KR20220126921A - Lens system for hyperspectral mobile device, mobile camera having the same, and mobile device having the same - Google Patents

Lens system for hyperspectral mobile device, mobile camera having the same, and mobile device having the same Download PDF

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Abstract

A lens system for a hyperspectral mobile device is provided. The lens system includes: a plurality of lenses arranged on a straight line based on an optical axis and configured to form an image on an image plane; and an optical filter for filtering light imaged on an image plane (IP), wherein the optical filter has a transmittance of 90% or more in the range of 0 degree to 30 degree angle of incidence for light in an entire wavelength range within 365 nm to 1000 nm, and the lens system is embedded in the hyperspectral mobile device. An objective of the present invention is to provide the lens system and camera suitable for hyperspectral mobile devices.

Description

초분광 모바일 장치용 렌즈 시스템, 그것을 갖는 모바일 장치용 카메라, 및 그것을 갖는 모바일 장치{LENS SYSTEM FOR HYPERSPECTRAL MOBILE DEVICE, MOBILE CAMERA HAVING THE SAME, AND MOBILE DEVICE HAVING THE SAME}LENS SYSTEM FOR HYPERSPECTRAL MOBILE DEVICE, MOBILE CAMERA HAVING THE SAME, AND MOBILE DEVICE HAVING THE SAME

본 발명은 모바일 장치용 카메라에 사용되는 렌즈 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초분광 모바일 장치용 카메라에 사용되는 렌즈 시스템 및 그것을 갖는 모바일 카메라 및 모바일 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lens system used in a camera for a mobile device, and more particularly, to a lens system used in a camera for a hyperspectral mobile device, and a mobile camera and a mobile device having the same.

스마트폰 및 태블릿 등의 모바일 장치는 휴대가 간편하여 사용자가 장시간 휴대하며 사용한다. 이에 따라, 모바일 장치는 사용자가 필요로 하는 많은 기능을 갖추고 있으며, 카메라도 그 중 하나이다.Mobile devices, such as smartphones and tablets, are easy to carry and are used by users for a long time. Accordingly, mobile devices are equipped with many functions that users need, and a camera is one of them.

모바일 장치용 카메라는 일반적으로 이미지 센서에 결상하기 위한 렌즈 시스템 및 이미지 센서를 갖추고 있으며, 특정 파장 대역의 광을 투과시키거나 차단하기 위한 광학 필터를 갖춘다. 모바일 장치용 카메라는 예를 들어 가시광 영역의 광, 예컨대 RGB를 이용하여 이미지를 캡쳐한다. 한편, 모바일 장치는 또한 적외선 이미지 센서를 구비하여 모션 캡쳐나 지문인식 등을 수행할 수 있다. 이러한 카메라 또는 이미지 센싱 장치는 용도에 적합한 좁은 파장 대역의 특정 파장 대역을 이용한다.A camera for a mobile device is generally equipped with a lens system and an image sensor for forming an image on an image sensor, and an optical filter for transmitting or blocking light of a specific wavelength band. Cameras for mobile devices capture images using, for example, light in the visible region, such as RGB. Meanwhile, the mobile device may also include an infrared image sensor to perform motion capture or fingerprint recognition. Such a camera or image sensing device uses a specific wavelength band of a narrow wavelength band suitable for an application.

한편, 초분광 이미지 센싱 장치는 자외선, 가시광선, 및 적외선 영역의 넓은 파장 대역에 걸쳐 이미지를 검출한다. 넓은 파장 대역에 걸쳐 이미지를 검출할 수 있으므로, 다양한 이미지 연출이 가능하다. 초분광 이미징 기술은 예를 들어, 피부 모니터링, 메이크업이나 자외선 차단제 등의 적절한 도포 또는 제거를 검출하기 위해 사용될 수 있고, 야채의 신선도 확인 등 다양한 용도에 적용될 수 있으며, 그 용도는 계속해서 확장될 것으로 기대된다.Meanwhile, the hyperspectral image sensing device detects an image over a wide wavelength band in the ultraviolet, visible, and infrared regions. Since images can be detected over a wide wavelength band, various image productions are possible. Hyperspectral imaging technology can be used, for example, for skin monitoring, detecting the proper application or removal of makeup or sunscreen, etc., and can be applied to a variety of applications, such as checking the freshness of vegetables, and its uses are expected to continue to expand. It is expected.

