(57)【要約】【課題】改良されたズーム機能を搭載するデジタルカメラを提供する。【解決手段】ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系を備える電子機器が提供される。【選択図】図１
2017187771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系を備える電子機器。
【請求項２】
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、前記電子機器のハウジングの入光口からの入射光を前記ビームスプリッタが受光する側において一致する光軸を有する、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１のレンズの光軸は、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
入射光を受光する前記ビームスプリッタの面の前に配置される共通レンズをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記第１のレンズの光軸は、９０度よりも小さい角度で折り返される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記第１のレンズの光軸と前記第２のレンズの光軸の双方が、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記ビームスプリッタの一つの面に設けられ、光を反射させ前記ビームスプリッタに戻すミラーをさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置された四分の一波長リターダプレートをさらに有する、請求項７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記電子機器のハウジングの入光口側の前記ビームスプリッタの一つの面の前に配置された第２の四分の一波長リターダプレートをさらに有する、請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ表面を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記第１のレンズはテレレンズであり、当該テレレンズは、当該テレレンズに対応するイメージセンサにおいて拡大イメージまたはズームイメージを生成し、
前記第２のレンズは広角レンズであり、当該広角レンズは、当該広角レンズに対応するイメージセンサにおいて広視野イメージを生成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記テレレンズは、望遠レンズである、請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１３】
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは同一の焦点距離を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１４】
前記第２のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージと前記第１のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージとをデジタル方式で結合するように構成された電気回路をさらに有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記第１のレンズはテレレンズであり、
前記第２のレンズは広角レンズであり、
前記電気回路は、前記テレレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージを、前記広角レンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージにデジタル方式で埋め込むように構成される、請求項１４に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、デジタルカメラの分野、特に、機械的に移動する部品を用いないズーム機能を備えたデジタルカメラの分野に関する。また、本開示は、そのようなカメラを実装する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、短い焦点距離（広角レンズモードに相当）から長い焦点距離（テレレンズモードに相当）に変化させるために、ズームレンズは光軸に沿って機械的に移動するレンズ群であることが求められる。最長の焦点距離と最短の焦点距離との間の比率をズーム倍率は、ズーム倍率と称される。レンズ群の機械的な移動に用いられるズームアクチュエータはかさばり、それゆえ、携帯電話（スマートフォン）やタブレットに内蔵されるカメラといった小型のカメラに当該ズームアクチュエータを組み込むことは困難であった。また、ズームアクチュエータの機械的なトレランスが、スマートフォンのカメラに内蔵されるカメラのレンズの小さな寸法と比較して大きすぎる可能性がある。さらに、ズームアクチュエータの機械的な移動が、特に、スナップショットを撮るときに比較して遅いといったことがある。
【０００３】
他の手法として、１つの広角カメラと１つのテレカメラとを並設したデュアルカメラを用いて、広角モードとテレモードとを実現する手法がある。この手法は広角レンズとテレレンズのそれぞれの光軸の間のベースラインの欠点を有しており、双方のカメラの視野の間に視差の誤差が生じる。
