WO2022270734A1 - 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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WO2022270734A1
WO2022270734A1 PCT/KR2022/005664 KR2022005664W WO2022270734A1 WO 2022270734 A1 WO2022270734 A1 WO 2022270734A1 KR 2022005664 W KR2022005664 W KR 2022005664W WO 2022270734 A1 WO2022270734 A1 WO 2022270734A1
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lens
lenses
lens assembly
image
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이용재
남경태
프루신스키발레리
서봉교
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삼성전자 주식회사
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    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Definitions

  • an optical device for example, a lens assembly including a plurality of lenses and an electronic device including the same.
  • Optical devices for example, cameras capable of capturing images or moving pictures have been widely used, and recently digital cameras with solid-state image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) B. Video cameras have become common.
  • An optical device employing a solid-state image sensor is gradually replacing the film-type optical device because it is easier to store, reproduce, and move images than a film-type optical device.
  • a plurality of optical devices for example, two or more selected from among a close-up camera, a telephoto camera, and/or a wide-angle camera are mounted in one electronic device to improve the quality of captured images, and also to provide various visual effects to the captured images.
  • a high-quality photographed image may be obtained by acquiring subject images through a plurality of cameras having different optical characteristics and combining them.
  • optical devices eg, cameras
  • electronic devices such as mobile communication terminals and smart phones tend to gradually replace electronic devices specialized in photographing functions such as digital cameras.
  • Various functions such as object recognition using an optical device, augmented reality, and/or a 3D scanner are being installed in electronic devices, and an additional optical device for detecting distance information about a subject, for example, depth
  • an additional optical device for detecting distance information about a subject for example, depth
  • TOF time of flight
  • Various embodiments disclosed in this document may provide a lens assembly with improved distance measurement accuracy and/or an electronic device including the same.
  • Various embodiments disclosed in this document may provide a lens assembly capable of improving the quality of a photographed image based on accurate distance measurement and/or an electronic device including the lens assembly.
  • a lens assembly and/or an electronic device including the same includes an image sensor, at least four lenses sequentially arranged along an optical axis from a subject side to the image sensor side, and 800 to 1000 nm and at least one band pass filter having a transmittance of at least 90% to 98% for at least a portion of light in a wavelength range, and at least one of the lenses is disposed between the band pass filter and the image sensor.
  • at least one of the lenses has a transmittance of 0% or more and 10% or less, and the entire lens has an average transmittance of 0% or more and 5% or less, and the following [condition 1] of can be satisfied.
  • 'POS' is the distance from the object side surface of the band-pass filter positioned farthest from the image sensor to the image surface of the image sensor
  • 'TTL' is It is the distance from the subject side surface of the first lens closest to the subject side among the lenses to the image plane
  • a lens assembly and/or an electronic device including the same includes an image sensor, at least four lenses sequentially arranged along an optical axis from a subject side to the image sensor side, and 800 to 1000 nm and at least one band pass filter having transmittance of at least 90% to 98% for at least a portion of light in the wavelength range, and at least one of the lenses is disposed between the band pass filter and the image sensor.
  • at least one of the lenses may have a transmittance of 0% or more and 10% or less and satisfy the following [Conditional Expression 3] and [Conditional Expression 4].
  • 'Rmax' is the highest value of the reflectance of the band pass filter for light in the wavelength range of 800 to 1000 nm
  • 'Ravg' is the average value of the reflectance of the band pass filter for light in the wavelength range of 800 to 1000 nm
  • the unit is '%'lim
  • an electronic device is a first camera including a lens assembly, which obtains first information about a subject from light incident through the lens assembly, and the first camera.
  • the first camera includes a processor or an image signal processor configured to detect a distance to a subject using a camera
  • the lens assembly includes an image sensor, at least four lenses sequentially arranged along an optical axis from a subject side to the image sensor side , and at least one band pass filter having a transmittance of 90% or more and 98% or less for at least some of the light in the 800 to 1000 nm wavelength region, and at least one of the lenses is connected to the band pass filter.
  • At least one of the lenses has transmittance of 0% or more and 10% or less with respect to light in a wavelength range of 400 to 700 nm, and all of the lenses have an average transmittance of 0% or more to 5% or less. It has transmittance and can satisfy the following [Conditional Expression 5].
  • 'POS' is the distance from the object side surface of the band-pass filter positioned farthest from the image sensor to the image surface of the image sensor
  • 'TTL' is It is the distance from the subject side surface of the first lens closest to the subject side among the lenses to the image plane
  • At least one of the band pass filter and/or lenses blocks light outside a wavelength range used for distance measurement and suppresses reflection, refraction, and/or scattering of incident light. , it is possible to suppress or prevent the occurrence of stray light within the lens assembly.
  • a lens assembly and/or an electronic device including the lens assembly according to various embodiments disclosed in this document may have improved accuracy in measuring a distance to a subject, and capture the subject based on the measured distance, thereby capturing quality of a captured image. this can be improved.
  • performance of the electronic device may be improved in functions such as object recognition, augmented reality, and/or a 3D scanner.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a camera module, in accordance with various embodiments.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a front surface of an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a rear side of the electronic device shown in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a lens assembly according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 6 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of a lens assembly according to one of various embodiments disclosed herein.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a lens assembly according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 8 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of a lens assembly according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a lens assembly according to yet another one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 10 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of a lens assembly according to yet another one of various embodiments disclosed in this document.
  • 11 is a graph illustrating light transmittance of any one of lenses in a lens assembly according to various embodiments disclosed herein.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a photographed image of a structure in which a band pass filter is disposed closer to an image sensor than lenses in a lens assembly.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a captured image of a structure in which at least one lens is disposed between a band pass filter and an image sensor in a lens assembly according to various embodiments disclosed herein.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 within a network environment 100, according to various embodiments.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • the server 108 e.g, a long-distance wireless communication network
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
  • some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into a single component (eg, display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, the program 140
  • the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 may include a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor), or a secondary processor 123 (eg, a graphics processing unit, a neural network processing unit) that may operate independently of or together with the main processor 121 .
  • main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • secondary processor 123 eg, a graphics processing unit, a neural network processing unit
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphics processing unit, a neural network processing unit
  • the main processor 121 may use less power than the main processor 121 or be set to be specialized for a designated function.
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
  • the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the auxiliary processor 123 eg, image signal processor or communication processor
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
  • the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
  • the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor set to detect a touch or a pressure sensor set to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg : Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). It is possible to support the establishment of and communication through the established communication channel.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, a legacy communication module).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low latency
  • -latency communications can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined by the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
  • the wireless communication module 192 is a peak data rate for eMBB realization (eg, 20 Gbps or more), a loss coverage for mMTC realization (eg, 164 dB or less), or a U-plane latency for URLLC realization (eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less) may be supported.
  • eMBB peak data rate for eMBB realization
  • a loss coverage for mMTC realization eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for URLLC realization eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a lower surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external devices among the external electronic devices 102 , 104 , and 108 .
  • the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
  • cloud computing, distributed computing, mobile edge computing (MEC) or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • first, second, or first or secondary may simply be used to distinguish that component from other corresponding components, and may refer to that component in other respects (eg, importance or order) is not limited.
  • a (e.g. first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g. second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”.
  • the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeably interchangeable with terms such as, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits.
  • a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a processor eg, a processor of a device (eg, an electronic device) may call at least one command among one or more instructions stored from a storage medium and execute it. This enables the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command invoked.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-temporary' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium. It does not discriminate when it is temporarily stored.
  • signals e.g., electromagnetic waves
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be included and provided in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play Store TM ) or between two user devices ( It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smartphones.
  • a device e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play Store TM
  • It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smartphones.
  • at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a storage medium readable by a device such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of objects, and some of the plurality of objects may be separately disposed from other components. there is.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.
  • the camera module 280 includes a lens assembly 210, a flash 220, an image sensor 230, an image stabilizer 240, a memory 250 (eg, a buffer memory), or an image signal processor. (260).
  • lens assembly 210 may include image sensor 230 .
  • the lens assembly 210 may collect light emitted from a subject that is an image capturing target.
  • the lens assembly 210 may include one or more lenses.
  • the camera module 280 may include a plurality of lens assemblies 210 .
  • the camera module 280 may form, for example, a dual camera, a 360-degree camera, or a spherical camera.
  • Some of the plurality of lens assemblies 210 may have the same lens properties (eg, angle of view, focal length, auto focus, f number, or optical zoom), or at least one lens assembly may have the same lens properties as other lens assemblies. may have one or more lens properties different from the lens properties of .
  • the lens assembly 210 may include, for example, a wide-angle lens or a telephoto lens.
  • the flash 220 may emit light used to enhance light emitted or reflected from a subject.
  • the flash 220 may include one or more light emitting diodes (eg, a red-green-blue (RGB) LED, a white LED, an infrared LED, or an ultraviolet LED), or a xenon lamp.
  • the image sensor 230 may acquire an image corresponding to the subject by converting light emitted or reflected from the subject and transmitted through the lens assembly 210 into an electrical signal.
  • the image sensor 230 is, for example, an image sensor selected from among image sensors having different properties, such as an RGB sensor, a black and white (BW) sensor, an IR sensor, or a UV sensor, It may include a plurality of image sensors having a property, or a plurality of image sensors having other properties.
  • Each image sensor included in the image sensor 230 may be implemented using, for example, a charged coupled device (CCD) sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor.
  • CCD charged coupled device
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the image stabilizer 240 moves at least one lens or image sensor 230 included in the lens assembly 210 in a specific direction in response to movement of the camera module 280 or the electronic device 201 including the same, or Operation characteristics of the image sensor 230 may be controlled (eg, read-out timing is adjusted, etc.). This makes it possible to compensate at least part of the negative effect of the movement on the image being taken.
  • the image stabilizer 240 uses a gyro sensor (not shown) or an acceleration sensor (not shown) disposed inside or outside the camera module 280 to control the camera module 280 or an electronic device (eg : It is possible to detect such a movement of the electronic device 101 of FIG. 1 .
  • the image stabilizer 240 may be implemented as, for example, an optical image stabilizer.
  • the memory 250 may at least temporarily store at least a portion of an image acquired through the image sensor 230 for a next image processing task. For example, when image acquisition is delayed according to the shutter, or a plurality of images are acquired at high speed, the acquired original image (eg, a Bayer-patterned image or a high-resolution image) is stored in the memory 250 and , a copy image (eg, a low resolution image) corresponding thereto may be previewed through the display device 160 of FIG. 1 .
  • a copy image eg, a low resolution image
  • the memory 250 may be configured as at least a part of a memory (eg, the memory 130 of FIG. 1 ) or as a separate memory operated independently of the memory 250 .
  • the image signal processor 260 may perform one or more image processes on an image acquired through the image sensor 230 or an image stored in the memory 250 .
  • the one or more image processes for example, depth map generation, 3D modeling, panorama generation, feature point extraction, image synthesis, or image compensation (eg, noise reduction, resolution adjustment, brightness adjustment, blurring ( blurring, sharpening, or softening.
  • the image signal processor 260 may include at least one of the components included in the camera module 280 (eg, an image sensor). 230) may be controlled (eg, exposure time control, read-out timing control, etc.)
  • the image processed by the image signal processor 260 is stored again in the memory 250 for further processing.
  • the image signal processor 260 may be configured as at least a part of a processor (eg, the processor 120 of FIG. 1 ) or may be configured as a separate processor that operates independently of the processor 120 .
  • the image signal processor 260 is configured as a separate processor from the processor 120, at least one image processed by the image signal processor 260 is displayed by the processor 120 as it is or after additional image processing. It may be displayed via device 160 .
  • an electronic device may include a plurality of camera modules 280 each having different properties or functions.
  • at least one of the plurality of camera modules 280 may be a wide-angle camera and at least the other may be a telephoto camera.
  • at least one of the plurality of camera modules 280 may be a front camera and at least the other may be a rear camera.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating the front of an electronic device 300 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) according to various embodiments.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a rear side of the electronic device 300 shown in FIG. 3 .
  • an electronic device 300 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) according to an embodiment has a first side (or front side) 310A, and a second side (or back side). ) 310B, and a side surface 310C surrounding a space between the first surface 310A and the second surface 310B.
  • the housing 310 may refer to a structure forming some of the first face 310A, the second face 310B, and the side face 310C of FIG. 3 .
  • the first surface 310A may be formed by a front plate 302 that is at least partially transparent (eg, a glass plate or a polymer plate including various coating layers).
  • the front plate 302 may be coupled to the housing 310 to form an inner space together with the housing 310 .
  • the term 'inner space' may refer to an inner space of the housing 310 that accommodates at least a portion of the display 301 or the display device 160 of FIG. 1 to be described later.
  • the second surface 310B may be formed by the substantially opaque back plate 311 .
  • the back plate 311 may be formed, for example, of coated or colored glass, ceramic, polymer, metal (eg, aluminum, stainless steel (STS), or magnesium), or a combination of at least two of the foregoing materials. It can be.
  • the side surface 310C may be formed by a side bezel structure (or "side member") 318 coupled to the front plate 302 and the rear plate 311 and including metal and/or polymer.
  • the back plate 311 and the side bezel structure 318 may be integrally formed and include the same material (eg, a metal material such as aluminum).
  • the front plate 302 curves from the first surface 310A toward the back plate 311 and seamlessly extends two first regions 310D, the front plate It can be included on both ends of the long edge of (302).
  • the rear plate 311 has two second regions 310E that are curved and seamlessly extended from the second surface 310B toward the front plate 302 at a long edge. Can be included at both ends.
