KR101188575B1 - 촬상 장치 및 그 배열 방법 - Google Patents

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KR101188575B1
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도시후미 와까노
게이지 마부찌
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소니 주식회사
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Abstract

CMOS 센서용 광학계는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역에서 짧게 나타나고 촬상면의 주변 영역에서 길게 나타나게 하는 비구면 렌즈를 포함한다. 비구면 렌즈는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역으로부터 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 증가하도록 작용한다. 또한, 동공 보정은 (d1+d2)/2<d<d2를 만족시키는 출사 동공 거리 d에 따라 행해지며, 여기서 d1은 촬상면의 중심에서의 출사 동공 거리이며, d2는 촬상면의 가장자리에서의 출사 동공 거리이다.
고체 촬상 소자, 촬상 장치, 광학계, 비구면 렌즈, 조리개

Description

촬상 장치 및 그 배열 방법 {IMAGING APPARATUS AND ARRANGING METHOD FOR THE SAME}
도1은 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 센서를 포함하는 카메라 모듈의 구조를 도시하는 단면도.
도2a 및 도2b는 도1에 도시된 CMOS 센서의 수광 유닛에서 상이한 픽셀의 구조를 도시하는 확대 단면도로서, 도2a는 빛이 수직하게 입사하는 위치에서의 픽셀을 도시하며, 도2b는 빛이 경사지게 입사하는 위치에서의 픽셀을 도시하는 도면.
도3은 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서 이미지 높이와 출사 동공 거리 간의 관계를 도시하는 다이어그램.
도4는 공지된 구조에 대응하는 비교예와 함께 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서의 이미지 높이와 입사각 사이의 관계를 도시하는 다이어그램.
도5는 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서 동공 보정이 행해지는 방식을 도시하는 다이어그램.
도6a 내지 도6c는 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서 보정 특성을 도시하는 다이어그램.
도7은 공지된 구조에 따른 비교예와 함께 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서 이미지 높이와 온칩(on-chip) 렌즈 변위(편이량) 간의 관계를 도시하는 다이어그램.
도8a 내지 도8c는 도1에 도시된 CMOS 센서용 광학계에서 동공 보정 거리 함수와 출사 동공 함수 간의 관계를 도시하는 다이어그램.
도9는 CMOS 센서를 포함하는 종래 카메라 모듈의 구조를 도시하는 단면도.
도10a 및 도10b는 도9에 도시된 CMOS 센서의 수광 유닛에서 상이한 픽셀의 구조를 도시하는 확대 단면도로서, 도10a는 빛이 수직으로 입사하는 위치에 있는 픽셀을 도시하며, 도10b는 빛이 경사지게 입사하는 위치에 있는 픽셀을 도시하는 도면.
도11은 종래 CMOS 센서용 광학계에서 출사 동공과 출사 동공 거리를 도시하는 다이어그램.
도12는 종래 CMOS 센서에서 온칩 렌즈의 배열을 도시하는 다이어그램.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111: 경통
112: 조리개
113, 115: 렌즈
116: 온칩 렌즈
120: CMOS 센서
126: 수광 유닛
본 발명은 상보형 금속 산화 반도체(CMOS) 센서와 같은 고체 촬상 소자(solid state imaging device)를 포함하는 촬상 장치 및 그러한 촬상 장치의 배열 방법에 관한 것이다.
CMOS 센서를 이용하는 통상의 촬상 장치에 있어서, 광학계를 통과하는 빛은 반도체 기판 상에 형성된 수광 유닛에 포함된 광다이오드에 의하여 광전 변환된다. 그리고, 광전 변환에 의하여 발생된 전자는 축적되어 증폭 회로로 전송되고, 그 증폭 회로로부터 전압 출력 또는 전류 출력을 얻는다.
