KR20140126332A - Ｌｗｉｒ 촬상 렌즈, 촬상 렌즈를 구비한 영상 획득 시스템, 및 관련 방법 - Google Patents

Ｌｗｉｒ 촬상 렌즈, 촬상 렌즈를 구비한 영상 획득 시스템, 및 관련 방법 Download PDF

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KR20140126332A
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제레미 허들스턴
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플리어 시스템즈 트레이딩 벨지움 베파우베아
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Abstract

7.5-13.5㎛(LWIR)의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈(250)는 제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소(210) 및 제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소(220)를 포함한다. 상기 제1(210) 및 제2(220) 광학 요소들의 적어도 2개의 면(B, E)은 광학 배율 면(optically powered surface)들이다. 모든 광학 배율 면들의 가장 큰 유효 구경(clear aperture)(E)은 적어도 55도의 시야각(field of view)에 상응하는 영상 직경을 30% 이상 초과하지 않는다. 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들(예컨대, Si, Ge, ZnSe, ZnS 또는 칼코겐화물 유리)은, 2.2보다 큰 굴절율; 동작 파 대역에서 75%보다 작은 ㎜ 당 흡수; 및 400-650 ㎚의 파 대역에서 75%보다 큰 ㎜ 당 흡수;를 지닌다.

Description

ＬＷＩＲ 촬상 렌즈, 촬상 렌즈를 구비한 영상 획득 시스템, 및 관련 방법{ＬＷＩＲ imaging lens, image capturing system having the same, and associated methods}
관련 출원에 대한 전후 참조
본 출원은 발명의 명칭이 "LWIR Imaging Lens, Image Capturing System Having the Same, and Associated Methods"이며 미국 특허청에 2012년 1월 23일자 출원되어 계류중에 있는 미국 특허출원 제13/356,211호를 기초로 하여 우선권을 주장한 것이고, 상기 미국 특허출원은 완전히 그리고 모든 목적을 위해 본 출원에 참조로 통합된 것이다.
기술분야
다수의 실시예는 장파장 적외(long wavelength infrared; LWIR) 영역용 촬상 렌즈, 촬상 렌즈를 구비한 영상 획득 시스템, 및 관련 방법에 관한 것이다.
대부분의 기술과 같이, 독립형 장치이든 모바일 장치, 전자 장치 등등 내에 합체되든 보다 작고 보다 값싼 열상 장비(thermal imager)들이 요구되고 있다.
다수의 실시예는 7.5-13.5㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 관한 것이다. 상기 촬상 렌즈는 제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소 및 제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소를 포함할 수 있으며, 상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있다. 상기 제1 및 제2 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 광학 배율 면(optically powered surface)들일 수 있다. 모든 광학 배율 면들의 가장 큰 유효 구경(clear aperture)은 55도이거나 또는 30% 이상의 큰 시야각(field of view)에 상응하는 촬상 렌즈의 영상 서클(image circle)의 직경을 초과하지 않을 수 있다. 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지닐 수 있고, 동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수를 지닐 수 있으며, 그리고 400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수를 지닐 수 있다.
상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동일할 수 있다.
상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들 중 적어도 하나는 실리콘일 수 있다.
상기 가장 큰 유효 구경은 20% 이상 영상 서클의 직경을 초과하지 않는다.
상기 제1 및 제2 광학 요소들의 3개의 면은 광학 배율 면들일 수 있다.
상기 광학 배율 면들은 상기 제1 광학 요소의 전면 및 후면 그리고 상기 제2 광학 요소의 전면일 수 있다.
상기 광학 배율 면들의 3개 모두의 면은 비구면(aspheric)일 수 있다.
각각의 광학 배율 면은 각각의 광학 배율 면의 정점(apex)에서 정 배율(positive power)을 지닐 수 있다.
각각의 광학 배율 면은 100 ㎛보다 작은 유효 구경을 가로질러 최대 새그(sag) 높이 차이를 지닐 수 있다.
각각의 광학 배율 면은 50 ㎛ 또는 그보다 작은 유효 구경을 가로질러 최대 새그 높이 차이를 지닐 수 있다.
상기 광학 배율 면들 중 하나의 면, 두 개의 면, 또는 3개의 면은 비구면일 수 있다.
상기 촬상 렌즈의 F-수(F-number)는 1.1 미만일 수 있다.
상기 촬상 렌즈는 상기 제1 렌즈 요소의 전면에의 광학 조리개(optical stop)를 포함할 수 있다.
상기 광학 조리개는 상기 제1 렌즈 요소의 전면과 실질적으로 접촉할 수 있다.
상기 광학 조리개는 상기 제1 렌즈 요소의 전면과 실질적으로 접촉하는 금속, 예컨대 크롬(chromium) 구경을 포함할 수 있다.
상기 금속 구경은 200 ㎚보다 작은 두께를 지닐 수 있다.
상기 광학 조리개를 통한 투과성은 동작 파 대역에서 0.5% 미만일 수 있다.
상기 광학 조리개는 상기 제1 광학 요소의 전면에 부착될 수 있다.
상기 제1 및 제2 광학 요소들의 중심 두께들은 서로 15% 내에 있을 수 있다.
상기 제1 및 제2 광학 요소들 각각의 중심 두께는 500 ㎛보다 크고 1500 ㎛보다 작으며, 예컨대 500 ㎛보다 크고 1000 ㎛보다 작다.
상기 촬상 렌즈는 상기 제1 및 제2 광학 요소들 사이에 존재하며 상기 제1 및 제2 광학 요소들에 부착되어 있는 스페이서(spacer)를 포함할 수 있다.
상기 촬상 렌즈는 상기 제1 광학 요소의 후면 상의 제1 평탄 영역을 포함할 수 있으며 상기 제2 광학 요소의 전면 상의 제2 평탄 영역을 포함할 수 있고, 상기 스페이서는 상기 제1 및 제2 평탄 영역들에서 상기 제1 및 제2 광학 요소들에 부착되어 있다.
