KR20230044237A

KR20230044237A - 큰 애퍼처 연속 줌 폴디드 텔레 카메라

Info

Publication number: KR20230044237A
Application number: KR1020237005363A
Authority: KR
Inventors: 에브라임 골든베르그; 나답 굴린스키
Original assignee: 코어포토닉스 리미티드
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-04-03
Also published as: CN116745686A; WO2023047202A1; EP4268010A4; EP4268010A1; JP2023544219A; US20230400757A1

Abstract

본 개시내용의 폴디드 디지털 카메라는 L_i(여기서, 1≤i≤N)로 표시된 N개의 복수의 렌즈 요소들 및 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)를 포함하는 렌즈로서, 여기서 제1 렌즈 요소(L₁)는 객체 측을 향하고 마지막 렌즈 요소(L_N)는 이미지 측을 향하고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소는 상기 OPFE의 객체 측에 위치하며, 관련된 제1 광축을 갖고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 다른 렌즈 요소는 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하며, 관련된 제2 광축을 갖고, 여기서 상기 렌즈는 유효 초점 거리(EFL) 및 f-번호(f/#)를 갖는, 상기 렌즈; 및 센서 대각선(SD)를 갖는 이미지 센서를 포함하고, 상기 EFL은 제2 광학 렌즈 축을 따른 상기 렌즈 요소들 및 상기 OPFE의 독립적인 이동에 의해 최소 EFL_MIN과 최대 EFL_MAX 사이에서 연속적으로 변할 수 있고, 여기서 EFL_MAX/EFL_MIN > 1.5이다.

Description

큰 애퍼처 연속 줌 폴디드 텔레 카메라

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 9월 23일에 출원된 미국 가특허 출원 제63/247,336호의 우선권 이익을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 참조로 여기에 포함된다.

본 명세서에 개시된 발명은 일반적으로 디지털 카메라 분야에 관한 것이다.

정의

본 출원에서, 그리고 설명 및 도면 전체에 걸쳐 언급된 광학 및 기타 특성에 대해, 당업계에 공지된 모든 용어에 대해, 다음의 기호 및 약어가 사용된다:

- 총 트랙 길이(TTL: Total track length): 시스템이 무한 객체 거리에 포커싱될 때, 제1 렌즈 요소(L₁) 전면(S₁)의 일 지점(point)과 이미지 센서 사이에서, 렌즈의 광축에 평행한 축을 따라 측정된 최대 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 카메라(또는 "멀티-카메라", 두 대의 카메라를 갖는 "듀얼-카메라"가 일 예임)는 현재 거의 모든 휴대용 전자 모바일 장치("모바일 장치", 예를 들어 스마트폰, 태블릿 등)에 포함되어 있다. 멀티-카메라는 일반적으로 와이드 시야(또는 "각도") FOV_W 카메라("와이드" 카메라 또는 "W" 카메라), 및 (예를 들어, (FOV_W보다) 더 좁은 시야를 갖는 하나 이상의 추가적인 카메라(FOV_T를 갖는 텔레포토 또는 "텔레" 카메라)를 포함한다. 일반적으로, 텔레 카메라의 공간 해상도는 일정하며, 예를 들어 W 카메라의 해상도보다 3배, 5배, 10배 더 높을 수 있다. 이것은 각각 3, 5 또는 10의 "줌 팩터"(ZF)를 갖는 텔레 카메라로 지칭된다. ZF는 텔레 카메라의 EFL(EFL_T)에 의해 결정된다.

예를 들어, W 카메라 및 5의 ZF를 갖는 텔레 카메라를 구비하는 듀얼 카메라를 고려해 보자. 장면을 줌인할 때, 5의 ZF까지 디지털 줌되는 W 카메라의 이미지 데이터를 사용할 수 있다. ZF ≥ 5의 경우, ZF > 5에 대해 디지털 줌되는 텔레 카메라의 이미지 데이터를 사용할 수 있다. 일부 장면에서는, 고해상도로 이미지를 캡처하기 위해 높은 ZF가 필요하다. 다른 장면에서는, 높은 ZF로 인해 FOV_T가 너무 좁을 수 있기때문에, 단지 (디지털 줌되는) 와이드 카메라 이미지 데이터만 사용할 수 있어서, 높은 ZF는 바람직하지 않다. 최소 ZF(ZF_MIN)와 최대 ZF(ZF_MAX) 사이에서 연속적인 줌 팩터를 제공할 수 있는 텔레 카메라는 예를 들어, 공동 소유의 국제 특허 출원 번호 PCT/IB202/061078 및 PCT/IB2022/052515에 설명되어 있다.

도 1a는 폭(W_OPFE)을 갖는 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)(102), OPFE(102)로부터 거리 ΔLO에 위치하는 렌즈 배럴(110)에 포함된 복수의 렌즈 요소들(이 도면에서는 보이지 않음)을 갖는 렌즈(104), 및 이미지 센서(106)를 포함하는 공지된 폴디드 텔레 카메라(100)를 도시한다. OPFE(102)는 제1 OP(112)로부터 렌즈(104)의 광축을 형성하는 제2 OP(108)로 광학 경로(OP)를 폴딩한다. 렌즈(104)는 OPFE(102)의 이미지 측에 위치한다. 카메라(100)를 포함하는 카메라 모듈 길이("최소 모듈 길이" 또는 "MML") 및 카메라 모듈 높이("최소 모듈 높이" 또는 "MMH")에 대한 이론적 하한이 도시되어 있다. MML 및 MMH는 카메라(100)에 포함된 구성 요소의 가장 작은 치수로 정의된다. TTL은 TTL = MML - W_OPFE - ΔLO로 주어지므로, TTL은 기하학적으로 TTL < MML - W_OPFE로 제한된다.

도 1b는 폴디드 텔레 카메라(100), 및 복수의 렌즈 요소들(이 도면에서는 보이지 않음)을 갖는 렌즈(132)와 이미지 센서(138)를 포함하는 (수직 또는 "직립") W 카메라(130)를 포함하는 공지된 듀얼 카메라(150)를 도시한다. 렌즈(132)는 렌즈 배럴(134)에 포함된다. W 카메라(130)는 OP(136)를 갖는다.

도 1c는 외부 후면(162)을 갖고 폴디드 텔레 카메라(100)를 포함하는 공지된 모바일 장치(160)(예를 들어, 스마트폰)를 단면도로 개략적으로 도시한다. 카메라(100)의 애퍼처는 후면(162)에 위치한다. 모바일 장치(160)의 전면(164)은 스크린(보이지 않음)을 포함할 수 있다. 모바일 장치(160)는 두께("T")의 일반(regular) 영역(166) 및 일반 영역에 걸쳐 높이 B만큼 상승된 카메라 범프 영역(168)을 갖는다. 범프 영역(168)은 범프 길이("BL") 및 범프 두께(T+B)를 갖는다. 일반적으로 그리고 여기에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 범프 영역(168)에 완전히 통합되어, MML 및 MMH는 범프 영역(168)의 치수, 즉 BL 및 T+B에 대한 하한을 정의한다. 역으로, 주어진 범프 영역(168)의 치수는 포함된 구성요소에 대하여 MML 및 MMH에 대한 상한을 제시한다. 특히, 카메라(100)의 애퍼처 직경("DA") 또는 "입사 동공"은 DA < MMH를 충족한다. 산업 디자인상의 이유로, 컴팩트 카메라 범프(즉, 짧은 BL과 작은 B)가 요구된다. 130과 같은 수직 카메라와 주어진 범프 두께 T+B에 비해, 100과 같은 폴디드 카메라를 사용하면, (요구되어지는) 더 큰 ZF에 대응하는 더 큰 TTL을 구현할 수 있다. 그러나, 큰 TTL은 큰 BL을 수반하므로, 바람직하지 않다.

