光学系统和包括光学系统的相机模块的制作方法

1.本发明涉及一种光学系统和包括该光学系统的相机模块。


背景技术：

2.随着嵌入在便携式终端中的相机模块的性能发展，便携式终端中的相机模块还需要自动聚焦功能。
3.在外部光被转换为数字图像或数字视频以便使便携式终端中的相机模块具有自动聚焦功能的过程中，可以通过数字处理来增大放大率(magnification)。因此，可以仅以诸如1倍、3倍和5倍的预定放大率进行变焦(zoom)，而随着放大率增大，存在发生数字退化(digital degradation)的问题。
4.同时，为了使便携式终端中的相机模块具有自动聚焦功能，正在尝试移动透镜(lens，镜头)以调节透镜与图像传感器之间的距离的技术。然而，设计能够在便携式终端中的小空间里移动的光学系统是不容易的。


技术实现要素：

5.技术问题
6.本发明旨在提供一种变焦光学系统和包括该变焦光学系统的相机模块。
7.本发明要解决的目标不限于上述目标，并且包括可以从以下描述的解决方案或实施例中理解的目的或效果。
8.技术方案
9.本发明的一个方面提供了一种变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组在从物侧(object side，物体侧，物方)至像侧(image side，图像侧，像方)的方向上顺序(sequentially，依次)设置，其中，第二透镜组和第三透镜组是可移动的，总轨道长度(ttl)小于20mm，长焦(telephoto，摄远的)下的有效焦距(efl)大于25mm。
10.长焦下的efl可以大于广角下的efl的1.5倍。
11.在从广角变焦至长焦期间，第二透镜组的移动行程可以小于2.5。
12.第二透镜组和第三透镜组可以包括至少一个玻璃透镜。
13.玻璃透镜可以具有大于1.7的折射率，或者大于60的阿贝数(abbe number)。
14.第一透镜组至第四透镜组中所包括的透镜可以是d切(d-cut)透镜。
15.第二透镜组和第三透镜组可以包括这样的透镜，即在所述透镜中，通过将有效直径的长轴的长度除以(divide)有效直径长度的短轴的长度所获得的值为一。
16.主光线角度(cra，chief ray angle)可以小于6
°
。
17.变焦光学系统还可以包括直角棱镜，所述直角棱镜在从物侧至像侧的方向上顺序设置在第一透镜组的前面。
18.在长焦下，通过将efl除以f数(f-number)所获得的值可以大于6。
19.在长焦下，efl可以大于25mm，并且f数可以小于4.2。
20.本发明的另一方面提供了一种变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组在从物侧至像侧的方向上顺序设置，其中，第二透镜组和第三透镜组是可移动的，并且在长焦下，efl大于25mm，并且f数小于4.2。
21.本发明的又一方面提供了一种变焦光学系统，所述变焦光学系统包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组在从物侧至像侧的方向上顺序设置，其中，第二透镜组和第三透镜组是可移动的，并且在长焦下，通过将efl除以f数所获得的值大于6。
22.有益效果
23.根据实施例，能够获得一种光学系统和包括该光学系统的相机模块，其中，所述光学系统除了以低放大率变焦之外还能够以高放大率变焦。在根据本发明的实施例的光学系统中，能够连续地调节变焦，即使在高放大率的情况下也能够维持高的分辨率，即使在长焦距的情况下也能够维持f数，能够维持低的主光线角度(cra)，因此能够设计具有紧凑尺寸的光学系统。
附图说明
24.图1是示出根据本发明的实施例的变焦光学系统的视图。
25.图2a是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图。
26.图2b是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图。
27.图2c是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
28.图3a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差(longitudinal spherical aberration)、像散场曲线(astigmatic field curve)和变形(distortion，畸变，失真)的图。
29.图3b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
30.图3c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
31.图4a是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图。
32.图4b是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图。
33.图4c是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
34.图5a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
35.图5b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
