(57)【要約】  高さが低く、入射瞳（クリアアパーチャ）が大きいことを特徴とし、家庭用電化製品、特に携帯電話における屈曲式カメラ用に設計された、屈曲式レンズモジュールおよびアセンブリ。いくつかの実施形態では、屈曲式レンズアセンブリは、被写体側から像側への順に、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ１）を有する第１のレンズエレメントＬ１と、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ３）を有する第２のレンズエレメントＬ２とを含む複数のレンズエレメントを備え、ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．２であり、レンズアセンブリが有するイメージセンサ対角長ＳＤＬと、最終レンズエレメント表面のクリアアパーチャＣＡ（Ｓ２Ｎ）との間の比率は、ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．５である。
2020523627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側から像側への順に、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ１）を有する第１のレンズエレメントＬ１と、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ３）を有する第２のレンズエレメントＬ２とを含む複数のレンズエレメントを備え、ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．２であり、
イメージセンサ対角長ＳＤＬと、最終レンズエレメント表面のクリアアパーチャＣＡ（Ｓ２Ｎ）との間の比率を有し、ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．５である、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項２】
前記第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、前記第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、前記複数のレンズエレメントが、正の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、負の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む、請求項１に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、前記第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、前記複数のレンズエレメントが、正の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、正の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む、請求項１に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、前記第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、前記複数のレンズエレメントが、負の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、正の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む、請求項１に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項５】
前記複数のレンズエレメントは、負の屈折力を有する第５のレンズエレメントをさらに含む、請求項１から４の何れか１項に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項６】
総トラック長（ＴＴＬ）および後方焦点距離（ＢＦＬ）を有し、比率ＢＦＬ／ＴＴＬ＞０．３５である、請求項１から４の何れか１項に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項７】
光学窓が、ＢＦＬおよびＴＴＬを定義する経路内に配置される、請求項６に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項８】
前記複数のレンズエレメントは、負の屈折力を有する第５のレンズエレメントをさらに含む、請求項６に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項９】
光学窓が、ＢＦＬおよびＴＴＬを定義する経路内に配置される、請求項８に記載の屈曲式レンズアセンブリ。
【請求項１０】
被写体側から像側への順に、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ１）を有する第１のレンズエレメントＬ１を含む複数のＮ個のレンズエレメントを備える、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリであり、
前記複数のＮ個のレンズエレメントの他の全てのレンズエレメントＬ２からＬＮの全てのクリアアパーチャがＣＡ（Ｓ１）以下であり、
前記屈曲式カメラが、センサ対角長ＳＤＬを有するイメージセンサを含み、