  • the front plate 302 (or the rear plate 311 ) may include only one of the first regions 310D (or the second regions 310E). In another embodiment, some of the first regions 310D or the second regions 310E may not be included.
  • the side bezel structure 318 when viewed from the side of the electronic device 300, has a side surface (eg: The side on which the connector hole 308 is formed) has a first thickness (or width), and the side including the first area 310D or the second area 310E (eg, the key input device 317 is disposed). Side) side may have a second thickness thinner than the first thickness.
  • the electronic device 300 includes a display 301, audio modules 303, 307, and 314, sensor modules 304, 316, and 319, and camera modules 305, 312, and 313 (eg: At least one of the camera modules 180 and 280 of FIG. 1 or 2 ), a key input device 317 , a light emitting device 306 , and connector holes 308 and 309 may be included.
  • the electronic device 300 may omit at least one of the components (eg, the key input device 317 or the light emitting device 306) or may additionally include other components.
  • the display 301 may be exposed through a significant portion of the front plate 302 , for example.
  • at least a portion of the display 301 may be exposed through the front plate 302 forming the first surface 310A and the first region 310D of the side surface 310C.
  • a corner of the display 301 may be substantially identical to an adjacent outer shape of the front plate 302 .
  • the distance between the outer edge of the display 301 and the outer edge of the front plate 302 may be substantially the same.
  • a recess or opening is formed in a portion of the screen display area (eg, active area) or an area outside the screen display area (eg, inactive area) of the display 301,
  • An audio module 314 e.g., audio module 170 in FIG. 1
  • a sensor module 304 e.g., sensor module 176 in FIG. 1
  • a camera module aligned with the recess or the opening. 305, and at least one of the light emitting element 306.
  • the audio module 314, the sensor module 304, the camera module 305, the fingerprint sensor 316, and the light emitting element 306 may include at least one of them.
  • the display 301 is coupled to or adjacent to a touch sensing circuit, a pressure sensor capable of measuring the intensity (pressure) of a touch, and/or a digitizer that detects a magnetic stylus pen. can be placed.
  • a touch sensing circuit capable of measuring the intensity (pressure) of a touch
  • a digitizer capable of measuring the intensity (pressure) of a touch
  • a digitizer that detects a magnetic stylus pen.
  • at least a portion of the sensor modules 304 and 319 and/or at least a portion of the key input device 317 may be located in the first regions 310D and/or the second region 310E. can be placed in the field.
  • the audio modules 303 , 307 , and 314 may include microphone holes 303 and speaker holes 307 and 314 .
  • a microphone for acquiring external sound may be disposed inside the microphone hole 303, and in various embodiments, a plurality of microphones may be disposed to detect the direction of sound.
  • the speaker holes 307 and 314 may include an external speaker hole 307 and a receiver hole 314 for communication.
  • the speaker holes 307 and 314 and the microphone hole 303 may be implemented as one hole, or a speaker may be included without the speaker holes 307 and 314 (eg, a piezo speaker).
  • the sensor modules 304 , 316 , and 319 may generate electrical signals or data values corresponding to an internal operating state of the electronic device 300 or an external environmental state.
  • the sensor modules 304, 316, and 319 may include, for example, a first sensor module 304 (eg, a proximity sensor) and/or a second sensor module (eg, a proximity sensor) disposed on the first surface 310A of the housing 310. (not shown) (eg, a fingerprint sensor), and/or a third sensor module 319 (eg, an HRM sensor) and/or a fourth sensor module 316 disposed on the second surface 310B of the housing 310. ) (eg, a fingerprint sensor).
  • a first sensor module 304 eg, a proximity sensor
  • a second sensor module eg, a proximity sensor
  • a third sensor module 319 eg, an HRM sensor
  • fourth sensor module 316 disposed on the second surface 310B of the housing 310.
  • the fingerprint sensor may be disposed on the second surface 310B as well as the first surface 310A (eg, the display 301 ) of the housing 310 .
  • the electronic device 300 includes a sensor module (not shown), for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, a temperature sensor, At least one of a humidity sensor and an illuminance sensor 304 may be further included.
  • the camera modules 305, 312, and 313 include a first camera device 305 disposed on the first surface 310A of the electronic device 300 and a second camera device 312 disposed on the second surface 310B. ) and/or flash 313.
  • the camera modules 305 and 312 may include one or a plurality of lenses, an image sensor and/or an image signal processor.
  • the flash 313 may include, for example, a light emitting diode or a xenon lamp.
  • two or more lenses (infrared camera, wide-angle and telephoto lenses) and image sensors may be disposed on one side of the electronic device 300 .
  • the key input device 317 may be disposed on the side surface 310C of the housing 310 .
  • the electronic device 300 may not include some or all of the above-mentioned key input devices 317, and the key input devices 317 that are not included may include soft keys or the like on the display 301. It can be implemented in different forms.
  • the key input device may include a sensor module 316 disposed on the second side 310B of the housing 310 .
  • the light emitting device 306 may be disposed on, for example, the first surface 310A of the housing 310 .
  • the light emitting element 306 may provide, for example, state information of the electronic device 300 in the form of light.
  • the light emitting device 306 may provide, for example, a light source interlocked with the operation of the camera module 305 .
  • the light emitting element 306 may include, for example, an LED, an IR LED, and a xenon lamp.
  • the connector holes 308 and 309 are a first connector hole 308 capable of receiving a connector (eg, a USB connector) for transmitting and receiving power and/or data to and from an external electronic device, and/or an external electronic device. and a second connector hole (eg, an earphone jack) 309 capable of accommodating a connector for transmitting and receiving an audio signal.
  • a connector eg, a USB connector
  • a second connector hole eg, an earphone jack
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a lens assembly 400 according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 6 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of a lens assembly (eg, the lens assembly 400 of FIG. 5 ) according to one of various embodiments disclosed herein.
  • Figure 6 (a) is a graph showing the spherical aberration of the lens assembly 400 according to one of the various embodiments disclosed in this document, the horizontal axis represents the coefficient of spherical aberration in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the distance from the center of the optical axis As shown by normalization, the change in longitudinal spherical aberration according to the wavelength of light is shown.
  • 6(b) is a graph showing astigmatism of the lens assembly 400 according to one of various embodiments disclosed herein
  • FIG. 6(c) is a lens according to one of various embodiments disclosed herein. It is a graph showing the distortion rate of the assembly 400.
  • a lens assembly 400 (eg, the lens assembly 210 of FIG. 2 ) according to one of various embodiments disclosed in this document includes a plurality of lenses L1, L2, L3, and L4, A band pass filter (BP) and/or an image sensor (eg, the imaging plane (img) or the image sensor 230 of FIG. 2) may be included.
  • the image sensor 230 may be described as a separate component from the lens assembly 400 .
  • the image sensor 230 may be an electronic device (eg, the electronic device 101, 102, 104, or 300 of FIG. 1 or 3) or an optical device (eg, the camera module 180 of FIG. 1 or 2).
  • the lens assembly 400 may be disposed in any one of the camera modules 305, 312, and 313 of FIG. 3 or 4.
  • the plurality of lenses L1, L2, L3, and L4 are sequentially disposed along a direction from the subject side to the image sensor 230 (eg, the imaging surface img).
  • (L1), a second lens (L2), a third lens (L3) and / or a fourth lens (L4) may be included.
  • the lenses L1, L2, L3, and L4 may be aligned on the optical axis O along with the image sensor 230, and the lens surfaces S1 and S2 of the lenses L1, L2, L3, and L4 may be aligned.
  • S4, S5, S6, S7, S10, and S11) may include an aspheric surface.
  • the lenses L1, L2, L3, and L4 may be made of plastic or glass.
  • At least one of the lenses L1, L2, L3, and L4 may have a transmittance of about 0% or more and about 10% or less to visible light, for example, light in a wavelength range of about 400 to 700 nm
  • a combination of the lenses L1, L2, L3, and L4 may have an average transmittance of about 0% or more and about 5% or less with respect to visible light.
  • visible light transmittance of at least one lens and/or a combination of lenses L1 , L2 , L3 , and L4 is 0%, visible light may not be completely blocked.
  • the lens assembly 400 is a camera that detects infrared rays, for example, light in a wavelength range of about 800 to 1000 nm. Can be mounted on modules.
  • the lens assembly 400 may function as a TOF optical system.
  • a lens having a visible light transmittance of about 10% or less will be referred to as a 'visible light blocking lens'.
  • the transmittance according to the wavelength region of light is illustrated in FIG. 11 .
  • the visible light blocking lens may suppress or prevent stray light from occurring within the lens assembly 400 .
  • the visible light blocking lens is a designated wavelength region (eg, approximately 800 to 1000 nm wavelength region). The occurrence of stray light may be suppressed by blocking light out of the wavelength range) from being incident into the inside of the lens assembly 400 (eg, the imaging surface img).
  • a visible light blocking lens among the lenses L1 , L2 , L3 , and L4 may be disposed closer to the subject than at least one other lens.
  • the visible light blocking lens may be disposed closer to the subject side than the band pass filter BP.
  • the band pass filter BP may substantially transmit at least a portion of light in a wavelength range of approximately 800 to 1000 nm, and block light outside of a wavelength range of approximately 800 to 1000 nm.
  • the band pass filter BP may have transmittance of 90% or more and 98% or less with respect to near infrared rays and/or infrared rays.
  • the band pass filter BP blocks light outside the designated wavelength region from reaching the imaging plane img. can
  • the band pass filter BP may have a reflectance within a specified range.
  • the band pass filter BP may be disposed to face the image plane img with at least one of the lenses L1, L2, L3, and L4 interposed therebetween.
  • the band pass filter BP is disposed between the third lens L3 and the fourth lens L4, and between the band pass filter BP and the image plane img, the fourth lens L4 ) is exemplified.
  • a TOF optical system (eg, the lens assembly 400) based on a wavelength region of about 800 to 1000 nm may have an F number of about 0.9 or more and about 1.6 or less.
  • the lens assembly 400 may include at least four lenses, and the number of lenses may increase in proportion to the image height.
  • Lenses constituting the optical system serve as a light condensing surface, but may act as a reflective surface, and thus stray light may increase as the number of lenses increases, and manufacturing costs may also increase.
  • the aspherical lens can realize good optical performance through a smaller number of combinations compared to the spherical lens while miniaturizing the lens assembly 400 .
  • the band pass filter BP by disposing at least one lens between the band pass filter BP and the imaging surface img, generation of stray light may be suppressed.
  • generation of stray light may be suppressed.
  • the third lens L3 is a visible light blocking lens
  • at least visible light is prevented from being refracted, reflected, and/or scattered by the band pass filter BP, the fourth lens L4, or the image plane img. can be suppressed
  • the lens assembly 400 is implemented with a small number of lenses (eg, 4 or 5 lenses) by including at least one aspheric lens, and a visible light blocking lens and/or a band pass filter (BP). It is possible to block light outside the designated wavelength range (eg, approximately 800 to 1000 nm wavelength range). For example, the lens assembly 400 can suppress or prevent an increase in stray light while being easy to miniaturize.
  • the first lens (L1) is a visible light blocking lens
  • the band pass filter (BP) is disposed closer to the subject than the first lens (L1)
  • the light outside the designated wavelength range is substantially blocked It may not be incident into the lens assembly 400 .
  • At least one of the lenses L1 , L2 , L3 , and L4 is disposed between the band pass filter BP and the image sensor 230 (eg, the image plane img) and/or band pass filter BP.
  • the image sensor 230 eg, the image plane img
  • the effect of suppressing stray light may increase.
  • the arrangement of the band pass filters and/or lenses L1, L2, L3, and L4 may satisfy the following [Equation 1].
  • 'POS' is the image sensor 230 of the band pass filter (BP) and/or the imaging plane (eg, the eighth plane (S8)) from the object side of the filter located farthest from the imaging plane (img). img), and 'TTL' is the distance from the lens closest to the subject side, eg, the first lens L1, on the side of the projectile (eg, the first surface S1) to the imaging surface img, For example, it may mean 'lens length'.
  • the band pass filter BP and/or the imaging plane img may have optical reflectivity although they are configured to transmit or receive light. For example, when the band pass filter BP and/or the imaging plane img are placed close together, stray light may become stronger due to repeated reflection between the band pass filter BP and/or the imaging plane img. .
  • the interval between the band pass filter (BP) and the image sensor 230 (eg, the imaging surface (img)) within the structure of the lens assembly 400 may be widened, and / Or, as mentioned above, as the number of lenses disposed between the band pass filter BP and the image sensor 230 increases, the light outside the designated wavelength range is emitted into the lens assembly 400 (eg, the imaging surface ( img)) and stray light can be suppressed more effectively.
  • the lens assembly 400 may satisfy the following [Equation 2].
  • 'IH' may mean paraxial image height, and the lens assembly 400 satisfies the condition of [Equation 2], thereby miniaturized electronic devices such as mobile communication terminals or smart phones (eg : It may be easy to install in the electronic device 300 of FIG. 3 or 4.
  • the lens closest to the subject side among the lenses L1, L2, L3, and L4, for example, the subject side of the first lens L1 (eg, the first surface S1) and At least one of the side surfaces of the image sensor (eg, the second surface S2) may be formed as an aspheric surface including an inflection point.
  • the subject-side surface of the first lens L1 may be convex
  • the image sensor-side surface may be formed as an aspherical surface.
  • the lens closest to the subject side for example, the first lens L1 includes an aspherical surface, spherical aberration, coma aberration, distortion aberration and/or astigmatism may be easily controlled.
  • coma aberration control may be facilitated.