이하, 빛이 이러한 촬상 장치에 입사하는 방식을 설명하기로 한다. 도9는 CMOS 센서를 포함하는 카메라 모듈의 일례에 따른 구조를 도시하는 단면도이다. 도10a 및 도10b는 도9에 도시된 CMOS 센서의 수광 유닛에서의 상이한 픽셀의 구조를 도시하는 확대 단면도이다. 도10a는 빛이 수직으로 입사하는 위치에 있는 픽셀(도9에서 참조부호 a로 지시)을 도시하며, 도10b는 빛이 경사지게 입사하는 위치에 있는 픽셀(도9에서 참조부호 b로 지시)을 도시한다.
도면에 도시된 바와 같이, 빛(10)은 경통(11) 내부에 배치된 렌즈(12), 조리개(aperture; 13) 및 렌즈(14)를 통과하여, 각 픽셀용 CMOS 센서(15)의 표면에 배열된 각 온칩(on-chip) 렌즈(16)에 입사하고, 다시 온칩 렌즈(16)에 의하여 편향되어, 대응하는 수광 유닛(17)에 있는 광다이오드 상에 입사한다. CMOS 센서(15) 내부에는 각종의 배선층(18)이 마련된다.
도10a에 도시된 바와 같이, 촬상면의 중심 영역에는, 빛이 촬상면 상에 거의 수직으로 입사한다. 그러므로, 빛은 온칩 렌즈(16)를 통과하여, 수광 유닛(17) 상에 직접 입사한다. 그러나, 도10b에 도시된 바와 같이, 촬상면의 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 입사각은 증가되고, 촬상면에 대하여 작은 각도로 빛이 촬상면에 입사한다. 따라서, 온칩 렌즈(16)를 통과하는 빛 전체가 수광 유닛(17)상에 입사하는 것은 아니며, 빛의 일부는 수광 유닛(17)의 외측 영역에 도달한다. 그러므로, 촬상면의 주변 영역에서 수광 유닛에 입사하는 광도(light intensity)는 감소한다.
이하, 광학계의 출사 동공(exit pupil)에 대한 개념을 설명하기로 한다. 도11은 CMOS 센서(20)용 광학계의 일례를 도시하는 다이어그램이다. 조리개(21)의 전방에는 두 개의 렌즈(22, 23)가 배치되어 있으며, 조리개(21) 후방에는 렌즈(24)가 배치되어 있다.
출사 동공이란 조리개(21)의 후방에 배치된 렌즈(24)에 의하여 형성된 조리개의 이미지(허상)를 일컫는 것이다. 또한, 출사 동공 거리란 촬상면과 출사 동공 사이의 거리를 일컫는 것이다.
출사 동공 거리가 긴 렌즈를 사용함으로써 촬상면의 주변 영역에서의 입사각이 감소될 수 있지만, 이러한 경우에 얇은 렌즈 모듈을 제조하는 것이 어렵다. 이와 반대로, 출사 동공 거리가 짧은 렌즈를 사용하여 얇은 렌즈 모듈을 제조할 수 있지만, 이러한 경우에 촬상면의 주변 영역에서의 입사각은 증가한다.
도12에 도시된 바와 같이, 공지된 구조에서, 각각의 온칩 렌즈(31)는 출사 동공 거리에 따라 일정한 비율로 온칩 렌즈(31)의 중심과 촬상면의 중심 사이의 거리에 비례하는 거리만큼 대응하는 수광 유닛(32)의 중심으로부터 촬상면의 중심쪽으로 편이된다. 그 이유는 입사각이 큰 빛을 수광 유닛 상에 보다 효율적으로 입사시키기 위해서이다. 이것을 동공 보정(pupil correction)이라 부른다.
그러나, 얇은 렌즈 모듈에 있어서 촬상면의 주변 영역에서 입사각이 증가하는 문제는 여전히 존재한다. 그러므로, 단순히 칩온 렌즈 각각을 일정한 비율로 편이시키는 것에 의하여 얻어지는 집광 효율에는 한계가 있다(예를 들면, 일본 미심사 특허 출원 공개 제1-213079호 참조).
