KR20230001487A - 다중 카메라 장치용 폴딩 광학계 및 이를 포함하는 다중 카메라 장치 - Google Patents
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Abstract
다중 카메라 장치는 외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 1 센서, 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 2 센서, 및 제 1 및 제 2 센서와 중첩하는 광학계를 포함한다. 광학계는 기판, 기판 상의 제 1 반사층, 및 제 1 센서와 기판 사이의 광학 층을 포함하고, 광학 층은 외부 광의 제 1 스펙트럼을 제 1 센서로 투과하고, 외부 광의 제 2 스펙트럼을 제 1 반사층을 향해 반사하도록 구성되고, 제 1 반사층은 외부 광의 제 2 스펙트럼을 제 2 센서를 향하는 방향으로 반사하도록 구성된다.
Description
본 개시의 하나 이상의 실시 예의 측면은 다중 카메라 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다중 카메라 장치용 폴딩 광학계 및 폴딩 광학계를 포함하는 다중 카메라 장치에 관한 것이다.
최근에, 개선된 화질, 줌 기능, 광 감도, 깊이 인식 등을 제공하기 위해서, 이미징 및 센싱 시스템에 포함되는 카메라의 수가 증가하고 있다. 이러한 카메라는 서로 다른 시야(FOV)를 가질 수 있으므로, 서로 다른 카메라의 데이터가 사후 처리되고 서로 결합되어 단일 사진 또는 이미지를 생성할 수 있다. 그러나 이 경우에, 카메라의 물리적 정렬 복잡도, 상이한 FOV로 인한 데이터 보정 및 정렬의 복잡도, 및 입출력(IO) 전력 소모가 증가할 수 있다.
또한, 카메라의 수가 증가함에 따라 다중 카메라 장치의 미관이 나빠질 수 있다. 예를 들어, 각 카메라는 외부에 노출된 별도의 렌즈를 통해 외부 광을 받기 때문에, 이들 카메라는 사용자에 의해 개별적으로 인식된다. 따라서, 외부에 노출된 렌즈를 수용하기 위해 다중 카메라 장치의 더 많은 표면적을 할애해야 한다.
이 섹션에 개시된 정보는 본 개시의 배경 기술에 대한 이해를 증진시키기 위한 것이므로, 선행 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소형화가 가능한 광학계 및 다중 카메라 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예는 다중 카메라 장치용 폴딩 광학계, 및 폴딩 광학계를 포함하는 다중 카메라 장치에 관한 것이다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 다중 카메라 장치는: 외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 1 센서; 상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 2 센서; 및 상기 제 1 및 제 2 센서와 중첩하며, 기판; 상기 기판 상의 제 1 반사층; 및 상기 제 1 센서와 상기 기판 사이의 광학 층을 포함하는 광학계를 포함하고, 상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 반사층을 향해 반사하도록 구성되고, 상기 제 1 반사층은 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서를 향하는 방향으로 반사하도록 구성된다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 제 2 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 제 2 센서 상의 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 시준하도록 구성되는 제 1 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제 1 반사층은 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향해 반사시키도록 기울어질 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 제 1 반사층에 위치하며, 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성되는 제 2 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 장치는 상기 외부 광의 제 3 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 3 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 상기 제 1 반사 층을 향해 더욱 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 광학 층은 상기 제 3 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 제 3 센서 상에 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 시준하도록 구성된 제 3 메타구조체를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 메타구조체는 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향하는 방향으로 시준하고, 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 상기 제 3 메타구조체를 향하는 상이한 방향으로 시준하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 기판 상의 제 2 반사층을 더 포함할 수 있고, 상기 제 1 반사층은 상기 광학 층의 단부를 향해 상기 제 2 스펙트럼을 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 광학 층의 상기 단부는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 반사 층을 향해 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 제 2 반사층은 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향해 반사하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조체로부터 오프셋되어, 평면에서 볼 때 상기 광학 층과 상기 제 1 메타구조체 사이에 위치될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조체와 중첩할 수 있고, 상기 광학계는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성된 상기 제 2 반사층에서의 제 4 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 장치는 상기 광학계 상에 위치하며, 상기 외부 광을 투과하여 상기 광학계를 통해 상기 제 1 센서에 상기 외부 광의 초점을 맞추도록 구성되는 렌즈; 및 상기 제 1 반사층 상에 위치하며, 상기 렌즈에 대향하는 상기 제 1 반사층의 표면의 반사율을 감소하도록 구성되는 흡수층을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 1 센서, 및 상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 2 센서를 포함하는 다중 카메라 장치용 광학계는: 기판; 상기 기판 상의 제 1 반사층; 및 상기 제 1 센서와 상기 기판 사이의 광학 층을 포함할 수 있고, 상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 반사층을 향해 반사하도록 구성된다. 상기 제 1 반사층은 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서를 향하는 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 제 2 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서 상에 시준하도록 구성되는 제 1 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 1 반사층은 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향해 반사시키도록 기울어질 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 제 1 반사층에 위치하며, 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성되는 제 2 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학 층은 상기 외부 광의 제 3 스펙트럼을 상기 제 1 반사 층을 향해 더욱 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 제 3 스펙트럼은 상기 다중 카메라 장치의 제 3 센서에 의해 검출 가능하고, 상기 광학 층은 상기 제 3 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 제 3 센서 상의 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 시준하도록 구성되는 제 3 메타구조체를 더 포함할 수 있고, 상기 제 2 메타구조체는 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향하는 방향으로 시준하고, 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 상기 제 3 메타구조체를 향하는 상이한 방향으로 시준하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 기판 상의 제 2 반사층을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 반사층은 상기 광학 층의 단부를 향해 상기 제 2 스펙트럼을 반사하도록 구성될 수 있고, 상기 광학 층의 상기 단부는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 반사 층을 향해 반사하도록 구성될 수 있고; 상기 제 2 반사층은 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조를 향해 반사하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조체로부터 오프셋되고, 평면에서 볼 때 상기 광학 층과 상기 제 1 메타구조체 사이에 위치될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조와 중첩할 수 있고, 상기 광학계는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성되는 제 2 반사층에서의 제 4 메타구조체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제 1 반사층 및 상기 광학 층은 서로 중첩할 수 있고, 상기 제 1 메타구조체는 상기 광학 층과 동일한 상기 기판의 표면에서 상기 광학 층과 이격될 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 다중 카메라 장치는: 외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 1 센서; 상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성되고, 상기 제 1 센서에 대해 제 1 방향을 따라 위치하는 제 2 센서; 상기 제 1 센서와 중첩하며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 상기 외부 광에 대한 제 1 광 경로를 상기 제 1 센서를 향하여 정의하는 렌즈; 및 상기 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 센서 사이에서, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼에 대해 제 2 광학 경로를 상기 제 1 방향으로 상기 제 2 센서를 향하여 정의하는 광학계를 포함하고, 상기 광학계는: 기판; 상기 기판의 제 1 표면 상의 반사층; 및 상기 제 1 표면에 대향하는 상기 기판의 제 2 표면 상에 위치되며, 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 반사층을 향하여 반사시키도록 구성되는 광학 층을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 광학계는 상기 제 2 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서 상에 시준하도록 구성되는 제 1 메타구조체를 더 포함할 수 있고, 상기 반사층은 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 광 경로를 따라 상기 제 1 메타구조를 향하여 반사하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 반사층 및 상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 1 광 경로 내에서 서로 중첩할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 반사층은 평면에서 볼 때 상기 광학 층과 상기 제 2 센서 사이에 있을 수 있고, 상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 반사층을 향하여 반사시키도록 기울어질 수 있다.
본 개시의 상기 및 기타 측면 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 예시적이고 비제한적인 예시적인 실시 예의 다음 상세한 설명으로부터 더 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 전면을 도시하는 부분 평면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 후면을 도시하는 부분 평면도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는개략적인 단면도이다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 전면을 도시하는 부분 평면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 후면을 도시하는 부분 평면도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는개략적인 단면도이다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 보다 구체적으로 설명하며, 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 본 명세서에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 실시 예는 본 개시가 철저하고 완전해질 수 있도록 예시로서 제공되며, 본 개시의 양태 및 특징을 당업자에게 충분히 전달할 것이다. 따라서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시의 측면 및 특징에 대한 완전한 이해를 위해 필요하지 않은 프로세스, 요소 및 기술에 대해서는 설명하지 않을 수 있다. 다른 설명이 없는 한, 첨부한 도면 및 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타내므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도면에서, 요소, 계층 및 영역의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장 및/또는 단순화될 수 있다. "밑에", "아래", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는, 도면에 예시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해서 설명의 용이성을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 중 또는 작동 중인 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌 경우, 다른 요소 또는 특징 "밑에래" 또는 "아래" 또는 "하부"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"를 향하게 된다. 따라서, 예시 용어 "밑에" 및 "아래"는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 이와 다르게 회전(예: 90도 회전 또는 다른 방향)될 수 있으며 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 설명자는 그에 따라 해석되어야 한다.
