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KR20240093754A - 큰-애퍼처 컴팩트 스캐닝 텔레 카메라 - Google Patents

큰-애퍼처 컴팩트 스캐닝 텔레 카메라 Download PDF

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KR20240093754A
KR20240093754A KR1020247016382A KR20247016382A KR20240093754A KR 20240093754 A KR20240093754 A KR 20240093754A KR 1020247016382 A KR1020247016382 A KR 1020247016382A KR 20247016382 A KR20247016382 A KR 20247016382A KR 20240093754 A KR20240093754 A KR 20240093754A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stc
opfe
fov
lens
axis
Prior art date
Application number
KR1020247016382A
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English (en)
Inventor
에브라임 골든베르그
이프타 코왈
갈 샤브타이
이타마르 보랄
지브 세메쉬
Original Assignee
코어포토닉스 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

2개의 광학 경로 폴딩 요소(OPFE) 시야 스캐닝을 기반으로 하는 스캐닝 텔레 카메라(STC) 및 이러한 STC를 포함하는 모바일 장치가 개시된다. STC는 제1 광학 경로(OP1)를 제2 광학 경로(OP2)로 폴딩하는 제1 OPFE(O-OPFE), O-OPFE 액추에이터, OP2를 제3 광학 경로(OP3)로 폴딩하는 제2 OPFE(I-OPFE), I-OPFE 액추에이터, 렌즈, 렌즈 액추에이터 및 이미지 센서를 포함하며, STC는 STC 고유 시야(n-FOVT)를 갖고, O-OPFE 액추에이터는 O-OPFE를 제1 축을 중심으로 회전시키고, I-OPFE 액추에이터는 n-FOVT를 갖는 장면을 스캐닝하기 위해 I-OPFE를 제2 축을 중심으로 회전시키도록 구성되고, 렌즈 액추에이터는 포커싱을 위해 렌즈를 제3 축을 따라 이동시키도록 구성되고, 여기서 제1 축은 제2 축에 수직이고 제3 축에 평행하다.

Description

큰-애퍼처 컴팩트 스캐닝 텔레 카메라
본 출원은 2021년 12월 14일에 출원된 미국 가특허 출원 제63/289,323호, 2022년 1월 7일에 출원된 미국 가특허 출원 제63/297,256호, 및 2022년 10월 25일에 출원된 미국 가특허 출원 제63/380,786호로부터 우선권 이익을 주장하며, 이들 모두는 전체로서 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 명세서에 개시된 주제는 일반적으로 컴팩트형 모바일 카메라, 특히 모바일 스캐닝 텔레포토("텔레") 카메라에 관한 것이다.
정의
본 출원서에서, 설명 및 도면 전반에 걸쳐 언급된 광학적 및 기타 특성에 대해, 하기 기호 및 약어가 사용되며, 이들 모두는 해당 분야에 공지된 용어이다.
렌즈 요소: 단일 렌즈 요소.
렌즈: 복수의 렌즈 요소의 어셈블리.
총 트랙 거리(TTL): 시스템이 무한 객체 거리로 포커싱될 때, 렌즈의 광축에 평행한 축을 따라 측정된, 제1 렌즈 요소(L1)의 전방 표면(S1) 지점과 이미지 센서 사이의 최대 거리.
후방 초점 거리(BFL): 시스템이 무한 객체 거리로 포커싱될 때, 렌즈의 광축에 평행한 축을 따라 측정된, 마지막 렌즈 요소(LN)의 후방 표면(S2N) 지점과 이미지 센서 사이의 최소 거리.
유효 초점 거리(EFL): 렌즈(렌즈 요소들(L1 내지 LN)의 어셈블리)에서, 렌즈의 후면 주점(P')과 후면 초점(F') 사이의 거리.
f-수(f/#): 렌즈의 입사 동공(또는 애퍼처) 직경에 대한 EFL의 비율.
배경
2개 이상의 컴팩트 카메라("멀티 카메라"라고도 지칭됨)를 갖는 스마트폰과 같은 모바일 전자 핸드헬드 장치(또는 간단히 "모바일 장치")가 공지되어 있다. 2개 이상의 카메라에는 시야(FOV)가 상이한 동일한 장면의 이미지를 캡처하는 EFL(유효 초점 거리)이 다른 렌즈가 구비되어 있다. 예를 들어, 멀티 카메라는 예를 들어, 80도의 와이드 카메라 FOV("FOVW")를 갖는 와이드 카메라, 및 예를 들어, 25도의 더 좁은 FOV("고유(native) FOVT" 또는 "n-FOVT")를 갖고, 와이드 카메라보다 더 높은 공간 해상도(예를 들어, 3 내지 5배 더 높음)를 갖는 텔레(또는 "줌") 카메라를 포함할 수 있다.
고유 시야(n-FOVT)를 효과적인 텔레 FOV("스캐닝 FOVT" 또는 "s-FOVT"라고도 지칭됨)로 확장하기 위한 스캐닝 기능를 갖는 텔레 카메라("스캐닝 텔레 카메라" 또는 "STC")는 좁은 n-FOVT와 관련된 몇 가지 제한 사항을 극복한다. 컴백트 STC는 예를 들어, 공동 소유된 미국 특허 10578948에 설명된 것과 같은 폴디드 카메라로 구현될 수 있거나, 예를 들어, 공동 소유된 국제 특허 PCT/IB2021/059843에 설명된 것과 같은 더블-폴디드 카메라로 구현될 수 있다. 프리즘 또는 거울과 같은 하나 또는 2개의 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)는 하나 또는 두 방향을 따라 회전하여, n-FOVT를 s-FOVT 내의 임의의 시점(POV)을 향해 지향(또는 "스캐닝" 또는 "조종")된다.
카메라 렌즈의 f-수("f/#")는 애퍼처 직경("DA")에 대한 EFL의 비율이다: f/# = EFL/DA. 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, 높은 신호 대 잡음비(SNR), 강력한 "자연스러운" 보케 효과 및 높은 이미지 해상도 지원이라는 3가지 주요 이점 때문에, 낮은 f/#가 요구된다. 무엇보다도, 낮은 f/#는 카메라 렌즈의 애퍼처 영역을 최대화함으로써 달성된다.
본 명세서에서, "애퍼처"는 렌즈(또는 "렌즈 조립체")의 입사 동공을 지칭함에 유의해야 한다. "카메라의 애퍼처" 또는 "광학 렌즈 시스템의 애퍼처"라고 언급되면, 이는 각각 카메라 또는 광학 렌즈 시스템에 포함된 렌즈의 애퍼처를 항상 지칭한다. "애퍼처"와 "클리어 애퍼처"는 같은 의미로 상호 교환 사용된다.
큰 애퍼처 영역과 낮은 f-수를 갖는 렌즈를 포함하는, 모바일 장치에 통합하기 위한 컴팩트형 스캐닝 텔레 카메라를 갖는 것이 필요하며 유리할 것이다.
다양한 예시적인 실시예(예)에서, 스캐닝 텔레 카메라(STC)가 제공되며, 이는 제1 광학 경로(OP1)를 제2 광학 경로(OP2)로 폴딩하기 위한 광학 경로 폴딩 요소(OPFE), 여기서 상기 OPFE는 OP1을 따라 측정된 OPFE 높이(HO), OP2에 평행한 축을 따라 측정된 OPFE 길이(LO), 및 OPFE 광 출사면을 갖고; OPFE 액추에이터; OP2에 평행한 렌즈 광축, EFL, OP1을 따라 측정된 최대 렌즈 애퍼처 높이(HA), OP1과 OP2 모두에 수직인 축을 따라 측정된 최대 렌즈 애퍼처 폭(WA)을 갖는 렌즈; 및 이미지 센서 대각선(SD) 및 OP1을 따라 측정된 이미지 센서 높이(HSensor)를 갖는 이미지 센서를 포함하고, 여기서 상기 STC는 STC 고유(native) 시야(n-FOVT)를 갖고, 상기 OPFE 액추에이터는 상기 n-FOVT로 장면을 스캐닝하기 위해, OP1과 OP2 모두에 수직인 제1 회전축을 중심으로, 그리고 OP1에 평행한 제2 회전축을 중심으로 상기 OPFE를 회전시키도록 구성되고, 여기서 상기 제1 회전축은 상기 OPFE의 광 출사면으로부터 거리(Δ1)에 위치하고, 여기서 Δ1/LO < 0.25이다.
일부 예에서는, Δ1/LO < 0.2이다. 일부 예에서는, Δ1/LO < 0.15이다. 일부 예에서는, Δ1/LO < 0.1이다. 일부 예에서는, Δ1/LO < 0.075이다.
일부 예에서, OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 제1 회전축은 OP1을 따라 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하며, ΔC와 HO의 비율은 ΔC/HO > 0.015를 충족한다. 일부 예에서는, ΔC/HO > 0.02이다.
일부 예에서, 렌즈는 포커싱하기 위해 OP2를 따라 이동 가능하다.
일부 예에서, STC는 카메라 모듈에 포함되며, 여기서 카메라 모듈은 모듈 영역 높이(HM)를 갖는 모듈 영역, 및 숄더 영역 높이(HS)[HS < HM]를 갖는 숄더 영역으로 구분되고, 모든 높이는 OP1을 따라 측정되고, 여기서 HS < HA + 3mm이다. 일부 예에서, OPFE는 모듈 영역에 포함되고, 렌즈와 이미지 센서는 숄더 영역에 포함된다.
일부 예에서, 렌즈는 제1 렌즈 그룹(G1)과 제2 렌즈 그룹(G2)으로 구분되며, OPFE와 G1은 모듈 영역에 포함되고, G2와 이미지 센서는 숄더 영역에 포함된다.
일부 예에서, OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 제1 회전축은 OP1을 따라 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하며, ΔC와 HS의 비율은 ΔC/HS > 0.01을 충족한다. 일부 예에서는 ΔC/HS > 0.015이다.
일부 예에서는, HS < HA + 2mm이다.
일부 예에서는, HS < WA이다.
일부 예에서는, HS/HM < 0.9이다. 일부 예에서는, HS/HM ≤ 0.8이다.
일부 예에서는, HA/HS > 0.7이다.
일부 예에서는, HA/HM > 0.5이다.
일부 예에서는, DA/HS > 0.8이다. 일부 예에서는, DA/HM > 0.65이다.
일부 예에서는, HM < HO + 4mm이다. 일부 예에서는, HM < HO + 3mm이다.
일부 예에서, STC는 모바일 장치에 포함되며, 모바일 장치는 일반 두께(T)를 갖는 일반 영역 및 범프 두께(T+B)를 갖는 범프 영역을 갖고, 숄더 영역은 모바일 장치의 일반 영역에 포함되고, 모듈 영역은 모바일 장치의 범프 영역에 포함된다. 일부 예에서, 모바일 장치는 와이드 카메라 이미지 센서 및 와이드 카메라 시야(FOVW)를 갖는 와이드 카메라를 추가로 포함할 수 있다. 일부 예에서, 모바일 장치는 스마트폰일 수 있다.
일부 예에서는, HO < HA + 2mm이다. 일부 예에서는, HO < HA + 1mm이다.