작은 f/#에서 심지어 더 큰 EFL을 제공하며, 여전히 모바일 장치의 카메라 범프의 작은 영역을 차지하는, 애퍼처 직경(DA)을 갖는 연속 줌 폴디드 텔레 카메라를 사용하는 것이 유리할 것이다.

다양한 예시적 실시예에서, 폴디드 디지털 카메라가 제공되며, 이는 L_i(여기서, OPFE 및 (여기서, 1≤i≤N)로 표시된 N개의 복수의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈, 여기서 제1 렌즈 요소(L₁)는 객체 측을 향하고 마지막 렌즈 요소(L_N)는 이미지 측을 향하고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소는 상기 OPFE의 객체 측에 위치하며, 관련된 제1 광축을 갖고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 다른 렌즈 요소는 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하며, 관련된 제2 광축을 갖고, 여기서 상기 렌즈는 유효 초점 거리(EFL) 및 f-수(f/#)를 갖고; 및 이미지 센서를 포함하고, 상기 EFL은 제2 광학 렌즈 축을 따른 렌즈 요소들의 독립적인 이동에 의해 최소 EFL_MIN과 최대 EFL_MAX 사이에서 연속적으로 변할 수 있고, 여기서 EFL_MAX/EFL_MIN > 1.5이다.

일부 예에서, 렌즈는 G1과 G2로 표시된 2개의 렌즈 그룹들로 구분되고, EFL의 연속적인 변화는 G1과 G2의 독립적인 이동에 의해 얻어진다. 일부 예에서, G1은 3개의 렌즈 요소 서브-그룹들(G1-1, G1-2, G1-3) 및 OPFE를 포함하고, G1-1은 OPFE의 객체 측에 위치하고, G1-2 및 G1-3은 OPFE의 이미지 측에 위치한다. 일부 예에서, G2는 렌즈 요소 서브-그룹들(G2-1 및 G2-2)을 포함하고, G2-1은 G1-2의 이미지 측 및 G1-3의 객체 측에 위치하고, G2-2는 G1-3의 이미지 측에 위치한다. 이러한 실시예에서, G1-1은 하나의 렌즈 요소를 포함할 수 있고, G1-2, G1-3, G2-1 및 G2-2 각각은 2개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있다.

일부 예에서, EFL은 제2 광축을 따라 G1 및 G2의 위치를 독립적으로 변경하고 제2 광축을 따라 이미지 센서에 대해 G1+G2를 함께 이동함으로써, 연속적으로 변경될 수 있다.

일부 예에서, G1 및 G2는 포커싱을 위해 이미지 센서에 대해 하나의 렌즈로서 함께 이동될 수 있다. 일부 예에서, 이미지 센서는 광학 이미지 안정화(OIS)를 위해 G1 및 G2 둘 모두에 대해 이동되도록 작동할 수 있다. OIS를 위한 이미지 센서의 이동은 두 방향으로 수행되고, 상기 두 방향은 이미지 센서의 법선에 대해 수직이고 서로 수직이다.

일부 예에서, 상기 또는 아래와 같은 카메라는 숄더 높이(SH)를 갖고 DA > SH인 카메라 모듈에 포함될 수 있다. 일부 예에서, SH는 4mm < SH < 10mm의 범위에 있다. 일부 예에서는, 5mm < SH < 8mm이다.

일부 예에서, DA > 1.1×SH이다. 일부 예에서, DA > 1.2×SH이다. 일부 예에서, DA > 1.2×SH이다. 일부 예에서, DA는 5mm < DA < 11mm의 범위에 있고, f/#는 1.8 < f/# < 6.0의 범위에 있다. 일부 예에서, DA는 7mm < DA < 10mm의 범위에 있고, f/#는 2.0 < f/# < 5.0의 범위에 있다.

일부 예에서, 카메라는 6mm < MH < 12mm 범위의 카메라 모듈 높이(MH)를 갖는 카메라 모듈에 포함된다. 일부 예에서는, 7mm < MH < 11mm이다. 일부 예에서, SH는 4mm < SH < 10mm의 범위에 있고, MH는 6mm < MH < 12mm의 범위에 있고, 비율 SH/MH < 0.9, 또는 < 0.8 또는 심지어 < 0.7이다.

일부 예에서, EFL_MIN에서의 f/#는 f/#_MIN이고, EFL_MAX에서의 f/#는 f/#_MAX이고, 비율은 f/#_MAX/f/#_MIN < EFL_MAX/EFL_MIN이다. 일부 예에서, f/#_MAX/f/#_MIN < EFL_MAX/1.1×EFL_MIN이다.

일부 예에서, 렌즈는 컷 렌즈일 수 있으며, 여기서 OPFE의 이미지 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들은 제2 광축에 평행한 축에서 커팅된다.

일부 예에서, 렌즈는 컷 렌즈일 수 있으며, 여기서 OPFE의 객체 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들 제1 광축에 평행한 축을 따라 커팅되고, OPFE의 이미지 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들은 제2 광학 축에 평행한 축을 따라 커팅된다.

컷 렌즈를 사용하는 일부 예에서, 렌즈는 축 대칭 렌즈 직경에 대해 30% 커팅된다. 이러한 일부 예에서, SH는 렌즈의 제1 광축 및 제2 광축에 수직인 축을 따라 측정된 동일한 렌즈 직경을 갖는 축 대칭 렌즈에 대한 커팅에 의해 >20% 감소된다. 이러한 일부 예에서, SH/DA의 비율은 >10% 감소하다.

일부 예에서, G1-1은 L₁을 포함하다. 일부 예에서, L₁의 초점 거리는 f₁이고, f₁ < 1.1×EFL_MIN이다.

일부 예에서, L₁은 유리로 제조된다.

일부 예에서, N=9이다. 일부 예에서, 렌즈 요소들(L₁-L₉)의 파워 시퀀스는 플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스이다.

일부 예에서, L₂는 OPFE의 이미지 측에 위치한 제1 렌즈 요소이고, OPFE와 L₂ 사이의 거리는 d_M-L로 표시되고, 여기서 d_M-L은 EFL의 연속적인 변화에 대해 변하지 않는다. 일부 예에서 비율 d_M-L/TTL < 7.5%이다.

일부 예에서, 마지막 렌즈 요소(L_N)는 포지티브이다.

일부 예에서, L₁은 OPFE의 객체 측에 위치한 유일한 렌즈 요소이고, L₁과 OPFE 사이의 거리는 ΔLO이고, 비율 ΔLO/TTL < 1%이다. 일부 예에서, ΔLO/TTL < 0.5%이다.

일부 예에서, OPFE는 미러일 수 있다.

일부 예에서, EFL_MAX/EFL_MIN > 1.75이다. 일부 예에서, EFL_MAX/EFL_MIN > 1.9이다.