따라서, 공지된 촬상 장치에서, 입사 광도는 CMOS 센서의 촬상면에서의 중심 영역과 주변 영역 간에 차이가 있으며, CMOS 센서의 출력이 중심 영역에서 크고 주변 영역에서 작은 쉐이딩(shading)이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 고체 촬상 소자의 촬상면에서의 중심 영역과 주변 영역 간의 휘도차에 의하여 야기되는 쉐이딩을 감소시키는 촬상 장치 및 촬상 장치의 배열 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 촬상 장치는 광전 변환기를 포함하는 복수개의 픽셀을 집적한 수광 유닛을 설치한 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 수광 유닛의 촬상면 상에 각각의 픽셀에 대응하여 배치되는 온칩 렌즈와, 고체 촬상 소자의 수광 유닛으로 입사광을 집광하는 광학계를 포함하며, 광학계는 비구면 렌즈를 포함하며, 온칩 렌즈를, 수광 유닛의 촬상면의 중심 영역에서의 편이량의 변화율보다 주변 영역에서의 편이량의 변화율이 작아지도록 온칩 렌즈의 편이량의 변화율을 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따라 다르게 하여 편이시킨다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광전 변환기를 포함하는 복수개의 픽셀을 집적한 수광 유닛을 설치한 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 수광 유닛의 촬상면 상에 각각의 픽셀에 대응하여 배치되는 온칩 렌즈와, 고체 촬상 소자의 수광 유닛으로 입사광을 집광하는 광학계 - 상기 광학계는 비구면 렌즈를 포함함 - 를 포함하는 촬상 장치의 배열 방법으로서, 온칩 렌즈를, 수광 유닛의 촬상면의 중심 영역에서의 편이량의 변화율보다 주변 영역에서의 편이량의 변화율이 작아지도록 온칩 렌즈의 편이량의 변화율을 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따라 다르게 하여 편이시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고체 촬상 장치용 광학계는 출사 동공 거리가 이미지 높이(수광 유닛과 촬상면의 중심 사이의 거리)에 따라 상이하게 나타나게 하는 렌즈를 포함한다. 따라서, 촬상면의 주변 영역에서 집광 효율은 증가하고, 쉐이딩이 억제된다. 따라서, 쉐이딩 특성이 개선된다.
본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치 및 그 배열 방법에 있어서, CMOS 센서용 광학계는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역에서 짧고 촬상면의 주변 영역에서 길게 나타나게 하는 비구면 렌즈를 포함한다. 따라서, 촬상면의 주변 영역에서 집광 효율은 증가하고, 쉐이딩이 억제된다.
비구면 렌즈는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역으로부터 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 증가하도록 작용하다. 이 경우에, 동공 보정은 (d1+d2)/2<d<d2를 만족시키는 출사 동공 거리 d에 따라 행해질 수 있는바, 여기서 d1은 촬상면의 중심에서의 출사 동공 거리이며, d2는 촬상면의 가장자리에서의 출사 동공 거리이다. 따라서, 소정의 출사 동공 거리를 상정하고 또한 각각의 칩 렌즈가 일정한 비율로 편이되면, 촬상면의 주변 영역에서 집광 효율은 증가하고 쉐이딩이 억제된다.
출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역으로부터 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 증가하도록 작용하는 비구면 렌즈를 사용하는 경우, 촬상면의 주변 영역에서의 편이량의 변화율이 촬상면의 중심 영역에서의 그것보다 작도록, 이미지 높이에 따라 온칩 렌즈가 상이한 비율로 편이될 수 있다(도7 참조). 이 경우에, 편이량에서의 변화율은 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 감소한다. 온칩 렌즈의 편이량이 이러한 방식으로 변화하면, 온칩 렌즈가 일정한 비율로 편이되고 출사 동공 거리가 단조롭게 증가하는 경우에 비해 빛이 수광 유닛에 보다 효율적으로 입사한다.