종래의 모바일 초분광 카메라 시스템은 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0112100에 개시되어 있다. 그러나 위 종래 기술은 복수의 카메라를 사용하여 각각의 특정 파장 대역의 이미지를 검출하기 때문에, 카메라가 모바일 장치의 많은 영역을 차지하는 문제가 있다.A conventional mobile hyperspectral camera system is disclosed in, for example, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2018-0112100. However, since the above prior art detects an image of each specific wavelength band using a plurality of cameras, there is a problem that the camera occupies a large area of the mobile device.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 초분광 모바일 장치에 적합한 렌즈 시스템 및 카메라를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a lens system and a camera suitable for a hyperspectral mobile device.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 초분광 카메라가 차지하는 면적이 작은 초분광 모바일 장치를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a hyperspectral mobile device having a small area occupied by a hyperspectral camera.

본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 시스템은, 초분광 모바일 장치용 렌즈 시스템으로서, 광축을 기준으로 일직선상에 배치되며 상면에 결상하도록 구성된 복수의 렌즈들; 및 상기 상면에 결상되는 광을 필터링하기 위한 광학 필터를 포함하고, 상기 광학 필터는 365nm 내지 1000nm 내의 전체 파장 범위의 광에 대해 0도 내지 30도 입사각 범위에서 90% 이상의 투과율을 가지며, 초분광 모바일 장치에 내장된다.A lens system according to an embodiment of the present invention is a lens system for a hyperspectral mobile device, comprising: a plurality of lenses disposed on a straight line with respect to an optical axis and configured to form an image on an image plane; and an optical filter for filtering the light imaged on the upper surface, wherein the optical filter has a transmittance of 90% or more in an incident angle range of 0 degrees to 30 degrees for light in the entire wavelength range within 365 nm to 1000 nm, and hyperspectral mobile built into the device.

상기 복수의 렌즈들은 플라스틱 재료로 제작된다.The plurality of lenses are made of a plastic material.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 렌즈는 1.5 내지 1.6 사이의 굴절률을 갖는 렌즈 및 1.6 내지 1.7 사이의 굴절률을 갖는 렌즈를 포함한다.In one embodiment, the plurality of lenses includes a lens having a refractive index between 1.5 and 1.6 and a lens having a refractive index between 1.6 and 1.7.

상기 광학 필터는 베이스 기판; 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 광 필터층을 포함하고, 상기 광 필터층은 제1 굴절률을 갖는 제1 재료층들 및 제2 굴절률을 갖는 제2 재료층들을 포함하고, 상기 제1 굴절률은 제2 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는다.The optical filter may include a base substrate; and an optical filter layer disposed on the base substrate, wherein the optical filter layer includes first material layers having a first refractive index and second material layers having a second refractive index, wherein the first refractive index is a second refractive index It has a smaller refractive index.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라는, 초분광 모바일 장치용 카메라로서, 앞에서 설명한 렌즈 시스템을 포함한다.A camera according to an embodiment of the present invention is a camera for a hyperspectral mobile device, and includes the aforementioned lens system.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치는, 상기 카메라를 포함한다. 상기 모바일 장치는 스마트폰 또는 태블릿일 수 있다.A mobile device according to an embodiment of the present invention includes the camera. The mobile device may be a smartphone or a tablet.

본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 카메라를 이용하여 초분광 이미지를 검출할 수 있으므로, 모바일 장치에서 초분광 카메라가 차지하는 면적을 줄일 수 있다.According to embodiments of the present invention, since a hyperspectral image can be detected using one camera, an area occupied by the hyperspectral camera in a mobile device can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 시스템을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 투과율을 나타내는 그래프이다.1 is a schematic plan view illustrating a mobile device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view for explaining a lens system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view for explaining an optical filter according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing transmittance of an optical filter according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치(100)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view for explaining a mobile device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 모바일 장치(100)는 프로세서 및 디스플레이를 포함하는 호스트 장치(110), 초분광 카메라(120), 및 광원(130)을 포함할 수 있다. 모바일 장치(100)는, 도시하지 않았지만, 사진 촬영을 위한 카메라 및/또는 적외선 이미지 센싱 장치를 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a mobile device 100 may include a host device 110 including a processor and a display, a hyperspectral camera 120 , and a light source 130 . Although not shown, the mobile device 100 may further include a camera and/or an infrared image sensing device for taking pictures.

