1 23.140 TD_LG1 3.770
f_LG2 -8.050 TD_LG2 5.530
f_LG3 10.340 TD_LG3 5.990
CA_Max 7.320 L_CT_max 3.000
CA_Min 6.190 L_CT_min 0.690
CA_Aver 6.741 L_CT_aver 1.684
LG1_stroke 1.190 ΣCT 11.790
LG2_stroke 5.970 ΣCG 10.230
TTL 37.800 ImgH 6.300
표 6은 본 제2실시예의 광학계(1100)에서 상술한 수학식들의 항목에 대한 것으로, 광학계(1100)의 광각단(wide), 중간단(mid) 및 망원단(tele) 각각에서 유효초점 거리(F)(mm), BFL(Back Focal Length)(mm), EPD(mm), 조리개(STOP)에서 제14면(S14)까지의 광축 거리인 SD(mm), Fno, FOV(degree)와 제1 내지 제7렌즈(201-207)의 초점거리(f1-f7)(mm), 에지 두께(ET1-ET7), 제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3) 의 초점 거리(f_LG1,f_LG2,f_LG3)(mm), 제1렌즈군(LG1)의 스트로크 길이(LG1_stroke), 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이(LG2_stroke), 광학계(1100)의 전체 광축 거리인 TTL(mm), ImgH(mm), 최대 유효경(CA_Max), 최소 유효경(CA_Min), 평균 유효경(CA_Aver), 제1 내지 제7렌즈(201-207) 중 최대 중심 두께(L_CT_max), 최소 중심 두께(L_CT_min), 평균 중심 두께(L_CT_aver), 광축 방향에서 각 렌즈군의 길이(TD_LG1, TD_LG2, TD_LG3) 등에 대한 것이다.
이하에서, 제1 내지 제7렌즈(201~207)의 중심 두께는 CT1~CT7으로 나타내며, 각 렌즈의 유효 영역의 끝단인 에지 두께는 ET1~ET7으로 나타내며, 인접한 두 렌즈 사이의 중심 간격(Center gap)은 CG1~CG6으로 나타낸다. BFL(Back focal length)은 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 중심까지의 광축 거리이다. TTL은 제1렌즈(201)의 제1면(S1)의 중심에서 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축 거리이다.
각 렌즈의 곡률 반경의 절대값으로 비교하면, 광축(OA)에서 제3렌즈(203)의 제5면(S5)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최대이며, 제6렌즈(206)의 제11면(S11)의 곡률 반경은 렌즈들 중에서 최소일 수 있다. 제1렌즈(201)의 제1면(S1)의 곡률반경의 절대값은 제2면(S2)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제2렌즈(202)의 제3면(S3)의 곡률반경의 절대값은 제4면(S4)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다. 제3렌즈(203)의 제5면(S5)의 곡률반경의 절대값은 제6면(S6)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제4렌즈(204)의 제7면(S7)의 곡률반경의 절대값은 제8면(S8)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제5렌즈(205)의 제9면(S9)의 곡률반경의 절대값은 제10면(S10)의 곡률반경의 절대값보다 클 수 있다. 제6렌즈(206)의 제11면(S11)의 곡률반경의 절대값은 제12면(S12)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다. 제7렌즈(207)의 제13면(S13)의 곡률반경의 절대값은 제14면(S14)의 곡률반경의 절대값보다 작을 수 있다.
조건 1: 2.5 < |L1R1/L1R2| < 3
조건 2: 0.5 < |L2R1/L2R2| < 1
조건 3: 30 < |L3R1/L3R2| < 40
조건 4: 1 < |L4R1/L4R2| < 1.5
조건 5: 3 < |L5R1/L5R2| < 5
조건 6: 0.5 < |L6R1/L6R2| < 1
조건 7: 0.1 < |L7R1/L7R2| < 0.5
광축을 기준으로 렌즈의 중심 두께를 설명하면, 제6렌즈(206)의 중심 두께(CT6)는 렌즈들 중에서 최대이며, 제5렌즈(205)의 중심 두께(CT5)는 렌즈들 중에서 최소이다. 렌즈 중 최대 중심 두께와 최소 중심 두께의 차이는 2 mm 이상 2.5 mm 이하의 범위 일 수 있다.