상기 촬상 렌즈는 상기 제1 광학 요소의 전면, 상기 제1 광학 요소의 후면, 상기 제2 광학 요소의 전면, 및/또는 상기 제2 광학 요소의 후면 상의 회절 광학 요소(diffractive optical element)를 포함할 수 있다.
상기 회절 광학 요소는 가장 큰 배율을 지니는 광학 배율 면 상에 존재할 수 있다.
다수의 실시예는 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 영상 획득 시스템에 관한 것이다. 상기 영상 획득 시스템은 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 센서 및 상기 센서 상에 상기 동작 파 대역을 촬상하는 촬상 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 촬상 렌즈는 제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소 및 제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소를 포함할 수 있으며, 상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있다. 상기 제1 및 제2 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 광학 배율 면(optically powered surface)들일 수 있다. 모든 광학 배율 면들의 최대 유효 구경(maximum clear aperture)은 30% 이상 상기 센서의 영상 대각선을 초과하지 않을 수 있다. 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지닐 수 있고, 동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수를 지닐 수 있으며, 그리고 400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수를 지닐 수 있다.
상기 센서의 영상 대각선에 대한 상기 영상 획득 시스템의 광학 트랙 길이(optical track length)의 비율은 2.5 미만일 수 있다.
상기 센서는 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지니는 제3 고-굴절율 재료의 커버 글라스(cover glass)를 포함할 수 있다.
상기 제3 고-굴절율 재료 및 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들 중 적어도 하나는 동일할 수 있다.
상기 제3 고-굴절율 재료는 실리콘일 수 있다.
상기 커버 글라스는 0.5 ㎜보다 크고 1.0 ㎜보다 작은 두께를 지닌다.
상기 제1 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 제2 광학 요소의 전면의 정점 간의 거리는 상기 제2 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 커버 글라스 간의 거리보다 50% 이상 작을 수 있다.
상기 제1 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 제2 광학 요소의 전면의 정점 간의 거리는 상기 제2 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 커버 글라스 간의 거리보다 50% 이상 클 수 있다.
상기 영상 획득 시스템은 상기 촬상 렌즈 및 상기 센서 간의 거리를 변경하는 조정 메커니즘(adjustment mechanism)을 포함할 수 있다.
상기 조정 메커니즘은 상기 촬상 렌즈를 수용하는 나사산형 배럴(threaded barrel) 조립체를 포함할 수 있다.
다수의 실시예는 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 영상 획득 시스템을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
다수의 실시예는 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 관한 것이다. 상기 촬상 렌즈는 제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소, 상기 제1 광학 요소의 전면 및 후면 중 하나 상의 제1 광학 배율 면, 제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소, 및 상기 제2 광학 요소의 전면 및 후면 중 하나 상의 제2 광학 배율 면을 포함할 수 있으며, 상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있다. 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지니고, 동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수를 지니며, 그리고 400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수를 지닌다.
상기 제1 광학 배율 면은 상기 제1 광학 요소의 전면 상에 존재할 수 있으며 상기 제2 광학 배율 면은 상기 제2 광학 요소의 후면 상에 존재할 수 있다.
상기 제1 광학 요소의 후면 및 상기 제2 광학 요소의 전면은 내부에 무시할 수 있는 광학 배율을 지닐 수 있다.
다수의 실시예는 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 관한 것이다. 상기 촬상 렌즈는 제1 실리콘 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 실리콘 광학 요소 및 제2 실리콘 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 실리콘 광학 요소를 포함할 수 있으며, 상기 제2 실리콘 광학 요소의 전면은 상기 제1 실리콘 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있다. 상기 제1 및 제2 실리콘 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 에칭된 광학 배율 면들일 수 있다.
위에서 언급한 특징들 및 이점들 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부도면들을 참조하여 대표적인 실시예들을 구체적으로 설명함으로써 당업자에게 더 자명하게 될 것이다.
도 1은 한 실시예에 따른 영상 획득 시스템을 개략적인 측면도로 보여주는 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 영상 획득 시스템을 개략적인 측면도로 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 내부에 배율을 지니는 렌즈 면들의 방사 구경에 대한 렌즈 새그 및 경사를 플로트(plot)들로 보여주는 도면들이다.
도 4는 한 실시예에 따른 영상 획득 시스템을 개략적인 측면도로 보여주는 도면이다.
도 5는 한 실시예에 따른 영상 획득 시스템을 개략적인 측면도로 보여주는 도면이다.
도 6은 한 실시예에 따른 영상 획득 시스템을 포함하는 모듈 조립체를 단면도로 보여주는 도면이다.
도 7은 다수의 실시예에 따른 영상 획득 장치를 합체한 컴퓨터를 개략적인 사시도로 보여주는 도면이다.
도 8은 다수의 실시예에 따른 영상 획득 장치를 합체한 모바일 장치를 개략적인 사시도로 보여주는 도면이다.
지금부터 대표적인 실시예들이 첨부도면들을 참조하여 이하에서 좀더 구체적으로 설명되겠지만, 그러한 대표적인 실시예들은 서로 다른 형태들로 구체화될 수 있으므로 본원 명세서에 기재된 실시예들에 국한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 오히려, 이러한 실시예들은 본원의 개시내용이 철저하고 완전해지도록 제공된 것이다.
열상 장비(thermal imager)들로서 또한 알려져 있는 장파장 적외(long wavelength infrared; LWIR) 센서들을 설계함에 있어서, 열 렌즈(thermal lens)들로서 사용하기 위한 재료들은 7.5-13.5 ㎛의 LWIR 파 대역에서 투과성이 높은 것이 전형적이다. 현재 전형적인 열 렌즈들의 재료들에는 게르마늄(Ge), 칼코겐화물 유리, 아연 셀레나이드(ZnSe), 및 황화 아연(ZnS)이 있다. 그러나, 다른 바람직한 특성들을 지니는 많은 광학 재료들은 7.5-13.5 ㎛의 LWIR 파 대역에서의 높은 흡수 때문에 배제되어 있다.
