KR102022756B1

KR102022756B1 - 접이식 카메라 렌즈 시스템들

Info

Publication number: KR102022756B1
Application number: KR1020167023581A
Authority: KR
Inventors: 로메오 아이. 머카도
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2019-09-18
Also published as: TW201539026A; US20150253647A1; EP3100093A1; WO2015134174A1; TWI570431B; EP3100093B1; CN104898352B; US9557627B2; CN104898352A; KR20160115956A

Abstract

접이식 렌즈 시스템은 굴절력를 갖는 다수의 렌즈들 및 광 경로 접이식 요소를 포함할 수 있다. 제1 광학적 경로 또는 축 상의 렌즈(들)를 통해 카메라에 들어오는 광은, 광 센서에서 이미지 평면을 형성하기 위해 광을 굴절시키는 렌즈(들)를 갖는 제2 광학적 경로 또는 축 상으로 광의 방향을 변화시키는 접이식 요소로 굴절된다. 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소의 물체측 및 이미지측 표면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다. 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 16.0 mm 이하일 수 있다. 렌즈 시스템은 망원 비율 | TTL/f |이 1.0보다 크도록 구성될 수 있다. 광학 요소들의 재료들, 곡률 반경들, 형상들, 크기들, 공간 및 비구면 계수들은 소형 폼 팩터 카메라에서 품질 광학적 성능 및 높은 이미지 해상도를 달성하기 위해 선택될 수 있다.

Description

접이식 카메라 렌즈 시스템들{FOLDED CAMERA LENS SYSTEMS}

본 개시내용은 일반적으로 카메라 시스템들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 소형 폼 팩터 카메라(small form factor camera)들에 대한 렌즈 시스템들에 관한 것이다.

관련 기술 설명

스마트폰 및 태블릿 또는 패드 디바이스와 같은 소형 모바일 다기능 디바이스들의 출현은 그 디바이스들에 통합하기 위한 고해상도의 소형 폼 팩터 카메라들에 대한 필요를 가져왔다. 그러나, 종래의 카메라 기술의 한계로 인해, 이러한 디바이스들에서 사용되는 종래의 소형 카메라들은, 더 크고, 더 높은 품질의 카메라들로 달성될 수 있는 것보다 더 낮은 해상도 및/또는 더 낮은 이미지 품질로 이미지들을 캡처하는 경향이 있다. 소형 패키지 크기 카메라들로 더 높은 해상도를 달성하는 것은 일반적으로, 작은 픽셀 크기 광센서 및 양호한 콤팩트 이미징 렌즈 시스템의 사용을 필요로 한다. 기술의 진보는 광 센서들의 픽셀 크기의 감소를 달성했다. 그러나, 광센서들이 더 콤팩트하고 강력해짐에 따라, 개선된 이미징 품질 성능을 갖는 콤팩트 이미징 렌즈 시스템에 대한 요구가 증가하였다.

본 개시내용의 실시예들은 소형 패키지 크기로 고해상도 카메라를 제공할 수 있다. 광센서 및 콤팩트 접이식 렌즈 시스템을 포함하는 카메라가 기술된다. 실시예들에서, 카메라 렌즈 시스템의 광학적 경로를 접는 것은 카메라 렌즈 조립체에 대해 소형 폼 팩터를 달성하는 것을 용이하게 할 수 있으며, 또한 상대적으로 소량의 렌즈 요소들을 사용하여 소형 폼 팩터로 고해상도 광학 렌즈 시스템을 달성하는 것을 용이하게 할 수 있다. 접이식 렌즈 시스템을 포함하는 카메라의 실시예들은 선명한 고해상도의 이미지들을 여전히 캡처하면서 소형 패키지 크기로 구현될 수 있어서, 카메라의 실시예들을, 셀 폰들, 스마트폰들, 패드 또는 태블릿 컴퓨팅 디바이스들, 랩톱, 넷북, 노트북, 서브노트북 및 울트라북 컴퓨터들과 같은, 소형의 그리고/또는 모바일 다기능 디바이스들에서 사용하기에 적합하게 만들 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 기술된 바와 같은 카메라는 하나 이상의 다른 카메라들, 예를 들어 망원(telephoto) 및/또는 넓은-필드의(wide-field) 작은 포맷 카메라와 함께 디바이스에 포함될 수 있으며, 이는 예를 들어 디바이스로 이미지들을 캡처할 때 사용자가 상이한 카메라 포맷들(정상, 망원, 또는 넓은-필드) 사이에서 선택하게 할 것이다.

잠재적인 응용에 대한 렌즈 시스템의 패키징 부피의 폭을 1/3 인치(6.12 mm 사선) 센서 카메라로 감소시킬 수 있는 접이식 렌즈 시스템의 실시예들이 기술된다. 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예들은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 및 26 도 사선 시야(diagonal field of view, DFOV)(6.46 mm 이미지 원형 직경, 3.232 mm 이미지 원형 반경)를 가질 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 이미지 평면 또는 센서는 무한대로부터 < 1000 mm 물체 거리로 물체 장면(object scene)의 초점을 맞추기 위해 이동될 수 있다. 적어도 일부 실시예들은 광 광학적 경로(light optical path)를 접기 위해 광 경로 접이식 메커니즘으로서 프리즘을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈-프리즘 조합, 예를 들어 복합 유닛 요소로 성형된 하나 이상의 렌즈들 및 프리즘은 광 광학적 경로를 접기 위해 광 경로 접이식 메커니즘으로서 사용될 수 있다.

굴절력(refractive power)을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 접이식 렌즈 시스템의 실시예들이 기술된다. 그러나, 더 많거나 더 적은 렌즈 요소들이 일부 실시예들에서 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 평면 미러 또는 프리즘 요소는 광 광학적 경로를 접기 위해 사용될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소의 물체측 및 이미지측 표면들 중 적어도 하나는 비구면(aspheric)이다.

적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 접이식 광축(본 명세서에 AX라 지칭함), 제1 그룹(본 명세서에 GR1이라 지칭함)의 광학 요소들, 광 경로 접이식 요소(예컨대, 프리즘 또는 평면 미러), 제2 그룹(본 명세서에 GR2라 지칭함)의 광학 요소들, 및 이미지 평면에서의 광센서를 포함한다. 적어도 일부 실시예들은 또한 적외선 필터 및/또는 윈도우 요소를 포함할 수 있다. 접이식 렌즈 시스템의 적어도 일부 실시예들은 무한대(카메라부터의 물체 거리 ≥ 20 미터) 내지 부근의 물체 거리(< 1 미터)에서 물체 장면 상의 초점을 맞추는 줌 능력들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 제1 그룹(GR1), 제2 그룹 GR2, 및/또는 이미지 평면에서의 광센서는 먼 거리(≥ 20 미터)로부터 부근 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해 줌, 이동되거나, 옮겨질 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은, 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f의 절댓값이 14 또는 약 14 밀리미터(mm)(예컨대, 8 mm 내지 약 14 mm의 범위 내)이고, F 수(F-number)(초점 비율)가 약 2.4 내지 약 10의 범위 내이고, 시야(FOV)가 26 또는 약 26 도이며, 비접이식 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(total track length, TTL)가 ~8 mm 내지 ~16 mm의 범위 내이도록 구성된, 고정 접이식 렌즈 시스템일 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 주어진 범위들 초과 또는 미만의 값들이 일부 실시예들에서 획득될 수 있다는 것에 유의한다. 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1(물체측) 광학 요소의 물체측 표면에서의 전방 정점(front vertex)과 이미지 평면 사이의 광축(AX) 상의 거리이다. 접이식 렌즈 시스템의 실시예들에서, 렌즈 시스템의 비접이식 전체 트랙 길이(TTL)는 제1(물체측) 광학 요소의 물체측 표면에서의 전방 정점과 이미지 평면 사이의 접이식 광축(AX) 상의 거리로서 정의될 수 있다. 다시 말하면, 접이식 렌즈 시스템에 대한 TTL은 제1(물체측) 렌즈 요소의 물체측 표면에서의 전방 정점과 광 경로 접이식 요소(미러 또는 프리즘)의 반사 표면 사이의 접이식 축, AX 상의 거리들의 절댓값들 및 반사 표면과 이미지 평면 사이의 거리의 절댓값의 합계이다. 거리들의 절댓값들의 합계는 본 명세서에서 사용될 수 있는데, 이는 광학적 설계 규약에 의해, 광학적 파라미터들(그 예로서 곡률 반경들, 거리들, 초점 거리, 기타 등등)의 대수 부호들이 반사 표면에 따른 부호들을 변화시키기 때문이다.

본 명세서에서 기술된 바와 같은 적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 망원 비율 | TTL/f |이 다음의 것보다 크도록 구성될 수 있다:

| TTL/f | > 1.0

이때, f는 유효 초점 거리의 절댓값이다. 망원 렌즈 시스템으로서 분류되기 위하여, | TTL/f |(망원 비율)은 1보다 작거나 같아야 한다. 이로써, 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 일반적으로 비-망원 렌즈 시스템들을 제공할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서 망원 비율이 다음의 것보다 작거나 같도록 접이식 렌즈 시스템이 구성될 수 있거나 또는 조정가능할 수 있다는 것에 유의한다:

| TTL/f | ≤ 1.0,

그리고 이로써 실시예들은 망원 범위와 비-망원 범위 사이에서 조정가능한 접이식 망원 렌즈 시스템들 및/또는 접이식 렌즈 시스템들을 포괄할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 0.8 내지 1.2의 범위 내의 망원 비율을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f가 14 mm이고 F 수가 2.8이 되도록 구성될 수 있다. 그러나, 초점 거리(및/또는 다른 파라미터들)는 다른 카메라 시스템 응용들을 위한, 예를 들어 더 큰 패키지 크기 카메라들을 위한 광학적, 이미징, 및/또는 패키징 제약들의 규격들을 만족하도록 스케일링되거나 조정될 수 있다는 것에 유의한다. 추가로, 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템이 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 조정가능한 아이리스(iris) 또는 구경 조리개(aperture stop)를 포함할 수 있다. 조정가능한 구경 조리개를 사용하면, F 수(초점 비율, 또는 F/#)는 예를 들어 2.8 내지 10 또는 그 초과의 범위 내에서 동적으로 변화될 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 또한 무한대에서의 먼 거리(즉, ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리(즉, < 1 미터)로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다.

다양한 실시예들에서, 굴절 렌즈 요소들은 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 굴절 렌즈 요소들은 사출 성형된 광학 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서 접이식 미러 또는 프리즘 요소들은 유리 또는 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 윈도우 요소 및/또는 적외선 필터(IR) 요소를 갖는 실시예들에서, 이들 요소들은 유리 또는 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 투명 광학 재료들이 사용될 수 있다. 또한, 주어진 실시예에서, 렌즈 요소들 중 상이한 렌즈 요소들이 상이한 광학적 특성들, 예를 들어 상이한 아베 수(Abbe number)들 및/또는 상이한 굴절률들을 갖는 재료들로 구성될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 다양한 실시예들에서는 렌즈 요소들이 일반적으로 원형 렌즈들인 것으로서 예시되었지만, 일부 실시예들에서는 렌즈들 중 하나 이상은 다른 형상들, 예를 들어, 계란형, 직사각형, 정사각형 또는 모서리들이 둥근 직사각형일 수 있다는 것에 유의한다.

접이식 렌즈 시스템의 적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템 유효 초점 거리 요건을 만족하고 색수차들 및 상면 만곡(field curvature) 또는 페츠발 합계(Petzval sum)를 보정하도록, 렌즈 요소 재료들이 선택될 수 있고 렌즈 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화(monochromatic and chromatic variation)들은 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수(aspheric coefficient)들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격(axial separation)들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘-보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차를 생성할 뿐만 아니라, 전체 트랙 길이(TTL)를 감소시키고, 소형 폼 팩터 렌즈 시스템 카메라에서 이미지 품질 광학적 성능 및 고해상도를 달성할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로의 방향을 접거나 변화시키기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 예시적인 실시예의 단면 예시들이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차(astigmatism) 및 왜곡의 다색 곡선(polychromatic curve)들의 플롯들이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야(half field of view)에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선(polychromatic ray aberration curve)들의 플롯들을 예시한다.
도 4a 및 도 4b는 4.9 mm × 3.7 mm 이미지 포맷 콤팩트 카메라에 대한, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.
도 8a 및 도 8b는 4.9 mm × 3.7 mm 이미지 포맷 콤팩트 카메라에 대한, 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시한다.
도 9a 및 도 9b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이다.
도 11a 및 도 11b는 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.
도 12a 및 도 12b는 4.9 mm × 3.7 mm 이미지 포맷 콤팩트 카메라에 대한, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시한다.
도 13은 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시이고, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 변형이다.
도 14a 및 도 14b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다.
도 15a 및 도 15b는 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이다.
도 16a 및 도 16b는 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.
도 17a 및 도 17b는 4.9 mm × 3.7 mm 이미지 포맷 콤팩트 카메라에 대한, 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시한다.
도 18은 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시이고, 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 변형이다.
도 19a 내지 도 19e는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하고, 또한 조정가능한 구경 조리개를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다.
도 20a 내지 도 20d는 도 19a 내지 도 19e에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.
도 21은 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 1a 내지 도 19에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템을 포함한 카메라를 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 고-레벨 플로차트이다.
도 22는 실시예들에서 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 예시한다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조들을 포함한다. "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구가 나타난다고 해서, 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징들, 구조들 또는 특성들이 본 개시내용과 일관성을 유지하는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
"포함하는(Comprising)". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 본 용어는 추가적인 구조 또는 단계들을 배제(foreclose)하지 않는다. 다음과 같이 구술된 청구항을 고려한다: "... 하나 이상의 프로세서 유닛들을 포함하는 장치". 그러한 청구항은 장치가 추가적인 컴포넌트들(예컨대, 네트워크 인터페이스 유닛, 그래픽 회로 등)을 포함하는 것을 배제하지 않는다.
"~하도록 구성되는(Configured To)". 다양한 유닛들, 회로들 또는 다른 컴포넌트들이 태스크 또는 태스크들을 수행"하도록 구성되는" 것으로 기술되거나 또는 청구될 수 있다. 그러한 문맥들에서, "~하도록 구성되는"은 유닛들/회로들/컴포넌트들이 동작 동안에 그들 태스크 또는 태스크들을 수행하는 구조물(예컨대, 회로)을 포함한다는 것을 시사함으로써 구조물을 내포하는 데 사용된다. 그와 같이, 유닛/회로/컴포넌트는 특정 유닛/회로/컴포넌트가 현재 동작하고 있지 않을 때(예컨대, 온(on) 상태가 아닐 때)에도 태스크를 수행하도록 구성되는 것으로 칭해질 수 있다. "~하도록 구성되는"이라는 문구와 함께 사용되는 유닛들/회로들/컴포넌트들은 하드웨어 - 예를 들어, 회로들, 동작을 구현하도록 실행가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 메모리 등 - 를 포함한다. 유닛/회로/컴포넌트가 하나 이상의 태스크들을 수행"하도록 구성"됨을 언급하는 것은 그 유닛/회로/컴포넌트에 대해 미국 특허법 35 U.S.C. § 112, 여섯째 문단 규정이 적용되지 않도록 하기 위한 의도의 명시이다. 추가로, "~하도록 구성되는"은 사안이 되는 태스크(들)를 수행할 수 있는 방식으로 동작하도록 소프트웨어 및/또는 펌웨어(예컨대, FPGA 또는 소프트웨어를 실행하는 범용 프로세서)에 의해 조작되는 일반 구조물(예컨대, 일반 회로)을 포함할 수 있다. "~하도록 구성되는"은 또한 하나 이상의 태스크들을 구현하거나 수행하도록 적용된 디바이스들(예컨대, 집적회로들)을 제조하기 위해 제조 공정(예컨대, 반도체 제조 시설)을 적용하는 것을 포함할 수 있다.
"제1", "제2" 기타 등등. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이러한 용어들은 이들이 선행하고 있는 명사들에 대한 라벨들로서 사용되고, 임의의 유형의(예컨대, 공간적, 시간적, 논리적 등) 순서를 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 버퍼 회로는 "제1" 및 "제2" 값들에 대한 기입 동작들을 수행하는 것으로서 본 명세서에서 기술될 수 있다. 용어들 "제1" 및 "제2"는 반드시 제1 값이 제2 값 전에 기입되어야 한다는 것을 암시하지는 않는다.
"~에 기초하여(Based on)". 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 결정에 영향을 주는 하나 이상의 인자들을 기술하기 위해 사용된다. 이러한 용어는 결정에 영향을 줄 수 있는 추가적 인자들을 배제하지 않는다. 즉, 결정은 오직 그들 인자들에만 기초하거나 또는 적어도 부분적으로 그들 인자들에 기초할 수 있다. "B에 기초하여 A를 결정한다"라는 문구를 고려한다. 이 경우에, B가 A의 결정에 영향을 주는 인자이기는 하지만, 그러한 문구는 A의 결정이 또한 C에도 기초하는 것임을 배제하지 않는다. 다른 경우에 있어서, A는 오로지 B에만 기초하여 결정될 수도 있다.

