KR20220108058A

KR20220108058A - 슬림 팝-아웃 와이드 카메라 렌즈

Info

Publication number: KR20220108058A
Application number: KR1020227017601A
Authority: KR
Inventors: 로이 루드닉; 나답 굴린스키; 갈 샤브타이; 에브라임 골든베르그
Original assignee: 코어포토닉스 리미티드
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2022-08-02
Also published as: CN115516357A; EP4091008A1; JP2023164963A; CN117425062A; CN117376689A; US20230353855A1; KR20220165824A; US11930263B2; EP4091008A4; CN117376688A; KR102474934B1; CN115516357B; TW202235945A; KR20220165823A; JP2023504293A; WO2022157730A1

Abstract

컴팩트 디지털 카메라를 위한 팝-아웃 렌즈 시스템으로서, 이는 이미지 센서 및 FOV > 60도의 시야를 갖고 객체 측에서 이미지 측을 향해 L1에서 시작하여 i개의 렌즈 요소들(L1-Li)을 갖는 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈 요소(Li)는 각각의 초점 거리(f_i)를 갖고, 상기 렌즈 요소들은 빅 갭(BG)으로 분리된 2개의 렌즈 그룹들(G1 및 G2)로 분할되고, 상기 렌즈는 팝-아웃 상태에서 20mm 미만의 팝-아웃 총 트랙 길이(TTL < 20mm) 및 접힌 상태에서 접힌 총 트랙 길이(c-TTL)를 갖고, 여기서 BG > 0.25 x TTL이고, SD ≥ 12mm이고, 여기서 G1은 포커싱을 위해 G2에 대해 그리고 이미지 센서에 대해 이동할 수 있거나, 또는 G1과 G2가 포커싱을 위해 이미지 센서에 대해 함께 이동할 수 있고, 여기서 비율(c-TTL/TTL) < 0.7이다.

Description

슬림 팝-아웃 와이드 카메라 렌즈

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 1월 25일에 출원된 미국 가특허출원 번호 제63/141,128호로부터 우선권의 이익을 주장하며, 상기 가특허출원은 그 전체가 참조로 여기에 포함된다.

본 개시내용은 일반적으로 디지털 카메라에 관한 것으로, 보다 구체적으로 팝-아웃 메커니즘 및 렌즈를 구비한 디지털 카메라에 관한 것이다.

정의

본 출원서 및 발명의 설명 및 도면 전반에 걸쳐 언급된 광학 및 기타 특성에 대해, 하기 기호 및 약어가 사용되며, 이들 모든 용어는 당업계에 공지되어 있다.

총 트랙 길이(TTL: Total track length): 시스템이 무한 객체 거리에 포커싱될 때, 제1 렌즈 요소(L1) 전면(S1)의 일 점(point)과 이미지 센서 사이에서 렌즈의 광축과 평행한 축을 따라 측정된 최대 거리.

백 초점 거리(BFL: Back focal length): 시스템이 무한 객체 거리에 포커싱될 때, 마지막 렌즈 요소(L_N) 후면(S_2N)의 일 점과 이미지 센서 사이에서 렌즈의 광축과 평행한 축을 따라 측정된 최소 거리.

유효 초점 거리(EFL: Effective focal length): 렌즈(또는 렌즈 요소들(L₁ 내지 L_N)의 어셈블리)에서, 렌즈의 후방 주점(P')과 후방 초점(F') 사이의 거리.

f-수(f/#): 입사 동공 직경에 대한 EFL의 비율.

배경

멀티-애퍼처 디지털 카메라(또는 멀티-카메라)는 오늘날의 모바일 핸드헬드 전자 장치(또는 줄여서 "모바일 장치", 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 등)의 표준이다. 일반적으로, 와이드 카메라 시야각(FOV_W)이 70~90도인 와이드 카메라는 모바일 장치의 메인(또는 "주된") 카메라 역할을 한다.

주요 과제는 더 높은 이미지 품질(IQ)을 지원하면서도 장치 높이가 예를 들어 높이가 10mm 미만(<10mm)인 얇은 모바일 장치에 적합한 와이드 카메라를 설계하는 것이다. 와이드 카메라의 IQ를 향상시키는 한 가지 유망한 방법은 더 큰 이미지 센서를 통합하는 것이다.

도 1a는 TTL, EFL 및 BFL과 같은 다양한 카메라 엔티티의 정의를 개략적으로 예시한다. 모바일 장치에 내장된 멀티-카메라에 사용되는 대부분의 소형 렌즈에서, TTL은 와이드 렌즈의 경우, 도 1a에 도시된 바와 같이, EFL보다 크다.

도 1b는 시야(FOV)를 갖는 렌즈, EFL 및 센서 폭(S)를 갖는 이미지 센서를 구비하는 예시적인 카메라를 도시한다. 고정된 폭/높이 비율 및 (직사각형) 이미지 센서의 경우, 센서 대각선(SD)은 센서 폭과 높이에 비례한다. 예를 들어, 1/1.2" 센서는 14.3mm의 SD를 갖는다. 수평 FOV는 다음과 같이 EFL 및 센서 폭(S)과 관련된다.

이것은 더 큰 이미지 센서를 갖는 카메라를 구현하려면 더 큰 EFL이 필요하지만, 유사한 FOV가 필요함을 보여준다. 와이드 카메라에 더 큰 이미지 센서를 통합하는 것은 와이드 카메라의 IQ를 향상시키는 데 바람직하지만, 동일한 (와이드 카메라) FOV를 유지하기 위해 더 큰 EFL이 필요하고, 결과적으로 더 큰 TTL을 초래하고, 이는 모바일 장치에서 와이드 카메라의 통합을 방해하므로 바람직하지 않다.

팝-아웃 카메라는 이러한 상충 관계를 해결한다. 이는 카메라를 사용 중일 때("팝-아웃 상태") 큰 TTL의 장점과 카메라를 사용하지 않을 때("접힌(collapsed) 상태") TTL을 접힌 TTL("c-TTL")로 축소하는(collapsing) 슬림한 디자인의 장점을 결합한다. c-TTL은 최신 모바일 장치의 높이 치수와 양립 가능하게 호환된다. 팝-아웃 상태에서만, 팝-아웃 카메라는 카메라로 동작한다. 팝-아웃 카메라는 예를 들어, 공동 소유의 국제 특허 출원 PCT/IB2020/058697에 설명되어 있다.

1/1.2” 또는 그 이상, 즉 SD ≥ 14.3mm와 같은 큰 이미지 센서를 포함하는 팝-아웃 와이드 카메라를 지원하는 와이드 카메라 렌즈 설계를 갖는 것이 유리할 것이다.

