KR102601049B1

KR102601049B1 - 넓은 시야의 5 요소 렌즈 시스템

Info

Publication number: KR102601049B1
Application number: KR1020227014779A
Authority: KR
Inventors: 유홍 야오
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2023-11-09
Also published as: CN111279240B; US20240241350A1; CN111279240A; CN116520532A; KR20200060447A; US10921558B2; EP3701308A1; WO2019083817A1; US11899176B2; US20190129149A1; US20210165194A1; KR20220059568A; KR102394795B1

Abstract

소형 폼 팩터 카메라들에서 사용될 수 있는 렌즈 시스템들이 설명된다. 이미징 렌즈 시스템은 전방 구경 및 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있고, 낮은 F 수(2.4 이하), 넓은 시야(82도 이상), 및 짧은 전체 트랙 길이(TTL)를 제공한다. 렌즈 시스템 파라미터들 및 관계들은 시야에 걸친 광학 수차들 및 렌즈 아티팩트들 및 효과들을 적어도 부분적으로 감소시키거나, 보상하거나, 또는 보정하도록 선택될 수 있다.

Description

넓은 시야의 5 요소 렌즈 시스템{WIDE FIELD OF VIEW FIVE ELEMENT LENS SYSTEM}

본 개시내용은 대체로 카메라 시스템들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 소형 폼 팩터 카메라 및 렌즈 시스템들에 관한 것이다.

스마트폰 및 태블릿 또는 패드 디바이스와 같은 소형 모바일 다목적 디바이스들의 출현은 그 디바이스들에 통합하기 위한, 낮은 F 수(F-number)들에서 고해상도 고품질의 이미지들을 캡처할 수 있는, 경량이고 콤팩트한 고해상도의 소형 폼 팩터 카메라들에 대한 필요를 가져왔다. 그러나, 종래의 카메라 기술의 한계들로 인해, 이러한 디바이스들에서 사용되는 종래의 소형 카메라들은, 더 크고, 더 높은 품질의 카메라들로 달성될 수 있는 것보다 더 낮은 해상도들 및/또는 더 낮은 이미지 품질로 이미지들을 캡처하는 경향이 있다. 소형 패키지 크기 카메라들로 더 높은 해상도를 달성하는 것은 일반적으로, 작은 픽셀 크기를 갖는 광센서 및 양호한 콤팩트 이미징 렌즈 시스템의 사용을 필요로 한다. 기술의 진보들은 광센서들의 픽셀 크기의 감소를 달성했다. 그러나, 광센서들이 더 콤팩트하고 강력해짐에 따라, 개선된 이미징 품질 성능을 갖는 콤팩트 이미징 렌즈 시스템에 대한 요구가 증가하였다. 더욱이, 휴대용 전자 디바이스들에 끼워지기에 충분히 콤팩트한 모듈 높이를 여전히 유지하면서, 더 높은 픽셀 카운트 및/또는 더 큰 픽셀 크기 이미지 센서들(이들 중 하나 또는 둘 모두는 더 큰 이미지 센서들을 필요로 할 수 있음)이 갖춰진 소형 폼 팩터 카메라들에 대한 기대들이 증가하고 있다. 따라서, 광학 시스템 설계 관점에서 난제는 소형 폼 팩터 카메라에 의해 부과되는 물리적 제약 하에서 고휘도 고해상도 이미지를 캡처할 수 있는 이미징 렌즈 시스템을 제공하는 것이다.

본 개시내용의 실시예들은, 예를 들어 콤팩트 카메라에 사용될 수 있고, 여전히 선명한 고해상도 이미지들을 캡처하면서 카메라가 소형 패키지 크기로 구현되게 하는 낮은 F 수(<= 2.4), 넓은 시야(>= 82도), 및 짧은 전체 트랙 길이(total track length, TTL)를 제공하여, 카메라의 실시예들을 소형 및/또는 모바일 다목적 디바이스들에서 사용하기에 적합하게 하는, 전방 구경 및 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 이미징 렌즈 시스템을 제공할 수 있다. 렌즈 시스템의 실시예들은 물체측 상의 제1 렌즈 요소로부터 이미지측 상의 제5 렌즈로 광축을 따라 배열된, 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함한다. 렌즈 시스템은 렌즈 시스템의 전방 정점(front vertex)에서 또는 그 뒤에서 제1 렌즈 요소에 위치된 전방 구경 조리개(front aperture stop)를 포함한다.

소정 렌즈 요소들의 렌즈 형상, 두께, 기하학적 형상, 위치, 재료, 간격, 및 표면 형상을 포함하지만 이로 제한되지 않는 렌즈 시스템 파라미터들 및 관계들이, 시야에 걸친 광학 수차들, 및 렌즈 아티팩트(artifact)들 및 효과들을 적어도 부분적으로 감소시키거나, 보상하거나, 또는 보정하도록 선택될 수 있다.

일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은 광센서 상의 환경 잡음의 간섭을 감소시키거나 제거하기 위해 적외선(IR) 필터를 포함할 수 있다. IR 필터는, 예를 들어, 제5 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 유리가 렌즈 시스템의 물체측 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 유리는 소량의 굴절력을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은 고정-초점 렌즈이다. 그러나, 일부 실시예들에서, 카메라는 카메라에 대한 자동초점(autofocus, AF) 기능을 제공하는 렌즈 시스템의 전방에 위치된 광학 액추에이터 컴포넌트를 포함할 수 있다.

도 1은 일부 실시예들에 따른, 5개의 렌즈 요소들 및 전방 구경을 포함하고 낮은 F 수(<= 2.4), 넓은 시야(>= 82도), 및 짧은 전체 트랙 길이(TTL)를 제공하는, 렌즈 시스템의 단면도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제4 및 제5 렌즈 요소들의 광학 특성들을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제5 렌즈 요소의 제1 표면의 국소 반경/곡률을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제5 렌즈 요소의 국소 두께 델타를 도시한다.
도 5 및 도 6은 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제4 및 제5 렌즈 요소들의 관계들을 도시한다.
도 7a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제1 실시예의 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF)를 도시하는 그래프이다.
도 8a는 5개의 렌즈 요소를 포함하는 렌즈 시스템의 제2 실시예의 단면도이다.
도 8b는 도 9a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 9a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제3 실시예의 단면도이다.
도 9b는 도 3a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 10a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제4 실시예의 단면도이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 11a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제5 실시예의 단면도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 12a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제6 실시예의 단면도이다.
도 12b는 도 12a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 13a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제7 실시예의 단면도이다.
도 13b는 도 13a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 14a는 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템의 제8 실시예의 단면도이다.
도 14b는 도 14a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 대한 MTF를 도시하는 그래프이다.
도 15는 일부 실시예들에 따른, 도 1a 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 카메라를 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 16은 실시예들에서 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급들을 포함한다. "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구들의 등장들은 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 확장가능(open-ended)하다. 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어는 부가적인 구조 또는 단계들을 배제(foreclose)하지 않는다. "... 하나 이상의 프로세서 유닛들을 포함하는 장치"를 언급하는 청구항을 고려한다. 그러한 청구항은 장치가 부가적인 컴포넌트들(예를 들어, 네트워크 인터페이스 유닛, 그래픽 회로부 등)을 포함하는 것을 배제하지 않는다.
"~하도록 구성되는(configured to)". 다양한 유닛들, 회로들 또는 다른 컴포넌트들이 태스크 또는 태스크들을 수행"하도록 구성"되는 것으로 설명되거나 청구될 수 있다. 그러한 문맥들에서, "~하도록 구성되는"은 유닛들/회로들/컴포넌트들이 동작 동안에 그들 태스크 또는 태스크들을 수행하는 구조물(예컨대, 회로부)을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 내포하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/회로/컴포넌트는, 특정된 유닛/회로/컴포넌트가 현재 동작중이지 않은 경우(예를 들어, 켜진 상태가 아닌 경우)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. 부가적으로, "~하도록 구성되는"은 사안이 되는 태스크(들)를 수행할 수 있는 방식으로 동작하도록 소프트웨어 및/또는 펌웨어(예를 들어, FPGA 또는 소프트웨어를 실행하는 범용 프로세서)에 의해 조작되는 일반적인 구조물(예를 들어, 일반적인 회로부)을 포함할 수 있다. "~하도록 구성되는"은 또한 하나 이상의 태스크들을 구현하거나 수행하도록 적응된 디바이스들(예를 들어, 집적 회로들)을 제조하도록 제조 프로세스(예를 들어, 반도체 제조 설비)를 적응하는 것을 포함할 수 있다.
"제1", "제2", 등. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어들은 이들이 선행하고 있는 명사들에 대한 라벨들로서 사용되고, 임의의 유형의(예를 들어, 공간적, 시간적, 논리적 등) 순서를 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 버퍼 회로는 "제1" 및 "제2" 값들에 대한 기입 동작들을 수행하는 것으로서 본 명세서에서 설명될 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, 이 용어는 결정에 영향을 주는 하나 이상의 인자들을 설명하기 위해 사용된다. 이 용어는 결정에 영향을 줄 수 있는 부가적인 인자들을 배제하지 않는다. 즉, 결정은 오직 그들 인자들에만 기초하거나 또는 그들 인자들에 적어도 부분적으로 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 예시들에서, A는 오직 B에만 기초하여 결정될 수 있다.