광센서 및 콤팩트 접이식 렌즈 시스템을 포함하는 소형 폼 팩터 카메라의 실시예들이 기술된다. 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 다양한 실시예들이 기술된다. 그러나, 더 많거나 더 적은 광학 요소들이 실시예들에서 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 카메라는 선명하고 고해상도의 이미지들을 여전히 캡처하면서 소형 패키지 크기로 구현될 수 있어서, 카메라의 실시예들을, 셀 폰들, 스마트폰들, 패드 또는 태블릿 컴퓨팅 디바이스들, 랩톱, 넷북, 노트북, 서브노트북, 울트라북 컴퓨터들, 감시 디바이스들 등과 같은, 소형의 그리고/또는 모바일 다기능 디바이스들에서 사용하기에 적합하게 만들 수 있다. 그러나, 카메라의 양태들(예컨대, 렌즈 시스템 및 광센서)은 더 크거나 더 작은 패키지 크기들을 갖는 카메라들을 제공하기 위해 스케일 업되거나 스케일 다운될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 카메라 시스템의 실시예들은 독립형 디지털 카메라들로 구현될 수 있다. 스틸(단일 프레임 캡처) 카메라 응용들에 더하여, 카메라 시스템의 실시예들은 비디오 카메라 응용들에서 사용하도록 적용될 수 있다.

잠재적인 응용에 대한 렌즈 시스템의 패키징 부피의 폭을 1/3 인치(6.12 mm 사선) 센서 카메라로 감소시킬 수 있는 접이식 렌즈 시스템의 실시예들이 기술된다. 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예들은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 및 26 도 사선 시야(DFOV)(6.46 mm 이미지 원형 직경)를 가질 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 이미지 평면 또는 센서는 무한대로부터 < 1000 mm 물체 거리로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해 이동될 수 있다. 적어도 일부 실시예들은 광 광학적 경로를 접기 위해 광 경로 접이식 메커니즘으로서 프리즘을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈-프리즘 조합, 예를 들어 복합 유닛 요소로 성형된 하나 이상의 렌즈들 및 프리즘은 광 광학적 경로를 접기 위해 광 경로 접이식 메커니즘으로서 사용될 수 있다.

광 경로 접이식 요소 및 5개의 굴절 렌즈 요소들을 갖는 실시예들을 포함하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들의 여러 예시적인 실시예들이 기술된다. 도 1a 및 도 1b, 도 5a 및 도 5b, 도 9a 및 도 9b, 도 13, 도 14a 및 도 14b, 도 18, 및 도 19a 내지 도 19e는 광 광학적 경로를 접기 위한 광 경로 접이식 요소로서의 프리즘 및 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 예시적인 실시예들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 하나 이상은 예를 들어 도 13, 도 18, 및 도 19a 내지 도 19e의 실시예들에 예시된 바와 같이, 프리즘과 융합, 복합, 성형, 일체화 또는 그렇지 않다면 조합될 수 있다. 그러나, 이들 예들은 제한하고자 하는 것이 아니며, 여전히 유사한 결과들을 달성하면서 광학 컴포넌트들의 배열들 및 수들뿐만 아니라, 렌즈 시스템들에 대해 주어진 다른 다양한 파라미터들에 관한 변화들이 가능하다는 것에 유의한다. 더욱이, 도면들에서는 도시되지 않았지만, 프리즘과는 다른 메커니즘들이 광 경로 접이식 요소로서 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 미러는 프리즘 대신에 사용될 수 있다.

다양한 실시예들에서, 굴절 렌즈 요소들은 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 굴절 렌즈 요소들은 사출 성형된 플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서 프리즘(또는 접이식 미러)은 유리 또는 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예들은 또한 적외선 필터 및/또는 윈도우 요소를 포함할 수 있다. 윈도우 요소 및/또는 적외선 필터(IR) 요소를 갖는 실시예들에서, 이들 요소들은 유리 또는 플라스틱 재료들로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 투명 광학 재료들이 사용될 수 있다. 또한, 주어진 실시예에서, 렌즈 요소들 중 상이한 렌즈 요소들이 상이한 광학적 특성들, 예를 들어 상이한 아베 수들 및/또는 상이한 굴절률들을 갖는 재료들로 구성될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 다양한 실시예들에서는 렌즈 요소들이 일반적으로 원형 렌즈들인 것으로서 예시되었지만, 일부 실시예들에서는 렌즈들 중 하나 이상은 다른 형상들, 예를 들어, 계란형, 직사각형, 정사각형 또는 모서리들이 둥근 직사각형일 수 있다는 것에 유의한다.

도면들에 예시된 예시적인 카메라들 각각에서, 예시적인 카메라는 적어도 접이식 렌즈 시스템 및 광센서를 포함한다. 광센서는 다양한 유형의 광센서 기술들 중 임의의 것에 따라 구현된 집적회로(IC) 기술 칩 또는 칩들일 수 있다. 사용될 수 있는 광센서 기술의 예들은 전하-결합 소자(charge-coupled device, CCD) 기술 및 상보성 금속-산화물-반도체(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) 기술이다. 적어도 일부 실시예들에서, 광센서의 픽셀 크기는 1.2 마이크로미터 이하일 수 있지만, 더 큰 픽셀 크기들이 사용될 수도 있다. 비제한적인 예시적인 실시예에서, 광센서는 1 메가픽셀 이미지들을 캡처하기 위해 1280 × 720 픽셀 이미지 포맷에 따라 제조될 수 있다. 그러나, 다른 더 큰 또는 더 작은 픽셀 포맷들이, 예를 들어 5 메가픽셀, 10 메가픽셀, 또는 더 크거나 더 작은 포맷들이 실시예들에서 사용될 수 있다.

카메라는 또한 제1 렌즈 요소에 또는 그 전방에(즉, 그것의 물체측 상에) 위치된 정면(frontal) 구경 조리개(AS)를 포함할 수 있다. 구경 조리개가 도면들에서 도시된 것보다 렌즈 요소에 더 가깝거나 그로부터 더 멀리 떨어질 수 있다는 것에 유의한다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 구경 조리개는 접이식 렌즈 시스템에서 다른 곳에 위치될 수 있다. 예를 들어, 구경 조리개는 제1 렌즈 요소와 광 경로 접이식 요소 사이에 위치될 수 있다.

카메라는 또한, 렌즈 시스템의 마지막 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 적외선(IR) 필터를 포함할 수 있지만, 필수적이지는 않다. IR 필터는, 예를 들어, 유리 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 재료들이 사용될 수도 있다. IR 필터가 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f에 영향을 주지 않는 것에 유의한다. 카메라는 또한 물체 필드(object field)와 렌즈 시스템의 제1 렌즈 요소 사이에 위치된 윈도우를 포함할 수 있지만, 필수적이지는 않다. 윈도우는 예를 들어, 유리 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 재료들이 사용될 수도 있다. 윈도우가 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f에 영향을 주지 않을 수 있다는 것에 유의한다. 또한 카메라가 본 명세서에서 예시되고 기술된 것들과 다른 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다는 것에 유의한다.

접이식 렌즈 시스템에서, 반사 표면을 갖는 광 경로 접이식 요소(예컨대, 프리즘 또는 미러)는 제1 광축(AX1)으로부터 제2 광축(AX2)으로 입사하는 광의 방향을 변화시킨다. 물체 필드로부터 입사하는 광은 제1 광축, AX1 상에 위치된 광학 요소들의 굴절 광학 표면들을 통과한다. 반사 표면은 제1 광축 AX1로부터 제2 광축 AX2로 입사하는 광의 방향을 변화시키며, 제2 광축 상의 입사하는 광은 굴절 요소들을 통하여 제2 광축 상의 이미지 평면으로 지나간다. 제2 광축 AX2은 원하는 콤팩트 폼 팩터 카메라 시스템을 수용하기 위해, 제1 광축 AX1에 대하여 접이식 미러 또는 프리즘의 반사 표면에 의한 각도로 배향될 수 있다. 각도는 일반적으로 90 도일 수 있어서, 이로써 광축의 직각 접힘(right angle fold)을 제공할 수 있지만, 그러나 90도보다 작거나 그보다 큰 다른 각도들이 일부 실시예들에서 사용될 수 있다. 다음의 논의에서, 접이식 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1(물체측) 렌즈 요소의 물체측 표면에서의 전방 정점과 접이식 미러 또는 프리즘의 반사 표면 사이의 AX1 상의 거리(TL1로 표시된 트랙 길이 1)와, 접이식 미러 또는 프리즘의 반사 표면과 이미지 평면 사이의 AX2 상의 거리(TL2로 표시된 트랙 길이 2)의 합계와 같도록 정의될 수 있다; 즉, TTL = TL1 + TL2. 반사 표면에 따른 파라미터들의 대수 부호에서의 변화로 인해, 거리 TL2의 절댓값은 상기에서 언급된 정의로 TTL을 결정하기 위해 사용될 것이다.

카메라에서, 접이식 렌즈 시스템은 광센서의 표면에 있거나 또는 그 부근에 있는 이미지 평면(IP)에서 이미지를 형성한다. 먼 거리의 물체에 대한 이미지 크기는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f에 정비례한다. 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1(물체측) 렌즈 요소의 물체측 표면에서의 전방 정점과 이미지 평면 사이의 광축(AX) 상의 거리이다. 망원 렌즈 시스템의 경우, 전체 트랙 길이(TTL)는 렌즈 시스템 유효 초점 거리(f)보다 적으며, 전체 트랙 길이의 초점 거리에 대한 비율 | TTL/f |은 망원 비율이다. 망원 렌즈 시스템으로서 분류되기 위하여, TTL/f는 1보다 작거나 같다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 망원 비율(TTL/f)이 다음의 것보다 크도록 구성될 수 있다:

| TTL/f | > 1.0

이때, f는 유효 초점 거리의 절댓값이다. 망원 렌즈 시스템으로서 분류되기 위하여, | TTL/f |(망원 비율)은 1보다 작거나 같아야 한다. 이로써, 실시예들은 일반적으로 비-망원 렌즈 시스템들을 제공할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서 망원 비율이 다음의 것보다 작거나 같도록 접이식 렌즈 시스템이 구성될 수 있거나 또는 조정가능할 수 있다는 것에 유의한다:

| TTL/f | ≤ 1.0,

그리고 이로써 실시예들은 망원 범위와 비-망원 범위 사이에서 조정가능한 망원 접이식 렌즈 시스템들 및/또는 접이식 렌즈 시스템들을 포괄할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 0.8 내지 1.2의 범위 내의 망원 비율을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다. 그러나, 초점 거리 f, F 수, 및/또는 다른 파라미터들은 다른 카메라 시스템 응용들을 위한 광학적, 이미징, 및/또는 패키징 제약들의 다양한 규격들을 만족하도록 스케일링되거나 조정될 수 있다는 것에 유의한다. 특정 카메라 시스템 응용들에 대한 요건들로서 특정될 수 있고/있거나 상이한 카메라 시스템 응용들에 대해 변화될 수 있는 카메라 시스템에 대한 제약들은, 초점 거리 f, 유효 구경, F 수, 시야(FOV), 이미징 성능 요건들, 및 패키징 부피 또는 크기 제약들을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템은 조정가능한 아이리스(입사) 동공(pupil) 또는 구경 조리개를 포함할 수 있다. 조정가능한 구경 조리개를 사용하여, F 수(초점 비율, 또는 F/#)는 소정 범위(a range) 내에서 동적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 주어진 초점 거리 f 및 FOV에서, 렌즈가 F/2.8로 잘 보정되는 경우, 초점 비율은 구경 조리개가 원하는 F 수 설정으로 조정될 수 있음을 가정하여, 구경 조리개를 조정함으로써 2.8(또는 미만) 내지 10(또는 초과)의 범위 내에서 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은 동일한 FOV(예컨대, 26도)에서 저하된 이미지 품질 성능으로, 또는 더 작은 FOV에서 상당히 양호한 성능으로, 구경 조리개를 조정함으로써 더 빠른 초점 비율들(F/# < 2.8)에서 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 또한 무한대(카메라부터의 물체 장면 거리 ≥ 20 미터) 내지 부근의 물체 거리(≤ 1 미터)에서 물체 장면의 초점을 맞추는 줌 능력들을 제공하기 위해 수동 및/또는 자동 초점맞춤 메커니즘(focusing mechanism)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템은 무한대(≥ 20 미터)로부터 (≤ 1 미터)까지 범위의 거리들에서 물체들의 초점을 맞추기 위해 한 그룹의 렌즈 요소들을 옮기거나 이동시키는 조정가능한 초점맞춤 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 20 미터 초과로부터 1 미터 미만까지 범위의 거리들에서 물체 장면의 초점을 맞추기 위해 광센서가 줌 또는 이동 또는 작동될 수 있는 조정가능한 초점 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예들이 광센서 및 하나 이상의 렌즈 요소들을 이동하거나 옮겨, 초점을 달성하도록 구성될 수 있는 것에 유의한다.