【０００４】
また、デュアルカメラまたはズームアクチュエータのどちらの手法を用いるかにかかわらず、テレレンズはもともと長い焦点距離を有するため、いずれにせよ、テレレンズの全長は極めて大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ズーム機能を備えたデジタルカメラのための技術は存在するが、改良されたズーム機能を搭載するデジタルカメラを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様では、本開示は、ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系を備える電子機器が提供される。さらなる態様については、従属請求項、以下の説明および図面に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第１の実施形態を示す図である。
【図２】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第２の実施形態を示す図である。
【図３】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第３の実施形態を示す図である。
【図４】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第４の実施形態を示す図である。
【図５】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第５の実施形態を示す図である。
【図６】一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第６の実施形態を示す図である。
【図７】広角イメージデータおよびテレイメージデータから結合イメージを生成する方法を概略的に示すフローチャートである。
【図８】広角イメージデータおよびテレイメージデータから結合イメージを生成するプロセスを概略的に描画する図である。
【図９】広角イメージセンサおよびテレイメージセンサを有するスマートフォン等の電子機器の一実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。
【０００９】
図１を参照しながら詳細な実施形態の説明を開示する前に、一般的な説明を行う。
【００１０】
以下において、より詳細に説明される各実施形態では、ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系を備える電子機器について開示されている。当該電子機器は、例えば、カメラ、特にデジタルカメラであってもよい。また、当該電子機器は、カメラを有するスマートフォンやタブレットコンピュータであってもよい。カメラが適用される他のいずれのユースケースも可能である。いくつかの実施形態では、光学系、例えば、光学ズーム機能を有するカメラを携帯電話に組み込むことも可能である。
【００１１】
以下において、より詳細に説明されるいくつかの実施形態では、第１のレンズは第１の焦点距離を有するレンズであり、第２のレンズは第１の焦点距離よりも長い第２の焦点距離を有するレンズである。例えば、上記第１のレンズは、テレレンズであり得る。当該テレレンズは、当該テレレンズに対応するイメージセンサにおいて拡大イメージまたはズームイメージを生成する。また、第２のレンズは、広角レンズであり得る。当該広角レンズは、当該広角レンズに対応するイメージセンサにおいて広視野イメージを生成する。ビームスプリッタを用いてテレレンズと広角レンズとを組み合わせる光学系は、機械的に移動する部品を用いないズーム機能を提供することができる。
【００１２】
また、他の実施形態では、第１のレンズおよび第２のレンズは同一の焦点距離を有する。また、第１のレンズおよび第２のレンズは、互いに異なる焦点距離を有しているが、（異なるセンササイズの場合に）同一の視野を有してもよい。これにより、例えば、カラーフィルタを有しない白黒（BW）センサの高空間分解能と、マルチカラーセンサの（低空間分解能ではあるが）高スペクトル分解能とを組み合わせることが可能となる。
【００１３】
一実施形態によれば、広角レンズに対応するイメージセンサのサイズ、およびテレレンズに対応するイメージセンサのサイズは、実質的に同一である。双方のイメージセンサのサイズが実質的に同一であるという仮定の下では、広角レンズの焦点距離は、テレレンズの焦点距離よりも短くなる。例えば、両方のイメージセンサの対角サイズは６ｍｍであり、広角レンズの焦点距離は４ｍｍであり、テレレンズの焦点距離は１２ｍｍであってもよい。
【００１４】
ビームスプリッタは光学装置であり、光線を２つに分離する機能を有する。いくつかの実施形態によれば、当該ビームスプリッタは、ガラス製の複数のプリズムからなるビームスプリッタキューブと、当該複数のプリズムうち一つの片面側にコーティングされたビームスプリッタ表面と、により形成される。当該ビームスプリッタ表面は、多層コーティングを含むか、あるいは当該多層コーティングにより構成される。当該多層コーティングは、（入射光の波長又は角度の特定の範囲に対して）１つの「ポート」（すなわち、ビームスプリッタキューブの面）を通過して入射する光のうち半分を反射し、他の半分が多層干渉により透過するように調整され得る。後述する実施形態では、ビームスプリッタ表面は、電子機器のハウジングの入光口を通過した入射光を２つの光線に分離する反射板としての機能を果たす。２つの光線のうち一方は広角レンズの方向へ導かれ、２つの光線のうち他方はテレレンズの方向へ導かれる。