이하에서 구체적으로 설명되겠지만, 예컨대 모바일 장치에서 사용하기 위한 LWIR 센서들에 대한 설계들이 줄어들게 됨에 따라, 열 렌즈들에 사용되는 재료의 두께는 열 렌즈들로서 사용될 수 없을 정도로 LWIR 파 대역에서 흡수력이 높은 것으로 전형적으로 간주하는 재료들을 허용하도록 충분히 줄일 수 있다. 이는 LWIR 파 대역에서 강한 흡수 대역을 지니지만, 채용될 수 있는 다른 이점들, 예컨대 생산성(manufacturability), 낮은 열팽창 계수, 낮은 분산(low dispersion) 등등을 제공하는 다른 재료들, 예컨대 실리콘의 사용을 허용한다.
이하에서 구체적으로 논의되는 촬상 렌즈들은 LWIR 파 대역의 임의의 부분집합에 걸쳐 동작하는 것들이다. 이러한 촬상 렌즈들은 고-굴절율 재료, 다시 말하면 2.2보다 큰 굴절율을 지니고, 동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수를 지니며, 그리고 400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수를 지니는 고-굴절율 재료로 만들어지도록 설계된다. 실리콘이 이러한 매개변수들을 충족시키고 위에서 주지한 이점들을 제공하지만, 이러한 매개변수들을 충족시키는 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다.
도 1에는 한 실시예에 따른 LWIR 파 대역에서의 영상 획득 시스템(150)이 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득 시스템(150)은 촬상 렌즈(100) 및 센서(130)를 포함한다.
상기 촬상 렌즈(100)는 제1 광학 요소(110) 및 제2 광학 요소(120)를 포함할 수 있다. 도 1의 개략적인 측면도에서는, 상기 제1 광학 요소(110) 및 상기 제2 광학 요소(120) 사이의 스페이서(spacer)(면들(C, D)(도 6 참조)을 포함함)는 명료함을 위해 생략되었다.
이러한 특정 실시예에서는, 상기 제1 광학 요소(110) 및 상기 제2 광학 요소(120) 양자 모두가 평면 볼록 렌즈(planoconvex lens)들이다. 상기 제1 광학 요소(110)의 면(A), 여기서 상기 촬상 렌즈(100)의 입력 면 및 면(F), 여기서 상기 촬상 렌즈(100)의 최종 면(final surface) 양자 모두는 광학 배율을 지닌다. 이러한 면들 중 하나 또는 양자 모두는 비구면(aspheric)일 수 있다. 상기 제1 광학 요소(110)의 면(B) 및 상기 제2 광학 요소(120)의 면(E)은 어떠한 광학 배율도 지니지 않는데, 여기서 상기 제1 광학 요소(110)의 면(B) 및 상기 제2 광학 요소(120)의 면(E) 양자 모두는 평면이며 서로와 대면하게 되어 있다.
상기 촬상 렌즈(100)는 또한 구경 조리개(aperture stop; 102)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 구경 조리개(102)는 상기 제1 광학 요소(110)의 면(A)에 인접해 있을 수 있는데, 예컨대 상기 면(A) 상에 바로 인접해 있을 수 있다. 상기 구경 조리개(102)는 금속, 예컨대 크롬, 염색처리된 폴리머, LWIR에 대해 불투명한 어느 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 상기 구경 조리개(102)는 상기 촬상 렌즈(100) 내의 어느 적합한 위치에 존재할 수 있다. 상기 구경 조리개(102)는 얇을 수 있는데, 예컨대 200 ㎚ 미만의 두께를 지닐 수 있지만 실제로 충분히 두꺼울 수 있는데, 다시 말하면 동작 파 대역에서 약 0.5% 미만의 투과성을 지닐 수 있다. 상기 촬상 렌즈(100)의 f-수(f-number)는 1.1 미만일 수 있다.
하나 또는 양자 모두의 광학 요소들(110, 120)에 대하여 사용되는 재료가 동작 파 대역에 걸친 색 분산(chromatic dispersion)을 나타내는 경우에나 또는 상기 촬상 렌즈(100)가 그와는 달리 보정을 필요로 하는 경우에, 회절 요소(104)는 면들(A, B, E, 또는 F) 중 하나 이상의 면들 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 회절 요소(104)는 최대 광학 배율을 지니는 면, 여기서 면(F) 상에 존재할 수 있다.
상기 센서(130)는 센서 커버 글라스(sensor cover glass; 132) 및 센서 영상 평면(sensor image plane; 134)의 픽셀들로서, LWIR 방사선을 검출하는, 픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 센서 커버 글라스(132)는 실리콘으로 만들어질 수 있으며 0.5 ㎜ 내지 1.0 ㎜의 두께를 지닐 수 있다. 상기 영상 획득 시스템(150)의 작동 거리는 상기 촬상 렌즈(100)의 하부면, 즉 하부면, 여기서 면(F)의 정점에서부터 상기 커버 글라스(132)의 상부면에 이르기까지의 거리이다. 상기 영상 획득 시스템(150)의 광학 트랙 길이(optical track length)는 상기 촬상 렌즈(100)의 제1 면, 여기서 면(A)의 정점에서부터 상기 센서 영상 평면(134)에 이르기까지의 거리이다.
