KR20210035380A - 광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기 - Google Patents

광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 광학계는 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된다.

Description

광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기 {OPTICAL DEVICE, CAMERA MODULE INCLUDING THE OPTICAL DEVICE, AND APPARATUS INCLUDING THE CAMERA MODULE}
본 출원은 광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기에 관한 것이다.
최근 들어, 스마트폰 등 다양한 기기에 고성능의 카메라 모듈이 장착되고 있다. 또한, 이러한 기기들은 보다 얇은 두께를 가지도록 제작될 것이 요구된다. 따라서, 고성능의 카메라 모듈을 보다 얇은 두께를 가지는 기기에 장착할 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고성능의 카메라 모듈을 보다 얇은 구께를 가지는 기기에 장착할 수 있도록 하는 광학계가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위한 광학계를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카메라 모듈을 포함하는 기기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학계는 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된 광학계, 및 상기 광학계를 통해 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기기는 적어도 하나 이상의 카메라 모듈을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 카메라 모듈은 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된 광학계, 및 상기 광학계를 통해 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고성능의 카메라 모듈을 보다 얇은 두께를 가지는 기기에 장착할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈의 이미지 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9a 내지 도 11b 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 광학계(100) 및 이미지 센서(200)를 포함한다.
광학계(100)는 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 광학계(100)는 적어도 하나의 굴절프리즘을 포함하는 굴곡형 광학계일 수 있다.
이미지 센서(200)는 광학계를 통해 외부 피사체로부터 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
도 1에 도시한 일 실시예에서는, 외부의 피사체로부터 유입되는 빛이 광학계(100)에 포함되는 굴절프리즘에 의해 굴절되어 이미지 센서(200)에 입사될 수 있다. 따라서, 이미지 센서(200)에서 빛이 입사되는 입사면은, 굴절프리즘에서 빛이 빠져나오는 면과 평행하게 배치될 수 있다. 일례로, 이미지 센서(200)는 전기 신호를 입출력하기 위한 기판 상에 수직으로 실장될 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 일 실시예에서 광학계(100)의 유효 초점 거리(EFL)와 전장(TTL)의 비율은 1.0보다 클 수 있다.
도 2 내지 도 4 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 광학계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 광학계(101)는 굴절프리즘(111) 및 복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151)을 포함할 수 있다.
굴절프리즘(111)은 입사되는 광의 방향을 변화시킬 수 있다. 굴절프리즘(111)은 물체측의 제1면과 렌즈측의 제2면과, 제1면으로 입사되는 광을 90도 방향으로 반사하는 제3면을 포함할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 굴절프리즘(111)의 물체측의 제1면에는 굴절프리즘(111)이 회절 광학 소자(Diffraction Optical Element : DOE)로 기능하도록 패턴(1111)이 형성될 수 있다. 제2면은 이미지 센서의 입사면과 평행할 수 있다. 일례로 제2면은 광학계(101)가 실장되는 기판의 상면과 수직일 수 있다.
복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151) 각각은 소정의 굴절력을 가질 수 있다. 도 2에 도시한 일 실시예에서, 굴절프리즘(111)을 회절 광학 소자로 기능하도록 하는 패턴(1111)이 형성된 제1면의 구경(aperture size)은, 복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151)의 구경의 평균 값보다 클 수 있다. 다시 말해, 굴절프리즘(111)의 제1면의 구경과, 복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151)의 평균 구경의 비율은 1.0보다 클 수 있다.
도 3에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 광학계(102)는 굴절프리즘(112) 및 복수개의 렌즈들(122, 132, 142, 152)을 포함할 수 있다.
굴절프리즘(112)은 입사되는 광의 방향을 변화시킬 수 있다. 굴절프리즘(112)은 물체측의 제1면과 렌즈측의 제2면과, 제1면으로 입사되는 광을 90도 방향으로 반사하는 제3면을 포함할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 굴절프리즘(112)의 렌즈측의 제2면에는 굴절프리즘(112)이 회절 광학 소자(Diffraction Optical Element : DOE)로 기능하도록 패턴(1121)이 형성될 수 있다.
복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151) 각각은 소정의 굴절력을 가질 수 있다. 도 3에 도시한 일 실시예에서, 패턴(1121)이 형성된 제2면의 구경과, 복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151)의 평균 구경의 비율은 1.0보다 클 수 있다.
