KR20220078108A - 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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KR20220078108A
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Abstract

렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리는 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈로 구성된 제1 렌즈 어레이, 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈로 구성된 제2 렌즈 어레이, 및 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 구성된 제3 렌즈 어레이를 포함한다. 이때, 제1 렌즈는 피사체 측 및 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고, 제2 렌즈 및 제3 렌즈는 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖는다.

Description

렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치{LENS ASSEMBLY AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
아래의 개시는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
광학 기술 및 영상 처리 기술의 발달로 인해, 멀티미디어 컨텐츠, 보안 및 인식 등 광범위한 분야에 촬영 장치가 활용되고 있다. 예를 들어, 촬영 장치는 모바일 기기, 카메라, 차량 및 컴퓨터 등에 탑재되어, 영상을 촬영하거나, 객체를 인식하거나, 기기를 제어하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. 촬영 장치의 부피는 렌즈의 사이즈, 렌즈의 초점 거리(focal length) 및 센서의 사이즈 등에 의해 결정될 수 있다. 렌즈의 사이즈가 감소할 경우, 렌즈의 초점 거리가 줄어들 수 있어, 촬영 장치의 부피를 감소시키기 위해, 소형 렌즈들로 구성된 멀티 렌즈가 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리는 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈로 구성된 제1 렌즈 어레이; 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈로 구성된 제2 렌즈 어레이; 및 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 구성된 제3 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고, 상기 제1 렌즈는 상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는 상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖는다.
제1항에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리의 전장을 TTL, 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점 거리를 f’이라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 망원 비는 다음의 [조건식 1-1]을 만족할 수 있다.
[조건식 1-1]
TTL/f'<1.0
상기 렌즈 어셈블리의 화각을 FoV라고 할 때, 상기 화각은 다음의 [조건식 1-2]를 만족할 수 있다.
[조건식 1-2]
0.25<tan(FoV)<0.5
상기 제2 렌즈의 초점 거리를 f2, 상기 제3 렌즈의 초점 거리를 f3라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 파워 배치는 다음의 [조건식 1-3]을 만족할 수 있다.
[조건식 1-3]
1.6<(1/f3)/(1/f2)<2.5
상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 소재의 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이 중 적어도 하나는 3*3 또는 5*5의 렌즈 배치를 가질 수 있다. 상기 렌즈 어셈블리는 상기 제1 렌즈 어레이와 상기 제2 렌즈 어레이 사이에 배치된 조리개를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈의 유효 구경은 이미지 서클의 직경보다 작을 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리는 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈; 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈; 및 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고, 상기 제1 렌즈는 상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는 상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖고, 상기 렌즈 어셈블리의 전장을 TTL, 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점 거리를 f’, 상기 렌즈 어셈블리의 화각을 FoV라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 망원 비는 다음의 [조건식 2-1]을 만족하고, 상기 화각은 다음의 [조건식 2-2]를 만족한다.
[조건식 2-1]
TTL/f'<1.0
[조건식 2-2]
0.25<tan(FoV)<0.5
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 제1 시각 정보를 제1 렌즈 어셈블리를 통해 제1 화각으로 촬영하는 제1 이미징 모듈; 및 상기 제1 시각 정보에 대응하는 센싱 정보에 기초하여 촬영 이미지를 표시하는 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 렌즈 어셈블리는 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈로 구성된 제1 렌즈 어레이; 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈로 구성된 제2 렌즈 어레이; 및 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 구성된 제3 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고, 상기 제1 렌즈는 상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는 상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖는다.
상기 전자 장치는 제2 시각 정보를 제2 렌즈 어셈블리를 통해 제2 화각으로 촬영하는 제2 이미징 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 좁을 수 있다. 상기 제1 이미징 모듈과 상기 제2 이미징 모듈은 동일한 기판 상에 설치될 수 있다. 상기 제1 이미징 모듈의 제1 이미지 센서와 상기 제2 이미징 모듈의 제2 이미지 센서는 동일 평면 상에 존재할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 구조를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 센싱 엘리먼트가 렌즈 엘리먼트를 통해 광선을 수신하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 센싱 엘리먼트의 수와 렌즈 엘리먼트의 수 간의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 멀티 레이어 멀티 렌즈 어레이를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 각 렌즈의 구조를 도시한다.
도 6a는 도 5의 렌즈로 구성된 이미징 장치의 렌즈 어레이들을 도시하고, 도 6b는 도 6a의 렌즈 어레이를 통해 획득된 저해상도 이미지들 및 재배열된 이미지를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성 및 동작을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 이미징 모듈들의 구성 및 구조를 도시한다.
도 9는 도 8의 이미징 모듈들이 전자 장치에 설치된 예시를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 이미징 장치들이 차량에 설치된 예시를 도시한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 구조를 도시한다. 도 1a는 이미징 장치의 사시도이고, 도 1b는 이미징 장치의 단면도이다.
이미징 장치(100)는 렌즈 어레이(110) 및 이미지 센서(120)를 포함한다. 렌즈 어레이(110)는 렌즈 엘리먼트들을 포함하고, 이미지 센서(120)는 광학 센싱 소자들(optical sensing elements)을 포함한다. 렌즈 엘리먼트들은 렌즈 어레이(110)의 평면을 따라 배치될 수 있고, 광학 센싱 소자들은 이미지 센서(120)에서 센싱 어레이(121)의 평면을 따라 배치될 수 있다. 렌즈 엘리먼트는 간단히 렌즈라고 지칭될 수도 있다. 렌즈 어레이(110)의 평면은 센싱 어레이(121)의 평면과 평행하게 배치될 수 있다. 렌즈 어레이(110)는 결상(imaging)을 위한 멀티 렌즈 어레이(MLA, multi lens array)로서, 결상 렌즈 어레이라고도 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 광학 센싱 소자(이하, '센싱 소자')는 해당 소자로 입사되는 빛에 기초한 광학 정보를 센싱하는 소자로서, 입사된 빛의 세기를 지시하는 값을 출력할 수 있다. 광학 센싱 소자는, 예를 들어, CMOS(complementary metal oxide semiconductor), CCD(Charge-Coupled Device), 및 포토 다이오드(photo diode) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 픽쳐 엘리먼트(picture element)(이하, 픽셀(pixel))는 이미지를 구성하는 기본 단위 정보로서, 픽셀 위치에 대응하는 피사체 상의 물리적 위치로부터 반사된 빛이 센싱 소자에 의해 센싱된 광학 정보를 나타낼 수 있다. 픽셀 위치는 이미지 내에서 픽셀의 위치로서 화소 좌표계를 따르고, 물리적 위치는 월드 좌표계를 따를 수 있다.
참고로, 컬러 이미지를 구성하는 픽셀은 한 픽셀 위치에 대해 복수의 색상 값들(예를 들어, RGB 색상계인 경우, 적색 값, 녹색 값, 및 청색 값)을 가진다. 디스플레이 분야에서 디스플레이를 구성하는 단위 픽셀은 한 픽셀 위치의 색상 값들을 표현하기 위해 복수의 색상들에 관한 서브 픽셀들(예를 들어, RGB 색상계인 경우 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 및 청색 서브 픽셀)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 이미지 센서 분야에서는 픽셀이 색상 별 서브 픽셀로 구분되지 않고, 한 색상 값을 센싱하는 센싱 소자(예를 들어, 컬러 필터가 전단에 배치된 포토 다이오드)를 지칭하는 것이 일반적이다. 또한, 이미지 센서 분야에서는 픽셀이 한 센싱 소자와 그 센싱 소자에 의해 센싱된 값을 지칭하는 것으로 혼용되어 사용되기도 한다. 다만, 본 명세서에서는 명확한 설명을 위해 픽셀은 이미지를 구성하는 기본 단위 정보이고, 센싱 소자는 피사체로부터 수신되는 빛에 응답하여 해당 픽셀의 픽셀 값을 출력하는 하드웨어 소자인 것으로 그 의미를 구별한다.