다양한 예로서, 컴팩트 디지털 카메라를 위한 렌즈 시스템이 제공되고, 이는 센서 대각선(SD)을 갖는 이미지 센서, 및 시야(FOV) > 60도를 갖고 객체 측에서 이미지 측을 향해 L1에서 시작하여 렌즈 광축(OA)을 따라 배열된 N≥6의 렌즈 요소들(L1-LN)을 갖는 렌즈로서, 각각의 렌즈 요소(Li)는 크기(|f_i|)를 갖는 각각의 초점 거리(f_i)를 갖고, 상기 렌즈 요소들은 빅 갭(BG)으로 분리된 2개의 렌즈 그룹들(G1 및 G2)로 분할되고, 상기 렌즈는 팝-아웃 상태에서 20mm 미만(<20mm)의 팝-아웃 총 트랙 길이(TTL) 및 접힌 상태에서 접힌 총 트랙 길이(c-TTL)를 갖는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈 시스템은 BG를 접힌 BG로 축소함으로써 팝-아웃 상태로부터 접힌 상태로(및 그 반대로) 전환하도록 구성되고, 여기서 BG > 0.25 x TTL이고, SD ≥ 12mm이고, 비율 c-TTL/SD < 0.7이다.

일부 예에서, G1은 5개 이상의 렌즈 요소들을 포함할 수 있고, G2는 1 또는 2개의 렌즈 요소를 포함할 수 있다.

일부 예에서, 비율 c-TTL/TTL < 0.7이다. 일부 예에서, 비율 c-TTL/TTL < 0.65이다.

일부 예에서 BG > 0.3 x TTL이다. 일부 예에서 BG > 0.35 x TTL이다.

일부 예에서, G1의 두께(T_G1)는 0.35 x TTL < T_G1 < 0.47 x TTL을 충족한다.

일부 예에서, G1의 배율(P_G1)은 P_G1 > 0을 충족하고, G2의 배율(P_G2)은 P_G2 < 0을 충족한다. 일부 예에서, -1.81 ≤ P_G1/P_G2 ≤ -0.9이다.

일부 예에서, i=6이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L6)의 렌즈 배율(P₁ 내지 P₆)의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스일 수 있다.

일부 예에서, i=7이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L7)의 렌즈 배율(P₁ 내지 P₇)의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스, 또는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스, 또는 플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스, 또는 플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스일 수 있다.

일부 예에서, i=8이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L8)의 렌즈 배율(P₁ 내지 P₈)의 시퀀스는 플러스-플러스-마이너스-플러스-플러스-플러스-마이너스, 또는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스일 수 있다.

일부 예에서, G1에서의 마지막 2개의 렌즈 요소들은 50 < V < 120의 아베 수(V) 및 13mm < EFL < 50mm의 유효 초점 거리(EFL)을 함께 가질 수 있다.

일부 예에서, L1의 초점 거리 크기(|f₁|) 및 L6의 초점 거리 크기(|f₆|)는 25% 미만으로 차이날 수 있고, 여기서 |f₁| 및 |f₆| 모두는 각각의 렌즈 요소들(L2, L3, L4 및 L5)의 각각의 초점 거리 크기(|f₂|, |f₃|, |f₄| 및 |f₅|)의 45% 미만일 수 있다.

일부 예에서, L1, L2, L3 및 L4는 객체 측에 대해 메니스커스 형상을 갖고, L5 및 L6은 이미지 측면에 대해 메니스커스 형상을 갖는다.

일부 예에서, L4의 초점 거리 크기(|f₄|)는 각각의 렌즈 요소들(L1, L2, L3, L5 및 L6)의 각각의 초점 거리 크기(|f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₅|, |f₆|)에서 50% 이상 벗어날 수 있다.

일부 예에서, L6의 초점 거리 크기(|f₆|)는 각각의 렌즈 요소들(L1, L2, L3, L4 및 L5)의 각각의 초점 거리 크기(|f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|)에서 100% 이상 벗어날 수 있다.

일부 예에서, P_G1/P₃은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₆은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₃ 및 P_G1/P₆은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₇은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₁은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₁, P_G1/P₅ 및 P_G1/P₇은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₈은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 일부 예에서, P_G1/P₃, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₈은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다.

일부 예에서, 하나 이상의 렌즈 요소는 유리로 제조될 수 있고, 하나 이상의 렌즈 요소 각각의 굴절률(n) > 1.7일 수 있다.

일부 예에서, L4는 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 갖는다.

일부 예에서, L2, L4, L6은 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 각각 갖는다.

일부 예에서, L4 및 L6은 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 각각 갖는다.

일부 예에서, L1의 전면에서의 편향점은 렌즈의 OA로부터 측정된 거리(d-f)에 위치하고, 여기서 1.5mm < d-f < 3.5mm이다.

일부 예에서, L1의 후면에서의 편향점은 렌즈의 OA로부터 측정된 거리(d-r)에 위치하고, 여기서 1.5mm < d-r < 3.5mm이다.

일부 예에서, 상기 또는 하기의 렌즈 시스템은 10 내지 30mm 범위의 센서 대각선(SD)을 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함될 수 있다.

일부 예에서, 상기 또는 하기의 렌즈 시스템은 14 내지 22mm 범위의 센서 대각선(SD)을 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함될 수 있다.

일부 예에서, 상기 또는 하기의 렌즈 시스템은 스마트폰에 포함된 팝-아웃 카메라에 포함될 수 있다.

상이한 예로서, 컴팩트 디지털 카메라를 위한 렌즈 시스템이 제공되고, 이는 센서 대각선(SD)을 갖는 이미지 센서; 및 시야(FOV) > 60도를 갖고, f 수(f/#), 렌즈 두께("T_Lens"), 백 초점 거리(BFL), 유효 초점 거리(EFL) 및 객체 측에서 이미지 측을 향해 L1에서 시작하여 렌즈 광축(OA)을 따라 배열된 N≥6의 렌즈 요소들(L1-LN)을 갖는 렌즈로서, 각각의 렌즈 요소(Li)는 크기(|f_i|)를 갖는 각각의 초점 거리(f_i)를 갖는 렌즈를 포함하고, 여기서 상기 렌즈 시스템은 BFL을 접힌 BFL로 축소함으로써 팝-아웃 상태로부터 접힌 상태로(및 그 반대로) 전환하도록 구성되고, 여기서 SD ≥ 12mm이고, BFL > 0.15 x TTL이고, 비율 c-TTL/SD < 0.65이다.

본 명세서에 개시된 실시예의 비-제한적인 예들은 이 단락 다음에 열거되는 여기에 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명되어 있다. 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 요소 또는 부품은 일반적으로 그것들이 나타나는 모든 도면에서 동일한 숫자로 표시된다. 동일한 요소가 표시되지만 하나의 도면에서만 번호가 매겨진 경우, 해당 요소가 나타나는 모든 도면에서 동일한 번호를 갖는 것으로 가정한다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 예를 조명하고 명확히 하기 위한 것이며, 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 도면에서:
도 1a는 TTL 및 EFL과 같은 다양한 엔티티의 정의를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 얇은 렌즈 근사 또는 등가에 대한 FOV, EFL 및 S의 정의를 보여준다.
도 2a는 무한대에 초점이 맞춰진 팝-아웃 상태에서의 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2b는 접힌 상태에서의 도 2a의 팝-아웃 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2c는 팝-아웃 상태에서 본 명세서에 개시된 다른 팝-아웃 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2d는 접힌 상태에서의 도 2c의 팝-아웃 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3a는 제1 방법에 따라 포커싱하여 더 가까운(예를 들어, 50cm) 거리에 포커싱된 도 2a의 팝-아웃 시스템을 도시한다.
도 3b는 제2 방법에 따라 포커싱하여 더 가까운(예를 들어, 50cm) 거리에 포커싱된 도 2a의 팝-아웃 시스템을 도시한다.
도 4는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 예를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 다른 예를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 8은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 9는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 10은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 11은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 12는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 14는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.
도 15, 16, 17 및 18은 본 명세서에 개시된 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다.

