KR20150032465A - 촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치 - Google Patents

촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150032465A
KR20150032465A KR20140115297A KR20140115297A KR20150032465A KR 20150032465 A KR20150032465 A KR 20150032465A KR 20140115297 A KR20140115297 A KR 20140115297A KR 20140115297 A KR20140115297 A KR 20140115297A KR 20150032465 A KR20150032465 A KR 20150032465A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
imaging
microlens array
image
optical system
Prior art date
Application number
KR20140115297A
Other languages
English (en)
Inventor
리사코 우에노
히로토 혼다
미츠요시 고바야시
가즈히로 스즈키
호남 권
히데유키 후나키
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20150032465A publication Critical patent/KR20150032465A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0035—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having three lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
    • G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
    • G02B9/16—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + all the components being simple
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

일 실시양태에 따르면, 촬상 렌즈는 제1 광학계 및 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 제1 광학계는 광축을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이는 제1 광학계와 촬상 소자 사이에 제공된다. 마이크로렌즈 어레이는 제1 면에 제공된 마이크로렌즈 유닛을 포함한다. 촬상 소자는 화소 군을 포함한다. 화소 군들은 각각 화소를 포함한다. 마이크로렌즈 유닛은 제1 면에 투영될 때 화소 군과 각각 중첩된다. 제1 광학계는 구경 조리개 및 제1, 제2, 및 제3 렌즈를 포함한다. 제1 렌즈는 구경 조리개와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 양의 굴절력을 갖는다. 제2 렌즈는 제1 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 음의 굴절력을 갖는다. 제3 렌즈는 제2 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 양의 굴절력을 갖는다.

