KR20220012842A

KR20220012842A - 폴디드 카메라 렌즈 설계

Info

Publication number: KR20220012842A
Application number: KR1020217035143A
Authority: KR
Inventors: 갈 샤브타이; 에브라임 골든베르그; 로이 루드닉; 나답 굴린스키
Original assignee: 코어포토닉스 리미티드
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2022-02-04
Also published as: US20230132659A1; EP4014083A1; CN114258507A; JP2023516432A; CN118363148A; EP4014083A4; WO2022018582A1

Abstract

총 트랙 길이(TTL), 1.2보다 작은 f 수, 예컨대 적어도 60도의 넓은 시야를 갖는 폴디드 카메라가 개시된다. 이러한 폴디드 카메라는 N ≥ 7개의 렌즈 요소를 갖는 렌즈, 이미지 센서, 및 피사체와 렌즈 사이에 폴디드 광학 경로를 제공하기 위한 광학 경로 폴딩 요소를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈의 애퍼처 스톱부는 d/TTL = 0.2를 충족하는 거리(d)보다 피사체를 향하는 제1 렌즈 요소의 제1 표면에 더 가깝게 위치된다.

Description

폴디드 카메라 렌즈 설계

기존 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 7월 22일에 출원된 미국 가 특허출원 제63/054,862호에 기초하여 우선권을 주장하며, 이러한 출원은 그 전문이 여기에 참조로 포함된다.

분야

여기에 개시된 주제는 일반적으로 디지털 카메라 분야, 특히 그러한 카메라에서의 폴디드 광학 설계에 관한 것이다.

정의

본 출원 및 발명의 상세한 설명과 도면 전반에 걸쳐 언급된 광학 및 기타 특성에 대해, 다음 기호 및 약어가 사용되고, 이들 모두는 당업계에 공지되어 있다:

- 전체 트랙 길이(TTL): 렌즈를 포함하는 카메라 시스템이 무한대 피사체 거리에 포커싱될 때, 렌즈(또는 "렌즈 어셈블리")의 제1 렌즈 요소(L₁)의 전방 표면(S₁) 지점과 이미지 센서 사이에서, 광축에 평행한 방향을 따라 측정된 최대 거리,

- 후(Back) 초점 길이(BFL): 렌즈를 포함하는 카메라 시스템이 무한대 피사체 거리에 포커싱될 때, 렌즈(또는 "렌즈 어셈블리")의 마지막 렌즈 요소(L_N)의 후방 표면(S_2N) 지점과 이미지 센서 사이에서, 제1 광축에 평행한 방향을 따라 측정된 최소 거리,

- 유효 초점 길이(EFL): 렌즈 요소들(L₁ 내지 L_N)의 렌즈 어셈블리의 후방 주점(P')과 후방 초점(F') 사이의 거리.

- f-수,(f/#): EFL 대 입사 동공 직경의 비율.

스마트폰과 같은 모바일 장치를 위한 듀얼-카메라 또는 트리플-카메라(또는 일반적으로 멀티-카메라)가 공지되어 있다. 일반적인 트리플-카메라에서, 하나의 카메라는 울트라-와이드(UV) 시야(FOV)(FOV_UW]를 갖고 다른 카메라는 FOV_UW보다 좁은 와이드 시야(FOV_W)를 갖고, 또 다른 카메라는 FOV_W보다 좁은 텔레 시야(FOV_T)를 갖는다. 이들 카메라는 또한 본 명세서에서 각각 울트라-와이드(또는 UW) 카메라, 와이드(또는 W) 카메라 및 텔레(또는 T) 카메라로 지칭된다. 일반적으로, 와이드 카메라가 스마트폰의 메인 카메라로 간주된다.

카메라 렌즈의 f-수("f/#")는 유효 초점 길이(EFL) 대 카메라의 입사 동공 직경(D)의 비율이다: f/# = EFL/D. 입사 동공은 렌즈 시스템의 전방 애퍼처를 통해 '보이는' 애퍼처 스톱부의 광학 이미지이다. 전방 애퍼처는 렌즈의 피사체-측 애퍼처이다. 스마트폰의 메인 카메라에는 낮은 f/#가 바람직한데, 이는 아래에서 논의되는 바와 같이, 우수한 저조도 감도, 강력한 "자연스러운" 보케(Bokeh) 효과 및 높은 이미지 해상도의 3가지 주요 이점을 가지기 때문이다.

1. 저조도 감도는 예를 들어, DSLR(디지털 일안 반사식) 카메라와 비교할 때, 오늘날의 모바일 장치 호환 카메라의 주된 성능 문제점이다. 예를 들어, (동일한 EFL에 대해) 카메라의 f/#를 절반으로 줄이면, 애퍼처 영역이 4배 증가하는데, 이는 4배 더 많은 빛이 카메라에 들어옴을 의미한다. 이러한 차이는 저조도 장면을 캡처할 때, 특히 관련이 있다.

2. 보케(Bokeh)는 이미지의 초점이 맞지 않는(out-of-focus) 세그먼트에서 생성되는 흐림(blur)의 심미적 품질이며, 이는 오늘날의 스마트폰에서 매우 요구되는 기능이다. 보케 효과는 이미지의 피사계 심도(DOF)와 반비례 상관 관계이며, 여기서 DOF ~ f/#이다. 낮은 f/#는 강력한 "자연스러운" 보케 효과를 지원하는 데 유용하다. 오늘날의 스마트폰 카메라에 있는 f/#는 "자연스러운" 보케를 충분히 제공하지 못하기 때문에, 강한 보케에 대한 요구는 "인공적인" 보케, 즉 초점이 맞지 않는 이미지 세그먼트에 흐림을 인위적으로 적용하는 것으로 응답된다.

3. 픽셀 해상도를 지속적으로 증가시키는 이미지 센서가 모바일 장치에 도입되어, 2019년에 처음으로 100 메가픽셀을 초과하였다. (다른 요인들 중에서도) 이것은 단일 픽셀의 크기를 줄임으로써, 즉 공간 픽셀 프리퀀스를 증가시킴으로써, 달성된다. 픽셀 해상도를 이미지 해상도로 변환하려면, 카메라 렌즈는 센서의 공간 픽셀 프리퀀스(k_Pixel)을 지원해야 하다. 잘 설계된 (회절-제한된) 카메라 렌즈의 경우, 렌즈의 분해능 가능한 공간 프리퀀스(k_Lens)는 f/#에 반비례하고: k_Lens ~ 1/f/#, 즉 낮은 f/#는 더 높은 이미지 해상도에 대응한다(이미지 센서가 충분한 공간 픽셀 프리퀀스를 가진 것으로 가정함).

