JP2020038402A - カメラ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】カメラ装置を提供する。【解決手段】カメラ装置は、複数のレンズ、および、環状体を有する。これらのレンズ、および、環状体は、光軸に沿って、オブジェクト側からイメージ側に配置される。環状体は、オブジェクト側とこれらのレンズの間、これらのレンズの間、または、これらのレンズとイメージ側の間に設置される。環状体は、環状本体、外環状部分、および、内環状部分を有し、環状本体と外環状部分、および、内環状部分は連結し、環状本体は、外環状部分と内環状部分の間に設置され、内環状部分は非円形であり、且つ、光軸を囲繞して、ホールを形成する。内環状部分より形成され、光軸が通過するホールの最大尺寸はＤｘ、内環状部分より形成され、光軸が通過するホールの最小尺寸はＤｙである。カメラ装置は以下の条件を満たす：Dx > Dy；0 mm < ΔS/ (Dx/2) < 8 mm。式中、ΔSは、Ｄｘを直径とする円の面積とホールの断面積の差である。【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ装置に関するものである。
図１は、携帯電話に用いるレンズアセンブリの従来のアパーチャーを示す図である。アパーチャー１０は環状体１１を有し、環状体１１は、環状本体１１１、外環状部分１１２、および、内環状部分１１３を有する。外環状部分１１２は円形で、且つ、内環状部分１１３により囲まれてなる中空部分も円形である。従来のペリスコープレンズは、総長さを大幅に短縮することができるが、図１に示されるような形状のアパーチャーがペリスコープレンズアセンブリに含まれる場合、レンズアセンブリの厚さを薄くすることができず、携帯電話に応用するときも、携帯電話の厚さを薄くすることができない。よって、携帯電話の薄型化に伴い、ペリスコープレンズの厚さもそれに伴って薄くする必要がある。さらに、ある特別なアプリケーションに用いられる一般的なレンズアセンブリも薄型化が要求される。よって、本発明は、円形の対称なアパーチャーではなく、一般的なレンズアセンブリ、および、ペリスコープレンズに応用するとき、レンズ厚さをさらに減少させる新規のアパーチャー設計を提供する。
本発明は、環状体の通光領域が非円形であり、一般的なレンズアセンブリ、または、ペリスコープレンズに応用されるとき、レンズの厚さをさらに減少させるカメラ装置を提供することを目的とする。
本発明のカメラ装置は、複数のレンズ、および、環状体を有する。これらのレンズ、および、環状体は、光軸に沿って、オブジェクト側からイメージ側に配置される。環状体は、オブジェクト側とこれらのレンズの間、これらのレンズの間、または、これらのレンズとイメージ側の間に設置される。環状体は、環状本体、外環状部分、および、内環状部分を有し、環状本体と外環状部分、および、内環状部分が連結し、環状本体は、外環状部分と内環状部分の間に設置され、内環状部分は非円形であり、且つ、光軸を囲繞して、ホールを形成する。内環状部分より形成され、光軸が通過するホールの最大尺寸はＤｘ、内環状部分より形成され、光軸が通過するホールの最小尺寸はＤｙである。カメラ装置は以下の条件を満たす：
Dx > Dy；0 mm < ΔS/ (Dx/2) < 8 mm。
式中、ΔSは、Ｄｘを直径とする円の面積とホールの断面積の差である。
さらに、オブジェクト側とこれらのレンズの間に設置される反射素子を有する。
本発明によるカメラ装置は、複数のレンズを有する。これらのレンズ中の少なくとも一つのレンズは、環状の遮光面を有する。環状の遮光面は、環状本体、外環状部分、および、内環状部分を有し、環状本体と外環状部分、および、内環状部分は連結し、環状本体は、外環状部分と内環状部分の間に設置され、内環状部分を囲繞してホールを形成する。内環状部分より形成されるホールの最大尺寸はＤｘ、内環状部分より形成されるホールの最小尺寸はＤｙ、ΔSは、Ｄｘを直径とする円の面積とホールの断面積の差である。カメラ装置は以下の条件を満たす：0 mm < ΔS/ (Dx/2) < 8 mm。
外環状部分は非円形である。
これら及びその他の本発明の利点と特徴は、本発明の以下の詳細な説明を添付図面と合わせて検討すれば、より理解されるであろう。
本発明により、レンズの厚さが減少する。