본 명세서에서는 각 픽셀이 단일 센싱 소자로부터 출력된 값을 이용하는 예시를 주로 설명하나, 이로 한정하는 것은 아니고 한 픽셀이 복수의 센싱 소자들에서 출력된 값들의 조합으로 표현될 수도 있다. 한 픽셀을 표현하기 위해 그룹핑된 복수의 센싱 소자들을 센싱 소자 그룹이라고 나타낼 수 있다.
이미지 센서(120)는 센싱 어레이(121), 광학 필터(optical filter, 122), 및 집광 렌즈 어레이(condensing lens array, 123)를 포함할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 광학 필터(122) 대신, 집광 렌즈 어레이(123)의 개별 집광 마이크로 렌즈(condensing micro lens, 123a)가 미리 정한 파장 대역을 통과시키고 나머지 파장 대역을 차단하는 광학 특성을 가지게 구성될 수도 있다.
집광 렌즈 어레이(123)는 렌즈 어레이(110)를 통과한 빛을 센싱 어레이(121)로 집광(concentrate)하기 위한 복수의 집광 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 집광 렌즈 어레이(123)는 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 개수와 동일한 개수의 집광 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 복수의 집광 마이크로 렌즈들은 결상 광학 렌즈 및 센싱 어레이(121) 사이에 배치되어, 결상 광학 렌즈를 통과한 빛을 각 집광 마이크로 렌즈(123a)에 대응하는 센싱 엘리먼트(121a)로 집광하여 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 센싱 어레이(121)의 각 센싱 엘리먼트(121a) 상에 집광 마이크로 렌즈(123a)가 배치되어, 아래에 배치된 센싱 엘리먼트(121a)로 빛을 집광할 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 색상 필터(122a)가 각 집광 마이크로 렌즈(123a) 및 센싱 엘리먼트(121a) 사이에 배치될 수 있다.
광학 필터(122)는 미리 정한 파장 대역을 통과시키고 나머지 파장 대역을 차단하는 광학 특성을 가지는 필터일 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(122)는 필터 평면을 따라 배치되는 복수의 색상 필터들을 포함하는 색상 필터 어레이(CFA, color filter array)로 구현될 수 있다. 각 색상 필터(122a)는 임의의 색상에 대응하는 파장 대역의 빛을 통과시키고 나머지 대역의 빛을 차단하는 필터일 수 있다. 예를 들어, 색상 필터(122a)로서 적색 통과 필터, 녹색 통과 필터, 및 청색 통과 필터가 있을 수 있다. 적색 통과 필터는 적색에 대응하는 파장 대역의 빛을 통과시키고, 나머지 대역의 빛을 차단할 수 있다. 녹색 통과 필터는 녹색에 대응하는 파장 대역의 빛을 통과시키고 나머지 대역의 빛을 차단할 수 있다. 청색 통과 필터는 청색에 대응하는 파장 대역의 빛을 통과시키고 나머지 대역의 빛을 차단할 수 있다. 다른 예로, 색상 필터(122a)는 CYGM 필터일 수 있다. 여기서, CYGM 필터는 시안(Cyan), 노란색(Yellow), 녹색(Green), 마젠타(Magenta)의 색상을 통과시키는 필터를 의미한다. 색상 필터 어레이에서 개별적으로 색상 광들을 통과시키는 색상 필터들은 필터 평면을 따라 베이어 패턴(Bayer pattern) 또는 다른 패턴으로 배치될 수 있다. 다른 패턴의 예로는 CYGM 패턴, RGBE 패턴(E는 Emerald), RGBW 패턴(W는 White), CYYM 패턴(Yellow가 2개), Foveon 패턴(필터의 적층구조)일 수 있다.
광학 필터(122)는 또한 가시광선 대역을 통과시키고 적외선 대역을 차단하는 적외선 차단 필터일 수도 있다. 다른 예로, 광학 필터(122)는 색상 필터 어레이와 적외선 차단 필터를 각각 포함할 수 있다.
이미지 센서(120)에 의하여 촬영 및 복원되는 이미지의 품질은 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 수, 및 센싱 엘리먼트(121a)에 입사되는 광량에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 이미지의 해상도는 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 수에 의하여, 이미지의 감도는 센싱 엘리먼트(121a)에 입사되는 광량에 의하여 결정될 수 있고, 입사되는 광량은 센싱 엘리먼트(121a)의 사이즈에 기초하여 결정될 수 있다. 센싱 엘리먼트(121a)의 사이즈가 클수록 입사되는 광량은 증가할 수 있고, 센싱 어레이(121)의 동적 범위(dynamic range)가 증가할 수 있다. 따라서, 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 수가 증가함에 따라 이미지 센서(120)는 고해상도 이미지를 촬영할 수 있고, 센싱 엘리먼트(121a)의 사이즈가 증가함에 따라 이미지 센서(120)는 저조도에서 고감도 이미지 촬영에 유리하게 작동할 수 있다.
렌즈 어레이(110)의 개별 렌즈 엘리먼트(111)는 자신의 렌즈 크기(lens size)에 대응하는 센싱 어레이(121)의 일정 센싱 영역(129)을 커버할 수 있다. 센싱 어레이(121)에서 렌즈 엘리먼트(111)에 의해 커버되는 센싱 영역(129)은, 해당 렌즈 엘리먼트(111)의 렌즈 크기에 따라 결정될 수 있다. 센싱 영역(129)은, 일정한 시야각 범위의 광선들이 해당 렌즈 엘리먼트(111)를 통과한 후 도달하는 센싱 어레이(121) 상의 영역을 나타낼 수 있다. 센싱 영역(129)의 크기는 센싱 영역(129)의 중심으로부터 최외곽 지점까지의 거리 또는 대각 길이로 표현될 수 있다. 다시 말해, 센싱 영역(129)에 포함된 센싱 어레이(121)의 센싱 엘리먼트들에는 해당 개별 렌즈 엘리먼트(111)를 통과한 빛이 입사될 수 있다.
도 1에는 이미징 장치(100)가 렌즈 어레이(110)를 단일 레이어로 포함하는 예시가 도시되어 있으나, 이미징 장치(100)는 각 레이어가 렌즈 어레이(110)에 대응하는 멀티 레이어를 포함할 수도 있다. 이 경우에도, 일정한 시야각 범위의 광선들이 멀티 레이어의 특정 렌즈들의 조합을 통해 일정 센싱 영역(129)에 도달할 수 있고, 이러한 렌즈들의 조합이 개별 렌즈 엘리먼트(111)의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 단일 레이어에 관한 설명은 허용되는 범위 내에서 멀티 레이어에도 적용될 수 있다. 멀티 레이어에 관해서는 추후 보다 상세히 설명한다.
센싱 어레이(121)의 센싱 엘리먼트들 각각은 렌즈 어레이(110)의 렌즈들을 통과한 광선에 기초하여 센싱 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱 엘리먼트(121a)는 렌즈 엘리먼트(111)를 통해 수신된 빛의 세기 값에 대응하는 센싱 정보를 생성할 수 있다. 센싱 어레이(121)에 의해 출력된 센싱 정보에 기초하여, 이미징 장치(100)의 시야에 포함된 지점들에 관한 원본 신호(original signal)에 대응하는 세기 정보가 결정되고, 결정된 세기 정보에 기초하여 촬영 이미지가 생성될 수 있다. 예를 들어, 센싱 어레이(121)의 개별 센싱 엘리먼트(121a)는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor), CCD(Charge-Coupled Device), 및 포토 다이오드(photo diode) 등으로 구성되는 광학 센싱 소자(optical sensing element)일 수 있다.
또한, 센싱 엘리먼트(121a)는 색상 필터(122a)를 통과한 빛을 센싱함으로써 원하는 색상에 대응하는 색상 세기 값을 센싱 정보로 생성할 수 있다. 센싱 어레이(121)를 구성하는 복수의 센싱 엘리먼트들 각각은 공간적으로 인접한 인접 센싱 엘리먼트와 다른 색상을 센싱하도록 배치될 수 있다.