일부 예에서, 30mm < EFL_MAX < 50mm 및 10mm < EFL_MIN < 30mm이다.

일부 예에서, SD는 3mm < SD < 10mm의 범위에 있을 수 있다.

다양한 예시적인 실시예에서, 상기 또는 아래와 같은 카메라를 포함하는 모바일 디바이스가 제공되며, 이는 장치 두께(T) 및 카메라 범프 영역을 갖고, 상기 범프 영역은 증가된 두께(T+B)를 갖고, 여기서 카메라의 제1 영역은 카메라 범프 영역에 통합되고, 카메라의 제2 영역은 카메라 범프 영역에 통합되지 않는다. 모바일 장치는 스마트폰일 수 있다. 일부 그러한 모바일 장치에서, N=9이고, 카메라의 제1 영역은 L₁ 및 OPFE를 포함하고, 카메라의 제2 영역은 렌즈 요소들(L₂-L₉) 및 이미지 센서를 포함한다. 일부 예에서, 모바일 장치는 또한 제2 카메라를 더 포함할 수 있고, 제2 카메라는 제2 EFL(EFL₂)을 갖는 제2 카메라 렌즈를 포함하며, 여기서 EFL₂<EFL_MIN이다.

본 명세서에 개시된 실시예의 비-제한적 예는 본 단락 다음에 열거되며 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여, 아래에서 설명된다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시예를 조명하고 명확히 하기 위한 것이며, 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1a는 공지된 폴디드 텔레 카메라를 도시한다.
도 1b는 공지된 듀얼 카메라를 도시한다.
도 1c는 외부 표면을 갖고 폴디드 텔레 카메라를 포함하는 공지된 모바일 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 폴디드 텔레 카메라의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 외부 표면을 갖고 도 2a와 같은 폴디드 텔레 카메라를 포함하는, 도 1c에 도시된 치수를 갖는 모바일 장치를 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 2c는 도 2a의 폴디드 카메라에 대한 오토포커스(AF) 메커니즘의 실시예를 도시한다.
도 2d는 도 2a의 폴디드 카메라에 대한 OIS 메커니즘의 실시예를 도시한다.
도 3a는 제1 줌 상태에서 본 명세서에 개시된 광학 렌즈 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 제2 줌 상태에서 본 명세서에 개시된 도 3a의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 광학 렌즈 시스템을 연속 주밍하기 위해 요구되는 렌즈 스트로크를 도시한다.
도 3d는 제1 줌 상태에서 본 명세서에 개시된 광학 렌즈 시스템의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3e는 제2 줌 상태에서 본 명세서에 개시된 도 3d의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4a는 평면(P) 상의 2개의 충돌 지점들(IP₁ 및 IP₂)의 직교 투영(IP_orth,1, IP_orth,2)을 도시한다.
도 4b는 평면(P) 상의 2개의 충돌 지점들(IP₃ 및 IP₄)의 직교 투영(IP_orth,3, IP_orth,4)을 도시한다.
도 5a는 클리어 높이(CH)의 정의를 제공한다.
도 5b는 클리어 애퍼처(CA)의 정의를 제공한다.
도 6은 H_L 및 H_opt의 정의를 제공한다.
도 7은 커팅된 복수의 렌즈 요소들과 렌즈 하우징을 포함하는 렌즈 배럴을 도시한다.

다음의 상세한 설명에서, 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부사항이 설명된다. 그러나, 당업자라면 본 명세서에 개시된 발명이 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 몇몇 경우에, 공지된 방법 및 특징은 본 명세서에 개시된 주제를 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.

도 2a는 본 명세서에 개시되고 200으로 번호 매겨진 폴디드 연속 줌 텔레 카메라의 실시예를 개략적으로 도시한다. 카메라(200)는 N개의 복수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈(202)를 포함한다. 렌즈(202)에서, 예를 들어 N=4이다. 렌즈(202) 내의 렌즈 요소들은 L₁-L₄로 번호가 매겨져 있으며, L₁은 객체 측을 향하고 있다. 각각의 렌즈 요소(L_i)(여기서, i는 1과 N 사이의 정수). L₁은 제1 광학(렌즈) 축(212)을 따라 축-대칭이고, L₂-L₄는 제2 광학(렌즈) 축(208)을 따라 축-대칭이다. 렌즈(202)는 OP(212)를 OP(208)로 폴딩하는 OPFE(204)를 더 포함한다. 카메라(200)는 또한 이미지 센서(206)를 포함한다. 카메라 구성 요소들은 하우징(214) 내에 포함될 수 있다.

렌즈(202)는 2개 이상의 렌즈 그룹들[G1(여기서는 L₁, OPFE(204) 및 L₂를 포함함) 및 G2(여기서는 L₃ 및 L₄를 포함함)]로 구분되고, 여기서 G1에 포함된 렌즈 요소들은 OPFE(204)의 객체 측(L₁)과 OPFE(204)의 이미지 측(L₂) 둘 모두에 위치한다. G2는 OPFE(204)의 이미지 측에 위치한다.

도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3e에 제시된 바와 같은 광학 렌즈 시스템을 포함하는 카메라 모듈의 최소 치수에 대한 이론적인 한계를 추정하기 위해, 우리는 다음의 파라미터와 상호 종속성을 소개한다.

MML 및 "모듈 길이"("ML")

- 최소 모듈 길이("MML")는 카메라(200)의 모든 구성 요소들을 포함하는 카메라 모듈의 길이에 대한 이론적 하한이다.

- MML = max(Z_Lens, Z_OPFE) - Z_Sensor, 여기서 max(Z_Lens, Z_OPFE)는 z-축을 따라 렌즈(202)가 차지하는 길이(Z_Lens) 또는 OPFE(204)가 차지하는 길이(Z_OPFE)의 최대값이고, Z_Sensor는 z-축을 따라 이미지 센서(206)가 차지하는 길이의 최소값이다. 일부 예에서, 그리고 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, Z_Lens > Z_OPFE이고, 따라서 MML = Z_Lens - Z_Sensor이다.

- 카메라 모듈의 길이("ML")에 대한 현실적인 추정을 달성하기 위해, 예를 들어 MML에 3.5mm의 길이를 추가할 수 있다. 즉, ML = MML + 3.5mm(표 4 참조). 이러한 추가 길이는 이미지 센서 패키징, 하우징 등은 물론이고, AF, OIS에 필요할 수 있는 렌즈 스트로크를 고려한 것이다. ML을 계산하기 위해서는, 가능한 모든 EFL을 고려할 때 MML의 최대값이 사용되며, 이는 EFL_MAX에서의 MML 값으로 주어진다.

R1

- 제1 최소 모듈 높이(MMH1)와 관련된 MML의 제1 영역("R1"). MMH1은 R1에 위치하는 카메라(200)의 모든 구성요소들을 포함하는 카메라 모듈 높이에 대한 이론적 하한이다.

- R1 = max(WL, W_OPFE), 여기서 WL은 z-축을 따라 측정된 G1의 폭이고, W_OPFE는 z-축을 따라 측정된 OPFE(204)의 폭이다. 일부 예에서, 그리고 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이. WL > W_OPFE이고, 따라서 R1은 G1에 의해서만 결정되고, R1 = WL이다

- 특정 MML이 주어지면, 이는 범프 길이(BL)에 대한 하한을 제시하므로, R1을 최소화하는 것이 유리하다(도 2a 참조).