도면에서 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계의 3축에 한정되지 않고, 더 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 수직이거나 실질적으로 수직일 수 있거나, 서로 수직이 아닌 서로 다른 방향을 나타낼 수 있다.
"제 1", "제 2", "제 3" 등의 용어가 다양한 요소, 구성요소, 영역, 계층 및/또는 부분을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성 요소, 영역, 계층 및/또는 부분은 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 계층 또는 부분을 다른 요소, 구성 요소, 영역, 계층 또는 부분과 구별하기 위한 것이다. 따라서, 이하에서 설명되는 제 1 요소, 구성요소, 영역, 계층 또는 부분은 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 제 2 요소, 구성요소, 영역, 계층 또는 부분으로 명명될 수 있다.
요소 또는 계층이 다른 요소 또는 계층에 대해 "접촉하거나", "연결되거나" "결합된" 것으로 언급되는 경우, 그것은 다른 요소나 계층에 바로 접촉하거나 연결되거나 결합도리 수 있거나, 하나 이상의 중간 요소나 계층이 존재할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 유사하게, 계층, 영역 또는 요소가 다른 계층, 영역 또는 요소에 "전기적으로 연결된" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 계층, 영역 또는 요소에 직접 전기적으로 연결될 수 있고/있거나 그들 사이에 하나 이상의 중간 계층, 영역 또는 요소와 간접적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 요소 또는 계층이 2개의 요소 또는 계층 "사이에" 있는 것으로 언급되는 경우, 이는 두 요소 또는 계층 사이에 유일한 요소 또는 계층일 수 있으며, 하나 이상의 중간 요소 또는 계층도 존재할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하기 위한 것은 아니다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 한다. 이 명세서에서 사용될 때, "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "가진다", "갖는과 같은 용어는 명시된 기능, 정수, 단계, 연산, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 연산, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다고 더욱 이해될 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 및/또는 B"라는 표현은 A, B 또는 A 및 B를 나타낸다. "다음 중 적어도 하나"와 같은 표현은 요소 목록 앞에 올 때 요소의 전체 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 예를 들어, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"라는 표현은 a만, b만, c만, a와 b 모두, a와 c 모두, b와 c 모두, a, b 및 c 모두, 또는 그 변형을 모두를 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 용어 "실질적으로", "약" 및 유사한 용어는 정도의 용어가 아니라 근사치의 용어로 사용되며 당업자가 인식할 수 있는 측정 또는 계산된 값의 고유한 변동을 설명하기 위한 것이다. 또한, 본 개시의 실시 예를 설명할 때 "~할 수 있다"의 사용은 "하나 이상의 본 개시의 실시 예"를 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "사용하다", "사용하는" 및 "사용된"은 각각 용어 "이용하다", "이용하는" 및 "이용된"와 동의어로 간주될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술적, 과학적인 용어 포함)는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술 및/또는 본 명세서의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상화되거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것이 더욱 이해될 것이다.
일반적으로, 카메라의 렌즈는 렌즈의 초점거리(예: 초점)에 위치한 이미지 센서(예: 카메라 센서)에 외부 광을 투과하여 집광할 수 있으므로, 이미지 센서는 이미지 센서에 의해 검출된 외부 광에 따라 이미지를 생성하기 위한 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 이미지 센서는 예를 들어 전하 결합 소자(CCD) 센서, 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서, 다양한 적외선(IR) 센서(예: 열 센서 등), 비행 시간(TOF) 센서, 단일 광자 애벌랜치 다이오드(SPAD) 센서, 애벌런치 포토다이오드(APD) 센서, 나노와이어 검출기(ND) 또는 나노와이어 단일 광자 검출기(NSPD) 센서, 양자점(QD) 센서, 다중 스펙트럼 센서 등을 포함할 수 있으며, 이들은 이미지를 생성하기 위해 다양한 다른 스펙트럼의 빛을 감지하고 사용할 수 있다.
예를 들어, 일부 이미지 센서(예: CMOS 센서)는 전자기 스펙트럼의 가시 영역(예: 가시 스펙트럼)을 감지할 수 있으며, 다양한 상이한 IR 센서(예를 들어, 열 센서, SPAD 센서, APD 센서, ND/QD 센서 등)는 전자기 스펙트럼의 IR 영역(예를 들어, IR 스펙트럼)에서 다양한 상이한 대역을 검출할 수 있다. 전자기 스펙트럼의 가시광선 영역은 가시 스펙트럼의 보라색 대역(예를 들어, 약 380-450 나노미터(nm)), 청색 대역(예를 들어, 약 450-485 nm), 청록색 대역(예를 들어, 약 485-500 nm), 녹색 대역(예: 약 500-565 nm), 황색 대역(예: 약 565-590 nm), 주황색 대역(예: 약 590-625 nm) 및 적색 대역(예: 약 625-740) nm)을 포함한다. 전자기 스펙트럼의 IR 영역은 가시 영역과 마이크로파 영역 사이에 있을 수 있고, 약 0.7 마이크로미터(㎛)의 가시 영역의 공칭 적색 에지로부터 약 1 밀리미터(mm)의 마이크로파 영역의 공칭 에지로 연장될 수 있다. 예를 들어, IR 스펙트럼은 약 0.7㎛ 내지 약 1.4㎛ 범위의 근적외선(NIR) 대역, 약 1.4㎛ 내지 약 3㎛ 범위의 단파장 적외선(SWIR) 대역, 약 3 ㎛ 내지 약 8 ㎛ 범위의 중파장 적외선(MWIR) 대역, 약 8 ㎛ 내지 약 15 ㎛ 범위의 장파장 적외선(LWIR) 대역, 및 약 15㎛ 내지 약 1mm 범위의 원적외선(FIR) 대역을 포함한다.
외부광의 서로 다른 스펙트럼을 감지하는 다양한 이미지 센서의 이미지 데이터를 결합함으로써, 최종 이미지는 하나의 이미지 센서에 의해 생성된 임의의 하나의 이미지보다 개선될 수 있다. 예를 들어, 가시 이미지는 예를 들어 열 이미지와 같은 IR 이미지와 결합되어, 낮은 조명 조건에서 최종 이미지를 향상시킬 수 있다. 다른 예로서, 카메라는 예를 들어 도트 프로젝터, 안면 검출, 광학 줌 등과 같은 상이한 기능을 구비하여, 다중 카메라 장치에 대한 기능을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 다양한 종류의 이미지 센서(예: 카메라 센서)의 수는 생성된 이미지를 향상시키거나 향상된 기능을 제공하기 위해 다중 카메라 장치에서 증가되고 있다. 다만, 이 경우 외부에 노출될 수 있는 렌즈의 수가 많아져 미관이 나빠질 수 있으며, 이미지 센서는 서로 다른 FOV를 가지게 되어 처리 복잡성과 전력 소비가 증가할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 폴딩 광학계는 렌즈(예를 들어, 메인 렌즈 또는 글로벌 렌즈)와 2개 이상의 이미지 센서 사이에 제공될 수 있으므로, 2개 이상의 이미지 센서가 동일한 렌즈로부터 외부광을 받을 수 있고, 따라서 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 가질 수 있다. 따라서, 외부에 노출되는 렌즈의 수를 줄여 다중 카메라 장치의 미관을 개선하면서 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 외부 광의 주 광학 경로는 렌즈에 의해 폴딩 광학계를 통해 이미지 센서 중 하나에 제공될 수 있는 반면, 외부 광의 하나 이상의 2차 광학 경로는 다른 이미지 센서에 측면 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 폴딩 광학계에 의해 제공될 수 있다. 따라서 트랙 길이(예를 들어,이미지 센서에서 글로벌 렌즈의 전면(또는 상단)까지의 거리)는 측면 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 보조 광학 경로의 길이를 늘리면서, (예를 들어, z 방향으로) 줄어들 수 있다. 따라서, 다중 카메라 장치의 (예를 들어, z 방향으로) 두께가 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 전면을 도시하는 부분 평면도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 다중 카메라 장치의 후면을 도시하는 부분 평면도이다.