36.图5c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
37.图6a是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图。
38.图6b是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图。
39.图6c是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
40.图7a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
41.图7b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
42.图7c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
43.图8是示出应用根据本发明的一实施例的相机模块的便携式终端的一部分的视图。
44.图9是示出根据本发明的该实施例的包括变焦光学系统的相机模块的视图。
具体实施方式
45.在下文中，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。
46.然而，本发明的技术精神不限于将描述的一些实施例，并可以使用各种其他实施例来实现，并且可以选择性地联接、替换和使用这些实施例的至少一个组成部分来实现在该技术精神的范围内的技术精神。
47.另外，除非上下文另有明确的且具体的定义，否则在本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以被解释为具有本领域技术人员的惯用含义，并且通常使用的术语的含义，诸如在常用的词典中定义的那些术语，将考虑相关技术的上下文含义来解释。
48.另外，在本发明的实施例中使用的术语被认为是描述性的，而不是限制本发明。
49.在本说明书中，除非上下文另外明确地说明，否则单数形式包括其复数形式，并且在描述“a、b和c中的至少一个(或一个或多个)”的情况下，这可以包括可与a、b和c组合的所有组合中的至少一个组合。
50.在本发明的各部件的描述中，可以使用诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”和“(b)”的术语。
51.这些术语仅用于区分一个元件与另一元件，而元件的本质、顺序等不被这些术语限制。
52.应该理解，当元件被称为“连接或联接”至另一元件时，这种描述既可以包括该元件直接地连接或联接至另一元件的情况，也可以包括该元件通过设置在其之间的又一元件连接或联接至另一元件的情况。
53.在任何一个元件被描述为形成或设置在另一元件“之上或之下”的情况下，这种描述既包括两个元件形成或设置为彼此直接地接触的情况，也包括一个或多个其他元件被插在两个元件之间的情况。另外，当一个元件被描述为形成在另一元件“之上或之下”时，这种描述可以包括一个元件形成在相对于另一元件的上侧处或下侧处的情况。
54.图1是示出根据本发明的实施例的变焦光学系统的视图。
55.参照图1，根据本发明的实施例的变焦光学系统包括第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400，该第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组在从物侧至像侧的方向上顺序设置。
56.根据本发明的实施例，第一透镜组100包括多个透镜，并且是固定的。换言之，多个
透镜110、120和130是固定的。在这种情况下，第一透镜组100可以包括至少三个透镜110、120和130。在第一透镜组100包括两个或更少的透镜的情况下，可能难以以最大放大率来校正分辨率，而在第一透镜组100包括四个或更多的透镜的情况下，由于可能增加变焦光学系统的整体尺寸，因此第一透镜组100可以优选地包括三个透镜。
57.第二透镜组200包括最多两个透镜210和220，并且是可移动的。换言之，两个透镜210和220可沿着透镜的中心轴线一起移动。随着第二透镜组200移动，可以顺序地调节焦距。随着第二透镜组200移动，可以顺序地调节放大率。因此，第二透镜组200可以用作变焦组。
58.第三透镜组300包括最多两个透镜310和320，并且是可移动的。换言之，两个透镜310和320可沿着透镜的中心轴线一起移动。随着第三透镜组300移动，可以调节其焦点。另外，第三透镜组300可以用作聚焦组。
59.在第二透镜组200包括三个或更多的透镜或者第三透镜组300包括三个或更多的透镜的情况下，第二透镜组200或第三透镜组300的尺寸和重量增加，并且当第二透镜组200或第三透镜组300移动时，驱动功率可能增加。
60.根据第二透镜组200和第三透镜组300的移动，变焦光学系统的放大率可以例如在5倍至7.5倍的范围内连续地增大或减小。在这种情况下，放大率连续地增大或减小不是指放大率以数字的方式间歇性(intermittent)增大或减小，而是可以指其线性增大或减小。
61.第二透镜组200和第三透镜组300中的每个透镜组可以独立地移动。例如，当广角被改变为长焦时，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以在从移动起始点(广角起始点)至预定点的方向上增大，并且在从预定点至移动终点(长焦终点)的方向上减小。