【００１５】
いくつかの実施形態における光学系では、第１のレンズ（例えばテレレンズ）および第２のレンズ（例えば広角レンズ）は、電子機器のハウジングの入光口からの入射光をビームスプリッタが受光する側において一致する光軸を有する。ビームスプリッタの受光側において（電子機器のハウジングの入光口の方に向けて）一致する光軸を有するそのような光学系では、視差による誤差を回避することができる。
【００１６】
また、いくつかの実施形態における光学系では、第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸は、ビームスプリッタ表面により折り返される。ビームスプリッタの表面により第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸を折り返すことで、第２のレンズ（例えば広角レンズ）の長さは、ビームスプリッタキューブと電子機器のハウジングの端との間の限られた空間の中に収まるような長さに制限され得る。光軸を折り返すことにより、カメラの細い本体の中にテレレンズを収めることができる。例えば、テレレンズの光軸を折り返すことで、スマートフォンまたはタブレットコンピュータの約６ｍｍの厚さの中にテレレンズを入れ込むことができる。
【００１７】
また、いくつかの実施形態における光学系では、入射光を受光するビームスプリッタの面の前方に、共通レンズが配置される。入射光を受光するビームスプリッタの面の前に共通レンズを配置することで、当該共通レンズは、第１のレンズ（例えばテレレンズ）と第２のレンズ（例えば広角レンズ）の双方の設計に組み込まれる。そのため、共通レンズは、第１のレンズと第２のレンズの共通部分となる。かかる実施形態によれば、ビームスプリッタの前方であって電子機器のハウジングの入光口の近傍に配列される共通レンズは、入射する光束を絞る。これにより、ビームスプリッタキューブのサイズをより小さくすることができ、かつ、広角レンズを設けるためのより広いスペースを確保することができる。
【００１８】
また、いくつかの実施形態における光学系では、第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸は、９０度よりも小さい角度で折り返される。第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸が９０度よりも小さい角度で折り返される一実施形態では、ビームスプリッタの一つの面（第１のレンズの方を向いている面）が傾斜し得る。これは、光軸の屈折を避けるために、折り返された光軸をビームスプリッタの当該一つの面に対して垂直に入射させるためである。
【００１９】
また、第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸が９０度よりも小さい角度で折り返される一実施形態では、ビームスプリッタは電子機器のハウジングの入光口に近接して配置され得る。これにより、テレレンズのレンズ素子およびテレレンズの格納体、並びにテレレンズに対応するイメージセンサを、ハウジングの端に囲まれる部分の内部に入れ込むことができる。
【００２０】
また、いくつかの実施形態における光学系では、第１のレンズ（例えばテレレンズ）の光軸と第２のレンズ（例えば広角レンズ）の光軸の双方が、ビームスプリッタ表面により折り返され得る。これにより、広角レンズに関する空間的な制約がさらに緩和される。
【００２１】
また、いくつかの実施形態における光学系では、光を反射させビームスプリッタに戻すミラーを、ビームスプリッタキューブの一つの面に設けることで、テレレンズの光軸が折り返されてもよい。光を反射させビームスプリッタに戻すミラーをビームスプリッタキューブの一つの面に設けることで、後方反射光の一部はビームスプリッタによりテレレンズの方向に向き直され、後方反射光の残りの一部は、ビームスプリッタを通過して電子機器のハウジングの入射口の方向に向かい失われ得る。
【００２２】
また、いくつかの実施形態における光学系では、ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ表面を有する。偏光ビームスプリッタ表面は、例えば、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過してもよい。偏光ビームスプリッタ表面は、例えば、高屈折率の材料と低屈折率の材料とが交互に積み重なった干渉層のスタックにより実現され得る。あるいは、偏光ビームスプリッタ表面は、ワイヤグリッド構造（ワイヤグリッド偏光子）により実現され得る。
【００２３】
また、いくつかの実施形態における光学系では、ビームスプリッタの後方に四分の一波長リターダプレートが設けられてもよい。この四分の一波長リターダプレートは、ｐ偏光がビームスプリッタを出て、ビームスプリッタの後方に設けられた当該四分の一波長リターダプレートを通過するように配置される。特に、四分の一波長リターダプレートの進相軸はｐ偏光の偏光方向に対して４５度の方向を向いており、それにより、ｐ偏光を円偏光に変換することができる。そのような一実施形態では、円偏光がミラーで反射した後、当該円偏光は、左回りから右回り、もしくはその反対のいずれかに、キラリティを変化させる。そして、最後に、反射した円偏光は、四分の一波長リターダプレートを通過する際、ｓ偏光に変換され、ビームスプリッタに入射される。変換されたｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ表面により、第１のレンズ（例えばテレレンズ）の方向へと向きを変えられる。
