CN113260892B - 光学***及包括该光学***的相机模块 - Google Patents

光学***及包括该光学***的相机模块 Download PDF

Info

Publication number
CN113260892B
CN113260892B CN201980087979.1A CN201980087979A CN113260892B CN 113260892 B CN113260892 B CN 113260892B CN 201980087979 A CN201980087979 A CN 201980087979A CN 113260892 B CN113260892 B CN 113260892B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
optical system
image
optical
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980087979.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113260892A (zh
Inventor
金志晟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Publication of CN113260892A publication Critical patent/CN113260892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113260892B publication Critical patent/CN113260892B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/021—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses for more than one lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

根据本发明的一个实施例的光学***包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜从物侧到像侧依次布置，并且具有1.7以下的F值，其中总顶部长度(TTL)与F值之比率(TTL/F值)在2.1至3的范围内。

Description

光学***及包括该光学***的相机模块
技术领域
本发明涉及一种相机模块，更具体地，涉及一种光学***及包括该光学***的相机模块。
背景技术
三维(3D)内容不仅应用于游戏和文化领域，还应用于诸如教育、制造、自动驾驶等各种领域，并且为了获得3D内容需要深度图。深度图是指示空间上的距离的信息，并且指示在二维(2D)图像中相对于一个点的另一点的透视信息。
作为获得深度图的方法，已经使用了向物体投影红外(IR)结构光的方法、使用立体相机的方法、飞行时间(ToF)方法等。根据ToF方法，通过测量飞行时间即光被发射和被反射而返回所花费的时间，来计算到物体的距离。ToF方法的最大优点是可以快速实时提供3D空间上的距离信息(地图)。另外，即使用户不应用单独的算法或执行硬件校正，也可以获得准确的距离信息(地图)。另外，即使在测量非常接近的对象或测量移动的对象时，也可以获得准确的深度图。
同时，随着便携式终端和嵌入式相机技术的发展，即使在便携式终端中也尝试嵌入具有ToF功能的相机模块，但由于便携式终端中的设计限制，难以在满足厚度小、功耗低和重量轻的同时，获得高分辨率的光学性能。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种光学***及包括该光学***的相机模块。
技术方案
本发明的一个方面提供一种光学***，其包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜从物侧到像侧依次布置，并且具有1.7以下的F值以及在2.1到3的范围内的TTL与F值之比率(总顶长(TTL)/F值)。
第一透镜和第三透镜可以各自具有正光焦度，第四透镜可以具有负光焦度。
第三透镜的焦距(F3)与第一透镜的焦距(F1)之比率(F3/F1)可以在0.5至1.5的范围内。
第一透镜可以包括凸出物侧表面和凹入像侧表面，第三透镜可以包括凹入物侧表面和凸出像侧表面，并且第四透镜可以包括凸出物侧表面和凹入像侧表面。
F值可以为1.5以下，并且TTL与F值之比率(TTL/F值)可以在2.4到3的范围内。
F值可以是1.4以下，并且TTL与F值之比率(TTL/F值)可以在2.6到2.9的范围内。
在第一透镜的像侧表面与第二透镜的物侧表面之间的第一距离、第二透镜的像侧表面与第三透镜的物侧表面之间的第二距离、以及第三透镜的像侧表面与第四透镜的物侧表面之间的第三距离中，第三距离可以是最短的。
在第一透镜的第一折射率、第二透镜的第二折射率、第三透镜的第三折射率和第四透镜的第四折射率中，第三折射率可以是最高的。
第四透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个可以包括至少一个拐点。
本发明的另一方面提供一种相机模块，该相机模块包括图像传感器、设置在图像传感器上方的滤光器和设置在滤光器上方的光学***，其中，光学***包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，F值为1.7以下，TTL与F值之比率(总顶长(TTL)/F值)在2.1到3的范围内。
相机模块可以包括：光输出单元，所述光输出单元被配置为向物体输出光；以及图像处理单元，所述图像处理单元被配置为使用从光输出单元输出、从物体反射并且由图像传感器通过光学***和滤光器接收到的光来提取物体的深度图，其中图像处理单元使用从光输出单元输出的光与由图像传感器接收到的光之间的相位差来提取物体的深度图。
滤光器可以以预定的规则倾斜，并且由图像感测器接收到的光的路径根据滤光器的倾斜而以预定的规则偏移。
有益效果
根据本发明的实施例，可以提供即使在低照度环境下也可以实现小尺寸和高分辨率的光学***和相机模块。可以应用根据本发明实施例的相机模块来实现飞行时间(ToF)功能。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的光学***的剖视图。
图2是根据本发明第二实施例的光学***的剖视图。
图3是根据本发明第三实施例的光学***的剖视图。
图4是根据本发明第四实施例的光学***的剖视图。
图5是根据本发明第五实施例的光学***的剖视图。
图6至图10是分别通过测量根据第一实施例至第五实施例的各个光学***的纵向球面像差、像散场曲线和失真而获得的图。
图11是应用了根据本发明的一个实施例的光学***的相机模块的剖视图。
图12示出了根据本发明的一个实施例的提取深度图的相机模块的框图。
图13是用于描述根据本发明实施例的产生电信号的过程的视图。
图14是使用四个相位图像获得飞行时间(ToF)-红外(IR)图像或深度图像的方法的示例的简化视图。
图15a是用于描述由倾斜单元改变的输入光信号的光路的视图，图15b是用于描述通过在图像传感器中以子像素为单位移动像素来对输入光数据进行插值的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明的技术精神不限于以下公开的实施例，而是可以以多种不同的形式实现，并且在本发明的范围内可以选择性地组合和替换每个实施例的一个或多个元件。.