도 2a는 본 명세서에 개시된 팝-아웃 렌즈(202) 및 이미지 센서(204)를 포함하는 "2-그룹"(또는 "2G") 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)의 예를 도시한다. 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)은 팝-아웃 또는 확장된 상태(즉, 무한대로 포커싱됨)로 도시된다. 팝-아웃 렌즈(202)는 빅 갭(BG)에 의해 분리되는 2개의 렌즈 그룹들, 즉 제1의 객체-측 렌즈 그룹("G1") 및 제2의 센서-측 렌즈 그룹("G2")으로 분할된다. G1의 두께는 T_G1로 표시된다. 렌즈(202)는 복수의 N 렌즈 요소들(Li)(여기서, "i"는 1과 N 사이의 정수이고, N은 예를 들어 5와 9 사이일 수 있음)를 포함한다. L1은 객체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, LN은 이미지 측, 즉 이미지 센서가 위치한 측에 가장 가까운 렌즈 요소이다. 이러한 순서는 본 명세서에 개시된 모든 렌즈들 및 렌즈 요소들에 적용된다. 각각의 렌즈 요소(Li)는 각각의 전면(S2i-1)(인덱스 "2i-1"은 전면의 번호임) 및 각각의 후면(S2i)(인덱스 "2i"는 후면의 번호임)을 포함한다. 이러한 넘버링 규칙은 설명 전체에서 사용된다. 대안적으로, 이러한 설명 전체에서 수행된 것처럼, 렌즈 표면은 "Sk"로 표시되며, 여기서 k는 1에서 2N까지이다. 전면 및 후면은 경우에 따라 비구면일 수 있다. 그러나, 이것은 제한적이지 않다.

본 명세서에서 사용된 각 렌즈 요소의 "전면"이라는 용어는 카메라의 입구(카메라 객체 측)에 더 가깝게 위치한 렌즈 요소의 표면을 의미하고, "후면"이라는 용어는 이미지 센서(카메라 이미지 측)에 더 가깝게 위치하는 렌즈 요소의 표면을 의미한다.

각각의 렌즈 그룹은 하나 이상의 렌즈 요소(Li)를 포함한다. G1은 5개 이상의 요소를 포함할 수 있고, G2는 1-2개의 요소를 포함할 수 있다. G2는 당업계에 알려진 바와 같이 필드 렌즈로서 작용할 수 있다.

도 2b는 접힌 상태에서의 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)을 도시한다. 빅 갭(BG)은 접힌 BG("c-BG"로 표시됨)로 축소되고, 즉 G1과 G2 사이의 거리가 감소하여, 결과적으로 접힌 TTL("c-TTL")이 된다. c-BG는 0.2mm-5mm의 범위에 있을 수 있다. BG만 변경된다. G1 및 G2에 각각 포함된 렌즈 요소 사이의 거리와 같은 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)의 다른 거리는 변경되지 않는다.

도 2c는 두께(T_Lens)를 갖는 팝-아웃 렌즈(252) 및 본 명세서에 개시된 이미지 센서(254)를 포함하는 "1-그룹"(또는 "1G") 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(250)의 예를 도시한다. 팝-아웃 광학렌즈 시스템(250)는 팝-아웃 상태로 도시되어 있다. 팝-아웃 렌즈(252)는 2개의 렌즈 그룹으로 분할되지 않는다. 도 2d는 접힌 상태에서의 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(250)을 도시한다. BFL은 접힌 BFL("c-BFL"로 표시됨)로 축소되고, 즉 렌즈(252)와 이미지 센서(254) 사이의 거리가 감소하여, 결과적으로 c-TTL이 된다. c-BFL은 0-3mm의 범위에 있을 수 있다. BFL만 변경된다. 렌즈(252)의 렌즈 요소들 사이의 거리와 같은 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(250)의 다른 거리는 변경되지 않는다.

2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200) 및 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(250)은 팝-아웃 카메라에 포함될 수 있다. 광학 이미지 안정화(OIS)를 수행하기 위해, 팝-아웃 카메라는 당업계에 알려진 여러 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법은 OIS를 위해 렌즈가 이미지 센서 및 카메라 호스팅 모바일 장치에 대해 상대적으로 이동하는 "렌즈 시프트 OIS", 또는 OIS를 위해 이미지 센서가 렌즈 및 카메라에 대해 이동하는 "센서 시프트 OIS"일 수 있다.

본 명세서에 개시된 모든 팝-아웃 광학 렌즈 시스템은 공동 소유의 PCT 특허 출원 PCT/IB2020/058697에 설명된 팝-아웃 카메라의 예에서 사용될 수 있다.

도 2a는 무한대에 초점이 맞춰진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)을 도시하고, 도 3a는 더 가까운 객체에 포커싱된, 예를 들어 "G1-G2 포커싱"이라고 지칭되는 제1 포커싱 방법에 따라 1m에 포커싱된 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)을 도시한다. G1-G2 포커싱의 경우, G1 및 G2는 서로에 대해 BG로 주어진 두께로부터 T_Focus로 주어진 두께까지 포커스 스트로크(Δf_G1-G2 = T_Focus - BG)만큼 이동한다. BFL은 변경되지 않지만, BG는 변경된다. BG 및 T_Focus에 대한 값은 본 명세서에 개시된 모든 2G 렌즈 시스템에 대해 표 1에 제공된다. #BG는 G1-G2 포커싱에 대해 변경되는 표면을 나타낸다.

도 3b는 더 가까운 객체에 포커싱된, 예를 들어 "렌즈 포커싱"이라고 지칭되는 제2 포커싱 방법에 따라 1m에 포커싱된 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템(200)을 도시한다. 렌즈 포커싱을 위해, G1과 G2는 이미지 센서에 대해 Δf_Lens만큼 하나의 렌즈처럼 함께 이동한다. BG는 변경되지 않지만, BFL은 변경된다. 렌즈 포커싱은 모바일 전자 장치의 최신 디지털 카메라에 사용되는 표준 방법이다.

아래에 개시된 모든 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템은 G1-G2 포커싱과 렌즈 포커싱 모두에 의해 포커싱될 수 있다. 아래에 개시된 모든 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템은 렌즈 포커싱에 의해 포커싱된다.

아래에 개시된 모든 팝-아웃 광학 렌즈 시스템은 광학 렌즈 시스템을 포함하는 팝-아웃 카메라가 동작하는 팝-아웃 상태로 도시된다.

