(57)【要約】  ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、ＯＰＦＥとを備える屈曲式テレカメラとを備え、前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、前記テレレンズを２つのズーム状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記イメージセンサに対して第１の光軸に沿って移動可能であり、前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、１つのズーム状態におけるＥＦＬＴｍｉｎから別のズーム状態におけるＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、マルチカメラ、特にデュアルカメラ。
2021513118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラとを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレイメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、デュアルカメラ。
【請求項２】
前記テレカメラが、前記第１のズーム状態と前記第２のズーム状態の両方において、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３を互いにシフトさせることによって焦点合わせをするように構成される、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３】
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が物体側から像側に配列され、Ｇ１が正の屈折力を有し、Ｇ２が正の屈折力を有し、Ｇ３が負の屈折力を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項４】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項５】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜０．９×ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項６】
前記物体側に向かう前記テレレンズの第１のレンズ素子Ｌ１が、前記テレレンズの他の全てのレンズ素子のクリアアパーチャ値よりも大きいクリアアパーチャ値を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項７】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．５×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項８】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．８×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項９】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．２×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項１０】
いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．７５×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さい範囲を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項１１】
いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．６×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さい範囲を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項１２】
前記第１のレンズ素子Ｌ１がカットレンズ素子である、請求項６に記載のデュアルカメラ。
【請求項１３】
前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３を含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が前記イメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２が前記イメージセンサに対して静止している、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項１４】
前記レンズ素子群Ｇ３が、前記イメージセンサ、前記レンズ素子群Ｇ１、および前記レンズ素子群Ｇ２に対して、焦点合わせのためにさらに移動可能である、請求項１３に記載のデュアルカメラ。
【請求項１５】
前記レンズ素子群Ｇ１が、前記イメージセンサ、前記レンズ素子群Ｇ２、および前記レンズ素子群Ｇ３に対して、焦点合わせのためにさらに移動可能である、請求項１３に記載のデュアルカメラ。
【請求項１６】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍである、請求項１３に記載のデュアルカメラ。
【請求項１７】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍである、請求項１３に記載のデュアルカメラ。
【請求項１８】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態へ切り換えるときに、前記物体側に向かって移動可能である、請求項１３に記載のデュアルカメラ。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３を含み、
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記イメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、所与の範囲Ｒ１，３で１つのユニットとして移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ２が、前記イメージセンサに対して、０≦Ｒ２＜Ｒ１，３の範囲で移動可能である、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項２０】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍである、請求項１９に記載のデュアルカメラ。
【請求項２１】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍである、請求項１９に記載のデュアルカメラ。
【請求項２２】
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態へ切り換えるときに、前記物体側に向かって移動可能である、請求項１６に記載のデュアルカメラ。
【請求項２３】
前記ワイドレンズが、前記第１の光軸に対して垂直な第２の光軸を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項２４】
前記レンズ素子群Ｇ２が、前記テレイメージセンサ、前記レンズ素子群Ｇ１、および前記レンズ素子群Ｇ３に対して、焦点合わせのためにさらに移動可能である、請求項１９に記載のデュアルカメラ。
【請求項２５】
前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と１メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ２の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ２である、請求項２４に記載のデュアルカメラ。
【請求項２６】
前記レンズ素子群Ｇ２の移動のための作動が閉ループ制御で行われる、請求項２４に記載のデュアルカメラ。
【請求項２７】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３の移動のための作動が開ループ制御で行われる、請求項２６に記載のデュアルカメラ。
【請求項２８】
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の移動が、ボイスコイルモーター機構を用いて引き起こされる、請求項２４に記載のデュアルカメラ。
【請求項２９】
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の移動が、リニアレールを作るボールガイド機構によって、前記第１の光軸に沿ってガイドされる、請求項２４に記載のデュアルカメラ。
【請求項３０】
前記ボールガイド機構が、Ｇ２のレンズ担体上の少なくとも１つの溝と、Ｇ１とＧ３のレンズ担体上の少なくとも１つの溝と、前記Ｇ２のレンズ担体上の少なくとも１つの溝と、前記Ｇ１とＧ３のレンズ担体上の少なくとも１つの溝との間に配置される複数のボールとを含む、請求項２９に記載のデュアルカメラ。
【請求項３１】
前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３を含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記テレイメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、所与の範囲Ｒ１，３で１つのユニットとして移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２が、無限遠焦点における２つのズーム状態間において前記テレイメージセンサに対して静止している、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３２】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍである、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３３】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍである、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３４】
ＥＦＬＴｍａｘ／ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．９である、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３５】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態へ切り換えるときに、前記物体側に向かって移動可能である、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３６】
前記レンズ素子群Ｇ２が、前記テレイメージセンサに対して、焦点合わせのために移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、焦点合わせをする間、前記テレイメージセンサに対して静止している、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３７】
前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と１メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ２の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ１，３である、請求項３５に記載のデュアルカメラ。
【請求項３８】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記テレイメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、範囲ＲＡＦで、焦点合わせのために１つのグループとしてさらに移動可能である、請求項３１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３９】
前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と２メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ１，３である、請求項３８に記載のデュアルカメラ。
【請求項４０】
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が、前記テレイメージセンサに対して、１つのユニットとして、焦点合わせのために移動可能である、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項４１】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラとを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３は、所与の範囲１，３で、前記イメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、１つのユニットとして前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ２は、範囲Ｒ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で、前記イメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の組み合わされた移動により、前記テレレンズを２つの状態にし、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、１つのズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから他のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、デュアルカメラ。
【請求項４２】
第１の光軸を有するレンズと、イメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式カメラであって、
前記レンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３は、所与の範囲１，３で、前記イメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、１つのユニットとして前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ２は、範囲Ｒ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で、前記イメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の組み合わされた移動により、前記レンズを２つの状態にし、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、１つのズーム状態における値ＥＦＬｍｉｎから他のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬｍａｘ＞１．５×ＥＦＬｍｉｎである、屈曲式カメラ。
【請求項４３】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）超広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＵＷを有する超ワイドレンズと、超ワイドイメージセンサとを備える超ワイドカメラと、
ｃ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレイメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞２ｘＥＦＬＵＷであり、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、トリプルカメラ。
【請求項４４】
ａ）ワイドカメラモジュールと、
ｂ）レンズモジュールと、当該レンズモジュールを第１のズーム状態と第２のズーム状態との間で移動させるためのレンズアクチュエータと、第１の較正データおよび第２の較正データを格納するためのメモリとを備えるテレカメラモジュールとを備え、
前記第１の較正データは、前記第１のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、
前記第２の較正データは、前記第２のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよい、デュアルカメラモジュール。
【請求項４５】
ａ）アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）と、
ｂ）第１の画像データを提供するためのワイドカメラモジュールと、