62.第四透镜组400包括一个透镜410，并且一个透镜410是固定的。
63.根据本发明的实施例，过滤片(filter，滤光片)20和图像传感器10可以顺序设置在第三透镜组300后面。在这种情况下，过滤片20可以是红外(ir)过滤片。因此，过滤片20可以阻挡近ir光，例如，来自入射在相机模块上的光的波长为700nm至1100nm的光。另外，图像传感器10可以通过电线(wire)连接至印制电路板。
64.替代性地，过滤片20还可以包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的异物阻挡过滤片和ir过滤片。在过滤片20包括异物阻挡过滤片的情况下，可以防止第三透镜组300正在移动时产生的异物被引入ir过滤片或图像传感器10。
65.根据本发明的实施例，在变焦光学系统中，总轨道长度(ttl)可以小于20mm。这里，ttl可以指从图像传感器的表面至变焦光学系统的第一表面的长度。例如，ttl可以指从第一透镜组100的最靠近物侧的一个表面至图像传感器10的光入射的上表面的长度。在本说明书中，ttl可与总长度互换。
66.根据本发明的实施例，在变焦光学系统中，长焦下的有效焦距(efl，f)可以大于25mm。变焦光学系统在广角下的efl可以小于17.5mm。在变焦光学系统中，长焦下的efl可以大于广角下的efl的1.5倍。
67.根据本发明的实施例，在变焦光学系统中，长焦下的f数(fno)可以小于4.2。在这种情况下，f数可以指焦距(f)与光圈(aperture)的有效直径(d)的比率(f/d)。随着f数减小，收集的光的量增加，从而可以使图像变亮，并且随着f数增大，收集的光的量减少，从而可以使图像变暗。因此，在根据本发明的实施例的变焦光学系统中，由于即使在长焦下的
efl大于25mm的长距离处，f数也小于4.2，因此可以维持预定的亮度。
68.根据本发明的实施例，在变焦光学系统中，在最大放大率的焦距与f数的比率(f/fno)可以大于6。换言之，由于f数小于焦距，因此即使在高放大率的情况下也可以维持预定的亮度。
69.根据本发明的实施例，第二透镜组200的移动行程可以小于2.5mm。在这种情况下，移动行程可以指透镜组可通过驱动部件移动的距离。因此，当第二透镜组200的模式从长焦变为广角(从广角变为长焦)时，第二透镜组可以以小于2.5mm的单位移动。在移动行程大于2.5mm或更多的情况下，由于用于移动透镜组的驱动部件的尺寸过度增大，因此存在难以将相机模块安装在便携式终端中的问题。然而，由于移动行程被实现为小于2.5mm，因此可以使相机模块小型化。
70.根据本发明的实施例，在第二透镜组200和第三透镜组300中所包括的透镜210、220、310和320中的至少一个透镜中，折射率可以大于1.7，或者阿贝数可以大于60。换言之，在第二透镜组200中所包括的多个透镜210和220中的至少一个透镜中，折射率可以大于1.7或者阿贝数可以大于60，并且在第三透镜组300中所包括的多个透镜310和320中的至少一个透镜中，折射率可以大于1.7或者阿贝数可以大于60。在第二透镜组200和第三透镜组300中所包括的多个透镜210、220、310和320中的至少一个透镜可以是玻璃透镜。折射率大于1.7或者阿贝数大于60的透镜可以是玻璃透镜。根据本发明的实施例，通过使用玻璃透镜，可以减小变焦光学系统的体积，因此，可以减小第二透镜组200和第三透镜组300的可移动距离，即行程的数量。另外，通过使用玻璃透镜，可以减少色像差(chromatic aberration，色差)，并且可以增大折射率，从而可以提高性能。
71.根据本发明的实施例，在第一透镜组100至第四透镜组400中所包括的多个透镜110、120、130、210、220、310、320和410可以是应用d切技术的透镜。在第一透镜组100至第四透镜组400中所包括的多个透镜110、120、130、210、220、310、320和410中的每个透镜可以是上侧部分的一部分和下侧部分的一部分被切割的d切透镜。在这种情况下，可以切割多个透镜110、120、130、210、220、310、320和410中每个透镜的有效直径中的上侧部分和下侧部分的部分以及肋，或者可以仅切割其肋而不切割有效直径。根据一个实施例，第二透镜组200和第三透镜组可以包括这样的透镜，即在该透镜中，通过将有效直径的长轴的长度除以有效直径的短轴的长度所获得的值为1。换言之，有效直径的长轴的长度和有效直径的短轴的长度可以相同。例如，在第五透镜220、第六透镜310和第七透镜320的情况下，可以仅切割上侧部分和下侧部分的肋，并且可以不切割有效直径。在圆型透镜中，存在体积由于竖直高度而增加的问题，但是由于d切技术被应用于多个透镜110、120、130、210、220、310、320和410中的每个透镜的上侧部分和下侧部分，因此可以减小竖直高度，从而可以减小透镜的体积。
72.可以根据第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离、第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离、以及第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离来改变放大率。