另外，除非本文中清晰且明确定义，否则本发明实施例中所使用的术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。应当进一步理解，术语(例如在常用词典中定义的术语)应当被解释为含义与其在相关技术的上下文中的含义一致。
此外，本发明实施例中所使用的术语仅用于描述本发明的实施例，并不用于限制的目的。
在本说明书中，除非上下文另有明确说明，否则单数形式包括复数形式，并且短语“元件A、元件B和元件C中的至少一个元件(或一个或多个元件)”应理解为包括通过组合元件A、元件B和元件C获得的所有组合中的至少一者的含义。
此外，在描述本发明的实施例的元件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。
这些术语仅用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的特性、顺序、序列等不受这些术语限制。
另外，应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，该元件不仅可以直接连接或耦接到另一元件，还可以通过在一个元件与另一元件之间存在的其他元件连接或耦接到另一元件。
此外，当一个元件被称为形成或设置在另一元件“上(上方)”或“下方(下方)”时，术语“上(上方)”或“下方(下方)”包括以下两种情况：两个元件彼此直接接触的情况，或者一个或多个元件(间接)形成或设置在两个元件之间的情况。另外，术语“上(上方)”或“下(下方)”包括一个元件相对于另一元件设置在向上方向或向下方向的情况。
根据本发明实施例的光学***包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，并且具有1.7以下的F值以及2.1至3的TTL与F值之比率(总顶长(TTL)/F值)。另外，第一透镜和第三透镜可以各自具有正光焦度，第四透镜可以具有负光焦度。每个透镜的光焦度可以由每个透镜的焦距的倒数表示。这样的光学***即使在低照度环境下也可以具有优异的成像性能，可以校正色差，也可以很好地校正失真。
同时，根据本发明实施例的光学***可以具有0.5至1.5的第三透镜的焦距F3与第一透镜的焦距F1之比率(F3/F1)。因此，可以使光学***小型化，可以很好地保持色差，并且可以很好地校正失真。
此外，在根据本发明实施例的光学***中，在第一透镜的像侧表面与第二透镜的物侧表面之间的第一距离、第二透镜的像侧表面与第三透镜的物侧表面之间的第二距离、以及第三透镜的像侧表面与第四透镜的物侧表面之间的第三距离中，第三距离可以是最短的。通过将第三透镜的像侧表面设计为凸出形状并且将第四透镜的物侧表面设计为凸出形状，使第三距离形成为最短。因此，可以减小光学***的TTL并且可以提高其分辨率。另外，在第一透镜的第一折射率、第二透镜的第二折射率、第三透镜的第三折射率和第四透镜的第四折射率中，第三折射率可以是最高的。因此，第三透镜的灵敏度可能降低，从而在制造第三透镜时制造公差可能增加。
图1是根据本发明第一实施例的光学***的剖视图。表1示出了根据第一实施例的四个透镜的光学特性。在第一实施例中，总有效焦距(EFL)为2.2765mm，TTL为3.7mm，F值为1.39。表2和表3示出构成根据第一实施例的光学***的每个透镜的二次曲线常数(conicconstants)和非球面系数。
参照图1，光学***100包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130和第四透镜140。滤光器20可以设置在图像传感器10的上方，并且光学***100可以设置在滤光器20的上方。
从物体反射的光依次穿过光学***100的第一透镜110至第四透镜140和滤光器20，然后被图像传感器10接收。
滤光器20可以是红外(IR)滤光器。滤光器20可以从入射在相机模块上的光中滤除近IR(NIR：近红外)光，例如，波长为700nm至1100nm的光。另外，图像传感器10可以通过导线连接到印刷电路板。
根据本发明第一实施例的光学***100具有1.7、优选为1.5以下、更优选为1.4以下的F值，并且具有2.1至3、优选为2.4至3、更优选为2.6至2.9的TTL与F值之比率(TTL/F值)。例如，根据第一实施例的光学***100可以具有1.39的F值、3.7的TTL以及2.66的比率(TTL/F值)。
这里，F值可以指透镜的焦距F与光圈的有效直径D之比率(F/D)。因此，F值越小，光圈直径和透镜直径越大，并且收集的光量越多。相反，F值越大，光圈直径和透镜直径越小，并且收集的光量越少。
TTL是指从形成有图像的图像传感器10到光学***100的第一表面的距离。这里，TTL可以指从形成有图像的图像传感器10到第一透镜110的物侧表面112的距离。
当比值(TTL/F值)小于2.1时，光学***可能难以配置或者性能可能下降，因此可能难以应用于低照度环境，当比率(TTL/F值)超过3时，光学***可能由于尺寸增大而难以应用于便携式终端。
在根据本发明第一实施例的光学***100中，第一透镜110具有正(+)光焦度。因此，第一透镜110可以提供光学***100所需的部分折射力。第一透镜110的物侧表面112可以是凸面并且第一透镜110的像侧表面114可以是凹面。即，第一透镜110可以具有弯月形状。当第一透镜110的物侧表面112为凸面时，可以增强第一透镜110的折射力。虽然第一透镜110也可以具有物侧表面112和像侧表面114为凸面的双凸面形状，但是当第一透镜110的像侧表面114为凹面时，光的色散力可以增大以提高分辨率。
在根据本发明第一实施例的光学***100中，第二透镜120可以具有负(-)光焦度，第二透镜120的物侧表面122可以是凹面，并且第二透镜120的像侧表面124可以是凹面。如上所述，第二透镜120可以具有双凹面形状。
在根据本发明第一实施例的光学***100中，第三透镜130可以具有正(+)光焦度，第三透镜130的物侧表面132可以是凹面，并且第三透镜130的像侧表面134可以是凸面。如上所述，第三透镜130可以具有弯月形状，并且第三透镜130的物侧表面132和像侧表面134中的至少一个可以包括至少一个拐点。这里，第三透镜130的厚度可以大于第二透镜120的厚度。
在根据本发明第一实施例的光学***100中，第四透镜140可以具有负(-)光焦度，第四透镜140的物侧表面142可以是凸面，并且第四透镜140的像侧表面144可以是凹面。另外，在第四透镜140中，物侧表面142的曲率半径的绝对值可以大于像侧表面144的曲率半径的绝对值。这里，第四透镜140的物侧表面142和像侧表面144中的至少一个可以在与光轴相交点以外的位置处包括至少一个拐点。这里，拐点是指非球面的表面上的点，在该非球面的表面上的点处，非球面顶点的切面与有效半径内的透镜截面形状的曲线中的光轴垂直。因此，可以调节图像传感器10接收到的主光的最大出射角，从而可以防止屏幕的周边部分变暗的现象。
第一透镜110到第四透镜140中的至少一个可以由塑料材料制成。因此，可以实现重量轻且制造成本低的光学***。
同时，可以在第一透镜110与第二透镜120之间进一步设置光圈(未示出)。光圈被设置为通过选择性地接收入射光来控制焦距。
这里，第一透镜110的焦距F1可以在0.5mm到10mm的范围内。当第一透镜110的焦距F1小于0.5mm时，由于透镜灵敏度的增加，可能难以制造透镜，而当第一透镜110的焦距F1超过10mm时，由于缺乏透镜折射，可能难以校正像差。此外，第三透镜130的焦距的绝对值可以大于第二透镜120的焦距的绝对值。当第三透镜130的焦距的绝对值等于或小于第二透镜120的焦距的绝对值时，可能无法保持透镜折射率的比率，从而难以调节分辨率。
第三透镜130的焦距F3与第一透镜110的焦距F1之比率(F3/F1)可以在0.5到1.5的范围内。例如，在第一实施例中，第三透镜130的焦距F3与第一透镜110的焦距F1之比率(F3/F1)可以是1.08。当第三透镜130的焦距F3与第一透镜110的焦距F1之比率(F3/F1)小于0.5时，光学***100的整体尺寸可能会增加，并且当该比率(F3/F1)超过1.5时，分辨率可能会降低。
