JP2020509420A - 迷光を防止するための屈曲式カメラプリズム設計 - Google Patents

Abstract

屈曲式カメラは、レンズ光軸を有するレンズと、撮像素子と、第１の光路からの光をレンズ光軸に沿って撮像素子に向かう第２の光路に屈折させるためのプリズムとを備え、カメラはフルカメラ視野を有し、プリズムはフルカメラ視野と交差し、カメラは、二重反射迷光が撮像素子に到達するのを防止する構造を有する。

Description

発明の詳細な説明

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年７月７日に出願された、米国仮特許出願第６２／５２９，４９６号の利益を主張する。当該出願の全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。

本明細書に開示される実施形態は一般に、屈曲式カメラに関し、特に、そのような屈曲式カメラにおける迷光に関する。

屈曲式カメラが知られている。それらは、レンズと、撮像素子と、第１の光路から第１の光軸に実質的に直交する第２の光路へと光路を屈折させるプリズムなどの反射素子とを含む。

図１Ａは、そのような屈曲式カメラの一例である屈曲式カメラ１００を概略的に示す等角図である。カメラ１００は、上部（入射）面１０２ａ、前方（出射）面１０２ｂ、および光屈折面（反射面）１０２ｃを有するプリズム１０２、レンズ１０４および撮像素子１０６を含む。プリズム１０２（および本明細書に記載されている他のすべてのプリズム）は典型的には、ガラス、プラスチックなどの光を透過する材料から作製される。反射面１０２ｃは典型的には、光の大部分（９０％を超える、または９９％を超える、または９９．９％を超える）が表面で反射するような反射材料（例えば、金属または誘電体）で覆われる。入射面１０２ａおよび出射面１０２ｂに到達する光は、若干の反射を伴って通過し得る。入射面１０２ａおよび出射面１０２ｂに到達する光は、プリズムの透明な材料および空気の屈折率の変化に起因した若干の反射を伴うこともあり、また、特にいくつかの場合において、当該技術分野で公知のように全内部反射（total internal reflection（ＴＩＲ））が起こることもある。レンズ１０４は、焦点長ｆ、クリアアパーチャ（ＣＡ）、および光軸１０８を有する数学的単一要素レンズとして示されている。撮像素子１０６は、高さ１２０および幅１３０によって特徴付けられる。第１の光路からＸ方向に沿って（例えば、物体またはシーン１５０から）到達する光は、プリズム１０２によって、Ｙ方向に沿って第２の光路に、すなわちレンズ１０４に、次いで撮像素子１０６に、向け直される（屈折する）。プリズム１０２は、光軸１０８に平行なＹ方向における入射面１０２ａに沿ったプリズム長と、Ｘ方向における出射面１０２ｂに沿ったプリズム高とを有する。カメラ１００は以下に定義されるように、フルカメラ視野を有する。

カメラ１００（および以下のすべての他のカメラの実施形態）は例えば、シールド、すべての要素をまとめて保持するためのシャーシ、焦点合わせおよび光学画像安定化を可能にする作動機構、配線、撮像素子をカメラのホストに接続するためのコネクタなど（ただし、これらに限定されない）、図示されていない他の部品を有していてもよい。さらに、他の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、プリズム）が追加されてもよく、本明細書で提示するすべての解析は、そのような素子にも適用されるものとする。カメラ１００（および以下のすべての他のカメラの実施形態）は、携帯電話、ラップトップ、コンピュータ、タブレット、車両（自動車、自動二輪車、トラックなど）、テレビ、スマートスピーカ、ロボット、無人機、飛行無人機などの様々なデバイスの一部とする（にホストされる）ことができる。カメラ１００（および以下の全ての他のカメラの実施形態）は、別のカメラ（屈曲式または非屈曲式）と一体化されて、デュアルカメラを形成することができる。