값들의 범위들이, 하나 이상의 광학적 파라미터들이 (예컨대, 조정가능한 구경 조리개 및/또는 조정가능한 초점을 사용해) 동적으로 변화될 수 있는 조정가능한 카메라들 및 접이식 렌즈 시스템들에 대한 예들로서 본 명세서에서 주어질 수 있지만, 이들 범위들 내에 광학적 및 다른 파라미터들에 대한 값들이 있는, 고정(비-조정가능한) 접이식 렌즈 시스템들을 포함하는 카메라 시스템들의 실시예들이 구현될 수 있다.

도면들에서 예시된 바와 같은 실시예들을 참조하면, 카메라(예컨대, 100. 200, 300, 400, 또는 500)의 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(예컨대, 110, 210, 310, 410, 또는 510)은 굴절력, 및 f의 렌즈 시스템 유효 초점 거리를 갖는 5개의 렌즈 요소들(도 1a 및 도 1b의 렌즈 시스템(110)에서의 101 내지 105, 도 5a 및 도 5b의 렌즈 시스템(210)에서의 201 내지 205, 도 9a, 도 9b, 및 도 13의 렌즈 시스템(310)에서의 301 내지 305, 도 14a, 도 14b, 및 도 18의 렌즈 시스템(410)에서의 401 내지 405, 및 도 19a 내지 도 19e의 렌즈 시스템(510)에서의 501 내지 505)을 포함할 수 있으며, 이는 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 접이식 광축 AX를 따라 다음과 같이 배열된다:

초점 거리 f1을 갖는 제1 렌즈 요소 L1(101, 201, 301, 401, 또는 501);

AX1로부터 AX2로 광축을 접는 광 경로 접이식 프리즘(140, 240, 340, 440, 또는 540);

초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(102, 202, 302, 402, 또는 502);

초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(103, 203, 303, 403, 또는 503);

초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(104, 204, 304, 404, 또는 504); 및

초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(105, 205, 305, 405, 또는 505).

추가로, 적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소의 물체측 및 이미지측 표면들 중 적어도 하나는 비구면이다. 추가로, 적어도 일부 실시예들은 예를 들어 제5 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 추가로, 적어도 일부 실시예들은 예를 들어 제1 렌즈 요소와 물체 평면 사이에 위치된 윈도우 요소를 포함할 수 있다. 추가로, 적어도 일부 실시예들은 예를 들어 제1 렌즈 요소의 전방에 위치된 구경 조리개(AS)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 도 13 및 도 19a에 예시된 바와 같이, 제1 렌즈 요소 및 프리즘은 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 도 18에 예시된 바와 같이, 제1 렌즈 요소, 프리즘, 및 제2 렌즈 요소는 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다.

본 명세서에 기술된 바와 같은 접이식 카메라 렌즈 시스템의 실시예들은 굴절력들 또는 초점 거리들 f1 내지 f5를 가진 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 렌즈 굴절력(dioptric power) 분포가 다음 조건들을 만족시키도록 구성될 수 있다:

0.5 < | f1/f | < 0.8,

0.3 < | f2/f | < 2.0,

0.2 < | f3/f | < 0.6,

0.4 < | f4/f | < 1.5,

0.3 < | f5/f | < 3.0,

이때, f는 접이식 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이다.

도 1a 및 도 1b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로의 방향을 접거나 변화시키기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 예시적인 실시예의 단면 예시들이다. 도 1a는 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)에 있는 카메라(100)를 도시한 반면, 도 1b는 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, 초점 위치 1로부터 약 195.5 미크론 이미지 평면 변위)에 있는 카메라(100)를 도시한다. 렌즈 시스템(110)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(101 내지 105)을 포함한다. 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 카메라(100)의 광축 AX을 따라, 구경 조리개 AS, 볼록한 물체측 표면 및 초점 거리 f1을 가진 제1 렌즈 요소 L1(101), 입사하는 광 경로의 방향을 변화시키고 이로써 AX1로부터 AX2로 광축을 접기 위해 배향된 프리즘(140), 초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(102), 초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(103), 초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(104), 및 초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(105)가 배열된다. 렌즈 시스템(110)은 광센서(120)의 표면에서 이미지를 형성한다. 일부 실시예들에서, 적외선(IR) 필터가 제5 렌즈 요소 L5와 광센서(120) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 윈도우(150)는 제1 렌즈 요소 L1과 물체 필드 사이에 위치될 수 있다. 도 1b는 또한 해당 표 1a 내지 표 1e에 사용되는 바와 같이 카메라(100) 및 렌즈 시스템(110) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

렌즈 시스템(110)의 유효 초점 거리는 f로 주어진다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1 요소 L1의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의, 또는 대안으로 윈도우(150)의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의 광축들 AX1 및 AX2를 따른 거리이다. 도 1a 및 1b를 참조하면, TTL은 TL1 및 TL2의 합계이며, 이때 TL1은 L1의 물체측 표면의 전방 정점과 프리즘(140)의 반사 표면 사이의 축방향 거리이며, TL2는 프리즘(140)의 반사 표면과 광센서(120)에서의 이미지 평면 사이의 축방향 거리이다. 예를 들어 렌즈 요소 L1의 전방 표면에 위치될 수 있는 구경 조리개 AS는, 렌즈 시스템(110)의 입사 동공을 결정한다. F 수 F/#의 렌즈 시스템(110) 초점 비율은 렌즈 시스템(110) 유효 초점 거리 f를 입사 동공 직경으로 나누는 것으로서 정의된다. IR 필터는 광센서를 손상시키거나 악영향을 줄 수 있는 적외선을 차단하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(110) 유효 초점 거리 f에 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다. 유사하게, 윈도우는 렌즈 시스템을 보호하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(110) 유효 초점 거리 f에 거의 영향을 주지 않거나 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(100) 및 접이식 렌즈 시스템(110)은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 26 도 사선 시야(DFOV), 및 3.232-mm 이미지 원형 반경을 제공하도록 구성된다. 예시적인, 렌즈 시스템(110)의 비-제한적인 실시예에서, TL1 = ~4.15 mm, TL2 = ~12.0 mm, 및 TTL = ~16.15 mm이다. 적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템(110)은 광축들 AX1 및 AX2를 따라 배열된 굴절 렌즈 요소들 L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(101 내지 105)), 프리즘(140); 윈도우(150), 및 IR 필터를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, L1(렌즈 요소(101)), 프리즘(140), 윈도우(150), 및 IR 필터는 광학 유리 재료들로 구성되며, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(102 내지 105))은 2 가지 유형의 광학 플라스틱 재료들로 구성된다. 일부 실시예들에서, L1(101) 및 프리즘(140) 요소들은 시멘트로 처리되거나 공기층으로 처리될 수 있다(air-spaced). 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(150)는 두께가 0.4 mm 이고, IR 필터는 두께가 0.3 mm이다. 그러나, 상기에서 주어진 바와 같은 값들 및 파라미터들이 예들이며 제한되는 것으로 의도되지 않는 것에 유의한다.

도 4a 및 도 4b는 4.9 mm×3.7 mm(6.14 mm 사선) 이미지 포맷 콤팩트 카메라(100A)에 대한, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시하며, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에 있는 카메라(100A)의 렌즈 시스템(110A)을 도시한다. 도 4a에서 광센서의 좌측 편의 직사각형은 도시된 바와 같이 카메라에 대한 4.9 mm×3.7 직사각형 이미지 필드의 배향을 나타낸다.

표 1a 내지 표 1e는 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같이, 카메라(100) 및 렌즈 시스템(110)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 1a 내지 표 1e는 렌즈 시스템(110)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 1a 내지 표 1e를 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 실시예들은 555 nm에서 기준 파장을 갖는 470 나노미터(nm) 내지 650 nm의 스펙트럼의 가시 영역에서의 응용들을 커버한다. 표 1a 내지 표 1e에서의 광학적 규정은, 26도 시야(FOV)(13도 반 FOV(half FOV))를 커버하는, 14.0 밀리미터(mm)의 유효 초점 거리 f에 대해, 470 nm 내지 650 nm 스펙트럼에 걸쳐 F/2.8에서 높은 이미지 품질을 제공한다. 도 1a 및 도 1b에 예시되고 표 1a 내지 표 1e에서 도시된 바와 같은 광학적 규정을 갖는 접이식 렌즈 시스템(110)은 15.7 mm의 전체 트랙 길이(TTL = TL1 + TL2) 및 1.1214의 망원 비율 | TTL/f |을 가진다. 렌즈 시스템(110)은 470 nm 내지 650 nm를 커버하는 가시 스펙트럼에 대해 설계된 콤팩트 접이식 이미징 시스템이다.

적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(110)의 광학 요소들은 표 1b에 열거된 바와 같이, 굴절률들 N_d 및 아베 수들 V_d 을 갖는 재료들로 구성될 수 있다. 접이식 렌즈 시스템(110)의 이러한 예시적인 실시예에서, 렌즈 요소 L1은 굴절률 1.603 및 65.4의 아베 수를 가진 유리 재료로 구성될 수 있고, 렌즈 요소들 L2 및 L4는 1.544의 굴절률 및 V1 = 56.1의 아베 수를 가진 플라스틱 재료로 구성될 수 있고, 렌즈 요소들 L3 및 L5는 1.632의 굴절률 및 아베 수 V2 = 23.3을 갖는 플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 윈도우(150), 프리즘(140), 및 IR 필터에 대한 재료들, 굴절률들, 및 Abbe 수들은 또한 표 1b에서 주어진다. 렌즈 시스템(110) 내의 요소들에 대한 이들 재료들의 선택 및 적용은, 렌즈 시스템(110)이 가시 영역에 걸쳐 색수차들에 대해 최적화되고 보정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 유효 초점 거리 f 및 상면 만곡 또는 페츠발 합계의 보정을 만족하도록, 재료들이 선택될 수 있고 렌즈 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화들은 예를 들어 표 1c에 예시된 바와 같이, 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘 보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차들을 생성할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이며, 카메라(100)의 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에서의 값들을 도시한다. 도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.

표 1d를 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 프리즘 요소 내의 반사 표면의 편심 상수(decentering constant)들이 열거된다. 프리즘의 반사 표면은 L1의 광축(AX1)에 대해 45 도 배향될 수 있고, 이로써 L2 내지 L5의 접이식 광축(AX2)은 AX1에 대해 90 도가 되도록 구성된다. 그러나, 접이식 미러 또는 프리즘 요소의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(100)는 무한대(물체 거리 ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리, < 1000 mm로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, IR 필터를 포함하는 렌즈 시스템(110)은 광센서(120)에서 무한대로부터 부근의 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해, 광센서(120)에 대해 AX2를 따라 이동될 수 있거나, 또는 대안으로 광센서(120)는 렌즈 시스템(110)/IR 필터에 대해 이동될 수 있다. 렌즈 시스템(110)에 대한 줌 파라미터들은 표 1b 및 도 1b를 참조하여, 표 1e에 열거된다. 위치 1에 대한 표 1e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 무한대(표 1b에 열거된 바와 같은 광학적 규정)에 있을 때에, IR 필터(표면 18, 또는 S18)와 광센서(120)에서의 이미지 평면(표면 19, 또는 S19) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격(space separation)이다. 1000 mm에서의 물체 장면에 대한 해당 광학적 규정(위치 2)은, 표면 #0에서 물체 거리가 1000 mm로 대체되고 표 1b에서 주어진 S18과 S19 사이의 공간 간격(-0.4677 mm)이 -0.6632 mm로 대체된 점을 제외하고는, 표 1b에 열거된 규정과 동일하다. 표 1e에서 볼 수 있는 바와 같이, 광센서(120)와 렌즈 시스템/IR 필터 사이의 거리는 무한대로부터 < 1000 mm로 렌즈 시스템(110)이 물체 장면의 줌 및 초점을 맞추도록 약 0.1955 mm(195.5 미크론)만큼 변화된다.

표 1a 내지 표 1e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.591, | f2/f | = 1.632, | f3/f | = 0.506, | f4/f | = 1.181, 및 | f5/f | = 2.416이 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(110)의 예시적인 실시예를 기술한다. 예시적인 실시예에서의 렌즈 시스템(110) 내의 렌즈 요소들의 표면들에 대한 비구면 계수들이 표 1c에 열거된다. 렌즈 요소들의 굴절력 분포의 배열에 따라 렌즈 시스템(110)을 구성하고, 표 1a 내지 표 1e에 도시된 바와 같이 곡률 반경들 및 비구면 계수를 조정하면, 렌즈 시스템(110)의 전체 트랙 길이(TTL)는 감소될 수 있고, 시스템의 수차는 소형 폼 팩터 카메라(100)에서, 무한대에서의 물체 장면에 대해 그리고 < 1000 mm 거리에 위치된 물체 장면에 대해, 높은 이미지 품질 해상도의 광학적 성능을 획득하기 위해 효과적으로 보정될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다. 도 5a는 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)에 있는 카메라(200)를 도시한 반면, 도 5b는 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, 초점 위치 1로부터 약 197.8 미크론 이미지 평면 변위)에 있는 카메라(200)를 도시한다. 렌즈 시스템(210)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(201 내지 205)을 포함한다. 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 카메라(200)의 광축 AX을 따라, 구경 조리개 AS, 볼록한 물체측 표면 및 초점 거리 f1을 가진 제1 렌즈 요소 L1(201), 입사하는 광 경로의 방향을 변화시키고 이로써 AX1로부터 AX2로 광축을 접기 위해 배향된 프리즘(240), 초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(202), 초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(203), 초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(204), 및 초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(205)가 배열된다. 렌즈 시스템(210)은 광센서(220)의 표면에서 이미지를 형성한다. 일부 실시예들에서, 적외선(IR) 필터가 제5 렌즈 요소 L5와 광센서(220) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 윈도우(250)는 제1 렌즈 요소 L1과 물체 필드 사이에 위치될 수 있다. 도 5b는 또한 해당 표 2a 내지 표 2e에 사용되는 바와 같이 카메라(200) 및 렌즈 시스템(210) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

렌즈 시스템(210)의 유효 초점 거리는 f로 주어진다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(210)의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1 요소 L1의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의, 또는 대안으로 윈도우(250)의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의 광축들 AX1 및 AX2를 따른 거리이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, TTL은 TL1 및 TL2의 합계이며, 이때 TL1은 L1의 물체측 표면의 전방 정점과 프리즘(240)의 반사 표면 사이의 축방향 거리이며, TL2는 프리즘(240)의 반사 표면과 광센서(220)에서의 이미지 평면 사이의 축방향 거리이다. 예를 들어 렌즈 요소 L1의 전방 표면에 위치될 수 있는 구경 조리개 AS는, 렌즈 시스템(210)의 입사 동공을 결정한다. F 수 F/#의 렌즈 시스템(210) 초점 비율은 렌즈 시스템(210) 유효 초점 거리 f를 입사 동공 직경으로 나누는 것으로서 정의된다. IR 필터는 광센서를 손상시키거나 악영향을 줄 수 있는 적외선을 차단하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(210) 유효 초점 거리 f에 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다. 유사하게, 윈도우는 렌즈 시스템을 보호하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(210) 유효 초점 거리 f에 거의 영향을 주지 않거나 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(200) 및 접이식 렌즈 시스템(210)은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 26 도 사선 시야(DFOV), 및 3.232-mm 이미지 원형 반경을 제공하도록 구성된다. 예시적인, 렌즈 시스템(210)의 비-제한적인 실시예에서, TL1 = ~4.054 mm, TL2 = ~11.861 mm, 및 TTL = ~15.915 mm이다. 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템(210)은 광축들 AX1 및 AX2를 따라 배열된 굴절 렌즈 요소들 L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(201 내지 205)), 프리즘(240); 윈도우(250), 및 IR 필터를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(250) 및 IR 필터는 광학 유리 재료들로 구성되며, L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(201 내지 205)) 및 프리즘(240)은 2 가지 유형의 광학 플라스틱 재료들로 구성된다. 일부 실시예들에서, L1(201) 및 프리즘(240) 요소들은 동일 유형의 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(250)는 두께가 0.4 mm 이고, IR 필터는 두께가 0.3 mm이다. 그러나, 상기에서 주어진 바와 같은 값들 및 파라미터들이 예들이며 제한되는 것으로 의도되지 않는 것에 유의한다.