광센서 및 렌즈 시스템을 포함하는 소형 폼 팩터 카메라의 실시예들이 설명된다. 카메라에 사용될 수 있고, 여전히 선명한 고해상도 이미지들을 캡처하면서 카메라가 소형 패키지 크기로 구현되게 하는 낮은 F 수(<= 2.4), 넓은 시야(>= 82도), 및 짧은 전체 트랙 길이(TTL)를 제공하여, 카메라의 실시예들을 휴대 전화, 스마트폰, 패드 또는 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 랩톱, 넷북, 노트북, 서브노트북, 및 울트라북 컴퓨터 등과 같은 소형 및/또는 모바일 다목적 디바이스들에서 사용하기에 적합하게 하는, 전방 구경 및 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 이미징 렌즈 시스템의 실시예들. 그러나, 카메라의 양태들(예를 들어, 렌즈 시스템 및 광센서)이 설명된 것들보다 더 크거나 더 작은 패키지 크기들을 갖는 카메라들을 제공하기 위해 스케일 업(scale up)되거나 스케일 다운(scaled down)될 수 있음을 유의한다. 부가적으로, 카메라 시스템의 실시예들은 독립형 디지털 카메라들로 구현될 수 있다. 스틸(단일 프레임 캡처) 카메라 응용들에 부가하여, 카메라 시스템의 실시예들은 비디오 카메라 응용들에서 사용하도록 적응될 수 있다. 렌즈 시스템의 실시예들은 낮은 F 수 및 넓은 시야를 갖는 고휘도 고해상도 이미지들을 캡처하기 위해 소형 폼 팩터 카메라들에서 사용될 수 있다.

도 1은 일부 실시예들에 따른, 5개의 렌즈 요소들 및 전방 구경을 포함하고 낮은 F 수(<= 2.4), 넓은 시야(>= 82도), 및 짧은 전체 트랙 길이(TTL)를 제공하는, 렌즈 시스템의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 카메라(100)는 적어도 렌즈 시스템(110) 및 광센서(120)를 포함한다. 렌즈 시스템(110)의 실시예들은 물체측 상의 제1 렌즈 요소(101)로부터 이미지측 상의 제5 렌즈 요소(105)로 광축(AX)을 따라 배열된 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들(101 내지 105)(L1 내지 L5로도 지칭됨)을 포함한다. 구경 조리개(130)는 렌즈 시스템(110)의 전방 정점에서 또는 그 뒤에서 제1 렌즈 요소(101)에 위치된다. 소정 렌즈 요소들의 굴절력 분포, 렌즈 형상, 두께, 기하학적 형상, 위치, 재료, 간격, 및 표면 형상을 포함하지만 이로 제한되지 않는 렌즈 시스템 파라미터들 및 관계들이, 비네팅(vignetting), 색수차, 상면 만곡 또는 페츠발 합(Petzval sum) 및 렌즈 플레어(lens flare) 중 하나 이상을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 시야에 걸친 광학 수차들 및 렌즈 아티팩트들 및 효과들을 적어도 부분적으로 감소시키거나, 보상하거나, 또는 보정하도록 선택될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 실시예들에서의 굴절 렌즈 요소들은, 예를 들어 플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 굴절 렌즈 요소들은 사출 성형된 플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 투명 재료들(예컨대, 유리)이 사용될 수도 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 유의해야 한다. 아베 수 V_d는 다음의 방정식에 의해 정의될 수 있으며:

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

여기서, N_F 및 N_C는 각각 수소의 F 및 C 선들에서의 재료의 굴절률 값들이다. 일부 실시예들에서, 렌즈 요소들(102, 104)은 비교적 낮은 아베 수(15 < V_d < 30)를 갖는 재료로 구성될 수 있고, 렌즈 요소들(101, 103, 105)은 비교적 높은 아베 수(45 < V_d < 70)를 갖는 재료로 구성될 수 있다.

광센서(120)는 다양한 유형의 광센서 기술들 중 임의의 것에 따라 구현된 집적 회로(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. 일부 실시예들에서, 광센서(120)의 픽셀 크기는 1.2 마이크로미터 이하일 수 있지만, 더 큰 픽셀 크기들이 사용될 수도 있다. 비제한적인 예시적인 실시예에서, 광센서(120)는 1 메가픽셀 이미지들을 캡처하기 위해 1280 × 720 픽셀 이미지 포맷에 따라 제조될 수 있다. 그러나, 다른 픽셀 포맷들이, 예를 들어 5 메가픽셀, 10 메가픽셀, 또는 더 크거나 더 작은 포맷들이, 실시예들에서 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술된 비제한적인 예시적인 실시예들에서, 2.0 내지 2.7 mm 범위 내의 반-대각선 이미지 높이(semi-diagonal image height)를 갖는 예시적인 광센서가 사용될 수 있지만; 더 크거나 더 작은 광센서가 렌즈 시스템 치수들의 적절한 조정에 의해 사용될 수 있다.

렌즈 시스템(110)은 또한 렌즈 시스템의 전방 정점에서 또는 그 뒤에서 제1 렌즈 요소에 위치된 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다.

카메라(100)는 또한, 예를 들어 렌즈 시스템(110)의 마지막 또는 제5 렌즈 요소(105)와 광센서(120) 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. 적어도 일부 실시예들에서, IR 필터는 굴절력을 갖지 않으며, 렌즈 시스템의 유효 초점 거리(f)에 영향을 주지 않는다. 일부 실시예들에서, 도면에 도시된 바와 같은 IR 필터 대신에, IR 필터링을 제공하기 위해, 렌즈 요소들 중 하나 이상의 렌즈 요소들 상에 코팅이 사용될 수 있거나, 또는 다른 방법들이 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 예를 들어 도 7a에 도시된 바와 같이, 커버 유리가 카메라(100) 내의 렌즈 시스템(110)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 유리는 소량의 굴절력을 가질 수 있다. 커버 유리는, 예를 들어, 유리 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 재료들이 사용될 수도 있다. 도 13a는 커버 유리를 포함하지 않는 예시적인 실시예를 도시한다.

