KR20180107181A - 4개의 굴절 렌즈들을 갖는 접이식 렌즈 시스템 - Google Patents

4개의 굴절 렌즈들을 갖는 접이식 렌즈 시스템 Download PDF

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Abstract

소형 폼 팩터 카메라들에서 사용될 수 있는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들이 설명된다. 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들을 프리즘과 같은 광 접이식 요소와 함께 포함할 수 있는 렌즈 시스템들이 설명되며, 그 광 접이식 요소는 렌즈 시스템의 물체측 상의 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이에 위치되어, 제1 렌즈 요소로부터 굴절된 광을 제1 축으로부터 다른 렌즈 요소들 및 광센서가 배열되어 있는 제2 축 상으로 재지향시킨다. 렌즈 시스템들은 렌즈 시스템의 전방 정점 뒤에, 예를 들어 제1 렌즈 요소에 위치된 구경 조리개, 및 예를 들어, 마지막 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 선택적인 적외선 필터를 포함할 수 있다.

Description

4개의 굴절 렌즈들을 갖는 접이식 렌즈 시스템
본 개시내용은 일반적으로 카메라 시스템들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 고해상도의 소형 폼 팩터 카메라 시스템들에 대한 콤팩트 렌즈 시스템들에 관한 것이다.
스마트폰들 및 태블릿 또는 패드 디바이스들과 같은 소형 모바일 다기능 디바이스들의 출현은 그 디바이스들에 통합하기 위한 고해상도의 소형 폼 팩터 카메라들에 대한 필요성을 초래했다. 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(또한 이미지 센서로 지칭됨) 및 양호한 콤팩트 이미징 렌즈 시스템의 사용을 요구한다. 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.
소형 폼 팩터 카메라들에서 사용될 수 있는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들이 설명된다. 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들을 프리즘과 같은 광 접이식 요소와 함께 포함할 수 있는 렌즈 시스템들이 설명되며, 그 광 접이식 요소는 렌즈 시스템의 물체측 상의 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이에 위치되어, 제1 렌즈 요소로부터 굴절된 광을 제1 축으로부터 다른 렌즈 요소들 및 광센서가 배열되어 있는 제2 축 상으로 재지향시킨다. 렌즈 시스템들은 렌즈 시스템의 전방 정점 뒤에, 예를 들어 제1 렌즈 요소에 위치된 구경 조리개, 및 예를 들어, 카메라의 마지막 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 선택적인 적외선 필터를 포함할 수 있다.
콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 광 접이식 요소를 포함할 수 있다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템은 망원 범위에서 비교적 좁은 시야 및 35mm 등가 초점 거리(f35mm)로 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 일부 실시예들은 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합하도록 6.5mm 미만의 Z-높이를 가지면서, 55 내지 140mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리를 제공할 수 있다.
재료들의 적절한 배열, 도수(power)를 갖는 4개의 렌즈 요소들의 도수 및 곡률 반경을 통해, 콤팩트 접이식 렌즈의 실시예들은 양호한 밝기 레벨로 고해상도의 고품질 이미지들을 캡처할 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템의 물체측으로부터의 제1 렌즈 요소는 근축 구역에서 볼록 물체측 표면을 갖고, 제3 렌즈 요소는 근축 구역에서 오목 이미지측 표면을 갖는다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템의 물체측으로부터의 제1 렌즈 요소는 근축 구역에서 볼록 물체측 표면을 갖고, 제3 렌즈 요소는 근축 구역에서 오목 이미지측 표면을 갖는다. 일부 실시예들에서, 제1 렌즈 요소들은 아베 수(Abbe number) Vd > 40을 갖는 광학 재료들로 형성되고, 제2 렌즈 요소는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제4 렌즈 요소들은 아베 수 Vd > 40을 갖는 광학 재료들로 형성되고, 제2 렌즈 요소는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성된다.
도 1은 4개의 렌즈 요소들 및 광 접이식 요소를 갖는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 콤팩트 카메라의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 31°의 전체 시야(FOV)로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 3은 28.1°의 전체 FOV로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 4는 42.2°의 전체 FOV로 F/2.2에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 5는 23.7°의 전체 FOV로 F/2.6에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 6은 31.2°의 전체 FOV로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 7는 20.4°의 전체 FOV로 F/3에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라를 도시한다.
도 8은 표들에서 사용되는 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템들의 표면들의 넘버링을 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템들을 갖는 카메라들을 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 10은 실시예들에서 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조들을 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 개방형(open-ended)이다. 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 회로 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 구조(예를 들어, 회로)를 포함한다는 것을 표시함으로써 구조를 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 구조(예를 들어, 일반적인 회로)를 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 타입의(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, 이들 용어들은 결정에 영향을 주는 하나 이상의 인자들을 설명하기 위해 사용된다. 이들 용어들은 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.
굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들을 프리즘과 같은 광 접이식 요소와 함께 포함할 수 있는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들이 설명되며, 그 광 접이식 요소는 렌즈 시스템의 물체측 상의 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이에 위치되어, 제1 렌즈 요소로부터 굴절된 광을 제1 축으로부터 다른 렌즈 요소들 및 광센서가 배열되어 있는 제2 축 상으로 재지향시킨다. 렌즈 시스템은 렌즈 시스템의 전방 정점 뒤에, 예를 들어 제1 렌즈 요소에 위치된 구경 조리개, 및 예를 들어, 마지막 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치된 선택적인 적외선 필터를 포함할 수 있다. 렌즈 시스템의 렌즈 요소들의 형상들, 재료들, 및 배열들은 고해상도의 고품질 이미지들을 캡처하도록 선택될 수 있다.
