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KR-102960900-B1 - Lens Imaging System and Camera Module

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈; 굴절력을 갖는 제2렌즈; 정의 굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제3렌즈; 부의 굴절력을 갖는 제4렌즈; 및 굴절력을 갖는 제5렌즈;를 포함하고, 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리(TTL)와 상기 제5렌즈의 상 측면으로부터 상기 상면까지의 거리(BFL)는 1.0 < TTL/BFL < 3.0을 만족한다.

Inventors

  • 조용주
  • 김학철
  • 황효진

Assignees

  • 삼성전기주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20191014

Claims (15)

  1. 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는, 정의 굴절력을 가지며 상 측면이 볼록한 형상인 제1렌즈; 굴절력을 가지며 물체 측면이 볼록한 형상인 제2렌즈; 정의 굴절력을 가지며, 상 측면이 오목한 형상인 제3렌즈; 부의 굴절력을 가지며 물체 측면이 오목한 형상인 제4렌즈; 및 굴절력을 갖는 제5렌즈; 를 포함하고, 하기 조건식들을 만족하는 촬상 광학계. 1.0 < TTL/BFL < 3.0 1.0 < TTL/f < 1.2 (상기 조건식에서 TTL은 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, BFL은 상기 제5렌즈의 상 측면으로부터 상기 상면까지의 거리이고, f는 상기 촬상 광학계의 초점거리이다)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상인 촬상 광학계.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상인 촬상 광학계.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름(L1R2)과 촬상 광학계의 초점거리(f)는 -10 < L1R2/f < -2.0을 만족하는 촬상 광학계.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름(L1R1)과 상기 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름(L1R2)은 -2.0 < (L1R1+L1R2)/(L1R1-L1R2) < -0.1을 만족하는 촬상 광학계.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2렌즈의 상 측면의 곡률 반지름(L2R2)과 촬상 광학계의 초점거리(f)는 0.1 < L2R2/f < 2.0을 만족하는 촬상 광학계.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름(L2R1)과 상기 제2렌즈의 상 측면의 곡률 반지름(L2R2)은 0.1 < (L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2) < 5.0을 만족하는 촬상 광학계.
  9. 제1항에 있어서, 상기 BFL과 상기 상면의 대각길이(2ImgHT)는 1.0 < BFL/2ImgHT를 만족하는 촬상 광학계.
  10. 제1항에 있어서, 전체 화각(FOV)은 35도 이하인 촬상 광학계.
  11. 제1항에 있어서, 촬상 광학계의 초점거리(f)와 상기 상면의 대각길이(2ImgHT)는 1.6 < f/2ImgHT를 만족하는 촬상 광학계.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제5렌즈는 정의 굴절력을 갖는 촬상 광학계.
  13. 촬상 광학계를 포함하는 제1배럴; 및 상기 제1배럴과 결합하고, 이미지 센서를 포함하는 제2배럴; 을 포함하고, 상기 제1배럴은 상기 촬상 광학계의 광축 방향을 따라 제2배럴의 내부로 수납되도록 구성되고, 상기 촬상 광학계는 제1항 및 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 형태인 카메라 모듈.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1배럴의 광축 방향 길이는 상기 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상기 제5렌즈의 상 측면까지의 거리보다 큰 카메라 모듈.