도 8a 및 도 8b는 4.9 mm×3.7 mm(6.14 mm 사선) 이미지 포맷 콤팩트 카메라(200A)에 대한, 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시하며, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에 있는 카메라(200A)의 렌즈 시스템(210A)을 도시한다. 도 8a에서 광센서의 좌측 편의 직사각형은 도시된 바와 같이 카메라에 대한 4.9 mm×3.7 직사각형 이미지 필드의 배향을 나타낸다.

표 2a 내지 표 2e는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 카메라(200) 및 렌즈 시스템(210)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 2a 내지 표 2e는 렌즈 시스템(210)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 2a 내지 표 2e를 참조하면, 렌즈 시스템(210)의 실시예들은 555 nm에서 기준 파장을 갖는 470 나노미터(nm) 내지 650 nm의 스펙트럼의 가시 영역에서의 응용들을 커버한다. 표 2a 내지 표 2e에서의 광학적 규정은, 26도 시야(FOV)(13도 반 FOV)를 커버하는, 14.0 밀리미터(mm)의 유효 초점 거리 f에 대해, 470 nm 내지 650 nm 스펙트럼에 걸쳐 F/2.8에서 높은 이미지 품질을 제공한다. 도 5a 및 도 5b에 예시되고 표 2a 내지 표 2e에서 도시된 바와 같은 광학적 규정을 갖는 접이식 렌즈 시스템(210)은 15.465 mm의 전체 트랙 길이(TTL = TL1 + TL2) 및 1.105의 망원 비율 | TTL/f |을 가진다. 렌즈 시스템(210)은 470 nm 내지 650 nm를 커버하는 가시 스펙트럼에 대해 설계된 콤팩트 접이식 이미징 시스템이다.

렌즈 요소들 L1 내지 L5(201 내지 205), 윈도우(250), 프리즘(240), 및 IR 필터의 재료들, 굴절률들, 및 아베 수들은 표 2b에서 주어진다. 렌즈 시스템(210)의 요소들에 대한 재료들 및 광학적 특성들의 선택 및 적용은, 렌즈 시스템(210)이 가시 영역에 걸쳐 색수차들에 대해 최적화되고 보정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 유효 초점 거리 f 및 상면 만곡 또는 페츠발 합계의 보정을 만족하도록, 재료들이 선택될 수 있고 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화들은 예를 들어 표 2c에 예시된 바와 같이, 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘 보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차들을 생성할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이며, 카메라(200)의 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에서의 값들을 도시한다. 도 7a 및 도 7b는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.

표 2d를 참조하면, 렌즈 시스템(210)의 프리즘 요소 내의 반사 표면의 편심 상수들이 열거된다. 프리즘의 반사 표면은 L1의 광축(AX1)에 대해 45 도 배향될 수 있고, 이로써 L2 내지 L5의 접이식 광축(AX2)은 AX1에 대해 90 도가 되도록 구성된다. 그러나, 접이식 미러 또는 프리즘 요소의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(200)는 무한대(물체 거리 ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리, < 1000 mm로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, IR 필터를 포함하는 렌즈 시스템(210)은 광센서(220)에서 무한대로부터 부근의 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해, 광센서(220)에 대해 AX2를 따라 이동될 수 있거나, 또는 대안으로 광센서(220)는 렌즈 시스템(210)/IR 필터에 대해 이동될 수 있다. 렌즈 시스템(210)에 대한 줌 파라미터들은 표 2b 및 도 5b를 참조하여, 표 2e에 열거된다. 위치 1에 대한 표 2e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 무한대(표 2b에 열거된 바와 같은 광학적 규정)에 있을 때에, IR 필터(표면 18, 또는 S18)와 광센서(220)에서의 이미지 평면(표면 19, 또는 S19) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격이다. 1000 mm에서의 물체 장면에 대한 해당 광학적 규정(위치 2)은, 표면 #0에서 물체 거리가 1000 mm로 대체되고 표 2b에서 주어진 S18과 S19 사이의 공간 간격(-0.6343 mm)이 -0.8321 mm로 대체된 점을 제외하고는, 표 2b에 열거된 규정과 동일하다. 표 2e에서 볼 수 있는 바와 같이, 광센서(220)와 렌즈 시스템/IR 필터 사이의 거리는 무한대로부터 < 1000 mm로 렌즈 시스템(210)이 물체 장면의 줌 및 초점을 맞추도록 약 0.1978 mm(197.8 미크론)만큼 변화된다.

표 2a 내지 표 2e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.729, | f2/f | = 0.402, | f3/f | = 0.218, | f4/f | = 0.451, 및 | f5/f | = 0.381이 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(210)의 예시적인 실시예를 기술한다. 예시적인 실시예에서의 렌즈 시스템(210) 내의 렌즈 요소들의 표면들에 대한 비구면 계수들은 표 2c에 열거된다. 렌즈 요소들의 굴절력 분포의 배열에 따라 렌즈 시스템(210)을 구성하고, 표 2a 내지 표 2e에 도시된 바와 같이 곡률 반경들 및 비구면 계수를 조정하면, 렌즈 시스템(210)의 전체 트랙 길이(TTL)는 감소될 수 있고, 시스템의 수차는 소형 폼 팩터 카메라(200)에서, 무한대에서의 물체 장면에 대해 그리고 < 1000 mm 거리에 위치된 물체 장면에 대해, 높은 이미지 품질 해상도의 광학적 성능을 획득하기 위해 효과적으로 보정될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다. 도 9a는 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)에 있는 카메라(300)를 도시한 반면, 도 9b는 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, 초점 위치 1로부터 약 198.6 미크론 이미지 평면 변위)에 있는 카메라(300)를 도시한다. 렌즈 시스템(310)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(301 내지 305)을 포함한다. 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 카메라(300)의 광축 AX을 따라, 구경 조리개 AS, 볼록한 물체측 표면 및 초점 거리 f1을 가진 제1 렌즈 요소 L1(301), 입사하는 광 경로의 방향을 변화시키고 이로써 AX1로부터 AX2로 광축을 접기 위해 배향된 프리즘(340), 초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(302), 초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(303), 초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(304), 및 초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(305)가 배열된다. 렌즈 시스템(310)은 광센서(320)의 표면에서 이미지를 형성한다. 일부 실시예들에서, 적외선(IR) 필터가 제5 렌즈 요소 L5와 광센서(320) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 윈도우(350)는 제1 렌즈 요소 L1과 물체 필드 사이에 위치될 수 있다. 도 9b는 또한 해당 표 3a 내지 표 3e에 사용되는 바와 같이 카메라(300) 및 렌즈 시스템(310) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

렌즈 시스템(310)의 유효 초점 거리는 f로 주어진다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(310)의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1 요소 L1의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의, 또는 대안으로 윈도우(350)의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의 광축들 AX1 및 AX2를 따른 거리이다. 도 9a 및 9b를 참조하면, TTL은 TL1 및 TL2의 합계이며, 이때 TL1은 L1의 물체측 표면의 전방 정점과 프리즘(340)의 반사 표면 사이의 축방향 거리이며, TL2는 프리즘(340)의 반사 표면과 광센서(320)에서의 이미지 평면 사이의 축방향 거리이다. 예를 들어 렌즈 요소 L1의 전방 표면에 위치될 수 있는 구경 조리개 AS는, 렌즈 시스템(310)의 입사 동공을 결정한다. F 수 F/#의 렌즈 시스템(310) 초점 비율은 렌즈 시스템(310) 유효 초점 거리 f를 입사 동공 직경으로 나누는 것으로서 정의된다. IR 필터는 광센서를 손상시키거나 악영향을 줄 수 있는 적외선을 차단하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(310) 유효 초점 거리 f에 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다. 유사하게, 윈도우는 렌즈 시스템을 보호하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(310) 유효 초점 거리 f에 거의 영향을 주지 않거나 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(300) 및 접이식 렌즈 시스템(310)은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 26 도 사선 시야(DFOV), 및 3.232-mm 이미지 원형 반경을 제공하도록 구성된다. 예시적인, 렌즈 시스템(310)의 비-제한적인 실시예에서, TL1 = ~3.75 mm, TL2 = ~11.77 mm, 및 TTL = ~15.52 mm이다. 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템(310)은 광축들 AX1 및 AX2를 따라 배열된 굴절 렌즈 요소들 L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(301 내지 305)), 프리즘(340); 윈도우(350), 및 IR 필터를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(350) 및 IR 필터는 광학 유리 재료들로 구성되며, L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(301 내지 305)) 및 프리즘(340)은 2 가지 유형의 광학 플라스틱 재료들로 구성된다. 일부 실시예들에서, L1(301) 및 프리즘(340) 요소들은 동일 유형의 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다(예컨대, 도 13 참조). 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(350) 및 IR 필터 각각은 두께가 0.3 mm이다. 그러나, 상기에서 주어진 바와 같은 값들 및 파라미터들이 예들이며 제한되는 것으로 의도되지 않는 것에 유의한다.

도 12a 및 도 12b는 4.9 mm×3.7 mm(6.14 mm 사선) 이미지 포맷 콤팩트 카메라(300A)에 대한, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시하며, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에 있는 카메라(300A)의 렌즈 시스템(310A)을 도시한다. 도 12a에서 광센서의 좌측 편의 직사각형은 도시된 바와 같이 카메라에 대한 4.9 mm×3.7 직사각형 이미지 필드의 배향을 나타낸다.

표 3a 내지 표 3e는 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같이, 카메라(300) 및 렌즈 시스템(310)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 3a 내지 표 3e는 렌즈 시스템(310)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 3a 내지 표 3e를 참조하면, 렌즈 시스템(310)의 실시예들은 555 nm에서 기준 파장을 갖는 470 나노미터(nm) 내지 650 nm의 스펙트럼의 가시 영역에서의 응용들을 커버한다. 표 3a 내지 표 3e에서의 광학적 규정은, 26도 시야(FOV)(13도 반 FOV)를 커버하는, 14.0 밀리미터(mm)의 유효 초점 거리 f에 대해, 470 nm 내지 650 nm 스펙트럼에 걸쳐 F/2.8에서 높은 이미지 품질을 제공한다. 도 9a 및 도 9b에 예시되고 표 3a 내지 표 3e에서 도시된 바와 같은 광학적 규정을 갖는 접이식 렌즈 시스템(310)은 15.166 mm의 전체 트랙 길이(TTL = TL1 + TL2) 및 1.083의 망원 비율 | TTL/f |을 가진다. 렌즈 시스템(310)은 470 nm 내지 650 nm를 커버하는 가시 스펙트럼에 대해 설계된 콤팩트 접이식 이미징 시스템이다.

렌즈 요소들 L1 내지 L5(301 내지 305), 윈도우(350), 프리즘(340), 및 IR 필터의 재료들, 굴절률들, 및 아베 수들은 표 3b에서 주어진다. 렌즈 시스템(310)의 요소들에 대한 재료들 및 광학적 특성들의 선택 및 적용은, 렌즈 시스템(310)이 가시 영역에 걸쳐 색수차들에 대해 최적화되고 보정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 유효 초점 거리 f 및 상면 만곡 또는 페츠발 합계의 보정을 만족하도록, 재료들이 선택될 수 있고 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화들은 예를 들어 표 3c에 예시된 바와 같이, 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘 보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차들을 생성할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이며, 카메라(300)의 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에서의 값들을 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.

표 3d를 참조하면, 렌즈 시스템(310)의 프리즘 요소 내의 반사 표면의 편심 상수들이 열거된다. 프리즘의 반사 표면은 L1의 광축(AX1)에 대해 45 도 배향될 수 있고, 이로써 L2 내지 L5의 접이식 광축(AX2)은 AX1에 대해 90 도가 되도록 구성된다. 그러나, 접이식 미러 또는 프리즘 요소의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(300)는 무한대(물체 거리 ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리, < 1000 mm로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, IR 필터를 포함하는 렌즈 시스템(310)은 광센서(320)에서 무한대로부터 부근의 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해, 광센서(320)에 대해 AX2를 따라 이동될 수 있거나, 또는 대안으로 광센서(320)는 렌즈 시스템(310)/IR 필터에 대해 이동될 수 있다. 렌즈 시스템(310)에 대한 줌 파라미터들은 표 3b 및 도 9b를 참조하여, 표 3e에 열거된다. 위치 1에 대한 표 3e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 무한대(표 3b에 열거된 바와 같은 광학적 규정)에 있을 때에, IR 필터(표면 18, 또는 S18)와 광센서(320)에서의 이미지 평면(표면 19, 또는 S19) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격이다. 1000 mm에서의 물체 장면에 대한 해당 광학적 규정(위치 2)은, 표면 #0에서 물체 거리가 1000 mm로 대체되고 표 3b에서 주어진 S18과 S19 사이의 공간 간격(-1.0762 mm)이 -1.2748 mm로 대체된 점을 제외하고는, 표 3b에 열거된 규정과 동일하다. 표 3e에서 볼 수 있는 바와 같이, 광센서(320)와 IR 필터/렌즈 시스템(310) 사이의 거리는 무한대로부터 < 1000 mm로 렌즈 시스템(310)이 물체 장면의 줌 및 초점을 맞추도록 약 0.1986 mm(198.6 미크론)만큼 변화된다.