일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(110)은 고정-초점 렌즈이다. 그러나, 일부 실시예들에서, 카메라(100)는 카메라(100)에 대한 자동초점(AF) 기능을 제공하는 렌즈 시스템(110)의 전방에(즉, 그의 물체측 상에) 위치된 광학 액추에이터 컴포넌트, 예를 들어 광학 마이크로전자기계 시스템(MEMS)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 액추에이터는 기판(예컨대, 투명 유리 또는 플라스틱 기판), 가요성 광학 요소(예컨대, 가요성 렌즈), 및 카메라 렌즈(110)를 물리적으로 이동시키지 않고 카메라에 대한 적응적 광학 기능을 제공하기 위해 가요성 광학 요소의 형상을 변화시키도록 구성되는 액추에이터 컴포넌트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 광학 액추에이터에 의해 제공된 광학 기능은 자동초점(AF) 기능을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 액추에이터는 카메라(100)에 대한 다른 광학 기능, 예를 들어 틸트 및/또는 광학 이미지 안정화(optical image stabilization, OIS) 기능을 제공할 수 있다. 광학 액추에이터는 또한 SSAF(Solid-State Auto-Focus) 컴포넌트 또는 모듈로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라(100)에 대한 적응적 광학 기능은, 카메라 렌즈(110)를 물리적으로 이동시키기보다는, 물체 필드(object field)로부터 가요성 광학 요소를 통해 카메라 렌즈로 통과하는 광선에 영향을 미치도록 가요성 광학 요소의 형상을 변화시키는 광학 액추에이터에 의해 제공된다.

또한, 카메라(100)가 또한 본 명세서에서 도시되고 기술된 것들과는 다른 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다는 것에 유의한다.

카메라(100)에서, 렌즈 시스템(110)은 광센서(120)의 표면에 있거나 그 부근에 있는 이미지 평면(IP)에 이미지를 형성한다. 먼 거리의 물체에 대한 이미지 크기는 렌즈 시스템(110)의 유효 초점 거리(f)에 정비례한다. 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(TTL)는 제1(물체측) 렌즈 요소(101)의 물체측 표면에서의 전방 정점과 이미지 평면 사이의 광축(AX) 상의 거리이다. 전체 트랙 길이 대 초점 거리의 비(TTL/f)는 망원 비율로 지칭된다. 망원 렌즈 시스템으로서 분류되기 위하여, TTL/f는 1보다 작거나 같다. 비-망원 렌즈 시스템의 경우, 망원 비율은 1보다 크다.

적어도 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(110)은 렌즈 시스템의 유효 초점 거리(f)가 3 mm 미만이고 F 수가 2.4 이하가 되도록 구성될 수 있다. 렌즈 시스템(110)은 특정 카메라 시스템 응용들을 위한 특정된 광학적, 이미징, 및/또는 패키징 제약들을 만족하도록 구성될 수 있다. 초점 비율 또는 f/#로도 지칭되는 F 수는 f /D에 의해 정의되며, 여기서 D는 입사 동공의 직경, 즉, 유효 구경임에 유의해야 한다. 일례로서, 도 7a에 도시된 실시예에서, f = @2.4 mm에서, @1.2 mm의 유효 구경을 가지고 2.0의 F 수가 달성된다. 예시적인 실시예들은 82도 이상의 전체 시야(field of view, FOV)를 가지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 실시예에서, FOV = 95도이다. 일부 실시예들에서, 2.0 내지 2.7 mm 범위 내의 반-대각선 이미지 높이를 갖는 광센서(120)가 사용될 수 있고, 렌즈 시스템은 4 mm 이하의 전체 트랙 길이(TTL)를 가질 수 있다.

그러나, 초점 거리(f), F 수, TTL, 광센서 크기, 및/또는 다른 렌즈 시스템 및 카메라 파라미터들은 상이한 실시예들에서 변화할 수 있고, 다른 카메라 시스템 응용들을 위한 광학적, 이미징, 및/또는 패키징 제약들의 다양한 사양들을 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, TTL, 구경 조리개 위치, F 수, 시야(FOV), 망원 비율, 광센서 크기, 이미징 성능 요건들, 및 패키징 부피 또는 크기 제약들을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(110)은 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 렌즈 시스템(110)은 조정가능한 아이리스(입사 동공) 또는 구경 조리개(130)를 갖출 수 있다. 조정가능한 구경 조리개를 사용하면, F 수(초점 비율, 또는 f/#)는 소정 범위 내에서 동적으로 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은, 동일한 FOV에서 어쩌면 저하된 이미징 품질 성능으로 또는 더 작은 FOV에서 상당히 양호한 성능으로 구경 조리개를 조정함으로써 더 빠른 초점 비율들)에서 사용될 수 있다.

렌즈 시스템 파라미터 및 관계

앞서 언급된 바와 같이, 렌즈 시스템(110)은 넓은 FOV(>= 82도) 및 4 mm 이하의 TTL을 갖는 전방-구경 렌즈 시스템이며, 2.0 내지 2.7 mm 범위 내의 반-대각선 이미지 높이를 갖는다. 양호한 이미지 품질을 유지하면서 전방 구경을 사용하는 넓은 FOV 렌즈 시스템을 설계하는 것은 어렵다. 전방 구경 렌즈 시스템은 중간-구경 렌즈 시스템들보다 더 콤팩트하지만, 일반적으로 82도 미만인 적당한 FOV를 제공하는데, 그 이유는 >= 82도의 FOV 구역이 전방-구경 구성을 갖는 렌즈 시스템들에서 양호한 이미지 품질을 달성하기 위한 극단적인 구역이기 때문이다. 그러한 넓은 FOV의 경우, 이미지 품질을 저하시키는 광학 수차들, 예를 들어 상면 만곡, 횡 색수차(lateral chromatic aberration) 및 왜곡은 조리개 대칭의 도입 없이 보정하기가 매우 어려워진다. 따라서, 중간-구경 구성들은 전형적으로 넓은 FOV를 갖는 렌즈 시스템들을 제공하는 데 사용된다. 그러나, 중간-구경 렌즈 시스템들은 전방-구경 렌즈 시스템들보다 더 길고, 따라서, 스마트폰들과 같은 얇은 모바일 다목적 디바이스들의 전방-대면 카메라들과 같이 z-축 공간이 제한되는 응용들에는 적합하지 않을 수 있다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(110)의 실시예들에서, 소정 렌즈 요소들의 굴절력 분포, 렌즈 형상, 두께, 기하학적 형상, 위치, 재료, 간격, 및 표면 형상을 포함하지만 이로 제한되지 않는 렌즈 시스템 파라미터들 및 관계들이, 상면 만곡, 횡 색수차, 및 왜곡 중 하나 이상을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 넓은 FOV 전방 구경 렌즈 시스템의 시야에 걸친 광학 수차들 및 렌즈 아티팩트들 및 효과들을 적어도 부분적으로 감소시키거나, 보상하거나, 또는 보정하도록 선택될 수 있다.