73.根据本发明的实施例，在变焦光学系统中，主光线角度(cra)可以小于6。因此，由于入射在图像传感器10上的光的角度小，可以提高传感器选择自由度，并且可以获得更具紧凑尺寸的变焦光学系统。
74.在下文中，将参考各种实施例描述本发明。
75.图2a是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图，图2b
是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图，并且图2c是示出根据本发明的第一实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
76.下面的表1和表2示出了根据本发明的第一实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的光学特性，表3和表4示出了根据本发明的第一实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的koenig常数和非球面系数。
77.【表1】
[0078][0079]
【表2】
[0080][0081]
这里，厚度(mm)表示从透镜表面至下一个透镜表面的距离。例如，对应于第一透镜110的物侧面(object side surface，物体侧表面)112的厚度表示从第一透镜110的物侧面112至像侧面(image side surface，图像侧表面)114的距离。另外，对应于第一透镜110的像侧面114的厚度表示从第一透镜110的像侧面114至第二透镜120的物侧面122的距离。同时，对应于第三透镜130的像侧面134的厚度表示从第三透镜130的像侧面134至第四透镜210的物侧面212的距离。在这种情况下，第四透镜210是包括在第二透镜组200中的透镜，并且在从广角变焦至长焦的过程中移动，因此对应于第三透镜130的像侧面134的厚度可以具有从最短距离为2.877至最长距离为0.4的范围内的值。然后，对应于第五透镜130的像侧面134的厚度和对应于第七透镜130的像侧面134的厚度，与对应于第三透镜130的像侧面134的厚度相同。
[0082]
【表3】
[0083][0084]
【表4】
[0085]
透镜表面no.efghj112-.714424e-050.202669e-05-.266184e-060.169381e-07-.420410e-091140.158206e-03-.240153e-040.209289e-05-.951630e-070.172294e-081220.220341e-03-.380107e-040.389013e-05-.215106e-060.493703e-081240.126525e-03-.262320e-040.335950e-05-.244027e-060.757052e-081320.483200e-04-.126349e-040.173156e-05-.133917e-060.473017e-08134-.115586e-030.303244e-04-.508742e-050.477982e-06-.186737e-072120.586736e-05-.126394e-050.160019e-06-.123770e-070.407360e-092140.180960e-03-.425294e-040.597632e-05-.459342e-060.148742e-072220.349722e-03-.938080e-040.145045e-04-.112921e-050.338441e-072240.106547e-03-.298249e-040.386278e-05-.692719e-07-.163654e-073120.182476e-04-.134488e-050.110107e-060.121647e-07-.611321e-09
3140.900381e-05-.107659e-05-.423120e-070.912264e-07-.383290e-10322-.514013e-030.105682e-03-.159152e-040.108879e-050.147724e-06324-.146622e-030.201824e-04-.326987e-050.696604e-070.730964e-07412-.828509e-050.581489e-06-.227366e-070.388369e-090.281021e-11414-.531016e-050.182075e-06-.342486e-09-.251764e-090.143908e-10
[0086]
参照图2a至图2c和表1至表4，变焦光学系统包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400。第一透镜组100包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第四透镜210和第五透镜220，第三透镜组300包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第六透镜310和第七透镜320，以及第四透镜组400包括第八透镜410。在这种情况下，第一透镜110可以包括凸(convex，凸形，凸的)物侧面112和凹(concave，凹形，凹的)像侧面114，第二透镜120可以包括凸物侧面122和凸像侧面124，以及第三透镜130可以包括凹物侧面132和凹像侧面134。另外，第四透镜210可以包括凸物侧面212和凸像侧面214，以及第五透镜220可以包括凸物侧面222和凹像侧面224。