  • the subject side of the lens eg, the fourth lens L4 closest to the image sensor 230 and/or the image plane img among the lenses L1, L2, L3, and L4
  • Example: The tenth surface (S10) is convex
  • the image sensor side of the lens eg, the third lens (L3)) that is second closest to the image sensor 230 and/or the imaging plane (img) (eg, the first surface) 7 surface (S7)
  • the above shapes of the two lenses eg, the third lens L3 and/or the fourth lens L4 closer to the image sensor 230 and/or the imaging plane img than the other lenses cause coma or astigmatism. control can be facilitated.
  • the surface S1 and the fourth surface S4 may be convex.
  • the image sensor-side surface (eg, the fifth surface S5) of the second lens L2 may be concave.
  • the above shapes of the two lenses (eg, the first lens L1 and the second lens L2) closer to the subject side than other lenses may facilitate control of spherical aberration and/or coma aberration.
  • the first lens L1 and the second lens L2 when the shape of the object-side surface of the first lens L1 and the image sensor-side surface of the second lens L2 are convex toward the object side, the first lens L1 and the second lens L2 ) can be used to control spherical aberration and/or coma aberration more easily.
  • the lens closest to the subject side among the lenses L1, L2, L3, and L4, for example, at least two lenses among the remaining lenses except for the first lens L1 are in a designated wavelength region. may have the same refractive index with respect to light of
  • the 'designated wavelength range' may mean a wavelength range of approximately 800 nm to 1000 nm when the lens assembly 400 is used as a TOF optical system.
  • a wavelength band of light to be detected may be smaller than that of a general optical system.
  • the lens assembly 400 may be freer than a general optical system in selecting the material of the lens(s), and may have improved accuracy in distance detection while being miniaturized by including the lens(s) having a high refractive index.
  • the lens assembly 400 may have a focal length of 2.585 mm, an F number of 1.029, a lens length of 3.900 mm, and/or a paraxial image height of 2.1 mm, and at least one of the above-described [Equations 1 and 2] One can be satisfied.
  • the ratio of the total lens length (TTL) to the distance between the band pass filter and the imaging plane (POS) is approximately 0.38, and the lens assembly 500 may satisfy [Equation 1], and the paraxial image height (IH) Since the ratio of the total length of the lens is approximately 1.86, the lens assembly 500 may satisfy [Equation 2].
  • 'x' is the distance from the apex of the lens in the direction of the optical axis (O)
  • 'y' is the distance in the direction perpendicular to the optical axis (O)
  • 'c'' is the reciprocal of the radius of curvature at the apex of the lens.
  • 'K' is the Conic constant
  • 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'J' are respectively It may mean an aspherical surface coefficient.
  • the band pass filter (BP) and/or the lenses L1, L2, L3, and L4 by controlling the reflectance of the lens assembly 400, for example, the band pass filter (BP) and/or the lenses L1, L2, L3, and L4, stray light within the lens assembly 400 is reduced. occurrence can be prevented.
  • reflectance of the band pass filter BP for light in a wavelength range of about 800 nm to 1000 nm may satisfy at least one of the following [Equations 4 and 5].
  • the lens assembly 400 when used as a TOF optical system, light in a wavelength range of approximately 920 to 960 nm or 820 to 870 nm may reach the image sensor.
  • the maximum reflectance of the band pass filter (BP) for light in the wavelength region of (wavelength of light reaching the image sensor) +/- 10 nm is set to 'Rmax' and the average reflectance to 'Ravg'. described.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a lens assembly 500 according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • 8 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the lens assembly 500 according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • the lens assembly 500 may include first to fourth lenses L1, L2, L3, and L4 and a band pass filter BP, and the first to fourth lenses ( L1, L2, L3, and L4 may be sequentially arranged along the optical axis O in a direction from the subject side to the image sensor 230 (eg, the imaging plane img) side.
  • the band pass filter BP is disposed between the second lens L2 and the third lens L3, and the third lens L3 is disposed between the band pass filter BP and the image plane img. and a fourth lens L4 may be disposed.
  • the lens assembly 500 satisfies at least one of the conditions described in the preceding embodiments.
  • can 'Conditions described through the preceding embodiment' refers to the characteristics related to at least one visible light blocking lens or band pass filter (BP), the two lenses L1 and L2 closest to the subject side while being disposed adjacent to each other ( Example: Correlation between the first lens L1 and the second lens L2 in FIG. 5, the two lenses L3 and L4 closest to the image sensor while being placed adjacent to each other (eg, the third lens in FIG.
  • BP visible light blocking lens or band pass filter
  • the lens assembly 500 may further include a cover glass (CG) disposed in front or rear of the array of lenses L1, L2, L3, and L4, and 'S12' and 'S13' are It may mean the surface of the cover glass (CG).
  • CG cover glass
  • the lens assembly 500 has a focal length of 2.54 mm, an F number of 1.016, a total length of the lens of 3.900 mm, and a paraxial image height of 2.1 mm, and may satisfy at least one of the above equations.
  • the ratio of the total lens length (TTL) to the distance between the band pass filter and the imaging plane (POS) is approximately 0.65, and the lens assembly 500 may satisfy [Equation 1], and the paraxial image height (IH) Since the ratio of the total length of the lens is approximately 1.86, the lens assembly 500 may satisfy [Equation 2].
  • FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a lens assembly 600 according to yet another one of various embodiments disclosed in this document.
  • 10 is a graph showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of a lens assembly 600 according to yet another one of various embodiments disclosed in this document.
  • the lens assembly 600 may not include a separate diaphragm (eg, the diaphragm of FIG. 5 or the opening surface sto of the diaphragm).
  • the subject side surface S2 of the first lens L1 may function as an aperture stop of the lens assembly 500 .
  • the lens assembly 600 may include first to fifth lenses L1 , L2 , L3 , L4 , and L5 and a band pass filter BP.
  • the lenses L1, L2, L3, L4, and L5 may be sequentially arranged along the optical axis O in a direction from the subject side to the image sensor (eg, the imaging plane img) side.
  • the lens assembly 600 is one of the conditions described in the preceding embodiments. At least one can be satisfied.
  • the first surface S1 may refer to a subject-side surface of a mechanical structure (eg, a lens barrel) for disposing or fixing the lenses L1, L2, L3, L4, and L5, and may include the fourteenth surface S14 and the second surface S14.
  • Surface 15 ( S15 ) may mean the surface of the cover glass (CG).
  • the lens assembly 600 has a focal length of 3.033 mm, an F number of 1.042, a lens length of 5.560 mm, and a paraxial image height of 2.9 mm, and may satisfy at least one of the above equations.
  • the distance between the band pass filter and the image plane (POS) versus the total length of the lens (TTL) is approximately 0.77, and the lens assembly 600 may satisfy [Equation 1], and the total length of the lens versus the paraxial image height (IH). is approximately 1.92, and the lens assembly 600 may satisfy [Equation 2].
  • an optical filter eg, an infrared filter or a band pass filter (BP)
  • the optical filter is located on the image sensor side rather than the lenses. Placement may be common.
  • at least one lens is disposed between a band pass filter (BP) and an image sensor (eg, an imaging plane (img)), thereby preventing stray light in configuring a TOF optical system. occurrence can be improved.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a photographed image of a structure in which a band pass filter is disposed closer to an image sensor than lenses in a lens assembly.
  • FIG. 13 illustrates at least one interface between a band pass filter (BP) and an image sensor (eg, an imaging plane (img)) in a lens assembly (eg, the lens assembly 400 of FIG. 5) according to various embodiments disclosed herein. It is a diagram illustrating a photographed image of a structure in which a lens is disposed.
  • BP band pass filter
  • an image sensor eg, an imaging plane (img)
  • FIGS. 12 and 13 exemplify images obtained by capturing a subject at a distance of about 30 cm using a lens assembly having the same configuration of lenses or an image sensor but different positions of band pass filters.
  • the image of FIG. 12 is taken through a lens assembly (hereinafter referred to as a 'comparative example') in which a band pass filter is disposed on the image sensor side rather than lenses, and the image of FIG. 13 shows the band pass filter (BP) and the image sensor.
  • BP band pass filter
  • the image is captured through a lens assembly (eg, the lens assembly of FIG. 5) in which at least one lens is disposed between the imaging plane (img).
  • the quality (eg, sharpness) of a captured image is improved through the lens assembly according to various embodiments disclosed in this document, compared to the comparative example, which is a band pass filter (BP ) and/or an infrared cut lens to block the incidence of unnecessary light and improve refraction, reflection and/or scattering by a band pass filter (BP) or lens(s).
  • BP band pass filter
  • BP infrared cut lens
  • the actual quality of the captured image may be maintained equal to that of the comparative example.
  • the lens assembly according to various embodiments disclosed herein may provide performance equivalent to that of the comparative lens assembly.
  • the degree of freedom in design of the lens assembly may be improved by mitigating the design condition for optical distortion. For example, securing the F number of the lens assembly or miniaturization may be easy.
  • a camera module or electronic device including the lens assemblies 400, 500, and 600 as described above (eg, the camera module 280 of FIG. 2 or the electronic device 300 of FIG. 3) )).
  • the lens assemblies 400 , 500 , and 600 as described above may be provided as the lens assembly 210 of FIG. 2 .
  • the camera module eg, the camera module 280 of FIG. 2 including the lens assemblies 400, 500, and 600 as described above is the camera module 305, 312, and 313 of FIG. 3 or 4 can be implemented as
  • the camera module 305 disposed on the front of the electronic device 300 of FIG. 3 may include a plurality of cameras, for example, a first camera and a second camera.
  • a first camera among the camera modules 305 may include the lens assemblies 400, 500, and 600 as described above, and may detect distance information about a subject using near-infrared rays.
  • the second camera is a camera for capturing a color or black and white image.
  • the second camera includes second information about a subject, such as color information, brightness information, and chroma. ) information and at least one of contrast information may be detected or obtained.
  • the processor or image signal processor eg, the processor 120 of FIG. 1 or the image signal processor 260 of FIG. 2
  • the second camera may include multiple cameras.
  • the first camera may include a near-infrared camera
  • the second camera may include a combination of a telephoto camera and a wide-angle camera.
  • a camera module including the lens assemblies 400, 500, and 600 if the design conditions for the outer diameter of the lens or the overall length of the lens assembly are relatively free.
  • the lens assemblies 400 , 500 , and 600 or the camera module 280 may be used for a closed circuit camera for security, a camera for object recognition in a vehicle, and a thermal imaging camera.
  • the lens assemblies 400, 500, and 600 may be manufactured with a total length of about 3 to 6 mm.
  • the lens assemblies 400, 500, and 600 may be mounted on a personal electronic device such as a mobile communication terminal to provide functions such as user authentication, object recognition, augmented reality, and a 3D scanner.
  • the electronic device 300 radiates light (eg, infrared rays or near-infrared rays) toward a subject using a light source device, and the first camera of the camera module 305 emits light from the light source device and is emitted by the subject.
  • First information about the subject for example, distance information (eg, depth information) may be detected by detecting the reflected light.
  • the light source device may include an infrared light emitting diode or a near infrared laser light source, and the light emitting element 306 of the electronic device 300 may be used as the light source device.
  • the electronic device 300 may emit light for detecting distance information by including a separate light source device from the light emitting device 306 .
  • the flash 313 of FIG. 4 is replaced with an infrared light emitting diode or a near-infrared laser light source
  • the second camera device 312 includes the lens assemblies 400, 500, and 600, thereby emitting radiation from the flash 313. and can detect light reflected by the subject, for example, infrared rays or near-infrared rays, and the processor or image signal processor (e.g., the processor 120 of FIG. It may be set to calculate the distance to the subject based on the time from when the near infrared rays are emitted to when they are detected.
  • a lens assembly eg, the lens assembly 210, 400, 500, 600 of FIGS. 2, 5, 7, and/or 9 and/or an electronic device including the same
  • the electronic devices 101, 102, 104, and 300 of FIGS. 1, 3, and/or 4 may include an image sensor (eg, the image sensor 230 of FIG. 2, FIG. 5, 7, and/or FIG. 4 ).
  • 9 at least four lenses sequentially arranged along the optical axis (eg, optical axis O in FIGS. 5, 7 and/or 9) from the subject side to the image sensor side (eg : Lenses (L1, L2, L3, L4, L5) of FIGS.
  • 'POS' is the distance from the object side surface of the band-pass filter positioned farthest from the image sensor to the image surface of the image sensor
  • 'TTL' is The distance from the subject-side surface of the first lens (eg, the first lens L1 in FIGS. 5, 7 and/or 9) closest to the subject side among the lenses to the image plane)
  • the lens assembly and/or an electronic device including the same may satisfy the following [Conditional Expression 2].
  • a lens having a transmittance of 0% or more and 10% or less for light in a wavelength range of 400 to 700 nm may be disposed closer to the subject than the band pass filter.
  • the F number of the lens assembly may be 0.9 or more and 1.6 or less.
  • a surface of the first lens on the subject side may be convex, and a surface of the first lens on the image sensor side may be formed as an aspherical surface.
  • At least one of the subject-side surface and the image sensor-side surface of the first lens may be formed as an aspheric surface including an inflection point.
  • the subject of the lens closest to the image plane of the image sensor eg, the fourth lens L4 of FIGS. 5 and 7 and/or the fifth lens L5 of FIG. 9 among the lenses.
  • the side surface is convex, and the image sensor side surface of the lens closest to the image plane of the image sensor (eg, the third lens L3 in FIGS. 5 and 7 and/or the fourth lens L4 in FIG. 9) is can be convex
  • a subject-side surface of the first lens is convex
  • a subject-side surface of a second lens among the lenses is convex
  • the second lens is adjacent to the first lens while being adjacent to the first lens.