종래에, 콤팩트 이미징 렌즈들은 접히지 않은 광축을 이용하여 설계되어, 50mm 내지 70mm의 35mm 등가 초점 거리(f35mm)를 제공할 수 있다. 그러나, 이들 종래의 콤팩트 렌즈 설계들의 (렌즈 시스템의 초점 비율, 또는 F/#에 관련된) 렌즈 밝기 및 이미지 품질은 통상적으로 휴대용 전자 디바이스들의 두께(Z 치수)의 제약에 의해 제한된다. 렌즈 치수들에 대한 스케일링 관계로 인해 이들 종래의 콤팩트 렌즈 설계들의 렌즈 유효 초점 거리를 추가로 증가시키는 것은 어렵다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 접이식-프리즘 또는 미러가 렌즈 시스템의 Z 치수에서의 제약을 완화시키기 위해 실시예들에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들의 실시예들은 소형 폼 팩터 카메라들에 대해 고해상도의 고품질 이미징을 제공할 수 있다. 콤팩트 렌즈 시스템의 실시예를 사용할 경우, 카메라는 선명하고 고해상도의 이미지들을 여전히 캡처하면서 소형 패키지 크기로 구현되어, 카메라의 실시예들을, 셀 폰들, 스마트폰들, 패드 또는 태블릿 컴퓨팅 디바이스들, 랩톱, 넷북, 노트북, 서브노트북, 및 울트라북 컴퓨터들 등과 같은 소형의 그리고/또는 모바일 다기능 디바이스들에서 사용하기에 적합하게 만들 수 있다. 도 10은 본 명세서에 설명되는 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들의 실시예들을 사용하는 하나 이상의 소형 폼 팩터 카메라들을 포함할 수 있는 예시적인 디바이스를 도시한다. 그러나, 카메라의 양태들(예를 들어, 렌즈 시스템 및 광센서)이 더 크거나 더 작은 패키지 크기들을 갖는 카메라들을 제공하기 위해 스케일 업되거나 스케일 다운될 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.
4개의 렌즈 요소들을 갖는 접이식 렌즈 시스템들
도 1은 4개의 렌즈 요소들(101 내지 104), 및 렌즈 시스템(110)의 광축을 "접는" 프리즘과 같은 광 접이식 요소(140)를 갖는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 예시적인 실시예를 포함하는 콤팩트 카메라(100)의 단면도이다. 카메라(100)는 또한 구경 조리개(130), 선택적인 IR 필터(150), 및 광센서(120)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 실시예를 포함하는 콤팩트 카메라(100)는, 예를 들어, 모바일 폰들 및 태블릿들과 같은 휴대용 전자 디바이스들에서 구현될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(110)의 실시예들에 대해, 렌즈 시스템(110)의 35mm 등가 초점 거리(f35mm)는 50mm보다 길다. 긴 f35mm를 갖는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)은, 예를 들어, 망원 촬영을 위해 독립형으로 사용될 수 있거나 또는 휴대용 전자 디바이스들에 대한 효율적인 광학 줌을 가능하게 하기 위해 듀얼-프라임(dual-prime) 구성으로 광각 이미징 렌즈와 페어링될 수 있다.
굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들(101 내지 104) 및 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 광 접이식 요소(140)를 포함하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 실시예들이 설명된다. 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 실시예들은 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합하도록 75 내지 120mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리 및 6 mm 미만의 Z-높이를 제공할 수 있다. 재료들의 적절한 배열 및 렌즈 도수들을 이용하여, 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 실시예들은 높은 이미지 품질을 갖는 높은 밝기 사진들을 캡처할 수 있다.
도 1의 예시적인 카메라(100)에 도시된 바와 같이, 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)은 굴절력을 갖는 4개의 요소들 및 광 접이식 요소(140)(예를 들어, 프리즘), 즉 렌즈 시스템(100)의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의(positive) 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(101); AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(140); 음의(negative) 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(102); 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(103); 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(104)를 포함한다. 구경 조리개(130)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(110)의 물체측과 접이식 요소(140) 사이에 위치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 카메라(100)는 광센서(120) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(150)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광센서(120) 및/또는 렌즈 시스템(110)은 무한 공액(Infinity conjugate)과 매크로 공액(Macro conjugate) 사이에서 렌즈 시스템(110)의 리포커싱(refocusing)을 허용하기 위해 AX2를 따라 시프트될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 렌즈 요소(102), 렌즈 요소(103), 및/또는 렌즈 요소(104)는 반구형/원형, 직사각형, 또는 기타 다른 형상일 수 있다.
렌즈 시스템(110)의 실시예들에서, 예를 들어, 렌즈 시스템(110)에 대한 시야(FOV)에 걸친 수차들의 보정을 용이하게 하기 위해 다음의 요건들 중 하나 이상이 충족될 수 있다:
Figure pct00001
렌즈 요소(101)는 근축 구역에서 볼록 물체측 표면을 갖는다.
Figure pct00002
렌즈 요소(103)는 근축 구역에서 오목 이미지측 표면을 갖는다.
Figure pct00003
다양한 실시예들에서, 렌즈 요소들(101 내지 104)의 다른 렌즈 표면들은 근축 구역에서 오목, 볼록, 또는 평평/편평할 수 있다(예를 들어, 렌즈들은 평면-오목 또는 평면-볼록 렌즈들일 수 있다).
Figure pct00004
일부 실시예들에서, 8개의 렌즈 표면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다.
Figure pct00005
일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 적어도 하나는 경량 폴리머 또는 플라스틱 재료로 구성된다.
Figure pct00006
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(101) 및 렌즈 요소(104)는 아베 수 Vd > 40을 갖는 광학 재료들로 형성되고, 렌즈 요소(102)는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성된다. 렌즈 요소들(101, 102, 및 104)의 재료 및 도수 구성들은 색수차들의 감소를 위해 선택된다.
Figure pct00007
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(103)는 아베 수에서 어떠한 제한도 없는 광학 재료로 형성된다.