도 4에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 광학계(103)는 굴절프리즘(113) 및 복수개의 렌즈들(123, 133, 143, 153)을 포함할 수 있다.
굴절프리즘(113)은 입사되는 광의 방향을 변화시킬 수 있다. 굴절프리즘(113)은 물체측의 제1면과 렌즈측의 제2면과, 제1면으로 입사되는 광을 90도 방향으로 반사하는 제3면을 포함할 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 굴절프리즘(113)의 물체측의 제1면과 렌즈측의 제2면에는 굴절프리즘(113)이 회절 광학 소자(Diffraction Optical Element : DOE)로 기능하도록 패턴들(1131, 1132)이 각각 형성될 수 있다.
복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151) 각각은 소정의 굴절력을 가질 수 있다. 도 4에 도시한 일 실시예에서, 패턴들(1131, 1132)이 형성된 제1면과 제2면의 평균 구경과, 복수개의 렌즈들(121, 131, 141, 151)의 평균 구경의 비율은 1.0보다 클 수 있다.
도 2 내지 도 4에는, 광학계가 4개의 렌즈들을 포함하는 경우를 예시하였으나, 렌즈의 개수는 적절하게 조정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는, 도 2 내지 도 4에 나타낸 렌즈들의 형상에 따라 제한되지 않는다. 또한, 도 2 내지 도 4에서 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일실시예에 따른 광학계는 광량을 조절하기 위한 조리개를 더 포함할 수 있다. 또한, 광학계는 다양한 목적의 필터들을 더 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 복수개의 렌즈들 중 일부는 광축을 따라 이동 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 도 2 내지 도 4에서, 광학계의 길이(l)은 5mm 이상 20 mm 이하일 수 있으며, 광학계의 높이(h)는 10 mm 이하일 수 있다. 일례로, 광학계가 탑재되는 기기의 폼팩터를 고려하여, 광학계의 길이(l)는 10mm 이상 15 mm 이하로 결정될 수 있으며, 광학계의 높이(h)는 5 mm 이하일 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 광학계는, 굴절프리즘의 물체측의 제1면과 렌즈측의 제2면 중 적어도 하나의 면에, 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능할 수 있도록 하는 패턴이 형성된다. 따라서, 굴절프리즘이 단순히 광의 경로를 변환시키는 역할 뿐만 아니라, 렌즈로서도 기능하게 된다. 이로 인해, 굴절프리즘의 후단에 배치되는 렌즈의 수를 줄일 수 있다. 또한, 굴절프리즘이 대물 렌즈, 즉, 물체측의 첫번째 렌즈의 기능을 수행함으로써, 결과적으로 광학계의 높이를 더 줄일 수 있다.
도 5 및 도 6 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈의 이미지 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(201)는 제1 레이어(211), 제2 레이어(221) 및 제3 레이어(231) 등을 포함할 수 있다. 제1 레이어(211), 제2 레이어(221), 및 제3 레이어(231)는 서로 적층될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 레이어(211)와 제2 레이어(221)는 웨이퍼 레벨에서 서로 적층되고, 제3 레이어(231)는 칩 레벨에서 제2 레이어(221)에 부착될 수 있다. 제1 내지 제3 레이어들(211~231)은 하나의 반도체 패키지로 제공될 수 있다.
제1 레이어(211)는 복수의 픽셀들(PX)이 마련되는 센싱 영역(SA)과, 센싱 영역(SA) 주변에 마련되는 제1 패드 영역(PA1)을 포함할 수 있다. 제1 패드 영역(PA1)에는 복수의 상부 패드들(PAD)이 포함되며, 복수의 상부 패드들(PAD)은 비아(VIA) 등을 통해 제2 레이어(221)의 제2 패드 영역(PA2)에 마련된 패드들 및 컨트롤 로직(LC)과 연결될 수 있다.