각 렌즈의 중심 두께는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: CT6 > CT1 > CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
조건 2: CT1, CT4, CT6, CT7 > CT2 > CT3, CT5
조건 3: CT1, CT2, CT4, CT6, CT7 > CT3 > CT5
조건 4: CT1, CT6, CT7 > CT4 > CT2, CT3, CT5
조건 5: CT1, CT2, CT3, CT4, CT6, CT7 > CT5
조건 6: CT6 > CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT7
조건 7: CT1, CT6 > CT7 > CT2, CT3, CT4, CT5
줌 이동시 제1렌즈(201)와 제2렌즈(202) 사이의 간격(CG1), 제3렌즈(203)와 제4렌즈(204) 사이의 간격(CG3), 제4렌즈(204)와 제5렌즈(205) 사이의 간격(CG4) 및 제6렌즈(206)와 제7렌즈(207) 사이의 간격(CG6)은 변하지 않고, 제2렌즈(202)와 제3렌즈(203) 사이의 간격(CG2) 및 제5렌즈(205)와 제6렌즈(206) 사이의 간격(CG5)은 변할 수 있다. 변하지 않는 렌즈들 사이의 중심 간격 중 제4렌즈(204)와 제5렌즈(205) 사이의 간격(CG4)은 최대이며, 제1렌즈(201)와 제2렌즈(202) 사이의 간격(CG1)은 최소일 수 있다. 이격되는 렌즈 간격 중 최대 중심 간격과 최소 중심 간격의 차이는 0.5 mm 이상 예컨대, 0.5 mm 내지 1 mm 범위일 수 있다.
각 렌즈들 사이의 중심 간격은 아래의 조건을 만족할 수 있다.
조건 1: CG3, CG4, CG6 > CG1
조건 2: CG4 > CG3 > CG1, CG6
조건 3: CG4 > CG1, CG3, CG6
조건 4: CG3, CG4 > CG6 > CG1
유효경에 대해 설명하면, 최대 유효경을 갖는 렌즈는 제1렌즈(201) 및 제2렌즈(202)일 수 있다. 여기서, 유효경은 각 렌즈의 물체측면의 유효경과 센서측면의 유효경의 평균이다. 최대 유효경을 갖는 렌즈면은 제2렌즈(202)의 제4면(S4) 일 수 있다. 최소 유효경을 갖는 렌즈는 제3렌즈(203)일 수 있다. 최소 유효경을 갖는 렌즈 면은 제3렌즈(203)의 제6면(S6)일 수 있다. 제1 내지 제7렌즈(201-207)의 유효경은 이미지 센서(300)의 대각 길이보다 클 수 있다.
각 렌즈의 유효경은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: CA_L1 = CA_L2 > CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7
조건 2: CA_L1, CA_L2, CA_L4, CA_L5, CA_L6, CA_L7 > CA_L3
조건 3: CA_L1, CA_L2, CA_L5, CA_L6 > CA_L4 > CA_L3, CA_L7
조건 4: CA_L1, CA_L2, CA_L6 > CA_L5 > CA_L3, CA_L4, CA_L7
조건 5: CA_L1, CA_L2 > CA_L6 > CA_L3, CA_L4, CA_L5, CA_L7
조건 6: CA_L1, CA_L2, CA_L4, CA_L5, CA_L6 > CA_L7 > CA_L3
굴절률을 설명하면, 제2렌즈(202) 및 제4렌즈(204)의 굴절률은 렌즈들 중에서 최대이며, 1.6 초과, 예컨대, 1.65 초과일 수 있다. 제1렌즈(201), 제5렌즈(205) 및 제6렌즈(206) 중 어느 하나는 렌즈들 중에서 최소의 굴절률을 가질 수 있다. 예컨대, 제1렌즈(201), 제5렌즈(205) 및 제6렌즈(206) 중 어느 하나의 굴절률은 렌즈들 중 최소일 수 있고, 1.6 미만, 예컨대 1.55 미만일 수 있다. 최대 굴절률과 최소 굴절률 차이는 0.1 이상일 수 있다.
각 렌즈의 굴절률은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: n2, n3, n4, n7 > n1 = n5 = n6
조건 2: n2 = n4 > n1, n3, n5, n6, n7
조건 3: n2, n4, n7 > n3 > n1, n5, n6
조건 4: n2, n4 > n7 > n1, n3, n5, n6
아베수를 비교하면, 제1렌즈(201), 제5렌즈(205) 및 제6렌즈(206)의 렌즈의 아베수는 렌즈들 중 최대이며, 50이상일 수 있다. 제2렌즈(202) 및 제4렌즈(204)의 아베수는 렌즈들 중 최소이며, 20 이하일 수 있다. 최대 굴절률과 최소 아베수 차이는 30 이상일 수 있다.
각 렌즈의 아베수는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: v1 = v5 = v6 > v2, v3, v4, v7
조건 2: v1, v3, v5, v6, v7 > v2 = v4
조건 3: v1, v5, v6 > v3 > v2, v4, v7
조건 4: v1, v3, v5, v6 > v7 > v2, v4
제1,4,6렌즈(201,204,206)의 초점 거리(F1,F4,F6)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제1,4,6렌즈(201,204,206)는 양(+)의 굴절력을 가질 수 있다. 제2,3,5,7렌즈(202,203,205,207)의 초점 거리(F2,F3,F5,F7)는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 제2,3,5,7렌즈(202,203,205,207)는 음(-)의 굴절력을 가질 수 있다. 초점 거리를 절대 값으로 비교하면, 제2렌즈(202)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최대이며, 40 이상 내지 60 이하일 수 있다. 제6렌즈(206)의 초점 거리는 렌즈들 중에서 최소이고, 제6렌즈(206)의 초점 거리의 절대값은 5 이상 내지 8 이하일 수 있다.