Description

촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치{IMAGING LENS AND SOLID STATE IMAGING DEVICE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 9월 18일자로 출원된, 일본 특허 출원 제2013-193518호에 기초하고 그로부터 우선권의 이익을 주장하며; 그의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본원에 설명된 실시양태는 일반적으로 촬상(imaging) 렌즈 및 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
이차원 정보로서 피사체의 깊이 방향의 길이(거리 화상(range image))를 얻을 수 있는 촬상 기술, 예컨대 참조 빔(reference beam)을 사용해서 피사체로부터의 반사광 강도 및/또는 복귀 시간을 측정하는 기술, 복수의 카메라를 사용한 입체 거리측정 기술(stereoscopic ranging technology) 등으로서 다양한 방법들이 사용되고 있다. 거리 화상의 정보를 사용함으로써, 보통의 카메라로부터 얻은 화상 정보를 사용한 것보다 나은 피사체 인식이 가능하다. 따라서, 가전, 게임, 산업용 등을 위한 비교적 저렴한 제품에서 새로운 입력 정보로서 거리 화상 정보의 적용에 대한 요구가 증가하고 있다.
거리 촬상 방법 중에서, 단일 카메라를 사용하여 여러 세트의 시차(parallax)를 얻고, 삼각측량에 근거하여 거리측정을 수행하는 구성으로서, 촬상 광학계 및 다중 광학계를 포함하는 고체 촬상 장치가 제안되어 왔다. 이러한 고체 촬상 장치에서, 촬상 광학계와 촬상 소자(element) 사이에, 재촬상 광학계로서 다중 광학계가 배치된다. 예를 들면, 평면 상에 많은 마이크로렌즈가 형성된 마이크로렌즈 어레이가 다중 광학계로서 사용된다.
각각의 마이크로렌즈 아래에 복수의 화소가 배치된다. 촬상 광학계에 의해 축소된 화상은 마이크로렌즈 어레이에 의해 촬상 소자 위에 촬상된다. 촬상된 단안 화상은 각 마이크로렌즈의 배열 위치에 의해 존재하는 시차량 만큼 이동한 시점을 갖는다.
많은 마이크로렌즈로부터 얻은 시차 화상 군의 화상 신호 처리를 수행함으로써 삼각측량의 원리를 사용하여 피사체의 거리 추정이 가능하다. 또한, 화상들을 서로 결합시키기 위해 화상 처리를 수행함으로써, 이차원 화상으로서 화상을 재구성할 수 있다.
촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치에서, 고정밀 거리 화상 및 우수한 가시 화상 양자 모두를 취득하는 것이 바람직하다.
도 1은 실시양태에 따른 고체 촬상 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 실시양태에 따른 고체 촬상 장치를 도시하는 개략적인 단면도.
도 3a 및 도 3b는 광선 군과, 피사체에서 촬상 렌즈까지의 거리 간의 관계를 도시하는 도.
도 4는 촬상 렌즈의 광축 중심축에서 마이크로렌즈들의 기하광학적(geometrical optical) 관계를 도시하는 도.
도 5a 내지 도 5c는 마이크로렌즈들의 중첩 시야 관계를 도시하는 도.
도 6a 내지 도 6e은 이차원 화상의 재구성 방법을 도시하는 도.
도 7은 산술 평균을 도시하는 도.
도 8은 광선이 렌즈 단면을 통과하는 높이를 나타내는 도.
도 9는 사출 동공(exit pupil)의 편평률을 나타내는 도.
도 10은 실시양태에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 도.
도 11은 마이크로렌즈 유닛의 배열을 도시하는 개략적인 평면도.
도 12는 마이크로렌즈의 광선도(ray diagrams).
도 13은 마이크로렌즈의 광선도.
도 14는 마이크로렌즈의 광선도.
도 15는 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타내는 도.
도 16은 마이크로렌즈의 광선도.
도 17은 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타내는 도.
도 18은 마이크로렌즈의 광선도.
도 19는 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타내는 도.
도 20은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 도.
도 21은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 22는 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 23은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시하는 도.
도 24는 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시하는 도.
도 25는 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 도.
도 26은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 27은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 28은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시하는 도.
도 29은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시하는 도.
도 30은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 도.
도 31은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 32는 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 33은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시하는 도.
도 34는 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시하는 도.
도 35는 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 도.
도 36은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 37은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도.
도 38은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시하는 도.
도 39는 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시하는 도.
실시양태에 따르면, 촬상 렌즈는 제1 광학계 및 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 제1 광학계는 광축을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이는 제1 광학계와 촬상 소자 사이에 제공된다. 마이크로렌즈 어레이는 제1 면 내에 제공된 복수의 마이크로렌즈 유닛을 포함한다. 촬상 소자는 복수의 화소 군을 포함한다. 각각의 화소 군은 복수의 화소를 포함한다. 제1 면으로 투영하는 경우, 마이크로렌즈 유닛은 화소 군에 각각 중첩된다. 제1 광학계는 구경 조리개(aperture stop), 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함한다. 제1 렌즈는 구경 조리개와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 양의 굴절력을 갖는다. 제1 렌즈는 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 제1 표면은 구경 조리개에 대향하고, 제2 표면은 제1 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공된다. 제2 렌즈는 제1 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 음의 굴절력을 갖는다. 제2 렌즈는 제3 표면 및 제4 표면을 가지고, 제3 표면은 제2 표면에 대향하고, 제4 표면은 제3 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공된다. 제3 렌즈는 제2 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되고, 양의 굴절력을 갖는다. 제3 렌즈는 제5 표면 및 제6 표면을 가지고, 제5 표면은 제4 표면에 대향하고, 제6 표면은 제5 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공된다. 제1 표면의 곡률 반경은 양이다. 제3 표면의 곡률 반경 및 제4 표면의 곡률 반경은 음이다. 제5 표면의 곡률 반경 및 제6 표면의 곡률 반경은 양이다. 제1 내지 제6 표면으로부터 선택된 하나 이상은 비구면 형상을 갖는다. 하기 수학식(1) 내지 (6)이 만족되며, 여기서 f는 제1 광학계의 초점 거리이고, f1은 제1 렌즈의 초점 거리이고, f2은 제2 렌즈의 초점 거리이고, f3은 제3 렌즈의 초점 거리이고, TL은 구경 조리개와 촬상 소자 사이의 거리이고, D2은 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 광축에 따른 거리이고, D5은 제3 렌즈의 광축에 따른 두께이다
Figure pat00001
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시양태를 설명한다. 이하의 설명에서, 동일한 부재는 동일한 참조 번호로 표시하고, 한 번 설명한 부재에 대해서는 적당히 설명을 생략한다.
카메라 모듈의 구성
도 1은 실시양태에 따른 고체 촬상 장치를 도시하는 블록도이다.
도 1에 나타낸 고체 촬상 장치(1)는 예를 들면 카메라 모듈이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)는 촬상 모듈 유닛(10) 및 촬상 신호 처리기(이하, ISP(Image Signal Processor; 화상 신호 처리기)라고도 함)(20)을 포함한다.
촬상 모듈 유닛(10)은 촬상 광학계(제1 광학계)(12), 마이크로렌즈 어레이(14)(이하, MLA(Micro Lens Array; 마이크로 렌즈 어레이)라고도 함), 촬상 소자(고체 촬상 소자(16)), 및 촬상 회로(18)를 포함한다.
촬상 광학계(12)는 피사체로부터의 광을 고체 촬상 소자(16)로 안내하는 촬상 광학계로서 기능한다. 고체 촬상 소자(16)는 촬상 광학계(12)에 의해 안내된 광을 신호 전하로 변환하는 소자로서 기능한다. 복수의 화소(예를 들면, 광전 변환 소자로서 사용되는 포토다이오드)는 수광면을 따라 이차원 어레이 구성으로 배열된다.
마이크로렌즈 어레이(14)는 예를 들면 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)을 포함한다. 마이크로렌즈 유닛(14a)은 마이크로 광학계, 예컨대 프리즘 등일 수 있다. 마이크로렌즈 어레이(14)의 개별 마이크로렌즈 유닛(14a)은, 촬상 광학계(12)에 의해 촬상 면(가상 촬상 면)에서 촬상되는 광선 군을 축소한다. 각각의 마이크로렌즈 유닛(14a)에 의해 축소된 화상은 마이크로렌즈 유닛(14a)에 대응하는 화소 블록(복수 화소들의 군)에 촬상된다.
촬상 회로(18)는 고체 촬상 소자(16)의 화소 어레이의 화소를 구동하는 구동 회로 유닛(도시되지 않음) 및 화소 영역에서 출력되는 신호를 처리하는 화소 신호 처리 회로 유닛(도시되지 않음)을 포함한다.
구동 회로 유닛은 예를 들면 수평선(행) 유닛에 의해 수직 방향으로 구동되는 화소를 순차적으로 선택하는 수직 선택 회로, 열 유닛에 의해 구동되는 화소를 순차적으로 선택하는 수평 선택 회로, 및 다양한 펄스에 의해 수직 선택 회로 및 수평 선택 회로를 구동하는 TG(timing generator; 타이밍 발생기) 회로를 포함한다.
화소 신호 처리 회로 유닛은 화소 영역으로부터의 아날로그 전기 신호를 디지털 변환하는 AD 변환 회로, 이득 제어 및/또는 증폭기 동작을 수행하는 이득 제어/증폭기 회로, 및 디지털 신호의 보정 처리를 수행하는 디지털 신호 처리 회로 등을 포함한다.
ISP(20)는 카메라 모듈 I/F(인터페이스)(22), 화상 획득 유닛(24), 신호 처리 유닛(26), 및 구동부(driver) I/F(28)를 포함한다. 화상 획득 유닛(24)은 카메라 모듈 I/F(22)로부터, 촬상 모듈 유닛(10)으로 촬상하여 얻은 원(raw) 화상을 획득한다.
신호 처리 유닛(26)은 화상 획득 유닛(24)에 의해 획득한 원 화상의 신호 처리를 실시한다. 구동부 I/F(인터페이스)(28)는 신호 처리 유닛(26)의 신호 처리를 거친 화상 신호를 도시되지 않은 표시 구동부로 출력한다. 표시 구동부는 고체 촬상 장치(1)에 의해 촬상된 화상을 표시한다.
카메라 모듈의 부재 구성
도 2는 실시양태에 따른 고체 촬상 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시양태에 따른 고체 촬상 장치(1)에서, 고체 촬상 소자(16)는 반도체 기판(16a)에 형성된다. 고체 촬상 소자(16)는 복수의 화소 군(16e)를 포함한다. 복수의 화소 군들(16e) 각각은 복수의 화소(16b)를 포함한다. 복수의 화소(16b)는 포토다이오드를 포함하고, 반도체 기판(16a) 상에 제공된다. 상호 인접한 화소들(16b) 간의 피치(화소 피치)는 예를 들면 약 0.7 마이크로미터(μm) 이상 내지 약 2.7 μm 이하이다. 고체 촬상 소자(16)의 크기는 예를 들면 세로 방향으로 약 3.0 밀리미터(mm) 이상 내지 약 6.0 mm 이하이고, 가로 방향으로 약 4.0 mm 이상 내지 약 8.0 mm 이하이다. 고체 촬상 장치(1)의 전체 부피는 예를 들면 약 1 입방 센티미터(cm3)이다.
반도체 기판(16a) 위에는 화소(16b)를 구동하고 화소(16b)로부터의 신호를 판독하는 구동/판독 회로(도시되지 않음)가 형성된다.
각각의 복수의 화소(16b) 상에는 화소(16b)마다 R(적색 파장 광 영역의 광에 대하여 높은 투과율을 갖는다), G(녹색 파장 광 영역의 광에 대하여 높은 투과율을 갖는다), B(청색 파장 광 영역의 광에 대하여 높은 투과율을 갖는다), 또는 W(적색, 녹색, 및 청색 파장 광을 투과시킨다)의 색 필터(16c)가 형성된다. 색 필터(16c)의 상부에는 하나의 화소(16b)마다 화소 집중 마이크로렌즈(16d)가 형성될 수 있다.
색 필터(16c)에 마이크로렌즈 어레이(14)가 배치된다. 마이크로렌즈 어레이(14)는 가시광투과 기판(14b), 및 가시광투과 기판(14b) 위에 형성된 마이크로렌즈 유닛(14a)을 포함한다. 마이크로렌즈 유닛(14a)은 가시광투과 기판(14b)에서 봤을 때 고체 촬상 소자(16) 측에 배치된다. 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)은 제1 면(14p)에 제공된다. 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)은 가시광투과 기판(14b) 위에 이차원 어레이 구성으로 배열된다. 마이크로렌즈 유닛(14a)은 반도체 기판(16a) 위에 제공된 복수의 화소(16b)로 만들어진 화소 블록에 대응하도록 제공된다. 다시 말해, 복수의 마이크로렌즈 유닛들(14a)은 제1 면(14p)에 투영되는 경우, 복수의 화소 군들(16e)과 각각 중첩된다. 각각의 마이크로렌즈 유닛(14a)은 대응 화소 블록에 대해 축소 및 촬상을 수행하는 광학계로서 기능한다.
가시광투과 기판(14b)은 고체 촬상 소자(16)와는 별도로 제공된다. 가시광투과 기판(14b)과, 고체 촬상 소자(16)가 형성된 반도체 기판(16a) 사이에는 수지 재료 등을 포함하는 스페이서(42)가 제공된다. 가시광투과 기판(14b)은 스페이서(42)를 통해 반도체 기판(16a)과 결합한다. 반도체 기판(16a)과 가시광투과 기판(14b)을 결합하는 경우에, 정렬은 정렬 마크 등을 기준으로서 사용하여 수행된다.
가시광투과 기판(14b)은 가시광을 투과할 뿐만 아니라, 예를 들면 불필요한 근적외선을 차단하는 재료일 수 있다. 가시광투과 기판(14b)에는 가시광을 투과시키고 근적외선을 반사하는 다층 필름 또는 단층 필름이 형성될 수 있다.
또한, 가시광투과 기판(14b)의 상부에는 필요에 따라 광학 필터(43)가 제공된다. 실시예에서, 촬상 광학계(12)와 마이크로렌즈 어레이(14) 사이에 광학 필터(43)가 제공된다. 가시광투과 기판(14b)이 근적외선을 차단하는 기능을 하지 못하는 경우, 유사한 기능을 가지는 광학 필터(43)가 별도로 배치된다.
또한, 반도체 기판(16a)에는 화소(16b)를 판독하기 위한 전극 패드(44)가 제공된다. 전극 패드(44)의 하부에는 처리 및 구동 칩과 전기적으로 연결된 수직 전기적 연결부(46)가 만들어져 반도체 기판(16a)을 관통한다.
반도체 기판(16a)은 수직 전기적 연결부(46) 및 범프(48)를 통해 처리 및 구동 칩(50)과 전기적으로 연결된다. 처리 및 구동 칩(50)에는 고체 촬상 소자(16)를 구동하고, 판독된 신호를 처리하는 구동 처리 회로(촬상 회로(18))가 형성된다. 반도체 기판(16a)과 처리 및 구동 칩(50) 사이의 전기적 연결은 수직 전기적 연결부(46)에 제한되지 않고; 2 개의 칩에 제공된 전극 패드들 사이의 금속 와이어 등에 의한 전기적 연결이 만들어질 수 있다.
가시광투과 기판(14b)의 위에 촬상 광학계(12)가 제공된다. 촬상 광학계(12)는 복수의 렌즈를 포함한다. 촬상 광학계(12)는 렌즈 광학 칼럼(62)에 장착된다. 렌즈 광학 칼럼(62)은 렌즈 홀더(64)에 장착된다. 렌즈 홀더(64)를 장착하는 경우, 부착(insertion) 압력과 출력 화상 간의 관계 때문에, 촬상 광학계(12)의 장착 위치가 조정될 수 있다.
반도체 기판(16a), 가시광투과 기판(14b), 및 처리 및 구동 칩(50)의 주위에는 불필요한 광을 차폐하는 광차폐 커버(52)가 장착된다. 처리 및 구동 칩(50)의 하부에는 처리 및 구동 칩(50)을 외부와 전기적으로 연결하는 모듈 전극(54)이 제공된다.
마이크로렌즈 기하광학적 관계도
실시양태의 고체 촬상 장치(1)의 광학계(허상 광학계)의 기하광학적 관계에 대해서 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 광선 군과, 피사체로부터 촬상 렌즈까지의 거리 간의 관계를 도시한다.
도 4는 촬상 렌즈의 광축 중심에서 마이크로렌즈의 기하광학적 관계를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 마이크로렌즈에서 중첩 시야 관계를 도시한다.
촬상 광학계(12)는 광축(Ox)를 갖는다. 이하의 설명에서는 단순화를 위해 촬상 광학계(12)의 렌즈 광축의 인접한 구역만을 설명한다.
촬상 광학계(12)만을 고려하는 경우, 광축의 피사체점(P)으로부터의 주광선 및 주광선과 동족인 광선으로부터의 주변 광선(peripheral rays)은 촬상 광학계의 초점 거리(f)와, 촬상 광학계(12)와 피사체점(100P) 사이의 거리(A)로부터 수학식 1의 관계를 만족시키도록 결정되는 가상 촬상 면(70)에서 촬상된다.