또한, 전술한 비구면 렌즈를 사용하는 경우, 이미지 높이(수광 유닛의 촬상면 중심으로부터의 거리)에 따른 출사 동공 거리의 변화를 나타내는 출사 동공 함수가 촬상면의 중심으로부터의 거리와 무관하게 대응하는 위치에서 출사 동공 거리에 대한 온칩 렌즈 각각의 편이량을 나타내는 동공 보정 거리 함수와 실질적으로 일치할 수 있다(도8a 참조). 이 경우에, 전체 영역에 걸쳐 감광도를 최대화하기에 유효한 구조를 획득한다.
대안적으로, 동공 보정 거리 함수는 촬상면의 중심 영역에서의 출사 동공 함수보다 크며, 촬상면의 주변 영역에서의 출사 동공 함수에 근사할 수 있다(도8b 참조). 이 경우에, 촬상면의 중심 영역과 주변 영역 간의 감광도 차이를 감소시키고 또한 쉐이딩을 줄이는데 효과적인 구조를 얻는다.
대안적으로, 동공 보정 거리 함수는 촬상면의 중심 영역에서의 출사 동공 함수보다 크며, 출사 동공 거리가 (d1+d2)/2 와 d2 사이인 범위에서의 출사 동공 함수와 교차하고, 촬상면의 주변 영역에서의 출사 동공 함수에 근사할 수 있다(도8c 참조). 또한, 이 경우에, 촬상면의 중심 영역과 주변 영역 간의 감광도 차이를 감소시키고 쉐이딩을 줄이는데 효과적인 구조를 획득한다.
제1 실시예
도1은 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 센서를 포함하는 카메라 모듈의 구조를 도시하는 단면도이다. 도2a 및 도2b는 도1에 도시된 CMOS 센서의 수광 유닛에서의 상이한 픽셀의 구조를 도시하는 확대 단면도이다. 도2a는 빛이 수직하게 입사하는 위치에서의 픽셀(도1에서 도면부호 a로 지시)을 도시하며, 도2b는 빛이 경사지게 입사하는 위치에서의 픽셀(도1에서 도면부호 b로 지시)을 도시하는 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 촬상 장치에서, CMOS 센서(120), 조리개(112) 및 렌즈(113 내지 115)는 경통(111) 내부에 배열되어 있다.
CMOS 센서(120)는 센서 홀더(121) 및 커버(122)에 의하여 모듈로서 경통(111)의 바닥에 설치된다. 조리개(112)는 경통(111)의 전방측 근방에 마련되며, CMOS 센서(120)에 입사된 광도를 제어한다. 렌즈(113)는 조리개(112)의 외부측에 배치되며, 렌즈(114, 115)는 조리개(112)와 CMOS 센서(120) 사이에 배치된다. 이러한 렌즈는 본 실시예를 특징화하는 비구면 렌즈를 한정하며, 출사 동공 거리는 CMOS 센서(120)의 촬상면의 중심 영역에서 짧게 나타나고 촬상면의 주변 영역에서 길게 나타나는 형상을 갖고 있다. 렌즈(113 내지 115)는 각각의 렌즈 홀더에 의하여 경통(111)에 부착되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 카메라 모듈에서, 빛(110)은 경통(111) 내의 렌즈(113), 조리개(112) 및 렌즈(114, 115)를 통과하여, 각 픽셀용 CMOS 센서(120)의 표면에 배열된 각 온칩(on-chip) 렌즈(116)에 입사하고, 다시 온칩 렌즈(116)에 의하여 편향되어, 대응하는 수광 유닛(123)에 있는 광다이오드 상에 입사한다. CMOS 센서(120)에는 각종의 배선층(124)이 마련된다.
본 발명의 제1 실시예에서, 3개의 렌즈(113 내지 115)를 포함하는 렌즈 그룹은 출사 동공 거리가 단일의 일정한 거리로 결정되지 않도록 작용하며, 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역에서 짧게 나타나고 촬상면의 주변 영역에서 길게 나타나게 하는 비구면 렌즈를 한정한다.