센싱 정보의 다양성이 충분히 확보되어, 이미징 장치(100)의 시야에 포함된 지점들에 대응하는 원본 신호 정보와 센싱 정보 사이에 완전 랭크(full rank) 관계가 형성될 때, 센싱 어레이(121)의 최대 해상도에 대응하는 촬영 이미지가 도출될 수 있다. 센싱 정보의 다양성은 렌즈 어레이(110)에 포함된 렌즈들의 수 및 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 수를 포함하는 이미징 장치(100)의 파라미터들에 기초하여 확보될 수 있다.
결상을 위한 멀티 렌즈 어레이 구조에서, 결상 광학 렌즈 및 센싱 어레이(121)는 분수 정렬 구조(fractional alignment structure)로 배치될 수 있다. 예를 들어, 분수 정렬 구조는 개별 렌즈 엘리먼트(111)에 의해 커버되는 센싱 영역(129)이 비정수개(non-integer)의 센싱 엘리먼트들을 포함하는 구조를 나타낼 수 있다.
렌즈 어레이(110)에 포함된 렌즈 엘리먼트들이 동일한 렌즈 크기를 가지는 경우, 렌즈 어레이(110)에 포함된 렌즈 엘리먼트들의 수와 센싱 어레이(121)에 포함된 센싱 엘리먼트들의 수는 서로 소(relatively prime) 관계일 수 있다. 렌즈 어레이(110)의 일축에 해당하는 렌즈 엘리먼트들의 개수 L 및 센싱 어레이(121)의 일축에 해당하는 센싱 엘리먼트들의 개수 P 간의 비율 P/L은 실수(real number)로 결정될 수 있다. 렌즈 엘리먼트들 각각은 P/L에 대응하는 픽셀 오프셋과 동일한 개수의 센싱 엘리먼트들을 커버할 수 있다. 참고로, 도 1a에 도시된 센싱 영역(129)은 예시적으로 세로 축을 따라 7/3=2.3개, 가로 축을 따라 11/3=3.67개의 센싱 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 더 나아가, 집광 마이크로 렌즈가 센싱 엘리먼트 마다 배치되는 경우에 렌즈 엘리먼트(111)는 복수의 비정수개의 집광 마이크로 렌즈들을 커버할 수 있다. 다시 말해, 복수의 결상 광학 렌즈들의 각각은 외부로부터 수신되는 빛을 비정수개(non-integer)의 센싱 엘리먼트로 전달할 수 있다. 따라서 이미지 센서(120)에서 집광 마이크로 렌즈들의 개수는 센싱 어레이(121)의 센싱 엘리먼트들의 개수와 동일하고, 렌즈 어레이(110)의 렌즈 엘리먼트들(예를 들어, 결상 광학 렌즈들)의 개수는 집광 마이크로 렌즈들의 개수보다 작을 수 있다.
상술한 바와 같은 분수 정렬 구조를 통해, 이미징 장치(100)는, 각 렌즈 엘리먼트(111)의 광학 중심 축(OCA, optical center axis)이 센싱 어레이(121)에 대해 서로 조금씩(slightly) 다른 배치를 가질 수 있다. 다시 말해, 렌즈 엘리먼트(111)는 센싱 엘리먼트(121a)에 대해 엇갈려서(eccentric) 배치될 수 있다. 따라서, 렌즈 어레이(110)의 각 렌즈 엘리먼트(111)는 서로 다른 라이트 필드(LF, light field) 정보를 수신한다. 분수 정렬 구조에 의해 수신되는 라이트 필드 정보는 하기 도 2에서 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 센싱 엘리먼트가 렌즈 엘리먼트를 통해 광선을 수신하는 모습을 도시한 도면이다.
라이트 필드는 임의의 타겟 지점으로부터 방출될 수 있고, 피사체(subject) 상의 임의의 지점에서 반사된 광선들의 방향 및 세기를 나타내는 필드(field)를 나타낼 수 있다. 라이트 필드 정보는, 복수의 라이트 필드가 조합된 정보를 나타낼 수 있다. 각 렌즈 엘리먼트의 주 광선(chief ray)의 방향(direction)도 달라지게 되므로, 각 센싱 영역이 서로 다른 라이트 필드 정보를 수신하게 되는 바, 이미징 장치는 광학적으로 보다 많은 센싱 정보를 획득할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 센싱 어레이(220)는 개별 지점들(points, 230)(X1 내지 X10)에 대응하는 광선들을 수신하고 검출할 수 있다. 개별 지점들(230) 각각으로부터 방출된 복수의 광선들은 라이트 필드를 형성할 수 있다. 제1 지점(X1)으로부터 방출된 광선들은 제1 라이트 필드를 형성할 수 있고, 제1 센싱 엘리먼트(S1), 제4 센싱 엘리먼트(S4), 및 제7 센싱 엘리먼트(S7)로 입사할 수 있다. 나머지 지점들(X2 내지 X10) 각각으로부터 방출된 광선들도 각각 그에 대응하는 라이트 필드를 형성할 수 있다. 개별 지점들(230)은 임의의 객체(예를 들어, 피사체) 상의 지점들일 수 있다. 개별 지점들(230)로부터 방출되는 광선들은, 태양광 등이 객체로부터 반사된 광선들일 수 있다. 도 2는 이미징 장치의 예시적인 단면도로서 설명의 편의를 위해 렌즈 어레이(210)는 일축을 따라 3개의 렌즈 엘리먼트들을 포함하고, 센싱 어레이(220)는 10개의 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)은 복수의 렌즈 엘리먼트들을 통과한 광선들을 중첩하여 센싱할 수 있다. 센싱 엘리먼트(S1)는 지점들(X1 내지 X3)로부터 방사된 광선들이 중첩된 센싱 정보(예를 들어, 세기 값)를 생성할 수 있으며, 나머지 센싱 엘리먼트(S2 내지 S10)도 마찬가지로 중첩된 센싱 정보를 생성할 수 있다. 이미지 센서는 이러한 중첩된 센싱 정보를 복원할 수 있다.
도 2에 도시된 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)에 의해 생성되는 센싱 정보는, 하기 수학식 1에 따라, 지점들(230) 각각으로부터 입사되는 광선에 대응하는 원본 신호 정보(예를 들어, 세기 값)로 모델링될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상술한 수학식 1에서, S는 개별 센싱 엘리먼트에 의해 센싱되는 센싱 정보(예를 들어, 검출된 세기 값)를 지시하는 행렬을 나타낼 수 있다. X는 개별 지점으로부터 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)로 입사되는 광선에 대응하는 신호 값(예를 들어, 입사된 광선의 색상 세기 값)을 지시하는 행렬을 나타낼 수 있다. T는 변환 행렬로서 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)에 의해 검출된 센싱 정보와 입사되는 빛에 대응하는 신호 정보 간의 관계를 나타낼 수 있다. 도 2에 도시된 구조에서 개별 지점들(X1 내지 X10)에 대응하는 광선들, 렌즈 엘리먼트들 및 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)은 하기 수학식 2와 같이 모델링될 수 있다. 하기 수학식 2에서 개별 지점들(X1 내지 X10)은 이미지 센서로부터 무한 초점 위치(infinite focal point)에 배치된 것으로 모델링될 수 있다. 개별 지점들(X1 내지 X10)과 이미지 센서 간의 거리는 임계 거리보다 클 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상술한 수학식 2에서 설명의 편의를 위하여, 개별 지점들(X1 내지 X10) 각각에 대응하는 광선의 신호 정보(예를 들어, 광선 세기 값)를 X1 내지 X10으로 표시하였다. 또한, 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)에서 검출된 센싱 정보(예를 들어, 센싱 세기 값)는 S1 내지 S10으로 표시하였다. 센싱 어레이(220)를 구성하는 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)에 대응하는 센싱 정보와 개별 지점으로부터 입사되는 광선들(X1 내지 X10)에 대응하는 원본 신호 간의 관계(예를 들어, 상술한 변환 행렬)는 상술한 렌즈 엘리먼트와 센싱 엘리먼트 간의 배치, 렌즈 어레이(210)를 구성하는 렌즈 엘리먼트들의 개수, 센싱 어레이(220)를 구성하는 센싱 엘리먼트들(S1 내지 S10)의 개수 등에 기초하여 결정될 수 있다.