일부 예에서는, SD/EFL > 0.4mm이다.
일부 예에서는, STC는 평행 STC 센서 구성을 사용한다. 일부 예에서는, STC는 역평행 STC 센서 구성을 사용한다.
일부 예에서, 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV s-FOVT를 제공하며, 여기서 s-FOVT는 긴 수평 측면과 짧은 수직 측면을 갖고, s-FOVT의 수평 측면 H-FOVT는 40도보다 크다.
일부 예에서, s-FOVT의 중심 위치는 FOVW의 중심 위치와 동일하다. 일부 예에서, FOVW는 50 내지 120도의 범위에 있고, 여기서 s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버한다. 일부 예에서, FOVW는 70 내지 90도의 범위에 있고, 여기서 s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버한다. 일부 예에서, FOVW는 75 내지 85도의 범위에 있고, 여기서 s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버한다.
일부 예에서는, H-FOVT > 45도이다. 일부 예에서는, H-FOVT > 50도이다.
일부 예에서, s-FOVT는 긴 수평 측면과 짧은 수직 측면을 갖고, s-FOVT의 수직 측면 V-FOVT는 20도보다 크다. 일부 예에서는, V-FOVT > 25도이다. 일부 예에서는, V-FOVT > 30도이다.
일부 예에서, 제1 회전축을 따른 OPFE의 회전은 제로 스캔 위치를 중심으로 ±5도 이상이다. 일부 예에서, 제2 회전축을 따른 OPFE의 회전은 제로 스캔 위치를 중심으로 ±15도 이상이다.
일부 예에서, OPFE는 프리즘이다. OPFE가 프리즘인 일부 예에서, 프리즘은 패스트 스캔 축과 슬로우 스캔 축을 갖고, 이미지 센서는 프리즘의 패스트 스캔 축이 s-FOVT의 수평 측면 H-FOVT와 정렬되도록, 배향된다.
일부 예에서, STC는 은 8 내지 10mm의 EFL을 갖는다. 일부 예에서, STC는 10 내지 25mm의 EFL을 갖는다. 일부 예에서, STC는 25 내지 50mm의 EFL을 갖는다.
일부 예에서, OPFE 액추에이터는 보이스 코일 모터이다. 일부 예에서, 렌즈는 f 수(f/#)를 가지며, 여기서 f/# < 3.5이다. 일부 예에서는, f/# < 3이다. 일부 예에서는, f/# < 2.5이다.
일부 예에서, OPFE와 렌즈 사이의 거리는 ΔLO이고, ΔLO/TTL < 0.25이다.
일부 예에서는, HO/LO < 0.9이다. 일부 예에서는, WO/HO > 1.5이다. 일부 예에서는, WO/HO > 1.75이다.
일부 예에서, 렌즈는 컷 렌즈이고, 커팅은 OP2에 평행한 축을 따라 수행된다. 일부 예에서는, 컷 렌즈가 10% 내지 50%만큼 커팅된다. 일부 예에서, 컷 렌즈는 X%만큼 커팅되고, 여기서 X%만큼의 커팅은 MHM 및 MHS를 0.5·X% 내지 X%만큼 감소시킨다.
일부 예에서, OPFE는 컷 OPFE이고, 커팅은 OP2에 평행한 축을 따라 수행된다. 일부 예에서는, 컷 OPFE가 10% 내지 40%만큼 커팅된다. 일부 예에서, 컷 OPFE는 OPFE 광 출사면으로부터 거리(Δcut)를 따라 연장되는 컷 표면을 갖고, Δcut > Δ1이다.
일부 예에서, 렌즈의 렌즈 요소는 평균 렌즈 두께(ALT)를 갖고, 제1 렌즈 요소(L1)의 두께는 T1이고, T1/ALT > 1.5이다.
일부 예에서, G1의 렌즈 요소는 ALTG1의 ALT를 갖고, ALTG1/ALT > 1.25이다.
일부 예에서, G2의 렌즈 요소는 ALTG2의 ALT를 갖고, ALTG1/ALTG2 > 2이다.
일부 예에서, 제1 렌즈 요소의 초점 거리는 f1이고, f1/EFL < 0.75이다.
일부 예에서, G1의 높이와 G2의 높이의 비율은 HG1/HG2 > 1.15이다. 일부 예에서는, HG1/HG2 > 1.3이다.
일부 예에서, 제1 렌즈 요소(L1)는 유리로 구성된다.
OPFE가 프리즘인 일부 예에서, 프리즘은 미광 방지 메커니즘을 포함한다. 일부 예에서, 미광 방지 메커니즘은 광 입사면에 위치하는 2개의 미광 마스크, 및 광 출사면에 위치하는 2개의 미광 마스크를 포함한다. 일부 실시예에서, 광 입사면에 위치한 2개의 미광 마스크는 광 입사면의 왼쪽 가장자리와 오른쪽 가장자리에 위치하고, 광 출사면에 위치한 2개의 미광 마스크는 광 출사면의 상단과 하단에 위치한다. 일부 예에서, 광 입사면에 위치한 2개의 미광 마스크는 함께 광 입사면 면적의 10% 이상 및 20% 이하의 표면적을 커버한다. 일부 예에서, 광 출사면에 위치한 2개의 미광 마스크는 함께 광 출사면 면적의 20% 이상 및 30% 이하의 표면적을 커버한다.
일부 예에서는, 애플리케이션 프로세서(AP)와 함께, 상기 또는 하기의 STC를 포함하는 모바일 장치가 제공된다. 일부 예에서, 와이드 카메라를 포함하는 모바일 장치에서, AP는 STC의 n-FOVT를 사용하여 장면을 자율적으로 스캐닝하기 위해, 와이드 카메라의 이미지 데이터를 사용하도록 구성된다. 일부 예에서, AP는 사용자 입력에 따라 STC의 n-FOVT로 장면을 스캐닝하도록 구성된다.
본 명세서에 개시된 실시예의 비-제한적인 예는 본 단락 다음에 나열된 첨부된 도면을 참조하여 아래에 설명되어 있다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시예를 조명하고 명확하게 하기 위한 것이며, 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 상이한 도면의 동일한 요소는 동일한 숫자로 표시될 수 있다. 도면의 요소는 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1d는 모바일 장치에 포함된 폴디드 STC를 포함하는 공지된 듀얼 카메라를 도시한다.
도 1e는 제로 스캔 위치에 있는, 도 1a 내지 도 1d에서와 같이 공지된 STC의 OPFE의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 2b는 본 명세서에 개시된 폴디드 STC의 평면도로 도시한다.
도 2c는 본 명세서에 개시된 다른 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 2d는 본 명세서에 개시된 또 다른 폴디드 STC의 평면도로 도시한다.
도 3a는 도 2a 내지 도 2b의 폴디드 STC를 포함하는 모바일 장치의 단면도를 도시한다.
도 3b는 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC를 포함하는 다른 모바일 장치의 단면도를 도시한다.
도 3c는 도 2a 내지 도 2d의 폴디드 카메라 및 와이드 카메라를 포함하는 또 다른 모바일 장치의 사시도를 도시한다.
도 3d는 도 3c의 모바일 장치의 평면도를 도시한다.
도 3e는 도 3c의 모바일 장치의 측면도를 도시한다.
도 3f는 본 명세서에 개시된 STC 및 와이드 카메라를 포함하는 또 다른 모바일 장치를 도시한다.
도 3g는 도 3f의 모바일 장치의 평면도를 도시한다.
도 3h는 도 3f의 모바일 장치의 측면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 제1 회전축 중심으로 상이한 스캐닝 상태에 있는, 도 2a 내지 도 2b의 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 4d 내지 도 4f는 제1 회전축 중심으로 상이한 스캐닝 상태에 있는, 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 제2 회전축 중심으로 상이한 스캐닝 상태에 있는, 도 2a 내지 도 2b의 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 5d 내지 도 5f는 제2 회전축 중심으로 상이한 스캐닝 상태에 있는, 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC의 단면도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 도 2a 내지 도 2b의 폴디드 STC의 OPFE, 및 제1 회전축과 제2 회전축을 도시한다.
도 6c 및 도 6d는 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC의 OPFE, 및 제1 회전축과 제2 회전축을 도시한다.
도 7은 도 2a 내지 도 2b 및 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC의 시야를 도시한다.
도 8은 도 2a 내지 도 2b의 폴디드 STC에 포함된 광학 렌즈 시스템을 도시한다.
도 9는 도 2c 내지 도 2d의 폴디드 STC에 포함된 광학 렌즈 시스템을 도시한다.
도 10은 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템을 도시한다.
도 11a는 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템의 단면도를 도시한다.
도 11b는 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템의 평면도를 도시한다.
도 11c는 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템의 사시도를 도시한다.
도 12는 도 11a 내지 도 11c의 또 다른 광학 렌즈 시스템을 포함하는 STC를 포함하는 모바일 장치를 도시한다.
도 13a는 도 11a 내지 도 11c의 또 다른 광학 렌즈 시스템에 포함된 프리즘의 측면도를 도시한다.
도 13b는 도 13a의 프리즘의 사시도를 도시한다.
도 1a는 광학 경로 폴딩 요소(OPFE)(102), 복수의 렌즈 요소들(도시되지 않음)을 포함하며 렌즈 배럴(110)에 포함된 렌즈(104), 및 이미지 센서(106)를 포함하는 공지된 폴디드 스캐닝 텔레 카메라("폴디드 STC")(100)를 도시한다. 렌즈(104)는 OP(112)를 따라 측정된, 광학 렌즈 높이(HL)를 갖는다. HL은 y-방향으로 렌즈(104)의 애퍼처 직경(DA)을 정의한다. OPFE(102)는 (도시된 YZ 좌표계에서 y-축에 평행한) 제1 OP(112)로부터, 도시된 좌표계에서 z-축을 따라 렌즈(104)의 광축에 평행한 제2 OP(108)로 광학 경로(OP)를 폴딩한다. 카메라 모듈의 높이에 대한 이론적인 한계('최소 모듈 높이' 또는 'MHM')와 카메라(100)를 포함한 카메라 모듈의 길이에 대한 이론적인 한계('최소 모듈 길이' 또는 'MLM')가 도시되어 있다. MHM 및 MLM은 각각 카메라(100)에 포함된 구성요소의 OP(112) 및 OP(108)에 따른 최대 치수로 정의된다. STC(100)의 n-FOVT로 장면을 스캐닝하기 위해, OPFE(102)는 2개의 축을 중심으로 회전할 수 있으며, 제1 회전축은 y-축에 평행하고, 제2 회전축은 x-축에 평행하다.
도 1b는 STC(100), 및 와이드 렌즈(132)와 와이드 이미지 센서(138)를 포함하는 (수직 또는 직립) 와이드 카메라(130)를 포함하는 공지된 듀얼 카메라(150)를 도시한다. 렌즈(132)는 렌즈 배럴(134)에 포함된다. 와이드 카메라(130)는 OP(112)와 실질적으로 평행한, OP(136)를 갖는다.