최외측 렌즈(113)는 볼록한 외부면과 오목한 내부면을 가지며, 렌즈(113)의 내부면을 향하는 렌즈(114)는 오목한 외부면과 볼록한 내부면을 갖는다. 최내측 렌즈(115)는 오목한 외부면과, 내부면의 중심 영역은 오목하고 그 주변 영역은 볼록한 복잡한 내부면을 갖는다. 출사 동공 거리는 상기 렌즈 그룹에 의하여 촬상면의 중심 영역에서 짧게 나타나고 촬상면의 주변 영역에서 길게 나타난다는 것을 실험적으로 확인하였다.
따라서, 렌즈 그룹은 렌즈 그룹의 일부에 비구면 표면을 포함한다. 본 발명에서, "비구면 렌즈"라는 용어는 이러한 구조를 갖는 렌즈 그룹을 일컫는다.
도2a 및 도2b에 도시된 렌즈 구조체는 단지 본 발명이 적용된 예를 나타내는 것이며, 다른 다양한 방식도 가능하다. 예를 들면, 두 개의 렌즈를 갖는 렌즈 그룹도 사용할 수 있으며, 여러 가지 시뮬레이션 구조, 시험 생산 및 실험을 통해 적합한 렌즈 구조체가 선택될 수 있다.
전술한 구조를 갖는 렌즈를 사용하면, 정확한 출사 동공을 결정할 수 있다. 그러나, 각각의 픽셀마다 출사 동공 거리를 결정할 수 있기 때문에, 출사 동공 거리를 이미지 높이의 함수로서 나타낸 "출사 동공 함수"라고 일컫는 개념을 본원에 적용한다. 이미지 높이는 촬상면의 중심으로부터의 거리를 일컫는다.
도3은 이미지 높이와 출사 동공 거리 간의 관계(출사 동공 함수)를 나타내는 그래프이며, 도4는 이미지 높이와 입사각 간의 관계를 도시하는 그래프이다. 출사 동공 거리가 공지된 구조에서는 일정하지만, 도3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 출사 동공 거리는 이미지 높이에 따라 단조롭게 증가한다. 이 경우에, 도4에 도시된 바와 같이, 입사각에서의 변화율은 촬상면의 주변 영역(가장자리)쪽으로 감소한다. 이런 렌즈를 사용하면, 입사각은 렌즈 모듈의 두께를 증가시키지 않고 촬상면의 주변 영역에서 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명에서, CMOS 센서용 광학계는 출사 동공 거리가 이미지 높이에 따라 상이하게 나타나게 하는 렌즈를 포함한다. 또한, 각 온칩 렌즈는 온칩 렌즈에서 출사 동공 거리에 따라 촬상면의 중심과, 대응하는 픽셀 간의 거리에 비례하거나 비례하지 않는 비율로, 대응하는 수광 유닛의 중심으로부터 편이될 수도 있다. 따라서, 집광 효율은 촬상면의 주변 영역에서 증가한다. 그 결과, 쉐이딩이 억제되며 쉐이딩 특성이 개선된다.
제 2 실시예
본 발명의 제2 실시예에서, 도3에 도시된 두 개의 출사 동공 거리 d1, d2는 도5에 도시된 바와 같이 (d1+d2)/2 및 d2 사이의 출사 동공 거리를 상정하도록 사용된다. 이 때, 온칩 렌즈 각각은 상기 상정된 출사 동공 거리에 기초하여 일정한 비율로 편이한다. 이 경우에, 렌즈 자체에 기인한 광도 쉐이딩을 고려하지 않는다면, 도6a에 도시된 바와 같이 촬상면의 주변 영역에 대응하는 이미지 높이에서 감광도는 증가한다. 그러나, 실제로는, 도6c에 도시된 바와 같이, 렌즈 자체에 기인한 광도 쉐이딩이 발생한다. 따라서, 칩 감광도는 도6b에 도시된 바와 같이 적(product)을 계산하는 것에 의하여 결정된다.