하나 이상의 실시 예들에 따르면, 다중 카메라 장치는 예를 들어, 스마트폰, 스마트 안경 또는 기타 웨어러블 장치, 태블릿, 랩탑 등과 같은, 휴대용 전자 장치로 구현(또는 포함)될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 다중 카메라 장치는 예를 들어, 텔레비전, 모니터, 개인용 컴퓨터, 디지털 카메라, 사물 인터넷(IoT) 장치, 드론, 증강 현실 및 가상 현실(AR/VR) 장치, 머신/컴퓨터 비전 센서 및/ 또는 같은 임의의 적절한 전자 장치에 포함될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 1 및 도 2는 다중 카메라 장치(100)로서의 스마트폰의 예를 도시하고 있으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다중 카메라 장치(100)는 다중 이미지 센서(예를 들어, 카메라) 및/또는 기타 센서를 각각 포함하는 다양한 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 다중 카메라 장치(100)의 전면은 전면 카메라(102), 홍채 센서 방출기(110), 근접 센서 방출기(106), 근접 센서 및 광 센서 검출기(108), SVC LED(112), 등으로부터 방출된 NIR 광을 검출하기 위한 홍채 센서(104)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 다중 카메라 장치(100)의 후면은 초광각 카메라(114), 망원 카메라(116), 메인 카메라(118), 깊이 카메라(120) 등을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(102, 114, 116, 118, 120) 각각은 외부에 노출된 렌즈를 포함하여 해당 이미지 센서에 외부광을 제공할 수 있다. 따라서, 다중 카메라 장치(100)에 포함되는 카메라의 수가 더욱 증가하여 각 카메라(예를 들어, 각각의 이미지 센서)가 그 자체의 외부 노출 렌즈를 사용함에 따라, 다중 카메라 장치(100)의 미관이 나빠질 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 도 3 내지 도 7을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 다중 카메라 장치(100)의 카메라 중 적어도 일부(예: 이미지 센서 중 적어도 일부)는 동일한 렌즈를 공유할 수 있으므로, 동일한 렌즈를 공유하는 카메라 중 적어도 하나의 카메라(예: 적어도 하나의 이미지 센서)는 숨겨질 수 있고, 이에 따라 외부에 노출되는 렌즈의 수를 늘리지 않고 카메라의 수를 늘릴 수 있다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치를 도시하는 개략적인 단면도이다. 예를 들어, 도 3은 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 개략적인 분해 단면도이다.
본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 다중 카메라 장치(300)는 외부 광(LE)의 다양한 타겟 스펙트럼(예를 들어, L1 및 L2)에 대해 복수의 광 경로(OP1 및 OP2)를 제공하기 위해서 폴딩 광학계(304) 및 메인 렌즈(예를 들어, 글로벌 렌즈)(306)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 광 경로(OP1)(예를 들어, 실선으로 도시됨)는 외부 광(LE)의 제 1 타겟 스펙트럼(L1)에 대한 주요 광 경로일 수 있고, 제 2 광 경로(OP2)(예를 들어, 점선으로 도시됨)는 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)에 대한 제 2 광 경로일 수 있다. 예를 들어, 제 1 타겟 스펙트럼(L1)은 전자기 스펙트럼의 가시 영역을 포함할 수 있고, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 예를 들어 IR 스펙트럼의 NIR 대역과 같은 전자기 스펙트럼의 IR 영역의 적어도 일부를 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 다른 실시 예에서, 제 1 및 제 2 타겟 스펙트럼(L1, L2)은 서로 다른 전자기 스펙트럼의 임의의 적절한 대역을 포함할 수 있다. 따라서, 외부 광(LE)의 제 1 및 제 2 타겟 스펙트럼(L1, L2)은 각각 제 1 및 제 2 광 경로(OP1, OP2)를 통해 센서 칩(302)의 다양한 상이한 센싱 영역으로 지향될 수 있다.
센서 칩(302)의 감지 영역은 센서 기판(310) 상에서 서로 이격되어 있는 제 1 이미지 센서(예: 제 1 카메라 센서)(312) 및 제 2 이미지 센서(예: 제 2 카메라 센서)(314)를 포함할 수 있다. 센서 기판(310)은, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB), 판독 집적 회로(ROIC), 또는 임의의 다른 적절한 칩 기판을 포함할 수 있다. 제 1 이미지 센서(312)는, 제 1 이미지를 생성하기 위해 외부 광(LE)의 제 1 타겟 스펙트럼(L1)을 검출하는, 예를 들어, 복수의 제 1 픽셀(예: RGB 픽셀 어레이)을 포함하는 제 1 유형의 센서(예: CMOS 센서)를 포함할 수 있다. 제 2 이미지 센서(314)는 제 2 이미지를 생성하기 위해 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 검출하는, 예를 들어, 복수의 제 2 픽셀(예를 들어, SPAD/APD 어레이)을 포함하는 제 2 유형의 센서를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)는 외부 광(LE)의 상이한 타겟 스펙트럼(L1 및 L2)을 검출하는 임의의 적합한 유형의 이미지 센서를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 이미지 센서(312)는 렌즈(306)의 초점 거리(예: 초점)에 위치할 수 있고, 제 2 이미지 센서(314)는 초점 거리로부터 오프셋될 수 있지만, 제 1 이미지 센서(312)와 동일한 평면(예를 들어, 센서 기판(310)의 동일한 표면)에 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 위치한다. 렌즈(306)는 제 1 타겟 스펙트럼(L1) 및 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 포함하여 외부 광(LE)을 투과하기 위해, 예를 들어 유리, 플라스틱 등과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있으며, 초점 거리에서 외부 광(LE)을 집광하는 형상(예를 들어, 오목 형상 또는 볼록 형상)이 될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니며, 렌즈(306)의 재료는 제 1 및 제 2 목표 스펙트럼(L1 및 L2)의 목표 스펙트럼에 따라 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있으므로, 렌즈(306)가 외부 광(LE)의 제 1 목표 스펙트럼(L1) 및 제 2 목표 스펙트럼(L2)을 투과할 수 있도록 한다. 따라서, 렌즈(306)는 외부광(LE)을 광학계(304)를 통해 제 1 이미지 센서(312) 쪽으로 집광하여 제 1 광 경로(OP1)를 정의할 수 있다.
광학계(304)는 외부 광의 적어도 제 1 목표 스펙트럼(L1)을 제 1 이미지 센서(312)로 투과할 수 있고, 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 2 이미지 센서(314) 상으로 시준(예를 들어, 집광)하기 위해서 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 오프셋 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)에서 제 2 이미지 센서(314)를 향해 반사할 수 있다. 따라서, 광학계(304)는 오프셋 방향(예를 들어, 측면 방향)으로 제 2 타겟 스펙트럼(L2)에 대해 제 2 광 경로(OP2)를 제공할 수 있다. 광학계(304)가 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광학 경로(OP2)를 오프셋 방향으로 제 2 이미지 센서(314)를 향하도록 정의함에 따라, 제 2 광 경로(OP2)의 길이는 오프셋 방향으로 증가될 수 있는 반면에, 트랙 길이(예를 들어, z 방향에서 이미지 센서와 렌즈(306)의 상부 표면 사이의 거리)는 감소될 수 있다. 이에 따라, 다중 카메라 장치(300)의 (예를 들어, z 방향으로) 두께가 감소될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)는 동일한 렌즈(306)를 통해 외부 광(LE)의 각각의 목표 스펙트럼(L1, L2)을 수신함에 따라, 외부에 노출되어 시각적으로 인식 가능한 렌즈의 수를 줄일 수 있으며, 다중 카메라 장치(300)의 미관을 개선할 수 있다. 비교예에서, 제 2 이미지 센서(314)는 외부에 노출된 별도의 렌즈를 통해 투과된 외부 광의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 수신할 수 있고, 따라서 외부에 노출되어 시각적으로 인식 가능한 렌즈의 수를 증가시킬 수 있고, 이는 다중 카메라 장치(300)의 미관에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 외부 광(LE)이 동일한 렌즈(306)를 투과하므로, 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)는 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 가질 수 있다. 그러나, 일부 실시 예에서, 제 2 이미지 센서(314)에 의해 생성된 제 2 이미지는 렌즈(306)의 초점으로부터 제 2 이미지 센서(314)의 오프셋 거리에 따라 왜곡될 수 있다(예를 들어, 키스톤(keystone) 효과를 가질 수 있음). 이 경우, 제 2 이미지의 왜곡은 당업자에게 알려진 임의의 적절한 사후 처리 온칩 또는 오프칩 기술을 사용하여 쉽게 수정(또는 보상)될 수 있으며, 이는 서로 다른 FOV를 가진 이미지를 정렬 및 결합하는 것보다 더 효율적일 수 있다. 따라서, 처리 전력 소모가 개선될 수 있다(예를 들어, 감소될 수 있다).