여기서 호스트 장치(110)는 스마트폰을 예로 들어 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 태블릿을 포함할 수 있다. Here, the host device 110 is described by taking a smartphone as an example, but the present invention is not limited thereto, and may include, for example, a tablet.

초분광 카메라(120)는 모바일 장치(100) 내에 내장되며, 외부로부터 광이 입사되는 창을 포함한다. 초분광 카메라(120)는 호스트 장치(100)의 뒷면에서 이미지를 검출하도록 제공될 수 있으나, 전방에 제공될 수도 있다.The hyperspectral camera 120 is embedded in the mobile device 100 and includes a window through which light is incident from the outside. The hyperspectral camera 120 may be provided to detect an image from the back side of the host device 100 , but may also be provided at the front side.

초분광 카메라(120)는 이미지 센서의 상면(image plane: IP)에 이미지를 결상하기 위한 렌즈 시스템을 포함한다. 렌즈 시스템은 광학 필터를 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 시스템(10)을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.The hyperspectral camera 120 includes a lens system for forming an image on an image plane (IP) of an image sensor. The lens system may include an optical filter. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the lens system 10 according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 2를 참조하면, 렌즈 시스템(10)은 복수의 렌즈들(L1, L2, L3, L4, L5, L6)을 포함하며, 나아가 광학 필터(20)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 시스템(10)은 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4), 제5 렌즈(L5), 및 제6 렌즈(L6)를 포함할 수 있다. 나아가, 렌즈 시스템(100)은 조리개(15)를 포함할 수 있다. 여기서, 렌즈 시스템(10)이 6개의 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5, L6)로 구성된 것을 도시 및 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈 시스템(10)은 4개 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 요구되는 성능을 달성하도록 다양한 형상을 가질 수 있다.First, referring to FIG. 2 , the lens system 10 includes a plurality of lenses L1 , L2 , L3 , L4 , L5 , and L6 , and may further include an optical filter 20 . For example, the lens system 10 may include a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, and a sixth lens (L5). L6) may be included. Furthermore, the lens system 100 may include an aperture 15 . Here, although the lens system 10 is illustrated and described with six lenses L1, L2, L3, L4, L5, and L6, the present invention is not limited thereto. The lens system 10 may include four or more lenses and may have various shapes to achieve desired performance.

렌즈 시스템(10)은 상면(IP)에 이미지를 결상하도록 배치되며, 상면측에 이미지 센서가 배치된다. 렌즈들 중 제1 렌즈(L1)가 물체측에 가장 가깝게 배치된다. 제6 렌즈(L6)는 물체측에서 가장 멀게, 따라서, 상측에 가장 가깝게 배치된다. 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4), 및 제5 렌즈(L5)는 제1 렌즈(L1)와 제6 렌즈(L6) 사이에 배치되며, 이 순서로 제1 렌즈(L1)로부터 멀어진다.The lens system 10 is disposed to form an image on the upper surface IP, and an image sensor is disposed on the upper surface side. Among the lenses, the first lens L1 is disposed closest to the object side. The sixth lens L6 is disposed furthest from the object side and thus closest to the image side. The second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are disposed between the first lens L1 and the sixth lens L6, in this order It moves away from the first lens L1.

제1 내지 제6 렌즈(L1~L6)는 광축을 기준으로 일직선 상에 배열되며, 각각의 렌즈는 광축을 중심으로 회전 대칭 형상을 가질 수 있다. 제1 렌즈(L1)는 물체측면에 볼록한 형상을 가질 수 있으며, 제6 렌즈(L6)는 하측면 및 상측면 모두 변곡점을 갖는 비구면 렌즈일 수 있다. 변곡점은 제6 렌즈(L6)의 중심과 가장자리 사이에 위치할 수 있다. 또한, 제2 내지 제5 렌즈들(L2~L5) 중 하나 이상은 변곡점을 갖는 비구면 렌즈일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상면(IP)에 가까운 제6 렌즈(L6)가 제1 렌즈(L1)보다 2배 이상 클 수 있다. 나아가, 제2 렌즈(L2)부터 제6 렌즈(L6)까지 상면(IP)에 가까워질 수록 렌즈의 직경이 증가할 수 있다.The first to sixth lenses L1 to L6 are arranged on a straight line with respect to the optical axis, and each lens may have a rotationally symmetrical shape about the optical axis. The first lens L1 may have a convex shape on the object side surface, and the sixth lens L6 may be an aspherical lens having inflection points on both the lower surface and the upper surface. The inflection point may be located between the center and the edge of the sixth lens L6 . Also, at least one of the second to fifth lenses L2 to L5 may be an aspherical lens having an inflection point. In an embodiment, the sixth lens L6 close to the image plane IP may be twice or more larger than the first lens L1. Furthermore, as the second lens L2 to the sixth lens L6 approaches the image plane IP, the diameter of the lens may increase.