상술한 수학식 2는 개별 지점들(X1 내지 X10)이 이미지 센서로부터 무한 초점 위치인 경우를 설명한 것으로서, 개별 지점들(X1 내지 X10)이 이미지 센서로부터 유한 초점 위치(finite focal point)에 위치하는 경우, 각 센싱 엘리먼트에서 수신되는 원본 신호는 피사체와 이미지 센서 간의 거리 및 이미지 센서의 기하 구조 등에 따라 달라질 수 있다.
이미징 장치는 상술한 바와 같이 획득된 다양한 센싱 정보를 통해 복수의 저해상도 입력 이미지들을 획득할 수 있고, 저해상도 입력 이미지들로부터 보다 고해상도의 출력 이미지를 복원할 수 있다. 아래 도 3에서는 복수의 저해상도 입력 이미지들을 재배열함으로써 단일 이미지를 생성하는 방법을 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 센싱 엘리먼트의 수와 렌즈 엘리먼트의 수 간의 관계를 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 결상 광학 렌즈 및 센싱 어레이는 분수 정렬 구조로 배치될 수 있고, 도 3에서는 렌즈 엘리먼트들의 개수 L와 센싱 엘리먼트들의 개수 P 간의 비율 P/L이 10/3인 예시를 도시한다.
상술한 렌즈 어레이 및 센싱 어레이의 기하 구조에 따라, 각 렌즈 엘리먼트가 커버하는 센싱 엘리먼트들은, 다른 렌즈 엘리먼트에 의해 커버되는 센싱 엘리먼트가 센싱하는 라이트 필드 정보와 동일하지 않은 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다. 제1 센싱 엘리먼트(S1)는 도 2에 도시된 구조에서 제1 지점(X1)의 제1 라이트 필드, 제2 지점(X2)의 제2 라이트 필드, 및 제3 지점(X3)의 제3 라이트 필드의 조합으로 된 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다. 반면, 그에 인접한 제2 센싱 엘리먼트(S2)는 도 2에 도시된 구조에서 제4 라이트 필드, 제5 라이트 필드, 및 제6 라이트 필드의 조합으로 된 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다. 이와 같이, 각 센싱 엘리먼트는 다른 센싱 엘리먼트에서 센싱되는 라이트 필드 정보와 다른 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다.
이미징 장치 및/또는 이미지 센서는, 고해상도의 영상 복원을 위해, 촬영된 복수의 저해상도 이미지들에서 피사체 상의 동일 또는 인접한 지점을 나타내는 픽셀들의 이미지 내 픽셀 위치(pixel position)를 라이트 필드 정보 간의 상관성에 기초하여 재배열할 수 있다. 픽셀(pixel)은 픽쳐 엘리먼트(picture element)로서 이미지를 구성하는 단위 엘리먼트(unit element)를 나타낼 수 있다. 픽셀 위치는 이미지 내 픽셀의 위치로서 픽셀 좌표를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미징 장치 및/또는 이미지 센서는, 유사한 라이트 필드 정보를 수신하는 센싱 엘리먼트들에 대응하는 픽셀들의 픽셀 위치를 서로 인접하게 재배열함으로써, 고해상도 이미지의 픽셀 정보를 구성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 각 센싱 엘리먼트는 복수의 라이트 필드들이 중첩된 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다. 두 센싱 엘리먼트들에서 센싱된 두 라이트 필드 정보에 있어서, 한 라이트 필드 정보가 다른 라이트 필드와 동일한 라이트 필드를 많이 포함할수록, 두 라이트 필드 정보 간의 상관성이 높을 수 있다.
픽셀들의 픽셀 위치의 재배열은 해당 픽셀이 촬영된 깊이를 고려하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 픽셀이 촬영된 깊이는 임의의 깊이 값으로 설정되거나, 스테레오 이미지 매칭에 의해 추정되거나, 깊이 센서에 의해 측정될 수 있다. 다른 예를 들어, 픽셀이 촬영된 깊이에 대한 측정 및/또는 추정 없이도 피사체가 촬영된 깊이를 고려하여 픽셀 위치를 재배열하도록 설계된 뉴럴 네트워크에 의해 픽셀들의 픽셀 위치의 재배열이 수행될 수도 있다. 상술한 픽셀 위치의 재배열은 픽셀 셔플(pixel shuffle)이라고도 나타낼 수 있다. 예시적으로 입력 복안 시야 이미지로부터 단일 출력 이미지를 출력하도록 설계된 뉴럴 네트워크가 픽셀들의 픽셀 위치들을 재배열하는데 사용될 수 있다. 뉴럴 네트워크는 다양한 깊이의 피사체를 촬영한 트레이닝 데이터 세트에 기초하여 트레이닝될 수 있다.
이미지 센서는 광선을 반사하는 지점들이 이미지 센서로부터 임계 거리(threshold distance)보다 먼 무한 초점 위치에 배치된 것을 가정하고, 각 센싱 엘리먼트에서 센싱될 라이트 필드 정보를 결정할 수 있다. 이미지 센서는, 임계 거리보다 먼 지점들(points)로부터 방사되는 광선들과 센싱 엘리먼트들 간의 위치 관계에 기초하여, 복수의 센싱 엘리먼트들 각각에서 센싱되는 라이트 필드를 방출하는 지점들을 결정할 수 있다. 이미지 센서는 피사체 상에서 공간적으로 서로 인접한 지점들에서 방출되는 라이트 필드를 수신한 센싱 엘리먼트에 의해 출력된 출력 값에 대응하는 픽셀들의 픽셀 위치들이 인접하도록 픽셀들의 픽셀 위치들을 재배열할 수 있다.
참고로, 도 2에서 개별 지점들(X1 내지 X10)은 무한 초점 거리에서 서로 공간적으로 인접한 순서대로 도시된 것일 수 있다. 제1 지점(X1)은 제2 지점(X2)과 인접할 수 있고, 제2 지점(X2)은 제1 지점(X1) 및 제3 지점(X3)과 인접할 수 있다.
재배열되기 이전의 센싱 엘리먼트들(311) 중 제1 센싱 엘리먼트(S1)에서 센싱된 라이트 필드 정보 및 제8 센싱 엘리먼트(S8)에서 센싱된 라이트 필드 정보는 둘 다 제2 지점(X2) 및 제3 지점(X3)에 대응하는 라이트 필드를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 센싱 엘리먼트(S1) 및 제8 센싱 엘리먼트(S8)는 서로 유사한 라이트 필드 정보를 수신할 수 있다. 상술한 수학식 2를 서로 유사한 라이트 필드 정보에 대응하는 픽셀들의 픽셀 위치들이 인접하도록 재배열하면, 아래 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 픽셀 위치는 이미지에서 픽셀이 위치되는 좌표일 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상술한 수학식 3에 따라 재배열된 센싱 엘리먼트들(312)은 도 3과 같이 도시될 수 있다. 제1 센싱 엘리먼트(S1)는 제1 렌즈에 의해 커버되고, 제8 센싱 엘리먼트(S8)는 제3 렌즈에 의해 커버되며, 제5 센싱 엘리먼트(S5)는 제2 렌즈에 의해 커버될 수 있다. 각 센싱 엘리먼트에서 센싱된 센싱 정보는 이미지를 구성하는 픽셀에 대응하므로, 서로 다른 렌즈를 통과한 광선들에 대응하는 센싱 정보들이 인접하도록, 이미지 센서 및/또는 이미징 장치는 픽셀들을 재배열할 수 있다. 재배열된 이미지(325)는 개별 렌즈에 의해 촬영되는 저해상도 이미지들(321, 322, 323, 324)에서 유사한 라이트 필드 정보를 수신한 센싱 엘리먼트들에 의한 센싱 값들을 갖는 픽셀들의 픽셀 위치들이 인접하게 배치된 이미지일 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 멀티 레이어 멀티 렌즈 어레이를 도시한다. 도 4를 참조하면, 이미징 장치는 멀티 레이어 멀티 렌즈 어레이(multi-layer multi lens array, MMLA; 410)를 포함할 수 있다. MMLA(410)는 제1 레이어의 제1 렌즈 어레이(411), 제2 레이어의 제2 렌즈 어레이(412), 제3 레이어의 제3 렌즈 어레이(413)를 포함한다. 이해의 편의 상 도 4에는 집광 렌즈, 필터 등은 다른 구성은 생략되어 있으며, 렌즈 어레이들(411, 412, 413)은 결상 렌즈 어레이에 해당할 수 있다. 이하, 결상 렌즈 어레이는 편의상 렌즈 어레이라고 간단히 지칭될 수 있다.