더 상세하게, 일부 실시 예에서, 광학계(304)는 기판(320), 기판(320) 상의 반사층 또는 부재(예를 들어, 제 1 반사층 또는 부재)(322), 반사층(322) 상의 흡수층 또는 부재(326), 제 1 이미지 센서(312)와 기판(320) 사이의 광학 층 또는 부재(330), 및 제 2 이미지 센서(314)와 기판(320) 사이의 나노구조의 메타구조체 또는 메타 표면(예를 들어, 제 1 메타구조체)(332)을 포함할 수 있다. 광학 층(330), 반사층(322) 및 흡수 층(326)은 (예를 들어, z 방향으로) 제 1 이미지 센서(312)와 중첩하도록 제 1 광 경로(OP1)에 위치할 수 있다. 메타구조체(332)는 제 2 이미지 센서(314)와 중첩할 수 있고, 제 1 광 경로(OP1)로부터 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있다. 따라서, 메타구조체(332)는 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있거나, 광학 층(330), 반사 층(322) 및 흡수 층(326)과 (예를 들어, z 방향으로) 중첩하지 않을 수 있다.
기판(320)은 예를 들어 유리, 플라스틱, 실리카, SiOx, SixNy, SixOyNz 등과 같이, 적어도 제 1 타겟 스펙트럼(L1) 및 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 포함하는 외부 광(LE)을 투과하기 위한 임의의 적절한 투명 재료를 포함할 수 있다. 기판(320)은 제 2 타겟 스펙트럼(L2)이 (예를 들어, 반사층(322)에 의해) 메타구조체(332)를 향하여 오프셋 방향으로 반사되어 제 2 이미지 센서(314)에 시준되는 것을 가능하게 하도록 (예를 들어, z 방향으로) 적절한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(320)은 약 10-1000 um 범위의 두께를 가질 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다.
흡수층(326)은 입사되는 외부 광(LE)의 반사를 흡수, 차단 또는 감소시켜 렌즈(306)를 투과한 외부 광(LE)의 산란을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 흡수층(326)은 텅스텐, 탄소(예를 들어, 카본 블랙, 탄소 나노튜브 등), 흑색 안료, 또는 금속-절연체-금속의 다중층을 포함하는 반면, 금속은 알루미늄, 텅스텐을 포함할 수 있고 절연체는 SiOx, AlxOy, SixOyNz, SixNy 등을 포함할 수 있다. 흡수층(326)은 (예를 들어, z 방향으로) 렌즈(306)의 중심 영역과 중첩할 수 있고, 외부 광(LE)을 방해하지 않도록(예를 들어, 차단하지 않도록) 렌즈(306)의 크기, 렌즈(306)의 초점거리, 렌즈(306)와 흡수층(326) 사이의 거리에 따라 적절한 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 초점 거리가 10mm이고 직경이 10mm인 이상적인 근축 렌즈(306)의 경우, 렌즈와 그 초점 사이에서 약 5mm 중앙에 위치하고 반경이 약 1.6mm인 흡수층은 눈에 띄는 수차 없이 외부 광(LE)의 강도를 약 25% 감소시킬 수 있다. 그러나 약 3.1mm의 반경에서, 흡수층은 외부 광(LE)이 렌즈(306)의 초점에 위치한 제 1 이미지 센서(312)에 도달하는 것을 전적으로 방해할 수 있다(예를 들어, 완전히 차단할 수 있다). 따라서, 흡수층(326)의 크기(예를 들어, 폭 또는 직경)가 커질수록, 제 1 이미지 센서(312)에 입사될 수 있는 외부 광(LE)의 세기는 외부 광(LE)이 차단될 때까지(예를 들어, 제 1 이미지 센서(312)에서 생성된 제 1 이미지의 중앙) 감소될 수 있거나, 흡수층(326)이 너무 크면 (예를 들어, 제 1 이미지 센서(312)에 의해 흑색 이미지가 생성되도록) 완전히 차단될 수 있다. 따라서, 흡수층(326)은 외부 광(LE)이 제 1 이미지 센서(312)에 충분히 도달할 수 있도록 적절한 크기를 가질 수 있고, 이에 따라 적절한 제 1 이미지가 생성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반사층(322)의 재질에 따라 흡수층(326)이 생략될 수도 있다.
광학 층(330)은 반사층(322)을 향하여 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사시키면서 (예를 들어, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)만 반사하면서), 적어도 제 1 타겟 스펙트럼(L1)을 포함하는 외부 광(LE)을 제 1 이미지 센서(312)로 투과할 수 있다. 예를 들어, 광학 층(330)은 외부 광(LE)의 적어도 제 1 목표 스펙트럼(L1)을 투과하면서 외부 광(LE)의 제 2 목표 스펙트럼(L2)을 반사시키도록 서로 다른 굴절률을 갖는 서로 다른 유전체 물질의 다층 구조를 갖는 유전체 미러(예를 들어, 브래그(Bragg) 미러 또는 브래그 반사경) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 유전체 재료는 상이한 금속/반도체 산화물 또는 금속/반도체 질화물 코팅(예를 들어, SiOx, AlxOy, TixOy, HfxOy, SixOyNz, SixNy 등)을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 이미지 센서(312)는 렌즈(306), 기판(320), 및 광학 층(330)을 통해 외부 광(LE)의 적어도 제 1 타겟 스펙트럼(L1)을 수신하여 제 1 이미지를 생성할 수 있고, 광학 층(330)은 외부 광(LE)의 제 2 목표 스펙트럼(L2)을 반사층(322)를 향하여 반사시켜 제 2 이미지 센서(314)를 향하여 편향되도록 하여 제 2 이미지를 생성할 수 있다.
일부 실시 예에서, 반사층(322)은 광학 층(330)으로부터 반사된 외부광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 메타구조체(332)를 향하여 편향시킬 수 있다. 반사층(322)은 외부 광의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사시키기 위한 적절한 반사 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 반사 재료는 알루미늄, 주석, 니켈, 백금, 구리, 황동, 금, 은 등과 같은 고반사성 금속 재료 또는 다른 적절한 반사 재료 또는 코팅(예를 들어, 주석)을 포함하지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 일부 실시 예에서, 반사층(322)은 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사하기 위해 굴절률이 다른 서로 다른 유전 물질의 다층 구조를 갖는 유전체 미러(예를 들어, 브래그 미러 또는 브래그 반사기) 등을 포함하거나 그 일부일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 반사층(322)은 제 1 굴절률을 갖는 제 1 유전 물질을 포함할 수 있고, 반사층(322)과 흡수층(326) 사이의 필러층(324)은 제 1 굴절률과 다른 제 2 굴절률을 갖는 제 2 유전 물질을 포함하여 반사층(322)과 함께 유전체 미러를 형성하지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
일부 실시 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 반사층(322)은 외부광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 메타구조체(332)를 향하여 편향시키기 적절한 각도로 기울어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 반사층(322)은 기판(320)의 상면의 일부를 경사면을 갖도록 식각하여 형성될 수 있고, 반사층(322)의 반사 재료 또는 유전 물질은 경사면에 배치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 필러층(324)은 기판(320)의 상면을 평탄화하거나 실질적으로 평탄화하기 위해 반사층(322) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 필러층(324)은 상기 반사층(322)과 동일한 반사 재료을 포함할 수 있거나, 상기 반사층(322)과 다른 굴절률을 갖는 다른 유전 물질을 포함할 수 있거나, 흡수층(326)과 동일하거나 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있거나, 기판(320)과 동일하거나 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있거나, 기판(320)의 상부 표면을 평탄화하거나 실질적으로 평탄화하기 위해 당업자에게 알려진 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
반면 도 3은 반사층(322)이 메타구조체(332)를 향해 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 편향시키도록 기울어진 것을 도시하지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 4 내지 도 7을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 일부 실시 예에서, 반사층(322)은 메타구조체(332)(예를 들어, 제 1 메타구조체)를 향해 외부 광(LE)의 적어도 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 편향시키기 위해 나노구조(예를 들어, 제 2 메타구조체)의 메타구조체 또는 메타표면을 포함할 수 있다. 이 경우, 반사층(322)은 그 위에 형성되는 메타구조체(예를 들어, 제 2 메타구조체)의 구성에 따라 기울어지거나 기울어지지 않을 수 있다.