ｃ）第２の画像データを提供するためのテレカメラモジュールであって、レンズモジュールと、第１のズーム状態と第２のズーム状態との間で前記レンズモジュールを移動させるためのレンズアクチュエータとを備えるテレカメラモジュールと、
ｄ）第１の較正データと第２の較正データとを格納するためのメモリとを備え、
前記第１の較正データは、第１のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、
前記第２の較正データは、第２のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、
前記ＡＰは、前記テレカメラモジュールが前記第１のズーム状態のときは前記第１の較正データを用いて前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを処理し、前記テレカメラモジュールが前記第２のズーム状態のときは前記第２の較正データを用いて前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを処理することで、第３の画像データを生成するように構成される、システム。
【請求項４６】
前記第１の較正データが前記第１のカメラモジュールに格納され、前記第２の較正データが前記第２のカメラモジュールに格納される、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが前記テレカメラモジュールにのみ格納される、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４８】
前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが前記ワイドカメラモジュールにのみ格納される、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが、前記ワイドカメラモジュールにも前記テレカメラモジュールにも配置されていないメモリに格納される、請求項４２に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第１の較正データの第１の部分および前記第２の較正データの第１の部分が、前記ワイドカメラモジュールまたは前記テレカメラモジュールに配置されているメモリに格納され、
前記第１の較正データの第２の部分および前記第２の較正データの第２の部分が、前記ワイドカメラモジュールまたは前記テレカメラモジュールに配置されていないメモリに格納される、請求項４２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は２０１９年１月３日に出願された米国仮特許出願第６２／７８７，８２６号および２０１９年２月２５日に出願された第６２／８０９，８７１号からの優先権を主張し、その両方の米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に開示される実施形態は、概して、デジタルカメラに関し、より詳細には、屈曲式ズームレンズを備えたデュアルアパーチャズームデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００３】
コンパクトなマルチアパーチャ、特にデュアルアパーチャ（「デュアルレンズ」または「デュアルカメラ」とも呼ばれる）デジタルカメラが知られている。小型化技術により、タブレットおよび携帯電話（以下、総称して「スマートフォン」と呼ぶ）などのコンパクトな携帯型電子デバイスに、ズームなどの高度な撮像機能（例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、共同所有のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／０５６００４号を参照）を提供するこのようなカメラを組み込むことが可能である。そのようなカメラおよび／または本明細書に開示されるカメラは、厳しい高さ制限を有するカメラであり、通常１ｃｍ未満であり、より薄いほど良好である。
【０００４】
一方のカメラが広い視野ＦＯＶｗ（「ワイドカメラ」と呼ぶ）を有し、他方のカメラがより狭い「望遠」ＦＯＶＴ（「テレカメラ」と呼ぶ）を有するデュアルアパーチャズームカメラが知られている。テレカメラは、カメラが設置される装置の厚さに適合するように（好ましくは、装置の筐体から突出することなく）できるだけ小さな寸法を有することが要求される一方、一般的に使用されるイメージセンサとともに動作するのに適している。この問題は、比較的高いズーム効果を得るために長い（テレ）有効焦点距離（ＥＦＬ）を有するテレレンズを使用する場合にさらに重大である。知られているように、レンズに適用される「ＥＦＬ」という用語は、後方主平面から近軸焦点面までの距離を指す。後方主平面は、無限遠から軸上の基底近傍光線を追跡することによって計算され、基底近傍の像空間の周辺光線の角度を使用して決定される。
【０００５】
直立ワイドカメラと屈曲式テレカメラとを備えるデュアルアパーチャズームカメラも知られている（例えば、共同所有の米国特許第９，３９２，１８８号参照）。ワイドカメラは、ワイドイメージセンサ（または単に「センサ」）と、ワイドレンズ対称軸を有するワイド固定焦点レンズアセンブリ（または単に「レンズ」）を含むワイドレンズモジュールとを備える「直立」カメラである。屈曲式テレカメラは、テレイメージセンサと、テレレンズ対称軸を有するテレ固定焦点レンズを含むテレレンズモジュールとを備える。デュアルアパーチャズームカメラは、物体または景色から到来する光を、第１の光路に沿って、テレイメージセンサに向かって、第２の光路に屈曲させる反射素子（光路屈曲素子または「ＯＰＦＥ」とも呼ばれる）をさらに備える。第１の光路と第２の光路は互いに垂直である。ワイドレンズ対称軸は、第１の光路に沿っており（平行であり）、テレレンズ対称軸は、第２の光路に沿っている。反射素子は、ワイドレンズ対称軸およびテレレンズ対称軸の両方に対して実質的に４５度で傾斜した反射素子対称軸を有し、物体とテレイメージセンサとの間に折り畳み光路を提供するように作動する。
【０００６】
ワイドレンズは広い視野（ＦＯＶＷ）を持ち、テレレンズはＦＯＶＷより狭いテレ視野（ＦＯＶＴ）を持つ。例において、テレカメラは、ワイドカメラと比較して、Ｘ５ズームエフェクトを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２つ以上の群に分割された複数のレンズ素子を含み、レンズ素子のうち１つまたは複数の（「群」）レンズ素子が別のレンズ素子またはレンズ素子の群に対して移動可能であるレンズアセンブリを有する小型屈曲式カメラも知られている。相対運動に使用されるアクチュエータ（モータ）としては、スクリュー付きステップモータまたは圧電アクチュエータが挙げられる。しかしながら、このようなカメラの一般的な問題は、それらの構造が、３以上のかなり大きなＦ値（Ｆ＃）を指示し、Ｆ＃がズーム係数とともに増加することである。それらのアクチュエータは、低速で雑音が多く（圧電）、またはかさばり（ステッパモータ）、信頼性の問題があり、高価である。また、公知の光学設計では、このようなカメラで得られる２つの極限ズーム状態に対して、所与のＦ＃に対して大きなレンズアセンブリ高さを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な実施形態において、広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサ（または単に「テレセンサ」）と、ＯＰＦＥとを備える屈曲式テレカメラとを備え、前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、前記テレレンズを２つのズーム状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレセンサに対して第１の光軸に沿って移動可能であり、前記テレレンズの有効焦点距離を、１つのズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから別のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、デュアルカメラを提供する。
【０００９】
ワイドレンズは第２の光軸を有し、該第２の光軸は第１の光軸に対して垂直になっている。
【００１０】
いくつかの例示的な実施形態において、前記テレカメラが、前記第１のズーム状態と前記第２のズーム状態の両方において、Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３を互いにシフトさせることによって焦点合わせをするように構成される。
【００１１】
いくつかの例示的な実施形態において、Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が物体側から像側に配列され、Ｇ１が正の屈折力を有し、Ｇ２が正の屈折力を有し、Ｇ３が負の屈折力を有する。
【００１２】
いくつかの例示的な実施形態において、前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３を含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が前記テレセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２が前記テレセンサに対して静止している。いくつかの実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ３が、前記テレセンサ、前記レンズ素子群Ｇ１、および前記レンズ素子群Ｇ２に対して、焦点合わせのためにさらに移動可能であってもよい。いくつかの実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１が、前記テレセンサ、前記レンズ素子群Ｇ２、および前記レンズ素子群Ｇ３に対して、焦点合わせのためにさらに移動可能であってもよい。
【００１３】
例示的な実施形態において、物体側に向かう第１のレンズ素子Ｌ１は、テレレンズにおける他の全てのレンズ素子のクリアアパーチャよりも大きいクリアアパーチャ（ＣＡ）値（または単に「クリアアパーチャ」）を有する。
【００１４】
例示的な実施形態において、前記テレレンズが総トラック長（ＴＴＬＴ）を有し、最大ＴＴＬＴ（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす。
【００１５】
例示的な実施形態において、前記テレレンズが総トラック長（ＴＴＬＴ）を有し、最大ＴＴＬＴ（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜０．９×ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす。
【００１６】
例示的な実施形態において、前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．５×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす。
【００１７】
例示的な実施形態において、前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．８×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす。
【００１８】
例示的な実施形態において、前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．２×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす。
【００１９】
例示的な実施形態において、いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．７５×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さいストロークを有する。
【００２０】
例示的な実施形態において、いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．６×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さいストロークを有する。
【００２１】
例示的な実施形態において、前記第１のレンズ素子Ｌ１がカットレンズ素子である。
【００２２】
いくつかの例示的な実施形態において、前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３を含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記テレセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、所与の範囲Ｒ１，３で１つのユニットとして移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２が、前記テレセンサに対して、Ｒ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で移動可能である。例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が像側に向かって移動可能である。いくつかの例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が、前記テレセンサに対して、１つのユニットとして焦点合わせのために移動可能である。
【００２３】
いくつかの例示的な実施形態において、ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍである。
【００２４】
いくつかの例示的な実施形態において、ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍである。
【００２５】
いくつかの例示的な実施形態において、前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と１メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ２の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ２である。いくつかの例示的な実施形態において、前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と２メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ１，３である。
【００２６】
いくつかの例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ２の移動のための作動が閉ループ制御で行われる。
【００２７】
いくつかの例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３の移動のための作動が開ループ制御で行われる。
【００２８】
いくつかの例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の移動が、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）機構を用いて引き起こされる。
【００２９】
いくつかの例示的な実施形態において、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の移動が、リニアレールを作るボールガイド機構によって、前記第１の光軸に沿ってガイドされる。いくつかの例示的な実施形態において、前記ボールガイド機構が、Ｇ２のレンズ担体上の少なくとも１つの溝と、Ｇ１とＧ３のレンズ担体上の少なくとも１つの溝と、前記Ｇ２のレンズ担体上の溝と、前記Ｇ１とＧ３のレンズ担体上の溝との間の複数のボールとを含む。
【００３０】
例示的な実施形態において、広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、第１の光軸を有するテレレンズと、テレセンサと、ＯＰＦＥとを備える屈曲式テレカメラとを備え、前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３は、所与の範囲１，３で、前記テレセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、１つのユニットとして前記第１の光軸に沿って移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２は、範囲Ｒ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で、前記テレセンサに対して第１の光軸に沿って移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の組み合わされた移動により、前記テレレンズを２つの状態にし、前記テレレンズのＥＦＬを、１つのズーム状態におけるＥＦＬＴｍｉｎから他のズーム状態におけるＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、デュアルカメラを提供する。
【００３１】
