KR20200038154A - 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 예를 들면, 광각 렌즈뿐만 아니라 망원 렌즈의 기능이 구비되는 렌즈 어셈블리에 관한 것이다.
일실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리에 있어서, 정(positive)의 굴절력을 가지고, 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 1 렌즈; 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 2 렌즈; 부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 3 렌즈; 상기 제 1 방향을 향한 면이 오목하게 형성되어, 상기 제 3 렌즈의 오목한 면과 서로 마주보도록 배치된 상기 제 4 렌즈; 및 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 볼록한 제 5 렌즈;를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제공할 수 있다.
상기와 같은 렌즈 어셈블리는 실시예에 따라 다양할 수 있으며, 이외에도 상기 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.

Description

렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치{LENS ASSEMBLY AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 예를 들면, 휴대 단말과 같은 소형 전자 장치에 탑재될 수 있는 렌즈 어셈블리에 관한 것으로, 광각의 화각을 가질 뿐만 아니라 망원 렌즈로서의 기능이 구현 가능한 렌즈 어셈블리에 관한 것이다.
광학 장치, 예를 들어, 이미지나 동영상 촬영이 가능한 카메라가 널리 사용되어 왔다. 종래에는 필름(film) 방식의 광학 장치가 주를 이루었다면, 근자에는 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 고체 이미지 센서를 가진 디지털 카메라(digital camera)나 비디오 카메라(video camera)가 널리 보급되고 있다. 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.
높은 품질의 이미지 및/또는 동영상을 획득하기 위해서는, 복수의 렌즈들을 이용할 수 있다. 복수의 렌즈들의 조합으로 이루어지는 렌즈 어셈블리는, 예를 들면, 낮은 F 수, 적은 수차를 가짐으로써, 더 높은 품질(높은 해상도)의 이미지 및/또는 동영상을 획득하게 할 수 있다. 낮은 F 수, 적은 수차를 얻기 위해서는, 달리 말해, 높은 해상도와 밝은 이미지를 얻기 위해서는, 다수의 렌즈를 필요로 할 수 있다. 광학 장치는 대체로 디지털 카메라와 같이 촬영에 특화된 장치에 사용되어 왔으나, 휴대용 무선 단말 등의 소형화된 전자 장치에도 탑재되고 있다.
이러한 광학 장치는 근자에는 다양한 서비스 및 부가 기능을 제공하는 휴대용 전자 장치의 필수 구성요소로 자리잡고 있으며, 고성능의 광학 장치는 사용자로 하여금 휴대용 전자 장치의 구매를 유인하는 효과를 가질 수 있다.
휴대용 전자 장치에 사용되는 고성능 광학 장치에 대한 수요가 증가하면서 광각 렌즈와 같은 단초점 렌즈(single focus lens)에 대한 수요도 증가하고 있다. 광각 렌즈로는 후초점 거리가 길고, 피사체 측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지는 제 1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제 2 렌즈군으로 구성된 소위 레트로포커스형(역망원형) 렌즈가 많이 알려져 있다. 이러한 레트로포커스형 렌즈계를 통하여 긴 후초점 길이를 가지면서 넓은 화각을 갖도록 할 수 있다. 그런데, 사용자들은 높은 광학성능을 구현하면서도, 작은 사이즈를 갖는 광학 장치를 선호한다. 하지만, 상기 레트로포커스형 렌즈는 후 초점 길이가 길어지므로 렌즈 전체의 사이즈를 작게 하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 상기 레트로포커스형 렌즈는 휴대용 전자 장치에 사용하기에는 적절치 않은 문제가 있었다. 또한, 상기 레트로포커스형 렌즈는 후 초점 길이가 과도하게 길고, 렌즈 중심의 강한 굴절력의 오목면으로 인해 수차가 증가하여 렌즈에서 상이 맺히는 부분(예: 결상면)에서의 양호한 해상도를 확보하기 어려운 문제가 있었다.
그리고, 근래 휴대용 전자 장치에 장착되는 광학 장치에 있어서, 광학 장치의 광각(예: 초광각 화각) 촬영 기능과 함께 망원 렌즈의 기능도 구현 가능한 광학 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 그런데, 소형화된 전자 장치에서는 렌즈 어셈블리의 전장(광축 방향의 전체 길이 및/또는 높이) 길이가 제한되므로 망원 렌즈의 기능을 구현하기 위한 충분한 망원비를 확보하기 어려울 수 있다. 여기서 렌즈의 어셈블리의 전장 길이가 제한된다는 것은, 예를 들면, 렌즈 어셈블리에 포함되는 렌즈의 수가 제한되는 것을 의미할 수 있다. 렌즈 어셈블리에 탑재할 수 있는 렌즈의 수가 제한되면, 높은 품질의 이미지 및/또는 동영상을 획득하는데 어려움이 있을 수 있다. 예컨대, 제한된 수의 렌즈만으로 낮은 F 수, 적은 수차를 가지는 렌즈 어셈블리를 제작하기 어려울 수 있다.
이에, 본 발명의 다양한 실시예는, 적은 수(예: 5매)의 렌즈를 탑재함으로써, 소형화된 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는, 적은 수(예: 5매)의 렌즈를 탑재하면서도 광학 특성(예: 수차 특성, 광각 특성 및/또는 밝기 특성)이 양호한 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는, 적은 수(예: 5매)의 렌즈를 탑재하면서도 광학 특성이 양호하여 소형화된 전자 장치에 탑재가 용이하고 높은 해상도의 이미지 및/또는 동영상을 획득할 수 있는 렌즈 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 정(positive)의 굴절력을 가지고, 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 1 렌즈; 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 2 렌즈; 부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 3 렌즈; 상기 제 1 방향을 향한 면이 오목하게 형성되어, 상기 제 3 렌즈의 오목한 면과 서로 마주보도록 배치된 상기 제 4 렌즈; 및 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 볼록한 제 5 렌즈;를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 피사체(Object) 측으로부터 상(image) 측으로 복수의 렌즈들이 순서대로 배치된 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리들을 순차적으로 통과한 이미지를 검출하는 이미지 센서; 및 상기 이미지를 저장 또는 출력하는 이미지 신호 프로세서를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리는, 정(positive)의 굴절력을 가지고, 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 1 렌즈; 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 2 렌즈; 부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 3 렌즈; 상기 제 1 방향을 향한 면이 오목하게 형성되어, 상기 제 3 렌즈의 오목한 면과 서로 마주보도록 배치된 상기 제 4 렌즈; 및 정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 볼록한 제 5 렌즈;를 포함하는 전자 장치를 제공할 수도 있다.
그리고 상기 렌즈 어셈블리 및 상기 전자 장치는 다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
(여기서, TTL은 상기 렌즈 어셈블리의 전장 길이, θ는 상기 렌즈 어셈블리의 반(half) 화각, Sag_13은 상기 제 1 렌즈의 구결 표면(sagittal plane) 상의 유효거리와 제 2 렌즈의 구결 표면 상의 유효거리의 합, Y는 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈, 상기 제 3 렌즈, 상기 제 4 렌즈 및 상기 제 5 렌즈를 순차적으로 통과한 피사체 이미지를 검출하는 이미지 센서의 대각선 길이의 절반)
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리는, 적은 수(예: 5매)의 렌즈를 탑재하면서도, 광각이면서 충분한 망원비가 확보될 수 있는 렌즈를 구성하여, 고해상도의 밝은 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 적은 수의 렌즈를 탑재함으로써, 렌즈 어셈블리의 크기(예: 광축 방향의 전체 길이)가 작아져 소형화된 전자 장치에도 용이하게 장착될 수 있다.
도 1a는, 다양한 실시예들에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 1b는, 도 1a와 다른 실시예들에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 2는, 도 1b의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 구면수차를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 도 1b의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 비점수차를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 도 1b의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 다양한 실시예들 중 다른 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 6은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 구면수차를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 비점수차를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 다양한 실시예들 중 또 다른 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 10은, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 구면수차를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 비점수차를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 다양한 실시예들 중 또 다른 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 14는, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 구면수차를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 비점수차를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 17은, 다양한 실시예들 중 또 다른 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리를 나타내는 구성도이다.
도 18은, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 구면수차를 나타내는 그래프이다.
도 19는, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 비점수차를 나타내는 그래프이다.
도 20은, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 21은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 22는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈을 예시하는 블럭도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서의 다양한 실시예들에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전자 장치의 대표적인 예로서 광학 장치(optical device)(예: 카메라)가 포함될 수 있으며, 아래의 설명은 일 실시예로서 렌즈 어셈블리가 상기 광학 장치에 탑재되는 것을 전제로 할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 일부 수치 등이 제시될 수 있으나, 이러한 수치는 청구범위에 기재되어 있지 않은 한 본 문서에 개시된 다양한 실시예들을 한정하지는 않는다는 것에 유의해야 한다.
도 1a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(100)를 나타내는 구성도이다. 도 1b는, 도 1a와 다른 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(100)를 나타내는 구성도이다.