메타구조체(332)(예를 들어, 제 1 메타구조체)는 외부 광(LE)의 편향된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 2 이미지 센서(314)로 시준(예를 들어, 초점을 맞추거나 구부릴 수 있음)할 수 있다. 예를 들어, 메타구조체(332)는 반사층(322)에서 편향된 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 투과하고 및 예를 들어, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 관련 파장의 위상을 변경함으로써(예를 들어, 시프팅함으로써), 제 2 이미지 센서(314) 상으로 전파하는 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 시준하기에 (예를 들어, 초점을 맞추거나 구부리기에) 적합한 투명 물질로 형성된 복수의 나노구조체를 포함할 수 있다. 투명 물질은 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si)과 같은 고 굴절률 유전 물질, 또는 예를 들어 c-Si, p-Si, Ge, GaAs, ZnS, ZnSe, Si3N4, TiO2, HfO2 등과 같은 임의의 다른 적절한 유전 물질, 또는 이들의 적절한 조합을 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
한편, 도 3에서는 메타구조체(332)의 나노구조가 기판(320)의 후면에 제 2 이미지 센서(314)와 중첩하도록 형성될 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 메타구조체(332)의 나노구조는 제 2 이미지 센서(314)와 중첩하도록 기판(332)의 후면에 형성(식각)될 수 있다. 예를 들어, 기판(332)의 후면을 식각하여 나노구조체 형태의 패턴을 형성한 다음에, 패턴은 메타구조체(332)의 나노구조의 적절한 투명 재료로 채워질 수 있다. 다른 예로서, 메타구조체(332)의 나노구조체는 기판(320)의 후면에 먼저 형성된 다음에 덮이고/덮이거나 그 사이의 갭은 기판(320)의 물질(또는 다른 적절한 물질)로 채워질 수 있다. 일부 실시 예에서, 저 굴절률 유전 물질로 분리될 수 있는 나노구조의 다중 계층이 있을 수 있다.
메타구조체(332)의 나노구조는 다양한 적절한 기하학적 치수 및/또는 배열을 포함하므로, 나노구조가 제 2 이미지 센서(314)의 제 2 픽셀에 관련 파장의 초점을 맞추기 위해 전파하는 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 관련 파장의 위상을 적절하게 변경(예를 들어, 시프트)할 수 있도록 한다. 예를 들어, 메타구조체(332)의 나노구조체는 각각 원기둥 형상을 가질 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 나노구조는 각각 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 모양, 구형, 타원형 또는 반구형 모양, 직육면체 모양, 원뿔 모양, 프리즘 모양, 피라미드 모양, 불규칙한 모양 등과 같은, 임의의 적합한 기하학적 형상을 가질 수 있고, 서로 같은 모양을 가질 수도 있고 서로 다른 모양을 가질 수도 있다. 또한, 메타구조체(332)의 나노구조체는 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 크기(예를 들어, 폭, 높이 등)를 가질 수 있거나, 서로 다른 다양한 크기를 가질 수 있다.
따라서, 본 개시의 하나 이상의 실시 예에서, 외부광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 광학 층(330)에서 반사층(322)를 향하여 반사될 수 있고, 반사층(322)에 의해 메타구조체(332)를 향하여 편향될 수 있고, 메타구조체(332)를 투과하고 제 2 이미지 센서(314)로 시준되어 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광로(OP2)는 제 1 광로(OP1)에 대해 측면 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 정의될 수 있고, 따라서, 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV가 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)에 제공되는 동안 트랙 길이가 감소될 수 있다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치(400)의 개략적인 단면도를 예시한다. 도 4를 참조하면, 도 3의 실시 예와 동일하거나 실질적으로 동일한 요소, 구성요소, 부재 및 계층이 동일한 참조 기호로 표시되며, 따라서, 중복되는 설명은 간략화하거나 반복되지 않고, 이하에서는 이들의 차이에 대해서만 중심적으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 일부 실시 예에서, 폴딩 광학계(404)는 기판(320), 기판(320) 상의 반사층 또는 부재(예를 들어, 제 1 반사층 또는 부재)(422), 반사층(422) 상의 흡수층 또는 부재(326), 제 1 이미지 센서(312)와 기판(320) 사이의 광학 층 또는 부재(330), 및 제 2 이미지 센서(314)와 기판(320) 사이의 제 1 메타구조체(332)를 포함한다. 도 3의 실시 예의 광학계(304)와 비교하여, 반사층(422)은 기울어지지 않을 수 있고, 나노구조의 제 2 메타구조체 또는 메타표면(424)을 그 표면(예를 들어, 후면)에 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 포함할 수 있다. 광학 층(330), 반사층(422), 제 2 메타구조체(424) 및 흡수층(326)은 제 1 광로(OP1)에 위치하여 (예를 들어, z 방향으로) 제 1 이미지 센서(312)와 중첩할 수 있다. 제 1 메타구조체(332)는 제 2 이미지 센서(314)와 중첩될 수 있고, 제 1 광 경로(OP1)로부터 오프셋(예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로)될 수 있다. 따라서, 제 1 메타구조체(332)는 광학 층(330), 반사층(422), 제 2 메타구조체(424), 및 흡수층(326)과 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있거나, (예를 들어, z 방향으로) 중첩하지 않을 수 있다.
광학 층(330)은 반사층(422)을 향해 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사시키면서(예를 들어, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)만 반사하면서), 적어도 제 1 타겟 스펙트럼(L1)을 포함하는 외부 광(LE)을 제 1 이미지 센서(312)로 투과할 수 있다. 반사층(422)은 광학 층(330)에서 반사된 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 더 반사할 수 있다. 반사층(422)은 외부 광의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사시키기 위한 적절한 반사 재료을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 반사 재료는 도 3을 참조하여 위에서 설명된 것들 중 하나 이상과 같은 고 반사성 금속 재료 또는 그 외 적절한 반사 재료 또는 코팅을 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 일부 실시 예에서, 반사층(422)은 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 반사하기 위해 굴절률이 다른 서로 다른 유전 물질의 다층 구조를 갖는 유전체 미러(예를 들어, 브래그 미러 또는 브래그 반사기) 등을 포함할 수 있다.
반사층(422) 상에 형성된 제 2 메타구조체(424)는 반사된 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 1 메타구조체(332)를 향하여 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제 2 메타구조체(424)는 반사층(422)에서 반사된 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 투과하고 예를 들어, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 관련 파장의 위상을 변경함으로써(예를 들어, 시프팅함으로써), 제 1 메타구조체(332)를 향해 전파하는 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 시준하기에 (예를 들어, 초점을 맞추거나 구부리기에) 적합한 투명 물질로 형성된 복수의 나노구조체를 포함할 수 있다. 투명 물질은 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si)과 같은 고굴절률 유전 물질 또는 예를 들어 c-Si, p-Si, Ge, GaAs, ZnS, ZnSe, Si3N4, TiO2, HfO2 등과 같은 임의의 다른 적절한 유전 물질 또는 이들의 적절한 조합을 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 일부 실시 예에서, 저 굴절률 유전 물질로 분리될 수 있는 다중 계층의 나노구조가 있을 수 있다. 제 1 메타구조체(332)와 마찬가지로, 제 2 메타구조체(424)의 나노구조체는 제 1 메타구조체(332)의 나노구조가 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 형성되는 표면 (예를 들어, 후면)과 기판(320)의 반대 표면(예를 들어, 상면)에서 (예를 들어, 그 안 또는 위에)는 제외하고, 기판(320)의 표면에 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 형성될 수 있다.