위에서 언급한 실시예에는 단지 2개의 면이 z-방향을 따라 상기 촬상 렌즈(100)에 대한 광학 배율을 지니는 설계가 제공되어 있지만, 상기 촬상 렌즈(100)의 (여기에서는 면(F)에서의) 최대 유효 구경(maximum clear aperture)은 센서 영상 대각선, 즉 상기 센서 영상 평면(134)을 가로지르는 대각선보다 훨씬 큰데, 예컨대 센서 영상 대각선, 즉 상기 센서 영상 평면(134)을 가로지르는 대각선보다 50% 이상 크고, 상기 촬상 렌즈(100)의 (또한 면(F)에서의) 최대 SAG는 비교적 큰데, 예컨대 100 ㎛보다 훨씬 크다. 도 1에 도시된 특정 설계에 있어서, 최대 유효 구경은 2.6 ㎜이고, 센서 영상 대각선은 1.7 ㎜이며, 최대 SAG는 203 ㎛이다.
그러나, 상기 최대 유효 구경이 상기 센서 영상 대각선보다 훨씬 크고 최대 SAG를 지니는 것은, 특히 이러한 광학 요소들이 차후에 설명되겠지만 웨이퍼 레벨 상에 만들어지는 경우에 생산성 및 비용 문제들을 나타낼 수 있다. 특정 센서, 다시 말하면 센서 영상 대각선에 관계없이, 최대 유효 구경은 렌즈의 영상 서클에 대해 정의될 수 있다. 특히, 렌즈의 영상 서클은 렌즈의 소정의 시야각(field of view; FOV), 예컨대 55도 또는 그 이상에 상응하는 렌즈의 초점 평면(focal plane)에 생성된 영상의 직경으로서 이해될 것이다. 촬상 렌즈 및 영상 센서를 지니는 영상 획득 시스템의 맥락에서, 상기 영상 서클은 상기 영상 센서에 의해 사용되는 영상을 가로지르는 최대 거리, 전형적으로는 상기 촬상 렌즈가 함께 사용되거나 함께 사용되도록 의도된 센서의 영상 센서 대각선인 것으로 이해될 것이다.
그러므로, 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예들에서는 3개의 면 상에 광학 배율이 제공되는 2개의 광학 요소가 채용될 수 있다. 생산될 면들의 수를 증가시키면서 3개의 면에 걸쳐 광학 배율을 확산시킴으로써 상기 센서 영상 대각선(또는 영상 서클)에 대하여 크기 면에서 훨씬 근접한 최대 유효 구경 및 감소된 SAG가 실현될 수 있다. 다수의 실시예에서는, 상기 촬상 렌즈의 최대 유효 구경이 상기 센서 영상 대각선 또는 55도 또는 그 이상의 FOV에 상응하는 영상 서클보다 30% 이상 작을 수 있는데, 다시 말하면 상기 센서 영상 대각선 또는 55도 또는 그 이상의 FOV에 상응하는 영상 서클보다 20% 이상 작을 수 있다.
도 2에는 한 실시예에 따른 LWIR 파 대역에서의 영상 획득 시스템(250)이 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득 시스템(250)은 촬상 렌즈(200) 및 센서(230)를 포함한다.
상기 촬상 렌즈(200)는 제1 광학 요소(210) 및 제2 광학 요소(220)를 포함할 수 있다. 도 2의 개략적인 측면도에서, 스페이서(면들(C, D)(도 6 참조)을 포함함)는 상기 제1 광학 요소(210) 및 상기 제2 광학 요소(220) 사이에 공극(air gap)을 제공하며 명료함을 위해 생략되었다. 광학 면들 외부의 특징들은 상기 광학 면들을 차례로 나란히 끼워넣는데 사용될 수 있는데, 예컨대 상기 공극은 배럴 또는 하우징에 의해 제공될 수 있다.
이러한 특정 실시예에서는, 3개의 면, 여기서 면들(A, B, 및 E)은 내부에 광학 배율을 지닌다. 하나의 면, 두 개의 면 또는 3개의 모든 면은 비구면(aspheric)일 수 있다. 3개의 모든 면은 이 면들의 정점들에서 정 배율(positive power)을 지닐 수 있는데, 다시 말하면 상기 면들의 정점들에서 볼록한 면들일 수 있다. 상기 촬상 렌즈(200)는 또한 구경 조리개(202)를 포함할 수 있으며, 상기 구경 조리개(202)는 구경 조리개(102)에 대해 위에서 언급한 동일한 구성/특성을 지닐 수 있다. 상기 촬상 렌즈(200)에 대한 f-수는 1.1 미만일 수 있다.
하나 또는 양자 모두의 광학 요소(210, 220)에 대해 사용된 재료가 동작 파 대역에 걸친 색 분산(chromatic dispersion)을 나타내는 경우에나 또는 상기 촬상 렌즈(200)가 그와는 달리 보정을 필요로 하는 경우에, 회절 요소(204)는 면들(A, B, E, 또는 F) 중 하나 이상의 면들 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 회절 요소(204)는 최대 광학 배율을 지니는 면, 여기서 면(E) 상에 존재할 수 있다.
상기 센서(230)는 센서 커버 글라스(sensor cover glass; 232) 및 센서 영상 평면(sensor image plane; 234)의 픽셀들로서, LWIR 방사선을 검출하는, 픽셀들을 포함할 수 있다. 특정 구성에서, 센서 영상 대각선은 1.443 ㎜이다.
도 3a 내지 도 3c에는 도 2의 렌즈 면들(A, B, 및 E)의 방사 구경에 대한 렌즈 새그 및 경사가 플로트(plot)들로 도시되어 있다.
도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 면(A)은 걸윙 면(gullwing surface)인데, 다시 말하면 볼록한 정점(convex apex) 및 오목한 에지(concave edge)를 지닌다. 면(A)의 경우에, 유효 구경은 1.159 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG는 0.008 ㎜ (8 ㎛)이다.
도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 면(B)은 볼록한 면이다. 면(B)의 경우에, 유효 구경은 1.433 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG는 0.042 ㎜ (42 ㎛)이다.
도 3c에서 볼 수 있는 바와 같이, 면(E)은 볼록한 면이다. 면(E)의 경우에, 유효 구경은 1.613 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG는 0.071 ㎜ (71 ㎛)이다.