此外，当第一透镜110的像侧表面114与第二透镜120的物侧表面122之间的距离被称为第一距离时，当第二透镜120的像侧表面124与第三透镜130的物侧表面132之间的距离被称为第二距离时，并且当第三透镜130的像侧表面134与第四透镜140的物侧表面142之间的距离被称为第三距离时，第三距离可以小于0.2mm，并且第一距离、第二距离和第三距离中的第三距离可以最短。即，参考表1，第三距离为0.1mm并且可以小于第一距离和第二距离。
此外，在第一透镜110的第一折射率、第二透镜120的第二折射率、第三透镜130的第三折射率和第四透镜140的第四折射率中，第三折射率可以是最高的。即，参照表1可以看出，第三透镜130的折射率常数为1.661，并且第三透镜130与第四透镜140一起具有最高的折射率。
[表1]
这里，厚度(mm)表示从每个透镜表面到紧邻每个透镜表面的透镜表面的距离。即，第一透镜110的物侧表面112上所描述的厚度表示从第一透镜110的物侧表面112至像侧表面114的距离。另外，第一透镜110的像侧表面114上所描述的厚度表示从第一透镜110的像侧表面114至第二透镜120的物侧表面122的距离。
折射率常数是指使用d线测量到的透镜的折射率。
[表2]
[表3]
透镜表面编号 E F G H J
112 -4.2386 -1.90615 1.531808 6.598255 -5.48295
114 0.822788 3.5607 -6.15273 2.833881 -0.08944
122 -2.66624 -0.01997 -3.03678 4.414354 0.171669
124 2.736252 -0.9793 -1.68284 2.419841 -0.95355
132 1.808093 -3.58015 1.734831 0.728386 -0.64042
134 0.031112 0.649824 -0.22909 -0.25381 0.124903
142 -0.23 0.063479 -0.02717 0.033474 -0.01228
144 -0.002 -0.00438 0.002177 -0.00029 -9.05E-06
图2是根据本发明第二实施例的光学***的剖视图。表4示出了根据第二实施例的四个透镜的光学特性。在第二实施例中，总EFL为2.73mm，TTL为3.75mm，F值为1.39。表5和表6示出了构成根据第二实施例的光学***的每个透镜的二次曲线常数和非球面系数。与参照图1描述的第一实施例的内容相同的内容的重复描述将被省略。
参照图2，光学***200包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230和第四透镜240。滤光器20可以设置在图像传感器10的上方，并且光学***200可以设置在滤光器20的上方。
从物体反射的光依次通过光学***200的第一透镜210至第四透镜240和滤光器20，然后被图像传感器10接收。
根据本发明第二实施例的光学***200可以具有1.39的F值、3.75的TTL以及2.69的比率(TTL/F值)。
在根据本发明第二实施例的光学***200中，第一透镜210具有正(+)光焦度。因此，第一透镜210可以提供光学***200所需的部分折射力。第一透镜210的物侧表面212可以是凸面并且第一透镜210的像侧表面214可以是凹面。即，第一透镜210可以具有弯月形状。当第一透镜210的物侧表面212为凸面时，可以增强第一透镜210的折射力。
在根据本发明第二实施例的光学***200中，第二透镜220可以具有正(+)光焦度，第二透镜220的物侧表面222可以是凸面，并且第二透镜220的像侧表面224可以是凹面。
在根据本发明第二实施例的光学***200中，第三透镜230可以具有正(+)光焦度，第三透镜230的物侧表面232可以是凹面，并且第三透镜230的像侧表面234可以是凸面。如上所述，第三透镜230可以具有弯月形状，并且第三透镜230的物侧表面232和像侧表面234中的至少一个可以包括至少一个拐点。这里，第三透镜230的厚度可以大于第二透镜220的厚度。
在根据本发明第二实施例的光学***200中，第四透镜240可以具有负(-)光焦度，第四透镜240的物侧表面242可以是凸面，并且第四透镜240的像侧表面244可以是凹面。另外，在第四透镜240中，物侧表面242的曲率半径的绝对值可以大于像侧表面244的曲率半径的绝对值。这里，第四透镜240的物侧表面242和像侧表面244中的至少一个可以在与光轴相交点以外的位置处包括至少一个拐点。
这里，第一透镜210的焦距F1可以在0.5mm到10mm的范围内，并且第三透镜230的焦距的绝对值可以大于第二透镜220的焦距的绝对值。在第二实施例中，第三透镜230的焦距F3与第一透镜210的焦距F1之比率(F3/F1)可以是0.59。
此外，参照表4，第三距离可以小于或等于0.2mm，例如为0.07mm，并且可以小于第一距离和第二距离。
此外，参照表4，可以看出，第三透镜230的折射率常数为1.661，并且第三透镜230与第四透镜240一起具有最高的折射率。
[表4]
[表5]
[表6]
透镜表面编号 E F G H J
212 -4.2386 -1.90615 1.531808 6.598255 -5.48295
214 0.822788 3.5607 -6.15273 2.833881 -0.08944
222 -2.66624 -0.01997 -3.03678 4.414354 0.171669
224 2.736252 -0.9793 -1.68284 2.419841 -0.95355
232 1.808093 -3.58015 1.734831 0.728386 -0.64042
234 0.031112 0.649824 -0.22909 -0.25381 0.124903
242 -0.23 0.063479 -0.02717 0.033474 -0.01228
244 -0.002 -0.00438 0.002177 -0.00029 -9.05E-06
图3是根据本发明第三实施例的光学***的剖视图。表7示出了根据第三实施例的四个透镜的光学特性。在第三实施例中，总EFL为2.73mm，TTL为3.75mm，F值为1.39。表8和表9示出构成根据第三实施例的光学***的每个透镜的二次曲线常数和非球面系数。与参照图1描述的第一实施例的内容相同的内容的重复描述将被省略。
参照图3，光学***300包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330和第四透镜340。滤光器20可以设置在图像传感器10的上方，并且光学***300可以设置在滤光器20的上方。
从物体反射的光依次穿过光学***300的第一透镜310至第四透镜340和滤光器20，然后被图像传感器10接收。
根据本发明第三实施例的光学***300可以具有1.39的F值、3.75的TTL以及2.69的比率(TTL/F值)。
在根据本发明第三实施例的光学***300中，第一透镜310具有正(+)光焦度。因此，第一透镜310可以提供光学***300所需的部分折射力。第一透镜310的物侧表面312可以是凸面并且第一透镜310的像侧表面314可以是凹面。即，第一透镜310可以具有弯月形状。当第一透镜310的物侧表面312为凸面时，可以增强第一透镜310的折射力。
在根据本发明第三实施例的光学***300中，第二透镜320可以具有正(+)光焦度，第二透镜320的物侧表面322可以是凸面，并且第二透镜320的像侧表面324可以是凹面。
在根据本发明第三实施例的光学***300中，第三透镜330可以具有正(+)光焦度，第三透镜330的物侧表面332可以是凹面，并且第三透镜330的像侧表面334可以是凸面。如上所述，第三透镜330可以具有弯月形状，并且第三透镜330的物侧表面332和像侧表面334中的至少一个可以包括至少一个拐点。这里，第三透镜330的厚度可以大于第二透镜320的厚度。
在根据本发明第三实施例的光学***300中，第四透镜340可以具有负(-)光焦度，第四透镜340的物侧表面342可以是凸面，并且第四透镜340的像侧表面344可以是凹面。另外，在第四透镜340中，物侧表面342的曲率半径的绝对值可以大于像侧表面344的曲率半径的绝对值。这里，第四透镜340的物侧表面342和像侧表面344中的至少一个可以在与光轴相交点以外的位置处包括至少一个拐点。
这里，第一透镜310的焦距F1可以在0.5mm到10mm的范围内，并且第三透镜330的焦距的绝对值可以大于第二透镜320的焦距的绝对值。在第三实施例中，第三透镜330的焦距F3与第一透镜310的焦距F1之比率(F3/F1)可以是1.02。
