KR20210004669A - 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치 - Google Patents

렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 렌즈 모듈은 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고, 상기기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5이고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21이다.

Description

렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치{THE LENS MODULE AND CAMERA DEVICE COMPRISING THE SAME}
실시 예는 렌즈 모듈에 관한 것으로, 특히 스캔 방식의 열화상 카메라에 적용되는 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치에 관한 것이다.
열화상 카메라는 의료용 또는 상업용으로 다양하게 활용되고 있다. 특히 열화상 카메라의 경우 야간 감시 센서로 활용되거나, 체열 진단과 같이 활용 범위가 광범위한 것이 특징이다.
일반적으로 감시용 카메라로 사용되는 CCD(Charge-Coupled Device Camera)는 가시광선 렌즈를 이용하여 피사체의 상을 추출하고 가시광선 렌즈로부터 입력되는 광학 상을 CCD 센서가 광전 변환하여 출력 가능한 디지털 CCD 화상신호를 생성하여 화상을 획득한다. 이러한 CCD카메라는 야간 화상 획득이 불가하여 그 활용 범위의 한계가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 적외선 렌즈를 이용하는 열화상 카메라의 활용이 확대되고 있다.
열화상 카메라는 야간에 빛이 전혀 없는 상태에서도 화상을 획득하는데 적외선 렌즈로부터 입력되는 광화상을 센서가 광전 변환하여 외부 출력 장치에서 출력되도록 디지털 열화상 신호를 생성하는 기능을 수행한다.
일반적으로 이러한 열화상 카메라는 좁은 화각을 가진다. 이때, 열화상 카메라의 화각을 넓히기 위해서는 회절 광학 소자(DOE:Diffractive Optical Element)를 사용해야 한다. 회절광학소자는 작고 가벼운 광학계를 구성하는데 용이하고 회절면의 마이너스 고분산 특성을 가지고 있어서 색수차 제거에 효과적이다. 그러나, 이러한 회절 광학 소자는 소자의 깊이 조절을 통해 회절 효과를 만들어 내기 때문에 제작 공정에 어려움이 있다.
이에 따라, 최근에는 회절광학 소자를 사용하지 않으면서 일정 화각 이상의 카메라 모듈을 구현하기 위해 렌즈 매수를 증가시키고 있다. 그러나, 렌즈 매수의 증가는 카메라 모듈의 사이즈를 증가시키는 요인으로 작용한다.
따라서, 종래의 열화상 카메라는 회절 광학 소자를 사용하지 않거나 렌즈 매수를 증가시키지 않는 경우에 일정 픽셀 수 이상의 이미지 구현이 어려운 문제점이 있다.
실시 예에서는 새로운 구조의 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하고자 한다.
또한, 실시 예에서는 회절 광학 소자를 사용하지 않고, 렌즈 매수를 증가시키지 않으면서 화각을 넓힐 수 있는 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하고자 한다.
또한, 실시 예에서는 스캔 방식에 적용 가능한 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 렌즈 모듈은 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며, 상기 제2 렌즈는, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며, 상기 제3 렌즈는, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하다.
또한, 상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된다.
또한, 상기 제2 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된다.
또한, 상기 제3 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된다.
또한, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈 중 적어도 하나는 물체측의 면이 비구면으로 형성된다.
또한, 상기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5이다.
또한, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21이다.
또한, 상기 Da/La는 2 내지 3 사이의 값을 가진다.
또한, 상기 Db/Lb는 1 내지 1.3 사이의 값을 가진다.
또한, 상기 Dc/Lc는 6 내지 11 사이의 값을 가진다.
한편, 실시 예에 따른 렌즈 모듈은 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고, 상기기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5이고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21이다.
한편, 실시 예에 따른 카메라 장치는 적외선 파장 대역의 광을 통과시키는 렌즈부; 상기 렌즈부를 통해 통과된 광을 반사시키는 반사부; 상기 반사부를 통해 반사된 광을 감지하는 센서부; 및 상기 반사부의 반사면을 회전시켜 상기 반사면의 각도에 대응하여 상기 렌즈부로 입사되는 광의 각도가 변경되도록 하는 제어부;를 포함하며, 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈는 황화아연으로 구성되고, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며, 상기 제2 렌즈는 황화아연으로 구성되고, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며, 상기 제3 렌즈는 황화아연으로 구성되고, 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하다.
또한, 상기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5이다.
또한, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21이다.
또한, 상기 Da/La는 2 내지 3 사이의 값을 가지고, 상기 Db/Lb는 1 내지 1.3 사이의 값을 가지며, 상기 Dc/Lc는 6 내지 11 사이의 값을 가진다.