제4 및 제5 렌즈 요소들(렌즈들(104, 105))을 포함하는 비구면 렌즈 쌍의 설계 파라미터들 및 관계들은 넓은 FOV 전방 구경 렌즈 시스템(110)의 시야에 걸친 광학 수차들 및 렌즈 아티팩트들 및 효과들을 보정하는 데 가장 중요하다. 도 2 내지 도 6은 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(110)의 제4 및 제5 렌즈 요소에 대한 여러 파라미터들 및 관계들을 도시한다. 그러나, 광학 수차들을 보정하고 양호한 이미지 품질을 달성하기 위해, 렌즈 스택 전체가 함께 고려될 필요가 있다. 따라서, 제1 내지 제3 렌즈 요소들(렌즈들(101 내지 103))에 대한 관계들뿐만 아니라 렌즈 4 및 렌즈 5에 대한 관계들이 정의된다.

도 2는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제4 및 제5 렌즈 요소들의 광학 특성들을 도시한다. 렌즈들(104, 105)은 비구면 렌즈들이다. 일부 실시예들에서, 렌즈 요소(104)는 비교적 낮은 아베 수(15 < V_d < 30)를 갖는 재료로 형성될 수 있고, 렌즈(105)는 비교적 높은 아베 수(45 < V_d < 70)를 갖는 재료로 형성될 수 있다.

높은-FOV(주변) 구역(구역(150A))에서, 상면 만곡 수차가 우세하다. 렌즈 요소(104)의 대응하는 부분은 광을 발산하고; 광 발산으로부터 수렴으로의 실질적인 변화가 렌즈 요소(105)에서 발생한다. 따라서, 렌즈 요소(105)는 높은 FOV 에서의 상면 만곡의 균형을 맞추기 위해 렌즈 요소(104)와 쌍을 이룬다.

중간-FOV 구역(구역(150B))에서, 코마(coma)는 상면 만곡 및 비점 수차와 균형을 이룬다. 이러한 구역에서, 렌즈 요소(104) 및 렌즈 요소(105) 둘 모두가 광선 다발을 효과적으로 발산한다.

중심 구역(구역(150C))에서, 렌즈 요소(105)의 광출력은 적당하다. 구면 수차가 중심 구역을 지배하며, 렌즈들(101 내지 104)에 의해 주로 보정된다. 렌즈 요소(105)는 수차에 대한 작은 조정만을 제공할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제5 렌즈 요소의 제1 표면의 국소 반경/곡률을 도시한다. 국소 반경/곡률 공식은 다음에 의해 주어진다:

여기서, z는 비구면 새그(aspheric sag)이다. 도 3a는 제1(물체측) 표면(S1)을 갖는 렌즈 요소(105)를 도시한다. 구역(160A)은 양의 곡률 반경을 갖는 렌즈 요소(105)의 중심 구역이고, 구역(160B)은 음의 곡률 반경을 갖는 렌즈 요소(105)의 근축 구역(paraxial region)이고, 구역(160C)은 양의 곡률 반경을 갖는 렌즈 요소(105)의 주변 구역이다. 도 3b는 렌즈 요소(105)의 중심(광축)으로부터 렌즈의 주변 구역/에지까지의 S1에 대한 국소 곡률(local curvature)의 부호 변화(양에서 음으로, 그리고 양으로)의 그래프이다. 도 3b를 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 실시예들에서, 렌즈(105), S1의 국소 곡률은 렌즈 중심으로부터 렌즈 에지까지 적어도 두 번 0을 교차한다. 따라서, 렌즈 시스템(110)의 실시예들은 하기 관계를 만족할 수 있다:

L5, S1은 렌즈 중심으로부터 렌즈 에지까지 적어도 두 번 0을 교차한다.

도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제5 렌즈 요소(L5)의 국소 두께 델타를 도시한다. 도 4a를 참조하면, 회색 화살표는 렌즈 요소(105)에 대한 광학(Z) 축으로부터 Y 축 상의 예시적인 거리들에서의 국소 두께를 나타낸다. 도 4b를 참조하면, "0"은 렌즈의 중심에 있다. Y 축은 렌즈의 에지로 진행하는 렌즈 두께의 변화(델타)를 나타낸다. 국소 두께 델타는 다음과 같이 정의된다:

ΔLT(y) = 렌즈 두께 @ y - 중심 두께.

ΔT1은 최대 국소 두께 델타이다. ΔT2는 국소 두께 델타 회귀이다. 렌즈 시스템(110) 내의 L5의 실시예들은 하기 관계를 만족할 수 있다:

ΔT2/ΔT1 > 0.3, 여기서, ΔT1은 렌즈를 따른 최대 국소 두께 델타이고, ΔT2는 최대 국소 두께 델타가 도달하는 지점으로부터 렌즈의 최대 유효 구경(max clear aperture)까지의 범위에서 정의된 렌즈 섹션 내의 국소 두께 델타에서의 최대 회귀이다.

도 5 및 도 6은 일부 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 제4 및 제5 렌즈 요소들의 관계들을 도시한다. 도 5를 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 L5는 하기의 관계를 만족할 수 있다:

0.3 < Ym/SD < 0.7

여기서, Ym은 최대 국소 두께가 발생하는 지점의 높이이고, SD는 반-대각선 이미지 높이이다. 도 6을 참조하면, 렌즈 시스템(110)의 L4 및 L5는 하기의 관계들을 만족할 수 있다:

0.1 < Y4/SD < 0.6

Y4 < Ym

여기서, Y4는 L4, S2의 비구면 변곡점(aspheric inflection point)이 발생하는 지점의 높이이다.

실시예들에서, 렌즈 시스템(110)은 2.4 이하의 F 수, 3 mm 미만의 유효 초점 거리(f)를 가질 수 있고, 넓은(>= 82도) 전체 시야(full field of view, FFOV)를 제공할 수 있다. 렌즈 시스템(110)은 하기 관계를 만족할 수 있다:

TTL/2SD < 0.85

여기서, TTL은 렌즈 시스템(110)의 전체 트랙 길이이고, SD는 반-대각선 이미지 높이이다.

렌즈 시스템(110)은 굴절력 및 유효 초점 거리(f)를 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소 L1(101);

제2 렌즈 요소 L2(102);

제3 렌즈 요소 L3(103);

제4 렌즈 요소 L4(104); 및

제5 렌즈 요소 L5(105).

일부 실시예들에서, L1은 양의 굴절력(positive refractive power)을 갖는다. 일부 실시예들에서, L1의 물체측 표면은 근축 구역에서 볼록하다. 일부 실시예들에서, L1은 아베 수 vd1을 갖는 재료로 구성되며, 여기서 45 < vd1 < 70이다. 일부 실시예들에서, L1은 하기 관계들을 만족한다:

|fsys/f1| > 0.5

0.8 < |R1+R2|/|R1-R2| < 1.5

여기서, fsys는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f1은 L1의 유효 초점 거리이고, R1 및 R2는 각각 L1의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다.

일부 실시예들에서, L2는 음의 굴절력(negative refractive power)을 갖는다. 일부 실시예들에서, L2의 물체측 표면은 근축 구역에서 볼록하다. 일부 실시예들에서, L2는 아베 수 vd2를 갖는 재료로 구성되며, 여기서 15 < vd2 < 30이다. 일부 실시예들에서, L2는 하기 관계를 만족한다:

|fsys/f2| < 0.5

여기서, fsys는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f2는 L2의 유효 초점 거리이다.

일부 실시예들에서, L3은 양의 굴절력을 갖는다. 일부 실시예들에서, L3의 물체측 표면은 근축 구역에서 오목하다. 일부 실시예들에서, L3의 이미지측 표면은 근축 구역에서 볼록하다. 일부 실시예들에서, L3은 하기 관계들을 만족한다:

|fsys/f3| > 0.5;

|R5+R6|/|R5-R6| < 4

여기서, fsys는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f3은 L3의 유효 초점 거리이고, R5 및 R6은 각각 L3의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다.