R2

- 제2 최소 모듈 높이(MMH2)와 관련된 MML의 제2 영역("R2"), 여기서 MMH2 < MMH1.

- R2 = MML - R1.

- 주어진 MML에 대해 BL을 최소화하기 위해서는 R2를 최대화(R1 최소화)하는 것이 유리하다.

MMH1 및 "모듈 높이"("MH")

- MMH1 = H_OPFE + ΔLO + TG1, 여기서 H_OPFE는 OPFE(204)의 높이(OPFE(204)는 y-축과 z-축 모두에 대해 45도를 향하므로, H_OPFE = W_OPFE)이고, ΔLO는 G1의 중심과 OPFE(204) 사이의 거리이다.

- 일부 예에서, 그리고 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 렌즈(202) 내의 렌즈 요소들은 OPFE(204)보다 낮은 y-값을 가지므로, MMH1은 G1의 최고 y-값(Y_G1) 및 렌즈(202)의 최저 y-값(Y_Lens)에 의해 결정된다: MMH1 = Y_G1 - Y_Lens. 컷 렌즈를 사용하는 일부 예에서, 그리고 도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이, Y_Lens는 상승되어, Y_Lens > Y_OPFE가 되고, MMH1은 렌즈에 의해 제한되지 않고, 도 2b에 도시된 바와 같이 H_OPFE에 의해서만 제한된다.

- 카메라 모듈 높이에 대한 현실적인 추정을 달성하기 위해, MMH1에 1.5mm의 높이를 추가하여 MH를 계산할 수 있다. 즉, MH = MMH1 + 1.5mm(표 4 참조). 이러한 추가 길이는 하우징, 렌즈 커버 등은 물론이고, AF에 필요할 수 있는 렌즈 스트로크를 고려한 것이다.

MMH2 및 "숄더 높이"("SH")

- 제2 최소 모듈 높이("MMH2")는 R2에서 카메라(200)의 모든 구성 요소들을 포함하는 카메라 모듈 높이에 대한 이론적 하한이다.

- MMH2 = min(HS, H_Lens), 여기서 HS는 이미지 센서(206)의 높이이고, H_Lens는 R2에 위치하는 렌즈(202)의 가장 높은 렌즈 요소의 높이이고, 둘 다는 y-축을 따라 측정된다.

- 일부 예에서, 그리고 도 2a에 도시된 바와 같이, MMH2는 이미지 센서(206)에 의해 결정될 수 있다, 즉, MMH2 = HS. 다른 실시예에서, 그리고 도 3a 내지 도 3e에 도시된 바와 같이, MMH2는 일 측에서 미러(304)의 최저 Y-값에 의해, 그리고 타 측에서 렌즈 요소들(L₂-L₉)의 높이에 의해 결정될 수 있다.

- 실제 카메라 숄더 높이에 대한 현실적인 추정을 달성하기 위해, 숄더 높이(SH)는 예를 들어, MMH2에 1.5mm의 추가 높이를 더하여 계산된다. 즉, SH = MMH2 + 1.5mm(표 4 참조). 추가 높이는 전기적 및 기계적으로 접촉하는 센서(206) 및 하우징을 고려한 것이다.

카메라(100)와 같은 공지된 폴디드 카메라에 비해 폴디드 카메라(200)의 제1 장점은 카메라(200)의 애퍼처 직경(DA)이 반드시 SH에 의해 제한되지 않는다는 점이다. 일반적으로, 폴디드 카메라에서, 모든 렌즈 요소들은 OPFE의 이미지 측에 위치하므로, SH는 물리적으로 DA를 제한하고, SH > DA이다. 이것은 카메라(200)의 경우에는 해당되지 않는데, 이는 DA > SH를 가능하게 하여, 큰 ZF에서도 비교적 작은 f/#를 가능하게 한다.

또한, OPFE(204)와 같이 OPFE의 특정 크기가 주어지면(예를 들어, T 및/또는 B에 의해 제한됨), 카메라(200)는 더 큰 DA를 제공할 수 있어서, 큰 ZF에서도 비교적 작은 f/#를 가능하게 한다. 이는 L₁(또는 보다 일반적으로는 OPFE의 객체 측에 위치하는 G1에 포함된 하나 이상의 렌즈 요소)이 OPFE(204)의 객체 측에 위치한다는 사실에 근거한다. L₁의 광학 배율은 광 원뿔(light cone)이 OPFE(204)에 충돌하기 전에, 폴디드 카메라(200)에 들어가는 광 원뿔의 직경을 감소시키고, 특정의 크기의 OPFE에 대해, 어떠한 렌즈도 OPFE의 객체 측에 위치하지 않는 공지의 폴디드 카메라보다 더 많은 양의 광이 카메라로 들어갈 수 있게 한다.

카메라(200)의 TTL은 1차원이 아닌 2차원으로 배향된다. 제1 부분 TTL("TTL₁")은 OP(212)에 평행하고, 제2 부분 TTL("TTL₂")는 OP(208)에 평행하다. TTL은 TTL = TTL₁ + TTL₂로 얻어진다. 따라서, TTL은 TTL < MML - W_OPFE에 의해 기하학적으로 제한되지 않으므로, 주어진 MML에 대해, TTL은 카메라(100) 보다 상당히 더 클 수 있다.

도 2b는 외부 표면(222)을 갖고 본 명세서에 개시된 폴디드 텔레 카메라(200)를 포함하는, 도 1c에 도시된 치수를 갖는 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰)를 단면도로 개략적으로 도시한다. 카메라 범프 영역은 228로 표시되어 있다. 모바일 장치(220)의 전면(224)은 예를 들어, 스크린(보이지 않음)을 포함한다. 카메라(200)의 R1은 높이(T+B)의 228에 통합되고, 카메라(200)의 R2는 높이(T)의 일반 장치 영역(226)에 통합된다. 카메라(200)가 범프 영역에 전적으로 통합된 모바일 장치(160)에 비하여, 카메라(200)가 범프 영역에 단지 부분적으로만 통합된 장치(220)는 더 작은 BL을 가질 수 있거나, 또는 예를 들어 추가 카메라를 228에 통합할 수 있게 하는데, 이는 산업 디자인적인 이유로 유리하다. 일반적으로, 슬림형 모바일 장치의 경우, MMH1 및 MMH2를 최소화하는 것이 유리하다.

도 2c는 일 실시예의 카메라(200)에서 오토포커스(AF)가 수행되는 방법을 도시한다. 도 2d는 일 실시예의 카메라(200)에서 광학 이미지 안정화(OIS)가 수행되는 방법을 개략적으로 도시한다. OPFE(204)를 포함하는 렌즈(202)는 도 2a 및 도 2b에서와 동일한 배향으로 도시되어 있다. 예시적 목적을 위해, 도 2c 및 도 2d는 각각 AF 또는 OIS를 위해 이동되는 카메라(200) 구성요소만을 도시한다. OPFE(204)를 포함하는 렌즈(202)는 화살표(232)로 나타낸 바와 같이, AF를 위해 z-축에 평행한 축을 따라 이미지 센서(미도시)에 대해 하나의 유닛으로 이동한다. 하나의 유닛으로서 OPFE(204)를 포함하는 렌즈(202)를 이동시키는 것은 N개의 렌즈 요소들(여기서는 L₁-L₄) 사이의 거리 및 렌즈(202)와 OPFE(204) 사이의 거리가 변하지 않는다는 것을 의미한다. 이미지 센서(미도시)까지의 거리만이 변경된다. (OPFE 포함하는) 렌즈가 이미지 센서에 대해 이동하기 때문에, "렌즈 AF"라고 말할 수 있다.