  • At least two lenses among the remaining lenses other than the first lens among the lenses may have the same refractive index with respect to light in a wavelength range of 800 to 1000 nm.
  • a lens assembly eg, the lens assembly 210, 400, 500, 600 of FIGS. 2, 5, 7, and/or 9 and/or an electronic device including the same
  • the electronic devices 101, 102, 104, and 300 of FIGS. 1, 3, and/or 4 may include an image sensor (eg, the image sensor 230 of FIG. 2, FIG. 5, 7, and/or FIG. 4 ). 9), at least four lenses sequentially arranged along the optical axis (eg, optical axis O in FIGS.
  • At least one having a transmittance of 90% or more and 98% or less for at least some of the lenses (L1, L2, L3, L4, and L5) of FIGS. 5, 7, and/or 9, and light in the 800 to 1000 nm wavelength range includes a band pass filter (eg, the band pass filter (BP) of FIGS. 5, 7 and/or 9), and at least one of the lenses is disposed between the band pass filter and the image sensor.
  • BP band pass filter
  • at least one of the lenses may have a transmittance of 0% or more and 10% or less and satisfy the following [Conditional Expression 3] and [Conditional Expression 4].
  • 'Rmax' is the highest value of the reflectance of the band pass filter for light in the wavelength range of 800 to 1000 nm
  • 'Ravg' is the average value of the reflectance of the band pass filter for light in the wavelength range of 800 to 1000 nm
  • the unit is '%'lim
  • the F number of the lens assembly may be 0.9 or more and 1.6 or less.
  • a surface of the first lens on the subject side may be convex, and a surface of the first lens on the image sensor side may be formed as an aspherical surface.
  • At least one of the subject-side surface and the image sensor-side surface of the first lens may be formed as an aspheric surface including an inflection point.
  • the subject of the lens closest to the image plane of the image sensor eg, the fourth lens L4 of FIGS. 5 and 7 and/or the fifth lens L5 of FIG. 9 among the lenses.
  • the side surface is convex, and the image sensor side surface of the lens closest to the image plane of the image sensor (eg, the third lens L3 in FIGS. 5 and 7 and/or the fourth lens L4 in FIG. 9) is can be convex
  • a subject-side surface of the first lens is convex
  • a subject-side surface of a second lens among the lenses is convex
  • the second lens is adjacent to the first lens while being adjacent to the first lens.
  • At least two lenses among the remaining lenses other than the first lens among the lenses may have the same refractive index with respect to light in a wavelength range of 800 to 1000 nm.
  • an electronic device may include a lens assembly (eg, FIGS. 2 and 5).
  • a first camera eg, the camera module 180, 280, 305, 312 of FIGS. 1 to 4 including the lens assembly 210, 400, 500, 600 of FIGS. 7 and / or 9,
  • the first camera that obtains first information about the subject from the light incident through the lens assembly, and a processor or image signal processor configured to detect the distance to the subject using the first camera (eg, in FIG. 1 ).
  • the lens assembly includes an image sensor (eg, the image sensor 230 of FIG. 2, the image plane of FIGS. 5, 7 and/or 9 (img )), at least four lenses (eg, FIGS. 5, 7 and 9) sequentially arranged along the optical axis (eg, the optical axis O in FIGS. / or lenses (L1, L2, L3, L4, L5) of FIG. 9, and at least one band pass filter (band pass filter) having a transmittance of 90% or more and 98% or less for at least some of the light in the 800 to 1000 nm wavelength range pass filter) (eg, the band pass filter (BP) of FIGS.
  • an image sensor eg, the image sensor 230 of FIG. 2, the image plane of FIGS. 5, 7 and/or 9 (img )
  • at least four lenses eg, FIGS. 5, 7 and 9 sequentially arranged along the optical axis (eg, the optical axis O in FIGS. / or lenses (L1, L2, L3, L4, L5) of FIG
  • At least one of the lenses is disposed between the band pass filter and the image sensor, and With respect to light in the 700 nm wavelength region, at least one of the lenses has a transmittance of 0% or more and 10% or less, and all of the lenses have an average transmittance of 0% or more and 5% or less, and the following [Conditional Expression 5] can be satisfied
  • 'POS' is the distance from the object side surface of the band-pass filter positioned farthest from the image sensor to the image surface of the image sensor
  • 'TTL' is It is the distance from the subject side surface of the first lens closest to the subject side among the lenses to the image plane
  • the electronic device as described above further includes a light source (eg, the light emitting element 306 of FIG. 3 or the flash 313 of FIG. 4 ), and the processor or image signal processor
  • a light source may be used to emit light in a wavelength range of 800 to 1000 nm
  • the first camera may be configured to receive light emitted from the light source and reflected by a subject.
  • the electronic device as described above further includes at least one second camera configured to acquire information about at least one of color, brightness, saturation, and contrast of a subject, and the processor or image signal processor A subject image may be generated by synthesizing distance information detected by the first camera and information acquired by the second camera.
  • a lens having a transmittance of 0% or more and 10% or less for light in a wavelength range of 400 to 700 nm may be disposed closer to the subject than the band pass filter.

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Abstract

본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리는, 이미지 센서, 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들, 및 800~1000nm 파장 영역의 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며, 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리 'POS'와, 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리 'TTL'은, 조건식1 "0.35 <= POS / TTL <= 1.2"를 만족할 수 있다. 이외에도 다양한 실시예가 가능하다.

Description

렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치
본 문서에 개시된 다양한 실시예는 광학 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어셈블리와, 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
광학 장치, 예를 들어, 이미지나 동영상 촬영이 가능한 카메라는 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 고체 이미지 센서를 가진 디지털 카메라(digital camera)나 비디오 카메라(video camera)가 보편화되었다. 고체 이미지 센서(CCD 또는 CMOS)를 채용한 광학 장치는, 필름 방식의 광학 장치에 비해, 이미지의 저장과 복제, 이동이 용이하여 점차 필름 방식의 광학 장치를 대체하고 있다.
최근에는 복수의 광학 장치, 예를 들면, 접사 카메라, 망원 카메라 및/또는 광각 카메라 중 선택된 둘 이상이 하나의 전자 장치에 탑재되어 촬영 이미지의 품질을 향상시키고 있으며, 또한 촬영 이미지에 다양한 시각 효과를 부여할 수 있게 되었다. 예컨대, 서로 다른 광학적 특성을 가진 복수의 카메라를 통해 피사체 이미지를 획득하고 이를 합성하여 고품질의 촬영 이미지를 획득할 수 있다. 복수의 광학 장치(예: 카메라)가 탑재되어 고품질의 촬영 이미지를 획득하게 되면서, 이동통신 단말기나 스마트 폰과 같은 전자 장치는 디지털 카메라와 같이 촬영 기능에 특화된 전자 장치를 점차 대체하는 추세이다.
광학 장치를 이용한 사물 인식, 증강 현실 및/또는 3차원 스캐너와 같은 다양한 기능이 전자 장치에 탑재되고 있으며, 피사체에 대한 거리 정보, 예를 들어, 심도(depth)를 검출하는 추가의 광학 장치는 촬영 이미지의 품질 향상뿐만 아니라 사물 인식과 같은 기능을 수행함에 있어 정확도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 적외선 영역의 빛을 이용하여 피사체에 도달했다 되돌아 오는 시간을 이용하여 거리를 측정하는 TOF(time of flight) 광학계가 추가됨으로써, 피사체 촬영, 사물 인식 3차원 스캐너와 같은 기능을 구현하기 용이할 수 있다. 하지만, 렌즈 어셈블리 내에서 반사, 굴절 및/또는 산란을 제어하는데 한계가 있을 수 있으며, 렌즈 어셈블리 내에서의 불규칙적인 반사, 굴절 및/또는 산란에 의한 빛(이하, '미광(stray light)')은 결상 이미지의 품질이나 거리 측정의 정확도를 저하시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 거리 측정의 정확도가 향상된 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 정확한 거리 측정에 기반하여 촬영 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치는, 이미지 센서, 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들, 및 800~1000nm 파장 영역의 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며 다음의 [조건식1]을 만족할 수 있다.
[조건식1]
0.35 <= POS / TTL <= 1.2
(여기서, 'POS' 는 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리이고, 'TTL'은 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리임)
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치는, 이미지 센서, 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들, 및 800~1000nm 파장 영역 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지며 다음의 [조건식3]과 [조건식4]를 만족할 수 있다.
[조건식3]
0 <= Rmax < 0.5
[조건식4]
0 <= Ravg < 0.3
(여기서, 'Rmax'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율 중 최고값이고, 'Ravg'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율의 평균값이며, 단위는 '%'임)
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 렌즈 어셈블리를 포함하는 제1 카메라로서, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사된 빛으로부터 피사체에 관한 제1 정보를 획득하는 상기 제1 카메라, 및 상기 제1 카메라를 이용하여 피사체까지의 거리를 검출하도록 설정된 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리는, 이미지 센서, 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들, 및 800~1000nm 파장 영역 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며 다음의 [조건식5]를 만족할 수 있다.
[조건식5]
0.35 <= POS / TTL <= 1.2
(여기서, 'POS' 는 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리이고, 'TTL'은 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리임)
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 대역 통과 필터 및/또는 렌즈들 중 적어도 하나는 거리 측정에 이용되는 파장 영역을 벗어난 빛을 차단하고, 입사된 빛의 반사, 굴절 및/또는 산란을 억제함으로써, 렌즈 어셈블리 내에서 미광의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 예컨대, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치는 피사체까지의 거리 측정에 있어 향상된 정확도를 가질 수 있으며, 측정된 거리에 기반하여 피사체를 촬영함으로써 촬영 이미지의 품질이 향상될 수 있다. 어떤 실시예에서, 피사체까지의 거리를 정확하게 측정함으로써, 사물 인식, 증강 현실 및/또는 3차원 스캐너와 같은 기능에 있어 전자 장치의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈을 예시하는 블럭도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전자 장치의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리에서, 렌즈들 중 어느 하나의 광 투과율을 예시하는 그래프이다.
도 12는 렌즈 어셈블리에서 대역 통과 필터가 렌즈들보다 이미지 센서 측에 배치된 구조의 촬영 이미지를 예시한 도면이다.
도 13은 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리에서 대역 통과 필터와 이미지 센서 사이에 적어도 하나의 렌즈가 배치된 구조의 촬영 이미지를 예시한 도면이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU; neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼) 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부의 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부의 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부의 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부의 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104 또는 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC; mobile edge computing) 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나”, "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나”, 및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치)의 프로세서(예: 프로세서)는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(280)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))을 예시하는 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 카메라 모듈(280)은 렌즈 어셈블리(210), 플래쉬(220), 이미지 센서(230), 이미지 스태빌라이저(240), 메모리(250)(예: 버퍼 메모리), 또는 이미지 시그널 프로세서(260)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 센서(230)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(280)은 복수의 렌즈 어셈블리(210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(280)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)를 형성할 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(210)들 중 일부는 동일한 렌즈 속성(예: 화각, 초점 거리, 자동 초점, f 넘버(f number), 또는 광학 줌)을 갖거나, 또는 적어도 하나의 렌즈 어셈블리는 다른 렌즈 어셈블리의 렌즈 속성들과 다른 하나 이상의 렌즈 속성들을 가질 수 있다. 렌즈 어셈블리(210)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.
플래쉬(220)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 플래쉬(220)는 하나 이상의 발광 다이오드들(예: RGB(red-green-blue) LED, white LED, infrared LED, 또는 ultraviolet LED), 또는 xenon lamp를 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(210)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 센서(230)는, 예를 들면, RGB 센서, BW(black and white) 센서, IR 센서, 또는 UV 센서와 같이 속성이 다른 이미지 센서들 중 선택된 하나의 이미지 센서, 동일한 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들, 또는 다른 속성을 갖는 복수의 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(230)에 포함된 각각의 이미지 센서는, 예를 들면, CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서를 이용하여 구현될 수 있다.
이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(280) 또는 이를 포함하는 전자 장치(201)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(230)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(230)의 동작 특성을 제어(예: 리드 아웃(read-out) 타이밍을 조정 등)할 수 있다. 이는 촬영되는 이미지에 대한 상기 움직임에 의한 부정적인 영향의 적어도 일부를 보상하게 해 준다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(240)는 카메라 모듈(280)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(280) 또는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이미지 스태빌라아저(240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(250)는 이미지 센서(230)을 통하여 획득된 이미지의 적어도 일부를 다음 이미지 처리 작업을 위하여 적어도 일시 저장할 수 있다. 예를 들어, 셔터에 따른 이미지 획득이 지연되거나, 또는 복수의 이미지들이 고속으로 획득되는 경우, 획득된 원본 이미지(예: Bayer-patterned 이미지 또는 높은 해상도의 이미지)는 메모리(250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 도 1의 표시 장치(160)를 통하여 프리뷰될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(250)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일실시예에 따르면, 메모리(250)는 메모리(예: 도 1의 메모리(130))의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(260)는 이미지 센서(230)를 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(250)에 저장된 이미지에 대하여 하나 이상의 이미지 처리들을 수행할 수 있다. 상기 하나 이상의 이미지 처리들은, 예를 들면, 깊이 지도(depth map) 생성, 3차원 모델링, 파노라마 생성, 특징점 추출, 이미지 합성, 또는 이미지 보상(예: 노이즈 감소, 해상도 조정, 밝기 조정, 블러링(blurring), 샤프닝(sharpening), 또는 소프트닝(softening)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 이미지 시그널 프로세서(260)는 카메라 모듈(280)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(250)에 다시 저장 되거나 카메라 모듈(280)의 외부 구성 요소(예: 도 1의 메모리(130), 표시 장치(160), 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))로 제공될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(260)는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(260)가 프로세서(120)와 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(260)에 의해 처리된 적어도 하나의 이미지는 프로세서(120)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(160)를 통해 표시될 수 있다.