최신 프리미엄 스마트폰에는 f/#가 약 f/1.9(화웨이 P40 프로)와 f/1.8(애플 아이폰 11 프로 맥스)인 메인 와이드 카메라가 탑재된다. 낮은 f/# 카메라의 주요 과제는 요구되는 큰 전방 애퍼처에 의해 도입되는 강한 수차를 보정하는, 예컨대 색수차 보정용 렌즈의 설계이다. 이는 일반적으로 더 많은 수의 렌즈 요소들을 포함하는 더 복잡한 렌즈 설계로 해결된다. 그러나, 이는 일반적으로 더 큰 전체 트랙 길이(TTL)와 더 큰 카메라 모듈 높이로 이어져서, 슬림한 스마트폰 설계의 목표에 해로움이 된다.

모바일 텔레 카메라의 최근 개발에는 프리즘을 사용하여 텔레 카메라를 "폴딩하는" 것이 포함된다: 반사 또는 광학 경로 폴딩 요소("OPFE")가 광학 경로에 추가되어, 광 전파 방향을 호스트 장치의 후면에 수직인 방향으로부터 호스트 장치의 후면에 평행한 방향으로 "폴딩"(틸팅)한다. 폴디드 카메라를 사용하면, 슬림한 카메라 설계에서 큰 TTL을 가능하게 할 수 있다.

스마트폰의 메인 카메라를 개선하기 위해서는, 낮은 f/#를 갖는 폴디드 와이드 카메라 설계를 이용하는 것이 이로울 것이다.

다양한 실시예에서, 폴디드 카메라가 제공되는데, 이는 유효 초점 길이(EFL)를 가지며 각각의 L_i는 각각의 초점 길이(f_i)를 가지는 N ≥ 7개의 렌즈 요소들(L_i)을 갖는 렌즈, 여기서 제1 렌즈 요소(L₁)는 피사체 측을 향하고; 이미지 센서; 및 피사체와 렌즈 사이의 폴디드 광학 경로를 렌즈 광축 방향으로 제공하기 위한 OPFE를 포함하고, 상기 폴디드 카메라는 총 트랙 길이(TTL)를 갖고, 상기 렌즈의 애퍼처 스톱부는 d/TTL = 0.2를 충족하는 거리(d)보다, 피사체를 향하는 제1 렌즈 요소의 제1 표면에 더 가깝게 위치되고, 상기 카메라의 f 수(f/#)는 1.2보다 작다.

다양한 실시예에서, 폴디드 카메라가 제공되는데, 이는 유효 초점 길이(EFL)를 가지며 제1 광축을 갖는 N ≥ 7개의 렌즈 요소들(L_i)을 포함하는 렌즈, 여기서 각각의 렌즈 요소는 각각의 초점 길이(f_i)를 가지며 각각의 전방 표면(S_2i-1) 및 각각의 후방 표면(S_2i)을 포함하고, 렌즈 요소 표면은 1≤ k ≤ 2N에 대해 S_k로 표시되고, 여기서 각각의 렌즈 요소 표면(S_k)은 클리어 높이 값(CH(S_k))을 갖고, S₁₇의 클리어 높이 값(CH(S₁₇))은 표면들(S₂ 내지 S_2N-1) 각각의 클리어 높이 값보다 크거나 동일하고; 이미지 센서; 및 피사체와 렌즈 요소 사이의 폴디드 광학 경로를 제공하기 위한 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)를 포함하고, 여기서 상기 카메라는 f 수(f/#)는 1.2보다 작다.

일부 실시예에서, f/# < 1.1이다.

일부 실시 예에서, f/# ≤ 1.0이다.

일부 실시 예에서, 0.8 < f/# ≤ 1.0이다.

일부 실시예에서, 위 또는 아래와 같은 폴디드 카메라는 60도보다 큰 대각선 FOV를 갖는다.

일부 실시예에서, 1 ≤ i ≤ 3에 대해 |f_i| > 4 x EFL이다.

일부 실시예에서, 1 ≤ i ≤ 3에 대해 |f_i| > 5 x EFL이다.

일부 실시예에서, 렌즈 요소(L₅)는 가장 강력한 광학 배율을 갖는 렌즈 요소이다(i≠5인 경우, |f₅| < |f_i|).

일부 실시 예에서, f₅ < EFL이다.

일부 실시예에서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅)을 포함하는 렌즈 서브-시스템은 정의 굴절력을 갖는다.

일부 실시예에서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 f₅는 |f₄| < 4 x f₅를 충족한다.

일부 실시예에서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 f₅는 |f₄| < 3 x f₅를 충족한다.

일부 실시예에서, 렌즈는 조건 STD < 0.020을 따르는 렌즈 요소들 사이에 적어도 하나의 에어 갭을 포함하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차이다.

일부 실시예에서, 렌즈는 조건 STD < 0.010을 따르는 렌즈 요소들 사이에 적어도 하나의 에어 갭을 포함하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차이다.

일부 실시예에서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅) 사이의 에어 갭은 STD < 0.020을 충족하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차이다.

본 명세서에 개시된 실시예의 비-제한적인 예는 이 단락 다음에 열거되는 여기에 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시예를 조명하고 명확히 하기 위한 것이며, 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 상이한 도면에서 동일한 요소는 동일한 번호로 표시될 수 있다. 도면의 요소는 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니다. 도면에서:
도 1a는 와이드 카메라로 작동할 수 있는 공지의 디지털 폴디드 카메라를 사시도로 도시한다;
도 1b는 도 1b의 카메라를 측면도로 도시한다;
도 1c는 "업라이트"(논-폴디드) 카메라와 함께 도 1a 및 도 1b와 같이 폴디드 카메라를 포함하는 공지의 듀얼-카메라를 도시한다;
도 2a는 본 발명의 일부 예에 따른 폴디드 광학 렌즈 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일부 예에 따른 다른 폴디드 광학 렌즈 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2c는 본 발명의 일부 예에 따른 또 다른 폴디드 광학 렌즈 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2d는 본 발명의 일부 예에 따른 또 다른 폴디드 광학 렌즈 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3a는 도 2a 내지 도 2d의 시스템에서의 렌즈 광축에 직교하는 평면(P) 상에서의 2개의 충돌 지점들(IP₁ 및 IP₂)의 직교 투영(IP_orth,1, IP_orth,2)을 도시한다.
도 3b는 도 2a 내지 도 2d의 시스템에서의 렌즈 광축에 직교하는 평면(P) 상에서의 2개의 충돌 지점들(IP₃ 및 IP₄)의 직교 투영(IP_orth,3, IP_orth,4)을 도시한다.
도 4는 클리어 높이의 정의를 그래픽으로 제공한다.
도 5는 클리어 애퍼처의 정의를 그래픽으로 제공한다.
도 6은 렌즈 요소(L_i) 직경(H_Li)의 그래픽 도시를 제공한다.
도 7은 렌즈 요소 폭(W_Li) 및 높이(H_Li)를 도시하는 렌즈 요소의 분해도를 도시한다.