일부 실시예들에서, L4는 음의 굴절력을 갖는다. 일부 실시예들에서, L4의 물체측 표면은 비구면이며, 적어도 하나의 부분이 렌즈를 따라 오목하다. 일부 실시예들에서, L4의 이미지측 표면은 근축 구역에서 오목하며, 적어도 하나의 부분이 렌즈 형상을 따라 볼록하다. 일부 실시예들에서, L4는 아베 수 vd4를 갖는 재료로 구성되며, 여기서 15 < vd4 < 30이다. 일부 실시예들에서, L4는 하기 관계들을 만족한다:

-0.8 < fsys/f4 < -0.2

1< (R7+R8)/(R7-R8) < 4

여기서, fsys는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f4는 L4의 유효 초점 거리이고, R7 및 R8은 각각 L4의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다.

일부 실시예들에서, L5는 굴절력을 갖는다. 일부 실시예들에서, L5의 물체측 표면은 근축 구역에서 볼록하고, 표면 형태는 비구면이다. 일부 실시예들에서, L5의 이미지측 표면은 근축 구역에서 오목하고, 표면 형태는 비구면이다. 일부 실시예들에서, L5는 아베 수 vd5를 갖는 재료로 구성되며, 여기서 45 < vd5 < 70이다. 일부 실시예들에서, L5는 하기 관계들을 만족한다:

|fsys/f5| < 0.55

(R9+R10)/(R9-R10) > 4

여기서, fsys는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f5는 L5의 유효 초점 거리이고, R9 및 R10은 각각 L5의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다.

예시적인 실시예

도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 및 도 14a는 5개의 굴절 렌즈 요소들 및 전방 구경 조리개를 포함하는 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 여러 예시적인 실시예들을 도시한다. 예시적인 실시예들은 2.4 이하의 F 수(초점 비율), 82도 이상의 시야(FOV), 3.0 mm 이하의 초점 거리(f), 및 4 mm 이하의 전체 트랙 길이(TTL)를 제공할 수 있으며, 반-대각선 이미지 높이는 2.0 내지 2.7 mm 범위 내에 있다. 그러나, 이 예들은 제한하고자 하는 것이 아니며, 여전히 유사한 결과들을 달성하면서 렌즈 시스템들에 대해 주어진 다양한 파라미터들에 대한 변형들이 가능하다는 것에 유의한다.

예시적인 렌즈 시스템(710)

도 7a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(710)을 갖는 예시적인 카메라(700)를 도시한다. 렌즈 시스템(710)은 @2.4mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 95도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(710)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(701);

제2 렌즈 요소(702);

제3 렌즈 요소(703);

제4 렌즈 요소(704); 및

제5 렌즈 요소(705).

도 7a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(710) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(700)는 렌즈 요소(705)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(710)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 7b는 일부 실시예들에 따른, 도 7a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(710)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다. 표 1 내지 표 3은 예시적인 렌즈 시스템(710)에 대한 세부사항들을 제공한다.

예시적인 렌즈 시스템(810)

도 8a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(810)을 갖는 예시적인 카메라(800)를 도시한다. 렌즈 시스템(810)은 @2.3mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 90도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(810)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(801);

제2 렌즈 요소(802);

제3 렌즈 요소(803);

제4 렌즈 요소(804); 및

제5 렌즈 요소(805).

도 8a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(810) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(800)는 렌즈 요소(805)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(810)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 8b는 일부 실시예들에 따른, 도 8a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(810)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(910)

도 9a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(910)을 갖는 예시적인 카메라(900)를 도시한다. 렌즈 시스템(910)은 @2.52mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 90도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(910)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(901);

제2 렌즈 요소(902);

제3 렌즈 요소(903);

제4 렌즈 요소(904); 및

제5 렌즈 요소(905).

도 9a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(910) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(900)는 렌즈 요소(905)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(910)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 9b는 일부 실시예들에 따른, 도 9a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(910)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(1010)

도 10a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(1010)을 갖는 예시적인 카메라(1000)를 도시한다. 렌즈 시스템(1010)은 @2.74mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 85도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(1010)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(1001);

제2 렌즈 요소(1002);

제3 렌즈 요소(1003);

제4 렌즈 요소(1004); 및

제5 렌즈 요소(1005).

도 10a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(1010) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(1000)는 렌즈 요소(1005)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(1010)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 10b는 일부 실시예들에 따른, 도 10a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(1010)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(1110)

도 11a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(1110)을 갖는 예시적인 카메라(1100)를 도시한다. 렌즈 시스템(1110)은 @2.67mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 85도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(1110)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(1101);

제2 렌즈 요소(1102);

제3 렌즈 요소(1103);

제4 렌즈 요소(1104); 및

제5 렌즈 요소(1105).

도 11a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(1110) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(1100)는 렌즈 요소(1105)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(1110)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 11b는 일부 실시예들에 따른, 도 11a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(1110)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(1210)

도 12a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(1210)을 갖는 예시적인 카메라(1200)를 도시한다. 렌즈 시스템(1210)은 @2.38mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 85도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(1210)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(1201);

제2 렌즈 요소(1202);

제3 렌즈 요소(1203);

제4 렌즈 요소(1204); 및

제5 렌즈 요소(1205).

도 12a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(1210) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(1200)는 렌즈 요소(1205)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(1210)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 12b는 일부 실시예들에 따른, 도 12a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(1210)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(1310)

도 13a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(1310)을 갖는 예시적인 카메라(1300)를 도시한다. 렌즈 시스템(1310)은 @2.69mm의 유효 초점 거리(f), 2.2의 F 수, 및 85도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(1310)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(1301);

제2 렌즈 요소(1302);

제3 렌즈 요소(1303);

제4 렌즈 요소(1304); 및

제5 렌즈 요소(1305).

도 13a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(1310) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(1300)는 렌즈 요소(1305)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예들과는 달리, 렌즈 시스템(1310)은 커버 유리를 포함하지 않는다. 도 13b는 일부 실시예들에 따른, 도 13a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(1310)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다.

예시적인 렌즈 시스템(1410)

도 14a는 일부 실시예들에 따른, 5개의 굴절 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템(1410)을 갖는 예시적인 카메라(1400)를 도시한다. 렌즈 시스템(1410)은 @2.61mm의 유효 초점 거리(f), 2.0의 F 수, 및 88도의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 렌즈 시스템(1410)은 굴절력을 갖는 5개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 이는 물체측으로부터 이미지측으로 광축(AX)을 따라 순서대로 다음과 같이 배열된다:

제1 렌즈 요소(1401);

제2 렌즈 요소(1402);

제3 렌즈 요소(1403);

제4 렌즈 요소(1404); 및

제5 렌즈 요소(1405).

도 14a에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(1410) 시스템은 전방 구경 조리개를 포함할 수 있다. 카메라(1400)는 렌즈 요소(1405)와 광센서 사이에 위치된 IR 필터를 포함할 수 있다. 커버 유리가 렌즈 시스템(1410)의 물체측 상에 위치될 수 있다. 도 14b는 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(1410)에 대한 회절 변조 전달 함수(MTF)를 도시하는 그래프이다. 표 4 내지 표 6은 예시적인 렌즈 시스템(710)에 대한 세부사항들을 제공한다.