ＣＡ（Ｓ１）＜ＳＤＬ＜１．５×ＣＡ（Ｓ１）である、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリ。
【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２０１８年５月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／６７１，０８６号および２０１８年１１月５日に出願された米国仮特許出願第６２／７５５，８２６号からの優先権の利益を主張するものであり、これらは両方、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示の主題は一般に、デジタルカメラの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
デュアルアパーチャズームカメラ（デュアルカメラとも呼ばれる）として、一方のカメラ（サブカメラとも呼ばれる）がワイドＦＯＶを有し（ワイドサブカメラ：Wide sub-camera）、他方のカメラが狭いＦＯＶを有する（テレサブカメラ：Tele sub-camera）ものが知られている。
【０００４】
国際特許公開ＷＯ２０１６／０２４１９２はその全体が参照により本明細書に組み込まれるが、コンパクトカメラの高さを低減する「屈曲式カメラモジュール」（単に「屈曲式カメラ」とも呼ばれる）を開示している。屈曲式カメラでは、スマートフォン裏面に垂直な方向からスマートフォン裏面に平行な方向に光伝播方向を傾斜させるために、光路屈曲素子（以下、ＯＰＦＥ（optical path folding element）と呼ぶ）、例えばプリズムまたはミラー（以下、総称して反射素子と呼ぶ）が追加される。屈曲式カメラがデュアルアパーチャカメラの一部である場合、これは、１つのレンズアセンブリ（例えば、テレ（Tele）レンズ）を通る屈曲した光路を提供する。このようなカメラは、本明細書では「屈曲式レンズデュアルアパーチャカメラ」と呼ばれる。一般に、屈曲式カメラはマルチアパーチャカメラに含まれてもよく、例えば、２つの「屈曲していていない」（直立した）カメラモジュールと共にトリプルアパーチャカメラに含まれてもよい。
【発明の概要】
【０００５】
屈曲式カメラの小さな高さは、それを含むホスト装置（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップまたはスマートテレビ）をできるだけ薄くすることを可能にするために重要である。カメラの高さは、工業デザインによって制限されることが多い。対照的に、レンズの光学的開口を増大させると、イメージセンサに到達する光の量が増大し、カメラの光学特性が改善される。
【０００６】
したがって、所与のカメラ高さおよび／またはレンズモジュール高さに対してレンズ光学開口の高さが最大である屈曲式カメラが必要であり、これを有することが有利であろう。
【０００７】
例示的な実施形態では、大きな正面（front）のクリアアパーチャ（clear aperture：ＣＡ）、大きな第１の表面ＣＡ、および他の全てのレンズエレメントについての比較的小さなクリアアパーチャを有する高い光学性能のレンズ（すなわち「レンズアセンブリ」）が提供される。レンズエレメントは、被写体側（第１レンズエレメントＬ１）から像側（最終レンズエレメントＬｉ）に向かって順に並んでいる。各実施形態では、最終レンズエレメントのクリアアパーチャは、デジタルカメラにレンズと共に含まれるイメージセンサの対角長（本明細書では「センサ対角長（sensor diagonal length）」または「ＳＤＬ」とも呼ばれる）よりも小さい。以下の表において、全ての寸法はミリメートルで与えられる。全ての用語および頭字語は、当技術分野で知られているそれらの通常の意味を有する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、被写体側から像側への順に、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ１）を有する第１のレンズエレメントＬ１と、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ３）を有する第２のレンズエレメントＬ２とを含む複数のレンズエレメントを備え、ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．２であり、レンズアセンブリは、イメージセンサ対角長ＳＤＬと、最終レンズエレメント表面のクリアアパーチャＣＡ（Ｓ２Ｎ）との間の比率を有し、ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．５である、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリが提供される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、複数のレンズエレメントが、正の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、負の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、複数のレンズエレメントが、正の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、正の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１のレンズエレメントが正の屈折力を有し、第２のレンズエレメントが負の屈折力を有し、複数のレンズエレメントが、負の屈折力を有する第３のレンズエレメントと、正の屈折力を有する第４のレンズエレメントとをさらに含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、複数のレンズエレメントは、負の屈折力を有する第５のレンズエレメントをさらに含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、レンズアセンブリは、総トラック長（total track length：ＴＴＬ）および後方焦点距離（back focal length：ＢＦＬ）を有し、比率ＢＦＬ／ＴＴＬ＞０．３５である。