도 1a를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 하나에 따른 렌즈 어셈블리(100)는, 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 106)과 이미지 센서(108)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미지 센서(108)는 전자 장치(electronic device)에 탑재될 수 있다. 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어셈블리(100)는, 이미지 센서(108)가 탑재된 상기 광학 장치 및/또는 상기 전자 장치에 장착될 수 있다. 예컨대, 본 문서의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 이미지 센서(108)가 렌즈 어셈블리(100)에 구비된 예를 설명하게 될 것이나, 이미지 센서(108)는 렌즈 어셈블리(100)가 장착되는 상기 광학 장치 및/또는 상기 전자 장치에 장착되어 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 이미지 센서(108)는 회로 기판(미도시) 등에 장착되어 광축(O-I)에 정렬된 상태로 배치되는 센서로서, 광에 반응할 수 있다. 이미지 센서(180)는 예를 들어, 씨모스 이미지 센서(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor) 또는 전하 결합 소자(CCD, charge coupled device)와 같은 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서(108)는 이에 한정되지 않고, 광, 예를 들면, 피사체 이미지를 전기적인 영상신호로 변환하는 다양한 소자들을 포함할 수 있다. 이미지 센서(108)는 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 106)을 통과한 광으로부터 피사체에 대한 명암 정보, 계조비 정보, 색상 정보 등을 검출하여 피사체에 대한 이미지를 획득할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 렌즈 어셈블리(100)의 렌즈들은 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈들의 조합을 통해 상기 렌즈 어셈블리(100)는 대략 70도 이상의 화각을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 렌즈 어셈블리는, 피사체(또는 외부 객체) 측(O, object side)으로부터 상 측(I, image side)으로 광축(O-I)을 가질 수 있다. 이하에서 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, 예를 들면, 피사체 측(object side)은 피사체가 있는 방향을 나타낼 수 있고, 상 측(image side)는 상(image)이 맺히는 결상면(108a)이 있는 방향을 나타낼 수 있다. 또한, 렌즈의 "피사체 측을 향하는 면"은, 예를 들면, 광축(O-I)을 기준으로 하여 피사체가 있는 쪽의 면으로서 도면상 렌즈의 좌측 표면(또는 전면)을 의미하며, "상 측을 향하는 면"은 광축(O-I)을 기준으로 하여 결상면(108a)이 있는 쪽의 면으로 도면상 렌즈의 우측 표면(또는 후면)을 나타낼 수 있다. 여기서 결상면(108a, imaging plane)은 예를 들어, 촬상 소자 또는 이미지 센서(108)가 배치되어 상이 맺히는 부분 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 어떤 렌즈(예: 제 1 렌즈)가 피사체 측(O)을 향하는 면을 포함한다고 할 때, 상기 피사체 측(O)을 향하는 면은 제 1 방향을 향한다고 할 수 있다. 그리고 어떤 렌즈(예: 제 1 렌즈)가 상 측(I)을 향하는 면을 포함한다고 할 때, 상기 상 측(I)을 향하는 면은 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한다고 할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리(100)는, 예를 들면, 광축(O-I) 방향(예: 도 1의 피사체(O)에서 상(I) 측으로 향하는 방향)으로 순차적으로 배열된 복수의 렌즈들(101, 102, 103, 104, 106)로서, 제 1 렌즈(101), 제 2 렌즈(102), 제 3 렌즈(103), 제 4 렌즈(104) 및 제 5 렌즈(106) 를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 106)은 이미지 센서(108)와 광축 정렬된 상태로 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리(100)는, 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 적어도 하나의 제 6 렌즈(105)를 더 포함할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 일 실시예로서 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 1 매로 구성된 제 6 렌즈(105)가 배치된 것이 도시된다. 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 배치되는 렌즈들의 매수는 렌즈 어셈블리(100)가 장착되는 광학 장치의 요구 체적, 요구 광학 성능에 따라 다양하게 지정될 수 있다.
이하에서는, 제 6 렌즈(105)를 포함하는 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)을 중심으로 설명할 수 있다. 이하의 실시예들은 제 6 렌즈(105)를 포함하지 않는 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 106)을 구비하는 렌즈 어셈블리(예: 도 1a의 렌즈 어셈블리)에 대해서도 준용될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)을 설명함에 있어서, 각 렌즈들에서 광축(O-I)과 가까운 쪽을 이하 '중심부(chief portion)'라 할 수 있으며, 광축(O-I)과 먼 쪽(또는 렌즈의 가장자리 부근)을 이하 '주변부(marginal portion)'라 할 수 있다. 상기 중심부(chief portion)는, 예를 들면, 제 1 렌즈(101)에서 광축(O-I)과 교차하는 부분일 수 있다. 상기 주변부(marginal portion)는, 예를 들면, 제 1 렌즈(101)에서 광축으로부터 소정 거리 이격된 부분일 수 있다. 상기 주변부(marginal portion)는 예를 들면, 렌즈의 광축(O-I)으로부터 가장 멀리 떨어진 렌즈의 단부(end portion)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)는 정(positive)의 굴절력을 가질 수 있다. 그리고 제 3 렌즈(103), 제 4 렌즈(104), 는 부(negative)의 굴절력을 가질 수 있다. 그리고, 제 5 렌즈(106)는 정(positive)의 굴절력을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 6 렌즈(105)는 부(negative)의 굴절력을 가질 수 있다. 도 1b에 도시된 실시예에 따르면, 일 실시예에 따른 1 매의 제 6 렌즈(105)는 부(negative)의 굴절력을 가질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 두 매 이상의 제 6 렌즈(105)들이 배치되는 경우에 있어서, 제 4 렌즈(104)와 제 5 렌즈(106) 사이에 배치되는 두 매 이상의 제 6 렌즈(105)들의 조합은 부(negative)의 굴절력을 가질 수 있다.
상술한 실시예들에서, 정의 굴절력을 가지는 렌즈에 광축(O-I)과 평행한 빛이 입사되면, 렌즈를 통과한 빛은 집광될 수 있다. 예를 들면, 정의 굴절력을 가지는 렌즈는 볼록 렌즈의 원리에 기반한 렌즈일 수 있다. 반면에, 부의 굴절력을 가지는 렌즈에 평행한 빛이 입사되면, 렌즈를 통과한 빛은 분산될 수 있다. 예를 들면, 부의 굴절력을 가지는 렌즈는 오목 렌즈의 원리에 기반한 렌즈일 수 있다. 이하에서는, 렌즈 어셈블리에 포함되는 복수의 렌즈들로서, 일 실시예에 따라 제 1 렌즈(101), 제 2 렌즈(102), 제 3 렌즈(103), 제 4 렌즈(104), 제 5 렌즈(106) 및 1 매의 제 6 렌즈(105)로 구성된 복수의 렌즈들을 예시로 들어 설명할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 1 렌즈(101)의 상기 피사체 측(O)을 향하는 면(S1)은 볼록하게 형성될 수 있고, 제 2 렌즈(102)의 상기 피사체 측(O)을 향한 면(S3) 또한 볼록하게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 렌즈(101) 또는 제 2 렌즈(102) 중 적어도 하나의 렌즈를, 상 측(I)을 향하는 면이 오목하게 형성되는 메니스커스(meniscus) 렌즈로 구성함으로써, 렌즈의 주변부(marginal portion)를 통해 뚜렷한 상을 맺지 못하게 되는 현상인 코마수차 및 비점수차를 효과적으로 제거할 수 있다. 예를 들면, 제 1 렌즈(101)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S1)이 볼록하고 상 측(I)을 향하는 면(S2)이 오목한 메니스커스 렌즈로 구성하고, 제 2 렌즈(102)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S3)이 볼록하고 상 측(I)을 향하는 면(S4)이 평면으로 구성된 편평렌즈로 구성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)는 후술하는 제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104)에 비해 상대적으로 유효경이 큰 대구경 렌즈를 구성할 수 있다. 광학 장치 및/또는 전자 장치 내에서 렌즈는 제한된 공간 내에 설치되어야 하므로, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)는 초점거리가 매우 짧은 것일 수 있다. 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)를 통해 강한 정의 굴절력을 제공함으로써 렌즈 어셈블리가 짧은 전장을 갖도록 할 수 있다. 또한, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)를 통해 강한 정의 굴절력을 제공함으로써, 주변부(marginal portion)를 통과한 광선에 의한 결상(imaging)되는 이미지나 영상의 해상도를 증가시킬 수 있으며, 광의 이동 경로를 축소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 면들(S1, S2, S3, S4) 중 적어도 하나의 면을 비구면(aspheric)으로 형성할 수 있다. 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)는, 후술하겠지만, 이미지 센서(108a)의 길이에 관한 파라미터(Y)에 대하여, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 유효 거리에 관한 파라미터(Sag 1, Sag 3)를 지정된 범위를 갖도록 함으로써 컴팩트한 렌즈를 구현하면서도 망원렌즈에 요구되는 화각을 충족시킬 수 있다. 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 유효 거리 확보시 발생 가능한 구면 수차는, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 면들(S1, S2, S3, S4) 중 적어도 하나의 면을 비구면(aspheric)으로 구현함으로써 방지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이하 후술하는 [표 1], [표 4], [표 7], [표 10], [표 12]에서는 제 1 렌즈(101)의 면(S1, S2)이 모두 비구면인 것을 예시로 할 수 있다. 그리고, [표 10]의 제 2 렌즈(102)의 면(S4)을 제외하고, [표 1], [표 4], [표 7], [표 10], [표 12]의 제 2 렌즈(102)의 면들(S1, S2, S3, S4)은 모두 비구면인 것을 예시로 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 3 렌즈(103)의 상기 상 측(I)을 향하는 면(S6)과, 상기 제 4 렌즈(104)의 피사체 측(O)을 향하는 면(S7)이 오목하게 형성될 수 있다. 즉, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 후방에 서로 오목한 면을 마주보고 있는 두 개의 렌즈(제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104))를 배치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 3 렌즈(103)를 통해 부의 굴절력을 제공함으로써 대구경으로 구성된 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)에 의한 구면 수차를 효과적으로 보상할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104)의 크기는 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 크기에 비해 상대적으로 작을 수 있다. 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)는 상대적으로 대구경으로 구성하여 집광 성능 및 망원비를 높일 수 있고, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)가 강한 정의 굴절력을 갖도록 함에 따라 제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104)는 렌즈의 유효경을 최소화하여 콤팩트한 렌즈 어셈블리를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 3 렌즈(103)의 상기 피사체 측(O)을 향하는 면(S5)과, 제 4 렌즈(104)의 상 측(I)을 향하는 면(S8)은 각각 편평하거나 볼록하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 3 렌즈(103)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S5)이 볼록하고 상 측(I)을 향하는 면(S6)이 오목하며, 제 4 렌즈(104)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S7)이 오목하고 상 측(I)을 향하는 면(S8)이 볼록할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 3 렌즈(103)의 상 측(I) 면의 부의 굴절력을 이용하여 구면수차를 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104)의 면들(S5, S6, S7, S8) 중 적어도 하나의 면을 비구면(aspheric)으로 구성하여, 구면수차를 추가로 보상할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 5 렌즈(106)의 상기 상 측(I)을 향하는 면(S12)은 볼록하게 형성되고, 제 6 렌즈(105)의 상기 피사체 측(O)을 향하는 면(S9)은 오목하게 형성될 수 있다. 