실시 예에 의하면, 반사부의 각도에 따라 렌즈군에 입사되는 빛의 각도가 바뀌는 특성을 이용하여 카메라 모듈의 화각을 넓힐 수 있으며, 이에 따른 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 렌즈 매수를 증가시키지 않으면서, 최소의 렌즈 매수를 가지고 화각을 넓힐 수 있으며, 이에 따라 카메라 모듈의 사이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 스캔 방식으로 동작하는 열화상 카메라에 적용 가능한 최적의 렌즈 모듈을 구현함으로써, 시차를 최소화하고 렌즈 모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 제1 내지 제3 렌즈의 조합을 통해 광학계의 전장 거리를 줄임으로써, 작은 크기의 광학계를 구현할 수 있고, 향상된 성능을 가짐에 따라 고해상도의 광학계를 구현할 수 있다.
따라서, 실시 예에서의 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 작은 크기를 가지면서 향상된 성능을 가질 수 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 장치의 블록 구성도이다.
도 2A 내지 도 2C는 도 1의 반사부의 각도에 따른 광의 결상 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 렌즈부의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4는 최적의 실시 예에 따른 렌즈부(110)의 구성에 따라 나타나는 광의 결상 경로 및 이의 성능을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5i는 광학계의 다양한 설계 데이터에 따른 광의 결상 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 도 5c에 따라 나타나는 MTF 그래프를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시 예를 상세하게 설명한다.
또한, 본 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 장치의 블록 구성도이고, 도 2A 내지 도 2C는 도 1의 반사부의 각도에 따른 광의 결상 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 카메라 장치는 렌즈부(110), 반사부(120), 센서부(130), 영상 처리부(140), 사용자 입력부(150), 렌즈 구동부(160), 반사 구동부(170), 저장부(180) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
렌즈부(110)는 피사체와 대향하게 구성되어, 피사체로부터 입사되는 빛을 수광하여 상을 포착하게 된다. 렌즈부(110)는 외부로부터 입사되는 광을 통과시켜 센서부(130)에 광 신호를 전달할 수 있다. 이를 위해, 렌즈부(110)는 외부로부터 입사되는 광을 통과시켜 반사부(120)로 전달할 수 있다.
렌즈부(110)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈부(110)에 포함되는 복수의 렌즈들은 하나의 광학계를 형성하고, 센서부(130)의 광축을 중심으로 제1 각도만큼 회전된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈부(110)는 센서부(130)의 광축을 중심으로 90°회전된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 렌즈부(110)의 광축과 상기 센서부(130)의 광축은 90°의 차이를 가질 수 있다. 다만, 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 반사부(120)의 위치 및 반사률에 따라 렌즈부(110)와 센서부(130) 사이의 각도는 변경될 수 있을 것이다.
렌즈부(110)는 피사체에서 발생하는 적외선 파장 대역을 검출하기 위한 적외선 대역의 렌즈들을 포함할 수 있다.
즉, 실시 예에 따른 카메라 장치는 열화상 카메라 장치이다. 이에 따라, 렌즈부(110)를 구성하는 렌즈들은 피사체에서 발생하는 적외선 복사를 감지하기 위해, 일반적인 카메라 장치에서 사용되는 가시광 대역의 렌즈가 아닌 적외선 복수 에너지 파장 대역을 통과시키면서 가시광 대역은 통과되지 않는 물질로 구성된 렌즈를 사용할 수 있다. 또한, 렌즈부(110)에는 반사 코팅층이 형성될 수 있고, 이에 따라 적외선 복사 에너지의 반사를 방지하여 적외선 복사 에너지가 모두 통과되도록 구현될 수도 있다.
바람직하게, 렌즈부(110)는 피사체로부터 방출되는 적외선을 투과시키기 위해, 칼코게나이드 글라스(Chalcogenide glass) 소재의 PGM (Precision Glass Molding) 가공된 렌즈를 포함할 수 있다. 바람직하게, 렌즈부(110)는 열영상 카메라용 렌즈 소재이며, Chalcogenide(Ge-As-Se, Ge-Ab-Se), Germanium(Ge), Zinc Selenide(ZnSe), Silicon(Si), Sapphire, Zinc Sulfide(ZnS, CVD 공법), 및 Sintered-ZnS 등의 재질로 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 렌즈부(110)를 구성하는 복수의 렌즈는 황화아연(ZnS, Zinc Sulfide)로 형성될 수 있다.
또한, 렌즈부(100)는 전방에 렌즈를 보호하기 위한 적외선 투과 윈도우(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 적외선 투과 윈도우는 CaF2, BaF2 또는 폴리에틸렌(Polyethylene) 등의 재질로 제작될 수 있다.
바람직하게, 렌즈부(100)는 내부에 수용 공간을 포함하는 렌즈 배럴(도시하지 않음)과, 상기 렌즈 배럴에 회전 결합되는 렌즈 어셈블리(도시하지 않음)와, 상기 렌즈 어셈블리의 상부를 덮는 적외선 투과 윈도우를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 렌즈 배럴과 렌즈 어셈블리의 회전 결합를 가지는 것은 예시적인 것이며 접착제를 이용한 방식 등의 다른 방식으로도 결합될 수 있을 것이다.