도 1c는 외부 후면(162)을 갖고 공지된 STC(100)를 포함하는 공지된 모바일 장치(160)(예를 들어, 스마트폰)를 개략적으로 도시한 단면도이다. STC(100)의 애퍼처는 후면(162)에 위치하며, 전면(166)은 예를 들어, 화면(보이지 않음)을 포함할 수 있다. 모바일 장치(160)는 두께("T")의 일반 영역, 및 일반 영역보다 높이 B만큼 상승된(elevated, 융기된) 카메라 범프 영역(164)을 갖는다. 범프 영역은 범프 길이("LB")와 범프 두께(T+B)를 갖는다. 도시된 바와 같이, STC(100)는 범프 영역에 완전히 통합되어, MML 및 MMH가 범프 영역, 즉 LB 및 T+B에 대한 하한을 정의한다. 산업 디자인상의 이유로, 작은 카메라 범프(예를 들어, 짧은 LB)가 요구된다. 모바일 장치(160)는 추가적으로 애플리케이션 프로세서(AP - 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, AP는 사용자 입력에 따라 STC(100)의 n-FOVT로 장면을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, AP는 STC(100)의 n-FOVT로 장면을 자율적으로 스캐닝하기 위해, 카메라(130)와 같은 와이드 카메라로부터의 이미지 데이터를 사용하도록 구성될 수 있다.
도 1d는 공지된 컷 렌즈 요소(180)의 단면도를 도시한다. 렌즈 요소(180)는 20%만큼 커팅된다. 즉, 180의 광학 폭(WL)은 광학 높이(HL)보다 20% 더 크다. 이는 애퍼처도 이에 따라 변경되어, 애퍼처가 축 대칭이 아니라는 것을 의미한다. 커팅은 MHM(도 1a 참조)을 위해 요구되는 작은 HL, 및 DA > HL을 충족하는 상대적으로 큰 유효 애퍼처 직경(DA)을 가능하게 한다.
도 1e는 제로 스캔 위치에 있는, 공지된 STC(100)의 OPFE(102)를 단면도로 도시한다. 여기서, OPFE(102)는 광 입사면(190) 및 광 출사면(191)을 갖는 프리즘이다. 제로 스캔 위치에서, OPFE(102)는 길이(LO)(z-축을 따라 측정됨) 및 높이(H0)(y-축을 따라 측정됨)를 갖는다. 도시된 y-z 좌표계에 수직인 축을 중심으로 OPFE(102)를 회전시키기 위한(화살표 193으로 표시됨) 제1 회전축(192) 및 축에 평행한 축을 중심으로 OPFE(102)를 회전시키기 위한(화살표 195로 표시됨) 제2 회전축(194)의 위치가 도시되어 있다. 제1 회전축(192)으로부터 OPFE(102)의 광 출사면(191)까지의 거리가 Δ192로 표시되어 있다. 제2 회전축(194)으로부터 OPFE(102)의 광 입사면(190)까지의 거리가 Δ194로 표시되어 있다. 공지된 STC에서, 두 회전축은 모두 OPFE(102)의 중앙 영역에 위치한다. 즉, Δ192와 LO 사이의 비율과 Δ194와 H0 사이의 비율은 각각 약 0.5이다. 구체적으로, Δ192/LO 및 Δ194/H0는 일반적으로 Δ192/LO = 0.3 내지 0.7 및 Δ194/H0 = 0.3 내지 0.7을 만족한다.
이하에서, 프리즘의 "제1 회전축"은 프리즘의 광 입사면 또는 광 출사면과 교차하지 않고, 예를 들어 제1 회전축(192)과 같이, 프리즘의 광 입사면과 광 출사면 모두에 평행한 회전축을 나타낸다. 프리즘의 "제2 회전축"은 프리즘의 광 입사면과 교차하고, 예를 들어 제2 회전축(194)과 같이, 프리즘의 광 출사면에 평행한 회전축을 나타낸다. 위에서 정의된 제1 회전축은 STC의 "패스트(fast) 스캔 축"(또는 "효율적인 스캔 축")을 나타내며, 제1 회전축을 중심으로 프리즘이 회전 운동하는 각각의 각도에 대해, s-FOVT가 2도씩 이동한다는 점에 유의해야 한다. 위에서 정의한 제2 회전축은 STC의 "슬로우 스캔 축"(또는 "비효율적인 스캔 축")을 나타내며, 제2 회전축을 중심으로 프리즘이 회전 운동하는 각각의 각도에 대해, s-FOVT가 1도씩 이동한다.
본 명세서에 개시된 모든 예에서, OPFE는 광 입사면, 광 반사면 및 광 출사면을 갖는 프리즘이다. 따라서, "OPFE"와 "프리즘"을 같은 의미로 사용할 수 있다. 그러나, 이는 제한적인 것이 아니며, 다른 예에서는 광 입사면을 갖는 거울이 사용될 수 있다.
도 2a는 본 명세서에 개시되고 200으로 번호가 부여된 STC의 단면도를 도시한다. STC(200)는 OPFE(202)(예를 들어, 프리즘 또는 거울), N=6개의 렌즈 요소들(L1-L6)을 포함하는 렌즈(204), (선택적인) 광학 필터(205), 및 이미지 센서(206)를 포함한다. 도 2b는 STC(200)를 평면도로 도시한다.
렌즈(204)는 광축(208)을 갖는다. STC(200)는 애퍼처(209)를 갖는다. STC(200)는 카메라 모듈 하우징(210)을 포함한다. 모듈 하우징(210)은 모듈 높이("HM")와 모듈 길이(LM,1)을 갖는 모듈 영역(214), 및 모듈 영역(214)보다 ΔH만큼 낮은 숄더 높이("HS")[즉, HM > HS]와 숄더 길이(LM,2)를 갖는 숄더 영역(212)을 포함한다. 여기 및 이하에서, 모든 폭("W")은 x-축에 평행한 축을 따라 측정되고, 모든 높이("H")는 y-축에 평행한 축을 따라 측정되고, 모든 길이("L")는 )는 z-축에 평행한 축을 따라 측정된다.
카메라(200)의 모듈 높이에 대한 이론적 한계는 "최소 모듈 높이"(또는 "MHM")이다. 카메라(200)의 숄더 높이에 대한 이론적 한계는 "최소 숄더 높이"(또는 "MHS")이다. MHM 및 MHS는 각각 STC(200)에 포함된 구성요소의 최대 높이 치수로 정의된다. MHM은 도시된 바와 같이, OPFE(202)의 높이(HO)에, OPFE(202)를 회전하는 데 필요한 추가 높이를 더한 값으로 정의된다. 본 명세서에 개시된 모든 STC에서, 상대적으로 낮은 MHM은 다음 두 가지 설계 선택을 통해 달성된다.
1. 402, 452 및 1306(도 13a 내지 도 13b 참조)과 같이 제1 OPFE 회전축을 OPFE의 광 출사면에 상대적으로 가깝게 위치 내지 배치함으로써, 즉 Δ402/LO, Δ452/LO 및 Δ1306/LP의 상대적으로 작은 비율(이는 0.35보다 작음)에 의해 달성된다.
2. H0 < LO를 충족하는 OPFE(202), OPFE(252) 및 OPFE(1102)와 같은 OPFE를 사용한다. MHS는 이미지 센서(206)의 높이("HSensor")에, OPFE(202)를 회전하는 데 필요한 추가 높이를 더한 값으로 정의된다. 작은 MHM 및 MHS는 스마트폰 및 태블릿과 같은 슬림형 모바일 장치에 통합하는 데 유리하다.
명확히 하자면, 본 명세서에 개시된 모든 카메라 모듈 및 광학 렌즈 시스템은 스마트폰, 태블릿 등과 같은 모바일 장치에 사용하기에 유리하다.
현실적인 추정을 달성하기 위해, MHM 또는 MHS에 1.5mm의 추가 높이 페널티를 더하여, HM 및 HS를 각각 계산한다. 즉, HM = MHM + 1.5mm 및 HS = MHS + 1.5mm이다. 페널티는 광학 이미지 안정화(OIS), 오토포커싱(AF)은 물론, 하우징, 렌즈 커버 등에 필요할 수 있는 움직임들을 설명한다. 1.5mm의 값은 예시일 뿐 제한이 아니며, 추가되는 값이 1 내지 3mm에서 다양하게 있을 수 있다는 점에 유의해야 한다.
렌즈(204)는 2개의 렌즈 그룹, 즉 L1과 L2를 포함하는 제1 렌즈 그룹("G1"), 및 L3 내지 L6을 포함하는 제2 렌즈 그룹("G2")으로 구분된다. G1은 최대 광학 렌즈 높이(HG1)을 갖고, G2는 최대 광학 렌즈 높이(HG2)를 가지며, 여기서 HG1 > HG2이다. G1은 모듈 영역(214)에 포함될 수 있고, G2는 숄더 영역(212)에 포함될 수 있다. G1은 최대 광학 렌즈 폭(WG1)을 갖고, G2는 최대 광학 렌즈 폭(WG2)를 가지며, 여기서 WG1 > WG2이다(도 2b). 또한, OPFE(202)는 모듈 영역(214)에 포함될 수 있고, 광학 필터(205) 및 이미지 센서(206)는 숄더 영역(212)에 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 전체 렌즈(204)(즉, G1 및 G2 모두)가 숄더 영역(212)에 포함될 수 있다. 이는 슬림한 모바일 장치, 즉 높이가 낮은 모바일 장치에 STC(200)를 통합하는 데 유리할 수 있다. STC(200)가 큰 DA를 가질 수 있도록, 큰 HG1이 바람직할 수 있다. STC(200)가 슬림한 숄더 영역(214), 즉 작은 HS를 가질 수 있도록, 작은 HG2가 바람직할 수 있다.
STC(200)의 고유 FOVT("n-FOVT")를 사용하여 스캐닝 텔레 FOV("s-FOVT")를 스캐닝하기 위해, OPFE(202)는 2차원을 따라 회전된다. OPFE(202)는 s-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한 여러 회전 상태로 도시된다. s-FOVT를 스캐닝하기 위한 회전은 보이스 코일 모터(VCM)에 의해 작동될 수 있다. OPFE(202)는 컷(또는 "D-컷") 프리즘이다.
도 2c는 본 명세서에 개시되고 250으로 번호가 부여된 또 다른 STC의 단면도를 도시한다. 도 2d는 STC(250)의 평면도를 도시한다. STC(250)는 OPFE(252)(예를 들어, 프리즘 또는 거울), N=6개의 렌즈 요소들(L1-L6)을 포함하는 렌즈(254), (선택적인) 광학 필터(255) 및 이미지 센서(256)를 포함한다. OPFE(252)는 s-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한 여러 회전 상태로 도시된다. OPFE(252)는 컷(또는 "D-컷") 프리즘이다.