다음의 상세한 설명에서, 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그러나, 현재 개시된 주제는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 방법은 현재 개시된 주제를 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.

명료함을 위해 별도의 실시예의 맥락에서 기재된 본 발명의 특정 특징부는 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수도 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간결함을 위해 단일 실시예의 맥락에서 기재된 본 발명의 다양한 특징부는 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다.

또한, 명료함을 위해 "실질적으로"라는 용어는 허용 가능한 범위 내에서 값의 변동 가능성을 암시하는 데 사용된다. 일 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값의 최대 10% 이상 또는 이하로의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 다른 예에 따르면, 본 명세서에서 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값의 최대 5% 이상 또는 이하로의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 추가 예에 따르면, 본 명세서에 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 지정된 값의 최대 2.5% 이상 또는 이하로의 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1a 및 도 1b는 예를 들어, 와이드 카메라로서 동작할 수 있는 공지된 디지털 폴디드 카메라(100)를 도시한다. 카메라(100)는 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)(102), 예컨대, 프리즘, 복수의 렌즈 요소들(이 도면에서는 보이지 않지만, 예를 들어 도 2a 내지 도 2d에서는 볼 수 있음)을 갖는 렌즈(104) 및 이미지 센서(106)를 포함한다. 일부 실시예에서(도 2a 내지 2d에서와 같이), 렌즈 요소들은 제1 광축(108)을 따라 축 대칭이다. 다른 실시예에서, 렌즈 요소는 축 대칭이 아닐 수 있다. 예를 들어, 렌즈 요소는 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 원형이 아닌 형태로 커팅(또는 다이싱 또는 슬라이싱)될 수 있다.

렌즈 요소의 적어도 일부는 "배럴"(110)이라고 하는 구조에 의해 수용될 수 있다. 배럴은 광축(108)을 따라 종방향 대칭을 가질 수 있다. 도 1a 내지 도 1c에서, 이러한 배럴의 단면은 원형이다. 그러나, 이것은 필수 사항이 아니며, 예를 들어 컷 렌즈 요소를 호스팅하기 위한 다른 형상을 사용할 수 있다.

피사체(미도시)로부터 이미지 센서(106)까지의 광선의 경로는 광학 경로를 정의한다(광학 경로의 일부를 나타내는 광학 경로(112, 114) 참조).

OPFE는 제1 광학 경로(112)로부터 제2 광학 경로(114)로 광학 경로를 폴딩한다. 광학 경로(114)는 광학 축(108)에 실질적으로 평행하다. 따라서, 광학 경로는 "폴디드 광학 경로"(이는 광학 경로(112 및 114)로 표시됨)로 지칭되고, 카메라(100)는 "폴디드 카메라"로 지칭된다.

특히, 일부 예에서, OPFE(102)는 광축(108)에 대해 실질적으로 45도로 기울어져 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, OPFE(102)는 또한 광학 경로(112)에 대해 실질적으로 45도로 기울어져 있다.

일부 공지된 예에서, 이미지 센서(106)는 광축(108)에 실질적으로 수직인 X-Y 평면에 놓여 있다. 그러나, 이것은 제한적이지 않으며, 이미지 센서(106)는 상이한 배향을 가질 수 있다. 예를 들어, WO 2016/024192에 기술된 바와 같이, 이미지 센서(106)는 XZ 평면에 있을 수 있다. 이 경우, 이미지 센서(106)를 향해 광선을 반사하기 위해 추가적인 OPFE가 사용될 수 있다.

2개의 카메라, 예를 들어 와이드 카메라(100) 및 일반 UW 카메라(130)가 디지털 카메라(150)에 포함될 수 있다(이는 듀얼-카메라라고도 함). 가능한 구성이 도 1c에 도시되어 있다.

UW 카메라(130)는 (카메라의 피사체 측을 지시하는) 애퍼처(132) 및 Y 방향으로 대칭(및 광학) 축(136)을 갖는 광학 렌즈 시스템(134)(또는 "와이드 렌즈 모듈") 및 UW 이미지 센서(138)를 포함할 수 있다. UW 카메라는 UW 이미지를 제공하도록 구성된 UW 렌즈 시스템을 포함한다. 위에서 이미 언급했듯이, UW 카메라는 와이드 카메라의 시야(FOV_W)보다 더 큰 시야(FOV_UW)를 가진다. 예를 들어, FOV_UW는 80-130도이고, FOV_W는 60-90도일 수 있다. 특히, 다른 예에서, 복수의 와이드 카메라 및/또는 복수의 텔레 카메라가 단일 디지털 카메라에 통합되어 작동할 수 있다. 텔레 카메라의 FOV_T는 예를 들어 20-50도일 수 있다.

이제, 본 명세서에 개시되며 200으로 번호 매겨진 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시하는 도 2a를 주목해 보자. 렌즈 시스템(200)은 OPFE(202), 렌즈(또는 "렌즈 어셈블리")(204), 광학 요소(206) 및 이미지 센서(208)를 포함한다. 시스템(200)은 광선 추적으로 도시된다. 광학 요소(206)는 예를 들어, 적외선(IR) 필터 및/또는 유리 이미지 센서 먼지 커버일 수 있다. 광선(프리즘(202)에 의한 반사 후)은 렌즈(204)를 통과하여 이미지 센서(208) 상에 이미지를 형성한다. 도 2a는 각각에 대해 3개의 광선을 갖는 3개의 필드를 나타낸다: 상부 주변 광선, 하부 주변 광선 및 주광선. 도 2a의 예에서, 광선은 이미지 센서(208)에 충돌하기 전에, 광학 요소(206)를 통과한다. 그러나, 이것은 제한적이지 않으며, 일부 예에서, 광학 요소(206)는 존재하지 않는다. 즉, 일부 렌즈 시스템에서, 광학 요소는 선택적이다.

렌즈(204)는 복수의 N개의 렌즈 요소들(L_i)(220)(여기서, "i"는 1과 N 사이의 정수임)을 포함한다. L₁은 피사체(프리즘) 측에 가장 가까운 렌즈 요소이고, L_N은 이미지 측, 즉 이미지 센서가 위치하는 측에 가장 가까운 렌즈 요소이다. 이 순서는 여기에 개시된 모든 렌즈들 및 렌즈 요소에 적용된다. 렌즈 요소들(L_i)은 예를 들어, 상기 카메라(100)의 렌즈 요소들로 사용될 수 있다. N개의 렌즈 요소는 광축(210)을 따라 축 대칭이다. 각각의 렌즈 요소(L_i)는 각각의 전방 표면(S_2i-1)(인덱스 "2i-1"은 전방 표면의 번호임) 및 각각의 후방 표면(S_2i)(인덱스 "2i"는 후방 표면의 번호임)를 포함하고, 여기서 "i"는 1과 N 사이의 정수이다. 이러한 번호 지정 규칙은 명세서 전반에 걸쳐 사용된다. 대안적으로, 본 명세서 전체에서 수행된 것과 같이, 렌즈 표면들은 "S_k"로 표시되며, 여기서 k는 1에서 2N까지이다. 전방 표면과 후방 표면은 경우에 따라 비구면일 수 있다. 그러나, 이것은 제한적이지 않다.