접힌 상태에서, 모든 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 예는 0.2mm-4.4mm의 c-BG를 갖는다. 접힌 상태에서, 모든 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 예는 1.0mm-2.5mm의 c-BFL을 갖는다. 작은 c-BG와 c-BFL은 각각 스마트폰과 같은 슬림한 모바일 장치에 내장될 수 있는 슬림한 카메라 모듈 구현에 유리하다. 명확히 하자면, 본 명세서에 개시된 모든 렌즈 시스템은 스마트폰에 유리하게 포함되거나 통합될 수 있다.

표 1은 아래 개시된 렌즈 시스템의 예(400 - 1800)에 포함된 수치 및 범위를 보여준다. 여기서 SD, TTL, c-TTL, BG, c-BG, EFL, T_G1, T_Focus, d_L1-L2, T_Lens, f_LS, f_N-1은 mm로 주어지고, 하프-시야("HFOV") 및 35mm 등가 초점 거리("35mm EqFL")는 도로 주어지고, 아베 수(v), #L_S 및 f 수("f/#")는 단위 없이 주어지고, 배율은 인버스 미터[1/m]로 주어진다. c-TTL_MIN과 c-TTL_MAX는 각각의 예에서 달성될 수 있는 최소 및 최대 c-TTL을 나타낸다. 일반적으로, 표 1에서, "MIN" 및 "MAX"는 각각 범위에서의 최소값 및 최대값을 나타낸다.

"#L_S"는 렌즈에서 가장 강한(strongest) 렌즈 요소, 즉 가장 작은 양의 초점 거리(f)를 갖는 렌즈 요소의 번호를 나타낸다. "f_LS"는 렌즈에서 가장 강한 렌즈 요소의 f를 나타낸다. "f_N-1"은 렌즈에서 N-1번째(즉, 마지막에서 두 번째) 렌즈 요소의 f를 나타낸다. d_L1-L2는 L1과 L2 사이의 거리(또는 에어 갭)를 나타낸다.

2G 유형 렌즈 시스템의 경우, L_M은 G1에서의 마지막 렌즈 요소를 나타낸다. 인덱스 "L_M-1+L_M"은 G1에 함께 있는 2개의 마지막 렌즈 요소들의 속성을 나타낸다. 예를 들어, 예(400)에서, L_M-1+L_M은 L5와 L6의 속성을 함께 나타내고, 예(1500)에서, L_M-1+L_M은 L6과 L7의 속성을 함께 나타낸다. G1-G2 포커싱을 수행하기 위해, BG는 무한대에 포커싱될 때 표면 "#BG"의 두께를 나타낸다. "T_Focus"는 각각 1m 및 0.5m에 포커싱될 때 표면 "#BG"의 두께를 나타낸다. 전체 G1 그룹의 배율은 P_G1으로 표시되고, 전체 G2 그룹의 배율은 P_G2로 표시되고, 개별 렌즈 요소의 배율은 요소 번호로 표시된다. 즉, L1의 배율은 P₁로 표시되고, L2의 배율은 P₂로 표시된다. T_G1은 G1의 두께를 나타낸다.

[표 1]

[표 1 계속]

아래에 개시된 모든 2G 렌즈 시스템의 예들(400 - 1500)에서, TTL 대 EFL의 비율은 TTL/EFL = 1.13 - 1.3의 범위에 있고, TTL 대 SD의 비율은 TTL/SD = 0.64 - 0.78의 범위에 있고, c-TTL 대 SD의 비율은 c-TTL/SD = 0.41 - 0.73의 범위에 있다.

아래에 개시된 모든 1G 렌즈 시스템의 예들(1600 - 1800)에서, TTL 대 EFL의 비율은 TTL/EFL = 1.05 - 1.3의 범위에 있고, TTL 대 SD의 비율은 TTL/SD = 0.59 - 0.65의 범위에 있고, c-TTL 대 SD의 비율은 c-TTL/SD = 0.50 - 0.65의 범위에 있다.

도 4는 본 명세서에 개시되고 400으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 예를 도시한다. 렌즈 시스템(400)은 2개의 렌즈 그룹들(G1 및 G2)로 분할된 팝-아웃 렌즈(402), 이미지 센서(404), 및 선택적으로 광학 요소(406)를 포함한다. 광학 요소(406)는 예를 들어, 적외선(IR) 필터 및/또는 유리 이미지 센서 먼지 커버일 수 있다. 이미지 센서(404)는 14.3mm의 SD를 가질 수 있다. G1은 6개의 렌즈 요소들을 포함하고, G2는 1개의 렌즈 요소를 포함한다. 광학 광선은 렌즈(402)를 통과하여 이미지 센서(404) 상에 이미지를 형성한다. 도 4는 각각에 대해 3개의 광선이 있는 3개의 필드(상부 주변 광선, 하부 주변 광선 및 주광선)를 보여준다. 모든 추가 도면들은 마찬가지로 이러한 3개의 광선을 또한 보여준다.

팝-아웃 렌즈(402)에 대한 세부 광학 데이터 및 표면 데이터는 표 2-3에 주어진다. 표 2는 표면 유형을 제공하고, 표 3은 비구면 계수를 제공한다. 표면 유형은 다음과 같다:

a) 플라노: 평평한 표면, 곡률 없음.

b) Q 유형 1(QT1) 표면 새그(sag) 공식:

c) 균일한(even) 비구면(ASP) 표면 새그 공식:

여기서, {z, r}은 표준 원통형 극좌표이고, c는 표면의 근축 곡률이고, k는 원뿔형 파라미터이고, r_norm은 일반적으로 표면의 클리어 애퍼처(CA)의 1/2이고, A_n은 렌즈 데이터 표에 주어진 비구면 계수이다. Z축은 이미지 측을 향해 양수이다. CA에 대한 값은 클리어 애퍼처 반경, 즉 D/2로 주어진다. 레퍼런스 파장은 555.0 nm이다. 굴절률("인덱스") 및 아베 #를 제외하고 단위는 mm이다. 각각의 렌즈 요소(Li)는 표 2에 주어진 각각의 초점 거리(f_i)를 갖는다. FOV는 하프 FOV(HFOV)로 주어진다. 표면 유형, Z축, CA 값, 레퍼런스 파장, 단위, 초점 거리 및 HFOV에 대한 정의는 다음의 표들에서 모두 유효하다.

[표 2]

[표 3]

[표 3 계속]

L1의 편향점(deflection point)은 후면에서 광축("OA")으로부터 측정된 1.884mm의 거리에 위치한다. L1(|f₁|) 및 L6(|f₆|)의 초점 거리의 크기는 유사하다. 즉, 크기가 30% 미만(<30%)으로 다를 수 있다. 크기들(|f₁| 및 |f₆|)은 단일 렌즈 요소들(L2, L3, L4 및 L5)의 모든 초점 거리의 크기보다 쌍으로 훨씬 작다. 즉, |f₁|, |f₆| << |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|. 예를 들어, |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|는 |f₁|, |f₆|보다 45% 이상 클 수 있다. L1의 배율(P₁)과 P_G1 사이의 비율은 P₁/P_G1 = 0.89를 충족한다. 구체적으로, 표 4는 비율 |f_i/f₁| 및 비율 |f_i/f₆| 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 4]

도 5는 본 명세서에 개시되고 500으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(500)은 2개의 렌즈 그룹들(G1 및 G2)로 분할된 팝-아웃 렌즈(502), 이미지 센서(504) 및 선택적으로 광학 요소(506)를 포함한다. 이미지 센서(504)는 14.3mm의 SD("1/1.2" 센서")를 가질 수 있다. 표 5는 표면 유형을 제공하고, 표 6은 비구면 계수를 제공한다.

