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WO2016117821A1 - 반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치 - Google Patents

반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치 Download PDF

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WO2016117821A1
WO2016117821A1 PCT/KR2015/013294 KR2015013294W WO2016117821A1 WO 2016117821 A1 WO2016117821 A1 WO 2016117821A1 KR 2015013294 W KR2015013294 W KR 2015013294W WO 2016117821 A1 WO2016117821 A1 WO 2016117821A1
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surface
incident light
reflection
image
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PCT/KR2015/013294
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최종철
박경태
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삼성전자 주식회사
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Abstract

반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)를 개시한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계는 복수의 반사면을 통해 입사광을 반사시키는 반사 광학계와, 상기 반사된 입사광을 굴절시키는 굴절 광학계를 포함하고, 상기 복수의 반사면 각각의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계의 상면을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다.

Description

반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치

본 발명은 반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 미광을 적절히 차단하면서도 렌즈의 박형을 구현할 수 있는 반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치에 관한 것이다.

컴팩트 카메라와 모바일 장치용 카메라뿐만 아니라 미러리스 카메라와 일안반사식 카메라 등도 점차 소형화되는 추세이다. 이에 따라, 소형 카메라를 위한 박형 광학계의 개발이 요구되고 있다. 최근에는 반사 광학계와 굴절 광학계를 모두 사용하여 포커싱을 수행함으로써 박형을 실현하는 반사 굴절 광학계가 개발되고 있다.

반사 렌즈의 경우 다중 반사에 의해 빛이 전달되고 이 전달된 빛이 결상하는 구성을 갖는다. 그러나, 반사 렌즈는 화각 이외의 미광(stray light, 迷光)이 입사할 경우 이를 차단하기 위한 구성을 갖출 필요가 있다. 미광이란, 광학 기기에 있어서 정규적 굴절, 또는 반사 이외의 원인으로 생기는 바람직하지 않은 노이즈 광을 의미한다.

따라서, 미광을 적절히 차단하면서도 광학계의 박형을 구현할 수 있는 반사 굴절 광학 기술이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 미광을 적절히 차단하면서도 광학계의 박형을 구현할 수 있는 반사 굴절 광학계 및 이러한 반사 굴절 광학계를 포함하는 이미지 촬영 장치를 제공하기 위함이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계는, 복수의 반사면을 통해 입사광을 반사시키는 반사 광학계와, 상기 반사된 입사광을 굴절시키는 굴절 광학계를 포함하고, 상기 복수의 반사면 각각의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계의 상면을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다.

상기 반사 광학계는, 상기 반사 굴절 광학계의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 굴절 광학계의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형일 수 있다.

또한, 상기 반사 광학계에서 상기 입사광이 출사하는 면은 상기 굴절 광학계의 상면의 방향으로 오목하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 반사 광학계는, 상기 복수의 반사면을 상호 연결하는 연결면을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결면은 검은색 물질로 도포거나 상기 입사광을 투과시키는 투과 면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 검은색 물질이 도포된 연결면은 상기 반사 광학계의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖을 수 있다.

또한, 상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 산란시키는 산란 특성을 갖을 수 있다.

또한, 상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 투과 시키는 반반사 코팅(anti reflection coating)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 반반사 코팅을 포함하는 연결면을 투과한 상기 입사광을 흡수하는 광흡수 구조를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반사면은 유전 물질 및 반사성 금속 물질이 도포될 수 있다.

또한, 상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 중 어느 하나일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치는, 복수의 반사면을 통해 입사광을 반사시키는 반사 광학계와, 상기 반사 광학계에서 반사된 상기 입사광을 굴절시키는 굴절 광학계와, 상기 굴절된 입사광을 감지하여 전기 신호를 출력하는 이미지 센서와, 상기 출력된 전기 신호를 처리하는 이미지 처리부와, 상기 반사 광학계 및 굴절 광학계 중 적어도 하나를 움직여 포커싱을 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 복수의 반사면 각각의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계의 상면을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치할 수 있다.

상기 반사 광학계는, 상기 반사 광학계의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 광학계의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형일 수 있다.

또한, 상기 반사 광학계에서 상기 입사광이 출사하는 면은 상기 굴절 광학계의 상면의 방향으로 오목하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 반사 광학계는, 상기 복수의 반사면을 상호 연결하는 연결면을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결면은 검은색 물질로 도포되거나 상기 입사광을 투과시키는 투과면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 검은색 물질이 도포된 연결면은 상기 반사 광학계의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖을 수 있다.

또한, 상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 산란시키는 산란 특성을 갖을 수 있다.

또한, 상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 투과 시키는 반반사 코팅(anti reflection coating)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 반반사 코팅을 포함하는 연결면을 투과한 상기 입사광을 흡수하는 광흡수 구조를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반사면은 유전 물질 및 반사성 금속 물질이 도포될 수 있다.

또한, 상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 반사면은 반사율이 96%이상일 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명은 미광을 적절히 차단하면서도 광학계의 박형을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴절 광학계의 광학 데이터를 나타내는 표,

도 4는 도 2의 굴절 광학계의 각 면을 표시한 도면,

도 5는 도 2의 반사 굴절 광학계의 비구면에 대한 비구면 계수 값을 나타내는 표,

도 6은 본 발명에 따른 반사 굴절 광학계의 입사광의 경로를 비교하여 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 반사 굴절 광학계의 화각 이외의 광이 이미지 센서에 도달하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면, 그리고,

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

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본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)(100-1)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)(100-1)는 반사 광학계(110)와 상기 반사 광학계(110) 상에 위치하는 굴절 광학계(120)를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만 반사 광학계(110)와 굴절 광학계(120)는 경통 내부에 고정되어 수용될 수 있다.

반사 광학계(110)는 물체에 반사되는 입사광(i 1 )을 반사시키는 구성이다. 이를 위해 반사 광학계(110)는 내부로 진행하는 입사광(i 1 )을 반사시킬 수 있는 복수의 반사면인 제2 면, 제3 면, 제4 면, 제5 면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)을 포함한다. 반사 광학계(110)의 복수의 반사면인 제2 면, 제3 면, 제4 면, 제5 면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)에 의해 반사된 입사광(i 1 )은 굴절 광학계(120)로 진행한다.