제 5 렌즈(106) 및 제 6 렌즈(105)를 이용하여 제 4 렌즈(104)를 통과한 광선에 대해 높이별 적절한 굴절력 배분을 할 수 있다. 제 제 5 렌즈(106) 및 제 6 렌즈(105)는 비구면의 효과가 크기 때문에 광축으로부터의 높이에 따라 다른 굴절력이 부여될 수 있다. 이에 따르면 렌즈의 주변부(marginal portion)를 통과하는 광선이 결상면(108a)에 양호하게 결상될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 5 렌즈(106)는 정의 굴절력을 갖고, 제 6 렌즈(105)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 이를 통해 색수차(chromatic aberration) 및 상면만곡수차(curvature of field) 보정을 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 5 렌즈(106)의 피사체 측(O)을 향하는 면(S11)은 편평하거나 오목할 수 있고, 제 6 렌즈(105)의 상 측(I)을 향하는 면(S10)은 볼록하거나 편평할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 5 렌즈(106)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S11)이 오목하고 상 측(I)을 향하는 면(S12)이 볼록할 수 있다. 그리고 제 6 렌즈(105)는 피사체 측(O)을 향하는 면(S9)이 오목하고 상 측(I)을 향하는 면(S10)도 오목할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 6 렌즈(105)의 피사체 측(O)을 향한 면(S9) 또는 상 측(I)을 향한 면(S10) 중 적어도 하나가 비구면(aspheric)으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 광선이 렌즈의 주변부(marginal portion)를 통과할 때 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 5 렌즈(106)의 피사체 측(O)을 향한 면(S11) 또는 상 측(I)을 향한 면(S12) 또한 비구면(aspheric)으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 구면수차를 최종적으로 보상할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 렌즈 어셈블리(100)를 구성하는 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)에 있어서, 어느 하나의 렌즈와 인접하는 다른 렌즈 간의 간격이 좁을수록, 렌즈 어셈블리(100)의 전장(광축 방향으로 상기 렌즈 어셈블리의 전체 길이)이 짧아질 수 있다. 예를 들어, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리(100)가 포함된 광학 장치 및/또는 전자 장치를 작은 크기로 만들고자 하는 경우 렌즈 어셈블리(100)의 전장의 길이를 가능한 짧게 유지시키는 것이 유리하다. 다만, 적절한 망원비가 확보된 상태에서 렌즈 어셈블리(100)의 전장의 길이를 짧게 하는 것은 물리적으로 한계를 가질 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)의 간격은 상기 렌즈 어셈블리(100)에 요구되는 광학 특성(예: 수차 특성, 광각 특성 및/또는 밝기 특성)에 따라 다양하게 설계될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 본 문서에 개시된 렌즈의 곡률 반지름, 두께, TTL, 초점거리 등은 특별한 언급이 없는 한 모두 ㎜ 단위를 가질 수 있다. 또한, 렌즈의 두께, 렌즈들 간의 간격, TTL(또는 OAL)은 렌즈의 광축을 중심으로 측정된 거리일 수 있다. 아울러, 렌즈의 형상에 대한 설명에서 일면이 볼록한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 볼록하다는 의미이고, 일면이 오목한 형상이라는 의미는 해당 면의 광축 부분이 오목하다는 의미일 수 있다. 따라서, 렌즈의 일면(해당 면의 광축 부분)이 볼록한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분(해당 면의 광축 부분으로부터 소정거리 이격된 부분)은 오목할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈의 일면(해당 면의 광축 부분이)이 오목한 형상이라고 설명되어도, 렌즈의 가장자리 부분(해당 면의 광축 부분으로부터 소정거리 이격된 부분)은 볼록할 수 있다. 그리고 이하의 상세한 설명 및 청구범위에서 변곡점(inflection point)이라 함은 광축과 교차하지 않는 부분에서 곡률 반지름이 변경되는 지점을 의미한다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(100)는, 적어도 하나의 조리개를 포함할 수 있다. 조리개의 크기가 조절됨으로써, 이미지 센서(108)의 결상면(108a)에 도달하는 빛의 양이 조절될 수 있다. 조리개의 위치는 다양할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 도 13에 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈의 상 측(I)을 향하는 면(S6)과 제 4 렌즈의 피사체 측(O)을 향하는 면(S7) 사이에 조리개(예: 후술하는 도 13의 410)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면 조리개는 복수개가 구비될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(100)는, 상기 제 5 렌즈(106)와 이미지 센서(108) 사이에 배치된 필터(107)를 더 포함할 수 있다. 필터(107)는, 광학 장치의 필름이나 이미지 센서에서 검출되는 빛, 예컨대, 적외선을 차단할 수 있다. 필터(107)는, 예를 들어, 저역 통과 필터(low pass filter), 또는 커버 글라스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 필터(107)를 장착하는 경우, 이미지 센서(108)를 통해 검출, 촬영되는 이미지 등의 색감을 사람이 실제 사물을 보았을 때 느끼는 색감에 근접하게 할 수 있다. 또한, 필터(107)는 가시광선을 투과하고, 적외선을 외부로 방출하도록 하여, 적외선이 이미지 센서의 결상면(108a)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 5 렌즈(106) 또는 상기 제 6 렌즈(105) 중 적어도 하나의 렌즈는, 변곡점(inflection point)을 가지는 면을 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 변곡점은, 예를 들면, 곡률 반경의 부호가 (+)에서 (-)로 변하거나 (-)에서 (+)로 변하는 점을 나타낼 수 있다. 또는, 상기 변곡점은, 예를 들면, 렌즈의 형상이 볼록(convex)에서 오목(concave)으로 변하거나 오목에서 볼록으로 변하는 점을 나타낼 수 있다. 상기 곡률 반경(radius of curvature)은, 예를 들면, 곡면이나 곡선의 각 점에 있어서의 만곡의 정도를 표시하는 값을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 렌즈(101)의 피사체 측을 향한 면(S1)을 볼록하게 형성함에 따라, 대구경에 따른 구면수차의 증가를 억제할 수 있다. 렌즈 어셈블리 또는 전자 장치의 전장을 짧게하는 효과를 가질 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 렌즈(102)는 강한 정의 굴절력을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 렌즈(102)의 피사체 측을 향한 면(S3)의 중심부 또한 볼록하게 형성함에 따라, 대구경에 따른 구면수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 렌즈(102)의 피사체 측을 향한 면(S3)과 상측을 향한 면(S4)이 굴절력을 적절히 분배하여 제조 오차에 의한 성능 저하를 줄일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 3 렌즈(103)는 부의 굴절력을 가지면서 상기 제 3 렌즈(103)의 피사체 측을 향한 면(S5)이 오목하게 형성됨에 따라, 상기 제 2 렌즈(102)에 의해 발생될 수 있는 코마수차와 상면만곡을 효과적으로 보정할 수 있다. 또한, 상기 제 3 렌즈(103)는 분산값이 높은 소재를 사용하여 상기 제 1 렌즈(101)와 상기 제 2 렌즈(102)에서 발생될 수 있는 색수차를 효과적으로 보정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 4 렌즈(104)는 비구면으로 이루어짐에 따라, 상기 이미지 센서(108)의 주변부(예를 들면, 상기 이미지 센서(108)의 광축에서부터 이격된 부분)에서 코마가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 제4 렌즈(104)는 정의 굴절력 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2, 제3 렌즈(101, 102, 103)에 의해 상기 렌즈 어셈블리(100)의 굴절력 배분이 결정됨에 따라, 상기 제 4 렌즈(104)는 굴절력을 가지지 않을 수 있다.
상기 제 5 렌즈(106)의 피사체 측을 향한 면(S11) 또는 상기 제 5 렌즈(106)의 상 측을 향한 면(S12)는 적어도 하나의 변곡점을 포함함에 따라, 상기 이미지 센서의 결상면(108a)의 중심으로부터 주변부까지의 상면만곡이 발생되는 것을 줄일 수 있다.
상기 제 6 렌즈(105)의 피사체 측을 향한 면(S9)은 오목하게 형성됨에 따라, 상기 이미지 센서의 결상면(108a)으로 입사하는 광이 광축에 대해 작은 기울기를 갖도록 하여 이미지 센서(180)의 주변부의 광량을 확보할 수 있다. 이를 통하여, 대구경으로 이루어진 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)로 구성된 렌즈 어셈블리(100)는 낮은 조도에서도 이미지 센서의 결상면(108a)에서 양호한 밝기의 피사체 이미지가 획득되도록 할 수 있다. 상기와 같은 렌즈 어셈블리(100)는, 대략 80도 정도의 화각을 가지면서,
다음의 [수학식 1]을 만족함으로써, 소형화되면서도 양호한 광학 특성을 가질 수 있다.
Figure pat00003
여기서, TTL은 상기 렌즈 어셈블리(100)의 전장(total track)(예: 제 1 렌즈의 피사체 측(O) 면(S1)으로부터 결상면(108a)까지의 거리), θ는 상기 렌즈 어셈블리(100)의 반화각(half-ANG)을 의미할 수 있다. 상기 [수학식 1]을 만족함으로써, 망원렌즈의 화각을 확보면서도 렌즈 어셈블리를 소형화 시킬 수 있다. 예컨대, 렌즈 어셈블리(100)의 반(half) 화각에 대한 탄젠셜(tangential) 파라미터와 렌즈 어셈블리(100)의 전장의 비율을 상한값인 25를 초과하면 렌즈 어셈블리의 컴팩트한 구성이 불가능하게 되고, 반대로 하한값인 8을 하회하면 망원렌즈의 화각을 달성하기 어렵거나, 렌즈 어셈블리의 과도한 전장 길이의 축소로 렌즈 가공성이 어려워질 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어셈블리(100)는 다음의 [수학식 2]을 만족할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, Sag_13은 상기 제 1 렌즈(101)의 구결 표면(sagittal plane) 상의 유효거리(Sag_1)와 제 2 렌즈(102)의 구결 표면(sagittal plane) 상의 유효거리(Sag_2)의 합, Y는 상기 제 1 렌즈(101), 상기 제 2 렌즈(102), 상기 제 3 렌즈(103), 상기 제 4 렌즈(104), 상기 제 6 렌즈(105) 및 상기 제 5 렌즈(106)들을 순차적으로 통과한 피사체 이미지를 검출하는 이미지 센서(108)의 대각선 길이의 절반을 의미할 수 있다. 이미지 센서(108)의 길이에 대한 파라미터(Y)에 대하여, 제 1 렌즈(101)의 구결 표면(sagittal plane)과 제 2 렌즈(102)의 구결 표면(sagittal plane)의 유효거리(Sag_1, Sag_2)의 합(Sag_13)을 조절함에 따라, 대구경 렌즈들에 따른 이미지 센서 주변부의 코마수차를 적절히 보정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이미지 센서의 대각선 길이에 대하여 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 구결 표면 상의 유효거리(Sag_13)의 비율이 하한값인 0.3을 초과하도록 함으로써 대구경 렌즈들이 일정 비율의 정의 굴절력을 유지하도록 하면서, 이미지 센서(108)의 대각선 길이에 대하여 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102)의 구결 표면 상의 유효거리(Sag_13)의 비율이 상한값인 0.8 미만이 되도록 함에 따라, 부의 굴절력이 증가하는 것을 방지하여 코마수차를 적절히 보정할 수 있다. 그리고 상기 상한값을 벗어나는 범위에서는 코마수차를 효과적으로 보정하는 것이 어려워지거나 렌즈의 가공성이 나빠질 수 있다. 상기 하한값을 하회하는 경우에도 굴절력이 과도히 작아 광학 전장이 길어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어셈블리는 다음의 [수학식 3]을 만족할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, ET1은 상기 제 1 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께일 수 있고, ET2는 상기 제 2 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께일 수 있다. 그리고 CT1은 상기 제 1 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께일 수 있으며, CT2는 상기 제 2 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께일 수 있다. 상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 주변부의 두께의 합이 상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 중심부의 두께의 합보다 작되, 상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 주변부의 두께의 합이 상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 중심부의 두께의 합에 대하여 0.2 를 초과함으로써, 유효한 정의 굴절력을 확보하는 한편, 0.45 미만의 두께를 갖도록 할 수 있다. 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 중심부의 두께의 합에 대하여 0.2 미만이 되면 가공성이 극도로 저하될 수 있다. 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 중심부의 두께의 합에 대하여 0.45 를 초과하게 되면 정의 굴절력이 부족하여 광학 전장이 길어질 수 있다.