Figure pat00002
상기 식에서, f는 촬상 광학계(12)의 초점 거리이고, A는 촬상 광학계(12)의 물체측 주면(principal plane)(12a)으로부터 피사체점(100P)까지의 거리이고, B는 촬상 광학계(12)의 화상측 주면(12a)으로부터 가상 촬상점(P'70)까지의 거리이다. 촬상 광학계(12)의 상 배율(수평 배율)은 이하에 언급된 수학식 2로 표현된다.
Figure pat00003
상기 식에서, 실시양태에서는 촬상 광학계(12)의 가상 촬상점(P'70)은 고체 촬상 소자(16)의 후방(피사체(100)와 반대측)에 위치한다. 다시 말해, 가상 촬상점(P'70)과 촬상 광학계(12)의 사이에 고체 촬상 소자(16)가 제공된다. 예를 들면, 가상 촬상점(P'70)은 촬상 광학계(12)로부터 초점 거리(f)에 위치한다. 이러한 경우에, 가상 촬상점(P'70)의 전방에 마이크로렌즈 유닛(14a)이 배치되기 때문에, 화소를 포함하고 가상 촬상 면(70)의 전방에 위치하는 고체 촬상 소자(16)의 표면에 광이 집중된다. 이러한 경우, 광선 군(80 및 82)은 허상 관계로 축소되고 촬상된다. 마이크로렌즈 유닛(14a)의 촬상계는 하기에 언급된 수학식 3으로 표현된다.
Figure pat00004
상기 식에서, g는 마이크로렌즈 유닛(14a)의 초점 거리이고, C는 마이크로렌즈 유닛(14a)의 물체측 주면에서 가상 촬상점(P'70)까지의 거리이고, D는 마이크로렌즈 유닛(14a)의 화상측 주면에서 마이크로렌즈의 광학 촬상점까지의 거리이다. 이러한 경우, 마이크로렌즈 유닛(14a)의 광학 촬상계에 의한 상 배율은 하기 언급된 수학식 4로 표현된다.
Figure pat00005
상기 식에서, 기하광학적 관계로부터 하기 언급된 수학식 5의 변수 E가 도입된다. 광학계가 고정 초점 광학계인 경우, 변수 E는 고정 설계 값이다.
Figure pat00006
상기 식에서, 2 개의 인접한 마이크로렌즈 유닛(14a)에 대하여, L ML 은 마이크로렌즈 유닛(14a)의 배열 피치, 또는 마이크로렌즈 유닛들(14a) 간의 거리이다. 이러한 경우, 동일 피사체로부터 방출된 광선 군(84a, 84b, 84c, 및 86)이, 인접한 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)에 의하여, 화상점(p1, p2, p3, ...)의 복수의 위치에 촬상되도록 분배된다. 여기서, L ML 및 일측의 화상 이동 거리(△)는 도 4에 나타낸 마이크로렌즈 유닛(14a) 각각에 대한 주광선(84a, 84b, 및 84c)의 기하광학적 관계에서 나온 하기 언급된 수학식 6으로 표현된다.
Figure pat00007
수학식 1, 수학식 2, 및 수학식 6으로부터, 화상 이동 길이(△)와, 촬상 광학계(12)로부터 피사체까지의 거리(A)는 하기 언급된 수학식 7에 나타낸 관계를 갖는다.
Figure pat00008
수학식 7에서, f, E, 및 L ML 은 설계 파라미터이고, 공지된 고정 값이며; △ 및 D는 A로부터만 결정된다.
여기에서, D의 변화량은 A의 변화량에 대하여 극도로 작기 때문에, D는 고정 값 D0로 간주될 수 있다. D0은 마이크로렌즈 유닛(14a)의 화상측 주면에서 고체 촬상 소자(16)의 표면까지의 거리이다. 이러한 경우, 수학식 7은 이하에 언급된 수학식 8로 표현된다.
Figure pat00009
상기 식에서, f, E, D0, 및 L ML 은 설계 값이고 공지되었기 때문에, 상의 이동 길이(△)가 촬상 소자 표면으로부터 감지될 수 있는 경우, 피사체 거리(A)가 산출가능하다.
p1, p2, p3, ... 의 하나의 피사체점(P)으로부터 방출된 광선을 촬상하기 위하여 촬상 렌즈 및 마이크로렌즈를 사용하는 경우, 화상들 간의 이동 길이(△)를 측정하기 위해 촬상 소자로 기록된 인접 마이크로렌즈의 화상들 간의 화상 매칭을 사용한다.
화상 매칭에 있어, 예를 들면, 2 개의 화상들 간의 유사도 및/또는 비유사도를 검사하는 주지된 템플릿 매칭 방법을 사용할 수 있다. 또한, 보다 정밀하게 이동 위치를 측정하는 경우, 각 화소 단위에 대해 얻은 유사도 및/또는 비유사도를, 연속 피팅 함수 등을 사용하여 보간하고, 피팅 함수가 최대 및 최소인 부화소(subpixel) 위치를 측정함으로써 이동 길이를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
이차원 화상의 재구성 방법
이제, 동일 피사체가 복수회 촬상된 경우 마이크로렌즈 화상 군으로부터, 중첩 없이 이차원 화상을 재구성하는 방법에 대해 도 5a 내지 도 5c를 참조해서 설명한다.
3 개의 인접 마이크로렌즈 유닛(14a)이 있고; 3 개의 인접 마이크로렌즈 유닛(14a)이 도 5b에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상 소자(16)의 표면에서 마이크로렌즈 화상(91a, 91b, 및 91c)을 각각 형성하는 경우를 생각한다.
따라서, 중첩 없이 마이크로렌즈 화상을 형성하기 위해서는 촬상 광학계(12)의 F수(F-number)와 마이크로렌즈의 F수가 일치하는 것이 좋다.
가상 촬상 면(70)에서 시야(93a), 시야(93b), 및 시야(93c)는 마이크로렌즈의 화상(91a, 91b, 및 91c)이 촬상되는 시야이고, 도 5c에 나타낸 바와 같이 중첩하는 구역이다. 도 5b 및 도 5c는 상 축소율(demagnification ratio) N이 0.5이고; 각 피사체점이 2 회 이상 중첩되는 관계로 촬상되도록 각 시야가 0.5 배 되는 경우를 나타낸다. N = 0.5의 관계에 있어, 각 마이크로렌즈 화상을 1/N 배, 다시 말해, 2 배로 함으로써, 가상 촬상 면(70)의 화상을 재현할 수 있다.
하기 언급된 수학식 9가 수학식 4와 수학식 6의 관계로부터 유도될 수 있기 때문에, 촬상 후의 마이크로렌즈 화상 군으로부터 상 축소율 N을 알 수 있다.
Figure pat00010
마이크로렌즈의 피치(LML)은 공지되었기 때문에, 화상으로부터 동일 피사체의 이동 길이(△)를 측정함으로써, 상 축소율 N을 측정할 수 있다. 피치(LML)은 예를 들면 약 10 μm 이상 내지 약 60 μm 이하이다.
이차원 화상을 재구성하는 합성 방법
이차원 화상을 재구성하는 화상 합성 방법을 설명한다.
도 6a 내지 도 6e은 이차원 화상을 재구성하는 방법을 도시한다.
도 6a는 화상 합성 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 6b는 플렌옵틱(plenoptic) 화상의 예를 나타내고; 도 6c는 화소 신호의 확대 및 산술 평균의 예를 나타내고; 도 6d는 화소 신호의 화소 대응의 예를 나타내고; 도 6e는 이차원 화상의 예를 나타낸다.
우선, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 촬상 소자로부터 플렌옵틱 화상(도 6b 참조)의 출력을 얻는다(단계(S101)). 플렌옵틱 화상은 예를 들면 원 화상이다. 플렌옵틱 화상은 복수의 픽처 셀(화소)을 포함하고; 복수의 화소 각각은 서로 상이한 복수의 색(예를 들면, 적색, 녹색 및 청색)으로부터 선택된 하나에 대응한다. 다음으로, 촬상 소자로부터 출력되는 플렌옵틱 원 화상의 화이트 밸런스 처리는 B(청색), G(녹색), 및 R(적색)의 신호 밸런스를 조정하기 위하여 수행된다(단계(S102)). 다시 말해, 화이트 밸런스 처리는 복수의 색들 간의 신호 밸런스를 조정한다.
계속해서, 예를 들면 R 화소의 위치에는 G 및 B 신호 정보가 없기 때문에, R 화소의 주위에 배치된 화소를 참조함으로써 G 및 B 신호를 추정하여 G 및 B 신호를 만들기 위해 디모자이크(demosaicing)를 수행한다(단계(S103)). 다시 말해, 예를 들면, 복수의 화소는 제1 색(예를 들면, 적색)에 대응하는 제1 화소(제1 픽처 셀)를 포함한다. 디모자이크는 제1 화소 주위에 배치된 복수의 화소들의 화소를 참조함으로써, 제1 화소의 제2 색(예를 들면, 녹색 또는 청색)의 신호를 추정한다. 간단히 주위 화소로부터 평균을 찾는 처리를 수행하는 것으로 충분하지만, 필요에 따라 참조하는 화소 구역을 넓히는 등 다양한 방법이 가능하다(도 6c 참조). 디모자이크를 G 화소 및 B 화소에 대해서도 유사하게 수행한다.
계속해서, 도 6d에서 나타낸 바와 같이, 하나의 피사체점(P)(제1 점)에 대응하는 화상점(p1, p2, ..., pn)을, 촬상 소자로 기록한 화소 신호 값(Sp1, Sp2, ..., Sp n )의 합성 후 신호 S'p와 n 대 1로 대응시킨다(단계(S104)). 즉, 플렌옵틱 화상은 피사체의 피사체점(P)에 대응하는 복수의 화상점(p1, p2, ..., pn)을 포함한다. 단계(S104)에서, 제1 점과 각각의 복수의 화상점(p1, p2, ..., pn) 사이의 대응이 산출된다. 대응 방법은 상술한 바와 같이 화상점 이동 거리(△) 관계 또는 화상으로부터 시야의 중첩 관계를 감지함으로써 수행된다.
다음으로, 이차원 화상 합성을 수행하고(단계(S105)); 이차원 화상(도 6e 참조)을 얻고; 흐름은 종료된다. 예를 들면 단계(S104)에서 산출된 대응에 근거하여 복수의 화상점(p1, p2, ..., pn)의 화소 값이 합성된다. 이에 의해, 피사체점(P)에 대응하는 합성후 신호를 산출한다. 이렇게 하여, 이차원 화상이 산출된다.
이차원 화상 합성에 대해서 설명한다.
도 7은 산술 평균을 도시한다.
여기에서, 화소 신호 값(Sp1, Sp2, ..., Sp n ) 및 화소의 노이즈 값(Np1, Np2, ..., Np n )이 설명에서 사용된다. 우선, 각 화소 신호 값 및 노이즈 값의 휘도 보정 처리를 수행한다. 그리고, 휘도 보정 계수(a1, a2, ..., a n )를 화소 신호 값(Sp1, Sp2, ..., Sp n )으로 각각 곱한다.
계속해서, 곱셈 후의 값을 하기에서 언급된 수학식 10에 나타낸 바와 같이 산술 평균함으로써 합성후 신호 값(S'p)을 산출한다. 또한, 이 때의 합성후 신호 값에 포함되는 노이즈 값은 수학식 11에 나타낸 바와 같다.
Figure pat00011
Figure pat00012
거리측정 성능과 사출 동공의 형상과의 관계
도 8은 광선이 렌즈 단면을 통과하는 높이를 나타낸다.
도 9는 사출 동공의 편평률을 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 촬상 광학계(12)는 구경 조리개(S), 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 및 제3 렌즈(L3)를 포함한다. 제1 렌즈(L1)는 구경 조리개(S)와 마이크로렌즈 어레이(14) 사이에 제공된다. 제2 렌즈(L2)는 제1 렌즈(L1)와 마이크로렌즈 어레이(14) 사이에 제공된다. 제3 렌즈(L3)는 제2 렌즈(L2)와 마이크로렌즈 어레이(14) 사이에 제공된다.
제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)를 포함하는 렌즈 군은 주 렌즈이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이의, 축외(off-axis) 광선이 통과하는 공간에 가상면(12p)이 배치되는 경우, 가상면을 통과하는 광선에 대해서, 다음과 같이 정의한다.
예를 들면, 광축(Ox)과 교차하는 방향으로 진행하는 축외 광선에 대해서 생각한다. 축외 광선(L23)은 상부 광선(L23u), 하부 광선(L23d) 및 주광선(L23m)을 포함한다. 하부 광선(L23d)은 가상면에서, 상부 광선(L23u)과 광축(Ox) 사이에 위치한다. 주광선(L23m)은 가상면에서, 상부 광선(L23u)과 하부 광선(L23d) 사이에 위치한다.
h(G23iCR)은 축외 광선의 주광선(L23m)이 가상면을 통과하는 높이이다.
h(G23iUR)은 축외 광선의 상부 광선(L23u)이 가상면을 통과하는 높이이다.
h(G23iDW)은 축외 광선의 하부 광선(L23d)이 가상면을 통과하는 높이이다.
지면(page surface)으로 전파되는 축외 광선의 주광선에 대해서 다음과 같이 정의한다.
hx(G23iURX)은 수직면 내측의 광선(시상면을 통과한다)이 가상면을 통과하는 깊이 방향의 길이이다.
도 9에 나타낸 사출 동공(EP)의 형상은 축외 광선의 가상면에서의 형상이다. 사출 동공(EP)의 형상을 예를 들면 타원형으로 취급한다. 이러한 경우, 사출 동공(EP)의 형상은 제1 직경 및 제2 직경을 갖는다. 제1 직경은 사출 동공(EP)의 가상면에서 제1 방향(X방향)에 따른 직경이다. 제2 직경은 사출 동공(EP)의 가상면 에서 제2 방향(Y방향)에 따른 직경이다. 사출 동공(EP)의 편평률에 대해서 다음과 같이 정의한다.
제1 직경의 1/2 배를 a라고 한다. 사출 동공(EP)을 실질적으로 원형 또는 타원형으로 취급하는 경우, 제1 직경은 사출 동공 위치에서의 동공의 길이의 긴 직경이며; a = hx(G23iURX)이다.
제2 직경의 1/2 배를 b라고 한다. 사출 동공(EP)을 실질적으로 원형 또는 타원형으로 취급하는 경우, 제2 직경은 사출 동공 위치에서의 동공의 길이의 짧은 직경이며; b = (hy(G23iUR) - hy(G23iDW))/2이다.
반경 a 및 반경 b에 대하여, 편평률 ρ는 ρ = |1 - b/a|로 정의된다.
편평률과 거리측정 성능의 관계에 대해 사출 동공(EP)을 통과하는 광선 군의 균일성이 중요하다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 고도의 거리측정 정밀성을 위하여, 구경 조리개(구경 조리개(S))를 통과하는 광선 군의 위치 비율이 b/b인 경우, b/b에 대한 b' / b''의 비율이 1에 근접하도록 설계하는 것이 중요하다.
광축 부근에서, b/b에 대한 b' / b''의 비율 변화는 작고; 왜곡에 의한 문제는 발생하기 어렵다. 한편, 높은 화각(angles of view)을 갖는 위치에서, b/b에 대한 b'/b''의 비율의 변화는 크고; 왜곡에 의한 거리측정 오류가 발생하기 쉽다. 따라서, 광축 부근에서부터 높은 화각을 갖는 위치까지 광선 군의 원형 단면이 가능한 한 균일한 내부를 가지거나 편평화되지 않을 필요가 있다.
렌즈 구성의 식 및 파라미터
이하의 설명에서, 렌즈의 광축 방향을 Z방향이라고 하고; 광축의 한 법선 방향을 Y방향이라고 하고; Z방향 및 Y방향에 직교하는 방향을 X방향이라고 한다. Z방향의 양의 방향을 주 렌즈 군의 물체측으로부터 화상면으로 향하는 방향이라고 한다.
물체측에서부터 셀 때, 제i 번째 표면(구경 조리개 표면을 포함)의 곡률 반경이 Ri이고; 제i 번째와 제(i+1) 번째 표면 사이의 광축에 따른 표면 간격이 Di이고; 물체측에서부터 셀 때, 제j 번째 렌즈의 굴절률 및 아베수(Abbe number)가 각각 nj 및 vj이다.
Figure pat00013
수학식 12에서, c은 비구면 정점의 곡률이고, K은 원추 상수(conic constant)이고, aI는 비구면 상수이고, Y는 광축으로부터의 높이이고, Z는 렌즈면 정점에서의 접평면에서부터 비구면 위의 점까지 거리이다.
렌즈 구성
이제, 구체적인 렌즈 구성에 대해서 설명한다.
도 10은 실시양태에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 촬상 렌즈(110)는 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 및 제1 광학계인 촬상 광학계(12)를 포함한다. 도 10에서, S는 조리개 구경이고, R1은 제1 렌즈(L1)의 물체측의 표면(제1 표면)이고, R2은 제1 렌즈(L1)의 화상측의 표면(제2 표면)이고, R3은 제2 렌즈(L2)의 물체측의 표면(제3 표면)이고, R4은 제2 렌즈(L2)의 화상측의 표면(제4 표면)이고, R5은 제3 렌즈(L3)의 물체측의 표면(제5 표면)이고, R6은 제3 렌즈(L3)의 화상측의 표면(제6 표면)이고, R7은 커버 유리(CG)의 물체측의 표면(제7 표면)이고, R8은 커버 유리(CG)의 화상측의 표면(제8면)이고, R9은 마이크로렌즈 어레이 MLA의 물체측의 표면(제9 표면)이고, R10은 마이크로렌즈 어레이 MLA의 화상측의 표면(제10 표면)이고, DT는 고체 촬상 소자(16)의 촬상 면이다. 촬상 면은 복수의 화소가 제공되는 면이다.
제1 표면(R1)은 구경 조리개(S)에 대향한다. 제2 표면(R2)은 제1 표면(R1)과 마이크로렌즈 어레이(14) 사이에 제공된다.
제3 표면(R3)은 제2 표면(R2)에 대향한다. 제4 표면(R4)은 제3 표면(R3)과 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 사이에 제공된다.
제5 표면(R5)은 제4 표면(R4)에 대향한다. 제6 표면(R6)은 제5 표면(R5)과 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 사이에 제공된다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)는 고정밀 거리 화상 및 우수한 가시 화상 양자 모두를 취득할 수 있다.
촬상 광학계(12)는 물체측에서 화상면측으로 다음의 순서대로 배치된, 구경 조리개(S), 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 및 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)를 포함한다. 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)를 포함하는 렌즈 군은 주 렌즈이다.
촬상 광학계(12)의 화상측에는 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 및 고체 촬상 소자(16)가 배치된다.
마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 촬상 광학계(12)와, 복수의 화소를 갖는 고체 촬상 소자(16) 사이에 배치된다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 촬상 광학계(12)와, 촬상 광학계(12)의 초점 위치 사이에 제공된다. 다시 말해, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 촬상 광학계(12)의 초점 위치의 물체측에 배치된다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)을 포함한다. 1 개의 마이크로렌즈 유닛(14a)은 광축 방향에서 볼 때 2 개 이상의 화소와 중첩된다. 제1 면(14p)에 투영했을 때, 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a) 각각은 복수의 화소들(16b) 중 2 개 이상의 화소와 중첩된다.
실시양태에서, 주 렌즈는 실질적으로 배율(power)을 갖지 않는 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 전체 렌즈 구성은 실질적으로 배율을 갖지 않는 렌즈(예를 들면, 커버 유리(CG))를 포함할 수 있다.
여기에서, 3 개의 렌즈로 만들어지는 주 렌즈의 렌즈 배향은 다음과 같다.
제1 렌즈(L1)의 물체측 표면(제1 표면)의 곡률 반경은 양이다.