각 렌즈의 초점거리의 절대값은 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: |f2| > |f1| > |f3|, |f4|, |f5|, |f6|, |f7|
조건 2: |f2| > |f1|, |f3|, |f4|, |f5|, |f6|, |f7|
조건 3: |f1|, |f2|, |f7| > |f3| > |f4|, |f5|, |f6|
조건 4: |f1|, |f2|, |f3|, |f7| > |f4| > |f5|, |f6|
조건 5: |f1|, |f2|, |f3|, |f4|, |f7| > |f5| > |f6|
조건 6: |f1|, |f2|, |f3|, |f4|, |f5|, |f7| > |f6|
조건 7: |f1|, |f2| > |f7| > |f3|, |f4|, |f5|, |f6|
제1렌즈군(LG1)의 합성 초점 거리(f_LG1)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제1렌즈군(LG1)는 양(+)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈군(LG2)의 합성 초점 거리(f_LG2)는 음(-)의 부호를 가질 수 있다. 제2렌즈군(LG2)는 음(-)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈군(LG3)의 합성 초점 거리(f_LG3)는 양(+)의 부호를 가질 수 있다. 제3렌즈군(LG3)는 양(+)의 합성 굴절력을 가질 수 있다. 이를 통해, 물체 측에서 입사된 광은 광축 방향에서 멀어지다가 다시 광축 방향으로 모일 수 있어, 안정적인 광 경로를 형성할 수 있다.
제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3)의 각 합성 초점 거리를 절대값으로 비교하면, 제1렌즈군(LG1)의 합성 초점 거리가 가장 크고, 제2렌즈군(LG2)의 합성 초점 거리가 가장 작을 수 있다. 제1 내지 제3렌즈군(LG1,LG2,LG3)의 합성 초점 거리의 대소 관계는 |f_LG1| > |f_LG3| > |f_LG2| 을 만족할 수 있다.
제1렌즈(201)의 두께(CT1)는 최대 두께와 최소 두께의 차이가 1배 이상 예컨대, 1배 내지 1.5배 범위일 수 있으며, 중심 두께(CT1)가 최대이고, 에지 두께(ET1)가 최소일 수 있다. 제2렌즈(202)의 두께(T2)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 내지 1.5배 범위이다. 제3렌즈(203)의 두께(T3)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1.5배 내지 2배 범위이다. 제4렌즈(204)의 두께(T4)는 중심에서 최대이고 에지에서 최소일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1.5배 내지 2배 범위이다. 제5렌즈(205)의 두께(T5)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 2.5배 내지 3배 범위이다. 제6렌즈(206)의 두께(T6)는 중심에서 최대이고 에지에서 최소일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 2.5배 내지 3배 범위이다. 제7렌즈(207)의 두께(T7)는 중심에서 최소이고 에지에서 최대일 수 있으며, 최대 두께는 최소 두께의 1배 내지 1.5배 범위이다.
각 렌즈의 두께는 아래의 조건 중 어느 하나를 만족할 수 있다.
조건 1: 1 < CT1/ET1 < 1.5, 0.5 < ET1/CT1 < 1
조건 2: 0.5 < CT2/ET2 < 1, 1 < ET2/CT2 < 1.5
조건 3: 0.5 < CT3/ET3 < 1, 1.5 < ET3/CT3 < 2
조건 4: 1.5 < CT4/ET4 < 2, 0.5 < ET4/CT4 < 1
조건 5: 0.1 < CT5/ET5 < 0.5, 2.5 < ET5/CT5 < 3
조건 6: 2.5 < CT6/ET6 < 3, 0.1 < ET6/CT6 < 0.5
조건 7: 0.5 < CT7/ET7 < 1, 1 < ET7/CT7 < 1.5
조건 8: 1 < ΣCT/ΣET < 1.5, 0.5 < ΣET/ΣCT < 1
렌즈들 사이의 간격(G1-G6) 중에서 제1,2렌즈(201,202) 사이의 간격(LG1)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다. 제2,3렌즈(202,203) 사이의 간격(LG2)은 중심부가 최소이고, 에지부가 최대일 수 있다. 제3,4렌즈(203,204) 사이의 간격(LG3)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다. 제4,5렌즈(204,205) 사이의 간격(G4)은 에지부가 최소이고, 중심부가 최대일 수 있다. 제5,6렌즈(205,206) 사이의 제5간격(G5)은 중심부가 최소이고, 에지부가 최대일 수 있다. 제6,7렌즈(206,207) 사이의 제6간격(G6)은 중심부가 최대이고, 에지부가 최소일 수 있다.