렌즈 어레이들(411, 412, 413)은 각각 어레이 형태로 나열된 복수의 렌즈 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이들(411, 412, 413)은 3*3 또는 5*5의 렌즈 배치를 가질 수 있다. 다만, 렌즈 엘리먼트들은 다른 다양한 패턴으로 배치될 수 있으며, 도 4에는 대표적으로 3*3의 렌즈 배치가 도시되어 있다. 렌즈 어레이들(411, 412, 413)은 이미지 센서(420) 상에 배치될 수 있다. 이미지 센서(420)의 센싱 어레이는 렌즈 어레이들(411, 412, 413)의 렌즈 엘리먼트들을 통과한 빛을 센싱하는 복수의 센싱 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
렌즈 어레이들(411, 412, 413) 각각이 복수의 렌즈 엘리먼트들을 포함하므로 목표 해상도를 달성하기 위해 각 렌즈 엘리먼트들에 요구되는 초점 거리가 감소될 수 있다. 이에 따라 MMLA(410) 기반의 렌즈 어셈블리는 수 mm 이내의 전장(total track length, TTL)을 가질 수 있고, 이미징 장치는 초박형 카메라 장치(ultrathin camera device)로서, 고해상도 이미지를 다양한 줌 배율에서 촬영할 수 있다. 이미징 장치는 예시적으로 수 mm 정도의 두께의 하우징을 갖는 전자 장치에 설치될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 이미징 장치의 각 렌즈의 구조를 도시한다. 도 5를 참조하면, 이미징 장치(500)는 렌즈 어셈블리(510) 및 이미지 센서(520)를 포함한다. 렌즈 어셈블리(510)는 피사체(O) 측으로부터 이미지 센서(520) 측으로 순차적으로 배치된 제1 렌즈(511), 제2 렌즈(512), 제3 렌즈(513), 및 필터(514)를 포함할 수 있다. 조리개(S)는 제1 렌즈(511)와 제2 렌즈(512) 사이에 배치될 수 있다. 제1 렌즈(511), 제2 렌즈(512), 제3 렌즈(513), 필터(514), 이미지 센서(520)는 광축(A) 상에 정렬될 수 있다.
제1 렌즈(511)는 정의 굴절력(positive refractive power)을 가질 수 있고, 제2 렌즈(512) 및 제3 렌즈(513)는 부의 굴절력(negative refractive power)을 가질 수 있다. 또한, 제1 렌즈(511)는 피사체(O) 측 및 이미지 센서(520) 측의 양방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있고, 제2 렌즈(512) 및 제3 렌즈(513)는 이미지 센서(520) 측으로 볼록한 메니스커스(meniscus) 형태를 가질 수 있다. 필터(514)는 미리 정해진 파장 대역의 빛을 통과시키거나 혹은 차단할 수 있다. 예를 들어, 필터(514)는 저역 통과 필터(low pass filter) 및/또는 커버 글라스일 수 있고, 적외선을 차단할 수 있다. 제1 렌즈(511), 제2 렌즈(512), 및 제3 렌즈(513)는 플라스틱 소재의 비구면 렌즈일 수 있다.
렌즈 어셈블리(510)의 화각(field of view, FoV)은 아래 수학식 1에 따른 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 4]
0.25<tan(FoV)<0.5
수학식 4에서 tan은 탄젠트 함수, FoV는 렌즈 어셈블리(510)의 합성 초점 거리에 따른 렌즈 어셈블리(510)의 화각을 나타낸다. 합성 초점 거리는 렌즈 어셈블리(510)의 모든 렌즈들(511, 512, 513)의 초점 거리를 합성하여 구할 수 있다. 수학식 4에 따라 고 배율(high magnification)의 줌(zoom)이 구성될 수 있고, 렌즈 어셈블리(510)는 망원 렌즈(telescope lens)의 역할을 수행할 수 있다. 수학식 4에 따른 화각은 일반적인 모바일 기기(예: 스마트 폰)의 광각(wide-angle) 카메라의 초점 거리에 비해 약 4배~6.5배의 줌 배율에 해당할 수 있다. 아래에서 수학식 4은 조건식(conditional expression) 1이라고 부를 수도 있다.
렌즈 어셈블리(510)의 망원 비(telephoto ratio)는 아래 수학식 5에 따른 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 5]
TTL/f'<1.0
수학식 5에서 TTL은 렌즈 어셈블리(510)의 전장, f’은 렌즈 어셈블리(510)의 합성 초점 거리를 나타낸다. 수학식 5에 따라 렌즈 어셈블리(510)는 수 mm 이내의 전장을 가질 수 있고, 이를 포함하는 이미징 장치는 초박형 카메라로 구현될 수 있다. 또한, 이미징 장치는 예시적으로 수 mm 정도의 두께의 하우징을 갖는 전자 장치에 설치될 수 있다. 망원 비를 수학식 5와 같이 작게 하지 않으면 렌즈 어셈블리(510)의 망원 성능이 증가될지 몰라도 줌 배율의 증가에 따라 렌즈 어셈블리(510)의 사이즈가 증가된다. 따라서, 초소형, 초박형 카메라 모듈을 구현하기 위해서는 수학식 5에 따른 조건이 만족되어야 한다. 아래에서 수학식 5는 조건식 2라고 부를 수도 있다.
제1 렌즈(511)는 양방향으로 볼록한 형상을 통해 강한 정의 굴절률을 가질 수 있고, 이를 통해 수학식 4에 따른 큰 줌 배율 및 수학식 5에 따른 작은 망원 비가 달성될 수 있다. 또한, 제2 렌즈(512) 및 제3 렌즈(513)는 이미지 센서(520) 측으로 볼록한 메니스커스 형태로 구성되어, 제1 렌즈(511)의 형상에 따라 증가되는 각종 수차(예: 구면 수차(spherical aberration) 및 상면 만곡 수차(field curvature aberration))를 상쇄시킬 수 있다. 이와 같은 제1 렌즈(511), 제2 렌즈(512), 및 제3 렌즈(513)의 구성을 통해 렌즈 어셈블리(510)의 결상 성능이 최대화될 수 있다. 또한, 결상 성능과 관계된 수차 이외에 각 렌즈의 파워 배치(power configuration)에 의해 발생되는 왜곡 수차는 제1 렌즈(511)와 제2 렌즈(512) 사이에 배치된 조리개(예: 개구 조리개(aperture stop))를 통해 효과적으로 감소될 수 있다.