[0087]
另外，第六透镜310可以包括凸物侧面312和凸像侧面314，以及第七透镜320可以包括凹物侧面322和凹像侧面324。
[0088]
另外，第八透镜410可以包括凸物侧面412和凸像侧面414。
[0089]
第一透镜110可以具有正折射力(refractive power，折光力)，第二透镜120可以具有正折射力，以及第三透镜130可以具有负折射力。第四透镜210可以具有正折射力，以及第五透镜220可以具有负折射力。第六透镜310可以具有正折射力，以及第七透镜320可以具有负折射力。第八透镜410可以具有正折射力。
[0090]
另外，第四透镜210的阿贝数为49.5，这是第一透镜110至第八透镜410的阿贝数中最高的阿贝数。第七透镜320的焦距(f)是1.772mm，这是第一透镜110至第八透镜410的折射率中的最高的折射率。第四透镜210和第七透镜320可以是玻璃透镜。
[0091]
在第五透镜220、第六透镜310和第七透镜320中的每个透镜中，有效直径的长轴的长度等于有效直径的短轴的长度。换言之，当其应用d切技术时，可以不切割有效直径。然而，在第一透镜110至第四透镜210和第八透镜410中的每个透镜中，由于有效直径的长轴的长度与有效直径的短轴的长度不同，因此可以切割有效直径的上侧部分的一部分和下侧部分的一部分。
[0092]
在图2a中，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离为d1a，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离为d2a，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离为d3a的情况下，例如，广角下的放大率可以是5倍。另外，如图2b和图2c所示，当第二透镜组200和第三透镜组300移动以更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小至d1c，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小至d2c，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离可以减小至d3c，使得例如在长焦下的放大率可以是7.5倍。如上所述，随着第二透镜组200和第三透镜组300移动，变焦光学系统的放大率可以从5倍连续地调节至7.5倍。
[0093]
因此，在图2a的广角中，可以看出根据第一实施例的变焦光学系统的efl为17.44，并且其f数(fno)为2.91，而在图2c的长焦中，根据第一实施例的变焦光学系统的efl为
26.33mm，并且其f数(fno)为4.02。
[0094]
在这种情况下，可以看出第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。换言之，d1a与d1b之间的差值可以小于d2a与d2b之间的差值，并且d1b与d1c之间的差值可以小于d2b与d2c之间的差值。
[0095]
图3a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；图3b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；以及图3c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第一实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
[0096]
纵向球面像差是指根据每个波长的纵向球面像差，像散场曲线是指根据像面(image surface，图像表面)高度的切面和矢面(sagittal plane，矢状面)的像差特性，并且变形是指根据像面高度的变形程度。参照图3a至图3c，可以看出：无论波长如何，纵向球面像差都在从-0.05mm至0.05mm的范围内；无论波长如何，像散场曲线都在从-0.05mm至0.05mm的范围内；并且无论波长如何，变形都在从-0.05mm至0.05mm的范围内。
[0097]
图4a是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图，图4b是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图，以及图4c是示出根据本发明的第二实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
[0098]
下面的表5示出了根据本发明的第二实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的光学特性，以及表6和表7示出了根据本发明的第二实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的koenig常数和非球面系数。
[0099]
【表5】
[0100][0101]