반사부(120)는 후술한 제어부(190)의 제어신호에 따라 반사 구동부(170)에 의해 구동될 수 있다. 반사부(120)는 기준 각도를 중심으로 스캔 각도로 회전할 수 있다. 반사부(120)는 렌즈부(110)의 후방에 위치하여 상기 렌즈부(110)를 통과한 광을 반사시켜 센서부(130)에 전달할 수 있다. 이때, 반사부(120)가 이루는 각도에 따라 상기 렌즈부(110)에 입사되는 광의 각도가 변화하게 된다. 또한, 상기 반사부(120)의 각도에 따라 발산되는 각도가 더 커질 수 있다.
반사부(120)는 반사면(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 반사부(120)의 반사면은 렌즈부(110)의 광축과 정렬되지 않고, 일정 각도 회전한 상태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 반사부(120)의 반사면은 렌즈부(110)의 광축으로부터 45°회전한 상태로 배치될 수 있다. 즉, 반사부(120)의 반사면의 기준 각도는 상기 렌즈부(110)의 광축을 중심으로 일 방향으로 45°회전한 각도일 수 있다.
또한, 반사부(120)의 반사면은 상기 기준 각도를 중심으로 적어도 하나의 스캔 각도로 회전할 수 있다. 상기 스캔 각도는 복수 개 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 각도를 0°라 가정할 경우, 상기 스캔 각도는 상기 기준 각도를 기준으로 5°, 10°, 15° 및 20°를 포함할 수 있다. 즉, 상기 스캔 각도는 제1 내지 제4 스캔 각도를 포함할 수 있다.
제1 스캔 각도는 상기 기준 각도와 5°의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 스캔 각도는 렌즈부(110)의 광축을 중심으로 50° 회전한 각도를 의미할 수 있다.
제2 스캔 각도는 상기 기준 각도와 10°의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 스캔 각도는 렌즈부(110)의 광축을 중심으로 55° 회전한 각도를 의미할 수 있다.
제3 스캔 각도는 상기 기준 각도와 15°의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 스캔 각도는 렌즈부(110)의 광축을 중심으로 60° 회전한 각도를 의미할 수 있다.
제4 스캔 각도는 상기 기준 각도와 20°의 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 스캔 각도는 렌즈부(110)의 광축을 중심으로 65° 회전한 각도를 의미할 수 있다.
한편, 반사부(120)의 반사면의 각도에 따라 상기 렌즈부(110)에 입사되는 광의 각도가 변화하게 된다. 예를 들어, 상기 반사부(120)의 반사면의 각도가 기준 각도이고, 이때 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도가 0°라 할 때, 상기 반사면의 각도가 변화함에 따라 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 상기 0°를 기준으로 일정 화각 범위 내에서 변화하게 된다.
예를 들어, 반사부(120)의 반사면의 각도가 5°일 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 7.5°일 수 있다. 예를 들어, 반사부(120)의 반사면의 각도가 10°일 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 15°일 수 있다. 예를 들어, 반사부(120)의 반사면의 각도가 15°일 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 22.5°일 수 있다. 예를 들어, 반사부(120)의 반사면의 각도가 20°일 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 30°일 수 있다.
결론적으로, 반사부(120)의 반사면을 기준 각도(0°) 내지 20° 범위 내에서 회전시키는 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛의 각도는 0° 내지 30° 내에서 변화하게 된다. 다시 말해서, 반사부(120)의 반사면을 회전시키는 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 빛에 대한 화각을 30°까지 넓힐 수 있다.
실시 예에서는 반사부(120)의 반사면을 제1 내지 제4 스캔 각도 순으로 회전시키고, 상기 각각의 스캔 각도에 대응하는 빛이 센서부(130)에 결상되도록 함으로써, 화각을 넓힐 수 있도록 하고, 이에 따른 카메라 장치의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
센서부(130)는 반사부(120)의 반사면을 통해 반사되는 적외선 신호(또는 적외선 복사 에너지)를 이미지 신호로 변환할 수 있다. 이때, 센서부(130)는 반사부(120)의 반사면이 가지는 각각의 스캔 각도에 대응하는 이미지 신호를 획득하여, 이에 따른 카메라 장치의 화각을 향상시킬 수 있도록 한다.
이를 위한 센서부(130)는 적외선 복사 에너지에 대응하여 감응하는 소자를 포함할 수 있다. 즉, 센서부(130)는 렌즈부(110) 및 반사부(120)를 통해 전달되는 적외선 복사 에너지의 결과를 전기적 신호로 만들어주는 기능을 할 수 있다.
즉, 센서부(130)는 렌즈부(110) 및 반사부(120)를 통해 전달된 적외선으로부터 피사체의 온도를 감지하여 대응하는 물리적 특성 변화(아날로그 신호)를 출력한다. 이와 같은 이센서부(130)는 마이크로볼로미터 어레이(MBA: MicroBolometer Array)가 사용될 수 있다.