図１Ａに示される座標系は、全ての図について当てはまる。Ｘ方向は第２の光路に平行であり、Ｙ方向は第１の光路に平行であり、Ｚ方向はＸ−Ｙ平面に垂直である。

本明細書で使用されるように、「上部」または「上方」という用語は、Ｘ方向において物体またはシーン１５０により近くかつその物体またはシーン１５０に面する屈曲式カメラの側面を指し、一方、「底部」、「下」または「下部」という用語は、撮像された物体またはシーン１５０からＸ方向において最も遠くかつその物体またはシーン１５０からみて外方に向いている屈曲式カメラの側面を指す。本明細書で使用する「背面」という用語は、Ｙ方向において屈曲式カメラの撮像素子１０６から最も遠い側を指し、一方、「正面」という用語は、Ｙ方向において屈曲式カメラの撮像素子１０６に最も近い側を指す。本明細書で使用する場合、長さは第２の光路（Ｙ方向）に沿って測定され、高さは第１の光路（Ｘ方向）に沿って測定され、深さはＺ方向に沿って測定される。

図１Ｂは、１００’と番号付けされた屈曲式カメラ（または単にカメラ）の別の例を概略的に示す。カメラ１００’は、単一要素レンズ１０４がレンズアセンブリ（単に「レンズ」とも呼ばれる）１０４’に置き換えられていることを除いて、カメラ１００と同様である。レンズアセンブリ１０４’は、共通の光軸１０８を有する複数の（この場合、例えば、４つの）レンズ素子を含む。この場合、レンズアセンブリ１０４’は、物体側から第１のレンズ素子Ｌ１のクリアアパーチャと、一定の有効焦点距離（effective focal length（ＥＦＬ））とを備え得る。ＥＦＬはｆに置き換えられる。ＥＦＬは、レンズアセンブリ１０４’によって単一のレンズ素子に与えられる倍率の数学的等価物である。以下の解析は、多重レンズ素子の場合に適用される。なお、レンズ素子の数は図示された４つとは異なってもよく、例えば、４と７との間の任意の数であってもよい。複数のレンズ要素からなるレンズの構造および設計は当技術分野で知られており、例えば、共有に係る米国特許第９３９２１８８号を参照されたい。

図１Ｃは、図１Ａに見られる切断線Ａ−Ａに沿った屈曲式カメラ１００の断面における光線軌跡図を示す。切断は、レンズ１０４の中心、すなわち光軸１０８を通過する。光線軌跡図は、プリズム１０２に入ってレンズ１０４に進み、撮像素子１０６で終わるいくつかの画像形成光線１１０の軌道を示す。図１Ｃでは、撮像素子１０６上の２つの最端点１０６ａおよび１０６ｂに到達する光線の軌道のみが示されている。以下の図（１Ｄ−１Ｆ、２Ａ−Ｃ、３Ａ−Ｃ、４、５Ａ−Ｂ、および６Ａ）は、切断された側面からの様々な屈曲式カメラを光線追跡とともに示す。これらの図では、進歩性を強調するために、選択された数の光線のみが表示される。これらの図はすべて、図示されていない深さを有する３次元（３Ｄ）カメラおよび光線の関わり合いを当業者が理解することができるように、例示的な２次元の切断である。

カメラのサイズの制限、特にカメラの高さの問題（Ｘ方向の第１の光路に沿って測定される高さ）に起因して、多くの場合、屈曲式カメラのプリズムは小型化されたサイズ（すなわち、より小さい入射面および出射面）を有する。そのため、フルカメラ視野内における全ての光線がプリズムに入ってレンズおよびセンサに向けて反射されるわけではない。図１Ｄは、プリズム１０２’が図１Ａ〜１Ｃのプリズム１０２よりも低い高さを有する例を示す。その結果、１０８ａおよび１０８ｂとマークされた潜在的に画像を形成する光線の一部は、物体からプリズムを通ってレンズに到達することができない。そのような場合、迷光（stray light（ＳＬ））は以下に説明するように、プリズムからレンズに入射することができる。図１Ｄでは、画像から物体に向かう画像形成光線により、フルカメラ視野が示されている。定義によれば、フルカメラ視野は、カメラを出る全ての光線の延伸を含む。図１Ｄは、プリズム１０２’がフルカメラ視野内に存在する（すなわち、交差する）ことを示す。