【００２４】
また、いくつかの実施形態における光学系では、第２の四分の一波長リターダプレートが、電子機器のハウジングの入光口側のビームスプリッタの一つの面の前に配置されてもよい。特に、第２の四分の一波長リターダプレートの進相軸はｐ偏光の偏光方向に対して４５度の方向を向いていてもよい。この実施形態では、第２の四分の一波長リターダプレートを通過するｐ偏光およびｓ偏光は円偏光に変換され、同様に偏光ビームスプリッタ表面で分裂される。ｐ偏光（またはｓ偏光）の偏光方向に対して±４５度の偏光方向を有する直線偏光は第２の四分の一波長リターダプレートの影響を受けず、同様に偏光ビームスプリッタ表面で分裂される。
【００２５】
ビームスプリッタを用いて広角レンズとテレレンズとを組み合わせた光学系により、機械的な移動部品を用いずに、ズーム機能を提供することが可能である。
【００２６】
さらに、いくつかの実施形態における光学系では、テレレンズは望遠レンズである。同等の長焦点レンズよりもはるかに短い焦点距離を有する最外の部分（すなわち集光部分）の要素を有し、そして、センサ面に近接し、はるかに大きい焦点距離を有するレンズから光がやって来たかのように光の円錐を拡大する第２の要素の組を組み込むことにより、望遠レンズは作用する。望遠比は、レンズの全長と当該レンズの焦点距離との比率により定義される。実際には、約８０％の望遠比が一般的に達成される。例えば、広角レンズの焦点距離が４ｍｍであり、ズーム比が３倍である場合、テレレンズの焦点距離は、３×４ｍｍ＝１２ｍｍとなる。テレレンズが８０％の望遠比を有する望遠レンズにより実現される場合、テレレンズの残りの長さは０．８×１２ｍｍ＝９．６ｍｍとなり、スマートフォンの厚さに比較してまだかなり大きい。
【００２７】
また、いくつかの実施形態における電子機器は、第２のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージと第１のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージとをデジタル方式で結合するように構成された電気回路をさらに有する。
【００２８】
特に、いくつかの実施形態における電子機器では、第１のレンズはテレレンズであり、第２のレンズは広角レンズであり、電子回路は、テレレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージを広角レンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージにデジタル方式で埋め込むように構成される。
【００２９】
上記電気回路は、ソフトウェア、またはそのようなものにより制御されるプロセッサであり得る。当該電気回路は、例えば、中央部分が高解像度であり外側部分が低解像度であるデジタルイメージを生成するためのデジタルイメージ処理技術を用いて、テレレンズにより取得されたイメージを広角レンズにより取得されたイメージに埋め込むように構成され得る。デジタル補間技術は、広角イメージからテレイメージまでの連続的なズーミングのために用いられ得る。
【００３０】
特定の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第１の実施形態を示す図である。テレレンズ１０の光軸１は、ビームスプリッタ表面３５により折り返される。入射光のうち所定の割合ｒの光がビームスプリッタ表面３５で反射し、残りの割合１−ｒの光はビームスプリッタ表面３５を透過する。光は、ビームスプリッタキューブ３０の第１の面３１からビームスプリッタキューブ３０に入射する。折り返された光軸１は、ビームスプリッタキューブ３０の第２の面３２からビームスプリッタキューブ３０を離れるように伸びる。広角レンズ２０の光軸２は折り返されず、広角レンズ２０はビームスプリッタキューブ３０の第３の面３３の近傍に近接して設けられる。広角レンズ２０の長さＴＴＬ−Ｗは、ビームスプリッタキューブ３０とハウジング５０の端の間の限られたスペースに収まるような長さに制限される。例えば、ハウジング５０の入光口５１から広角イメージセンサ２５までの距離ｄ＝６ｍｍに制限され、ビームスプリッタキューブ３０の辺長ａ＝２．５ｍｍとなる。テレレンズ１０の光軸１とハウジング５０の端との距離ｄ’は、少なくともイメージセンサ１５の幅の半分にマージンを加えた大きさであり、例えば、ｄ’＝２．５ｍｍである。その場合、広角レンズ２０の長さは、ＴＴＬ−Ｗ＜（６ｍｍ−２ｍｍ−２．５ｍｍ／２）＝２．７５ｍｍに制限される。
【００３２】
図２は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第２の実施形態を示す図である。図２に示す実施形態は、図１に示す実施形態に基づくものである。共通レンズ６０は、ビームスプリッタキューブ３０の第１の面３１の前方に配置され、入射する光束を絞る。これにより、より小さいサイズのビームスプリッタキューブを用いることができ、また、広角レンズの設置のためのより大きい空間を確保することができる。共通レンズ６０は、テレレンズ１０および広角レンズ２０の双方の設計に組み込まれる必要がある。
【００３３】