렌즈(254)는 컷 렌즈이다. 렌즈(254)는 광축(258), 광학 렌즈 높이(HL) 및 광학 렌즈 폭(WL)을 갖는다. STC(250)은 애퍼처(259)를 갖는다. STC(250)은 카메라 모듈 하우징(260)을 포함한다. 모듈 하우징(260)은 모듈 높이(HM)와 모듈 영역 길이(LM,1)를 갖는 모듈 영역(264), 및 HM보다 ΔH만큼 더 낮은 숄더 높이(HS)[즉, HM > HS]와 숄더 영역 길이(LM,2)를 갖는 숄더 영역(262)을 갖는다. 산업 설계상의 이유로, LM,1을 최소화하는 것이 유리한데, 이는 작은 LB를 가진 모바일 장치를 가능하게 하기 때문이다(도 3b).
STC(250)의 모듈 높이와 숄더 높이에 대한 이론적 한계는 위에서 정의한 바와 같이, 각각 MHM과 MHS이다. HM 및 HS는 MHM 또는 MHS에, 1.5mm의 페널티를 더하여 각각 계산된다. 즉, HM = MHM + 1.5mm 및 HS = MHS + 1.5mm이다.
렌즈(254)는 숄더 영역(262)에 완전히 포함된다. OPFE(252)는 모듈 영역(264)에 포함된다. 광학 필터(255) 및 이미지 센서(256)는 숄더 영역(262)에 포함된다.
다른 예에서, 제1 렌즈 요소들 중 하나 이상이 모듈 영역(264)에 포함될 수 있다. 렌즈(254)의 경우, 다른 모든 렌즈 요소보다 더 큰 높이(HL1)를 갖는 L1이 모듈 영역(264)에 포함될 수 있다.
도 3a는 도 2a 내지 도 2b의 STC(200)를 포함하는 모바일 장치(300)(예를 들어, 스마트폰)의 단면도를 도시한다. 모바일 장치(300)는 전면(302)(예를 들어, 도시되지 않은 화면을 포함함), 및 STC(200)의 애퍼처(209)를 포함하는 후면(310)을 갖는다. 모바일 장치(300)는 두께 "T"의 일반 영역(312), 및 일반 영역 위로 높이(B)만큼 상승된(외측으로 돌출된) 카메라 범프 영역(314)을 갖는다. 범프 영역은 범프 길이("LB")와 범프 두께(T+B)를 갖는다. 산업 디자인 관점에서는, 범프 면적을 최소화하는 것, 즉 LB가 짧은 것이 바람직하다. 짧은 LB를 달성하기 위해, STC(200)의 모듈 영역(214)은 범프 영역(314)에 포함되고, STC(200)의 숄더 영역(212)은 일반 영역(312)에 포함된다. 이는 OPFE(202)와 렌즈(204)의 G1이 범프 영역(314)에 포함되고, 렌즈(204)의 G2와 이미지 센서(206)가 일반 영역(312)에 포함됨을 의미한다.
선택적으로, 일부 실시예("예"라고도 지칭됨)에서는, 숄더 영역(212)의 일부가 범프 영역(314)에 포함될 수도 있다. 다른 실시예에서는, 렌즈(204)의 G1 및 G2 모두, 즉 전체 렌즈(204)가 범프 영역(314)에 포함될 수 있다.
도 3b는 도 2c 내지 도 2d의 STC(250)를 포함하며, 320으로 번호 부여된 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰)의 단면도를 도시한다. 모바일 장치(320)는 전면(322)(예를 들어, 도시되지 않은 화면을 포함함), 및 STC(250)의 애퍼처(259)를 포함하는 후면(330)을 갖는다. 모바일 장치(320)는 두께 "T"의 일반 영역(332), 및 일반 영역(332)보다 높이(B)만큼 상승되며 범프 영역 길이(LB)를 갖는 카메라 범프 영역(334)을 갖는다. 짧은 LB를 달성하기 위해, STC(250)의 모듈 영역(264)은 범프 영역(334)에 포함되고, STC(250)의 숄더 영역(262)은 일반 영역(332)에 포함된다. OPFE(252)는 범프 영역(334)에 포함되고, 렌즈(254) 및 이미지 센서(256)는 일반 영역에 포함된다. 모바일 장치(300 및 320)는 와이드 카메라 이미지를 제공하는 와이드 카메라(130)와 같은 와이드 카메라, 및 애플리케이션 프로세서(AP)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 예에서, AP는 와이드 카메라 이미지를 사용하여 장면을 분석하고, 장면 분석에 기초하여, STC(200) 및 STC(250)의 n-FOVT로 장면을 자율적으로 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, AP는 사용자의 입력에 기초하여, STC(200) 및 STC(250)의 n-FOVT로 장면을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 와이드 카메라("FOVW")의 FOV는 50도 내지 120도 이상의 범위, 예를 들어 80도일 수 있다. 제로 스캔 위치에서, n-FOVT의 중심 위치는 FOVW의 중심 위치와 일치한다. s-FOVT의 중심 위치는 FOVW의 중심 위치와 일치한다. 일부 예에서, s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버한다.
도 3c 내지 도 3e는 와이드 카메라(344)뿐만 아니라, 도 2a 내지 도 2b의 STC(200) 또는 도 2c 내지 도 2d의 STC(250)와 같은 STC를 포함하는, 340으로 번호 부여된 또 다른 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰)를 도시한다. 이하의 예시에서는, STC(200)만 지칭한다. 도 3c는 모바일 장치(340)를 사시도로 도시한다. 도 3d는 모바일 장치(340)를 평면도로 도시한다. 도 3e는 모바일 장치(340)를 측면도로 도시한다. 와이드 카메라(344)는 와이드 카메라 렌즈(도시되지 않음), 와이드 카메라 애퍼처(346) 및 와이드 카메라 이미지 센서(348)를 갖는다. 모바일 장치(340)는 전면(342)(예를 들어, 도시되지 않은 화면을 포함함), 및 STC의 애퍼처 및 와이드 카메라(344)를 포함하는 후면(350)을 갖는다. 평면도(도 3d)에서 고려할 때, 모바일 장치(340)는 도시된 바와 같이, 직사각형 모양을 갖고, x-축을 따라 측정된 장치 폭 "WD"와 z-축을 따라 측정된 장치 높이 "HD"를 갖는다. WD:HD 비율은 일반적으로 1:1과 상이하며, 16:9, 19:9 또는 유사할 수 있다. 즉, 일반적으로, WD > HD이다. 이미지 센서(206) 및 이미지 센서(348) 둘 모두는 직사각형 모양을 갖는다. 이하에서, 이미지 센서의 각각의 폭과 높이는 다음과 같이 정의된다: 이미지 센서의 폭은 이미지 센서의 가장 큰 치수를 나타내고(또는 지시하고), 이미지 센서의 높이는 이미지 센서의 두 번째로 큰 치수를 나타낸다. STC(200)의 이미지 센서(206)는 도시된 바와 같이, x-축을 따라 측정된 텔레 센서 폭("WS,T")과 y-축을 따라 측정된 텔레 센서 높이("HS, T")를 갖는다. 와이드 카메라(344)의 이미지 센서(348)는 도시된 바와 같이, x-축을 따라 측정된 와이드 센서 폭("WS,W")과 z-축을 따라 측정된 와이드 센서 높이("HS,W")를 갖는다. 일반적으로, 와이드 카메라(344)는 WS,W가 WD와 실질적으로 평행하도록, 모바일 장치(340)에 통합된다. 두 이미지 센서의 경우, WS:HS 비율은 일반적으로 1:1과 상이하며, 4:3, 16:9 또는 유사할 수 있다. 즉, 일반적으로 WS > HS이다. 이미지 센서(206)와 이미지 센서(348)는 WS:HS의 동일한 비율을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 모바일 장치(340)에서, STC(200)는 WS,T가 WS,W 및 WD 모두와 실질적으로 평행하도록, 모바일 장치(340)에 통합된다. HS,T는 HS,W에 실질적으로 수직이다. STC(200)를 모바일 장치(340)에 통합하는 것을 측면도에서 고려할 때, 이미지 센서(206)는 모바일 장치(340)에 평행하게 배향된다(즉, 이미지 센서(206)의 직사각형 모양은 모바일 장치(340)의 직사각형 모양에 평행하게 배향된다). 따라서, 우리는 이하에서 이러한 구성을 "평행 STC 센서 구성"이라고 지칭한다.
도 3f 내지 도 3h는 STC(1250) 및 와이드 카메라(344)를 포함하는, 360으로 번호 부여된 또 다른 모바일 장치(예를 들어, 스마트폰)를 도시한다. STC(1250)는 OPFE(1102)를 포함하는 광학 렌즈 시스템(1100)(도 11 참조)과 같은 광학 렌즈 시스템, 렌즈(미도시) 및 이미지 센서(1106)를 포함한다. 도 3f는 모바일 장치(360)를 사시도로 도시한다. 도 3g는 모바일 장치(360)를 평면도로 도시한다. 도 3h는 모바일 장치(360)를 측면도로 도시한다. 모바일 장치(360)는 전면(362), 및 STC(1250)의 애퍼처와 와이드 카메라(344)를 포함하는 후면(370)을 갖는다. 모바일 장치(360)는 도시된 바와 같이, x-축을 따라 측정된 장치 폭 "WD"와 z-축을 따라 측정된 장치 높이 "HD"를 갖는다. 이미지 센서(1106)와 이미지 센서(348)는 모두 직사각형 모양을 갖는다. STC(1250)의 이미지 센서(1106)는 도시된 바와 같이, y-축을 따라 측정된 텔레 센서 폭("WS,T")과 x-축을 따라 측정된 텔레 센서 높이("HS,T")를 갖는다. 와이드 카메라(344)의 이미지 센서(348)는 도시된 바와 같이, x-축을 따라 측정된 와이드 센서 폭("WS,W")과 z-축을 따라 측정된 와이드 센서 높이("HS,W")를 갖는다. 일반적으로, 와이드 카메라(344)는 WS,W가 WD와 실질적으로 평행하도록, 모바일 장치(340)에 통합된다. 두 이미지 센서의 경우, WS:HS 비율은 일반적으로 1:1과 상이하며, 4:3, 16:9 또는 유사할 수 있다. 이미지 센서(1106)와 이미지 센서(348)는 WS:HS의 동일한 비율을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 모바일 장치(360)에서, STC(1250)는 WS,T가 서로 평행한 WS,W 및 WD 모두에 실질적으로 수직이 되도록, 모바일 장치(360)에 통합된다. HS,T는 HS,W에 실질적으로 수직이고 WS,W에 실질적으로 평행하다. STC(1300)를 모바일 장치(360)에 통합하는 것을 측면도에서 고려할 때, 이미지 센서(1106)는 모바일 장치(360)에 대해 역평행으로(anti-parallel) 배향된다(즉, 이미지 센서(1106)의 직사각형 모양은 모바일 장치(360)의 직사각형 모양에 역평행으로 배향된다). 따라서, 우리는 이하에서 이러한 구성을 "역평행 STC 센서 구성"이라고 지칭한다.
