KR100716829B1 - 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템 및 이를 이용한이미지 결상 방법 - Google Patents

초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템 및 이를 이용한이미지 결상 방법 Download PDF

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Abstract

본원발명은 화각을 분할하도록 하는 것에 의해 광화각을 확보하도록 하는 것과 동시에, 상기 분할된 화각의 각각에 대응하는 별도의 비축 렌즈계를 구비하도록 하는 것에 의해 모바일 카메라 광학계의 박형화를 가져오도록 하는 모바일 카메라 광학계를 그 기술적 특징으로 한다.
이미지 센서, 광화각, 비축렌즈, 결상, 웨이퍼 스케일, 화각분할, 모바일 카메라

Description

초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템 및 이를 이용한 이미지 결상 방법{MOBILE CAMERA OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING IMAGE THEREOF}
도1은 종래의 공축계(共軸系) 광학계를 도시하고,
도2는 종래의 프리즘 렌즈를 사용한 광학계를 도시하며,
도3은 종래의 일체형 프리즘 렌즈를 사용한 광학계를 도시하고,
도4는 본원발명에 따른 화각 분할의 개념을 설명하기 위한 도면이며,
도5는 본원발명에 따른 광학 렌즈 시스템에 의한 이미지 결상 과정을 도시한 도면이고,
도6은 본원발명에 따른 초박형 모바일 광학 렌즈 시스템의 사시도이며,
도7은 상기 도6의 단면도를 도시하고,
도8은 상기 도7의 비축 렌즈계의 부분확대도이며,
도9는 본원발명에 따른 초박형 모바일 광학 렌즈 시스템의 각 영역별 동좌표에 따른 횡광선수차도를 도시한다.
*도면의 주요부호에 대한 설명*
100: 모바일 광학 렌즈계 110: 비축 렌즈계
120: 이미지 센서 130: 입사면
140: 제1 반사면 150: 제2 반사면
160: 출사면
본원발명은 모바일 카메라 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화각을 분할하도록 하는 것에 의해 광화각을 확보하도록 하는 것과 동시에, 상기 분할된 화각의 각각에 대응하는 별도의 비축 렌즈계를 구비하도록 하는 것에 의해 모바일 카메라 광학계의 박형화를 가져오도록 하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
최근 디지털 기술의 발달과 더불어 화상 압축 및 복원 기술 등의 향상과 멀티 미디어 제품의 주변기기 기술의 향상으로 모바일 카메라용 렌즈는 박형화와 소형화를 구현하기 위해 끊임없이 연구 개발되고 있는 실정이다. 이러한 추세에 대응하기 위해 모바일 카메라는 성능의 우수함과 더불어 초박형 카메라 렌즈 광학계를 구비하는 휴대성이 뛰어난 제품이 요구 되어지고 있다.
이러한 모바일 카메라용 광학계 렌즈로 종래에는 광축 방향에 대해 여러 개 의 회전 대칭형의 렌즈가 종으로 배치되는 형태의 공축계(共軸系)의 카메라 렌즈계가 일반적으로 사용되어 졌다. 이러한 공축계의 카메라 렌즈계의 한 형태가 도1에 도시되어 있는 바, 도면을 참조하면, 이러한 공축계의 카메라 렌즈계는 회전 대칭형의 렌즈가 종으로 배치되어 짐으로 인해, 그 길이를 광축방향으로 축소시키는 데에는 일반적으로 한계를 지니고 있으며, 특히, 이와 같은 모바일 카메라 렌즈계의 전장은 이미지 센서의 대각 길이와 거의 같은 수준에서 결정된다는 점에서 디지털 모바일 기기의 소형화를 달성하는 데에 상당한 어려움이 있다는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해, 프리즘 렌즈를 사용하여 모바일 기기의 소형화를 가져오도록 한 광학 렌즈계 또는 릴레이 형식의 비축 결상 렌즈를 사용하여 모바일 기기의 소형화를 추구하도록 한 광학 렌즈계가 제안되어 지고 있다.