[표 5]

[표 6]

[표 6 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 요소들의 배율 시퀀스는 다음과 같다: +--+-+-(플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스). 구체적으로, L1에서 L7까지의 렌즈 요소들에 대한 렌즈 배율(P_i)은 표 7에 주어진다. L1, L2 및 L4는 각각 객체 측에 대해 메니스커스를 형성한다. L5 및 L6은 각각 이미지 측에 대해 메니스커스를 형성한다. |f₄|는 단일 렌즈 요소들(L1, L2 및 L3)의 모든 초점 거리의 |f|보다 훨씬 작다. 즉, |f₄| << |f₁|, |f₂|, |f₃|. 예를 들어, |f₁|, |f₂|, |f₃|는 |f₄|보다 50% 이상 클 수 있다. L4는 굴절률(n) > 1.7인 유리로 제조된다. P_G1과 P₃은 유사하다. 즉, P_G1/P₃은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 7은 배율(P_i), 비율(|f/f₄|) 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 7]

도 6은 본 명세서에 개시되고 600으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(600)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(602), 이미지 센서(604) 및 선택적으로 광학 요소(606)를 포함한다. 이미지 센서(604)는 21.5mm의 SD("1/0.8" 센서")를 가질 수 있다. 표 8은 표면 유형을 제공하고, 표 9는 비구면 계수를 제공한다.

[표 8]

[표 9]

[표 9 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 요소들의 배율 시퀀스는 다음과 같다: +-+--+-(플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스). L5와 L6(G1의 마지막 2개의 렌즈 요소들)은 함께 아베-#_L5+L6 = 71.87 및 EFL_L5+L6 = 17.51mm를 갖는다. |f₆|는 단일 렌즈 요소들(L1, L2, L3 L4, L5)의 모든 초점 거리의 크기보다 훨씬 작다. 즉, |f₆| << |f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|. 예를 들어, |f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|는 |f₆|보다 100% 이상 클 수 있다. L2, L4 및 L6은 굴절률(n) > 1.7인 유리로 제조된다. P_G1 및 P₆은 유사하다. 즉, P_G1/P₆은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 10은 배율(P_i), 비율(|f/f₆|) 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 10]

도 7은 본 명세서에 개시되고 700으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(700)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(702), 이미지 센서(704) 및 선택적으로 광학 요소(706)를 포함한다. 센서(204)는 21.5mm의 SD("1/0.8" 센서")를 가질 수 있다. 표 11은 표면 유형을 제공하고, 표 12는 비구면 계수를 제공한다.

[표 11]

[표 12]

[표 12 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 요소들의 배율 시퀀스는 다음과 같다: ++-+-+-(플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스), 표 13 참조. L5 및 L6(G1의 마지막 2개의 렌즈 요소들)은 함께 아베-#_L5+L6 = 79.38 및 EFL_L5+L6 = 49.75mm를 갖는다. |f₄|는 단일 렌즈 요소들(L1, L2, L3 L5, L6)의 모든 초점 거리의 크기보다 훨씬 작다. 즉, |f₄| << |f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₅|, |f₆|. 예를 들어, |f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₅|, |f₆|는 |f₄|보다 80% 이상 클 수 있다.

L1의 편향점은 전면에서 OA로부터 측정된 3.275mm의 거리에, 그리고 후면에서 OA로부터 측정된 2.749mm의 거리에 위치한다. P_G1과 P₃, 그리고 P_G1과 P₆은 유사하다. 즉, P_G1/P₃ 및 P_G1/P₆은 1에서 20% 이상 차이가 나지 않는다. L4는 굴절률(n) > 1.7인 유리로 제조된다. 구체적으로, 표 13은 또한 배율(P_i), 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율, 비율(|f/f₄|) 및 각각의 렌즈 요소의 굴절률을 보여준다.

[표 13]

도 8은 본 명세서에 개시되고 800으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(800)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(802), 이미지 센서(804), 및 선택적으로 광학 요소(806)를 포함한다. 이미지 센서(804)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. 표 14는 표면 유형만을 제공하고, 표 15는 비구면 계수를 제공한다.

[표 14]

[표 15]

[표 15 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: ++-+-+-(플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스). L1의 편향점은 전면에서 OA로부터 측정된 1.989mm의 거리에, 그리고 후면에서 OA로부터 측정된 1.95mm의 거리에 위치한다. P_G1과 P₆, 그리고 P_G1과 P₇은 유사하다. 즉, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₇은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 16은 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 16]

도 9는 본 명세서에 개시되고 900으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(900)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(902), 이미지 센서(904) 및 선택적으로 광학 요소(906)를 포함한다. 이미지 센서(904)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. G1은 5개의 렌즈 요소들을 포함하고, G2는 1개의 렌즈 요소를 포함한다. 표 17은 표면 유형을 제공하고, 표 18은 비구면 계수를 제공한다.

[표 17]

[표 18]

[표 18 계속]

L1에서 L6까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +-+-+-(플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스). P_G1 및 P₁은 유사하다. 즉, P_G1/P₁은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 19는 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 19]

도 10은 본 명세서에 개시되고 1000으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1000)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1002), 이미지 센서(1004), 및 선택적으로 광학 요소(1006)를 포함한다. 이미지 센서(204)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. 표 20은 표면 유형을 제공하고, 표 21은 비구면 계수를 제공한다.

[표 20]

[표 21]

[표 21 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +--+-+-(플러스-마이너스-마이너스-플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스). P_G1 및 P₆은 유사하다. 즉, P_G1/P₆은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. L4와 L6은 굴절률(n) > 1.7인 유리로 제조된다. 구체적으로, 표 22는 배율 P_i, 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율 및 렌즈 요소의 굴절률을 보여준다.

[표 22]

도 11은 본 명세서에 개시되고 1100으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1100)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1102), 이미지 센서(1104) 및 선택적으로 광학 요소(1106)를 포함한다. 이미지 센서(1104)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. 표 23은 표면 유형을 제공하고, 표 24는 비구면 계수를 제공한다.

[표 23]

[표 24]

[표 24 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +-++-+-(플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스). P_G1과 P₁, 그리고 P_G1과 P₇은 유사하다. 즉, P_G1/P₁ 및 P_G1/P₇은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. L4 및 L6은 굴절률(n) > 1.7인 유리로 제조된다. 구체적으로, 표 25는 배율 P_i, 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율 및 렌즈 요소의 굴절률을 보여준다.

[표 25]

도 12는 본 명세서에 개시되고 1200으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1200)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1202), 이미지 센서(1204), 및 선택적으로 광학 요소(1206)를 포함한다. 이미지 센서(1204)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. 표 26은 표면 유형을 제공하고, 표 27은 비구면 계수를 제공한다.