따라서, 상기 촬상 렌즈(200)의 경우에, 최대 유효 구경은 1.613 ㎜인데, 다시 말하면 상기 센서 영상 대각선(또는 영상 서클)보다 30% 이상 작고, 최대 SAG는 71 ㎛인데, 다시 말하면 100 ㎛보다 작다.
더욱이, 작은 SAG들을 지님으로써, 상기 광학 요소들(210, 220)의 개시 두께(starting thickness), 다시 말하면 렌즈 면을 형성하기 전의 개시 두께가 동일한 경우에, 상기 광학 요소들(210, 220)의 중심 두께들은 서로 15% 내에 있을 수 있다. 이러한 특정 예에서는, 상기 광학 요소(210)가 0.68 ㎜의 중심 두께를 지니며 상기 광학 요소(220)는 0.69 ㎜의 중심 두께를 지닌다. 예를 들면, 웨이퍼 레벨 상에 만들어질 경우에, 상기 광학 요소들(210, 220)을 생성하는데 사용되는 기판들의 개시 두께는 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜, 예컨대 0.5 ㎜ 내지 1.0 ㎜ 일 수 있으며, 이러한 특정 예에서의 개시 두께는 0.7 ㎜ 이다. 동일 기판 두께 또는 표준 기판 두께, 특히 좀더 얇은 두께를 갖는 기판들을 사용하는 것은 비용을 줄일 수 있다.
더욱이, 이러한 특정 예에서는, 상기 제2 광학 요소(220)가 상기 제1 광학 요소(210)에 대한 것보다 상기 커버 글라스(232)에 더 근접하며 이들 거리, 즉 B에서부터 E에 이르기까지의 거리 및 F에서부터 232에 이르기까지의 거리 간의 차는 50% 미만이다. 이러한 특정 예에서는, 상기 광학 트랙 길이가 3이고 상기 센서의 영상 대각선에 대한 광학 트랙 길이의 비율은 2.5 미만이다.
도 4에는 한 실시예에 따른 LWIR 파 대역에서의 영상 획득 시스템(350)이 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득 시스템(350)은 촬상 렌즈(300) 및 상기 센서(230)를 포함한다.
상기 영상 렌즈(300)는 제1 광학 요소(310) 및 제2 광학 요소(320)를 포함할 수 있다. 도 4의 개략적인 측면도에서는, 상기 제1 광학 요소(310) 및 상기 제2 광학 요소(320) 간의 스페이서(면들(C, D)(도 6 참조)을 포함함)가 명료함을 위해 생략되었다.
이러한 특정 실시예에서는, 3개의 면, 여기서 면들(A, B, 및 E)은 내부에 광학 배율을 지닌다. 하나의 면, 2개의 면, 또는 3개의 모든 면은 비구면일 수 있다. 상기 촬상 렌즈(300)는 또한 구경 조리개(302)를 포함할 수 있으며, 상기 구경 조리개(302)는 구경 조리개(102)에 대해 위에서 언급한 동일한 구성/특성을 지닐 수 있다. 상기 촬상 렌즈(300)의 f-수는 1.1 미만일 수 있다.
하나 또는 양자 모두의 광학 요소(310, 320)에 대해 사용된 재료가 동작 파 대역에 걸친 색 분산(chromatic dispersion)을 나타내는 경우에나 또는 상기 촬상 렌즈(300)가 그와는 달리 보정을 필요로 하는 경우에, 회절 요소(304)는 면들(A, B, E, 또는 F) 중 하나 이상의 면들 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 회절 요소(304)는 최대 광학 배율을 지니는 면, 여기서 면(E) 상에 존재할 수 있다.
상기 촬상 렌즈(300)의 경우에, 면(A)은 유효 구경이 1.167 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.017 ㎜ (17 ㎛)인 걸윙 면(gullwing surface)이며, 면(B)은 유효 구경이 1.398 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.039 ㎜ (39 ㎛)인 볼록한 면이며, 면(E)은 유효 구경이 1.444 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.046 ㎜ (46 ㎛)인 걸윙 면이다.
따라서, 상기 촬상 렌즈(300)의 경우에, 최대 유효 구경은 1.444 ㎜인데, 다시 말하면 상기 센서 영상 대각선(또는 영상 서클)보다 30% 이상 작고, 최대 SAG는 46 ㎛인데, 다시 말하면 100 ㎛보다 작다. 더욱이, 이러한 특정 예에서는, 상기 제2 광학 요소(320)가 상기 제1 광학 요소(310)에 대한 것보다 상기 커버 글라스(232)에 더 근접하며 이들 거리, 즉 B에서부터 E에 이르기까지의 거리 및 F에서부터 232에 이르기까지의 거리 간의 차는 50% 이상이다.
도 5에는 한 실시예에 따른 LWIR 파 대역에서의 영상 획득 시스템(450)이 개략적인 측면도로 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 영상 획득 시스템(450)은 촬상 렌즈(400) 및 상기 센서(130)를 포함한다. 상기 영상 획득 시스템(450)은 도 2 및 도 4의 실시예들보다 긴 광학 트랙 길이로 설계됨으로써, 상기 촬상 렌즈(400)는 약간 큰 스케일을 지니는데, 제1 광학 요소(410)의 두께는 1.019 ㎜이고 제2 광학 요소(420)의 두께는 1.488 ㎜이다.
상기 촬상 렌즈(400)는 제1 광학 요소(410) 및 제2 광학 요소(420)를 포함할 수 있다. 도 5의 개략적인 측면도에서는, 상기 제1 광학 요소(410) 및 상기 제2 광학 요소(420) 간의 스페이서(면들(C, D)(도 6 참조)을 포함함)가 명료함을 위해 생략되었다.