상기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 통해 피사체 측(O)에 배치된 정의 굴절력을 갖는 렌즈들(예: 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈)의 형상을 정의할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어셈블리(100)는 다음의 [수학식 4]를 만족할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, DS1은 상기 제 1 렌즈(101)의 유효경, TTL은 상기 렌즈 어셈블리(100)의 전장 길이를 의미할 수 있다. 렌즈 어셈블리(100)의 전장 길이 대비, 제 1 렌즈(101)의 유효경이 0.23을 초과하게 함으로써 대구경을 구현함과 동시에 0.8 미만이 되도록 함으로써 광학 전장의 길이가 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어셈블리(100)는 다음의 [수학식 5]를 만족할 수 있다.
Figure pat00007
여기서, fair는 상기 제 3 렌즈(103) 및 상기 제 4 렌즈(104)의 합성 초점거리를 나타내며, efl은 상기 렌즈 어셈블리(100)의 합성 초점거리를 나타낼 수 있다. 상기 조건식의 상한값인 -0.2를 초과하게 도면 원하는 부의 굴절력을 획득할 수 없으며, 충분한 구면수차의 보정을 어렵게 할 수 있다. 반대로 하한값인 -1.5를 하회하게 되면 수차 보정에는 용이하지만 후초점의 거리가 길어져, 결상면(108a)에 맺히는 상의 주변부의 coma flare가 커져 주변부에 충분한 광학성능을 확보하는 것이 불가능할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어셈블리(100)는 다음의 [수학식 6] 내지 [수학식 9]를 만족할 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
여기서, Vd_p는 상기 제 1 렌즈(101) 및 상기 제 2 렌즈(102)의 아베수(Abbe's number)의 평균을 의미할 수 있다. 여기서, Vd_n는 상기 제 3 렌즈(103) 및 상기 제 4 렌즈(104)의 아베수(Abbe's number)의 평균을 의미할 수 있다. 여기서, Vd_pL은 상기 제 5 렌즈(106)의 아베수(Abbe's number)를 의미할 수 있다. 여기서, Vd_nL는 상기 제 6 렌즈(105)의 아베수(Abbe's number)를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 렌즈(101) 및 상기 제 2 렌즈(102)의 아베수 평균과, 제 3 렌즈(103) 및 제 4 렌즈(104)의 아베수 평균이 적어도 대략 15 이상의 차이가 나도록 설정할 수 있다. 그리고, 제 5 렌즈(105)의 아베수와 제 6 렌즈(105)의 아베수는 적어도 대략 10 이상의 차이가 나도록 설정할 수 잇다. 상술한 바와 같이, 제 1 렌즈(101) 및 제 2 렌즈(102), 제 3 렌즈(103), 제 4 렌즈(104), 제 5 렌즈(106) 및 제 6 렌즈(105)의 아베수를 조절하여 렌즈 어셈블리의 색수차, 특히 종색수차가 증가하는 것을 방지하여 이미지 센서의 결상면(108a)에 적절한 수준의 화질을 확보할 수 있다. 하기의 [표 1]은 상기 렌즈 어셈블리(100)의 각종 렌즈 데이터를 기재한 것으로서, 'S1~S14'는 관련된 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106) 및/또는 필터(107)의 표면을 지칭할 수 있다. 그리고, Radius은 렌즈의 곡률 반경을, Thick은 렌즈의 두께 또는 공기 간격을, H-Ape는 렌즈의 반경을, EFL은 렌즈의 초점거리를, nd는 매질(예: 렌즈)의 굴절률을, vd는 렌즈의 아베수를 의미할 수 있다. 하기 [표 1]에 포함된 렌즈 어셈블리(100)는 F-수(F-No)가 대략 1.773이고, 화각(ANG)이 대략 46도이며, 대략 5.85mm의 합성 초점거리를 가지면서 상술한 조건(및/또는 상술한 조건들 중 적어도 하나)들을 만족할 수 있다.
Surf Radius Thick H-Ape EFL Nd vd
obj infinity infinity        
S1* 1.797 0.839 1.65 4.688 1.5441 56.09
S2* 5.026 0.043 1.575      
S3* 2.865 0.757 1.484 6.063 1.5311 55.91
S4* 22.812 0.18 1.353      
S5* -12.358 0.296 1.15 -3.575 1.66074 20.37
S6* 2.99 0.472 0.853      
S7* -4.259 0.273 0.875 76.4 1.67074 19.23
S8* -4.037 0.608 1.072      
S9* 28.977 0.26 1.73 -6.023 1.5441 56.09
S10* 2.946 0.225 1.908      
S11* -20.163 0.845 2.151 12.101 1.65038 21.52
S12* -5.799 0.03 2.264      
S13 infinity 0.11 2.9 infinity 1.5168 64.2
S14 infinity 0.664 2.9      
img infinity          
하기의 [표 2] 및 [표 3]은 상기 복수의 렌즈들(예: 101, 102, 103, 104, 105, 106)의 비구면 계수를 기재한 것으로서, 비구면 계수는 다음의 [수학식 10]을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00012
여기서, 'x'는 렌즈의 정점으로부터 광축(O-I) 방향의 거리를, 'c'는 렌즈의 기본 곡률을, 'y'는 광축에 수직인 방향으로의 거리를, 'K'는 코닉(Conic) 상수를, 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'는 비구면 계수를 각각 의미할 수 있다.
Surf K(Conic) A(4th) B(6th) C(8th) D(10th)
S1 -3.28E-01 1.26E-03 2.05E-03 -2.71E-03 1.55E-03
S2 1.65E+00 1.83E-02 -5.77E-03 3.27E-04 8.44E-07
S3 -1.64E-01 2.12E-02 2.67E-03 -6.65E-03 3.29E-03
S4 -1.00E+00 -1.55E-02 1.20E-02 -7.15E-03 3.93E-03
S5 -1.00E+00 7.09E-02 -1.67E-02 8.07E-03 -1.44E-03
S6 0.00E+00 1.24E-01 3.33E-02 -1.79E-01 6.74E-01
S7 0.00E+00 -9.16E-02 -7.22E-02 2.64E-01 -5.52E-01
S8 0.00E+00 -6.38E-02 6.29E-02 -8.89E-02 1.67E-01
S9 0.00E+00 -1.94E-01 6.96E-02 9.45E-03 -9.46E-03
S10 0.00E+00 -1.73E-01 7.10E-02 -2.36E-02 4.28E-03
S11 0.00E+00 -4.69E-03 -3.92E-04 -3.36E-04 4.38E-04
S12 -1.38E+00 -4.71E-02 1.33E-02 -2.30E-03 3.01E-04
Surf K(Conic) E(12th) F(14th) G(16th) H(18th)
S1 -3.28E-01 -3.91E-04 -2.15E-05 0.00E+00 0.00E+00
S2 1.65E+00 1.02E-04 -6.10E-05 0.00E+00 0.00E+00
S3 -1.64E-01 2.55E-04 -2.16E-04 0.00E+00 0.00E+00
S4 -1.00E+00 -1.85E-03 4.21E-04 0.00E+00 0.00E+00
S5 -1.00E+00 -2.31E-03 2.66E-03 0.00E+00 0.00E+00
S6 0.00E+00 -9.73E-01 5.72E-01 0.00E+00 0.00E+00
S7 0.00E+00 6.33E-01 -3.73E-01 0.00E+00 0.00E+00
S8 0.00E+00 -1.37E-01 3.42E-02 0.00E+00 0.00E+00
S9 0.00E+00 1.62E-03 -1.57E-05 -1.19E-05 -1.48E-07
S10 0.00E+00 -2.38E-04 -3.22E-05 4.10E-06 -1.07E-07
S11 0.00E+00 -1.07E-04 8.36E-06 3.97E-07 -9.29E-08
S12 -1.38E+00 -1.78E-05 -5.43E-06 2.07E-06 -2.03E-07
도 2는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 하나(예: 도 1b의 실시예)에 따른, 렌즈 어셈블리(100)의 구면수차(spherical aberration)를 나타내는 그래프이다. 구면 수차는 렌즈의 서로 다른 부분(예: 중심부(chief portion), 주변부(marginal portion))을 통과하는 광들의 초점을 맺는 위치가 달라지는 현상일 수 있다.
도 2에서, 가로축은 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration)의 정도를 나타내고, 세로축은 광축의 중심으로부터의 거리를 규격화(normalization)하여 나타낸 것으로서, 빛의 파장에 따른 종방향 구면수차의 변화가 도시될 수 있다. 종방향 구면수차는, 예를 들면, 파장이 각각 대략 656.2700nm(nanometer), 대략 587.5600nm, 대략 546.0900nm, 대략 479.9100nm, 또는 대략 435.8300nm인 광에 대해 각각 나타낼 수 있다. 도 2를 살펴보면, 가시광 대역에서의 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리의 종방향 구면수차는 +0.050에서 -0.050 이내로 제한되어 안정적인 광학 특성을 보임을 확인할 수 잇다.
도 3은 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 하나(예: 도 1b의 실시예)에 따른, 렌즈 어셈블리(100)의 비점수차(astigmatism)를 나타내는 그래프이다. 비점수차는 렌즈의 자오상면(tangential plane 또는 meridian plane)과 구결상면(sagittal plane)이 서로 다른 반경을 가질 때, 수직선 방향과 수평선 방향을 통과하는 광의 초점이 서로 어긋나는 것일 수 있다.
도 3에서, 상기 렌즈 어셈블리(100)의 비점수차는 대략 546.0900nm의 파장에서 얻어진 결과로서, 실선은 탄젠셜(tangential) 방향의 비점수차(예: 자오상면 만곡)를 나타내고, 점선은 시상(saggital) 방향의 비점수차(예: 구결상면 만곡)를 의미할 수 있다. 도 3을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 문서의 다양한 실시예들에 따른, 비점수차는 +0.050에서 -0.050 이내로 제한되어 안정적인 광학 특성을 보임을 확인할 수 잇다.
도 4는 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 하나(예: 도 1b의 실시예)에 따른, 렌즈 어셈블리(100)의 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다. 왜곡수차는 광축(O-I)으로부터 거리에 따라 광학배율이 달라지게 되기 때문에 발생하는 것으로서, 이론적인 결상면에 맺히는 상에 비해, 실제 결상면(예: 도 1의 108a)에 맺히는 상이 크거나 작게 보이는 것일 수 있다.
도 4에서, 상기 렌즈 어셈블리(100)의 왜곡은 대략 546.0900nm의 파장에서 얻어진 결과로서, 렌즈 어셈블리(100)를 통해 촬영된 이미지(image)는, 상기 광축(O-I)에서 벗어난 지점에서 다소 왜곡이 발생할 수 있다. 다만, 이러한 왜곡은 렌즈를 이용하는 광학 장치에서 일반적으로 나타날 수 있는 정도의 것이며, 왜곡율이 대략 3% 미만으로서, 양호한 광학 특성을 제공할 수 있다.
도 5는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 다른 하나에 따른, 렌즈 어셈블리(200)를 나타내는 구성도이다. 도 6은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(200)의 구면수차를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(200)의 비점수차를 나타내는 그래프이다. 도 8은, 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(200)의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
상술한 실시예들에 따른, 렌즈 어셈블리(100)에 대한 설명은 이하 후술하는 다른 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리들(200, 300, 400, 500)에 준용될 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(100, 200, 300, 400, 500)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.
복수의 렌즈 어셈블리(100, 200, 300, 400, 500)들은 플래쉬(후술하는 도 22의 2220), 이미지 센서(108, 208, 308, 408, 508), 이미지 스태빌라이저(후술하는 도 22의 2240), 메모리(후술하는 도 22의 2250), 또는 이미지 시그널 프로세서(후술하는 도 22의 2260)을 포함하여 광학장치(예: 카메라 모듈)을 구성할 수 있다.
이하의 본 문서의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 전술한 실시예들을 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성요소들에 대해서는 도면의 참조번호를 유사하게 부여하거나 생략할 수 있다. 또한, 그에 대한 상세한 설명도 중복될 수 있는 범위에서는 생략될 수 있다.