이미지 센서(206)는 도 2a 및 도 2b에서와 동일한 배향으로 도시되어 있다. 이미지 센서(206)는 화살표(234)로 나타낸 바와 같이, 제1 축을 따라 OIS를 수행하기 위해 x-축에 평행한 제1 센서 OIS 축("OIS1")을 따라 OPFE(204)(여기에는 도시되지 않음)를 포함하는 렌즈(202)(여기에는 도시되지 않음)에 대해 이동한다. 이미지 센서(206)는 화살표(236)로 나타낸 바와 같이, 제2 축을 따라 OIS를 수행하기 위해 y-축에 평행한 제2 센서 OIS 축("OIS2")을 따라 OPFE(204)(여기에는 도시되지 않음)를 포함하는 렌즈(202)(여기에는 도시되지 않음)에 대해 이동한다. 이미지 센서가 다른 카메라 구성요소에 대해 이동되기 때문에, "센서 OIS"라고 말할 수 있다.

도 3a 내지 도 3e는 본 명세서에 개시된 광학 렌즈 시스템을 도시한다. 도시된 모든 렌즈 시스템은 폴디드 카메라, 및 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 모바일 장치에 포함될 수 있다. 본 명세서에 개시된 모든 실시예는 스마트폰에서 유리하게 사용된다는 점에 주목한다.

도 3a는 본 명세서에 개시되고 EFL_MIN = 20mm을 갖는 제1의 최소 줌 상태에서의 광학 렌즈 시스템(300)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 렌즈 시스템(300)은 OPFE(304)(여기서는 예시적으로 미러)를 포함하는 렌즈(302), 광학 요소(309) 및 이미지 센서(306)를 포함한다. 시스템(300)은 광선 추적으로 도시된다. 광학 요소(309)는 선택적이며, 예를 들어 적외선(IR) 필터 및/또는 유리 이미지 센서 먼지 덮개일 수 있다. 다른 실시예에서, OPFE(304)는 프리즘일 수 있다.

렌즈(302)는 미러(304) 및 N개의 복수의 렌즈 요소들(L_i)을 포함한다. 렌즈(302)의 이러한 실시예에서, N=9이다. L₁은 객체 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, L_N은 이미지 측, 즉 이미지 센서가 위치하는 측에 가장 가까운 렌즈 요소이다. 이러한 순서는 본 명세서에 개시된 모든 렌즈들 및 렌즈 요소들에 적용된다. L₁은 제1 광학(렌즈) 축(312)을 따라 축-대칭이고, L₂-L₉는 제2 광학(렌즈) 축(308)을 따라 축-대칭이다. 각각의 렌즈 요소(L_i)는 각각의 전면(S_2i-1)(인덱스 "2i-1"은 전면의 번호임) 및 각각의 후면(S_2i)(인덱스 "2i"는 후면의 번호임)를 포함하고, 여기서 "i"는 1과 N 사이의 정수이다. 이러한 넘버링 규칙은 발명의 설명 전체에 걸쳐 사용된다. 대안적으로, 발명의 설명 전반에 걸쳐 행해진 바와 같이, 렌즈 표면들은 "S_k"로 표시되며, 여기 k는 1에서 2N까지이다.

본 명세서에 개시된 모든 광학 렌즈 시스템에서, 카메라의 애퍼처 직경(DA)은 L₁에 의해 결정된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 각 렌즈 요소의 "전면"이라는 용어는 카메라의 입구(카메라 객체 측)에 더 가깝게 위치하는 렌즈 요소의 표면을 지칭하고, "후면"이라는 용어는 이미지 센서(카메라 이미지 측)에 더 가깝게 위치하는 렌즈 요소의 표면을 지칭한다.

도 3b는 EFL_MAX = 40mm을 갖는 제2의 최대 줌 상태에서의 광학 렌즈 시스템(300)을 도시한다. ZF를 변경하기 위해, G2는 G1과 이미지 센서(306)에 대해 이동되고, 추가로 G1+G2는 (무한대로 포커싱하기 위해) 이미지 센서(306)에 대해 하나의 렌즈로서 함께 이동한다. 이는 표 3 및 도 3c에 기재되어 있다. 유한한 거리에 포커싱하기 위해, G1과 G2는 이미지 센서(306)에 대해 하나의 렌즈로 함께 이동한다.

미러(304)는 y-축 및 z-축에 대해 45도 각도로 배향된다. 광선은 G1-1을 통과하고, 미러(304)에 의해 반사되고, G1-2, G2-1, G1-3 및 G2-2를 연속적으로 통과하고, 이미지 센서(306)에 이미지를 형성한다. 도 3a 내지 도 3b 및 도 3d 내지 도 3e는 각 필드에 대해 3개의 광선을 갖는 5개의 필드를 도시한다.

MMH1 및 MMH2는 L₂-L₉에 의해 정의되며, 특히 MMH2는 가장 큰 렌즈 요소(L₆)에 의해 정의된다. 값은 표 4에 주어진다. 자세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 도 3a 내지 도 3b 및 도 3d 내지 도 3e의 렌즈 요소들의 예에 대한 표 1 내지 표 3에 주어진다. 이러한 예들에 대해 제공된 값은 순전히 예시적인 것이며, 다른 실시예에 따라 다른 값이 사용될 수 있다.

표면 유형은 표 1에 정의되어 있다. 표면에 대한 계수는 표 2에 정의되어 있다. 표면 유형은 다음과 같다:

a) 플라노(Plano): 평평한 표면, 곡률 없음

b) Q 유형 1(QT1) 표면 새그(sag) 공식:

여기서, {z, r}은 표준 원통형 극좌표이고, c는 표면의 근축(paraxial) 곡률이고, k는 원뿔 파라미터이고, r_norm은 일반적으로 표면의 클리어 애퍼처의 1/2이고, A_n은 렌즈 데이터 테이블에 표시된 다항식 계수이다. Z 축은 이미지를 향해 포지티브(positive)이다. CA 값은 클리어 애퍼처 반경, 즉 CA/2로 제공된다. CA는 다양하게 변하는 EFL에 따라 변경될 수 있으며, 유효 애퍼처 직경 값은 표 4에 제공된다. 이러한 값은 표 3의 F/# 계산에도 사용된다. 레퍼런스 파장은 555.0 nm이다. 굴절률("인덱스") 및 아베 #를 제외하고 단위는 mm이다. 각각의 렌즈 요소(L_i)는 표 1에 주어진 각각의 초점 거리(fi)를 갖는다. FOV는 하프(Half) FOV(HFOV)로 주어진다. 표면 유형, Z 축, CA 값, 레퍼런스 파장, 단위, 초점 거리 및 HFOV에 대한 정의는 추가로 제시된 모든 표에 유효하다. 미러의 폭은 9.4mm×7.1mm이며, 45도 기울어져 있다. 미러의 반지름은 미러를 둘러싸는 원으로 정의된다. 미러에 대한 두께는 광축에 대한 것이다. HFOV와 f/# 뿐만 아니라, EFL_MIN과 EFL_MAX 사이를 연속적으로 전환하는 데 필요한 렌즈 요소들 간의 이동은 표 3에 주어진다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

도 3c는 무한대에 대한 포커싱이 유지되도록, 상이한 EFL(즉, ZF) 사이에서 연속적으로 전환하는 데 필요한, 이미지 센서(306)에 대한 렌즈(302)의 각 구성요소에 대한 이동을 도시한다. 그러한 이동에 기초하여, 2개의 렌즈 그룹(G1 및 G2)이 정의될 수 있다. G1은 L₁, 미러(304), L₂, L₃, L₆ 및 L₇을 포함한다. G2는 L₄, L₅, L₈ 및 L₉를 포함한다.