以下の全ての図において、実線は画像形成光線を示し、破線はＳＬ光線を示す。

図１Ｅは、プリズムがフルカメラ視野と交差する屈曲式カメラにおいて生じる１つの問題を概略的に示す。画像形成光線１１０のような大部分の光線は、プリズム１０２’によって屈折してレンズ１０４を通過し、撮像素子１０６上に画像を形成する。一方、漂遊光線１１２のような若干の光線は、撮像素子に到達することを防ぐ必要があるＳＬ光線である。プリズムでは、光線がプリズム内で内部反射してレンズに入射する場合に、ＳＬの特殊なケースが存在することがある。そのような光線は、二重反射（ひとつは反射面１０２ｃでの反射であり、もうひとつは入射面１０２ａおよび／または出射面１０２ｂのような別の面での反射である）を行う。図１Ｅに示す場合、漂遊光線１１２は、入射面１０２ａを通ってプリズム１０２’に入り、最初に出射面１０２ｂで反射し、次に反射面１０２ｃで反射し、出射面１０２ｂを通って出射し、レンズ１０４および撮像素子１０６に到達する。すなわち、光線１１２は、光線１１０に対して出射面１０２ｂでの１つの余分な反射を有する。漂遊光線１１２のような光線は、タイプ１の「二重反射ＳＬ」（ＤＲＳＬ）であると考えられ得る。

図１Ｆは、屈曲式カメラに関する別の問題を概略的に示す。図１Ｆに示す場合、漂遊光線１１４は、入射面１０２ａを通ってプリズム１０２’に入射し、最初に反射面１０２ｃで反射し、次いで入射面１０２ａで反射し、出射面１０２ｂを通って出射し、レンズ１０４および撮像素子１０６に到達する。すなわち、光線１１４は、光線１１０に対して入射面１０２ａでの１つの余分な反射を有する。図１Ｆに見られる漂遊光線１１４のような光線は、タイプ２のＤＲＳＬであると考えられ得る。

定義：
「フルレンズアパーチャ」：光学的に使用可能な第１のレンズ素子の物体側の最大の表面（すなわち、レンズの公式によって定義される、たるみを有するすべての表面）の形状およびサイズを有する開口。たるみは、面頂点からの表面変位の光軸要素である。

「実際のレンズアパーチャ」：入射光線に開口する、すなわち、鏡筒によって遮断されない、第１のレンズ素子の物体側の表面の形状およびサイズを有する開口。実際のレンズアパーチャは、フルレンズアパーチャに非常に近い（すなわち、実質的に同じ形状およびサイズである）か、または鏡筒がフルレンズアパーチャのかなりの面積を遮断するように設計されている場合、フルレンズアパーチャよりも小さくすることができる。後者の場合（「遮断されたレンズアパーチャ」とも呼ばれる）、実際のレンズアパーチャはフルレンズアパーチャとは異なる形状を有し得る。例えば、フルレンズアパーチャは円形であり、遮断されたレンズアパーチャはＤカット円（すなわち、１つ以上の弦によって切断された円形開口）の形状（例えば、図６Ｃ〜Ｅを参照）を有する可能性がある。

「フルカメラ視野」：フルレンズアパーチャおよび画像平面に衝突して画像を形成することができる、物体空間内のすべての光線の位置および方向によって形成される円錐状の幾何学的形状。フルカメラ視野は、レンズの焦点距離、レンズのクリアアパーチャ、およびセンサの寸法の組合せによって決定される。円錐状の形状は、レンズのクリアアパーチャと交差し、その接線角度は、センサの寸法をレンズ焦点距離で割ることにより決定される。

「遮断されたカメラ視野」：遮断されたレンズアパーチャおよび画像平面に衝突して画像を形成することができる、物体空間内のすべての光線の位置および方向によって形成される円錐状の幾何学的形状。