例示的な実施形態において、第１の光軸を有するレンズと、イメージセンサと、ＯＰＦＥとを備える屈曲式カメラであって、前記レンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３は、所与の範囲１，３で、前記イメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、１つのユニットとして前記第１の光軸に沿って移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ２は、範囲Ｒ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で、前記イメージセンサに対して第１の光軸に沿って移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の組み合わされた移動により、前記レンズを２つの状態にし、前記レンズのＥＦＬを、１つのズーム状態における値ＥＦＬｍｉｎから他のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬｍａｘ＞１．５×ＥＦＬｍｉｎである、屈曲式カメラを提供する。
【００３２】
例示的な実施形態において、広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、超広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＵＷを有する超ワイドレンズと、超ワイドイメージセンサとを備える超ワイドカメラと、第１の光軸を有するテレレンズと、テレセンサと、ＯＰＦＥとを備える屈曲式テレカメラを備え、前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレセンサに対して第１の光軸に沿って移動可能であり、前記テレレンズのＥＦＬを、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎである、デュアルカメラを提供する。
【００３３】
例示的な実施形態において、ワイドカメラモジュールと、レンズモジュールと、当該レンズモジュールを第１のズーム状態と第２のズーム状態との間で移動させるためのレンズアクチュエータと、第１の較正データおよび第２の較正データを格納するためのメモリとを備えるテレカメラモジュールとを備え、前記第１の較正データは、第１のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、前記第２の較正データは、第２のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよい、デュアルカメラモジュールを提供する。
【００３４】
様々な例示的な実施形態において、アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）と、第１の画像データを提供するためのワイドカメラモジュールと、第２の画像データを提供するためのテレカメラモジュールであって、レンズモジュールと、第１のズーム状態と第２のズーム状態との間でレンズモジュールを移動させるためのレンズアクチュエータとを備えるテレカメラモジュールと、第１の較正データと第２の較正データとを格納するためのメモリとを備え、第１のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、前記第２の較正データは、第２のズーム状態における、前記ワイドカメラモジュールと前記テレカメラモジュールとの間の較正データを含んでもよく、前記ＡＰは、前記テレカメラモジュールが前記第１のズーム状態のときは前記第１の較正データを用いて前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを処理し、前記テレカメラモジュールが前記第２のズーム状態のときは前記第２の較正データを用いて前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを処理することで、第３の画像データを生成するように構成される、システムを提供する。
【００３５】
前記システムの実施形態において、前記第１の較正データが前記第１のカメラモジュールに格納され、前記第２の較正データが前記第２のカメラモジュールに格納される。
【００３６】
前記システムの実施形態において、前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが前記テレカメラモジュールにのみ格納される。
【００３７】
前記システムの実施形態において、前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが前記ワイドカメラモジュールにのみ格納される。
【００３８】
前記システムの実施形態において、前記第１の較正データおよび前記第２の較正データが、前記ワイドカメラモジュールにも前記テレカメラモジュールにも配置されていないメモリに格納される。
【００３９】
前記システムの実施形態において、前記第１の較正データの第１の部分および前記第２の較正データの第１の部分が、前記ワイドカメラモジュールまたは前記テレカメラモジュールに配置されているメモリに格納され、前記第１の較正データの第２の部分および前記第２の較正データの第２の部分が、前記ワイドカメラモジュールまたは前記テレカメラモジュールに配置されていないメモリに格納される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本明細書に開示される実施形態の非限定的な例は、この段落の後に示される、本明細書に添付される図面を参照して、以下に記載される。複数の図に見られる同一の構造、要素、または部品は、それらが見られるすべての図において、概して同一の番号が付される。同一の要素が示されているが、１つの図のみに番号が付されている場合、それらはそれらが見られるすべての図において同じ番号を有するものとみなされる。図面および説明は、本明細書に開示された実施形態を解明し、明確にすることを意図しており、決して限定するものと考えるべきではない。
【図１Ａ】直立カメラおよびズーム屈曲式カメラを備えるデュアルカメラを概略的に示す概観斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのデュアルカメラの分解図である。
【図２Ａ】第１のズーム状態の第１のレンズ光学設計および光線追跡を有する、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなズーム屈曲式カメラを示す図である。
【図２Ｂ】第２のズーム状態の第１のレンズ光学設計および光線追跡を有する、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなズーム屈曲式カメラを示す図である。
【図２Ｃ】第１のズーム状態における第１の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図２Ｄ】第２のズーム状態における第１の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図３Ａ】第１のズーム状態における第２の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図３Ｂ】第２のズーム状態における第２の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ａ】第１のズーム状態における第３の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｂ】第２のズーム状態における第３の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｃ】第１のズーム状態における第４の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｄ】第２のズーム状態における第４の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｅ】第１のズーム状態における第５の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｆ】第２のズーム状態における第５の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｇ】第１のズーム状態における第６の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｈ】第２のズーム状態における第６の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図５Ａ】上部のある角度から見たＥＦＬＴｍｉｎの状態における、第２の実施例の光学設計を有するレンズを有するテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｂ】上部の別の角度から見た図５Ａのテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｃ】上部のある角度から見たＥＦＬＴｍａｘの状態における、第２の実施例の光学設計を有するレンズを有するテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｄ】上部の別の角度から見た図５Ｃのテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｅ】図５Ａ〜図５Ｄのテレレンズおよびセンサのモジュールの分解図である。
【図６Ａ】ある角度から見た、図５Ａおよび図５Ｂに示すようなＥＦＬＴｍｉｎの状態のテレレンズおよびセンサのモジュールの上部作動サブアセンブリおよび下部作動サブアセンブリの底面図である。
【図６Ｂ】別の角度から見た、図５Ｃおよび図５Ｄに示すようなＥＦＬＴｍａｘの状態のテレレンズおよびセンサのモジュールの上部作動サブアセンブリおよび下部作動サブアセンブリの底面図である。
【図６Ｃ】底面から見た上部作動サブアセンブリを示す図である。
【図７】図５のテレレンズおよびセンサのモジュールにおける静止レールの詳細を示す図である。
【図８】図５のテレレンズおよびセンサのモジュールにおける電子サブアセンブリを示す図である。
【図９Ａ】軸対称性を有するレンズ素子を示す図である。
【図９Ｂ】２つの切れ目を有するカットレンズ素子を示す図である。
【図１０】本明細書に開示されるズーム屈曲式カメラを操作するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】本開示の主題のいくつかの例による、レンズ素子の凸面に衝突する光線のインパクトポイントの模式図、および平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影の模式図である。
【図１１Ｂ】本開示の主題のいくつかの例による、レンズ素子の凹面に衝突する光線のインパクトポイントの模式図、および平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影の模式図である。
【図１２】本開示の主題のいくつかの例による、平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影、およびクリアな高さ（clear height）値（ＣＨ）の概略図である。
【図１３】本開示の主題のいくつかの例による、平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影、およびクリアアパーチャの概略図である。
【図１４】本明細書で開示されるシステムの実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図１５】屈曲式レンズ設計および非屈曲式レンズ設計を備えたデュアルアパーチャカメラおよびトリプルアパーチャカメラの概略的なデザインを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１Ａは、直立ワイドカメラ１０２と、ＯＰＦＥ１０４（例えばプリズム）と、ズーム屈曲式テレカメラレンズおよびセンサモジュール（または単に「モジュール」）１０６とを備える屈曲式テレカメラ１０３とを備える、番号１００が付されたデュアルカメラの一実施形態を概略的に示す概観斜視図である。ワイドカメラは、固定有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズ１１０を含む。例えば、ＥＦＬＷは２〜５ｍｍであってもよい。テレカメラ１０３において、ＯＰＦＥ１０４はプリズムホルダ１０８に保持されている。モジュール１０６は、シールド１０７を含む。シールド１０７は、モジュール１０６またはカメラ１０３の一部または全ての要素を覆うことができる。図１Ｂは、シールド１０７が除去され、より詳しく説明されたデュアルカメラ１００を示す。モジュール１０６は、テレレンズ光軸１１６を有するテレレンズ１１４と、テレセンサ１１８と、必要に応じて、ガラス窓１３０（例えば、図２Ａ参照）とをさらに含む。ガラス窓１３０は、赤外線（ＩＲ）波長の光をフィルタリングするため、センサ１１８の機械的保護のため、および／またはセンサ１１８を塵埃から保護するために使用されてもよい。簡単にするために、カメラ、レンズ、またはイメージセンサを参照して使用される「テレ」という語は、以後、落とされてもよい。いくつかの実施形態において、レンズおよびイメージセンサモジュールは、テレセンサがそれ自身のモジュールを有し、後述する他の機能および部分（特に、図５Ａ〜Ｅのレンズアクチュエータ構造５０２）がテレカメラレンズモジュールのみに留まるように、分離される。以下の説明全体は、そのような実施形態にも言及する。他の実施形態において、本明細書で説明されるシステムは、例えば３倍カメラシステムを形成する１以上の追加のカメラを備えることができる。ワイドカメラおよびテレカメラに加えて、３倍カメラは、超ワイドカメラのＥＦＬがＥＦＬＵＷ＜０．７×ＥＦＬＷである超ワイドカメラも含むことができる。
【００４２】
デュアルカメラ１００は、以下に説明するレンズ群およびレンズ素子の移動を含む様々なカメラ機能を制御する制御装置（図示せず）をさらに備えるか、または該制御装置に結合される。
【００４３】
レンズ１１４は、第１の群（Ｇ１）のレンズハウジング（または「ホルダ」）１２０、第２の群（Ｇ２）のレンズハウジング１２２、および第３の群（Ｇ３）のレンズハウジング１２４にそれぞれ収容された３つのレンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３を含む。レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３のための３つの異なるレンズ設計の詳細について、図２〜図４を参照して以下に示す。次に詳細に説明する様々な実施形態において、少なくとも１つのレンズ素子群がレンズ光軸１１６に沿って別のレンズ素子群に対して移動して、少なくとも２つのテレレンズ有効焦点距離ＥＦＬＴ、すなわち、最小ＥＦＬＴｍｉｎおよび最大ＥＦＬＴｍａｘを提供する。例えば、ＥＦＬＴｍｉｎは１０〜２０ｍｍであってもよく、ＥＦＬＴｍａｘは２０〜４０ｍｍであってもよい。これにより、小さなテレレンズのＦ値（Ｆ＃Ｔ）を維持しながら、２つの大きなＥＦＬ間のズーム能力を提供する。加えて、ＥＦＬＴｍｉｎは、光学ズームがＥＦＬＷとＥＦＬＴｍａｘの間でデュアルカメラ１００によって提供されるように、例えば、２倍以上ＥＦＬＷよりも大きい。さらに、ＥＦＬについては、それぞれのズーム状態について、テレレンズ総トラック長（ＴＴＬＴ）は、レンズが無限遠に焦点合わせされるときに、第１のレンズ素子の第１の表面から物体側（Ｓ１、下記参照）に向かってイメージセンサ表面までの光軸に沿った距離として定義され、すべてのレンズ素子およびガラス窓を含む。第１のズーム状態に対してＴＴＬＴｍｉｎが定義され、第２のズーム状態に対してＴＴＬＴｍａｘが定義される。ＴＴＬＴｍｉｎおよびＴＴＬＴｍａｘは、例えば、図２Ｃ、２Ｄ、３Ａ、および３Ｂには表記されているが、これらの定義は、本出願におけるすべての実施形態に適用される。
【００４４】
図２Ａは、ＯＰＦＥ１０４（例えば、プリズム）を有するカメラ１０３のようなズーム屈曲式テレカメラ１０３’、レンズ１１４のようなレンズ１１４’、およびテレレンズ１１４’の第１の例示的な光学設計および光線追跡を有するイメージセンサ１１８を示し、ここで、テレレンズは第１のズーム状態、すなわち、ＥＦＬ＝ＥＦＬＴｍｉｎを有する。加えて、ガラス窓１３０が、全てのレンズ素子とイメージセンサ１１８との間に配置されていてもよい。図２Ｂは、第２のズーム状態、すなわちＥＦＬ＝ＥＦＬＴｍａｘを有する屈曲式テレカメラ１０３’を示す。図２Ｃは、第１のズーム状態の第１の光学設計を有するレンズ１１４’の詳細を示し、図２Ｄは、第２のズーム状態のレンズ１１４’の詳細を示す。
【００４５】
レンズ１１４’は、表１〜４によって表される第１の例示的な光学設計を有し、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズム（「物体側」）に対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表１は、光学レンズ設計における表面のそれぞれについての光学データを示す。ＯＰＦＥ（プリズムまたはミラー）の光学データは、当技術分野で公知の多くのＯＰＦＥ設計が物体とＳ１との間で使用できるので、表１では省略されている。そのようなＯＰＦＥの非限定的な例には、ガラスまたはプラスチックで作製されたプリズムであって、該プリズムの屈折率が変化（例えば、１〜３の範囲で変化）し得るようなプリズム、迷光を制限するＯＰＦＥ（例えば、共同所有の国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１８／０５４９２８に開示）、薄型プリズム（例えば、共同所有の米国仮特許出願第６２／６５７，００３号を参照）、スキャニングＯＰＦＥ（例えば、共同所有の国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１８／０５０８８５およびＰＣＴ／ＩＢ２０１７／を参照）、ＯＩＳ機構を有するＯＰＦＥ（例えば、共同所有の米国特許第９９２７６００号を参照）、およびミラーが含まれる。