도 15는 일부 실시예들에 따른, 도 1, 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 및 도 14a 중 임의의 것에 도시된 바와 같은 5개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈 시스템을 갖는 카메라를 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 고레벨 흐름도이다. 1200에 나타낸 바와 같이, 카메라 전방의 물체 필드로부터의 광이 카메라의 제1 렌즈 요소에서 전방 구경 조리개를 통하여 수신된다. 1902에 나타낸 바와 같이, 제1 렌즈 요소는 제2 렌즈 요소로 광을 굴절시킨다. 1904에 나타낸 바와 같이, 광은 이어서 제2 렌즈 요소에 의해 제3 렌즈 요소로 굴절된다. 1906에 나타낸 바와 같이, 광은 이어서 제3 렌즈 요소에 의해 제4 렌즈 요소로 굴절된다. 1908에 나타낸 바와 같이, 광은 이어서 제4 렌즈 요소에 의해 제5 렌즈 요소로 굴절된다. 1910에 나타낸 바와 같이, 광은 제5 렌즈 요소에 의해 굴절되어, 광센서의 표면에 있거나 그 부근에 있는 이미지 평면에 이미지를 형성한다. 1912에 나타낸 바와 같이, 이미지는 광센서에 의해 캡처된다.

도 15에 도시되지 않았으나, 일부 실시예들에서, 광은 예를 들어 제5 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치될 수 있는 적외선 필터를 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라는 렌즈 시스템의 물체측 상에 위치된 커버 유리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 유리는 소량의 굴절력을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라는 카메라에 대한 자동초점(AF) 기능을 제공하는 렌즈 시스템의 전방에 위치된 광학 액추에이터 컴포넌트를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 15에서 참조된 5개의 렌즈 요소들은 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 도 11a, 도 12a, 도 13a, 및 도 14a 중 임의의 것에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 그러나, 유사한 광학적 결과들을 달성하면서 도면들 및 표들에서 주어진 예들에 관한 변형들이 가능하다는 것에 유의한다.

예시적인 렌즈 시스템 표

다음의 표들은 각각 도 7a 및 도 14a를 참조하여 설명된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템들(710, 1410)의 다양한 광학적 및 물리적 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 표들에서, 모든 치수들은 달리 명시되지 않는 한, 밀리미터(mm) 단위이다. L1, L2, L3, L4, 및 L4는 굴절 렌즈들 1, 2, 3, 4, 및 5를 각각 나타낸다. 표들에 도시된 바와 같은 요소들의 표면 번호들은 커버 유리에서의 제1 표면 1로부터 이미지 평면/광센서 표면에서의 마지막 표면까지 열거된다. 양의 반경은 곡률의 중심이 표면의 우측(물체측)에 있다는 것을 나타낸다. 음의 반경은 곡률의 중심이 표면의 좌측(이미지측)에 있다는 것을 나타낸다. "Inf"는 (광학계에서 사용되는 바와 같이) 무한대를 나타낸다. 두께(또는 간격)는 다음 표면까지의 축방향 거리이다. Fno는 렌즈 시스템의 F 수를 나타낸다. FFOV는 전체 시야를 나타낸다. IRCF는 적외선(IR) 필터를 나타낸다. Vdx는 각각의 렌즈 요소의 아베 수이다. f 및 f_sys 둘 모두는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리를 나타내는 한편, fx는 각각의 렌즈 요소의 초점 거리를 나타낸다. R1 및 R2는 각각 L1의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다. R5 및 R6은 각각 L3의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다. R7 및 R8은 각각 L4의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다. R9 및 R10은 각각 L5의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경이다. ΔT1은 L5의 최대 국소 두께 델타이다. ΔT2는 L5의 국소 두께 델타 회귀이다. TTL은 무한 공액에서 포커싱하는 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이이고, 어느 쪽이든 물체에 더 가까운 구경 조리개 또는 렌즈 1의 물체측 표면에서 이미지 평면까지 측정된다. ImaH는 이미지 평면 상의 반-대각선 이미지 높이이다.

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),

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

비구면 계수(aspheric coefficient)들의 표들(표 2A-2B 및 표 5A-5B)을 참조하면, 비구면 표면을 기술하는 비구면 방정식이 이하에 의해 주어질 수 있으며:

Z = (cr ² / (1 + sqrt [1 - (1 + K) c ² r ²])) +

A ₄ r ⁴ + A ₆ r ⁶ + A ₈ r ⁸ + A ₁₀ r ¹⁰ + A ₁₂ R ¹² + A ₁₄ r ¹⁴ + A ₁₆ r ¹⁶ + A ₁₈ r ¹⁸ + A ₂₀ r ²⁰

여기서, Z는 z-축에 평행한 표면의 새그(sag)이고(z-축 및 광축은 이들 예시적인 실시예들에서 일치함), r은 정점으로부터의 방사상 거리이고, c는 표면의 극점 또는 정점에서의 곡률이고(표면의 곡률 반경의 역수), K는 원추 상수(conic constant)이며, A ₄ 내지 A ₂₀은 비구면 계수들이다. 표들에서, "E"는 지수 표기법(10의 거듭제곱)을 나타낸다.

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, 표들의 일부 값들이 본 명세서에서 설명된 바와 같은 렌즈 시스템의 실시예를 카메라의 더 크거나 더 작은 구현들을 위해 스케일 업되거나 스케일 다운될 수 있다는 것에 유의한다.

[표 1]

[표 2A]

[표 2B]

[표 3]

[표 4]]

[표 5A]

[표 5B]

[표 6]

예시적인 컴퓨팅 디바이스

도 16은 도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템을 갖는 카메라의 실시예들을 포함하거나 호스팅할 수 있는, 컴퓨터 시스템(2000)으로 지칭되는, 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시한다. 부가적으로, 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, 예컨대 스위치, 모뎀, 라우터, 또는 대체로 임의의 유형의 컴퓨팅 또는 전자 디바이스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 유형의 디바이스들 중 임의의 것일 수 있다.

도시된 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 디바이스(2050), 예컨대 커서 제어 디바이스(2060), 키보드(2070), 및 디스플레이(들)(2080)를 추가로 포함한다. 컴퓨터 시스템(2000)은 또한 하나 이상의 카메라들(2090), 예를 들어, I/O 인터페이스(2030)에도 결합될 수 있는, 도 1 내지 도 15에 관하여 전술된 바와 같은 하나 이상의 카메라들, 또는 종래의 넓은-필드 카메라들과 같은 하나 이상의 다른 카메라들과 함께 도 1 내지 도 15에 관하여 전술된 바와 같은 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다.

다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(2000)은 하나의 프로세서(2010)를 포함하는 단일프로세서 시스템, 또는 여러 개(예를 들어, 2개, 4개, 8개, 또는 다른 적합한 개수)의 프로세서들(2010)을 포함하는 멀티프로세서 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, 예컨대 x86, PowerPC, SPARC 또는 MIPS ISA들, 또는 임의의 다른 적합한 ISA 중 임의의 것을 구현하는 범용 또는 임베디드 프로세서들일 수 있다. 멀티프로세서 시스템들에서, 프로세서들(2010) 각각은 일반적으로 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-타입 메모리, 또는 임의의 다른 유형의 메모리와 같은 임의의 적합한 메모리 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 도시된 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, 디스플레이, 프로세싱, 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 별개인 상이한 유형들의 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 기타 주변기기 인터페이스들, 예컨대 입력/출력 디바이스들(2050)을 포함한 디바이스 내의 임의의 주변기기 디바이스들 사이에서 I/O 트래픽을 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(2030)는 하나의 컴포넌트(예를 들어, 시스템 메모리(2020))로부터의 데이터 신호들을 다른 컴포넌트(예를 들어, 프로세서(2010))에 의한 사용에 적합한 포맷으로 변환하기 위해 임의의 필수적인 프로토콜, 타이밍, 또는 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 유형들의 주변기기 버스들을 통해 부착되는 디바이스들을 위한 지원부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(2030)의 기능은, 예를 들어, 2개 이상의 별개의 컴포넌트들, 예컨대 노스 브리지 및 사우스 브리지로 분할될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 시스템 메모리(2020)에 대한 인터페이스와 같은 I/O 인터페이스(2030)의 기능 중 일부 또는 전부가 프로세서(2010) 내에 직접 통합될 수 있다.