EFL의 연속적인 변화는 G1과 G2의 독립적인 상대적 이동, 및 G1+G2를 이미지 센서에 대해 함께 이동함으로써 얻어지며, 이러한 두 이동 모두는 광축(308)을 따라 수행된다. G1과 G2에 각각 포함된 모든 구성 요소는 서로 고정적으로 결합되는데, 이는 이들이 광학 시스템(300)에 포함된 다른 구성요소, 예를 들어 이미지 센서(306)에 대해서는 이동할 수 있지만, 서로에 대해서는 이동하지 않음을 의미한다. 명시적으로, G1-1은 미러(304), G1-2 및 G1-3에 대해 이동하지 않는다. G2-1은 G2-2에 대해 이동하지 않는다. 도시된 바와 같이, 센서(306)에 대한 G2의 최대 이동 스트로크는 8.7mm이고, 센서(306)에 대한 G1의 최대 이동 스트로크는 4.0mm이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, G1은 3개의 렌즈 요소 그룹들[G1-1(L₁ 포함), G1-2(L₂ 및 L₃ 포함) 및 G1-3(L₆ 및 L₇ 포함)]을 포함한다. G2는 렌즈 요소 그룹들[G2-1(L₄ 및 L₅ 포함) 및 G2-2(L₈ 및 L₉ 포함)]을 포함한다. G1-1, G1-2 등의 넘버링은 카메라(300)의 객체 측에서 시작하여, 각각 광학 경로(312, 308)를 따른 렌즈 요소 그룹의 위치에 따라 행해진다.

d_M-L은 도 3a 내지 도 3b 및 도 3d 내지 도 3e에 나타낸 바와 같이, 미러(304)와 L₂ 사이에서 측정된 거리이다. d_M-L은 EFL의 연속적 변화에 대해 변경되지 않는다. 즉. ZF를 변경할 때, 미러(304)와 L₂ 사이에 상대적 이동이 없다.

도 3d는 본 명세서에 개시되고 EFL_MIN = 20mm을 갖는 제1의 최소 줌 상태에서의 광학 렌즈 시스템(350)의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 렌즈 시스템(350)은 미러(304)를 포함하는 렌즈(302-C), 광학 요소(309)(선택적임) 및 이미지 센서(306)를 포함한다. 렌즈(350)는 광학 렌즈 시스템(300)의 렌즈 요소를 커팅함으로써 얻어진다:

- L₁은 8mm(D/2=4mm)로 커팅된다. 즉, WL1=8mm이다.

- L₂-L₉는 4.6mm(D/2=2.3mm)로 커팅된다.

L₁의 커팅은 y-축과 평행한 방향을 따라 수행되어, z-축을 따라 측정된 WL1을 줄인다. 광학 렌즈 시스템(300)과 관련하여, 이는 더 작은 R1 및 더 작은 MML을 초래한다. L₂-L₉의 커팅은 z-축과 평행한 방향을 따라 수행되어, y-축을 따라 측정된 렌즈 요소의 폭을 줄인다. 광학 렌즈 시스템(300)과 관련하여, 이는 더 작은 MMH1 및 더 작은 MMH2를 초래한다.

도 7에 도시된 좌표계를 참조하면, y-방향을 따라 측정한 렌즈 WL의 폭("WL_Y")이 x-방향을 따라 측정한 WL("WL_X")보다 작도록, 즉 WL_Y < WL_X가 되도록, 커팅이 수행된다(도 7 참조).

302에서 가장 큰 렌즈 요소(L₆)의 직경과 관련하여, 302-C는 약 30% 커팅된다. 커팅시, MMH1 및 MMH2는 L₂-L₉가 아니라 미러(304)에 의해 정의된다. 커팅되지 않은 렌즈(302)에 비해, 커팅된 렌즈(302-C)의 경우, SH는 18% 감소하고, SH/DA 비율은 12% 감소한다(표 4 참조).

도 3e는 EFL_MAX = 40mm을 갖는 제2의 최대 줌 상태에서의 광학 렌즈 시스템(350)을 도시한다.

표 4는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 렌즈 시스템(300, 350)에 포함된 다양한 특징의 값 및 그 비율을 요약한 것이다(d_M-L, ΔLO, SD, TTL, MML, DA, H_L6, MMH, R1, R2, SH, MH는 mm 단위로 제공된다). 열(column) "비율 350/300"의 값은 광학 렌즈 시스템(350)에서 달성된 각각의 값을 광학 렌즈 시스템(300)에서 달성된 값으로 나눔으로써, 계산된다. 열 "범위"의 값은 다른 실시예에 포함될 수 있는 바람직한 범위를 나타낸다.

- DA는 애퍼처 직경이다. 모든 렌즈 시스템에 대해, 유효 애퍼처 직경이 제공된다.

- H_L6은 미러(304)의 이미지 측에 위치하는 가장 큰 렌즈 요소의 높이이다.

- F/#_MIN 및 F/#_MAX는 각각 EFL_MIN 및 EFL_MAX에서의 F/#를 나타낸다.

[표 4]

아래에 설명된 바와 같이, 각 면(S_k)(1≤k≤2N)에 대해 클리어 높이 값(CH(S_k))을 정의할 수 있고, 각 면(S_k)(1≤k≤2N)에 대해 클리어 애퍼처 값(CA(S_k))을 정의할 수 있다. CA(S_k) 및 CH(S_k)는 각 렌즈 요소의 각 표면(S_k)의 광학적 특성을 정의한다. CH 용어는 도 5a를 참조하여 정의되고, CA 용어는 도 5b를 참조하여 정의된다.