【００４６】
表２は、表１における表面間の距離についての付加的なデータであるズームデータと、様々なズーム位置ごとに変化するパラメータとを示す。表３は、球面ではない表１の表面についての付加的な光学データである非球面データを示す。表４は、レンズ素子およびレンズ素子群の焦点距離（単位ｍｍ）を示す。第２の例示的な光学設計（表５〜表８）、第３の例示的な光学設計（表９〜表１２）、第４の例示的な光学設計（表１３〜表１６）、および第５の例示的な光学設計（表１７〜表２０）の同様の表が以下に存在する。
【００４７】
以下の様々な例示的な実施形態に開示されるレンズは、レンズ素子のいくつかのレンズ群（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等）を備え、各群は、Ｌｉと表記される複数のレンズ素子を含む。各レンズ素子Ｌｉは、それぞれの前面Ｓ２ｉ−１と後面Ｓ２ｉとを有する（ここで、「ｉ」は１〜Ｎの整数）。本明細書で使用されるように、各レンズ素子の「前面」という用語は、カメラの入口（カメラ物体側）により近くに位置するレンズ素子の表面を指し、「後面」という用語は、イメージセンサ（カメラ像側）により近くに位置するレンズ素子の表面を指す。前面および後面は、場合によっては非球面であり得る。前面および後面は、場合によっては球面であり得る。しかし、これらのオプションに限定されない。レンズ素子Ｌ１〜ＬＮは、様々な材料、例えば、プラスチックまたはガラスから作製されてもよい。いくつかのレンズ素子は他のレンズ素子とは異なる材料から作製されてもよい。表記「Ｇｉ」、「Ｌｉ」、「Ｓｉ」は、一例としていくつかの図に示される（「Ｇｉ」の表記については図２Ｃおよび図２Ｄ、「Ｌｉ」の表記については図２Ｂ、「Ｓｉ」の表記については図４Ａを参照）。しかし、これらの表記は、本出願におけるすべての実施形態に適用される。
【００４８】
本明細書において、部品、素子、または部品群または素子群の「高さ」は、部品／素子／これらの群の最下点と、部品／素子／これらの群の最上点との間の、第１の光軸方向（例示的な座標系におけるＹ方向）の距離として定義される。用語「上方」または「上部」は、同じ部品／素子またはこれらの群の他のセクションに対して、Ｙ軸に沿って、撮像された（撮影された）物体に近く、かつ当該物体に面している、任意の部品／素子／これらの群のセクションを指す。用語「下方」または「下部」は、同じ部品／素子またはこれらの群の他のセクションに対して、Ｙ軸に沿って、撮像された物体から最も遠く、かつ当該物体から離れて面している、任意の部品／素子／これらの群のセクションを指す。
【００４９】
表１（ならびに表５および表９）において、Ｒは表面の曲率半径であり、Ｔは表面から次の表面までの光軸に沿った距離である。いくつかのレンズ素子間の距離は、ズームおよび焦点合わせによって変化するため、様々なズーム位置および焦点位置について、付加的な厚さデータを表２、表６、および表１０に示す。なお、ＴＴＬＴは、物体を無限遠に設定して表２、表６、表１０の付加的なデータを使用する場合、Ｓ１からイメージセンサまでのすべてのＴ値の合計となる。Ｄは、表面の光学直径である。Ｄ／２は、「半直径（semi-diameter）」または直径の半分を表す。Ｒ、Ｔ、およびＤの単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。ＮｄおよびＶｄは、それぞれ、表面と次の表面との間に存在するレンズ素子材料の屈折率およびアッベ数である。
【００５０】
表面タイプを表１、表５、および表９に定義し、表面の係数を表３、表７、および表１１に示す。
−「平面」
−「偶数次非球（Ｅｖｅｎ−Ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）（ＥＶＡＳ）面」は、式１と表３、表７、および表１１に示すそれらの詳細を用いて定義される。
【数１】
2021513118.tif 000003
ここで、ｒは関連する光軸（第１または第２）から、（およびそれに垂直な）光学表面内の点までの距離であり、ｋは円錐係数であり、ｃ=１／Ｒであり、αは、表３、表７、および表１１に与えられる係数である。なお、任意の非球面に対して、ｒの最大値（「最大ｒ」）は、それぞれの表面の半直径（Ｄ／２）である。
【００５１】
−ＱＴ１表面は、以下の式２および副方程式を用いて定義される。
【数２】
2021513118.tif 000004
ここで、｛ｚ、ｒ｝は標準円筒極座標であり、ｃは表面の近軸曲率であり、ｋは円錐パラメータであり、ＮＲはノルム半径であり、Ａｎはレンズデータ表に示される多項式係数である。
【００５２】
−「絞り面（stop surface）」（表２、表６、表１０、表１４、表１８および表２２）とは、開示される実施形態において、レンズ開口の絞り面の位置が第１のズーム状態から第２のズーム状態にシフトするときに変化し得る。この場合、絞りは、レンズモジュール全体のＦ＃を決定する。例えば、いくつかの実施形態において、第１のズーム状態において中心場のための画像を形成するために画像平面に到達する光の量は、物体側の第１のレンズＬ１近傍の開口絞りによって決定され、一方、第２のズーム状態において中心場のための画像を形成するために画像平面に到達する光の量は、別のレンズ素子（例えば、近傍のレンズ素子Ｌ４）近傍の開口絞りによって決定される。他の実施形態において、レンズ開口の絞り面の位置が、第１のズーム状態から第２のズーム状態にシフトするときに、変化しない場合がある。プリズムの反射面は、「ミラー」としても一般的に知られる。
【００５３】
以下の表に示すイメージセンサの直径Ｄは、イメージセンサの最大限の対角サイズを指す。
【表１】
2021513118.tif 000005
【表２】
2021513118.tif 000006
【表３】
2021513118.tif 000007
【表４】
2021513118.tif 000008
第１の実施例（「実施例１」）において、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１およびＬ２を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ３およびＬ４を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ５〜Ｌ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。なお、表４に記載のレンズまたはレンズ群の焦点距離は正または負の値を有し、これは関連するレンズ素子またはレンズ群のそれぞれの正または負の屈折力を示す。したがって、表４において、Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５およびＬ８は正の屈折力を有し、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６およびＬ７は負の屈折力を有し、同様に、Ｇ１およびＧ２は正の屈折力を有し、Ｇ３は負の屈折力を有する。これは表８および表１２についても同様である。
【００５４】
実施例１において、イメージセンサ１１８に対して群Ｇ２を静止させたまま、イメージセンサ１１８に対して群Ｇ１および群Ｇ３を移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。そして、Ｇ３は、ズーム状態の各々で焦点を合わせるためにさらに移動可能である。表２は、正確な距離および相対的な位置決めを指定する。実施例１において、Ｇ１およびＧ３をＧ２（およびイメージセンサ）に対して相対的に移動させて、カメラを、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝２．８、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１６．３０９ｍｍである、図２Ａおよび図２Ｃに示す第１のズーム状態にし、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝４、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝２７．５８１ｍｍである、図２Ｂおよび図２Ｄに示す第２のズーム状態にする。移動範囲は、例えば５〜１０ｍｍとすることができる。第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ４とＳ５との距離、つまり０．１３１ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ８（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ８とＳ９との距離、つまりフォーカス距離に応じて５．０８０〜５．３６４ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ１６とＳ１７との距離、つまりフォーカス距離に応じて１．０９４〜０．８１０ｍｍ）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ４とＳ５との距離、つまり１１．４０３ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ８’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ８とＳ９との距離、つまりフォーカス距離に応じて０．０６０〜０．４３４ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表２のＳ１６とＳ１７との距離、つまりフォーカス距離に応じて６．１１４ｍｍ〜５．７４０ｍｍ）だけ離れている。
【００５５】
図３Ａは、第１のズーム状態の、カメラ１０３等の屈曲式テレカメラにおける、第２の実施形態の例示的な光学設計を有するレンズ素子の詳細を示し、図３Ｂは、第２のズーム状態の第２の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す。図は、レンズ１１４’’、イメージセンサ１１８、およびオプションの窓１３０を示す。第２の光学設計は表５〜表８によって表され、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズムに対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表５は光学データを示し、表６はズームデータを示し、表７は非球面データを示し、表８はレンズまたはレンズ群の焦点距離をｍｍで示す。
【００５６】
第２の実施例（「実施例２」）において、レンズ１１４’’では、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１およびＬ２を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ３〜Ｌ５を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ６〜Ｌ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。
【００５７】
実施例２において、イメージセンサに対して所与の範囲Ｒ１，３で群Ｇ１および群Ｇ３を一緒に移動させつつ、イメージセンサに対して群Ｇ２をＲ１，３よりも小さい範囲Ｒ２で移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。実施例２において、Ｒ１，３＝７．５０９ｍｍで、Ｒ２＝１．５７４ｍｍである。群Ｇ２はさらに、カメラ１０６の焦点距離を無限遠から１メートルまで変化させるための範囲ＲＡＦで、イメージセンサに対して任意のズーム状態で移動可能である。ズーム状態によっては、ＲＡＦは最大５５０マイクロメートル（μｍ）になることがある。図３Ａは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝２、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１７．３７３ｍｍである、第１のズーム状態の実施例２を示し、図３Ｂは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝４、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍａｘ＝２４．８８１ｍｍである、第２のズーム状態の実施例２を示す。
【００５８】
実施例２では、以下の条件を満たす。
【００５９】
Ｒ１，３とＲ２は、０．６×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さく、もちろん０．７５×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さい。Ｆ＃Ｔｍｉｎは、１．０×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘよりも小さく、１．２×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘよりも小さく、１．５×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘよりも小さく、１．８×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘよりも小さい。
【００６０】
第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ４とＳ５との距離、つまりフォーカス距離に応じて１．２４６〜１．０１２ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ１０とＳ１１との距離、つまりフォーカス距離に応じて６．１３６〜６．３７０ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ１６とＳ１７との距離、つまり０．２２９ｍｍ）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ４とＳ５との距離、つまりフォーカス距離に応じて７．１８１〜６．６５８ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ１０とＳ１１との距離、つまりフォーカス距離に応じて０．２〜０．７２５ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表６のＳ１６とＳ１７との距離、つまり７．７３８ｍｍ）だけ離れている。
【表５】
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【表６】
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【表７】
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【表８】
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図４Ａは、第１のズーム状態の、カメラ１０３等の屈曲式テレカメラにおける、第３の実施形態の例示的な光学設計を有するレンズ素子の詳細を示し、図４Ｂは、第２のズーム状態の第３の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す。図は、レンズ１１４’’’、イメージセンサ１１８、およびオプションの窓１３０を示す。第３の光学設計は表９〜表１２によって表され、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズムに対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表９は光学データを示し、表１０はズームデータを示し、表１１は非球面データを示し、表１２はレンズまたはレンズ群の焦点距離をｍｍで示す。
【００６１】
レンズ１１４’’’において、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１およびＬ２を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ３およびＬ４を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ５〜Ｌ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。
【００６２】