【００１４】
いくつかの実施形態では、光学窓が、ＢＦＬおよびＴＴＬを定義する経路内に配置される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、被写体側から像側への順に、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ１）を有する第１のレンズエレメントＬ１を含む複数のＮ個のレンズエレメントを備える、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリであり、複数のＮ個のレンズエレメントの他の全てのレンズエレメントＬ２からＬＮの全てのクリアアパーチャがＣＡ（Ｓ１）以下であり、屈曲式カメラが、センサ対角長ＳＤＬを有するイメージセンサを含み、ＣＡ（Ｓ１）＜ＳＤＬ＜１．５×ＣＡ（Ｓ１）である、屈曲式カメラのための屈曲式レンズアセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本明細書に開示される実施形態の非限定的な例は、この段落の後に列挙される、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。図面および説明は本明細書に開示された実施形態を明らかにし、明確にすることを意図しており、決して限定するものとみなされるべきではない。異なる図面における同様の要素は、同様の数字によって示されてもよい。図面中の要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【００１７】
図１Ａは、既知の屈曲式カメラの一例の概略等角図である。
【００１８】
図１Ｂは、図１Ａのカメラの側面図である。
【００１９】
図１Ｃは、屈曲したテレ（Tele）サブカメラおよびワイドサブカメラを備える既知のカメラの一例の概略等角図である。
【００２０】
図１Ｄは、図１Ｃのカメラの側面図である。
【００２１】
図２Ａは、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントの一実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００２２】
図２Ｂは、図２Ａのレンズエレメントの別の模式図である。
【００２３】
図３Ａは、本開示の主題のいくつかの例による、レンズエレメント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。
【００２４】
図３Ｂは、本開示の主題のいくつかの例による、レンズエレメント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。
【００２５】
図４は、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 hight）値（ＣＨ）の概略図である。
【００２６】
図５は、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値（ＣＡ）の概略図である。
【００２７】
図６は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントの別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００２８】
図７は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００２９】
図８は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３０】
図９は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３１】
図１０は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３２】
図１１は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３３】
図１２は、本開示の主題のいくつかの例によるレンズエレメントのさらに別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３４】
図１３は、本開示の主題のいくつかの例による、レンズエレメントを保持するための光学レンズモジュールの側面図の概略図である。
【００３５】
図１４Ａは、本開示の主題の別の例によるレンズエレメントの別の実施形態を、光線とともに示す模式図である。
【００３６】
図１４Ｂは、図１４Ａのレンズエレメントの別の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下の詳細な説明では、完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、ここに開示された主題は、これらの特定の詳細なしに実施されてもよいことが当業者によって理解されるのであろう。他の例では、本開示の主題を曖昧にしないように、周知の方法は詳細に説明されていない。