도 1은 31°의 전체 시야로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(110)의 예시적인 실시예들을 포함하는 예시적인 카메라(100)를 도시한다. 카메라(100)는 5.04mm의 대각 광센서(120)를 포함한다. 렌즈 시스템(110)의 유효 초점 거리(EFL)는 9mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(100)의 35mm 등가 초점 거리는 77mm만큼 크다. 일부 실시예들에서, 카메라(100)/렌즈 시스템(110)은 400mm으로부터 무한 공액들까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
무한 및 매크로(400mm) 공액들, 모든 필드들 및 공액들 둘 모두에 포커싱될 경우 렌즈 시스템(110)에 대한 변조 전달 함수(MTF)들은 125 라인 쌍들(lp)/mm 공간 주파수에서 0.6보다 높고, 150 lp/mm 공간 주파수에서 0.3보다 높아서, 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 공액들 둘 모두에서, 렌즈 시스템(110)에 대한 축상(on-axis) 및 비축(off-axis) 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. 공액들 둘 모두에서, FOV에 걸친 광 왜곡은 1% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(101)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(140)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(110)의 Z-높이는 4.9mm일 수 있다. 따라서, 렌즈 시스템(110)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
4개의 렌즈 요소들을 갖는 접이식 렌즈 시스템들 - 대안적인 실시예들
도 2a 내지 도 7은 4개의 렌즈 요소들 및 렌즈 시스템의 광축을 "접는" 프리즘과 같은 광 접이식 요소를 갖는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들을 가진 콤팩트 카메라들의 수개의 대안적인 실시예들을 도시한다. 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들의 실시예를 포함하는 콤팩트 카메라는, 예를 들어, 모바일 폰들 및 태블릿들과 같은 휴대용 전자 디바이스들에서 구현될 수 있다. 렌즈 시스템 및/또는 카메라는 또한 구경 조리개, 선택적인 적외선(IR) 필터, 및 광센서를 포함할 수 있다. 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들은 망원 범위에서 비교적 좁은 시야 및 35mm 등가 초점 거리(f35mm)로 동작하도록 구성될 수 있다. 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템들을 포함하는 콤팩트 카메라들은, 예를 들어, 망원 촬영을 위해 독립형으로 사용될 수 있거나 또는 휴대용 전자 디바이스들에 대한 효율적인 광학 줌을 가능하게 하기 위해 듀얼-프라임 구성으로 광각 이미징 렌즈와 페어링될 수 있다.
도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 광 접이식 요소를 포함할 수 있다. 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합하도록 55 내지 140mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리 및 6.5 mm 미만의 Z-높이를 제공할 수 있다. 재료들의 적절한 배열, 도수를 갖는 3개의 렌즈 요소들의 도수 및 곡률 반경을 이용하여, 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 양호한 밝기 레벨로 고해상도의 고품질 이미지들을 캡처할 수 있다.
도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(렌즈 1), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(렌즈 2), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(렌즈 3), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(렌즈 4)를 포함한다. 구경 조리개는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템의 물체측과 접이식 요소 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템 또는 카메라는 이미지 센서(또한 광센서 또는 센서로 본 명세서에서 지칭됨) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광센서는 무한 공액과 매크로 공액 사이에서 렌즈 시스템의 리포커싱을 허용하기 위해, 예컨대 오토포커스 응용들을 위해 AX2를 따라 시프트될 수 있다. 렌즈들 2, 3, 및 4는 카메라 모듈의 Z 높이를 감소시키기 위해 반구형/원형 광학 렌즈들일 수 있거나 또는 원형 이외의 다른 형상(예를 들어, 직사각형 또는 사각형, 육각형 등)을 가질 수 있다.
도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 실시예들에서, 예를 들어, 렌즈 시스템에 대한 시야(FOV)에 걸친 수차들의 보정을 용이하게 하기 위해 다음의 요건들 중 하나 이상이 충족될 수 있다:
Figure pct00008
렌즈 1은 근축 구역에서 볼록 물체측 표면을 갖는다.
Figure pct00009
렌즈 3은 근축 구역에서 오목 이미지측 표면을 갖는다.
Figure pct00010
다양한 실시예들에서, 렌즈들 1 내지 4의 다른 렌즈 표면들은 근축 구역에서 오목, 볼록, 또는 평평/편평할 수 있다(예를 들어, 렌즈들은 평면-오목 또는 평면-볼록 렌즈들일 수 있다).
Figure pct00011
일부 실시예들에서, 8개의 렌즈 표면들 중 적어도 하나는 비구면일 수 있다.
Figure pct00012
일부 실시예들에서, 렌즈 요소들 중 적어도 하나는 경량 폴리머 또는 플라스틱으로 구성된다.
Figure pct00013
일부 실시예들에서, 렌즈 1은 아베 수 Vd > 40을 갖는 광학 재료들로 형성되고, 렌즈 2는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성된다. 렌즈들의 재료 및 도수 구성들은, 예를 들어 색수차들의 감소를 위해 선택될 수 있다.
Figure pct00014
일부 실시예들에서, 다음의 관계들 중 하나 이상이 충족될 수 있다:
0.4 < |f/f1| < 1
0.8 < |f/f2| < 1.6
0.05 < |R4f-R4r| / |R4f+R4r| < 0.8
여기서, f는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f1은 렌즈 1의 초점 거리이고, f2는 렌즈 2의 초점 거리이고, R4f는 렌즈 4의 물체측 표면의 곡률 반경이며, R4r은 렌즈 4의 이미지측 표면의 곡률 반경이다.
도 2a 및 2b의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 도 2a 내지 도 7에 도시된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템을 포함하는 카메라의 일부 실시예들에서, 광센서는 카메라의 초점을 조정하도록 렌즈 시스템에 대해 하나 이상의 축들 상에서 이동될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은 초점을 조정하도록 광센서에 대해 이동될 수 있다. 도 2a는 제1 위치(무한 공액)에 포커싱된 카메라에 대응하고, 도 2b는 제2 위치(예를 들어, 매크로 공액)에 포커싱된 카메라에 대응한다. 초점 위치들이 예들로서 도시되지만, 일부 실시예들에서 카메라가 다른 위치들에 포커싱될 수 있음을 유의한다.
도 2a 내지 도 7의 예시적인 실시예들에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 일부 실시예들에서, 제1 렌즈 요소(렌즈 1)의 이미지측 표면은 평평/편평할 수 있고(예를 들어, 렌즈 1은 평면-볼록할 수 있음), 렌즈 1의 이미지측 표면은 단일 조합 유닛 또는 요소를 효율적으로 형성하기 위해 광 접이식 프리즘의 물체측 표면에 있고/그와 접촉할 수 있다. 렌즈 1 및 프리즘 요소들은 동일한 타입의 재료(예를 들어, 플라스틱 재료) 또는 상이한 타입들의 재료들로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 1 및 프리즘 요소들은 접합될 수 있다. 대안적으로, 렌즈 1 및 프리즘 요소들은 동일한 타입의 재료(예를 들어, 플라스틱 재료)로 구성될 수 있고, 단일 조합 유닛 또는 요소로서 몰딩될 수 있다. 그러나, 예시적인 도면들에 도시되지 않았지만, 일부 실시예들에서, 렌즈 1의 이미지측 표면은 볼록, 오목, 또는 평평/편평할 수 있고, 렌즈 1 및 접이식 요소(프리즘)은 공기-이격(air-space)될 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(210)
도 2a 및 도 2b는 31°의 전체 FOV로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(210)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(200)를 도시한다. 카메라(200)는 5.04mm의 대각 광센서(220)를 포함한다. 렌즈 시스템(210)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(201), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(240), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(202), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(203), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(204)를 포함한다. 구경 조리개(230)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(210)의 물체측과 접이식 요소(240) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(201)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(210) 또는 카메라(200)는 광센서(220) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(250)를 포함한다.