第３の例示的な使用（実施例３）において、群Ｇ２を静止させたまま、イメージセンサに対して所与の範囲で群Ｇ１および群Ｇ３を移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。移動範囲は、例えば５〜１０ｍｍとすることができる。Ｇ１は、焦点合わせのためにさらに移動可能である。実施例３において、Ｇ１およびＧ３をＧ２（およびイメージセンサ）に対して相対的に移動させて、カメラを、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍ、Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝２．７４、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１６．７８ｍｍである、図４Ａに示す第１のズーム状態にし、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝４、ＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍａｘ＝２６．９５８ｍｍである、図４Ｂに示す第２のズーム状態にする。第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ４とＳ５との距離、つまりフォーカス距離に応じて０．１９９〜０．８７０ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ８（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ８とＳ９との距離、つまり６．０５０ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ１６とＳ１７との距離、つまり０．６５０ｍｍ）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ４とＳ５との距離、つまりフォーカス距離に応じて１０．３７７〜１１．０３１ｍｍ）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ８（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ８とＳ９との距離、つまり０．０６ｍｍ）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１０のＳ１６とＳ１７との距離、つまり６．６４ｍｍ）だけ離れている。
【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【００６３】
図４Ｃは、第１のズーム状態の、カメラ１０３等の屈曲式テレカメラにおける、第４の例示的な光学設計を有するレンズ素子の詳細を示し、図４Ｄは、第２のズーム状態の第４の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す。図は、レンズ１１４’’’’、イメージセンサ１１８、およびオプションの窓１３０を示す。第４の光学設計は表１３〜表１６によって表され、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズムに対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表１３は光学データを示し、表１４はズームデータを示し、表１５は非球面データを示し、表１６はレンズまたはレンズ群の焦点距離をｍｍで示す。
【００６４】
第４の実施例（「実施例４」）において、レンズ１１４’’’’では、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１およびＬ２を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ３〜Ｌ５を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ６〜Ｌ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。
【００６５】
実施例４において、ズーム処理においてイメージセンサに対して群Ｇ２を静止させながら、イメージセンサに対して所与の範囲Ｒ１，３で群Ｇ１および群Ｇ３を一緒に（１つのユニットとして）移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。実施例５において、Ｒ１，３＝７．０６５ｍｍである。ズーム状態を変更する際に群Ｇ２は移動しないが、群Ｇ２は、カメラ１０６の焦点距離を無限遠から１メートルまで変化させるための範囲ＲＡＦで、イメージセンサおよび群Ｇ１および群Ｇ３に対して任意のズーム状態で移動可能である。ズーム状態によっては、ＲＡＦは最大７３０μｍになることがある。図４Ｃは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝２、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１７．８６５ｍｍである、第１のズーム状態の実施例４を示し、図４Ｄは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝４、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍａｘ＝２４．９３ｍｍである、第２のズーム状態の実施例４を示す。
【００６６】
第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ４とＳ５との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ１０とＳ１１との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ１６とＳ１７との距離）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ４とＳ５との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ１０とＳ１１との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１４のＳ１６とＳ１７との距離）だけ離れている。
【表１３】
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【表１４】
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【表１５】
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【表１６】
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【００６７】
図４Ｅは、第１のズーム状態の、カメラ１０３等の屈曲式テレカメラにおける、第５の例示的な光学設計を有するレンズ素子の詳細を示し、図４Ｆは、第２のズーム状態の第５の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す。図は、レンズ１１４’’’’’、イメージセンサ１１８、およびオプションの窓１３０を示す。第５の光学設計は表１７〜表２０によって表され、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズムに対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表１７は光学データを示し、表１８はズームデータを示し、表１９は非球面データを示し、表２０はレンズまたはレンズ群の焦点距離をｍｍで示す。
【００６８】
第５の実施例（「実施例５」）において、レンズ１１４’’’’’では、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１およびＬ２を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ３〜Ｌ５を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ６〜Ｌ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。
【００６９】
実施例５において、イメージセンサに対して群Ｇ２を静止させながら、イメージセンサに対して所与の範囲Ｒ１，３で群Ｇ１および群Ｇ３を一緒に（１つのユニットとして）移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。実施例５において、Ｒ１，３＝７．６９７ｍｍである。群Ｇ１および群Ｇ３はさらに、カメラ１０６の焦点距離を無限遠から２メートルまで変化させるための範囲ＲＡＦで、イメージセンサおよび群Ｇ２に対して任意のズーム状態で一緒に移動可能である。ズーム状態によっては、ＲＡＦは最大１．８ｍｍになることがある。図４Ｅは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝２、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１８．１ｍｍである、第１のズーム状態の実施例５を示し、図４Ｆは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝４、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍａｘ＝２５．８ｍｍである、第２のズーム状態の実施例５を示す。
【００７０】
第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１８のＳ４とＳ５との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１８のＳ１０とＳ１１との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６（１５ｍｍのＥＦＬの場合は、表１８のＳ１６とＳ１７との距離）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ４’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１８のＳ４とＳ５との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１０’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１８のＳ１０とＳ１１との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１６’（３０ｍｍのＥＦＬの場合は、表１７のＳ１６とＳ１７との距離）だけ離れている。
【表１７】
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【表１８】
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【表１９】
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【表２０】
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【００７１】
図４Ｇは、第１のズーム状態の、カメラ１０３等の屈曲式テレカメラにおける、第６の実施形態の例示的な光学設計を有するレンズ素子の詳細を示し、図４Ｈは、第２のズーム状態の第６の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す。図は、レンズ１１４’’’’’’、イメージセンサ１１８、およびオプションの窓１３０を示す。第６の光学設計は表２１〜表２４によって表され、Ｌ１〜Ｌ８と表記された８つのレンズ素子を含み、当該レンズ素子は、プリズムに対向する物体側のＬ１から始まり、イメージセンサに向かう像側のＬ８で終わる。表２１は光学データを示し、表２２はズームデータを示し、表２３は非球面データを示し、表２４はレンズまたはレンズ群の焦点距離をｍｍで示す。
【００７２】
レンズ１１４’’’’’’において、レンズ素子Ｌ１〜Ｌ８は、レンズ素子Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３を含む第１の群Ｇ１と、レンズ素子Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６を含む第２の群Ｇ２と、レンズ素子Ｌ７およびＬ８を含む第３の群の３つの群にグループ化される。
【００７３】
実施例６において、イメージセンサに対して範囲Ｒ２で群Ｇ２を移動させながら、イメージセンサに対して所与の範囲Ｒ１，３で群Ｇ１および群Ｇ３を一緒に（１つのユニットとして）移動させることによって、カメラを２つのズーム状態にさせる。なお、Ｒ２＜Ｒ１，３ある。実施例６において、Ｒ１，３＝５．６４１ｍｍであり、Ｒ２＝０．７１８である。群Ｇ１、群Ｇ２、および群Ｇ３はさらに、カメラ１０６の焦点距離を無限遠から１メートルまたは２メートルまで変化させるための範囲ＲＡＦで、イメージセンサに対して任意のズーム状態で一緒に移動可能である。ズーム状態によっては、ＲＡＦは最大０．４ｍｍになることがある。
【００７４】
図４Ｇは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍｉｎ＝１．８、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍｉｎ＝１９．８４ｍｍである、第１のズーム状態の実施例６を示し、図４Ｈは、ＥＦＬＴ＝ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍ、Ｆ＃＝Ｆ＃Ｔｍａｘ＝２．８８、およびＴＴＬＴ＝ＴＴＬＴｍａｘ＝２５．８５ｍｍである、第２のズーム状態の実施例６を示す。
【００７５】
第１の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ７（１３ｍｍのＥＦＬの場合は、表２２のＳ７とＳ８との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１３（１３ｍｍのＥＦＬの場合は、表２２のＳ１３とＳ１４との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１７（１３ｍｍのＥＦＬの場合は、表２２のＳ１７とＳ１８との距離）だけ離れている。第２の状態では、Ｇ１はＧ２から距離ｄ７’（２６ｍｍのＥＦＬの場合は、表２２のＳ７とＳ８との距離）だけ離れており、Ｇ２はＧ３から距離ｄ１３’（２６ｍｍのＥＦＬの場合は、表２２のＳ１３とＳ１４との距離）だけ離れており、Ｇ３は窓１３０から距離ｄ１７’（２６ｍｍのＥＦＬの場合は、表２１のＳ１７とＳ１８との距離）だけ離れている。
【表２１】
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【表２２】
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【表２３】
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【表２４】
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【００７６】
図５Ａ〜５Ｅは、番号５００が付されたテレレンズおよびセンサのモジュール（または単に「モジュール」）の一例を概略的に示す。図５Ａ〜図５Ｅといくつかの他の図面に示す座標系ＸＹＺを参照して図面の説明を続ける。一例では、モジュール５００が第２の実施例の光学設計を有する。モジュール５００において、レンズ１１４’、１１４’’、および１１４’’’のズーム状態とフォーカス状態との間で切り換えるために必要な作動方法の一例を提供する。図５Ａは、上部のある角度から見たＥＦＬＴｍｉｎの状態におけるモジュール５００を概略的に示し、図５Ｂは、上部の別の角度から見たＥＦＬＴｍｉｎの状態におけるモジュール５００を概略的に示している。図５Ｃは、上部のある角度から見たＥＦＬＴｍａｘの状態におけるモジュール５００を概略的に示し、図５Ｄは、上部の別の角度から見たＥＦＬＴｍａｘの状態におけるモジュール５００を概略的に示している。図５Ｅは、モジュール５００の分解図を示す。モジュール５００は、Ｇ１＋Ｇ３レンズサブアセンブリ５０２と、Ｇ２レンズサブアセンブリ５０４と、センササブアセンブリ５０６と、電磁（ＥＭ）サブアセンブリ５０８と、ベースサブアセンブリ５１０と、第１の磁石５１２と、第１のコイル５１４と、第２の磁石５１６と、第１の組の（例示的に４つの）ボール５２０と、第２の組の（例示的に４つの）ボール５２２とを含む。レンズサブアセンブリ５０２および５０４は、レンズ光軸１１６を共有する。
【００７７】
第１のコイル５１４は、第１の磁石５１２の隣に配置され、ベースサブアセンブリ５１０に堅固に結合される（相対的に移動しない）。第１のコイル５１４はＰＣＢ８２２（図８）等のＰＣＢにはんだ付けされてもよく、または第１のコイル５１４に入力電流および出力電流を送ることを可能にする外部回路（図示せず）に経路指定されてもよく、当該電流は動作に必要な電力信号および電子信号の両方を搬送する。コイル５１４は、例示的には矩形形状を有し、典型的には数十のコイル巻線（すなわち、非限定的な範囲は５０〜２５０）を含み、典型的な抵抗は１０〜３０オームである。第１の磁石５１２は分割磁石であって、真ん中の分割線５１２ａで２つの側に分離されており、分割線５１２ａの一方の側において、磁石５１２は正のＸ方向に対向する北磁極を有し、かつ、分割線５１２ａの他方の側において、磁石５１２は、正のＸ方向に対向する南磁極を有する。第１のコイル５１４に電流を駆動すると、第１のローレンツ力が第１の磁石５１２上に生成される。一例では、時計回り方向に第１のコイル５１４を流れる電流が第１の磁石５１２上に正のＺ方向に第１のローレンツ力を誘発し、反時計回り方向に第１のコイル５１２を流れる電流は第１の磁石５１２上に負のＺ方向にローレンツ力を誘発する。一例では、第１のローレンツ力を使用して、開ループ制御において、第１のズーム状態から第２のズーム状態へ、およびその逆に、下部作動サブアセンブリ５６０を移動させる。すなわち、ストップ７２０ａ、７２０ｂとストップ７２２ａ、７２２ｂとの間で下部作動サブアセンブリ５６０を作動させる（下記参照）。