【００３８】
明確にするために、別個の実施形態の文脈で説明される、本開示の主題の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。反対に、簡略化のために、単一の実施形態の文脈で説明されている本開示の主題の様々な特徴は別個に、または任意の適切な一部の組み合わせで提供されてもよい。
【００３９】
本明細書で開示される用語「処理ユニット」は例えば、様々なデータ処理動作を実行することができるコンピュータメモリ（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）に動作可能に接続されたコンピュータ処理装置を含む、データ処理回路を有する任意の種類の電子デバイスを含むように広く解釈されるべきである。
【００４０】
さらに、明確にするために、用語「実質的に」は、本明細書では許容範囲内の値の変動の可能性を暗示するために使用される。一例によれば、本明細書で使用される用語「実質的に」は、任意の指定された値から１０％までの範囲で上回るか下回る変動が可能なことを意味すると解釈されるべきである。別の例によれば、本明細書で使用される用語「実質的に」は、任意の指定された値から５％までの範囲で上回るか下回る変動が可能なことを意味すると解釈されるべきである。さらなる例によれば、本明細書で使用される用語「実質的に」は、任意の指定された値から２．５％までの範囲で上回るか下回る変動が可能なことを意味すると解釈されるべきである。
【００４１】
図１Ａおよび図１Ｂは、例えばテレ（Tele）カメラとして動作することができるデジタル屈曲式カメラ１００を示す。デジタルカメラ１００は、第１の反射素子（例えば、ミラーまたはプリズムであり、時には「光路屈曲素子」（ＯＰＦＥ）とも呼ばれる）１０１と、複数のレンズエレメント（この図では見えないが、例えば、図２Ａおよび図２Ｂでは見える）と、イメージセンサ１０４とを備える。レンズエレメント（および鏡筒、光学レンズモジュール）は、第１の光軸１０３に沿って軸対称であってもよい。レンズエレメントの少なくともいくつかは、「鏡筒」１０２と呼ばれる構造によって保持することができる。光学レンズモジュールは、レンズエレメントと鏡筒とを備える。鏡筒は、光軸１０３に沿って長手方向の対称性を有することができる。図１Ａ〜図１Ｄにおいて、この鏡筒の断面は円形である。しかし、これは必須ではなく、他の形状を使用することができる。
【００４２】
被写体（図示せず）からイメージセンサ１０４への光線の経路は、光路（光路の一部を表す光路１０５および１０６を参照）を定義する。
【００４３】
ＯＰＦＥ１０１は、プリズムまたはミラーであってもよい。図１Ａに示すように、ＯＰＦＥ１０１は、光軸１０３に対して傾斜したミラーとすることができる。他の場合（図示せず、例えばＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０５２３８３を参照）、ＯＰＦＥ１０１は、光軸１０３に対して傾斜した裏面を有するプリズムとすることができる。ＯＰＦＥは、第１の光路１０５から第２の光路１０６へ光路を屈曲させる。光路１０６は、光軸１０３に実質的に平行である。したがって、光路は「屈曲光路」（光路１０５および１０６によって示される）と呼ばれ、カメラ１００は「屈曲式カメラ」と呼ばれる。
【００４４】
特に、いくつかの例では、ＯＰＦＥ１０１が光軸１０３に対して実質的に４５°で傾斜することができる。図１Ａにおいて、ＯＰＦＥ１０１は、光路１０５に対しても実質的に４５°で傾斜している。
【００４５】
いくつかの既知の例では、イメージセンサ１０４が光軸１０３に実質的に垂直なＸ−Ｙ平面内にある。しかしながら、これは限定的なものではなく、イメージセンサ１０４は異なる向きを有することができる。例えば、国際公開第２０１６／０２４１９２号パンフレットに記載されているように、イメージセンサ１０４は、ＸＺ平面内にあることができる。この場合、追加のＯＰＦＥを使用して、光線をイメージセンサ１０４に向けて反射することができる。
【００４６】
いくつかの例によれば、イメージセンサ１０４は、長方形の形状を有する。いくつかの例によれば、イメージセンサ１０４は、円形の形状を有する。しかしながら、これらの例は限定的なものではない。
【００４７】
様々な例では、カメラ１００が当技術分野で知られているように、基板１０９、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に取り付けることができる。
【００４８】
２つのサブカメラ、例えば、ワイドサブカメラ１３０およびテレサブカメラ１００は、デジタルカメラ１７０（デュアルカメラまたはデュアルアパーチャカメラとも呼ばれる）に含まれてもよい。可能な構成を、図１Ｃおよび図１Ｄを参照して説明する。この例では、テレサブカメラ１００は、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明したカメラによるものである。したがって、テレサブカメラ１００の構成要素は図１Ａおよび図１Ｂと同じ参照番号を有し、再び説明しない。
【００４９】
ワイドサブカメラ１３０は、開口１３２（カメラの被写体側を示す）と、Ｙ方向に対称（および光）軸１３４を有する光学レンズモジュール１３３（または「ワイドレンズモジュール」）と、ワイドイメージセンサ１３５とを含むことができる。ワイドレンズモジュールはワイド画像を提供するように構成されている。ワイドサブカメラはワイド視野（ＦＯＶＷ）を有し、テレサブカメラはＦＯＶＷよりも狭いテレ視野（ＦＯＶＴ）を有する。特に、いくつかの例では、複数のワイドサブカメラおよび／または複数のテレサブカメラを、単一のデジタルカメラに組み込み、動作させることができる。