図３は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第３の実施形態を示す図である。図３に示す実施形態は、図１に示す実施形態に基づくものである。広角レンズを設置するための空間の制限を緩和させるため、ビームスプリッタキューブ３０はハウジング５０の入光口５１に近接して設けられる。その場合、テレレンズ１０のレンズ素子およびテレレンズ１０の格納体、並びにテレレンズ１０に対応するイメージセンサ１５を、ハウジング５０の端に囲まれる部分の内部に入れ込むために、テレレンズ１０の光軸１は、９０度よりも小さい角度で折り返される。その場合では、光軸の屈折を回避するために、折り返された光軸１を第２の面３２に対して垂直に入射させるために、ビームスプリッタキューブ３０の第２の面３２を傾ける必要がある。
【００３４】
図４は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第４の実施形態を示す図である。図４に示す実施形態は、図１に示す実施形態に基づくものである。広角レンズを設置するための空間の制限をさらに緩和させるために、テレレンズ１０の光軸１および広角レンズ２０の光軸２の双方が折り返される。これは、ビームスプリッタキューブ３０の第３の面３３に設けられるミラー４０により実現される。光は当該ミラー４０により後方反射され、ビームスプリッタキューブ３０に入射する。そして、後方反射光のうち割合ｒの光はビームスプリッタ表面３５により第２の面３２の方向に向きを変えられ、テレレンズ１０に入射する。また、後方反射光のうち残りの割合（１−ｒ）の光は、ビームスプリッタ表面３５を透過して第１の面３１の方向に向かい、喪失する。これは、テレレンズ１０の経路の光効率を制限する。例えば、ビームスプリッタ表面３５で反射される光の割合ｒ＝５０％であり、光の１００％がミラー４０で反射されるとする。その場合、入射光の内の０．５×（１−０．５）＝２５％の光だけが最終的にテレレンズに入射される。
【００３５】
図５は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第５の実施形態を示す図である。図５に示す実施形態は、図４に示す実施形態に基づくものである。光効率に関して図４に示す構成による制限を克服するために、ビームスプリッタ表面は、偏光ビームスプリッタ表面３６により実現される。偏光ビームスプリッタ表面３６は、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過させる。ｐ偏光はビームスプリッタキューブ３０の第３の面からビームスプリッタキューブ３０を離れ、四分の一波長リターダプレート４１を通過する。四分の一波長リターダプレート４１の進相軸はｐ偏光の偏光方向に対して４５度の方向を向いており、それによりｐ偏光を円偏光に変換することができる。円偏光がミラー４０で反射した後、当該円偏光は、左回り（Ｌ偏光）から右回り（Ｒ偏光）、もしくはその反対のいずれかに、キラリティを変化させる。そして、最後に、反射した円偏光は、四分の一波長リターダプレート４１を通過する際、ｓ偏光に変換され、ビームスプリッタキューブ３０の第３の面３３に入射される。変換されたｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ表面３６により、第２の面３２の方向に向きを変えられ、テレレンズ１０に入射される。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ表面３６は、高屈折率の材料と低屈折率の材料とが交互に積み重なった干渉層のスタックにより実現され得る。あるいは、偏光ビームスプリッタ表面３６は、ワイヤグリッド構造（ワイヤグリッド偏光子）により実現され得る。
【００３７】
例えば、偏光ビームスプリッタコーティング３６が入射するｓ偏光のうちｒ＝９９％を反射し、ｐ偏光のうちｔ＝９０％を透過するとする。ミラー４０は光のうち９２％を反射し、直線偏光を円偏光に、またはその反対に変換する、四分の一波長リターダプレート４１の変換効率が約９５％であるとする。無偏光（ｓ偏光が５０％、ｐ偏光が５０％）が入射するケースについては、テレレンズ１０に入射する光の総量は、入射光のうち、０．５×０．９×０．９５×０．９２×０．９５×０．９９＝３７％と見積もられ得る。
【００３８】
図６は、一致する光軸を有する広角レンズおよびテレレンズを備えた光学系の第６の実施形態を示す図である。図６に示す実施形態は、図５に示す実施形態に基づくものである。鏡面反射に由来する光のグレアは、しばしば部分的な直線偏光される。そのような部分的な直線偏光は、偏光ビームスプリッタ表面３６において不均等に分裂する。これにより、イメージセンサ１５とイメージセンサ２５との間で不均等な強度のグレアが発生する。イメージセンサ１５とイメージセンサ２５との間でグレアを均等に合わせこむために、第２の四分の一波長リターダプレート４２が、ビームスプリッタキューブ３０の第１の面３１の前方に配置される。第２の四分の一波長リターダプレート４２の進相軸は、ｐ偏光の偏光方向に対して４５度の方向を向いている。第２の四分の一波長リターダプレート４２を通過するｐ偏光およびｓ偏光は円偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ表面３６において均等に分裂する。ｐ偏光（またはｓ偏光）の偏光方向に対して±４５度の偏光方向を有する直線偏光は第２の四分の一波長リターダプレート４２の影響を受けず、同様に、偏光ビームスプリッタ表面３６において分裂される。
【００３９】
図７は、広角イメージデータおよびテレイメージデータから結合イメージを生成する方法を概略的に示すフローチャートである。ステップ７１では、広角イメージセンサ（広角レンズに対応するイメージセンサ）から広角イメージデータが取得される。ステップ７２では、テレイメージセンサ（テレレンズに対応するイメージセンサ）からテレイメージデータが取得される。ステップ７３では、広角イメージデータおよびテレイメージデータから、中央部分が高解像度であり外側部分が低解像度であるデジタルイメージが生成される。