표 3a 내지 표 3e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.716, | f2/f | = 0.390, | f3/f | = 0.221, | f4/f | = 0.417, 및 | f5/f | = 0.373이 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(310)의 예시적인 실시예를 기술한다. 예시적인 실시예에서의 렌즈 시스템(310) 내의 렌즈 요소들의 표면들에 대한 비구면 계수들은 표 3c에 열거된다. 렌즈 요소들의 굴절력 분포의 배열에 따라 렌즈 시스템(310)을 구성하고, 표 3a 내지 표 3e에 도시된 바와 같이 곡률 반경들 및 비구면 계수를 조정하면, 렌즈 시스템(310)의 전체 트랙 길이(TTL)는 감소될 수 있고, 시스템의 수차는 소형 폼 팩터 카메라(300)에서, 무한대에서의 물체 장면에 대해 그리고 < 1000 mm 거리에 위치된 물체 장면에 대해, 높은 이미지 품질 해상도의 광학적 성능을 획득하기 위해 효과적으로 보정될 수 있다.

도 13은 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템(310B)을 포함한 콤팩트 카메라(300B)의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시이고, 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템(310)의 변형이다. 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 하나 이상은 프리즘과 융합 또는 일체화될 수 있다. 도 13에서, 예를 들어, 렌즈(301B) 및 프리즘(340B)은 복합 유닛 요소(L1-프리즘)로 성형되고, 카메라(300B)의 광 광학적 경로를 접기 위한 광 경로 접이식 메커니즘으로서 사용된다. 도 13은 또한 해당 표 4a 내지 표 4e에 사용된 바와 같이 카메라(300B) 및 렌즈 시스템(310B) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

표 4a 내지 표 4e는 도 13에 예시된 바와 같이, 카메라(300B) 및 렌즈 시스템(310B)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 4a 내지 표 4e는 렌즈 시스템(310B)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 4a 내지 표 4e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.716, | f2/f | = 0.390, | f3/f | = 0.221, | f4/f | = 0.417, 및 | f5/f | = 0.373이 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 13에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(310B)의 예시적인 실시예를 기술한다. 도 13의 렌즈 시스템(310B)이, 렌즈 L1이 L1-프리즘을 형성하기 위해 프리즘과 융합 또는 일체화되는, 도 9a 및 도 9b의 렌즈 시스템(310)의 변형이기 때문에, 표 4a 내지 표 4e가 표 3a 내지 표 3e와 실질적으로 유사하고, 렌즈 시스템들(310 및 310B)의 광학적 특성들이 실질적으로 동일할 것에 유의한다. 표 4a 내지 표 4e와 표 3a 내지 표 3e 사이의 차이들은 도 9b에 도시된 바와 같은 표면들 S5 및 S6이 도 13에 존재하지 않고, 도 13에서의 표면들이 표 4a 내지 표 4e에서 반영된 바와 같이 리넘버링되었다는 점이다.

도 14a 및 도 14b는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다. 도 14a는 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)에 있는 카메라(400)를 도시한 반면, 도 14b는 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, 초점 위치 1로부터 약 195.6 미크론 이미지 평면 변위)에 있는 카메라(400)를 도시한다. 렌즈 시스템(410)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(401 내지 405)을 포함한다. 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 카메라(300)의 광축 AX을 따라, 구경 조리개 AS, 볼록한 물체측 표면 및 초점 거리 f1을 가진 제1 렌즈 요소 L1(401), 입사하는 광 경로의 방향을 변화시키고 이로써 AX1로부터 AX2로 광축을 접기 위해 배향된 프리즘(440), 초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(302), 초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(403), 초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(404), 및 초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(405)가 배열된다. 렌즈 시스템(410)은 광센서(420)의 표면에서 이미지를 형성한다. 일부 실시예들에서, 적외선(IR) 필터가 제5 렌즈 요소 L5와 광센서(420) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 윈도우(450)는 제1 렌즈 요소 L1과 물체 필드 사이에 위치될 수 있다. 도 14b는 또한 해당 표 5a 내지 표 5e에 사용되는 바와 같이 카메라(400) 및 렌즈 시스템(410B) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

렌즈 시스템(410)의 유효 초점 거리는 f로 주어진다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(410)의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1 요소 L1의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의, 또는 대안으로 윈도우(450)의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의 광축들 AX1 및 AX2를 따른 거리이다. 도 14a 및 도 14b를 참조하면, TTL은 TL1 및 TL2의 합계이며, 이때 TL1은 L1의 물체측 표면의 전방 정점과 프리즘(440)의 반사 표면 사이의 축방향 거리이며, TL2는 프리즘(440)의 반사 표면과 광센서(420)에서의 이미지 평면 사이의 축방향 거리이다. 예를 들어 렌즈 요소 L1의 전방 표면에 위치될 수 있는 구경 조리개 AS는, 렌즈 시스템(410)의 입사 동공을 결정한다. F 수 F/#의 렌즈 시스템(410) 초점 비율은 렌즈 시스템(410) 유효 초점 거리 f를 입사 동공 직경으로 나누는 것으로서 정의된다. IR 필터는 광센서를 손상시키거나 악영향을 줄 수 있는 적외선을 차단하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(410) 유효 초점 거리 f에 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다. 유사하게, 윈도우는 렌즈 시스템을 보호하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(410) 유효 초점 거리 f에 거의 영향을 주지 않거나 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(400) 및 접이식 렌즈 시스템(410)은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8, 26 도 사선 시야(DFOV), 및 3.232-mm 이미지 원형 반경을 제공하도록 구성된다. 렌즈 시스템(410)의 적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(410)의 TTL은 ~8 mm 내지 ~16 mm의 범위 내에 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템(410)은 광축들 AX1 및 AX2를 따라 배열된 굴절 렌즈 요소들 L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(401 내지 405)), 프리즘(440); 윈도우(450), 및 IR 필터를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(450) 및 IR 필터는 광학 유리 재료들로 구성되며, L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(401-405)) 및 프리즘(440)은 2 가지 유형의 광학 플라스틱 재료들로 구성된다. 일부 실시예들에서, L1(401) 및 L2(402)는 형상 및 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, L1(401), L2(402), 및 프리즘(440) 요소들은 동일 유형의 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다(예컨대, 도 18 참조). 적어도 일부 실시예들에서, L1(401), L2(402), 및 프리즘(440)의 복합 성형 부분은 변형된 절반의 볼 렌즈로서 보일 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(450) 및 IR 필터 각각은 두께가 0.3 mm이다. 그러나, 상기에서 주어진 바와 같은 값들 및 파라미터들이 예들이며 제한되는 것으로 의도되지 않는 것에 유의한다.

도 17a 및 도 17b는 4.9 mm×3.7 mm(6.14 mm 사선) 이미지 포맷 콤팩트 카메라(400A)에 대한, 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 예시적인 렌즈 배향을 예시하며, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에 있는 카메라(400A)의 렌즈 시스템(410A)을 도시한다. 도 17a에서 광센서의 좌측 편의 직사각형은 도시된 바와 같이 카메라에 대한 4.9 mm×3.7 직사각형 이미지 필드의 배향을 나타낸다.

표 5a 내지 표 5e는 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같이, 카메라(400) 및 렌즈 시스템(410)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 5a 내지 표 5e는 렌즈 시스템(410)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 5a 내지 표 5e를 참조하면, 렌즈 시스템(410)의 실시예들은 555 nm에서 기준 파장을 갖는 470 나노미터(nm) 내지 650 nm의 스펙트럼의 가시 영역에서의 응용들을 커버한다. 표 5a 내지 표 5e에서의 광학적 규정은, 26도 시야(FOV)(13도 반 FOV)를 커버하는, 14.0 밀리미터(mm)의 유효 초점 거리 f에 대해, 470 nm 내지 650 nm 스펙트럼에 걸쳐 F/2.8에서 높은 이미지 품질을 제공한다. 도 14a 및 도 14b에 예시되고 표 5a 내지 표 5e에서 도시된 바와 같은 광학적 규정을 갖는 접이식 렌즈 시스템(410)은 15.4 mm의 전체 트랙 길이(TTL = TL1 + TL2) 및 1.100의 망원 비율 | TTL/f |을 가진다. 렌즈 시스템(410)은 470 nm 내지 650 nm를 커버하는 가시 스펙트럼에 대해 설계된 콤팩트 접이식 이미징 시스템이다.

렌즈 요소들 L1 내지 L5(401 내지 405), 윈도우(450), 프리즘(440), 및 IR 필터의 재료들, 굴절률들, 및 아베 수들은 표 5b에서 주어진다. 렌즈 시스템(410)의 요소들에 대한 재료들 및 광학적 특성들의 선택 및 적용은, 렌즈 시스템(410)이 가시 영역에 걸쳐 색수차들에 대해 최적화되고 보정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 유효 초점 거리 f 및 상면 만곡 또는 페츠발 합계의 보정을 만족하도록, 재료들이 선택될 수 있고 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화들은 예를 들어 표 5c에 예시된 바와 같이, 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘 보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차들을 생성할 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 대역에 걸친 구면 수차, 비점 수차 및 왜곡의 다색 곡선들의 플롯들이며, 카메라(100)의 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리) 및 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리) 각각에서의 값들을 도시한다. 도 16a 및 도 16b는 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.

표 5d를 참조하면, 렌즈 시스템(410)의 프리즘 요소 내의 반사 표면의 편심 상수들이 열거된다. 프리즘의 반사 표면은 L1의 광축(AX1)에 대해 45 도 배향될 수 있고, 이로써 L2 내지 L5의 접이식 광축(AX2)은 AX1에 대해 90 도가 되도록 구성된다. 그러나, 접이식 미러 또는 프리즘 요소의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(400)는 무한대(물체 거리 ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리, < 1000 mm로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, IR 필터를 포함하는 렌즈 시스템(410)은 광센서(420)에서 무한대로부터 부근의 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해, 광센서(420)에 대해 AX2를 따라 이동될 수 있거나, 또는 대안으로 광센서(420)는 렌즈 시스템(410)/IR 필터에 대해 이동될 수 있다. 렌즈 시스템(410)에 대한 줌 파라미터들은 표 5b 및 도 14b를 참조하여, 표 5e에 열거된다. 위치 1에 대한 표 5e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 무한대(표 5b에 열거된 바와 같은 광학적 규정)에 있을 때에, IR 필터(표면 18, 또는 S18)와 광센서(420)에서의 이미지 평면(표면 19, 또는 S19) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격이다. 1000 mm에서의 물체 장면에 대한 해당 광학적 규정(위치 2)은, 표면 #0에서 물체 거리가 1000 mm로 대체되고 표 5b에서 주어진 S18과 S19 사이의 공간 간격(-1.4854 mm)이 -1.6810 mm로 대체된 점을 제외하고는, 표 5b에 열거된 규정과 동일하다. 표 3e에서 볼 수 있는 바와 같이, 광센서(320)와 IR 필터/렌즈 시스템(310) 사이의 거리는 무한대로부터 < 1000 mm로 렌즈 시스템(310)이 물체 장면의 줌 및 초점을 맞추도록 약 0.1956 mm(195.6 미크론)만큼 변화된다.

표 5a 내지 표 5e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.693, | f2/f | = 0.693, | f3/f | = 0.400, | f4/f | = 0.515, 및 | f5/f | = 0.614가 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(410)의 예시적인 실시예를 기술한다. 예시적인 실시예에서의 렌즈 시스템(410) 내의 렌즈 요소들의 표면들에 대한 비구면 계수들은 표 5c에 열거된다. 렌즈 요소들의 굴절력 분포의 배열에 따라 렌즈 시스템(410)을 구성하고, 표 5a 내지 표 5e에 도시된 바와 같이 곡률 반경들 및 비구면 계수를 조정하면, 렌즈 시스템(410)의 전체 트랙 길이(TTL)는 감소될 수 있고, 시스템의 수차는 소형 폼 팩터 카메라(400)에서, 무한대에서의 물체 장면에 대해 그리고 < 1000 mm 거리에 위치된 물체 장면에 대해, 높은 이미지 품질 해상도의 광학적 성능을 획득하기 위해 효과적으로 보정될 수 있다.

도 18은 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하는 접이식 렌즈 시스템(410B)을 포함한 콤팩트 카메라(400B)의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시이고, 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템(410)의 변형이다. 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 하나 이상은 프리즘과 융합 또는 일체화될 수 있다. 도 18에서, 렌즈들(401B, 402B) 및 프리즘(440B)은 복합 유닛 요소로 성형되고, 광 광학적 경로를 접기 위한 광 경로 접이식 메커니즘으로서 사용된다. 적어도 일부 실시예들에서, L1(401B) 및 L2(402B)는 형상 및 크기가 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, L1(401B), L2(402B), 및 프리즘(440B) 요소들은 동일 유형의 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, L1(401B), L2(402B), 및 프리즘(440B)의 복합 성형 부분은 변형된 절반의 볼 렌즈로서 보일 수 있다. 도 18은 또한 해당 표 6a 내지 표 6e에 사용된 바와 같이 카메라(400B) 및 렌즈 시스템(410B) 내의 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다.

표 6a 내지 표 6e는 도 18에 예시된 바와 같이, 카메라(400B) 및 렌즈 시스템(410B)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 6a 내지 표 6e는 렌즈 시스템(410B)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 6a 내지 표 6e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.693, | f2/f | = 0.693, | f3/f | = 0.400, | f4/f | = 0.515, 및 | f5/f | = 0.614가 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 18에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(410B)의 예시적인 실시예를 기술한다. 도 18의 렌즈 시스템(410B)이, L1, L2, 및 프리즘이 L1-프리즘-L2를 형성하기 위해 융합되는, 도 14a 및 도 14b의 렌즈 시스템(410)의 변형이기 때문에, 표 6a 내지 표 6e가 표 5a 내지 표 5e와 실질적으로 유사하고, 렌즈 시스템들(410 및 410B)의 광학적 특성들이 실질적으로 동일할 것에 유의한다. 표 6a 내지 표 6e와 표 5a 내지 표 5e 사이의 차이들은 도 14b에 도시된 바와 같은 표면들(S5, S6, S8 및 S9)이 도 18에 존재하지 않고, 도 18에서의 표면들이 표 6a 내지 표 6e에서 반영된 바와 같이 리넘버링되었다는 점이다.