此外，参照表7，第三距离可以小于或等于0.2mm，例如为0.07mm，并且可以小于第一距离和第二距离。
此外，参照表7可以看出，第三透镜330的折射率常数为1.661，并且第三透镜330与第四透镜340一起具有最高的折射率。
[表7]
[表8]
[表9]
图4是根据本发明第四实施例的光学***的剖视图。表10示出了根据第四实施例的四个透镜的光学特性。在第四实施例中，总EFL为3mm，TTL为3.92mm，F值为1.39。表11和表12示出了构成根据第四实施例的光学***的每个透镜的二次曲线常数和非球面系数。与参照图1描述的第一实施例的内容相同的内容的重复描述将被省略。
参照图4，光学***400包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430和第四透镜440。滤光器20可以设置在图像传感器10的上方，并且光学***400可以设置在滤光器20的上方。
从物体反射的光依次穿过光学***400的第一透镜410至第四透镜440和滤光器20，然后被图像传感器10接收。
根据本发明第四实施例的光学***400可以具有1.39的F值、3.92的TTL以及3的比率(TTL/F值)。
在根据本发明第四实施例的光学***400中，第一透镜410具有正(+)光焦度。因此，第一透镜410可以提供光学***400所需的部分折射力。第一透镜410的物侧表面412可以是凸面并且第一透镜410的像侧表面414可以是凹面。即，第一透镜410可以具有弯月形状。当第一透镜410的物侧表面412为凸面时，可以增强第一透镜410的折射力。
在根据本发明第四实施例的光学***400中，第二透镜420可以具有负(-)光焦度，第二透镜420的物侧表面422可以是凹面，并且第二透镜420的像侧表面424可以是凹面。
在根据本发明第四实施例的光学***400中，第三透镜430可以具有正(+)光焦度，第三透镜430的物侧表面432可以是凹面，并且第三透镜430的像侧表面434可以是凸面。如上所述，第三透镜430可以具有弯月形状，并且第三透镜430的物侧表面432和像侧表面434中的至少一个可以包括至少一个拐点。这里，第三透镜430的厚度可以大于第二透镜420的厚度。
在根据本发明第四实施例的光学***400中，第四透镜440可以具有负(-)光焦度，第四透镜440的物侧表面442可以是凸面，并且第四透镜440的像侧表面444可以是凹面。另外，在第四透镜440中，物侧表面442的曲率半径的绝对值可以大于像侧表面444的曲率半径的绝对值。这里，第四透镜440的物侧表面442和像侧表面444中的至少一个可以在与光轴相交点以外的位置处包括至少一个拐点。
这里，第一透镜410的焦距F1可以在0.5mm到10mm的范围内，并且第三透镜430的焦距的绝对值可以大于第二透镜420的焦距的绝对值。在第四实施例中，第三透镜430的焦距F3与第一透镜410的焦距F1之比率(F3/F1)可以是1.23。
此外，参照表10，第三距离可以小于或等于0.2mm，例如为0.1mm，并且可以等于或小于第一距离和第二距离。
此外，参照表10可以看出，第三透镜430的折射率常数为1.661，并且第三透镜430与第一透镜410和第二透镜420一起具有最高的折射率。
[表10]
[表11]
[表12]
图5是根据本发明第五实施例的光学***的剖视图。表13示出了根据第五实施例的四个透镜的光学特性。在第五实施例中，总EFL为2.305mm，TTL为3.7mm，F值为1.39。表14和表15示出了构成根据第五实施例的光学***的每个透镜的二次曲线常数和非球面系数。与参照图1描述的第一实施例的内容相同的内容的重复描述将被省略。
参照图5，光学***500包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530和第四透镜540。滤光器20可以设置在图像传感器10的上方，并且光学***500可以设置在滤光器20的上方。
从物体反射的光依次穿过光学***500的第一透镜510至第四透镜540和滤光器20，然后被图像传感器10接收。
根据本发明第五实施例的光学***500可以具有1.39的F值、3.7的TTL以及2.66的比率(TTL/F值)。
在根据本发明第五实施例的光学***500中，第一透镜510具有正(+)光焦度。因此，第一透镜510可以提供光学***500所需的部分折射力。第一透镜510的物侧表面512可以是凸面并且第一透镜510的像侧表面514可以是凹面。即，第一透镜510可以具有弯月形状。当第一透镜510的物侧表面512为凸面时，可以增强第一透镜510的折射力。
在根据本发明第五实施例的光学***500中，第二透镜520可以具有负(-)光焦度，第二透镜520的物侧表面522可以是凹面，并且第二透镜520的像侧表面524可以是凸面。
在根据本发明第五实施例的光学***500中，第三透镜530可以具有正(+)光焦度，第三透镜530的物侧表面532可以是凹面，并且第三透镜530的像侧表面534可以是凸面。如上所述，第三透镜530可以具有弯月形状，并且第三透镜530的物侧表面532和像侧表面534中的至少一个可以包括至少一个拐点。这里，第三透镜530的厚度可以大于第二透镜520的厚度。
在根据本发明第五实施例的光学***500中，第四透镜540可以具有负(-)光焦度，第四透镜540的物侧表面542可以是凸面，并且第四透镜540的像侧表面544可以是凹面。另外，在第四透镜540中，物侧表面542的曲率半径的绝对值可以大于像侧表面544的曲率半径的绝对值。这里，第四透镜540的物侧表面542和像侧表面544中的至少一个可以在与光轴相交点以外的位置处包括至少一个拐点。
这里，第一透镜510的焦距F1可以在0.5mm到10mm的范围内，并且第三透镜530的焦距的绝对值可以大于第二透镜520的焦距的绝对值。在第五实施例中，第三透镜530的焦距F3与第一透镜510的焦距F1之比率(F3/F1)可以是0.61。
此外，参照表13，第三距离可以小于或等于0.2mm，例如为0.1mm，并且可以小于第一距离和第二距离。
此外，参照表13可以看出，第三透镜530的折射率常数为1.661，并且第三透镜530与第四透镜540一起具有最高的折射率。
[表13]
[表14]
/>
[表15]
图6至图10是分别通过测量根据第一实施例至第五实施例的各个光学***的纵向球面像差、像散场曲线和失真而获得的图。
图6(a)是通过测量根据第一实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的纵向球面像差而获得的图，图6(b)是通过测量根据第一实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的像散场曲线而获得的图，图6(c)是通过测量根据第一实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的失真而获得的图。
图7(a)是通过测量根据第二实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的纵向球面像差而获得的图，图7(b)是通过测量根据第二实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的像散场曲线而获得的图，图7(c)是通过测量根据第二实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的失真而获得的图。
图8(a)是通过测量根据第三实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的纵向球面像差而获得的图，图8(b)是通过测量根据第三实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的像散场曲线而获得的图，图8(c)是通过测量根据第三实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的失真而获得的图。
图9(a)是通过测量根据第四实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的纵向球面像差而获得的图，图9(b)是通过测量根据第四实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的像散场曲线而获得的图，图9(c)是通过测量根据第四实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的失真而获得的图。