본 명세서에서 사용된 각 렌즈 요소의 "전방 표면"이라는 용어는 카메라의 입구(카메라 피사체 측)에 더 가깝게 위치한 렌즈 요소의 표면을 지칭하고, 용어 "후방 표면"은 이미지 센서(카메라 이미지 측)에 더 가깝게 위치한 렌즈 요소의 표면을 지칭한다.

렌즈 시스템(200)에서, T1으로 표시된 프리즘의 제1 수평 표면(Z 방향을 따라 배향됨)은 10.93mm이다. T2로 표시된 프리즘의 제2 수평 표면(X 방향을 따라 배향됨, 미도시)은 12.6mm이다. V로 표시된 프리즘의 수직 표면(Y를 따라)은 8.68mm이다. 프리즘의 각도는 45도이다. 비교적 큰 프리즘 크기는 카메라에 들어오는 많은 양의 빛을 허용하므로, 이 예에서 카메라는 1.0의 낮은 f/#를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, f/#는 0.8-1.2일 수 있다. 렌즈(204)의 애퍼처 스톱부는 S₂, 즉 제1 렌즈 요소의 제1 표면으로부터 거리(d)=-0.042mm에 위치된다. 렌즈 시스템(200)에 도시된 논-제로 필드의 경우, 약 80%의 빛이 이미지 센서(208)에 도달한다.

아래에 설명된 바와 같이, 클리어 높이 값(CH(S_k))은 1 ≤ k ≤ 2N)에 대해 각 표면(S_k)에 대해 정의될 수 있고, 클리어 애퍼처 값(CA(S_k))는 1 ≤ k ≤ 2N에 대해 각 표면(S_k)에 대해 정의될 수 있다. CA(S_k) 및 CH(S_k)은 각 렌즈 요소의 각 표면(S_k)의 광학 특성을 정의한다. CH 용어는 도 4를 참조하여 정의되고, CA 용어는 아래의 도 5를 참조하여 정의된다.

또한, 각 렌즈 요소(L_i)에 대해 높이("H_Li", 1 ≤ i ≤ N)가 정의된다. H_Li는 각 렌즈 요소(L_i)에 대해, 렌즈 요소의 광축에 수직인 방향을 따라 측정된 렌즈 요소(L_i)의 최대 높이에 대응한다. 주어진 렌즈 요소에 대해, 높이는 이러한 주어진 렌즈 요소의 전방 표면 및 후방 표면의 클리어 높이 값(CH) 및 클리어 애퍼처 값(CA)보다 크거나 같다. 일반적으로, 축대칭 렌즈 요소의 경우, H_Li는 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈 요소(L_i)의 직경이다. 일반적으로, 축 대칭 렌즈 요소의 경우, H_Li = max{CA(S_2i-1), CA(S_2i)} + 기계 부품 크기이다.

일반적으로, 렌즈 설계에서 기계 부품 크기는 렌즈의 광학적 특성에 기여하지 않는 것으로 정의된다. 이 때문에, 렌즈의 두 가지 높이를 정의한다: 광학 활성 영역(점선)의 광학 높이(H_opt)(CA 값에 대응함), 및 광학 활성 영역과 광학 비활성 영역을 커버하는 렌즈의 기하학적(또는 기계적) 높이(H_L)이다. H_Li에 대한 기계 부품 크기 기여는 일반적으로 200-1000μm이다.

렌즈(204)에서, 마지막 렌즈 요소(L₈)의 마지막 표면(S₁₇)의 클리어 애퍼처(CA₁₇)는 렌즈 요소들의 다른 모든 표면들(S_i)의 CA보다 크며, 즉 i < 17에 대해 CA₁₇ > CA_i이다. 마지막 렌즈 요소(L₈)의 제1 표면(S₁₆)의 CA(CA₁₆)는 렌즈 요소들의 모든 선행 표면들(S_i)의 CA보다 크며, 즉 i < 16에 대해 CA₁₆ > CA_i이다.

렌즈 시스템(200)에서, N은 8과 같다. 그러나, 이것은 제한적이지 않으며, 다른 수의 렌즈 요소가 사용될 수 있다. 일부 예에 따르면, N은 7 이상이다. 예를 들어, N은 7, 8, 9 또는 10일 수 있다.

렌즈 시스템(200)에서, 렌즈 요소들의 표면들 중 일부는 볼록으로 표시되고, 일부는 오목으로 표시된다. 그러나, 도 2a의 표시는 제한적이지 않으며, 적용, 원하는 광학 배율 등과 같은 다양한 인자에 따라 볼록 및/또는 오목 표면의 상이한 조합이 사용될 수 있다.

렌즈 배럴(110)과 같은 렌즈 배럴은 렌즈(204)를 운반할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 배럴은 렌즈 배럴(110)과 같은 원형일 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈 배럴은 원형이 아닐 수 있지만, 도 7의 렌즈 요소들과 같은 형상을 가질 수 있다. 도 7을 참조하면, 비-원형 렌즈 배럴은 X축 또는 Y축을 대칭축으로 가질 수 있다. 비-원형 렌즈 배럴은 예를 들어, 렌즈(204')와 같은 렌즈의 커팅된 렌즈 요소에 따라 성형된다. 렌즈 배럴의 높이는 렌즈에서 가장 높은 높이를 갖는 렌즈 요소보다 약간 높을 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴은 가장 높은 렌즈 요소보다 0 내지 0.5mm 높을 수 있다. 가장 높은 렌즈 요소와 동일한 높이를 갖는 렌즈 배럴은 예를 들어, 공동 소유의 국제 특허 출원 PCT/IB2018/050988에 기재되어 있고, 그 전체가 참조로 여기에 포함된다.

도 3a, 3b 및 4에 도시된 바와 같이, 표면(S_k)(1 ≤ k ≤ 2N에 대해)을 통과하는 각각의 광선은 충돌 지점(IP)에서 이 표면에 충돌한다. 광선은 표면(S₁)으로부터 광학 렌즈 시스템(200)으로 들어가고, 표면들(S₂ 내지 S_2N)을 통과한다. 일부 광선은 임의의 표면(S_k)에 충돌할 수 있지만, 이미지 센서(208)에 도달할 수 없고 도달하지 않을 것이다. 주어진 표면(S_k)에 대해, 이미지 센서(208)상에 이미지를 형성할 수 있는 광선만이 고려된다. CH(S_k)은 2개의 가장 가까운 가능한 평행선들 사이의 거리로 정의된다. 렌즈 요소의 광축에 직교하는 평면(P)상에 위치하는 도 4의 선들(400 및 402)을 참조하라. 도 3a 및 도 3b의 표현에서, 평면(P)는 평면 X-Y에 평행하고, 평면(P)는 평면(P) 상의 모든 충돌 지점(IP)의 직교 투영(IP_orth)이 2개의 평행선 사이에 위치하도록, 광축(103)에 직교한다. CH(S_k)은 각각의 표면(S_k)에 대해 정의될 수 있다(전방 표면 및 후방 표면, 1 ≤ k ≤ 2N).