도 5 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 상기 도 1의 실시예와 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(200)는, 복수의 렌즈들(예: 201, 202, 203, 204, 205, 206), 이미지 센서(208) 및/또는 필터(207)를 포함할 수 있다.
하기의 [표 4]는 도 5의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(200)의 각종 렌즈 데이터를 나타낼 수 있다. 하기의 [표 5] 및 [표 6]은 상기 복수의 렌즈들(201, 202, 203, 204, 205, 206)의 비구면 계수를 각각 기재한 것일 수 있다. 여기서, 렌즈 어셈블리(200)는 F-수(F-no)가 대략 1.9772이고, 화각(ANG)이 대략 49.4도이며, 대략 5.996mm의 초점거리를 가지면서 상술한 조건들(및/또는 상술한 조건들 중 적어도 하나)을 만족할 수 있다.
Surf Radius Thick H-Ape EFL nd vd
obj infinity infinity        
S1* 1.776 0.717 1.52 3.937 1.5441 55.94
S2* 8.714 0.1 1.446      
S3* 4.548 0.68 1.384 8.224 1.5348 55.74
S4* -145.305 0.273 1.269      
S5* -9.77 0.27 1.025 -3.405 1.66074 20.37
S6* 2.999 0.374 0.803      
S7* -8.531 0.257 0.828 329.034 1.67074 19.23
S8* -8.317 0.74 1.004      
S9* 37.11 0.3 1.64 -5.752 1.5348 55.74
S10* 2.844 0.259 1.85      
S11* -64.182 0.8 2.133 9.825 1.67074 19.23
S12* -6.073 0.1 2.227      
S13 infinity 0.11 2.487 infinity 1.5168 64.2
S14 infinity 0.625 2.513      
img infinity          
Surf K(Conic) A(4th) B(6th) C(8th) D(10th)
S1 -3.17E-03 -8.04E-03 8.05E-04 -3.54E-03 1.08E-03
S2 2.79E+01 4.18E-02 -9.62E-03 1.64E-03 -6.52E-04
S3 6.25E+00 4.91E-02 -4.60E-03 -3.55E-03 4.12E-03
S4 -1.00E+00 -5.71E-03 1.16E-02 -6.92E-03 1.38E-03
S5 -1.00E+00 4.64E-02 5.51E-02 -5.84E-02 2.84E-02
S6 0.00E+00 5.06E-02 1.16E-01 -6.65E-02 -3.18E-02
S7 0.00E+00 -1.51E-01 4.00E-02 -9.37E-02 1.88E-01
S8 0.00E+00 -7.38E-02 5.25E-02 9.89E-03 -7.50E-03
S9 0.00E+00 -1.66E-01 7.26E-02 -1.52E-02 4.72E-03
S10 0.00E+00 -1.60E-01 6.70E-02 -2.34E-02 3.34E-03
S11 0.00E+00 -1.73E-02 2.66E-03 1.03E-04 -6.38E-05
S12 -1.00E+00 -4.83E-02 1.19E-02 -2.63E-03 3.84E-04
Surf K(Conic) E(12th) F(14th) G(16th) H(18th)
S1 -3.17E-03 -2.51E-04 -1.03E-04 0.00E+00 0.00E+00
S2 2.79E+01 -1.10E-06 -6.37E-05 0.00E+00 0.00E+00
S3 6.25E+00 -1.11E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S4 -1.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S5 -1.00E+00 3.60E-04 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S6 0.00E+00 1.28E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S7 0.00E+00 -2.21E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S8 0.00E+00 -5.95E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S9 0.00E+00 -2.83E-03 1.00E-03 -1.30E-04 0.00E+00
S10 0.00E+00 5.20E-04 -3.31E-04 4.46E-05 0.00E+00
S11 0.00E+00 -5.81E-06 1.49E-05 -2.40E-06 0.00E+00
S12 -1.00E+00 3.92E-05 -6.45E-06 -5.09E-07 0.00E+00
도 9는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(300)를 나타내는 구성도이다. 도 10은, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(300)의 구면수차를 나타내는 그래프이다. 도 11은, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(300)의 비점수차를 나타내는 그래프이다. 도 12는, 도 9의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(300)의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(300)는, 복수의 렌즈들(301, 302, 303, 304, 309, 305, 306), 이미지 센서(308), 및/또는 필터(307)를 포함할 수 있다. 도 9 내지 도 12에 도시된 실시예에서는 전술한 실시예들과 달리 하나의 렌즈(309)를 추가로 구비한 것일 수 있다. 여기서 추가되는 렌즈(309)는 렌즈(305)와 함께 제 6 렌즈에 포함되는 렌즈일 수 있다.
하기의 [표 7]은 렌즈 어셈블리(300)의 각종 렌즈 데이터를 나타낼 수 있으며, 하기의 [표 8] 및 [표 9]는 상기 복수의 렌즈들(301, 302, 303, 304, 309, 305, 306)의 비구면 계수를 각각 기재한 것일 수 있다. 여기서, 상기 렌즈 어셈블리(300)는 F-수(F-no)가 대략 1.9883이고, 화각(ANG)이 대략 50.1도이며, 대략 5.9963mm의 초점거리를 가지면서 상술한 조건들(및/또는 상술한 조건들 중 적어도 하나)을 만족할 수 있다.
Surf Radius Thick H-Ape EFL nd vd
obj* infinity infinity        
S1* 1.782 0.721 1.51 3.937 1.5441 56.09
S2* 8.876 0.097 1.435      
S3* 4.285 0.681 1.367 7.66 1.53516 55.72
S4* -99.193 0.246 1.246      
S5* -10.066 0.27 1.02 -3.444 1.66074 20.37
S6* 3.016 0.336 0.8      
S7* -6.891 0.257 0.813 73.099 1.67074 19.23
S8* -6.142 0.198 0.967      
S15* -5.22 0.23 1.19 -33.915 1.54682 53.4
S16* -7.366 0.454 1.328      
S9* 22.319 0.3 1.613 -5.679 1.5348 55.71
S10* 2.671 0.251 1.832      
S11* 30.543 0.8 2.082 9.922 1.67074 19.23
S12* -8.55 0.099 2.204      
S13 infinity 0.109 2.526 infinity 1.5168 64.2
S14 infinity 0.628 2.553      
img infinity          
Surf K(Conic) A(4th) B(6th) C(8th) D(10th)
S1 4.94E-03 -7.55E-03 1.01E-03 -3.30E-03 1.13E-03
S2 2.89E+01 4.35E-02 -1.10E-02 2.02E-03 -6.62E-04
S3 5.52E+00 4.95E-02 -5.49E-03 -4.22E-03 4.73E-03
S4 -1.00E+00 -5.38E-03 1.42E-02 -7.76E-03 1.50E-03
S5 -1.00E+00 4.66E-02 5.28E-02 -4.88E-02 1.58E-02
S6 0.00E+00 4.72E-02 1.00E-01 -9.54E-03 -1.31E-01
S7 0.00E+00 -1.52E-01 6.75E-02 -6.24E-02 1.48E-01
S8 0.00E+00 -8.14E-02 1.05E-01 2.37E-02 -4.88E-03
S15 0.00E+00 -2.11E-02 3.97E-02 1.50E-02 -5.33E-03
S16 0.00E+00 6.00E-03 5.75E-03 1.95E-03 -2.00E-03
S9 0.00E+00 -1.51E-01 7.18E-02 -1.82E-02 4.84E-03
S10 0.00E+00 -1.67E-01 6.99E-02 -2.51E-02 3.88E-03
S11 0.00E+00 -1.99E-02 -1.07E-04 4.69E-04 -8.36E-06
S12 -1.00E+00 -4.69E-02 1.27E-02 -3.22E-03 3.46E-04
Surf K(Conic) E(12th) F(14th) G(16th) H(18th)
S1 4.94E-03 -3.00E-04 -1.01E-04 0.00E+00 0.00E+00
S2 2.89E+01 -2.16E-05 -5.80E-05 0.00E+00 0.00E+00
S3 5.52E+00 -1.10E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S4 -1.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S5 -1.00E+00 5.00E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S6 0.00E+00 1.72E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S7 0.00E+00 -2.02E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S8 0.00E+00 -2.25E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S15 0.00E+00 -1.19E-02 5.38E-03 -6.28E-04 0.00E+00
S16 0.00E+00 -5.37E-05 -1.02E-11 -9.75E-13 0.00E+00
S9 0.00E+00 -3.09E-03 1.18E-03 -1.47E-04 0.00E+00
S10 0.00E+00 5.88E-04 -3.94E-04 5.30E-05 0.00E+00
S11 0.00E+00 -1.51E-05 1.17E-05 -1.88E-06 0.00E+00
S12 -1.00E+00 4.31E-05 -5.79E-06 -3.69E-07 0.00E+00
도 13은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)를 나타내는 구성도이다. 도 14는, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(400)의 구면수차를 나타내는 그래프이다. 도 15는, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(400)의 비점수차를 나타내는 그래프이다. 도 16은, 도 13의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(400)의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(400)는, 복수의 렌즈들(예: 401, 402, 403, 404, 405, 406), 이미지 센서(408), 및/또는 필터(407)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 렌즈 어셈블리(400)에는 적어도 하나의 조리개(410)가 포함될 수 있다. 예를 들면, 조리개(410)는 상기 제 3 렌즈(403) 및 상기 제 4 렌즈(404) 사이에 배치되어 광량을 조절할 수 있다. 이외에도 렌즈 어셈블리(400)의 또 다른 위치에 다른 조리개(미도시) 추가로 또는 대체적으로 구비될 수도 있다.
하기의 [표 10]은 렌즈 어셈블리(400)의 각종 렌즈 데이터를 나타낼 수 있다. 그리고 하기 [표 11]은 복수의 렌즈들(401, 402, 403, 404, 405, 406)의 비구면 계수를 각각 기재한 것일 수 있다. 여기서, 렌즈 어셈블리(400)는 F-수(F-no)가 1.816이고, 화각(ANG)이 49.7도이며, 5.98mm의 초점거리를 가지면서 상술한 조건들(및/또는 상술한 조건들 중 적어도 하나)을 만족할 수 있다.
전술한 실시예와 달리, 제 2 렌즈(102)의 상(I) 측을 향하는 면(S4)과 제 3 렌즈(103)의 피사체(O) 측을 향하는 면(S5)과, 제 5 렌즈(106)의 상(I) 측을 향하는 면(S12)은 구면(spheric)일 수 있다. 이에 따라 하기 [표 11]에서는 전술한 실시예와 달리 면(S4, S5, S12)의 비구면(aspheric) 계수가 생략될 수 있다.
Surf Radius Thick H-Ape EFL nd vd
obj infinity infinity        
S1* 1.943 0.796 1.7 7.296 1.5441 56.1
S2* 3.242 0.01 1.582      
S3* 1.864 0.743 1.45 4.459 1.5441 56.1
S4 6.818 0.01 1.32      
S5 3.896 0.23 1.234 -4.115 1.65038 21.52
S6* 1.559 0.9 0.947      
S7* -3.463 0.23 1 21.659 1.65038 21.52
S8* -2.859 0.925 1.124      
S9* -5.078 0.25 1.677 -14.467 1.5441 56.1
S10* -14.45 0.196 1.899      
S11* -2.801 0.559 2.143 -12.696 1.65038 21.52
S12 -4.549 0.01 2.261      
S13 infinity 0.11 2.506 infinity 1.5168 64.2
S14 infinity 0.555 2.534      