图10(a)是通过测量根据第五实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的纵向球面像差而获得的图，图10(b)是通过测量根据第五实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的像散场曲线而获得的图，图10(c)是通过测量根据第五实施例的光学***中波长为840nm、850nm和860nm的光的失真而获得的图。
纵向球面像差示出了根据每个波长的纵向球面像差，像散场曲线示出了根据图像表面高度的切平面和矢状面的像差特性，失真示出了根据图像表面高度的失真程度。参照图6到10可以看出，无论波长如何，纵向球面像差都在-0.08mm到0.08mm的范围内，并且无论波长如何，像散场曲线都在-0.2mm到0.2mm的范围内，并且无论波长如何，失真都在-2％至2％的范围内。
因此，可以看出，根据本发明实施例的光学***具有优异的像差特性。
同时，根据本发明实施例的光学***可以应用于相机模块。图11是应用了根据本发明的一个实施例的光学***的相机模块的剖视图。
参照图11，相机模块1100包括透镜组件1110、图像传感器1120和印刷电路板1130。这里，透镜组件1110可以包括光学***1112、镜筒1114、透镜保持器1116和IR滤光器1118。光学***1112可以对应于参照图1至图5所示的根据本发明实施例的光学***，并且IR滤光器1118可以对应于图1至图5所示的滤光器20。图像传感器1120可以对应于图1至图5所示的图像传感器10。
构成光学***1112的多个透镜可以相对于中心轴对齐。这里，中心轴可以与光学***的光轴相同。
镜筒1114耦接到透镜保持器1116并且可以设置有用于在其中容纳透镜的空间。镜筒1114可以与构成光学***1112的多个透镜旋转地耦接，然而这是示例性的并且镜筒1114可以使用例如使用粘合剂(例如，诸如环氧树脂等粘合树脂)的另一方法进行耦接。
透镜保持器1116可以耦接到镜筒1114以支撑镜筒1114并且可以耦接到在其上安装图像传感器1120的印刷电路板1130。IR滤光器1118可以被附接到镜筒1114的下部的空间可以由透镜保持器1116形成。螺旋图案可以形成在透镜保持器1116的内周面上，类似地，透镜保持器1116可以可旋转地耦接到镜筒1114，镜筒1114具有形成有螺旋图案的外周面。然而，这仅是示例性的，并且透镜保持器1116和镜筒1114可以使用粘合剂彼此耦接或者可以一体地形成。
透镜保持器1116可以分为耦接到镜筒1114的上保持器1116-1和耦接到安装有图像传感器1120的印刷电路板1130的下保持器1116-2，上保持器1116-1和下保持器1116-2可以一体地形成，并且可以形成为彼此分离然后彼此紧固或彼此耦接的结构，或者可以具有彼此分离并且间隔开的结构。这里，上保持器1116-1的直径可以形成为小于下保持器1116-2的直径。
这种相机模块可以是提取深度图的相机模块。
图12图示了根据本发明的一个实施例的提取深度图的相机模块的框图。
参照图12，相机模块1200包括光输出单元1210、透镜单元1220、图像传感器1230、倾斜单元1240和图像处理单元1250。根据本发明实施例的相机模块1200利用飞行时间(ToF)功能来提取深度图，因此可以与本说明书中的ToF相机装置或ToF相机模块互换使用。
光输出单元1210产生输出光信号并将产生的输出光信号照射到物体。这里，光输出单元1210可以产生并输出脉冲波或连续波形式的输出光信号。连续波可以是正弦波或方波的形式。通过产生脉冲波或连续波的形式的输出光信号，相机模块1200可以检测从光输出单元1210输出的输出光信号与从物体反射之后输入到相机模块1200的输入光信号之间的相位差。在本说明书中，输出光可以指从光输出单元1210输出并入射到物体上的光，输入光可以指从光输出单元1210输出、到达物体、从物体反射、然后输入到相机装置1200的光。从物体的角度来看，输出光可以是入射光，输入光可以是反射光。
光输出单元1210在预定曝光时段内将产生的输出光信号照射到物体。这里，曝光时段是指一帧时段。当产生多个帧时，重复预设的曝光时段。例如，当相机装置1200以每秒20帧(FPS)拍摄物体的图像时，曝光时段变为1/20秒。此外，当产生100帧时，曝光时段可以重复100次。
光输出单元1210可以产生具有不同频率的多个输出光信号。光输出单元1210可以依次并且重复地产生具有不同频率的多个输出光信号。或者，光输出单元1210可以同时产生具有不同频率的多个输出光信号。
为此，光输出单元1210可以包括被配置为产生光的光源1212和被配置为调制光的光调制单元1214。
首先，光源1212产生光。由光源1212产生的光可以是波长为770nm至3000nm的红外光，或者可以是波长为380nm至770nm的可见光。光源1212可以使用发光二极管(LED)，并且可以具有多个发光二极管以预定图案布置的形状。另外，光源1212还可以包括有机发光二极管(OLED)或激光二极管(LD)。或者，光源1212还可以包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。VCSEL是将电信号转换为光信号的激光二极管的类型，可以使用约800nm至1000nm(例如约850nm或约940nm)的波长。
光源1212以预定时间间隔重复开启/关闭以产生脉冲波或连续波形式的输出光信号。预定时间间隔可以是输出光信号的频率。光源的开启/关闭可以由光调制单元1214控制。
光调制单元1214控制光源1212的开启/关闭，使得光源1212产生连续波或脉冲波形式的输出光信号。光调制单元1214可以通过频率调制、脉冲调制等来控制光源1212以产生连续波或脉冲波形式的输出光信号。
同时，透镜单元1220收集从物体反射的输入光信号并将收集的光信号传输到图像传感器1230。这里，透镜单元1220可以对应于图11所示的透镜组件1110并且可以包括光学***和IR滤光器。这里，光学***可以是根据参照图1至图5所示的本发明实施例的光学***，IR滤光器可以是图1至图5所示的滤光器20。
图像传感器1230使用由透镜单元1220收集的输入光信号来产生电信号。
图像传感器1230可以与开启/关闭光输出单元1210的周期同步以检测输入光信号。具体地，图像传感器1230可以检测与从光输出单元1210输出的输出光信号同相和异相的光。即，图像传感器1230可以重复执行在光源开启时吸收光输入信号和在光源关闭时吸收光输入信号的操作。
接下来，图像传感器1230可以使用基准信号产生与具有不同相位差的多个基准信号中的每一个相对应的电信号。基准信号的频率可以被设定为等于从光输出单元1210输出的输出光信号的频率。因此，当光输出单元1210产生具有多个频率的输出光信号时，图像传感器1230分别使用与频率对应的多个基准信号产生电信号。电信号可以包括与对应于每个基准信号的电压或电荷量有关的信息。
图13是用于描述根据本发明实施例的产生电信号的过程的视图。如图13所示，根据本发明的实施例，可以提供四个基准信号C1至C4。基准信号C1至C4具有与输出光信号(即，从物体的角度来看为入射光信号)相同的频率，但是彼此之间可以具有90°的相位差。四个基准信号中的一个基准信号C1可以具有与输出光信号相同的相位。输入光信号，即从物体的角度来看为反射光信号，其相位延迟了输出光信号被反射、然后在入射到物体上之后返回的距离。图像传感器1230将输入光信号和每个基准信号混合。然后，图像传感器1230可以针对每个基准信号产生与图13中的阴影部分相对应的电信号。
作为另一实施例，当在曝光时间期间产生具有多个频率的输出光信号时，图像传感器1230吸收具有多个频率的输入光信号。例如，假设产生具有频率f1和f2的输出光信号，并且多个基准信号彼此间具有90°的相位差。然后，输入光信号也具有频率f1和f2，因此可以通过具有频率f1的输入光信号和与输入光信号相对应的四个基准信号来产生四个电信号。另外，可以通过具有频率f2的输入光信号和与输入光信号相对应的四个基准信号来产生四个电信号。因此，可以产生总共八个电信号。