様々な実施形態において提供される屈曲式カメラは、レンズ光軸を有するレンズと、撮像素子と、第１の光路から撮像素子に向かう第２の光路へ光を屈折させるプリズムとを有し、第２の光路はレンズ光軸に沿っており、屈曲式カメラはフルカメラ視野を有し、プリズムはフルカメラ視野と交差し、屈曲式カメラは二重反射迷光（ＤＲＳＬ）が撮像素子に到達するのを防止する構造を有する。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するためのカメラ構造は、レンズとプリズムとの間に配置された遮光要素を含む。

いくつかの例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するためのカメラ構造は、プリズムの底部に形成されたファセットを含み、ファセットはＤＲＳＬタイプ１の光線が撮像素子に到達するのを防止するのに十分な長さを有する。一実施形態では、プリズムの底部に形成されたファセットは、ＤＲＳＬタイプ３の光線が撮像素子に到達するのを防止するように傾斜される。一実施形態では、プリズムの底部に形成されたファセットは、不透明なマスクで覆われる。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するためのカメラ構造は、プリズムの入射（上部）面および／または出射面に配置されたカバーを含む。

いくつかの例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するためのカメラ構造は、プリズムに形成された側面ファセットを含む。一実施形態では、側面ファセットは、ＤＲＳＬタイプ２の光線が撮像素子に到達するのを防止するように傾斜される。一実施形態では、側面ファセットは、不透明なマスクで覆われる。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するためのカメラ構造は、プリズムに形成された傾斜した底面ファセットを含む。

いくつかの実施形態では、プリズムは遮断された視野と交差しない。いくつかのそのような実施形態では、レンズは円形のフルレンズアパーチャを有し、実際のレンズアパーチャはＤカット円形状を有する。

様々な実施形態では、レンズ光軸を有するレンズと、撮像素子と、第１の光路から撮像素子に向かうレンズ光軸に沿った第２の光路へ光を屈折させるプリズムとを含む屈曲式カメラを提供するステップであって、カメラはフルカメラ視野を有し、プリズムはフルカメラ視野と交差するステップと、ＤＲＳＬが撮像素子に到達することを防止するように屈曲式カメラを構成するステップとを含む方法が提供される。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するように屈曲式カメラを構成するステップは、レンズとプリズムとの間に遮光要素を配置するステップを含む。

いくつかの例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するように屈曲式カメラを構成するステップは、プリズムの底部に形成されたファセットを形成するステップを含み、ファセットはＤＲＳＬタイプ１の光線が撮像素子に到達するのを防止するのに十分な長さを有する。一実施形態では、プリズムの底部に形成されたファセットは、ＤＲＳＬタイプ３の光線が撮像素子に到達するのを防止するように傾斜される。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するように屈曲式カメラを構成するステップは、プリズムの入射面および／または出射面にカバーを配置するステップを含む。

例示的な実施形態では、ＤＲＳＬが撮像素子に到達するのを防止するように屈曲式カメラを構成するステップは、プリズムに傾斜した側面ファセットを形成するステップを含む。

様々な実施形態では、プリズムは、遮断された視野と交差しない。いくつかのそのような実施形態では、レンズは円形のフルレンズアパーチャを有し、実際のレンズアパーチャはＤカット円形状を有する。