반사 광학계(110)는, 입사광(i 1 , i 2 )이 입사하는 제 1면(130-1), 제1 면(130-1)에 입사한 빛이 반사되면 상면(150) 방향으로 출사시키는 제6 면(130-6)을 포함한다. 제1 면 내지 제4 면(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)은 반사 광학계(110)의 둘레를 따라 환형으로 형성되고, 제5면(130-5), 제6 면(130-6)은 광축을 중심으로 반경 방향을 따라 원형으로 배열된다. 즉, 상기 반사 광학계(110)는, 상기 반사 굴절 렌즈(100)의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 굴절 렌즈(100)의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형일 수 있다.

반사 광학계(110)의 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들은 제1 면(130-1)을 통해 입사한 빛을 제 6면(130-6)으로 출사시키도록 광학적으로 서로 마주하여 배치될 수 있다. 여기서, 광학적으로 서로 마주하여 배치된다는 의미는, 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들이 물리적으로 서로 정면을 바라보도록 배치된다는 의미가 아니라, 어느 한 반사면에서 반사된 빛이 다른 반사면으로 진행하도록 배치된다는 의미이다. 예를 들어, 제1 면(130-1)으로 입사한 빛(i 1 )은 제 2 면(130-2)에 의해 제3 면(130-3)으로 반사된다. 그 후, 빛(i 1 )은 제3 면(130-3)에 의해 반사되어 제4 면(130-4)으로 진행된다. 제4 면(130-4)에서 반사된 빛(i 1 )은 제5 면(130-5)에서 다시 반사되어 제6 면(130-6)을 통해 반사 굴절 광학계의 상면(150) 측으로 진행하게 된다. 제1 면(130-1)과 제6 면(130-6)은 빛(i 1 )을 반사시키는 반사면이 아니고 투과면이다. 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)에는 고반사 코팅층이 형성될 수 있다. 반면, 투과면(130-1, 130-6)은 고투과 코팅층이 형성될 수 있다. 고투과 코팅층과 고반사 코팅층은 모두 동일한 파장 대역의 빛(예를 들어 가시광선)을 투과시키거나 반사할 수 있다.

상기 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)은 유전 물질 및 반사성 금속 물질이 도포될 수 있다. 상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우 상기 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)은 반사율이 96%이상일 수 있다.

굴절 광학계(120)는 입사광을 굴절시키기 위한 구성요소이다. 특히, 굴절 광학계(120)는 상기 반사 광학계(110)를 통해 출사된 상기 입사광(i 1 , i 2 )을 굴절시킨다. 굴절 광학계(120)는 복수의 굴절 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 굴절 렌즈는 색수차를 억제하기 위해 굴절률이 상이한 굴절 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 굴절 렌즈는 상기 반사 광학계(110)를 통해 출사된 상기 입사광(i 1 , i 2 )을 굴절시켜 상면(150)에 포커싱한다. 상면(150)에는 이미지 센서(도 7의 121 참조)가 배치될 수 있다.

그러나, 이러한 실시 예는 제1 면(130-1)에서 제6 면(130-6)으로 곧바로 진행하는 빛(i 2 )이 존재할 수 있다. 즉, 반사 광학계(110)의 내부에서 반사면에 의해 반사되지 않고 그대로 통과하는 빛은 미광(stray light, 迷光)이 되어 고스트(ghost)등 노이즈를 만들 수 있다. 이와 같은 광선을 차단하기 위해 렌즈 앞에 후드를 길게 둘 수 있으나 모바일 장치의 경우는 후드 사용이 어색하므로 후드없이 광을 차단할 수 있는 방안이 요구된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)(100-2)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)는 반사 광학계(110)와 상기 반사 광학계(110) 상에 위치하는 굴절 광학계(120)를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만 반사 광학계(110)와 굴절 광학계(120)는 경통 내부에 고정되어 수용될 수 있다.

반사 광학계(110)는 입사광(i 3 , i 4 )을 반사시키는 구성이다. 이를 위해 반사 광학계(110)는 내부로 진행하는 입사광(i 3 , i 4 )을 반사시킬 수 있는 복수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)을 포함한다. 반사 광학계(110)의 복수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)에 의해 반사된 입사광(i 3 )은 굴절 광학계(120)로 진행한다.

반사 광학계(110)는, 입사광(i 3 , i 4 )이 입사하는 제 1면(130-1), 제1 면(130-1)에 입사한 빛이 반사되면 상면(150) 방향으로 출사시키는 제6 면(130-6)을 포함한다. 제1 면(130-1) 내지 제4 면(130-4)은 반사 광학계(110)의 둘레를 따라 환형으로 형성되고, 제5면(130-5), 제6 면(130-6)은 광축을 중심으로 반경 방향을 따라 원형으로 배열된다. 즉, 상기 반사 광학계(110)는, 상기 반사 굴절 렌즈(100)의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 굴절 렌즈(100)의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형일 수 있다.

반사 광학계(110)의 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들은 제1 면(130-1)을 통해 입사한 빛(i 3 )을 제 6면(130-6)으로 출사시키도록 광학적으로 서로 마주하여 배치될 수 있다. 여기서, 광학적으로 서로 마주하여 배치된다는 의미는, 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들이 물리적으로 서로 정면을 바라보도록 배치된다는 의미가 아니라, 어느 한 반사면에서 반사된 빛(i 3 )이 다른 반사면으로 진행하도록 배치된다는 의미이다. 예를 들어, 제1 면(130-1)으로 입사한 빛(i 3 )은 제 2 면(130-2)에 의해 제3 면(130-3)으로 반사된다. 그 후, 빛(i 3 )은 제3 면(130-3)에 의해 반사되어 제4 면(130-4)으로 반사된다. 제4 면(130-4)에서 반사된 빛은 제5 면(130-5)에서 다시 반사되어 제6 면(130-6)을 통해 상면(150) 측으로 진행하게 된다. 제1 면(130-1)과 제6 면(130-6)은 빛을 반사시키는 반사면이 아니고 투과면이다. 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)에는 고반사 코팅층이 형성될 수 있다. 반면, 투과면(130-1, 130-6)은 고투과 코팅층이 형성될 수 있다. 고투과 코팅층과 고반사 코팅층은 모두 동일한 파장 대역의 빛(예를 들어 가시광선)을 투과시키거나 반사할 수 있다.