Description

촬상 광학계 및 카메라 모듈{Lens Imaging System and Camera Module} 본 발명은 광축 방향 길이를 가변할 수 있는 카메라 모듈 및 이러한 카메라 모듈에 탑재 가능한 촬상 광학계에 관한 것이다. 휴대용 단말기는 카메라 모듈을 포함한다. 예를 들어, 휴대용 무선단말기는 하나 이상의 카메라 모듈을 포함한다. 카메라 모듈은 소정의 크기를 갖는다. 예를 들어, 카메라 모듈은 물체 측에 가장 가까운 렌즈로부터 상면(또는 이미지 센서)까지의 거리(TTL: Total track length)에 해당하는 크기를 갖는다. 카메라 모듈의 TTL은 대체로 초점거리에 비례한다. 일 예로, 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 무선단말기는 카메라 모듈을 위한 설치공간이 제한적이므로, 원거리 촬상용 카메라 모듈이나 화상의 배율조정이 가능한 카메라 모듈(줌 카메라 모듈)의 탑재가 어렵다. 참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 내지 3이 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도 도 2는 도 1에 도시된 촬상 광학계를 포함하는 카메라 모듈의 구성도 도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈의 수납상태도 도 4는 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도 도 5는 도 4에 도시된 촬상 광학계를 포함하는 카메라 모듈의 구성도 도 6은 도 5에 도시된 카메라 모듈의 수납상태도 도 7은 또 다른 실시 예에 따른 촬상 광학계의 구성도 도 8은 도 7에 도시된 촬상 광학계를 포함하는 카메라 모듈의 구성도 도 9는 도 8에 도시된 카메라 모듈의 수납상태도 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 아울러, 본 명세서에서 제1렌즈는 물체(또는 피사체)와 가장 가까운 렌즈를 의미하고, 제5렌즈는 상면(또는 이미지 센서)과 가장 가까운 렌즈를 의미한다. 본 명세서에서 렌즈의 곡률 반지름(Radius), 두께(Thickness), TTL, 2ImgHT(상면의 대각길이), 초점거리의 단위는 모두 ㎜ 단위이다. 아울러, 렌즈의 두께, 렌즈 간의 간격, TTL은 렌즈의 광축에서의 거리이다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 오목하다는 의미이다. 따라서, 렌즈의 일면이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분은 볼록할 수 있다. 촬상 광학계는 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계의 광학계는 굴절력을 갖는 복수의 렌즈로 이루어진다. 그러나 촬상 광학계가 굴절력을 갖는 렌즈만으로 구성되는 것은 아니다. 예를 들어, 촬상 광학계는 광량을 조절하기 위한 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터를 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 광학계를 통해 입사된 피사체의 상을 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(즉, 촬상 소자)를 더 포함할 수 있다. 또한, 촬상 광학계는 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 간격 유지 부재를 더 포함할 수 있다. 다수의 렌즈는 공기와 다른 굴절률을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 다수의 렌즈는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진다. 다수의 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 형상을 갖는다. 렌즈의 비구면은 수학식 1로 표현된다. 수학식 1에서 c는 해당 렌즈의 곡률 반지름의 역수이고, K는 코닉 상수이고, r은 비구면 상의 임의의 점으로부터 광축까지의 거리이고, A ~ J는 비구면 상수이고, Z(또는 SAG)는 비구면 상의 임의의 점으로부터 해당 비구면의 정점까지의 광축 방향으로의 높이이다. 촬상 광학계는 5매 이상의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 물체 측으로부터 순차적으로 배치되는 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈를 포함한다. 제1렌즈 내지 제5렌즈는 이웃한 렌즈와 간격을 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈의 상 측면은 제2렌즈의 물체 측면과 접촉하지 않으며, 제2렌즈의 상 측면은 제3렌즈의 물체 측면과 접촉하지 않을 수 있다. 제1렌즈는 소정의 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제1렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제1렌즈는 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제1렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈는 1.6 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 제1렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제1렌즈의 초점거리는 7.0 ~ 9.0 mm 범위에서 결정될 수 있다. 제2렌즈는 소정의 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제2렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제2렌즈는 물체 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제2렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈는 1.0 이상 1.6 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 제2렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제2렌즈의 초점거리는 -10 ~ -7.0 mm 범위에서 결정될 수 있다. 제3렌즈는 소정의 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제3렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제3렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈는 1.6 이상 1.8 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 제3렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제3렌즈의 초점거리는 30 ~ 100 mm 범위에서 결정될 수 있다. 제4렌즈는 소정의 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제4렌즈는 일면이 볼록한 형상이다. 예를 들어, 제4렌즈는 상 측면이 볼록한 형상일 수 있다. 제4렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈는 1.6 이상 1.8 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 제4렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제4렌즈의 초점거리는 -30 ~ -15 mm 범위에서 결정될 수 있다. 제5렌즈는 소정의 굴절력을 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈는 정 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈는 일면이 오목한 형상이다. 예를 들어, 제5렌즈는 상 측면이 오목한 형상일 수 있다. 제5렌즈는 소정의 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈는 1.5 이상 1.8 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 제5렌즈는 소정의 초점거리를 갖는다. 예를 들어, 제5렌즈의 초점거리는 12 ~ 24 mm 범위에서 결정될 수 있다. 촬상 광학계는 플라스틱 재질의 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 렌즈 군을 구성하는 5매 이상의 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 촬상 광학계는 비구면 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 촬상 광학계는 렌즈 군을 구성하는 5매 이상의 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈로 이루어질 수 있다. 촬상 광학계는 필터, 조리개, 이미지 센서를 포함할 수 있다. 필터는 상면과 가장 가깝게 배치되는 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치된다. 필터는 입사광으로부터 일부 파장을 차단하여 촬상 광학계의 해상도를 향상시킨다. 예를 들어, 필터는 입사광의 적외선 파장을 차단할 수 있다. 조리개는 제3렌즈와 제4렌즈 사이에 배치될 수 있다. 촬상 광학계는 하기 조건식 중 하나 이상을 만족할 수 있다. 1.0 < TTL/BFL < 3.0 -10.0 < L1R2/f < -2.0 -2.0 < (L1R1+L1R2)/(L1R1-L1R2) < -0.1 0.1 < L2R2/f < 2.0 0.1 < (L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2) < 5.0 0.1 < f/f1 < 5.0 0.1 < f/f3 < 2.0 -2.0 < f/f4 < -0.1 0.1 < f/f5 < 2.0 상기 조건식에서 TTL은 제1렌즈의 물체 측면으로부터 상면까지의 거리이고, BFL은 제5렌즈의 상 측면으로부터 상면까지의 거리이고, f는 촬상 광학계의 초점거리이고, L1R1은 제1렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L1R2는 제1렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이고, L2R1은 제2렌즈의 물체 측면의 곡률 반지름이고, L2R2는 제2렌즈의 상 측면의 곡률 반지름이고, f1은 제1렌즈의 초점거리이고, f3은 제3렌즈의 초점거리이고, f4는 제4렌즈의 초점거리이고, f5는 제5렌즈의 초점거리이다. 아울러, 촬상 광학계는 하기 조건식 중 하나 이상을 더 만족할 수 있다. 1.0 < BFL/2ImgHT 1.6 < f/2ImgHT 1.0 < TTL/f < 1.2 0.8 < (TTL-BFL)/BFL <1.1 D23/D34 < 1 T5 < T4 < T1 max(|1/f2|, |1/f3|, |1/f4|, |1/f5|) < |1/f1| FOV < 35 상기 조건식에서 2ImgHT는 상면의 대각길이이고, D23은 제2렌즈의 상 측면으로부터 제3렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, D34는 제3렌즈의 상 측면으로부터 제4렌즈의 물체 측면까지의 거리이고, T1은 제1렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, T4는 제4렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, T5는 제5렌즈의 광축 중심에서의 두께이고, max()는 괄호 안에 기재된 값 중 가장 큰 값을 의미하고, f2는 제2렌즈의 초점거리이고, FOV는 촬상 광학계의 전체 화각이