[표 26]

[표 27]

[표 27 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +-+--+-(플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스). P_G1과 P₁, 그리고 P_G1과 P₅, 그리고 P_G1과 P₇은 유사하다. 즉, P_G1/P₁ 및 P_G1/P₅ 및 P_G1/P₇은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 28은 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 28]

도 13은 본 명세서에 개시되고 1300으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1300)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1302), 이미지 센서(1304) 및 선택적으로 광학 요소(1306)를 포함한다. 이미지 센서(1304)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. 표 29는 표면 유형을 제공하고, 표 30은 비구면 계수를 제공한다.

[표 29]

[표 30]

L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +-+--+-(플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스). P_G1과 P₆, 그리고 P_G1과 P₇은 유사하다. 즉, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₇은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 31은 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 31]

도 14는 본 명세서에 개시되고 1400으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1400)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1402), 이미지 센서(1404) 및 선택적으로 광학 요소(1406)를 포함한다. 이미지 센서(1404)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. G1은 6개의 렌즈 요소들을 포함하고, G2는 2개의 렌즈 요소들을 포함한다. 표 32는 표면 유형을 제공하고, 표 33은 비구면 계수를 제공한다.

[표 32]

[표 33]

[표 33 계속]

L1에서 L8까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: ++-+-++- (플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스. P_G1과 P₆, 그리고 P_G1과 P₈은 유사하다. 즉, P_G1/P₆ 및 P_G1/P₈은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 34는 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 34]

[표 35]

도 15는 본 명세서에 개시되고 1500으로 번호 매겨진 2G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 또 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1500)은 G1 및 G2로 분할된 팝-아웃 렌즈(1502), 이미지 센서(1504) 및 선택적으로 광학 요소(1506)를 포함한다. 이미지 센서(1504)는 21.5mm의 SD를 가질 수 있다. G1은 6개의 렌즈 요소들을 포함하고, G2는 1개의 렌즈 요소를 포함한다. 표 35는 표면 유형을 제공하고, 표 36은 비구면 계수를 제공한다.

[표 36]

[표 36 계속]

L1에서 L7까지의 렌즈 요소에 대한 렌즈 배율의 시퀀스는 다음과 같다: +--+-++-(플러스 마이너스 마이너스 플러스 마이너스 플러스 플러스 마이너스). L1의 편향점은 후면에서 OA로부터 측정된 2.16mm의 거리에 위치한다. P_G1과 P₃, P_G1과 P₆, P_G1과 P₈은 유사하다. 즉, P_G1/P₃ 및 P_G1/P₆ 및 P_G1/P₈은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는다. 구체적으로, 표 37은 배율 P_i 및 각각의 P_i와 P_G1 사이의 비율을 보여준다.

[표 37]

도 16은 본 명세서에 개시되고 1600으로 번호 매겨진 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1600)은 팝-아웃 렌즈(1602), 이미지 센서(1604), 및 선택적으로 광학 요소(1606)를 포함한다. 이미지 센서(1604)는 16.0mm의 SD를 가질 수 있다. 표 38은 표면 유형을 제공하고, 표 39는 비구면 계수를 제공한다.

[표 38]

[표 39]

[표 39 계속]

렌즈(1602)의 OA에서 시작하여 y축을 따라 취해진 L5의 두께 프로파일(z축을 따라 측정되는 두께)은 OA에서 국소 최대치를 갖고, 그리고 국소 최소치를 가지는데, 여기서 국소 최소치의 위치는 L5의 마진(또는 경계)에 있지 않고, 즉 국소 최소치는 OA로부터 DA/2보다 작은 거리에 위치한다. L5에 대해 위에서 본 것처럼, L6의 두께 프로파일은 OA에서 국소 최소치를 갖고, 그리고 국소 최대치를 가는데, 여기서 국소 최대치의 위치는 L6의 마진에 있지 않다. L5 및 L6의 이러한 특성은 각각 작은 필드 곡률(Field curvature)을 갖는 렌즈를 달성하는 데 유리하다. 렌즈 요소들(L1 내지 L6)의 배율 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-플러스-플러스-마이너스이다. L2는 강한 음의 렌즈이며, 그 크기(|f₂|)는 |f₂|/EFL < 1.5를 충족한다.

도 17은 본 명세서에 개시되고 1700으로 번호 매겨진 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1700)은 팝-아웃 렌즈(1702), 이미지 센서(1704), 및 선택적으로 광학 요소(1706)를 포함한다. 이미지 센서(1704)는 16.0mm의 SD를 가질 수 있다. 표 40은 표면 유형을 제공하고, 표 41은 비구면 계수를 제공한다.

[표 40]

[표 41]

[표 41 계속]

L1과 L2, 그리고 L3과 L4는 서로 일정한 거리를 가지고 있다. y축을 따라 OA와 DA/2 사이의 모든 값에 대해, z축을 따라 각각 측정된 L1과 L2 사이("μ_L1-L2"), 그리고 L3과 L4 사이("μ_L3-L4")의 거리의 평균은 μ_dL1-L2 = 0.06mm 및 μ_dL3-L4 = 0.39mm이고, 평균의 표준 편차는 σ_dL1-L2 = 0.02mm 및 σ_dL3-L4 = 0.07mm이다. σ와 μ의 비율은 각각의 L1, L2 및 L3, L4에 대해 σ_dL1-L2/μ_L1-L2 = 0.36 및 σ_dL3-L4/μ_L3-L4 = 0.17이다. L1과 L2 사이("d_L1-L2"), 그리고 L3과 L4 사이("d_L3-L4")의 OA에서의 각각의 거리와 T_Lens의 비율은 각각 d_L1-L2/T_Lens = 1.03% 및 d_L3-L4/T_Lens = 5.2%이다. L1과 L2는 서로 매우 가깝고, 이중 렌즈와 비슷하다.

도 18은 본 명세서에 개시되고 1800으로 번호 매겨진 1G 팝-아웃 광학 렌즈 시스템의 다른 예를 도시한다. 렌즈 시스템(1800)은 팝-아웃 렌즈(1802), 이미지 센서(1804), 및 선택적으로 광학 요소(1806)를 포함한다. 이미지 센서(1804)는 16.0mm의 SD를 가질 수 있다. 표 42는 표면 유형을 제공하고, 표 43은 비구면 계수를 제공한다.

렌즈 요소들(L1 내지 L7)에 대한 배율 시퀀스는 마이너스-플러스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스이다. L6에는 OA에 위치하지 않는 편향점이 있어서, 작은 필드 곡률을 갖는 렌즈를 얻는 데 유리하다. 렌즈(1802)의 OA에서 시작하여 y축을 따라 취해진 L6의 두께 프로파일은 OA에서 국소 최대치를 갖고, 그리고 국소 최소치를 가지는데, 여기서 국소 최소치의 위치는 L6의 마진에 있지 않다. 이것은 작은 필드 곡률을 달성하는 데 유리하다. L1 내지 L5의 모든 표면은 볼록하다. 렌즈 요소들(L1 내지 L8)에 대한 f_i 시퀀스의 부호는 마이너스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-플러스-마이너스이다.