도 2에는 단지 예시적으로 4개의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들이 도시되어 있다. 그러나, 본 실시 예에서 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들의 개수가 반드시 4개로 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라 적어도 2개 이상의 반사면들이 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 렌즈(100)의 반사 광학계(110)는 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들 사이에서 빛의 진행 경로가 다수 회 절되는 접이식 광학(folded optics) 구조를 가질 수 있다. 이러한 접이식 광학 구조에 따르면, 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들을 이용하여 광 경로를 길게 연장함으로써 반사 광학계(110)의 초점 거리와 관계없이 반사 광학계(110)의 두께(또는, 광축 방향으로의 길이)를 크게 줄이는 것이 가능하다. 따라서, 박형의 카메라 제작이 가능하다.

다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들은 카메라 경통 내부에 각각 개별적으로 조립 및 고정될 수도 있지만, 이 경우 조립 공정이 복잡할 수 있으며 각각의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들을 정확하게 위치시키기 위해 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 다수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5)들은 하나의 투명 재료를 절삭 가공 또는 사출하여 형성할 수 있다. 투명 재료는 예를 들어 유리 또는 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 투명한 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 반사면 뿐 아니라 투과면(130-1, 130-6)도 상기 투명 재료를 절삭 가공 또는 사출하여 형성될 수 있다.

굴절 광학계(120)는 상기 반사 광학계(110)에서 반사된 상기 입사광(i 3 )을 굴절시킨다. 굴절 광학계(120)는 복수의 굴절 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 굴절 렌즈는 색수차를 억제하기 위해 굴절률이 상이한 굴절 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 굴절 렌즈는 상기 반사 광학계(110)에서 반사된 상기 입사광(i 3 )을 굴절시켜 상면(150)에 포커싱한다.

상면(150)에는 이미지 센서(도 7의 121 참조)가 배치될 수 있다. 이미지 센서(121)는 굴절 렌즈를 통과한 피사체의 상이 결상되는 구성이다. 이미지 센서(121)는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀을 포함한다. 복수의 픽셀 각각은 입사광에 따른 광전하를 축적하고, 광전하에 의한 상을 전기 신호로 출력한다. 이미지 센서(121)는 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)로 구성될 수 있다. 이미지 센서(121)의 광입사면에는 이미지 센서(121)의 컬러 필터들(미도시) 및 화소들을 보호하기 위한 커버층(미도시)이 더 배치될 수 있다.

반사 광학계(110)의 광축을 중심으로 기설정된 영역은 입사광(i 3, i 4 )이 반사되지 않는 영역이 있다. 상기 실시 예에서 이 영역은 입사광(i 3, i 4 )이 닿지 않으므로 사용되지 않는다. 이와 달리 이 영역을 피사체에서 반사되어 입사되는 빛이 투과할 수 있도록 구성할 수 있는데, 이 경우 이 영역의 피사체 방향 전단에 또 다른 굴절 광학계가 더 배치될 수 있다.

또는 상기 사용되지 않는 영역으로부터 반사/산란된 광선이 노이즈로 작용할 수도 있다. 따라서, 상기 영역을 블랙 페인팅(black painting) 하거나 투과면으로 만들고 렌즈 앞 단에 투과된 광을 차단하는 구조를 두어 광선이 노이즈로 작용하는 것을 차단할 수도 있다.

상기 복수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5) 각각의 광축을 중심으로 하는 원의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5) 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 상기 원의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계(100-2)의 상면(150)을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다.

즉, 도 2를 참조하면, 제2 면(130-2)의 내경은 이와 인접하는 제4 면(130-4)의 외경보다 굴절 광학계(100-2)의 상면(150)을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치함을 알 수 있다. 비슷하게 제1 면(130-1)의 내경은 이와 인접하는 제3 면(130-3)의 외경보다 굴절 광학계(100-2)의 상면(150)을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다. 유사하게 제3 면(130-3)의 내경은 이와 인접하는 제5 면(130-5)의 외경보다 굴절 광학계(100-2)의 상면(150)을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다. 제4 면(130-4)의 내경은 이와 인접하는 제6 면(130-6)의 외경보다 굴절 광학계(100-2)의 상면(150)을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치한다. 제1 면(130-1)과 제6 면(130-6)은 반사면이 아닌 투과면이다. 즉, 반사면과 투과면 사이에도 상기 규칙은 성립한다.

이러한 본 발명의 기술적 특징은 입사광(i 4 )과 같은 미광(stray light, 迷光)을 반사 광학계(110)의 구조만으로 효과적으로 차단하기 할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 입사광(i 4 )은 제4 면(130-4)과 제6 면(130-6) 사이의 연결면(140)에 의해 차단됨을 알 수 있다.

이처럼 상기 반사 광학계(110)는, 상기 복수의 반사면(130-2, 130-3, 130-4, 130-5) 내지 투과면(130-1, 130-6)을 상호 연결하는 연결면(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 연결면(140)은 검은색 물질(예를 들어 블랙 페인트)로 도포되어 반사광을 흡수할 수 있다. 그러나 입사각이 크게 연결면(140)에 입사하는 광선에 대해서는 프렌젤(fresnel) 원리에 의해 전반사 효과가 나타날 수 있으므로 이 효과를 최대한 줄일 필요가 있다.