도 18은 제1모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 19는 제2모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 20은 제3모드로 동작하는 본 제2실시예에 따른 광학계의 수차 특성에 대한 데이터를 나타낸 그래프이다. 도 18, 도 19 및 도 20의 수차 그래프에서 좌측에서 우측 방향으로 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점 수차(Astigmatic Field Curves), 왜곡 수차(Distortion)를 측정한 그래프이다. 도 18, 도 19 및 도 20에서 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 약 546nm 파장 대역의 광에 대한 그래프이다. 도 18, 도 19 및 도 20의 수차도에서는 각 곡선들이 Y축에 근접할 수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석할 수 있는데, 본 제2실시예에 따른 광학계(1100)는 거의 대부분의 영역에서 측정 값들이 Y축에 인접한 것을 알 수 있다. 즉, 본 제2실시예에 따른 광학계(1100)는 향상된 해상력을 가지며 화각(FOV)의 중심부 뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
상기에 개시된 제1실시예 및 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 이하에서 설명되는 수학식들 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 만족할 수 있다. 이에 따라, 제1실시예 및 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학계(1000,1100)가 적어도 하나의 수학식을 만족할 경우, 광학계(1000,1100)는 색수차, 왜곡 수차 등의 수차 특성을 효과적으로 제어할 수 있고, 화각(FOV)의 중심부뿐만 아니라 주변부에서도 양호한 광학 성능을 가질 수 있다. 또한, 광학계(1000,1100)는 향상된 해상력을 가질 수 있다. 또한, 수학식들에 기재된 렌즈의 광축(OA)에서의 두께, 인접한 렌즈들의 광축(OA)에서의 간격이 의미하는 것은 상기에 개시된 제1실시예 및 제2실시예를 참조할 수 있다.
[수학식 1]
0.5 < TD_LG2 / TD_LG3 < 1
수학식 1은 광축 방향에서의 제2렌즈군(LG2)의 길이(TD_LG2)와 제3렌즈군(LG3)의 길이(TD_LG3)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 1은 수차를 줄이고 광학 성능을 향상시키기 위한 조건이다.
수학식 1을 만족하는 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3)은 난시수차와 코마수차를 적절히 보정할 수 있다. 또한, 적절한 줌 배율을 갖는 줌 광학계의 전체 길이를 감소시킬 수 있다. 수학식 1은 제1실시예 및 제2실시예에서 바람직하게 0.8 < TD_LG2 / TD_LG3 < 1를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
10 < EFL(F)_wide < 20
수학식 2에서 EFL(F)_wide는 광각단에서 광학계(1000,1100)의 전체 초점거리이다. 수학식 2은 줌 광학 성능을 제한하기 위한 조건이다. 수학식 2의 상한치를 초과하는 경우, 색수차로 인해 광학 성능 확보가 어려우며, 주밍시 각 렌즈군의 이동량이 크게 증가하여 기구 적으로 소형화가 어려워진다. 수학식 2의 하한치 미만인 경우, 광학계 전체의 민감도가 증가하게 되는 문제가 있다. 수학식 2을 만족하는 줌 광학계는 실질적으로 유용한 광학 성능을 확보할 수 있다. 수학식 2은 제1실시예 및 제2실시예에서 바람직하게 15 < EFL(F)_wide < 18을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
10 < BFL_wide < 20
수학식 3에서 BFL_wide은 광각단에서 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 센서측면의 중심까지의 광축 거리이다. 수학식 3을 만족할 경우, 필터(400) 및 커버 글라스의 설치 공간을 확보할 수 있고 이미지 센서(300)와 마지막 렌즈 사이의 간격을 통해 구성 요소들의 조립성을 개선하며 결합 신뢰성을 개선할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 3는 바람직하게, 15 < BFL_wide < 18을 만족할 수 있다. BFL_wide가 수학식 3의 범위 미만인 경우 이미지 센서로 진행되는 일부 광이 이미지 센서로 전달되지 못하여 해상도 저하의 원인이 될 수 있다. BFL_wide가 수학식 3의 범위를 초과하는 경우 잡광이 유입되어 광학계의 수차 특성이 저하될 수 있다.
[수학식 4]
20 < Ave_ABV < 40
수학식 4에서 Ave_ABV는 광학계(1000,1100)에 포함되는 렌즈의 아베수의 평균이다. 수학식 4를 만족하는 경우, 색수차에 영향을 주는 요소를 적절하게 설정하여 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 4는 바람직하게 35 < Ave_ABV < 40를 만족할 수 있다.