img infinity          
Surf K(Conic) A(4th) B(6th) C(8th) D(10th) E(12th)
S1 0.00E+00 -3.33E-03 8.63E-04 -9.12E-04 3.80E-04 -8.36E-05
S2 0.00E+00 1.90E-05 -1.12E-04 -2.64E-04 -9.37E-05 5.00E-05
S3 0.00E+00 3.84E-03 -1.19E-03 -1.05E-03 3.54E-06 -8.37E-05
S6 0.00E+00 3.86E-02 4.14E-02 -2.96E-02 3.49E-02 1.25E-03
S7 0.00E+00 -1.29E-03 -1.12E-03 4.35E-02 -3.71E-02 -2.06E-11
S8 0.00E+00 9.97E-03 2.27E-02 1.73E-02 -1.59E-02 -2.76E-11
S9 0.00E+00 -6.87E-02 9.22E-03 1.68E-03 3.81E-04 -1.61E-04
S10 0.00E+00 -6.75E-03 3.20E-03 -4.45E-03 4.44E-04 1.73E-05
S11 0.00E+00 9.49E-02 -2.24E-02 1.44E-03 2.24E-04 -2.47E-05
도 17은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(500)를 나타내는 구성도이다. 도 18은, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(500)의 구면수차를 나타내는 그래프이다. 도 19는, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(500)의 비점수차를 나타내는 그래프이다. 도 20은, 도 17의 실시예에 따른, 렌즈 어셈블리(500)의 왜곡수차를 나타내는 그래프이다.
도 17 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 렌즈 어셈블리(500)는, 복수의 렌즈들(예: 501, 502, 503, 504, 505, 506), 이미지 센서(508), 및/또는 필터(507)를 포함할 수 있다.
하기의 [표 12]는 렌즈 어셈블리(500)의 각종 렌즈 데이터를, 하기의 [표 13] 및 [표 14]는 복수의 렌즈들(예: 501, 502, 503, 504, 505, 506)의 비구면 계수를 각각 기재한 것일 수 있다. 여기서, 렌즈 어셈블리(500)는 F-수(F-no)가 대략 2.417이고, 화각(ANG)이 대략 41.4도이며, 대략 6.6mm의 초점거리를 가지면서 상술한 조건들(및/또는 상술한 조건들 중 적어도 하나)을 만족할 수 있다.
Surf Radius Thick H-Ape EFL nd vd
obj infinity infinity        
S1* 1.695 0.883 1.6 3.909 1.51691 76.76
S2* 8.513 0.02 1.499      
S3* 4.118 0.637 1.381 17.643 1.50032 80.73
S4* 7.3 0.099 1.164      
S5* 6.607 0.268 1.051 -9.504 1.66074 20.37
S6* 3.186 0.717 0.856      
S7* -5.244 0.22 0.723 -6.91 1.67074 19.23
S8* 45.225 0.672 0.77      
S9* -172.104 0.22 1.452 -4.095 1.755 52.32
S10* 3.164 0.188 1.708      
S11* -352.727 0.806 1.514 17.455 1.67074 19
S12* -11.478 0.11 1.692      
S13 infinity 0.121 2.119 infinity 1.5168 64.2
S14 infinity 0.563 2.161      
img infinity          
Surf K(Conic) A(4th) B(6th) C(8th) D(10th)
S1 -5.80E-02 -8.32E-03 8.96E-04 -4.13E-03 1.45E-03
S2 2.63E+01 3.92E-02 -1.51E-02 1.07E-03 -9.90E-04
S3 5.07E+00 4.20E-02 -6.91E-03 -4.82E-03 5.26E-03
S4 -1.00E+00 8.09E-03 2.37E-02 -1.26E-02 -8.24E-04
S5 -1.00E+00 1.75E-02 5.85E-02 -6.59E-02 3.90E-02
S6 0.00E+00 7.39E-03 8.19E-02 -7.26E-02 8.05E-03
S7 0.00E+00 -1.62E-01 1.91E-02 1.30E-01 1.76E-02
S8 0.00E+00 -1.03E-01 1.05E-01 1.70E-02 1.01E-01
S9 0.00E+00 -2.61E-01 3.52E-02 -1.02E-02 9.61E-03
S10 0.00E+00 -2.35E-01 8.00E-02 -3.04E-02 4.56E-03
S11 0.00E+00 -4.85E-02 2.67E-03 1.20E-03 4.47E-05
S12 -1.00E+00 -1.42E-01 4.42E-02 -6.16E-03 -8.04E-05
Surf K(Conic) E(12th) F(14th) G(16th) H(18th)
S1 -5.80E-02 -3.25E-04 -1.56E-04 0.00E+00 0.00E+00
S2 2.63E+01 5.33E-05 2.67E-06 0.00E+00 0.00E+00
S3 5.07E+00 -1.25E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S4 -1.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S5 -1.00E+00 -5.50E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S6 0.00E+00 6.49E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S7 0.00E+00 -1.73E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S8 0.00E+00 -9.24E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
S9 0.00E+00 -4.35E-03 2.12E-03 2.20E-03 0.00E+00
S10 0.00E+00 1.04E-03 -4.32E-04 3.28E-05 0.00E+00
S11 0.00E+00 4.21E-05 2.57E-05 -9.43E-06 0.00E+00
S12 -1.00E+00 1.46E-05 -6.04E-08 6.04E-06 0.00E+00
상술한 실시예들에서는, 렌즈 어셈블리(예: 100, 200, 300, 400, 500)들 및/또는 상기 렌즈 어셈블리(예: 100, 200, 300, 400, 500)들을 포함하는 전자 장치에 있어서, 렌즈에 대한 각종 데이터들을 확인할 수 있다. 이러한 데이터들은 상술한 조건들, 예컨대, [수학식 1 내지 수학식 9]의 결과를 만족할 수 있다.
수식 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
수학식1
Figure pat00013
13.198 12.185 12.127 11.887 14.548
수학식 2
Figure pat00014
0.557 0.414 0.407 0.593 0.496
수학식 3
Figure pat00015
0.323 0.365 0.364 0.286 0.402
수학식 4
Figure pat00016
0.589 0.543 0.533 0.618 0.582
수학식 5
Figure pat00017
-0.718 -0.905 -0.855 -0.406 -0.709
수학식 6
Figure pat00018
56 55.84 55.9 56.1 78.75
수학식 7
Figure pat00019
19.8 19.8 19.8 21.5 19.8
수학식 8
Figure pat00020
21.52 19.23 19.23 21.52 19
수학식 9
Figure pat00021
56.09 55.74 55.71 56.1 52.32
위 [표 16]에서, '실시예1'은 도 1b에 도시된 렌즈 어셈블리(100)를, '실시예2'는 도 5에 도시된 렌즈 어셈블리(200)를, '실시예3'은 도 9에 도시된 렌즈 어셈블리(300)를, '실시예4'는 도 13에 도시된 렌즈 어셈블리(400)를, '실시예5'는 도 17에 도시된 렌즈 어셈블리(500)를 각각 의미할 수 있다.
전술한 다양한 실시예들에 따른 렌즈 어셈블리(예: 100, 200, 300, 400, 500)는 전자 장치(예: 광학 장치)에 탑재되어 사용될 수 있다. 전자 장치(예: 광학 장치)에는 이미지 센서예: (108, 208, 308, 408, 508) 외에도, 어플리케이션 프로세서(AP: application processor)를 더 포함할 수 있으며, 상기 어플리케이션 프로세서(AP)를 통해 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP(21)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 어플리케이션 프로세서(AP)는 GPU (graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(AP)에 이미지 신호 프로세서가 포함되는 경우, 상기 이미지 센서(예: 108, 208, 308, 408, 508)에 의해 획득된 상기 이미지(또는 영상)를 상기 어플리케이션 프로세서(AP)를 이용하여 저장 또는 출력할 수 있다.
도 21은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(2100) 내의 전자 장치(2101)(예: 광학 장치)의 블럭도이다. 도 21을 참조하면, 네트워크 환경(2100)에서 전자 장치(2101)(예: 광학 장치)는 제 1 네트워크(2198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(2102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(2199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(2104) 또는 서버(2108)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(2101)는 서버(2108)를 통하여 전자 장치(2104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(2101)는 프로세서(2120), 메모리(2130), 입력 장치(2150), 음향 출력 장치(2155), 표시 장치(2160), 오디오 모듈(2170), 센서 모듈(2176), 인터페이스(2177), 햅틱 모듈(2179), 카메라 모듈(2180), 전력 관리 모듈(2188), 배터리(2189), 통신 모듈(2190), 가입자 식별 모듈(2196), 또는 안테나 모듈(2197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(2101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(2160) 또는 카메라 모듈(2180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(2176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(2160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다.
프로세서(2120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(2140))를 실행하여 프로세서(2120)에 연결된 전자 장치(2101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(2120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(2176) 또는 통신 모듈(2190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(2132)에 로드하고, 휘발성 메모리(2132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(2134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(2120)는 메인 프로세서(2121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(2123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(2123)은 메인 프로세서(2121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(2123)는 메인 프로세서(2121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(2123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(2121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(2121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(2121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(2121)와 함께, 전자 장치(2101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(2160), 센서 모듈(2176), 또는 통신 모듈(2190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(2123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(2180) 또는 통신 모듈(2190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(2130)는, 전자 장치(2101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(2120) 또는 센서모듈(2176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(2140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(2130)는, 휘발성 메모리(2132) 또는 비휘발성 메모리(2134)를 포함할 수 있다.