【００４０】
図８は、広角イメージデータおよびテレイメージデータから結合イメージを生成するプロセスを概略的に描画する図である。結合イメージ８３は、広角イメージデータ８１およびテレイメージデータ８２から生成される。結合イメージ８３は、中央部分が高解像度であり外側部分が低解像度であるデジタルイメージである。
【００４１】
図９は、広角イメージセンサおよびテレイメージセンサを有するスマートフォン等の電子機器の一実施形態を示すブロック図である。電子機器９０は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central  Processer  Unit）９１を含む。電子機器９０は、マイクロフォン９６、スピーカ９７およびタッチスクリーン９８をさらに含み、これらはＣＰＵ（プロセッサ）９１と接続されている。マイクロフォン９６、スピーカ９７およびタッチスクリーン９８はマンマシンインタフェースとしての機能を果たし、ユーザと電子機器とのやり取りを可能とする。電子機器９０は、Bluetooth（登録商標）等の近距離通信装置９４、およびWi-Fi（登録商標）等の無線通信装置９５をさらに含む。近距離通信装置９４、無線通信装置９５は、電子機器により撮像されたイメージのアップロードのためのクラウドプラットフォームのような外部機器とデータ通信を行うためのＩ／Ｏインタフェースとしての機能を果たす。電子機器９０は、広角レンズ（図１〜図６の広角レンズ２０参照）と協働する広角イメージセンサ２５、およびテレレンズ（図１〜図６のテレレンズ１０参照）と協働するテレイメージセンサ１５をさらに含む。これらのイメージセンサ１５、２５はイメージデータを提供する。特に、広角イメージデータ（図８の符号８１参照）は広角イメージセンサ２５により取得され、テレイメージデータ（図８の符号８２参照）はテレイメージセンサ１５により取得される。ＣＰＵ（プロセッサ）９１は、広角イメージセンサ２５により取得された広角イメージデータとテレイメージセンサ１５により取得されたテレイメージデータとを結合して結合イメージ（図８の符号８３参照）を得るための補間ソフトウェアを実行する。電子機器９０は、ストレージ９２とデータメモリの一例であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３をさらに含む。ＲＡＭ（データメモリ）９３は、ＣＰＵ（プロセッサ）９１による処理のためのデータまたはコンピュータ命令を一時的に格納またはキャッシュするように構成される。ストレージ９２は、例えば、イメージセンサ１５、２５から取得したイメージデータを記録するためになど、長期間の保存が可能であるように構成される。
【００４２】
要約すると、図１〜図３に示した実施形態では、例示的に、第１のレンズ（テレレンズ）の光軸は、上述した６ｍｍのサイズの制限内でより長いテレレンズを入れ込むために、ビームスプリッタコーティング（表面）により折り返される。図４〜図６に示した実施形態では、例示的に、第２のレンズ（広角レンズ）の光軸は、ビームスプリッタコーティング（表面）により直接折り返される。したがって、いくつかの実施形態においては、直接的に折り返された経路の経路長は、ビームスプリッタのミラーで反射される経路よりも短くなる。いくつかの実施形態においては、より短い経路長で、ビームスプリッタキューブの限られたサイズの中で広角レンズのより大きな視野をより良く合わせこむことができる。
【００４３】
以上、デジタルカメラまたはスマートフォン等の電子機器用の光学系について、上述した図１〜図６に示す各実施形態を参照して説明した。しかしながら、本開示はこれらの実施形態に限定されない。
【００４４】
例えば、図４〜図６に示した実施形態において、光が、直接テレレンズに入射し、後方で反射して広角レンズに入射するように、ビームスプリッタ表面３６が反転して設けられてもよい。
【００４５】
さらに、イメージセンサ１５、２５は、異なるタイプのものであってもよい。例えば、一方のセンサはカラーフィルタを有しないセンサであり、他方のセンサはベイヤーパターンのカラーフィルタを有するカラーセンサであってもよい。または、双方のセンサは、互いに異なるパターンやスペクトル範囲を有するカラーフィルタを有してもよい。
【００４６】
さらに、ガラスプリズムと当該プリズムの一方の側にコーティングされたビームスプリッタ表面とからなるビームスプリッタキューブを用いる代わりに、ビームスプリッタプレートが用いられてもよい。ビームスプリッタプレートは、基板プレート（例えば、ガラスプレート）と、当該基板の一方の側にコーティングされたビームスプリッタ表面とからなる。
【００４７】
本明細書において説明される方法は、いくつかの実施形態では、コンピュータおよび／またはプロセッサが、コンピュータおよび／またはプロセッサ上においてその方法を実行するためのコンピュータプログラムとして実装される。いくつかの実施形態では、上述したようなプロセッサのようなプロセッサによって、本明細書で説明される方法を実行させるコンピュータプログラム製品を内部に格納する、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体も提供される。
【００４８】
実施形態は、方法ステップの例示的な順序付けを有する方法を記述していると認識されるべきである。しかしながら、方法ステップの特定の順序付けは、説明のためにのみ挙げられており、拘束力のあるものとして解釈されるべきではない。例えば、図７に示す実施形態におけるステップ７１、７２の順序付けは、変更可能である。方法ステップの順序付けの他の変更は、当業者にとって明らかであろう。