従来のアパーチャーを示す図である。 本発明の第一実施形態によるカメラ装置を示す図である。 Ｆ値が２．７０であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が５．１４であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が８．３８であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 本発明の第二実施形態によるカメラ装置を示す図である。 Ｆ値が２．７６であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が５．４５であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が８．８５であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 本発明の第三実施形態によるカメラ装置を示す図である。 Ｆ値が２．７１であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が５．２６であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数図である。 Ｆ値が８．５３であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数図である。
図２は、本発明の第一実施形態によるカメラ装置を示す図である。図２に示されるように、カメラ装置(図示しない)は、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体２０(環状体は環状の遮光面とみなされ、以下の内容の環状体は、どれも、環状の遮光面とみなすことができ、詳述しない)を有し、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体２０は、光軸３０に沿って、オブジェクト側(図示しない)からイメージ側(図示しない)に配置され、環状体２０は、オブジェクト側(図示しない)と複数のレンズ(図示しない)の間に設置される。環状体２０は、環状本体２０１、外環状部分２０２、および、内環状部分２０３を有する。環状本体２０１と外環状部分２０２、および、内環状部分２０３は連接し、環状本体２０１は、外環状部分２０２と内環状部分２０３の間に位置し、内環状部分２０３の形状は、オーク樽形状(非円形)、且つ、囲繞して、ホール２０３１を形成する。光軸３０が通過する内環状部分２０３の最大尺寸はＤ１ｘ、光軸３０が通過する内環状部分２０３の最小尺寸はＤ１ｙである。ホール２０３１は、オブジェクト側(図示しない)からの光線を通過させ、その大きさは、カメラ装置(図示しない)の通光量に影響するので、環状体２０の主な用途はアパーチャー功能である。ホールの最大尺寸Ｄ１ｘが固定であるとき、ホールの最小尺寸Ｄ１ｙはホールの最大尺寸Ｄ１ｘより小さく、且つ、徐々に短くなる場合、環状体２０は、徐々に扁平状に変化し、扁平状の環状体２０を、一般的なレンズアセンブリ、または、ペリスコープレンズに応用することにより、効果的にレンズの厚さを減少させることができる。
カメラ装置のＦ値(F-number)は、入射瞳口径(D)で割った有効焦点距離(f)に等しく、その数学的方程式は、F-number=f/Dで表示される。入射瞳口径面積A=π×(D/2)2なので、F-number=f/DをF-number=f/2×(π/A)1/2に書き換え、これにより、カメラ装置の有効焦点距離(f)が同じ時、入射瞳口径面積Aが大きいほど、Ｆ値(F-number)は小さくなる。
表１によると、第一実施形態によるカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは１５ｍｍに固定され、光軸３０が通過するホール２０３１の最大尺寸Ｄ１ｘは５．５５ｍｍに固定され、光軸３０が通過するホール２０３１の最小尺寸Ｄ１ｙが５．５５ｍｍから０．５ｍｍに変動する場合、D1x−D1y差値は０から５．０５に変動し、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は２．７から８．３８に変動し、カメラ装置のD1x/D1y値は１．０から１１.１に変動し、(D1x-D1y)/(D1x/2)値は、０．０から１．８１９８１９８２に変動し、ΔS1/(D1x/2)値は０．０ｍｍから７.８０８５２７０２７ｍｍに変動し、(A1x-ΔS1)/A1x値は１．０から０.１０３８５８７２２に変動する。
Figure 2020038402
図３Ａは、Ｆ値が２．７であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図３Ｂは、Ｆ値が５．１４であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図３Ｃは、Ｆ値が８．３８であるときの表１中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。
表２によると、第一実施形態のカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは５．０９３８９ｍｍに固定され、光軸３０が通過するホール２０３１の最大尺寸Ｄ１ｘは３．０８７２ｍｍに固定され、光軸３０が通過するホール２０３１の最小尺寸Ｄ１ｙが３．０８７２ｍｍから０．１１２ｍｍに変動する場合、D1x−D1y差値は０から２．９７５に変動し、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は１．６５から８．０７に変動し、カメラ装置のD1x/D1y値は１．０から２７．５６４２８５７１に変動し、(D1x-D1y)/(D1x/2)値は０．０から１．９２７４４２３４３に変動し、ΔS1/(D1x/2)値は０．０ｍｍから４．６４４７７９０９７ｍｍに変動し、(A1x-ΔS1)/A1x値は１．０から０．０４１７０１８５８に変動する。