프로그램(2140)은 메모리(2130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(2142), 미들 웨어(2144) 또는 어플리케이션(2146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(2150)는, 전자 장치(2101)의 구성요소(예: 프로세서(2120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(2101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(2150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(2155)는 음향 신호를 전자 장치(2101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(2155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(2160)는 전자 장치(2101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(2160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(2160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(2170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(2170)은, 입력 장치(2150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(2155), 또는 전자 장치(2101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(2176)은 전자 장치(2101)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. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(2176)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(2177)는 전자 장치(2101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(2177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(2178)는, 그를 통해서 전자 장치(2101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(2178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(2179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(2179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(2180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(2180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(2188)은 전자 장치(2101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(2189)는 전자 장치(2101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(2189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(2190)은 전자 장치(2101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2102), 전자 장치(2104), 또는 서버(2108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(2190)은 프로세서(2120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(2190)은 무선 통신 모듈(2192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(2194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(2198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(2199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 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(2192)은 가입자 식별 모듈(2196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(2198) 또는 제 2 네트워크(2199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(2101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(2197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(2197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(2198) 또는 제 2 네트워크(2199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(2190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(2190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(2197)의 일부로 형성될 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.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(2199)에 연결된 서버(2108)를 통해서 전자 장치(2101)와 외부의 전자 장치(2104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(2102, 2104) 각각은 전자 장치(2101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(2101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(2102, 2104, or 2108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(2101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(2101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(2101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(2101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다.. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 22는, 다양한 실시예들에 따른, 카메라 모듈(2180)을 예시하는 블럭도(2200)이다. 도 22를 참조하면, 카메라 모듈(2180)은 렌즈 어셈블리(2210)(예: 도 1a, 도 1b의 100, 도 5의 200, 도 9의 300, 도 13의 400, 도 17의 500), 플래쉬(2220), 이미지 센서(2230) )(예: 도 1a, 도 1b의 108, 도 5의 208, 도 9의 308, 도 13의 408, 도 17의 508), 이미지 스태빌라이저(2240), 메모리(2250)(예: 버퍼 메모리)(예: 도 21의 2130), 또는 이미지 시그널 프로세서(2260)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(2210)는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다. 렌즈 어셈블리(2210)는 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(2180)은 복수의 렌즈 어셈블리(2210)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 카메라 모듈(2180)은, 예를 들면, 듀얼 카메라, 360도 카메라, 또는 구형 카메라(spherical camera)를 형성할 수 있다. 복수의 렌즈 어셈블리(2210)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(2210)는, 예를 들면, 광각 렌즈 또는 망원 렌즈를 포함할 수 있다.
플래쉬(2220)는 피사체로부터 방출 또는 반사되는 빛을 강화하기 위하여 사용되는 빛을 방출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 플래쉬(2220)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(2230)는 피사체로부터 방출 또는 반사되어 렌즈 어셈블리(2210)를 통해 전달된 빛을 전기적인 신호로 변환함으로써, 상기 피사체에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 센서(2230)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(2230)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(2240)는 카메라 모듈(2180) 또는 이를 포함하는 전자 장치(2101)의 움직임에 반응하여, 렌즈 어셈블리(2210)에 포함된 적어도 하나의 렌즈 또는 이미지 센서(2230)를 특정한 방향으로 움직이거나 이미지 센서(2230)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(2240)는, 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(2240)은 카메라 모듈(2180)의 내부 또는 외부에 배치된 자이로 센서(미도시) 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 카메라 모듈(2180) 또는 전자 장치(2101)의 그런 움직임을 감지할 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 스태빌라이저(2240)는, 예를 들면, 광학식 이미지 스태빌라이저로 구현될 수 있다. 메모리(2250)는 이미지 센서(2230)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(2250)에 저장이 되고, 그에 대응하는 사본 이미지(예: 낮은 해상도의 이미지)는 표시 장치(2160)을 통하여 프리뷰될 수 있다. 이후, 지정된 조건이 만족되면(예: 사용자 입력 또는 시스템 명령) 메모리(2250)에 저장되었던 원본 이미지의 적어도 일부가, 예를 들면, 이미지 시그널 프로세서(2260)에 의해 획득되어 처리될 수 있다. 일실시예에 따르면, 메모리(2250)는 메모리(2130)의 적어도 일부로, 또는 이와는 독립적으로 운영되는 별도의 메모리로 구성될 수 있다.
이미지 시그널 프로세서(2260)는 이미지 센서(2230)을 통하여 획득된 이미지 또는 메모리(2250)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(2260)는 카메라 모듈(2180)에 포함된 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 이미지 센서(2230))에 대한 제어(예: 노출 시간 제어, 또는 리드 아웃 타이밍 제어 등)를 수행할 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(2260)에 의해 처리된 이미지는 추가 처리를 위하여 메모리(2250)에 다시 저장 되거나 카메라 모듈(2180)의 외부 구성 요소(예: 메모리(2130), 표시 장치(2160), 전자 장치(2102), 전자 장치(2104), 또는 서버(2108))로 제공될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이미지 시그널 프로세서(2260)는 프로세서(2120)의 적어도 일부로 구성되거나, 프로세서(2120)와 독립적으로 운영되는 별도의 프로세서로 구성될 수 있다. 이미지 시그널 프로세서(2260)이 프로세서(2120)과 별도의 프로세서로 구성된 경우, 이미지 시그널 프로세서(2260)에 의해 처리된 적어도 하나의 이미지는 프로세서(2120)에 의하여 그대로 또는 추가의 이미지 처리를 거친 후 표시 장치(2160)를 통해 표시될 수 있다.
일실시예에 따르면, 전자 장치(2101)는 각각 다른 속성 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈(2180)들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈(2180)들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다. 유사하게, 상기 복수의 카메라 모듈(2180)들 중 적어도 하나는 전면 카메라이고, 적어도 다른 하나는 후면 카메라일 수 있다.
본 문서에서 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, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(2101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(2136) 또는 외장 메모리(2138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(2140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(2101))의 프로세서(예: 프로세서(2120))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 저장매체 는, 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.
일 실시예에 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 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.
이상, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 문서의 요지에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구체적인 실시예에서는 복수의 렌즈들의 치수 등은, 실제 제작될 렌즈 어셈블리 또는 그러한 렌즈 어셈블리가 탑재될 전자 장치의 구조와 요구 사양, 실제 사용 환경 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
100: 렌즈 어셈블리 101: 제 1 렌즈
102: 제 2 렌즈 103: 제 3 렌즈
104: 제 4 렌즈 105: 제 6 렌즈
106: 제 5 렌즈 107: 필터
108: 이미지 센서
108a: 결상면