본 실시예에서, 제1 렌즈(L1), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4), 및 제6 렌즈(L6)는 제2 및 제5 렌즈들(L2, l5)에 비해 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4), 및 제6 렌즈(L6)는 굴절률이 1.6 미만인 플라스틱 재료로 제작될 수 있으며, 제2 및 제5 렌즈들(L2, l5)은 굴절률이 1.6 이상인 플라스틱 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4), 및 제6 렌즈(L6)는 1.5 내지 1.6 범위 내의 굴절률을 가질 수 있으며, 제2 및 제5 렌즈들(L2, l5)는 1.6 내지 1.7 범위 내의 굴절률을 가질 수 있다. 플라스틱 재료를 이용함으로써 모바일 장치(100)에 적합한 소형의 렌즈를 쉽게 제작할 수 있으며, 또한, 렌즈들의 하측면 및 상측면을 원하는 형상으로 쉽게 제작할 수 있다. 더욱이, 플라스틱 재료를 이용함으로써 원하는 굴절률을 갖는 렌즈를 쉽게 제작할 수 있다.In this embodiment, the first lens L1 , the third lens L3 , the fourth lens L4 , and the sixth lens L6 are relatively compared to the second and fifth lenses L2 and 15 . It can be made of a material having a low refractive index. For example, the first lens L1 , the third lens L3 , the fourth lens L4 , and the sixth lens L6 may be made of a plastic material having a refractive index of less than 1.6, and the second and fifth lenses L6 . The lenses L2 and 15 may be made of a plastic material having a refractive index of 1.6 or more. For example, the first lens L1 , the third lens L3 , the fourth lens L4 , and the sixth lens L6 may have refractive indices within the range of 1.5 to 1.6, and the second and fifth lenses Each of L2 and 15 may have a refractive index within a range of 1.6 to 1.7. By using a plastic material, a small-sized lens suitable for the mobile device 100 can be easily manufactured, and the lower and upper surfaces of the lenses can be easily manufactured in a desired shape. Moreover, a lens having a desired refractive index can be easily manufactured by using a plastic material.

본 실시예에서, 제1 내지 제6 렌즈들(L1~L6)로 구성된 렌즈 시스템(10)을 설명하지만, 렌즈 시스템(10)은 요구되는 특성에 따라 다양한 개수의 렌즈들 및 다양한 형상의 렌즈들을 이용하여 다르게 구성될 수도 있다.In the present embodiment, the lens system 10 composed of the first to sixth lenses L1 to L6 is described, but the lens system 10 includes various numbers of lenses and lenses of various shapes according to required characteristics. It may be configured differently using

한편, 조리개(15)는 입사동을 결정하며, 물체측과 제1 렌즈(L1) 사이에 또는 제1 렌즈(L1와 제2 렌즈(L2) 사이에 위치할 수 있다. 도 2에서, 조리개(15)는 제1 렌즈(L1)의 물체측면에 인접하여 배치되어 있다.Meanwhile, the diaphragm 15 determines the entrance pupil, and may be located between the object side and the first lens L1 or between the first lens L1 and the second lens L2. In Fig. 2, the diaphragm ( 15) is disposed adjacent to the object-side surface of the first lens L1.