제2 렌즈(L2)의 물체측 표면(제3 표면) 및 제2 렌즈(L2)의 화상측 표면(제4 표면)의 곡률 반경은 양자 모두 음이다.
제3 렌즈(L3)의 물체측 표면(제5 표면) 및 제3 렌즈(L3)의 화상측 표면(제6 표면)의 곡률 반경은 양자 모두 양이다.
촬상 광학계(12)와 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 간의 배열은, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)가 촬상 광학계(12)을 통과한 상을 축소할 때, 축소율(Nf)가 0.001 이상 내지 0.87 이하가 되는 것이 바람직하다.
이렇게, 주 렌즈의 기본 구성은 양의 제1 렌즈(L1), 음의 제2 렌즈(L2), 및 양의 제3 렌즈(L3)로 만들어지고, 삼중 렌즈 구성을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 적절한 백포커스 및 짧은 총 렌즈 길이를 갖는 얇은 촬상 렌즈(110)를 얻는다.
주 렌즈의 렌즈 수는, 최우선으로는 성능, 및 우선적으로 소형화를 고려한 결과, 3 개로 정해진다. 주 렌즈의 렌즈 수가 2 개 이하인 경우, 시야 곡률(field curvature)을 감소시키기 어렵고; 주변 성능이 저하된다. 주 렌즈의 렌즈 수가 3 개 이상인 경우, 성능은 나아진다. 한편, 총 길이가 증가하여, 중량의 증가를 초래할 수 있다. 따라서, 시야 곡률 및 왜곡 수차를 감소시킬 수 있는 3 개 렌즈 구성을 사용함으로써, 주 렌즈의 크기를 감소시키고 우수한 주변 성능을 제공한다.
주 렌즈에 포함되는 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)의 표면들(R1 내지 R6) 중 하나 이상의 표면이 비구면인 것이 바람직하다. 또한, 물체측 및 화상면측에서 선택되는 하나 이상의 일면이 비구면인 것이 바람직하다.
양의 제1 렌즈(L1)에서 비구면을 사용하고, 제2 렌즈(L2)에서 음의 굴절력을 갖는 비구면을 사용하고, 제3 렌즈(L3)에서 양의 굴절력을 갖는 비구면을 사용함으로써, 다양한 수차 및 특히, 비점 수차, 및 왜곡 수차가 보정되고, 렌즈계의 총 길이가 짧으며, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)로의 입사각 30 도 이하에 대해 고체 촬상 소자(16)의 촬상 면(DT)에 대한 촬상 배율이 축소율인, 촬상 렌즈를 얻을 수 있다.
또한, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)에 비구면을 사용함으로써, 및 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 간의 간격 및 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 간의 간격을 적절하게 배치함으로써, 축상(on-axis) 광선과 가장자리(marginal) 광선의 투과 높이 간에 발생하는 차이를 이용하여, 광축에서 먼 화면 주변부의 다양한 수차(코마 수차, 비점 수차 및 왜곡 수차)를 보정할 수 있다.
제1 렌즈(L1)는 유리 재료 또는 플라스틱 재료로, 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)는 플라스틱 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한, 유리 재료 및 플라스틱 재료를 포함하는 렌즈는, 반사를 방지하고 표면 경도를 증가시키기 위해 플라스틱 재료의 표면을 코팅한 렌즈를 포함한다.
렌즈는 작고; 작은 렌즈의 제조에서, 플라스틱 재료가 사출 성형 등으로 제조될 수 있고, 유리 재료보다 대량 생산에 더 적합하다. 또한, 플라스틱 렌즈는 낮은 제조 가격으로 대량 생산하기에 적합하다.
구경 조리개(S)는 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)을 통과하여 고체 촬상 소자(16)에 도달하는 피사체 광량을 조정한다. 구경 조리개(S)는 주 렌즈의 물체측에 배치된다. 다시 말해, 촬상 렌즈(110)에서는, 물체측에서부터 순서대로, 구경 조리개(S), 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)가 배치된다.
촬상 렌즈(110)에서, 구경 조리개(S)가 물체측에서 가장 멀리 배치되기 때문에, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)로의 입사각이 감소한다. 즉, 물체측에서 가장 멀리 구경 조리개(S)를 배치한 유형의 경우, 제1 렌즈(L1)와 제3 렌즈(L3) 사이에 구경 조리개가 제공된 중간-조리개 유형의 경우보다, 촬상 면으로부터 사출 동공 위치까지의 거리가 더 길어질 수 있다.
사출 동공이 촬상 면에서 먼 경우, 촬상 렌즈(110)의 최종면에서 방출된 광선의 주광선이 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 거의 수직인 각도로 입사하게 되고, 즉 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈(마이크로렌즈 유닛(14a))의 사출 동공과 촬상 렌즈(110)의 사출 동공 간의 이동을 감소시킬 수 있고; 우수한 수차 성능을 확보할 수 있다.
마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 촬상 광학계(12)와 고체 촬상 소자(16) 사이에 배치된다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)을 통과한 화상은 고체 촬상 소자(16) 위로 허상으로 촬상되고, 축소율로 촬상된다. 이에 의해, 촬상 렌즈(110)의 원래의 중심 성능 및 주변 성능을 더욱 우수하게 보정할 수 있다.
마이크로렌즈 어레이
이제 촬상 렌즈(110)에 적용되는 마이크로렌즈 어레이 MLA에 대해서 설명한다.
도 11은 마이크로렌즈 유닛의 배열을 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 12 내지 도 13은 마이크로렌즈의 광선도이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)을 사용하는 렌즈 광학계 배열을 갖는다. 렌즈 광학계 배열은 마이크로렌즈 유닛(14a) 각각의 축방향에서의 광이 각 시야에 대해 각 세그먼트의 동일한 위치에 도달하는 것이다. 복수의 광학계 배열에서, 복수의 광학계는 복수의 광학계 배열의 중심으로부터 균일하게 배치되고, 예를 들면 도 11에 나타낸 것 같은 육방 배열로 배치된다. 복수의 마이크로렌즈 유닛(14a)이 갭 없이 육방 배열로 충진된 경우, 마이크로렌즈 유닛(14a) 각각의 외주의 형상은 육각형이다.
마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 굴절 광학계로 형성된다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 촬상 광학계(12)와 고체 촬상 소자(16) 사이에 배치되고; 촬상 소자로의 촬상은 허상 배율이다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)는 상이한 화각을 갖는 촬상 광학계(12)로부터의 광선을 고체 촬상 소자(16) 위에 촬상한다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 내부의 마이크로렌즈 유닛(14a)은 육방 배열로 배치되어 있기 때문에, 화각이 증가함에 따라 시야 주변에서 마이크로렌즈 유닛(14a)에 대한 입사각이 증가한다.
도 12는 촬상 광학계(12)로부터의 주광선이 각도 0 도로 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 입사하는 경우의 광선도를 나타낸다.
도 13은 촬상 광학계(12)로부터의 주광선이 각도 30 도로 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 입사하는 경우의 광선도를 나타낸다.
마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 형성되는 굴절 광학계는 적절한 허상 배율로, 촬상 광학계(12)와 고체 촬상 소자(16) 사이에 배치되고, 적절한 초점 거리 및 F수를 갖도록 구성되어, 촬상 광학계(12)로부터의 시야 외부의 광선이 가능한 한 효과적으로 촬상 소자에 도달할 수 있다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)에서, 화상측에서의 주광선의 입사각이 20 도 내지 30 도 내에 있기 위해 광선이 효과적으로 고체 촬상 소자(16)에 도달할 수 있도록 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 마이크로렌즈 유닛(14a)의 초점 거리 및 F수가 정해진다. 예로서, 표 1은 허상 배율 0.5 배로 촬상한 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈(1 개의 마이크로렌즈 유닛(14a))의 설명을 나타낸다.
표 1에 언급된 파라미터는 다음을 의미한다.
Nd는 렌즈의 광학 재료의 d선(587.6 나노미터(nm)) 굴절률이다.
vd는 렌즈의 광학 재료의 d선에 대한 아베수이다.
R는 유효 반경(밀리미터(mm)), 즉 광선이 통과하는 원 영역의 반경이다.
f는 초점 거리(mm)이다.
Figure pat00014
도 14은 마이크로렌즈의 광선도이다.
도 14는 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의, 주광선 각도 0 도에 대한 광선도이다.
도 15은 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타낸다.
도 15는 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의 수차도(주광선 각도 0 도에 대하여)이다.
도 16은 마이크로렌즈의 광선도이다.
도 16은 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의 주광선 각도 20 도에 대한 광선도이다.
도 17은 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타낸다.
도 17은 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의 수차도(주광선 각도 20 도에 대해)이다.
도 18은 마이크로렌즈의 광선도이다.
도 18은 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의 주광선 각도 30 도에 대한 광선도이다.
도 19은 마이크로렌즈의 수차 곡선을 나타낸다.
도 19는 표 1에 나타낸 마이크로렌즈 어레이 MLA의 단일 렌즈의 수차도(주광선 각도 30 도에 대해)이다.
제1 광학계(촬상 광학계(12))의 조건식
이제 촬상 광학계(12)의 조건식에 대해서 설명한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)는 물체측에서 화상면측을 향하여 순서대로, 구경 조리개(S), 양의 굴절력 및 물체측 표면의 곡률 반경이 양이 되는 형상을 갖는 제1 렌즈(L1), 음의 굴절력 및 물체측 표면 및 화상측 표면의 곡률 반경이 모두 음이 되는 형상을 갖는 제2 렌즈(L2), 및 양의 굴절력 및 물체측 표면 및 화상측 표면의 곡률 반경이 모두 양이 되는 형상을 갖는 제3 렌즈(L3)를 포함하고; 이 렌즈들의 후방에 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 및 고체 촬상 소자(16)가 배치된다.
촬상 렌즈(110)에서, 촬상 광학계(12)와 고체 촬상 소자(16) 사이에, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)가 배치된다. 촬상 광학계(12)에 의해 형성되는 화상이 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 의해 축소되는 경우, 배율은 0.001 이상 내지 0.87 이하인 것이 바람직하다.
촬상 렌즈(110)는 이러한 광학계에서, 이하에 언급된 조건식 (1) 내지 (6)을 만족한다.
Figure pat00015
상기에 언급한 조건식 (1) 내지 (6)에서, f는 촬상 광학계(12)의 전체 시스템의 초점 거리이고, f1은 제1 렌즈(L1)의 초점 거리이고, f2은 제2 렌즈(L2)의 초점 거리이고, f3은 제3 렌즈(L3)의 초점 거리이고, TL은 구경 조리개(S)와 촬상 면(DT)(고체 촬상 소자(16)) 사이의 거리이고, D2은 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이의 광축(Ox)에 따른 거리이고, D5은 제3 렌즈(L3)의 광축(Ox)에 따른 두께이다.
실시양태의 촬상 렌즈(110)의 렌즈 구성의 기본적 특징은 큰 양의 배율을 가지는 제1 렌즈(L1), 비교적 큰 음의 배율을 가지는 제2 렌즈(L2), 및 가장 화상에 근접한 면의, 작은 양의 배율을 갖는 제3 렌즈(L3)로 만들어지며; 배율 배열은 소위 양-음-양 삼중형이다.
또한, 촬상 렌즈(110)는 큰 배율을 가지는 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2) 및 제3 렌즈(L3)로 색 수차를 보정하기 위한 소색법(achromatization)을 수행하는 특징을 갖는다.
따라서, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)는 주로 광축 부근의 구면 수차, 코마 수차, 및 색 수차를 보정하는 효과를 가지고; 제3 렌즈(L3)는 주로 축외 수차인 왜곡 수차를 보정하고, 우수한 텔레센트리시티(telecentricity)를 유지하는 효과를 갖는다.
조건식 (1), (2), 및 (3)은 적은 렌즈를 포함하는 촬상 렌즈에서 우수한 광학 성능을 얻기 위한 최적 굴절력 배열을 규정한다.
조건식 (1)은 전체 렌즈계의 합성 초점 거리에 대한 제1 렌즈(L1)의 배율에 관한 조건식이다. 제1 렌즈(L1)의 배율이 증가하고, 조건이 조건식 (1)의 하한 미달인 경우, 상부 광선의 코마 수차 및 구면 수차, 코마 수차 및 색 수차가 커지게 되고; 성능이 바람직하지 않게 저하되고; 보정이 어려우며; 화면 전체의 콘트라스트가 감소한다. 또한, 제1 렌즈(L1)의 렌즈의 구면의 곡률 반경이 작아지고; 패터닝이 어렵다.
한편, 제1 렌즈(L1)의 배율이 감소하고, 조건식 (1)의 상한을 초과하는 경우, 백포커스가 길어지고; 렌즈계의 전체 길이가 커지고; 컴팩트성(compactness)이 없어지고; 광선의 코마 수차가 커지게 되고; 성능이 바람직하지 않게 저하된다. 따라서, 촬상 렌즈(110)의 전체 길이를 감소시키기가 어렵다.
조건식 (1)에서, 범위가 0.6 < f1/f < 0.8인 것이 보다 바람직하고, 범위가 0.7 < f1/f < 0.8인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 언급된 조건식 (2)는 전체 렌즈계의 합성 초점 거리에 대한 제2 렌즈(L2)의 배율의 절대값에 관한 조건식이다. 조건식 (2)는 제2 렌즈(L2)의 음의 배율을 규정한다. 제1 렌즈(L1)의 양의 렌즈 때문에 발생하는 수차를, 음의 제2 렌즈(L2)의 배율로 보정할 필요가 있다. 제2 렌즈(L2)의 음의 배율을 강하게 하면, 음의 렌즈의 보정 효과에 대해 음의 배율이 과해지기 때문에 성능이 바람직하지 않게 저하된다. 특히, 광축에서 색 수차 및 배율의 색 수차가 저하된다. 또한, 촬상 면으로의 입사각이 지나치게 커진다. 그 때문에, 제2 렌즈(L2)의 음의 배율을 비교적 약하게 정하는 것이 바람직하다. 따라서, 조건식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다.
제2 렌즈(L2)의 배율이 강하고, 조건이 조건식 (2)의 하한에 미달하는 경우, 전체 길이가 길어지고; 주변 광선의 광선 높이가 높아지고; 비점 수차의 보정이 어려우며; 화면 전체의 콘트라스트가 감소한다. 또한, 제2 렌즈(L2)의 렌즈의 구면의 곡률 반경이 작아지고; 패터닝이 어렵다. 또한, 고체 촬상 소자(16)로의 입사각이 커지고; 바람직하지 않게, 화상면측에서의 텔레센트릭 특성을 확보하기가 어렵다.
조건식 (2)의 상한을 초과하는 경우, 축상 수차 및 축외 수차의 수차 보정 밸런스가 저하되고; 축외 수차가 용이하게 보정될 수 없다.
조건식 (2)에서, 범위가 1.0 < |f2|/f < 2.5인 것이 보다 바람직하고, 범위가 1.5 < |f2|/f < 2.5인 것이 보다 더 바람직하다.
조건식 (3)은 양의 제3 렌즈(L3)의 굴절력을 규정하기 위한 조건식이다. 조건식 (3)은 양의 제1 렌즈(L1)의 굴절력과 음의 제2 렌즈(L2)의 굴절력의 균형을 제공한다. 제1 렌즈(L1)의 배율과 제2 렌즈(L2)의 배율 간의 밸런스가 저하되는 경우, 촬상 광학계의 전체 길이가 증가하거나, 바람직하지 않게 성능이 저하된다.
제3 렌즈(L3)의 배율이 크고 조건식 (3)의 하한에 미달하는 경우, 이는 소형화에 유리하지만, 주변부의 텔레센트리시티 및 왜곡 수차를 보정하기가 어렵다. 또한, 비점 수차가 언더-보정(under-corrected)되기 때문에, 우수한 성능을 확보할 수 없다.
제3 렌즈(L3)의 배율이 작고 조건식 (3)의 상한을 초과하는 경우, 양의 제3 렌즈(L3)의 배율이 지나치게 약해지고; 고체 촬상 소자(16)로의 입사각이 바람직하지 않게 너무 커지고; 코마 수차 및 비점 수차의 보정이 불충분하다. 전체 렌즈계의 백포커스가 바람직하지 않게 길어지고, 이는 촬상 광학계의 전체 길이의 감소에 불리하다.
조건식 (3)에서, 범위가 2.0 < f3/f < 150인 것이 보다 바람직하고, 범위가 2.0 < f3/f < 100인 것이 보다 더 바람직하다.
조건식 (4)는 촬상 광학계(12)의 렌즈계의 전체 길이를 규정한다. 조건식 (4)의 상한을 초과하는 경우, 렌즈 전체 길이가 커지기 때문에 컴팩트화가 불가능하다. 따라서, 조건식 (4)를 만족하는 구성에 따르면, 촬상 렌즈의 소형화, 박형화를 용이하게 할 수 있다.
조건식 (4)에서, f/TL < 1.2인 경우가 보다 바람직하고, f/TL < 1.0인 경우가 보다 더 바람직하다.
조건식 (5)는 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 간의 간격을 규정하기 위한 조건식이다. 조건식 (5)의 상한을 초과하는 경우, 축상 수차와 축외 수차 간의 수차 보정 밸런스가 저하되고; 축외 수차를 용이하게 보정할 수 없다. 한편, 조건이 조건식 (5)의 하한에 미달되는 경우, 큰 시야 곡률을 초래하고, 비점 수차가 충분히 보정되지 않기 때문에 주변 성능이 저하된다.
조건식 (5)에서, 범위가 0 < D2/f < 0.15인 것이 보다 바람직하고, 범위가 0 < D2/f < 0.10인 것이 보다 더 바람직하다.
조건식 (6)은 제3 렌즈(L3)의 광축에 따른 두께를 규정하기 위한 조건식이다. 조건식 (6)의 상한을 초과하는 경우, 축상 수차와 축외 수차 간의 수차 보정 밸런스가 저하되고; 배율 색 수차를 용이하게 보정할 수 없다. 또한, MLA 렌즈와 조합하는 경우, 축외 광선의 사출 동공 형상을 크게 변형시키기 때문에, 주변에서의 색 수차가 용이하게 보정될 수 없다.