상기 검은색 물질은 상기 반사 광학계(110)의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 굴절률이 다른 경우 연결면(140)에서 또 다른 반사나 전반사가 일어나게 되어 미광이 발생할 수 있기 때문에 반사 광학계(110)와 매칭되는 굴절률을 갖도록 하는 것이다. 이를 위해 블랙 페인트가 렌즈 재료에 흡착이 잘 되도록 렌즈 재료와 인덱스 매칭(index matching)이 되는 재료를 바르고 그 위에 블랙 페인트를 도포한 후 건조시키거나 경화시켜 렌즈와 블랙 페인트가 잘 접착되어 빛의 손실 없이 잘 흡수될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 블랙 페인트를 칠하는 연결면(140)의 면 거칠기를 크게 하여 연결면(140)으로 입사하는 광선이 일부는 흡수를 하고 일부는 전면으로 확산시킬 수 있다.

또한, 상기 연결면(140)은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 투과 시키는 반반사 코팅(anti reflection coating)을 포함할 수 있다. 이 경우 반사 굴절 광학계(100-1)는 상기 연결면(140)을 투과한 상기 입사광을 흡수하는 광흡수 구조를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 연결면(140)을 흡수면으로 구성할 수도 있으나, 상기 연결면(140)은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 산란시키는 산란 특성을 갖도록 할 수도 있다. 이를 위해 연결면(140)에 미세한 산란 구조를 형성할 수 있다.

한편, 상기 반사 광학계(110)에서 상기 입사광이 출사하는 면(제 6면)은 상기 반사 굴절 광학계(100)의 상면(150)의 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 달리 말해, 상기 입사광이 출사하는 면(제 6면)은 상기 반사 굴절 광학계(100)의 피사체 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다. 이러한 형상을 하게 되면 굴절 광학계(120)가 배치될 수 있는 공간을 확보하여 반사 굴절 광학계(100)의 박형을 구현하고 반사 굴절 광학계(100)를 수용하는 경통을 낮게 만들어 제작성을 높일 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 굴절 광학계의 광학 데이터를 나타내는 표이고, 도 4는 도 2의 굴절 광학계의 각 면을 표시한 도면이다.

도 3의 표에서, 표면 S0와 S1은 가상 구면을 나타낸다. S0는 피사체를 나타낸다. 피사체와의 거리에 따라 중심두께(Thickness)가 달라진다. 도 4를 참조하면, S2은 제1면(130-1), S3은 제2 면(130-2), S4는 제3 면(130-3), S5는 제4 면(130-4), S6는 제5 면(130-5), S7은 제6 면(130-6)을 각각 나타낸다. S8 내지 S13은 굴절 광학계(120)의 굴절 렌즈의 표면을 나타낸다. S8, S9는 각각 첫 번째 굴절 렌즈의 전면, 후면을, S10, S11은 각각 두 번째 굴절 렌즈의 전면, 후면을, S12, S13은 각각 세 번째 굴절 렌즈의 전면, 후면을 나타낸다. S14, S15는 이미지 센서의 플레이트(커버글래스)의 전면, 후면을 나타내며, S16은 빈 공간을 나타낸다. Image는 이미지 센서 면을 나타낸다. Surface Type이 Sphere는 구면을 Asphere는 비구면을 나타내고, Radius는 곡률반경을, Thickness는 중심두께를, Glass는 재질특성을 각각 나타낸다.

한편, 표면 S2 내지 S13은 비구면이다. 도 5는 도 2의 반사 굴절 광학계(100-2)의 비구면에 대한 비구면 계수 값을 나타내는 표이다. 여기서, 비구면 계수는 다음의 수학식 1을 따를 수 있다.

수학식 1

Figure PCTKR2015013294-appb-M000001

이러한 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(100-2)의 유효 초점 거리(EFL)는 26.3 mm이며, 입사동 직경(EPD)은 22 mm이고, F 수는 1.195이다.

도 6은 본 발명에 따른 반사 굴절 광학계(100-1, 100-2)의 입사광의 경로를 비교하여 도시한 도면이다.

도 6의 (A)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(100-1)의 입사광의 경로를 도시한 도면이고, 도 6의 (B)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(100-2)의 입사광의 경로를 도시한 도면이다.

도 6의 (A)에 도시된 것처럼 반사 굴절 광학계(100-1)는 입사광이 제1 면(130-1)에서 제6 면(130-6)으로 곧바로 진행하는 빛(600)이 반사면에 의해 반사되지 않고 그대로 통과하는 미광이 발생함을 알 수 있다.

반면, 도 6의 (B)에 도시된 것처럼 반사 굴절 광학계(100-2)는 입사광이 제1 면(130-1)에서 제6 면(130-6)으로 곧바로 진행하는 빛(610)이 반사면(620)에 의해 반사되어 효과적으로 미광이 차단된다.

도 7은 본 발명에 따른 반사 굴절 광학계(100-1, 100-2)의 화각 이외의 광이 이미지 센서에 도달하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 7의 (A)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(100-1)의 화각 이외의 광이 이미지 센서에 도달하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이고, 도 7의 (B)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사 굴절 광학계(100-2)의 화각 이외의 광이 이미지 센서에 도달하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 7의 (A)에 도시된 것처럼 반사 굴절 광학계(100-1)는 화각(FOV) 이외의 광이 이미지 센서에 도달하는 반면, 도 7의 (B)에 도시된 것처럼 반사 굴절 광학계(100-2)는 화각(FOV) 이외의 광이 이미지 센서에 도달하지 않고 차단됨을 알 수 있다.

이하에서는 전술한 반사 굴절 광학계(100-1, 100-2)를 포함하는 이미지 촬영 장치(1000)를 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치(1000)의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치(1000)는 다양한 전자 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 디지털 카메라, MP3 플레이어, PMP, 스마트폰, 셀룰러폰, 스마트 안경, 태블릿 PC, 스마트 워치 등 다양한 장치로 구현 가능하다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치(1000)는 반사 광학계(110), 굴절 광학계(120), 이미지 센서(121), AFE(122), TG(123), 모터 드라이버(124), 이미지 처리부(145), 제어부(133), 디스플레이부(155), 전원부(170), 저장부(160), 입력부(125)를 포함한다.