CH(S_k)의 정의는 이미지 센서에 이미지를 "형성할 수 있는" 광선을 의미하기 때문에, 현재 촬영되는 피사체에 의존하지 않는다. 따라서, 현재 촬영화되는 피사체가 빛을 생성하지 않는 검은색 배경에 위치해 있을지라도, 그 정의는 이미지를 형성하기 위해 이미지 센서에 "도달할 수 있는" 모든 광선(예를 들어, 검정색 배경과 반대로 빛을 방출하는 배경에서 방출되는 광선)을 의미하기 때문에, 이러한 검은색 배경을 의미하지 않는다.

예를 들어, 도 3a는 광축(103)에 직교하는 평면(P)상에서의 2개의 충돌 지점들(IP₁ 및 IP₂)의 직교 투영(IP_orth,1, IP_orth,2)을 도시한다. 일 예로서, 도 3a에서는, 표면(S_k)은 볼록하다.

도 3b는 평면(P)상에서의 2개의 충돌 지점들(IP₃ 및 IP₄)의 직교 투영(IP_orth,3,IP_orth,4)을 도시한다. 일 예로서, 도 3b에서는, 표면(S_k)은 오목하다.

도 4에서, 평면(P)상에서의 표면(S_k)의 모든 충돌 지점들(IP)의 직교 투영(IP_orth)은 평행선들(400 및 402) 사이에 위치한다. 따라서, CH(S_k)는 선들(400 및 402) 사이의 거리이다.

도 5에 주목한다. 현재 개시된 주제에 따르면, 클리어 애퍼처(CA(S_k))은 주어진 각각의 표면(S_k)(1 ≤ k ≤ 2N에 대해)에 대해 원의 직경으로 정의되며, 여기서 원은 광축(108)에 직교하는 평면(P)내에 위치한 가능한 가장 작은 원이며, 평면(P)상의 모든 충돌 지점들의 모든 직교 투영들(IP_orth)을 둘러싼다. CH(S_k)와 관련하여 위에서 언급한 바와 같이, CA(S_k)의 정의는 또한 현재 촬영되는 피사체에 의존하지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 평면(P)상의 모든 충돌 지점들(IP)의 외접(circumscribed) 직교 투영(IP_orth)은 원(500)이다. 원(500)의 직경은 CA(S_k)를 정의한다.

상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 도 2a의 렌즈 요소의 일 예에 대해 표 1 내지 표 3에 제공된다. 이러한 예에 제공된 값은 순전히 예시이며, 다른 예에 따르면 다른 값이 사용될 수 있다.

표면 유형들은 표 1에서 정의되고, 표면들에 대한 계수는 표 2에서 정의된다.

표면 유형들은 다음과 같다:

a) 플라노: 평평한 표면, 곡률 없음

b) Q 유형 1(QT1) 표면 처짐(sag) 공식:

여기서, {z, r}은 표준 원통형 극좌표, c는 표면의 근축 곡률, k는 원뿔 파라미터, r_norm은 일반적으로 표면의 클리어 애퍼처의 절반, A_n은 렌즈 데이터 테이블에 표시된 다항식 계수이다. Z축은 이미지를 향해 양이다. CA에 대한 값은 클리어 애퍼처 반경, 즉 CA/2로 제공된다. 기준 파장은 555.0 nm이다. 굴절률("인덱스") 및 아베 #를 제외하고 단위는 mm이다. 각각의 렌즈 요소들(L_i)은 표 1에 주어진 각각의 초점 길이(f_i)를 가진다.

[표 1]

[표 2]

[위의 표 2에 이어짐]

도 2a의 예에서, 다음과 같은 광학적 특성이 달성된다:

- TTL = 8.34mm

- BFL = 1.08mm

- EFL = 4.14mm

- CA(S₁₇) > CA(S_k), 1 < k ≤ 2N

- CA(S₁₆) > CA(S_k), 1 < k ≤ 2N-1

- CA(S15) > CA(S_k), 1 < k < 2N-2

- f/# = 1.0

- 센서 대각선(SD)은 7mm, 센서 폭/높이 비율은 4:3

- 최소 CA/SD 비율: CA(S₄)/SD = 0.57

- 최대 CA/SD 비율: CA(S₁₇)/SD = 0.94

- 대각선 FOV = 80.44도, 수평 FOV = 68.32도, 수직 FOV = 53.48도

- 애퍼처 스톱부에서 S₂까지의 거리(d): d= -0.042mm

- L₁, L₂ 및 L₃은 상대적으로 낮은 배율(power)(크기)을 가지므로, 1 ≤ i ≤ 3의 경우, |f_i| > 5·EFL

- L₄와 L₅는 함께 양의 배율을 가지므로, 표 1에 주어진 바와 같이, 서로 두께(d)로 이격된 L₄와 L₅를 포함하는 렌즈-서브 시스템의 경우, 다음의 초점 길이를 갖는다: 1/(f₄+f₅) = [1/f₄ + 1/f₅ - d/(f₄f₅)] > 0

- L₅ 수율(yield)의 경우: f₅ < EFL

- L₄ 및 L₅는 다음을 충족한다: |f₄| < 3 x f₅

- L₄와 L₅ 사이의 최소 갭: Gap_Min = 0.04mm

- L₄와 L₅ 사이의 최대 갭: Gap_Max = 0.0745mm

- L₄와 L₅ 사이의 평균 갭(AVG₄): AVG₄ = 0.048mm

- L₄와 L₅ 사이의 평균 갭(AVG₄(r))으로부터의 STD₄: STD₄ = 3.42·10^-3mm.

렌즈(204)는 예를 들어, 6.57mm 내지 7.2mm의 렌즈 배럴 높이를 갖는 렌즈 배럴에 의해 운반될 수 있다.

본 명세서에서, "갭" 또는 "에어 갭"은 연속된 렌즈 요소들 사이의 공간을 지칭한다. 렌즈 요소들(4 및 5)의 경우, "갭"은 L₄의 마지막 표면과 L₅의 첫 번째 표면 사이의 공간을 지칭한다

갭 마다 여러 함수 및 상수가 정의된다.