[수학식 5]
1.5 < Ave_Ind < 1.7
수학식 5에서 Ave_Ind는 광학계(1000,1100)에 포함되는 렌즈의 굴절률의 평균이다. 수학식 5를 만족하는 경우, 색수차에 영향을 주는 요소를 적절하게 설정하여 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 4는 바람직하게 1.6 < Ave_Ind < 1.65를 만족할 수 있다.
[수학식 6]
0.5 < |f_LG2/f_LG3| < 1
수학식 6은 제2렌즈군(LG2)의 초점거리(f_LG2)과 제3렌즈군(LG3)의 초점거리(f_LG3)의 관계를 설정할 수 있다. 수학식 6는 수차를 줄이고 광학 성능을 향상시키기 위한 조건이다. 수학식 6를 만족하는 제2렌즈군(LG2)과 제3렌즈군(LG3)은 난시수차와 코마수차를 적절히 보정할 수 있다. 수학식 6는 제1실시예 및 제2실시예에서 바람직하게 0.6 < |f_LG2/f_LG3| < 0.8를 만족할 수 있다.
[수학식 7]
8 < |f_LG3| < 15
수학식 7에서 f_LG3는 제3렌즈군(LG3)의 초점거리이다. 수학식 7는 수차를 줄이고 광학 성능을 향상시키기 위한 조건이다. 수학식 7는 제1실시예 및 제2실시예에서 바람직하게 9 < |f_LG3| < 11를 만족할 수 있다.
[수학식 8]
5 < LG2_stroke < 10
수학식 8은 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이(LG2_stroke)의 범위를 설정해줄 수 있다. 수학식 8의 상한치를 초과하는 경우, 포커싱시 제2렌즈군(LG2)의 스트로크 길이가 증대되어 광학계를 소형화하는 것이 어려울 수 있다. 수학식 8의 하한치 미만인 경우, 광학계의 포커싱 성능이 저하될 수 있다. 수학식 8은 제1실시예 및 제2실시예에서 바람직하게, 5 < LG2_stroke < 7을 만족할 수 있다.
[수학식 9]
10 < F1 < 30
수학식 9에서 F1는 제1렌즈(101,201)의 초점 거리이다. 수학식 9을 만족할 경우, 광학계(1000,1100)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 적절한 TTL 범위에서 화각을 크게 설정할 수 있다. 수학식 9의 하한치 미만인 경우, 렌즈들이 유효경이나 TTL이 길어지게 되어, 촬상 렌즈계가 대형화되는 문제가 발생될 수 있다. 수학식 9의 상한치 초과인 경우, 제1렌즈(101,201)의 영향력이 전체 광학계에서 작아지고, 렌즈들의 굴절력을 증가시켜야 할 필요가 있어, 구면수차 또는 왜곡 수차의 보정이 어려워지는 문제가 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 9은 바람직하게, 12 < F1 < 18를 만족할 수 있다.
[수학식 10]
1 < CT1 < 5
수학식 10에서 CT1은 제1렌즈(101,201)의 중심 두께이다. 수학식 10을 만족할 경우, 광학계(1000,1100)의 제1방향(y축 방향)의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있고, 소형화 광학계를 구현할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 10은 바람직하게, 2 < CT1 < 3를 만족할 수 있다.
[수학식 11]
20 < TTL < 50
수학식 11에서 TTL(Total track length)은 제1렌즈(101,201)의 제1면(S1)의 중심에서 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 11는 바람직하게, 35 < TTL < 40를 만족할 수 있다.
[수학식 12]
5 < ImgH < 8
수학식 12에서 ImgH는 이미지 센서(300)의 최대 대각 길이를 의미한다. 수학식 12은 이미지 센서(300)의 대각 크기(ImgH)를 설정할 수 있으며, 대형화 모바일 이미지 센서 사이즈를 갖는 광학계를 제공할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 12는 바람직하게, 6 < ImgH < 7를 만족할 수 있다.
[수학식 13]
2 < Fno_wide < 5
수학식 13은 광학계(1000,1100)의 Fno_wide의 범위를 설정해줄 수 있다. 수학식 13을 만족할 경우, 적합한 밝기의 영상을 제공할 수 있고, 이미지 센서에 많은 빛을 수광할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 13은 바람직하게, 2.5 < Fno_wide < 3.5를 만족할 수 있다.
[수학식 14]
10 < FOV_wide < 30
수학식 14에서 광각단에서의 화각(FOV_wide)의 범위를 설정해줄 수 있다. 수학식 14에서 모바일 광학계에 적합한 화각을 제공할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 FOV_wide는 바람직하게, 20 < FOV_wide < 25을 만족할 수 있다.