图像传感器1230可以具有多个像素布置成网格形状的结构。图像传感器1230可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或者可以是电荷耦接器件(CCD)图像传感器。此外，图像传感器1230可以包括接收从对象反射的IR光并使用时间或相位差测量距离的ToF传感器。
图像处理单元1250利用从图像传感器1230接收的电信号来计算输出光与输入光之间的相位差，并且利用该相位差来计算物体与相机模块1200之间的距离。
具体地，图像处理单元1250可以利用关于电信号的电荷量的信息来计算输出光与输入光之间的相位差。
如上所述，针对输出光信号的每个频率可以产生四个电信号。因此，图像处理单元1250可以利用下式1来计算输出光信号与输入光信号之间的相位差td。
[式1]
其中，Q1至Q4分别是四个电信号的电荷量。Q1是与具有与输出光信号相同相位的基准信号相对应的电信号的电荷量。Q2是与相位从输出光信号延迟180°的基准信号相对应的电信号的电荷量。Q3是与相位从输出光信号延迟90°的基准信号相对应的电信号的电荷量。Q4是与相位从输出光信号延迟270°的基准信号相对应的电信号的电荷量。
然后，图像处理单元1250可以利用输出光信号与输入光信号之间的相位差来计算物体与相机模块1200之间的距离。此时，图像处理单元1250可以利用下式2来计算物体与相机模块1200之间的距离d。
[式2]
其中，c是光速，f是输出光的频率。
图14是使用四个相位图像获得ToF-IR图像或深度图像的方法的示例的简化视图。
参照图14，可以通过依次提取相位0°的相位图像1、相位90°的相位图像2、相位180°的相位图像3和相位270°的相位图像4，获得深度图像1，并且可以通过依次提取相位0°的相位图像5、相位90°的相位图像6、相位180°的相位图像7和相位270°的相位图像8，获得深度图像2。
同时，为了提高深度图像的分辨率，根据本发明实施例的相机模块可以使用超分辨率(SR)技术。SR技术是从多个低分辨率图像中获得高分辨率图像的技术，并且SR技术的数学模型可以由下式3表示。
[式3]
yk＝DkBkMkx+nk
其中1≤k≤p，p表示低分辨率图像的数量，yk表示低分辨率图像(＝[yk，1，yk，2，...，yk，M]T；其中M＝N1*N2)，Dk表示下采样矩阵，Bk表示光学模糊矩阵，Mk表示图像变形矩阵，x表示高分辨率图像(＝[x1，x2，...，xN]T；其中，N＝L1N1*L2N2)，nk表示噪声。即，根据SR技术，将估计的分辨率劣化因子的反函数应用于yk以估计x。SR技术可以主要分为统计方法和多帧方法，多帧方法可以主要分为空间分割方法和时间分割方法。
为了应用SR技术来提取深度图，图像处理单元1250可以使用从图像传感器1230接收的电信号来生成多个低分辨率子帧，然后使用多个低分辨率子帧来提取多个低分辨率深度图。另外，可以通过重新布置多个低分辨率深度图的像素值来提取高分辨率深度图。
这里，高分辨率是指示比低分辨率高的分辨率的相对意义。
这里，子帧可以指从与一个曝光时段和一个基准信号相对应的电信号产生的图像数据。例如，当使用一个图像帧(即，第一曝光时段)中的八个基准信号来产生电信号时，可以产生八个子帧并且可以另外产生一个起始帧。在本说明书中，术语“子帧”可以与诸如“图像数据”、“子帧图像数据”等术语互换使用。
或者，为了应用根据本发明实施例的SR技术来提取深度图，图像处理单元1250可以使用从图像传感器1230接收到的电信号产生多个低分辨率子帧，然后重新布置低分辨率子帧的像素值以产生多个高分辨率子帧。此外，高分辨率子帧可以用于提取高分辨率深度图。
为此，可以使用像素移位技术。即，使用像素移位技术针对每个子帧来获得移位与子像素一样多的多个图像的数据，然后将SR技术应用于每个子帧以获得多个高分辨率子帧图像的数据，并且可以将数据用于提取高分辨率深度图像。对于像素偏移，根据本发明实施例的相机装置1200还包括倾斜单元1240。
再次参照图12，倾斜单元1240以图像传感器1230的子像素为单位改变输出光信号和输入光信号中的至少一者的光路。这里，子像素可以是大于零像素且小于一个像素的单位。
倾斜单元1240针对每个图像帧改变输出光信号和输入光信号中的至少一者的光路。如上所述，可以针对每个曝光时段产生一个图像帧。因此，当一个曝光时段结束时，倾斜单元1240改变输出光信号或输入光信号中的至少一者的光路。
倾斜单元1240基于图像传感器1230使输出光信号或输入光信号中的至少一者的光路改变与子像素单位一样多。这里，倾斜单元1240基于当前光路在向上、向下、向左和向右方向中的一个方向上改变输出光信号或输入光信号中的至少一者的光路。
图15a是用于描述由倾斜单元改变的输入光信号的光路的视图，图15b是用于描述通过在图像传感器中以子像素为单位移动像素来对输入光数据进行插值的视图。
在图15a中，实线表示的部分表示输入光信号的当前光路，虚线表示的部分表示改变后的光路。当与当前光路对应的曝光时段结束时，倾斜单元1240可以将输入光信号的光路改变成虚线状。然后输入光信号的路径从当前光路径移位与子像素一样多。例如，当如图15a所示倾斜单元1240使当前光路向右倾斜0.173°时，入射在图像传感器1230上的输入光信号可以向右移动与子像素一样多。
根据本发明的实施例，倾斜单元1240可以从基准位置沿顺时针方向改变输入光信号的光路。例如，如图15b所示，在第一曝光时间段结束后，在第二曝光时间段中，倾斜单元1240基于图像传感器1230使输入光信号的光路沿向右方向移动与子像素一样多。另外，在第三曝光时段中，倾斜单元1240基于图像传感器1230使输入光信号的光路沿向右方向移动与子像素一样多。另外，在第四曝光时段中，倾斜单元1240基于图像传感器1230使输入光信号的光路沿向右方向移动与子像素一样多。另外，在第五曝光时段中，倾斜单元1240基于图像传感器1230使输入光信号的光路沿向下方向移动与子像素一样多。这样，倾斜单元1240可以在多个曝光时段内以子像素为单位移动输入光信号的光路。这可以类似地应用于使输出光信号的光路移位，因此将省略对其的详细描述。另外，光路沿顺时针方向改变的模式仅为示例，光路可以沿逆时针方向改变。如上所述，当倾斜单元1240以子像素为单位移动输入光信号的光路时，可以以子像素为单位对信息进行插值，因此即使在一个周期内同时接收四个相位信号时，也可以保持高分辨率。
这里，如图15a所示，根据一个实施例，倾斜单元1240通过控制IR滤光器的斜率来移位输入光信号，因此可以获得移位与子像素一样多的数据。为此，倾斜单元1240可以包括直接或间接连接到IR滤波器的致动器，并且致动器可以包括微机电***(MEMS)、音圈电机(VCM)和压电元件中的至少一个。
然而，本发明不限于此，并且通过在图15中描述的图像传感器中以子像素为单位移动像素对输入光数据进行插值的方法也可以用软件实现。
根据本发明实施例的相机模块可以嵌入在诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)等的便携式终端中。
以上虽然对实施例进行了说明，但实施例仅为示例，并不用于限制本发明，可以看出，本领域普通技术人员可以在不脱离实施例的基本特征的前提下进行各种以上未描述的修改和应用。例如，可以在修改的同时实现实施例中描述的元件。此外，与修改和应用有关的差异应当包括在权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种光学***，包括：
第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，从物侧到像侧依次布置，
其中，F值为1.5以下，
其中，总顶长TTL与所述F值的比率即TTL/F值在2.4至3的范围内，
其中，所述第一透镜和所述第三透镜各自具有正光焦度，
其中，所述第二透镜和所述第四透镜各自具有负光焦度，并且
其中，所述光学***仅具有四个透镜。
2.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述第三透镜的焦距F3与所述第一透镜的焦距F1之比率即F3/F1在0.5至1.5的范围内。
3.根据权利要求1所述的光学***，其中，
所述第一透镜包括凸出物侧表面和凹入像侧表面，
所述第三透镜包括凹入物侧表面和凸出像侧表面；并且
所述第四透镜包括凸出物侧表面和凹入像侧表面。
4.根据权利要求1所述的光学***，其中，
所述F值为1.4以下；并且
所述TTL与所述F值的所述比率即TTL/F值在2.6至2.9的范围内。
