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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein optisches Linsensystem
für eine
mobile Kamera und insbesondere auf ein optisches Linsensystem für eine mobile
Kamera, das durch Unterteilen eines ursprünglichen Sichtwinkels in mehrere
Sichtwinkel einen weiten Sichtwinkel gewährleistet und getrennte Systeme
mit zur Achse versetzter Linse, die den Teilsichtwinkeln entsprechen,
vorsieht, wodurch ein flacheres optisches Linsensystem für eine mobile
Kamera erreicht wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
jüngster
Zeit werden mit der Entwicklung der Digitaltechnik, der Verbesserung
der Bildkompression und der Verbesserung der Wiedergewinnungstechnik
und der Peripheriegerätetechnik
von Multimediaprodukten Untersuchungen zum Erreichen der Flachheit
und der Miniaturisierung der Linse einer mobilen Kamera durchgeführt. Um
eine solche Tendenz zu unterstützen,
sind Kameras, die eine gute Tragbarkeit aufgrund flacherer optischer
Kameralinsensysteme sowie eine ausgezeichnete Leistung aufweisen,
erforderlich.
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Herkömmlicherweise
wird als optisches Linsensystem für mobile Kameras ein koaxiales
Kameralinsensystem, bei dem mehrere rotationssymmetrische Linsen
vertikal in Bezug auf die Richtung einer optischen Achse angeordnet sind,
verwendet. Ein solches koaxiales Kameralinsensystem ist in 1 gezeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, hat das koaxiale Kameralinsensystem
eine Begrenzung der Verkürzung
seiner Länge
in der Richtung seiner optischen Achse, da mehrere rotationssymmetrische
Linsen vertikal angeordnet sind. Insbesondere besteht aufgrund dessen,
dass die Gesamtlänge
des Linsensystems für
eine mobile Kamera so festgelegt ist, dass sie etwa gleich der diagonalen
Länge eines
Bildsensors ist, das Problem, dass es sehr schwierig ist, die Miniaturisierung
einer mobilen Vorrichtung zu erreichen.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist daher ein optisches Linsensystem vorgeschlagen worden, das die Miniaturisierung
einer mobilen Vorrichtung mittels einer Prismenlinse erreicht, und
ein optisches Linsensystem, das die Miniaturisierung mittels einer
zur Achse versetzten Relais-Fokussierlinse erreicht.
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Das
US-Patent Nr. 6.084.715 offenbart ein optisches System, das eine
Prismenlinse verwendet, deren Konstruktion mit Bezug auf 2 beschrieben wird. Es ist
zu sehen, dass das optische Linsensystem für eine mobile Kamera ein erstes
Prisma 10, ein zweites Prisma 20, ein Tiefpassfilter 4 und
eine Bildebene 3 umfasst. Obwohl das optische Linsensystem
für eine
mobile Kamera mittels eines Primenlinsensystems konstruiert ist, liegt
jedoch, wie in der Zeichnung gezeigt ist, das Verhältnis (Gesamtlänge/diagonale
Bildsensorlänge)
der Gesamtlänge
des optischen Systems zur diagonalen Länge eines Bildsensors im Bereich
zwischen 2,4 und 4,3, so dass eine Begrenzung der Verkürzung der
Gesamtlänge
des optischen Systems besteht.
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Als
weiteres Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2000-292371 ein optisches System, das eine zur Achse versetzte
Fokussierlinse verwendet, deren Konstruktion mit Bezug auf 3 beschrieben wird. Es ist
zu sehen, dass das optische System für eine mobile Kamera eine erste
Oberfläche
R1, die ein Diaphragma ist, eine zweite Oberfläche R2, die eine zur ersten
Oberfläche
koaxiale brechende Oberfläche
ist, eine dritte Oberfläche
R3, die eine in Bezug auf die zweite Oberfläche R2 geneigte reflektierende
Oberfläche
ist, eine vierte Oberfläche
R4, eine fünfte
Oberfläche
R5, die eine in Bezug auf eine entsprechende Oberfläche verschobene
und geneigte reflektierende Oberfläche ist, und eine sechste Oberfläche R6,
die eine in Bezug auf die fünfte
Oberfläche
R5 verschobene und geneigte brechende Oberfläche ist, umfasst.
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Auch
im Fall des integralen optischen Systems mit zur Achse versetzter
Fokussierlinse liegt jedoch das Verhältnis der Gesamtlänge des
optischen Systems zur diagonalen Länge eines Bildsensors (Gesamtlänge/diagonale
Bildsensorlänge)
wie oben beschrieben im Bereich zwischen 2,4 und 4,3. Obwohl insofern,
dass die Länge
einer optischen Achse kürzer
als jene eines herkömmlichen
koaxialen Kameralinsensystems ist, wie oben beschrieben worden ist,
ein Vorteil besteht, bestehen wesentliche Beschränkungen im Erreichen eines weiten
Sichtwinkels an einem einzelnen Bildsensor und gleichzeitig im Verringern
der Gesamtdicke des optischen Systems.
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Obwohl
bei dem oben beschriebenen herkömmlichen
optischen System ein Verfahren zum Verringern der Gesamtdicke des
optischen Systems durch Verkleinern der Größe des Bildsensors angenommen
werden kann, hat das Verfahren, insofern, dass eine Begrenzung der
Verkleinerung der Größe des Bildsensors
besteht, ebenso geringe Auswirkungen.
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Im
Ergebnis ist zum Implementieren eines weiten Sichtwinkels mittels
eines einzigen Bildsensors in einem optischen Linsensystem für eine mobile
Kamera und gleichzeitigen Verringern der Gesamtdicke des optischen
Systems ein optisches Linsensystem erforderlich, das anders als
das oben beschriebene Linsensystem, das die Prismenlinse verwendet,
und anders als das integrale System mit zur Achse versetzter Fokussierlinse
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß wurde
die vorliegende Erfindung angesichts der obigen Probleme, die in
dem Stand der Technik auftreten, geschaffen, wobei es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist, sowohl einen weiten Sichtwinkel
durch Unterteilen eines Sichtwinkels in zwei oder mehr Winkel zu
gewährleisten
als auch die Gesamtlänge
eines optischen Linsensystems durch Vorsehen von Systemen mit zur
Achse versetzter Linse, die den Teilsichtwinkeln entsprechen, zu
verkürzen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch Verkleinern
der Anzahl von Elementen, indem mehrere Systeme mit zur Achse versetzter
Linse integriert werden, die Herstellungskosten zu verringern und
durch Integrieren von Einzellinsen die Fehlerrate in einem Zusammenbauprozess
zu verringern.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
schafft die vorliegende Erfindung ein flacheres optisches Linsensystem
für eine
mobile Kamera, das zwei oder mehr Linsensysteme zum Hindurchleiten
von Lichtstrahlen, die unter zwei oder mehr gleichen Teilsichtwinkeln,
in die ein Sichtwinkel des optischen Linsensystems für eine mobile
Kamera unterteilt ist, eintreten, wobei die Linsensysteme den Teilsichtwinkeln
entsprechen, und einen einzigen Bildsensor zum Empfangen der Lichtstrahlen,
die durch die zwei oder mehr Linsensysteme gehen, umfasst.
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Die
Unterteilung des Sichtwinkels wird durch Ausführen der Unterteilung in der
Weise, dass Lichtstrahlen, die in eine mobile Kamera eintreten,
verschiedene optische Achsen besitzen, durchgeführt, wobei jedes der Linsensysteme
als System mit versetzter Linse konstruiert ist.
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Die
Linsensysteme sind durch Spritzgießen oder durch Integration
auf einem Wafer gebildet.
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Der
einzige Bildsensor ist entsprechend der Anzahl der Teilsichtwinkel
unterteilt, so dass Lichtstrahlen, die durch die Linsensysteme gehen,
Bilder an jeweiligen Bereichen des Bildsensors erzeugen.
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Außerdem schafft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes
mittels eines flacheren optischen Linsensystems für eine mobile
Kamera, das das Unterteilen eines Sichtwinkels eines optischen Linsensystems
für eine
mobile Kamera in zwei oder mehr gleiche Winkel, das Hindurchleiten
von unter den Teilsichtwinkeln eintretenden Lichtstrahlen durch
die diesen entsprechenden jeweiligen Linsensysteme, das Erzeugen
der Lichtstrahlen unter Hindurchleiten durch die jeweiligen Linsensysteme
an entsprechenden Bereichen eines Bildsensors und das Kombinieren
der an den jeweiligen Bereichen des Bildsensors gebildeten Bilder
umfasst.
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Wenn
die Linsensysteme umgekehrte Bilder erzeugen, werden die an den
jeweiligen Bereichen des Bildsensors erzeugten Bilder durch ein
Verfahren zum Zusammenfügen
von Photos oder ein Panoramamosaikverfahren kombiniert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden klarer verständlich
aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit
der begleitenden Zeichnung aufgenommen wird, worin:
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1 ein
Diagramm ist, das ein herkömmliches
koaxiales optisches System zeigt;
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2 ein
Diagramm ist, das ein herkömmliches
optisches System zeigt, das eine Prismenlinse verwendet;
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3 ein
Diagramm ist, das ein herkömmliches
optisches System zeigt, das eine integrale Prismenlinse verwendet;
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die 4A bis 4C Diagramme
sind, die das Konzept der Sichtwinkelunterteilung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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die 5A bis 5D Diagramme
sind, die ein Bilderzeugungsverfahren mittels eines optischen Systems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, die ein optisches Linsensystem für eine mobile
Kamera zeigt, das zwei Systeme mit zur Achse versetzter Linse gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst;
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7 ein
Diagramm ist, das die Schnittansicht von 6 zeigt;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
ist, die eine der zur Achse versetzten Linsen von 7 zeigt;
und
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die 9A und 9B auf
denselben Koordinaten der jeweiligen Bereiche basierende transversale Lichtaberrationsdiagramme
des flacheren optischen Linsensystems für eine mobile Kamera gemäß der vorliegenden
Erfindung sind.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird Bezug auf die Zeichnung genommen, in der zum Bezeichnen
gleicher oder ähnlicher
Komponenten in den gesamten verschiedenen Abbildungen dieselben
Bezugszeichen verwendet werden.
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Die 4A bis 4C sind
Diagramme, die eine herkömmliche
Kamera und eine Kamera mit Teilsichtwinkeln zeigen. Die 5A bis 5D sind
Diagramme, die ein Bilderzeugungsverfahren mittels eines optischen
Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 6 ist eine perspektivische Ansicht,
die ein optisches Linsensystem für
eine mobile Kamera zeigt, das zwei Systeme mit zur Achse versetzter
Linse gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst. 7 ist ein
Diagramm, das die Schnittansicht von 6 zeigt. 8 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die eine der zur Achse versetzten Linsen von 7 zeigt.
Die 9A und 9B sind
transversale Lichtaberrationsdiagramme.
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Wie
oben beschrieben worden ist, besitzt die vorliegende Erfindung die
technischen Merkmale, dass die Leistung gleich oder größer als
jene eines herkömmlichen
koaxialen optischen Kameralinsensystems, jene eines herkömmlichen
optischen Kameralinsensystems mittels einer Prismenlinse und jene
eines herkömmlichen
optischen Kameralinsensystems mit einer integralen, zur Achse versetzten
Linse ist, dass sie einen weiten Sichtwinkel besitzt und dass sie
die Gesamtlänge
eines optischen Kameralinsensystems wesentlich verkürzt. Zum
Erreichen der technischen Merkmale benötigt die vorliegende Erfindung
die Verwendung eines optischen Linsensystems für eine mobile Kamera, das von
den oben beschriebenen optischen Linsensystemen für eine mobile
Kamera verschieden ist.
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Das
heißt,
dass das Verfahren zum Verkleinern der Größe eines Bildsensors selbst
als das typischste Verfahren zum Verkürzen der Gesamtlänge eines
optischen Kameralinsensystems betrachtet wird. Jedoch ist es, wie
oben beschrieben worden ist, sehr schwierig, die Größe des Bildsensors
unter Beibehaltung eines herkömmlichen
optischen Systems zu verkleinern, so dass bekannt ist, dass bei
dem herkömmlichen
optischen System das Verfahren die Gesamtlänge des optischen Kameralinsensystems
nicht wirksam verkürzt.
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Jedoch
liefert die vorliegende Erfindung eine Auswirkung wie etwa das Verkleinern
der Größe eines Bildsensors,
indem sie ein optisches System vorschlägt, das anders als die oben
beschriebenen herkömmlichen
Systeme ist und dadurch die Verkürzung
der Gesamtlänge
eines optischen Systems erreicht.
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Der
Anmelder hat auf der Basis, dass es möglich ist, den Effekt der Verkürzung der
Gesamtlänge
eines optischen Systems im Wesentlichen zu erreichen, sofern die
Größe eines
Bildsensors selbst im Wesentlichen abnimmt, und die gleiche Größe wie ein
herkömmlicher
Bildsensor durch Kombinieren von Bildsensoren mit kleineren Größen jeder
Ordnung beizubehalten, ein flacheres optisches Linsensystem für eine mobile
Kamera ersonnen.
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Insbesondere
kann die vorliegende Erfindung das oben beschriebene flachere optische
Linsensystem für
eine mobile Kamera erreichen, indem ein Sichtwinkel am Eingang eines
optischen Kameralinsensystems unterteilt wird und separate Linsensysteme,
die Teilsichtwinkeln entsprechen, vorgesehen werden, wodurch das
optische Linsensystem verwirklicht wird, das von den herkömmlichen
optischen Linsensystemen verschieden ist.
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Zunächst ist
es zum Implementieren des optischen Linsensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung erforderlich, den Sichtwinkel einer Kamera zu unterteilen.
Das Konzept der Sichtwinkelunterteilung wird mit Bezug auf die 4A, 4B und 4C beschrieben. 4A ist
ein Diagramm, das den Sichtwinkel (der Fall von etwa 60°) eines typischen
optischen Linsensystems für
eine mobile Kamera zeigt, der einen Winkel (Sichtwinkel) bedeutet,
mit dem eine Kameralinse ein Objekt einfangen kann. Wie in den 4B und 4C konzeptionell
gezeigt ist, gibt die Sichtwinkelunterteilung an, dass bei Verwendung
mehrerer Kameras mit verschiedenen optischen Achsen und engen Winkeln,
wie in 4B gezeigt ist, ein ursprünglicher
Sichtwinkel von 60° erreicht
wird, indem seine jeweiligen Teilsichtwinkel bei etwa 30°, wie in 4C gezeigt
ist, gehalten werden. Insbesondere ist zu sehen, dass ein Prozess
des Erfassens von Halbbildern von den Kameras mit verschiedenen
optischen Achsen und das anschließende Kombinieren der Bilder
mittels eines eigenen Programms erforderlich sind.
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Der
Prozess des Erfassens des Bildes eines Objekts mittels einer mobilen
Kamera und das Konzept des Unterteilens eines Sichtwinkels gemäß der vorliegenden
Erfindung werden kurz mit Bezug auf 5 beschrieben.
Der Sichtwinkel des Bildes des in 5A gezeigten
Objekts ist in Sichtwinkel von etwa 30° unterteilt. Daher treffen die
ungefähren
Hälften
des Bildes des Objekts unter den jeweiligen Teilsichtwinkeln auf
in 5B gezeigte mehrere Linsensysteme 100 für eine mobile
Kamera gemäß der vorliegenden
Erfindung auf. Die Lichtstrahlen, die unter den jeweiligen Teilsichtwinkeln
eintreten, gehen jeweils durch ein erstes System 110a mit
zur Achse versetzter Linse bzw. ein zweites System 110b mit
zur Achse versetzter Linse, die den Teilsichtwinkeln entsprechen.
Die Lichtstrahlen, die durch die jeweiligen Systeme 110 mit
zur Achse versetzter Linse gehen, erzeugen Bilder an den Bereichen
eines entsprechenden Bildsensors 120.
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Das
heißt,
dass die Lichtstrahlen, die durch das erste Linsensystem 110a mit
zur Achse versetzter Linse gegangen sind, ein Bild an dem Bereich
des Bildsensorabschnitts 120a des Bildsensors 120 erzeugen, während die
Lichtstrahlen, die durch das zweite Linsensystem 110b mit
zur Achse versetzter Linse gegangen sind, ein Bild an dem Bereich
des Bildsensorabschnitts 120b des Bildsensors 120 erzeugen.
Der Fall, in dem das Bild des Objekts an dem Bildsensor 120 durch
den oben beschriebenen Prozess erzeugt wird, ist in 5C gezeigt.
Wie oben beschrieben worden ist, unterteilt die vorliegende Erfindung
einen Sichtwinkel und enthält
zwei oder mehr getrennte Linsensysteme mit verschiedenen optischen
Achsen, so dass die Größen der
ihnen entsprechenden jeweiligen Bildsensorabschnitte 120a und 120b wesentlich
abnehmen, wodurch die Gesamtdicke des optischen Linsensystems wesentlich
abnimmt.
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In
dieser Ausführungsform
werden die Halbbilder des in 5C gezeigten
Objekts an jeweiligen Bildsensorabschnitten 120a und 120b erzeugt,
so dass ein Prozess des Kombinierens der jeweiligen Bilder zu einem
Bild erforderlich ist. In dieser Ausführungsform werden in dem Fall,
in dem die zwei Linsen ein umgekehrtes Bild erzeugen, die zwei Bilder
zu einem Bild kombiniert, wie in 5B gezeigt
ist, indem ein Verfahren zum Zusammenfügen von Photos oder ein Panoramamosaikverfahren
angewandt wird. Unterdessen ist es in dem Fall, in dem die zwei
Linsen ein aufrechtes Bild erzeugen, möglich, die jeweiligen Bilder
durch die Feineinstellung der Linsen zu kombinieren.
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Das
flachere optische Linsensystem 100 für eine mobile Kamera gemäß der vorliegenden
Erfindung, das gemäß dem oben
beschriebenen Konzept ausgebildet ist, wird mit Bezug auf die 6 und 7 näher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist als flacheres optisches Linsensystem
für eine
mobile Kamera, das zwei oder mehr Linsensysteme 110a und 110b zum
Hindurchleiten von Lichtstrahlen, die durch einen Sichtwinkelbereich,
der durch zwei geteilt oder stärker
unterteilt worden ist, eintreten, und einen einzigen Bildsensor 120 zum
Empfangen der Lichtstrahlen, die durch die zwei oder mehr Linsensysteme 110a und 110b geleitet worden
sind, aufweist, gekennzeichnet.
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In
der Zeichnung ist der Fall, in dem durch die Teilwinkel eintretende
Lichtstrahlen an dem ersten Linsensystem 110a mit zur Achse
versetzter Linse und dem zweiten Linsensystem 110b mit
zur Achse versetzter Linse auftreffen, gezeigt. Die Unterteilung
des Sichtwinkels erfolgt durch Unterteilen von Lichtstrahlen, die durch
die mobile Kamera empfangen werden und verschiedene optische Achsen
besitzen. Außerdem
verwendet die vorliegende Erfindung mehrere Linsensysteme, wie in
der Zeichnung gezeigt ist. Es ist schwierig, die vorliegende Erfindung
technisch mittels eines herkömmlichen
koaxialen Systems zu implementieren, so dass die technische Aufgabe
mittels eines Systems mit zur Achse versetzter Linse gelöst wird.
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Obwohl
in dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Sichtwinkel durch zwei geteilt ist und
zwei damit entsprechende Linsensysteme 110 mit zur Achse
versetzter Linse verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf diese Zahl begrenzt, wobei, falls erforderlich, der Sichtwinkel
durch mehr als diese Zahl geteilt werden kann. In diesem Fall nimmt
auch die Zahl der Linsensysteme mit zur Achse versetzter Linse zu.
Die oben beschriebene Unterteilung des Sichtwinkels ist ein weiterer
technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung zur Verwirklichung
des weiten Sichtwinkels der mobilen Kamera.
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Insbesondere
bestehen bei der vorliegenden Erfindung im Fall, in dem ein Linsensystem
mittels mehrerer Linsen mit kleinen Sichtwinkeln konstruiert ist,
insofern Vorteile, dass ein Bereich, an dem ein Bild erzeugt wird,
auf die Größe des Bereichs/N
(die Anzahl von Linsen) abnimmt und die Sichtwinkel kleiner werden,
wodurch sich ein Entwurfsvorteil ergibt. Außerdem besitzt die vorliegende
Erfindung insofern, dass es möglich
ist, einen Sichtwinkel, der gleich oder größer als der Sichtwinkel einer
herkömmlichen
Linse ist, zu implementieren, indem die mehreren Linsen kombiniert
werden, und ein optisches System, das eine kürzere Länge aufweist, mittels eines
Bildsensors mit der gleichen Größe zu implementieren,
technische Vorteile.
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Die
Konstruktion des Linsensystems 110 mit zur Achse versetzter
Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ausführlich
beschrieben. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
jedes der Linsensysteme 110 mit zur Achse versetzter Linse
vier Linsenoberflächen 130, 140, 150 und 160,
wodurch ein Linsensystem mit zur Achse versetzter Linse erzeugt
ist. Im Fall, in dem zwei Linsensysteme mit zur Achse versetzter
Linse enthalten sind wie bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, sind die zwei Linsensysteme 110a und 110b mit
zur Achse versetzter Linse symmetrisch zueinander ausgebildet. Außerdem kann das
Linsensystem 100 mit zur Achse versetzter Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung mittels Spritzgießen integral
oder getrennt ausgebildet sein. Außerdem kann das Linsensystem 100 mit
zur Achse versetzter Linse durch Integration auf einem Wafer ausgebildet
sein, so dass insofern, dass eine Massenfertigung möglich ist, ein
Vorteil besteht. Wie oben beschrieben worden ist, ist das Linsensystem 110 gemäß der vorliegenden
Erfindung integral ausgebildet, so dass sich Vorteile der Senkung
der Fehlerrate infolge der Vereinfachung des Fertigungsprozesses
und der Senkung der Kosten durch Verringerung der Anzahl von Elementen
ergeben.
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8 ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Teil des Linsensystems
110 mit zur Achse versetzter
Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Die Eigenschaften der jeweiligen Linsen des Linsensystems
110 mit
zur Achse versetzter Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung werden mit Bezug auf
8 beschrieben. Die
jeweiligen Linsenoberflächen
130,
140,
150 und
160 wie
oben beschrieben besitzen technische Merkmale, indem sie mittels
polynomischer XY-Freiformflächen
gebildet sind, die der folgenden Gleichung 1 genügen:
wobei
j = [(m + n)
2 + m + 3n]/2 + 1
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In
diesem Fall ist die z-Achse die Achse der Freiformfläche, c ist
eine Scheitelkrümmung,
k ist eine Konizitätskonstante,
und Cj (wobei j eine ganze Zahl gleich oder
größer als
zwei ist) ist ein Koeffizient.
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Die
Linsenoberflächen
des Systems 110 mit zur Achse versetzter Linse gemäß der vorliegenden
Erfindung sind nicht nur auf polynomische XY-Freiformflächen begrenzt;
d. h. es ist möglich,
sie durch Anwendung anderer Gleichungen für Freiformflächen zu
erzeugen.
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In
der folgenden Tabelle 1 sind die Koeffizienten der polynomischen
XY-Freiformflächen
und die Aliasnamen angegeben.
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Außerdem sind
die jeweiligen Linsenoberflächen 130, 140, 150 und 160 des
in 8 gezeigten Systems 110 mit zur Achse
versetzter Linse so entworfen, dass sie Werte besitzen, die in der
folgenden Tabelle 2 offenbart sind. Das heißt, dass die folgende Tabelle
2 die zentralen Koordinaten, Gradienten der jeweiligen Linsen und
die asphärischen
Koeffizienten der verwandten Oberflächen wiedergibt. In diesem
Fall ist der (0,0,0)-Ort, bei dem es sich um einen Bezug handelt,
eine Stoppfläche.
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Außerdem geben
die in den 9A und 9B gezeigten
Abbildungen transversale Lichtaberrationsdiagramme, die auf denselben
Koordinaten für
die jeweiligen Bereiche des flacheren optischen Linsensystems für eine mobile
Kamera gemäß der vorliegenden
Erfindung basieren, wieder.
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Jedes
der Linsensysteme 110 mit zur Achse versetzter Linse, das
die jeweiligen Linsenoberflächen 130, 140, 150 und 160 umfasst,
die gemäß der oben
beschriebenen Tabellen 1 und 2 entworfen sind, wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
Lichtstrahlen, die basierend auf den jeweiligen Teilsichtwinkeln
eines Sichtwinkels eintreten, gehen durch die Auftreffoberfläche 130 jedes
der Linsensysteme 110 mit zur Achse versetzter Linse, werden
an der ersten und der zweiten Reflexionsfläche 140 und 150 reflektiert,
gehen durch eine Austrittsfläche 160 und
erreichen einen Bildsensor 120, wodurch ein Bild erzeugt
wird.
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Der
Bildsensor 120 ist in jeweilige Bildsensorabschnitte 120a und 120b unterteilt,
so dass sie der Anzahl von Teilsichtwinkeln entsprechen, und so
konstruiert, dass Lichtstrahlen, die durch die mehreren Linsensysteme 110 mit
zur Achse versetzter Linse gehen, Bilder an den Bereichen der Sensorabschnitte
des Bildsensors erzeugen. Wie oben beschrieben worden ist, besitzt
die vorliegende Erfindung technische Eigenschaften, nach denen die
Größe des Bildsensors
durch Unterteilen des Bildsensors entsprechend den jeweiligen Teilsichtwinkeln
wesentlich verkleinert ist, wodurch die Größe des optischen Gesamtsystems
wesentlich verkleinert ist, und nach denen durch Unterteilen des
Sichtwinkels ein weiter Sichtwinkel verwirklicht ist.
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Das
heißt,
dass mittels des optischen Linsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung
das optische Linsensystem so konstruiert sein kann, dass die Bedingung
L/ID ≤ 0,6
erfüllt
ist (wobei L die Gesamtlänge
ist und ID die diagonale Länge
des Bildsensors ist), so dass verglichen mit einem herkömmlichen
koaxialen optischen System, einem herkömmlichen integralen System
mit zur Achse versetzter Linse und einem herkömmlichen optischen System,
das ein Prisma verwendet, ein Vorteil einer wesentlichen Verkürzung der
Gesamtlänge
besteht.
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Wie
oben beschrieben worden ist, besitzt das Verfahren zum Erzeugen
eines Bildes durch ein flacheres optisches Linsensystem für eine mobile
Kamera technische Merkmale, die die folgenden Schritte umfassen:
Unterteilen eines Sichtwinkels eines optischen Linsensystems für eine mobile
Kamera in zwei oder mehr gleiche Winkel, Hindurchleiten von unter
den Teilsichtwinkeln eintretenden Lichtstrahlen durch ihnen entsprechende
jeweilige Linsensysteme, Erzeugen der Lichtstrahlen, die durch die
jeweiligen Linsensysteme gehen, an entsprechenden Bereichen eines
Bildsensors und Kombinieren der an den jeweiligen Bereichen des Bildsensors
erzeugten Bilder und schließlich
Kombinieren der an den jeweiligen Bereichen des Bildsensors erzeugten
Bilder mittels eines Verfahrens zum Zusammenfügen von Photos oder eines Panoramamosaikverfahrens,
wodurch das Bild erhalten wird.
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Falls
eine flachere mobile Kamera gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, wie oben beschrieben worden ist, bestehen
die Vorteile der Gewährleistung
eines weiten Sichtwinkels durch Unterteilen eines Sichtwinkels in
zwei oder mehr Sichtwinkel und gleichzeitig der wesentlichen Verkürzung der
Gesamtlänge
eines optischen Linsensystems durch Vorsehen von Systemen mit zur
Achse versetzter Linse, die den Teilsichtwinkeln entsprechen, und
der wesentlichen Verkleinerung der Größen von diesen entsprechenden Bildsensorabschnitten.
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Außerdem besitzt
die vorliegende Erfindung die weiteren Vorteile der Senkung der
Herstellungskosten durch Verringerung der Anzahl von Elementen in
der Weise, dass mehrere Linsensysteme mit zur Achse versetzter Linse
integral gebildet sind, und der Senkung der Fehlerrate in einem
Zusammenbauprozess durch Integrieren der Einzellinsen.
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Obwohl
zum Zweck der Veranschaulichung die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist Fachleuten
auf dem Gebiet klar, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und
Ersetzungen möglich
sind, ohne vom Umfang und vom Leitgedanken der Erfindung, wie sie in
den begleitenden Ansprüchen
offenbart ist, abzuweichen.