[수학식 15]
3 < TTL / CA_max < 7
수학식 15에서 CA_max는 복수의 렌즈들의 물체측면 및 센서측면 중 가장 큰 유효경(mm)를 의미하며, TTL(Total track length)은 제1렌즈(101,201)의 제1면(S1)의 정점으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 15는 광학계의 전체 광축 길이와 최대 유효경의 관계를 설정하여, 개선된 모바일 광학계를 제공할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 15는 바람직하게, 4 < TTL / CA_max < 5.5를 만족할 수 있다.
[수학식 16]
3 < TTL / ImgH < 8
수학식 16에서 TTL(Total track length)은 제1렌즈의 제1면(S1)의 정점으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미하고, ImgH는 이미지 센서(300)의 최대 대각 길이를 의미한다. 수학식 16를 만족할 경우, 광학계(1000,1100)는 모바일 이미지 센서(300)의 적용을 위한 TTL을 가질 수 있어, 보다 개선된 화질을 제공할 수 있다. 수학식 2의 하한치 미만인 경우, 렌즈들의 굴절력을 증가시켜야 할 필요가 있어, 구면수차 또는 왜곡 수차의 보정이 어려워지며, 수학식 2의 상한치 초과인 경우, 렌즈들이 유효경이나 TTL이 길어지게 되어, 촬상 렌즈계가 대형화되는 문제가 발생될 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 16는 바람직하게, 5.5 < TTL / ImgH < 6.5 를 만족할 수 있다.
[수학식 17]
1 < EFL(F)_wide / ImgH < 4
수학식 17에서 EFL(F)_wide는 광각단에서 광학계(1000,1100)의 전체 유효 초점 거리이고, ImgH는 이미지 센서(300)의 최대 대각 길이를 의미한다. 수학식 17을 만족할 경우, 모바일 이미지 센서(300)의 크기에서 향상된 수차 특성을 가질 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 17은 바람직하게, 2 < EFL(F)_wide / ImgH < 3를 만족할 수 있다.
[수학식 18]
0.1 < ΣCT / TTL < 1
수학식 18은 렌즈들의 중심 두께의 합(ΣCT)과 제1렌즈의 제1면(S1)의 정점으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(TTL)의 관계를 설정해줄 수 있다. 수학식 18의 상한치를 초과하는 경우, 렌즈 매수가 증가하며 광학계에서 이동 렌즈군의 이동이 불리해질 수 있다. 수학식 18의 하한치 미만인 경우, 광학계의 포커싱 성능이 저하될 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 18은 바람직하게, 0.2 < ΣCT / TTL < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 19]
0.1 < ΣCG / TTL < 1
수학식 19은 인접한 렌즈 사이의 간격의 합(ΣCG)과 제1렌즈의 제1면(S1)의 정점으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(TTL)의 관계를 설정해줄 수 있다. 수학식 19의 상한치를 초과하는 경우, 렌즈 광학계에서 이동 렌즈군의 이동 거리가 증가하게 되고, 이에 포커싱 동작시 소모 전류가 증가하게 될 수 있다. 수학식 19의 하한치 미만인 경우, 광학계의 포커싱 성능이 저하될 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 19은 바람직하게, 0.1 < ΣCG / TTL < 0.5를 만족할 수 있다.
[수학식 20]
1 < ΣCT / ΣCG < 5
수학식 20은 렌즈들의 중심 두께의 합(ΣCT)과 인접한 렌즈 사이의 간격의 합(ΣCT)의 관계를 설정해줄 수 있다. 수학식 20의 상한치를 초과하는 경우, 렌즈 매수가 증가하며 광학계에서 이동 렌즈군의 이동이 불리해질 수 있다. 수학식 20의 하한치 미만인 경우, 포커싱 성능이 저하될 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 20은 바람직하게, 1 < ΣCT / ΣCG < 2 를 만족할 수 있다.
[수학식 21]
1 < CA_max / CA_min < 3
수학식 21에서 CA_max는 렌즈들의 물체측면들과 센서측면들 중 최대 유효경을 나타내고, CA_min은 렌즈들의 물체측면들과 센서측면들 중 최소 유효경을 나타낸다. 수학식 21를 만족할 경우, 광학계는 광학 성능을 유지하며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 21은 바람직하게, 1 < CA_max / CA_min < 1.8를 만족할 수 있다.
[수학식 22]
1 < CA_max / ImgH < 5
수학식 22에서 CA_max는 렌즈들의 물체측면들과 센서측면들 중 최대 유효경을 나타내고, ImgH는 이미지 센서(300)의 최대 대각 길이를 의미한다. 수학식 22를 만족할 경우, 광학계는 양호한 광학 성능을 유지할 수 있으며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 22은 바람직하게, 1 < CA_max / ImgH < 1.5를 만족할 수 있다.