这里，厚度(mm)表示从透镜表面至下一个透镜表面的距离。例如，对应于第一透镜110的物侧面112的厚度表示从第一透镜110的物侧面112至像侧面114的距离。另外，对应于第一透镜110的像侧面114的厚度表示从第一透镜110的像侧面114至第二透镜120的物侧面122的距离。
[0102]
【表6】
[0103][0104]
【表7】
[0105][0106]
参照图4a至图4c和表5至表7，变焦光学系统包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400。第一透镜组100包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第四透镜210和第五透镜220，第三透镜组300包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第六透镜310和第七透镜320，以及第四透镜组400包括第八透镜410。在这种情况下，第一透镜110可以包括凸物侧面112和凹像侧面114，第二透镜120可以包括凸物侧面122和凸像侧面124，以及第三透镜130可以包括凹物侧面132和凹像侧面134。另外，第四透镜210可以包括凸物侧面212和凸像侧面214，以及第五透镜220可以包括凸物侧面222和凹像侧面224。
[0107]
另外，第六透镜310可以包括凹物侧面312和凸像侧面314，以及第七透镜320可以包括凹物侧面322和凹像侧面324。
[0108]
另外，第八透镜410可以包括凸物侧面412和凸像侧面414。
[0109]
在图4a中，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离为d1a，第二透镜组200
与第三透镜组300之间的距离为d2a，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离为d3a的情况下，例如，广角下的放大率可以是5倍。另外，如图4b和图4c所示，当第二透镜组200和第三透镜组300移动以更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小至d1c，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小至d2c，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离可以减小至d3c，使得例如在长焦下的放大率可以是7.5倍。如上所述，随着第二透镜组200和第三透镜组300移动，变焦光学系统的放大率可以从5倍连续地调节至7.5倍。
[0110]
在这种情况下，可以看出第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。换言之，d1a与d1b之间的差值可以小于d2a和d2b之间的差值，并且d1b与d1c之间的差值可以小于d2b与d2c之间的差值。
[0111]
图5a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；图5b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；以及图5c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第二实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
[0112]
纵向球面像差是指根据每个波长的纵向球面像差，像散场曲线是指根据像面高度的切面和矢面的像差特性，并且变形是指根据像面高度的变形程度。参照图5a至图5c，可以看出：无论波长如何，纵向球面像差都在从-0.05mm至0.05mm的范围内；无论波长如何，像散场曲线都在从-0.05mm至0.05mm的范围内；并且无论波长如何，变形都在从-0.05mm至0.05mm的范围内。
[0113]
图6a是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在广角下的横截面图，图6b是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在中间模式中的横截面图，以及图6c是示出根据本发明的第三实施例的变焦光学系统在长焦下的横截面图。
[0114]
下面的表8示出了根据本发明的第三实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的光学特性，而表9和表10示出了根据本发明的第三实施例的变焦光学系统中所包括的透镜的koenig常数和非球面系数。
[0115]
【表8】
[0116][0117]
这里，厚度(mm)表示从透镜表面至下一个透镜表面的距离。例如，对应于第一透镜110的物侧面112的厚度表示从第一透镜110的物侧面112至像侧面114的距离。另外，对应于第一透镜110的像侧面114的厚度表示从第一透镜110的像侧面114至第二透镜120的物侧面122的距离。
[0118]
【表9】
[0119][0120]
【表10】
[0121]