일실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(280)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(280)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(280)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))의 전면을 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 전자 장치(300)의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 제1 면(또는 전면)(310A), 제2 면(또는 후면)(310B), 및 제1 면(310A) 및 제2 면(310B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(310C)을 포함하는 하우징(310)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징(310)은, 도 3의 제1 면(310A), 제2 면(310B) 및 측면(310C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 면(310A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(302)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글래스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 전면 플레이트(302)는 상기 하우징(310)에 결합하여 상기 하우징(310)과 함께 내부 공간을 형성할 수 있다. 다양한 실시예에서, '내부 공간'이라 함은 상기 하우징(310)의 내부 공간으로서 후술할 디스플레이(301) 또는 도 1의 표시 장치(160)의 적어도 일부를 수용하는 공간을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 면(310B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(311)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(311)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(310C)은, 전면 플레이트(302) 및 후면 플레이트(311)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(318)에 의하여 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 후면 플레이트(311) 및 측면 베젤 구조(318)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(302)는, 상기 제1 면(310A)으로부터 상기 후면 플레이트(311) 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 2개의 제1 영역(310D)들을, 상기 전면 플레이트(302)의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(도 4 참조)에서, 상기 후면 플레이트(311)는, 상기 제2 면(310B)으로부터 상기 전면 플레이트(302) 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 2개의 제2 영역(310E)들을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 전면 플레이트(302) (또는 상기 후면 플레이트(311))가 상기 제1 영역(310D)들 (또는 상기 제2 영역(310E)들) 중 하나만을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 제1 영역(310D)들 또는 제2 영역(310E)들 중 일부가 포함되지 않을 수 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치(300)의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조(318)는, 상기와 같은 제1 영역(310D) 또는 제2 영역(310E)이 포함되지 않는 측면(예: 커넥터 홀(308)이 형성된 측면) 쪽에서는 제1 두께 (또는 폭)을 가지고, 상기 제1 영역(310D) 또는 제2 영역(310E)을 포함한 측면(예: 키 입력 장치(317)가 배치된 측면) 쪽에서는 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는, 디스플레이(301), 오디오 모듈(303, 307, 314), 센서 모듈(304, 316, 319), 카메라 모듈(305, 312, 313)(예: 도 1 또는 도 2의 카메라 모듈(180, 280)), 키 입력 장치(317), 발광 소자(306), 및 커넥터 홀(308, 309) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(317), 또는 발광 소자(306))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(301)(예: 도 1의 표시 장치(160))는, 예를 들어, 전면 플레이트(302)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 제1 면(310A), 및 상기 측면(310C)의 제1 영역(310D)을 형성하는 전면 플레이트(302)를 통하여 상기 디스플레이(301)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 다양한 실시예에서, 디스플레이(301)의 모서리를 상기 전면 플레이트(302)의 인접한 외곽 형상과 대체로 동일하게 형성할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)가 노출되는 면적을 확장하기 위하여, 디스플레이(301)의 외곽과 전면 플레이트(302)의 외곽간의 간격이 대체로 동일하게 형성될 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)의 화면 표시 영역(예: 활성 영역) 또는 화면 표시 영역을 벗어난 영역(예: 비활성 영역)의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)을 형성하고, 상기 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되는 오디오 모듈(314)(예: 도 1의 오디오 모듈(170)), 센서 모듈(304)(예: 도 1의 센서 모듈(176)), 카메라 모듈(305), 및 발광 소자(306) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)의 화면 표시 영역의 배면에, 오디오 모듈(314), 센서 모듈(304), 카메라 모듈(305), 지문 센서(316), 및 발광 소자(306) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(304, 319)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(317)의 적어도 일부가, 상기 제1 영역(310D)들, 및/또는 상기 제2 영역(310E)들에 배치될 수 있다.
오디오 모듈(303, 307, 314)은, 마이크 홀(303) 및 스피커 홀(307, 314)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(303)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 다양한 실시예에서 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(307, 314)은, 외부 스피커 홀(307) 및 통화용 리시버 홀(314)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서 스피커 홀(307, 314)과 마이크 홀(303)이 하나의 홀로 구현되거나, 스피커 홀(307, 314) 없이 스피커가 포함될 수 있다(예: 피에조 스피커).
센서 모듈(304, 316, 319)은, 전자 장치(300)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(304, 316, 319)은, 예를 들어, 하우징(310)의 제1 면(310A)에 배치된 제1 센서 모듈(304)(예: 근접 센서) 및/또는 제2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(310)의 제2 면(310B)에 배치된 제3 센서 모듈(319)(예: HRM 센서) 및/또는 제4 센서 모듈(316)(예: 지문 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(310)의 제1 면(310A)(예: 디스플레이(301))뿐만 아니라 제2 면(310B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(300)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(304) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(305, 312, 313)은, 전자 장치(300)의 제1 면(310A)에 배치된 제1 카메라 장치(305), 및 제2 면(310B)에 배치된 제2 카메라 장치(312) 및/또는 플래시(313)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(305, 312)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(313)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 2개 이상의 렌즈들 (적외선 카메라, 광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 전자 장치(300)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(317)는, 하우징(310)의 측면(310C)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(300)는 상기 언급된 키 입력 장치(317)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(317)는 디스플레이(301) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(310)의 제2 면(310B)에 배치된 센서 모듈(316)을 포함할 수 있다.
발광 소자(306)는, 예를 들어, 하우징(310)의 제1 면(310A)에 배치될 수 있다. 발광 소자(306)는, 예를 들어, 전자 장치(300)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 소자(306)는, 예를 들어, 카메라 모듈(305)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 발광 소자(306)는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(308, 309)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제1 커넥터 홀(308), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제2 커넥터 홀(예를 들어, 이어폰 잭)(309)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)를 나타내는 구성도이다. 도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(예: 도 5의 렌즈 어셈블리(400))의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
도 6의 (a)는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)의 구면수차를 나타내는 그래프로서, 가로축은 종방향 구면수차의 계수를 나타내고, 세로축은 광축의 중심으로부터의 거리를 규격화(normalization)하여 나타낸 것으로서, 빛의 파장에 따른 종방향 구면수차의 변화가 도시된다. 도 6의 (b)는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)의 비점수차를 나타내는 그래프이며, 도 6의 (c)는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)의 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)(예: 도 2의 렌즈 어셈블리(210))는 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4), 대역 통과 필터(BP) 및/또는 이미지 센서(예: 결상면(img) 또는 도 2의 이미지 센서(230))를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 이미지 센서(230)는 렌즈 어셈블리(400)와는 별도의 구성으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(230)는 전자 장치(예: 도 1 또는 도 3의 전자 장치(101, 102, 104, 300)) 또는 광학 장치(예: 도 1 또는 도 2의 카메라 모듈(180, 280))에 탑재될 수 있으며, 렌즈 어셈블리(400)를 이루는 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 광축(O)에서 이미지 센서(230)와 정렬된 상태로 전자 장치 또는 광학 장치에 장착될 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈 어셈블리(400)는 도 3 또는 도 4의 카메라 모듈(305, 312, 313) 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 렌즈(L1, L2, L3, L4)는, 피사체 측으로부터 이미지 센서(230)(예: 결상면(img))에 근접하는 방향을 따라 순차적으로 배치된 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3) 및/또는 제4 렌즈(L4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들은 이미지 센서(230)와 함께 광축(O) 상에 정렬될 수 있으며, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들의 렌즈 면들(S1, S2, S4, S5, S6, S7, S10, S11) 중 적어도 하나는 비구면을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들은 플라스틱 재질 또는 유리 재질로 제작될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나는 가시광, 예를 들면 대략 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여 대략 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가질 수 있으며, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들의 조합은 가시광에 대하여 대략 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가질 수 있다. 어떤 실시예에서, 적어도 하나의 렌즈 및/또는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 조합의 가시광 투과율이 0%라 하더라도, 가시광을 완전히 차단하지는 않을 수 있다. 예컨대, 가시광 투과율에 대한 설계 사양이 0%라 하더라도 실제 제작된 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들의 조합은 가시광에 대하여 0.001% 정도의 투과율을 가질 수 있다. 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나가 가시광에 대한 투과율이 대략 10% 이하일 때, 렌즈 어셈블리(400)는 적외선, 예를 들면, 대략 800~1000nm 파장 영역의 빛을 검출하는 카메라 모듈에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나가 가시광에 대한 투과율이 대략 10% 이하일 때, 렌즈 어셈블리(400)는 TOF 광학계로서 기능할 수 있다. 이하에서는, 가시광에 대한 투과율이 대략 10% 이하인 렌즈를 '가시광 차단 렌즈'라 칭하기로 한다. 가시광 차단 렌즈나 그를 포함하는 렌즈 어셈블리(400)에서, 빛의 파장 영역에 따른 투과율은 도 11에 예시되어 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나가 가시광 차단 렌즈인 경우, 가시광 차단 렌즈는 렌즈 어셈블리(400) 내에서 미광의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어셈블리(400)가 근적외선 또는 적외선 파장 영역(예: 대략 800~1000nm 파장 영역)의 빛을 이용하는 TOF 광학계로서 기능할 때, 가시광 차단 렌즈는 지정된 파장 영역(예: 대략 800~1000nm 파장 영역)을 벗어난 빛이 렌즈 어셈블리(400)의 내부(예: 결상면(img))로 입사되는 것을 차단하여 미광의 발생을 억제할 수 있다. 어떤 실시예에서, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 가시광 차단 렌즈는 적어도 하나의 다른 렌즈보다 피사체 측에 더 가까이 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 가시광 차단 렌즈는 대역 통과 필터(BP)보다 피사체 측에 더 가까이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 대역 통과 필터(BP)는, 예를 들어, 대략 800~1000nm 파장 영역의 빛 중 적어도 일부를 실질적으로 투과시키며, 대략 800~1000nm 파장 영역을 벗어난 빛을 차단할 수 있다. 예를 들어, 대역 통과 필터(BP)는 근적외선 및/또는 적외선에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈 어셈블리(400)가 검출하는 빛의 파장 영역이 지정된 때, 대역 통과 필터(BP)는 지정된 파장 영역을 벗어난 빛을 차단함으로써, 미광이 결상면(img)에 도달하는 것을 차단할 수 있다. 어떤 실시예에서, 투과시킨 빛(예: 대략 800~1000nm 파장 영역의 빛)에 대하여, 대역 통과 필터(BP)는 지정된 범위의 반사율을 가질 수 있다. 예컨대, 대략 800~1000nm 파장 영역의 빛이 대역 통과 필터(BP)에 의해 반사되거나 굴절되어 발생되는 미광이 억제될 수 있다. 이에 관해서는 하기에서 [수학식 4]와 [수학식 5]를 참조하여 다시 살펴보게 될 것이다. 한 실시예에서, 대역 통과 필터(BP)는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나를 사이에 두고 결상면(img)과 마주보게 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 대역 통과 필터(BP)는 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이에 배치되며, 대역 통과 필터(BP)와 결상면(img) 사이에는 제4 렌즈(L4)가 배치된 구성이 예시되고 있다.