영상 처리부(140)는 센서부(130)에서 감지된 신호를 처리하여 이미지를 생성할 수 있다. 영상 처리부(140)를 통해 생성된 이미지는 사용자에게 제공되거나, 저장부(180)에 저장될 수 있다.
저장부(180)는 카메라 장치의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(180)는 제어부(190)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등 카메라 장치의 전반적인 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 특히, 저장부(180)는 영상 처리부(140)에서 처리된 이미지를 저장하고, 사용자의 요구에 따라 이를 출력할 수 있다.
이러한, 저장부(180)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다.
렌즈 구동부(160)는 렌즈부(110)로 입사되는 빛에 대한 개구부의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부(110)는 렌즈부(110)를 구성하는 조리개(추후 설명)의 개구부의 크기를 조절하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다. 즉, 렌즈부(110)는 조리개를 통해 입사되는 광의 개폐를 위한 조리개 개폐 구동신호를 출력할 수 있다.
반사 구동부(170)를 회전축을 중심으로 반사부(120)를 회전시키기 위한 구동신호를 출력할 수 있다. 반사 구동부(170)는 제어부(190)의 제어신호에 따라 기준 각도를 기준으로 상기 반사부(120)가 가지는 반사면의 각도를 제1 내지 제4 스캔 각도로 변경시킬 수 있다.
이때, 반사 구동부(170) 및 반사부(120)는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 기술에 의하여 구현될 수 있으며, 전술한 바와 제어부(190)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 반사부(120)에 인가되는 전압의 크기를 조절하여 반사면의 각도를 조절할 수 있다.
이러한 MEMS 기술에 의하여 구현된 반사부(120) 및 반사 구동부(170)는 미소하게 분할된 마이크로 조각 거울을 표면에 배열시키고, 이들 조각 거울(파면)의 파워값이 조절되어 빛의 반사각을 조절한다. 여기서, MEMS 기술이란 마이크론(백만분의 1미터) 단위의 기계적 구조물과 전자회로가 집적화되어 결합된 시스템을 의미하는 것으로서, 극히 미세한 반사편 구조물을 정밀하게 가공하고, 전자회로를 결합시키는 구조를 가진다. 이와 같이 MEMS 기술을 이용하여 형성된 반사부(120) 및 반사 구동부(170)에 의하면, 종래의 기계적 구조의 카메라 모듈의 크기와 전력 소모를 크게 줄일 수 있으며, 회전 각도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 다만, 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 상기 반사부(120) 및 반사 구동부(170)는 기계적 구조로 구현될 수도 있을 것이다.
사용자 입력부(150)는 외부로부터 사용자 입력을 수신하고 이를 제어부(190)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(150)는 촬영 명령, 조리개의 노출 조건 명령, 이미지 디스플레이 명령 등을 수신하고, 이를 제어부(190)에 전달할 수 있다.
제어부(190)는 렌즈부(110) 및 반사부(120)에서 투과 및 반사되는 광이 센서부(130) 및 영상 처리부(140)를 통하여 출력되도록 카메라 장치의 전반적인 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(190)는 제1 기간에 상기 반사부(120)의 반사면이 기준 각도를 가지도록 하는 제어신호를 반사 구동부(170)에 출력할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 제2 기간에 상기 반사부(120)의 반사면이 제1 스캔 각도를 가지도록 하는 제어신호를 상기 반사 구동부(170)에 출력할 수 있다. 이때, 상기 제1 기간의 종료시점 또는 제2 기간의 시작 시점은 상기 반사면이 기준 각도를 가진 상태에서 상기 반사부(120)를 통해 반사된 광이 결상면에 정상적으로 결상이 된 시점일 수 있다.
또한, 제어부(190)는 제3 기간에 상기 반사부(120)의 반사면이 제2 스캔 각도를 가지도록 하는 제어신호를 상기 반사 구동부(170)에 출력할 수 있다. 이때, 상기 제2 기간의 종료시점 또는 제3 기간의 시작 시점은 상기 반사면이 제1 스캔 각도를 가진 상태에서 상기 반사부(120)를 통해 반사된 광이 결상면에 정상적으로 결상이 된 시점일 수 있다.
또한, 제어부(190)는 제4 기간에 상기 반사부(120)의 반사면이 제3 스캔 각도를 가지도록 하는 제어신호를 상기 반사 구동부(170)에 출력할 수 있다. 이때, 상기 제3 기간의 종료시점 또는 제4 기간의 시작 시점은 상기 반사면이 제3 스캔 각도를 가진 상태에서 상기 반사부(120)를 통해 반사된 광이 결상면에 정상적으로 결상이 된 시점일 수 있다.