【００５０】
一例によれば、Ｘ−Ｚ平面内にワイドイメージセンサ１３５があり、イメージセンサ１０４（この例では、テレイメージセンサである）が光軸１０３に実質的に垂直なＸ−Ｙ平面内にある。
【００５１】
図１Ａ〜図１Ｄの例では、カメラ１００が様々な処理動作、例えばテレ画像およびワイド画像を融合出力画像に処理することを実行するための１つまたは複数の適切に構成されたプロセッサ（図示せず）を備える処理装置をさらに含む（または動作可能に接続される）ことができる。
【００５２】
処理ユニットは、デジタルカメラと共に動作する専用のハードウェア（ＨＷ）およびソフトウェア（ＳＷ）を含むことができる。あるいはカメラがインストールされる電子デバイス（例えば、そのネイティブＣＰＵ）のプロセッサはデジタルカメラに関連する様々な処理動作（テレ画像およびワイド画像を出力画像に処理することを含むが、これらに限定されない）を実行するように適合され得る。
【００５３】
ここで、本開示の主題のいくつかの例による光線とともに示されるレンズエレメントを有するレンズモジュール２００の模式図を示す図２Ａおよび図２Ｂに注目する。レンズモジュール２００は、鏡筒なしで示されている。図２Ａはレンズモジュール２００の光線追跡を示し、図２Ｂは、より明確にするためにレンズエレメントのみを示す。さらに、両方の図は、イメージセンサ２０２および光学素子２０５を示す。
【００５４】
レンズモジュール２００は、複数のＮ個のレンズエレメントＬｉ（ここで、「ｉ」は１〜Ｎの整数）を含み、Ｌ１は被写体側に最も近いレンズエレメントであり、ＬＮは像側、すなわち、イメージセンサが配置されている側に最も近いレンズエレメントである。この順番は、本明細書に開示される全てのレンズおよびレンズエレメントに当てはまる。レンズエレメントＬｉは例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示されるカメラ１００のレンズエレメントとして、または図１Ｃおよび図１Ｄのテレサブカメラ１００のレンズエレメントとして使用することができる。図示のように、Ｎ個のレンズエレメントは、光軸１０３に沿って軸対称である。
【００５５】
図２Ａおよび図２Ｂの例では、Ｎは４に等しい。図６〜図１２の例では、Ｎは５に等しい。しかし、これは限定的なものではなく、異なる数のレンズエレメントを使用することができる。例えば、Ｎは、３、６または７に等しくてもよい。
【００５６】
図２Ａおよび図２Ｂの例では、レンズエレメントの表面のいくつかは凸面として表され、いくつかは凹面として表される。しかしながら、図２Ａおよび図２Ｂに図示したものに限定されるものではなく、用途、所望の光パワーなどの様々な要因に応じて、凸面および／または凹面の異なる組み合わせを使用することができる。
【００５７】
光線（ＯＰＦＥ１０１のような反射素子によって反射された後）は、レンズエレメントＬｉを通過し、イメージセンサ２０２上に画像を形成する。図２Ａおよび図２Ｂの例では、光線が光学素子２０５（前面２０５ａおよび後面２０５ｂを含み、例えばカットオフフィルターであってもよい）（「光学窓」または単に「窓」とも呼ばれる）を通過した後、イメージセンサ２０２に入射する。しかし、これに限定されるものではなく、いくつかの例では光学素子２０５は存在しない。光学素子２０５は、例えば、赤外線（ＩＲ）フィルタ、および／またはガラス画像センサダストカバーであってもよい。
【００５８】
それぞれのレンズエレメントＬｉはそれぞれの前面Ｓ２ｉ−１（インデックス「２ｉ−１」は前面の数である）と、それぞれの後面Ｓ２ｉ（インデックス「２ｉ」は後面の数である）とを含み、ここで「ｉ」は１からＮの間の整数である。この番号付け規則は、説明全体を通して使用される。あるいは本明細書を通して行われるように、レンズ表面は「Ｓｋ」としてマークされ、ｋは１〜２Ｎの範囲内である。前面および後面は、場合によっては非球面であってもよい。しかし、これに限定されない。
【００５９】
本明細書で使用されるように、各レンズエレメントの「前面」という用語はカメラの入口（カメラ被写体側）により近くに位置するレンズエレメントの表面を指し、「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エレメントの表面を指す。
【００６０】
以下に説明するように、１≦ｋ≦２Ｎにおいて各表面Ｓｋに対するクリアな高さ（clear height）値ＣＨ（Ｓｋ）を定義することができ、１≦ｋ≦２Ｎにおいて各表面Ｓｋに対するクリアアパーチャ値ＣＡ（Ｓｋ）を定義することができる。ＣＡ（Ｓｋ）およびＣＨ（Ｓｋ）は、各レンズエレメントの各表面Ｓｋの光学特性を定義する。
【００６１】
図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、表面Ｓｋを通過する光線（１≦ｋ≦２Ｎ）はそれぞれインパクトポイントＩＰでこの表面に衝突する。光線が表面Ｓ１からレンズモジュール２００に入り、表面Ｓ２からＳ２Ｎを連続的に通過する。一部の光線は任意の表面Ｓｋに衝突するが、イメージセンサ２０２に到達することはできない／到達しない。所与の表面Ｓｋについて、イメージセンサ２０２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上の全てのインパクトポイントＩＰの直交投影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距離として定義される（レンズエレメントの光軸に直交する平面Ｐ上に位置する、図４の線４００および４０１を参照（図３Ａおよび図３Ｂでは、平面Ｐは平面Ｘ−Ｙに平行であり、光軸１０３に直交する）。したがって、ＣＨ（Ｓｋ）は、表面Ｓｋ（前面および後面、１≦ｋ≦２Ｎ）ごとに定義することができる。