반사 광학계(110) 및 굴절 광학계(120)는 전술하였으므로 중복 설명은 생략한다.

도면에는 도시되지 않았으나, 이미지 촬영 장치(1000)는 조리개를 더 포함할 수 있다. 조리개는 반사 광학계(110) 및 굴절 광학계(120)를 통과하여 이미지 촬영 장치(1000) 내부로 입사되는 광의 양을 조절하는 구성이다. 조리개는 입사되는 광량을 조정할 수 있도록 개구부의 크기를 점진적으로 증가 또는 감소시킬 수 있는 기계적인 구조를 갖는다. 조리개는 F 수치로 불리는 조리개 수치로 개방 정도를 표시하며, 조리개 값이 작을수록 개방 크기가 넓어지므로, 입사광의 양이 많아져 밝은 이미지를 생성할 수 있다.

이미지 센서(121)는 굴절 광학계(120)를 통과한 피사체의 상이 결상되는 구성이다. 이미지 센서(121)는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀을 포함한다. 복수의 픽셀 각각은 입사광에 따른 광전하를 축적하고, 광전하에 의한 상을 전기 신호로 출력한다. 이미지 센서(121)는 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)로 구성될 수 있다.

이미지 센서(121)는 포토 다이오드(PD), 전송 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 플로우팅 확산 노드(FD)를 포함할 수 있다. 포토 다이오드(PD)는 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성하여 축적한다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 신호에 응답하여 포토 다이오드(PD)에 생성된 광전화를 플로우팅 확산 노드(FD)로 전송한다. 리셋 트랜지스터는 리셋 신호에 응답하여 플로우팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하를 배출한다. 리셋 신호가 인가되기 전에 플로우팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하가 출력되는데, CDS 이미지 센서의 경우 CDS(Correlated Double Sampling) 처리를 수행한다. 그리고, ADC가 CDS 처리가 수행된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

TG(Timing Generator 123)는, 이미지 센서(121)의 픽셀 데이터를 리드아웃(readout)하기 위한 타이밍 신호를 출력한다. TG(123)는 제어부(133)에 의해 제어된다.

AFE(Analog Front End, 122)는, 이미지 센서(121)로부터 출력된 피사체 상의 전기 신호를 샘플링하여 디지털화한다. AFE(Analog Front End, 113)는, 제어부(133)에 의해 제어된다.

다만, 상기와 같이 AFE(122)와 TG(123)를 대체할 수 있는 다른 구성으로 설계될 수도 있다. 특히, 이미지 센서(121)가 CMOS 형으로 구현되는 경우, 이러한 구성을 불필요할 수 있다.

모터 드라이버(124)는, 위상차 픽셀을 리드아웃하여 계산된 정보에 기초하여 포커싱 렌즈를 구동하여 포커스를 맞춘다. 다만, 이미지 촬영 장치(1000)가 스마트폰이나 셀룰러폰으로 구현되는 경우 포커싱을 위한 렌즈를 구동하지 않고 소프트웨어적으로 처리할 수 있으므로 모터 드라이버(124)가 구비되지 않을 수 있다. 또한, 모터 드라이버(124)는 반사 광학계(110), 굴절 광학계(120)에 포함된 복수의 렌즈 및 이미지 센서(121) 중 적어도 하나를 반사 굴절 광학계(100)의 광축에 수직한 방향 또는 광축 방향으로 구동시켜 손떨림을 보정할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 좀더 자세하게 설명한다.

이미지 처리부(145)는, 제어부(133)의 제어에 의해 로우 이미지 데이터(RAW IMAGE DATA)를 이미지 처리하고, 저장부(160)에 기록한다. 그리고, 저장부(160)의 영상 처리된 데이터를 디스플레이부(155)에 전달한다.

위상차를 이용한 오토 포커싱을 하는 경우, 이미지 처리부(145)는 이미지 센서(121)에서 출력되어 AFE(123)에 의해 샘플링된 신호 중에서 이미지를 생성하기 위한 신호(일반 픽셀로부터 리드아웃된 신호)와 위상차를 계산하기 위한 신호(위상차 픽셀로부터 리드아웃된 신호)를 분리한다. 이는 위상차를 계산하기 위한 신호를 이용하여 위상차를 빠르게 계산하면서 병렬적으로 라이브 뷰와 같은 이미지를 생성하여 빠르게 오토 포커싱을 수행하기 위함이다.

다만, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치(1000)는 위상차 픽셀을 이용한 오토 포커싱 기술에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 촬영 장치(1000)는 콘트라스트 오토 포커싱을 수행할 수 있는 기술 구성을 더 포함할 수 있다.

이미지 처리부(145)는, 로우 이미지 데이터를 처리하며, YCbCr 데이터로 만든다. 로우 이미지 데이터는 우선, 보정회로(미도시)에 의해 픽셀 결함이 보정된다. 보정회로는 보정 테이블을 참조하여, 픽셀 결함을 보정하는데, 보정테이블은 결함이 있는 픽셀의 어드레스가 등록되어 있다. 이 어드레스와 일치하는 픽셀에 대해서 주위의 픽셀로부터 보정을 수행한다.

이미지 처리부(145)는 이미지의 블랙 레벨을 결정하는 OB 클램프 회로(미도시)를 포함한다. 고체 촬상 소자(121)는 OB(Optical Black) 영역이 있으며, OB영역의 신호 평균값을 검출하여 각 픽셀값의 차이를 통해 블랙 레벨을 결정한다.

또한, 이미지 처리부(145)는 감도비 조정 회로(미도시)를 이용하여 색상별로 상이한 감도비 조정을 수행한다. 감도비 조정 회로는 표준 광원 하에서 R,G,B색의 감도를 조정한다. 통상적으로 G의 게인값을 1로 고정하고 R, B의 감도를 이에 맞춘다.