또한, 제어부(190)는 제5 기간에 상기 반사부(120)의 반사면이 제4 스캔 각도를 가지도록 하는 제어신호를 상기 반사 구동부(170)에 출력할 수 있다. 이때, 상기 제4 기간의 종료시점 또는 제5 기간의 시작 시점은 상기 반사면이 제4 스캔 각도를 가진 상태에서 상기 반사부(120)를 통해 반사된 광이 결상면에 정상적으로 결상이 된 시점일 수 있다.
상기와 같이, 제어부(190)는 카메라 장치가 넓은 화각을 가질 수 있도록, 상기 반사부(120)가 가지는 반사면의 각도를 변경하여, 상기 반사면이 가지는 각도에 대응하는 광에 대한 빠른 스캔이 가능하도록 한다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 반사부(120)의 반사면의 각도에 따라 렌즈부(110)에 입사되는 광의 각도가 변경될 수 있다. 다시 말해서, 반사부(120)의 반사면의 각도에 따라 렌즈부(110)에서 커버 가능한 물체측의 각도가 변경될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 반사부(120)의 반사면의 각도가 기준 각도(θ)일 때, 렌즈부(110)로 입사되는 광에 대한 각도는 제1 각도일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 각도는 렌즈부(110)의 광축과 정렬된 각도일 수 있으며, 이를 0°라 할 수도 있다.
도 2b를 참조하면, 반사부(120)의 반사면의 각도가 기준 각도(θ)에서 제1 스캔 각도(θ1) 로 변경된 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 광에 대한 각도는 상기 제1 각도에서 제2 각도(θ2)로 변경될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 반사부(120)의 반사면의 각도가 기준 각도(θ)에서 제2 스캔 각도(θ3) 로 변경된 경우, 상기 렌즈부(110)로 입사되는 광에 대한 각도는 상기 제1 각도에서 제3 각도(θ4)로 변경될 수 있다.
즉, 상기 반사부(120)의 반사면의 각도가 변경됨에 따라 상기 렌즈부(110)를 통한 물체면에서의 커버 가능한 각도가 달라지며, 상기 반사부(120)의 반사면의 각도를 빠르게 변경시킴으로써, 카메라 장치의 화각을 넓힐 수 있다.
이하에서는 실시 예에 따른 광학계에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 렌즈부의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 렌즈부(110)는 물체 측(object side)으로부터 이미지 측(image side)을 향해 순서대로, 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 포함한다.
이에 따라, 실시 예에 따른 광학계는 물체 측(object side)으로부터 이미지 측(image side)을 향해 순서대로, 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113), 제3 렌즈(114), 반사부(120) 및 센서부(130)를 포함한다.
피사체 영상을 획득하기 위하여, 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 통과하여 상기 반사부(120)에 입사된다.
제1 렌즈(112)는 황화 아연(ZnS)로 형성될 수 있다.
제1 렌즈(112)의 물체측 면(S1)은 중심에서 볼록하고, 상기 제1 렌즈(112)의 이미지측 면(S2)은 중심에서 오목할 수 있다. 상기 제1 렌즈(112)의 물체측 면(S1) 및 이미지측 면(S2)은 비구면일 수 있다.
제1 렌즈(112)는 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
제2 렌즈(113)는 황화 아연(ZnS)로 형성될 수 있다.
제2 렌즈(113)의 물체측 면(S3)은 중심에서 볼록하고, 상기 제2 렌즈(113)의 이미지측 면(S4)은 중심에서 오목할 수 있다. 상기 제2 렌즈(113)의 물체측 면(S3)은 비구면일 수 있다.
제2 렌즈(113)는 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
제3 렌즈(114)는 황화 아연(ZnS)로 형성될 수 있다.
제3 렌즈(114)의 물체측 면(S5)은 중심에서 볼록하고, 상기 제3 렌즈(114)의 이미지측 면(S6)은 중심에서 오목할 수 있다. 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S5)은 비구면일 수 있다.
제3 렌즈(114)는 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
조리개(111)는 광학계의 맨 앞단에 배치될 수 있고, 렌즈 구동부(160)의 구동신호에 의해 개폐되어 개구부의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 실시 예에서의 렌즈부(110)를 포함한 광학계는 스캔 방식의 열화상 카메라 장치에 적용되며, 이에 따라 반사부(120)의 회전 시에 외부에서 다른 빛이 센서부(130)로 들어감에 따라 이미지 화질을 저하시키는 고스트 락 현상이나 컬러 셰이딩이나 블러 현상 등을 최소화할 수 있도록 하는 최적의 MTF(modulation transfer function)를 가진 광학계가 설계되어야 한다.
이때, 렌즈부(110)의 성능은 제1 렌즈(112)에서 제2 렌즈(113) 사이의 제1 광 경로 및 제2 렌즈(113)에서 제3 렌즈(114) 사이의 제2 광 경로에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 실시 예에서의 렌즈부(110)는 상기 제1 및 제2 광 경로에 대한 신뢰성을 확보하여, 스캔 방식의 열화상 카메라에 적용되는 광학계의 성능을 최대화할 수 있도록 한다.