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確にし、理解を容易にすることを意図しており、決して限定するものと考えるべきではない。異なる図面における同様の要素は、同じ符号によって示されてもよい。
屈曲式カメラの設計を概略的に示す等角図である。 別の屈曲式カメラの設計を概略的に示す等角図である。 図１Ａに示される線Ａ〜Ａに沿った、図１Ａの屈曲式カメラの断面における光線軌跡図を示す。 プリズムの高さが小さい屈曲式カメラの一例を示す図である。 屈曲式カメラにおいて遭遇する１つの問題を概略的に示す。 屈曲式カメラに関する別の問題を概略的に示す。 タイプ１のＤＲＳＬを防止するためのカメラの実施形態を概略的に示す。 タイプ１のＤＲＳＬを防止するための別のカメラの実施形態を概略的に示す。 タイプ１のＤＲＳＬを防止するためのさらに別のカメラの実施形態を概略的に示す。 タイプ２のＤＲＳＬを防止するためのカメラの実施形態を概略的に示す。 タイプ２のＤＲＳＬを防止するための別のカメラの実施形態を概略的に示す。 タイプ２のＤＲＳＬを防止するためのさらに別のカメラの実施形態を概略的に示す。 プリズムが底面ファセットを有する屈曲式カメラのプリズムにおける漂遊光線の追跡を示す。 タイプ３のＤＲＳＬを防止するためのカメラの実施形態におけるタイプ３のＤＲＳＬを概略的に示す。 タイプ３のＤＲＳＬを防止するための別のカメラの実施形態を概略的に示す。 レンズがより小さいＣＡを有するレンズに置き換えられた、図１Ｂのカメラと同様の屈曲式カメラの実施形態を示す。 フルレンズアパーチャおよびＣＡを有する、図６Ａのカメラにおけるようなレンズの例を示す。 レンズのクリアアパーチャが部分的に遮断されている鏡筒の実施形態を示す。 レンズのクリアアパーチャが部分的に遮断されている鏡筒の別の実施形態を示す。 レンズのクリアアパーチャが部分的に遮断されている鏡筒のさらに別の実施形態を示す。 レンズのクリアアパーチャが部分的に遮断されている鏡筒のさらに別の実施形態を示している。

図２Ａは、２００と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態の一例を概略的に示す。この実施形態および以下の実施形態では、屈曲式カメラは、フルカメラ視野と、そのフルカメラ視野と交差するプリズムとを有する。カメラ２００は、タイプ１のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する。本明細書で使用される「カメラ構造」という用語は、カメラの構造要素およびそれらの配置を指す。本明細書で使用されるように、「ＤＲＳＬを防止する」という語は、「ＤＲＳＬを低減および／または完全に排除する」ことを意味する。この例では、プリズム２０２’は、（プリズム１０２’に対して）追加された底面ファセットまたは「面」２０２を有し、これにより、漂遊光線１１２が、反射面１０２ｃでの２回目の反射の前にプリズムから出ることが可能になる。底面ファセット２０２は、反射面１０２ｃと出射面１０２ｂとの間、すなわちプリズム２０２’の底部に追加される。例示的には、底面ファセット２０２は、漂遊光線１１２のような光線の９０％（または９９％）がファセット２０２を通ってプリズム２０２’から出射することにより撮像素子１０６に到達しない場合に、ＤＲＳＬタイプ１の光線が撮像素子に到達するのを防止するのに十分な長さを有すると言われる。底面ファセット２０２は、漂遊光線１１２が遮断されるように、不透明なマスクまたは材料（図示せず）によって任意に覆われてもよい。例えば、底面ファセット２０２は、入射面１０２ａの長さ（光軸の方向に沿ったＹ方向の長さ）の５％〜１０％の長さを有していてもよい。底面２０２は、Ｚ方向（Ｘ−Ｙ平面に垂直）に入射面１０２ａと同じ深さを有していてもよい。

図２Ｂは、タイプ１のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、２００’と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態の別の例を概略的に示す。この例では、プリズム２０２’’は、入射面１０２ａの前方側に形成された、または取り付けられた追加の遮光材料またはカバー２０４（例えば、ブラックマスク）を含む。カバー２０４は例えば、不透明材料の蒸着、接着、または取り付けによって形成することができる。カバー２０４は、漂遊光線１１２がプリズム２０２’’に入るのを阻止する。カバーは、タイプ１のＤＲＳＬを効率的に防止するために、適切な形状およびサイズ（例えば、所与の長さおよび幅のストライプの形態）を有し得る。例えば、カバー２０４は入射面１０２ａの（Ｙ方向の）長さの５％〜１０％の幅を有し、Ｚ方向の入射面１０２ａの深さと同じ深さであってもよい。

図２Ｃは、タイプ１のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、２００’’と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態のさらに別の例を概略的に示す。この例では、プリズム２０２’’’は、出射面１０２ｂの底部において漂遊光線１１２がプリズムから出射するのを遮断する追加のカバー２０６を有する。カバー２０６は、材料、構成、および寸法に関して、カバー２０４と同様であってもよい。例えば、カバー２０６は、出射面１０２ｂの（Ｘ方向の）高さの５％〜１０％の幅を有してもよく、Ｚ方向の出射面１０２ｂと同じ深さであってもよい。