【００４９】
また、電子機器９０のユニット９１〜９８への分割は、説明のためにのみなされたものであり、本開示は特定のユニットにおける機能の特定な分割に限定されないことが認識されるべきである。例えば、電子機器９０は、図９に示した特定の機能を組み合わせた、プログラムされたプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等によって実現され得る。
【００５０】
また、本開示が特定の機能を実行するように構成された電気回路に言及する限り、ソフトウェア、コンピュータプログラム等の処理命令により特定の機能を実行するように電気回路を構成することが可能であることが認識されるべきである。電気回路は、また、電子機器と例えばクラウドプラットフォームとの間で分散されたものであってもよい。
【００５１】
本明細書および請求の範囲に記載されている電子機器の全てのユニット及びエンティティは、別段の記載がない限り、例えばチップ上に集積された回路ロジックとして実装されてもよく、または、ソフトウェアによって実装されてもよい。
【００５２】
上述の開示した実施形態が少なくとも部分的にソフトウェア制御データ処理装置を使用して実施される限りにおいて、ソフトウェア制御を提供するコンピュータプログラム、トランスミッション、ストレージまたは上記コンピュータプログラムを提供するための媒体も本開示の範疇に含まれるものとして想定されることは言うまでもないだろう。
【００５３】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系を備える電子機器。
（２）前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、前記電子機器のハウジングの入光口からの入射光を前記ビームスプリッタが受光する側において一致する光軸を有する、前記（１）に記載の電子機器。
（３）前記第１のレンズの光軸は、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、前記（１）または（２）に記載の電子機器。
（４）入射光を受光する前記ビームスプリッタの面の前に配置される共通レンズをさらに備える、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電子機器。
（５）前記第１のレンズの光軸は、９０度よりも小さい角度で折り返される、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の電子機器。
（６）前記第１のレンズの光軸と前記第２のレンズの光軸の双方が、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の電子機器。
（７）前記ビームスプリッタの一つの面に設けられ、光を反射させ前記ビームスプリッタに戻すミラーをさらに備える、前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の電子機器。
（８）前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置された四分の一波長リターダプレートをさらに有する、前記（７）に記載の電子機器。
（９）前記電子機器のハウジングの入光口側の前記ビームスプリッタの一つの面の前に配置された第２の四分の一波長リターダプレートをさらに有する、前記（８）に記載の電子機器。
（１０）前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ表面を有する、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１１）前記第１のレンズはテレレンズであり、当該テレレンズは、当該テレレンズに対応するイメージセンサにおいて拡大イメージまたはズームイメージを生成し、前記第２のレンズは広角レンズであり、当該広角レンズは、当該広角レンズに対応するイメージセンサにおいて広視野イメージを生成する、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１２）前記テレレンズは、望遠レンズである、前記（１１）に記載の電子機器。
（１３）前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは同一の焦点距離を有する、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１４）前記第２のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージと前記第１のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージとをデジタル方式で結合するように構成された電気回路をさらに有する、前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の電子機器。
（１５）前記第１のレンズはテレレンズであり、前記第２のレンズは広角レンズであり、前記電気回路は、前記テレレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージを、前記広角レンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージにデジタル方式で埋め込むように構成される、前記（１４）に記載の電子機器。