제 2 메타구조체(424)의 나노구조는 다양한 적절한 기하학적 치수 및/또는 배열을 포함할 수 있으므로, 나노구조가 관련 파장을 제 1 메타구조체(332) 쪽으로 구부리도록 전파하는 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 관련 파장의 위상을 적절하게 변경(예를 들어, 시프트)할 수 있다. 예를 들어, 제 2 메타구조체(424)의 나노구조체는 각각 원기둥 형상을 가질 수 있으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 나노구조체는 각각 임의의 적절한 기하학적 형상, 예를 들어 정사각형 또는 직사각형 형상, 구형, 타원형 또는 반구형 형상, 직육면체 형상, 원뿔 형상, 프리즘 형상, 피라미드 형상, 불규칙한 모양 등을 가질 수 있지만, 서로 같은 모양을 가질 수도 있거나 서로 다른 모양을 가질 수도 있다. 또한, 제 2 메타구조체(424)의 나노구조체는 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 크기(예를 들어, 폭, 높이 등)를 가질 수 있거나, 서로 다른 다양한 크기를 가질 수 있다.
제 1 메타구조체(332)는 외부 광(LE)의 편향된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 2 이미지 센서(314)로 시준하여 (예를 들어, 초점을 맞추거나 구부려서), 제 2 이미지가 생성되도록 할 수 있다. 따라서, 본 개시의 하나 이상의 실시 예에서, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 광학 층(330)에서 반사층(422)를 향하여 반사될 수 있고, 반사층(422)에 의해 더 반사될 수 있고, 제 2 메타구조체(424)에 의해 제 1 메타구조체(332) 쪽으로 편향될 수 있고, 제 1 메타구조체(332)를 투과하고 제 2 이미지 센서(314)로 시준되어 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광로(OP2)는 제 1 광로(OP1)에 대해 측면 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 정의될 수 있고, 따라서, 트랙 길이는 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)에 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 제공하면서 감소될 수 있다.
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치(500)를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 5에서, 전술한 하나 이상의 실시 예와 동일하거나 실질적으로 동일한 요소, 구성요소, 부재 및 계층은 동일한 참조 부호로 표시되므로, 중복되는 설명은 간략화하거나 반복하지 않고 이하에서는 그 차이점을 중심으로 하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 일부 실시 예에서, 폴딩 광학계(504)는 외부 광(LE)의 제 3 타겟 스펙트럼(L3)에 대한 또 다른 2차 광학 경로일 수 있는 제 3 광학 경로(OP3)(예를 들어, 점선으로 도시됨)를 추가로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제 1 타겟 스펙트럼(L1)은 전자기 스펙트럼의 가시 영역을 포함할 수 있고, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 전자기 스펙트럼의 IR 영역의 적어도 일부, 예를 들어 IR 스펙트럼의 NIR 대역을 포함할 수 있고, 제 3 타겟 스펙트럼(L3)은 예를 들어 IR 스펙트럼의 LWIR 대역과 같은 전자기 스펙트럼의 IR 영역의 다른 부분을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제 1 타겟 스펙트럼(L1)은 무편광을 포함할 수 있고, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 횡 전기(TE) 편광을 포함할 수 있고, 제 3 타겟 스펙트럼(L3)은 횡 자기(TM) 편광을 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 다른 실시 예에서 제 1, 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L1, L2, L3)은 서로 다른 적절한 전자기 스펙트럼 대역을 포함할 수 있다. 따라서, 외부 광(LE)의 제 1, 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L1, L2, L3)은 제 1, 제 2 및 제 3 광 경로(OP1, OP2, OP3)를 통해 각각 센서 칩(502)의 다양한 상이한 감지 영역 상으로 지향될 수 있다.
센서 칩(502)의 감지 영역은 제 1 이미지 센서(예를 들어, 제 1 카메라 센서)(312), 제 2 이미지 센서(예를 들어, 제 2 카메라 센서)(314), 및 제 3 이미지 센서(예를 들어, 제 3 카메라 센서)(514)를 포함하며, 이들은 센서 기판(310) 상에서 서로 이격될 수 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 이미지 센서(312, 314, 514)는 제 1 이미지, 제 2 이미지 및 제 3 이미지를 각각 생성하기 위해서, 제 1, 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L1, L2, L3)을 검출하기 위해 동일하거나 상이한 유형의 센서(예를 들어, 픽셀 어레이)를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 광학계(504)는 기판(320), 기판(320) 상의 반사층 또는 부재(예를 들어, 제 1 반사층 또는 부재)(422), 반사층(422) 상의 흡수층 또는 부재(326), 제 1 이미지 센서(312)와 기판(320) 사이의 광학 층 또는 부재(530), 제 2 이미지 센서(314)와 기판(320) 사이의 제 1 메타구조체(332), 반사 층(422)의 표면(예를 들어, 후면)에서 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 제 2 메타구조체(524), 및 제 3 이미지 센서(514)와 기판(320) 사이의 제 3 메타구조체(532)를 포함한다. 광학 층(530), 반사층(422), 제 2 메타구조체(524) 및 흡수층(326)은 제 1 광로(OP1)에 위치하여 (예를 들어, z 방향에서) 제 1 이미지 센서(312)와 중첩할 수 있다. 제 1 메타구조체(332)는 제 2 이미지 센서(314)와 중첩할수 있고, 제 1 광 경로(OP1)로부터 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있다. 제 3 메타구조체(532)는 제 3 이미지 센서(514)와 중첩할 수 있고, 제 1 광 경로(OP1)로부터 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 3 메타구조체(332, 532)는 각각 (예를 들어, y 방향 또는 x 방향으로) 오프셋될 수 있거나, 광학 층(530), 반사층(422), 제 2 메타구조체(524), 및 흡수층(326)과 (예를 들어, z 방향으로) 중첩하지 않을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 이미지 센서(312)는 렌즈(306)의 초점 거리(예: 초점)에 위치할 수 있고, 제 2 및 제 3 이미지 센서(314, 514)는 초점 거리로부터 오프셋될 수 있지만, 제 1 이미지 센서(312)와 동일한 평면(예를 들어, 센서 기판(310)의 동일한 표면)에 (예를 들어, 그 안 또는 위에) 위치한다. 따라서, 렌즈(306)는 외부광(LE)을 광학계(504)를 통해 제 1 이미지 센서(312) 쪽으로 집속하여 제 1 광로(OP1)를 정의할 수 있고, 광학 층(530)은 외부광(LE)의 적어도 제 1 목표 스펙트럼(L1)을 제 1 이미지 센서(312)로 투과할 수 있다. 광학 층(530)은 외부 광(LE)의 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L2, L3)을 반사층(422)를 향하여 반사시킬 수 있고, 제 2 메타구조체(524)는 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L2 및 L3)을 제 1 및 제 3 메타구조체(332, 532)를 향하여 서로 다른 오프셋 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 편향시키는 복수의 나노구조체를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 3 메타구조체(332, 532)는 편향된 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L2, L3)을 각각 제 2 및 제 3 이미지 센서(314, 514) 상에 각각 시준하기 위해 (예를 들어, 초점을 맞추기 위해) 복수의 나노구조를 포함할 수 있다.