5.根据权利要求1所述的光学***，其中，在所述第一透镜的像侧表面与所述第二透镜的物侧表面之间的第一距离、所述第二透镜的像侧表面与所述第三透镜的物侧表面之间的第二距离、以及所述第三透镜的像侧表面与所述第四透镜的物侧表面之间的第三距离中，所述第三距离是最短的并且为0.1mm以下。
6.根据权利要求1所述的光学***，其中，在所述第一透镜的第一折射率、所述第二透镜的第二折射率、所述第三透镜的第三折射率和所述第四透镜的第四折射率中，所述第三折射率是最高的。
7.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述第四透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个以及所述第三透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个各自包括至少一个拐点。
8.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述第三透镜的厚度大于所述第二透镜的厚度。
9.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述第四透镜的物侧表面的曲率半径的绝对值大于所述第四透镜的像侧表面的曲率半径的绝对值。
10.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述第三透镜的焦距的绝对值大于所述第二透镜的焦距的绝对值。
11.一种相机模块，包括：
图像传感器；
滤光器，所述滤光器设置在所述图像传感器的上方；以及
光学***，所述光学***设置在所述滤光器的上方，
其中，所述光学***包括从物侧到像侧依次布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，
F值为1.5以下，并且
总顶长TTL与所述F值的比率即TTL/F值在2.4至3的范围内，
其中，所述第一透镜和所述第三透镜各自具有正光焦度，
其中，所述第二透镜和所述第四透镜各自具有负光焦度，并且
其中，所述光学***仅具有四个透镜。
12.根据权利要求11所述的相机模块，其中，所述第三透镜的焦距F3与所述第一透镜的焦距F1的比率F3/F1在0.5至1.5的范围内。
13.根据权利要求11所述的相机模块，其中，
所述第一透镜包括凸出物侧表面和凹入像侧表面，
所述第三透镜包括凹入物侧表面和凸出像侧表面，并且
所述第四透镜包括凸出物侧表面和凹入像侧表面。
14.根据权利要求11所述的相机模块，包括：
光输出单元，所述光输出单元被配置为向物体输出光；以及
图像处理单元，所述图像处理单元被配置为使用从所述光输出单元输出、从所述物体反射并且由所述图像传感器通过所述光学***和所述滤光器接收到的光来提取所述物体的深度图，
其中，所述图像处理单元使用从所述光输出单元输出的光与由所述图像传感器接收到的光之间的相位差来提取所述物体的所述深度图。
15.根据权利要求11所述的相机模块，其中，
所述滤光器以预定规则倾斜，并且
由所述图像传感器接收的光的路径根据所述滤光器的倾斜而以预定规则移位。
CN201980087979.1A 2019-01-04 2019-12-30 光学***及包括该光学***的相机模块 Active CN113260892B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190001216A KR102326952B1 (ko) 2019-01-04 2019-01-04 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈
KR10-2019-0001216 2019-01-04
PCT/KR2019/018696 WO2020141827A1 (ko) 2019-01-04 2019-12-30 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113260892A CN113260892A (zh) 2021-08-13
CN113260892B true CN113260892B (zh) 2023-12-01

Family

ID=71407022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980087979.1A Active CN113260892B (zh) 2019-01-04 2019-12-30 光学***及包括该光学***的相机模块

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220086318A1 (zh)
EP (1) EP3907543A4 (zh)
JP (1) JP7411664B2 (zh)
KR (2) KR102326952B1 (zh)
CN (1) CN113260892B (zh)
TW (1) TW202034011A (zh)
WO (1) WO2020141827A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI689746B (zh) 2019-03-22 2020-04-01 大立光電股份有限公司 光學成像系統、取像裝置及電子裝置
TWI717161B (zh) 2019-12-20 2021-01-21 大立光電股份有限公司 光學鏡頭組、取像裝置及電子裝置
KR20220014717A (ko) * 2020-07-29 2022-02-07 엘지이노텍 주식회사 거리 측정 카메라
KR102324807B1 (ko) * 2020-07-31 2021-11-12 주식회사 나오텍 3D 센서용 ToF 렌즈 어셈블리

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760661A (zh) * 2009-09-22 2014-04-30 三星电机株式会社 用于照相机的光学***
CN103792647A (zh) * 2010-06-17 2014-05-14 三星电机株式会社 光学***
JP2015138174A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 アウラディアス合同会社 撮像レンズ
CN105372787A (zh) * 2014-08-28 2016-03-02 三星电机株式会社 光学***
CN106154508A (zh) * 2014-08-28 2016-11-23 三星电机株式会社 光学***
KR20170066005A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 엘지이노텍 주식회사 촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기
CN108152923A (zh) * 2017-12-29 2018-06-12 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3255490B2 (ja) * 1993-06-08 2002-02-12 富士写真光機株式会社 レトロフォーカス型大口径レンズ
JPH08166539A (ja) * 1994-12-15 1996-06-25 Nikon Corp 赤外線用望遠レンズ
JP4125179B2 (ja) 2003-05-30 2008-07-30 株式会社タムロン 可視光近赤外光用単焦点レンズ
JP2007322844A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Nidec Copal Corp 撮像レンズ
JP5074948B2 (ja) * 2008-02-14 2012-11-14 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像装置
JP2009300797A (ja) 2008-06-13 2009-12-24 Fujinon Corp 撮像レンズ及びカプセル型内視鏡
KR101586024B1 (ko) * 2009-07-21 2016-01-15 엘지이노텍 주식회사 촬상 렌즈