【００６２】
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被写体に依存しない。したがって、現在撮像されている被写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、定義は、この黒い背景を指さない。
【００６３】
例えば、図３Ａは、光軸１０３に直交する平面Ｐ上の２つのインパクトポイントＩＰ１およびＩＰ２の直交投影ＩＰｏｒｔｈ，１、ＩＰｏｒｔｈ，２を示す。例えば、図３Ａでは、表面Ｓｋは凸状である。
【００６４】
図３Ｂ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、表面Ｓｋは凹状である。
【００６５】
図４において、平面Ｐ上の表面Ｓｋの全てのインパクトポイントＩＰの直交投影ＩＰｏｒｔｈは、平行な線４００と４０１との間に位置する。したがって、ＣＨ（Ｓｋ）は、線４００と線４０１との間の距離である。
【００６６】
図５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）は円の直径として、所与の表面Ｓｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）ごとに定義され、ここで、円は光軸１０３に直交する平面Ｐ内に位置し、平面Ｐ上の全てのインパクトポイントの全ての直交投影ＩＰｏｒｔｈを取り囲む最小の円である。ＣＨ（Ｓｋ）に関して上述したように、ＣＡ（Ｓｋ）の定義も、現在撮像されている被写体に依存しないことに留意されたい。
【００６７】
図５に示すように、平面Ｐ上の全てのインパクトポイントＩＰの外接直交投影ＩＰｏｒｔｈは、円５００である。この円５００の直径がＣＡ（Ｓｋ）を定義する。
【００６８】
詳細な光学データおよび表面データは、Ｅｘ１、Ｅｘ２、…Ｅｘ１０と番号付けされた１０個のレンズ（またはレンズアセンブリ）の例（実施形態）について、以下の表に与えられる。１０個のレンズアセンブリの実施形態Ｅｘ１からＥｘ１０は、図２、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３および図１４にもそれぞれ示されている。
【００６９】
特性説明表
表１、表４、表７、表１０、表１３、表１６、表１９、表２２、表２５および表２８は、それぞれ、例１から例１０の各々についてのレンズ特性の要約を提供する。各レンズについて、以下のパラメータが記載されている。
−  有効焦点距離（effective focal length：ＥＦＬ）（単位：ミリメートル（ｍｍ））
−  全トラック長（total track length：ＴＴＬ）（単位：ｍｍ）であって、第１のレンズエレメントの第１の表面Ｓ１からイメージセンサまでの距離として定義されるもの。いくつかの実施形態では、光学窓はＴＴＬ内に配置され、ＴＴＬ内に含まれる。
−  ｆ数ｆ／＃（単位のない数）
−  イメージセンサ対角長（image sensor diagonal length：ＳＤＬ）（単位：ｍｍ）
−  後方焦点距離（back focal length：ＢＦＬ）（単位：ｍｍ）であって、最終レンズエレメントＳ２Ｎの最終表面からイメージセンサまでの距離であるもの。いくつかの実施形態では、光学窓はＢＦＬ内に配置され、ＢＦＬ内に含まれる。
−  ＴＴＬとＥＦＬとの間の比率、ＴＴＬ／ＥＦＬ
−  ＢＦＬとＥＦＬとの間の比率、ＢＦＬ／ＥＦＬ
−  第１のレンズエレメントの第１の表面Ｓ１のクリアアパーチャ（ＣＡ）と第２のレンズエレメントの第１の表面Ｓ３のクリアアパーチャとの間の比率、ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）
−  各レンズエレメントの焦点距離ｆｉ
表面パラメータ表
表２、表５、表８、表１１、表１４、表１７、表２０、表２３、表２６および表２９は、それぞれ、実施形態Ｅｘ１、Ｅｘ２、…Ｅｘ１０の各々についての各エレメントの表面の説明を提供する。各レンズエレメントおよび各表面について、以下のパラメータが記載される：
−  表面タイプ（下記参照）
−  レンズエレメント番号Ｌと表面番号
−  表面半径（単位：ｍｍ）、無限手段平坦表面（infinity means flat surface）
−  表面ｉと表面ｉ＋１との間の厚さ
−  表面屈折率Ｎｄ
−  表面アッベ数Ｖｄ
−  表面半径Ｄ／２
非球面係数表
表３、表６、表９、表１２、表１５、表１８、表２１、表２４、表２７および表３０は、それぞれ、実施形態Ｅｘ１、Ｅｘ２、…Ｅｘ１０の各々における各レンズエレメントの非球面のさらなる説明を提供する。
【００７０】
表面タイプ
（ａ）Ｑタイプ１表面サグ式（Q type 1 surface sag formula）：
【００７１】
【数１】
2020523627.tif 000003
【００７２】
式中、｛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、ｒｍａｘは表面クリアアパーチャの２分の１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。
【００７３】
（ｂ）均一非球面式（Even aspheric surfaces formula）：
各表面Ｓｋ（ｋは１から２Ｎの間）の表面プロファイルの式は、次式で表される：
【００７４】
【数２】
2020523627.tif 000004
【００７５】