1. "Gap_i(r)" 함수(여기서 i는 렌즈 요소 번호이고 r는 방정식 1에서 사용된 것과 동일한 변수임)는 다음과 같다:

(a) i=1인 경우: Gap₁(r) = L₂S₁의 z(r) + (프리즘 출사면과 L₂S₁ 사이의 제2 광축을 따른 거리);

(b) i>1의 경우: Gap_i(r) = L_i+1S₁의 z(r) + (L_iS₂와 L_i+1S₁ 사이의 제2 광축을 따른 거리) - L_iS₂의 z(r);

(c) r=0인 경우, "축상(on-axis) 갭"(OA_Gap_i)은 Gap_i(r=0)로 정의된다.

2. "갭 평균"(AVG_i) 상수는 다음과 같이 제공된다:

여기서, j는 0 내지 N까지의 이산 변수이고, 여기서 N은 >10(10 이상)의 정수이고, r_norm은 표면들{L_iS₂ , L_i+1S₁}의 최소값(D/2)이다.

3. 정규화된 갭 표준 편차(STDi) 상수는 다음과 같이 제공된다:

여기서, r_norm은 표면들{L_iS₂ , L_i+1S₁}의 최소값(D/2)이고, N은 >10(10 이상)의 정수이고, AVG_i는 식 2에서와 같이 정의된다.

본 명세서에 개시되며 200'으로 번호 매겨진 또 다른 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시하는 도 2b를 참조한다. 렌즈 시스템(200')은 OPFE(202), 복수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈(204'), 광학 요소(206) 및 이미지 센서(208)를 포함한다. 광 추적이 도 2a와 같이 제공된다. 상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 표 1 및 2에 주어진다. 그러나, L₆ 및 L₈의 모든 표면들과 L₇의 표면(S₁₅)에 대한 애퍼처 반경에 대한 데이터는 y 방향으로 2.5mm만큼 변경된다(x 방향으로는 변경 없음).

낮은 f/# 및 낮은 렌즈 높이를 동시에 갖는 폴디드 렌즈 시스템을 달성하기 위해, 렌즈 요소는 비-원형 형상으로 커팅된다(이는 종종 "컷 렌즈" 또는 "D 컷 렌즈"라고 불린다). 렌즈 요소는 렌즈(204')의 큰 렌즈 요소들을 (Y 방향에서) 5mm 높이로 커팅함으로써 얻어진다. 즉, 높이(H_Li) > 5mm(즉, L₆, L₇ 및 L₈)를 갖는 렌즈(204')의 렌즈 요소들(L_i)은 5mm로 커팅된다. 컷 렌즈 요소는 렌즈 요소(204)와 같은 원형 대칭을 갖지 않지만, 그 폭은 높이보다 더 크며, 즉 W_Li > H_Li이다(도 7의 예 참조). 높이(H_Li) ≤ 5mm를 갖는 렌즈(204)의 렌즈 요소들(L_i)은 변경되지 않는다. 컷팅으로 렌즈 요소들(L₆, L₇ 및 L₈)은 큰 CA를 갖지만, 여전히 낮은 CH를 갖는다. 이것은 폴디드 렌즈 설계에서, 렌즈 높이(H_L)가 카메라의 높이를 결정할 수 있기 때문에 유익하며, 여기서 카메라 높이는 일반적으로 호스트 장치의 높이에 의해 제한된다. CA가 크고 CH가 낮은 렌즈는 예를 들어, 스마트폰 높이 제한과 양립할 수 있는, F/#가 낮은 폴디드 렌즈에 유리하다. 렌즈(204')의 렌즈 요소는 방향 Y로 커팅되며, 이는 렌즈 요소(H_Li)의 높이가 폭(W_Li)보다 작다는 것을 의미한다. 렌즈 요소들(L₁-L₅)의 CA는 예를 들어, Y 방향과 같이 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 커팅 설계에서, 렌즈 요소들(L₆, L₇ 및 L₈)의 CA는 X 방향으로 배향된다(여기에 도시되지 않음). 다른 실시예에서, 단지 하나 또는 단지 2개의 렌즈 요소들(L_i)이 커팅될 수 있으며, 즉 W_Li > H_Li를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 3개 이상의 렌즈 요소들(L_i)이 커팅될 수 있으며, 즉 W_Li > H_Li를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모든 렌즈 요소들(L_i)이 커팅될 수 있으며, 즉 W_Li > H_Li를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈(204')는 렌즈(204)의 큰 렌즈 요소들을 예를 들어, (Y 방향으로) 4.5mm 또는 4mm의 높이로 커팅함으로써 달성될 수 있다. 즉, 높이(H_Li) > 4.5mm(즉, L₄, L₅, L₆, L₇ 및 L₈) 또는 4mm(즉, L₁-L₈)를 갖는 렌즈 요소들(L_i)이 각각 4.5mm 또는 4mm로 커팅될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 렌즈(204')는 렌즈(204)의 큰 렌즈 요소들을 예를 들어, (Y 방향으로) 3.5mm 또는 3mm의 높이로 커팅함으로써 형성될 수 있다.

렌즈 시스템(200')에서, 프리즘 치수는 렌즈 시스템(200)의 치수와 동일하다: T1=10.93mm, T2 = 12.6mm 및 V = 8.68mm.

도 2a에 설명된 특성 이외에, 도 2b의 예에서, 다음과 같은 광학적 특성이 달성된다:

- CA(S₁₂) = 1.03 x CH(S₁₂) = 2.58mm

- CA(S₁₃) = 1.03 x CH(S₁₃) = 2.58mm

- CA(S₁₅) = 1.14 x CH(S₁₅) = 2.85mm

- CA(S₁₆) = 1.19 x CH(S₁₆) = 2.97mm.

- CA(S₁₇) = 1.32 x CH(S₁₂) = 3.29mm

- CA(S₁₇) > CA(S_k), 1 < k ≤ 2N.

- CA(S₁₆) > CA(S_k), 1 < k ≤ 2N-1

- CA(S₁₅) > CA(S_k), 1 < k < 2N-2

- 모든 렌즈 표면들에 대해 CH(S_k) ≤ 5mm

- f/# = 1.0

- 최소 CA/SD 비율: CA(S₄)/SD = 0.57

- 최대 CA/SD 비율: CA(S₁₇)/SD = 0.71

렌즈(204')는 예를 들어, 5.0mm 내지 5.5mm의 렌즈 배럴 높이를 갖는 렌즈 배럴에 의해 운반될 수 있다.

도 2c는 본 명세서에 개시되며 200''로 번호 매겨진 또 다른 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시한다. 렌즈 시스템(200")은 OPFE(202'), 렌즈(204), 광학 요소(206) 및 이미지 센서(208)를 포함한다. 광선 추적이 도 2a에서와 같이 제공된다. 상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 표 1 및 표 2에 제공된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 OPFE와 대조적으로, OPFE(202')는 7.82mm의 더 작은 프리즘 높이("V")를 갖는다. 프리즘 높이는 더 작을수록 슬림한 폴디드 카메라를 달성하는데 이로울 수 있다.