透镜表面no.efghj112-.714265e-050.202649e-05-.266211e-060.169373e-07-.420208e-091140.158199e-03-.240158e-040.209287e-05-.951616e-070.172334e-081220.220341e-03-.380106e-040.389013e-05-.215104e-060.493749e-081240.126508e-03-.262340e-040.335947e-05-.243997e-060.757663e-081320.483105e-04-.126406e-040.173072e-05-.133938e-060.475785e-08134-.115636e-030.303163e-04-.508713e-050.478294e-06-.186669e-072120.576576e-05-.127222e-050.159809e-06-.123971e-070.392120e-092140.180872e-03-.425388e-040.597672e-05-.459161e-060.148473e-072220.349799e-03-.937866e-040.145014e-04-.112990e-050.345497e-072240.107452e-03-.303344e-040.391800e-05-.582440e-07-.176018e-073120.280354e-04-.243375e-05-.694093e-090.210113e-08-.391643e-09
3140.895942e-050.218769e-060.332082e-07-.680646e-09-.383005e-10322-.493882e-030.105334e-03-.149365e-040.108879e-050.147724e-06324-.154524e-030.205719e-04-.306767e-050.861599e-070.730964e-07412-.793814e-050.590596e-06-.223770e-070.448112e-09-.206336e-10414-.534856e-050.186194e-060.994976e-09-.196388e-09-.405652e-12
[0122]
参照图6a至图6c和表8至表10，变焦光学系统包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400。第一透镜组100包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130，第二透镜组200包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第四透镜210和第五透镜220，第三透镜组300包括在从物侧至像侧的方向上顺序设置的第六透镜310和第七透镜320，以及第四透镜组400包括第八透镜410。在这种情况下，第一透镜110可以包括凸物侧面112和凹像侧面114，第二透镜120可以包括凸物侧面122和凸像侧面124，并且第三透镜130可以包括凹物侧面132和凹像侧面134。另外，第四透镜210可以包括凸物侧面212和凸像侧面214，并且第五透镜220可以包括凸物侧面222和凹像侧面224。
[0123]
另外，第六透镜310可以包括凸物侧面312和凸像侧面314，并且第七透镜320可以包括凹物侧面322和凹像侧面324。
[0124]
另外，第八透镜410可以包括凸物侧面412和凸像侧面414。
[0125]
在图6a中，在第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离为d1a，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离为d2a，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离为d3a的情况下，例如，广角下的放大率可以是5倍。另外，如图6b和图6c所示，当第二透镜组200和第三透镜组300移动以更靠近第一透镜组100时，第一透镜组100与第二透镜组200之间的距离可以减小至d1c，第二透镜组200与第三透镜组300之间的距离可以减小至d2c，并且第三透镜组300与第四透镜组400之间的距离可以减小至d3c，使得例如在长焦下的放大率可以是7.5倍。如上所述，随着第二透镜组200和第三透镜组300移动，变焦光学系统的放大率可以从5倍连续地调节至7.5倍。
[0126]
在这种情况下，可以看出第三透镜组300的移动量大于第二透镜组200的移动量。换言之，d1a与d1b之间的差值可以小于d2a与d2b之间的差值，并且d1b与d1c之间的差值可以小于d2b与d2c之间的差值。
[0127]
图7a是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在广角下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；图7b是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在中间模式中的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图；以及图7c是示出针对波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光，根据第三实施例的光学系统在长焦下的纵向球面像差、像散场曲线和变形的图。