式中、「ｚ」は光軸１０３に沿って測定された表面Ｓｋのプロファイルの位置であり（光軸１０３はＺ軸と一致し、ｚ＝０は表面ＳｋのプロファイルとＺ軸との交点に対応する）、「ｒ」は（光軸１０３に垂直な軸に沿って測定された）光軸１０３からの距離であり、「Ｋ」は円錐係数であり、ｃ＝１／Ｒであり、ここでＲは曲率半径であり、Ａｎ（ｎは１から７まで）は、表面Ｓｋごとに表２および表４に与えられる係数である。ｒの最大値「ｍａｘ  ｒ」はＤ／２に等しい。
【００７６】
（ｃ）平坦表面；
（ｄ）絞り（Stop）
これらの実施例に提供される値は単なる例示であり、他の実施例によれば、他の値を使用することができる。
【００７７】
以下の表では曲率半径（「Ｒ」）、レンズエレメントの厚さ（「Ｔ」）、およびクリアアパーチャの単位はミリメートルで表される。
【００７８】
表１、表３および表５および表７の‘０’の行は、被写体（図では見えない）に関連するパラメータを記述し、被写体は、無限距離であると考えられる、システムから１ｋｍに配置されている。
【００７９】
表１〜表４の‘１’〜‘８’の行は、表面Ｓ１〜Ｓ８のパラメータをそれぞれ記述している。表５〜８の‘１’〜‘１０’の行は、表面Ｓ１〜Ｓ１０のパラメータをそれぞれ記述している。
【００８０】
表１および表３の‘９’、‘１０’および‘１１’の行、ならびに表５および表７の‘１１’、‘１２’および‘１３’の行は、それぞれ、光学素子２０５の表面２０５ａ、２０５ｂおよびイメージセンサ２０２の表面２０２ａのパラメータを表す。
【００８１】
表１、表３および表５の‘ｉ’（表１および表３における１と１０の間のｉ、および表５における１と１２の間のｉ）において、厚さは、光軸１０３（Ｚ軸と一致する）に沿って測定される表面Ｓｉと表面Ｓｉ＋１との間の距離に対応する。
【００８２】
表１および表３の‘１１’の行（表５および表７の‘１３’の行）では、これが最後の表面２０２ａに対応するので、厚さはゼロに等しい。
【００８３】
実施例１：
【００８４】
【表１】
2020523627.tif 000005
【００８５】
【表２】
2020523627.tif 000006
【００８６】
【表３】
2020523627.tif 000007
【００８７】
実施例２
【００８８】
【表４】
2020523627.tif 000008
【００８９】
【表５】
2020523627.tif 000009
【００９０】
【表６】
2020523627.tif 000010
【００９１】
実施例３
【００９２】
【表７】
2020523627.tif 000011
【００９３】
【表８】
2020523627.tif 000012
【００９４】
【表９】
2020523627.tif 000013
【００９５】
実施例４
【００９６】
【表１０】
2020523627.tif 000014
【００９７】
【表１１】
2020523627.tif 000015
【００９８】
【表１２】
2020523627.tif 000016
【００９９】
実施例５
【０１００】
【表１３】
2020523627.tif 000017
【０１０１】
【表１４】
2020523627.tif 000018
【０１０２】
【表１５】
2020523627.tif 000019
【０１０３】
実施例６
【０１０４】
【表１６】
2020523627.tif 000020
【０１０５】
【表１７】
2020523627.tif 000021
【０１０６】
【表１８】
2020523627.tif 000022
【０１０７】
実施例７
【０１０８】
【表１９】
2020523627.tif 000023
【０１０９】
【表２０】
2020523627.tif 000024
【０１１０】
【表２１】
2020523627.tif 000025
【０１１１】
実施例８
【０１１２】
【表２２】
2020523627.tif 000026
【０１１３】
【表２３】
2020523627.tif 000027
【０１１４】
【表２４】
2020523627.tif 000028
【０１１５】
実施例９
【０１１６】
【表２５】
2020523627.tif 000029
【０１１７】
【表２６】
2020523627.tif 000030
【０１１８】
【表２７】
2020523627.tif 000031
【０１１９】
実施例１０
【０１２０】
【表２８】
2020523627.tif 000032
【０１２１】
【表２９】
2020523627.tif 000033
【０１２２】
【表３０】
2020523627.tif 000034
【０１２３】
【表３１】
2020523627.tif 000035
【０１２４】
【表３２】
2020523627.tif 000036
【０１２５】
以下のリストおよび表３３は、上に列挙した実施例に現れる設計特性およびパラメータを要約する。これらの特性は、大きなレンズアセンブリ開口を有するコンパクトな屈曲式レンズの目標を達成するために役立つ。
【０１２６】
「ＡＡ」：ＡＡ１≡ＢＦＬ／ＴＴＬ＞０．３５、ＡＡ２≡ＢＦＬ／ＴＴＬ＞０．４、ＡＡ３≡ＢＦＬ／ＴＴＬ＞０．５；
「ＢＢ」：ＢＢ１≡ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．２、ＢＢ２≡ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．３、ＢＢ３≡ＣＡ（Ｓ１）／ＣＡ（Ｓ３）＞１．４；
「ＣＣ」：ＣＣ１≡Ｔ（ＡＳからＳ３まで）／ＴＴＬ＞０．１、ＣＣ２≡Ｔ（ＡＳからＳ３まで）／ＴＴＬ＞０．１３５、ＣＣ３≡Ｔ（ＡＳからＳ３まで）／ＴＴＬ＞０．１５；
「ＤＤ」：少なくとも２つのギャップが、ＤＤ１≡ＳＴＤ＜０．０２０、ＤＤ２≡ＳＴＤ＜０．０１５、ＤＤ３≡ＳＴＤ＜０．０１０に適合する。