감광도는 도6a에 도시된 바와 같이 주변 영역에서 증가되므로, 렌즈의 쉐이딩을 고려한다 하더라도, 도6b에 도시된 바와 같이 주변 영역의 광도의 감소가 방지된다.
따라서, 제1 실시예에 따른 도1에 도시된 렌즈 구조를 본 실시예에 적용하고 온칩 렌즈 각각을 상정된 출사 동공 거리에 기초하여 일정한 비율로 편이시키면, 촬상면의 주변 영역에서 집광 효율이 증가하고 쉐이딩 특성이 개선된다.
제3 실시예
제3 실시예에서는, 제1 실시예에 따른 렌즈를 사용하고, 제2 실시예에서와 같이 일정한 비율로 온칩 렌즈 각각을 편이시키는 대신, 온칩 렌즈를 도7에 도시된 바와 같이 상이한 비율로 편이시킨다. 보다 구체적으로, 촬상면의 주변 영역에서의 온칩 렌즈 변위의 변화량(편이량)은 촬상면의 중심 영역에서의 그것보다 작다. 여기서, 온칩 렌즈 변위에 대한 최적의 출사 동공 거리를 나타내는 함수를 동공 보정 거리 함수로 규정한다.
공지된 구조에서는, 출사 동공 거리가 일정하기 때문에 동공 보정 거리 함수는 일정하다. 그러나, 이미지 높이에 따라 출사 동공 거리가 상이하게 나타나게 하는 렌즈를 본 실시예에서와 같이 사용하면, 최적의 온칩 렌즈 변위는 각 위치에서 상이하다.
예를 들면, 온칩 렌즈 변위가 도7에 도시된 바와 같이 변화되는 경우에, 동공 보정 거리 함수는 촬상면의 주변 영역쪽으로 이미지 높이에 따라 단조롭게 증가한다.
도8a에 도시된 바와 같이, 동공 보정 거리 함수는 출사 동공 함수와 실질적으로 일치할 수도 있다. 대안적으로, 도8b에 도시된 바와 같이, 동공 보정 거리 함수는 중심 영역에서 출사 동공 함수보다 크며, 주변 영역에서 출사 동공 함수에 근사할 수 있다. 대안적으로, 도8c에 도시된 바와 같이, 동공 보정 거리 함수는 중심 영역에서 출사 동공 함수보다 크며, (d1+d2)/2 와 d2 사이의 범위에서 출사 동공 함수와 교차하며, 주변 영역에서 동공 보정 거리 함수에 근사할 수 있다.
도8a는 전체 영역에 걸쳐 감광도를 최대화하는데 사용되며, 도8b 및 도8c는 촬상면의 중심 영역과 주변 영역 사이의 감광도 차를 최소화하여 쉐이딩을 억제하는데 사용된다.
도1에 도시된 장치의 구조 역시 제3 실시예에서 사용되지만, 제3 실시예는 동공 보정 거리 함수로 온칩 렌즈 변위를 결정하고 각 온칩 렌즈 변위는 일정한 비율로 편이되지 않는다는 점에서 제2 실시예와 상이하다. 따라서, 빛은 수광 유닛에 보다 효율적으로 입사한다.
본 발명에 따르면 고체 촬상 소자의 촬상면에서 중심 영역과 주변 영역 간의 휘도차에 의하여 야기되는 쉐이딩을 감소시키는 촬상 장치 및 촬상 장치의 배열 방법이 제공된다.