표 1 내지 표 5는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(210)의 실시예에 대응하고, 도 2a 및 도 2b의 렌즈 시스템(210) 및 카메라(200)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(210)의 유효 초점 거리(EFL)는 9mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(210)의 35mm 등가 초점 거리는 77mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라(200)/렌즈 시스템(210)은 700mm으로부터 무한 공액들까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 광센서(220)는 카메라(200)의 초점을 조정하도록 렌즈 시스템(210)에 대해 하나 이상의 축들 상에서 이동될 수 있다. 도 2a는 제1 위치(무한 공액)에 포커싱된 카메라(200)에 대응하고, 도 2b는 제2 위치(도 2b의 700mm)에 포커싱된 카메라(200)에 대응한다. 초점 위치들이 예들로서 도시되지만, 일부 실시예들에서 카메라(200)가 다른 위치들에 포커싱될 수 있음을 유의한다.
무한 및 매크로(500mm) 공액들, 모든 필드들 및 공액들 둘 모두에 포커싱될 경우 렌즈 시스템(210)에 대한 변조 전달 함수(MTF)들은 회절 제한에 가까우며; 렌즈 시스템(210)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 공액들 둘 모두에서, 렌즈 시스템(210)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. 공액들 둘 모두에서, FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(201)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(240)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(210)의 Z-높이는 4.85mm일 수 있다. 렌즈 시스템(210)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(310)
도 3은 28.1°의 전체 FOV로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(310)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(300)를 도시한다. 카메라(300)는 5.04mm의 대각 광센서(320)를 포함한다. 렌즈 시스템(310)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(301), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(340), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(302), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(303), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(304)를 포함한다. 구경 조리개(330)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(310)의 물체측과 접이식 요소(340) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(301)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(310) 또는 카메라(300)는 광센서(320) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(350)를 포함한다.
표 6 내지 표 9는 도 3에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(310)의 실시예에 대응하고, 도 3의 렌즈 시스템(310) 및 카메라(300)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(310)의 유효 초점 거리(EFL)는 10mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(310)의 35mm 등가 초점 거리는 86mm일 수 있다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 카메라(300)/렌즈 시스템(310)은 매크로 공액으로부터 무한 공액까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
렌즈 시스템(310)에 대한 변조 전달 함수(MTF)는 회절 제한에 가까우며; 렌즈 시스템(310)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 렌즈 시스템(310)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(301)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(340)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(310)의 Z-높이는 5.35mm일 수 있다. 렌즈 시스템(310)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(410)
도 4는 42.2°의 전체 FOV로 F/2.2에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(410)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(400)를 도시한다. 카메라(400)는 5.04mm의 대각 광센서(420)를 포함한다. 렌즈 시스템(410)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(401), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(440), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(402), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(403), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(404)를 포함한다. 구경 조리개(430)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(410)의 물체측과 접이식 요소(440) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(401)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(410) 또는 카메라(400)는 광센서(420) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(450)를 포함한다.
표 10 내지 표 13은 도 4에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(410)의 실시예에 대응하고, 도 4의 렌즈 시스템(410) 및 카메라(400)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(410)의 유효 초점 거리(EFL)는 6.6mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(410)의 35mm 등가 초점 거리는 57mm일 수 있다. 도 4에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 카메라(400)/렌즈 시스템(410)은 매크로 공액으로부터 무한 공액까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
렌즈 시스템(410)에 대한 변조 전달 함수(MTF)는 125 lp/mm에서 0.6보다 높고, 250 lp/mm에서 0.3보다 높으며; 렌즈 시스템(410)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 렌즈 시스템(410)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(401)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(440)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(410)의 Z-높이는 4.4mm일 수 있다. 렌즈 시스템(410)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(510)
도 5는 23.7°의 전체 FOV로 F/2.6에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(510)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(500)를 도시한다. 카메라(500)는 5.04mm의 대각 광센서(520)를 포함한다. 렌즈 시스템(510)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(501), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(540), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(502), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(503), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(504)를 포함한다. 구경 조리개(530)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(510)의 물체측과 접이식 요소(540) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(501)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(510) 또는 카메라(500)는 광센서(520) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(550)를 포함한다.
표 14 내지 표 17은 도 5에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(510)의 실시예에 대응하고, 도 5의 렌즈 시스템(510) 및 카메라(500)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(510)의 유효 초점 거리(EFL)는 12mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(510)의 35mm 등가 초점 거리는 103mm일 수 있다. 도 5에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 카메라(500)/렌즈 시스템(510)은 매크로 공액으로부터 무한 공액까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
렌즈 시스템(510)에 대한 변조 전달 함수(MTF)는 회절 제한에 가까우며; 렌즈 시스템(510)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 렌즈 시스템(510)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(501)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(540)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(510)의 Z-높이는 5.85mm일 수 있다. 렌즈 시스템(510)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(610)
도 6은 31.2°의 전체 FOV로 F/2.4에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(610)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(600)를 도시한다. 카메라(600)는 4.54mm의 대각 광센서(620)를 포함한다. 렌즈 시스템(610)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(601), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(640), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(602), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(603), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(604)를 포함한다. 구경 조리개(630)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(610)의 물체측과 접이식 요소(640) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(601)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(610) 또는 카메라(600)는 광센서(620) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(650)를 포함한다.