要約すると、３つのカメラの実施形態２００、２００’および２００’’のいずれも、漂遊光線１１２がレンズおよび撮像素子に到達するのを防止する構造を有する。

図３Ａは、タイプ２のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する屈曲式カメラ３００の実施形態の一例を概略的に示す。この例では、プリズム３０２’は、入射面１０２ａの後方側に、漂遊光線１１０のプリズムへの入射を遮断するカバー３０２を有する。図３Ｂは、タイプ２のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、３００’と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態の別の例を概略的に示す。この例では、プリズム３０２’’は、出射面１０２ｂの上側に、漂遊光線１１４がプリズムから出射するのを遮断する追加のカバー（例えば、ブラックマスク）３０４を有する。図３Ｃは、タイプ２のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、３００’’と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態の別の例を概略的に示す。この例では、プリズム３０２’’’は、入射面１０２ａと反射面１０２ｃとの間に付加された側面ファセット３０６を有する。ファセット３０６は、入射面、出射面、および反射面（１０２ａ〜ｃ）のすべてまたはいくつかに対して傾斜していてもよく、すなわち、これらの面のいずれにも平行でなくてもよい。漂遊光線１１４は、反射面１０２ｃに到達する前に側面ファセット３０６に到達する。しかし、側面３０６からの反射は起こり得る。従って、側面ファセット３０６は、漂遊光線１１４が撮像素子１０６に到達しないような角度で反射されるように傾斜していてもよい。ファセット３０６の傾斜角は、入射面１０２ａに対して１〜１０度であってもよい。例えば、側面ファセット３０６は、出射面１０２ｂの（Ｘ方向の）高さの５％〜１０％の高さを有していてもよい。

有利には、側面ファセット３０６は、漂遊光線１１４が遮断されるように、不透明なマスクまたは材料（図示せず）によって任意選択で覆われてもよい。

ファセット３０６並びにカバー３０２および３０４の、材料、形成プロセスおよび／または寸法は、ファセット２０２並びにカバー２０４および２０６の、材料、形成プロセスおよび／または寸法と同様であってもよい。

要約すると、図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明した３つのカメラの実施形態のいずれかを使用すると、漂遊光線１１４はレンズおよび撮像素子に到達しない。

図２Ａに見られるように、プリズム２０２’の底面ファセット２０２は、ＳＬ問題を解決することができる。底面ファセット２０２はまた、プリズムの高さを低減することができ、このことは、ＳＬの問題にかかわらず、所望される解決策である。しかし、底面ファセット２０２は、新しいタイプのＤＲＳＬを導入する場合がある。図４は、底面ファセット２０２を有するプリズムにおける漂遊光線１１６の軌跡を示す。図４に示す場合、漂遊光線１１６、は入射面１０２ａを通ってプリズムに入り、最初に反射面１０２ｃで反射し、次に底面ファセット２０２で反射し、出射面１０２ｂを通って出射し、レンズ１０４および撮像素子１０６に到達する。すなわち、光線１１６は、光線１１０に対して底面ファセット２０２での１つの余分な反射を有する。図４に見られる漂遊光線１１６のような光線は、タイプ３のＤＲＳＬであると考えられる。

図５Ａは、タイプ３のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、屈曲式カメラ５００の実施形態一例を概略的に示す。この例では、プリズム５０２’は出射面１０２ｂに、漂遊光線１１６がプリズムから出射するのを遮断する追加のカバー（例えば、ブラックマスク）５０２を有する。例えば、カバー５０２は、出射面１０２ｂの（Ｘ方向の）長さの５％〜１０％の幅を有し、Ｚ方向の出射面１０２ｂの深さと同じ深さであってもよい。図５Ｂは、タイプ３のＤＲＳＬが撮像素子１０６に到達するのを防止する構造を有する、５００’と番号付けされた屈曲式カメラの実施形態の別の例を概略的に示す。この例では、プリズム５０２’’では、傾斜した底面ファセット５０４が底面ファセット２０２と置き換わり、漂遊光線１１６が撮像素子１０６に到達しない角度で反射されるように傾斜している。傾斜した底面ファセット５０４は、入射面および反射面（１０２ａ、ｃ）のすべてまたはいくつかに対して傾斜しており、すなわち、これらの面のいずれにも平行ではない。傾斜した底面ファセット５０４の寸法は例えば、側面ファセット３０６の寸法と同様とすることができ、一方、入射面１０２ａに対する傾斜角は、Ｙ軸から１〜１０度とすることができる。