조건식 (6)에서, 범위가 0 < D5/f < 0.4인 것이 보다 바람직하고, 범위가 0 < D5/f < 0.3인 것이 보다 더 바람직하다.
또한, 실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)에서, 제2 렌즈(L2)를 통과하는 주광선의 높이 위치가 하기 언급된 조건식 (7)을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure pat00016
조건식 (7)에서, hc(G2R)은 최대 화각의 축외 광선의 주광선이 제2 렌즈(L2)의 화상측의 표면(제4 표면)을 통과하는 높이이다. 다시 말해, hc(G2R)은 광축(Ox)과, 축외 광선의 주광선과 제4 표면이 교차하는 위치 사이의 거리이다. D1 + D2 + D3은 구경 조리개(S)로부터 제2 렌즈(L2)의 화상측의 표면(제4 표면)까지의 광축(Ox)에 따른 거리이다. D1은 제1 렌즈(L1)의 광축(Ox)에 따른 두께이다. D2은 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 광축(Ox)에 따른 공기 간격이다. 다시 말해, D2은 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 광축(Ox)에 따른 거리와, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 영역의 굴절률의 곱이다. D3은 제2 렌즈(L2)의 광축(Ox)에 따른 두께이다.
여기에서, 조건식 (7)은 축외 주광선이 제2 렌즈(L2)를 통과하는 높이를 제어하기 위한 조건식이다. 조건식 (7)은 촬상 렌즈(110)을 통과한 축외 광선이 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 입사할 때, 가능한 한 색 수차의 발생을 방지하기 위한 조건이고; 조건식 (7)은 축외 광선의 사출 동공의 형상에 대해서 제한한다.
조건식 (7)의 상한을 초과하고, 최대 화각의 축외 광선의 주광선이 제2 렌즈(L2)의 화상측의 표면(제4 표면)을 통과하는 높이가 높아지는 경우, 제3 렌즈(L3)의 물체측의 표면(제5 표면)에의 입사 높이가 높아지며; 제3 렌즈(L3)의 물체측의 표면(제5 표면)의 굴절력을 완화할 필요가 있다. 이 부분의 굴절력이 약화되기 때문에, 코마 수차의 발생이 증가하지만, 축외 광선의 사출 동공의 형상은 크게 변하지 않는다.
조건이 조건식 (7)의 하한에 미달하는 경우, 제3 렌즈(L3)의 물체측의 표면(제5 표면)에서의 광선 높이가 감소하고; 제3 렌즈(L3)에서의 광선의 굴절력이 증가될 필요가 있다. 이 부분의 굴절력이 증가되기 때문에, 정해진 화상 높이로의 광선의 입사각, 즉, CRA(Chief Ray Angle; 주광선 각(주광선의 화상면으로의 입사각)을 확보하기가 어렵다. 제3 렌즈(L3)에의 입사 높이를 확보하기 위해서, 제2 렌즈(L2)의 음의 굴절력을 증가시킬 필요가 있으므로, 축외 광선의 큰 코마 수차가 발생하고; 바람직하지 않게 축외 광선의 사출 동공의 형상이 크게 변한다.
조건식 (7)에서, 범위가 0.3 < hc(G2R)/D(D1 + D2 + D3) < 0.5인 것이 보다 바람직하고, 범위가 0.3 < hc(G2R)/D(D1 + D2 + D3) < 0.4인 것이 보다 더 바람직하다.
사출 동공의 형상은 촬상 광학계(12)의 사출 동공면에서, 축외 광선의 형상이다. 사출 동공면은 예를 들면, 촬상 광학계(12)의 사출 동공이 촬상되는 면이다. 사출 동공의 형상을, 예를 들면 타원형으로 취급한다. 이러한 경우, 사출 동공의 형상은 제1 직경 및 제2 직경을 갖는다. 제1 직경은 사출 동공의 사출 동공면 내의 제1 방향(X방향)에 따른 직경이다. 제2 직경은 사출 동공의 사출 동공면 내의 제2 방향(Y방향)에 따른 직경이다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)에서, 사출 동공의 위치에서의 사출 동공 형상에 관해 하기 언급된 조건식 (8)을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure pat00017
조건식 (8)에서, ρ는 편평률이다. 편평률 ρ은 ρ = |1 - b/a|이다. a는 사출 동공 위치에서, 사출 동공을 통과하는 축외 광선의 광축과 직교하는 제1 방향의 반경이다. b은 사출 동공 위치에서, 사출 동공을 통과하는 축외 광선의 광축과 직교하는 제2 방향(제1 방향과 직교하는 방향)의 반경이다.
a는 제1 직경의 1/2 배이다. 사출 동공을 실질적으로 원형 또는 타원형으로 취급하는 경우, 제1 직경은 사출 동공 위치에서의 동공의 길이의 긴 직경이다. 반경 a는 a = hx(EXTPURX)로 표현된다.
b은 제2 직경의 1/2 배이다. 사출 동공을 실질적으로 원형 또는 타원형으로 취급하는 경우, 제2 직경은 사출 동공 위치에서의 동공의 길이의 짧은 직경이다. 반경 b은 b = (hy(EXTPiUR) - hy(EXTPiDW))/2로 표현된다.
h(EXTPiCR)은 축외 광선의 주광선이 사출 동공면을 통과하는 높이이다.
h(EXTPiUR)은 축외 광선의 상부 광선이 사출 동공면을 통과하는 높이이다.
h(EXTPiDW)은 축외 광선의 하부 광선이 사출 동공면을 통과하는 높이이다.
hx(EXTPURX)은 사출 동공면을 통과하는 축외 광선의 주광선에 대하여 수직한 면에서 광선의 깊이 방향의 길이이다. hx(EXTPURX)은 사출 동공면에서 축외 광선(L23)의 제1 방향(X방향)에 따른 길이의 1/2 배이다.
예를 들면, hy(EXTPiUR)은 축외 광선의 상부 광선이 사출 동공면을 통과하는 제2 방향의 높이이다. hy(EXTPiUR)은 상부 광선(L23u)이 사출 동공면을 통과하는 위치와 광축(Ox) 사이의 제2 방향(Y방향)에 따른 거리이다. hy(EXTPiDW)은 축외 광선의 하부 광선이 사출 동공면을 통과하는 제2 방향의 높이이다. hy(EXTPiDW)은 하부 광선(L23d)이 사출 동공면을 통과하는 위치와 광축(Ox) 사이의 제2 방향에 따른 거리이다.
조건식 (8)은 실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)의 사출 동공의 위치에서, 사출 동공의 형상에 관한 조건식이다.
촬상 광학계(12)로부터의 광선이, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 의해 고체 촬상 소자(16) 위에 축소되고 촬상되는 경우, 광선이 효과적으로 고체 촬상 소자(16)에 도달하도록, 촬상 광학계(12)의 사출 동공의 형상과, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 위의 단일 렌즈의 입사 동공(entrance pupil)의 형상을 일치시키는 것이 이상적이다.
그러나, 실제로는 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈의 배열이 육방 충진 밀도를 갖기 때문에, 고체 촬상 소자(16)의 중심에 마이크로렌즈 어레이 MLA(14) 위의 단일 렌즈 중심을 정렬하더라도, 화각이 큰 축외 광선의 주광선은 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈의 광축에 대하여 큰 입사각을 가지고, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 광학축에 대하여 20 도 내지 30 도의 경사로 입사하며; 따라서, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 입사 동공 위치와 촬상 광학계(12)의 사출 동공 위치를 정렬하기가 어렵다.
촬상 광학계(12)에 대해 경사지게 방출된 축외 광선의 동공 형상은 구경식(vignetting) 효과 때문에 타원형(좌우로 긴 고양이의 눈과 같은 형상)이다. 촬상 광학계(12)로부터의 축외 광선이 가능한 한 많이 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈에 효과적으로 입사되기 위해서, 촬상 광학계(12)로부터의 사출 동공의 형상이 가능한 한 원에 가까운 형상일 필요가 있다. 조건식 (8)은 이러한 동공 형상을 규정한다.
조건식 (8)의 상한을 초과하는 경우, 촬상 광학계(12)의 사출 동공의 형상이, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)의 단일 렌즈의 사출 동공의 형상으로부터 크게 이동한다. 따라서, 광선을 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)로 통과시키고 고체 촬상 소자(16)에 효과적으로 도달시키기가 어렵다.
조건식 (8)에서, 범위가 0 ≤ ρ < 0.2인 것이 보다 바람직하고, 범위가 0 ≤ ρ < 0.15인 것이 보다 더 바람직하다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)에서, 하기 언급된 조건식 (9)를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure pat00018
조건식 (9)에서, ν1은 제1 렌즈(L1)의 아베수이며; ν2는 제2 렌즈(L2)의 아베수다.
조건식 (9)는 양의 제1 렌즈(L1) 및 음의 제2 렌즈(L2)에 포함되는 재료의 아베수를 규정한다. 조건식 (9)를 만족시킴으로써, 광축에서의 색 수차 및 배율의 축외 색 수차를 보정하는 것이 가능하다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)는 하기에 언급된 조건식 (10)을 만족하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00019
조건식 (10)에서, αi는 최대 화각(최대 화상 높이)에서의 축외 광선의 주광선의 촬상 면(DT)으로의 입사각이다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110)에서, 고체 촬상 소자(16)과 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)를 조합하여 사용하는 경우에, 촬상 광학계(12)로부터 방출된 축외 광선이 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 대하여 큰 각도로 입사하고, 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)을 통과하여 고체 촬상 소자(16)에 촬상되면, 바람직하지 않게 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 의해 허용될 수 있는 축외 광선의 화각이 크게 이동하며; 바람직하지 않게 화상 중앙부와 화상 주변부 사이에서 화상의 밝기가 상이하다. 마이크로렌즈 어레이 MLA(14)에 대한 입사각이 작은 경우, 이 문제는 경감하지만, 광학계의 전체 길이가 바람직하지 않게 커지게 된다. 따라서, 조건식 (10)을 만족하는 것이 좋다.
따라서, 실시양태의 촬상 렌즈(110) 및 촬상 렌즈(110)를 포함하는 고체 촬상 장치(1)에 따르면, 적은 렌즈 수 및 단순한 렌즈 구성이 가능하고; 고성능, 예컨대 작은 F수 등을 달성할 수 있고; 렌즈계 자체가 컴팩트해질 수 있다. 또한, 고정밀 거리 화상 및 우수한 가시 화상 모두를 취득할 수 있다.
실시양태에 따른 촬상 렌즈(110) 및 고체 촬상 장치(1)는 예를 들면, 휴대 전화, 타블렛 단말기, 디지털 카메라 등의 휴대 단말, 영상 기기, 산업용 로보트, 로보트 암, 내시경 등과 같은 의료 기기와 같이 다양한 전자 기기에 적용가능하다.
이제, 실시예로서 촬상 광학계(12)의 수치적 실시예를 설명한다.
제1 실시예
도 20은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시한다.
도 21 및 도 22는 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도이다.
도 23은 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시한다.
도 24는 제1 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시한다.
이하에 언급한 표 2는 제1 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 표면에 대한 곡률 반경 Ri, 간격 Di, 굴절률 nd 및 분산값 νd를 나타낸다.
Figure pat00020
이하는 제1 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 비구면 데이타이다.
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
후술하는 바와 같이, 실시예에서 상기 언급한 조건식 (1) 내지 (10)이 만족된다. 상기 언급된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 촬상 광학계(12)가 우수한 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
제2 실시예
도 25는 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시한다.
도 26 및 도 27은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도이다.
도 28은 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시한다.
도 29는 제2 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시한다.
하기에 언급된 표 3은 제2 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 표면에 대한 곡률 반경 Ri, 간격 Dic, 굴절률 nd 및 분산값 νd를 보여준다.
Figure pat00024
제2 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 비구면 데이타는 다음과 같다.
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
후술하는 바와 같이, 실시예에서 상기 언급된 조건식 (1) 내지 (10)이 만족된다. 상기 언급된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 촬상 광학계(12)가 우수한 성능을 갖는다는 것을 볼 수 있다.
제3 실시예
도 30은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시한다.
도 31 및 도 32는 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도이다.
도 33은 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시한다.
도 34는 제3 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시한다.
하기에 언급한 표 4는 제3 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 표면에 대한 곡률 반경 Ri, 간격 Dic, 굴절률 nd 및 분산값 νd를 나타낸다.
Figure pat00028
제3 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 비구면 데이타는 다음과 같다.
Figure pat00029
Figure pat00030
후술하는 바와 같이, 실시예에서 상기 언급된 조건식 (1) 내지 (10)이 만족된다. 상기 언급된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 촬상 광학계(12)가 우수한 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
제4 실시예
도 35는 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시한다.
도 36 및 도 37은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 다양한 수차도이다.
도 38은 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공 위치를 도시한다.
도 39는 제4 실시예에 따른 촬상 렌즈의 사출 동공의 형상 및 수치를 도시한다.
하기에서 언급한 표 5는 제4 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 표면에 대한 곡률 반경 Ri, 간격 Dic, 굴절률 nd 및 분산값 νd를 나타낸다.
Figure pat00031
제4 실시예에 따른 촬상 광학계(12)의 비구면 데이타는 다음과 같다.
Figure pat00032
Figure pat00033
CRA(주 광선의 화상 면 위로의 입사각)(화각 31 도) = 25.3 °
후술하는 바와 같이, 실시예에서 상기 언급된 조건식 (1) 내지 (10)이 만족된다. 상기 언급된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 촬상 광학계(12)가 우수한 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
표 6은 실시예의 조건식의 값을 나타낸다.
Figure pat00034
표 6에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4 실시예에서 상기 언급된 조건식 (1) 내지 (10)의 각각이 모두 만족된다.
상술한 바와 같은 실시양태에 따른 촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치에 따르면, 고정밀 거리 화상 및 우수한 가시 화상 모두를 취득할 수 있다.
실시양태 및 실시예를 이상에서 설명했지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기에서 언급된 실시양태 및 실시예는 커버 유리(CG) 및 마이크로렌즈 어레이(MLA)가 제공된 실시예를 도시했지만, 마이크로렌즈 어레이(MLA)만을 포함하는 구성을 사용할 수 있다. 또한, 상기 언급한 실시예에서 나타낸 값은 예일 뿐이고; 발명의 조건을 만족시키는 한 다른 값을 사용할 수 있다. 또한, 상기 언급된 실시양태 및 실시예에 대하여, 통상의 기술자에 의해 적절히 행해지는 구성 요소의 추가, 삭제, 또는 설계 변경, 또는 실시양태의 특징의 적절한 조합은, 본 발명의 사상이 포함되는 정도까지 본 발명의 범위 내이다.
특정 실시양태를 설명했지만, 이 실시양태는 예로서만 제시한 것이며, 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 본원에 설명된 신규한 실시양태는 그 밖의 다양한 형태로 실시될 수 있으며; 또한, 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서, 실시양태의 형태 내에서 다양한 생략, 치환 및 변경을 행할 수 있다. 첨부한 특허청구범위 및 그들의 등가물은 본 발명의 범위 및 사상 내에 포함되는 동시에, 이러한 형태 또는 변형을 포함하도록 의도된다.
1: 고체 촬상 장치
10: 촬상 모듈 유닛
12: 촬상 광학계
14(MLA): 마이크로렌즈 어레이
14a: 마이크로렌즈 유닛
16: 촬상 소자
18: 촬상 회로
20: 촬상 신호 처리기
L1: 제1 렌즈
L2: 제2 렌즈
L3: 제3 렌즈