본 실시예에 있어서, 렌즈 시스템(10)의 유효 초점 거리(F)를 조리개(15)를 완전히 개방했을 때의 직경(D)으로 나눈 값인 F-수(Fno)는 2.4보다 작고 1.6보다 클 수 있다. F-수를 2.4보다 작게 함으로써 이미지의 밝기를 증가시킬 수 있다. 한편, 렌즈 시스템(10)의 대각선 화각은 약 80도이며, 광학 TTL(through-the-lens)은 약 3.35이다.In this embodiment, the F-number (Fno), which is a value obtained by dividing the effective focal length F of the lens system 10 by the diameter D when the diaphragm 15 is fully opened, can be smaller than 2.4 and larger than 1.6. have. By making the F-number less than 2.4, the brightness of the image can be increased. Meanwhile, the diagonal angle of view of the lens system 10 is about 80 degrees, and the optical through-the-lens (TTL) is about 3.35.

광학 필터(20)는 제1 렌즈(L1)와 상면(IP) 사이에 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 광학 필터(20)는 물체와 제1 렌즈(L1) 사이 또는 제1 렌즈(L1)와 제6 렌즈(L6) 사이에 배치될 수도 있다. 광학 필터(20)는 입사되는 광 중 특정 파장대역의 광을 투과시키고 다른 파장 대역의 광을 차단한다. 광학 필터(20)의 구체적인 구조 및 투과율에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 뒤에서 상세하게 설명한다.The optical filter 20 may be disposed between the first lens L1 and the image surface IP. However, the present invention is not limited thereto, and the optical filter 20 may be disposed between the object and the first lens L1 or between the first lens L1 and the sixth lens L6 . The optical filter 20 transmits light of a specific wavelength band among incident light and blocks light of another wavelength band. A specific structure and transmittance of the optical filter 20 will be described in detail later with reference to FIGS. 3 and 4 .

한편, 광원(130)은 자외선, 가시광선, 및 적외선을 방출할 수 있다. 광원(130)은 자외선, 가시광선, 및 적외선의 넓은 파장 대역의 광을 방출하는 단일 광원일 수도 있고, 또는, 자외선, 가시광선, 및 적외선 각각을 방출하는 복수의 광원을 포함할 수도 있다. 여기에 3개의 광원을 도시하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 광원, 예컨대 LED 광원을 포함할 수 있다. 광원(130)은 필요에 따라 특정 파장의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 광원(130)에서 물체에 광을 조사하고, 조사된 광이 물체에서 반사되어 초분광 카메라(120)로 입사될 수 있다.Meanwhile, the light source 130 may emit ultraviolet light, visible light, and infrared light. The light source 130 may be a single light source emitting light in a broad wavelength band of ultraviolet light, visible light, and infrared light, or may include a plurality of light sources each emitting ultraviolet light, visible light, and infrared light. Three light sources are shown here, but are not limited thereto, and may include a larger number of light sources, such as LED light sources. The light source 130 may be configured to emit light of a specific wavelength as needed. The light source 130 may irradiate light to the object, and the irradiated light may be reflected from the object to be incident on the hyperspectral camera 120 .

본 실시예에서, 초분광 카메라(120)가 광원(130)을 이용하여 물체에서 반사된 광을 이용하는 것을 설명하지만, 광원(130) 없이 자연광에 의한 반사광을 이용할 수도 있다.In this embodiment, the hyperspectral camera 120 uses the light reflected from the object by using the light source 130 , but it is also possible to use the reflected light by natural light without the light source 130 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터(20)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 투과율을 나타내는 그래프이다.3 is a schematic cross-sectional view for explaining an optical filter 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing transmittance of the optical filter according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 광학 필터(20)는 베이스 기판(21), 상부 광 필터층(23), 및 하부 광 필터층(25)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the optical filter 20 may include a base substrate 21 , an upper optical filter layer 23 , and a lower optical filter layer 25 .

베이스 기판(21)은 글라스 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 베이스 기판(21)은 평평한 형상을 가질 수 있다.The base substrate 21 may be made of glass or plastic. The base substrate 21 may have a flat shape.