복수의 픽셀들(PX) 각각은 빛을 받아들여 전하를 생성하는 포토 다이오드와, 포토 다이오드가 생성한 전하를 처리하는 픽셀 회로 등을 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 포토 다이오드가 생성한 전하에 대응하는 전압을 출력하기 위한 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
제2 레이어(221)는 컨트롤 로직(LC)을 제공하는 복수의 소자들을 포함할 수 있다. 컨트롤 로직(LC)에 포함되는 복수의 소자들은, 제1 레이어(211)에 마련된 픽셀 회로를 구동하기 위한 회로들, 예를 들어 로우 드라이버, 칼럼 드라이버, 및 타이밍 컨트롤러 등을 제공할 수 있다. 컨트롤 로직(LC)에 포함되는 복수의 소자들은 제1 및 제2 패드 영역들(PA1, PA2)을 통해 픽셀 회로와 연결될 수 있다. 컨트롤 로직(LC)은 복수의 픽셀들(PX)로부터 리셋 전압 및 픽셀 전압을 획득하여 픽셀 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 픽셀들(PX) 중 적어도 하나는 동일한 레벨에 배치되는 복수의 포토 다이오드들을 포함할 수 있다. 복수의 포토 다이오드들 각각의 전하로부터 생성된 픽셀 신호들은 서로 위상차를 가질 수 있으며, 컨트롤 로직(LC)은 하나의 픽셀(PX)에 포함된 복수의 포토 다이오드들로부터 생성한 픽셀 신호들의 위상차에 기초하여 자동 초점 기능을 제공할 수 있다.
제2 레이어(221)에 부착되는 제3 레이어(231)는 메모리 칩(MC)과 더미 칩(DC), 및 메모리 칩(MC)과 더미 칩(DC)을 밀봉하는 보호층(EN)을 포함할 수 있다. 메모리 칩(MC)은 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)일 수 있으며, 더미 칩(DC)은 데이터를 실제로 저장하는 기능은 갖지 않을 수 있다. 메모리 칩(MC)은 범프에 의해 제2 레이어(221)의 컨트롤 로직(LC)에 포함된 소자들 중 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있으며, 자동 초점 기능을 제공하는 데에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 일 실시예에서 상기 범프는 마이크로 범프일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(202)는 제1 레이어(212)와 제2 레이어(232)를 포함할 수 있다. 제1 레이어(212)는 복수의 픽셀들(PX)이 마련되는 센싱 영역(SA)과, 복수의 픽셀들(PX)을 구동하기 위한 소자들이 마련되는 컨트롤 로직(LC), 및 센싱 영역(SA)과 컨트롤 로직(LC)의 주변에 마련되는 제1 패드 영역(PA1)을 포함할 수 있다. 제1 패드 영역(PA1)에는 복수의 상부 패드들(PAD)이 포함되며, 복수의 상부 패드들(PAD)은 비아(VIA) 등을 통해 제2 레이어(232)에 마련된 메모리 칩(MC)과 연결될 수 있다. 제2 레이어(232)는 메모리 칩(MC)과 더미 칩(DC), 및 메모리 칩(MC)과 더미 칩(DC)을 밀봉하는 보호층(EN)을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 이미지 센서(203)는 픽셀 어레이(243) 및 컨트롤러(253) 등을 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(243)는 복수의 행들과 복수의 열들을 따라서 어레이 형태로 배치되는 복수의 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들(PX) 각각은 외부에서 입사하는 광 신호에 응답하여 전하를 생성하는 포토 다이오드, 및 포토 다이오드가 생성한 전하에 대응하는 전기 신호를 생성하는 픽셀 회로 등을 포함할 수 있다. 일례로 픽셀 회로는 플로팅 디퓨전, 스토리지 트랜지스터, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 및 선택 트랜지스터 등을 포함할 수 있다. 실시예들에 따라 픽셀들(PX)의 구성은 달라질 수 있다. 일례로, 픽셀들(PX) 각각은 실리콘 포토 다이오드와 달리 유기 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드를 포함하거나, 또는 디지털 픽셀로 구현될 수도 있다. 픽셀들(PX)이 디지털 픽셀로 구현되는 경우, 픽셀들(PX) 각각은 비교기 및 비교기의 출력을 디지털 신호로 변환하여 내보내는 카운터 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러(253)는 픽셀 어레이(243)를 제어하기 위한 복수의 회로들을 포함할 수 있다. 일례로, 컨트롤러(253)는 로우 드라이버(2531), 리드 아웃 회로(2532), 칼럼 드라이버(2533), 컨트롤 로직(2534) 등을 포함할 수 있다. 로우 드라이버(2531)는 픽셀 어레이(243)를 행(row) 단위로 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(2531)는 픽셀 회로의 전송 트랜지스터를 제어하는 전송 제어 신호, 리셋 트랜지스터를 제어하는 리셋 제어 신호, 선택 트랜지스터를 제어하는 선택 제어 신호 등을 생성할 수 있다.