이 중, 미국특허번호 제6,084,715호는 프리즘 렌즈계를 사용하는 광학계를 개시하고 있는 바, 도2를 참조하여 이와 같은 광학계의 구성을 살펴보면, 제1 프리즘(10), 제2 프리즘(20), 저역필터(4) 및 이미지 플레인(3)을 포함하여 모바일 카메라 광학계를 구성하고 있음을 알 수 있다. 그러나, 상기 도면에서 도시되어 있는 바와 같이, 이와 같은 프리즘 렌즈계를 사용하여 모바일 카메라 광학계를 구성하더라도 상기 광학계의 전장 대 이미지 센서의 대각길이의 비(전장/이미지 센서의 대각길이)는 2.4 내지는 4.3의 범위 내에서 형성되게 되는 바, 상기 광학 시스템의 전체 길이를 축소하는 데에는 지극히 제한적임을 알 수 있다.
또 다른 한 실시예로, 일본특허공개 평08-292371호는 비축 결상 렌즈를 사용하는 광학계를 개시하고 있는 바, 도3을 참조하여 상기 광학계를 설명하면, 상기 광학계는 제1면인 R1은 조리개, 제2면 R2는 제1면과 공축상의 굴절면, 제3면 R3는 제2면 R2에 대하여 경사진 반사면, 제4면 R4, 제5면 R5는 각각의 전면에 대해 시프트되고, 경사진 반사면, 제6면 R6는 제5면 R5에 대해 시프트, 경사진 굴절면으로 구성되어 있는 일체형 비축 결상 렌즈 광학계를 구성하고 있음을 알 수 있다.
그러나, 이와 같은 일체형 비축 결상 렌즈 광학계의 경우에도 상술한 바와 같이, 상기 광학계의 전장 대 이미지 센서의 대각길이의 비(전장/이미지 센서의 대각길이)는 2.4 내지는 4.3의 범위 내에서 형성되어 지는 바, 비록, 종래의 공축계의 카메라 렌즈계에 비해 광축 상의 길이를 감소시킬 수 있다는 장점은 구비하고 있음을 알 수 있으나, 상기 도면에서 도시되어 있는 바와 같이, 단일의 이미지 센서 상에서 광화각을 확보하는 것과 동시에 상기 광학계의 전체 두께를 축소하는 데에는 지극히 제한적으로 구성되어 있을 수 밖에 없음을 알 수 있다.
덧붙여, 상술한 바와 같은 종래의 광학계에 있어, 이미지 센서의 크기를 축소하도록 하는 것에 의해서 상술한 광학계의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 방법도 고려할 수 있으나, 이와 같은 방법 역시, 상기 이미지 센서의 크기를 축소하는 데 에는 어느 정도 한계를 지니고 있다는 점에서 그 효과는 크지 않다.
따라서, 모바일 카메라 광학계에 있어 광화각을 구현하도록 하는 것과 동시에 상기 광학계의 전체 길이를 감소시키기 위해서는 상기 서술한 바와 같은 프리즘을 사용하는 렌즈계 또는 일체형 비축 결상 렌즈계 외에, 별도의 광학 렌즈 시스템을 발명할 필요가 발생하게 되었다.
본원발명은 이와 같은 문제를 해소하기 위해 마련된 것으로, 본원발명의 목적은 화각을 2개 이상으로 분할하도록 하여, 광화각을 확보하도록 하는 것과 동시에 상기 분할된 각각의 화각에 대응하는 각각의 비축 렌즈계를 마련하도록 함으로서 전체 광학 렌즈계의 전장을 감소시킬 수 있도록 한 것에 본원발명의 기술적 특징이 있다.