Claims (15)

  1. 광축을 포함하는 제1 광학계; 및
    제1 광학계와 촬상 소자 사이에 제공된 마이크로렌즈 어레이를 포함하고,
    마이크로렌즈 어레이는 제1 면에 제공된 복수의 마이크로렌즈 유닛을 포함하고,
    촬상 소자는 복수의 화소 군을 포함하고,
    각각의 화소 군은 복수의 화소를 포함하고,
    제1 면에 투영하는 경우, 마이크로렌즈 유닛은 각각 화소 군과 중첩되고,
    제1 광학계는
    구경 조리개;
    구경 조리개와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되며, 구경 조리개에 대향하는 제1 표면, 제1 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되는 제2 표면, 및 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    제1 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되며, 제2 표면에 대향하는 제3 표면, 제3 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되는 제4 표면, 및 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈; 및
    제2 렌즈와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되며, 제4 표면에 대향하는 제5 표면, 제5 표면과 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공되는 제6 표면, 및 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈
    를 포함하고,
    제1 표면의 곡률 반경은 양이고,
    제3 표면의 곡률 반경 및 제4 표면의 곡률 반경은 각각 음이고,
    제5 표면의 곡률 반경 및 제6 표면의 곡률 반경은 각각 양이고,
    제1 내지 제6 표면에서 선택된 하나 이상이 비구면 형상을 가지고,
    하기 수학식 (1) 내지 (6)을 만족하는,
    촬상 렌즈.
    Figure pat00035