도 19a 내지 도 19e는 굴절 렌즈 요소들, 및 광학적 경로를 접기 위해 작용하는 광 경로 접이식 요소를 포함하고, 또한 조정가능한 구경 조리개를 포함하는 접이식 렌즈 시스템을 포함한 콤팩트 카메라의 또 다른 예시적인 실시예의 단면 예시들이다. 도 19a 내지 도 19e에서의 예시적인 카메라(500)에 의해 예시된 바와 같이, 접이식 렌즈 시스템(510)의 일부 실시예들은 예를 들어 제1 렌즈 요소(L1)의 전방에 위치된 조정가능한 조리개(도 19a 내지 도 19e에서 AA로서 라벨링됨)를 포함할 수 있다. 도 19a 내지 도 19e에 도시된 예시적인 카메라(500)에서, 조리개는 F/2.8 내지 F/4의 범위 내의 F/#을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다. 그러나, F/# 범위는 조정가능한 조리개에 의해 제공된 아이리스 개구의 범위에 의존하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 조리개는 F/4보다 큰 F/#을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다.

도 19a는 일반적으로 조정가능한 조리개 AA를 갖는 예시적인 카메라(500) 및 렌즈 시스템(510)을 도시하며, 해당 표 7a 내지 표 7e에 도시된 바와 같이 카메라(500) 및 렌즈 시스템(510)에 요소들의 표면들의 표면 번호들(S#)을 도시한다. 도 19b는 F/2.8, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)로 설정된 카메라(500)를 도시한 반면, 도 19c는 F/2.8, 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, F/2.8, 초점 위치 1로부터 약 198.2 미크론 이미지 평면 변위)로 설정된 카메라(500)를 도시한다. 도 19d는 F/4, 초점 위치 1(무한대에서의 물체 거리)로 설정된 카메라(500)를 도시한 반면, 도 19e는 F/4, 초점 위치 2(1000mm에서의 물체 거리, F/4, 초점 위치 1로부터 약 198.2 미크론 이미지 평면 변위)로 설정된 카메라(500)를 도시한다. 도 19b 내지 도 19e에 도시된 카메라(500)에 대한 F/# 설정들이 예로서 주어진 것에 유의한다. 다른 F/# 설정들, 예를 들어 F/3.11 및 F/3.5는 구경 조리개를 적당하게 조정함으로써, 카메라(500)로 획득될 수 있다.

도 19a 내지 도 19e에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(510)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(501 내지 505)을 포함한다. 물체측(AX1)으로부터 이미지측(AX2)으로 카메라(500)의 광축 AX을 따라, 조정가능한 조리개 AA, 볼록한 물체측 표면 및 초점 거리 f1을 가진 제1 렌즈 요소 L1(501), 및 입사하는 광 경로의 방향을 변화시키고 이로써 AX1로부터 AX2로 광축을 접기 위해 배향된 프리즘(540), 초점 거리 f2를 갖는 제2 렌즈 요소 L2(502), 초점 거리 f3을 갖는 제3 렌즈 요소 L3(503), 초점 거리 f4를 갖는 제4 렌즈 요소 L4(504), 및 초점 거리 f5를 갖는 제5 렌즈 요소 L5(505)가 배열된다. 렌즈 시스템(510)은 광센서(520)의 표면에서 이미지를 형성한다. 일부 실시예들에서, 적외선(IR) 필터가 제5 렌즈 요소 L5와 광센서(520) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 윈도우(550)는 제1 렌즈 요소 L1과 물체 필드 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 19a 내지 도 19e에 도시된 바와 같이, L1(501) 및 프리즘(540) 요소들은 동일 유형의 재료(예컨대, 플라스틱 재료)로 구성될 수 있으며, 도 19a 내지 도 19e에 L1-프리즘으로 도시된 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다.

렌즈 시스템(510)의 유효 초점 거리는 f로 주어진다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(510)의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1 요소 L1의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의, 또는 대안으로 윈도우(550)의 물체측 표면과 이미지 평면 사이의 광축들 AX1 및 AX2를 따른 거리이다. 예를 들어 렌즈 요소 L1의 전방에 위치될 수 있는 조정가능한 조리개 AA는, 렌즈 시스템(510)의 입사 동공을 결정한다. F 수 F/#의 렌즈 시스템(310) 초점 비율은 렌즈 시스템(310) 유효 초점 거리 f를 입사 동공 직경으로 나누는 것으로서 정의된다. 도 19a에 도시된 예시적인 카메라(500)에서, 조리개는 F/2.8 내지 F/4의 범위 내의 F/#을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다 그러나, F/# 범위는 조정가능한 구경 조리개에 의해 제공된 아이리스 개구의 범위에 의존하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 조리개는 F/4보다 큰 F/#을 제공하기 위해 조정가능할 수 있다. IR 필터는 광센서를 손상시키거나 악영향을 줄 수 있는 적외선을 차단하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(510) 유효 초점 거리 f에 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다. 유사하게, 윈도우는 렌즈 시스템을 보호하도록 작용할 수 있고, 렌즈 시스템(510) 유효 초점 거리 f에 거의 영향을 주지 않거나 어떠한 영향도 주지 않도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(500) 및 접이식 렌즈 시스템(510)은 14-mm EFL(유효 초점 거리), F/2.8 내지 F/4의 범위 내의 F/#, 26 도 사선 시야(DFOV), 및 3.232-mm 이미지 원형 반경을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템(510)은 광축들 AX1 및 AX2를 따라 배열된 굴절 렌즈 요소들 L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(501 내지 505)), 프리즘(540); 윈도우(550), 및 IR 필터를 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(550) 및 IR 필터는 광학 유리 재료들로 구성되며, L1, L2, L3, L4, 및 L5(렌즈 요소들(501-505)) 및 프리즘(540)은 2 가지 유형의 광학 플라스틱 재료들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 도 19a 내지 도 19e에 도시된 바와 같이, L1(501) 및 프리즘(540) 요소들은 동일 유형의 플라스틱 재료로 구성될 수 있으며, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 성형될 수 있다(L1-프리즘). 적어도 일부 실시예들에서, 윈도우(550) 및 IR 필터 각각은 두께가 0.3 mm이다. 그러나, 상기에서 주어진 바와 같은 값들 및 파라미터들이 예들이며 제한되는 것으로 의도되지 않는 것에 유의한다.

도 20a 내지 도 20d는 도 19b 내지 도 19e 각각에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템에 대한, 반시야에 걸친 그리고 470 nm 내지 650 nm의 범위의 가시 스펙트럼 대역에 걸친 다색 광선 수차 곡선들의 플롯들을 예시한다.

표 7a 내지 표 7 e는 도 19a 내지 도 19e에 예시된 바와 같은 카메라(500) 및 렌즈 시스템(510)의 예시적인 실시예의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들의 예시적인 값들을 제공한다. 표 7a 내지 표 7e는 렌즈 시스템(500)에 대한 광학적 규정을 제공하는 것으로 참조될 수 있다. 표 7a 내지 표 7e를 참조하면, 렌즈 시스템(510)의 실시예들은 555 nm에서 기준 파장을 갖는 470 나노미터(nm) 내지 650 nm의 스펙트럼의 가시 영역에서의 응용들을 커버한다. 표 7a 내지 표 7e에서의 광학적 규정은, 26도 시야(FOV)(13도 반 FOV)를 커버하는, 14.0 밀리미터(mm)의 유효 초점 거리 f에 대해, 470 nm 내지 650 nm 스펙트럼에 걸쳐 F/2.8 내지 F/4.0의 범위에 걸친 높은 이미지 품질을 제공한다. 도 19a 내지 도 19e에 예시되고 표 7a 내지 표 7e에서 도시된 바와 같은 광학적 규정을 갖는 예시적인 접이식 렌즈 시스템(510)은 15.404 mm의 전체 트랙 길이(TTL = TL1 + TL2) 및 1.100의 망원 비율 | TTL/f |을 가진다. 렌즈 시스템(510)은 470 nm 내지 650 nm를 커버하는 가시 스펙트럼에 대해 설계된 콤팩트 접이식 이미징 시스템이다.

렌즈 요소들 L1 내지 L5(501 내지 505), 윈도우(550), 프리즘(540), 및 IR 필터의 재료들, 굴절률들, 및 아베 수들은 표 7b에서 주어진다. 렌즈 시스템(710)의 요소들에 대한 재료들 및 광학적 특성들의 선택 및 적용은, 렌즈 시스템(710)이 가시 영역에 걸쳐 색수차들에 대해 최적화되고 보정되는 것을 가능하게 할 수 있다. 유효 초점 거리 f 및 상면 만곡 또는 페츠발 합계의 보정을 만족하도록, 재료들이 선택될 수 있고 요소들의 굴절력 분포가 계산될 수 있다. 광학 수차들의 단색 및 색채 변화들은 예를 들어 표 7c에 예시된 바와 같이, 렌즈 요소들의 곡률 반경들 및 비구면 계수들 또는 기하학적 형상들 및 축방향 간격들을 조정함으로써 감소될 수 있어서, 잘 보정되고 밸런싱된 최소의 잔류 수차들을 생성할 수 있다.

표 7d를 참조하면, 렌즈 시스템(510)의 프리즘 요소 내의 반사 표면의 편심 상수들이 열거된다. 프리즘의 반사 표면은 L1의 광축(AX1)에 대해 45 도 배향될 수 있고, 이로써 L2 내지 L5의 접이식 광축(AX2)은 AX1에 대해 90 도가 되도록 구성된다. 그러나, 프리즘 요소(540)의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 카메라(500)는 무한대(물체 거리 ≥ 20 미터)로부터 부근의 물체 거리, < 1000 mm로 물체 장면의 초점을 동적으로 맞추는 줌 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, IR 필터를 포함하는 렌즈 시스템(510)은 광센서(520)에서 무한대로부터 부근의 거리(< 1 미터)로 물체 장면의 초점을 맞추기 위해, 광센서(520)에 대해 AX2를 따라 이동될 수 있거나, 또는 대안으로 광센서(520)는 렌즈 시스템(510)/IR 필터에 대해 이동될 수 있다. 렌즈 시스템(510)에 대한 줌 파라미터들은 표 7b 및 도 19a 내지 도 19e를 참조하여, 표 7e에 열거된다. F/2.8, 줌 위치 1 및 F/4, 줌 위치 1에 대한 표 7e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 무한대(표 7b에 열거된 바와 같은 광학적 규정)에 있을 때에, IR 필터(표면 16, 또는 S16)와 광센서(520)에서의 이미지 평면(표면 17, 또는 S17) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격이다. F/2.8, 줌 위치 2 및 F/4, 줌 위치 2에 대한 표 7e에 도시된 줌 파라미터들은, 물체 장면 거리가 1000 mm 이하에 있을 때에, IR 필터(표면 16, 또는 S16)와 광센서(520)에서의 이미지 평면(표면 17, 또는 S17) 사이의, AX2를 따른 축방향 두께 또는 공간 간격이다. 표 7e에서 볼 수 있는 바와 같이, 광센서(520)와 렌즈 시스템/IR 필터 사이의 거리는 무한대로부터 < 1000 mm로 렌즈 시스템(510)이 물체 장면의 줌 및 초점을 맞추도록 약 0.1982 mm(198.2 미크론)만큼 변화된다. 광센서(520)와 렌즈 시스템/IR 필터 사이의 거리들이 상이한 F/# 설정들로 변화될 수 있는 것에 유의한다.

표 7a 내지 표 7e에서의 광학적 규정은 유효 초점 거리 f에 대한 렌즈 요소들 L1 내지 L5의 초점 거리들 f1 내지 f5의 비율들이 | f1/f | = 0.727, | f2/f | = 0.383, | f3/f | = 0.209, | f4/f | = 0.457, 및 | f5/f | = 0.365가 되도록, 분포된 렌즈 요소들의 굴절력들을 갖는, 도 19a 내지 도 19e에 예시된 바와 같은 렌즈 시스템(510)의 예시적인 실시예를 기술한다. 예시적인 실시예에서의 렌즈 시스템(510) 내의 렌즈 요소들의 표면들에 대한 비구면 계수들은 표 7c에 열거된다. 렌즈 요소들의 굴절력 분포의 배열에 따라 렌즈 시스템(510)을 구성하고, 표 7a 내지 표 7e에 도시된 바와 같이 곡률 반경들 및 비구면 계수를 조정하면, 렌즈 시스템(510)의 전체 트랙 길이(TTL)는 감소될 수 있고, 시스템의 수차는 소형 폼 팩터 카메라(500)에서, 무한대에서의 물체 장면에 대해 그리고 < 1000 mm 거리에 위치된 물체 장면에 대해, 높은 이미지 품질 해상도의 광학적 성능을 획득하기 위해 효과적으로 보정될 수 있다.

도 21은 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 1a 내지 도 18에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템을 갖는 카메라를 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 고-레벨 플로차트이다. 1100에 나타낸 바와 같이, 카메라 전방의 물체 필드로부터의 광은 카메라의 제1 렌즈 그룹에서 수신된다. 적어도 일부 실시예들에서, 제1 렌즈 그룹은 제1 렌즈 요소 L1을 포함한다. 그러나, 제1 렌즈 그룹은 또한 예를 들어 제1 렌즈 요소와 물체 평면 사이에 위치된 윈도우 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 구경 조리개는 제1 렌즈 요소에 또는 그 전방에 위치될 수 있다. 그러나, 구경 조리개는 렌즈 시스템, 예를 들어 제1 렌즈 요소와 프리즘 사이에서 다른 곳에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 구경 조리개는 고정될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 구경 조리개는 도 19a 내지 도 19e에서 카메라(500) 및 렌즈 시스템(510)에 의해 예시된 바와 같이, 예를 들어 F/2.8 내지 F/4.0 또는 그 초과의 범위에 걸쳐 조정가능할 수 있다. 1102에 나타낸 바와 같이, 제1 렌즈 그룹은 반사 표면(예컨대, 프리즘 또는 평면 미러)을 갖는 광 경로 접이식 요소에 광을 굴절시킨다. 1104에 나타낸 바와 같이, 광 경로 접이식 요소는 광을 제2 렌즈 그룹으로 지향시키기 위해 광의 방향을 변화시킨다. 적어도 일부 실시예들에서, 제2 렌즈 그룹은 제2 내지 제5 렌즈 요소들 L2 내지 L5를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 렌즈 그룹은 또한 예를 들어 제5 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 1106에 나타낸 바와 같이, 광은 광센서의 표면에 있거나 또는 그 부근에 있는 이미지 평면에 이미지를 형성하기 위해 제2 렌즈 그룹에 의해 굴절된다. 1108에 나타낸 바와 같이, 이미지는 광센서에 의해 캡처될 수 있다.