표 18 내지 표 21은 도 6에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(610)의 실시예에 대응하고, 도 6의 렌즈 시스템(610) 및 카메라(600)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(610)의 유효 초점 거리(EFL)는 8.1mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(610)의 35mm 등가 초점 거리는 77mm일 수 있다. 도 6에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 카메라(600)/렌즈 시스템(610)은 매크로 공액으로부터 무한 공액까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
렌즈 시스템(610)에 대한 변조 전달 함수(MTF)는 회절 제한에 가까우며; 렌즈 시스템(610)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 렌즈 시스템(610)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(601)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(640)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(610)의 Z-높이는 4.45mm일 수 있다. 렌즈 시스템(610)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템(710)
도 7은 20.4°의 전체 FOV로 F/3에서 동작하는 콤팩트 접이식 렌즈 시스템(710)의 예시적인 실시예를 포함하는 카메라(700)를 도시한다. 카메라(700)는 5.04mm의 대각 광센서(720)를 포함한다. 렌즈 시스템(710)은 굴절력을 갖는 4개의 렌즈 요소들 및 프리즘과 같은 접이식 요소, 즉 렌즈 시스템의 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로: 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소(701), AX1으로부터 AX2로 광축을 접기 위한 프리즘과 같은 접이식 요소(740), 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소(702), 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소(703), 및 굴절력을 갖는 제4 렌즈 요소(704)를 포함한다. 구경 조리개(730)는 광학 시스템의 밝기를 제어하기 위해 렌즈 시스템(710)의 물체측과 접이식 요소(740) 사이, 예를 들어, 렌즈 시스템(701)의 물체측 표면에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템(710) 또는 카메라(700)는 광센서(720) 상의 환경 잡음들의 간섭을 감소 또는 제거하기 위한 IR 필터(750)를 포함한다.
표 22 내지 표 25는 도 7에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(710)의 실시예에 대응하고, 도 7의 렌즈 시스템(710) 및 카메라(700)의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 렌즈 시스템(70)의 유효 초점 거리(EFL)는 14mm이다. EFL 및 광센서 크기가 주어지면, 카메라(710)의 35mm 등가 초점 거리는 120mm일 수 있다. 도 7에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 카메라(700)/렌즈 시스템(710)은 매크로 공액으로부터 무한 공액까지의 오토포커싱 능력을 갖는다.
렌즈 시스템(710)에 대한 변조 전달 함수(MTF)는 회절 제한에 가까우며; 렌즈 시스템(710)은 고해상도 이미징을 위한 양호한 콘트라스트를 제공한다. 렌즈 시스템(710)에 대한 축상 및 비축 수차들은 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다. FOV에 걸친 광 왜곡은 2% 내에서 제어되는 반면, 상면 만곡 및 비점 수차는 FOV에 걸쳐 매우 양호하게 밸런싱된다.
일부 실시예들에서, 렌즈 요소(701)의 전방 정점으로부터 접이식 요소(740)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 예시적인 렌즈 시스템(710)의 Z-높이는 5.75mm일 수 있다. 렌즈 시스템(710)은 스마트폰들 및 태블릿들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 광범위하게 다양한 휴대용 전자 디바이스들에 적합할 수 있다.
예시적인 렌즈 시스템 표들
다음의 표들은 도 2a 내지 도 7을 참조하여 설명된 바와 같은 렌즈 시스템들 및 카메라들의 예시적인 실시예들의 다양한 광학 및 물리 파라미터들에 대한 예시적인 값들을 제공한다. 표 1 내지 표 5는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(210)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 1 내지 표 5가 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(110)의 예시적인 실시예에 또한 대응할 수 있음을 유의한다. 표 6 내지 표 9는 도 3에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(310)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 10 내지 표 13은 도 4에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(410)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 14 내지 표 17은 도 5에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(510)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 18 내지 표 21은 도 6에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(610)의 예시적인 실시예에 대응한다. 표 22 내지 표 25는 도 7에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템(710)의 예시적인 실시예에 대응한다.
표들에서, 모든 치수들은 달리 명시되지 않는 한, 밀리미터(mm) 단위이다. L1, L2, L3, 및 L4는 굴절 렌즈들 1, 2, 3, 및 4를 각각 나타낸다. "S#"은 표면 번호를 나타낸다. 양의 반경은 곡률의 중심이 표면의 우측(물체측)에 있다는 것을 표시한다. 음의 반경은 곡률의 중심이 표면의 좌측(이미지측)에 있다는 것을 표시한다. "INF"는 (광학에서 사용되는 바와 같이) 무한대를 나타낸다. 두께(또는 간격)는 다음 표면까지의 축방향 거리이다. FNO는 렌즈 시스템의 F 수를 나타낸다. FOV는 전체 시야를 나타낸다. f35mm는 렌즈 시스템의 35mm 등가 초점 거리이다. V1은 제1 렌즈 요소의 아베 수이고, V2는 제2 렌즈 요소의 아베 수이다. f 및 EFL 둘 모두는 렌즈 시스템의 유효 초점 거리를 나타내고, f1은 제1 렌즈 요소의 초점 거리를 나타내며, f2는 제2 렌즈 요소의 초점 거리를 나타낸다. R4f는 렌즈 4의 물체측 표면의 곡률 반경이고, R4r은 렌즈 4의 이미지측 표면의 곡률 반경이다. Z는 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템의 전방(이미지측) 정점으로부터 접이식 요소(예를 들어, 프리즘)의 후방 정점까지 정의된 바와 같은 렌즈 시스템의 Z-높이를 나타낸다. REFL은 반사 표면을 나타낸다.
렌즈 요소들 및 IR 필터의 재료들에 대해, 헬륨 d-선(d-line) 파장에서의 굴절률 Nd 뿐만 아니라, d-선 및 수소의 C- 및 F-선들에 대한 아베 수 Vd가 제공된다. 아베 수 Vd는 다음의 방정식에 의해 정의될 수 있으며:
Vd = (Nd ―1) / (NF ― NC),
여기서, NF 및 NC는 각각 수소의 F 및 C 선들에서의 재료의 굴절률 값들이다.
비구면 계수들의 표들(표 2A-2B, 표 7A-7B, 표 11A-11B, 표 15A-15B, 표 19A-19B, 및 표 23A-23B)을 참조하면, 비구면 표면을 설명하는 비구면 방정식은 다음에 의해 주어질 수 있으며:
Figure pct00015
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 ― 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 아님을 유의한다. 예를 들어, 예시적인 실시예들에서 하나 이상의 렌즈 요소들의 하나 이상의 표면들에 대한 하나 이상의 파라미터들 뿐만 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 사용하는 카메라의 더 크거나 더 작은 구현들을 위해 스케일 업되거나 스케일 다운될 수 있음을 유의한다.