이러한 특정 실시예에서는, 3개의 면, 여기서 면들(A, B, 및 E)이 내부 광학 배율을 지닌다. 하나의 면, 2개의 면, 또는 3개의 모든 면은 비구면일 수 있다. 상기 촬상 렌즈(400)는 또한 구경 조리개(402)를 포함할 수 있으며, 상기 구경 조리개(402)는 구경 조리개(102)에 대해 위에서 언급한 동일한 구성/특성을 지닐 수 있다. 상기 촬상 렌즈(400)의 f-수는 1.1 미만일 수 있다.
하나 또는 양자 모두의 광학 요소(410, 420)에 대해 사용된 재료가 동작 파 대역에 걸친 색 분산(chromatic dispersion)을 나타내는 경우에나 또는 상기 촬상 렌즈(400)가 그와는 달리 보정을 필요로 하는 경우에, 회절 요소(404)는 면들(A, B, E, 또는 F) 중 하나 이상의 면들 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 회절 요소(404)는 최대 광학 배율을 지니는 면, 여기서 면(A) 상에 존재할 수 있다.
상기 촬상 렌즈(400)의 경우에, 면(A)은 유효 구경이 1.423 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.017 ㎜ (17 ㎛)인 걸윙 면(gullwing surface)이며, 면(B)은 유효 구경이 1.716 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.049 ㎜ (49 ㎛)인 볼록한 면이며, 면(E)은 유효 구경이 1.750 ㎜이고 상기 유효 구경에 걸친 SAG가 0.054 ㎜ (54 ㎛)인 볼록한 면이다.
따라서, 상기 촬상 렌즈(400)의 경우에, 최대 유효 구경은 1.75 ㎜인데, 다시 말하면 상기 센서 영상 대각선(또는 영상 서클)보다 30% 이상 작고, 최대 SAG는 54 ㎛인데, 다시 말하면 100 ㎛보다 작다. 더욱이, 이러한 특정 예에서는, 상기 제2 광학 요소(420)가 상기 제1 광학 요소(410)에 대한 것보다 상기 커버 글라스(132)에 더 근접하며 이들 거리, 즉 B에서부터 E에 이르기까지의 거리 및 F에서부터 132에 이르기까지의 거리 간의 차는 50% 이상이다.
위에서 논의된 촬상 렌즈들(100, 200, 300, 400) 중 어느 하나는 도 6에 도시된 바와 같이 배럴 조립체(550)에 제공될 수 있다. 특히, 상기 배럴 조립체(550)는 내부에 수용된 촬상 렌즈(500) 및 상기 센서(130) 간의 거리, 다시 말하면 z-축을 따른, 내부에 수용된 촬상 렌즈(500) 및 상기 센서(130) 간의 거리가 변경될 수 있도록 하는 나사산형 배럴(threaded barrel) 조립체일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 촬상 렌즈(500)는 제1 광학 요소(510) 및 제2 광학 요소(520)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 광학 요소(510) 및 상기 제2 광학 요소(520)는 면들(B, E) 사이에 공극(air gap)을 제공하는 스페이서(515)에 의해 분리되어 있다. 상기 면들(B, E)은 상기 면들(B, E) 주변에서 비교적 평면 형상인 부분들(512, 522), 즉 평탄 영역들을 포함하여 상기 비교적 평면 형상인 부분들(512, 522), 즉 평탄 영역들에 대한 상기 스페이서(515)의 고정을 용이하게 할 수 있다.
제조 방법
위에서 언급한 광학 요소들 중 하나 또는 양자 모두는 실리콘(silicon)일 수 있다. 위에서 언급한 렌즈 면들 중 어느 하나의 면, 2개의 면, 또는 그 모두의 면은, 예컨대 본 출원에 완전히 참조로 통합된 미국 특허 제6,027,595호에 개시된 스탬프(stamp) 및 전사(transfer) 기법을 사용하여 만들어질 수 있다. 본원 명세서에서 언급한 바와 같이, 이러한 면들은 웨이퍼 레벨 상에 생성될 수 있는데, 다시 말하면 복수 개의 이러한 면들은 복사되어 웨이퍼에 동시에 전사된 다음에 개별 광학 요소들을 이루도록 개별화될 수 있다. 상기 광학 요소의 재료에 따라, 렌즈 면들 중 하나 이상의 렌즈 면을 형성하기 위한 다른 기법들이 다이어몬드 절삭 또는 성형, 예컨대 고온 성형(high temperature molding)을 포함할 수 있다.
본 출원에 완전히 참조로 통합된 미국 특허 제6,096,155호에 개시된 바와 같은 웨이퍼 레벨 상에의 면들의 제조 외에도, 각각의 웨이퍼가 상부에 복수 개의 광학 요소들을 지니는 2개 이상의 웨이퍼는 개별 광학 시스템들 각각이 각각의 웨이퍼의 광학 요소를 지니도록 개별화하기 전에 z-방향을 따라 함께 고정될 수 있다. 스페이서 웨이퍼는 상부에 광학 요소들을 지니는 2개의 웨이퍼 사이에 제공될 수 있다. 변형적으로는, 상부에 광학 요소들을 지니는 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼 및 스페이서 웨이퍼는 고정 및 개별화된 다음에 상부에 광학 요소들을 지니는 다른 한 웨이퍼에 고정되거나, 또는 상부에 광학 요소들을 지니는 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼는 상부에 다이 본딩된 다음에 상부에 광학 요소들을 지니는 다른 웨이퍼에 고정되는 스페이서들을 지닐 수 있다.
LWIR 촬상 렌즈를 합체하는 장치들
도 7에는 LWIR 영상 획득 시스템(600)이 내부에 합체되어 있는 컴퓨터(680)가 사시도로 도시되어 있다. 도 8에는 LWIR 영상 획득 시스템(600)이 합체되어 있는 모바일 폰(690)이 정면 및 측면도로 도시되어 있다. 물론, 상기 LWIR 영상 획득 시스템(600)은 다른 위치들에 그리고 다른 장치들, 예컨대 도시된 것들과는 다른 모바일 장치들, 오락 시스템들, 독립형 열상 장비(thermal imager)들 등등과 합체될 수 있다. 상기 LWIR 영상 획득 시스템(600)은 위에서 언급한 것들 중 어느 하나일 수 있다.