또한, 높이("H_Li", 1≤i≤N)는 각 렌즈 요소(L_i)에 대해 정의된다. H_Li는 각 렌즈 요소(L_i)에 대해, 렌즈 요소의 광축에 수직인 축을 따라 측정된 렌즈 요소(L_i)의 최대 높이에 해당한다. 주어진 렌즈 요소에 대해, 높이는 주어진 렌즈 요소의 전면 및 후면의 클리어 높이 값(CH) 및 클리어 애퍼처 값(CA)보다 크거나 같다. 전형적으로, 축 대칭 렌즈 요소의 경우, H_Li는 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈 요소(L_i)의 직경이다. 일반적으로, 축 대칭 렌즈 요소의 경우, H_Li = max{CA(S_2i-1), CA(S_2i)} + 기계적 부품 크기이다. 일반적으로, 렌즈 설계에서, 기계적 부품 크기는 렌즈의 광학 특성에 기여하지 않는 것으로 정의된다. 이 때문에, 렌즈의 두 가지 높이를 정의한다: 이는 광학적 활성 영역(602)의 광학 높이(H_opt)(이는 CA 값에 대응함), 및 광학적 활성 영역과 광학적 비활성 영역을 포함하는 전체 렌즈 영역(604)의 렌즈(H_L)의 기하학적(또는 기계적) 높이이다. 기계적 부품과 그 속성은 아래에 정의되어 있다. H_Li에 대한 기계적 부품 크기 기여도는 일반적으로 200 내지 1000μm이다.

도 4a, 4b 및 5a, 5b에 도시된 바와 같이, 표면(S_k)(1≤k≤2N)을 통과하는 각각의 광선은 충돌 지점(IP)에서 이 표면에 충돌한다. 광선은 표면(S1)에서 카메라(200)로 들어가고 표면(S2)를 통해 S_2N으로 통과한다. 일부 광선은 임의의 표면(S_k)에 충돌할 수 있지만, 이미지 센서(206)에 도달할 수 없거나 도달하지 않을 것이다. 주어진 표면(S_k)에 대해, 이미지 센서(206)에 이미지를 형성할 수 있는 광선만이 고려된다. CH(S_k)는 2개의 가능한 가장 가까운 평행선 사이의 거리로 정의된다(렌즈 요소의 광축에 직교하는 평면(P) 상에 위치하는, 도 5a의 라인(500 및 502) 참조). 도 4a 및 4b의 도해 내용을 참조하면, 평면(P)는 평면(X-Y)에 평행하고 광축(402)에 직교하여, 평면(P) 상의 모든 충격 지점(IP)의 직교 투영(IP_orth)이 2개의 평행선 사이에 위치한다. CH(S_k)는 각 표면(S_k)(전면 및 후면, 1≤k≤2N)에 대해 정의된다.

CH(S_k)의 정의는 이미지 센서에 이미지를 "형성할 수 있는" 광선을 의미하기 때문에, 현재 촬영되는 객체에 의존하지 않는다. 따라서, 현재 촬영된 객체가 빛을 생성하지 않는 검정색 배경에 있더라도, 상기 정의는 이미지를 형성하기 위해 이미지 센서에 "도달할 수 있는" 임의의 광선(예를 들어, 검정색 배경과 반대로, 빛을 방출하는 배경에서 방출되는 광선)을 의미하기에, 상기 검정색 배경을 의미하지 않는다.

예를 들어, 도 4a는 광축(402)에 직교하는 평면(P) 상의 2개의 충돌 지점(IP₁ 및 IP₂)의 직교 투영(IP_orth,1, IP_orth,2)를 도시한다. 일 예로서, 도 4a에서는, 표면(S_k)는 볼록하다.

도 4b는 평면(P) 상의 2개의 충돌 지점(IP₃ 및 IP₄)의 직교 투영(IP_orth,3, IP_orth,4)를 도시한다. 일 예로서, 도 4b에서는, 표면(S_k)는 오목하다.

도 5a에서, 평면(P) 상의 표면(S_k)의 모든 충돌 지점(IP)의 직교 투영(IP_orth)은 평행선(500 및 502) 사이에 위치한다. 따라서, CH(S_k)는 라인(500 및 502) 사이의 거리이다.

공지되어 있고 도 5b에 도시된 바와 같이, 클리어 애퍼처(CA(S_k))는 각각의 주어진 표면(S_k)(1≤k≤2N)에 대해, 원의 직경으로 정의되고, 여기서 원은 광축(402)에 직각인 평면(P)에 위치하고 평면(P) 상의 모든 충돌 지점의 모든 직교 투영(IP_orth)을 둘러싸는 가능한 가장 작은 원이다. CH(S_k)에 대해 위에서 언급한 바와 같이, CA(S_k)의 정의는 또한 현재 촬영되는 객체에 의존하지 않는다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 평면(P) 상의 모든 충돌 지점(IP)의 외접(circumscribed) 직교 투영(IP_orth)은 원(510)이다. 원(510)의 직경은 CA(S_k)를 정의한다.

도 7은 복수의 커팅된 렌즈 요소들 및 렌즈 하우징(704)을 포함하는 렌즈 배럴(700)을 도시한다. 제1 커팅된 렌즈 요소(L₁)(702)이 보인다. L₁은 x-축을 따른 폭("WL_X")이 z-축을 따른 폭("WL_Z")보다 더 크다(즉, WL_X > WL_Z). x축, y-축 및 z-축은 도 3a 내지 도 3b 및 도 3d 내지 3e에서와 동일하게 배향된다.

명료함을 위해, 별도의 실시예의 맥락에서 설명되는 본 명세서에 개시된 발명의 특징들이 또한 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 역으로, 간결함을 위해, 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 본 명세서에 개시된 발명의 다양한 특징들이 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 제공될 수 있다.

달리 명시되지 않는 한, 선택 옵션 목록의 마지막 두 구성원 사이에 "및/또는"이라는 표현을 사용하면, 나열된 옵션 중 하나 이상의 선택이 적절하고 수행될 수 있음을 나타낸다.

청구범위 또는 명세서가 "a" 또는 "an" 요소를 언급하는 경우, 이러한 언급은 해당 요소 중 하나만 존재하는 것으로 해석되어서는 안 됨을 이해해야 한다.

본 명세서에 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 특허 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 본 명세서에 참조로 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 또한, 본 출원에서 임의의 참조의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 개시내용에 대한 선행 기술로서 이용 가능하다는 인정으로 해석되어서는 안된다.