【００７８】
図６Ａおよび６Ｂは、ＥＦＬＴｍｉｎの状態の上部作動サブアセンブリ５５０および下部作動サブアセンブリ５６０を示す、モジュール５００の作動部分の２つの底面斜視図である。図６Ｃは、底面のある角度から見た上部作動サブアセンブリ５５０を示す。上部作動サブアセンブリ５５０は、Ｇ２レンズサブアセンブリ５０４と、第２の磁石５１６と、複数のステッピング磁石６２６とを備える。下部作動サブアセンブリ５６０は、Ｇ１＋Ｇ３レンズサブアセンブリ５０２、第１の磁石５１２、ステッピング磁石６２８、および４つのヨーク６０２ａ、６０２ｂ（図６Ｂ）および６０４ａ、６０４ｂ（図６Ａ）を含む。図７は、ベースサブアセンブリ５１０の詳細を示しており、ベースサブアセンブリ５１０は、ガイドレール７１０ａおよび７１０ｂと、プルストップ磁石７０２ａ、７０２ｂおよびプルストップ磁石７０４ａ、７０４ｂとを備えている。なお、図７において、説明のために、プルストップ磁石７０２ａ、７０２ｂおよびプルストップ磁石７０４ａ、７０４ｂは、ストップ７２０ａ、７２０ｂおよびストップ７２２ａ、７２２ｂから分離されている。矢印は、ストップ７２０ａ、７２０ｂおよびストップ７２２ａ、７２２ｂにおけるプルストップ磁石７０２ａ、７０２ｂおよびプルストップ磁石７０４ａ、７０４ｂの接着位置を示す。ヨーク６０２ａ、６０２ｂはプルストップ磁石７０２ａ、７０２ｂに対して引っ張られ、ヨーク６０４ａ、６０４ｂはプルストップ磁石７０４ａ、７０４ｂに対して引っ張られる。ガイドレール７１０ａ、７１０ｂの各々は、それぞれの溝７１２ａ、７１２ｂを備える。ベースサブアセンブリ５１０は、例示的にガイドレール７１０ｂに接続された２つの機械的ストップ７０６および７０８をさらに備える。機械的ストップ７０６および７０８は、上部作動サブアセンブリ５５０のストロークを制限する。図８は、ＰＣＢ８２２上のＥＭサブアセンブリ５０８の詳細を示す。
【００７９】
一例では、モジュール５００は、レンズ光軸１１６に沿った方向へのレンズサブアセンブリ５０２および５０４の相対運動を可能にする。モジュール５００は、３〜４０ｍｍの範囲の例示的な長さ／幅／高さ寸法を有する。すなわち、モジュール５００は、寸法が３ｘ３ｘ３ｍｍ３〜４０ｘ４０ｘ４０ｍｍ３の箱に収納することができる。一例では、モジュール５００は、レンズ素子Ｌ１〜ＬＮの最大クリアアパーチャに、それぞれのレンズサブアセンブリ５０２および５０４のプラスチック厚さ（プラスチック厚さは、例えば０．５〜１．５ｍｍの範囲内にある）を加えたものに、シールド１０７の厚さ（シールド厚さは例えば０．１〜０．３ｍｍの範囲内にある）を加えたものに、それぞれのレンズサブアセンブリ５０２および５０４とシールド１０７との間の２つの空隙の厚さ（それぞれの空隙厚さは例えば０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内にある）を加えたものによって制限される（Ｙ軸に沿った）高さを有する。レンズ素子Ｌ１〜ＬＮのクリアアパーチャは、以下に説明するように、円形のクリアアパーチャまたはカットレンズクリアアパーチャであってもよい。
【００８０】
モジュール５００において、３つのレンズ群（Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３）は、レンズ群Ｇ１およびレンズ群Ｇ３を保持するレンズサブアセンブリ５０２と、レンズ群Ｇ２を保持するレンズサブアセンブリ５０４の２つのレンズサブアセンブリに保持される。レンズサブアセンブリ５０２および５０４は、典型的にはプラスチックで作製される。いくつかの実施形態において、レンズサブアセンブリ５０２と、レンズ群Ｇ１およびレンズ群Ｇ３とは、単一部品であってもよい（同様に、レンズサブアセンブリ５０４と、レンズ群Ｇ２とは、単一部品であってもよい）。いくつかの実施形態において、それらは別個の部品であってもよい。レンズサブアセンブリ５０２および５０４は、例えば、プラスチック成形によって、または代替的に他の方法によって作製され得る。第１の磁石５１２および第２の磁石５１６は、レンズ光軸１１６を横切って（Ｘ方向に）両側から、レンズサブアセンブリ５０２および５０４にそれぞれ固定させて取り付けられる（例えば接着される）。
【００８１】
レンズサブアセンブリ５０２は、いくつかの溝を含み、機械的なボールガイド機構を画定し、ズームの必要性のためにリニアレールで作動させることを可能にする。この例では、６つの溝が記載されるが、別の数の溝が使用されてもよい。すなわち、Ｚ方向に沿った、レンズサブアセンブリ５０２の上面にある２つの溝５４２ａ、５４２ｂ（図５Ｅ）と、同様にＺ方向に沿った、レンズサブアセンブリ５０２の底面にある４つの溝６２４ａ〜６２４ｄ（図６Ａ）である。レンズサブアセンブリ５０４はいくつかの溝を含み、レンズサブアセンブリ５０２の溝の一部と嵌合する。図示の実施形態では、レンズサブアセンブリ５０４が４つの溝６４２ａ〜６４２ｄを含み、そのうちの３つのみが図６Ｃにおいて見られる。溝６４２ａ〜６４２ｄは互いに平行であり、Ｚ軸（光軸）に沿っており、Ｚ方向に沿って上部作動サブアセンブリ５５０をガイドするために使用される。
【００８２】
上部作動サブアセンブリ５５０は、溝６４２ａ、６４２ｂ（６４２ｃ、６４２ｄ）が溝５４２ａ（５４２ｂ）の直上および平行になるように、下部作動サブアセンブリ５６０の上部に配置される。
【００８３】
図示の実施形態では、４個のボール５２０が溝５４２ａ、５４２ｂの上部（各溝の上部に２個のボール）および溝６４２ａ〜６４２ｄ（図６Ｃ）の下部に配置され、該ボール５２０がレンズサブアセンブリ５０２およびレンズサブアセンブリ５０４を分離し、２つの部品が互いに接触しないようにしている。他の実施形態では、モジュール５００は、レンズサブアセンブリ５０２とレンズサブアセンブリ５０４との間に４個より多いボール、例えば、１辺当たり最大７個のボール、または合計で最大１４個のボールを有することができる。ボール５２０は、酸化アルミニウムまたは他のセラミック材料、金属、あるいはプラスチック材料から作製され得る。典型的なボール直径は、０．３〜１ｍｍの非限定的な範囲であってもよい。他のボールサイズおよび位置決めの考慮事項については、「Rotational Ball Guided Voice Coil Motor」という名称の、共同所有の国際ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０５２３８３号と同様であってもよい。
【００８４】
レンズサブアセンブリ５０２および５０４は例示的にプラスチック成形されているので、部品寸法にはある程度の許容誤差があり、典型的には各寸法に対して数十ミクロン以下である。この許容誤差は、隣接する（対向する）溝５４２ａ、５４２ｂと溝６４２ａ〜６４２ｄとの間の位置ずれにつながる可能性がある。溝をより良好に位置合わせするために、いくつかの溝（例えば、５４２ａ、５４２ｂおよび６４２ｃ、６４２ｄ）はＶ字型であってもよく、すなわち、ボールの位置決めを確実にするためにＶ断面形状を有し、溝６４２ａ、６４２ｂは、より広い、台形断面を有してもよい。溝５４２ｂおよび溝６４２ｃ、６４２ｄは、組み立て中に位置合わせされるが、溝５４２ａおよび溝６４２ａ、６４２ｂの位置合わせは、後者の溝が台形断面を有するため、小さな隙間を有する。台形の溝の断面は単なる例示であり、他の溝の断面形状（例えば、長方形、フラット等）を使用してもよく、その結果、１対の溝は溝の形状によって良好に位置合わせされ、他の１対の溝は位置合わせしても隙間が生じる。
【００８５】
本明細書に提示される設計、３つのレンズ素子群の正確な位置合わせが可能となる。レンズ素子群Ｇ１およびＧ３は、同じ部品に機械的に固定されており、製品のライフサイクル中に位置合わせを維持することができるので、互いに良好に位置合わせされる。いくつかの実施態様において、レンズサブアセンブリ５０４は、１つの部品として成形され、レンズ素子群Ｇ１〜Ｇ３の位置合わせはプラスチック成形公差に基づく。いくつかの実施形態において、レンズサブアセンブリ５０４は、能動的または受動的な位置合わせ手順を使用して、工場で接着されるいくつかの部品として成形される。レンズ素子群Ｇ２は、単一の溝対（５４２ｂおよび６４２ｃおよび／または６４２ｄ）を使用してレンズ素子群Ｇ１およびＧ３に位置合わせされ、すなわち、レンズサブアセンブリ５０２および５０４は、中間部品なしで互いに位置合わせされる。
【００８６】
４個のボール５２２は、溝７１２ａ、７１２ｂの上部（各溝の上部に２個のボール）および溝６２４ａ〜６２４ｄの下部に配置され、該ボール５２２がレンズサブアセンブリ５０２をベースサブアセンブリ５１０から分離し、２つの部品が互いに接触しないようにしている。他の実施形態では、モジュール５００は、４個より多いボール、例えば、１辺当たり最大７個のボール、または合計で最大１４個のボールを有することができる。ボール５２２に関するサイズ、材料、および他の考慮事項は、ボール５２０のものと同様である。溝７１２ａ、７１２ｂおよび６２４ａ〜６２４ｄに関する他の考慮事項は、上述したように、溝５４２ａ、５４２ｂおよび６４２ａ〜６４２ｄの考慮事項と同様である。
【００８７】
モジュール５００はさらに、ベースサブアセンブリ５１０に固定的に取り付けられた（例えば、接着された）いくつかの強磁性ヨーク７１６（図７）を含み、各ヨークがステッピング磁石６２６および６２８のうちの３つの下方（Ｙ方向に沿って）に配置されている。他の実施形態では、強磁性ヨーク７１６がシールド１０７の固定部分であってもよい。さらに他の実施形態では、上記ヨークが上記シールドの一部であるように、シールド１０７自体を強磁性材料から作製することができ、またはシールド１０７の底部を強磁性材料から作製することができる。各強磁性ヨーク７１６は、ステッピング磁石６２６または６２８のいくつかを負のＹ方向の磁力によって引っ張り、したがって、すべてのヨークは上部作動サブアセンブリ５５０および下部作動サブアセンブリ５６０の両方が互いに離脱するのを防止するとともに、ベース５１０およびシールド１０７から離脱するのを防止する。ボール５２０は、上部作動サブアセンブリ５５０が下部作動サブアセンブリ５６０に接触するのを防止し、ボール５２２は、下部作動サブアセンブリ５６０がベースサブアセンブリ５１０に接触するのを防止する。したがって、上部作動サブアセンブリ５５０および下部作動サブアセンブリ５６０の両方は、Ｙ軸に沿って閉じ込められ、Ｙ方向には移動しない。溝およびボール構造はレンズ光軸１１６（Ｚ軸）に沿ってのみ移動するように、上部作動サブアセンブリ５５０および下部作動サブアセンブリ５６０をさらに閉じ込める。
【００８８】
図７は、モジュール５００内のベースサブアセンブリ５１０および固定レールの詳細を示す。Ｚ方向に沿って、上部作動サブアセンブリ５５０は、機械的ストップ７０６と機械的ストップ７０８との間を、それらの間のレンズ素子群Ｇ２の所要ストローク（約１〜３ｍｍ）に等しい距離で移動するように制限される。また、Ｚ方向に沿って、下部作動サブアセンブリ５６０は、機械的ストップ７２０ａ、７２０ｂと機械的ストップ７２２ａ、７２２ｂとの間および／またはプルストップ磁石７０２ａ、７０２ｂと７０４ａ、７０４ｂとの間を移動するように制限される。
【００８９】
図８は、モジュール５００内のＥＭサブアセンブリ５０８の詳細を示す。ＥＭサブアセンブリ５０８は、第２のコイル８１８と、２つのホールバー素子（「ホールセンサ」）８３４ａおよび８３４ｂと、ＰＣＢ８２２とを含む。第２のコイル８１８およびホールバー素子８３４ａ、８３４ｂは、ＰＣＢ８２２に（それぞれ個別に）はんだ付けされてもよい。第２のコイル８１８は、例示的には矩形形状を有し、典型的には数十のコイル巻線（例えば、非限定的な範囲は５０〜２５０）を含み、典型的な抵抗は１０〜４０オームである。ＰＣＢ８２２は、入力電流および出力電流を第２のコイル８１８およびホールバー素子８３４ａ、８３４ｂに送ることを可能にし、当該電流は動作に必要な電力信号および電子信号の両方を搬送する。ＰＣＢ８２２は、ワイヤ（図示せず）によって外部カメラに電子的に接続されてもよい。一例（図５Ｅ）では、ＥＭサブアセンブリ５０８が第２の磁石５１６の隣に配置される。第２の磁石５１６は分割磁石であって、真ん中の分割線５１６ａで２つの側に分離されており、分割線５１６ａの一方の側において、磁石５１６は正のＸ方向に対向する北磁極を有し、かつ、分割線５１６ａの他方の側において、磁石５１６は、正のＸ方向に対向する南磁極を有する。第２のコイル８１８に電流を駆動すると、ローレンツ力が第２の磁石５１６上に生成される。一例では、時計回り方向に第２のコイル８１８を流れる電流が第２の磁石５１６上に正のＺ方向にローレンツ力を誘発し、反時計回り方向に第２のコイル８１８を流れる電流は第２の磁石５１６上に負のＺ方向にローレンツ力を誘発する。
【００９０】
ホールバー素子８３４ａ、８３４ｂは、各ホールバー素子の中心におけるＸ方向（強度および符号）の磁界を測定するように設計される。ホールバー素子８３４ａ、８３４ｂは、第２の磁石５１６の磁界の強度および方向を検出することができる。一例では、ＰＣＢ８２２上のホールバー素子８３４ａの位置決めは以下のようになる。
【００９１】
１．Ｘ方向において、ホールバー素子８３４ａおよび８３４ｂの両方は距離（例えば、０．１〜０．５ｍｍ）だけ磁石５１６から離され、その距離は一定であるが、磁石５１６はズームまたはフォーカスの必要性のために移動している。
２．上記システムが第１のズーム状態（ＥＦＬＴ＝１５ｍｍ）であるとき、ホールバー素子８３４ａは、Ｚ方向に沿って分割線５１６ａに近い。例えば、第１のズーム状態（マクロ連続的に無限遠から１メートル）における全ての焦点位置に対して、ホール要素８３４ｂは、分割線５１６ａからＺ方向に沿ってＲＡＦまで離れている。
３．上記システムが第２のズーム状態（ＥＦＬＴ＝３０ｍｍ）であるとき、ホールバー素子８３４ｂは、Ｚ方向に沿って分割線５１６ａに近い。例えば、第１の状態ズーム（マクロ連続的に無限遠から１メートル）における全ての焦点位置に対して、ホール要素８３４ｂは、分割線５１６ａからＺ方向に沿ってＲＡＦまで離れている。
【００９２】
このような位置決め方式では、システムが第１のズーム状態にあるとき、ホールバー素子８３４ａがＺ方向に沿った第２の磁石５１６のそれぞれの位置を測定することができるが、これは第１のズーム状態において、Ｘ方向の磁場が、無限遠の焦点位置と１メートルの焦点位置との間のＲＡＦに沿ったホールバー８３４ａの軌道上に測定可能な勾配を有するためであり、Ｘ方向の磁場は位置に相関させることができる。加えて、システムが第２のズーム状態にあるとき、ホールバー素子８３４ｂがＺ方向に沿った第２の磁石５１６のそれぞれの位置を測定することができるが、これは第２のズーム状態において、Ｘ方向の磁場が、無限遠の焦点位置と１メートルの焦点位置との間のＲＡＦに沿ったホールバー８３４ｂの軌道上に測定可能な勾配を有するためであり、Ｘ方向の磁場は位置に相関させることができる。制御回路（図示せず）を集積回路（ＩＣ）内に実装して、いずれかのズーム状態で動作している間、ＥＭサブアセンブリ５０８（およびＥＭサブアセンブリ５０８が堅固に結合されているベースサブアセンブリ５１０）に対する第２の磁石５１６の位置を閉ループで制御することができ、ズーム状態（図１０および以下の説明を参照）間を移動している間、開ループで制御することができる。場合によっては、ＩＣをホール素子８３４ａ、８３４ｂの一方または両方と組み合わせることができる。他の場合には、ＩＣがモジュール５００（図示せず）の外側または内側に配置することができる別個のチップとすることができる。例示的な実施形態では、モジュール５００によって必要とされるすべての電気接続がＥＭサブアセンブリ５０８に接続され、このＥＭサブアセンブリ５０８は、ベースサブアセンブリ５１０および外界に対して静止している。そのため、いかなる可動部にも電流を伝達する必要がない。
【００９３】
モジュール５００の磁気電気設計により、屈曲式テレカメラ１０３を動作させるための以下の動作方法が可能となる。図１０は、このような例示的な方法を示すフローチャートである。ステップ１００２において、テレカメラ１０３は、レンズ１１４と共に、１つの（例えば、第１の）ズーム状態において位置決めされる。ステップ１００４において、テレレンズ１１４の焦点を合わせ直す（ユーザまたはアルゴリズムによる）判断が行われ、ステップ１００６において、ホールバー素子８３４ａからの入力を用いて（図示しない制御装置による）閉ループ制御によりＧ２レンズサブアセンブリ５０４が移動され、テレカメラ１０３が第１のズーム状態における別の焦点位置に移動される。ステップ１００８において、カメラ１０３のレンズ１１４のズーム状態を別の（例えば、第２の）ズーム状態に変更する（ユーザまたはアルゴリズムによる）判断が行われ、ステップ１０１０において、開ループ制御によりＧ１＋Ｇ３レンズサブアセンブリ５０２が機械的ストップ７２０へ移動され、続いて、ステップ１０１２において、開ループ制御によりＧ２レンズサブアセンブリ５０４が機械的ストップ７０６へ移動される。その後、ステップ１０１４において、ホールバー素子８３４ｂからの入力を用いて、閉ループ制御により、Ｇ２サブアセンブリ５０４が移動され、ステップ１０１６において、テレ屈曲式カメラ１０３を第２のズーム状態にしてさらに別の焦点位置に移動させる。ステップ１０１８において、レンズ１１４の焦点を合わせ直す判断が行われる。ホールバー素子８３４ｂからの入力を用いて閉ループ制御によりＧ２レンズサブアセンブリを移動させることによって、第２のズーム状態におけるレンズ１１４の焦点の合わせ直しが行われる。ステップ１０２０において、カメラ１０３のレンズ１１４の第２のズーム状態を第１のズーム状態に変更する（ユーザまたはアルゴリズムによる）判断が行われ、ステップ１０２２において、開ループ制御によりＧ１＋Ｇ３レンズサブアセンブリ５０２が機械的ストップ７２２へ移動され、続いて、ステップ１０２４において、開ループ制御によりＧ２レンズサブアセンブリ５０４が機械的ストップ７０８へ移動される。