US8422151B2 (en) * 2011-09-01 2013-04-16 Newmax Technology Co., Ltd. Wide-angle imaging lens module
KR101897028B1 (ko) * 2011-12-19 2018-09-13 엘지이노텍 주식회사 광학계
US8675288B2 (en) * 2012-06-12 2014-03-18 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Lens module
TWI451120B (zh) * 2012-11-29 2014-09-01 Largan Precision Co Ltd 拾像系統鏡頭組
KR102040152B1 (ko) * 2013-04-08 2019-12-05 삼성전자주식회사 3차원 영상 획득 장치 및 3차원 영상 획득 장치에서의 깊이 영상 생성 방법
JP6252983B2 (ja) * 2014-02-25 2017-12-27 株式会社リコー ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置
US10260866B2 (en) * 2015-03-06 2019-04-16 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for enhancing depth maps with polarization cues
KR101838988B1 (ko) 2015-05-22 2018-03-16 주식회사 소모비전 광시야 비열화 적외선 렌즈모듈
US9746648B1 (en) 2016-02-11 2017-08-29 Newmax Technology Co., Ltd. Four-piece infrared single wavelength lens system
JP5953450B1 (ja) * 2016-04-08 2016-07-20 エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドＡａｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｐｔｅ．Ｌｔｄ． 撮像レンズ
TWI628461B (zh) 2016-10-19 2018-07-01 先進光電科技股份有限公司 光學成像系統
US10288851B2 (en) * 2016-10-27 2019-05-14 Newmax Technology Co., Ltd. Four-piece infrared single wavelength lens system
TWI620968B (zh) * 2016-12-15 2018-04-11 大立光電股份有限公司 光學攝像鏡片系統、取像裝置及電子裝置
JP7117638B2 (ja) 2017-03-10 2022-08-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム
TWI634360B (zh) * 2017-09-29 2018-09-01 大立光電股份有限公司 電子裝置
US10921558B2 (en) * 2017-10-26 2021-02-16 Apple Inc. Wide field of view five element lens system
CN107807438B (zh) 2017-12-11 2023-04-28 浙江舜宇光学有限公司 光学成像***
TWI651565B (zh) * 2018-02-22 2019-02-21 Largan Precision Co.,Ltd. 成像光學鏡頭、取像裝置及電子裝置
US11048067B2 (en) * 2018-05-25 2021-06-29 Anteryon International B.V. Lens system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760661A (zh) * 2009-09-22 2014-04-30 三星电机株式会社 用于照相机的光学***
CN103792647A (zh) * 2010-06-17 2014-05-14 三星电机株式会社 光学***
JP2015138174A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 アウラディアス合同会社 撮像レンズ
CN105372787A (zh) * 2014-08-28 2016-03-02 三星电机株式会社 光学***
CN106154508A (zh) * 2014-08-28 2016-11-23 三星电机株式会社 光学***
KR20170066005A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 엘지이노텍 주식회사 촬상 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 디지털 기기
CN108152923A (zh) * 2017-12-29 2018-06-12 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头

Also Published As

Publication number Publication date
EP3907543A1 (en) 2021-11-10
TW202034011A (zh) 2020-09-16
JP2022516328A (ja) 2022-02-25
KR102661298B1 (ko) 2024-04-30
JP7411664B2 (ja) 2024-01-11
US20220086318A1 (en) 2022-03-17
CN113260892A (zh) 2021-08-13
KR20200085099A (ko) 2020-07-14
EP3907543A4 (en) 2022-10-12
KR102326952B1 (ko) 2021-11-16
KR20210137417A (ko) 2021-11-17
WO2020141827A1 (ko) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113260892B (zh) 光学***及包括该光学***的相机模块
TWI614517B (zh) 影像擷取系統、取像裝置及電子裝置
CN109283657B (zh) 光学影像撷取镜头、取像装置及电子装置
CN110687659B (zh) 摄影光学镜组、取像装置及电子装置
TWI613483B (zh) 影像透鏡系統組、取像裝置及電子裝置
CN110082888B (zh) 成像用光学镜组、取像装置及电子装置
TWI616700B (zh) 光學影像擷取鏡頭組、取像裝置及電子裝置
CN108227114B (zh) 光学摄像镜片***、取像装置及电子装置
CN104580877B (zh) 图像获取的装置及方法
CN113514938A (zh) 摄像用光学镜头、取像装置及电子装置
CN109521548A (zh) 光学摄影镜头、取像装置及电子装置
CN108663777A (zh) 光学影像镜头***组、取像装置及电子装置
CN110888221B (zh) 电子装置
KR101819650B1 (ko) 렌즈 모듈
CN111866387B (zh) 深度图像成像***和方法
CN113406779B (zh) 变焦镜头、摄像头模组及移动终端
KR101889886B1 (ko) 심도 정보 생성 방법 및 장치
CN110632737B (zh) 四片式红外单波长镜片组
WO2006106737A1 (ja) 撮像装置および撮像方法
CN105242379B (zh) 成像镜头***
CN113406778B (zh) 变焦镜头、摄像头模组及移动终端
TW202117385A (zh) 飛行時間相機
KR20200108736A (ko) 카메라 모듈
CN113574864B (zh) 相机模块
CN109116511A (zh) 四片式成像镜片组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant