(57)【要約】  小型カメラに使用することができるコンパクトレンズシステムが記載される。レンズシステムは、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよく、他のコンパクトレンズシステムと比較したときに、画質及びパッケージサイズを維持又は改善すると同時に、広い視野と共に小さなＦ値を提供することができる。レンズシステムは、例えば、７５度以上の全視野と共に、１．８５以下の焦点比を提供することができる。レンズシステムは、ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７のコンパクト性の基準に適合することができ、式中、ＴＴＬは、レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、光センサにおける像平面の半対角像高である。レンズシステムのパラメータ及び関係は、少なくとも部分的に、視野にわたる光学収差並びにレンズのアーチファクト及び影響を低減、補償、又は補正するように、選択することができる。【選択図】図１Ａ
2020523638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズシステムであって、
前記レンズシステムの光軸に沿って配置された複数の屈折レンズ素子であって、物体側から像側に前記光軸に沿って順に、
正の屈折力を有する第１のレンズ素子と、
屈折力を有する第２のレンズ素子と、
負の屈折力を有する第３のレンズ素子と、
正の屈折力を有する第４のレンズ素子と、
屈折力を有する第５のレンズ素子と、
正の屈折力を有する第６のレンズ素子と、
屈折力を有する第７のレンズ素子と、
を含む、複数の屈折レンズ素子を備え、
前記レンズシステムが、
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係を満たし、
式中、ＴＴＬは、前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、前記レンズシステムの像平面における半対角像高である、レンズシステム。
【請求項２】
前記レンズシステムが、
０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４の関係を満たし、
式中、ｆsystemは、前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は、前記第１及び第２のレンズ素子の複合焦点距離である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項３】
前記レンズシステムが、
０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５の関係を満たし、
式中、ｆsystemは、前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ３は、前記第３のレンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は、前記第５のレンズ素子の有効焦点距離である、
請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項４】
前記レンズシステムが、
（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２の関係を満たし、
式中、Ｒ９は、前記第５のレンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は、前記第５のレンズ素子の像側表面の曲率半径である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項５】
前記レンズシステムが、
０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３の関係を満たし、
式中、Ｖｄ１、Ｖｄ２、及びＶｄ３は、前記第１、第２、及び第３のレンズ素子それぞれのアッベ数である、
請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項６】
前記レンズシステムが、
Ｖｄ６＞４５の関係を満たし、
式中、Ｖｄ６は、前記第６のレンズ素子のアッベ数である、
請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項７】
前記第３のレンズ素子が、近軸領域内に凹状の像側表面を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項８】
前記第５のレンズ素子が、凹状の物体側表面と凸状の像側表面とを有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項９】
前記第６のレンズ素子の物体側表面及び像側表面が、非球面であり、前記第６のレンズ素子が、近軸領域内に凸状の物体側表面を有し、前記第６のレンズ素子の前記物体側表面が、周辺領域内で凹状である少なくとも１つの部分を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１０】
前記第７のレンズ素子の物体側表面及び像側表面が、非球面であり、前記第７のレンズ素子が、近軸領域内に凹状の像側表面を有し、前記第７のレンズ素子の前記物体側表面が、周辺領域内で凹状である少なくとも１つの部分を有し、前記第７のレンズ素子の前記像側表面が、周辺領域内で凸状である少なくとも１つの部分を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１１】
前記レンズシステムが、前記レンズシステムの前方頂点と前記第２のレンズ素子との間に配置された開口絞りを更に備える、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１２】
前記レンズシステムが、前記第１のレンズ素子と前記第５のレンズ素子との間に配置された少なくとも１つの二次絞りを更に備える、請求項１１に記載のレンズシステム。
【請求項１３】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが、３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムのＦ値が、１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が、７５〜９４度の範囲内である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１４】
前記レンズシステムのＴＴＬが、６．８ｍｍ未満である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１５】
カメラであって、
光センサであって、前記光センサの表面上に投影された光をキャプチャするように構成された、光センサと、
前記カメラの前方に位置する物体視野からの光を屈折させて、前記光センサの前記表面又は前記表面付近の像平面にシーンの像を形成するように構成されたレンズシステムであって、
前記レンズシステムが、
前記カメラの物体側の第１のレンズ素子から前記カメラの像側の第７のレンズ素子まで光軸に沿って順に配置された７つの屈折レンズ素子を含み、
前記レンズシステムが、
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係を満たし、
式中、ＴＴＬは、前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、前記像平面での半対角像高である、
レンズシステムと、
を備えるカメラ。
【請求項１６】
前記レンズシステムが、
０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４、
０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５、
（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２、
０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３、
及びＶｄ６＞４５、
の関係のうちの１つ以上を満たし、
式中、ｆsystemは、前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は、前記第１及び第２のレンズ素子の複合焦点距離であり、ｆ３は、前記第３のレンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は、前記第５のレンズ素子の有効焦点距離であり、Ｒ９は、前記第５のレンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は、前記第５のレンズ素子の像側表面の曲率半径であり、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、及びＶｄ６は、前記第１、第２、第３、及び第６のレンズ素子それぞれのアッベ数である、
請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが、３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムのＦ値が、１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が、７５〜９４度の範囲内である、請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記レンズシステムのＴＴＬが、６．８ｍｍ未満である、請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１９】
１つ以上のプロセッサと、
１つ以上のカメラと、
前記１つ以上のカメラの動作を制御するための、前記１つ以上のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行可能なプログラム命令を含むメモリと、
を備えるデバイスであって、
前記１つ以上のカメラのうちの少なくとも１つは、
光センサであって、前記光センサの表面上に投影された光をキャプチャするように構成された、光センサと、
前記カメラの前方に位置する物体視野からの光を屈折させて、前記光センサの前記表面又は前記表面付近の像平面にシーンの像を形成するように構成されたレンズシステムであって、
前記レンズシステムが、
前記カメラの物体側の第１のレンズ素子から前記カメラの像側の第６のレンズ素子まで光軸に沿って順に配置された７つの屈折レンズ素子を含み、
前記レンズシステムが、
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係を満たし、
式中、ＴＴＬは、前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、前記像平面での半対角像高である、
レンズシステムと、
を備えるカメラである、
デバイス。
【請求項２０】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが、３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムのＦ値が、１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が、７５〜９４度の範囲内であり、前記レンズシステムのＴＴＬが、６．８ｍｍ未満である、請求項１９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してカメラシステムに関し、より具体的には高解像度の小型カメラ及びレンズシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン及びタブレット又はパッドデバイスなどの、小さなモバイル多目的デバイスの出現は、デバイスに一体化するための、軽量でコンパクトであり、かつ小さいＦ値で高解像度、高品質の画像をキャプチャすることができる、高解像度の小型カメラに対する必要性をもたらしてきた。ただし、従来のカメラ技術の制限によって、そのようなデバイス内で使用されていた従来の小型カメラは、より大きく品質の高いカメラで実現できるものよりも低い解像度及び／又は低い画質で画像をキャプチャする傾向がある。小型パッケージサイズのカメラでより高い解像度を実現するには、一般的に、小さい画素サイズを有する光センサ及び優れたコンパクト撮像レンズシステムを使用する必要がある。技術の進歩は、光センサにおける画素サイズの縮小を実現した。しかしながら、光センサがよりコンパクトかつ強力になるにつれて、改善された画質性能を有するコンパクト撮像レンズシステムに対する需要が高まっている。加えて、ポータブル電子デバイスに適合するのに十分にコンパクトであるモジュール高さを依然として維持しながら、より多くの画素数及び／又はより大きい画素サイズの画像センサ（そのうち１つ又は両方は、より大きい画像センサを必要とし得る）を備えるための、小型カメラに対する期待が増大している。したがって、光学システム設計の観点からの課題は、小型カメラによって課される物理的制約下で、高輝度、高解像度の画像をキャプチャすることが可能な撮像レンズシステムを提供することである。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の実施形態は、カメラに使用することができ、かつ、依然として鮮明な高解像度画像をキャプチャすると同時に、カメラを小さなパッケージサイズに実装することを可能にする、小さなＦ値（≦２．１）、広い視野（例えば、７５度以上）、及び短い総トラック長（例えば、６．８ｍｍ以下）を提供する、７個のレンズ素子を含むコンパクト撮像レンズシステムを提供することができ、カメラの実施形態を、小さな及び／又はモバイル多目的デバイスでの使用に好適にする。レンズシステムの実施形態は、物体側の第１のレンズ素子から像側の第７のレンズまで光軸に沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含む。複数の実施形態では、第１のレンズ素子は、正の屈折力を有し、第３のレンズ素子は、負の屈折力を有し、第４のレンズ素子は、正の屈折力を有し、第６のレンズ素子は、正の屈折力を有する。各種実施形態では、第２、第５、及び第７のレンズ素子は、正の屈折力又は負の屈折力のいずれかを有することができる。特定のレンズ素子の屈折力分布、レンズ形状、厚さ、開口位置、幾何学形状、位置、材料、間隔、及び表面形状を含むがこれらに限定されない、レンズシステムのパラメータ及び関係は、少なくとも部分的に、視野にわたる光学収差並びにレンズのアーチファクト及び影響を低減、補償、又は補正するように、選択することができる。
【０００４】
いくつかの実施形態では、レンズシステムは、光学システムの輝度を制御するために、光学システムの物体側と第３のレンズ素子との間に配置された開口絞りを含んでもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、レンズシステムの前方頂点の又はその背後の第１のレンズ素子に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、代わりに、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズシステムはまた、１つ以上の内部絞り又は二次絞り、例えば、第４のレンズ素子の物体側表面に位置する二次絞り、又は、１つが第２のレンズ素子の像側表面に位置し、１つが第４のレンズ素子の像側表面に位置する、２つの二次絞りを含んでもよい。二次絞り（単数又は複数）は、例えば、軸外光線束の一定のパーセンテージを遮断することによって、小さなＦ値及び広いＦＯＶ条件における収差制御に役立つことができる。いくつかの実施形態では、レンズシステムはまた、光センサ上の環境ノイズの干渉を低減又は除去する赤外線（infrared、ＩＲ）フィルタを含んでもよい。ＩＲフィルタは、例えば、第７のレンズ素子と光センサとの間に配置されてもよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、レンズシステムは、以下の関係のうちの１つ以上を満たすことができる。
０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４
０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５
（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２
０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３
Ｖｄ６＞４５
式中、ｆsystemは、レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は、第１及び第２のレンズ素子の複合焦点距離であり、ｆ３は、第３のレンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は、第５のレンズ素子の有効焦点距離であり、Ｒ９は、第５のレンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は、第５のレンズ素子の像側表面の曲率半径であり、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、及びＶｄ６は、第１、第２、第３、及び第６のレンズ素子それぞれのアッベ数である。
【０００６】
いくつかの実施形態では、レンズシステムは、以下の関係で定義されるようなコンパクト性の基準を満たすことができる。
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７
式中、ＴＴＬは、無限遠に焦点を合わせたときのレンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、光センサにおける像平面上の半対角像高である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第１の実施形態の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すレンズシステムの変調伝達関数（modulation transfer function、ＭＴＦ）を示すグラフである。
【図１Ｃ】図１Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図２Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第２の実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図２Ｃ】図２Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図３Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第３の実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図３Ｃ】図３Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図４Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第４の実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図５Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第５の実施形態の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図５Ｃ】図５Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図６Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第６の実施形態の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図６Ｃ】図６Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図７Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第７の実施形態の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図７Ｃ】図７Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図８Ａ】７個のレンズ素子を含むレンズシステムの第８の実施形態の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すレンズシステムのＭＴＦを示すグラフである。
【図８Ｃ】図８Ａに示すレンズシステムの経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。
【図９】いくつかの実施形態に係る、図１Ａ〜図８Ｃに示すようなカメラを使用して画像をキャプチャする方法のフローチャートである。
【図１０】実施形態に使用することができる例示的なコンピュータシステムを示す。
【０００８】
本明細書は、「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」又は「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（実施形態」に対する参照を含む。「ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態において）」又は「ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態において）」という語句表現は、必ずしも同一の実施形態を指すわけではない。特定の機能、構造、又は特性は、本開示と一貫したいずれかの適切な方式で組み合わされてもよい。
【０００９】
「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」。この用語はオープンエンドである。添付の特許請求の範囲で使用されるように、この用語は、追加の構造又はステップを除外しない。「１つ以上のプロセッサユニット・・・を備える装置」と記載される請求項を検討してみる。このような請求項は、装置が追加の構成要素（例えば、ネットワークインタフェースユニット、グラフィック回路など）を含むことを除外しない。
【００１０】
「ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ  ｔｏ（ように構成されている）」。様々なユニット、回路、又は他の構成要素は、タスク又はタスク（複数）を実行する「ように構成されている」と説明又は請求されてもよい。このような文脈では、「構成されている」は、ユニット／回路／構成要素が、動作の間にそれらのタスク又はタスク（複数）を実行する構造（例えば、回路）を含むことを示すことによって構造を暗示するときに使用される。そのように、ユニット／回路／構成要素は、指定されたユニット／回路／構成要素が現在動作可能でない（例えば、オンの状態でない）ときでさえ、タスクを実行するように構成されていると言うことができる。「構成されている」という言葉と共に使用されるユニット／回路／構成要素は、ハードウェア、例えば、回路、動作を実行することが可能なプログラム命令を記憶したメモリなどを含む。ユニット／回路／構成要素が１つ以上のタスクを実行するように「構成されている」と記載するのは、そのユニット／回路／構成要素について、米国特許法第１１２条第６段落を発動しないように明示的に意図している。更に、「構成されている」は、ソフトウェア及び／又はファームウェア（例えば、ＦＰＧＡ又はソフトウェアを実行する汎用プロセッサ）によって操作され、問題のタスク（単数又は複数）を実行可能な方式で動作する汎用的な構造（例えば、汎用回路）を含むことができる。「構成されている」はまた、１つ以上のタスクを実施又は実行するように適合されたデバイス（例えば、集積回路）を組み立てるように製造工程（例えば、半導体組み立て設備）を適合させることを含んでもよい。
【００１１】
「第１」、「第２」など。本明細書で使用されるように、これらの用語は、続く名詞の標識として使用され、いかなるタイプの順序付け（例えば、空間的、時間的、論理的など）も意味しない。例えば、バッファ回路は、「第１」及び「第２」の値に対する書き込み演算を実行するものとして本明細書で説明されてもよい。用語「第１」及び「第２」は、必ずしも第１の値が第２の値の前に書き込まれなければならないことを含意していない。
【００１２】
「基づく」。本明細書で使用されるように、この用語は、判定に影響を及ぼす１つ以上の要因を記述するために使用される。この用語は、判定に影響を及ぼすことがある追加要因を除外しない。すなわち、判定はそれらの要因のみに基づいているか、又は少なくとも部分的にそれらの要因に基づいていることがある。「Ｂに基づいてＡを判定する」というフレーズを検討する。このケースでは、ＢはＡの判定に影響を及ぼす要因であるが、このようなフレーズはＡの判定がＣにも基づいていることを除外しない。他の例では、ＡはＢのみに基づいて判定されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
光センサ及びコンパクトレンズシステムを含む小型カメラの実施形態が説明される。カメラに使用することができ、かつ、依然として鮮明な高解像度画像をキャプチャすると同時に、カメラを小さなパッケージサイズに実装することを可能にする、小さなＦ値（≦２．１）、広い視野（例えば、７５度以上）、及び短い総トラック長（例えば、６．８ｍｍ以下）を提供する、７個のレンズ素子を含むコンパクトレンズシステムの実施形態が説明され、カメラの実施形態を、携帯電話、スマートフォン、パッド又はタブレットコンピューティングデバイス、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、サブノートブック、及びウルトラブックコンピュータなどの、小さな及び／又はモバイル多目的デバイスでの使用に好適にする。しかし、カメラの態様（例えば、レンズシステム及び光センサ）は、説明するものより大きい若しくは小さいパッケージサイズをカメラに提供するように拡大又は縮小されてもよいことに留意されたい。更に、カメラシステムの実施形態は、スタンドアロンデジタルカメラとして実装されてもよい。スチル（単一フレームキャプチャ）カメラの用途に加えて、カメラシステムの実施形態は、ビデオカメラ用途での使用に適合されてもよい。
【００１４】
レンズシステムの実施形態を小型カメラに使用して、高輝度、高解像度の画像をキャプチャすることができる。レンズシステムの実施形態は、屈折力を有する７個のレンズ素子を含む。特定のレンズ素子の屈折力分布、レンズ形状、厚さ、開口位置、幾何学形状、位置、材料、間隔、及び表面形状を含むがこれらに限定されない、レンズシステムのパラメータ及び関係は、少なくとも部分的に、ケラレ、色収差、像面湾曲又はペッツバル和、及びレンズフレアを含むがこれらに限定されないもののうちの１つ以上を含む、視野にわたる光学収差並びにレンズのアーチファクト及び影響を低減、補償、又は補正するように、選択することができる。
【００１５】
図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａは、７個の屈折レンズ素子を含むレンズシステムのいくつかの例示的実施形態を示す。例示的実施形態は、５．０ｍｍ以下の焦点距離（ｆ）及び６．８ｍｍ未満の総トラック長（total track length、ＴＴＬ）と共に、１．８５以下のＦ値（焦点比）を提供することができる（４．０の半対角像高を仮定して）。ただし、これらの実施例は制限を加えることを意図するものではなく、レンズシステムに対して付与された様々なパラメータに基づく変形形態が可能であり、これらは引き続き類似の結果を実現することに留意されたい。
【００１６】
レンズシステムの実施形態における屈折レンズ素子は、例えば、プラスチック材料から構成されてもよい。いくつかの実施形態では、屈折レンズ素子は、射出成形されたプラスチック材料から構成されてもよい。しかし、他の透明材料（例えば、ガラス）が使用されてもよい。また、所与の実施形態では、レンズ素子のうちの異なるレンズ素子が、異なる光学特性、例えば異なるアッベ数及び／又は異なる屈折率を有する材料から構成されてもよいことに留意されたい。アッベ数Ｖdは、以下の式によって定義されてもよい。
Ｖd＝（Ｎd−１）／（ＮF−ＮC）
式中、ＮF及びＮCは、それぞれ水素のＦ及びＣ線における材料の屈折率の値である。
【００１７】
図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａにおいて、例示的カメラは、少なくとも、コンパクトレンズシステム及び光センサを含む。光センサは、様々な種類の光センサ技術のうちのいずれかにしたがって実装された集積回路（integrated circuit、ＩＣ）技術チップ（単数又は複数）であってもよい。使用することができる光センサ技術の例は、電荷結合デバイス（charge-coupled device、ＣＣＤ）技術及び相補型金属酸化膜半導体（complementary metal-oxide-semiconductor、ＣＭＯＳ）技術である。いくつかの実施形態では、光センサの画素サイズは、１．２マイクロメートル以下であってもよいが、より大きい画素サイズが使用されてもよい。非限定的な一例示的実施形態では、光センサは、１メガピクセルの画像をキャプチャするために、１２８０×７２０ピクセルの画像形式にしたがって製造されてもよい。ただし、他の画素形式、例えば５メガピクセル、１０メガピクセル、又はより大きい若しくはより小さい形式が、実施形態において使用されてもよい。例示的実施形態では、８ｍｍの全対角寸法（半対角４ｍｍ）を有する例示的な光センサを使用することができる。しかしながら、レンズシステムの寸法の適切な調節により、より大きい又はより小さい光センサが使用されてもよい。
【００１８】
レンズシステムはまた、光学システムの輝度を制御するために、光学システムの物体側と第３のレンズ素子との間に配置された開口絞りを含んでもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、レンズシステムの前方頂点の又はその背後の第１のレンズ素子に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、代わりに、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズシステムはまた、１つ以上の二次絞り、例えば、第４のレンズ素子の物体側表面に位置する二次絞り、又は、１つが第２のレンズ素子の像側表面に位置し、１つが第４のレンズ素子の像側表面に位置する、２つの二次絞りを含んでもよい。二次絞り（単数又は複数）は、例えば、軸外光線束の一定のパーセンテージを遮断することによって、小さなＦ値及び広いＦＯＶ条件における収差制御に役立つことができる。
【００１９】
カメラは、必ずしもそうではないが、例えば、レンズシステムの最後の又は第７のレンズ素子と光センサとの間に配置された、赤外線（ＩＲ）フィルタも含んでもよい。ＩＲフィルタは、例えば、ガラス材料から構成されてもよい。ただし、他の材料が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ＩＲフィルタは、屈折力を有さず、レンズシステムの有効焦点距離ｆに影響を及ぼさない。いくつかの実施形態では、図に示されるようなＩＲフィルタの代わりに、ＩＲフィルタリングを提供するために、レンズ素子のうちの１つ以上にコーティングを使用してもよく、又は他の方法を使用してもよい。カメラは、本明細書で図示及び説明されるもの以外の他の構成要素も備えてもよいことに更に留意されたい。
【００２０】
カメラでは、レンズシステムは、光センサの表面又はその付近の像平面（image plane、ＩＰ）において像を形成する。遠方の物体に対する像のサイズは、レンズシステムの有効焦点距離ｆに正比例する。レンズシステムの総トラック長（ＴＴＬ）は、第１の（物体側）レンズ素子の物体側表面における前方頂点と像平面との間の光軸（ＡＸ）上の距離である。総トラック長と焦点距離との比（ＴＴＬ／ｆ）は、望遠比と呼ばれる。望遠レンズシステムとして分類されるためのＴＴＬ／ｆは、１以下である。非望遠レンズシステムに関しては、望遠比は、１より大きい。
【００２１】
本明細書で説明する非限定的な例示的実施形態では、レンズシステムは、レンズシステムの有効焦点距離ｆが３．４〜５ｍｍの範囲内であり、かつＦ値が１．６〜１．８５の範囲内であるように構成されてもよい。レンズシステムは、例えば、特定のカメラシステム用途に対する指定された光学、撮像、及び／又はパッケージングの制約を満たすために、実施例に示すように構成されてもよい。焦点比又はｆ／＃とも呼ばれるＦ値は、Ｄを入射瞳、すなわち有効開口部の直径とする、ｆ／Ｄによって定義されることに留意されたい。一実施例として、図１Ａに示す実施形態では、ｆ＝４．９９６ｍｍにおいて、１．７のＦ値は、＠２．９４ｍｍの有効口径により達成される。この例示的実施形態は、例えば、７５〜９４度の範囲内の全視野（field of view、ＦＯＶ）で構成されてもよい。いくつかの実施形態では、８ｍｍの全対角寸法（半対角４ｍｍ）を有する光センサを使用することができる。レンズシステムは、以下の関係で定義されるようなコンパクト性の基準を満たすことができる。
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７
式中、ＴＴＬは、無限遠に焦点を合わせたときのレンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは、光センサにおける像平面上の半対角像高である。したがって、例示的実施形態のＴＴＬは、４ｍｍの半対角像高を仮定して、６．８ｍｍ未満であってもよい。約５．０の有効焦点距離ｆ及び約６．５のＴＴＬを有する例示的実施形態の望遠比（ＴＴＬ／ｆ）は、したがって、１．３又は約１．３である。
【００２２】
しかし、焦点距離ｆ、Ｆ値、ＴＴＬ、光センサのサイズ、並びに／又は他のレンズシステム及びカメラのパラメータは、異なる実施形態では異なってもよく、他のカメラシステム用途に対する光学、撮像、及び／又はパッケージングの制約の様々な仕様を満たすようにスケール変更又は調節されてもよいことに留意されたい。特定のカメラシステム用途の要件として指定され得る、かつ／又は異なるカメラシステム用途に対して異なり得る、カメラシステムの制約は、限定するものではないが、焦点距離ｆ、有効口径、ＴＴＬ、開口絞り位置、Ｆ値、視野（ＦＯＶ）、望遠比、光センササイズ、撮像性能要件、及びパッケージング容積又はサイズ制約を含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、レンズシステムは、調節可能であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で説明するようなレンズシステムは、調節可能な絞り（入射瞳）又は開口絞りを備えてもよい。調節可能な開口絞りを使用すると、Ｆ値（焦点比、又はｆ／＃）は、ある範囲内で動的に変化し得る。例えば、レンズシステムがｆ／１．７、所与の焦点距離ｆ及びＦＯＶにおいて適切に補正された場合、焦点比は、開口絞りをこのＦ値の設定値に調節することができると仮定して、開口絞りを調節することによって、１．４〜８の（又はこれを上回る）範囲内で変化してもよい。いくつかの実施形態では、レンズシステムは、同じＦＯＶ（例えば８１度）で開口絞りを調節することによって、場合により劣化した画質性能で、又はより小さいＦＯＶにおいて比較的優れた性能で、より明るい焦点比（＜１．７）で使用されてもよい。
【００２４】
本明細書では、１つ以上の光学パラメータが（例えば、調節可能な開口絞りを使用して）動的に変化し得る調節可能なカメラ及びレンズシステムに対する実施例として、値の範囲が与えられる場合があるが、光学及び他のパラメータに対する値がこれらの範囲内である、固定（調節不可能な）レンズシステムを含むカメラシステムの実施形態が実装されてもよい。
【００２５】
図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａに示すような例示的実施形態を参照して、例示的カメラは、少なくとも、コンパクトレンズシステム及び光センサを含む。カメラは、光学システムの輝度を制御するために、例えば、第１のレンズ素子に、かつ図１Ａに示すようなレンズシステムの前方頂点に又はその背後に、開口絞りを含んでもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、代わりに、例えば図２Ａに示すように、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、カメラはまた、１つ以上の二次絞り、例えば、図１Ａに示すような２つの二次絞り、又は図２Ａに示すような単一の二次絞りを含んでもよい。カメラは、必ずしもそうではないが、例えば、レンズシステムと光センサとの間に配置された、赤外線（ＩＲ）フィルタも含んでもよい。ＩＲフィルタは、光センサ上の環境ノイズの干渉を低減若しくは除去する、及び／又は光センサを破損させる、若しくはこれに悪影響を与えることがある赤外線放射をブロックする、ように作用してもよく、ｆに影響を与えないように構成されてもよい。
【００２６】
複数の実施形態では、レンズシステムは、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力及び有効焦点距離ｆを有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子Ｌ１、
・第２のレンズ素子Ｌ２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子Ｌ３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子Ｌ４、
・第５のレンズ素子Ｌ５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子Ｌ６、及び
・第７のレンズ素子Ｌ７。
【００２７】
各種実施形態では、第２、第５、及び第７のレンズ素子は、正の屈折力又は負の屈折力のいずれかを有することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、第３のレンズ素子は、近軸領域内に凹状の像側表面を有する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、第５のレンズ素子は、凹状の物体側表面と凸状の像側表面とを有する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、第６のレンズ素子は、近軸領域内に凸状の物体側表面を有する。いくつかの実施形態では、第６のレンズ素子の物体側表面及び像側表面の両方は、非球面である。いくつかの実施形態では、物体側表面は、周辺領域の付近で凹状である、少なくとも１つの部分を有する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、第７のレンズ素子は、近軸領域内に凹状の像側表面を有する。いくつかの実施形態では、第７のレンズ素子の物体側表面及び像側表面の両方は、非球面である。いくつかの実施形態では、物体側表面は、周辺領域の付近で凹状である、少なくとも１つの部分を有し、像側表面は、周辺領域の付近で凸状である、少なくとも１つの部分を有する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、レンズシステムは、以下の関係のうちの１つ以上を満たすことができる。
０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４
０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５
（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２
０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３
Ｖｄ６＞４５
式中、ｆsystemは、レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は、第１及び第２のレンズ素子の複合焦点距離であり、ｆ３は、第３のレンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は、第５のレンズ素子の有効焦点距離であり、Ｒ９は、第５のレンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は、第５のレンズ素子の像側表面の曲率半径であり、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、及びＶｄ６は、第１、第２、第３、及び第６のレンズ素子それぞれのアッベ数である。
【００３３】
レンズシステムの実施形態は、スマートフォン及びタブレット／パッドデバイスなどの消費者向け電子製品用の小型カメラに使用するためにコンパクトであるように実装されてもよい。レンズシステムのコンパクト性の基準は、以下の関係で定義することができる。
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７
式中、ＩｍａｇｅＨは、光センサにおける像平面上の半対角像高である。したがって、表に定義されるような例示的なレンズシステムでは、総トラック長（ＴＴＬ）は、４ｍｍの半対角像高を有する光センサが使用されると仮定して、６．８ｍｍ未満である。したがって、例示的実施形態（６．８ｍｍ／４ｍｍ＝１．７）に対して、この関係（ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７）が満たされる。コンパクト性のこの基準は、より大きい光センサを使用するときに比例的により長いＴＴＬ、かつより小さい光センサを使用するときに比例的により短いＴＴＬを可能にすることに留意されたい。例えば、約３ｍｍのＩｍａｇｅＨを有する光センサ用のレンズシステムのＴＴＬは、５．１ｍｍ未満であることになり、約５ｍｍのＩｍａｇｅＨを有する光センサ用のレンズシステムのＴＴＬは、８．５ｍｍ未満であることになる。
【００３４】
例示的実施形態では、レンズは、様々なアッベ数を有する様々な光学材料から形成されてもよく、レンズＬ１〜Ｌ７の材料及び屈折力構成は、例えば、色収差を低減するように選択されてもよい。
レンズシステム１１０
【００３５】
図１Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム１１０を有する例示的なカメラ１００を示す。表１Ａ〜１Ｆは、カメラ１００及びレンズシステム１１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム１１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子１０１、
・負の屈折力を有する第２のレンズ素子１０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子１０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子１０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子１０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子１０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子１０７。
【００３６】
図１Ａに示すように、レンズシステム１１０のシステムは、レンズ１０１の物体側表面又はその付近の開口絞り１３０と、開口絞り１３０に加えて、２つの内部絞り（レンズ１０２の像側表面の二次絞り１３２Ａ、及びレンズ１０４の像側表面の二次絞り１３２Ｂ）と、を含んでもよい。レンズシステム１１０は、内部絞り１３２から生じ得る、照明の損失及び起こり得るケラレを補償するように設計されてもよい。カメラ１００は、レンズ素子１０７と光センサ１２０との間に配置されたＩＲフィルタを含んでもよい。
【００３７】
レンズシステム１１０は、４．９９６の有効焦点距離ｆ、１．７のＦ値、及び７６．７度の全視野（full field of view、ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム１１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５７である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム１１０のＴＴＬは、約６．２８ｍｍである。レンズシステム１１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、２．８０４である。レンズシステム１１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム１１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、０．７０７である。レンズシステム１１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．８７１である。レンズシステム１１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−４．８７６である。
【００３８】
図１Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａに示すようなレンズシステム１１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図１Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（line pairs、ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００３９】
図１Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図１Ａに示すようなレンズシステム１１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図１Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム２１０
【００４０】
図２Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム２１０を有する例示的なカメラ２００を示す。表２Ａ〜２Ｆは、カメラ２００及びレンズシステム２１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム２１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子２０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子２０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子２０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子２０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子２０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子２０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子２０７。
【００４１】
図２Ａに示すように、レンズシステム２１０のシステムは、レンズ２０１の像側表面又はその付近の開口絞り２３０と、レンズ２０４の物体側表面の二次絞り２３２と、を含んでもよい。レンズシステム２１０は、内部絞り２３２から生じ得る、照明の損失及び起こり得るケラレを補償するように設計されてもよい。カメラ２００は、レンズ素子２０７と光センサ２２０との間に配置されたＩＲフィルタを含んでもよい。
【００４２】
レンズシステム２１０は、４．６７２の有効焦点距離ｆ、１．６のＦ値、及び８１．７度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム２１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５８４である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム２１０のＴＴＬは、約６．３３６ｍｍである。レンズシステム２１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３４である。レンズシステム２１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム２１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、０．９９９である。レンズシステム２１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．７３８である。レンズシステム２１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−６．８２４である。
【００４３】
図２Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａに示すようなレンズシステム２１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図２Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００４４】
図２Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図２Ａに示すようなレンズシステム２１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図２Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム３１０
【００４５】
図３Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム３１０を有する例示的なカメラ３００を示す。表３Ａ〜３Ｆは、カメラ３００及びレンズシステム３１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム３１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子３０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子３０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子３０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子３０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子３０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子３０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子３０７。
【００４６】
図３Ａに示すように、レンズシステム３１０のシステムは、レンズ３０１の像側表面又はその付近の開口絞り３３０と、レンズ３０４の物体側表面の二次絞り３３２と、を含んでもよい。レンズシステム３１０は、内部絞り３３２から生じ得る、照明の損失及び起こり得るケラレを補償するように設計されてもよい。カメラ３００は、レンズ素子３０７と光センサ３２０との間に配置されたＩＲフィルタを含んでもよい。
【００４７】
レンズシステム３１０は、４．１７０の有効焦点距離ｆ、１．７のＦ値、及び８１．１度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム３１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５８７である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム３１０のＴＴＬは、約６．３４８ｍｍである。レンズシステム３１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３６である。レンズシステム３１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム３１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、１．１２５である。レンズシステム３１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．７９２である。レンズシステム３１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−６．８６５である。
【００４８】
図３Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図３Ａに示すようなレンズシステム３１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図３Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００４９】
図３Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図３Ａに示すようなレンズシステム３１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図３Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム４１０
【００５０】
図４Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム４１０を有する例示的なカメラ４００を示す。表４Ａ〜４Ｆは、カメラ４００及びレンズシステム４１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム４１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子４０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子４０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子４０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子４０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子４０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子４０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子４０７。
【００５１】
図４Ａに示すように、レンズシステム４１０のシステムは、レンズ４０１の像側表面又はその付近の開口絞り４３０と、レンズ４０４の物体側表面の二次絞り４３２と、を含んでもよい。レンズシステム４１０は、内部絞り４３２から生じ得る、照明の損失及び起こり得るケラレを補償するように設計されてもよい。カメラ４００は、レンズ素子４０７と光センサ４２０との間に配置されたＩＲフィルタを含んでもよい。
【００５２】
レンズシステム４１０は、３．７９７の有効焦点距離ｆ、１．７のＦ値、及び８６．５度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム４１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５４７である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム４１０のＴＴＬは、約６．１８８ｍｍである。レンズシステム４１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３６である。レンズシステム４１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム４１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、０．９１４である。レンズシステム４１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．７８２である。レンズシステム４１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−５．２２８である。
【００５３】
図４Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図４Ａに示すようなレンズシステム４１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図４Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００５４】
図４Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図４Ａに示すようなレンズシステム４１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図４Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム５１０
【００５５】
図５Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム５１０を有する例示的なカメラ５００を示す。表５Ａ〜５Ｆは、カメラ５００及びレンズシステム５１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム５１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子５０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子５０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子５０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子５０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子５０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子５０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子５０７。
【００５６】
図５Ａに示すように、レンズシステム５１０のシステムは、レンズ５０１の像側表面とレンズ５０２の物体側表面との間の開口絞り５３０を含んでもよい。レンズシステム５１０は、二次絞りを含まなくてもよい。
【００５７】
レンズシステム５１０は、４．８８９の有効焦点距離ｆ、１．７５のＦ値、及び７５．０度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム５１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５９４である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム５１０のＴＴＬは、約６．３７６ｍｍである。レンズシステム５１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３４である。レンズシステム５１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム５１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、１．１３８である。レンズシステム５１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．９１８である。レンズシステム５１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−６．６５９である。
【００５８】
図５Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図５Ａに示すようなレンズシステム５１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図５Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００５９】
図５Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図５Ａに示すようなレンズシステム５１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図５Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム６１０
【００６０】
図６Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム６１０を有する例示的なカメラ６００を示す。表６Ａ〜６Ｆは、カメラ６００及びレンズシステム６１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム６１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子６０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子６０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子６０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子６０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子６０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子６０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子６０７。
【００６１】
図６Ａに示すように、レンズシステム６１０のシステムは、レンズ６０１の像側表面又はその付近の開口絞り６３０と、レンズ６０４の物体側表面の二次絞り６３２と、を含んでもよい。レンズシステム６１０は、内部絞り６３２から生じ得る、照明の損失及び起こり得るケラレを補償するように設計されてもよい。カメラ６００は、レンズ素子６０７と光センサ６２０との間に配置されたＩＲフィルタを含んでもよい。
【００６２】
レンズシステム６１０は、３．４０１の有効焦点距離ｆ、１．７９のＦ値、及び９３．８度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム６１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５３４である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム６１０のＴＴＬは、約６．１３６ｍｍである。レンズシステム６１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３５である。レンズシステム６１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム６１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、０．８１１である。レンズシステム６１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．８１２である。レンズシステム６１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−３．７０７である。
【００６３】
図６Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図６Ａに示すようなレンズシステム６１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図６Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００６４】
図６Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図６Ａに示すようなレンズシステム６１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図６Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム７１０
【００６５】
図７Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム７１０を有する例示的なカメラ７００を示す。表７Ａ〜７Ｆは、カメラ７００及びレンズシステム７１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム７１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子７０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子７０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子７０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子７０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子７０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子７０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子７０７。
【００６６】
図７Ａに示すように、レンズシステム７１０のシステムは、レンズ７０１の像側表面とレンズ７０２の物体側表面との間の開口絞り７３０を含んでもよい。レンズシステム７１０は、二次絞りを含まなくてもよい。
【００６７】
レンズシステム７１０は、４．３６１の有効焦点距離ｆ、１．６５のＦ値、及び８０．３度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム７１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．６００である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム７１０のＴＴＬは、約６．４ｍｍである。レンズシステム７１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３４である。レンズシステム７１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム７１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、０．９４３である。レンズシステム７１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．８６８である。レンズシステム７１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−４．５４０である。
【００６８】
図７Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図７Ａに示すようなレンズシステム７１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図７Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００６９】
図７Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図７Ａに示すようなレンズシステム７１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図７Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
レンズシステム８１０
【００７０】
図８Ａは、いくつかの実施形態に係る、７つの屈折レンズ素子を含むレンズシステム８１０を有する例示的なカメラ８００を示す。表８Ａ〜８Ｆは、カメラ８００及びレンズシステム８１０の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。レンズシステム８１０は、物体側から像側に順に光軸ＡＸに沿って配置された、屈折力を有する７つのレンズ素子を含んでもよい。
・正の屈折力を有する第１のレンズ素子８０１、
・正の屈折力を有する第２のレンズ素子８０２、
・負の屈折力を有する第３のレンズ素子８０３、
・正の屈折力を有する第４のレンズ素子８０４、
・屈折力を有する第５のレンズ素子８０５、
・正の屈折力を有する第６のレンズ素子８０６、及び
・屈折力を有する第７のレンズ素子８０７。
【００７１】
図８Ａに示すように、レンズシステム８１０のシステムは、レンズ８０１の物体側表面又はその付近の開口絞り８３０を含んでもよい。レンズシステム８１０は、二次絞りを含まなくてもよい。
【００７２】
レンズシステム８１０は、４．４３１の有効焦点距離ｆ、１．８５のＦ値、及び７９．７度の全視野（ＦＦＯＶ）を有することができる。レンズシステム８１０に対する関係ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨは、１．５９９である。したがって、ＩｍａｇｅＨ＝４ｍｍと仮定すると、レンズシステム８１０のＴＴＬは、約６．３９６ｍｍである。レンズシステム８１０に対する関係（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２は、１．３４である。レンズシステム８１０のＶｄ６は、５６．０である。レンズシステム８１０に対する関係（ｆsystem／ｆ１２）は、１．００５である。レンズシステム８１０に対する｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜は、０．８４４である。レンズシステム８１０に対する関係（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）は、−５．５１６である。
【００７３】
図８Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図８Ａに示すようなレンズシステム８１０の変調伝達関数（ＭＴＦ）を示すグラフである。図８Ｂは、０視野、０．４視野、０．７視野、及び全視野それぞれで評価されたレンズＭＴＦを示す。ＭＴＦは、１００線対（ｌｐ）／ｍｍで０．５よりも高く、高解像度センサを使用して高品質画像を高解像度撮像及びレンダリングするための良好なコントラストを示す。
【００７４】
図８Ｃは、いくつかの実施形態に係る、図８Ａに示すようなレンズシステム８１０の経線方向の球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す。図８Ｃに示すように、視野にわたる光学歪みは、２．５％以内に制御され、像面湾曲及び非点収差は、視野にわたって良好にバランスがとられている。
【００７５】
図９は、いくつかの実施形態に係る、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａのいずれかに示すような７個のレンズ素子を含むレンズシステムを有するカメラを使用して画像をキャプチャする方法の高レベルのフローチャートである。１２００に示すように、カメラの前方の物体視野からの光は、カメラの第１のレンズ素子で受光される。１２０２に示すように、第１のレンズ素子は、光を第２のレンズ素子に向かって屈折させる。１２０４に示すように、光はその後、第２のレンズ素子によって、第３のレンズ素子に向かって屈折される。１２０６に示すように、光はその後、第３のレンズ素子によって、第４のレンズ素子に向かって屈折される。１２０８に示すように、光はその後、第４のレンズ素子によって、第５のレンズ素子に向かって屈折される。１２１０に示すように、光はその後、第５のレンズ素子によって、第６のレンズ素子に向かって屈折される。１２１２に示すように、光はその後、第６のレンズ素子によって、第７のレンズ素子に向かって屈折される。１２１４に示すように、光は、第７のレンズ素子によって屈折され、光センサの表面又はその付近の像平面に像を形成する。１２１６に示すように、像は、光センサによってキャプチャされる。
【００７６】
図９に示さないが、いくつかの実施形態では、光は、例えば、第７のレンズ素子と光センサとの間に配置することができる赤外線フィルタを通過してもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、第１のレンズ素子に配置されてもよく、物体視野からの光は、開口絞りを介して第１のレンズ素子で受光されてもよい。いくつかの実施形態では、開口絞りは、代わりに、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されてもよく、物体視野からの光は、カメラの第１のレンズ素子で受光されて、開口絞りを介して第２のレンズ素子に向かって屈折されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズシステムはまた、１つ以上の内部絞り又は二次絞り、例えば、第４のレンズ素子の物体側表面に位置する二次絞り、又は、１つが第２のレンズ素子の像側表面に位置し、１つが第４のレンズ素子の像側表面に位置する、２つの二次絞りを含んでもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態では、図９で参照される７個のレンズ素子は、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａ、並びに対応する表１Ａ〜１Ｆ、表２Ａ〜２Ｆ、表３Ａ〜３Ｆ、表４Ａ〜４Ｆ、表５Ａ〜５Ｆ、表６Ａ〜６Ｆ、表７Ａ〜７Ｆ、及び表８Ａ〜８Ｆのいずれかに示すように構成されてもよい。しかし、類似の光学的な結果を達成しながら、図及び表で提供される実施例の変形形態が可能であることに留意されたい。
例示的なレンズシステムの表
【００７８】
以下の表は、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａを参照して説明するようなレンズシステム及びカメラの例示的実施形態の様々な光学及び物理パラメータの例示的な値を提供する。表では、全ての寸法は、特に指定がない限り、ミリメートル（ｍｍ）である。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、及びＬ７は、屈折レンズ１、２、３、４、５、６、及び７それぞれを表す。絞りは、カメラの開口絞りを表し、（開口）は、二次絞りを表す。物体は、物体平面を示し、ＩＲＣＦ又はフィルタは、赤外線フィルタを示し、センサは、カメラの光センサを示す。「Ｓ＃」は表面番号を意味する。表に示す素子の表面番号（Ｓ＃）は、物体平面における第１の表面０から像平面／光センサ表面における最後の表面まで列記されている。表面の正の半径は、曲率の中心が表面の右側（物体側）にあることを示す。負の半径は、曲率の中心が表面の左側（像側）にあることを示す。「ＩＮＦ」は（光学において使用される）無限を意味する。厚み（又は離隔距離）は、次の表面までの軸方向の距離である。ＦＮＯは、レンズシステムのＦ値を表す。ＦＦＯＶは、全視野を表す。ｆ35mmは、レンズシステムの３５ｍｍ等価焦点距離である。Ｖxは、それぞれのレンズ素子のアッベ数である。ｆ及びｆsystemの両方は、レンズシステムの有効焦点距離を表し、ｆ１２は、第１及び第２のレンズ素子の複合焦点距離であり、ｆ３は、第３のレンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は、第５のレンズ素子の有効焦点距離であり、Ｒ９は、第５のレンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は、第５のレンズ素子の像側表面の曲率半径であり、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、及びＶｄ６は、第１、第２、第３、及び第６のレンズ素子それぞれのアッベ数である。ＴＴＬは、無限遠共役に焦点を合わせるレンズシステムの総トラック長であり、レンズ１の物体側表面又は開口絞りの物体に近い方の、どちらでもと、像平面との間で測定されてもよい。ＩｍａＨは、像平面上の半対角像高である。
【００７９】
レンズ素子及びＩＲフィルタの材料については、ヘリウムｄ線波長における屈折率Ｎd、並びにｄ線及び水素のＣ及びＦ線に対するアッベ数Ｖdが提供される。アッベ数Ｖdは、以下の式によって定義されてもよい。
Ｖd＝（Ｎd−１）／（ＮF−ＮC）
式中、ＮF及びＮCは、それぞれ水素のＦ及びＣ線における材料の屈折率の値である。
【００８０】
非球面係数の表を参照して、非球面を記述する非球面式は、以下の式によって得ることができる。
Ｚ＝（ｃｒ2／（１＋ｓｑｒｔ［１−（１＋Ｋ）ｃ2ｒ2］））＋
Ａ4ｒ4＋Ａ6ｒ6＋Ａ8ｒ8＋Ａ10ｒ10＋Ａ12Ｒ12＋Ａ14ｒ14＋Ａ16ｒ16＋Ａ18ｒ18＋Ａ20ｒ20
式中、Ｚは、ｚ軸に平行な表面のサグであり（ｚ軸及び光軸は、これらの例示的実施形態では一致する）、ｒは、頂点からの半径方向距離であり、ｃは、表面の極又は頂点における曲率であり（表面の曲率半径の逆数）、Ｋは、円錐定数であり、Ａ4〜Ａ20は、非球面係数である。表において、「Ｅ」は指数表現（１０のべき乗）を示す。
【００８１】
以下の表で、レンズシステムの各種実施形態における様々なパラメータに対して与えられる値は、例として提供されるものであり、制限を加えることを意図するものではないことに留意されたい。例えば、例示的実施形態における１つ以上のレンズ素子のうちの１つ以上の表面のうちの１つ以上のパラメータ、並びに素子を構成する材料のパラメータは、レンズシステムに対して引き続き類似の性能を提供する限り、異なる値を付与されてもよい。特に、表におけるいくつかの値は、本明細書で説明するようなレンズシステムの一実施形態を使用するカメラのより大きい又はより小さい実装形態のために増加又は低減することができることに留意されたい。
【表１】
2020523638.tif 000003
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表１Ｂ〜１Ｅに与えられる）
【表２】
2020523638.tif 000004
【表３】
2020523638.tif 000005
【表４】
2020523638.tif 000006
【表５】
2020523638.tif 000007
【表６】
2020523638.tif 000008
【表７】
2020523638.tif 000009
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表２Ｂ〜２Ｅに与えられる）
【表８】
2020523638.tif 000010
【表９】
2020523638.tif 000011
【表１０】
2020523638.tif 000012
【表１１】
2020523638.tif 000013
【表１２】
2020523638.tif 000014
【表１３】
2020523638.tif 000015
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表３Ｂ〜３Ｅに与えられる）
【表１４】
2020523638.tif 000016
【表１５】
2020523638.tif 000017
【表１６】
2020523638.tif 000018
【表１７】
2020523638.tif 000019
【表１８】
2020523638.tif 000020
【表１９】
2020523638.tif 000021
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表４Ｂ〜４Ｅに与えられる）
【表２０】
2020523638.tif 000022
【表２１】
2020523638.tif 000023
【表２２】
2020523638.tif 000024
【表２３】
2020523638.tif 000025
【表２４】
2020523638.tif 000026
【表２５】
2020523638.tif 000027
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表５Ｂ〜５Ｅに与えられる）
【表２６】
2020523638.tif 000028
【表２７】
2020523638.tif 000029
【表２８】
2020523638.tif 000030
【表２９】
2020523638.tif 000031
【表３０】
2020523638.tif 000032
【表３１】
2020523638.tif 000033
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表６Ｂ〜６Ｅに与えられる）
【表３２】
2020523638.tif 000034
【表３３】
2020523638.tif 000035
【表３４】
2020523638.tif 000036
【表３５】
2020523638.tif 000037
【表３６】
2020523638.tif 000038
【表３７】
2020523638.tif 000039
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表７Ｂ〜７Ｅに与えられる）
【表３８】
2020523638.tif 000040
【表３９】
2020523638.tif 000041
【表４０】
2020523638.tif 000042
【表４１】
2020523638.tif 000043
【表４２】
2020523638.tif 000044
【表４３】
2020523638.tif 000045
*は、非球面に注釈をつけている（非球面係数は、表８Ｂ〜８Ｅに与えられる）
【表４４】
2020523638.tif 000046
【表４５】
2020523638.tif 000047
【表４６】
2020523638.tif 000048
【表４７】
2020523638.tif 000049
【表４８】
2020523638.tif 000050
例示的なコンピューティングデバイス
【００８２】
図１０は、図１Ａ〜図９に示すようなレンズシステムを有するカメラの実施形態を含む又はホストすることができる、コンピュータシステム２０００と呼ばれる例示的なコンピューティングデバイスを示す。更に、コンピュータシステム２０００は、カメラの動作を制御する方法及び／又はカメラを使用してキャプチャされた画像の画像処理を実行する方法を実施してもよい。異なる実施形態では、コンピュータシステム２０００は、限定するものではないが、パーソナルコンピュータシステム、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、ノートブック、タブレット若しくはパッドデバイス、スレート、若しくはネットブックコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ハンドヘルドコンピュータ、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、カメラ、セットトップボックス、モバイルデバイス、無線電話、スマートフォン、消費者デバイス、ビデオゲームコンソール、ハンドヘルドビデオゲームデバイス、アプリケーションサーバ、記憶デバイス、テレビ、ビデオ録画デバイス、スイッチ、モデム、ルータなどの周辺デバイス、又は概して任意の種類のコンピューティングデバイス若しくは電子デバイスを含む、様々な種類のデバイスのうちの任意のものであってもよい。
【００８３】
図示した実施形態では、コンピュータシステム２０００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２０３０を介してシステムメモリ２０２０に結合される１つ以上のプロセッサ２０１０を含む。コンピュータシステム２０００は、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０に結合されたネットワークインタフェース２０４０、並びにカーソル制御デバイス２０６０、キーボード２０７０、及びディスプレイ（単数又は複数）２０８０などの１つ以上の入力／出力デバイス２０５０を更に含む。コンピュータシステム２０００は、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０にも結合することができる１つ以上のカメラ２０９０、例えば図１Ａ〜図９に関連して上述したような１つ以上のカメラも含んでもよく、又は従来の広視野カメラなどの１つ以上の他のカメラと共に、図１Ａ〜図９に関連して上述したような１つ以上のカメラも含んでもよい。
【００８４】
各種実施形態では、コンピュータシステム２０００は、１つのプロセッサ２０１０を含む単一プロセッサシステム、又はいくつかのプロセッサ２０１０（例えば、２つ、４つ、８つ、若しくは別の好適な個数）を含む多重プロセッサシステムであってもよい。プロセッサ２０１０は、命令を実行する能力を有する任意の好適なプロセッサであってもよい。例えば、各種実施形態では、プロセッサ２０１０は、ｘ８６、ＰｏｗｅｒＰＣ、ＳＰＡＲＣ、若しくはＭＩＰＳ命令セットアーキテクチャ（instruction set architectures、ＩＳＡ）、又は任意の他の好適なＩＳＡなどの、様々なＩＳＡのいずれかを実行する汎用プロセッサ又は組み込みプロセッサであってもよい。多重プロセッサシステムでは、プロセッサ２０１０の各々は、必ずしもではないが、同一のＩＳＡを共通に実行してもよい。
【００８５】
システムメモリ２０２０は、プロセッサ２０１０によってアクセス可能なプログラム命令２０２２及び／又はデータ２０３２を記憶するように構成されてもよい。各種実施形態では、システムメモリ２０２０は、スタティック・ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：static random access memory）、シンクロナス・ダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：synchronous dynamic RAM）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、又は任意のその他の種類のメモリなどの、任意の好適なメモリ技術を用いて実装されてもよい。図示される実施形態では、プログラム命令２０２２は、カメラ２０９０の動作を制御するため、並びに一体型カメラ２０９０を使用して画像をキャプチャ及び処理するための様々なインタフェース、方法、及び／若しくはデータ、又は他の方法若しくはデータ、例えばカメラ２０９０を使用してキャプチャされた画像をキャプチャ、表示、処理、及び記憶するためのインタフェース及び方法を実施するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、プログラム命令及び／又はデータは、異なる種類のコンピュータアクセス可能媒体上、又はシステムメモリ２０２０若しくはコンピュータシステム２０００とは別個の同様の媒体上で受信、送信、又は記憶されてもよい。
【００８６】
一実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０は、プロセッサ２０１０と、システムメモリ２０２０と、ネットワークインタフェース２０４０、又は入力／出力デバイス２０５０などの他の周辺インタフェースを含む、デバイス内のいずれかの周辺デバイスとの間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０は、１つの構成要素（例えば、システムメモリ２０２０）からのデータ信号を別の構成要素（例えば、プロセッサ２０１０）による利用に適した形式に変換するために、任意の必要なプロトコル、タイミング又は他のデータ変換を実行してもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０は、例えば、周辺装置相互接続（Peripheral Component Interconnect、ＰＣＩ）バス規格又はユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）規格の変形例などの、様々な種類の周辺バスを介して取り付けられるデバイスのためのサポートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０の機能は、例えばノースブリッジ及びサウスブリッジなどの２つ以上の別個の構成要素に分割されてもよい。また、いくつかの実施形態では、システムメモリ２０２０へのインタフェースなどの、Ｉ／Ｏインタフェース２０３０の機能の一部又は全ては、プロセッサ２０１０内に直接組み込まれてもよい。
【００８７】
ネットワークインタフェース２０４０は、コンピュータシステム２０００と、ネットワーク２０８５に取り付けられた他のデバイス（例えば、キャリアデバイス又はエージェントデバイス）との間、又はコンピュータシステム２０００のノード間でデータが交換されることを可能にするように構成されてもよい。各種実施形態では、ネットワーク２０８５は、限定するものではないが、ローカルエリアネットワーク（Local Area Networks、ＬＡＮ）（例えば、イーサネット（登録商標）若しくは社内ネットワーク）、ワイドエリアネットワーク（Wide Area Networks、ＷＡＮ）（例えば、インターネット）、無線データネットワーク、なんらかの他の電子データネットワーク、又はこれらのなんらかの組み合わせを含む、１つ以上のネットワークを含んでもよい。各種実施形態では、ネットワークインタフェース２０４０は、例えば、任意の好適なタイプのイーサネット（登録商標）ネットワークなどの有線若しくは無線汎用データネットワークを介した通信、アナログ音声ネットワーク若しくはデジタルファイバー通信ネットワークなどの電気通信／電話ネットワークを介した通信、ファイバーチャネルＳＡＮなどのストレージエリアネットワークを介した通信、又はいずれかの他の適切なタイプのネットワーク若しくはプロトコルを介した通信をサポートすることができる。
【００８８】
いくつかの実施形態では、入力／出力デバイス２０５０は、１つ以上の表示端末、キーボード、キーパッド、タッチパッド、スキャニングデバイス、音声若しくは光学的認識デバイス、又はコンピュータシステム２０００によるデータの入力若しくはアクセスに適した任意の他のデバイスを含んでもよい。複数の入力／出力デバイス２０５０がコンピュータシステム２０００内に存在してもよい、又はコンピュータシステム２０００の様々なノード上に分散されてもよい。いくつかの実施形態では、同様の入力／出力デバイスは、コンピュータシステム２０００から分離してもよく、ネットワークインタフェース２０４０を介してなど、有線又は無線接続を介してコンピュータシステム２０００のうちの１つ以上のノードと相互作用してもよい。
【００８９】
図１０に示すように、メモリ２０２０は、限定するものではないが、カメラ２０９０を制御するための画像処理ソフトウェア及びインタフェースソフトウェアを含む、一体型カメラ２０９０をサポートするための任意の要素及び動作を実行するために、プロセッサによって実行可能であり得る、プログラム命令２０２２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラ２０９０によってキャプチャされた画像は、メモリ２０２０に記憶されてもよい。更に、カメラ２０９０によってキャプチャされた画像のメタデータは、メモリ２０２０に記憶されてもよい。
【００９０】
当業者は、コンピュータシステム２０００は単なる例示にすぎず、実施形態の範囲に制限を加えることを意図していないことを認識するであろう。特に、コンピュータシステム及びデバイスは、コンピュータ、ネットワークデバイス、インターネット装置、ＰＤＡ、無線電話、ページャ、ビデオ又はスチルカメラなどを含む、示された機能を実行し得るハードウェア又はソフトウェアの任意の組み合わせを含んでもよい。コンピュータシステム２０００はまた、図示されない他のデバイスに接続されてもよく、又はその代わりにスタンドアロンシステムとして動作してもよい。加えて、例示される構成要素によって提供される機能は、いくつかの実施形態では、より少ない構成要素で組み合わされてもよく、又は追加の構成要素において分散されてもよい。同様に、いくつかの実施形態では、図示されている構成要素のうちのいくつかの機能性は提供されなくてもよく、及び／又は他の追加の機能性が利用可能であってもよい。
【００９１】
当業者はまた、様々な項目は、使用されている間にメモリ内、又は記憶装置上に記憶されるように示されているが、これらの項目又はそれらの部分は、メモリ管理及びデータ完全性の目的のためにメモリと他の記憶デバイスとの間で転送されてもよいことを理解するであろう。代替として、他の実施形態では、ソフトウェア構成要素の一部又は全ては、別のデバイス上のメモリ内で実行し、コンピュータ間通信を介して、図示されているコンピュータシステム２０００と通信してもよい。システム構成要素又はデータ構造のいくつか又は全てはまた、以上において様々な例が説明された、適当なドライブによって読み取られるべきコンピュータアクセス可能媒体又はポータブル物品上に（例えば、命令又は構造化データ）として記憶されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２０００から分離したコンピュータアクセス可能媒体上に記憶された命令は、伝送媒体、又はネットワーク及び／若しくは無線リンクなどの通信媒体を介して伝達される、電気信号、電磁信号、又はデジタル信号などの信号を介してコンピュータシステム２０００へ伝送されてもよい。様々な実施形態は、前の説明にしたがってコンピュータアクセス可能媒体上に実行される命令及び／又はデータを受信、送信、又は記憶することを更に含んでもよい。一般的に言えば、コンピュータアクセス可能媒体は、磁気媒体又は光媒体、例えば、ディスク若しくはＤＶＤ／ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えばＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ、ＲＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなど）、ＲＯＭなどの揮発性又は不揮発性媒体などの、非一時的コンピュータ可読記憶媒体又はメモリ媒体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータアクセス可能媒体は、ネットワーク及び／若しくは無線リンクなどの通信媒体を介して伝達される、電気信号、電磁信号、若しくはデジタル信号などの伝送媒体又は信号を含んでもよい。