도 4a는 제로 스캔 위치에 있는, 모듈 하우징(210)이 없는 도 2a 내지 도 2b의 STC(200)를 단면도로 도시한다. 제로 스캔 위치는 n-FOVT가 s-FOVT의 중심에 위치하도록, OPFE(202)의 상단면이 z-축과 평행한 것으로 정의된다. OPFE(202)는 x-축에 평행한(즉, 도시된 y-축과 z-축 모두에 수직인) 제1 회전축(402)을 중심으로 회전된다. 비-커팅(non-cut) 중심축(404)은 y-축에 대해 비-커팅 OPFE(202)의 중심을 나타낸다. 즉, OPFE(202)가 커팅되지 않은 경우, 비-커팅 중심축(404)은 비-커팅 OPFE의 중심에 위치할 것이다. 커팅 중심축(406)은 y-축에 대해 커팅 OPFE(202)의 중심을 나타낸다. 즉, 커팅 중심축(406)은 커팅 OPFE(202)의 중심에 위치한다. 보이는 바와 같이, 제1 회전축(402)은 렌즈(204)의 광축(208)과 교차한다(intersect). 그러나, 제1 회전축(402)은 비-커팅 중심축(404) 또는 커팅 중심축(406)과 교차하지 않는다. 제1 회전축(402)은 비-커팅 중심축(404)으로부터 거리(ΔC)에 위치한다. OPFE(202)의 y-축에 대한 이러한 중심 이탈(de-center) 위치는 MHM을 최소화하는 데 유용하다. 이미지 센서(206)는 평행 STC 센서 구성으로 배향된다.
도 4b는 제1 회전축(402)을 기준으로 최대 반시계 방향 회전 상태에 있는, 도 4a의 모듈 하우징(210)이 없는 STC(200)를 도시한다. 반시계 방향 회전 방향(412)이 도시되어 있다.
도 4c는 제1 회전축(402)을 기준으로 최대 시계 방향 회전 상태에 있는, 도 4a 내지 도 4b의 모듈 하우징(210)이 없는 STC(200)를 도시한다. 시계 방향 회전 방향(414)이 도시되어 있다.
도 4d는 제로 스캔 위치에 있는, 모듈 하우징(260)이 없는 도 2c 내지 도 2d의 STC(250)를 단면도로 도시한다. OPFE(252)는 x-축에 평행한(즉, 도시된 y-축과 z-축 모두에 수직인) 제1 회전축(452)을 중심으로 회전된다. 비-커팅 중심축(454)은 y-축에 대해 비-커팅 OPFE(252)의 중심을 나타낸다. 커팅 중심축(456)은 y-축에 대해 커팅 OPFE(252)의 중심을 나타낸다. 제1 회전축(452)은 렌즈(254)의 광축(258)과 교차하지만, 제1 회전축(452)은 비-커팅 중심축(454) 또는 커팅 중심축(456)과 교차하지 않는다. 제1 회전축(452)은 비-커팅 프리즘 중심축(454)으로부터 거리(ΔC)에 위치한다. OPFE(252)의 이러한 중심 이탈 위치는 MHM을 최소화하는데 유용하다. 이미지 센서(256)는 평행 STC 센서 구성으로 배향된다.
도 4e는 제1 회전축(452)을 기준으로 최대 반시계 방향 회전 상태에 있는, 도 4d의 모듈 하우징(260)이 없는 STC(250)를 도시한다.
도 4f는 제1 회전축(452)을 기준으로 최대 시계 방향 회전 상태에 있는, 도 4d 내지 도 4e의 모듈 하우징(260)이 없는 STC(250)를 도시한다.
반시계 방향 회전 방향(462) 및 시계 방향 회전 방향(464)이 도시되어 있다.
도 5a는 제로 스캔 위치에 있는, 모듈 하우징(210)이 없는 도 2a 내지 도 2b의 STC(200)를 평면도로 도시한다. 제로 스캔 위치는 n-FOVT가 s-FOVT의 중심에 위치하도록, OPFE(202)의 상단면이 z-축과 평행한 것으로 정의된다. OPFE(202)는 y-축에 평행한(즉, 도시된 x-축과 z-축 모두에 수직인) 제2 회전축(502)을 중심으로 회전된다.
도 5b는 제2 회전축(502)을 기준으로 최대 시계 방향 회전 상태에 있는, 도 5a의 모듈 하우징(210)이 없는 STC(250)를 도시한다. 시계 방향 회전 방향(512)이 도시되어 있다.
도 5c는 제2 회전축(502)을 기준으로 최대 반시계 방향 회전 상태에 있는, 도 5a 내지 도 5b의 모듈 하우징(210)이 없는 STC(250)를 도시한다. 반시계 방향 회전 방향(514)이 도시되어 있다.
도 5d는 제로 스캔 위치에 있는, 모듈 하우징(260)이 없는 도 2c 내지 도 2d의 STC(250)를 평면도로 도시한다. OPFE(252)는 y-축에 평행한(즉, 도시된 x-축과 z-축 모두에 수직인) 제2 회전축(552)을 중심으로 회전된다.
도 5e는 제2 회전축(552)을 기준으로 최대 시계 방향 회전 상태에 있는, 도 5d의 모듈 하우징(260)이 없는 STC(250)를 도시한다.
도 5f는 제2 회전축(552)을 기준으로 최대 반시계 방향 회전 상태에 있는, 도 5d 내지 도 5e의 모듈 하우징(260)이 없는 STC(250)를 도시한다.
시계 방향 회전 방향(562) 및 반시계 방향 회전 방향(564)이 도시되어 있다.
도 6a는 제로 스캔 위치에 있는 STC(200)의 OPFE(202)를 단면도로 도시한다. 제1 회전축(402)과 제2 회전축(502)의 위치가 도시되어 있다. 제1 회전축(402)으로부터 OPFE(202)의 광 출사면(604)까지의 거리가 Δ402로 표시되어 있다. 여기서, Δ402 = 0.5mm이다. OPFE(202)는 커팅된 하단 모서리(또는 마진)(612)를 갖는 컷 프리즘이다. z-축을 따른 커팅을 고려하면, 컷 표면은 도시된 바와 같이, 거리(Δcut)을 따라 광 출사면(604)으로부터 연장된다. 유익하게도, 제1 회전축(402)은 이러한 거리(Δcut) 내에 위치한다. 이는 OPFE(202), OPFE(252) 및 OPFE(1102)와 같이 본 명세서에 개시된 다른 모든 OPFE에도 유효하다.
제2 회전축(502)으로부터 OPFE(202)의 광 입사면(602)까지의 거리가 Δ502로 표시되어 있다. 여기서, Δ502 = 4.3mm이다.
도 6b는 도 6a의 STC(200)의 OPFE(202)를 단면도로 도시한다. 제1 회전축(402) 중심의 제1 회전 방향(606) 및 제2 회전축(404) 중심의 제2 회전 방향(608)이 도시되어 있다. OPFE(202)의 프리즘 높이(HP)와 프리즘 길이(LP)도 표시되어 있다. 여기서, LP = 7.1mm, HP = 6.9mm이다. Δ402/LP = 0.07 및 Δ502/HP = 0.62의 비율이다.
도 6c는 제로 스캔 위치에 있는 STC(250)의 OPFE(252)를 단면도로 도시한다. OPFE(252)는 프리즘이다. 제1 회전축(452)과 제2 회전축(552)의 위치가 도시되어 있다. 제1 회전축(452)으로부터 OPFE(252)의 광 출사면(654)까지의 거리는 Δ452이다. 여기서, Δ452 = 0.5mm이다. 제2 회전축(552)으로부터 OPFE(252)의 광 입사면(652)까지의 거리는 Δ552이다. 여기서, Δ552 = 3.5mm이다.
도 6d는 도 6c의 STC(250)의 OPFE(252)를 단면도로 도시한다. 제1 회전축(452) 중심의 제1 회전 방향(656) 및 제2 회전축(454) 중심의 제2 회전 방향(658)뿐만 아니라, OPFE(252)의 길이(LP)와 높이(HP)가 도시되어 있다. 여기서, LP = 7.2mm, HP = 6.7mm이다. Δ452/LP = 0.07 및 Δ552/HP = 0.52의 비율이다.
도 7은 공지된 와이드 카메라, 및 STC(200), STC(250) 또는 STC(1250)과 같은 STC의 예시적인 와이드 카메라 FOV("FOVW"), s-FOVT 및 9개의 n-FOVT(1 내지 9로 표시됨)를 도시한다. FOVW는 FOVW의 대각선을 따라 측정된 예를 들어 82°의 일반적인 와이드 카메라 FOV이다. 이러한 예에서, FOVW의 16:9 FOV 비율은 약 69.4° x 42.6°(즉, 수평 방향으로 69°, 수직 방향으로 42°)를 커버한다. s-FOVT는 STC로 커버할 수 있는 장면의 세그먼트를 도시한다. 즉, 이는 STC로 도달할 수 있는 모든 POV를 포함한다. 일부 예에서, s-FOVT는 도 7에 도시된 바와 같이, FOVW의 16:9 FOV 비율을 커버할 수 있다. 보이는 바와 같이, FOVW 및 s-FOVT는 "긴 측면"(702)(여기서는, z-축을 따름)과 "짧은 측면"(704)(여기서는, y-축을 따라)을 갖는다.
STC(200)의 s-FOVT는 50.9°x 32.5°(수평 방향으로 50.9°, 수직 방향으로 32.5°)를 커버한다. 9개의 n-FOVT는 최대 스캐닝 위치를 나타낸다. n-FOVT 5, 즉 (중앙, 중앙) 위치는 제로 스캔 위치를 나타낸다. 예를 들어, n-FOVT 1은 STC(200)을 왼쪽 상단 위치까지 최대한 스캐닝했을 때 얻은 n-FOVT를 나타내고, n-FOVT 6은 STC(200)을 중간 하단 위치까지 최대한 스캐닝했을 때 얻은 n-FOVT를 나타낸다. 표 1은 9개의 각각의 n-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한, (제1 회전축(402), 제2 회전축(502)) 중심의 OPFE(202)의 회전 값을 각각 제공한다. 값은 n-FOVT 5, 즉 (중앙, 중앙) 위치로부터 시작하는 스캐닝 동작을 나타낸다. 예를 들어, n-FOVT를 n-FOVT 9 또는 (하단, 오른쪽)으로 스캐닝하려면, (중앙, 중앙) 위치인 n-FOVT 5로부터 시작하여, OPFE(202)는 제1 회전축(402)을 중심으로 -7.85도, 그리고 제2 회전축(502)을 중심으로 -15.46도 회전해야 한다.
[표 1]
광학 렌즈 시스템(900)을 포함하는 STC(250)에 대해, 표 2는 도 7에 도시된 9개의 각각의 n-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한, (제1 회전축(452), 제2 회전축(552)) 중심으로의 OPFE(252)의 회전 값을 각각 제공한다. STC 250의 s-FOVT는 69.5°x 42.58°를 커버한다. 이는 STC(250)의 s-FOVT가 도 7에 도시된 바와 같이, 대각선 FOVW = 82°를 갖는 FOVW의 16:9 비율을 커버한다는 것을 의미한다.