네트워크 인터페이스(2040)는, 컴퓨터 시스템(2000)과, 네트워크(2085)에 부착된 다른 디바이스들(예를 들어, 캐리어 또는 에이전트 디바이스들) 사이에서, 또는 컴퓨터 시스템(2000)의 노드들 사이에서 데이터가 교환되게 하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 네트워크(2085)는 로컬 영역 네트워크(LAN)들(예를 들어, 이더넷(Ethernet) 또는 회사 네트워크), 광역 네트워크(WAN)들(예를 들어, 인터넷), 무선 데이터 네트워크들, 일부 다른 전자 데이터 네트워크, 또는 이들의 일부 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 하나 이상의 네트워크들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 네트워크 인터페이스(2040)는, 예를 들어 유선 또는 무선의 일반 데이터 네트워크들, 예컨대 임의의 적합한 유형의 이더넷 네트워크를 통해; 원격통신/전화 네트워크들, 예컨대 아날로그 음성 네트워크들 또는 디지털 광섬유 통신 네트워크들을 통해; 저장 영역 네트워크(storage area network)들, 예컨대 광섬유 채널 SAN(Fibre Channel SAN)들을 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 액세스하는 데 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 분산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유사한 입력/출력 디바이스들은 컴퓨터 시스템(2000)으로부터 분리될 수 있고, 유선 또는 무선 연결을 통해, 예컨대 네트워크 인터페이스(2040)를 통해, 컴퓨터 시스템(2000)의 하나 이상의 노드들과 상호작용할 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 메모리(2020)는 통합된 카메라(2090)를 지원하기 위해 임의의 요소 또는 액션을 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. 일부 실시예들에서, 카메라(2090)에 의해 캡처된 이미지들이 메모리(2020)에 저장될 수 있다. 부가적으로, 카메라(2090)에 의해 캡처된 이미지들에 대한 메타데이터가 메모리(2020)에 저장될 수 있다.

당업자들은, 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 등을 포함하는, 표시된 기능들을 수행할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(2000)은 또한 도시되지 않은 다른 디바이스들에 연결될 수 있거나, 또는 대신에 독립형 시스템으로서 동작할 수 있다. 부가적으로, 도시된 컴포넌트들에 의해 제공되는 기능은, 일부 실시예들에서, 더 적은 수의 컴포넌트들로 조합될 수 있거나 또는 부가적인 컴포넌트들에 분산될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 도시된 컴포넌트들 중 일부 컴포넌트들의 기능이 제공되지 않을 수 있고/있거나 다른 부가적인 기능이 이용가능할 수 있다.

당업자들은 또한, 다양한 아이템들이 사용되는 동안 메모리에 또는 저장소 상에 저장되는 것으로 도시되어 있지만, 이들 아이템들 또는 이들의 일부분들은 메모리 관리 및 데이터 무결성의 목적들을 위해 메모리와 다른 저장 디바이스들 사이에서 전달될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 소프트웨어 컴포넌트들 중 일부 또는 전부는 다른 디바이스 상의 메모리에서 실행될 수 있고, 컴퓨터간 통신을 통해 도시된 컴퓨터 시스템(2000)과 통신할 수 있다. 시스템 컴포넌트들 또는 데이터 구조들 중 일부 또는 전부는, 또한, 적절한 드라이브에 의해 판독될 컴퓨터 액세스가능 매체 또는 휴대용 물품 상에 (예를 들어, 명령어들 또는 구조화된 데이터로서) 저장될 수 있으며, 그의 다양한 예들이 위에 설명되어 있다. 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 송신 매체들 또는 신호들을 통해 컴퓨터 시스템(2000)으로 송신될 수 있다. 다양한 실시예들은 컴퓨터 액세스가능 매체에 관한 전술된 설명에 따라 구현된 명령어들 및/또는 데이터를 수신, 전송, 또는 저장하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 일반적으로 말하면, 컴퓨터 액세스가능 매체는 자기적 또는 광학 매체들과 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 메모리 매체, 예를 들어 디스크 또는 DVD/CD-ROM, 휘발성 또는 비휘발성 매체들, 예컨대 RAM(예를 들어, SDRAM, DDR, RDRAM, SRAM 등), ROM 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 액세스가능 매체는, 네트워크 및/또는 무선 링크와 같은 통신 매체를 통해 전달되는 전기, 전자기, 또는 디지털 신호들과 같은 송신 매체들 또는 신호들을 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명된 방법들은, 상이한 실시예들에서, 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 부가적으로, 방법들의 블록들의 순서는 변경될 수 있고, 다양한 요소들이 부가, 재순서화, 조합, 생략, 수정, 기타 등등될 수 있다. 본 개시내용의 이익을 가진 당업자에게 명백한 바와 같이 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시예들은 예시적인 것이며 제한하려는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변형들, 수정들, 부가들 및 개선들이 가능하다. 따라서, 복수의 예시들이 본 명세서에 설명된 컴포넌트들에 대해 단일 예시로서 제공될 수 있다. 다양한 컴포넌트들, 동작들, 및 데이터 저장들 사이의 경계들은 다소 임의적이고, 특정 동작들은 특정 예시 구성들의 맥락에서 예시된다. 기능의 다른 할당들이 계획되고, 다음의 청구범위의 범주 내에 속할 수 있다. 마지막으로, 예시적인 구성들에서 별개의 컴포넌트들로서 제시된 구조들 및 기능은 조합된 구조 또는 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 부가들 및 개선들은 다음의 청구범위에 정의된 바와 같은 실시예들의 범주 내에 속할 수 있다.