여기서, T1=9.815mm, T2 = 12.6mm 및 V = 7.82mm이다. 렌즈 시스템(200")의 논-제로 필드의 경우, 광학 렌즈 시스템(200 및 200')에 비해 빛의 감소는 8% 이하이다. 제로 필드의 경우, 카메라에 들어오는 빛의 양에는 변화가 없다. 카메라에 들어오는 많은 양의 빛은 카메라의 낮은 f/#, 즉 1.0을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, f/#는 0.8-1.2일 수 있다.

도 2d는 본 명세서에 개시되며 200'''으로 번호 매겨진 또 다른 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시한다. 렌즈 시스템(200''')은 OPFE(202''), 렌즈(204), 광학 요소(206) 및 이미지 센서(208)를 포함한다. 광선 추적이 도 2a와 같이 제공된다. 상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 표 1 및 표 2에 제공된다. 도 2c에 도시된 OPFE(202')와 대조적으로, OPFE(202'')는 7.02mm의 더 작은 프리즘 높이("V")를 갖는다.

여기서, T1 = 8.75mm, T2 = 12.6mm 및 V = 7.02mm이다. 렌즈 시스템(200''')의 논-제로 필드의 경우, 렌즈 시스템(200 및 200')에 비해 빛의 감소는 19% 이하이다. 제로 필드의 경우, 카메라에 들어오는 빛의 양에는 변화가 없다. 카메라에 들어오는 많은 양의 빛은 카메라의 낮은 f/#, 즉 1.0을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, f/#는 0.8-1.2일 수 있다.

도 2e는 본 명세서에 개시되며 200''''으로 번호 매겨진 또 다른 광학 렌즈 시스템을 개략적으로 도시한다. 렌즈 시스템(200'''')은 OPFE(202'''), 렌즈(204''), 광학 요소(206) 및 이미지 센서(208)를 포함하다. 광선 추적이 도 2a와 같이 제공된다. 상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 표 1 및 표 2에 제공된다. 그러나, L₆ 및 L₈의 모든 표면들 및 L₅의 표면(S₁₁) 및 L₇의 표면(S₁₅)에 대한 애퍼처 반경 데이터는 y-방향으로 2.45mm만큼 변경된다(x-방향에서는 변화 없음). (Y축을 따라 측정된) 프리즘 높이는 렌즈(204'')의 높이보다 크다. (Y축을 따라 측정된) 전체 렌즈 시스템(200'''')의 높이는 프리즘 높이에 의해서만 결정되며, 즉 렌즈 (204'')에 의해 도입되는 추가적인 "높이 패널티"가 없다.

도 2d에 도시된 OPFE(202'')와 비교하여, OPFE(202''')는 6.00mm의 더 낮은 프리즘 높이를 갖는다.

렌즈(204'')의 렌즈 요소들은 렌즈(204'')의 큰 렌즈 요소들을 (Y-방향으로) 4.9mm의 높이로 커팅함으로써 얻는다. 즉, 높이(H_Li) > 4.9mm(즉, L₆, L₇ 및 L₈)를 갖는 렌즈(204'')의 렌즈 요소들(L_i)은 4.9mm로 커팅된다. 컷 렌즈 요소는 렌즈 요소(204)와 같은 원형 대칭을 갖지 않지만, 그 폭은 높이보다 더 크며, 즉, W_Li > H_Li(도 7의 예 참조)이다. 다른 실시예에서, 렌즈(204'')는 렌즈(204)의 큰 렌즈 요소들을 예를 들어, (Y-방향으로) 4.5mm 또는 4mm 높이로 커팅함으로써 달성될 수 있다. 즉, 높이(H_Li) > 4.5mm(즉, L₄, L₅, L₆, L₇ 및 L₈) 또는 4mm(즉, L₁-L₈)를 갖는 렌즈 요소들(L_i)은 각각 4.5mm 또는 4mm로 커팅될 수 있다.

컷 렌즈에 대한 추가 설명은 도 2b의 설명에서 제공된다. 여기서, T1 = 6.95mm, T2 = 12.6mm 및 V = 6.00mm이다. 렌즈 시스템(200'''')에 도시된 논-제로 필드의 경우, 약 55% 내지 60%의 빛이 이미지 센서(208)에 도달한다. 렌즈 시스템(200'''')의 논-제로 필드의 경우, 렌즈 시스템(200, 200')의 각각의 논-제로 필드에 비해 빛 감소가 약 30%이다. 빛 감소는 주로 더 큰 렌즈 요소의 D 컷이 아니라, 더 작은 프리즘 치수로 인해 발생한다. 빛 감소는 상부 주변광선과 하부 주변광선에 대해 대칭적으로 발생한다. 렌즈 시스템(200'''')의 D 컷 렌즈와 비-D 컷 렌즈에 대한 이미지 센서(208)에 도달하는 광량의 차이는 <5%에 이른다. 제로 필드의 경우, 카메라에 들어오는 빛의 양에는 변화가 없다. 카메라에 들어오는 많은 양의 빛은 카메라의 낮은 f/#, 즉 1.0을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, f/#는 0.8-1.2일 수 있다. 렌즈(204'')는 예를 들어, 4.9mm 내지 5.5mm의 렌즈 배럴 높이를 갖는 렌즈 배럴에 의해 운반될 수 있다.

일부 예에 따르면, 렌즈 요소들의 적어도 일부는 원형이 아닌 단면(광학 렌즈 시스템에 직교하며, 일반적으로 광축과 일치하는 평면 X-Y에서) 형상(프로파일)을 가질 수 있다. 특히, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈 배럴(710)에 통합된 렌즈 요소들 중 적어도 일부는 그 높이(축 Y를 따라 측정됨)보다 큰 폭(W_Li)(축 X를 따라 측정됨)을 가질 수 있다. 높이(H_Li)는 (기계 부품을 포함하여) 렌즈 요소의 전체 높이에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 시스템(700)에서의 렌즈 요소는 축 Y 및/또는 축 X에 대해 대칭을 가질 수 있다.

일부 예에 따르면, W_Li는 H_Li보다 실질적으로 더 크다(예를 들어, 적어도 20% 이상인 백분율만큼, 이들 값은 제한적이지 않음). 일부 예에서, W_Li는 20-70%의 백분율만큼 H_Li보다 클 수 있다. 예를 들어, 폴디드 렌즈(204')의 렌즈 요소(L₈)을 고려해 보자. W_L8은 H_L8보다 32%의 백분율만큼 더 크다. 또 다른 예는 폴디드 렌즈(204'')의 렌즈 요소(L₈)이다. W_L8은 H_L8보다 44%의 백분율만큼 크다.