L1과 L2, L2와 L3, 그리고 L3과 L4는 서로 일정한 거리를 가지고 있다. y축을 따라 OA와 DA/2 사이의 모든 값에 대해, 평균 거리는 μ_dL1-L2 = 0.10mm, μ_dL2-L3 = 0.17mm 및 μ_dL3-L4 = 0.15mm이고, 평균의 표준 편차는 σ_dL1-L2 = 0.09mm, σ_dL2-L3 = 0.07mm 및 σ_dL3-L4 = 0.02mm이다. 표준 편차와 평균 거리의 비율은 L1, L2 및 L2, L3 및 L3, L4에 대해 각각 σ_dL1-L2/μ_L1-L2 = 0.88, σ_dL2-L3/μ_L2-L3 = 0.43 및 σ_dL3-L4/μ_L3-L4 = 0.02이다. OA 거리들(d_L1-L2 = 0.07mm, d_L2-L3 = 0.12mm 및 d_L3-L4 = 0.12mm)과 T_Lens의 비율은 각각 d_L1-L2/T_Lens = 0.93%, d_L2-L3/T_Lens = 1.56% 및 d_L3-L4/T_Lens = 1.47%이다.

[표 42]

[표 43]

[표 43 계속]

본 개시내용이 특정 예 및 일반적으로 관련된 방법의 관점에서 설명되었지만, 실시 예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시내용은 본 명세서에 기재된 특정 예에 의해 제한되지 않고 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 이해되어야 한다.

명확성을 위해 개별 실시 예의 맥락에서 설명된 여기 개시된 주제의 특정 특징은 단일 예에서 조합하여 제공될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 반대로, 간결함을 위해 단일 예의 맥락에서 설명된 여기 개시된 주제의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다.

또한, 명확성을 위해, "실질적으로"라는 용어는 허용 가능한 범위 내에서 값의 변동 가능성을 암시하는 데 사용된다. 일 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값 이상 또는 이하로 10%까지 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 다른 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값 이상 또는 이하로 5%까지 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 추가 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값 이상 또는 이하로 2.5%까지 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

달리 명시되지 않는 한, 선택 옵션 리스트의 마지막 두 부재 사이에 "및/또는"이라는 표현을 사용하는 것은 나열된 옵션 중 하나 이상이 적절하고 선택될 수 있음을 나타낸다.

청구범위 또는 명세서가 "a" 또는 "an" 요소를 언급하는 경우, 그러한 참조는 해당 요소 중 하나만 존재하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 특허 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한, 본 출원서에서의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 개시에 대한 선행 기술로서 이용가능하다는 인정으로 해석되어서는 안 된다.