Figure 2020038402
表２中の異なるＦ値時のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図と表１中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図は類似しているので、図示を省略する。
図４は、本発明の第二実施形態によるカメラ装置を示す図である。図４に示されるように、カメラ装置(図示しない)は、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体４０を有し、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体４０は、光軸５０に沿って、オブジェクト側(図示しない)からイメージ側(図示しない)に配置され、環状体４０は、オブジェクト側(図示しない)と複数のレンズ(図示しない)の間に設置される。環状体４０は、環状本体４０１、外環状部分４０２、および、内環状部分４０３を有する。環状本体４０１と外環状部分４０２、および、内環状部分４０３は連接し、環状本体４０１は、外環状部分４０２と内環状部分４０３の間に設置され、内環状部分４０３の形状は六角形(非円形)、且つ、囲繞して、ホール４０３１を形成する。光軸５０が通過する内環状部分４０３の最大尺寸はＤ２ｘ、光軸５０が通過する内環状部分４０３の最小尺寸はＤ２ｙである。ホール４０３１は、オブジェクト側(図示しない)からの光線を通過させ、その大きさは、カメラ装置(図示しない)の通光量に影響するので、環状体４０の主な用途はアパーチャー功能である。ホールの最大尺寸Ｄ２ｘが固定であるとき、ホールの最小尺寸Ｄ２ｙはホールの最大尺寸Ｄ２ｘより小さく、且つ、徐々に短くなる場合、環状体４０は、徐々に扁平状に変化し、扁平状の環状体４０を一般的なレンズアセンブリ、または、ペリスコープレンズに応用すると、効果的にレンズの厚さを減少させることができる。
表３によると、第二実施形態のカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは１５ｍｍに固定され、光軸５０が通過するホール４０３１の最大尺寸Ｄ２ｘは５．５５ｍｍに固定され、光軸５０が通過するホール４０３１の最小尺寸Ｄ２ｙが５．５５ｍｍから０．５ｍｍに変動する場合、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は２．７６から８．８５に変動し、カメラ装置のD2x/D2y値は１．０から１１．１に変動し、(D2x-D2y)/(D2x/2)値は０．０から１．８１９８１９８２に変動し、ΔS2/(D2x/2)値は０.３８８４９０９９１ｍｍから７.９０２３２８８２９ｍｍに変動し、(A2x-ΔS2)/A2x値は０.９５５４１５０４７から０.０９３０９３６１に変動する。
Figure 2020038402
図５Ａは、Ｆ値が２．７６であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図５Ｂは、Ｆ値が５．４５であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図５Ｃは、Ｆ値が８．８５であるときの表３中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。
表４によると、第二実施形態のカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは５．０９３８９ｍｍに固定され、光軸５０が通過するホール４０３１の最大尺寸Ｄ２ｘは３．０８７２ｍｍに固定され、光軸５０が通過するホール４０３１の最小尺寸Ｄ２ｙが３．０８７２ｍｍから０．１１２ｍｍに変動する場合、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は１．６８から８．８６に変動し、カメラ装置のD2x/D2y値は１．０から２７.５６４２８５７１に変動し、(D2x-D2y)/(D2x/2)値は０．０から１.９２７４４２３４３に変動し、ΔS2/(D2x/2)値は０.２１６１７０６４９ｍｍから４.６７８９２００６６ｍｍに変動し、(A1x-ΔS1)/A1x値は０.９５５４００２６２から０.０３４６５７９８７に変動する。
Figure 2020038402
表４中の異なるＦ値時のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図と表３中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図は類似しているので、図示を省略する。