정지 이미지를 출력하는 경우 감도비 조정 후에 이미지 데이터를 출력버퍼를 통해 출력한다. 이 경우 인터레시스(interlace)방식으로 이미지를 생성하므로, 곧바로 후처리를 할 수 없는 반면, 라이브 뷰 이미지를 출력하는 경우에는 프로그래시브(progressive)방식으로 이미지를 생성하기 때문에 바로 후처리가 가능하다.

또한, 이미지 처리부(145)는 수평 스킵 리드아웃 회로(미도시)를 이용하여 일부 픽셀 라인은 리드아웃하고 나머지 픽셀 라인은 스킵하는 스킵 리드아웃을 수행하므로, 로우 이미지의 픽셀 수가 감소된다.

이미지 처리부(145)는 WB조정회로(미도시)를 이용하여 이미지 데이터에 대한 화이트 밸런스(WB : White Balance)를 조정한다. 촬영 환경에 따라 조명광의 분광 분포가 다르므로 흰 피사체를 촬영해도 희게 표시되지 않을 수 있다. R,G,B 픽셀마다 상이한 게인값을 주어 신호 레벨을 맞춘다. 통상적으로 G의 게인값을 1로 고정하고 R, B의 신호 레벨을 이에 맞춘다.

또한, 이미지 처리부(145)는 이미지 데이터에 대한 감마 보정을 수행한다. 감마 보정을 통해 디스플레이부(155)의 출력에 맞는 계조 변환이 이루어진다.

또한, 이미지 처리부(145)는 색보간 회로(미도시)를 이용하여 1픽셀당 1색의 베이어 신호에서 1픽셀당 3색으로 이루어진 통상의 컬러 이미지 신호를 생성한다.

또한, 색변환/색보정 회로(미도시)를 이용하여 출력에 맞는 색공간 변환을 하고, 색보정을 한다. 필요에 따라 LUT(Look Up Table)을 이용할 수 있다. 색변환/색보정 후에 이미지 데이터는 YCbCr 데이터가 된다.

이미지 처리부(145)는 해상도 변환 회로(미도시)를 이용하여 해상도를 변환하여 사이즈를 맞춘다.

이미지 처리부(145)는 공간 필터 회로(미도시)를 이용하여 이미지 데이터에 대한 공간 필터를 처리한다. Y신호의 엣지 강조가 이루어지고, Cb/CR 신호의 LPF(Low Pass Filter)처리를 수행한다.

또한, 이미지 처리부(145)는 CbCr스킵 리드아웃 회로(미도시)를 이용하여 Cb/Cr신호에 대해 스킵 리드아웃을 수행하여 YCbCr4:2:2의 이미지 데이터로 변환한다. 이미지 데이터는 출력버퍼를 통해 출력되고, 버스를 통해 저장부(160)에 기록된다.

정지 이미지의 경우, 인터레이스 방식으로 리드아웃이 수행될 수 있는데, 이 경우, 인접하는 픽셀 라인이 존재하지 않으므로 직접 색 보간을 처리할 수 없다. 따라서, 전처리가 끝난 후, 일단 출력버퍼를 통해 저장부(160)에 픽셀 라인 순서를 조정하여 프로그래시브 형태로 저장한다. 이러한 이미지 데이터를 다시 읽어서 입력버퍼를 통해 이미지 처리부(145)에 입력한다.

다만, 본 발명의 실시 예가 정지 이미지의 경우 인터레이스 방식에 한정하는 것은 아니며, 프로그래시브 방식으로 리드아웃하도록 구현될 수도 있다.

한편, 정지 이미지의 경우, 촬영 후에 조그맣게 보여주는 프리뷰 이미지나, 썸네일 이미지를 생성할 필요가 있다. 이는 스킵 리드아웃처럼 일부 픽셀의 데이터를 생략하여 작성한다.

이미지 처리부(145)는 AF신호 보간 회로(미도시)를 이용하여 위상차 픽셀 부분을 일반 픽셀값으로 보간한다. 위상차 픽셀이 일반 픽셀 사이에 위치하므로, 이 부분을 그대로 사용하면, 해상도 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 주변의 일반 픽셀을 이용하여 보간을 수행한다.

이미지 처리부(145)의 JPEG 코덱은, YCbCr 데이터를 압축한다. 그리고, 압축된 이미지 데이터는 저장부(160)에 기록된다. 이로써 이미지 생성 절차가 종료된다.

움직임 감지부(180)는 이미지 촬영 장치(1000)의 움직임을 감지하는 구성이다. 이를 위해 움직임 감지부(180)는 가속도 센서, 각속도 센서, 지자기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

가속도 센서는 단위 시간에 대한 속도의 변화량을 감지한다. 가속도 센서는 3축으로 구현될 수 있다. 3축 가속도 센서로 구현된 경우에는 가속도 센서는 서로 다른 방향으로 배치되어 서로 직교하는 X, Y, Z축 가속도 센서를 구비한다.

가속도센서는 X, Y, Z축 가속도 센서 각각의 출력값을 디지털 값으로 변환하여 전처리부로 제공한다. 이때 전처리부는 쵸핑회로, 증폭회로, 필터, 및 A/D 컨버터(A/D converter) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, 3축 가속도 센서로부터 출력된 전기적 신호를 쵸핑, 증폭, 필터링한 후, 디지털 전압값으로 변환한다.

각속도 센서는 단위 시간 동안 포인팅 장치(100)의 기 설정된 방향의 변화량을 감지하여 각속도를 감지하는 구성이다. 각속도 센서는 3축을 갖는 자이로스코프가 사용될 수 있다.

지자기 센서 등을 더 이용하여 6축 자이로스코프로 구현하는 것도 가능하다. 지자기 센서는 자기장의 흐름을 검출하여 방위각을 탐지할 수 있는 센서이다. 지자기 센서는 이미지 촬영 장치(1000)의 방위좌표를 검출하게 되고, 방위좌표를 토대로 이미지 촬영 장치(100)가 놓여진 방향을 검출할 수 있다.