달리 명시되지 않는 한, 선택 옵션 목록의 마지막 두 구성원 사이에 "및/또는"이라는 표현을 사용하는 것은 나열된 옵션 중 하나 이상의 선택이 적절하고 선택될 수 있음을 나타낸다.

청구범위 또는 명세서에서 "a" 또는 "an" 요소가 언급되는 경우, 그러한 참조는 해당 요소 중 하나만 존재하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해해야 하다.

본 명세서에 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 특허 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로, 본 명세서에 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다. 또한, 본 출원에서 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 개시내용에 대한 선행 기술로서 이용가능하다는 인정으로 해석되어서는 안된다.

Claims

폴디드 카메라로서,
a) 유효 초점 길이(EFL)를 가지며 렌즈 광축을 따라 N ≥ 7개의 렌즈 요소들(L_i)을 포함하는 렌즈, 여기서 제1 렌즈 요소(L₁)는 피사체 측을 향하고;
b) 렌즈를 운반하는 렌즈 배럴;
c) 이미지 센서; 및
d) 상기 이미지 센서를 포함하는 평면에 평행한 제1 광학 경로를, 상기 제1 광학 경로에 수직이며 상기 렌즈 광축에 평행한 제2 광학 경로로 폴딩하기 위한 광학 경로 폴딩 요소(OPFE);
를 포함하고,
상기 폴디드 카메라는 총 트랙 길이(TTL)를 갖고, 상기 렌즈의 애퍼처 스톱부는 d/TTL = 0.2를 충족하는 거리(d)보다, 피사체를 향하는 상기 제1 렌즈 요소의 제1 표면에 더 가깝게 위치되고, 상기 카메라는 f 수(f/#) < 1.2를 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, f/# < 1.1인 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, f/# ≤ 1.0인 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 광학 요소를 추가로 포함하는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 60도보다 큰 대각선 시야(FOV)를 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들 중 적어도 일부는 높이(H_Li)보다 큰 폭(W_Li)을 갖는 컷 렌즈 요소이고, 여기서 H_Li는 상기 제1 광학 경로에 평행한 방향을 따라 측정되고, W_Li는 상기 제1 광학 경로에 수직이며 상기 제2 광학 경로에 수직인 방향을 따라 측정되는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들 중 적어도 일부는 W_Li/H_Li > 1.1을 충족하는 폭(W_Li) 및 높이(H_Li)를 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들 중 적어도 일부는 W_Li/H_Li > 1.2를 충족하는 폭(W_Li) 및 높이(H_Li)를 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 배럴은 렌즈 배럴 높이 ≤ 5.5mm를 갖는 폴디드 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 센서 대각선(SD) > 6mm를 갖는 것을 특징으로 하는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 OPFE는 높이(H_O)를 갖고, 상기 렌즈는 높이(H_L)를 갖고, 여기서 H_O > H_L이고, 상기 H_O 및 H_L은 상기 제1 광학 경로에 평행한 방향을 따라 측정되는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 OPFE의 높이(H_O) 및 상기 렌즈 배럴의 높이(H_LB)에 대해, H_O > H_LB이고, 상기 H_O 및 H_LB는 상기 제1 광학 경로에 평행한 방향을 따라 측정되는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 카메라는 상기 OPFE의 높이(H_O)에 의해 결정되는 높이(H_C)를 갖고, 상기 H_O 및 H_C는 상기 제1 광학 경로와 평행한 방향을 따라 측정되는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 1 ≤ i ≤ 3에 대해 |f_i| > 5 x EFL인 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 렌즈 요소(L₅)는 모든 렌즈 요소들 중 가장 강력한 광학 배율(i≠5인 경우, |f₅| < |f_i|)을 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, f₅ < EFL인 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅)을 포함하는 렌즈 서브-시스템은 정의 굴절력을 갖는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 초점 길이(f₅)는 |f₄| < 4 x f₅를 충족하는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 초점 길이(f₅)는 |f₄| < 3 x f₅를 충족하는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈는 조건 STD < 0.020을 따르는 렌즈 요소들 사이에 적어도 하나의 에어 갭을 포함하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차인 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅) 사이의 에어 갭은 STD < 0.020을 총족하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차인 폴디드 카메라.
폴디드 카메라로서,
a) 유효 초점 길이(EFL)를 갖고, 렌즈 광축을 따라 N ≥ 7개의 렌즈 요소들(L_i)을 포함하는 렌즈, 여기서 각각의 렌즈 요소는 각각의 초점 길이(f_i)를 가지며 각각의 전방 표면(S_2i-1) 및 각각의 후방 표면(S_2i)을 포함하고, 렌즈 요소 표면은 1≤ k ≤ 2N에 대해 S_k로 표시되고, 여기서 각각의 렌즈 요소 표면(S_k)은 클리어 높이 값(CH(S_k))을 갖고, 마지막 표면(S_2N)의 클리어 높이 값(CH(S_2N))은 표면들(S₂ 내지 S_2N-1) 각각의 클리어 높이 값보다 크거나 같고;
b) 이미지 센서; 및
c) 상기 이미지 센서를 포함하는 평면에 평행한 제1 광학 경로를, 상기 제1 광학 경로에 수직이며 상기 렌즈 광축에 평행한 제2 광학 경로로 폴딩하기 위한 광학 경로 폴딩 요소(OPFE);
를 포함하고,
(d) 여기서, 상기 카메라는 f 수(f/#) < 1.2를 갖는 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, f/# < 1.1인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, f/# ≤ 1.0인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 상기 카메라는 60도보다 큰 대각선 시야(FOV)를 갖는 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 1 ≤ i ≤ 3에 대해 |f_i| > 4 x EFL인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 1 ≤ i ≤ 3에 대해 |f_i| > 5 x EFL인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 렌즈 요소(L₅)는 모든 렌즈 요소들 중 가장 강력한 광학 배율(i≠5인 경우, |f₅| < |f_i|)을 갖는 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, f₅ < EFL인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅)을 포함하는 렌즈 서브-시스템은 정의 굴절력을 갖는 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 초점 길이(f₅)는 |f₄| < 4 x f₅를 충족하는 폴디드 카메라.
제1항에 있어서, L₄의 초점 길이(f₄) 및 L₅의 초점 길이(f₅)는 |f₄| < 3 x f₅를 충족하는 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 상기 렌즈는 조건 STD < 0.020을 따르는 렌즈 요소들 사이에 적어도 하나의 에어 갭을 포함하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 상기 렌즈는 조건 STD < 0.010을 따르는 렌즈 요소들 사이에 적어도 하나의 에어 갭을 포함하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 렌즈 요소들(L₄ 및 L₅) 사이의 에어 갭은 STD < 0.020을 충족하고, 여기서 STD는 정규화된 갭 표준 편차인 폴디드 카메라.
제22항에 있어서, 광학 요소를 추가로 포함하고, 상기 광학 요소는 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 위치하는 폴디드 카메라.