要約すると、上記の７つの屈曲式カメラの実施形態は、二重反射迷光（ＤＲＳＬ）が撮像素子に到達するのを防止する構造を有する。

すべてのＤＲＳＬ問題に対する別の任意の解決策は、レンズ１０４のＣＡの遮断を使用することができる。上述したように、ＤＲＳＬは、レンズのＣＡに依存するフルカメラ視野をプリズムが覆わない場合に起こり得る。より小さいＣＡは、より小さいフルカメラ視野をもたらし、したがってプリズムは、それを覆うことができる。図６Ａは、カメラ１００’と同様の屈曲式カメラ６００（と光線追跡）の実施形態を示し、レンズ１０４は、より小さいＣＡを有するレンズ６０４に置き換えられている。この場合、プリズム１０２’は、フルカメラ視野を覆う。しかしながら、レンズに入射する光量の低下およびレンズのｆ値の増加のために、ＣＡの低下は典型的には望ましくない（ｆ値は、光学系における既知の用語であり、レンズ焦点距離とＣＡ直径の比である）。

図６Ｂは、フルレンズアパーチャおよびＣＡ６０６を有するレンズアセンブリ６０４の例を示す。図６Ｃ〜図６Ｅは、レンズのクリアアパーチャが、軸対称ではなく、すなわちレンズのＣＡの上部（６０８）および／または底部（６１０）を遮断することによって、遮断される鏡筒の実施形態を示す。図６Ｃ〜６Ｅで提供される遮断は、レンズのＣＡを縮小させる解決策と比較して、フルカメラ視野を縮小し、レンズに入る光量の低下をより少なくすることを可能にする。したがって、ブロック部６０８および／または６１０を使用して、漂遊光線１１２若しくは１１４のようなタイプ１のＤＲＳＬおよび／または漂遊光線１１６のようなタイプ３のＤＲＳＬを遮断することができる。

図７は、クリアアパーチャを遮断するための別の選択肢を示す。図７において、マスク７０２のような遮光要素は、カメラ視野を遮断するために使用され、従って、遮断されたカメラ視野を引き起こす。マスク７０２の使用は、漂遊光線１１２若しくは１１４のようなタイプ１のＤＲＳＬおよび／または漂遊光線１１６のようなタイプ３のＤＲＳＬを阻止することができる。

一般に、タイプ１、２、または３のＤＲＳＬは、同じプリズム内で生じ得る。図２Ａ〜Ｃ、３Ａ〜Ｃ、５Ａ〜Ｃ、６Ｂ〜６Ｅおよび７に見られる全ての解決策（遮断の特徴）は、ＤＲＳＬを減少または排除するために、同時にまたは任意の組み合わせで使用され得る。

サイドカットからのプリズムを示すすべての図（図１Ｃ〜１Ｆ、２Ａ〜２Ｃ、３Ａ〜３Ｃ、４、５Ａ〜Ｂ、６Ａ）は例示的に、同じ深さのすべての面およびファセット（Ｚ方向に沿って測定され、第１および第２の光路に垂直である）を有していてもよい。サイドカットからのプリズムを示すすべての図（図１Ｃ〜１Ｆ、２Ａ〜２Ｃ、３Ａ〜３Ｃ、４、５Ａ〜Ｂ、６Ａ）は例示的に、同じ深さではないすべての面およびファセット（Ｚ方向に沿って測定され、第１および第２の光路に垂直である）を有していてもよく、すなわち、様々な深さを有する面およびファセットを有していてもよい。