표들에 도시된 바와 같은 렌즈 시스템의 다양한 실시예들에서의 요소들의 표면 번호들(S#)이 물체 평면의 제1 표면 0로부터 이미지 평면의 마지막 표면/광센서 표면까지 열거됨을 추가로 유의한다. 도 8은 표들에서 사용되는 바와 같은 표면들의 넘버링을 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 바와 같은 콤팩트 접이식 렌즈 시스템의 일부 실시예들에서, 제1 렌즈 요소(렌즈 1)의 이미지측 표면은 평평/편평할 수 있고(예를 들어, 렌즈 1은 평면-볼록할 수 있음), 렌즈 1의 이미지측 표면은 단일 조합 유닛 또는 요소를 효율적으로 형성하기 위해 광 접이식 프리즘(40)의 물체측 표면에 있고/그와 접촉할 수 있다. 이들 실시예들에서, 렌즈 1의 이미지측 표면 및 프리즘(40)의 물체측 표면은 단일 표면을 형성하여 단일 표면으로 지정되고, 표면들은 도 8에 도시된 바와 같이 넘버링된다:
S0 ― 물체 평면
S1 ― 구경 조리개
S2 ― 렌즈 1, 물체측 표면
S3 ― 프리즘(40), 이미지측 표면
S4 ― 프리즘(40), 반사 표면
S5 ― 프리즘, 물체측 표면
S6 ― 렌즈 2, 물체측 표면
S7 ― 렌즈 2, 이미지측 표면
S8 ― 렌즈 3, 물체측 표면
S9 ― 렌즈 3, 이미지측 표면
S10 ― 렌즈 4, 물체측 표면
S11 ― 렌즈 4, 이미지측 표면
S12 ― IR 필터(50), 물체측 표면
S13 ― IR 필터(50), 이미지측 표면
S14 ― 광센서(20), 이미지 평면
[표 1]
Figure pct00016
[표 2A]
Figure pct00017
[표 2B]
Figure pct00018
[표 3]
Figure pct00019
[표 4]
Figure pct00020
[표 5]
Figure pct00021
[표 6]
Figure pct00022
[표 7A]
Figure pct00023
[표 7B]
Figure pct00024
[표 8]
Figure pct00025
[표 9]
Figure pct00026
[표 10]
Figure pct00027
[표 11A]
Figure pct00028
[표 11B]
Figure pct00029
[표 12]
Figure pct00030
[표 13]
Figure pct00031
[표 14]
Figure pct00032
[표 15A]
Figure pct00033
[표 15B]
Figure pct00034
[표 16]
Figure pct00035
[표 17]
Figure pct00036
[표 18]
Figure pct00037
[표 19A]
Figure pct00038
[표 19B]
Figure pct00039
[표 20]
Figure pct00040
[표 21]
Figure pct00041
[표 22]
Figure pct00042
[표 23A]
Figure pct00043
[표 23B]
Figure pct00044
[표 24]
Figure pct00045
[표 25]
Figure pct00046
예시적인 흐름도
도 9는 일부 실시예들에 따른, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 4개의 렌즈 요소들 및 접이식 요소를 포함하는 렌즈 시스템을 갖는 카메라를 사용하여 이미지들을 캡처하기 위한 방법의 고레벨 흐름도이다. 2500에 표시된 바와 같이, 카메라 전방의 물체 필드로부터의 광은 구경 조리개를 통해 카메라의 제1 렌즈 요소에서 수신된다. 일부 실시예들에서, 구경 조리개는 제1 렌즈 요소에 그리고 렌즈 시스템의 전방 정점 뒤에 위치될 수 있다. 2502에 표시된 바와 같이, 제1 렌즈 요소는 프리즘과 같은 광 접이식 요소로 제1 축(AX1) 상의 광을 굴절시킨다. 2504에 표시된 바와 같이, 광은 접이식 요소에 의해 제2 축(AX2) 상의 제2 렌즈 요소로 재지향된다. 2506에 표시된 바와 같이, 광은 이어서 제2 렌즈 요소에 의해 제2 축(AX2) 상의 제3 렌즈 요소로 굴절된다. 2508에 표시된 바와 같이, 광은 이어서 제3 렌즈 요소에 의해 제2 축(AX2) 상의 제4 렌즈 요소로 굴절된다. 2510에 표시된 바와 같이, 광은 이어서, 광센서의 표면에 있거나 또는 그 근처에 있는 이미지 평면에 이미지를 형성하도록 제4 렌즈 요소에 의해 굴절된다. 2514에 표시된 바와 같이, 이미지는 광센서에 의해 캡처된다. 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 광은 예를 들어 제4 렌즈 요소와 광센서 사이에 위치될 수 있는 적외선 필터를 통과할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 9에서 참조되는 요소들은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 그러나, 도면들에서 주어진 예들에 대한 변화들이 가능하면서 유사한 광학 결과들을 달성함을 유의한다.
예시적인 컴퓨팅 디바이스
도 10은 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같은 카메라의 실시예들을 포함하거나 호스팅할 수 있는, 컴퓨터 시스템(4000)으로 지칭되는, 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시한다. 부가적으로, 컴퓨터 시스템(4000)은 카메라의 동작들을 제어하고/하거나 카메라로 캡처된 이미지들의 이미지 프로세싱을 수행하기 위한 방법들을 구현할 수 있다. 상이한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(4000)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, 모바일 다기능 디바이스, 무선 폰, 스마트폰, 소비자 디바이스, 비디오 게임 콘솔, 핸드헬드 비디오 게임 디바이스, 애플리케이션 서버, 저장 디바이스, 텔레비전, 비디오 녹화 디바이스, 또는 일반적으로 임의의 타입의 컴퓨팅 또는 전자 디바이스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 타입들의 디바이스들 중 임의의 것일 수 있다.
도시된 실시예에서, 컴퓨터 시스템(4000)은 입력/출력(I/O) 인터페이스(4030)를 통해 시스템 메모리(4020)에 커플링된 하나 이상의 프로세서들(4010)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(4000)은 I/O 인터페이스(4030)에 커플링된 네트워크 인터페이스(4040), 및 하나 이상의 입력/출력 디바이스들(4050), 이를테면 커서 제어 디바이스(4060), 키보드(4070), 및 디스플레이(들)(4080)를 추가로 포함한다. 컴퓨터 시스템(4000)은 또한 하나 이상의 카메라들(4090), 예를 들어, I/O 인터페이스(4030)에 또한 커플링될 수 있는, 도 1 내지 도 9에 관해 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 카메라들, 또는 넓은-필드 카메라들과 같은 하나 이상의 다른 카메라들과 함께 도 1 내지 도 9에 관해 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(4000)은 하나의 프로세서(4010)를 포함하는 단일프로세서 시스템, 또는 수개(예를 들어, 2개, 4개, 8개, 또는 다른 적합한 개수)의 프로세서들(4010)을 포함하는 멀티프로세서 시스템일 수 있다. 프로세서들(4010)은 명령어들을 실행할 수 있는 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 프로세서들(4010)은 다양한 명령어 세트 아키텍처(ISA)들, 이를테면 x86, PowerPC, SPARC, 또는 MIPS ISA들, 또는 임의의 다른 적합한 ISA 중 임의의 것을 구현하는 범용 또는 임베디드 프로세서들일 수 있다. 멀티프로세서 시스템들에서, 프로세서들(4010) 각각은 일반적으로 동일한 ISA를 구현할 수 있지만 반드시 그러한 것은 아니다.