[표 2]
광학 렌즈 시스템(1000)을 포함하는 다른 STC(도시되지 않음)에 대해, 표 3은 도 7에 도시된 9개의 각각의 n-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한, 제1 회전축 및 제2 회전축 중심으로의 OPFE(1002)의 회전 값을 각각 제공한다. 광학 렌즈 시스템(1000)을 포함하는 STC의 s-FOVT는 69.5°x 42.58°를 커버한다. 이는 s-FOVT가 대각선 FOVW = 82°을 갖는 FOVW의 16:9 비율을 커버한다는 것을 의미한다.
[표 3]
일부 예에서, OPFE는 광학 이미지 안정화(OIS)를 위해 하나의 축 중심으로 또는 2개의 축 중심으로 회전될 수 있다. 일부 예에서, 그리고 축별로, OPFE는 OIS를 수행하기 위해 제로 위치를 기준으로 ±2도 또는 ±5도만큼 회전될 수 있다. 다른 예에서, OIS를 수행하기 위해, OPFE는 제로 위치를 기준으로 ±10도 이상 회전될 수도 있다. 이러한 예에서, 일반적으로 STC를 포함하는 모바일 장치는 예를 들어, 관성 측정 장치(IMU)와 같은 추가 센서, 및 프로세서(예를 들어, 애플리케이션 프로세서(AP) 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU))를 포함할 수 있다. 추가 센서는 모바일 장치의 원치 않는 회전을 감지하는 데 사용되고, 추가 센서의 감지 데이터에 기초하여, 프로세서는 모바일 장치의 원치 않는 회전을 완화(또는 상쇄)하는 OPFE의 회전 운동을 제어하는 OPFE 회전 제어 신호를 계산한다.
도 8은 도 2a 내지 도 2b의 STC(200)에 포함된 광학 렌즈 시스템(800)을 광선 추적이 포함된 단면도로 도시한다. OPFE(202)와 렌즈(204) 사이의 거리(ΔLO)는 2.7mm이다.
렌즈 요소(L1)의 광학 높이(HL1)와 폭(WL1)은 G1의 광학 높이와 폭(즉, HL1 = HG1 및 WL1 = WG1)은 물론, 카메라(200)의 애퍼처도 정의할 수 있고, 따라서 렌즈 요소(L1)의 광학 높이 및 광학 폭은 각각 렌즈(204)의 애퍼처 높이(HA) 및 애퍼처 폭(WA)을 나타낸다. L1과 G1의 D-컷은 STC(200)의 애퍼처도 이에 따라 변경되어, 애퍼처가 축 대칭이 아니라는 것을 의미한다. 커팅은 작은 MHM에 필요한 작은 렌즈 높이(HG1), 및 DA > HG1을 충족하는 상대적으로 큰 유효 애퍼처 직경(DA)을 가능하게 한다.
다른 예에서, 렌즈(204)의 EFL은 8mm 내지 50mm일 수 있다.
G2도 마찬가지로 D-컷이다. 렌즈 요소(L3)의 광학 높이(HL3)와 폭(WL3)은 G2의 광학 높이, 폭 및 애퍼처를 정의할 수 있다. 프리즘(202)도 D-컷이다.
상세한 광학 데이터 및 표면 데이터는 도 8의 렌즈 요소들의 예에 대해 표 2 내지 표 3에 제공되어 있다. 이러한 예에 제공된 값은 순전히 설명을 위한 것이며, 다른 예에 따르면 다른 값이 사용될 수 있다.
표면 유형은 표 4에 정의되어 있다. 표면에 대한 계수는 표 5에 정의되어 있다. 표면 유형은 다음과 같다.
a) 플라노(Plano): 평평한 표면, 곡률 없음
b) Q 유형 1(QT1) 표면 처짐(sag) 공식:
c) 균일(even) 비구면(ASP) 표면 처짐 공식:
여기서, {z, r}은 표준 원통형 극좌표이고, c는 표면의 근축 곡률이고, k는 원추형 파라미터이고, rnorm은 일반적으로 표면의 클리어 애퍼처의 절반이고, An은 렌즈 데이터 테이블에 표시된 다항식 계수이다. z-축은 이미지 방향으로 양이다. 애퍼처 반경의 값은 클리어 애퍼처 반경, 즉 DA/2로 주어진다. 레퍼런스 파장은 555.0nm이다. 굴절률("Index") 및 아베 #를 제외하고, 단위는 mm이다.
표 6 내지 표 11에도, 동일한 공식, 단위 및 정의가 사용된다.
[표 4]
[표 5]
[표 5](계속)
도 9는 도 2c 내지 도 2d의 STC(250)에 포함된 광학 렌즈 시스템(900)을, 광선 추적이 포함된 단면도로 도시한다. ΔLO는 2.7mm이고, ΔC는 0.15mm이다.
렌즈 요소(L1)의 광학 높이(HL1) 및 폭(WL1)은 렌즈(254)의 광학 높이 및 폭은 물론, STC(250)의 애퍼처도 정의할 수 있고, 따라서 렌즈 요소(L1)의 광학 높이 및 광학 폭은 또한 렌즈(254)의 애퍼처 높이(HA) 및 애퍼처 폭(WA)을 각각 나타낸다. L1의 D-컷은 STC 250의 애퍼처도 이에 따라 변경된다는 것을 의미한다. 커팅은 작은 HA, 및 DA > HA를 충족하는 상대적으로 큰 유효 DA를 가능하게 한다. 다른 예에서, 렌즈(254)의 EFL은 8mm 내지 50mm일 수 있다. 프리즘(252)도 D-컷이다. s-FOVT는 69.5도 x 42.58도이다. 즉, s-FOVT의 수평 방향("H-s-FOVT")은 H-s-FOVT = 69.5도이고, s-FOVT의 수직 방향("V-s-FOVT")은 V-s-FOVT = 42.58도이다. s-FOVT는 STC와 함께 모바일 장치에 탑재될 수 있는 와이드 카메라의 FOVW = 82도(대각선)의 16:9 FOV 비율을 커버한다.
상세한 광학 데이터와 표면 데이터는 표 6 내지 표 7에 주어진다.
[표 6]
[표 7]
[표 7](계속)
도 10은 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템(1000)을, 광선 추적이 포함된 단면도로 도시한다. 광학 렌즈 시스템(1000)은 STC(200) 또는 STC(250)와 같은 STC에 포함될 수 있다. 광학 렌즈 시스템(1000)은 프리즘(1002), N=6개의 렌즈 요소들을 포함하는 렌즈(1004), (선택적인) 광학 필터(1005) 및 이미지 센서(1006)를 포함한다. ΔLO는 2.7mm이고, ΔC는 0.15mm이다. 제1 회전축으로부터 OPFE(1002)의 광 출사면까지의 거리는 0.5mm이다. 제2 회전축으로부터 OPFE(1000)의 광 출사면까지의 거리는 4.3mm이다.
렌즈 요소(L1)의 HL1 및 WL1은 렌즈(1004)의 광학 높이 및 폭은 물론, 광학 렌즈 시스템(1000)을 포함하는 STC의 애퍼처도 정의할 수 있고, 따라서 렌즈 요소(L1)의 광학 높이 및 광학 폭은 또한 렌즈(1004)의 애퍼처 높이(HA) 및 애퍼처 폭(WA)을 각각 나타낸다. 렌즈(1004), 즉 L1과 추가 렌즈 요소들, 및 프리즘(1002)은 D-컷이다. 다른 예에서, 렌즈(1004)의 EFL은 8mm 내지 50mm일 수 있고, SD는 4mm 내지 15mm일 수 있다. 상세한 광학 데이터와 표면 데이터는 표 8 내지 표 9에 주어진다.
[표 8]
[표 9]
[표 9](계속)
도 11은 본 명세서에 개시된 또 다른 광학 렌즈 시스템(1100)을, 광선 추적이 포함된 단면도로 도시한다. 도 11a는 광학 렌즈 시스템(1100)의 단면도를 도시한다. 도 11b는 광학 렌즈 시스템(1100)의 평면도를 도시한다. 도 11c는 광학 렌즈 시스템(1100)의 사시도를 도시한다.
광학 렌즈 시스템(1100)은 OPFE(1102)(예를 들어, 프리즘 또는 거울), N=6개의 렌즈 요소들(L1-L6)을 포함하는 렌즈(1104), (선택적인) 광학 필터(1105) 및 이미지 센서(1106)를 포함한다. 렌즈(1104)는 광축(1108)을 갖는다. 렌즈(1104)는 컷 렌즈이다. 커팅은 도 11a에 도시된 바와 같이, 렌즈(1104)의 높이("HL", y-축을 따라 측정됨)가 5.1mm가 되도록, 수행된다. 이는 커팅 비율, 즉 렌즈 요소의 높이와 폭의 차이 비율이 20% 이하임을 의미한다. 렌즈(1104)와 같은 렌즈를 커팅하는 것은 다음과 같은 두 가지 원하는 결과로 인해 유용한다: 이는 컷 렌즈 자체의 높이를 감소시키고(이는 MHS를 감소시킴), OPFE(1102)와 같은 OPFE의 높이를 감소시킨다(이는 MHM을 감소시킴). 구체적으로, 렌즈를 X% 커팅하면, MHM 및 MHS가 약 0.5·X% - X% 감소한다. 예를 들어, 렌즈를 20% 커팅하면, MHM 및 MHS가 약 10% 내지 20% 감소한다.
도 11c에서, 이미지 센서(1106)가 역평행 STC 센서 구성으로 배향되어 있음을 볼 수 있다. 이미지 센서(1106)를 역평행 STC 센서 구성으로 배향하는 것은 OPFE(1102)의 패스트 스캔 축을 s-FOVT의 긴 측면과 정렬하고 OPFE(1102)의 슬로우 스캔 축을 s-FOVT의 짧은 측면과 정렬하므로, 유익한다. 따라서, s-FOVT를 커버하는 데 필요한 최대 회전 운동은 평행 STC 센서 구성을 사용하는 STC보다 작을 수 있다. 예를 들어, FOVW = 82°(대각선)의 16:9 비율을 커버하기 위해, STC(1250)(역평행 STC 센서 구성)의 경우, OPFE(1102)의 최대 회전 운동은 21.35°(표 12 참조)인 반면, STC(250) 및 광학 렌즈 시스템(1000)(평행 STC 센서 구성)의 경우, OPFE(252) 및 OPFE(1002)의 최대 회전 운동은 각각 29.8°(표 2 참조) 및 25.5°(표 3 참조)이다. 최대 회전 운동이 더 작을수록 유리한데, 이는 더 간단한 액추에이터 및 더 간단하고 정확한 작동 제어가 제공될 수 있기 때문이다.
상세한 광학 데이터와 표면 데이터는 표 10 내지 표 11에 주어진다. 해당 분야에 공지된 유효 렌즈 애퍼처 직경을 기반으로 한 유효 f/#가 제공된다.