리드 아웃 회로(2532)는 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS), 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, ADC) 등을 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러는, 로우 드라이버(2531)가 공급하는 행 선택 신호에 의해 선택되는 행에 포함되는 픽셀들(PX)과 칼럼 라인들을 통해 연결되며, 상관 이중 샘플링을 수행하여 리셋 전압 및 픽셀 전압을 검출할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터는 상관 이중 샘플러가 검출한 리셋 전압 및 픽셀 전압을 디지털 신호로 변환하여 칼럼 드라이버(2533)에 전달할 수 있다.
칼럼 드라이버(2533)는 디지털 신호를 임시로 저장할 수 있는 래치 또는 버퍼 회로와 증폭 회로 등을 포함할 수 있으며, 리드 아웃 회로(2532)로부터 수신한 디지털 신호를 처리할 수 있다. 로우 드라이버(2531), 리드 아웃 회로(2532) 및 칼럼 드라이버(2533)는 컨트롤 로직(2534)에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤 로직(2534)은 로우 드라이버(2531), 리드 아웃 회로(2532) 및 칼럼 드라이버(2533)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러, 이미지 데이터 처리를 위한 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor) 등을 포함할 수 있다.
컨트롤 로직(2534)은 리드아웃 회로(2532) 및 칼럼 드라이버(2533)가 출력하는 데이터를 신호 처리하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 일례로 상기 이미지 데이터는 깊이 맵을 포함할 수 있다. 또한 컨트롤 로직(2534)은, 리드아웃 회로(2532) 및 칼럼 드라이버(2533)가 출력하는 데이터를 이용하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서(204)는 픽셀 어레이(244), 및 픽셀 어레이(244)를 구동하기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 로우 드라이버(254), 리드아웃 회로(264) 등을 포함할 수 있다. 리드아웃 회로(264)는 램프 전압 생성기(2641), 샘플링 회로(2642) 및 아날로그-디지털 컨버터(2643) 등을 포함할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(2643)가 출력하는 데이터(DATA)는 칼럼 드라이버에 입력될 수 있다.
픽셀 어레이(244)는 복수의 로우 라인들(ROW)과 복수의 칼럼 라인들(COL)의 교차점들에 마련되는 복수의 픽셀들(PX11-PXMN)을 포함할 수 있다. 로우 드라이버(254)는 복수의 로우 라인들(ROW)을 통해 복수의 픽셀들(PX11-PXMN)을 제어하는 데에 필요한 신호를 입력할 수 있다. 일례로 복수의 로우 라인들(ROW)을 통해 복수의 픽셀들(PX11-PXMN)에 입력되는 신호는 리셋 제어 신호(RG), 전송 제어 신호(TG), 선택 제어 신호(SEL) 등을 포함할 수 있다. 로우 드라이버(254)는 복수의 로우 라인들(ROW) 각각을 순차적으로 선택할 수 있다. 로우 드라이버(254)는 소정의 수평 주기 동안 복수의 로우 라인들(ROW) 중 하나를 선택할 수 있다.
샘플링 회로(2642)는, 복수의 픽셀들(PX11-PXMN) 중에서, 로우 드라이버(254)가 스캔한 로우 라인에 연결된 일부의 픽셀들로부터 리셋 전압과 픽셀 전압을 획득할 수 있다. 샘플링 회로(2642)는 복수의 샘플러들(SA)을 포함하며, 복수의 샘플러들(SA)은 상관 이중 샘플러일 수 있다. 샘플러들(SA) 각각은, 제1 입력단을 통해 램프 전압 생성기(2641)가 생성하는 램프 전압을 입력받고, 제2 입력단을 통해 복수의 픽셀들(PX11-PXMN)로부터 리셋 전압 및 픽셀 전압을 입력받을 수 있다.
도 9a 내지 9e 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타낸 것으로서, 복수개의 카메라 모듈들이 기기의 폭방향으로 배열되는 경우를 나타낸 것이다.
도 9a를 참조하면, 기기(1-1)는 기기의 폭방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-1), 제2 카메라 모듈(12-1), 및 제3 카메라 모듈(13-1)을 포함할 수 있다.
도 9a에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-1), 제2 카메라 모듈(12-1), 및 제3 카메라 모듈(13-1)은, 제1 내지 제3 카메라 모듈들(11-1, 12-1, 13-1)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 위쪽에 배치될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 기기(1-2)는 기기의 폭방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-2), 제2 카메라 모듈(12-2), 및 제3 카메라 모듈(13-2)을 포함할 수 있다.