다양한 실시예에 따르면, 대략 800~1000nm 파장 영역을 기반으로 하는 TOF 광학계(예: 렌즈 어셈블리(400))는 대략 0.9 이상 1.6 이하의 F 수(F number)를 가질 수 있다. 이러한 밝은 광학계를 구성함에 있어 렌즈 어셈블리(400)는 적어도 4매의 렌즈를 포함할 수 있으며, 이미지 상고에 비례하여 렌즈의 수가 많아질 수 있다. 광학계를 구성하는 렌즈들은 집광을 목적으로 하지만, 반사면으로서 작용할 수 있으므로, 렌즈의 수가 증가할수록 미광을 증가시킬 수 있으며, 제조 비용도 상승할 수 있다. 비구면 렌즈는 렌즈 어셈블리(400)를 소형화하면서 구면 렌즈 대비 적은 수의 조합을 통해서도 양호한 광학적 성능을 구현할 수 있다. 어떤 실시예에서, 대역 통과 필터(BP)와 결상면(img) 사이에 적어도 하나의 렌즈가 배치됨으로써, 미광의 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 예시된 바와 같이, 대역 통과 필터(BP)에 의해 가시광이 실질적으로 차단됨으로써, 적어도 가시광이 제4 렌즈(L4)나 결상면(img)에 의해 굴절, 반사 및/또는 산란되는 것을 억제할 수 있다. 다른 실시예에서, 대역 통과 필터(BP)보다 피사체 측에 가까이 배치된 렌즈들 중 적어도 하나가 가시광 차단 렌즈일 때, 미광의 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어, 제3 렌즈(L3)가 가시광 차단 렌즈일 때, 적어도 가시광이 대역 통과 필터(BP), 제4 렌즈(L4) 또는 결상면(img)에 의해 굴절, 반사 및/또는 산란되는 것을 억제할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(400)는 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함함으로써 적은 수(예: 4매 또는 5매)의 렌즈로 구현되면서, 가시광 차단 렌즈 및/또는 대역 통과 필터(BP)를 이용하여 지정된 파장 영역(예: 대략 800~1000nm 파장 영역)을 벗어난 빛을 차단할 수 있다. 예컨대,렌즈 어셈블리(400)는 소형화가 용이하면서 미광의 증가를 억제 또는 방지할 수 있다. 한 실시예에서, 제1 렌즈(L1)가 가시광 차단 렌즈이거나, 대역 통과 필터(BP)가 제1 렌즈(L1)보다 피사체 측에 가까이 배치될 때, 지정된 파장 영역을 벗어난 빛이 실질적으로 차단되어 렌즈 어셈블리(400)의 내부로 입사되지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 적어도 하나가 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(230)(예: 결상면(img)) 사이에 배치됨으로써 및/또는 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(230) 사이에 배치된 렌즈의 수가 많아질수록 미광을 억제하는 효과가 증대될 수 있다. 이러한 대역 통과 필터 및/또는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들의 배치는 다음의 [수학식 1]을 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2022005664-appb-M000001
여기서, 'POS'는 대역 통과 필터(BP) 중 이미지 센서(230) 및/또는 결상면(img)으로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(예: 제8 면(S8))으로부터 결상면(img)까지의 거리이고, 'TTL'은 피사체 측에 가장 가까운 렌즈, 예컨대, 제1 렌즈(L1)의 파사체 측 면(예: 제1 면(S1))으로부터 결상면(img)까지의 거리, 예컨대, '렌즈 전장'을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 대역 통과 필터(BP) 및/또는 결상면(img)은 빛을 투과 또는 수신하기 위한 구성이기는 하지만 광학적 반사율을 가질 수 있다. 예컨대, 대역 통과 필터(BP) 및/또는 결상면(img)이 가까이 배치될 때, 대역 통과 필터(BP) 및/또는 결상면(img) 사이에서의 반복된 반사 현상으로 미광이 더 강해질 수 있다. [수학식1]과 같은 배치 조건을 통해 렌즈 어셈블리(400)의 구조 내에서 대역 통과 필터와(BP) 이미지 센서(230)(예: 결상면(img))의 간격이 넓어질 수 있으며, 및/또는 앞서 언급한 바와 같이, 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(230) 사이에 배치된 렌즈의 수가 많아짐으로써, 지정된 파장 영역을 벗어난 빛이 렌즈 어셈블리(400)의 내부(예: 결상면(img))로 입사되는 것을 억제하고, 미광을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(400)는 다음의 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2022005664-appb-M000002
여기서, 'IH'는 근축 상고(paraxial image height)를 의미할 수 있으며, 렌즈 어셈블리(400)는 [수학식 2]의 조건을 만족함으로써, 이동통신 단말기나 스마트 폰과 같은 소형화된 전자 장치(예: 도 3 또는 도 4의 전자 장치(300))에 설치하기 용이할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 피사체 측에 가장 가까운 렌즈, 예를 들어, 제1 렌즈(L1)의 피사체 측 면(예: 제1 면(S1))과 이미지 센서 측 면(예: 제2 면(S2)) 중 적어도 하나는 변곡점을 포함하는 비구면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(L1)의 피사체 측 면은 볼록하고, 이미지 센서 측 면은 비구면으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 피사체 측에 가장 가까운 렌즈, 예를 들어 제1 렌즈(L1)가 비구면을 포함할 때 구면수차, 코마수차, 왜곡수차 및/또는 비점수차 제어가 용이할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 면(S1), 예를 들어, 제1 렌즈(L1)의 피사체 측 면이 피사체 측으로 볼록할 때, 코마수차 제어가 용이할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 이미지 센서(230) 및/또는 결상면(img)에 가장 가까운 렌즈(예: 제4 렌즈(L4))의 피사체 측 면(예: 제10 면(S10))은 볼록하고, 이미지 센서(230) 및/또는 결상면(img)에 두번째로 가까운 렌즈(예: 제3 렌즈(L3))의 이미지 센서 측 면(예: 제7 면(S7))이 볼록할 수 있다. 다른 렌즈들보다 이미지 센서(230) 및/또는 결상면(img)에 가까운 두 렌즈(예: 제3 렌즈(L3) 및/또는 제4 렌즈(L4))의 위와 같은 형상은 코마수차나 비점수차 제어를 용이하게 할 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 피사체 측에 가까운 두 렌즈, 예를 들어, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 피사체 측 면(예: 제1 면(S1)과 제4 면(S4))은 볼록할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 렌즈(L2)의 이미지 센서 측 면(예: 제5 면(S5))은 오목할 수 있다. 다른 렌즈들보다 피사체 측에 가까운 두 렌즈(예: 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2))의 위와 같은 형상은 구면수차 및/또는 코마수차 제어를 용이하게 할 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1 렌즈(L1)의 피사체 측 면과 제2 렌즈(L2)의 이미지 센서 측 면의 형상이 피사체 측을 향해 볼록할 때, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)를 이용한 구면수차 및/또는 코마수차 제어가 더 용이해질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 중 피사체 측에 가장 가까운 렌즈, 예를 들어, 제1 렌즈(L1)를 제외한 나머지 렌즈들 중 적어도 2매의 렌즈는 지정된 파장 영역의 빛에 대하여 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, '지정된 파장 영역'이라 함은, 렌즈 어셈블리(400)가 TOF 광학계로 이용되는 경우 대략 800nm~1000nm 파장 영역을 의미할 수 있다. 일반적인 광학계에서는 색수차나 굴절률을 고려하여 렌즈의 재질 선택에 제약이 따를 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈 어셈블리(400)가 TOF 광학계로 이용되는 경우, 예를 들어, 근적외선을 이용한 거리 측정에 이용될 때, 검출하는 빛의 파장 대역이 일반적인 광학계에서보다 작아질 수 있다. 예컨대, 렌즈 어셈블리(400)는 렌즈(들)의 재질 선정에서 일반적인 광학계보다 자유로울 수 있으며, 높은 굴절률을 가진 렌즈(들)를 포함함으로써 소형화되면서도 거리 검출에 있어 향상된 정확도를 가질 수 있다.
하기의 [표 1]은 상기 렌즈 어셈블리(400)의 렌즈 데이터를 기재한 것으로서, 'object'는 피사체를 지시할 수 있으며, 'sto'은 조리개의 개구면을 의미할 수 있고, 'S1~S11'은 관련된 렌즈(L1, L2, L3, L4) 및/또는 대역 통과 필터(BP)의 표면을 지시할 수 있다. 렌즈 어셈블리(400)는 2.585mm의 초점거리를 가지며, F 수가 1.029이고, 렌즈 전장은 3.900mm이며, 및/또는 2.1mm의 근축 상고를 가질 수 있으며, 상술한 [수학식 1, 2] 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 전장(TTL) 대비 대역 통과 필터와 결상면 사이의 거리(POS)의 비는 대략 0.38로서 렌즈 어셈블리(500)는 [수학식 1]을 만족할 수 있으며, 근축 상고(IH) 대비 렌즈 전장의 비는 대략 1.86으로서, 렌즈 어셈블리(500)는 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
면 곡률반경 두께 또는
공기 간격		 렌즈 반경 초점거리 굴절률 아베수
obj infinity 10000
S1 1.78180 0.58750 1.32000 9.325 1.56576 30.19
S2 2.36994 0.10645 1.24500
sto infinity 0.15038 1.22000
S4 1.38199 0.30389 1.12500 7.281 1.64303 19.24
S5 1.79206 0.71384 1.16500
S6 16.48161 0.46729 1.18400 13.227 1.64303 19.24
S7 -17.37972 0.08500 1.28000
S8 infinity 0.21000 1.64381 infinity 1.50838 64.2
S9 infinity 0.08500 1.74247
S10 0.80944 0.36868 1.86000 6.812 1.64303 19.24
S11 0.81591 0.32191 1.98000
S12 infinity 0.45534 2.03441
img infinity 0.04500
하기의 [표 2]와 [표 3]은 상기 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 비구면 계수를 기재한 것으로서, 비구면의 정의는 다음의 [수학식 3]을 통해 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2022005664-appb-M000003
여기서, 'x'는 렌즈의 정점으로부터 광축(O) 방향으로의 거리를, 'y'는 광축(O)에 수직인 방향으로의 거리를, 'c''은 렌즈의 정점에서 곡률 반경의 역수를, 'K'는 코닉(Conic) 상수를, 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'J'는 각각 비구면 계수를 의미할 수 있다.
면 S1 S2 S4 S5
K(Conic) -5.96357E-01 -8.48200E+00 -5.54266E+00 -3.70463E+00
A(4th)/C4 -1.35598E-03 -3.19970E-03 1.40329E-01 6.16611E-02
B(6th)/C5 -7.06966E-02 -2.63639E-01 -2.69119E-01 2.27020E-01
C(8th)/C6 2.43219E-01 7.58293E-01 9.63057E-02 -1.98528E+00
D(10th)/C7 -4.36352E-01 -1.42670E+00 5.97865E-03 5.39394E+00
E(12th)/C8 4.28191E-01 1.75406E+00 -2.07518E-01 -8.86474E+00
F(14th)/C9 -2.30459E-01 -1.38958E+00 3.71717E-01 9.12279E+00
G(16th)/C10 5.66918E-02 6.77003E-01 -2.62838E-01 -5.67777E+00
H(18th)/C11 -7.40499E-04 -1.83651E-01 8.12841E-02 1.94493E+00
J(20th)/C12 -1.58411E-03 2.11492E-02 -1.01318E-02 -2.81237E-01
면 S6 S7 S10 S11
K(Conic) -9.39381E+01 9.90000E+01 -3.79141E+00 -1.46200E+00
A(4th)/C4 -2.28234E-01 -6.99922E-01 -1.00441E-01 -3.17596E-01
B(6th)/C5 9.95345E-01 2.12269E+00 -3.58925E-01 -8.47629E-02
C(8th)/C6 -3.40019E+00 -5.58335E+00 4.75254E-01 4.24810E-01
D(10th)/C7 7.82259E+00 1.07623E+01 -2.64669E-01 -4.52505E-01
E(12th)/C8 -1.25312E+01 -1.42765E+01 6.58670E-02 2.68372E-01
F(14th)/C9 1.33896E+01 1.24500E+01 2.15903E-03 -9.78809E-02
G(16th)/C10 -8.96601E+00 -6.76220E+00 -5.45157E-03 2.17252E-02
H(18th)/C11 3.35003E+00 2.05900E+00 1.22444E-03 -2.69036E-03
J(20th)/C12 -5.26585E-01 -2.66280E-01 -9.14004E-05 1.42490E-04
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(400), 예를 들어, 대역 통과 필터(BP) 및/또는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들의 반사율을 제어함으로써, 렌즈 어셈블리(400) 내에서 미광의 발생을 억제할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 대략 800~1000nm 파장 영역의 빛에 대한 대역 통과 필터(BP)의 반사율은 다음의 [수학식 4, 5] 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2022005664-appb-M000004
Figure PCTKR2022005664-appb-M000005
한 실시예에서, 렌즈 어셈블리(400)가 TOF 광학계로 활용될 때, 대략 920~960nm 파장 영역 또는 820~870nm 파장 영역의 빛이 이미지 센서에 도달할 수 있다. [수학식 4, 5]에서는 (이미지 센서에 도달하는 빛의 파장) +/- 10nm 파장 영역의 빛에 대한 대역 통과 필터(BP)의 최대 반사율을 'Rmax'로, 평균 반사율을 'Ravg'로 기재하였다.
이와 같이, 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 및/또는 대역 통과 필터(BP)를 이용하여 지정된 파장 영역을 벗어난 빛이 렌즈 어셈블리(400)의 내부 및/또는 이미지 센서(230)로 입사하는 것을 차단하고, 대역 통과 필터(BP)의 반사율을 제어함으로써, 미광을 억제할 수 있다. 미광을 억제함으로써, 렌즈 어셈블리(400)가 TOF 광학계로 활용될 때, 거리 측정의 정확도가 향상되고, 측정된 거리에 기반하여 피사체 촬영이나 사물 인식을 수행함으로써, 렌즈 어셈블리(400)나 그를 포함하는 전자 장치(예: 도 1, 도 3 및/또는 도 4의 전자 장치(101, 102, 104, 300))의 촬영 이미지 품질이나 사물 인식의 정확도가 향상될 수 있다.
이하의 상세한 설명에서는, 선행 실시예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성에 대해서는 선행 실시예와 동일한 참조번호를 부여하거나 생략하고, 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있다.
도 7은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(500)를 나타내는 구성도이다. 도 8은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(500)의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 렌즈 어셈블리(500)는 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)와 대역 통과 필터(BP)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)는 피사체 측으로부터 이미지 센서(230)(예: 결상면(img)) 측 방향으로 광축(O)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다. 본 실시예에서, 대역 통과 필터(BP)는 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이에 배치되며, 대역 통과 필터(BP)와 결상면(img) 사이에는 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4)가 배치될 수 있다. 제1 내지 상기 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 세부적인 형상이나 렌즈 데이터 등에 있어 다소 차이는 있으나, 렌즈 어셈블리(500)는 선행 실시예를 통해 설명된 조건들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. '선행 실시예를 통해 설명된 조건들'이라 함은, 적어도 하나의 가시광 차단 렌즈나 대역 통과 필터(BP)에 관련된 특성, 서로 인접하게 배치되면서 피사체 측에 가장 가까운 두 렌즈(L1, L2)(예: 도 5의 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2))의 상관 관계, 서로 인접하게 배치되면서 이미지 센서 측에 가장 가까운 두 렌즈(L3, L4)(예: 도 5의 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4))의 상관 관계, 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 렌즈 면 형상이나 변곡점에 관한 구성, [수학식 1, 2, 4 및/또는 5]를 통해 제시되는 조건 또는 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 재질을 포함할 수 있다.