【００９４】
いくつかの実施形態において、任意のレンズ素子Ｌｉの２つの面Ｓ２ｉ−１、Ｓ２ｉが、２つの切れ目（ファセット）を含む２つの開口を有する。このような場合では、レンズ素子Ｌｉは「カットレンズ素子」と呼ばれる。上記切れ目により、レンズアセンブリを低く、および／または短くしたりすることができる。一例では、図９Ａは、軸対称性および高さＨ９０２を有するレンズ素子９０２を示し、図９Ｂは２つの切れ目９０６および９０８を有し、高さＨ９０４を有するカットレンズ素子９０４を示す。レンズ素子９０２および９０４は、同じ直径Ｄを有する。明らかにＨ９０４＜Ｈ９０２である。図５に示す例では、最初の２つのレンズ要子（Ｌ１およびＬ２）がカットレンズ素子である。
【００９５】
以下に説明するように、表面Ｓｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）ごとにクリアな高さ値ＣＨ（Ｓｋ）を定義でき、表面Ｓｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）ごとにクリアなアパーチャ値ＣＡ（Ｓｋ）を定義できる。ＣＡ（Ｓｋ）およびＣＨ（Ｓｋ）は、各レンズ素子の各表面Ｓｋの光学特性を定義する。
【００９６】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２に示すように、表面Ｓｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）を通過する光線はそれぞれインパクトポイントＩＰに当たる。光線が表面Ｓ１からレンズモジュール（例えば、１１４’、１１４’’、１１４’’’）に入り、表面Ｓ２から表面Ｓ２Ｎに連続的に通過する。一部の光線は任意の面Ｓｋに当たるが、イメージセンサ１１８に到達することはできない／到達しない。所与の面Ｓｋについて、イメージセンサ１１８上に画像を形成することができる光線のみが、複数のインパクトポイントＩＰを形成すると考えられる。ＣＨ（Ｓｋ）は、平面Ｐ上のすべてのインパクトポイントＩＰの直交射影ＩＰｏｒｔｈが２つの平行な線の間に位置するように、２つのできるだけ近い平行な線の間の間隔として規定される（図１２の線１２００および１２０１を参照）（図１１Ａおよび図１１Ｂでは、平面Ｐは平面Ｘ−Ｙに平行であり、光軸１１６に直交する）。ＣＨ（Ｓｋ）は、表面Ｓｋ（前面および後面、１≦ｋ≦２Ｎ）ごとに規定することができる。
【００９７】
ＣＨ（Ｓｋ）の定義は、イメージセンサ上に画像を「形成することができる」光線を指すので、現在撮像されている物体に依存しない。したがって、現在撮像されている物体が光を生成しない黒い背景に位置する場合であっても、画像を形成するためにイメージセンサに「到達することができる」任意の光線（例えば、黒い背景とは対照的に、光を放
出する背景によって放出される光線）を指すので、上記定義は、この黒い背景を指さない。
【００９８】
例えば、図１１Ａは、光軸１１６に直交する平面Ｐ上の２つのインパクトポイントＩＰ
１およびＩＰ２の直交投影ＩＰｏｒｔｈ，１、ＩＰｏｒｔｈ，２を示す。例えば、図１１Ａでは、面Ｓｋは凸状である。
【００９９】
図１１Ｂは、平面Ｐ上の２つのインパクトポイントＩＰ３およびＩＰ４の直交投影ＩＰｏｒｔｈ，３、ＩＰｏｒｔｈ，４を示す。例えば、図３Ｂでは、面Ｓｋは凹状である。
【０１００】
図１２において、平面Ｐ上の面Ｓｋの全てのインパクトポイントＩＰの直交射影ＩＰｏｒｔｈは、平行な線１２００と１２０２との間に位置する。したがって、ＣＨ（Ｓｋ）は、線１２００と線１２０２との間の距離である。
【０１０１】
図１３に注目する。本開示の主題によれば、クリアアパーチャＣＡ（Ｓｋ）は円の径として、所与の面Ｓｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）ごとに定義され、ここで、円は光軸１１６に直交し、平面Ｐ上のすべてのインパクトポイントのすべての直交投影ＩＰｏｒｔｈを取り囲む平面Ｐ内に位置する最小の円であり、ＣＨ（Ｓｋ）に関して上述したように、ＣＡ（Ｓｋ）の定義は、現在撮像されている物体にも依存しないことに留意されたい。
【０１０２】
図１３に示すように、平面Ｐ上の全てのインパクトポイントＩＰの外接直交射影ＩＰｏｒｔｈは、円１３００である。この円１３００の径がＣＡ（Ｓｋ）を規定する。
【０１０３】
結論として、本明細書に開示されるズームカメラは、以下のように特定の光学的課題を克服するように設計される。
−ＥＦＬＴｍａｘ＞１．８×ＥＦＬＴｍｉｎまたはＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎのレンズ設計は、ユーザにとって、メカニカルズームに大きな影響を及ぼす。
−いくつかの実施形態（例えば、実施例１）において、ＴＴＬＴｍａｘ＜ＥＦＬＴｍａｘである。いくつかの実施形態（例えば、実施例２および３）において、ＴＴＬＴｍａｘ＜０．９×ＥＦＬＴｍａｘである。このようなレンズ設計により、（Ｚ軸に沿った）カメラの長さを減少させ得る。
−いくつかの実施態様（実施例１〜３）において、第１のレンズ素子は、他の全てのレンズ素子のクリアアパーチャよりも大きいクリアアパーチャ（Ｓ１の直径）を有する。いくつかの実施形態（モジュール５００）において、第１のレンズが、カットレンズ素子である第１のレンズを有する（図９を参照）。有利には、このようなレンズ設計が小さなカメラ高さを実現するのに役立つ。
−ズーム状態の変化は、レンズ群の２つ以下の実際の移動量によって引き起こされる。すなわち、ズーム状態を変更するために、一部のレンズ素子群が第１の移動範囲内で一緒に移動し、残りのレンズ素子群が第２の移動範囲内で一緒に移動し、他のすべてのレンズ素子群は移動しない。これにより、２つの機械要素のみを移動および制御する必要があるため、アクチュエータの制御および設計が簡単になる。
−いくつかの例において、Ｆ＃Ｔｍｉｎ＜１．５×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘのである。いくつかの例において、Ｆ＃Ｔｍｉｎ＜１．２×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘである。このようなレンズ設計により、最初の状態において低いＦ＃を実現し得る。
−いくつかの例において、いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．７５×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さいストロークを有する。いくつかの例において、いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．６×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さいストロークを有する。このようなレンズ設計により、レンズ素子の移動を制限し、および／または作動を単純化し得る。
−焦点合わせは、ズーム状態変化のために一緒に移動するレンズ素子群の１つのさらなる移動により行うことができ、これにより、アクチュエータのデザインの簡素化および制御の改善を行うことができる。
【０１０４】
本明細書に開示されるレンズの特性に関して、
−３つのレンズ群を有するレンズ設計により、レンズの複雑さが最小限に抑えられる。
−（物体側から）正の力、正の力、負の力を有するレンズ群を有するレンズ設計が、ズーム状態の変更のためのレンズ群の移動が小さくなり得る。
−ズーム状態を変更する処理の一例（実施例１）において、第１のレンズ素子群Ｇ１は第１の量だけ移動し、第３のレンズ素子群Ｇ３は第２の量だけ移動するが、第２のレンズ素子群Ｇ２は移動しない。Ｇ３のより遠い移動は、焦点合わせのために使用され得る。
−ズーム状態を変更する処理の別の例（実施例２）において、Ｇ１はＧ３と一緒に第１の量だけ移動し、Ｇ２は第２の量だけ移動する。Ｇ２のより遠い移動は、焦点合わせのために使用され得る。
−ズーム状態を変更する処理のさらに別の例（実施例３）において、Ｇ１は第１の量だけ移動し、Ｇ３は第２の量だけ移動し、Ｇ２は移動しない。第１のＧ１のさらなる移動は、焦点合わせのために使用され得る。
−ズーム状態を変更する処理のさらに別の例（実施例４）において、Ｇ１はＧ３と一緒に移動し、Ｇ２は移動しない。第１のＧ２のさらなる移動は、焦点合わせのために使用され得る。
−ズーム状態を変更する処理のさらに別の例（実施例５）において、Ｇ１はＧ３と一緒に移動し、Ｇ２は移動しない。Ｇ３と一緒のＧ１のさらなる移動は、焦点合わせのために使用され得る。
−ズーム状態を変更する処理のさらに別の例（実施例６）において、Ｇ１はＧ３と一緒に第１の量だけ移動し、Ｇ２は第２の量だけ移動する。３つのレンズ群全ての一緒のさらなる移動（したがって、Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の一緒の移動）は、焦点合わせに使用され得る。
【０１０５】
表２５は、例示的な移動範囲を有する、各実施例における移動を要約したものである。
【表２５】
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複数のレンズ群が焦点合わせのために移動するものとして示される表２５に示す例は、表２５中で定義されたレンズ群が焦点合わせのために１つのユニットとして一緒に移動する設計を指すことがある。いくつかの実施形態（例えば、実施例５および６）において、いくつかのレンズ群を一緒に移動させることは、それぞれのレンズ群をしっかりと結合することによって容易にされ得る。
【０１０６】
Ｇ１の範囲、Ｇ２の範囲、Ｇ３の範囲で示される値は、イメージセンサに対するレンズ群の全体的な移動の最大範囲を指す。
【０１０７】
「ＡＦ最大範囲」の行に示す値は、表２、表６、表１０、表１４、表１８、表２２（上記参照）のそれぞれ関連する表に従って、無限遠と１メートルまたは２メートルとの間で焦点を合わせるために必要な「焦点合わせのために移動させる群」の行に定義されたイメージセンサに対するレンズ群の最大移動範囲を指す。ほとんどの実施形態において、ＡＦ最大範囲は、より高いズーム状態、すなわち、ＥＦＬＴｍａｘを有する状態に対するレンズ群の移動によって与えられる。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、Ｇ１およびＧ３が静止状態にあってもよく、すなわち、Ｇ１およびＧ３は移動せず、一方、Ｇ２はズーム状態を変更するために移動させてもよい。
【０１０９】
図１４は、番号１４００が付され、本明細書に開示される少なくとも１つのマルチズーム状態のカメラを有するマルチアパーチャカメラを含む電子デバイスの実施形態を概略的に示す。電子デバイス１４００は、ＯＰＦＥ１４１２を含む第１のカメラモジュール１４１０と、第１のイメージセンサ１４１６によって記録された第１の画像を形成する第１のレンズモジュール１４１４とを備える。第１のレンズアクチュエータ１４１８は、焦点合わせおよび／または光学像安定化（ＯＩＳ）のために、および／または２つの異なるズーム状態の間で変化させるために、レンズモジュール１４１４を移動させることができる。いくつかの実施形態において、電子デバイス１４００がアプリケーションプロセッサ（ＡＰ）１４４０をさらに備え得る。いくつかの実施形態において、第１の較正データは、カメラモジュールの第１のメモリ１４２２、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ）に格納され得る。他の実施形態において、第１の較正データは、電子デバイス１４００のＮＶＭ(不揮発性メモリ）などの第３のメモリ１４５０に格納され得る。第１の較正データは、較正データの１つまたは複数のサブセット、例えば、第１のズーム状態のワイドカメラおよびテレカメラのセンサ間の較正データを含む第１のサブセット、および／または第２のズーム状態のワイドカメラおよびテレカメラのセンサ間の較正データを含む第２のサブセット、および／または第１のズーム状態のテレカメラのセンサと第２のズーム状態の同じセンサとの間の較正データを含む第３のサブセット、を含み得る。電子デバイス１４００は、第２のイメージセンサ１４３４によって記録された画像を形成する第２のレンズモジュール１４３２を含む第２のカメラモジュール１４３０をさらに備える。第２のレンズアクチュエータ１４３６は、焦点合わせおよび／またはＯＩＳのために、および／または２つの異なるズーム状態の間で変化させるために、レンズモジュール１４３２を移動させ得る。いくつかの実施形態において、第２の較正データは、カメラモジュールの第２のメモリ１４３８に格納され得る。他の実施形態において、第２の較正データは、電子デバイス１４００の第３のメモリ１４５０に格納され得る。第２の較正データは、例えば上述のように、較正データの１つまたは複数のサブセットを含み得る。
【０１１０】
使用時には、ＡＰ１４４０などの処理ユニットは、カメラモジュール１４１０およびカメラモジュール１４３０から第１画像データおよび第２の画像データをそれぞれ受け取り、カメラ制御信号をカメラモジュール１４１０および１４３０に供給し得る。いくつかの実施形態において、ＡＰ１４４０は、第３のメモリ１４５０から較正データを受信し得る。他の実施形態において、ＡＰ１４４０は、カメラモジュール１４１０上に配置された第１のメモリと、カメラモジュール１４３０上に配置された第２のメモリとにそれぞれ格納された較正データを受信し得る。さらに別の実施形態において、ＡＰ１４４０は、カメラモジュール１４１０上に配置された第１のメモリ、およびカメラモジュール１４３０上に配置された第２のメモリにそれぞれ格納された較正データを、電子デバイス１４００の第３のメモリ１４５０からも受信し得る。いくつかの実施形態において、デバイス１４００のような電子デバイスが、屈曲式レンズ設計およびＯＰＦＥで実現される複数のカメラモジュールを含み得る。他の実施形態において、２つ以上のカメラモジュールが、ＯＰＦＥなしで、屈曲式レンズ設計構造ではなく、別のレンズ設計構造で実現され得る。ＡＰ１４４０は、第３のメモリ１４５０に格納されたデータにアクセスすることができる。このデータは、第３の較正データを含み得る。画像生成器１４４４は、較正データおよび画像データに基づいて画像を出力するように構成されたプロセッサであり得る。画像生成部１４４４は、出力画像を出力するために、較正データおよび画像データを処理し得る。
【０１１１】
カメラ較正データは、以下のものを含み得る。
−カメラモジュール１４１０と１４３０との間のステレオ較正データ、具体的には、例えば、テレカメラの２つの異なるズーム状態の異なるレンズと異なるレンズズーム状態との全ての可能な組み合わせのための、ステレオ較正データ。ステレオ較正データは、６自由度、例えば、ピッチ、ヨー角およびロール角、およびｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における偏心を含み得る。
−カメラモジュール１４１０とカメラモジュール１４３０との間のステレオ較正データ、具体的には、例えば、テレカメラの２つの異なるズーム状態の、異なるズーム状態の考えられるすべての組み合わせのための、ステレオ較正データ。これらのデータは、６自由度を含み得る。
−カメラモジュールごと、および異なるズーム状態（テレカメラの２つの異なるズーム状態）ごとの焦点距離や歪プロファイルなどの固有のカメラパラメータ。
−異なるズーム状態（例えば、無限遠、１ｍ、および最も近い焦点）のそれぞれにおける異なる焦点位置に対応し得るホールセンサ位置値。
−異なるズーム状態のそれぞれに対するレンズモジュールのレンズシェーディングプロファイル。
【０１１２】
図１５Ａは、オートフォーカスＡＦを備え、番号１５００を付したデュアルアパーチャズームカメラの一実施形態を、全体等角図および断面等角図において、概略的に示す。カメラ１５００は、１５０２および１５０４と表記された２つのサブカメラを備え、各サブカメラはそれ自体の光学系を有する。したがって、サブカメラ１５０２は、センサ１５１２だけでなく、開口１５０８および光学レンズモジュール１５１０を有する光学系ブロック１５０６を含む。同様に、サブカメラ１５０４は、センサ１５２０だけでなく、アパーチャ１５１６および光学レンズモジュール１５１８を有する光学系ブロック１５１４を含む。各光学レンズモジュールは、赤外線（ＩＲ）フィルタ１５２２ａおよび１５２２ｂだけでなく、いくつかのレンズ素子を含み得る。必要に応じて、異なるアパーチャに属するレンズ素子の一部または全部を、同じ基板上に形成してもよい。２つのサブカメラは、２つのアパーチャ１５０８および１５１６の中心間にベースライン１５２４を置いて、互いに隣接して配置される。各サブカメラは、コントローラ（図示せず）によって制御される、それぞれ１５２６および１５２８のＡＦ機構および／または光学的手ぶれ補正のための機構をさらに含むことができる。
【０１１３】