[수학식 23]
0.1 < CA_min / ImgH < 1
수학식 23에서 CA_min은 렌즈들의 물체측면들과 센서측면들 중 최소 유효경을 나타내고, ImgH는 이미지 센서(300)의 최대 대각 길이를 의미한다. 수학식 23을 만족할 경우, 광학계는 양호한 광학 성능을 유지할 수 있으며 슬림하고 컴팩트한 구조를 위한 크기를 설정할 수 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 23은 바람직하게, 0.5 < CA_min / ImgH < 1 를 만족할 수 있다.
[수학식 24]
25 < L1R1+L6R1 < 35
수학식 24에서 L1R1은 제1렌즈군(LG1)의 물체측에 가장 가깝게 배치되는 제1렌즈(101,201)의 물체측면의 곡률반경이고, L6R1은 제3렌즈군(LG3)의 물체측에 가장 가깝게 배치되는 제6렌즈(106,206)의 물체측면의 곡률반경이다. 수학식 24를 만족할 경우, 광학계(1000,1100)는 설정된 화각을 가지며 적절한 초점 거리를 가질 수 있고, 적절한 TTL 범위에서 화각을 크게 설정할 수 있다. 수학식 24의 하한치 미만인 경우, 렌즈들이 유효경이나 TTL이 길어지게 되어, 촬상 렌즈계가 대형화되는 문제가 발생될 수 있다. 수학식 24의 상한치 초과인 경우, 렌즈들의 굴절력을 증가시켜야 할 필요가 있어, 구면수차 또는 왜곡 수차의 보정이 어려워지는 문제가 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 24는 바람직하게, 28 < L1R1+L6R1 < 35를 만족할 수 있다.
[수학식 25]
0.3 < BFL / TTL < 0.5
수학식 25에서 BFL은 이미지 센서(300)에서 마지막 렌즈의 센서측면의 중심까지의 광축 거리이고, TTL(Total track length)은 제1렌즈(101,201)의 제1면(S1)의 정점으로부터 이미지 센서(300)의 상면까지의 광축(OA)에서의 거리(mm)를 의미한다. 수학식 25를 만족할 경우, 광학계(1000,1100) 내에 광경로제어부재를 배치할 공간을 확보하여 전체 광학계의 크기를 소형화할 수 있다. 수학식 25의 하한치 미만인 경우, 미러와 이미지 센서 사이의 간섭이 발생하는 문제가 있고, 수학식 25의 상한치 초과인 경우, 광학계가 대형화하는 문제가 있다. 제1실시예 및 제2실시예에서 수학식 25는 바람직하게, 0.4 < BFL / TTL < 0.5 를 만족할 수 있다.
[수학식 26]
수학식 26에서 Z는 Sag로 비구면 상의 임의의 위치로부터 비구면의 정점까지의 광축 방향의 거리를 의미할 수 있다. Y는 비구면 상의 임의의 위치로부터 광축까지의 광축에 수직인 방향으로의 거리를 의미할 수 있다. c는 렌즈의 곡률을 의미할 수 있고, K는 코닉 상수를 의미할 수 있다. 또한, A, B, C, D, E, F는 비구면 계수(Aspheric constant)를 의미할 수 있다.
제1실시예 및 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 수학식 1 내지 수학식 26 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 수 있다. 이 경우, 광학계(1000,1100)는 향상된 광학 특성을 가질 수 있다. 자세하게, 광학계(1000,1100)가 수학식 1 내지 수학식 26 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 수학식을 만족할 경우 광학계(1000,1100)는 향상된 해상력을 가지며, 수차 및 왜곡 특성을 개선할 수 있다. 또한, 광학계(1000,1100)는 이미지 센서(260)를 적용하기 위한 BFL(Back focal length)을 확보할 수 있고, 온도 변화에 따른 광학 특성 저하를 보상할 수 있으며, 마지막 렌즈와 이미지 센서(260) 사이의 간격을 최소화할 수 있어 화각(FOV)의 중심부 및 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있다.