図６は、本発明の第三実施形態によるカメラ装置を示す図である。図６に示されるように、カメラ装置(図示しない)は、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体６０を有し、複数のレンズ(図示しない)、および、環状体６０は、光軸７０に沿って、オブジェクト側(図示しない)からイメージ側(図示しない)に配置され、環状体６０は、オブジェクト側(図示しない)と複数のレンズ(図示しない)の間に設置される。環状体６０は、環状本体６０１、外環状部分６０２、および、内環状部分６０３を有する。環状本体６０１と外環状部分６０２、および、内環状部分６０３は連接され、環状本体６０１は、外環状部分６０２と内環状部分６０３の間に位置し、内環状部分６０３の形状は八角形(非円形)であり、且つ、光軸を囲繞して、ホール６０３１を形成する。光軸７０が通過する内環状部分６０３の最大尺寸はＤ３ｘ、光軸７０が通過する内環状部分６０３の最小尺寸はＤ３ｙである。ホール６０３１は、オブジェクト側(図示しない)からの光線を通過させ、その大きさは、カメラ装置(図示しない)の通光量に影響するので、環状体６０の主な用途はアパーチャー功能である。ホールの最大尺寸Ｄ３ｘが固定であるとき、ホールの最小尺寸Ｄ３ｙはホールの最大尺寸Ｄ３ｘより小さく、且つ、徐々に短くなる場合、環状体６０は、徐々に扁平状に変化し、扁平状の環状体６０を一般的なレンズアセンブリ、または、ペリスコープレンズに応用して、効果的にレンズの厚さを減少させることができる。カメラ装置は、さらに、オブジェクト側とこれらのレンズの間に設置される反射素子を有する。反射素子はプリズム、または、反射鏡である。
表５によると、第三実施形態のカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは１５ｍｍに固定され、光軸７０が通過するホール６０３１の最大尺寸Ｄ３ｘは５．５５ｍｍに固定され、光軸７０が通過するホール６０３１の最小尺寸Ｄ３ｙが５．５５ｍｍから０．５ｍｍに変動する場合、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は２．７１から８．５３に変動し、カメラ装置のD3x/D3y値は１．０から１１．１に変動し、(D3x-D3y)/(D3x/2)値は０．０から１．８１９８１９８２に変動し、ΔS3/(D3x/2)値は０.０６５１０３６０４ｍｍから７．８４０３４６８４７ｍｍに変動し、(A3x-ΔS3)/A3x値は０.９９２５２８４２１から０.１００２０６９３８に変動する。
Figure 2020038402
図７Ａは、Ｆ値が２．７１であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図７Ｂは、Ｆ値が５．２６であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。図７Ｃは、Ｆ値が８．５３であるときの表５中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図である。
表６の第三実施形態のカメラ装置(図示しない)の焦点距離fは５．０９３８９ｍｍに固定され、光軸７０が通過するホール６０３１の最大尺寸Ｄ３ｘは、３．０８７２ｍｍに固定され、光軸７０が通過するホール６０３１の最小尺寸Ｄ３ｙが３．０８７２ｍｍから０．１１２ｍｍに変動する場合、カメラ装置(図示しない)のＦ値(F-number)は１．６７から８．２８に変動し、カメラ装置のD3x/D3y値は１．０から２７.５６４２８５７１に変動し、(D3x-D3y)/(D3x/2)値は０．０から１.９２７４４２３４３に変動し、ΔS3/(D3x/2)値は０.１３３２４７６１２ｍｍから４.６５４４９６６４１ｍｍに変動し、(A3x-ΔS3)/A3x値は０.９７２５０８７１６から０.０３９６９６９６１に変動する。
Figure 2020038402
表６中の異なるＦ値時のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図と表５中のカメラ装置の変調伝達関数(Modulation Transfer Function)図は類似しているので、図示を省略する。
上述の実施形態中の環状体は、金属、ポリエチレンテレフタレート(PET)からなるか、または、任意のレンズ上に、非有効径領域を霧化、黒化、または、プリントすることにより製造される。
上述の実施形態中の環状体は、オブジェクト側と複数のレンズの間に設置されているが、理解できることは、環状体を、複数のレンズの間、または、複数のレンズとイメージ側の間に設置してもよいことであり、これも、本発明の範囲に含まれる。