（１６）ビームスプリッタを用いて第１のレンズと第２のレンズとを組み合わせた光学系。
（１７）前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、電子機器のハウジングの入光口からの入射光を前記ビームスプリッタが受光する側において一致する光軸を有する、前記（１６）に記載の光学系。
（１８）前記第１のレンズの光軸は、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、前記（１６）または（１７）に記載の光学系。
（１９）入射光を受光する前記ビームスプリッタの面の前に配置される共通レンズをさらに備える、前記（１６）〜（１８）のいずれか１項に記載の光学系。
（２０）前記第１のレンズの光軸は、９０度よりも小さい角度で折り返される、前記（１６）〜（１９）のいずれか１項に記載の光学系。
（２１）前記第１のレンズの光軸と前記第２のレンズの光軸の双方が、前記ビームスプリッタの表面により折り返される、前記（１６）〜（２０）のいずれか１項に記載の光学系。
（２２）前記ビームスプリッタの一つの面に設けられ、光を反射させ前記ビームスプリッタに戻すミラーをさらに備える、前記（１６）〜（２１）のいずれか１項に記載の光学系。
（２３）前記ビームスプリッタと前記ミラーの間に配置された四分の一波長リターダプレートをさらに有する、前記（２２）に記載の光学系。
（２４）電子機器のハウジングの入光口側の前記ビームスプリッタの一つの面の前に配置された第２の四分の一波長リターダプレートをさらに有する、前記（２３）に記載の光学系。
（２５）前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ表面を有する、前記（１６）〜（２４）のいずれか１項に記載の光学系。
（２６）前記第１のレンズはテレレンズであり、当該テレレンズは、当該テレレンズに対応するイメージセンサにおいて拡大イメージまたはズームイメージを生成し、前記第２のレンズは広角レンズであり、当該広角レンズは、当該広角レンズに対応するイメージセンサにおいて広視野イメージを生成する、前記（１６）〜（２５）のいずれか１項に記載の光学系。
（２７）前記テレレンズは、望遠レンズである、前記（２６）に記載の光学系。
（２８）前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは同一の焦点距離を有する、前記（１６）〜（２５）のいずれか１項に記載の光学系。
（２９）前記第２のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージと前記第１のレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージとをデジタル方式で結合するように構成された電気回路をさらに有する、前記（１６）〜（２８）のいずれか１項に記載の光学系。
（３０）前記第１のレンズはテレレンズであり、前記第２のレンズは広角レンズであり、前記電気回路は、前記テレレンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージを、前記広角レンズに対応するイメージセンサにより取得されたイメージにデジタル方式で埋め込むように構成される、前記（２９）に記載の光学系。
（３１）第１のイメージセンサからイメージデータを取得することと、第２のイメージセンサからイメージデータを取得することと、前記第１のイメージセンサから取得した前記イメージデータと前記第２のイメージセンサから取得した前記イメージデータとを結合したデジタルイメージを生成することと、を含む方法。
（３２）デジタルイメージを生成することは、広角イメージデータおよびテレイメージデータから、中央部分が高解像度であり外側部分が低解像度であるデジタルイメージを生成することを含む、前記（３１）に記載の方法。
【符号の説明】
【００５４】
１        テレレンズの光軸
２        広角レンズの光軸
１０      テレレンズ
１５      テレレンズに対応するイメージセンサ
２０      広角レンズ
２５      広角レンズに対応するイメージセンサ
３０      ビームスプリッタキューブ
３１      ビームスプリッタキューブの第１の面
３２      ビームスプリッタキューブの第２の面
３３      ビームスプリッタキューブの第３の面
３４      ビームスプリッタキューブの第４の面
３５      ビームスプリッタ表面
３６      偏光ビームスプリッタ表面
４０      ミラー
４１      四分の一波長リターダプレート
４２      第２の四分の一波長リターダプレート
５０      ハウジング
５１      入光口
６０      共通レンズ
８１      広角イメージ
８２      テレイメージ
８３      結合イメージ
９０      スマートフォン（電子機器）
９１      ＣＰＵ（プロセッサ）
９２      ストレージ
９３      ＲＡＭ（データメモリ）
９４      近距離通信装置（Bluetooth）
９５      無線通信装置（Wi-Fi）
９６      マイクロフォン
９７      スピーカ
９８      タッチスクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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