[표 10]
[표 11]
도 7을 참조하면, STC(1250)의 s-FOVT는 69.4°x 42.6°를 커버한다. s-FOVT는 (대각선) FOVW = 82°를 갖는 130과 같은 와이드(또는 메인) 카메라의 FOVW의 16:9 비율을 커버한다. 표 12는 도 7에 도시된 9개의 각각의 n-FOVT를 스캐닝하는 데 필요한, 제1 및 제2 회전축 중심으로의 OPFE(1202)의 회전 값을 각각 제공한다. 값은 n-FOVT 5, 즉 (중앙, 중앙) 위치에서 시작하는 스캐닝 동작을 나타낸다. 예를 들어, n-FOVT를 n-FOVT 9 또는 (하단, 오른쪽)으로 스캐닝하려면, (중앙, 중앙) 위치인 n-FOVT 5에서 시작하여, OPFE(1202)는 제1 회전축을 중심으로 -13.18도, 그리고 제2 회전축을 중심으로 -8.9도 회전해야 한다.
[표 12]
도 12는 STC(1250)를 포함하는 모바일 장치(1200)(예를 들어, 스마트폰)의 단면도를 도시한다. STC(1250)는 도 11a 내지 도 11c에 도시된 광학 렌즈 시스템(1100)을 포함할 수 있다. 모바일 장치(1200)는 전면(1202)(예를 들어, 도시되지 않은 화면을 포함함), 및 STC(1250)의 애퍼처(1259)를 포함하는 후면(1210)을 갖는다. 모바일 장치(1200)는 두께 "T"의 일반 영역(1212), 및 일반 영역(1212)보다 높이(B)만큼 상승된 카메라 범프 영역(1214)을 갖는다. 범프 영역(1214)은 범프 길이("LB") 및 범프 두께(T+B)를 갖는다. 짧은 LB를 달성하기 위해, 높이(MHM)을 갖는 STC(1250)의 모듈 영역(1252)은 범프 영역(1214)에 포함되고, 높이(MHS)[MHS < MHM]을 갖는 STC(1250)의 숄더 영역(1254)은 일반 영역(1312)에 포함된다. 이는 OPFE(1102)가 범프 영역(1214)에 포함되고, 렌즈(1104)와 이미지 센서(1106)가 일반 영역(1212)에 포함된다는 것을 의미한다. 선택적으로, 일부 실시예에서, 숄더 영역(1254)의 일부가 범프 영역(1214)에 포함될 수도 있다.
도 13a 내지 도 13b는 제로 스캔 위치에 있는 STC(1250)의 OPFE(1102)(여기서는, 프리즘)를 도시한다. 도 13a는 OPFE(1102)의 측면도(또는 단면도)를 도시한다. 도 13b는 OPFE(1102)의 사시도를 도시한다.
OPFE(1102)는 광 입사면(1302) 및 광 출사면(1304)을 갖는다. 제1 회전축(1306) 및 제2 회전축(1312)의 위치가 도시되어 있다. OPFE(1102)는 도시된 바와 같이, 프리즘 높이("HP")와 광학(또는 광학 활성) 프리즘 높이("HP-O"), 프리즘 길이("LP")와 광학 프리즘 길이("LP-O"), 및 프리즘 폭("WP")를 갖는다.
제1 회전축(1306)으로부터 OPFE(1102)의 광 출사면(1304)까지의 거리는 Δ1306이다. 여기서, Δ1306 = 0.5mm이고, Δ1306과 프리즘 길이(LP)의 비율은 Δ1306/LP = 0.07이다. OPFE(1102)의 중심 이탈 위치는 MHM을 최소화하는 데 유용하다. 제2 회전축(1312)으로부터 OPFE(1102)의 광 입사면(1302)까지의 거리는 Δ1312이다. 여기서, Δ1312 = 3.35mm이고, Δ1312와 프리즘 높이의 비율은 Δ1312/HP = 0.55이다.
OPFE(1102)는 y-축에 대해 비-커팅 OPFE(1102)의 중심을 나타내는 비-커팅 중심축(1332)을 갖는다. OPFE(1102)는 y-축에 대해 커팅 OPFE(1102)의 중심을 나타내는 커팅 중심 축(1334)을 갖는다. 제1 회전축(1306) 및 제2 회전축(1312) 둘 모두는 렌즈(1104)의 광축(1108) 및 비-커팅 중심축(1332)과 교차한다. 즉, 도 4d 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 광학 렌즈 시스템(1100)에서, ΔC = 0이다.
OPFE(1102)는 높이(HT-SM)를 갖는 출사면 상부 미광 방지 마스크(1322), 높이(HB-SM)를 갖는 출사면 하부 미광 방지 마스크(1324), 길이(LL-SM)를 갖는 입사면 좌측 미광 방지 마스크(1326), 길이(LR-SM)를 갖는 입사면 우측 미광 방지 마스크(1328)를 포함한다. 값 및 범위는 표 13에서 mm 단위로 제공된다. 미광 방지 마스크는 미광이 이미지 센서(1106)와 같은 이미지 센서에 도달하는 것을 방지하기 때문에, 유익한다. 미광은 장면 내 객체에서 방출되거나 반사되어, 카메라의 애퍼처로 들어가, 계획된(또는 원하는) 광선 경로와 상이한 광선 경로를 통해 이미지 센서에 도달하는 원하지 않는 광이다. 계획된 광선 경로는 다음과 같이 설명된다.
1. 광은 장면 내의 객체에 의해 방출되거나 반사된다.
2. 광이 카메라의 애퍼처로 들어간다.
3. OPFE가 거울인 예의 경우, 광은 거울 표면에서 한 번 반사된다. OPFE가 프리즘인 예의 경우, 광은 프리즘의 광 입사면을 한 번 통과하고, 프리즘의 반사면에서 한 번 반사된 다음, 프리즘의 광 출사면을 한 번 통과한다.
4. 광은 렌즈의 모든 표면을 한번 통과한다.
5. 광은 이미지 센서에 부딪힌다.
위에 설명된 계획된 광선 경로 이외의 광선 경로를 통해 이미지 센서에 도달하는 광은 바람직하지 않은 것으로 간주되며, 미광이라고 한다.
값 및 범위는 표 13에서 mm 단위로 제공된다.
LP-O/LP = 0.76, 즉, 광 입사면(1302)에 위치한 좌측 미광 방지 마스크(1326)와 우측 미광 방지 마스크(1328)는 함께 광 입사면(1302)의 20% 이상 그리고 30% 이하의 표면적을 커버한다. HP-O/HP = 0.83, 즉 광 출사면(1304)에 위치한 상부 미광 방지 마스크(1322)와 하부 미광 방지 마스크(1324)는 함께 광 출사면(1304)의 10% 이상 그리고 20% 이하의 표면적을 커버한다.
[표 13]
표 14는 STC(200), STC(250), STC(1230), 및 광학 렌즈 시스템(800, 900, 1000, 1100)에 포함된 다양한 특징의 값과 비율을 요약한 것이다. HG1, WG1, HG2, WG2, ΔC, HA, WA, DA, HAG2, WAG2, DAG2, HP, WP, LP, ΔLO, TTL, BFL, EFL, EFLG1, EFLG2, SD, HSensor, MHS, MHM, HS, HM, ALT, ALTG1, ALTG2, T1, f1은 mm 단위로 제공된다. n-FOVT, s-FOVT, α-OPFE 및 β-OPFE는 각도 단위로 제공된다.
다른 예에서는, 상기 값이 여기에 제공된 값과 예를 들어, ±10%, ±20%, 심지어 ±30%만큼 상이할 수 있다.
- "유형"은 광학 렌즈 시스템이 평행 STC 센서 구성("P")을 사용하는지 아니면 역평행 STC 센서 구성("A-P")을 사용하는지 여부를 지정한다.
- "16:9 W 비율"은 해당 광학 렌즈 시스템의 s-FOVT가 대각선 FOVW = 82°를 갖는 와이드 카메라의 16:9 비율을 커버하는지("Y") 또는 커버하지 않는지("N")를 나타낸다.
- DA는 애퍼처 직경이다. 컷 렌즈의 경우, 유효 애퍼처 직경이 제공된다. 여기서, "유효 애퍼처 직경"은 원형(또는 축 대칭) 애퍼처의 직경을 의미하며, 원형 애퍼처는 컷 렌즈(비(non) 축-대칭 애퍼처를 가짐)와 동일한 애퍼처 면적을 갖는다.
- EFLG1과 EFLG2는 각각 렌즈 그룹(G1 및 G2)의 유효 초점 거리이다.
- 평균 렌즈 두께(“ALT”)는 모든 렌즈 요소들의 평균 두께를 의미한다. ALTG1과 ALTG2는 각각 G1 및 G2의 ALT이다.
- T1은 L1의 중심 두께이다. F1은 L1의 초점 거리이다.
- 여기에 구체적으로 정의되지 않은 다른 모든 파라미터는 해당 분야에 공지된 일반적인 의미를 갖는다.
[표 14]
본 개시내용은 특정 실시예 및 일반적으로 관련된 방법의 관점에서 설명되었지만, 실시예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시내용은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 의해 제한되지 않고, 첨부된 청구범위에 의해서만 이해되어야 한다.
또한, 명료함을 위해, 본 명세서에서 "실질적으로"라는 용어는 허용 가능한 범위 내에서 값의 변동 가능성을 암시하는 데 사용된다. 하나의 예에 따르면, 본 명세서에 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값보다 최대 5% 더 높거나 더 낮을 수 있는 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 다른 예에 따르면, 본 명세서에 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값보다 최대 2.5% 더 높거나 더 낮을 수 있는 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 추가 예에 따르면, 본 명세서에 사용된 "실질적으로"라는 용어는 임의의 특정 값보다 최대 1% 더 높거나 더 낮을 수 있는 가능한 변동을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 언급된 모든 참고문헌은 각각의 개별 참고문헌이 본 명세서에 참고로 포함되도록, 구체적이고 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한, 본 출원서에서 임의의 참고문헌의 인용 또는 식별은 그러한 참고문헌이 본 개시내용에 대한 선행 기술로서 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (77)

  1. 스캐닝 텔레 카메라(STC)로서,
    제1 광학 경로(OP1)를 제2 광학 경로(OP2)로 폴딩하기 위한 광학 경로 폴딩 요소(OPFE), 여기서 상기 OPFE는 OP1을 따라 측정된 OPFE 높이(HO), OP2에 평행한 축을 따라 측정된 OPFE 길이(LO), OPFE 광 입사면 및 OPFE 광 출사면을 갖고;
    OPFE 액추에이터;
    OP2에 평행한 렌즈 광축, 유효 초점 거리(EFL), f 수(f/#), OP1을 따라 측정된 최대 렌즈 애퍼처 높이(HA), 및 OP1과 OP2 모두에 수직인 축을 따라 측정된 최대 렌즈 애퍼처 폭(WA)을 갖는 렌즈; 및
    이미지 센서 대각선(SD) 및 OP1을 따라 측정된 이미지 센서 높이(HSensor)를 갖는 이미지 센서를 포함하고,
    여기서, 상기 STC는 STC 고유(native) 시야(n-FOVT)를 갖고, 상기 OPFE 액추에이터는 상기 n-FOVT로 장면을 스캐닝하기 위해, OP1과 OP2 모두에 수직인 제1 회전축을 중심으로, 그리고 OP1에 평행한 제2 회전축을 중심으로 상기 OPFE를 회전시키도록 구성되고, 여기서 상기 제1 회전축은 상기 OPFE의 광 출사면으로부터 거리(Δ1)에 위치하고, Δ1/LO < 0.25인 스캐닝 텔레 카메라(STC).