하기의 [표 4]는 상기 렌즈 어셈블리(500)의 렌즈 데이터를 기재한 것으로서, 'object'는 피사체를 지시할 수 있으며, 'sto'은 조리개의 개구면을 의미할 수 있고, 'S1~S11'은 관련된 렌즈(L1, L2, L3, L4) 및/또는 대역 통과 필터(BP)의 표면을 지시할 수 있다. 어떤 실시예에서, 렌즈 어셈블리(500)는 렌즈(L1, L2, L3, L4)들 배열의 전방 또는 후방에 배치된 커버 글래스(CG)를 더 포함할 수 있으며, 'S12'와 'S13'은 커버 글래서(CG)의 표면을 의미할 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는 2.54mm의 초점거리를 가지며, F 수가 1.016이고, 렌즈 전장이 3.900mm이며, 근축 상고는 2.1mm로서, 상술한 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 전장(TTL) 대비 대역 통과 필터와 결상면 사이의 거리(POS)의 비는 대략 0.65로서 렌즈 어셈블리(500)는 [수학식 1]을 만족할 수 있으며, 근축 상고(IH) 대비 렌즈 전장의 비는 대략 1.86으로서, 렌즈 어셈블리(500)는 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
면 곡률반경 두께 또는
공기 간격		 렌즈 반경 초점거리 굴절률 아베수
obj infinity 1000
S1 1.78180 0.58750 1.32000 9.325 1.56576 30.19
S2 2.36994 0.10945 1.24500
sto infinity 0.14088 1.21000
S4 1.42755 0.30000 1.12500 6.848 1.64303 19.24
S5 1.93856 0.22681 1.16500
S6 infinity 0.21000 1.17042 infinity 1.50838 64.2
S7 infinity 0.30402 1.17641
S8 27.16776 0.45277 1.18400 14.083 1.64303 19.24
S9 -13.49474 0.30037 1.28000
S10 0.80944 0.36868 1.86000 6.812 1.64303 19.24
S11 0.81591 0.31951 1.98000
S12 infinity 0.21000 2.03174 infinity 1.50838 64.2
S13 infinity 0.33100 2.06045
img infinity 0.03900
하기의 [표 5]와 [표 6]은 상기 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 비구면 계수를 기재한 것이다.
면 S1 S2 S4 S5
K(Conic) -5.96357E-01 -8.48200E+00 -6.26078E+00 -4.41790E+00
A(4th)/C4 -1.35598E-03 -3.19970E-03 1.28396E-01 9.02923E-02
B(6th)/C5 -7.06966E-02 -2.63639E-01 -7.16216E-02 -1.70760E-01
C(8th)/C6 2.43219E-01 7.58293E-01 -1.10343E+00 1.13974E-01
D(10th)/C7 -4.36352E-01 -1.42670E+00 3.76394E+00 -7.33500E-01
E(12th)/C8 4.28191E-01 1.75406E+00 -7.35062E+00 1.74857E+00
F(14th)/C9 -2.30459E-01 -1.38958E+00 8.85651E+00 -2.07141E+00
G(16th)/C10 5.66918E-02 6.77003E-01 -6.41210E+00 1.37951E+00
H(18th)/C11 -7.40499E-04 -1.83651E-01 2.56631E+00 -4.96101E-01
J(20th)/C12 -1.58411E-03 2.11492E-02 -4.38669E-01 7.46068E-02
면 S8 S9 S10 S11
K(Conic) 9.90000E+01 -9.90000E+01 -3.79141E+00 -1.46200E+00
A(4th)/C4 -1.85756E-01 -6.43368E-01 -1.00441E-01 -3.17596E-01
B(6th)/C5 7.09035E-01 1.51410E+00 -3.58925E-01 -8.47629E-02
C(8th)/C6 -2.12697E+00 -2.62348E+00 4.75254E-01 4.24810E-01
D(10th)/C7 4.15566E+00 2.72076E+00 -2.64669E-01 -4.52505E-01
E(12th)/C8 -5.57818E+00 -1.11066E+00 6.58670E-02 2.68372E-01
F(14th)/C9 5.07281E+00 -6.97258E-01 2.15903E-03 -9.78809E-02
G(16th)/C10 -3.01967E+00 1.04122E+00 -5.45157E-03 2.17252E-02
H(18th)/C11 1.07347E+00 -4.54624E-01 1.22444E-03 -2.69036E-03
J(20th)/C12 -1.72963E-01 7.00510E-02 -9.14004E-05 1.42490E-04
도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(600)를 나타내는 구성도이다. 도 10은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(600)의 구면수차, 비점수차, 왜곡율을 나타내는 그래프이다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(600)는 별도의 조리개(예: 도 5의 조리개 또는 조리개의 개구면(sto))를 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 렌즈 어셈블리(600)에서, 제1 렌즈(L1)의 피사체 측 면(S2)이 상기 렌즈 어셈블리(500)의 개구면(aperture stop)으로서 기능할 수 있다.
도 9와 도 10을 참조하면, 렌즈 어셈블리(600)는 제1 내지 제5 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)와 대역 통과 필터(BP)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제5 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)는 피사체 측으로부터 이미지 센서(예: 결상면(img)) 측 방향으로 광축(O)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다. 상기 제1 내지 상기 제5 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)의 세부적인 형상이나 렌즈 데이터 등에 있어 다소 차이는 있으나, 상기 렌즈 어셈블리(600)는 선행 실시예를 통해 설명된 조건들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. '선행 실시예를 통해 설명된 조건들'이라 함은, 적어도 하나의 가시광 차단 렌즈나 대역 통과 필터(BP)에 관련된 특성, 서로 인접하게 배치되면서 피사체 측에 가장 가까운 두 렌즈(L1, L2)(예: 도 5의 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2))의 상관 관계, 서로 인접하게 배치되면서 이미지 센서 측에 가장 가까운 두 렌즈(L4, L5)(예: 도 5의 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4))의 상관 관계, 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 렌즈 면 형상이나 변곡점에 관한 구성, [수학식 1, 2, 4 및/또는 5]를 통해 제시되는 조건 또는 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 재질을 포함할 수 있다.
하기의 [표 7]은 상기 렌즈 어셈블리(600)의 렌즈 데이터를 기재한 것으로서, 제2 렌즈(L2)의 피사체 측 면(예: 제4 면(S4))이 조리개의 개구면으로서 기능할 수 있으며, 'S2~S13'은 관련된 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5) 및/또는 대역 통과 필터(BP)의 표면을 지시할 수 있다. 제1 면(S1)은 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)들을 배치 또는 고정하는 기계적인 구조물(예: 경통)의 피사체 측 면을 의미할 수 있으며, 제14 면(S14)과 제15 면(S15)은 커버 글래스(CG)의 표면을 의미할 수 있다. 렌즈 어셈블리(600)는 3.033mm의 초점거리를 가지며, F 수가 1.042이고, 렌즈 전장이 5.560mm이며, 2.9mm의 근축 상고를 가지는 구성으로서, 상술한 수학식들 중 적어도 하나를 만족할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 전장(TTL) 대비 대역 통과 필터와 결상면 사이의 거리(POS)는 대략 0.77로서 렌즈 어셈블리(600)는 [수학식 1]을 만족할 수 있으며, 근축 상고(IH) 대비 렌즈 전장은 대략 1.92로서, 렌즈 어셈블리(600)는 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
면 곡률반경 두께 또는
공기 간격		 렌즈 반경 초점거리 굴절률 아베수
obj infinity 1000
S1 infinity 0.00000 1.63937
S2 6.73414 0.50885 1.49000 5.271 1.61576 23.27
S3 -6.08515 0.04304 1.45500
S4 (sto) 2.07087 0.29363 1.36500 -9.160 1.52634 55.71
S5 1.37782 0.45117 1.36500
S6 infinity 0.21000 1.39813 infinity 1.50838 64.2
S7 infinity 0.09285 1.44796
S8 5.65450 1.03131 1.50000 7.014 1.64303 19.24
S9 -20.69759 0.38668 1.71167
S10 -2.99752 0.73305 1.69500 4.615 1.64303 19.24
S11 -1.63394 0.03500 1.81500
S12 1.13595 0.43320 2.53000 -14.860 1.64303 19.24
S13 0.86373 0.68459 2.77000
S14 infinity 0.21000 2.72359 infinity 1.50838 64.2
S15 infinity 0.39238 2.76351
img infinity 0.0539
하기의 [표 8]과 [표 9]는 제1 내지 제5 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)의 비구면 계수를 기재한 것이다.
면 S2 S3 S4 S5 S8
K(Conic) -5.53408E+00 1.36400E+01 -3.71027E+01 -6.70843E+00 -3.96441E+01
A(4th)/C4 1.42869E-02 1.12349E-02 2.14639E-01 3.94576E-02 1.98733E-03
B(6th)/C5 -2.96150E-03 1.51033E-01 -6.29948E-01 -1.82467E-01 3.47678E-02
C(8th)/C6 -7.47399E-02 -3.85050E-01 1.31076E+00 5.46593E-01 -1.48430E-01
D(10th)/C7 2.13494E-01 5.87853E-01 -1.82609E+00 -1.06299E+00 2.62496E-01
E(12th)/C8 -2.82862E-01 -5.80146E-01 1.64863E+00 1.30247E+00 -2.79347E-01
F(14th)/C9 2.10602E-01 3.67191E-01 -9.48963E-01 -1.01142E+00 1.84400E-01
G(16th)/C10 -9.04635E-02 -1.43157E-01 3.32922E-01 4.82203E-01 -7.42603E-02
H(18th)/C11 2.09311E-02 3.11756E-02 -6.42221E-02 -1.28659E-01 1.66668E-02
J(20th)/C12 -2.02247E-03 -2.89094E-03 5.16800E-03 1.47388E-02 -1.58464E-03
면 S9 S10 S11 S12 S13
K(Conic) 5.95168E+01 -1.48352E+01 -3.23502E+00 -4.05703E+00 -2.14872E+00
A(4th)/C4 5.19649E-03 5.28632E-02 -3.93203E-02 6.48699E-02 -6.29775E-02
B(6th)/C5 -2.05178E-02 -6.44085E-02 1.22582E-01 -1.35537E-01 1.08686E-02
C(8th)/C6 4.74240E-02 5.37189E-02 -2.21442E-01 9.68160E-02 -3.01729E-03
D(10th)/C7 -9.04651E-02 -3.72059E-02 2.27491E-01 -4.91802E-02 1.47952E-03
E(12th)/C8 8.63012E-02 1.20228E-02 -1.44289E-01 1.75280E-02 -4.82327E-04
F(14th)/C9 -4.77170E-02 1.99423E-04 5.66455E-02 -4.11725E-03 8.73671E-05
G(16th)/C10 1.55017E-02 -9.96637E-04 -1.31543E-02 6.02212E-04 -8.80940E-06
H(18th)/C11 -2.74278E-03 2.03744E-04 1.64228E-03 -4.96012E-05 4.60633E-07
J(20th)/C12 2.04108E-04 -1.25369E-05 -8.47056E-05 1.75496E-06 -9.47100E-09
다양한 실시예에 따르면, 광학계(예: 도 5의 렌즈 어셈블리(400))에 광학 필터(예: 적외선 필터나 대역 통과 필터(BP))를 배치함에 있어, 광학 필터는 렌즈들보다 이미지 센서 측에 배치되는 것이 일반적일 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(예: 결상면(img)) 사이에 적어도 하나의 렌즈를 배치함으로써, TOF 광학계를 구성함에 있어 미광의 발생을 개선할 수 있다.
도 12는 렌즈 어셈블리에서 대역 통과 필터가 렌즈들보다 이미지 센서 측에 배치된 구조의 촬영 이미지를 예시한 도면이다. 도 13은 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리(예: 도 5의 렌즈 어셈블리(400))에서 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(예: 결상면(img)) 사이에 적어도 하나의 렌즈가 배치된 구조의 촬영 이미지를 예시한 도면이다.