따라서, 광학계(504)는 오프셋 방향(예를 들어, 측면 방향)으로 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L2, L3)에 대해 제 2 및 제 3 광학 경로(OP2, OP3)를 제공할 수 있다. 광학계(504)가 제 2 및 제 3 타겟 스펙트럼(L2, L3)의 제 2 및 제 3 광학 경로(OP2, OP3)를 오프셋 방향으로 제 2 및 제 3 이미지 센서(314, 514)를 향하여 각각 정의함에 따라, 제 2 및 제 3 광 경로(OP2, OP3)의 길이는 오프셋 방향으로 증가할 수 있는 반면에, 트랙 길이 (예를 들어, z 방향으로 이미지 센서와 렌즈(306)의 상부 표면 사이의 거리)는 감소될 수 있다. 따라서, 다중 카메라 장치(500)의 (예를 들어, z 방향으로) 두께가 감소될 수 있고, 다중 카메라 장치(500)의 미관이 개선될 수 있는 반면, 제 1, 제 2 및 제 3 이미지 센서(312, 314, 514)는 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 갖는다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치(600)를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치(700)를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 6 및 도 7에서, 전술한 하나 이상의 실시 예와 동일하거나 실질적으로 동일한 요소, 구성요소, 부재 및 계층은 동일한 참조 부호로 표시되고, 따라서, 중복되는 설명은 간략화하거나 반복하지지 않으며, 이하에서는 그 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 큰 각도로 구부리면 효율이 저하될 수 있고, 따라서, 일부 실시 예에서, 외부 광의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 효율을 증가시키기 위해 적은 각도로 구부러질 수 있다. 예를 들어, 제 2 메타구조체(424)를 사용하여 제 1 메타구조체(322)를 향해 큰 각도(예를 들어, 50o 이상)로 광을 구부리면 일부 광 손실이 발생할 수 있다. 또한, 다중 카메라 장치는 두께 방향(예를 들어, z 방향)보다 측면 방향(예를 들어 y 방향 또는 x 방향)으로 더 많은 공간을 가질 수 있기 때문에, 제 2 광로(OP2)의 가로 방향(예: y 방향 또는 x 방향)의 길이가 증가하고, 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314) 사이의 가로 방향의 거리가 증가할 수 있다. 이 경우, 센서 기판(310)의 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314) 사이의 공간은 예를 들어, 구동기, 프로세서, 논리 장치, 발광체 등과 같은, 다른 전자 부품 등에 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 일부 실시 예에서, 폴딩 광학계(604)는 기판(320), 기판(320) 상의 제 1 반사층 또는 부재(422), 제 1 반사층(422) 상의 흡수층 또는 부재(326), 제 1 이미지 센서(312)와 기판(320) 사이의 광학 층 또는 부재(630), 제 2 이미지 센서(314)와 기판(320) 사이의 제 1 메타구조체(332), 및 (예를 들어, z 방향으로) 제 1 메타구조체(332)와 중첩하는 기판(320) 상의 제 2 반사층 또는 부재(622)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 제 1 반사층(422)은 광학 층(630)에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 편향시키기 위해 표면 위에 제 2 메타구조체(424)를 더 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 제 1 반사층(422)은 광학 층(630)에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 편향시키기 위해서, 도 3의 실시 예에 도시된 반사층(322)과 유사하게 적절한 각도로 기울어질 수 있으며, 이 경우, 제 2 메타구조체(424)는 생략될 수 있다.
일부 실시 예에서, 광학 층(630)은 광학 층(630)의 일부가 제 1 메타구조체(332)를 향하여 제 1 광로(OP1) 외부로 확장되도록 광학 층(630)의 크기(예: 폭)가 증가될수 있다는 점을 제외하고, 상기 도 3 및 4를 참조하여 설명된 광학 층(330)과 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다. 이 경우, 반사층(422) 및/또는 제 2 메타구조체(424)는 광학 층(630)에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 광학 층(630)의 연장된 부분으로 편향시킬 수 있고, 광학 층(620)의 연장된 부분은 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 2 반사층(622)을 향해 더 반사할 수 있다.
제 2 반사층(622)은 전술한 제 1 반사층(422)과 동일하거나 실질적으로 동일한 반사 재료 또는 다층 구조의 유전체 물질을 포함할 수 있으며, 제 1 메타구조체(332) 상의 광학 층(630)의 연장된 부분에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 시준하도록 (예를 들어, 초점을 맞추거나 구부리도록) 구성된 나노구조의 제4 메타구조체 또는 메타표면(624)을 그 표면(예: 후면) 상에 포함할 수 있다. 제 1 메타구조체(332)는 제 2 이미지가 생성될 수 있도록 제 2 이미지 센서(314) 상에 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 더욱 시준할 수 있다(예를 들어, 초점을 맞추거나 구부릴 수 있다). 예를 들어, 일부 실시 예에서, 제4 메타구조체(624)에 의해 시준된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 기판(320)을 통해 전파할 때 원하거나 예상한 대로 발산하거나 수렴하지 않을 수 있다. 이 경우, 제 1 메타구조체(332)는 발산된 광을 제 2 타겟 스펙트럼(L2)에 더 시준하기 위해 (예를 들어, 초점을 맞추기 위해) 포함될 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 다른 실시 예에서 제 1 메타구조체(332)는 생략될 수 있고, 제4 메타구조체(624)는 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 2 이미지 센서(314)에 시준할 수 있다.
따라서, 본 개시의 하나 이상의 실시 예에서, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 광학 층(630)으로부터 반사층(422)를 향하여 반사될 수 있고, 반사층(422) 및/또는 제 2 메타구조체(424)에 의해 광학 층(630)의 연장된 부분을 향해 편향될 수 있고, 광학 층(630)의 연장된 부분에 의해 제 2 반사층(622)을 향하여 더 반사될 수 있고, 제 4 메타구조체(624)에 의해 제 1 메타구조체(332) 상으로 시준될 수 있고, 제 1 메타구조체(332)를 투과하여 제 2 이미지 센서(314)로 시준되어 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광 경로(OP2)는 제 1 광 경로(OP1)에 대해 측면 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 연장될 수 있고, 따라서, 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)에 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 제공하면서 트랙 길이는 감소될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일부 실시 예에서, 제 2 광 경로(OP2)는 가로 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 더 연장될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 폴딩 광학계(704)는 기판(320), 기판(320) 상의 제 1 반사층 또는 부재(422), 제 1 반사층(422) 상의 흡수층 또는 부재(326), 제 1 이미지 센서(312)와 기판(320) 사이에서 연장부를 포함하는 광학 층 또는 부재(630), 제 2 이미지 센서(314)와 기판(320) 사이의 제 1 메타구조체(332), 및 기판(320) 상의 제 2 반사층 또는 부재(722)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 제 1 반사층(422)은 광학 층(630)에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 광학 층(630)의 연장된 부분을 향하여 편향시키기 위해 제 2 메타구조체(424)를 그 표면 상에 더 포함할 수 있지만, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시 예에서, 제 1 반사층(422)은 광학 층(630)에 의해 반사된 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 광학 층(630)의 연장된 부분으로 편향시키기 위해서, 예를 들어 도 3의 실시 예에 도시된 반사층(322)과 유사하게 적절한 각도로 기울어질 수 있으며, 이 경우, 제 2 메타구조체(424)는 생략될 수 있다.
일부 실시 예에서, 제 2 반사층(722)은 전술한 제 1 반사층(422)과 동일하거나 실질적으로 동일한 반사 재료 또는 유전체 물질의 다층 구조를 포함할 수 있으며, 제 1 메타구조체(332)로부터 (예를 들어, y 방향 또는 z 방향으로) 오프셋될 수 있다. 즉, 도 6의 제 2 반사층(622)과 달리, 제 2 반사층(722)은 제 1 메타구조체(332)와 중첩하지 않을 수 있고, 따라서, 제 2 광 경로(OP2)는 가로 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 더 연장될 수 있으므로, 제 1 이미지 센서(312)와 제 2 이미지 센서(314) 사이의 공간이 더 넓어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 제 2 반사층(722)은 평면에서 볼 때 (예를 들어, 관련 요소 또는 계층의 상면에 수직이거나 실질적으로 수직인 방향에서 볼 때) 광학 층(630)의 연장된 부분과 제 1 메타구조체(332) 사이에 있을 수 있다. 일부 실시 예에서, 제 2 반사층(722)은 평면에서 볼 때 광학 층(630)의 연장부 및 제 1 메타구조체(332)로부터 이격될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제 2 반사층(722)은 평면에서 볼 때 광학 층(630)의 연장부 또는 제 1 메타구조체(332) 중 적어도 하나와 부분적으로 중첩할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 6의 제 2 반사층(622)과 달리, 제 2 반사층(722)은 그 표면에 메타구조체를 포함하지 않을 수 있고, 대신에, 광학 층의 연장된 부분에서 들어오는 입사광의 각도 및 제 2 반사층(662)으로부터 제 1 메타구조체(332)의 오프셋 거리에 따라 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 1 메타구조체(332)를 향하여 반사시킬 수 있다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 다른 실시 예에서 제 2 반사층(722)은 그 표면에 메타구조체를 더 포함하여 필요에 따라 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 구부림 각도를 조절할 수 있다.
따라서, 본 개시의 하나 이상의 실시 예에서, 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 광학 층(630)에서 반사층(422)를 향하여 반사될 수 있고, 반사층(422) 및/또는 제 2 메타구조체(424)에 의해 광학 층(630)의 연장된 부분을 향해 편향될 수 있고, 광학 층(630)의 연장부에 의해 제 2 반사층(722)을 향하여 더 반사될 수 있고, 2 반사층(722)에 의해 오프셋 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 제 1 메타구조체(332)를 향해 제반사될 수 있고, 제 1 메타구조체(332)를 투과하여 제 2 이미지 센서(314)로 시준되어 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광로(OP2)는 제 1 광로(OP1)에 대해 측면 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 더 연장될 수 있고, 따라서, 트랙 길이는 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)에 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 제공하면서 감소될 수 있다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시 예에 따른 다중 카메라 장치(800)를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 8에서, 전술한 하나 이상의 실시 예와 동일하거나 실질적으로 동일한 요소, 구성요소, 부재 및 층은 동일한 참조 부호로 표시되고, 따라서 중복된 설명은 단순화되거나 반복되지 않을 수 있으며, 이들의 차이점에 대해 주로 이하에서 설명한다.