Claims

카메라로서,
광학 경로 폴딩 요소(OPFE) 및 L_i(여기서, 1≤i≤N)로 표시된 N개의 복수의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈, 여기서 제1 렌즈 요소(L₁)는 객체 측을 향하고 마지막 렌즈 요소(L_N)는 이미지 측을 향하고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 렌즈 요소는 상기 OPFE의 객체 측에 위치하며, 관련된 제1 광축을 갖고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 적어도 하나의 다른 렌즈 요소는 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하며, 관련된 제2 광축을 갖고, 여기서 상기 렌즈는 유효 초점 거리(EFL) 및 f-수(f/#)를 갖고; 및
이미지 센서;
를 포함하고,
상기 EFL은 제2 광학 렌즈 축을 따른 렌즈 요소들의 독립적인 이동에 의해 최소 EFL_MIN과 최대 EFL_MAX 사이에서 연속적으로 변할 수 있고, 여기서 EFL_MAX/EFL_MIN > 1.5인 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 애퍼처 직경(DA)을 갖고, 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더를 구비하는 카메라 모듈에 포함되고, 여기서 DA > SH인 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 G1과 G2로 표시된 2개의 렌즈 그룹들로 구분되고, 상기 EFL의 연속적인 변화는 G1과 G2의 독립적인 이동에 의해 얻어지는 카메라.
제3항에 있어서, 상기 G1은 3개의 렌즈 요소 서브-그룹들(G1-1, G1-2, G1-3) 및 OPFE를 포함하고, G1-1은 상기 OPFE의 객체 측에 위치하고, G1-2 및 G1-3은 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하는 카메라.
제3항에 있어서, 상기 G2는 렌즈 요소 서브-그룹들(G2-1 및 G2-2)을 포함하고, G2-1은 G1-2의 이미지 측 및 G1-3의 객체 측에 위치하고, G2-2는 G1-3의 이미지 측에 위치하는 카메라.
제3항에 있어서, 상기 G1 및 G2는 포커싱을 위해 상기 이미지 센서에 대하여 하나의 렌즈로서 함께 이동되도록 작동하는 카메라.
제3항에 있어서, 상기 이미지 센서는 광학 이미지 안정화(OIS)를 위해 G1 및 G2 둘 모두에 대해 이동되도록 작동하는 카메라.
제8항에 있어서, OIS를 위한 상기 이미지 센서의 이동은 두 방향으로 수행되고, 상기 두 방향은 상기 이미지 센서의 법선에 수직하며 서로 수직인 카메라.
제2항에 있어서, DA > 1.1 × SH인 카메라.
제2항에 있어서, DA > 1.2 × SH인 카메라.
제2항에 있어서, DA > 1.3 × SH인 카메라.
제1항에 있어서, 4mm < SH < 10mm 범위의 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더를 구비하는 카메라 모듈에 포함되는 카메라.
제1항에 있어서, 5mm < SH < 8mm 범위의 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더를 구비하는 카메라 모듈에 포함되는 카메라.
제1항에 있어서, 6mm < MH < 12mm 범위의 카메라 모듈 높이(MH)를 갖는 카메라 모듈에 포함되는 카메라.
제1항에 있어서, 7mm < MH < 11mm 범위의 카메라 모듈 높이(MH)를 갖는 카메라 모듈에 포함되는 카메라.
제1항에 있어서, 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더 및 카메라 모듈 높이(MH)를 갖는 카메라 모듈에 포함되고, 여기서 SH는 4mm < SH < 10mm의 범위이며, MH는 6mm < MH < 12mm의 범위이며, 비율 SH/MH < 0.9인 카메라.
제17항에 있어서, SH/MH < 0.8인 카메라.
제17항에 있어서, SH/MH < 0.7인 카메라.
제1항에 있어서, EFL_MIN에서의 f/#는 f/#_MIN이고, EFL_MAX에서의 f/#는 f/#_MAX이고, 비율 f/#_MAX/f/#_MIN < EFL_MAX/EFL_MIN인 카메라.
제20항에 있어서, f/#_MAX/f/#_MIN < EFL_MAX/1.1×EFL_MIN인 카메라.
제4항에 있어서, G1-1은 하나의 렌즈 요소를 포함하고, G1-2, G1-3, G2-1 및 G2-2 각각은 2개의 렌즈 요소들을 포함하는 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 컷 렌즈이고, 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들은 상기 제2 광축에 평행한 축을 따라 커팅되는 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 컷 렌즈이고, 상기 OPFE의 객체 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들은 상기 제1 광축에 평행한 축을 따라 커팅되고, 상기 OPFE의 이미지 측에 위치하는 모든 렌즈 요소들은 상기 제2 광축에 평행한 축을 따라 커팅되는 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더를 구비하는 카메라 모듈에 포함되고, 상기 렌즈는 컷 렌즈이고, 상기 렌즈는 축-대칭 렌즈 직경에 대하여 30% 커팅되고, 상기 SH는 렌즈의 상기 제1 광축 및 제2 광축에 수직인 축을 따라 측정된 동일한 렌즈 직경을 갖는 축 대칭 렌즈에 대한 커팅에 의해 >10% 감소되는 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 애퍼처 직경(DA)을 갖고, 상기 카메라는 숄더 높이(SH)를 갖는 숄더를 구비하는 카메라 모듈에 포함되고, 상기 렌즈는 컷 렌즈이고, 상기 렌즈는 축 대칭 렌즈 직경에 대하여 30% 커팅되고, SH/DA 비율은 >10% 감소되는 카메라.
제4항에 있어서, G1-1은 L₁을 포함하는 카메라.
제2항에 있어서, DA는 5mm < DA < 11mm의 범위에 있고, f/#는 1.8 < f/# < 6.0의 범위에 있는 카메라.
제2항에 있어서, DA는 7mm < DA < 10mm의 범위에 있고, f/#는 2.0 < f/# < 5.0의 범위에 있는 카메라.
제1항에 있어서, L₁은 유리로 제조되는 카메라.
제1항에 있어서, L₁의 초점 거리는 f₁이고, 여기서 f₁ < 1.1 × EFL_MIN인 카메라.
제1항에 있어서, N=9인 카메라.
제31항에 있어서, 렌즈 요소들(L₁-L₉)의 파워 시퀀스는 플러스-마이너스-마이너스-플러스-마이너스-플러스-마이너스-마이너스-플러스인 카메라.
제1항에 있어서, L₂는 상기 OPFE의 이미지 측에 위치한 제1 렌즈 요소이고, 상기 OPFE와 L₂ 사이의 거리는 d_M-L로 표시되고, 여기서 d_M-L은 EFL의 연속적인 변화에 대해 변하지 않는 카메라.
제34항에 있어서, 상기 카메라는 총 트랙 길이(TTL)를 갖고, d_M-L과 TTL의 비율은 d_M-L/TTL < 7.5%인 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 총 트랙 길이(TTL)를 갖고, L₁은 상기 OPFE의 객체 측에 위치한 유일한 렌즈 요소이고, L₁과 OPFE 사이의 거리는 ΔLO이고, 여기서 비율 ΔLO/TTL < 1%인 카메라.
제36항에 있어서, ΔLO/TTL < 0.5%인 카메라.
제1항에 있어서, 상기 OPFE는 미러인 카메라.
제1항에 있어서, EFL_MAX/EFL_MIN > 1.75인 카메라.
제1항에 있어서, EFL_MAX/EFL_MIN > 1.9인 카메라.
제1항에 있어서, 30mm < EFL_MAX < 50mm이고, 10mm < EFL_MIN < 30mm인 카메라.
제1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 센서 대각선(SD)을 갖고, SD는 3mm < SD < 10mm의 범위인 카메라.
제1항의 카메라를 포함하는 모바일 장치로서, 상기 모바일 장치는 장치 두께(T) 및 카메라 범프 영역을 갖고, 상기 범프 영역은 증가된 두께(T+B)를 갖고, 여기서 카메라의 제1 영역은 카메라 범프 영역에 통합되고, 카메라의 제2 영역은 카메라 범프 영역에 통합되지 않는 모바일 장치.
제42항에 있어서, N=9이고, 카메라의 제1 영역은 L₁ 및 OPFE를 포함하고, 카메라의 제2 영역은 렌즈 요소들(L₂-L₉) 및 이미지 센서를 포함하는 모바일 장치.
제42항에 있어서, 상기 모바일 장치는 또한 제2 유효 초점 거리(EFL₂)를 갖는 제2 카메라를 더 포함하고, EFL₂ < EFL_MIN인 모바일 장치.
제42항에 있어서, 상기 모바일 장치는 스마트폰인 모바일 장치.