수학식 제1실시예 제2실시예
1 0.5 < TD_LG2 / TD_LG3 < 1 0.961 0.923
2 10 < EFL(F)_wide < 20 15.930 15.930
3 10 < BFL_wide < 20 16.400 15.770
4 20 < Ave_ABV < 40 35.886 35.886
5 1.5 < Ave_Ind < 1.7 1.610 1.610
6 0.5 < |f_LG2/f_LG3| < 1 0.777 0.779
7 8 < |f_LG3| < 15 10.730 10.340
8 5 < LG2_stroke < 10 6.210 5.970
9 10 < F1 < 30 14.870 15.470
10 1 < CT1 < 5 2.100 2.340
11 20 < TTL < 50 38.410 37.800
12 5 < ImgH < 8 6.600 6.300
13 2 < Fno_wide < 5 3.300 2.900
14 10 < FOV_wide < 30 23.500 22.200
15 3 < TTL / CA_max < 7 4.045 5.164
16 3 < TTL / ImgH < 8 5.820 6.000
17 1 < EFL(F)_wide / ImgH < 4 2.414 2.529
18 0.1 < ΣCT / TTL < 1 0.294 0.312
19 0.1 < ΣCG / TTL < 1 0.279 0.271
20 1 < ΣCT / ΣCG < 5 1.052 1.152
21 1 < CA_max / CA_min < 3 1.636 1.183
22 1 < CA_max / ImgH < 5 1.439 1.162
23 0.1 < CA_min / ImgH < 1 0.880 0.983
24 25 < L1R1+L6R1 < 35 29.240 34.050
25 0.3 < BFL / TTL < 0.5 0.426 0.417
표 7은 제1실시예 및 제2실시예의 광학계(1000,1100)에서 상술한 수학식 1 내지 수학식 26에 대한 결과 값에 대한 것이다. 표 7를 참조하면, 광학계(1000,1100)는 수학식 1 내지 수학식 26 중 적어도 하나, 두 개 이상 또는 세 개 이상을 만족하는 것을 알 수 있다. 자세하게, 제1실시예 및 제2실시예에 따른 광학계(1000,1100)는 수학식 1 내지 수학식 26을 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 광학계(1000,1100)는 화각(FOV)의 중심부와 주변부에서 양호한 광학 성능을 가질 수 있고 우수한 광학 특성을 가질 수 있다.
도 22는 본 실시예에 따른 광학계를 갖는 휴대 단말기의 예이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 휴대 단말기(1500)는 일면 또는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 여기서, 자동 초점 장치(1510)는 발광층으로서 상기에 개시된 표면발광 레이저소자 및 광 수신부를 포함할 수 있다.
플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 이미터를 포함할 수 있다. 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.
자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 자동 초점 장치(1510)는 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건에서 주로 사용될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 휴대 단말기(1500)의 전면에도 적어도 하나의 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다. 휴대 단말기 내의 카메라 모듈 중 적어도 하나는 상기에 개시된 텔레 타입의 폴디드 광학계를 가질 수 있다.
발명의 실시예에 따른 광학계 또는 카메라 모듈은 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 예를 들면, 이미지 센서를 채용한 전자 장치에 적용될 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 디지털 카메라, 교환 렌즈 카메라, 비디오 카메라, 핸드폰 카메라, 소형모바일 기기용 카메라, VR, AR, 드론, 또는 유인/무인 항공기 등 다양한 전자 장치에 적용 가능하다.
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.
또한, 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 (10)

  1. 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제3렌즈군을 포함하고,
    상기 제1렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제2렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제3렌즈군은 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1 내지 제3렌즈군은 음(-)의 굴절력을 갖는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제2렌즈군은 이동군이고,
    상기 제3렌즈군은 고정군인 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광축에서 상기 제1렌즈군의 가장 물체측에 배치되는 렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 갖고,
    상기 광축에서 상기 제3렌즈군의 가장 물체측에 배치되는 렌즈의 물체측면은 볼록한 형상을 갖는 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우,
    상기 제1렌즈군과 상기 제2렌즈군 사이의 거리는 커지고, 상기 제2렌즈군과 상기 제3렌즈군 사이의 거리는 작아지는 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학계가 광각단에서 망원단으로 동작하는 경우, 상기 제2렌즈군의 스트로크 길이는 상기 제1렌즈군의 스트로크 길이보다 큰 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 제1렌즈 및 제2렌즈를 포함하고,
    상기 제2렌즈군은 제3렌즈, 제4렌즈 및 제5렌즈를 포함하고,
    상기 제3렌즈군은 제6렌즈 및 제7렌즈를 포함하는 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제2렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제3렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제4렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제5렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제6렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제7렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖는 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군의 물체측에 제1광경로제어부재가 배치되고,
    상기 제3렌즈군과 이미지 센서 사이에 제2광경로제어부재가 배치되는 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1광경로제어부재는 프리즘 렌즈이고,
    상기 제2광경로제어부재는 미러(Mirror)인 광학계.
  10. 광축을 따라 배치되는 제1 내지 제7렌즈를 포함하고,
    상기 제1렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제2렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제3렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제4렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제5렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제6렌즈는 양(+)의 굴절력을 갖고,
    상기 제7렌즈는 음(-)의 굴절력을 갖고,
    상기 제1렌즈 및 상기 제2렌즈는 이동군인 제1렌즈군이고,
    상기 제3렌즈, 상기 제4렌즈 및 상기 제5렌즈는 이동군인 제2렌즈군이고,
    상기 제6렌즈 및 상기 제7렌즈는 고정군인 제3렌즈군인 광학계.
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