양방향으로 볼록한 형태의 제1 렌즈(511), 이미지 센서(520) 측으로 볼록한 메니스커스 형태의 제2 렌즈(512)와 제3 렌즈(513)를 통해 조건식 2를 만족한 상태에서, 제2 렌즈(512)와 제3 렌즈(513)의 파워 배치를 적절히 수행하면 렌즈 어셈블리(510)의 렌즈(예: 제1 렌즈(511))의 유효 구경(effective aperture)이 이미지 서클(image circle)의 직경(diameter)보다 작게 구성될 수 있다. 아래에서 다시 설명되겠지만, 렌즈들(511, 512, 513)은 각각 렌즈 어레이로 구성될 수 있다. 이 경우, 렌즈 어레이의 각 렌즈의 구경이 이미지의 사이즈보다 작아야 렌즈 어레이를 통한 이미지가 하나의 이미지 센서(520)에 효과적으로 결상될 수 있다. 또한, 이에 따라 각 레이어의 렌즈 어레이에 렌즈들이 적절하게 배치될 수 있으며, 렌즈들 간에 간섭이 없어서 제작에도 용이하다.
이에 따라, 제2 렌즈(512)와 제3 렌즈(513)의 파워 배치는 아래 수학식 6을 만족할 수 있다.
[수학식 6]
1.6<(1/f3)/(1/f2)<2.5
수학식 6에서 f2는 제2 렌즈(512)의 초점 거리, f3는 제3 렌즈(513)의 초점 거리를 나타낸다. 수학식 6에서 (1/f3)/(1/f2)는 제2 렌즈(512)와 3 렌즈(513)의 파워 비(power ratio)로 불릴 수 있다. 파워 비가 1.6보다 작으면 구면 수차 및/또는 상면 만곡이 증가할 수 있고, 2.5보다 크면 전장의 증가로 인해 원하는 망원 비가 달성될 수 없다. 수학식 6은 조건식 3이라고 부를 수도 있다.
이하 렌즈 어셈블리(510)의 수치 실시예들을 설명한다. 각 수치 실시예에서 1 내지 N(N은 자연수)은 렌즈 면의 번호를 나타내며, 피사체(O) 측으로부터 이미지 센서(520) 측(I)의 방향으로 순차적으로 할당된다. 렌즈 면의 번호는 도 5에도 표시되어 있다. S는 조리개, IMAG는 이미지 센서(520)를 나타낸다.
<제1 수치 실시예>
아래 표 1은 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 어셈블리(510)의 렌즈 데이터를 나타낸다.
Radius Thickness Index
1 3.6905 1.830 5441.561
2 -18.5617 0.638
S infinity 0
3 -6.643 2.639 671.206
4 -16.3104 1.082
5 -5.4542 0.76 544.1561
6 30.2910 4.022
7 infinity 0.22 516.642
IMAG infinity 1.113
아래 표 2 및 표 3은 제1 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다..
1 2 3
K -0.61268 0.00000 -6.38482
A 3.37988E-04 -9.99243E-04 1.34619E-03
B -1.10522E-04 -4.02458E-04 -3.91113E-04
C -1.50084E-05 -7.61011E-05 -1.57717E-05
D -5.74510E-06 -6.74801E-06 -1.28502E-05
E -6.05371E-07 -2.27738E-07 -6.75299E-07
F 8.69804E-09 5.01396E-08 1.25085E-06
G -4.99430E-11 2.81850E-08 -6.34586E-08
H -5.52733E-09 -1.56288E-09 0.00000E+00
J 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
4 5 6
K 19.65864 0.00000 0.00000
A 6.13057E-04 -4.09952E-02 -2.74207E-02
B -6.66323E-05 1.47660E-04 4.76042E-03
C -5.78133E-04 3.86970E-06 -1.34052E-03
D 2.10381E-04 -2.54428E-04 5.28384E-04
E 2.21010E-06 8.49155E-05 -8.83582E-05
F -2.40557E-05 1.81361E-06 -1.65705E-06
G 4.85132E-06 5.30627E-06 2.63944E-06
H 9.27095E-08 1.01964E-06 -2.20404E-07
J 0.00000E+00 -3.64815E-07 3.05573E-09
<제2 수치 실시예>아래 표 4는 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 어셈블리(510)의 렌즈 데이터를 나타낸다.
Radius Thickness Index
1 1.8591 0.893 5441.561
2 -10.3946 0.321
S infinity 0
3 -3.4331 1.309 671.206
4 -9.3017 0.736
5 -2.4153 0.37 544.1561
6 248.7439 2.011
7 infinity 0.11 516.642
IMAG 0.3717
아래 표 5 및 표 6은 제2 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다..
1 2 3
K -0.62427 0.00000 -5.55572
A 0.00254 -0.01100 0.00453
B -0.00445 -0.01728 -0.02230
C -0.00097 -0.01380 0.00407
D -0.00481 -0.00255 -0.01223
E -0.00256 0.00146 -0.00176
F 0.00084 0.00093 0.02439
G 0.00129 0.00033 -0.01262
H -0.00182 -0.00053 0.00000
J 0.00000 0.00000 0.00000
4 5 6
K 48.25025 0.00000 0.00000
A -0.00523 -0.42569 -0.30571
B 0.01597 0.00425 0.23818
C -0.13181 0.02213 -0.40025
D 0.20499 -0.16787 0.83392
E 0.02557 0.17391 -0.93678
F -0.37489 0.01486 0.37155
G 0.26247 0.17388 0.08649
H 0.01215 0.13365 -0.02889
J 0.00000 -0.19127 0.00160
<제3 수치 실시예>아래 표 7은 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 어셈블리(510)의 렌즈 데이터를 나타낸다.
Radius Thickness Index
1 1.8751 0.872 5441.561
2 -17.0825 0.338
S Infinity 0
3 -4.2687 1.3531 671.206
4 -18.6149 0.930
5 -2.1426 0.404 544.1561
6 -12.3056 1.827
7 infinity 0.11 516.642
IMAG 0.3
아래 표 8 및 표 9는 제3 수치 실시예의 비구면 계수를 나타낸다..
1 2 3
K -0.54958 0.00000 -5.23719
A 0.00390 -0.00414 0.00958
B -0.00296 -0.00706 -0.01212
C 0.00168 -0.00693 0.01256
D -0.00279 0.00195 -0.00779
E -0.00181 0.00402 0.00112
F 0.00104 0.00175 0.02558
G 0.00165 -0.00028 -0.02193
H -0.00101 -0.00210 0.00000
J 0.00000 0.00000 0.00000
4 5 6
K 36.79673 0.00000 0.00000
A 0.00766 -0.30782 -0.22395
B 0.01546 0.02823 0.19828
C -0.11007 0.07174 -0.43913
D 0.22272 -0.34484 0.91634
E 0.00347 0.17391 -1.06105
F -0.41674 0.01486 0.44005
G 0.29294 0.17388 0.08649
H 0.01215 0.13365 -0.02889
J 0.00000 -0.19127 0.00160
수치 실시예들에서 비구면 계수는 아래 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00004
수학식 7에서 Z(r)은 렌즈의 정점으로부터 광축(A) 방향의 거리, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R), r은 광축(A)으로부터 수직 방향의 거리, k는 코닉 상수(Conic constant), A, B, C, D, E, 및 F는 비구면 계수를 나타낸다.