上述の第一実施形態において、図２の外環状部分２０２と内環状部分２０３の形状は相似し、内環状部分２０３の形状と大きさが固定であるとき、外環状部分２０２の大きさは任意に調整でき、即ち、カメラ装置の光学特性に影響がない状況下で、外環状部分２０２と内環状部分２０３の距離は０より大きい任意の値であり、これも、本発明の範囲に含まれる。
上述の第三実施形態において、図６の外環状部分６０２と内環状部分６０３の形状は相似し、内環状部分６０３の形状と大きさが固定であるとき、外環状部分６０２の大きさは任意に調整でき、即ち、カメラ装置の光学特性に影響がない状況下で、外環状部分６０２と内環状部分６０３の距離は０より大きい任意の値であり、これも、本発明の範囲に含まれる。
上述の第二実施形態において、図４の外環状部分４０２と内環状部分４０３の形状は異なり、外環状部分４０２と内環状部分４０３の間は、それぞれ、水平距離Ｄｈ、および、垂直距離Ｄｖを有する。内環状部分４０３の形状と大きさが固定であるとき、外環状部分４０２の大きさは調整可能で、即ち、カメラ装置の光学特性に影響がない状況下で、外環状部分４０２と内環状部分４０３間の水平距離Ｄｈ、および、垂直距離Ｄｖは０より大きい値である。垂直距離Ｄｖの調整過程において、外環状部分４０２の好ましい垂直距離は０．１１２ｍｍから５．５５ｍｍの間であり、このとき、水平距離Ｄｈの調整過程において、外環状部分４０２の好ましい水平距離と垂直距離の比率は、１．１から２７．６の間であり、これも、本発明の範囲に含まれる。
上述の実施形態において、環状体と複数のレンズ中の任意のレンズと連接して、複数のレンズの任意のレンズが環状体を有し、これも、本発明の範囲に含まれる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の思想を脱しない範囲内で各種の変形を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
１０…アパーチャー
１１、２０、４０、６０…環状体
１１１、２０１、４０１、６０１…環状本体
１１２、２０２、４０２、６０２…外環状部分
１１３、２０３、４０３、６０３…内環状部分
２０３１、４０３１、６０３１…ホール
３０、５０、７０…光軸
D1x、D2x、D3x…ホールの最大尺寸
D1y、D2y、D3y…ホールの最小尺寸
Dh…水平距離
Dv…垂直距離

Claims (4)

  1. カメラ装置であって、
    複数のレンズ、および、
    アパーチャーである環状体、を有し、
    前記複数のレンズ、および、前記環状体は、光軸に沿って、オブジェクト側からイメージ側に配置され、
    前記環状体は、前記オブジェクト側と前記複数のレンズの間、前記複数のレンズの間、または、前記複数のレンズと前記イメージ側の間に設置され、
    前記環状体は、環状本体、外環状部分、および、内環状部分を有し、前記環状本体と前記外環状部分、および、前記内環状部分は連結し、前記環状本体は、前記外環状部分と前記内環状部分の間に設置され、前記内環状部分は光軸が対称の多角形状であり、且つ、前記光軸を囲繞して、ホールを形成し、
    前記内環状部分より形成され、前記光軸が通過するホールの最大尺寸はＤｘ、前記内環状部分より形成され、前記光軸が通過するホールの最小尺寸はＤｙであり、
    前記カメラ装置は、有効焦点距離が固定され、且つ、前記内環状部分が固定である場合において、以下の条件を満たす：
    Dx > Dy；
    0 mm < ΔS/ (Dx/2) < 8 mm；
    式中、ΔＳは、Ｄｘを直径とする円の面積と前記ホールの断面積の差であることを特徴とするカメラ装置。
  2. 前記オブジェクト側と前記複数のレンズの間に設置される反射素子をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
  3. 前記外環状部分は非円形であることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ装置。
  4. カメラ装置であって、
    複数のレンズを有し、
    前記複数のレンズの少なくとも一つは環状の遮光面を有し、
    前記環状の遮光面は、環状本体、外環状部分、および、内環状部分を有し、前記環状本体と前記外環状部分、および、前記内環状部分は連結し、前記環状本体は、前記外環状部分と前記内環状部分の間に設置され、前記内環状部分は光軸が対称の多角形状であり、前記外環状部分は非円形であり、前記内環状部分は囲繞して、ホールを形成し、
    前記内環状部分より形成されるホールの最大尺寸はＤｘ、前記内環状部分より形成されるホールの最小尺寸はＤｙであり、ΔＳは、Ｄｘを直径とする円の面積と前記ホールの断面積の差であり、
    前記カメラ装置は、有効焦点距離が固定され、且つ、前記内環状部分が固定である場合において、以下の条件を満たす：
    0 mm < ΔS/ (Dx/2) < 8 mm；
    ことを特徴とするカメラ装置。
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