Claims

렌즈 시스템으로서,
상기 렌즈 시스템의 광축을 따라 배열된 복수의 광학 요소들을 포함하며,
상기 복수의 광학 요소들은 상기 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로 상기 광축을 따라 순서대로:
전방 구경 조리개(front aperture stop);
제1 굴절 렌즈 요소(L1);
제2 굴절 렌즈 요소(L2);
제3 굴절 렌즈 요소(L3);
제4 굴절 렌즈 요소(L4); 및
제5 굴절 렌즈 요소(L5)를 포함하고,
상기 렌즈 시스템의 F 수는 2.4 이하이고, 상기 렌즈 시스템의 전체 시야(full field of view)는 82도 이상이고,
L1, L3 및 L5에 대한 각각의 아베 수(Abbe number)는 L2 및 L4에 대한 각각의 아베 수보다 높고,
L2는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f2| < 0.5, 여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f2는 L2의 유효 초점 거리이고,
L5는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f5| < 0.55
(R9+R10)/(R9-R10) > 4
여기서, f5는 L5의 유효 초점 거리이고, R9 및 R10은 각각 L5의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경인, 렌즈 시스템:
제1항에 있어서, 상기 렌즈 시스템은 하기 관계를 만족하는, 렌즈 시스템:
TTL/2SD < 0.85,
여기서, TTL은 상기 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이(total track length)이고, SD는 상기 렌즈 시스템의 이미지 평면에서의 반-대각선 이미지 높이(semi-diagonal image height)임.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리(f)는 3 밀리미터 미만인, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이는 4 밀리미터 미만인, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L1은 양의 굴절력(positive refractive power)을 갖고, L1의 물체측 표면은 근축 구역(paraxial region)에서 볼록하고, L1은 아베 수 vd1(45 < vd1 < 70)을 갖는 재료를 포함하는, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L1은 하기 관계들을 만족하는, 렌즈 시스템:
|fsys/f1| > 0.5, 및
0.8 < |R1+R2|/|R1-R2| < 1.5,
여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f1은 L1의 유효 초점 거리이고, R1 및 R2는 각각 L1의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경임.
제1항에 있어서, L2는 음의 굴절력(negative refractive power)을 갖고, L2의 물체측 표면은 근축 구역에서 볼록하고, L2는 아베 수 vd2(15 < vd2 < 30)를 갖는 재료를 포함하는, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L3은 양의 굴절력을 갖고, L3의 물체측 표면은 근축 구역에서 오목하고, L3의 이미지측 표면은 근축 구역에서 볼록한, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L3은 하기 관계들을 만족하는, 렌즈 시스템:
|fsys/f3| > 0.5;
|R5+R6|/|R5-R6| < 4
여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f3은 L3의 유효 초점 거리이고, R5 및 R6은 각각 L3의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경임.
제1항에 있어서, L4는 음의 굴절력을 갖고, L4의 물체측 표면은 비구면이며 적어도 하나의 부분이 오목하고, L4의 이미지측 표면은 근축 구역에서 오목하며 적어도 하나의 부분이 볼록하고, L4는 아베 수 vd4(15 < vd4 < 30)를 갖는 재료를 포함하는, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L4는 하기 관계들을 만족하는, 렌즈 시스템:
-0.8 < fsys/f4 < -0.2
1 < (R7+R8)/(R7-R8) < 4
여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f4는 L4의 유효 초점 거리이고, R7 및 R8은 각각 L4의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경임.
제1항에 있어서, L5는 굴절력을 갖고, L5의 물체측 표면은 비구면이며 근축 구역에서 볼록하고, L5의 이미지측 표면은 비구면이며 근축 구역에서 오목하고, L5는 아베 수 vd5(45 < vd5 < 70)를 갖는 재료를 포함하는, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L5의 물체측 표면의 국소 곡률(local curvature)은 L5의 중심으로부터 L5의 에지까지 적어도 두 번 양에서 음으로 또는 음에서 양으로 0을 교차하는, 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L5는 하기 관계를 만족하는, 렌즈 시스템:
ΔT2/ΔT1 > 0.3,
여기서, ΔT1은 L5를 따른 최대 국소 두께 델타이고, ΔT2는 최대 국소 두께 델타가 도달하는 지점으로부터 L5의 최대 유효 구경(maximum clear aperture)까지의 범위에서 정의된 렌즈 섹션 내의 국소 두께 델타에서의 최대 회귀임.
제1항에 있어서, L5는 하기 관계를 만족하는, 렌즈 시스템:
0.3 < Ym/SD < 0.7,
여기서, Ym은 L5의 최대 국소 두께가 발생하는 지점의, 상기 광축으로부터의 높이이고, SD는 반-대각선 이미지 높이임.
제1항에 있어서, L4 및 L5는 하기 관계들을 만족하는, 렌즈 시스템:
0.1 < Y4/SD < 0.6, 및
Y4 < Ym,
여기서, Y4는 L4의 이미지측 표면의 비구면 변곡점(aspheric inflection point)이 발생하는 지점의, 상기 광축으로부터의 높이이고, SD는 반-대각선 이미지 높이이고, Ym은 L5의 최대 국소 두께가 발생하는 지점의 높이임.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 시스템은,
L1의 물체측 상에 위치된 커버 유리;
L5의 이미지측 상에 위치된 적외선 필터; 또는
상기 렌즈 시스템에 대한 자동초점 기능을 제공하는 L1의 물체측 상에 위치된 광학 액추에이터
중 하나 이상을 추가로 포함하는, 렌즈 시스템.
카메라로서,
광센서 - 상기 광센서는 상기 광센서의 표면 상에 투영되는 광을 캡처하도록 구성됨 -; 및
상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드로부터의 광을 굴절시켜 상기 광센서의 표면 또는 그 근처의 이미지 평면에 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 전방 구경 렌즈 시스템을 포함하고, 상기 렌즈 시스템은 상기 카메라의 물체측 상의 제1 렌즈 요소(L1)로부터 상기 카메라의 이미지측 상의 제5 렌즈 요소(L5)까지 광축을 따라 순서대로 배열된 5개의 굴절 렌즈 요소(L1, L2, L3, L4, L5)를 포함하고;
상기 렌즈 시스템의 F 수는 2.4 이하이고, 상기 렌즈 시스템의 전체 시야는 82도 이상이고, 상기 렌즈 시스템은 하기 관계를 만족하고:
TTL/2SD < 0.85
여기서, TTL은 상기 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이이고, SD는 상기 렌즈 시스템의 이미지 평면에서의 반-대각선 이미지 높이이고;
L1, L3 및 L5에 대한 각각의 아베 수는 L2 및 L4에 대한 각각의 아베 수보다 높고;
L2는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f2| < 0.5, 여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f2는 L2의 유효 초점 거리이고;
L5는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f5| < 0.55
(R9+R10)/(R9-R10) > 4
여기서, f5는 L5의 유효 초점 거리이고, R9 및 R10은 각각 L5의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경인, 카메라.
디바이스로서,
하나 이상의 프로세서;
하나 이상의 카메라; 및
상기 하나 이상의 카메라의 동작들을 제어하기 위해 상기 하나 이상의 프로세서 중 적어도 하나에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 포함하는 메모리를 포함하고;
상기 하나 이상의 카메라 중 적어도 하나는,
광센서 - 상기 광센서는 상기 광센서의 표면 상에 투영되는 광을 캡처하도록 구성됨 -; 및
상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드로부터의 광을 굴절시켜 상기 광센서의 표면 또는 그 근처의 이미지 평면에 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 전방 구경 렌즈 시스템
을 포함하는 카메라이고, 상기 렌즈 시스템은 상기 카메라의 물체측 상의 제1 렌즈 요소(L1)로부터 상기 카메라의 이미지측 상의 제5 렌즈 요소(L5)까지 광축을 따라 순서대로 배열된 5개의 굴절 렌즈 요소(L1, L2, L3, L4, L5)를 포함하고;
상기 렌즈 시스템의 F 수는 2.4 이하이고, 상기 렌즈 시스템의 전체 시야는 82도 이상이고, 상기 렌즈 시스템은 하기 관계를 만족하고:
TTL/2SD < 0.85
여기서, TTL은 상기 렌즈 시스템의 전체 트랙 길이이고, SD는 상기 렌즈 시스템의 이미지 평면에서의 반-대각선 이미지 높이이고;
L1, L3 및 L5에 대한 각각의 아베 수는 L2 및 L4에 대한 각각의 아베 수보다 높고;
L2는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f2| < 0.5, 여기서, fsys는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f2는 L2의 유효 초점 거리이고;
L5는 하기 관계를 만족하고:
|fsys/f5| < 0.55
(R9+R10)/(R9-R10) > 4
여기서, f5는 L5의 유효 초점 거리이고, R9 및 R10은 각각 L5의 물체측 표면 및 이미지측 표면의 곡률 반경인, 디바이스.
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