이를 위해, 실시 예에서의 렌즈부(110)는 광 경로가 지나가는 탄젠트 값을 기준으로 렌즈의 파워를 대변해주는 값을 이용하여, 상기 렌즈부(110)를 구성하는 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 구성할 수 있도록 한다.
이때, 실시 예에서는 상기 제1 렌즈(112)와 제2 렌즈(113) 사이의 제1 광 경로를 고려하여, 상기 조리개(111), 제1 렌즈(112) 및 제2 렌즈(113)를 설계하도록 한다. 또한, 실시 예에서는 제2 렌즈(113)와 제3 렌즈(114) 사이의 제2 광 경로를 고려하여 상기 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 설계하도록 한다.
이때, 실시 예에서는 A/B가 1.3 내지 2.5 사이의 범위를 가지도록 한다.
여기에서, A는 조리개(111)의 높이(Da)를 상기 조리개(111)와 상기 제1 렌즈(112)의 물체측 면(S1) 사이의 거리(La)로 나눈 값일 수 있다. 바람직하게, 상기 La는 상기 조리개(111)의 중심점에서 상기 제1 렌즈(112)의 물체측 면(S1)의 중심점 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.
즉, 상기 A는 다음의 식 1로 표현될 수 있다.
[식 1]
A = Da/La
또한, B는 제2 렌즈(113)의 높이(Db)를 상기 제1 렌즈(112)의 이미지측 면(S2)과 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S3) 사이의 거리(Lb)로 나눈 값일 수 있다. 바람직하게, 상기 Lb는 상기 제1 렌즈(112)의 이미지측 면(S2)의 중심점에서 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S3)의 중심점 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.
즉, 상기 B는 다음의 식 2로 표현될 수 있다.
[식 2]
B = Db/Lb
그리고, 실시 예에서는 상기 A를 B로 나눈 A/B가 1.3 내지 2.5 사이의 값을 가지도록 한다. 이때, A/B가 1.3 내지 2.5 사이의 범위를 벗어나는 경우, 고스트 현상이나 블러 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시 예에서는 B/C가 0.09 내지 0.21 사이의 범위를 가지도록 한다.
여기에서, 상기 B는 상기 식2에서 설명한 바와 같이 제2 렌즈(113)의 높이(Db)를 상기 제1 렌즈(112)의 이미지측 면(S2)과 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S3) 사이의 거리(Lb)로 나눈 값일 수 있다. 바람직하게, 상기 Lb는 상기 제1 렌즈(112)의 이미지측 면(S2)의 중심점에서 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S3)의 중심점 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.
또한, C는 제3 렌즈(114)의 높이(Dc)를 상기 제2 렌즈(113)의 이미지측 면(S4)과 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S5) 사이의 거리(Lc)로 나눈 값일 수 있다. 바람직하게, 상기 Lc는 상기 제2 렌즈(113)의 이미지측 면(S4)의 중심점에서 상기 제3 렌즈(114)의 물체측 면(S5)의 중심점 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.
즉, 상기 C는 다음의 식 3으로 표현될 수 있다.
[식 3]
C = Dc/Lc
그리고, 실시 예에서는 상기 B를 C로 나눈 상기 제2 경로에 대한 파워를 나타내는 값이 0.09 내지 0.21 사이의 값을 가지도록 한다. 이때, B/C가 0.09 내지 0.21 사이의 범위를 벗어나는 경우, 고스트 현상이나 블러 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 4는 최적의 실시 예에 따른 렌즈부(110)의 구성에 따라 나타나는 광의 결상 경로 및 이의 성능을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 A/B가 1.91 값을 가지고, 상기 B/C가 0.14 값을 가지는 경우, 최적의 광학계의 성능이 나오는 것을 확인할 수 있었다.
바람직하게, 도 4는 렌즈부(110)가 다음과 같은 설계 구성을 가지는 경우에서의 광 결상 경로 및 MTF 그래프를 나타낸 것이다.
value
Da 1
La 0.397
Db 5.29
Lb 4.018
Dc 5.96
Lc 0.643
그리고, 표 1에서와 같은 값을 가지도록 상기 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 설계하는 경우, 도 4의 (a)에서와 같이 고스트나 블러 발생 없이 최적의 광 결상 경로 및 결상 상태를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 그리고, 표 1에서와 같은 값을 가지도록 상기 조리개(111), 제1 렌즈(112), 제2 렌즈(113) 및 제3 렌즈(114)를 설계하는 경우, 도 4의 (a)에서와 같이 MTF 값이 0.3 이상으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 표 1에서와 같이 제1 광 경로 및 제2 광 경로를 대변할 수 있는 Da, Db, Dc, La, Lb, Lc 값을 각각 가지도록 상기 광학계를 설계하는 경우에, A/B 값이 1.91로 나타나고, B/C 값이 0.14로 나타나며, 이때 최상의 광학계 성능이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 상기 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 가질 수 있으며, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위를 가질 수 있다.