요약하면, 물체 필드로부터 입사하는 광은 제1 광축, AX1 상에 위치된 광학 요소(들)(제1 렌즈 그룹)의 굴절 광학 표면들을 통과한다. 광 경로 접이식 요소(예컨대, 프리즘)의 반사 표면은 제1 광축 AX1로부터 제2 광축 AX2로 입사하는 광의 방향을 변화시키며, 제2 광축 상의 입사하는 광은 제2 렌즈 그룹 내의 광학 요소들을 통하여 제2 광축 상의 광센서에 있거나 또는 그 부근에 있는 이미지 평면으로 지나간다.

일부 실시예들에서, 광학 요소들은 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 대안으로, 광학 요소들은 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 여전히 또 다른 대안에서와 같이, 광학 요소들은 도 9a 및 도 9b에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 여전히 또 다른 대안에서와 같이, 광학 요소들은 도 13에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 여전히 또 다른 대안에서와 같이, 광학 요소들은 도 14a 및 도 14b에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 여전히 또 다른 대안에서와 같이, 광학 요소들은 도 18에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 그러나, 도면들에서 주어진 예들에 관한 변화들이 가능하면서 유사한 광학적 결과들이 달성되는 것에 유의한다.

예시적인 렌즈 시스템 표

다음의 표들은 도 1a 내지 도 18을 참조하여 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템들 및 카메라들의 예시적인 실시예들의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 표 1a 내지 표1e는 도 1a 내지 도 4b에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(110 내지 110A)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 2a 내지 표 2e는 도 5a 내지 도 8b에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(210 내지 210A)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 3a 내지 표 3e는 도 9a 내지 도 12b에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(310 내지 310A)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 4a 내지 표 4e는 도 13에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(310B)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 5a 내지 표 5e는 도 14a 내지 도 17b에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(410 내지 410A)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 6a 내지 표 6e는 도 18에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(410B)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 7a 내지 표 7e는 도 19a 내지 도 19e에 예시된 바와 같이 접이식 렌즈 시스템(510)의 예시적인 실시예에 대응한다.

표들에서, 모든 치수들은 달리 명시되지 않는 한, 밀리미터(mm) 단위이다. "S#"는 표면 번호를 나타낸다. 정의 반경은 곡률의 중심이 표면의 우측 편에 있다는 것을 나타낸다. 부의 반경은 곡률의 중심이 표면의 좌측 편에 있다는 것을 나타낸다. "INF"는 (광학에서 사용되는 바와 같이) 무한대를 나타낸다. "ASP"는 비구면 표면을 나타내고, "FLT"은 평탄한 표면을 나타낸다. 두께(또는 간격)는 다음 표면까지의 축방향 거리이다. 설계 파장들은 이미징 광학 시스템의 스펙트럼 대역에서의 파장들을 나타낸다.

표들에서, 광 경로의 방향이 미러 표면 또는 프리즘 표면으로부터 반사된 후에 변화될 때의 광학적 파라미터들(예컨대, 곡률 반경들 및 축방향 두께 또는 간격, 초점 거리들)에 관한 다음의 부호 규약에 유의한다. 반사 표면 요소에 따라, 정의 반경은 곡률의 중심이 표면의 좌측 편에 있다는 것을 나타내고, 부의 반경은 곡률의 중심이 표면의 우측 편에 있다는 것을 나타내며, 두께 또는 축방향 간격은 음의 부호를 가진다. 이러한 부호 규약은 광학 설계의 기술 분야에 있는 통상의 기술자에게 널리 알려져 있다. 표들에서, 시스템 유효 초점 거리 f의 절댓값이 열거된다.

렌즈 요소들 및 IR 필터의 재료들에 대해, 헬륨 d-선(d-line) 파장에서의 굴절률 N_d 뿐만 아니라, d-선 및 수소의 C- 및 F-선들에 대한 아베 수 V_d가 제공된다. 아베 수 V_d는 다음의 방정식에 의해 정의될 수 있으며:

V_d = (N_d -1) / (N_F - N_C),

이때, N_F 및 N_C는 각각 수소의 F 및 C 선들에서의 재료의 굴절률 값들이다.

비구면 상수(aspheric constant)들의 표들을 참조하면, 비구면 표면을 기술하는 비구면 방정식이 이하에 의해 주어질 수 있으며:

이때, Z 는 Z-축에 평행한 표면의 새그(sag)이고(모든 실시예들에 대해 Z-축은 광축과 일치함), c는 표면의 곡률이고(표면의 곡률 반경의 역수), K는 원추 상수(conic constant)이며, A, B, C, D, E, F, G, 및 H는 비구면 계수들이다. 표들에서, "E"는 지수 표기법(10의 거듭제곱)을 표시한다.

편심 상수들의 표들을 참조하면, 광 경로 접이식 요소(예컨대, 프리즘)에서의 반사 표면의 편심 상수들이 예시적인 실시예들에 대해 열거된다. 표 1d 내지 표 7d에 도시된 바와 같이, 광 경로 접이식 요소(예컨대, 프리즘)의 반사 표면은 L1의 광축에 대해 45도 배향되고, 이로써, L2 내지 L5의 접이식 광축은 L1의 광축에 대해 90도가 되도록 구성된다. 그러나, 광 경로 접이식 요소의 반사 표면의 각진 배향은 원하는 광 경로 방향 및 렌즈 시스템 패키징 요건들을 맞추기 위해 원하는 값으로 구성될 수 있다.

접이식 렌즈 시스템의 다양한 실시예들에서 다양한 파라미터들에 대해 다음의 표들에서 주어진 값들이, 예로서 주어지며 제한하려는 의도가 아님에 유의한다. 예를 들어, 예시적인 실시예들에서 하나 이상의 렌즈 요소들의 하나 이상의 표면들에 대한 하나 이상의 파라미터들뿐만 아니라, 요소들을 구성하는 재료들에 대한 파라미터들에는, 렌즈 시스템에 대한 유사한 성능을 여전히 제공하면서, 상이한 값들이 주어질 수 있다. 특히, 표들에서 일부 값들이 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 실시예를 사용하는 카메라의 더 크거나 더 작은 구현예들을 위해 스케일 업 또는 다운될 수 있다는 것에 유의한다.

표들에 도시되고 해당 도면들에 예시된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 다양한 실시예들에서의 요소들의 표면 번호들(S#)이 물체 평면에 있는 제1 표면 0으로부터 이미지 평면에 있는 마지막 표면까지 열거되는 것에 더 유의한다. 요소들의 번호 및 위치가 실시예들에서 변화할 수 있기 때문에, 일부 요소들에 대응하는 표면 번호(들)는 상이한 표들 및 도면들에서 변화할 수 있다. 특히, 본 문헌에서 렌즈 요소(L#)의 표면들의 곡률 반경(R#)에 참조 부호가 주어지며, 사용된 참조 부호(R#)(예컨대, 렌즈 요소 L1의 표면들에 대한 R1 및 R2)가 실시예들 모두에 대해 동일하고, 표들 및 도면들에서 주어진 바와 같은 렌즈 요소들의 표면 번호들에 대응할 수 있지만 필수적이지는 않다는 것에 유의한다.

적어도 일부 실시예들에서, 접이식 렌즈 시스템은 이동가능한 렌즈 그룹, 렌즈 요소, 및/또는 초점/줌을 위한 광센서가 갖춰지고 그로 구성된 줌 시스템이다. 예시적인 실시예들의 줌 파라미터들은 표 1b 내지 표 7b에서 별표(*)로 표시되고, 또한 줌 파라미터들에 대한 표들(표 1e 내지 표 7e)에 열거된다. 줌 파라미터들은, 렌즈 시스템이 본 명세서에서 위치 1로 지칭된 무한대(예컨대, 물체 거리 ≥ 20 미터)에서의 물체 장면으로부터, 본 명세서에서 위치 2로 지칭된, 예컨대 카메라로부터 < 1 미터에 위치된 근방의 물체 장면으로 초점을 맞추기 위해 줌 될 때에 변화되는 축방향 간격 또는 공간 간격이다. 초점 렌즈 그룹의 물체 거리, 또는 초점 변위 범위가 본 명세서에서 기술된 바와 같은 접이식 렌즈 시스템의 실시예를 사용하는 카메라의 더 크거나 더 작은 구현예들을 위해 스케일 업 또는 다운될 수 있다는 것에 유의한다.

[표 1a]

[표 1b]

[표 1c]

[표 1d]

[표 1e]

[표 2a]

[표 2b]

[표 2c]

[표 2d]

[표 2e]

[표 3a]

[표 3b]

[표 3c]

[표 3d]

[표 3e]

[표 4a]

[표 4b]

[표 4c]

[표 4d]

[표 4e]

[표 5a]

[표 5b]

[표 5c]

[표 5d]

[표 5e]

[표 6a]

[표 6b]

[표 6c]

[표 6d]

[표 6e]

[표 7a]

[표 7b]

[표 7c]

[표 7d]

[표 7e]

예시적인 컴퓨팅 디바이스

도 22는 도 1a 내지 도 19에 예시된 바와 같은 카메라의 실시예들을 포함하거나 호스트할 수 있는, 컴퓨터 시스템(2000)으로 지칭되는, 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 예시한다. 또한, 컴퓨터 시스템(2000)은 카메라의 동작들을 제어하고/하거나 카메라로 캡처된 이미지들의 이미지 프로세싱을 수행하기 위한 방법들을 구현할 수 있다. 상이한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(2000)은 개인용 컴퓨터 시스템, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 노트북, 태블릿 또는 패드 디바이스, 슬레이트, 또는 넷북 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 핸드헬드 컴퓨터, 워크스테이션, 네트워크 컴퓨터, 카메라, 셋톱 박스, 모바일 디바이스, 무선 폰, 스마트폰, 소비자 디바이스, 비디오 게임 콘솔, 핸드헬드 비디오 게임 디바이스, 애플리케이션 서버, 저장 디바이스, 텔레비전, 비디오 녹화 디바이스, 주변기기 디바이스, 그 예로서 스위치, 모뎀, 라우터, 또는 대체로 임의의 유형의 컴퓨팅 또는 전자 디바이스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 유형의 디바이스들 중 임의의 것일 수 있다.

예시된 실시예에서, 컴퓨터 시스템(2000)은 입력/출력(I/O) 인터페이스(2030)를 통해 시스템 메모리(2020)에 결합된 하나 이상의 프로세서들(2010)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(2000)은 I/O 인터페이스(2030)에 결합된 네트워크 인터페이스(2040), 및 하나 이상의 입력/출력 디바이스들(2050), 그 예로서 커서 제어 디바이스(2060), 키보드(2070), 및 디스플레이(들)(2080)를 더 포함한다. 컴퓨터 시스템(2000)은 또한 하나 이상의 카메라들(2090), 예를 들어, I/O 인터페이스(2030)에 결합될 수도 있는, 도 1a 내지 도 19에 관하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 카메라들, 또는 넓은-필드 및/또는 망원 카메라들과 같은 하나 이상의 다른 카메라들과 함께 하는 도 1a 내지 도 19에 관하여 전술한 바와 같은 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다.

다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(2000)은 하나의 프로세서(2010)를 포함하는 단일프로세서 시스템, 또는 여러 개의 프로세서들(2010)(예컨대, 2개, 4개, 8개, 또는 또 다른 적합한 개수)을 포함하는 다중프로세서 시스템일 수 있다. 프로세서들(2010)은 명령어들을 실행할 수 있는 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 프로세서들(2010)은 다양한 명령어 세트 아키텍처(instruction set architecture, ISA)들, 그 예로서 x86, PowerPC, SPARC, 또는 MIPS ISA들, 또는 임의의 다른 적합한 ISA 중 임의의 것을 구현하는 범용 또는 내장형 프로세서들일 수 있다. 다중프로세서 시스템들에서, 프로세서들(2010) 각각은 보편적으로 동일한 ISA를 구현할 수 있지만 반드시 그러한 것은 아니다.

시스템 메모리(2020)는 프로세서(2010)에 의해 액세스가능한 프로그램 명령어들(2022) 및/또는 데이터(2032)를 저장하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템 메모리(2020)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동기식 동적 RAM(SDRAM), 비휘발성/플래시 유형 메모리, 또는 임의의 다른 유형의 메모리와 같은 임의의 적합한 메모리 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 예시된 실시예에서, 프로그램 명령어들(2022)은 카메라(2090)의 동작들을 제어하기 위한, 그리고 통합된 카메라(2090)로 이미지들을 캡처 및 프로세싱하기 위한 다양한 인터페이스들, 방법들 및/또는 데이터, 또는 다른 방법들 또는 데이터, 예를 들어 카메라(2090)로 캡처되는 이미지들을 캡처, 표시, 처리, 및 저장하기 위한 인터페이스들 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로그램 명령어들 및/또는 데이터는 시스템 메모리(2020) 또는 컴퓨터 시스템(2000)과는 분리된 상이한 유형의 컴퓨터 액세스가능 매체들 또는 유사한 매체들에서 수신, 전송, 또는 저장될 수 있다.

일 실시예에서, I/O 인터페이스(2030)는 프로세서(2010), 시스템 메모리(2020), 및 네트워크 인터페이스(2040) 또는 입력/출력 디바이스들(2050)과 같은 다른 주변기기 인터페이스들을 포함한 디바이스 내의 임의의 주변기기 디바이스들 사이에서 I/O 트래픽을 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(2030)는 임의의 필수적인 프로토콜, 타이밍, 또는 하나의 컴포넌트(예컨대, 시스템 메모리(2020))로부터의 데이터 신호들을 또 다른 컴포넌트(예컨대, 프로세서(2010))에 의한 사용에 적합한 포맷으로 전환하는 다른 데이터 변환들을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(2030)는 예를 들어 PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스 표준 또는 USB(Universal Serial Bus) 표준의 변형물과 같은 다양한 유형의 주변기기 버스들을 통해 부착되는 디바이스들을 위한 지원부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(2030)의 기능은 예를 들어 2개 이상의 별개의 컴포넌트들, 그 예로서 노스 브리지 및 사우스 브리지로 분할될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 시스템 메모리(2020)에 대한 인터페이스와 같은 I/O 인터페이스(2030)의 일부 또는 모든 기능성이 프로세서(2010) 내에 직접 통합될 수 있다.