【０１２７】
「ＥＥ」：少なくとも３つのギャップが、ＥＥ１≡ＳＴＤ＜０．０３５、ＥＥ２≡ＳＴＤ＜０．０２５、ＥＥ３≡ＳＴＤ＜０．０１５に適合する。
【０１２８】
「ＦＦ」：少なくとも４つのギャップが、ＦＦ１≡ＳＴＤ＜０．０５０、ＦＦ２≡ＳＴＤ＜０．０３５、ＦＦ３≡ＳＴＤ＜０．０２５に適合する。
【０１２９】
「ＧＧ」：ＧＧ１≡ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．５、ＧＧ２≡ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．５５、ＧＧ３≡ＳＤＬ／ＣＡ（Ｓ２Ｎ）＞１．６
「ＨＨ」：一連の力の符号；
「ＩＩ」：少なくとも１つのギャップが、ＩＩ１≡ＳＴＤ＜０．０１かつＯＡ＿Ｇａｐ／ＴＴＬ＜１／８０、ＩＩ２≡ＳＴＤ＜０．０１５かつＯＡ＿Ｇａｐ／ＴＴＬ＜１／６５に適合する。
【０１３０】
「ＪＪ」：ＪＪ１：レンズエレメントＬ１、Ｌ２およびＬ３の一連のアッベ数はそれぞれ、５０より大きくてもよく、３０より小さくてもよく、５０より大きくてもよい。
【０１３１】
ＪＪ２：レンズエレメントＬ１、Ｌ２およびＬ３の一連のアッベ数はそれぞれ、５０より大きくてもよく、３０より小さくてもよく、３０より小さくてもよい。
【０１３２】
「ＫＫ」：ＫＫ１≡｜ｆ２／ｆ１｜＞０．４かつレンズエレメントＬ１、Ｌ２およびＬ３の一連のアッベ数はそれぞれ、５０より大きくてもよく、３０より小さくてもよく、３０より小さくてもよい；ＫＫ２≡｜ｆ２／ｆ１｜＜０．５かつレンズエレメントＬ１、Ｌ２およびＬ３の一連のアッベ数はそれぞれ、５０より大きくてもよく、３０より小さくてもよく、５０より大きくてもよい。
【０１３３】
「ＬＬ」：ＬＬ１≡ｆ１／ＥＦＬ＜０．５５、ＬＬ２≡ｆ１／ＥＦＬ＜０．４５
「ＭＭ」：ＭＭ１≡｜ｆ２／ｆ１｜＜０．９、ＭＭ２≡｜ｆ２／ｆ１｜＜０．５
「ＮＮ」：ＮＮ１≡ＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．９９、ＮＮ２≡ＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．９７、ＮＮ３≡ＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．９５
「ＯＯ」：少なくとも２つのギャップが、ＯＯ１≡ＳＴＤ＞０．０２０、ＯＯ２≡ＳＴＤ＞０．０３、ＯＯ３≡ＳＴＤ＞０．０４０に適合する。
【０１３４】
「ＰＰ」：少なくとも３つのギャップが、ＰＰ１≡ＳＴＤ＞０．０１５、ＰＰ２≡ＳＴＤ＞０．０２、ＰＰ３≡ＳＴＤ＞０．０３に適合する。
【０１３５】
「ＱＱ」：少なくとも４つのギャップが、ＱＱ１≡ＳＴＤ＞０．０１５、ＱＱ２≡ＳＴＤ＞０．０２、ＱＱ３≡ＳＴＤ＞０．０３に適合する。
【０１３６】
「ＲＲ」：少なくとも３つのＯＡ＿Ｇａｐが、ＲＲ１≡ＴＴＬ／Ｍｉｎ＿Ｇａｐ＞５０、ＲＲ２≡ＴＴＬ／Ｍｉｎ＿Ｇａｐ＞６０、ＲＲ３≡、ＴＴＬ／Ｍｉｎ＿Ｇａｐ  ＞１００に適合する。
【０１３７】
【表３３】
2020523627.tif 000037
【０１３８】
特に明記しない限り、選択のための選択肢のリストの最後の２つのメンバーの間の表現「および／または」の使用は、列挙された選択肢のうちの１つまたは複数の選択が適切であり、行われ得ることを示す。
【０１３９】
特許請求の範囲または明細書が「ａ」または「ａｎ」要素に言及する場合、そのような言及は、その要素のうちの１つのみが存在すると解釈されるべきではないことを理解されたい。
【０１４０】
本明細書において言及される全ての特許および特許出願は、それぞれの個々の特許または特許出願が参照により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たのと同じ程度まで、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。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開示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して解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
2020523627.tif 000038
【図１Ｂ】
2020523627.tif 000039
【図１Ｃ】
2020523627.tif 000040
【図１Ｄ】
2020523627.tif 000041
【図２Ａ】
2020523627.tif 000042
【図２Ｂ】
2020523627.tif 000043
【図３Ａ】
2020523627.tif 000044
【図３Ｂ】
2020523627.tif 000045
【図４】
2020523627.tif 000046
【図５】
2020523627.tif 000047
【図６】
2020523627.tif 000048
【図７】
2020523627.tif 000049
【図８】
2020523627.tif 000050
【図９】
2020523627.tif 000051
【図１０】
2020523627.tif 000052
【図１１】
2020523627.tif 000053
【図１２】
2020523627.tif 000054
【図１３】
2020523627.tif 000055
【図１４Ａ】
2020523627.tif 000056
【図１４Ｂ】
2020523627.tif 000057
【国際調査報告】
2020523627.tif 000058