이때, 다양한 설계 데이터에 따라 나타나는 상기 A/B 값과 상기 B/C 값, 그리고 이에 따른 광 결상 경로를 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5i는 광학계의 다양한 설계 데이터에 따른 광의 결상 경로를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5i 각각은, 상기 조리개(111)의 높이(Da), 상기 제2 렌즈(113)의 높이(Db), 상기 제3 렌즈(114)의 높이(Dc), 상기 조리개(111)와 상기 제1 렌즈(112) 사이의 거리(La), 상기 제1 렌즈(112)와 제2 렌즈(113) 사이의 거리(Lb), 그리고 상기 제2 렌즈(113)와 제3 렌즈(114) 사이의 거리(Lc)의 변경에 따라 나타나는 광 결상 상태를 보여준다.
도 5a 내지 도 5i 각각에 대한 광학계의 설계를 보면 다음과 같다.
Da La Db Lb Dc Lc A/B 결과
1(A/B) 		B/C 결과
2(B/C) 		MTF(1.0F)
(14nq)
1 1.0 0.397 5.296 4.018 6.824 0.643 1.91104 TRUE 0.12419 TRUE 0.32
2 0.788 0.3 6.442 5.608 10.686 1.55 2.28661 TRUE 0.16662 TRUE 0.31
3 0.638 2.21 4.308 6.951 8.368 0.12 0.46580 FALSE 0.00888 FALSE 0
4 0.926 1.11 4.058 4.155 11.442 1.45 0.85417 FALSE 0.12376 TRUE 0.09
5 0.41 1.38 9.068 4.086 7.45 0.1 0.13387 FALSE 0.02978 FALSE 0
6 0.534 1.63 3.202 3.412 7.962 1.21 0.34909 FALSE 0.14261 TRUE 0.1
7 1.19 0.51 4.12 5.754 10.254 1.7 3.2587 FALSE 0.11870 TRUE 0.24
8 1.206 0.71 7.37 5.17 10.786 1.94 1.1915 FALSE 0.25640 FALSE 0
9 1.0 0.5 4.0 4.0 12.0 1.2 2.0 TRUE 0.1 TRUE 0.3
도 5a는 Da가 1.0이고, La가 0.397이며, Db가 5.296이고, Lb가 4.018이며, Dc가 6.824이고, Lc가 0.643일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B는 1.91104이고, B/C가 0.12419이며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위 내에 포함되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.32가 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5a와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 가지고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위를 가짐에 따라 광학계의 성능이 높은 것을 확인할 수 있었다.
도 5b는 Da가 0.788이고, La가 0.3이며, Db가 6.442이고, Lb가 5.6081이며, Dc가 0.686이고, Lc가 1.55일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B의 값은 2.28661이고, B/C의 값은 0.16662이며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위 내에 포함되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.31이 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5b와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 가지고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위를 가짐에 따라 광학계의 성능이 높은 것을 확인할 수 있었다.
도 5c는 Da가 0.638이고, La가 2.21이고, Db가 4.308이고, Lb가 6.951이며, Dc가 8.368이고, Lc가 0.12일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B의 값은 0.46580이고, B/C의 값은 0.00888로 나타나며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0으로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5c와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값도 0.09 내지 0.21의 범위를 벗어남에 따라 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5d는 Da가 0.926이고, La가 1.11이고, Db가 4.058이고, Lb가 4.1551이고, Dc가 1.442이고, Lc가 1.45일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 0.85417이고, B/C가 0.12376이며, 이에 따라 제1 광 경로가 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.09으로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5d와 같이, A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위 내에 포함되는 경우에도 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5e는 Da가 0.41이고, La가 1.38이고, Db가 9.068이고, Lb가 4.086이고, Dc가 7.45이고, Lc가 0.1일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 0.13387이고, B/C가 0.02978로 나타나며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0으로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5e와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값도 0.09 내지 0.21의 범위를 벗어남에 따라 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5f는 Da가 0.534이고, La가 1.63이고, Db가 3.202이고, Lb가 3.412이고, Dc가 7.962이고, Lc가 1.21일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 0.34909이고, B/C가 0.14261이며, 이에 따라 제1 광 경로가 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.1로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5f와 같이, A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위 내에 포함되는 경우에도 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5g는 Da가 1.19이고, La가 0.51이고, Db가 4.12이고, Lb가 5.7541이고, Dc가 0.254이고, Lc가 1.7일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 3.2587이고, B/C가 0.11870이며, 이에 따라 제1 광 경로가 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.24로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5g와 같이, A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위 내에 포함되는 경우에도 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5h는 Da가 1.206이고, La가 0.71이고, Db가 7.37이고, Lb가 5.171이고, Dc가 0.786이고, Lc가 1.94일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 1.1915이고, B/C가 0.25640이며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0으로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5h와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나고, B/C 값도 0.09 내지 0.21의 범위를 벗어남에 따라 정상적인 광학계의 성능이 나오지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 5i는 Da가 1.0이고, La가 0.5이고, Db가 4.0이고, Lb가 4.01이고, Dc가 2.0이고, Lc가 1.2일 때 나타나는 광 결상 상태를 보여준다. 이때의 A/B가 2.0이고, B/C가 0.1이며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로가 모두 상기 범위 내에 포함되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 경우에서의 MTF(1.0F)(14nq)는 0.3으로 나타나 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도 5i와 같이 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 가지고, B/C 값은 0.09 내지 0.21의 범위를 가짐에 따라 광학계의 성능이 높은 것을 확인할 수 있었다.