네트워크 인터페이스(2040)는, 컴퓨터 시스템(2000)과, 네트워크(2085)에 부착된 다른 디바이스들(예컨대, 캐리어 또는 에이전트 디바이스들) 사이에서, 또는 컴퓨터 시스템(2000)의 노드들 사이에서 데이터가 교환되게 하도록 구성될 수 있다. 네트워크(2085)는, 다양한 실시예에서, 근거리 네트워크(LAN)들(예컨대, 이더넷(Ethernet) 또는 회사 네트워크), 광역 네트워크(WAN)들(예컨대, 인터넷), 무선 데이터 네트워크들, 일부 다른 전자 데이터 네트워크, 또는 이들의 일부 조합을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 하나 이상의 네트워크들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 네트워크 인터페이스(2040)는, 예를 들어 유선 또는 무선 일반 데이터 네트워크들, 그 예로서 임의의 적합한 유형의 이더넷 네트워크를 통해; 아날로그 음성 네트워크들 또는 디지털 파이버 통신 네트워크들과 같은 전기 통신/전화 네트워크들을 통해; 파이버 채널 SAN들과 같은 저장 영역 네트워크들을 통해, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 네트워크 및/또는 프로토콜을 통해 통신을 지원할 수 있다.

입력/출력 디바이스들(2050)은, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 디스플레이 단말기들, 키보드들, 키패드들, 터치패드들, 스캐닝 디바이스들, 음성 또는 광 인식 디바이스들, 또는 컴퓨터 시스템(2000)에 의해 데이터를 입력 또는 액세스하는데 적합한 임의의 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 다수의 입력/출력 디바이스들(2050)은 컴퓨터 시스템(2000)에 존재할 수 있거나, 또는 컴퓨터 시스템(2000)의 다양한 노드들 상에 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유사한 입력/출력 디바이스들이 컴퓨터 시스템(2000)으로부터 분리될 수 있고, 유선 또는 무선 접속을 통해, 그 예로서 네트워크 인터페이스(2040)에 걸쳐, 컴퓨터 시스템(2000)의 하나 이상의 노드들과 상호작용할 수 있다.

도 22에 도시된 바와 같이, 메모리(2020)는 통합된 카메라(2090)를 지원하는 임의의 요소 또는 작동을 구현하도록 프로세서-실행가능할 수 있는 프로그램 명령어들(2022)을 포함할 수 있으며, 이는 카메라(2090)를 제어하기 위한 이미지 프로세싱 소프트웨어 및 인터페이스 소프트웨어를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적어도 일부 실시예들에서, 카메라(2090)에 의해 캡처된 이미지들은 메모리(2020)로 저장될 수 있다. 또한, 카메라(2090)에 의해 캡처된 이미지들에 대한 메타데이터는 메모리(2020)로 저장될 수 있다.

기술분야에서 통상의 기술자는, 컴퓨터 시스템(2000)이 단지 예시적인 것이고, 실시예들의 범주를 제한하는 것으로 의도되지는 않음을 인식할 것이다. 특히, 컴퓨터 시스템 및 디바이스들은 컴퓨터들, 네트워크 디바이스들, 인터넷 어플라이언스들, PDA들, 무선 전화기들, 호출기들, 비디오 또는 스틸 카메라들 기타 등등을 포함한, 나타낸 기능들을 수행할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(2000)은 또한 예시되지 않은 다른 디바이스들에 접속될 수 있거나, 또는 대신에 독립형 시스템으로서 동작할 수 있다. 추가로, 예시된 컴포넌트들에 의해 제공되는 기능성은 일부 실시예들에서 더 적은 컴포넌트들로 조합될 수 있거나 또는 추가적인 컴포넌트들에 분포될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 예시된 컴포넌트들 중 일부 컴포넌트의 기능성은 제공되지 않을 수 있고 그리고/또는 다른 추가적인 기능성이 이용가능할 수 있다.

기술분야에서 통상의 기술자는 또한, 다양한 아이템들이 메모리에 저장되어 있는 것으로 또는 사용 중에 저장소 상에 저장되는 것으로 예시되어 있지만, 이들 아이템들 또는 이들의 부분들이 메모리 관리 및 데이터 무결성의 목적을 위해 메모리와 다른 저장 디바이스들 사이에서 전송될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 대안으로, 다른 실시예들에서, 소프트웨어 컴포넌트들 중 일부 또는 모두는 또 다른 디바이스 상의 메모리에서 실행될 수 있고, 컴퓨터간 통신을 통해 예시된 컴퓨터 시스템(2000)과 통신할 수 있다. 시스템 컴포넌트들 또는 데이터 구조들 중 일부 또는 모두는 또한 적절한 드라이브에 의해 판독될 컴퓨터 액세스가능 매체 또는 휴대용 물품 상에 (예컨대, 명령어들 또는 구조화된 데이터로서) 저장될 수 있으며, 그의 다양한 예들이 앞에서 기술되었다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(2000)으로부터 분리된 컴퓨터 액세스가능 매체 상에 저장된 명령어들은 네트워크 및/또는 무선 링크와 같은 통신 매체를 통해 전달되는 전기, 전자기, 또는 디지털 신호들과 같은 전송 매체들 또는 신호들을 통해 컴퓨터 시스템(2000)으로 전송될 수 있다. 다양한 실시예들이 컴퓨터 액세스가능 매체에 관한 전술한 설명에 따라 구현된 명령어들 및/또는 데이터를 수신, 송신, 또는 저장하는 것을 더 포함할 수 있다. 일반적으로 말하면, 컴퓨터 액세스가능 매체는 자기적 또는 광학적 매체들과 같은

비-일시적인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 메모리 매체, 예컨대 디스크 또는 DVD/CD-ROM, RAM(예컨대, SDRAM, DDR, RDRAM, SRAM 기타 등등), ROM 기타 등등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 매체들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 액세스가능 매체는 네트워크 및/또는 무선 링크와 같은 통신 매체를 통해 전달되는 전기, 전자기, 또는 디지털 신호들과 같은 전송 매체들 또는 신호들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 기술된 방법들은, 상이한 실시예들에서, 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 추가로, 방법들의 블록들의 순서는 변화될 수 있고, 다양한 요소들이 추가, 재순서화, 조합, 생략, 수정, 기타 등등될 수 있다. 다양한 수정들 및 변화들은 본 개시내용의 이익을 가진 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 시에 이루어질 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들은 제한적이지 않는 것으로 예시적으로 의미된다. 많은 변화들, 수정들, 추가들 및 개선들이 가능하다. 이에 따라서, 복수의 인스턴스들은 본 명세서에 기술된 컴포넌트들에 대해 단일 인스턴스로서 제공될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 사이의 경계들, 동작들, 및 데이터 저장들은 다소 임의적이고, 특정 동작들은 특정 예시 구성들의 맥락에서 예시된다. 기능성의 다른 할당들은 구상되고, 다음의 청구항들의 범주 내에 속할 수 있다. 마지막으로, 예시 구성들에서 별개의 컴포넌트들로서 제시된 구조들 및 기능성들은 조합된 구조 또는 컴포넌트로 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변화들, 수정들, 추가들 및 개선들은 다음의 청구항들에 정의된 바와 같이 실시예들의 범주 내에 속할 수 있다.

Claims

카메라로서,
광센서의 표면 상에 투사된 광을 캡처하도록 구성된 상기 광센서; 및
상기 카메라의 제1 광축 및 제2 광축을 따라 배열된 복수의 광학 요소들을 포함한 접이식 렌즈 시스템 - 상기 접이식 렌즈 시스템은:
상기 제1 광축을 따라 상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드(object field)로부터 광을 굴절시키고;
상기 제2 광축 상으로 상기 광의 방향을 바꾸며(redirect);
상기 광센서의 표면에 있는 이미지 평면에서 장면(scene)의 이미지를 형성하기 위해 상기 제2 광축 상의 상기 광을 굴절시키도록 구성됨 -을 포함하며,
상기 복수의 광학 요소들은 적어도 2 개 내지 최대 5 개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하고, 상기 굴절 렌즈 요소들은:
상기 제1 광축 상의 제1 굴절 렌즈 요소; 및
상기 제2 광축 상의 적어도 하나 내지 최대 4 개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하며;
상기 접이식 렌즈 시스템은 유효 초점 거리 f 및 전체 트랙 길이(total track length) TTL을 가지고, 상기 접이식 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 16.0 밀리미터 이하이며, 상기 접이식 렌즈 시스템의 망원(telephoto) 비율 | TTL/f |은 0.8 내지 1.2의 범위 내인, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 제2 광축 상으로 상기 광의 방향을 바꾸기 위해, 상기 접이식 렌즈 시스템은 상기 제1 광축으로부터 상기 제2 광축 상으로 상기 광을 반사시키도록 구성된 광 경로 접이식 요소를 포함하는, 카메라.
제2항에 있어서, 상기 광 경로 접이식 요소는 프리즘인, 카메라.
제2항에 있어서, 상기 접이식 렌즈 시스템은 상기 제1 굴절 렌즈 또는 그 전방에 위치되거나, 상기 제1 굴절 렌즈와 상기 광 경로 접이식 요소의 반사 표면 사이에 위치된 구경 조리개(aperture stop)를 더 포함하는, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 굴절 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 굴절 렌즈 요소의 적어도 하나의 표면은 비구면(aspheric)인, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 굴절 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 굴절 렌즈 요소는 제1 플라스틱 재료로 구성되고, 상기 굴절 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 다른 굴절 렌즈 요소는 상기 제1 플라스틱 재료와는 상이한 광학적 특성들을 갖는 제2 플라스틱 재료로 구성되는, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 복수의 광학 요소들 중 적어도 하나의 광학 요소는 상기 광센서에서 상기 장면의 이미지의 초점을 조정하기 위해 각자의 광축을 따라 이동하도록 구성되는, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 광센서는 상기 광센서에서 상기 장면의 이미지의 초점을 조정하기 위해 각자의 광축을 따라 이동하도록 구성되는, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 접이식 렌즈 시스템의 유효 초점 거리 f는 8.0 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위 내이고, 상기 접이식 렌즈 시스템의 초점 비율은 2.4 내지 10의 범위 내인, 카메라.
제1항에 있어서, 상기 복수의 광학 요소들은 상기 카메라의 물체측으로부터 상기 카메라의 이미지측으로 상기 제1 및 제2 광축들을 따라:
볼록한 물체측 표면을 가진 정의 굴절력(positive refractive power)을 갖는, 상기 제1 광축 상의 제1 굴절 렌즈 요소;
상기 제1 광축으로부터 상기 제2 광축 상으로 상기 광의 방향을 바꾸도록 구성된 광 경로 접이식 요소;
상기 제2 광축 상의 제2 굴절 렌즈 요소;
상기 제2 광축 상의 제3 굴절 렌즈 요소;
상기 제2 광축 상의 제4 굴절 렌즈 요소; 및
상기 제2 광축 상의 제5 굴절 렌즈 요소를 순서대로 포함하는, 카메라.
제10항에 있어서,
상기 제1 굴절 렌즈 요소의 초점 거리 f1은 0.5 < | f1/f | < 0.8 조건을 만족하고,
상기 제2 굴절 렌즈 요소의 초점 거리 f2는 0.3 < | f2/f | < 2.0 조건을 만족하고,
상기 제3 굴절 렌즈 요소의 초점 거리 f3은 0.2 < | f3/f | < 0.6 조건을 만족하고,
상기 제4 굴절 렌즈 요소의 초점 거리 f4는 0.4 < | f4/f | < 1.5 조건을 만족하며,
상기 제5 굴절 렌즈 요소의 초점 거리 f5는 0.3 < | f5/f | < 3.0 조건을 만족하는, 카메라.
제10항에 있어서, 상기 광 경로 접이식 요소는 프리즘이고, 상기 제1 굴절 렌즈 요소 또는 상기 제2 굴절 렌즈 요소 중 적어도 하나는 단일 광학 요소를 형성하기 위해 상기 프리즘과 조합되는, 카메라.
접이식 렌즈 시스템으로서,
상기 접이식 렌즈 시스템의 접이식 광축을 따라 배열된 적어도 2 개 내지 최대 5 개의 굴절 렌즈 요소들 - 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소의 적어도 하나의 표면은 비구면임 -을 포함하며,
상기 접이식 렌즈 시스템은 유효 초점 거리 f 및 전체 트랙 길이(TTL)를 가지고, 상기 접이식 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 16 밀리미터 이하이며, f는 8.0 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위 내이고, 상기 접이식 렌즈 시스템은 0.8 내지 1.2의 범위 내의 망원 비율 | TTL/f |을 제공하기 위해 조정가능하며;
상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소는 제1 재료로 구성되고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 다른 렌즈 요소는 상기 제1 재료와는 상이한 광학적 특성들을 갖는 제2 재료로 구성되는, 접이식 렌즈 시스템.
제13항에 있어서, 상기 접이식 렌즈 시스템은 상기 접이식 렌즈 시스템의 물체측으로부터 상기 접이식 렌즈 시스템의 이미지측으로 상기 접이식 광축을 따라:
볼록한 물체측 표면을 가진 정의 굴절력을 갖는 상기 접이식 광축의 제1 광학적 경로(optical path) 상의 제1 굴절 렌즈 요소;
상기 접이식 광축의 제1 광학적 경로로부터 상기 접이식 광축의 제2 광학적 경로 상으로 광의 방향을 바꾸도록 구성된 광 경로 접이식 요소;
상기 제2 광학적 경로 상의 제2 굴절 렌즈 요소;
상기 제2 광학적 경로 상의 제3 굴절 렌즈 요소;
상기 제2 광학적 경로 상의 제4 굴절 렌즈 요소; 및
상기 제2 광학적 경로 상의 제5 굴절 렌즈 요소를 순서대로 포함하는, 접이식 렌즈 시스템.
디바이스로서,
하나 이상의 프로세서들;
하나 이상의 카메라들; 및
상기 하나 이상의 카메라들의 동작들을 제어하기 위해 상기 하나 이상의 프로세서들 중 적어도 하나에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 포함하는 메모리를 포함하며;
상기 하나 이상의 카메라들 중 적어도 하나는 소형 폼 팩터 카메라(small form factor camera)이고, 상기 소형 폼 팩터 카메라는:
광센서의 표면 상에 투사된 광을 캡처하도록 구성된 상기 광센서; 및
접이식 렌즈 시스템 - 상기 접이식 렌즈 시스템은:
제1 광축을 따라 상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드로부터 광을 굴절시키고;
제2 광축 상으로 상기 광의 방향을 바꾸며;
상기 광센서의 표면에 있는 이미지 평면에서 장면의 이미지를 형성하기 위해 상기 제2 광축 상의 상기 광을 굴절시키도록 구성됨 -을 포함하며,
상기 접이식 렌즈 시스템은:
상기 제1 광축 상의 제1 굴절 렌즈 요소; 및
상기 제2 광축 상의 적어도 하나 내지 최대 4 개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하며;
상기 접이식 렌즈 시스템은 유효 초점 거리 f를 가지고, 상기 접이식 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 16.0 밀리미터 이하이며, f는 8.0 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위 내이고, 상기 접이식 렌즈 시스템의 망원 비율 | TTL/f |은 0.8 내지 1.2의 범위 내인, 디바이스.
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