    상기 식에서,
    f는 제1 광학계의 초점 거리이고,
    f1은 제1 렌즈의 초점 거리이고,
    f2은 제2 렌즈의 초점 거리이고,
    f3은 제3 렌즈의 초점 거리이고,
    TL은 구경 조리개와 촬상 소자 사이의 거리이고,
    D2은 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 광축에 따른 거리이고, 및
    D5은 제3 렌즈의 광축에 따른 두께이다
  2. 제1항에 있어서,
    마이크로렌즈 어레이가 제1 광학계에 의해 형성되는 화상을 축소하고,
    마이크로렌즈 어레이에 의한 화상의 축소율이 0.001 이상 내지 0.87 이하인,
    촬상 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    하기 수학식 (7)을 만족하는 촬상 렌즈.
    Figure pat00036

    상기 식에서,
    광축과, 광축과 교차하는 축외 광선의 주광선이 제4 표면과 교차하는 위치 사이의 거리가 hc(G2R)이고,
    구경 조리개와 제4 표면 사이의 광축에 따른 거리가 D1 + D2 + D3이고,
    D1은 제1 렌즈의 광축에 따른 두께이고,
    D2은 광축에 따른 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 제1 거리와, 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이 영역의 굴절률인 제1 굴절률의 곱이고,
    D3은 제2 렌즈의 광축에 따른 두께이다
  4. 제1항에 있어서,
    제1 렌즈가 유리 및 수지로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
    제2 렌즈 및 제3 렌즈가 각각 수지를 포함하는,
    촬상 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 광학계의 사출 동공면에서 광축과 교차하는 축외 광선의 형상이, 형상을 타원형으로 취급하는 경우, 사출 동공면 내의 제1 방향에 따른 제1 직경, 및 제1 방향에 대하여 수직한 사출 동공면 내의 제2 방향에 따른 제2 직경을 가지고,
    하기 수학식 (8)을 만족하며,
    축외 광선이
    상부 광선;
    사출 동공면에서, 상부 광선과 광축 사이에 위치하는 하부 광선;
    사출 동공면에서, 상부 광선과 하부 광선 사이에 위치하는 주광선
    을 포함하는,
    촬상 렌즈.
    Figure pat00037