Claims

컴팩트 디지털 카메라를 위한 렌즈 시스템으로서,
센서 대각선(SD)을 갖는 이미지 센서; 및
시야(FOV) > 60도를 갖고 객체 측에서 이미지 측을 향해 L1에서 시작하여 렌즈 광축(OA)을 따라 배열된 N≥6의 렌즈 요소들(L1-LN)을 갖는 렌즈로서, 각각의 렌즈 요소(Li)는 크기(|f_i|)를 갖는 각각의 초점 거리(f_i)를 갖고, 상기 렌즈 요소들은 빅 갭(BG)으로 분리된 2개의 렌즈 그룹들(G1 및 G2)로 분할되고, 상기 렌즈는 팝-아웃 상태에서 20mm 미만(<20mm)의 팝-아웃 총 트랙 길이(TTL) 및 접힌 상태에서 접힌 총 트랙 길이(c-TTL)를 갖고;
를 포함하고,
여기서, 상기 렌즈 시스템은 BG를 접힌 BG로 축소함으로써 팝-아웃 상태로부터 접힌 상태로 전환하도록 구성되고, 여기서 BG > 0.25 x TTL이고, SD ≥ 12mm이고, 비율 c-TTL/SD < 0.7인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1은 5개 이상의 렌즈 요소들을 포함하고, G2는 1 또는 2개의 렌즈 요소를 포함하는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1은 포커싱을 위해 G2에 대해 그리고 이미지 센서에 대해 이동할 수 있거나, 또는 G1과 G2는 포커싱을 위해 이미지 센서에 대해 함께 이동할 수 있는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, c-TTL/SD < 0.65인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, c-TTL/SD < 0.6인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, c-TTL/SD > 0.3인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, c-TTL/TTL < 0.7인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, c-TTL/TTL < 0.65인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, BG > 0.3 x TTL인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, BG > 0.35 x TTL인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 두께(T_G1)는 0.35 x TTL < T_G1 < 0.47 x TTL을 충족하는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)은 P_G1 > 0을 충족하고, G2의 배율(P_G2)은 P_G2 < 0을 충족하는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 G2의 배율(P_G2)의 비율은 -1.81 ≤ P_G1/P_G2 ≤ -0.9를 충족하는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=6이고, L1에서 L6까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=7이고, L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=7이고, L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=7이고, L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=7이고, L1에서 L7까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=8이고, L1에서 L8까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, N=8이고, L1에서 L8까지의 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1에서의 마지막 2개의 렌즈 요소들은 50 < V < 120을 충족하는 아베 수(V) 및 13mm < EFL < 50mm를 충족하는 유효 초점 거리(EFL)를 함께 갖는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L1의 초점 거리 크기(|f₁|) 및 L6의 초점 거리 크기(|f₆|)는 25% 미만으로 상이하고, 여기서 |f₁| 및 |f₆| 모두는 각각의 렌즈 요소들(L2, L3, L4 및 L5)의 각각의 초점 거리 크기(|f₂|, |f₃|, |f₄| 및 |f₅|)의 45% 미만인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 렌즈 요소들(L1, L2, L3, L4)은 객체 측에 대해 메니스커스 형상을 갖고, 렌즈 요소들(L5, L6)은 이미지 측에 대해 메니스커스 형상을 갖는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L4의 초점 거리 크기(|f₄|)는 각각의 렌즈 요소들(L1, L2, L3, L5 및 L6)의 각각의 초점 거리 크기(|f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₅|, |f₆|)에서 50% 이상 벗어나는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L6의 초점 거리 크기(|f₆|)는 각각의 렌즈 요소들(L1, L2, L3, L4 및 L5)의 각각의 초점 거리 크기(|f₁|, |f₂|, |f₃|, |f₄|, |f₅|)에서 100% 이상 벗어나는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L3의 배율(P₃)의 비율(P_G1/P₃)은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L6의 배율(P₆)의 비율(P_G1/P₆)은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L3의 배율(P₃)의 비율(P_G1/P₃), 및 P_G1의 배율과 L6의 배율(P₆)의 비율(P_G1/P₆)은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, P_G1의 배율(P_G1)과 L6의 배율(P₆)의 비율(P_G1/P₆), 및 P_G1과 L7의 배율(P₇)의 비율(P_G1/P₇)은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L1의 배율(P₁)의 비율(P_G1/P₁)은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L1의 배율(P₁)의 비율(P_G1/P₁), P_G1과 L5의 배율(P₅)의 비율(P_G1/P₅), 및 P_G1과 L7의 배율(P₇)의 비율(P_G1/P₇)은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L6의 배율(P₆)의 비율(P_G1/P₆), 및 P_G1과 L8의 배율(P₈)의 비율(P_G1/P₈)은 1에서 20% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, G1의 배율(P_G1)과 L3의 배율(P₃)의 비율(P_G1/P₃), P_G1과 L6의 배율(P₆)의 비율(P_G1/P₆), 및 P_G1과 L8의 배율(P₈)의 비율(P_G1/P₈)은 1에서 10% 이상 벗어나지 않는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 하나 이상의 렌즈 요소들은 유리로 제조되고, 상기 하나 이상의 렌즈 요소들 각각의 굴절률(n) > 1.7인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L4는 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 갖는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L2, L4, L6은 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 각각 갖는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L4 및 L6은 유리로 제조되고, 굴절률(n) > 1.7을 각각 갖는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L1의 전면에서의 편향점은 렌즈의 OA로부터 측정된 거리(d-f)에 위치하고, 여기서 1.5mm < d-f < 3.5mm인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, L1의 후면에서의 편향점은 렌즈의 OA로부터 측정된 거리(d-r)에 위치하고, 여기서 1.5mm < d-r < 3.5mm인 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 센서 대각선(SD) = 14.3mm를 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함되는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 센서 대각선(SD) = 21.5mm를 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함되는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 12-30mm 범위의 센서 대각선(SD)을 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함되는 렌즈 시스템.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 14-22mm 범위의 센서 대각선(SD)을 갖는 센서를 구비하는 팝-아웃 카메라에 포함되는 렌즈 시스템.
제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 시스템은 팝-아웃 카메라에 포함되고, 상기 팝-아웃 카메라는 스마트폰에 포함되는 렌즈 시스템.
컴팩트 디지털 카메라를 위한 렌즈 시스템으로서,
센서 대각선(SD)을 갖는 이미지 센서; 및
시야(FOV) > 60도를 갖고, f 수(f/#), 렌즈 두께("T_Lens"), 백 초점 거리(BFL), 유효 초점 거리(EFL) 및 객체 측에서 이미지 측을 향해 L1에서 시작하여 렌즈 광축(OA)을 따라 배열된 N≥6의 렌즈 요소들(L1-LN)을 갖는 렌즈로서, 각각의 렌즈 요소(Li)는 크기(|f_i|)를 갖는 각각의 초점 거리(f_i)를 갖고, 상기 렌즈는 팝-아웃 상태에서 20mm 미만(<20mm)의 팝-아웃 총 트랙 길이(TTL) 및 접힌 상태에서 접힌 총 트랙 길이(c-TTL)를 갖고;
를 포함하고,
여기서, 상기 렌즈 시스템은 BFL을 접힌 BFL로 축소함으로써 팝-아웃 상태로부터 접힌 상태로 전환하도록 구성되고, 여기서 SD ≥ 12mm이고, BFL > 0.15 x TTL이고, 비율 c-TTL/SD < 0.65인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, c-TTL/SD > 0.4인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, f/# < 2.0인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, f/# < 1.8인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, f/# > 1.5인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, BFL > 1.5mm인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, BFL < 3.0mm인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, c-TTL/SD < 0.6인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, c-TTL/SD < 0.55인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, c-TTL/TTL < 0.9인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, BFL > 0.15 x TTL인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, BFL > 0.2 x TTL인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, SD = 16.0mm인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, SD는 12-30mm의 범위에 있는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, SD는 14-20mm의 범위에 있는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, L1과 L2 사이의 거리는 d_L1-L2로 표시되고, 비율 d_L1-L2/T_Lens < 2%인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, L1과 L2 사이의 거리는 d_L1-L2로 표시되고, 비율 d_L1-L2/T_Lens < 1%인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, 가장 강한 렌즈 요소의 초점 거리는 f_LS로 표시되고, f_LS/EFL < 1인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, 마지막 렌즈 요소로부터 두 번째의 초점 거리는 f_N-1로 표시되고, f_N-1/EFL < 2인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, 마지막 렌즈 요소로부터 두 번째의 초점 거리는 f_N-1로 표시되고, f_N-1/EFL < 1.5인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=6이고, 렌즈의 OA에 수직인 축을 따라 취해진 L5의 두께 프로파일은 국소 최소치를 갖고, 상기 국소 최소치의 위치는 L5의 마진에 있지 않는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=6이고, 렌즈의 OA에 수직인 축을 따라 취해진 L5의 두께 프로파일은 국소 최소치를 갖고, 상기 국소 최소치의 위치는 L5의 마진에 있지 않는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=6이고, 렌즈의 OA에 수직인 축을 따라 취해진 L6의 두께 프로파일은 국소 최대치를 갖고, 상기 국소 최대치의 위치는 L6의 마진에 있지 않는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=6이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L6)에 대한 렌즈 배율의 시퀀스는 플러스-마이너스-플러스-플러스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=7이고, OA에 평행한 축을 따라 측정된 L1과 L2 사이의 평균 거리는 μ_L1-L2로 표시되고, "σ_L1-L2"로 표시되는 상기 평균 거리로부터의 표준 편차는 σ_dL1-L2/μ_L1-L2 < 0.5를 충족하는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=7이고, OA에 평행한 축을 따라 측정된 L3와 L4 사이의 평균 거리는 μ_L3-L4로 표시되고, σ_L3-L4로 표시되는 상기 평균 거리로부터의 표준 편차는 σ_dL3-L4/μ_L3-L4 < 0.3을 충족하는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=7이고, L6은 렌즈의 OA에 위치하지 않는 편향점을 갖는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=7이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L7)에 대한 렌즈 배율의 시퀀스는 마이너스-플러스-플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=8이고, 렌즈의 OA에 수직인 축을 따라 취해진 L6의 두께 프로파일은 국소 최소치를 갖고, 상기 국소 최소치의 위치는 L6의 마진에 있지 않는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=8이고, 렌즈 요소들(L1 내지 L8)에 대한 렌즈 배율의 시퀀스는 마이너스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-플러스-마이너스인 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=8이고, OA에 평행한 축을 따라 측정된 L1과 L2 사이의 평균 거리는 μ_L1-L2로 표시되고, σ_L1-L2로 표시되는 상기 평균 거리로부터의 표준 편차는 σ_dL1-L2/μ_L1-L2 < 1.25를 충족하는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=8이고, OA에 평행한 축을 따라 측정된 L2와 L3 사이의 평균 거리는 μ_L2-L3으로 표시되고, σ_L2-L3으로 표시되는 상기 평균 거리로부터의 표준 편차는 σ_dL2-L3/μ_L2-L3 < 0.75를 충족하는 렌즈 시스템.
제45항에 있어서, N=8이고, OA에 평행한 축을 따라 측정된 L3와 L4 사이의 평균 거리는 μ_L3-L4로 표시되고, σ_L3-L4로 표시되는 상기 평균 거리로부터의 표준 편차는 σ_dL3-L4/μ_L3-L4 < 0.1를 충족하는 렌즈 시스템.
제45항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 시스템은 팝-아웃 카메라에 포함되고, 상기 팝-아웃 카메라는 스마트폰에 포함되는 렌즈 시스템.