본원발명의 다른 목적은, 상기 복수의 비축 렌즈계를 일체로 형성하도록 함으로서 소자수 감소에 의한 원가 절감 및 구성렌즈의 일체화에 따른 조립공정에 있어서의 불량을 감소하도록 한 데에 본원발명의 다른 기술적 특징이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템은 모바일 카메라 광학계의 화각을 동일한 양으로 2 이상 분할하도록 하 고, 상기 분할된 화각의 각각에 대응하며, 상기 각각의 분할된 화각을 통해 입사된 광빔을 투과하도록 하는 2 이상의 렌즈계와, 상기 2 이상의 렌즈계를 통해 투과된 광빔을 수광하는 단일의 이미지 센서를 포함하여 구성되되,
상기 화각의 분할은 모바일 카메라에 입력되는 광빔을 서로 다른 광축을 갖도록 분할하도록 하고, 상기 렌즈계는 비축 결상계로 구성하며,
또한, 상기 렌즈계는 사출금형 또는 웨이퍼 스케일로 제작할 수 있고,
상기 단일의 이미지 센서는 상기 분할된 화각의 수에 대응하도록 각각 분할되어, 상기 복수의 렌즈계를 투과한 광빔이 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상되도록 한 것을 기술적 특징으로 하며,
또한, 본원발명의 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법은 모바일 카메라 광학계의 화각을 동일한 양으로 2 이상 분할하도록 하는 단계; 상기 분할된 화각을 통해 입사된 각각의 광빔을 대응되는 각각의 렌즈계를 통하여 투과하는 단계; 상기 각각의 렌즈계를 통하여 투과된 광빔을 대응되는 이미지 센서의 각각의 영역에 결상하는 단계; 및 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상된 이미지를 결합하는 단계;를 포함하여 형성되되,
상기 렌즈계가 도립상인 경우, 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상된 이미지의 결합은 포토 스티칭 또는 파노라마 모자이킹 방법에 의해 행해지는 것을 하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
상술한 본원발명의 목적은 이 기술분야에서 숙련된 당업자에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도4는 종래의 카메라와 화각을 분할한 경우의 카메라를 예시적으로 도시한 도면이고, 도5는 본원발명에 따른 광학계를 사용하여 이미지를 얻는 방법을 도시한 도면이며, 도6은 본원발명의 일 실시예에 따른 두개의 비축 렌즈계를 구비한 모바일 카메라 광학계의 사시도이고, 도7은 상기 도6의 단면도를 도시하며, 도8은 상기 도7의 비축 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 확대도를 도시하고, 도9는 각 영역별 좌표에 따른 횡광선수차도를 도시한다.
본원발명은 상술한 바와 같이, 종래의 공축계의 카메라 광학계, 프리즘 렌즈를 사용한 카메라 광학계 및 일체형 비축 렌즈를 사용한 카메라 광학계에 비해, 동일 또는 더 우수한 성능을 유지하는 것과 동시에 광화각을 구비하고, 및 카메라 광학계의 전장을 대폭적으로 축소시킬 수 있도록 한 것을 그 기술적 특징으로 하고 있는 바, 이와 같은 기술적 특징을 달성하기 위해, 본원발명은 상술한 종래의 모바일 카메라 광학 시스템과는 다른 방식의 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 사용할 필요가 요구되었다.
즉, 카메라 광학계의 전장을 축소시키기 위한 방법 중 하나로, 이미지 센서의 크기 자체를 축소시키는 방법을 가장 일반적으로 생각할 수 있으나, 상술한 바와 같이 종래의 광학 시스템을 유지하면서 그 내에서 이미지 센서의 크기를 축소시키는 데에는 상당한 어려움이 있었는 바, 실질적으로 종래 광학계에서 이와 같은 방법은 상기 광학계의 전장을 축소하는 데에는 그다지 효과적이지 않음을 알 수 있다.
그러나, 본원발명은 종래의 상술한 바와 같은 광학 시스템이 아닌, 별개의 광학 시스템을 제안하도록 하는 것에 의해 실질적으로 이미지 센서의 크기의 감소를 가져오도록 함으로서 전체 광학 시스템의 전장의 축소를 가져올 수 있는 방법을 발명하게 되었다.
이와 같이, 이미지 센서의 크기 자체의 상당한 정도의 축소를 가져온다면, 실제적으로 광학계의 전장을 상당한 정도로 축소시킬 수 있는 효과를 발생시킬 수 있다는 점과, 동시에, 상기 축소된 이미지 센서를 서로 결합하도록 하는 것에 의해 종래의 이미지 센서의 크기와 동일한 크기를 유지할 수 있도록 할 수 있다는 점에 착안하여 본 출원인은 본원발명과 같은 초박형 모바일 광학 렌즈계를 착상할 수 있었으며,
특히, 이러한 방법을 사용하기 위해, 본원발명은 우선, 카메라 광학계로 들 어오는 화각을 분할하도록 하고, 상기 분할된 화각에 각각 대응되는 렌즈계를 별도로 구비하도록 함으로서 상술한 종래의 광학 시스템과는 다른 별개의 시스템을 착안하는 것에 의해 상술한 바와 같은 초박형 모바일 광학 렌즈계를 실현할 수 있게 됐다.
우선, 본원발명의 광학 렌즈 시스템을 실현하기 위해서는 카메라의 화각을 분할하는 것이 요구되어 지는 바, 화각 분할의 개념을 도4a, 도4b 및 도4c를 참조하여 설명하면, 도4a는 일반적인 모바일 카메라 광학계의 화각(약 60°인 경우)을 도시하고 있는 것으로, 이는 카메라 렌즈가 물체를 포착할 수 있는 각도(시야각)를 의미한다 할 것이다. 이러한 화각을 분할한다고 하는 것은 도4b 및 도4c에 개념적으로 도시되어 있는 바와 같이, 서로 다른 광축을 갖고, 도4b와 같이 좁은 화각을 갖는 복수의 카메라를 사용하여 각각의 화각을 약 30°로 유지할 수 있도록 하는 것에 의해 도4c와 같이 원래의 화각인 60°인 경우를 달성할 수 있도록 하는 것이다. 특히, 이는 물체의 이미지를 각각의 서로 다른 광축을 구비하는 카메라에서 그 절반의 이미지만을 획득하도록 한 후, 별도의 프로그램을 통해 상기 이미지를 결합하도록 하는 과정을 필요로 함을 알 수 있다.
즉, 이러한 화각 분할 개념을 사용하여, 본원발명에 따른 모바일 카메라에 의해 물체의 이미지를 획득하는 과정을 도5를 참조하여 간략하게 서술하면, 도5a에 도시되어 있는 물체의 이미지는 본원발명에 따른 모바일 카메라에 의해 그 화각이 약 30°로 분할되고, 따라서, 상기 물체의 이미지의 약 절반 가량이 상기 각각의 화각을 통해 도5b에 도시되어 있는 본원발명에 따른 복수의 모바일 광학 렌즈 시스템(100)으로 입사되고, 각각의 분할된 화각을 통해 입사된 광빔은 상기 각각의 화각에 대응되는 제1 비축 렌즈계(110a) 및 제2 비축 렌즈계(110b)를 투과하며, 상기 각각의 비축 렌즈계(110)를 투과한 광빔은 대응되는 각각의 이미지 센서(120)의 영역에 그 이미지를 결상하게 된다.
즉, 제1 비축 렌즈계(110a)를 투과한 광빔은 상기 이미지 센서(120)의 제1 이미지 센서부(120a)에, 제2 비축 렌즈계(110b)를 투과한 광빔은 이미지 센서(120)의 제2 이미지 센서부(120b)에 그 이미지를 결상하게 된다. 이러한 과정에 의해, 상기 이미지 센서(120)에 물체의 이미지가 결상되어 있는 모습이 도5c에 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 본원발명은 화각을 분할하여 서로 다른 광축을 구비하는 별도의 렌즈계를 2이상 구비하도록 함으로서 그 대응되는 각각의 이미지 센서부(120a, 120b)의 크기를 상당한 정도로 감소시킬 수 있어 전체 광학 렌즈 시스템의 두께를 상당한 정도로 축소시킬 수 있는 효과를 가져올 수 있는 것이다.
상기 도5c에 도시되어 있는 물체의 이미지는 본 실시예의 경우, 물체의 절반만이 각각의 이미지 센서부(120a, 120b)에 형성되어 있음을 알 수 있는 바, 이러한 각각의 이미지는 하나로 결합하는 과정이 요구된다. 상기 실시예의 경우에는, 각각의 렌즈가 도립상인 경우로서 포토 스티칭(photo stitching) 또는 파노라마 모자 이킹(panoramaa mosaicing)의 방법을 사용하여 상기 두개의 이미지를 도5d에 도시되어 있는 바와 같이 하나로 결합하도록 하고 있으나, 만일 각각의 렌즈가 정립상으로 형성되어 있는 경우에는 렌즈의 정밀한 조정으로 상기 각각의 상을 결합하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 개념에 의해 형성되는 본원발명에 따른 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템(100)을 도6 및 도7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 본원발명은 2 이상으로 분할된 화각을 통해 입사된 광빔을 투과하도록 하는 2 이상의 렌즈계(110a, 110b)와, 상기 2 이상의 렌즈계(110a, 110b)를 통해 투과된 광빔을 수광하는 단일의 이미지 센서(120)로 구성되는 초박형 모바일 카메라 광학계를 그 기술적 특징으로 한다.
도면에서는, 상기 분할된 화각을 통해 입사하는 광빔이 각각의 제1 비축 렌즈계(110a) 및 제2 비축 렌즈계(110b)로 입사하는 모습이 도시되어 있는 바, 이와 같은 화각의 분할은 모바일 카메라에 입력되는 광빔을 서로 다른 광축을 갖도록 분할하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 본원발명은 상기 도면에서 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 렌즈계를 사용하고 있는 바, 종래기술의 공축계를 사용하는 것에 의해서는 상기 본원발명을 기술적으로 구현하는 것이 어렵다는 점에서 비축 렌즈계를 사용하도록 하는 것에 의해 상술한 바와 같은 기술적 목적을 달성할 수 있도록 한다.
본원발명의 상술한 실시예에서는 화각을 둘로 분할하도록 하는 것에 의해, 이에 대응되는 두개의 비축 렌즈계(110)를 사용하고 있는 것을 도시하고 있으나, 이에 본원발명이 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 화각의 분할은 더 많은 수로 이루어질 수 있다. 이 경우, 이에 대응하는 비축 렌즈계의 수 역시 동일하게 증가된다. 상술한 바와 같은 화각의 분할은 모바일 카메라의 광화각을 확보할 수 있도록 할 수 있다는 점에서 본원발명의 또 다른 기술적 장점이라 할 수 있다.
특히, 본원발명과 같이, 복수의 작은 화각을 구비하는 렌즈를 사용하여 렌즈 시스템을 구성하는 경우에는, 1/N(렌즈의 수)의 크기로 결상영역을 축소할 수 있고, 또한 화각이 작으므로 설계에 유리하다는 장점이 있다. 덧붙여, 상기 복수의 렌즈를 결합하도록 하는 것에 의해 기존의 렌즈의 화각과 동일 또는 더 큰 화각을 구현할 수 있으며, 또한 동일한 크기의 이미지 센서를 보다 얇은 전장의 광학 시스템을 사용하여 이를 구현할 수 있다는 데 본원발명의 기술적인 장점이 있다.
이와 같이 구성된 본원발명의 비축 렌즈계(110)의 구성을 더 구체적으로 살펴보면, 상기 각각의 비축 렌즈계(110)는 본원발명의 일 실시예에 있어서, 4개의 렌즈면(130, 140, 150, 160)을 구비하여 한 개의 비축 렌즈계를 형성하도록 되어 있는 바, 본 발명의 상기 실시예에서와 같이 두개의 비축 렌즈계를 구비하고 있는 경우에는, 상기 두개의 비축 렌즈계(110a, 110b)는 서로 대칭적으로 형성되어 진 다. 덧붙여, 상기 본원발명에 따른 비축 렌즈계(110)는 일체로 또는 각각 사출금형에 의해 형성될 수 있고, 또한, 도7에서 도시되어 있는 바와 같이 웨이퍼 스케일로 형성될 수 있어 대량으로 제작하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 이와 같이 본원발명에 따른 비축 렌즈계(110)는 일체로 형성될 수 있다는 점에서 제조공정의 단순화에 따른 조립공정에 있어서의 불량을 감소시킬 수 있다는 장점과 함께, 또한 그 소자 수를 감소시킬 수 있어 원가를 절감할 수 있다는 장점을 지닌다.
도8은 본원발명의 일 실시예에 따른 비축 렌즈계(110)의 한 부분을 확대한 도면으로서, 상기 도면을 참조하여 본원발명에 따른 비축 렌즈계(110)의 각각의 렌즈면의 특성을 살펴보면, 상기 각각의 렌즈면(130, 140, 150, 160)은 상술한 바와 같이, 다음과 같은 수학식1을 만족하는 XY 폴리노미얼(polynomial) 자유곡면으로 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Figure 112006089454167-pat00020
여기서, z축이 자유곡면의 축이 되고, c는 정점 곡률(vertex curvature)을, k는 코닉 상수(conic constant)를, Cj(j는 2이상의 정수)는 계수를 나타낸다.
하기 표1에는 상기 XY 폴리노미얼(polynomial) 자유곡면의 계수와 엘리어스(alias)가 주어진다.
계수 엘리어스 정의
C1 K 코닉 상수
C2 X x
C3 Y y
C4 X2 x2
C5 XY xy
C6 Y2 y2
C7 X3 x3
C8 X2Y x2y
C9 XY2 xy2
C10 Y3 y3
C11 X4 x4
C12 X3Y x3y
C13 X2Y2 x2y2
C14 XY3 xy3
C15 Y4 y4
C16 X5 x5
C17 X4Y x4y
C18 X3Y2 x3y2
C19 X2Y3 x2y3
C20 XY4 xy4
C21 Y5 y5
C22 X6 x6
C23 X5Y x5y
C24 X4Y2 x4y2
C25 X3Y3 x3y3
C26 X2Y4 x2y4
C27 XY5 xy5
C28 Y6 y6
또한, 도8에 도시되어 있는 비축 렌즈계(110)의 각각의 렌즈면(130, 140, 150, 160)은 하기 표2에 개시되어 있는 값을 구비하도록 설계된다. 즉, 하기 표2는 각각의 렌즈의 중심좌표와, 기울기, 해당면의 비구면 계수의 값을 나타내고 있다. 여기서, 기준이 되는 (0,0,0)의 위치는 스톱(stop)면이다.
Figure 112005044145793-pat00002
덧붙여, 도9a 및 도9b에 도시되어 있는 도면은 본원발명에 따른 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템의 각 영역별 동좌표에 따른 횡광선수차도를 도시한다.
상술한 바와 같은 표1, 표2에 의해 설계되는 각각의 렌즈면(130, 140, 150, 160)을 구비하는 비축 렌즈계(110)를 도7을 참조하여 설명하면, 분할된 화각의 각각에 의해 입사된 광빔은 각 비축 렌즈계(110)의 입사면(130)을 통과하고, 제1반사면(140)과 제2반사면(150)에서 반사된 후, 출사면(160)을 투과하여 이미지 센서(120)에 도달하여 결상되게 된다.
상기 이미지 센서(120)는 상기 분할된 화각의 수에 대응하도록 각각의 이미지 센서부(120a, 120b)로 분할되어 있고, 상기 복수의 비축 렌즈계(110)를 투과한 광빔이 상기 이미지 센서의 각각의 센서부 영역에 결상되도록 구성되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 본원발명은 상기 이미지 센서를 각각의 화각에 대응하도록 분할하도록 하는 것에 의해 실질적으로 이미지 센서의 크기를 상당한 정도로 축소하도록 함으로서 전체 광학계의 크기를 상당한 정도록 감소시키도록 한 것을 기술적 특징으로 하고 있으며, 또한 화각의 분할을 통해 광화각을 실현하였다는 점에 또한 기술적 특징을 구비하고 있다고 할 것이다.
즉, 본원발명에 따른 광학 렌즈 시스템을 사용하면, 상기 광학 렌즈 시스템은 L / ID ≤ 0.6 (L: 전장, ID: 이미지 센서 대각길이) 조건을 만족할 수 있도록 구성될 수 있는 바, 이는 종래의 공축계, 일체형 비축 렌즈계 또는 프리즘을 사용한 광학계에 비해 상당한 정도의 전장의 감소를 가져올 수 있다는 효과를 구비하고 있다.
상술한 바와 같은 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 사용하여 물체의 이미지를 결상하는 방법은 모바일 카메라 광학계의 화각을 동일한 양으로 2 이상으로 분할하도록 하는 단계와, 상기 분할된 화각을 통해 입사된 각각의 광빔을 대응되는 각각의 비축 렌즈계를 통하여 투과하는 단계와, 상기 각각의 비축 렌즈계를 통하여 투과된 광빔을 대응되는 이미지 센서의 각각의 영역에 결상하는 단계를 거쳐, 마지막으로, 상기 이미지 센서의 각각의 센서부 영역에 결상된 이미지를 포토 스티칭 또는 파노라마 모자이킹 방법에 의해 결합하도록 하는 것에 의해 이미지를 얻는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본원발명에 따른 초박형 모바일 카메라를 사용하는 경우에는, 상술한 바와 같이 화각을 2 이상으로 분할하도록 하는 것에 의해, 광시야각을 확보하도록 할 수 있다는 장점을 구비하는 것과 동시에, 상기 분할된 각각의 화각에 대응하는 각각의 비축 렌즈계를 마련하고 또한 이에 대응되는 이미지 센서부의 상당한 정도의 축소를 실현할 수 있어 전체 광학 렌즈 시스템의 전장을 대폭적으로 감소시킬 수 있도록 한 장점이 있으며,
또한, 상기 복수의 비축 렌즈계를 일체로 형성하도록 함으로서 소자수 감소에 의한 원가 절감 및 구성렌즈의 일체화에 따른 조립공정에 있어서의 불량을 감소시킬 수 있도록 한 데에 본원발명의 또 다른 장점이 있다 할 것이다.
이상에서의 서술은 특정의 실시예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 모바일 카메라 광학계의 화각을 동일한 양으로 2 이상 분할하도록 하고,
    상기 분할된 화각의 각각에 대응하며, 상기 각각의 분할된 화각을 통해 입사된 광빔을 투과하도록 하는 2 이상의 렌즈계와,
    상기 2 이상의 렌즈계를 통해 투과된 광빔을 수광하는 단일의 이미지 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화각의 분할은 모바일 카메라에 입력되는 광빔을 서로 다른 광축을 갖도록 분할하는 것에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2이상의 렌즈계 중 어느 하나의 렌즈계는,
    광빔이 입사하는 입사면과, 두개의 반사면과, 출사면을 포함하여 형성되되,
    상기 두개의 반사면은 기준축에 대하여 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 2이상의 렌즈계는 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 렌즈계는 비축 렌즈계로 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비축 렌즈계의 각각의 면은 하기의 XY 폴리노미얼 자유곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
    Figure 112006089454167-pat00021
    (여기서, z축이 자유곡면의 축, c는 정점 곡률(vertex curvature), k는 코닉 상수(conic constant), Cj(j는 2이상의 정수)는 계수를 나타냄.)
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2 이상의 렌즈계는 일체로 또는 부분적으로 사출금형에 의해 제작되거나, 웨이퍼 스케일로 제작하는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단일의 이미지 센서는 상기 분할된 화각의 수에 대응하도록 각각 분할되어,
    상기 2 이상의 렌즈계를 투과한 광빔이 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상되도록 한 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상된 이미지는 포토 스티칭 또는 파노라마 모자이킹 방법에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학 렌즈 시스템은 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템.
    L/ID ≤ 0.6 (L: 전장, ID: 이미지 센서 대각길이)
  11. 모바일 카메라 광학계의 화각을 동일한 양으로 2 이상 분할하도록 하는 단계;
    상기 분할된 화각을 통해 입사된 각각의 광빔을 대응되는 각각의 렌즈계를 통하여 투과하는 단계;
    상기 각각의 렌즈계를 통하여 투과된 광빔을 대응되는 이미지 센서의 각각의 영역에 결상하는 단계;
    상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상된 이미지를 결합하는 단계;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 화각의 분할은 모바일 카메라에 입력되는 광빔을 서로 다른 광축을 갖도록 분할하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 렌즈계는 비축 렌즈계로 구성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비축 렌즈계의 각각의 면은 하기의 XY 폴리노미얼 자유곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
    Figure 112006089454167-pat00022
    (여기서, z축이 자유곡면의 축, c는 정점 곡률(vertex curvature), k는 코닉 상수(conic constant), Cj(j는 2이상의 정수)는 계수를 나타냄.)
  15. 제11항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 분할된 화각의 수에 대응하도록 각각 분할되어,
    상기 렌즈계를 투과한 광빔이 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상되도록 한 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 렌즈계가 도립상인 경우, 상기 이미지 센서의 각각의 영역에 결상된 이미지의 결합은 포토 스티칭 또는 파노라마 모자이킹 방법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템을 통한 이미지 결상 방법.
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