아래 표 10은 렌즈 어셈블리(510)의 각 수치 실시예에 따라 각 조건식의 변수 값을 도출한 것이고, 아래 표 11은 표 10의 변수 값을 각 조건 식에 대입한 결과이다. 표 11을 참조하면, 각 수치 실시예가 모든 조건식을 만족함을 알 수 있다.
f' TTL FoV f1 f2 f3
수치 실시예 1 13.68 12.3 19.8 5.8 -18.54 -8.38
수치 실시예 2 6.82 6.12 20 2.96 -8.8 -4.7
수치 실시예 3 6.83 6.13 20 3.14 -8.47 -4.8
조건식 (1) 조건식 (2) 조건식 (3)
수치 실시예 1 0.360 0.899 2.212
수치 실시예 2 0.364 0.897 1.872
수치 실시예 3 0.364 0.898 1.764
도 6a는 도 5의 렌즈로 구성된 이미징 장치의 렌즈 어레이들을 도시하고, 도 6b는 도 6a의 렌즈 어레이를 통해 획득된 저해상도 이미지들 및 재배열된 이미지를 도시한다. 앞선 도 5는 렌즈 어셈블리가 각 레이어에 한 매의 렌즈를 포함하고, 이에 따라 총 3매의 렌즈들로 구성되는 실시예를 나타낸다. 이와 달리, 도 6a는 렌즈 어셈블리가 각 레이어에 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이를 포함하는 MMLA 실시예를 나타낸다. MMLA 구조를 통해 하나의 레이어에 배치되는 렌즈의 수가 증가하면, 동일한 화각을 위해 요구되는 초점 거리가 줄어들 수 있고, 이에 따라 렌즈 어셈블리의 전장이 더욱 감소될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 이미징 장치(600)는 제1 렌즈 어레이(610), 제2 렌즈 어레이(620), 제3 렌즈 어레이(630), 필터(640), 및 이미지 센서(650)를 포함한다. 제1 렌즈 어레이(610)는 제1 렌즈(611)로 구성될 수 있고, 제2 렌즈 어레이(620)는 제2 렌즈(612)로 구성될 수 있고, 제3 렌즈 어레이(630)는 제3 렌즈(613)로 구성될 수 있다. 렌즈 어레이들(610, 620, 630) 각각에는 렌즈들(611, 612, 613)이 3*3, 5*5와 같은 렌즈 배치에 따라 배치될 수 있다. 여기서, 3*3, 5*5와 같은 수치는 하나의 예시에 불과하며, 이와 다른 다양한 렌즈 배치가 적용될 수도 있다. 도 6a는 하나의 예시로서 3*3의 렌즈 배치의 측면도를 나타낸다. 제작 편의를 위해 렌즈 어레이들(610, 620, 630)은 플라스틱 소재로 제작될 수 있다. 이에 따라 렌즈 어레이들(610, 620, 630)은 각 플라스틱 렌즈가 플라스틱 판에 삽입된 형상을 가질 수 있다.
렌즈들(611, 612, 613)은 도 5의 렌즈들(511, 512, 513)에 대응한다. 예를 들어, 렌즈들(611, 612, 613)은 조건식 1 내지 조건식 3을 만족할 수 있다. 따라서, 렌즈들(611, 612, 613)은 도 5를 참조하여 설명한 렌즈들(511, 512, 513)의 특성, 예를 들어 화각, 망원 비, 파워 배치, 렌즈 데이터를 동일하게 가질 수 있다. 또한, 각 레이어의 각 렌즈(예: 제1 렌즈(611))의 유효 구경이 이미지 서클의 직경보다 작게 구성될 수 있다. 이에 따라 각 렌즈 어레이를 통한 이미지가 하나의 이미지 센서(650)의 각 영역에 효과적으로 결상될 수 있다. 또한, 이에 따라 각 레이어의 렌즈 어레이에 렌즈들이 간섭 없이 적절하게 배치될 수 있다.
도 6a에서 각 점선 화살표는 이미지 센서(650)에 제공되는 빛의 경로를 나타내는데, 이미지 센서(650)의 영역들(651, 652, 653)에 도달하는 각 경로는 각 레이어의 각 렌즈를 통과한다. 예를 들어, 제1 렌즈(611), 제2 렌즈(612), 제3 렌즈(613)를 통과한 빛은 제3 영역(653)에 도달할 수 있고, 이러한 빛이 모여서 제3 영역(653)의 센싱 정보를 형성할 수 있다. 이는 도 5에서 렌즈들(511, 512, 513)을 통과한 빛이 모여서 이미지 센서(520)에 센싱 정보를 형성하는 것과 동일한 원리이다.
예를 들어, 이미지 센서(650)를 통해 도 6b의 저해상도 이미지들(670)이 획득될 수 있다. 보다 구체적으로, 이미지 센서(650)의 제1 영역(651)을 통해 저해상도 이미지들(670)의 첫 번째 열이 획득될 수 있고, 제2 영역(652)을 통해 두 번째 열이 획득될 수 있고, 제3 영역(653)을 통해 세 번째 열이 획득될 수 있다. 저해상도 이미지들(670) 각각은 피사체에 대응하는 개별 지점들의 서로 다른 라이트 필드 정보를 포함할 수 있고, 저해상도 이미지들(670)의 각 픽셀 위치를 라이트 필드 정보 간의 상관성에 기초하여 재배열하여 재배열된 이미지(680)가 도출될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성 및 동작을 도시한다. 도 7을 참조하면, 전자 장치(700)는 이미징 장치(710), 프로세서(720), 및 디스플레이(730)를 포함한다. 이미징 장치(710)는 렌즈 어셈블리(711), 이미지 센서(712), 및 이미지 신호 프로세서(image signal processor, ISP; 713)를 포함할 수 있다. 이미징 장치(710)는 도 5의 이미징 장치(500) 및 도 6의 이미징 장치(600) 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 이에 따라 렌즈 어셈블리(711)는 도 5와 같이 각 레이어에 한 매의 렌즈를 포함하거나, 혹은 도 6a와 같이 각 레이어에 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.
이미지 센서(712)는 시각 정보에 대응하는 센싱 정보를 생성할 수 있다. ISP(713) 및 프로세서(720)는 센싱 정보를 촬영 이미지로 변환하기 위한 처리를 수행할 수 있다. 일례로, ISP(713)는 센싱 정보에 관한 전처리를 수행할 수 있고, 프로세서(720)는 전처리의 결과에 기초하여 촬영 이미지를 생성할 수 있다. 다른 예로, 이와 같은 촬영 이미지를 생성하기 위해 필요한 처리를 ISP(713) 또는 프로세서(720)가 모두 수행할 수 있고, 이 경우 ISP(713) 또는 프로세서(720) 중에 해당 처리의 주체를 제외한 나머지 하나는 생략될 수 있다. 디스플레이(730)는 촬영 이미지를 표시할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 이미징 모듈들의 구성 및 구조를 도시한다. 도 8을 참조하면, 제1 이미징 모듈(810) 및 제2 이미징 모듈(820)이 도시되어 있다. 전자 장치는 제1 이미징 모듈(810) 및 제2 이미징 모듈(820)과 같은 복수의 이미징 모듈들을 통해 다양한 화각의 이미지를 촬영할 수 있다. 도 8은 둘의 이미징 모듈들(810, 820)이 도시되어 있으나, 전자 장치는 셋 이상의 이미징 모듈들을 포함할 수도 있다.
제1 이미징 모듈(810)은 제1 렌즈 어셈블리(811) 및 제1 이미지 센서(812)를 포함한다. 제1 이미징 모듈(810)은 제1 시각 정보를 제1 렌즈 어셈블리(811)를 통해 제1 화각으로 촬영할 수 있다. 제2 이미징 모듈(820)은 제2 렌즈 어셈블리(821) 및 제2 이미지 센서(822)를 포함한다. 제2 이미징 모듈(820)은 제2 시각 정보를 제2 렌즈 어셈블리(821)를 통해 제2 화각으로 촬영할 수 있다. 제1 화각은 제2 화각보다 좁을 수 있다. 예를 들어, 제1 화각은 망원에 해당할 수 있고, 제2 화각은 광각에 해당할 수 있다. 제1 이미지 센서(812)는 제1 시각 정보에 대응하는 제1 센싱 정보를 생성할 수 있고, 제2 이미지 센서(822)는 제2 시각 정보에 대응하는 제2 센싱 정보를 생성할 수 있다. 전자 장치의 프로세서(예: 도 7의 ISP(713) 및/또는 프로세서(720))는 제1 센싱 정보 및/또는 제2 센싱 정보에 기초하여 촬영 이미지를 생성할 수 있고, 전자 장치의 디스플레이는 해당 촬영 이미지를 표시할 수 있다.