본원 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"는 관련 리스트 항목들의 하나 이상의 관련 리스트 항목들 중 어느 하나 또는 모든 조합을 포함한다. 더욱이, 비록 "제1", "제2", "제3" 등등과 같은 용어들은 본원 명세서에서 여러 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구획을 나타내는데 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 구획들이 이러한 용어들로 한정되어서는 아니 된다. 상기 용어들은 단지 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구획을 다른 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구획과 구분하는데 사용된 것뿐이다. 따라서, 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구획은 본원 명세서에 기재된 실시예들의 교시들로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구획으로 언급될 수 있다.
특히, "바로 아래에", "의 아래에", "비교적 낮은", "바로 위에", "비교적 높은" 등등과 같은 상대적인 용어들은 본원 명세서에서 설명의 편의를 위해 첨부도면들에 도시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징(들)의 관계를 나타내는데 사용될 수 있다. 당업자라면 공간적으로 상대적인 용어들이 첨부도면들에 도시된 배향 외에도 사용 또는 동작시 장치의 서로 다른 배향들을 포함하도록 의도된 것임을 이해할 것이다. 예를 들면, 첨부도면들에서의 장치가 뒤집혀 있는 경우에, "의 아래에" 또는 "바로 아래에"로서 기재된 요소들은 이때 다른 요소들 또는 특징들의 "바로 위에"로 배향되게 된다. 따라서, 대표적인 용어 "의 아래에"는 "의 아래에" 및 "바로 위에"의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치가 이와는 다르게 배향(90도 회전 또는 다른 배향들로 배향)되므로 본원 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자들은 그에 따라 해석될 수 있다.
본원 명세서에서 사용된 단수 형태 "하나의" "어떤 하나의" 및 "그"는 문맥상 명백하게 다른 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들을 또한 포함하게 되는 것이다. 더욱이 당업자라면 용어들 "구성하다", "구성하는", "포함하다", 및 "포함하는"는 기재된 특징들, 완전체들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 등등의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징들, 완전체들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 그룹들 등등의 존재 또는 그들에 대한 추가를 배제하지 않음을 이해할 것이다.
지금까지 본 발명의 실시예들이 본원 명세서에 개시되었으며 비록 특정 용어들이 채용되고 있지만, 그러한 특정 용어들은 제한하고자 한 것이 아니고 단지 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된 것이므로 단지 일반적이고 설명적인 의미로만 해석되어야 한다. 본원의 출원시 당업자에게 자명한 특정 예들에서, 하나의 특정 실시예와 연관지어 기재된 구성들, 특징들, 및/또는 요소들은 특별히 다른 의미로 나타나 있지 않은 한 단독으로 사용될 수도 있고 다른 실시예들과 연관지어 기재된 구성들, 특징들, 및/또는 요소들과 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 당업자라면 첨부된 청구항들에 기재된 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 형태 및 세부들에 있어서의 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (42)

  1. 7.5-13.5㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는,
    제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소; 및
    제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소;
    를 포함하며,
    상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있고,
    상기 제1 및 제2 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 광학 배율 면(optically powered surface)들이며, 모든 광학 배율 면들의 가장 큰 유효 구경(clear aperture)은 55도이거나 또는 30% 이상의 큰 시야각(field of view)에 상응하는 촬상 렌즈의 영상 서클(image circle)의 직경을 초과하지 않고,
    상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은,
    동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율;
    동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수; 및
    400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수;
    를 지니는, 촬상 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동일한, 촬상 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들 중 적어도 하나는 실리콘인, 촬상 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가장 큰 유효 구경은 20% 이상 영상 서클의 직경을 초과하지 않는, 촬상 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 요소들의 3개의 면은 광학 배율 면들인, 촬상 렌즈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광학 배율 면들은 상기 제1 광학 요소의 전면 및 후면 그리고 상기 제2 광학 요소의 전면인, 촬상 렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 배율 면들의 3개의 모든 면은 비구면(aspheric)인, 촬상 렌즈.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 광학 배율 면은 각각의 광학 배율 면의 정점(apex)에서 정 배율(positive power)을 지니는, 촬상 렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 광학 배율 면은 100 ㎛보다 작은 유효 구경을 가로질러 최대 새그(sag) 높이 차이를 지니는, 촬상 렌즈.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 광학 배율 면은 50 ㎛ 또는 그보다 작은 유효 구경을 가로질러 최대 새그 높이 차이를 지니는, 촬상 렌즈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광학 배율 면들 중 하나의 면은 비구면인, 촬상 렌즈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학 배율 면들 중 두 개의 면은 비구면인, 촬상 렌즈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 촬상 렌즈의 F-수(F-number)는 1.1 미만인, 촬상 렌즈.
  14. 제1항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는,
    상기 제1 광학 요소의 전면에의 광학 조리개(optical stop);
    를 더 포함하는, 촬상 렌즈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광학 조리개는 상기 제1 광학 요소의 전면과 실질적으로 접촉하는, 촬상 렌즈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광학 조리개는 상기 제1 광학 요소의 전면과 실질적으로 접촉하는 금속 구경을 포함하는, 촬상 렌즈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 금속 구경은 크롬(chromium)인, 촬상 렌즈.
  18. 제16항에 있어서, 상기 금속 구경은 200 ㎚보다 작은 두께를 지니는, 촬상 렌즈.
  19. 제15항에 있어서, 상기 광학 조리개를 통한 투과성은 동작 파 대역에서 0.5% 미만인, 촬상 렌즈.
  20. 제15항에 있어서, 상기 광학 조리개는 상기 제1 광학 요소의 전면에 부착되는, 촬상 렌즈.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 요소들의 중심 두께들은 서로 15% 내에 있는, 촬상 렌즈.