    상기 식에서,
    a는 제1 직경의 1/2 배이고,
    b는 제2 직경의 1/2 배이고,
    ρ는 편평률이고,
    a = hx(EXTPURX)이고,
    b = (hy(EXTPiUR) - hy(EXTPiDW))/2이고,
    ρ = |1 - b/a|이고,
    hy(EXTPiUR)은 광축과, 상부 광선이 사출 동공면을 통과하는 위치 사이의 제2 방향에 따른 거리이고,
    hy(EXTPiDW)은 광축과, 하부 광선이 사출 동공면을 통과하는 위치 사이의 제2 방향에 따른 거리이고,
    hx(EXTPURX)은 사출 동공면에서 축외 광선의 제1 방향에 따른 길이의 1/2 배이다
  6. 제1항에 있어서,
    하기 수학식 (9)을 만족하는 촬상 렌즈.
    Figure pat00038

    상기 식에서,
    ν1은 제1 렌즈의 아베수이고,
    ν 2은 제2 렌즈의 아베수이다
  7. 제1항에 있어서,
    하기 수학식 (10)을 만족하는 촬상 렌즈.
    Figure pat00039

    상기 식에서,
    αi는 화소가 제공된 표면에 대한 주광선의 입사각이고,
    주광선은 최대 화각에서의 축외 광선의 주광선이고, 축외 광선은 광축과 교차하는 방향으로 진행한다
  8. 제1항에 있어서, 제1 광학계와 마이크로렌즈 어레이 사이에 제공된 광학 필터를 더 포함하는 촬상 렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 촬상 소자가 제1 광학계와, 제1 광학계의 가상 촬상점 사이에 제공되는, 촬상 렌즈.
  10. 제1항에 따른 촬상 렌즈;
    촬상 렌즈를 통과한 광을 전기 신호로 변환하기 위한 고체 촬상 소자
    를 포함하는 고체 촬상 장치.
  11. 제10항에 있어서, 고체 촬상 소자가 플렌옵틱 화상을 출력하는, 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    플렌옵틱 화상이 복수의 픽처 셀을 포함하고,
    픽처 셀은 서로 상이한 복수의 색으로부터 선택된 하나에 각각 대응하고,
    장치가 플렌옵틱 화상의 색들 간의 신호 밸런스를 조정하는,
    고체 촬상 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    플렌옵틱 화상이 제1 색의 신호에 대응한 제1 픽처 셀을 포함하는 복수의 픽처 셀을 포함하고,
    장치가 제1 픽처 셀의 주변에 배치된 화소를 참조함으로써, 제1 색과는 상이한 제1 픽처 셀의 제2 색의 신호를 추정하는,
    고체 촬상 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    플렌옵틱 화상이 피사체 위의 제1 점에 대응하는 복수의 화상점을 포함하고,
    장치가 제1 점과 각각의 화상점들 간의 대응을 산출하는,
    고체 촬상 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    장치가 대응에 근거해서 화상점들 각각의 픽처 셀 값을 합성하고, 제1 점에 대응하는 합성후 신호를 산출함으로써, 이차원 화상을 산출하는,
    고체 촬상 장치.
KR20140115297A 2013-09-18 2014-09-01 촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치 KR20150032465A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-193518 2013-09-18
JP2013193518A JP2015060067A (ja) 2013-09-18 2013-09-18 撮像レンズ及び固体撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150032465A true KR20150032465A (ko) 2015-03-26

Family

ID=52667639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140115297A KR20150032465A (ko) 2013-09-18 2014-09-01 촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9257470B2 (ko)
JP (1) JP2015060067A (ko)
KR (1) KR20150032465A (ko)
CN (1) CN104459955A (ko)
TW (1) TWI534465B (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9210306B1 (en) * 2014-05-31 2015-12-08 Apple Inc. Method and system for a single frame camera module active alignment tilt correction
EP3113478A1 (en) 2015-06-30 2017-01-04 Thomson Licensing Plenoptic foveated camera
US10297180B2 (en) 2015-08-03 2019-05-21 Facebook Technologies, Llc Compensation of chromatic dispersion in a tunable beam steering device for improved display
US9989765B2 (en) 2015-08-03 2018-06-05 Oculus Vr, Llc Tile array for near-ocular display
US10459305B2 (en) 2015-08-03 2019-10-29 Facebook Technologies, Llc Time-domain adjustment of phase retardation in a liquid crystal grating for a color display
US10338451B2 (en) 2015-08-03 2019-07-02 Facebook Technologies, Llc Devices and methods for removing zeroth order leakage in beam steering devices
US10552676B2 (en) 2015-08-03 2020-02-04 Facebook Technologies, Llc Methods and devices for eye tracking based on depth sensing
US10416454B2 (en) 2015-10-25 2019-09-17 Facebook Technologies, Llc Combination prism array for focusing light
US10247858B2 (en) 2015-10-25 2019-04-02 Facebook Technologies, Llc Liquid crystal half-wave plate lens
US10558036B2 (en) * 2015-12-15 2020-02-11 Facebook Technologies, Llc Using oscillation of optical components to reduce fixed pattern noise in a virtual reality headset
US10203566B2 (en) 2015-12-21 2019-02-12 Facebook Technologies, Llc Enhanced spatial resolution using a segmented electrode array
US11016268B2 (en) * 2016-02-19 2021-05-25 Almalence Inc. Collapsible imaging systems having lens arrays
WO2019018851A1 (en) * 2017-07-21 2019-01-24 California Institute Of Technology PLANAR ULTRAMINOUS PHOTOGRAPHIC CAMERA WITHOUT LENS
WO2019033110A1 (en) 2017-08-11 2019-02-14 California Institute Of Technology THIN-DIMENSIONAL IMAGING WITHOUT LENS USING DIRECTIONAL DETECTION ELEMENTS
TWI745745B (zh) * 2019-09-10 2021-11-11 光芒光學股份有限公司 取像鏡頭與遮光元件的製作方法
DE102019008226A1 (de) 2019-11-26 2021-05-27 Karl Storz Se & Co. Kg Linsensystem für ein Videoendoskop, Endoskop-Objektiv, Videoendoskop, und Montageverfahren
US11328150B2 (en) * 2020-04-30 2022-05-10 Omnivision Technologies, Inc. Lens-array imager
US11543654B2 (en) * 2020-09-16 2023-01-03 Aac Optics Solutions Pte. Ltd. Lens module and system for producing image having lens module

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60303153D1 (de) * 2002-03-25 2006-04-06 Konica Corp Dreilinsiges Objektiv
JP4506083B2 (ja) 2002-03-25 2010-07-21 コニカミノルタホールディングス株式会社 撮像レンズ，これを備える撮像装置、撮像ユニット及び撮像ユニットを備える携帯端末
US7301712B2 (en) * 2003-01-09 2007-11-27 Olympus Corporation Image-formation optical system, and imaging system incorporating the same
JP4235007B2 (ja) 2003-02-21 2009-03-04 京セラ株式会社 撮像レンズ
US7061695B2 (en) 2003-11-04 2006-06-13 Eastman Kodak Company Three element optical system
CN100430771C (zh) 2003-11-04 2008-11-05 伊斯曼柯达公司 具有三个透镜的物镜系统
JP3935896B2 (ja) 2004-06-10 2007-06-27 株式会社小松ライト製作所 撮像レンズ、撮像モジュール及び携帯端末
JP2007010700A (ja) 2005-06-28 2007-01-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像レンズ
US20080080028A1 (en) 2006-10-02 2008-04-03 Micron Technology, Inc. Imaging method, apparatus and system having extended depth of field
JP4910723B2 (ja) 2007-01-29 2012-04-04 コニカミノルタオプト株式会社 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末
WO2008102648A1 (ja) * 2007-02-19 2008-08-28 Konica Minolta Opto, Inc. 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末
US8363339B2 (en) * 2007-02-19 2013-01-29 Konica Minolta Opto, Inc. Imaging lens, imaging device, portable terminal, and method for manufacturing imaging lens
JP2009258286A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Konica Minolta Opto Inc 撮像レンズ、撮像ユニット及び携帯端末
JP5304117B2 (ja) * 2008-09-05 2013-10-02 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ及び撮像装置並びに携帯端末
JP5515396B2 (ja) 2009-05-08 2014-06-11 ソニー株式会社 撮像装置
JP5246424B2 (ja) 2009-05-11 2013-07-24 ソニー株式会社 撮像装置
US8558939B2 (en) * 2009-10-16 2013-10-15 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Image pickup lens and image pickup apparatus
JP5421066B2 (ja) 2009-10-28 2014-02-19 京セラ株式会社 撮像レンズ
JP5127899B2 (ja) 2010-09-14 2013-01-23 株式会社東芝 固体撮像装置
JP5767929B2 (ja) 2011-09-27 2015-08-26 株式会社東芝 固体撮像装置及び携帯情報端末装置
TWI443367B (zh) 2012-03-09 2014-07-01 Largan Precision Co Ltd 拾像鏡片系統
WO2013150706A1 (ja) * 2012-04-06 2013-10-10 コニカミノルタ株式会社 撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器

Also Published As

Publication number Publication date
US9257470B2 (en) 2016-02-09
TWI534465B (zh) 2016-05-21
JP2015060067A (ja) 2015-03-30
TW201514532A (zh) 2015-04-16
US20150077618A1 (en) 2015-03-19
CN104459955A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150032465A (ko) 촬상 렌즈 및 고체 촬상 장치
US9207365B2 (en) Imaging lens and solid state imaging device
US11635595B2 (en) Optical image capturing lens system
US20210116685A1 (en) Photographing optical lens assembly, image capturing unit and electronic device
US20200041770A1 (en) Optical lens assembly, image capturing apparatus and electronic device
CN104345428B (zh) 影像拾取系统镜片组及取像装置
TWI436125B (zh) 取像用光學鏡頭組
US8717688B2 (en) Image capturing lens system
KR20160013855A (ko) 촬상 렌즈, 카메라 모듈, 및 촬상 장치
KR101980642B1 (ko) 촬상 렌즈
KR20130092846A (ko) 결상렌즈 시스템
TW201719222A (zh) 攝像用光學鏡片組、取像裝置及電子裝置
CN106569323B (zh) 摄像装置用光学系统
KR20140089004A (ko) 촬상 렌즈 시스템
JP2004102162A (ja) 超広角レンズ
TW201118412A (en) Single focus wide-angle lens module
KR20120094729A (ko) 촬영 렌즈 광학계
US11262538B2 (en) Photographing optical lens system, image capturing unit and electronic device
US20180241944A1 (en) Image capturing apparatus
KR20140089005A (ko) 촬상 렌즈 시스템
KR20140036811A (ko) 촬상 렌즈
JP2012141572A (ja) バーコード読取装置用光学レンズモジュール
KR20120094730A (ko) 촬영 렌즈 광학계
JP2014106389A (ja) 撮像光学系
JP2015210329A (ja) アレイ光学系

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application