図１５Ｂは、ＸＹＺ座標系に関連する断面等角図において、屈曲式テレレンズを有するズームおよびオートフォーカスデュアルアパーチャカメラ１５３０の実施形態を概略的に示す。カメラ１５３０は、２つのサブカメラ、すなわち、ワイドサブカメラ１５３２およびテレサブカメラ１５３４を備える。ワイドカメラ１５３２は、それぞれのアパーチャ１５３８を有する広い光学系ブロックと、Ｙ方向に対称（および光学）軸１５４２を有するレンズモジュール１５４０と、ワイドイメージセンサ１５４４とを含む。テレカメラ１５３４は、それぞれの開口１５４８を有するテレ光学系ブロックと、テレレンズ対称（および光学）軸１５５２ａを有する光学レンズモジュール１５５０と、テレセンサ１５５４とを含む。カメラ１５３０は、ＯＰＦＥ１５５６をさらに備える。テレ光路は、物体（図示せず）からテレレンズを通ってテレセンサまで延長され、矢印１５５２ｂおよび１５５２ａで表記される。種々のカメラ素子はここに示されるように、基板１５６２上、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）、または異なる基板（図示せず）上に実装されてもよい。
【０１１４】
図１５Ｃは、１つの屈曲式テレサブカメラ１５３４を有するズームおよびオートフォーカストリプルアパーチャカメラ１５７０の全体等角図における実施形態を概略的に示す。カメラ１５７０は、例えば、カメラ１５３０の素子および機能を含む。すなわち、カメラ１５７０は、ワイドサブカメラ１５３２、ＯＰＦＥ１５５６を備えたテレサブカメラ１５３４を含む。カメラ１５７０は、超ワイドレンズ１５７４およびイメージセンサ１５７８を有する超ワイドカメラであり得る第３のサブカメラ１５７２をさらに含む。他の実施形態において、第３のサブカメラ１５７２は、ワイドサブカメラおよびテレサブカメラのものの中間にあるＥＦＬＭおよびＦＯＶＭを有し得る。第３のサブカメラの対称（および光学）軸１５７６は、サブカメラ１５３２の軸１５４２と実質的に平行である。第１のサブカメラと第３のサブカメラが特定の配置（テレサブカメラ１５３４により近い第３のサブカメラ１５７２を備えている）で示されているが、ワイドサブカメラと超ワイドサブカメラが場所を交換できるように、この順序は変更されてもよいことに留意されたい。
【０１１５】
本開示は、限定数の実施形態を記載しているが、このような実施形態の多くの変形形態、修正形態、および他の出願が行われ得ることが理解されるであろう。一般に、本開示は、本明細書に記載される特定の実施形態によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものと理解されるべきである。
【０１１６】
本明細書において言及される全ての参考文献は、それぞれの個々の参考文献があたかも、参考として本明細書に組み込まれるように具体的かつ個別に示されるかのように、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。さらに、本出願における任意の参考文献の引
用または識別は、そのような参考文献が本出願の先行技術として利用可能であることを容認するものと解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月15日(2020.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラとを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレイメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎであり、いずれのレンズ素子群についても、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態への移動が、０．７５×（ＥＦＬＴｍａｘ−ＥＦＬＴｍｉｎ）よりも小さい範囲を有する、デュアルカメラ。
【請求項２】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項３】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜０．９×ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項４】
前記物体側に向かう前記テレレンズの第１のレンズ素子Ｌ１が、前記テレレンズの他の全てのレンズ素子のクリアアパーチャ値よりも大きいクリアアパーチャ値を有する、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項５】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．５×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項６】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．８×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項７】
前記テレレンズがテレレンズＦナンバー（Ｆ＃Ｔ）を有し、Ｆ＃Ｔの最小値（Ｆ＃Ｔｍｉｎ）およびＦ＃Ｔの最大値（Ｆ＃Ｔｍａｘ）がＦ＃Ｔｍｉｎ＜１．２×Ｆ＃Ｔｍａｘ×ＥＦＬＴｍｉｎ／ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１に記載のデュアルカメラ。
【請求項８】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラとを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレイメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎであり、
前記少なくとも２つの移動可能なレンズ素子群が前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３を含み、
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記テレイメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、所与の範囲Ｒ１，３で１つのユニットとして移動可能であり、
前記レンズ素子群Ｇ２が、無限遠焦点における２つのズーム状態間において前記テレイメージセンサに対して静止している、デュアルカメラ。
【請求項９】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１５ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝３０ｍｍである、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１０】
ＥＦＬＴｍｉｎ＝１３ｍｍであり、ＥＦＬＴｍａｘ＝２６ｍｍである、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１１】
ＥＦＬＴｍａｘ／ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．９である、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１２】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記第１のズーム状態から前記第２のズーム状態へ切り換えるときに、前記物体側に向かって移動可能である、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１３】
前記レンズ素子群Ｇ２が、前記テレイメージセンサに対して、焦点合わせのために移動可能であり、前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、焦点合わせをする間、前記テレイメージセンサに対して静止している、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１４】
前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と１メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ２の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ１，３である、請求項１２に記載のデュアルカメラ。
【請求項１５】
前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３が、前記テレイメージセンサおよび前記レンズ素子群Ｇ２に対して、範囲ＲＡＦで、焦点合わせのために１つのグループとしてさらに移動可能である、請求項８に記載のデュアルカメラ。
【請求項１６】
前記２つのズーム状態において、ＲＡＦは無限遠と２メートルとの間の焦点合わせに必要な前記レンズ素子群Ｇ１およびＧ３の最大移動範囲であり、ＲＡＦ＜０．４×Ｒ１，３である、請求項１５に記載のデュアルカメラ。
【請求項１７】
ａ）広範囲の有効焦点距離ＥＦＬＷを有するワイドレンズと、ワイドイメージセンサとを備えるワイドカメラと、
ｂ）第１の光軸を有するテレレンズと、テレイメージセンサと、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）とを備える屈曲式テレカメラとを備え、
前記テレレンズは、物体側から像側までに、第１のレンズ素子群Ｇ１と、第２のレンズ素子群Ｇ２と、第３のレンズ素子群Ｇ３とを含み、
前記テレレンズを第１のズーム状態と第２のズーム状態との２つの状態にするために、前記レンズ素子群のうちの少なくとも２つは、前記テレイメージセンサに対して前記第１の光軸に沿って移動可能であり、
前記テレレンズの有効焦点距離（ＥＦＬ）を、前記第１のズーム状態における値ＥＦＬＴｍｉｎから前記第２のズーム状態における値ＥＦＬＴｍａｘへ変更させ、ＥＦＬＴｍｉｎ＞１．５×ＥＦＬＷであり、ＥＦＬＴｍａｘ＞１．５×ＥＦＬＴｍｉｎであり、記レンズ素子群Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３が、前記テレイメージセンサに対して、１つのユニットとして、焦点合わせのために移動可能である、デュアルカメラ。
【請求項１８】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１７に記載のデュアルカメラ。
【請求項１９】
前記テレレンズが総トラック長ＴＴＬＴを有し、ＴＴＬＴの最大値（ＴＴＬＴｍａｘ）がＴＴＬＴｍａｘ＜０．９×ＥＦＬＴｍａｘの条件を満たす、請求項１７に記載のデュアルカメラ。
【請求項２０】
前記物体側に向かう前記テレレンズの第１のレンズ素子Ｌ１が、前記テレレンズの他の全てのレンズ素子のクリアアパーチャ値よりも大きいクリアアパーチャ値を有する、請求項１７に記載のデュアルカメラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本明細書に開示される実施形態の非限定的な例は、この段落の後に示される、本明細書に添付される図面を参照して、以下に記載される。複数の図に見られる同一の構造、要素、または部品は、それらが見られるすべての図において、概して同一の番号が付される。同一の要素が示されているが、１つの図のみに番号が付されている場合、それらはそれらが見られるすべての図において同じ番号を有するものとみなされる。図面および説明は、本明細書に開示された実施形態を解明し、明確にすることを意図しており、決して限定するものと考えるべきではない。
【図１Ａ】直立カメラおよびズーム屈曲式カメラを備えるデュアルカメラを概略的に示す概観斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのデュアルカメラの分解図である。
【図２Ａ】第１のズーム状態の第１のレンズ光学設計および光線追跡を有する、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなズーム屈曲式カメラを示す図である。
【図２Ｂ】第２のズーム状態の第１のレンズ光学設計および光線追跡を有する、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなズーム屈曲式カメラを示す図である。
【図２Ｃ】第１のズーム状態における第１の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図２Ｄ】第２のズーム状態における第１の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図３Ａ】第１のズーム状態における第２の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図３Ｂ】第２のズーム状態における第２の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ａ】第１のズーム状態における第３の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｂ】第２のズーム状態における第３の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｃ】第１のズーム状態における第４の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｄ】第２のズーム状態における第４の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｅ】第１のズーム状態における第５の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｆ】第２のズーム状態における第５の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｇ】第１のズーム状態における第６の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図４Ｈ】第２のズーム状態における第６の光学設計を有するレンズ素子の詳細を示す図である。
【図５Ａ】上部のある角度から見たＥＦＬＴｍｉｎの状態における、第２の実施例の光学設計を有するレンズを有するテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｂ】上部の別の角度から見た図５Ａのテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｃ】上部のある角度から見たＥＦＬＴｍａｘの状態における、第２の実施例の光学設計を有するレンズを有するテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｄ】上部の別の角度から見た図５Ｃのテレレンズおよびセンサのモジュールを概略的に示す図である。
【図５Ｅ】図５Ａ〜図５Ｄのテレレンズおよびセンサのモジュールの分解図である。
【図６Ａ】ある角度から見た、図５Ａおよび図５Ｂに示すようなＥＦＬＴｍｉｎの状態のテレレンズおよびセンサのモジュールの上部作動サブアセンブリおよび下部作動サブアセンブリの底面図である。
【図６Ｂ】別の角度から見た、図５Ｃおよび図５Ｄに示すようなＥＦＬＴｍａｘの状態のテレレンズおよびセンサのモジュールの上部作動サブアセンブリおよび下部作動サブアセンブリの底面図である。
【図６Ｃ】底面から見た上部作動サブアセンブリを示す図である。
【図７】図５のテレレンズおよびセンサのモジュールにおける静止レールの詳細を示す図である。
【図８】図５のテレレンズおよびセンサのモジュールにおける電子サブアセンブリを示す図である。
【図９Ａ】軸対称性を有するレンズ素子を示す図である。
【図９Ｂ】２つの切れ目を有するカットレンズ素子を示す図である。
【図１０】本明細書に開示されるズーム屈曲式カメラを操作するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】本開示の主題のいくつかの例による、レンズ素子の凸面に衝突する光線のインパクトポイントの模式図、および平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影の模式図である。
【図１１Ｂ】本開示の主題のいくつかの例による、レンズ素子の凹面に衝突する光線のインパクトポイントの模式図、および平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影の模式図である。
【図１２】本開示の主題のいくつかの例による、平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影、およびクリアな高さ（clear height）値（ＣＨ）の概略図である。
【図１３】本開示の主題のいくつかの例による、平面Ｐ上のインパクトポイントの直交投影、およびクリアアパーチャの概略図である。
【図１４】本明細書で開示されるシステムの実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図１５Ａ】屈曲式レンズ設計および非屈曲式レンズ設計を備えたデュアルアパーチャカメラおよびトリプルアパーチャカメラの概略的なデザインを示す図である。
【図１５Ｂ】屈曲式レンズ設計および非屈曲式レンズ設計を備えたデュアルアパーチャカメラおよびトリプルアパーチャカメラの概略的なデザインを示す図である。
【図１５Ｃ】屈曲式レンズ設計および非屈曲式レンズ設計を備えたデュアルアパーチャカメラおよびトリプルアパーチャカメラの概略的なデザインを示す図である。
【国際調査報告】
2021513118.tif 000067
2021513118.tif 000068
2021513118.tif 000069