Claims (13)

  1. 촬상 장치로서,
    광전 변환기를 포함하는 복수개의 픽셀을 집적한 수광 유닛을 설치한 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자의 상기 수광 유닛의 촬상면 상에 각각의 픽셀에 대응하여 배치되는 온칩 렌즈와, 상기 고체 촬상 소자의 상기 수광 유닛으로 입사광을 집광하는 광학계를 포함하며,
    상기 광학계는 비구면 렌즈를 포함하며, 상기 온칩 렌즈를, 상기 수광 유닛의 상기 촬상면의 중심 영역에서의 편이량의 변화율보다 주변 영역에서의 편이량의 변화율이 작아지도록 상기 온칩 렌즈의 편이량의 변화율을 상기 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따라 다르게 하여 편이시킨, 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비구면 렌즈는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역으로부터 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 증가하도록 작용하는, 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서, d1은 촬상면의 중심에서의 출사 동공 거리이며, d2는 촬상면의 가장자리에서의 출사 동공 거리일 때, (d1+d2)/2<d<d2를 만족시키는 출사 동공 거리 d에 따라 동공 보정이 행해지는, 촬상 장치.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 편이량의 변화율은 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 감소하는, 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따른 출사 동공 거리의 변화를 나타내는 출사 동공 함수는, 촬상면의 중심으로부터의 거리와 무관하게 대응하는 위치에서의 출사 동공 거리에 대한 온칩 렌즈 각각의 편이량을 나타내는 동공 보정 거리 함수와 일치하는, 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 동공 보정 거리 함수는 촬상면의 중심 영역에서의 출사 동공 함수보다 크며, 촬상면의 주변 영역에서의 출사 동공 함수에 근사한 것인, 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 동공 보정 거리 함수는 촬상면의 중심 영역에서의 출사 동공 함수보다 크며, d1이 촬상면의 중심에서의 출사 동공 거리이며 d2가 촬상면의 가장자리에서의 출사 동공 거리일 때 출사 동공 거리가 (d1+d2)/2와 d2 사이인 범위에서 출사 동공 함수와 교차하고, 촬상면의 주변 영역에서의 출사 동공 함수에 근사한, 촬상 장치.
  9. 광전 변환기를 포함하는 복수개의 픽셀을 집적한 수광 유닛을 설치한 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자의 상기 수광 유닛의 촬상면 상에 각각의 픽셀에 대응하여 배치되는 온칩 렌즈와, 상기 고체 촬상 소자의 상기 수광 유닛으로 입사광을 집광하는 광학계 - 상기 광학계는 비구면 렌즈를 포함함 - 를 포함하는 촬상 장치의 배열 방법으로서,
    상기 온칩 렌즈를, 상기 수광 유닛의 상기 촬상면의 중심 영역에서의 편이량의 변화율보다 주변 영역에서의 편이량의 변화율이 작아지도록 상기 온칩 렌즈의 편이량의 변화율을 상기 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따라 다르게 하여 편이시키는 단계를 포함하는, 촬상 장치의 배열 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비구면 렌즈는 출사 동공 거리가 촬상면의 중심 영역으로부터 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 증가하도록 배열되는, 촬상 장치의 배열 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 편이량의 변화율은 촬상면의 주변 영역쪽으로 단조롭게 감소하는, 촬상 장치의 배열 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 촬상면의 중심으로부터의 거리에 따른 출사 동공 거리의 변화를 나타내는 출사 동공 함수는, 촬상면의 중심으로부터의 거리와 무관하게 대응하는 위치에서의 출사 동공 거리에 대한 온칩 렌즈 각각의 편이량을 나타내는 동공 보정 거리 함수와 일치하는, 촬상 장치의 배열 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4864364B2 (ja) * 2005-07-11 2012-02-01 Ｈｏｙａ株式会社 電子内視鏡用撮像ユニット
KR100718761B1 (ko) 2005-07-15 2007-05-15 미루 엔터프라이즈 눈동자 위치추적 센서 및 센싱방법
WO2007075066A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Mtekvision Co., Ltd. Image processor, apparatus and method for lens shading compensation
US20090102939A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Narendra Ahuja Apparatus and method for simultaneously acquiring multiple images with a given camera
KR100923595B1 (ko) * 2007-12-18 2009-10-23 주식회사 동부하이텍 Ｃｍｏｓ 이미지 센서
JP5272433B2 (ja) 2008-02-15 2013-08-28 富士通セミコンダクター株式会社 画像撮像素子のずらし量算出方法及び装置、画像撮像素子、画像撮像素子内蔵装置