제1 이미징 모듈(810)은 도 5의 이미징 장치(500) 및 도 6의 이미징 장치(600) 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 이미징 모듈(810)은 좁은 화각 및 작은 망원 비를 가질 수 있고, 이에 따라 초소형, 초박형으로 구현될 수 있다. 또한, 제1 이미징 모듈(810)은 각 렌즈의 특성, 이들의 결합 특성, 및/또는 렌즈 어레이의 특성을 통해 접힌 양식(folded architecture)을 사용하지 않고도 이러한 초소형, 초박형을 구현할 수 있다. 따라서, 접힌 양식의 카메라와 달리, 제1 이미징 모듈(810)과 제2 이미징 모듈(820)은 동일한 기판(830) 상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 기판(830)은 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 또한, 제1 이미징 모듈(810)의 제1 이미지 센서(812)와 제2 이미징 모듈(820)의 제2 이미지 센서(822)는 동일 평면 상에 존재할 수 있다. 접힌 양식의 경우 반사 부재와 같은 추가적인 부품, 모듈이 전자 장치에 수평 방향으로 배치됨에 따른 렌즈계, 센서, 및 배선의 배치, 민감한 광축 정렬이 요구된다. 제1 이미징 모듈(810)은 전자 장치에 수직 방향으로 배치될 수 있으므로, 접힌 양식에 비해 용이하게 제작될 수 있다.
도 9는 도 8의 이미징 모듈들이 전자 장치에 설치된 예시를 도시한다. 도 9를 참조하면, 전자 장치(900)는 이미징 장치(910)를 포함하며, 이미징 장치(910)는 이미징 모듈들(911, 912, 913)을 포함한다. 예를 들어, 이미징 모듈들(911, 912, 913)은 도 8의 제1 이미징 모듈(810) 및 제2 이미징 모듈(820)을 포함할 수 있다. 이미징 장치(910)는 스마트 폰의 후면 카메라로 도시되었으나, 이미징 장치(910)는 스마트 폰의 전면 카메라일 수도 있다.
또한, 도 9는 전자 장치(900)가 스마트 폰으로 도시되었으나, 전자 장치(900)는 스마트 폰 이외에 PDA, 넷북, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등과 같은 모바일 장치, 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 안경 등과 같은 웨어러블 디바이스, 데스크탑, 서버 등과 같은 컴퓨팅 장치, 텔레비전, 스마트 텔레비전, 냉장고 등과 같은 가전 제품, 도어 락, CCTV 등과 같은 보안 장치, 자율주행 차량, 스마트 차량 등과 같은 차량, VR/AR 카메라, 360도 촬영 카메라, 곤충 눈 카메라, 컨택트 렌즈 타입(contact lens type) 카메라 등과 같은 카메라, 드론(drone) 등에 구현될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 이미징 장치들이 차량에 설치된 예시를 도시한다. 도 10을 참조하면, 이미징 장치(1010)는 검은 점으로 표현된 차량(1000)의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 도 10의 설치 위치는 하나의 예시에 불과하며, 이미징 장치(1010)는 도 10에 표시되지 않은 차량(1000)의 다른 위치에 설치될 수도 있다. 이미징 장치(1010)는 초박형 구조 및/또는 커브드(Curved) 구조로 차량(1000)에 구현될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 렌즈 어셈블리에 있어서,
    정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈로 구성된 제1 렌즈 어레이;
    부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈로 구성된 제2 렌즈 어레이; 및
    부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 구성된 제3 렌즈 어레이
    를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고,
    상기 제1 렌즈는
    상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는
    상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖는,
    렌즈 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리의 전장을 TTL, 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점 거리를 f’이라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 망원 비는 다음의 [조건식 1-1]을 만족하는,
    [조건식 1-1]
    TTL/f’<1.0
    렌즈 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리의 화각을 FoV라고 할 때, 상기 화각은 다음의 [조건식 1-2]를 만족하는,
    [조건식 1-2]
    0.25<tan(FoV)<0.5
    렌즈 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 초점 거리를 f2, 상기 제3 렌즈의 초점 거리를 f3라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 파워 배치는 다음의 [조건식 1-3]을 만족하는,
    [조건식 1-3]
    1.6<(1/f3)/(1/f2)<2.5
    렌즈 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 소재의 비구면 렌즈인,
    렌즈 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이 중 적어도 하나는 3*3 또는 5*5의 렌즈 배치를 갖는,
    렌즈 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 어레이와 상기 제2 렌즈 어레이 사이에 배치된 조리개를 더 포함하는,
    렌즈 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 유효 구경은 이미지 서클의 직경보다 작은,
    렌즈 어셈블리.
  9. 렌즈 어셈블리에 있어서,
    정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈; 및
    부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈
    를 포함하고,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고,
    상기 제1 렌즈는 상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는 상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖고,
    상기 렌즈 어셈블리의 전장을 TTL, 상기 렌즈 어셈블리의 합성 초점 거리를 f’, 상기 렌즈 어셈블리의 화각을 FoV라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 망원 비는 다음의 [조건식 2-1]을 만족하고, 상기 화각은 다음의 [조건식 2-2]를 만족하는,
    [조건식 2-1]
    TTL/f’<1.0
    [조건식 2-2]
    0.25<tan(FoV)<0.5
    렌즈 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 초점 거리를 f2, 상기 제3 렌즈의 초점 거리를 f3라고 할 때, 상기 렌즈 어셈블리의 파워 배치는 다음의 [조건식 2-3]을 만족하는,
    [조건식 2-3]
    1.6<(1/f3)/(1/f2)<2.5
    렌즈 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 소재의 비구면 렌즈인,
    렌즈 어셈블리.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하는,
    렌즈 어셈블리.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 및 상기 제3 렌즈는 각각 다른 레이어의 렌즈 어레이를 구성하는,
    렌즈 어셈블리.
  14. 전자 장치에 있어서,
    제1 시각 정보를 제1 렌즈 어셈블리를 통해 제1 화각으로 촬영하는 제1 이미징 모듈; 및
    상기 제1 시각 정보에 대응하는 센싱 정보에 기초하여 촬영 이미지를 표시하는 디스플레이
    를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 어셈블리는
    정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈로 구성된 제1 렌즈 어레이;
    부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈로 구성된 제2 렌즈 어레이; 및
    부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 구성된 제3 렌즈 어레이
    를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 어레이, 상기 제2 렌즈 어레이, 및 상기 제3 렌즈 어레이는 피사체 측으로부터 이미지 센서 측으로 순차적으로 배치되고,
    상기 제1 렌즈는
    상기 피사체 측 및 상기 이미지 센서 측의 양방향으로 볼록한 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈 및 상기 제3 렌즈는
    상기 이미지 센서 측으로 볼록한 메니스커스 형태를 갖는,
    전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전자 장치는
    제2 시각 정보를 제2 렌즈 어셈블리를 통해 제2 화각으로 촬영하는 제2 이미징 모듈을 더 포함하고,
    상기 제1 화각은 상기 제2 화각보다 좁은,
    전자 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 이미징 모듈과 상기 제2 이미징 모듈은 동일한 기판 상에 설치되는,
    전자 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 이미징 모듈의 제1 이미지 센서와 상기 제2 이미징 모듈의 제2 이미지 센서는 동일 평면 상에 존재하는,
    전자 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 어셈블리의 전장을 TTL, 상기 제1 렌즈 어셈블리의 합성 초점 거리를 f’이라고 할 때, 상기 제1 렌즈 어셈블리의 망원 비는 다음의 [조건식 3-1]을 만족하는,
    [조건식 3-1]
    TTL/f'<1.0
    전자 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 어셈블리의 화각을 FoV라고 할 때, 상기 화각은 다음의 [조건식 3-2]를 만족하는,
    [조건식 3-2]
    0.25<tan(FoV)<0.5
    전자 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 초점 거리를 f2, 상기 제3 렌즈의 초점 거리를 f3라고 할 때, 상기 제1 렌즈 어셈블리의 파워 배치는 다음의 [조건식 3-3]을 만족하는,
    [조건식 3-3]
    1.6<(1/f3)/(1/f2)<2.5
    전자 장치.
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