特に明記しない限り、選択のためのオプションのリストの最後の２つのメンバ間の「および／または」という表現の使用は、リストされたオプションのうちの１つまたは複数の選択が適切であり、可能であることを示す。

特許請求の範囲または明細書が「ａ」または「ａｎ」の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つだけ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。

本明細書において言及される全ての参考文献は、それぞれの個々の参考文献があたかも、参考として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るかのように、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。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発明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解釈されるべきではない。

Claims (22)

1. 屈曲式カメラであって、
   ａ）レンズ光軸を有するレンズと、
   ｂ）撮像素子と、
   ｃ）光を第１の光路から前記撮像素子に向かう前記レンズ光軸に沿った第２の光路に屈折させるプリズムとを有し、
   当該屈曲式カメラは、フルカメラ視野を有し、
   前記プリズムは前記フルカメラ視野と交差し、
   当該屈曲式カメラは、二重反射迷光（ＤＲＳＬ）が前記撮像素子に到達するのを防止するカメラ構造を有する
   ことを特徴とする屈曲式カメラ。
2. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止する前記カメラ構造は、前記レンズと前記プリズムとの間に配置された遮光要素を含む、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
3. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止する前記カメラ構造は、前記プリズムの底部に形成されたファセットを含み、前記ファセットは、ＤＲＳＬタイプ１の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するのに十分な長さを有する、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
4. 前記プリズムの底部に形成された前記ファセットは、ＤＲＳＬタイプ３の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するように傾斜されている、請求項３に記載の屈曲式カメラ。
5. 前記プリズムの底部に形成された前記ファセットは不透明なマスクで覆われている、請求項３に記載の屈曲式カメラ。
6. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止する前記カメラ構造は、前記プリズムの入射面および／または出射面に配置されたカバーを含む、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
7. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止する前記カメラ構造は、前記プリズムに形成された側面ファセットを含む、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
8. 前記側面ファセットは、ＤＲＳＬタイプ２の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するように傾斜されている、請求項７に記載の屈曲式カメラ。
9. 前記側面ファセットは、不透明なマスクで覆われている、請求項７に記載の屈曲式カメラ。
10. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止する前記カメラ構造は、前記プリズムに形成された傾斜した底面ファセットを含む、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
11. 前記プリズムは遮断された視野と交差しない、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
12. 前記レンズは円形のフルレンズアパーチャを有し、実際のレンズアパーチャはＤカット円形状を有する、請求項１０に記載の屈曲式カメラ。
13. ａ）レンズ光軸を有するレンズと、撮像素子と、光を第１の光路から前記撮像素子に向かう前記レンズ光軸に沿った第２の光路に屈折させるプリズムとを含む屈曲式カメラを提供するステップであって、前記屈曲式カメラはフルカメラ視野を有し、前記プリズムは前記フルカメラ視野と交差するステップと、
    ｂ）二重反射迷光（ＤＲＳＬ）が前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップと、
    を有する方法。
14. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップは、前記レンズと前記プリズムとの間に遮光要素を配置するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップは、前記プリズムの底部に形成されたファセットを形成するステップを含み、前記ファセットは、ＤＲＳＬタイプ１の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するのに十分な長さを有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記プリズムの前記底部に形成された前記ファセットは、ＤＲＳＬタイプ３の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するように傾斜される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップは、前記プリズムの入射面および／または出射面にカバーを配置するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップは、前記プリズムに側面ファセットを形成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記側面ファセットは、ＤＲＳＬタイプ２の光線が前記撮像素子に到達するのを防止するように傾斜される、請求項１３に記載の方法。
20. 前記ＤＲＳＬが前記撮像素子に到達するのを防止するように前記屈曲式カメラを構成するステップは、前記プリズムに傾斜した底面ファセットを形成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
21. 前記プリズムは遮断された視野と交差しない、請求項１３に記載の方法。
22. 前記レンズは円形のフルレンズアパーチャを有し、実際のレンズアパーチャは、Ｄカット円形状を有する、請求項１３に記載の方法。
    
    

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