도 8를 참조하면. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 광학 층(830)은 기판(320)의 하면의 일부를 경사면을 갖도록 식각하여 형성될 수 있고, 광학 층(330)의 유전 물질은 경사면에 배치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 필러 층(832)은 기판(320)의 바닥 표면을 평탄화하거나 실질적으로 평탄화하기 위해 광학 층(830) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 필러층(832)은 광학 층(830)과 동일한 유전 물질을 하나 이상 포함할 수 있으며, 기판(320)과 동일하거나 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있고, 또는 기판(320)의 바닥 표면을 평탄화하거나 실질적으로 평탄화하기 위해 당업자에게 공지된 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 광학 층(830)이 기울어질 수 있기 때문에, 제 1 반사층 또는 부재(822)는 평면에서 볼 때(예를 들어, 관련 요소 또는 계층의 상단 표면에 수직이거나 실질적으로 수직인 방향에서 볼 때) 제 1 메타구조체(332)를 향해 광학 층(830)으로부터 (예를 들어, y 방향 또는 z 방향으로) 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 제 1 반사층(822)은 제 2 반사층(722)(예를 들어, 도 7에 도시됨)과 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있으므로, 제 1 반사층(822)은 평면에서 볼 때 광학 층(830)과 제 1 메타구조체(332) 사이에 있을 수 있다. 일부 실시 예에서, 제 1 반사층(822)은 평면에서 볼 때 광학 층(830) 및 제 1 메타구조체(332)와 이격될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제 1 반사층(822)은 평면에서 볼 때 광학 층(830) 또는 제 1 메타구조체(332) 중 적어도 하나와 부분적으로 중첩할 수 있다. 광학 층(830)은 광학 층(830)의 경사각에 따라 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 오프셋 방향으로 제 1 반사층(822)으로 반사하고, 제 1 반사층(822)은 제 2 타겟 스펙트럼(L2)을 제 1 메타구조체(332)를 향하여 반사시킨다.
따라서, 일부 실시 예에서 외부 광(LE)의 제 2 타겟 스펙트럼(L2)은 광학 층(830)의 경사각에 기초하여 광학 층(830)에서 제 1 반사층(822)를 향하여 반사될 수 있으며, 오프셋 방향(예를 들어, y 방향 또는 x 방향)으로 제 1 반사층(822)에 의해 제 1 메타구조체(332)를 향해 반사될 수 있고, 제 1 메타구조체(332)를 투과하여 제 2 이미지 센서(314)로 시준되어 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 제 2 타겟 스펙트럼(L2)의 제 2 광로(OP2)는 제 1 광로(OP1)에 대해 측면 방향(예를 들어, y축 방향 또는 x축 방향)으로 더 연장될 수 있고, 따라서, 트랙 길이는 제 1 및 제 2 이미지 센서(312, 314)에 동일하거나 실질적으로 동일한 FOV를 제공하면서 감소될 수 있다.
일부 실시 예가 설명되었지만, 당업자는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 실시 예에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 각각의 실시 예 내의 특징 또는 측면의 설명은 달리 설명되지 않는 한 일반적으로 다른 실시 예의 다른 유사한 특징 또는 측면에 대해 이용 가능한 것으로 간주되어야 함을 이해할 것이다. 따라서, 당업자에게 명백한 바와 같이, 특정 실시 예와 관련하여 설명된 특징, 특성 및/또는 요소는 달리 명시되지 않는 한 단독으로 또는 다른 실시 예와 관련하여 설명된 특징, 특성 및/또는 요소와 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 전술한 내용은 다양한 예시적인 실시 예를 예시한 것으로 본 명세서에서 개시되는 특정 실시 예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 다른 예시적인 실시 예 뿐만 아니라 개시된 실시 예에 대한 다양한 수정이 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 정의된 바와 같은 본 개시의 사상 및 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
312, 314: 이미지 센서
304: 폴딩 광학계
304: 폴딩 광학계
Claims (10)
- 다중 카메라 장치에 있어서,
외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 1 센서;
상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 2 센서; 및
상기 제 1 및 제 2 센서와 중첩하며,
기판과,
상기 기판 상의 제 1 반사층과,
상기 제 1 센서와 상기 기판 사이의 광학 층을 포함하는 광학계를 포함하고,
상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 반사층을 향해 반사하도록 구성되고,
상기 제 1 반사층은 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서를 향하는 방향으로 반사하도록 구성되는, 다중 카메라 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광학계는,
상기 제 2 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 제 2 센서 상의 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 시준하도록(collimate) 구성되는 제 1 메타구조체를 더 포함하는, 다중 카메라 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 반사층은,
상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향해 반사시키도록 기울어진, 다중 카메라 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 광학계는,
상기 제 1 반사층에 위치하며, 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성되는 제 2 메타구조체를 더 포함하는, 다중 카메라 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 외부 광의 제 3 스펙트럼을 검출하도록 구성된 제 3 센서를 더 포함하고,
상기 광학 층은, 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 상기 제 1 반사 층을 향해 더욱 반사하도록 구성되고,
상기 광학 층은,
상기 제 3 센서와 중첩하는 상기 기판의 영역에 위치하며, 상기 제 3 센서 상에 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 시준하도록 구성된 제 3 메타구조체를 더 포함하고,
상기 제 2 메타구조체는, 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향하는 방향으로 시준하고, 상기 광학 층에 의해 반사된 상기 외부 광의 상기 제 3 스펙트럼을 상기 제 3 메타구조체를 향하는 상이한 방향으로 시준하도록 구성되는, 다중 카메라 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 광학계는 상기 기판 상의 제 2 반사층을 더 포함하고,
상기 제 1 반사층은 상기 광학 층의 단부를 향해 상기 제 2 스펙트럼을 반사하도록 구성되고,
상기 광학 층의 상기 단부는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 반사 층을 향해 반사하도록 구성되고,
상기 제 2 반사층은 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체를 향해 반사하도록 구성되는, 다중 카메라 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조체로부터 오프셋되어, 평면에서 볼 때 상기 광학 층과 상기 제 1 메타구조체 사이에 위치되는, 다중 카메라 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 반사층은 상기 제 1 메타구조체와 중첩하고,
상기 광학계는 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 메타구조체 상에 시준하도록 구성된 상기 제 2 반사층에서의 제 4 메타구조체를 더 포함하는, 다중 카메라 장치. - 외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 1 센서, 및 상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 2 센서를 포함하는 다중 카메라 장치용 광학계에 있어서,
기판;
상기 기판 상의 제 1 반사층; 및
상기 제 1 센서와 상기 기판 사이의 광학 층을 포함하고,
상기 광학 층은 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 1 반사층을 향해 반사하도록 구성되고,
상기 제 1 반사층은 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 제 2 센서를 향하는 방향으로 반사하도록 구성되는, 광학계. - 다중 카메라 장치에 있어서,
외부 광의 제 1 스펙트럼을 검출하도록 구성되는 제 1 센서;
상기 외부 광의 제 2 스펙트럼을 검출하도록 구성되고, 상기 제 1 센서에 대해 제 1 방향을 따라 위치하는 제 2 센서;
상기 제 1 센서와 중첩하며, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 상기 외부 광에 대한 제 1 광 경로를 상기 제 1 센서를 향하여 정의하는 렌즈; 및
상기 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 센서 사이에서, 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼에 대해 제 2 광학 경로를 상기 제 1 방향으로 상기 제 2 센서를 향하여 정의하는 광학계를 포함하고,
상기 광학계는,
기판;
상기 기판의 제 1 표면 상의 반사층; 및
상기 제 1 표면에 대향하는 상기 기판의 제 2 표면 상에 위치되며, 상기 외부 광의 상기 제 1 스펙트럼을 상기 제 1 센서로 투과하고 상기 외부 광의 상기 제 2 스펙트럼을 상기 반사층을 향하여 반사시키도록 구성되는 광학 층을 포함하는, 다중 카메라 장치.
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