시스템 메모리(4020)는 프로세서(4010)에 의해 액세스가능한 프로그램 명령어들(4022) 및/또는 데이터(4032)를 저장하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템 메모리(4020)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동기식 동적 RAM(SDRAM), 비휘발성/플래시-타입 메모리, 또는 임의의 다른 타입의 메모리와 같은 임의의 적합한 메모리 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서, 프로그램 명령어들(4022)은 카메라(4090)의 동작들을 제어하기 위한, 그리고 통합된 카메라(4090)로 이미지들을 캡처 및 프로세싱하기 위한 다양한 인터페이스들, 방법들 및/또는 데이터, 또는 다른 방법들 또는 데이터, 예를 들어 카메라(4090)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(4020) 또는 컴퓨터 시스템(4000)과는 별개인 상이한 타입들의 컴퓨터 액세스가능 매체들 또는 유사한 매체들에서 수신, 전송, 또는 저장될 수 있다.
일 실시예에서, I/O 인터페이스(4030)는 프로세서(4010), 시스템 메모리(4020), 및 네트워크 인터페이스(4040) 또는 기타 주변기기 인터페이스들, 이를테면 입력/출력 디바이스들(4050)을 포함한 디바이스 내의 임의의 주변기기 디바이스들 사이에서 I/O 트래픽을 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(4030)는 하나의 컴포넌트(예를 들어, 시스템 메모리(4020))로부터의 데이터 신호들을 다른 컴포넌트(예를 들어, 프로세서(4010))에 의한 사용에 적합한 포맷으로 변환하기 위해 임의의 필수적인 프로토콜, 타이밍, 또는 다른 데이터 변환들을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(4030)는, 예를 들어, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스 표준 또는 USB(Universal Serial Bus) 표준의 변형물과 같은 다양한 타입들의 주변기기 버스들을 통해 부착되는 디바이스들을 위한 지원부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 인터페이스(4030)의 기능은, 예를 들어, 2개 이상의 별개의 컴포넌트들, 이를테면 노스 브리지 및 사우스 브리지로 분할될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 시스템 메모리(4020)에 대한 인터페이스와 같은 I/O 인터페이스(4030)의 기능 중 일부 또는 모두가 프로세서(4010) 내에 직접 통합될 수 있다.
네트워크 인터페이스(4040)는, 컴퓨터 시스템(4000)과, 네트워크(4085)에 부착된 다른 디바이스들(예를 들어, 캐리어 또는 에이전트 디바이스들) 사이에서, 또는 컴퓨터 시스템(4000)의 노드들 사이에서 데이터가 교환되게 허용하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 네트워크(4085)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(4040)는, 예를 들어 유선 또는 무선의 일반 데이터 네트워크들, 이를테면 임의의 적합한 타입의 이더넷 네트워크를 통해; 원격통신/전화 네트워크들, 이를테면 아날로그 음성 네트워크들 또는 디지털 광섬유 통신 네트워크들을 통해; 저장 영역 네트워크(storage area network)들, 이를테면 광섬유 채널 SAN(Fibre Channel SAN)들을 통해; 또는 임의의 다른 적합한 타입의 네트워크 및/또는 프로토콜을 통해 통신을 지원할 수 있다.
입력/출력 디바이스들(4050)은, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 디스플레이 단말들, 키보드들, 키패드들, 터치패드들, 스캐닝 디바이스들, 음성 또는 광 인식 디바이스들, 또는 컴퓨터 시스템(4000)에 의해 데이터를 입력하거나 또는 데이터에 액세스하는 데 적합한 임의의 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 다수의 입력/출력 디바이스들(4050)은 컴퓨터 시스템(4000)에 존재할 수 있거나, 또는 컴퓨터 시스템(4000)의 다양한 노드들 상에 분산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유사한 입력/출력 디바이스들은 컴퓨터 시스템(4000)으로부터 분리될 수 있고, 유선 또는 무선 연결을 통해, 이를테면 네트워크 인터페이스(4040)를 통해, 컴퓨터 시스템(4000)의 하나 이상의 노드들과 상호작용할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 메모리(4020)는 통합된 카메라(4090)를 지원하기 위해 임의의 요소 또는 액션을 구현하도록 프로세서-실행가능할 수 있는 프로그램 명령어들(4022)을 포함할 수 있으며, 이는 카메라(4090)를 제어하기 위한 이미지 프로세싱 소프트웨어 및 인터페이스 소프트웨어를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 카메라(4090)에 의해 캡처된 이미지들이 메모리(4020)에 저장될 수 있다. 부가적으로, 카메라(4090)에 의해 캡처된 이미지들에 대한 메타데이터가 메모리(4020)에 저장될 수 있다.