Claims (20)

  1. 렌즈 어셈블리에 있어서,
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 1 렌즈;
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 2 렌즈;
    부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 3 렌즈;
    상기 제 1 방향을 향한 면이 오목하게 형성되어, 상기 제 3 렌즈의 오목한 면과 서로 마주보도록 배치된 상기 제 4 렌즈; 및
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 볼록한 제 5 렌즈;를 포함하고,
    상기 렌즈 어셈블리는, 다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 1]
    Figure pat00022

    [수학식 2]
    Figure pat00023

    (여기서, TTL은 상기 렌즈 어셈블리의 전장 길이, θ는 상기 렌즈 어셈블리의 반(half) 화각, Sag_13은 상기 제 1 렌즈의 구결 표면(sagittal plane) 상의 유효거리와 제 2 렌즈의 구결 표면 상의 유효거리의 합, Y는 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈, 상기 제 3 렌즈, 상기 제 4 렌즈 및 상기 제 5 렌즈들을 순차적으로 통과한 피사체 이미지를 검출하는 이미지 센서의 대각선 길이의 절반)
  2. 제 1 항에 있어서,
    부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 6 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 다음의 [수학식 3]을 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 3]
    Figure pat00024

    (여기서, ET1은 상기 제 1 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께, ET2는 상기 제 2 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께, CT1은 상기 제 1 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께, CT2는 상기 제 2 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 다음의 [수학식 4]를 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 4]
    Figure pat00025

    (여기서, Ds1은 상기 제 1 렌즈의 상기 제 1 방향을 향하는 면에서의 유효경, TTL은 상기 렌즈 어셈블리의 전장 길이)
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈는 다음의 [수학식 5]을 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 5]
    Figure pat00026

    (여기서, f_air는 서로 오목한 면을 마주보는 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈의 합성 초점거리, efl은 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점거리)
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈는 다음의 [수학식 6]을 만족하며,
    [수학식 6]
    Figure pat00027

    상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈는 다음의 [수학식 7]을 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 7]
    Figure pat00028

    (여기서, Vd_p는 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈의 아베수(Abbe's number)의 평균, Vd_n은 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈의 아베수의 평균)
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 렌즈는 다음의 [수학식 8]을 만족하고,
    [수학식 8]
    Figure pat00029

    상기 제 6 렌즈는 다음의 [수학식 9]를 만족하는 렌즈 어셈블리.
    [수학식 9]
    Figure pat00030

    (여기서, Vd_pL은 상기 제 5 렌즈의 아베수, Vd_nL는 상기 제 6 렌즈의 아베수)
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈의 유효경은 상기 제 2 렌즈의 유효경보다 크고, 상기 제 2 렌즈의 유효경은 상기 제 3 렌즈의 유효경보다 큰 렌즈 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 렌즈 또는 상기 제 6 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈에는, 적어도 한 면의 비구면이 형성된 렌즈 어셈블리.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 비구면을 포함하는 상기 제 5 렌즈의 면 또는 상기 제 6 렌즈의 면 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  11. 전자 장치에 있어서,
    피사체(Object) 측으로부터 상(image) 측으로 복수의 렌즈들이 순서대로 배치된 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리들을 순차적으로 통과한 이미지를 검출하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지를 저장 또는 출력하는 이미지 신호 프로세서를 포함하고,
    상기 렌즈 어셈블리는,
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 1 렌즈;
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향을 향한 면이 볼록한 제 2 렌즈;
    부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 1 방향의 반대 방향을 향하는 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 3 렌즈;
    상기 제 1 방향을 향한 면이 오목하게 형성되어, 상기 제 3 렌즈의 오목한 면과 서로 마주보도록 배치된 상기 제 4 렌즈; 및
    정(positive)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 볼록한 제 5 렌즈; 를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리는,
    다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 만족하는 전자 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00031

    [수학식 2]
    Figure pat00032

    (여기서, TTL은 상기 렌즈 어셈블리의 전장 길이, θ는 상기 렌즈 어셈블리의 반(half) 화각, Sag_13은 상기 제 1 렌즈의 구결 표면(sagittal plane) 상의 유효거리와 제 2 렌즈의 구결 표면 상의 유효거리의 합, Y는 상기 이미지 센서의 대각선 길이의 절반)
  12. 제 11 항에 있어서,
    부(negative)의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 방향을 향한 면이 오목한 제 6 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 다음의 [수학식 3]을 만족하는 전자 장치.
    [수학식 3]
    Figure pat00033

    (여기서, ET1은 상기 제 1 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께, ET2는 상기 제 2 렌즈의 주변부(marginal portion) 중 일측 단부의 두께, CT1은 상기 제 1 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께, CT2는 상기 제 2 렌즈의 중심부(chief portion)의 두께)
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 다음의 [수학식 4]를 만족하는 전자 장치.
    [수학식 4]
    Figure pat00034

    (여기서, DS1은 상기 제 1 렌즈의 유효경, TTL은 상기 렌즈 어셈블리의 전장 길이)
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈는 다음의 [수학식 5]을 만족하는 전자 장치.
    [수학식 5]
    Figure pat00035

    (여기서, fair는 서로 오목한 면을 마주보는 상기 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈의 합성 초점거리, efl은 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점거리)
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈는 다음의 [수학식 6]을 만족하고,
    [수학식 6]
    Figure pat00036

    상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈는 다음의 [수학식 7]을 만족하는 전자 장치.
    [수학식 7]
    Figure pat00037

    (여기서, Vd_p는 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈의 아베수(Abbe's number)의 평균, Vd_n은 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 4 렌즈의 아베수의 평균)
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 5 렌즈는 다음의 [수학식 8]을 만족하고,
    [수학식 8]
    Figure pat00038

    상기 제 6 렌즈는 다음의 [수학식 9]를 만족하는 전자 장치.
    [수학식 9]
    Figure pat00039

    (여기서, Vd_pL은 상기 제 5 렌즈의 아베수, Vd_nL는 상기 제 6 렌즈의 아베수)
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈의 유효경은 상기 제 2 렌즈의 유효경보다 크고, 상기 제 2 렌즈의 유효경은 상기 제 3 렌즈의 유효경보다 큰 전자 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 5 렌즈 또는 상기 제 6 렌즈 중 적어도 하나의 렌즈에는, 적어도 한 면의 비구면이 형성된 전자 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 비구면을 포함하는 상기 제 5 렌즈의 면 또는 상기 제 6 렌즈의 면 중 적어도 하나의 면은 변곡점을 포함하는 전자 장치.

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