[0128]
纵向球面像差是指根据每个波长的纵向球面像差，像散场曲线是指根据像面高度的切面和矢面的像差特性，并且变形是指根据像面高度的变形程度。参考图7a至图7c，可以看出：无论波长如何，纵向球面像差都在从-0.05mm至0.05mm的范围内；无论波长如何，像散场曲线都在-0.05mm至0.05mm的范围内；以及无论波长如何，变形都在从-0.05mm至0.05mm的范围内。
[0129]
如以上参考实施例所述，可以看出根据本发明的实施例的光学系统具有高的像差特性。
[0130]
同时，可以将根据本发明的实施例的变焦光学系统应用于相机模块。包括根据本发明的一个实施例的变焦光学系统的相机模块可以被安装在便携式终端中，并且与主相机模块一起应用于便携式终端。根据本发明的实施例的相机模块可以包括图像传感器、设置在图像传感器上的过滤片、以及设置在过滤片上的变焦光学系统，并且根据本发明的实施例的变焦光学系统可以包括以上所述的第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400。便携式终端可以是智能手机、平板电脑(pc)、笔记本电脑、个人数字助理(pda)等，在该便携式终端中安装了包括根据本发明的实施例的变焦光学系统的相机模块。
[0131]
同时，可以将根据本发明的实施例的光学系统应用于相机模块。图8是示出应用根据本发明的一个实施例的相机模块的便携式终端的一部分的视图。
[0132]
参照图8，包括根据本发明的一个实施例的变焦光学系统1000的相机模块可以被安装在便携式终端中，并且可以与主相机模块1100一起应用于便携式终端。
[0133]
根据本发明的实施例的变焦光学系统1000可以包括以上所述的第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400，并且由于便携式终端的厚度的限制，第一透镜组100、第二透镜组200、第三透镜组300和第四透镜组400可以在便携式终端的横向方向上顺序设置。为此，如上所述，直角棱镜可以进一步设置在第一透镜组100的前面。当变焦光学系统沿便携式终端的厚度方向设置，即，变焦光学系统中所包括的透镜的透镜表面沿便携式终端的厚度方向设置时，可以减小变焦光学系统中所包括的透镜的直径，以减小便携式终端的厚度。因此，允许通过移动透镜来连续地调节放大率的变焦光学系统还可以被安装在便携式终端中。
[0134]
便携式终端可以是智能手机、平板pc、笔记本电脑、pda等，在该便携式终端中安装了包括根据本发明的实施例的变焦光学系统的相机模块。
[0135]
图9是示出根据本发明的该实施例的包括变焦光学系统的相机模块的视图。
[0136]
参照图9，根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000可以被实现为具有六面体形状。相机模块2000的宽度w可以大于13.10mm并且小于14.50mm。相机模块2000的宽度w可以是13.80mm。相机模块2000的长度l可以大于27.00mm并且小于30.00mm。相机模块2000的长度l可以是28.5mm。相机模块2000的高度h可以大于5.80mm并且小于6.60mm。相机模块2000的高度h可以是6.2mm。
[0137]
根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000可以包括图像传感器。图像传感器的尺寸可以大于0.30英寸并且小于0.34英寸。根据实施例，图像传感器的尺寸可以是1/3.14英寸。
[0138]
根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000可以包括致动器。致动器可以被联接至变焦光学系统，以移动变焦光学系统中所包括的至少一个透镜组。另外，致动器可以被联接至变焦光学系统以移动棱镜。致动器可以包括销构件和球构件中的至少一个。
[0139]
另外，根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000可以包括驱动器集成电路(ic)、印制电路板等。
[0140]
根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000可以具有广角下的第
一视场(fov)和长焦下的第二视场。第一视场可以具有大于17.70
°
并且小于19.70
°
的值。第一视场可以是18.7
°
。第二视场可以具有大于11.80
°
并且小于13.20
°
的值。第一视场可以是12.5
°
。
[0141]
根据本发明的实施例的包括变焦光学系统的相机模块2000具有广角下的第一f数和长焦下的第二f数。第一f数可以具有大于2.80并且小于3.20的值。第一f数可以是3.0。第二f数可以具有大于4.20并且小于4.80的值。第二f数可以是4.5。
[0142]
虽然以上已经参考实施例主要地描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明不限于实施例，而是实施例仅是示例性的，并且在不脱离本实施例的本质特征的情况下，可以在本发明的范围内进行以上未示出的各种修改和应用。例如，可以修改和实现在实施例中具体地描述的部件。另外，应该理解，与修改和应用相关的差异落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。