지자기 센서는, 플럭스게이트(flux-gate) 등을 이용하여 지자기에 의해 유도되는 전압값을 측정하는 방식으로 지자기를 검출한다. 지자기 센서는 2축 또는 3축으로 구현될 수 있다. 이 경우, 각 축 지자기 센서에서 산출되는 지자기 출력값은 주변 자기장 크기에 따라 달라지므로, 지자기 출력값을 기 설정된 범위(예를 들어, -1 내지 1)내로 매핑시키는 정규화를 수행하는 것이 일반적이다. 정규화는 스케일 값 또는 오프셋 값과 같은 정규화 인자를 이용하여 수행한다. 정규화 인자를 연산하기 위해서는 먼저 지자기 센서를 수차례 회전시키면서 그 출력값을 산출한 후, 출력값 중 최대값 및 최소값을 검출하여야 한다. 정규화 인자를 이용하여 정규화된 값은 방위각 보정 작업에 사용된다.

제어부(133)는 프로세서(Processor), 이미지 촬영 장치(1000)의 제어를 위한 제어 프로그램이 저장된 롬(ROM, 112) 및 이미지 촬영 장치(1000)의 외부에서 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나, 이미지 촬영 장치(1000)에서 수행되는 다양한 작업에 대한 저장 영역으로 사용되는 램(RAM, 113)을 포함할 수 있다.

제어부(133)는 이미지 촬영 장치(1000)의 전반적인 동작 및 이미지 촬영 장치(100)의 내부 구성요소들 간의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 제어부(133)는 전원부(170)로부터 내부 구성요소들에게 전원 공급을 제어한다. 사용자의 입력 또는 설정된 조건을 만족하는 경우, 제어부(133)는 저장부(160)에 저장된 OS(Operation System) 및 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.

프로세서는 그래픽 처리를 위한 GPU(Graphic Processing Unit)를 포함할 수 있다. 프로세서는 코어(core, 도시되지 아니함)와 GPU(도시되지 아니함)가 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 프로세서는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결될 수 있다.

특히, 제어부(133)는 상기 움직임 감지부(180)의 감지결과에 기초하여 상기 반사 광학계, 굴절 광학계에 포함된 복수의 굴절 렌즈, 이미지 센서(121) 중 적어도 하나를 움직여 포커싱을 수행하도록 상기 모터 드라이버(124)를 제어할 수 있다.

반사 광학계(110)의 경우 초점 거리가 길게 구성되므로 손떨림에 민감할 수 있다. 손떨림을 보상하기 위하여 반사 광학계(110), 이미지 센서(121) 및 굴절 광학계(120)에 포함된 복수의 굴절 렌즈 중에서 적어도 하나를 광축에 수직한 방향 또는 수평한 방향으로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 손떨림을 상쇄하는 방향으로 복수의 굴절 렌즈 중 어느 하나 또는 복수의 굴절 렌즈 전체를 광축에 수직한 방향으로 구동시킬 수 있다.

또한, 물체의 위치가 바뀔 경우에(즉, 물체와 이미지 촬영 장치 사이의 거리가 바뀔 경우에), 초점을 조절하기 위하여 반사 광학계(110), 이미지 센서(121) 및 굴절 광학계(120)에 포함된 복수의 굴절 렌즈 중에서 적어도 하나를 광축에 수직한 방향 또는 수평한 방향으로 구동시킬 수 있다.

이 밖에도 제어부(133)는 이미지 촬영 장치(1000)의 모든 구성의 동작을 제어할 수 있다.

디스플레이부(155)는 문자, 아이콘 등으로 구성된 사용자 인터페이스, 오브젝트, 이미지 이미지 촬영 장치 정보, 동적 이미지 및 정지 이미지 중 적어도 하나를 디스플레이 하는 구성이다.

여기서 오브젝트의 종류는 제한이 없다. 즉, 오브젝트는, 어플리케이션 아이콘, 콘텐츠 아이콘, 썸네일 이미지(thumbnail image), 폴더 아이콘, 위젯, 리스트 아이템, 메뉴 및 콘텐츠 이미지 중 적어도 하나일 수 있다. 어플리케이션 아이콘은 대응되는 이미지를 선택하는 경우 이미지 촬영 장치(1000)에 포함되는 어플리케이션을 실행시키는 아이콘이다. 콘텐츠 아이콘은 대응되는 이미지를 선택하는 경우 콘텐츠를 재생시키는 아이콘이다. 썸네일 이미지는 이미지를 작은 사이즈로 축소하여 한 눈에 볼 수 있도록 표시한 이미지이고, 폴더 아이콘은 대응되는 이미지를 선택하는 경우 폴더 내의 파일을 디스플레이 하는 아이콘이다. 위젯은 어플리케이션 아이콘을 여러 단계의 메뉴 선택 없이 곧바로 실행시킬 수 있도록 사용자 인터페이스를 제공하는 아이콘이고, 리스트 아이템은, 파일을 리스트 형태로 표시하는 구성이고, 메뉴 이미지는 선택할 수 있는 메뉴를 표시하는 구성이다. 특히, 디스플레이부(155)는 후술하는 것과 같은 사용자 인터페이스를 제공한다.

디스플레이부(155)는 다양한 디스플레이 패널로 설계될 수 있다. 즉, 디스플레이부(155)는 유기발광 다이오드 OLED(Organic Light Emitting Diodes), 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel: LCD Panel), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field EmissionDisplay), ELD(Electro Luminescence Display)등 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 디스플레이 패널은 주로 발광형으로 이루어질 것이지만, 반사형 디스플레이(E-ink, P-ink, Photonic Crystal)를 배제하는 것은 아니다. 또한, 플렉서블 디스플레이(flexible display), 투명 디스플레이(transparent display) 등으로 구현 가능할 것이다.