당업자들은, 컴퓨터 시스템(4000)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 포함하여, 표시된 기능들을 수행할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(4000)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 메모리에 저장되어 있는 것으로 또는 사용 중에 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 모두는 다른 디바이스 상의 메모리에서 실행되고, 컴퓨터간 통신을 통해 도시된 컴퓨터 시스템(4000)과 통신할 수 있다. 시스템 컴포넌트들 또는 데이터 구조들 중 일부 또는 모두는, 또한, 적절한 드라이브에 의해 판독될 컴퓨터 액세스가능 매체 또는 휴대용 물품 상에 (예를 들어, 명령어들 또는 구조화된 데이터로서) 저장될 수 있으며, 그의 다양한 예들은 위에 설명되어 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 시스템(4000)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(4000)으로 송신될 수 있다. 다양한 실시예들이 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, 이를테면, 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 (20)

  1. 렌즈 시스템으로서,
    상기 렌즈 시스템의 접힌 광축을 따라 배열된 복수의 요소들을 포함하며,
    상기 복수의 요소들은 물체측으로부터 이미지측으로 상기 접힌 광축을 따라 순서대로:
    근축 구역에서 볼록 물체측 표면을 갖는, 상기 접힌 광축의 제1 부분 상의 제1 렌즈 요소;
    상기 제1 렌즈 요소로부터 상기 접힌 광축의 제2 부분으로 광을 재지향시키도록 구성된 광 접이식 요소;
    상기 접힌 광축의 상기 제2 부분 상의 제2 렌즈 요소;
    상기 근축 구역에서 오목 이미지측 표면을 갖는, 상기 접힌 광축의 상기 제2 부분 상의 제3 렌즈 요소; 및
    상기 접힌 광축의 상기 제2 부분 상의 제4 렌즈 요소를 포함하는, 렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력(positive refractive power)을 갖고, 상기 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력(negative refractive power)을 갖는, 렌즈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은, 상기 렌즈 시스템의 상기 물체측과 상기 광 접이식 요소 사이에 위치된 구경 조리개를 추가로 포함하는, 렌즈 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 75 내지 120mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리, 및 상기 렌즈 시스템의 전방 정점으로부터 상기 접이식 요소의 후방 정점까지 측정된 6mm 미만의 Z-높이를 제공하는, 렌즈 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 55 내지 140mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리, 및 상기 렌즈 시스템의 전방 정점으로부터 상기 접이식 요소의 후방 정점까지 측정된 6.5mm 미만의 Z-높이를 제공하는, 렌즈 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소 및 상기 제4 렌즈 요소는 아베 수(Abbe number) Vd > 40을 갖는 광학 재료들로 형성되고,
    상기 제2 렌즈 요소는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성되는, 렌즈 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소는 아베 수 Vd > 40을 갖는 광학 재료로 형성되고,
    상기 제2 렌즈 요소는 아베 수 Vd < 30을 갖는 광학 재료로 형성되는, 렌즈 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 다음의 관계들 중 하나 이상을 충족하며:
    0.4 < |f/f1| < 1
    0.8 < |f/f2| < 1.6
    0.05 < |R4f-R4r| / |R4f+R4r| < 0.8
    f는 상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리이고, f1은 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리이고, f2는 상기 제2 렌즈 요소의 초점 거리이고, R4f는 상기 제4 렌즈 요소의 상기 물체측 표면의 곡률 반경이며, R4r은 상기 제4 렌즈 요소의 상기 이미지측 표면의 곡률 반경인, 렌즈 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소의 적어도 하나의 표면은 비구면(aspheric)인, 렌즈 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 요소들 중 적어도 하나는 경량 폴리머 또는 플라스틱 재료로 형성되는, 렌즈 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 접이식 요소는 프리즘인, 렌즈 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 요소의 이미지측 표면은 평평/편평(flat/plano)하고,
    상기 제1 렌즈 요소의 상기 이미지측 표면은 상기 프리즘의 상기 물체측 표면과 접촉되는, 렌즈 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리는 6.5 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위 내에 있는, 렌즈 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템의 초점 비율(F/#)은 2.2 내지 3의 범위 내에 있는, 렌즈 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템의 전체 시야(FOV)는 20.4° 내지 42.2°의 범위 내에 있는, 렌즈 시스템.
  16. 카메라로서,
    광센서 - 상기 광센서는 상기 광센서의 표면 상에 투사된 광을 캡처하도록 구성됨 -; 및
    상기 광센서의 표면에 있거나 또는 그 근처에 있는 이미지 평면에서 장면의 이미지를 형성하기 위해 상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드로부터 광을 굴절시키도록 구성된 접이식 렌즈 시스템을 포함하며,
    상기 렌즈 시스템은 물체측으로부터 이미지측으로 상기 카메라의 접힌 광축을 따라 배열된 4개의 굴절 렌즈 요소들, 및 상기 물체측으로부터 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소 사이에 위치되고 제1 축으로부터 제2 축으로 광을 재지향시키도록 구성되는 광 접이식 요소를 포함하고;
    상기 접이식 렌즈 시스템은 55 내지 140mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리, 및 상기 렌즈 시스템의 전방 정점으로부터 상기 접이식 요소의 후방 정점까지 측정된 6.5mm 미만의 Z-높이를 제공하는, 카메라.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템의 유효 초점 거리는 6.5 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위 내에 있고,
    상기 광센서는 대각 치수가 4 밀리미터 내지 8 밀리미터인, 카메라.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 광센서는 상기 카메라의 초점을 조정하기 위하여 상기 렌즈 시스템에 대해 하나 이상의 축들 상에서 이동되도록 구성되는, 카메라.
  19. 디바이스로서,
    하나 이상의 프로세서들;
    하나 이상의 카메라들; 및
    상기 하나 이상의 카메라들의 동작들을 제어하기 위하여 상기 하나 이상의 프로세서들 중 적어도 하나에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 포함하는 메모리를 포함하며;
    상기 하나 이상의 카메라들 중 적어도 하나는 카메라이고, 상기 카메라는,
    광센서 - 상기 광센서는 상기 광센서의 표면 상에 투사된 광을 캡처하도록 구성됨 -; 및
    상기 광센서의 표면 근방에 있는 이미지 평면에서 장면의 이미지를 형성하기 위해 상기 카메라의 전방에 위치된 물체 필드로부터 광을 굴절시키도록 구성된 접이식 렌즈 시스템을 포함하며,
    상기 렌즈 시스템은 물체측으로부터 이미지측으로 상기 렌즈 시스템의 접힌 광축을 따라 배열된 4개의 굴절 렌즈 요소들, 및 상기 물체측 상의 제1 렌즈 요소로부터 상기 접힌 광축의 제2 부분으로 광을 재지향시키도록 구성되는 광 접이식 요소를 포함하고;
    상기 렌즈 시스템은 55 내지 140mm의 범위에서 35mm 등가 초점 거리, 및 상기 렌즈 시스템의 전방 정점으로부터 상기 접이식 요소의 후방 정점까지 측정된 6.5mm 미만의 Z-높이를 제공하는, 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은, 상기 렌즈 시스템의 전방 정점과 상기 광 접이식 요소 사이에 위치된 적어도 하나의 구경 조리개를 추가로 포함하는, 디바이스.
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