도 12와 도 13는, 렌즈들이나 이미지 센서의 구성을 동일하게 하되, 대역 통과 필터의 위치를 달리한 렌즈 어셈블리를 이용하여 대략 30cm 거리의 피사체를 촬영한 이미지를 예시하고 있다. 예컨대, 도 12의 이미지는 렌즈들보다 대역 통과 필터가 이미지 센서 측에 배치된 렌즈 어셈블리(이하, '비교 예')를 통해 촬영된 것이며, 도 13의 이미지는 대역 통과 필터(BP)와 이미지 센서(예: 결상면(img)) 사이에 적어도 하나의 렌즈가 배치된 렌즈 어셈블리(예: 도 5의 렌즈 어셈블리)를 통해 촬영된 것이다. 도 12와 도 13에 예시된 바와 같이, 비교 예 대비, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리를 통해 촬영 이미지의 품질(예: 선명도)이 향상됨을 알 수 있다, 이는 대역 통과 필터(BP) 및/또는 적외선 차단 렌즈가 불필요한 빛의 입사를 차단하고 대역 통과 필터(BP)나 렌즈(들)에 의한 굴절, 반사 및/또는 산란을 개선함으로서 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 비교 예 대비, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 설계에서 광학적인 왜곡이 다소 증가하더라도 촬영 이미지의 실질적인 품질은 비교 예와 동등하게 유지될 수 있다. 예컨대, 광학적인 왜곡에서의 설계 조건이 완화되더라도, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 비교 예의 렌즈 어셈블리와 동등의 성능을 제공할 수 있다. 어떤 실시예에서, 광학적인 왜곡에서의 설계 조건이 완화됨으로써, 렌즈 어셈블리의 설계 자유도가 향상될 수 있다. 예컨대, 렌즈 어셈블리의 F 수 확보가 용이하거나 소형화가 용이할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 더 참조하여, 상기와 같은 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)를 포함하는 카메라 모듈 또는 전자 장치(예: 도 2의 카메라 모듈(280) 또는 도 3의 전자 장치(300))에 관해 살펴보기로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)는 도 2의 렌즈 어셈블리(210)로서 제공될 수 있다. 한 실시예에서, 상기와 같은 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)를 포함하는 카메라 모듈(예: 도 2의 카메라 모듈(280))은 도 3 또는 도 4의 카메라 모듈(305, 312, 313)로서 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 도 3의 전자 장치(300) 전면에 배치된 상기 카메라 모듈(305)은 복수의 카메라, 예를 들어, 제1 카메라와 제2 카메라를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 카메라 모듈(305) 중 제1 카메라는 상기와 같은 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)를 포함할 수 있으며, 근적외선을 이용하여 피사체에 대한 거리 정보를 검출할 수 있다. 카메라 모듈(305) 중 제2 카메라는 칼라 또는 흑백 이미지를 촬영하기 위한 카메라로서, 예를 들면, 제2 카메라는 피사체에 관한 제2 정보, 예컨대, 색상 정보, 명도(brightness) 정보, 채도(chroma) 정보 및 대비(contrast) 정보 중 적어도 하나를 검출 또는 획득할 수 있다. 한 실시예에서, 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))는 제1 카메라에 의해 검출된 정보(예: 피사체까지의 거리 정보)와 제2 카메라에 의해 획득된 정보를 합성하여 피사체 이미지를 생성하도록 설정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제2 카메라는 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라가 근적외선 카메라를 포함하며, 제2 카메라는 망원 카메라와 광각 카메라의 조합으로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈의 외경이나 렌즈 어셈블리의 전장에 대한 설계 조건이 비교적 자유로운 환경이라면, 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)를 포함하는 카메라 모듈(예: 도 2의 카메라 모듈(280))은 공공 장소나 일상 생활 공간 등의 보안 용도로서 활용될 수 있다. 예컨대, 보안용 폐쇄회로 카메라, 차량 내 사물 인식용 카메라, 열화상 카메라에 렌즈 어셈블리(400, 500, 600) 또는 카메라 모듈(280)이 활용될 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)는 대략 3~6mm 정도의 전장으로 제작이 가능할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)는 이동통신 단말기와 같은 개인용 전자 장치에 탑재되어 사용자 인증, 사물 인식, 증강 현실, 3차원 스캐너와 같은 기능을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 광원 장치를 이용하여 피사체를 향해 빛(예: 적외선 또는 근적외선)을 방사하며, 카메라 모듈(305)의 제1 카메라는 광원 장치로부터 방사되어 피사체에 의해 반사된 빛을 검출하여 피사체에 대한 제1 정보, 예를 들어, 거리 정보(예: 심도(depth) 정보)를 검출할 수 있다. 한 실시예에서, 광원 장치는 적외선 발광 다이오드 또는 근적외선 레이저 광원을 포함할 수 있으며, 전자 장치의(300)의 발광 소자(306)가 상기와 같은 광원 장치로서 활용될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(300)는 발광 소자(306)와는 별도의 광원 장치를 포함함으로써, 거리 정보 검출을 위한 빛을 방사할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 플래시(313)이 적외선 발광 다이오드 또는 근적외선 레이저 광원으로 대체되고, 제2 카메라 장치(312)가 렌즈 어셈블리(400, 500, 600)를 포함함으로써, 플래시(313)로부터 방사되어 피사체에 의해 반사된 빛, 예를 들어, 적외선이나 근적외선을 검출할 수 있으며, 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 도 2의 이미지 시그널 프로세서(260))는 적외선이나 근적외선이 방사된 시점으로부터 검출된 시점에 이르는 시간에 기반하여 피사체까지의 거리를 산출하도록 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(예: 도 2, 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈 어셈블리(210, 400, 500, 600)) 및/또는 그를 포함하는 전자 장치(예: 도 1, 도 3 및/또는 도 4의 전자 장치(101, 102, 104, 300))는, 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230), 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 결상면(img)), 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 광축(O))을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5))들, 및 800~1000nm 파장 영역의 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 대역 통과 필터(BP))를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며 다음의 [조건식1]을 만족할 수 있다.
[조건식1]
0.35 =< POS / TTL =< 1.2
(여기서, 'POS' 는 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리이고, 'TTL'은 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 제1 렌즈(L1))의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리임)
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 렌즈 어셈블리 및/또는 그를 포함하는 전자 장치는, 다음의 [조건식2]를 만족할 수 있다.
[조건식2]
TTL / IH =< 2.0
(여기서, 'IH'는 근축상고(paraxial image height)임)
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가진 렌즈는 상기 대역 통과 필터보다 피사체 측에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 렌즈 어셈블리의 F 수(F number)는 0.9 이상 1.6 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측 면은 비구면으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면과 이미지 센서 측 면 중 적어도 하나는 변곡점을 포함하는 비구면으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중, 상기 이미지 센서의 결상면에 가장 가까운 렌즈(예: 도 5와 도 7 제4 렌즈(L4) 및/또는 도 9의 제5 렌즈(L5))의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 이미지 센서의 결상면에 두번째로 가까운 렌즈(예: 도 5와 도 7 제3 렌즈(L3) 및/또는 도 9의 제4 렌즈(L4))의 이미지 센서 측 면이 볼록할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 렌즈들 중 제2 렌즈의 피사체 측 면이 볼록하며, 상기 제2 렌즈는, 상기 제1 렌즈에 인접하면서 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중 상기 제1 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들 중에서 적어도 2매의 렌즈가, 800~1000nm 파장 영역 빛에 대하여 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(예: 도 2, 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈 어셈블리(210, 400, 500, 600)) 및/또는 그를 포함하는 전자 장치(예: 도 1, 도 3 및/또는 도 4의 전자 장치(101, 102, 104, 300))는, 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230), 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 결상면(img)), 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 광축(O))을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5)), 및 800~1000nm 파장 영역 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 대역 통과 필터(BP))를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지며 다음의 [조건식3]과 [조건식4]를 만족할 수 있다.
[조건식3]
0 =< Rmax =< 0.5
[조건식4]
0 =< Ravg =< 0.3
(여기서, 'Rmax'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율 중 최고값이고, 'Ravg'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율의 평균값이며, 단위는 '%'임)
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 렌즈 어셈블리의 F 수(F number)는 0.9 이상 1.6 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측 면은 비구면으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면과 이미지 센서 측 면 중 적어도 하나는 변곡점을 포함하는 비구면으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중, 상기 이미지 센서의 결상면에 가장 가까운 렌즈(예: 도 5와 도 7 제4 렌즈(L4) 및/또는 도 9의 제5 렌즈(L5))의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 이미지 센서의 결상면에 두번째로 가까운 렌즈(예: 도 5와 도 7 제3 렌즈(L3) 및/또는 도 9의 제4 렌즈(L4))의 이미지 센서 측 면이 볼록할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 렌즈들 중 제2 렌즈의 피사체 측 면이 볼록하며, 상기 제2 렌즈는, 상기 제1 렌즈에 인접하면서 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중 상기 제1 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들 중에서 적어도 2매의 렌즈가, 800~1000nm 파장 영역 빛에 대하여 서로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1, 도 3 및/또는 도 4의 전자 장치(101, 102, 104, 300))는, 렌즈 어셈블리(예: 도 2, 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈 어셈블리(210, 400, 500, 600))를 포함하는 제1 카메라(예: 도 1 내지 도 4의 카메라 모듈(180, 280, 305, 312))로서, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사된 빛으로부터 피사체에 관한 제1 정보를 획득하는 상기 제1 카메라, 및 상기 제1 카메라를 이용하여 피사체까지의 거리를 검출하도록 설정된 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 이미지 시그널 프로세서(260))를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리는, 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(230), 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 결상면(img)), 피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 광축(O))을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 렌즈(L1, L2, L3, L4, L5))들, 및 800~1000nm 파장 영역 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)(예: 도 5, 도 7 및/또는 도 9의 대역 통과 필터(BP))를 포함하고, 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며 다음의 [조건식5]를 만족할 수 있다.
[조건식5]
0.35 =< POS / TTL =< 1.2
(여기서, 'POS' 는 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리이고, 'TTL'은 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리임)
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 전자 장치는 광원(light source)(예: 도 3의 발광 소자(306) 또는 도 4의 플래시(313))을 더 포함하고, 상기 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서는 상기 광원을 이용하여 800~1000nm 파장 영역 빛을 방사하고, 상기 제1 카메라는 상기 광원에서 방사되고 피사체에 의해 반사된 빛을 수신하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 전자 장치는 피사체에 관한 색상, 명도, 채도 및 대비 중 적어도 하나에 관한 정보를 획득하도록 설정된 적어도 하나의 제2 카메라를 더 포함하고, 상기 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서는 상기 제1 카메라에 의해 검출된 거리 정보와 상기 제2 카메라에 의해 획득된 정보를 합성하여 피사체 이미지를 생성하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈들 중, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가진 렌즈는 상기 대역 통과 필터보다 피사체 측에 배치될 수 있다.
이상, 본 문서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 렌즈 어셈블리에 있어서,
    이미지 센서;
    피사체 측으로부터 상기 이미지 센서 측으로 광축을 따라 순차적으로 배열된 적어도 4매의 렌즈들; 및
    800~1000nm 파장 영역의 빛 중 적어도 일부에 대하여 90% 이상 98% 이하의 투과율을 가진 적어도 하나의 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하고,
    상기 렌즈들 중 적어도 하나가 상기 대역 통과 필터와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고,
    400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여, 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가지면서, 상기 렌즈들 전체는 0% 이상 5% 이하의 평균 투과율을 가지며 다음의 [조건식1]을 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [조건식1]
    0.35 =< POS / TTL =< 1.2
    (여기서, 'POS' 는 상기 대역 통과 필터 중 상기 이미지 센서로부터 가장 멀리 위치된 필터의 피사체 측 면(object side surface)으로부터 상기 이미지 센서의 결상면(image surface)까지의 거리이고, 'TTL'은 상기 렌즈들 중 피사체 측에 가장 가까운 제1 렌즈의 피사체 측 면으로부터 결상면까지의 거리임)
  2. 제1 항에 있어서, 다음의 [조건식2]를 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [조건식2]
    TTL / IH =< 2.0
    (여기서, 'IH'는 근축상고(paraxial image height)임)
  3. 제1 항에 있어서, 상기 렌즈들 중, 400~700nm 파장 영역의 빛에 대하여 0% 이상 10% 이하의 투과율을 가진 렌즈는 상기 대역 통과 필터보다 피사체 측에 배치된 렌즈 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서, F 수(F number)가 0.9 이상 1.6 이하인 렌즈 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측 면은 비구면으로 형성된 렌즈 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면과 이미지 센서 측 면 중 적어도 하나는 변곡점을 포함하는 비구면으로 형성된 렌즈 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 렌즈들 중, 상기 이미지 센서의 결상면에 가장 가까운 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 이미지 센서의 결상면에 두번째로 가까운 렌즈의 이미지 센서 측 면이 볼록한 렌즈 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제1 렌즈의 피사체 측 면은 볼록하고, 상기 렌즈들 중 제2 렌즈의 피사체 측 면이 볼록하며,
    상기 제2 렌즈는, 상기 제1 렌즈에 인접하면서 상기 제1 렌즈의 이미지 센서 측으로 배치된 렌즈 어셈블리.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 렌즈들 중 상기 제1 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들 중에서 적어도 2매의 렌즈가, 800~1000nm 파장 영역 빛에 대하여 서로 동일한 굴절률을 가진 렌즈 어셈블리.
  10. 제1 항에 있어서, 다음의 [조건식3]과 [조건식4]를 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [조건식3]
    0 =< Rmax =< 0.5
    [조건식4]
    0 =< Ravg =< 0.3
    (여기서, 'Rmax'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율 중 최고값이고, 'Ravg'는 800~1000nm 파장 영역 빛에 대한 상기 대역 통과 필터의 반사율의 평균값이며, 단위는 '%'임)
  11. 제10 항에 있어서, F 수(F number)가 0.9 이상 1.6 이하인 렌즈 어셈블리.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 렌즈들 중 상기 제1 렌즈를 제외한 나머지 렌즈들 중에서 적어도 2매의 렌즈가, 800~1000nm 파장 영역 빛에 대하여 서로 동일한 굴절률을 가진 렌즈 어셈블리.
  13. 전자 장치에 있어서,
    제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 렌즈 어셈블리를 포함하는 제1 카메라로서, 상기 렌즈 어셈블리를 통해 입사된 빛으로부터 피사체에 관한 제1 정보를 획득하는 상기 제1 카메라; 및
    상기 제1 카메라를 이용하여 피사체까지의 거리를 검출하도록 설정된 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서를 포함하는 전자 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    광원(light source)을 더 포함하고,
    상기 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서는 상기 광원을 이용하여 800~1000nm 파장 영역 빛을 방사하고, 상기 제1 카메라는 상기 광원에서 방사되고 피사체에 의해 반사된 빛을 수신하도록 설정된 전자 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    피사체에 관한 색상, 명도, 채도 및 대비 중 적어도 하나에 관한 정보를 획득하도록 설정된 적어도 하나의 제2 카메라를 더 포함하고,
    상기 프로세서 또는 이미지 시그널 프로세서는 상기 제1 카메라에 의해 검출된 거리 정보와 상기 제2 카메라에 의해 획득된 정보를 합성하여 피사체 이미지를 생성하도록 설정된 전자 장치.
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