한편, 상부 광 필터층(23) 및 하부 광 필터층(25)은 요구되는 파장의 광을 투과시키고 그 외의 광을 차단하도록 구성된다. 상부 광 필터층(23)은 광의 입사면 상에 형성되고, 하부 광 필터층(25)은 광의 출사면 상에 배치될 수 있다. 상부 광 필터층(23)과 하부 광 필터층(23)은 서로 위치를 바꾸어 배치될 수도 있다. 상부 및 하부 광 필터층들(23, 25)은 굴절률이 서로 다른 층들을 교번하여 적층한 구조를 가질 수 있으며, 광의 간섭을 이용한 간섭 필터를 제공할 수 있다. Meanwhile, the upper light filter layer 23 and the lower light filter layer 25 are configured to transmit light of a required wavelength and block other light. The upper light filter layer 23 may be formed on the incident surface of light, and the lower light filter layer 25 may be disposed on the light exit surface. The upper optical filter layer 23 and the lower optical filter layer 23 may be disposed by changing positions. The upper and lower optical filter layers 23 and 25 may have a structure in which layers having different refractive indices are alternately stacked, and an interference filter using interference of light may be provided.

일 실시예에 있어서, 상부 광 필터층(23)은 복수의 고굴절률 물질층과 복수의 저굴절률 물질층이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 고굴절률과 저굴절률은 서로 상대적인 굴절률값을 의미하는 것으로, 고굴절률 물질층은 저굴절률 물질층에 비해 더 높은 굴절률을 갖는다. 일 예로, 고굴절률 물질층은 TiO2, Ta2O5, Nb2O5 등 2.0 이상의 굴절률을 갖는 물질층일 수 있으며, 저굴절률 물질층은 SiO2, Si3N4 등 2.0 미만의 굴절률을 갖는 물질층일 수 있다.In an embodiment, the upper optical filter layer 23 may have a structure in which a plurality of high refractive index material layers and a plurality of low refractive index material layers are alternately stacked. Here, the high refractive index and the low refractive index refer to relative refractive index values, and the high refractive index material layer has a higher refractive index than the low refractive index material layer. For example, the high refractive index material layer may be a material layer having a refractive index of 2.0 or more, such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , and the low refractive index material layer is SiO 2 , Si 3 N 4 having a refractive index of less than 2.0. It may be a material layer.

상부 광 필터층(23)은 화학기상 증착법 또는 전자빔 증발법이나 스퍼터링법과 같은 물리기상 증착법을 이용하여 베이스 기판(21) 상에 증착될 수 있다.The upper light filter layer 23 may be deposited on the base substrate 21 using a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method such as an electron beam evaporation method or a sputtering method.

한편, 하부 광 필터층(25)은 베이스 기판(21)으로부터 출사되는 광이 베이스 기판(21)과 공기의 계면에서 반사되는 것을 방지하여 광의 투과율을 증가시킬 수 있다.Meanwhile, the lower light filter layer 25 may prevent light emitted from the base substrate 21 from being reflected at the interface between the base substrate 21 and air, thereby increasing light transmittance.

하부 광 필터층(25)은 고굴절률 물질층과 저굴절률 물질층을 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 고굴절률 물질층은 TiO2, Ta2O5, Nb2O5 등에서 선택될 수 있으며, 저굴절률 물질층은 SiO2, Si3N4 등에서 선택될 수 있다. 하부 광 필터층(25)은 예를 들어, 화학기상 증착법 또는 전자빔 증발법이나 스퍼터링법과 같은 물리기상 증착법을 이용하여 베이스 기판(21)의 하면 상에 증착될 수 있다. 특히, 하부 광 필터층(25)의 고굴절률 물질층 및 저굴절률 물질층은 상부 광 필터층(23)의 고굴절률 물질층 및 저굴절률 물질층과 각각 동일한 물질층일 수 있으며, 따라서, 수차 보정 광학 필터(20)의 제조 공정을 단순화할 수 있다.The lower light filter layer 25 may be formed using a high refractive index material layer and a low refractive index material layer, for example, the high refractive index material layer may be selected from TiO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , etc. , the low refractive index material layer may be selected from SiO 2 , Si 3 N 4 , and the like. The lower light filter layer 25 may be deposited on the lower surface of the base substrate 21 using, for example, chemical vapor deposition or physical vapor deposition such as electron beam evaporation or sputtering. In particular, the high refractive index material layer and the low refractive index material layer of the lower optical filter layer 25 may be the same material layers as the high refractive index material layer and the low refractive index material layer of the upper optical filter layer 23, and thus, the aberration correction optical filter ( 20) can simplify the manufacturing process.