이에 따르면, 상기 Da/La에 해당하는 A의 값은 2 내지 3 사이의 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 Db/Lb에 해당하는 B의 값은 1 내지 1.3 사이의 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 Dc/Lc에 해당하는 C의 값은 6 내지 11 사이의 값을 가질 수 있다.
도 6은 도 5c에 따라 나타나는 MTF 그래프를 나타낸 것이다.
도 6에서와 같이, 도 5c 내지 도 5h 와 같은 A/B 값은 1.3 내지 2.5의 범위를 벗어나거나 B/C 값이 0.09 내지 0.21의 범위를 벗어나는 경우, MTF은 0에 근접한 값을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 광학계가 정상적인 성능을 가지지 못하는 것을 확인할 수 있었다.
실시 예에 의하면, 반사부의 각도에 따라 렌즈군에 입사되는 빛의 각도가 바뀌는 특성을 이용하여 카메라 모듈의 화각을 넓힐 수 있으며, 이에 따른 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 렌즈 매수를 증가시키지 않으면서, 최소의 렌즈 매수를 가지고 화각을 넓힐 수 있으며, 이에 따라 카메라 모듈의 사이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 스캔 방식으로 동작하는 열화상 카메라에 적용 가능한 최적의 렌즈 모듈을 구현함으로써, 시차를 최소화하고 렌즈 모듈의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 제1 내지 제3 렌즈의 조합을 통해 광학계의 전장 거리를 줄임으로써, 작은 크기의 광학계를 구현할 수 있고, 향상된 성능을 가짐에 따라 고해상도의 광학계를 구현할 수 있다.
따라서, 실시 예에서의 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 작은 크기를 가지면서 향상된 성능을 가질 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈는,
    물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며,
    상기 제2 렌즈는,
    물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며,
    상기 제3 렌즈는,
    물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목한
    렌즈 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된
    렌즈 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된
    렌즈 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 양(+)의 굴절능을 가지며, 황화 아연(ZnS)로 구성된
    렌즈 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈 중 적어도 하나는 물체측의 면이 비구면으로 형성된
    렌즈 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5인
    렌즈 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21인
    렌즈 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 Da/La는 2 내지 3 사이의 값을 가지는
    렌즈 모듈.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 Db/Lb는 1 내지 1.3 사이의 값을 가지는
  10. 제7항에 있어서,
    상기 Dc/Lc는 6 내지 11 사이의 값을 가지는
    렌즈 모듈.
  11. 물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하고,
    상기기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5이고,
    상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21인
    렌즈 모듈.
  12. 적외선 파장 대역의 광을 통과시키는 렌즈부;
    상기 렌즈부를 통해 통과된 광을 반사시키는 반사부;
    상기 반사부를 통해 반사된 광을 감지하는 센서부; 및
    상기 반사부의 반사면을 회전시켜 상기 반사면의 각도에 대응하여 상기 렌즈부로 입사되는 광의 각도가 변경되도록 하는 제어부;를 포함하며,
    물체측으로부터 순서대로 배치되는 조리개, 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈를 포함하며,
    상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈는 황화아연을 포함하는
    카메라 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며,
    상기 제2 렌즈는 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목하며,
    상기 제3 렌즈는 물체측의 면이 중심에서 볼록하고, 이미지측의 면이 중심에서 오목한
    카메라 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 조리개의 높이를 Da라 하고, 상기 조리개와 상기 제1 렌즈 사이의 거리를 La라 하고, 상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 할 때, 1.3≤(Da/La)/(Db/Lb)≤2.5인
    카메라 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 높이를 Db라 하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 거리를 Lb라 하고, 상기 제3 렌즈의 높이를 Dc라 하고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이의 거리를 Lc라 할 때, 0.09≤(Db/Lb)/(Dc/Lc)≤0.21인
    카메라 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 Da/La는 2 내지 3 사이의 값을 가지고,
    상기 Db/Lb는 1 내지 1.3 사이의 값을 가지며,
    상기 Dc/Lc는 6 내지 11 사이의 값을 가지는
    카메라 장치.
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