US8305699B2 (en) * 2009-09-23 2012-11-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer-level lens module with extended depth of field and imaging device including the wafer-level lens module
US8654228B2 (en) * 2010-03-17 2014-02-18 Panasonic Corporation Imaging apparatus, camera body and interchangeable lens
CN102565989A (zh) * 2010-12-10 2012-07-11 佳能企业股份有限公司 光学镜头机构
JP2014072471A (ja) 2012-10-01 2014-04-21 Sony Corp 固体撮像装置および製造方法、並びに電子機器
JP2017054030A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 ソニー株式会社 撮像装置、シェーディング補正方法
WO2017138372A1 (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
TWI769317B (zh) * 2018-09-21 2022-07-01 先進光電科技股份有限公司 光學成像模組

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322792A (ja) * 2002-05-08 2003-11-14 Fuji Photo Optical Co Ltd 撮像レンズ

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01188815A (ja) 1988-01-25 1989-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投影レンズ
JP2808815B2 (ja) * 1990-04-19 1998-10-08 株式会社ニコン 内部合焦式望遠ズームレンズ
JPH05328233A (ja) 1992-05-22 1993-12-10 Hitachi Ltd 固体撮像素子
JPH05346556A (ja) 1992-06-12 1993-12-27 Victor Co Of Japan Ltd 固体撮像素子
JPH08107194A (ja) 1994-10-03 1996-04-23 Fuji Photo Optical Co Ltd 固体撮像装置
JPH08116041A (ja) 1994-10-13 1996-05-07 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置の製造方法
DE19600336A1 (de) * 1996-01-08 1997-07-10 Zeiss Carl Fa Achrathermer Reimager
JPH10189929A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Sony Corp 固体撮像素子
JP2001160973A (ja) 1999-12-02 2001-06-12 Nikon Corp 固体撮像素子及び電子カメラ
JP3862520B2 (ja) * 2001-06-08 2006-12-27 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた光学機器
US6927927B2 (en) * 2001-11-27 2005-08-09 Minolta Co., Ltd. Taking lens system
JP4004302B2 (ja) 2002-02-07 2007-11-07 富士フイルム株式会社 撮像素子
JP3595308B2 (ja) * 2002-02-07 2004-12-02 株式会社エンプラス 撮像レンズ
JP4334216B2 (ja) * 2002-12-27 2009-09-30 日本電産コパル株式会社 撮影レンズ
JP2004212467A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Nidec Copal Corp 撮影レンズ
EP1628151A4 (en) * 2003-05-27 2007-05-23 Konica Minolta Opto Inc SMALL IMAGING OPTICS AND IMAGING DEVICE
CN100541260C (zh) * 2003-11-13 2009-09-16 柯尼卡美能达精密光学株式会社 摄像透镜以及摄像装置
US7119319B2 (en) * 2004-04-08 2006-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device
US7609313B2 (en) * 2004-05-27 2009-10-27 Konica Minolta Opto, Inc. Image pick-up lens, image pick-up unit and mobile terminal
JP2006178328A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Sony Corp 撮像レンズ及び撮像装置
JP4947423B2 (ja) * 2007-08-29 2012-06-06 コニカミノルタオプト株式会社 撮像レンズ
US7816641B2 (en) * 2007-12-28 2010-10-19 Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. Light guide array for an image sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322792A (ja) * 2002-05-08 2003-11-14 Fuji Photo Optical Co Ltd 撮像レンズ

Also Published As

Publication number Publication date
US7391459B2 (en) 2008-06-24
US7978251B2 (en) 2011-07-12
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