  2. 제1항에 있어서, Δ1/LO < 0.2인 STC.
  3. 제1항에 있어서, Δ1/LO < 0.15인 STC.
  4. 제1항에 있어서, Δ1/LO < 0.1인 STC.
  5. 제1항에 있어서, Δ1/LO < 0.075인 STC.
  6. 제1항에 있어서, 상기 OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 상기 제1 회전축은 OP1을 따라 상기 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하고, 여기서 ΔC와 HO의 비율이 ΔC/HO > 0.015를 충족하는 STC.
  7. 제1항에 있어서, 상기 OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 상기 제1 회전축은 OP1을 따라 상기 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하고, 여기서 ΔC와 HO의 비율이 ΔC/HO > 0.02를 충족하는 STC.
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 OP2를 따라 포커싱하기 위해 이동 가능한 STC.
  9. 제1항에 있어서, 카메라 모듈에 포함되고, 상기 카메라 모듈은 모듈 영역 높이(HM)를 갖는 모듈 영역, 및 숄더 영역 높이(HS)[HS < HM]를 갖는 숄더 영역으로 구분되고, 모든 높이는 OP1을 따라 측정되고, 여기서 HS < HA + 3mm인 STC.
  10. 제9항에 있어서, 상기 OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 상기 제1 회전축은 OP1을 따라 상기 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하고, 여기서 ΔC와 HS의 비율이 ΔC/HS > 0.01을 충족하는 STC.
  11. 제9항에 있어서, 상기 OPFE는 OP1에 대해 OPFE 중심을 갖고, 상기 제1 회전축은 OP1을 따라 상기 OPFE 중심으로부터 거리(ΔC)에 위치하고, 여기서 ΔC와 HS의 비율이 ΔC/HS > 0.015를 충족하는 STC.
  12. 제9항에 있어서, HS < HA + 2mm인 STC.
  13. 제9항에 있어서, HS < WA인 STC.
  14. 제9항에 있어서, HS/HM < 0.9인 STC.
  15. 제9항에 있어서, HS/HM ≤ 0.8인 STC.
  16. 제9항에 있어서, HA/HS > 0.7인 STC.
  17. 제9항에 있어서, HA/HM > 0.5인 STC.
  18. 제9항에 있어서, DA/HS > 0.8인 STC.
  19. 제9항에 있어서, DA/HM > 0.65인 STC.
  20. 제9항에 있어서, HM < HO + 4mm인 STC.
  21. 제9항에 있어서, HM < HO + 3mm인 STC.
  22. 제9항에 있어서, 상기 OPFE는 상기 모듈 영역에 포함되고, 상기 렌즈와 상기 이미지 센서는 상기 숄더 영역에 포함되는 STC.
  23. 제9항에 있어서, 상기 렌즈는 제1 렌즈 그룹(G1)과 제2 렌즈 그룹(G2)으로 구분되고, 상기 OPFE와 G1은 상기 모듈 영역에 포함되고, 상기 G2와 이미지 센서는 상기 숄더 영역에 포함되는 STC.
  24. 제9항에 있어서, 모바일 장치에 포함되고, 상기 모바일 장치는 일반 두께(T)를 갖는 일반 영역 및 범프 두께(T+B)를 갖는 범프 영역을 갖고, 상기 숄더 영역은 모바일 장치의 일반 영역에 포함되고, 상기 모듈 영역은 모바일 장치의 범프 영역에 포함되는 STC.
  25. 제24항에 있어서, 상기 모바일 장치는 와이드 카메라 이미지 센서 및 와이드 카메라 시야(FOVW)를 갖는 와이드 카메라를 포함하는 STC.
  26. 제24항에 있어서, 상기 모바일 장치는 스마트폰인 STC.
  27. 제1항에 있어서, HO < HA + 2mm인 STC.
  28. 제1항에 있어서, HO < HA + 1mm인 STC.
  29. 제1항에 있어서, SD/EFL > 0.4mm인 STC.
  30. 제1항에 있어서, 상기 STC는 평행 STC 센서 구성을 사용하는 STC.
  31. 제1항에 있어서, 상기 STC는 역평행 STC 센서 구성을 사용하는 STC.
  32. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV(s-FOVT)를 제공하고, 상기 s-FOVT는 긴 수평 측면과 짧은 수직 측면을 갖고, s-FOVT의 수평 측면 H-FOVT는 40도 이상인 STC.
  33. 제25항에 있어서, 상기 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV(s-FOVT)를 제공하고, s-FOVT의 중심 위치는 FOVW의 중심 위치와 동일한 STC.
  34. 제25항에 있어서, 상기 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV(s-FOVT)를 제공하고, FOVW는 50 내지 120도의 범위에 있고, s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버하는 STC.
  35. 제25항에 있어서, 상기 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV(s-FOVT)를 제공하고, FOVW는 70 내지 90도의 범위에 있고, s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버하는 STC.
  36. 제25항에 있어서, FOVW는 75 내지 85도의 범위에 있고, s-FOVT는 FOVW의 16:9 세그먼트를 커버하는 STC.
  37. 제32항에 있어서, H-FOVT > 45도인 STC.
  38. 제32항에 있어서, H-FOVT > 50도인 STC.
  39. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝은 효과적인 텔레 스캐닝 FOV(s-FOVT)를 제공하고, 상기 s-FOVT는 긴 수평 측면과 짧은 수직 측면을 갖고, s-FOVT의 수직 측면 V-FOVT > 20도인 STC.
  40. 제39항에 있어서, V-FOVT > 25도인 STC.
  41. 제39항에 있어서, V-FOVT > 30도인 STC.
  42. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전축을 따른 상기 OPFE의 회전은 제로 스캔 위치를 중심으로 ±5도 이상인 STC.
  43. 제1항에 있어서, 상기 제2 회전축을 따른 상기 OPFE의 회전은 제로 스캔 위치를 중심으로 ±15도 이상인 STC.
  44. 제1항에 있어서, 상기 OPFE는 프리즘인 STC.
  45. 제32항에 있어서, 상기 OPFE는 프리즘이고, 상기 프리즘은 패스트 스캔 축과 슬로우 스캔 축을 갖고, 상기 이미지 센서는 상기 프리즘의 패스트 스캔 축이 s-FOVT의 수평 측면 H-FOVT와 정렬되도록, 배향되는 STC.
  46. 제1항에 있어서, EFL = 8 내지 10mm인 STC.
  47. 제1항에 있어서, EFL = 10 내지 25mm인 STC.
  48. 제1항에 있어서, EFL = 25 내지 50mm인 STC.
  49. 제1항에 있어서, 상기 OPFE 액추에이터는 보이스 코일 모터인 STC.
  50. 제1항에 있어서, f/# < 3.5인 STC.
  51. 제1항에 있어서, f/# < 3인 STC.
  52. 제1항에 있어서, f/# < 2.5인 STC.
  53. 제1항에 있어서, 상기 OPFE와 렌즈 사이의 거리는 ΔLO이고, ΔLO/TTL < 0.25인 STC.
  54. 제1항에 있어서, HO/LO < 0.9인 STC.
  55. 제1항에 있어서, WO/HO > 1.5인 STC.
  56. 제1항에 있어서, WO/HO > 1.75인 STC.
  57. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 컷 렌즈이고, 커팅은 OP2에 평행한 축을 따라 수행되는 STC.
  58. 제57항에 있어서, 상기 컷 렌즈는 10% 내지 50%만큼 커팅되는 STC.
  59. 제57항에 있어서, 상기 컷 렌즈는 X%만큼 커팅되고, X%만큼의 커팅은 MHM 및 MHS를 0.5·X% - X%만큼 감소시키는 STC.
  60. 제1항에 있어서, 상기 OPFE는 컷 OPFE이고, 컷팅은 OP2에 평행한 축을 따라 수행되는 STC.
  61. 제60항에 있어서, 상기 컷 OPFE는 10% 내지 40%만큼 커팅되는 STC.
  62. 제60항에 있어서, 상기 컷 OPFE는 상기 OPFE 광 출사면으로부터 거리(Δcut)를 따라 연장되는 컷 표면을 갖고, Δcut > Δ1인 STC.
  63. 제1항에 있어서, 상기 렌즈의 렌즈 요소는 평균 렌즈 두께(ALT)를 갖고, 상기 제1 렌즈 요소(L1)의 두께는 T1이고, T1/ALT > 1.5인 STC.
  64. 제1항에 있어서, G1의 렌즈 요소는 평균 렌즈 두께(ALTG1)를 갖고, ALTG1/ALT > 1.25인 STC.
  65. 제1항에 있어서, G2 및 G2의 렌즈 요소는 각각 평균 렌즈 두께(ALTG1 및 ALTG2)를 갖고, ALTG1/ALTG2 > 2인 STC.
  66. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 요소의 초점 거리는 f1이고, f1/EFL < 0.75인 STC.
  67. 제1항에 있어서, G1의 높이(HG1)와 G2의 높이(HG2)의 비율은 HG1/HG2 > 1.15를 충족하는 STC.
  68. 제1항에 있어서, G1의 높이(HG1)와 G2의 높이(HG2)의 비율은 HG1/HG2 > 1.3을 충족하는 STC.
  69. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 요소(L1)는 유리로 구성되는 STC.
  70. 제1항에 있어서, 상기 OPFE는 프리즘이고, 상기 프리즘은 미광 방지 메커니즘을 포함하는 STC.
  71. 제70항에 있어서, 상기 미광 방지 메커니즘은 OPFE 광 입사면에 위치한 2개의 미광 마스크 및 OPFE 광 출사면에 위치한 2개의 미광 마스크를 포함하는 STC.
  72. 제71항에 있어서, 상기 OPFE 광 입사면에 위치한 상기 2개의 미광 마스크는 상기 OPFE 광 입사면의 왼쪽 가장자리와 오른쪽 가장자리에 위치하고, 상기 OPFE 광 출사면에 위치한 상기 2개의 미광 마스크는 OPFE 광 출사면의 상단과 하단에 위치하는 STC.
  73. 제71항에 있어서, 상기 OPFE 광 입사면에 위치한 상기 2개의 미광 마스크는 함께 OPFE 광 입사면 면적의 10% 이상 및 20% 이하의 표면적을 커버하는 STC.
  74. 제71항에 있어서, 상기 OPFE 광 출사면에 위치한 상기 2개의 미광 마스크는 함께 OPFE 광 출사면 면적의 20% 이상 및 30% 이하의 표면적을 커버하는 STC.
  75. 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항의 STC를 포함하는 모바일 장치로서, 애플리케이션 프로세서(AP)를 더 포함하는 모바일 장치.
  76. 제75항에 있어서, 상기 AP는 STC의 n-FOVT로 장면을 자율적으로 스캐닝하기 위해, 와이드 카메라로부터의 이미지 데이터를 사용하도록 구성되는 모바일 장치.
  77. 제75항에 있어서, 상기 AP는 사용자 입력에 따라 STC의 n-FOVT로 장면을 스캐닝하도록 구성되는 모바일 장치.

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