  22. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 요소들 각각의 중심 두께는 500 ㎛보다 크고 1500 ㎛보다 작은, 촬상 렌즈.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 요소들 각각의 중심 두께는 500 ㎛보다 크고 1000 ㎛보다 작은, 촬상 렌즈.
  24. 제1항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는,
    상기 제1 및 제2 광학 요소들 사이에 존재하며 상기 제1 및 제2 광학 요소들에 부착되어 있는 스페이서(spacer);
    를 더 포함하는, 촬상 렌즈.
  25. 제24항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는,
    상기 제1 광학 요소의 후면 상의 제1 평탄 영역; 및
    상기 제2 광학 요소의 전면 상에의 제2 평탄 영역;
    을 더 포함하고,
    상기 스페이서는 상기 제1 및 제2 평탄 영역들에서 상기 제1 및 제2 광학 요소들에 부착되어 있는, 촬상 렌즈.
  26. 제1항에 있어서, 상기 촬상 렌즈는,
    상기 제1 광학 요소의 전면, 상기 제1 광학 요소의 후면, 상기 제2 광학 요소의 전면, 및/또는 상기 제2 광학 요소의 후면 상의 회절 광학 요소(diffractive optical element);
    를 더 포함하는, 촬상 렌즈.
  27. 제26항에 있어서, 상기 회절 광학 요소는 가장 큰 배율을 지니는 광학 배율 면 상에 존재하는, 촬상 렌즈.
  28. 영상 획득 시스템에 있어서,
    상기 영상 획득 시스템은,
    7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 센서; 및
    상기 센서 상에 상기 동작 파 대역을 촬상하는 촬상 렌즈;
    를 포함하며,
    상기 촬상 렌즈는,
    제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소 및
    제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소;
    를 포함하고,
    상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 광학 배율 면(optically powered surface)들이고,
    모든 광학 배율 면들의 최대 유효 구경(maximum clear aperture)은 30% 이상 상기 센서의 영상 대각선을 초과하지 않으며,
    상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지니고, 동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수를 지니며, 그리고 400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수를 지니는, 영상 획득 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 센서의 영상 대각선에 대한 상기 영상 획득 시스템의 광학 트랙 길이(optical track length)의 비율은 2.5 미만인, 영상 획득 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 센서는 동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율을 지니는 제3 고-굴절율 재료의 커버 글라스(cover glass)를 포함하는, 영상 획득 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제3 고-굴절율 재료 및 상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들 중 적어도 하나는 동일한, 영상 획득 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제3 고-굴절율 재료는 실리콘인, 영상 획득 시스템.
  33. 제30항에 있어서, 상기 커버 글라스는 0.5 ㎜보다 크고 1.0 ㎜보다 작은 두께를 지니는, 영상 획득 시스템.
  34. 제30항에 있어서, 상기 제1 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 제2 광학 요소의 전면의 정점 간의 거리는 상기 제2 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 커버 글라스 간의 거리보다 50% 이상 작은, 영상 획득 시스템.
  35. 제30항에 있어서, 상기 제1 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 제2 광학 요소의 전면의 정점 간의 거리는 상기 제2 광학 요소의 후면의 정점 및 상기 커버 글라스 간의 거리보다 50% 이상 큰, 영상 획득 시스템.
  36. 제28항에 있어서, 상기 영상 획득 시스템은,
    상기 촬상 렌즈 및 상기 센서 간의 거리를 변경하는 조정 메커니즘(adjustment mechanism);
    을 더 포함하는, 영상 획득 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 조정 메커니즘은 상기 촬상 렌즈를 수용하는 나사산형 배럴(threaded barrel) 조립체를 포함하는, 영상 획득 시스템.
  38. 청구항 제28항의 영상 획득 시스템을 포함하는 전자 장치.
  39. 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는,
    제1 고-굴절율(high-index) 재료의 제1 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 광학 요소;
    상기 제1 광학 요소의 전면 및 후면 중 하나 상의 제1 광학 배율 면;
    제2 고-굴절율(high-index) 재료의 제2 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 광학 요소; 및
    상기 제2 광학 요소의 전면 및 후면 중 하나 상의 제2 광학 배율 면;
    을 포함하며,
    상기 제2 광학 요소의 전면은 상기 제1 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있고,
    상기 제1 및 제2 고-굴절율 재료들은,
    동작 파 대역에서 2.2보다 큰 굴절율;
    동작 파 대역에서 75%보다 작은 두께의 ㎜ 당 흡수; 및
    400-650 ㎚의 가시 파 대역에서 75%보다 큰 두께의 ㎜ 당 흡수;
    를 지니는, 촬상 렌즈.
  40. 제39항에 있어서, 상기 제1 광학 배율 면은 상기 제1 광학 요소의 전면 상에 존재하며 상기 제2 광학 배율 면은 상기 제2 광학 요소의 후면 상에 존재하는, 촬상 렌즈.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 광학 요소의 후면 및 상기 제2 광학 요소의 전면은 내부에 무시할 수 있는 광학 배율을 지니는, 촬상 렌즈.
  42. 7.5-13.5 ㎛의 임의의 부분집합에 걸친 동작 파 대역과 함께 사용하기 위한 촬상 렌즈에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는,
    제1 실리콘 광학 요소로서, 전면(front surface) 및 후면(rear surface)을 지니는, 제1 실리콘 광학 요소; 및
    제2 실리콘 광학 요소로서, 전면 및 후면을 지니는, 제2 실리콘 광학 요소;
    를 포함하며,
    상기 제2 실리콘 광학 요소의 전면은 상기 제1 실리콘 광학 요소의 후면과 대면하게 되어 있고,
    상기 제1 및 제2 실리콘 광학 요소들의 적어도 2개의 면은 에칭된 광학 배율 면들인, 촬상 렌즈.
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