입력부(125)는 사용자 입력을 수신하기 위한 구성이다. 입력부(125)는 적어도 하나의 버튼(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 입력부(125)는 디스플레이부(155)에 위치하는 터치 스크린을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 버튼은 이미지 촬영 장치(1000)의 하우징의 전면, 측면 또는 후면에 푸쉬형 혹은 터치형으로 형성될 수 있으며, 전원/잠금 버튼, 셔터 버튼, 메뉴 버튼, 홈 버튼, 돌아가기 버튼(back button) 및 검색 버튼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버튼이 눌러지는 경우, 대응되는 제어명령이 생성되어 제어부(133)로 전달되고, 제어부(133)는 대응되는 제어명령에 따라 이미지 촬영 장치(1000)의 동작을 제어한다.

저장부(160)는 다양한 정보를 저장한다. 구체적으로, 저장부(160)는 운영체제, 어플리케이션 외에 처리된 로우 이미지 데이터(RAW IMAGE DATA), 변환된 YCbCr4:2:2 이미지 데이터, 압축된 YCbCr 이미지 데이터 등을 저장한다.

저장부(160)는 롬(ROM) 또는 램(RAM)과 같은 메모리, HDD(Hard Disk Drive), BD(Blur-ray Disk) 등을 포함할 수 있다. 메모리는 EEROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)이나, 불휘발성 램 같은 불휘발성 메모리가 사용될 수도 있으나, 스태틱 램(Static RAM)이나 다이나믹 램(Dynamic RAM)과 같은 휘발성 메모리의 사용을 배제하는 것은 아니다. 하드 디스크 드라이브의 경우 이미지 촬영 장치(1000)에 탑재가 가능한 1.8인치 이하의 소형 하드 디스크가 적용될 수 있다.

통신부(135)는 이동 통신 모듈 및 서브 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이동 통신 모듈(미도시)는 제어부(133)의 제어에 따라, 하나 또는 둘 이상의 안테나를 이용하여 무선으로 외부 장치와 연결할 수 있다. 이동 통신 모듈은 이미지 촬영 장치(1000)와 연결가능한 전화 번호를 가지는 휴대폰(도시되지 아니함), 스마트폰(도시되지 아니함), 태블릿PC 또는 다른 이미지 촬영 장치(도시되지 아니함)와 음성 통화, 화상 통화, 문자메시지(SMS), 멀티미디어 메시지(MMS) 및 데이터 통신을 위한 무선 신호를 송/수신한다.

서브 통신 모듈(미도시)은 무선랜 모듈(미도시)과 근거리 통신 모듈(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선랜 모듈(미도시) 및 근거리 통신 모듈(미도시) 중 하나만 포함, 또는 무선랜 모듈(미도시)과 근거리 통신모듈(미도시)를 모두 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈은 제어부(133)의 제어에 따라, AP(access point)없이 무선으로 이미지 촬영 장치(1000)와 외부장치 사이에 근거리 통신을 할 수 있다. 근거리 통신은 블루투스(bluetooth), 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), 와이파이(Wi-Fi), UWB(Ultra Wideband) 및 NFC(Near Field Communication) 등을 포함할 수 있다.

유선 통신 포트(190)는 USB, HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Video/Visual Interface), MHL(Mobile High-Defintion Link) 등을 지원하여 외부 장치와 유선 케이블로 연결하여 데이터를 송수신할 수 있는 구성이다.

이 밖에도 이미지 촬영 장치(1000)는 멀티미디어를 처리하는 멀티미디어부(미도시), GPS(미도시), 근접 센서(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 명세서에서 제어부라는 용어는 프로세서, 롬 및 램을 포함한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 반사 굴절 광학계(cata-dioptric system)에 있어서,
    복수의 반사면을 통해 입사광을 반사시키는 반사 광학계; 및
    상기 반사된 입사광을 굴절시키는 굴절 광학계;를 포함하고,
    상기 복수의 반사면 각각의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계의 상면을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치하는 반사 굴절 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 광학계는,
    상기 반사 굴절 광학계의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 굴절 광학계의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형인 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 광학계에서 상기 입사광이 출사하는 면은 상기 굴절 광학계의 상면의 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사 광학계는,
    상기 복수의 반사면을 상호 연결하는 연결면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결면은 검은색 물질로 도포되거나 상기 입사광을 투과시키는 투과 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검은색 물질이 도포된 연결면은 상기 반사 광학계의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 산란시키는 산란 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 연결면은 상기 입사광이 입사되는 경우, 상기 입사광을 투과 시키는 반반사 코팅(anti reflection coating)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반반사 코팅을 포함하는 연결면을 투과한 상기 입사광을 흡수하는 광흡수 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 유전 물질 및 반사성 금속 물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속 물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사 굴절 광학계.
  12. 이미지 촬영 장치에 있어서,
    복수의 반사면을 통해 입사광을 반사시키는 반사 광학계;
    상기 반사 광학계에서 반사된 상기 입사광을 굴절시키는 굴절 광학계;
    상기 굴절된 입사광을 감지하여 전기 신호를 출력하는 이미지 센서;
    상기 출력된 전기 신호를 처리하는 이미지 처리부; 및
    상기 반사 광학계 및 굴절 광학계 중 적어도 하나를 움직여 포커싱을 수행하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 반사면 각각의 내경(internal diameter)은 상기 복수의 반사면 각각의 내경에 인접하는 다른 반사면의 외경(external diameter)과 동일한 수직선 상에 위치하거나 상기 굴절 광학계의 상면을 포함하는 수직선으로부터 더 가까운 거리에 위치하는 이미지 촬영 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이미지 촬영 장치의 움직임을 감지하는 움직임 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 상기 이미지 촬영 장치의 움직임에 기초하여 상기 반사 광학계, 상기 굴절 광학계 및 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 움직임으로써 상기 이미지 촬영 장치의 흔들림으로 인한 노이즈 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬영 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반사 광학계는,
    상기 반사 광학계의 광축과 교차하는 면은 원형이고, 상기 반사 광학계의 광축과 교차하지 않는 면은 상기 광축을 중심으로 환형인 것을 특징으로 하는 이미지 촬영 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반사 광학계에서 상기 입사광이 출사하는 면은 상기 굴절 광학계의 상면의 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 촬영 장치.
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