도 9b에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-2), 제2 카메라 모듈(12-2), 및 제3 카메라 모듈(13-2)은, 제1 내지 제3 카메라 모듈들(11-2, 12-2, 13-2)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 아래쪽에 배치될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 기기(1-3)는 기기의 폭방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-3), 제2 카메라 모듈(12-3), 및 제3 카메라 모듈(13-3)을 포함할 수 있다.
도 9c에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-3)은 제1 카메라 모듈(11-3)의 길이 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-3) 및 제3 카메라 모듈(13-3)은, 제2 및 제3 카메라 모듈들(12-3, 13-3)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 위쪽에 배치될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 기기(1-4)는 기기의 폭방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-4), 제2 카메라 모듈(12-4), 및 제3 카메라 모듈(13-4)을 포함할 수 있다.
도 9d에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-4)은 제1 카메라 모듈(11-4)의 길이 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-4) 및 제3 카메라 모듈(13-4)은, 제2 및 제3 카메라 모듈들(12-4, 13-4)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 아래쪽에 배치될 수 있다.
도 9e를 참조하면, 기기(1-5)는 기기의 폭방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-5), 제2 카메라 모듈(12-5), 및 제3 카메라 모듈(13-5)을 포함할 수 있다.
도 9e에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-5)은 제1 카메라 모듈(11-5)의 길이 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-4)은 제2 카메라 모듈(12-5)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 위쪽에 배치될 수 있다. 제3 카메라 모듈(13-5)은, 제3 카메라 모듈(13-5)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 길이 방향의 아래쪽에 배치될 수 있다.
도 10a 내지 도 10f 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 복수개의 카메라 모듈들이 기기의 길이방향으로 배열되는 경우를 나타낸 것이다.
도 10a를 참조하면, 기기(1-6)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-6), 제2 카메라 모듈(12-6), 및 제3 카메라 모듈(13-6)을 포함할 수 있다.
도 10a에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-6), 제2 카메라 모듈(12-6), 및 제3 카메라 모듈(13-6)은, 제1 내지 제3 카메라 모듈들(11-6, 12-6, 13-6)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 왼쪽에 배치될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 기기(1-7)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-7), 제2 카메라 모듈(12-7), 및 제3 카메라 모듈(13-7)을 포함할 수 있다.
도 10b에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-7), 제2 카메라 모듈(12-7), 및 제3 카메라 모듈(13-7)은, 제1 내지 제3 카메라 모듈들(11-7, 12-7, 13-7)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 오른쪽에 배치될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 기기(1-8)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-8), 제2 카메라 모듈(12-8), 및 제3 카메라 모듈(13-8)을 포함할 수 있다.
도 10c에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-8)은 제1 카메라 모듈(11-8)의 길이 방향이 기기의 길이 방향과 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-8) 및 제3 카메라 모듈(13-8)은, 제2 및 제3 카메라 모듈들(12-8, 13-7)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 왼쪽에 배치될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 기기(1-9)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-9), 제2 카메라 모듈(12-9), 및 제3 카메라 모듈(13-9)을 포함할 수 있다.
도 10d에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-9)은 제1 카메라 모듈(11-9)의 길이 방향이 기기의 길이 방향과 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-9) 및 제3 카메라 모듈(13-9)은, 제2 및 제3 카메라 모듈들(12-9, 13-9)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 오른쪽에 배치될 수 있다.
도 10e를 참조하면, 기기(1-10)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-10), 제2 카메라 모듈(12-10), 및 제3 카메라 모듈(13-10)을 포함할 수 있다.
도 10e에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-10)은 제1 카메라 모듈(11-10)의 길이 방향이 기기의 길이 방향과 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-10)은 제2 카메라 모듈(12-10)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 오른쪽에 배치될 수 있다. 제3 카메라 모듈(13-10)은, 제3 카메라 모듈(13-10)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 왼쪽에 배치될 수 있다.
도 10f를 참조하면, 기기(1-11)는 기기의 길이방향으로 순차적으로 배열되는 제1 카메라 모듈(11-11), 제2 카메라 모듈(12-11), 및 제3 카메라 모듈(13-11)을 포함할 수 있다.