【００９２】
本明細書で説明される方法は、異なる実施形態では、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせの形態で実行されてもよい。加えて、方法のブロックの順序は変更されてもよく、様々な要素の追加、再順序付け、組み合わせ、省略、修正などが行われてもよい。本開示の利益を得る当業者にとって明白であるような、様々な修正及び変更が行われてもよい。本明細書で説明された各種実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではない。多くの変形、修正、追加、及び改善が可能である。したがって、単一の事例として本明細書で説明した構成要素について、複数の事例を提供することができる。種々の構成要素、動作及びデータストアの間の境界は、ある程度任意のものであり、特定の動作は、特定の例示的な構成の文脈において示される。機能性の他の割り当てが想定され、以下に続く請求項の範囲内に含まれてもよい。最後に、例示的な構成における別個の構成要素として提示された構造及び機能性は、組み合わされた構造又は構成要素として実施されてもよい。それらの及び他の変形例、修正、追加、及び改善は、以下に続く請求項で定義されるように、実施形態の範囲内に含まれてもよい。
【図１Ａ】
2020523638.tif 000051
【図１Ｂ】
2020523638.tif 000052
【図１Ｃ】
2020523638.tif 000053
【図２Ａ】
2020523638.tif 000054
【図２Ｂ】
2020523638.tif 000055
【図２Ｃ】
2020523638.tif 000056
【図３Ａ】
2020523638.tif 000057
【図３Ｂ】
2020523638.tif 000058
【図３Ｃ】
2020523638.tif 000059
【図４Ａ】
2020523638.tif 000060
【図４Ｂ】
2020523638.tif 000061
【図４Ｃ】
2020523638.tif 000062
【図５Ａ】
2020523638.tif 000063
【図５Ｂ】
2020523638.tif 000064
【図５Ｃ】
2020523638.tif 000065
【図６Ａ】
2020523638.tif 000066
【図６Ｂ】
2020523638.tif 000067
【図６Ｃ】
2020523638.tif 000068
【図７Ａ】
2020523638.tif 000069
【図７Ｂ】
2020523638.tif 000070
【図７Ｃ】
2020523638.tif 000071
【図８Ａ】
2020523638.tif 000072
【図８Ｂ】
2020523638.tif 000073
【図８Ｃ】
2020523638.tif 000074
【図９】
2020523638.tif 000075
【図１０】
2020523638.tif 000076
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月10日(2019.12.10)
【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】
レンズシステムであって、
前記レンズシステムの光軸に沿って配置された複数の屈折レンズ素子であって、物体側から像側に前記光軸に沿って順に、
正の屈折力を有する第１の屈折レンズ素子と、
屈折力を有する第２の屈折レンズ素子と、
負の屈折力を有する第３の屈折レンズ素子と、
正の屈折力を有する第４の屈折レンズ素子と、
屈折力を有する第５の屈折レンズ素子と、
正の屈折力を有する第６の屈折レンズ素子と、
屈折力を有する第７の屈折レンズ素子と、
から成る、前記複数の屈折レンズ素子を備え、
前記レンズシステムのＦ値が、１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が７５度以上であり、
前記レンズシステムが、ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係式を満たし、
前記関係式において、ＴＴＬは前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは前記レンズシステムの像平面における半対角像高である、レンズシステム。
【請求項２】
前記レンズシステムが、０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４の関係式を満たし、
前記関係式において、ｆsystemは、前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は、前記第１及び第２の屈折レンズ素子の複合焦点距離である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項３】
前記レンズシステムが、  ０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５の関係式を満たし、
前記関係式において、ｆsystemは前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ３は前記第３の屈折レンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は前記第５の屈折レンズ素子の有効焦点距離である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項４】
前記レンズシステムが、（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２の関係式を満たし、
前記関係式において、Ｒ９は前記第５の屈折レンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は前記第５の屈折レンズ素子の像側表面の曲率半径である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項５】
前記レンズシステムが、０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３の関係式を満たし、
前記関係式において、Ｖｄ１、Ｖｄ２、及びＶｄ３は前記第１、第２、及び第３の屈折レンズ素子それぞれのアッベ数である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項６】
前記レンズシステムが、Ｖｄ６＞４５の関係式を満たし、
前記関係式において、Ｖｄ６は前記第６の屈折レンズ素子のアッベ数である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項７】
前記第３の屈折レンズ素子が近軸領域内に凹状の像側表面を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項８】
前記第５の屈折レンズ素子が、凹状の物体側表面と凸状の像側表面とを有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項９】
前記第６の屈折レンズ素子の物体側表面及び像側表面が非球面であり、前記第６の屈折レンズ素子が近軸領域内に凸状の物体側表面を有し、前記第６の屈折レンズ素子の前記物体側表面が周辺領域内で凹状である少なくとも１つの部分を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１０】
前記第７の屈折レンズ素子の物体側表面及び像側表面が非球面であり、前記第７の屈折レンズ素子が近軸領域内に凹状の像側表面を有し、前記第７の屈折レンズ素子の前記物体側表面が周辺領域内で凹状である少なくとも１つの部分を有し、前記第７の屈折レンズ素子の前記像側表面が周辺領域内で凸状である少なくとも１つの部分を有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１１】
前記レンズシステムが、前記レンズシステムの前方頂点と前記第２の屈折レンズ素子との間に配置された開口絞りを更に備える、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１２】
前記レンズシステムが、前記第１の屈折レンズ素子と前記第５の屈折レンズ素子との間に配置された少なくとも１つの二次絞りを更に備える、請求項１１に記載のレンズシステム。
【請求項１３】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が７５〜９４度の範囲内である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１４】
前記レンズシステムのＴＴＬが６．８ｍｍ未満である、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項１５】
カメラであって、
光センサであって、当該光センサの表面上に投影された光をキャプチャするように構成された、前記光センサと、
前記カメラの前方に位置する物体視野からの光を屈折させて、前記光センサの前記表面の像平面にシーンの像を形成するように構成されたレンズシステムであって、
前記カメラの物体側の第１の屈折レンズ素子から前記カメラの像側の第７の屈折レンズ素子まで光軸に沿って順に配置された７つの屈折レンズ素子から成り、
前記レンズシステムのＦ値が、１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が、７５度以上であり、
ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係式を満たし、前記関係式において、ＴＴＬは前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは前記像平面での半対角像高である、前記レンズシステムと、
を備えるカメラ。
【請求項１６】
ｆsystemは前記レンズシステムの有効焦点距離であり、ｆ１２は前記第１及び第２の屈折レンズ素子の複合焦点距離であり、ｆ３は前記第３の屈折レンズ素子の有効焦点距離であり、ｆ５は前記第５の屈折レンズ素子の有効焦点距離であり、Ｒ９は前記第５の屈折レンズ素子の物体側表面の曲率半径であり、Ｒ１０は前記第５の屈折レンズ素子の像側表面の曲率半径であり、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｄ３、及びＶｄ６は、前記第１、第２、第３、及び第６の屈折レンズ素子それぞれのアッベ数であるとしたとき、
前記レンズシステムが、
０．６＜（ｆsystem／ｆ１２）＜１．４、
０．５５＜｜ｆsystem／ｆ３｜＋｜ｆsystem／ｆ５｜＜１．１５、
（Ｒ９＋Ｒ１０）／（Ｒ９−Ｒ１０）＜−２、
０．８＜（Ｖｄ１＋Ｖｄ３）／Ｖｄ２＜３、及び
Ｖｄ６＞４５、
の関係式のうちの１つ以上を満たす、請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１７】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が７５〜９４度の範囲内である、請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記レンズシステムのＴＴＬが６．８ｍｍ未満である、請求項１５に記載のカメラ。
【請求項１９】
１つ以上のプロセッサと、
１つ以上のカメラと、
前記１つ以上のカメラの動作を制御するための、前記１つ以上のプロセッサのうちの少なくとも１つによって実行可能なプログラム命令を含むメモリと、
を備えるデバイスであって、
前記１つ以上のカメラのうちの少なくとも１つが、
光センサであって、当該光センサの表面上に投影された光をキャプチャするように構成された、前記光センサと、
前記カメラの前方に位置する物体視野からの光を屈折させて、前記光センサの前記表面の像平面にシーンの像を形成するように構成されたレンズシステムであって、
前記カメラの物体側の第１の屈折レンズ素子から前記カメラの像側の第６の屈折レンズ素子まで光軸に沿って順に配置された７つの屈折レンズ素子から成り、前記レンズシステムのＦ値が１．６〜１．８５の範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が７５度以上であり、
ＴＴＬは前記レンズシステムの総トラック長であり、ＩｍａｇｅＨは前記像平面での半対角像高としたとき、ＴＴＬ／ＩｍａｇｅＨ＜１．７の関係式を満たす、前記レンズシステムと、
を含む、デバイス。
【請求項２０】
前記レンズシステムの有効焦点距離ｆが３．４〜５ｍｍの範囲内であり、前記レンズシステムの全視野が７５〜９４度の範囲内であり、前記レンズシステムのＴＴＬが６．８ｍｍ未満である、請求項１９に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2020523638.tif 000077
2020523638.tif 000078
2020523638.tif 000079