본 실시예에 있어서, 베이스 기판(21)의 양면에 상부 광 필터층(23) 및 하부 광 필터층(25)이 배치된 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상부 광 필터층(23) 또는 하부 광 필터층(25)은 생략될 수도 있다.In the present embodiment, it is described that the upper optical filter layer 23 and the lower optical filter layer 25 are disposed on both surfaces of the base substrate 21 , but the present invention is not limited thereto. For example, the upper light filter layer 23 or the lower light filter layer 25 may be omitted.

광학 필터(20)는 초분광 모바일 장치(100)에 사용되기 위해 380nm 내지 970nm 범위 내의 파장에 대해 높은 투과율을 가질 필요가 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학 필터(20)는 약 365nm 내지 약 1000nm 내의 전체 파장 범위의 광에 대해 입사각 0도 내지 30도 범위에서 90% 이상의 투과율을 갖는다. 광학 필터(20)가 365nm 내지 1000nm의 넓은 파장 범위에 걸쳐 연속적으로 90% 이상의 높은 투과율을 가지므로, 다양한 파장의 광을 사용하는 초분광 모바일 장치(100)에 적합하게 사용될 수 있다.The optical filter 20 needs to have high transmittance for a wavelength in the range of 380 nm to 970 nm in order to be used in the hyperspectral mobile device 100 . As shown in FIG. 4 , the optical filter 20 according to the present embodiment has a transmittance of 90% or more at an incident angle of 0° to 30° for light in the entire wavelength range from about 365 nm to about 1000 nm. Since the optical filter 20 has a high transmittance of 90% or more continuously over a wide wavelength range of 365 nm to 1000 nm, it can be suitably used for the hyperspectral mobile device 100 using light of various wavelengths.

이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 변형될 수 있다. Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the invention.

Claims (7)

초분광 모바일 장치용 렌즈 시스템으로서,
광축을 기준으로 일직선상에 배치되며 상면에 결상하도록 구성된 복수의 렌즈들; 및
상기 상면에 결상되는 광을 필터링하기 위한 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 365nm 내지 1000nm 내의 전체 파장 범위의 광에 대해 0도 내지 30도 입사각 범위에서 90% 이상의 투과율을 갖고,
초분광 모바일 장치에 내장되는 렌즈 시스템.A lens system for hyperspectral mobile devices, comprising:
a plurality of lenses arranged on a straight line with respect to the optical axis and configured to form an image on an image plane; and
An optical filter for filtering the light imaged on the upper surface,
The optical filter has a transmittance of 90% or more in an incident angle range of 0 degrees to 30 degrees for light in the entire wavelength range within 365 nm to 1000 nm,
A lens system built into hyperspectral mobile devices. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 렌즈들은 플라스틱 재료로 제작된 렌즈 시스템.The method according to claim 1,
The plurality of lenses is a lens system made of a plastic material. 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 렌즈는 1.5 내지 1.6 사이의 굴절률을 갖는 렌즈 및 1.6 내지 1.7 사이의 굴절률을 갖는 렌즈를 포함하는 렌즈 시스템.3. The method according to claim 2,
wherein the plurality of lenses includes a lens having a refractive index between 1.5 and 1.6 and a lens having a refractive index between 1.6 and 1.7. 청구항 1에 있어서,
상기 광학 필터는
베이스 기판; 및
상기 베이스 기판 상에 배치된 광 필터층을 포함하고,
상기 광 필터층은 제1 굴절률을 갖는 제1 재료층들 및 제2 굴절률을 갖는 제2 재료층들을 포함하고,
상기 제1 굴절률은 제2 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 렌즈 시스템.The method according to claim 1,
The optical filter is
base substrate; and
a light filter layer disposed on the base substrate;
The light filter layer includes first material layers having a first refractive index and second material layers having a second refractive index,
The first refractive index is a lens system having a smaller refractive index than the second refractive index. 초분광 모바일 장치용 카메라에 있어서,
청구항 1 내지 4의 어느 한 항의 렌즈 시스템을 포함하는 카메라.A camera for a hyperspectral mobile device, comprising:
A camera comprising the lens system of any one of claims 1 to 4. 청구항 5의 카메라를 포함하는 모바일 장치.A mobile device comprising the camera of claim 5 . 청구항 6에 있어서,
상기 모바일 장치는 스마트폰 또는 태블릿인 모바일 장치.7. The method of claim 6,
The mobile device is a smartphone or a tablet.
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