도 10f에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-11)은 제1 카메라 모듈(11-11)의 길이 방향이 기기의 길이 방향과 같도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-11)은 제2 카메라 모듈(12-11)의 폭 방향과 기기의 폭 방향이 같도록 배치되되, 기기의 외관을 구성하는 카메라 렌즈를 기준으로 기기의 폭 방향의 왼쪽에 배치될 수 있다. 제3 카메라 모듈(13-11)은, 제3 카메라 모듈(13-11)의 길이 방향과 기기의 길이 방향이 같도록 배치될 수 있다.
도 11a 및 도 11b 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 복수개의 카메라 모듈들이 기기의 모서리에 배치되는 경우를 나타내는 것이다.
도 11a를 참고하면, 기기(1-12)는 기기의 모서리에 인접하여 배치되는 제4 카메라 모듈(14-12), 제4 카메라 모듈(14-12)의 우측에 배치되는 제1 카메라 모듈(11-12), 제4 카메라 모듈(14-12)의 아래쪽에 배치되는 제2 카메라 모듈(12-12), 및 제2 카메라 모듈(12-12)의 우측에 배치되는 제3 카메라 모듈(13-12)을 포함할 수 있다.
도 11a에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-12)은 제1 카메라 모듈(11-12)의 길이 방향이 기기의 폭방향과 동일하도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-12)은 제2 카메라 모듈(12-12)의 길이 방향이 기기의 길이방향과 동일하도록 배치될 수 있다. 제3 카메라 모듈(13-12)은 제3 카메라 모듈(13-12)의 길이 방향이 기기의 폭방향과 동일하도록 배치될 수 있다.
도 11b를 참고하면, 기기(1-13)는 기기의 모서리에 인접하여 배치되는 제4 카메라 모듈(14-13), 제4 카메라 모듈(14-13)의 우측에 배치되는 제1 카메라 모듈(11-13), 제4 카메라 모듈(14-13)의 아래쪽에 배치되는 제2 카메라 모듈(12-13), 및 제2 카메라 모듈(12-13)의 우측에 배치되는 제3 카메라 모듈(13-13)을 포함할 수 있다.
도 11b에 나타낸 바와 같이, 제1 카메라 모듈(11-13)은 제1 카메라 모듈(11-13)의 길이 방향이 기기의 폭방향과 동일하도록 배치될 수 있다. 제2 카메라 모듈(12-13)은 제2 카메라 모듈(12-13)의 길이 방향이 기기의 길이방향과 동일하도록 배치될 수 있다. 제3 카메라 모듈(13-13)은 제3 카메라 모듈(13-13)의 길이 방향이 기기의 길이방향과 동일하도록 배치될 수 있다.
도 9a 내지 도 11b에 나타낸 기기는 스마트폰 등 모바일 단말일 수 있다. 도시하지 않았지만, 본 발명의 개념은 모바일 단말뿐만 아니라 카메라 모듈이 장착될 수 있는 다양한 기기(예를 들면, 테블릿 등)에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10, 11-1~11-13, 12-1~12-13, 13-1~13-13 : 카메라 모듈
100, 101, 102, 103 : 광학계 200, 201, 202 : 이미지 센서
1-1~1-13 : 기기

Claims (10)

  1. 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘; 및
    복수개의 렌즈들을 포함하고,
    상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1면에 상기 패턴이 형성된 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1면의 구경(aperture)과 상기 복수개의 렌즈들의 평균 구경의 비율은 1.0보다 큰 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2면에 상기 패턴이 형성된 광학계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2면의 구경과 상기 복수개의 렌즈들의 평균 구경의 비율은 1.0보다 큰 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면에 상기 패턴이 형성된 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1면과 상기 제2면의 평균 구경과, 상기 상기 복수개의 렌즈들의 평균 구경의 비율은 1.0보다 큰 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학계의 유효 초점 거리(EFL)와 상기 광학계의 전장(TTL)의 비율은 1.0보다 큰 광학계.
  9. 물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된 광학계; 및
    상기 광학계를 통해 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.
  10. 적어도 하나 이상의 카메라 모듈을 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 카메라 모듈은
    물체측의 제1면과, 렌즈측의 제2면과, 입사되는 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 제3면을 포함하는 굴절프리즘, 및 복수개의 렌즈들을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면 중 적어도 하나에, 상기 굴절프리즘이 회절 광학 소자로서 기능하도록 하는 패턴이 형성된 광학계; 및
    상기 광학계를 통해 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 기기.
KR1020190116906A 2019-09-23 2019-09-23 광학계, 광학계를 포함하는 카메라 모듈, 및 카메라 모듈을 포함하는 기기 KR20210035380A (ko)

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