JP2023516432A - 屈曲カメラのレンズ設計 - Google Patents

Abstract

総トラック長（ＴＴＬ）を有し、ｆナンバーは１．２より小さく、例えば少なくとも６０°の大きな視野を有する、屈曲カメラである。かかる屈曲カメラは、（ｉ）Ｎ≧７個のレンズ素子を有するレンズと、（ｉｉ）イメージセンサと、（ｉｉｉ）物体と上記レンズとの間の屈曲光路を提供するための光路屈曲素子と、を備え得る。ここで、前記レンズの開口絞りは、前記物体に面する第１のレンズ素子の第１の表面に対して、ｄ／ＴＴＬ＝０．２を満たす距離ｄよりも近くに位置する。

Description

発明の詳細な説明

〔既存出願の相互参照〕
本出願は、２０２０年７月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／０５４，８６２号の優先権を主張するものである。その全体が、参照により本明細書に援用される。

〔分野〕
本開示に係る主題は概して、デジタルカメラの分野に関し、特に、かかるカメラにおける屈曲光学設計に関する。

〔定義〕
本出願において、本明細書および図面の全体を通じて言及される光学的特性およびその他の特性に対して、以下の記号および略語が使用される。これらはすべて、当技術分野において知られているものである：
－総トラック長（Total track length：ＴＴＬ）：レンズを含むカメラシステムが無限遠の物体距離に焦点合わせされるときの、光軸に対して平行な方向に沿って測定された、レンズ（または「レンズアセンブリ」）の第１のレンズ素子Ｌ_１の前面Ｓ_１の点とイメージセンサとの間の最大距離。

－後方焦点距離（Back focal length：ＢＦＬ）：レンズを含むカメラシステムが無限遠の物体距離に焦点合わせされるときの、第１の光軸に対して平行な方向に沿って測定された、レンズ（または「レンズアセンブリ」）の最後のレンズ素子Ｌ_Ｎの後面Ｓ_２Ｎの点とイメージセンサとの間の最小距離。

－有効焦点距離（Effective focal length：ＥＦＬ）：レンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎのレンズアセンブリの後方主点Ｐ´と後方焦点Ｆ´との間の距離。

－ｆナンバー（ｆ／＃）：入射瞳の直径に対する、ＥＦＬの比。

〔背景〕
スマートフォン等のモバイルデバイス用のデュアルカメラまたはトリプルカメラ（または一般にマルチカメラ）が知られている。典型的なトリプルカメラでは、１つのカメラは、ウルトラワイド（Ultra-Wide：ＵＶ）の視野（field of view：ＦＯＶ）ＦＯＶ_ＵＷを有し、別のカメラは、ＦＯＶ_ＵＷよりも狭いワイド（Wide）の視野ＦＯＶ_Ｗを有し、さらに別のカメラは、ＦＯＶ_Ｗよりも狭いテレ（Tele）の視野ＦＯＶ_Ｔを有する。また、本明細書において、これらのカメラはそれぞれ、ウルトラワイド（またはＵＷ）カメラ、ワイド（またはＷ）カメラ、およびテレ（またはＴ）カメラとも称される。一般に、ワイドカメラは、スマートフォンのメインカメラであると考えられている。

カメラレンズのｆナンバー（「ｆ／＃」）は、カメラの入射瞳の直径Ｄに対する、有効焦点距離（ＥＦＬ）の比である：ｆ／＃＝ＥＦＬ／Ｄ。入射瞳は、レンズ系の前部開口（front aperture）を通して「見える」ような、開口絞りの光学像である。前部開口は、レンズの物体側の開口である。ｆ／＃が小さいことは、スマートフォンのメインカメラにとって望ましい。以下に論じるように、それは次の３つの主要な利点を有するからである：微光感度（low light sensitivity）の良好さ、「自然な」ぼけ効果（Bokeh effect）の強さ、および、画像解像度の大きさ：
１．微光感度は、例えばデジタル一眼レフ（digital single-lens reflex：ＤＳＬＲ）カメラと比較したときの、今日のモバイルデバイス対応カメラの主要な性能上の欠点である。例えば、（同じＥＦＬに対して）カメラのｆ／＃を半分にすると、開口面積は４倍になる。これは、４倍多くの光がカメラに入ることを意味する。特に、微光シーンをとらえるとき、この差が重要になる。

２．ぼけ（Bokeh）は、焦点の外れた（ピンぼけした）画像部分内に生じるぼやけの美的な質であり、今日のスマートフォンに強く求められる特徴である。ぼけ効果は、像の被写界深度（depth of field：ＤＯＦ）と逆相関の関係にある。ここで、ＤＯＦ～ｆ／＃である。ｆ／＃が小さいことは、強い「自然な」ぼけ効果をサポートするのに有益である。今日のスマートフォンカメラにおけるｆ／＃は、「自然な」ぼけを十分に提供するものではないため、「人工的な」ぼけ、すなわち、焦点の外れた画像部分に、人工的にぼやけを加えることにより、強いぼけに対する要求に応えている。

３．モバイルデバイスに進出したイメージセンサは、画素解像度が絶えず増加している。２０１９年には、画素解像度が初めて、１００メガピクセルを超えた。（その他の要因の中でも）これは、単一画素のサイズを縮小することにより、すなわち、空間画素周波数（spatial pixel frequency）を増加させることにより、達成される。画素解像度を画像解像度に変換するために、カメラのレンズは、センサの空間画素周波数ｋ_{Ｐｉｘｅｌ}をサポートする必要がある。十分に設計された（回折限界を有する）カメラレンズの場合、レンズの分解可能な空間周波数ｋ_Ｌｅｎｓは、ｆ／＃の逆数に依存する：ｋ_Ｌｅｎｓ～１／ｆ／＃。すなわち、ｆ／＃がより小さいことは、画像解像度がより大きいことに対応する（十分な空間画素周波数を有するイメージセンサを仮定している）。

最新のプレミアムスマートフォンには、ｆ／＃が約ｆ／１．９のメインワイドカメラ（Ｈｕａｗｅｉ Ｐ４０ Ｐｒｏ）およびｆ／１．８のメインワイドカメラ（Ａｐｐｌｅ ｉｐｈｏｎｅ １１ Ｐｒｏ Ｍａｘ）が搭載されている。ｆ／＃の小さいカメラにおける主要な課題は、必要な大きな前部開口による強い収差を補正するレンズ、例えば色収差を補正するためのレンズを設計することである。この課題は通常、レンズ素子をより多く含む、より複雑なレンズを設計することによって対処される。だがその結果、総トラック長（ＴＴＬ）およびカメラモジュール高さは、一般的にはより大きなものになってしまう。スリムなスマートフォンを設計するという目標にとって、これは不利である。

モバイルテレカメラにおける最近の進展には、テレカメラを「屈曲させる（fold）」ために、プリズムを使用することが含まれる：ホストデバイスの後面に対して垂直な方向から、当該ホストデバイスの後面に対して平行な方向へと、光が伝播する方向を「屈曲させる」（偏向させる）ために、反射素子または光路屈曲素子（optical path folding element）（「ＯＰＦＥ」）が光路に追加される。屈曲カメラにより、スリムなカメラ設計において、ＴＴＬを大きなものにすることが可能になる。

スマートフォンのメインカメラの改善には、ｆ／＃が小さい屈曲ワイドカメラ設計を有することが有益であろう。

〔概要〕
さまざまな実施形態において、（ｉ）Ｎ≧７個のレンズ素子Ｌ_ｉを有し、かつ有効焦点距離（ＥＦＬ）を有するレンズであって、各Ｌ_ｉは、それぞれの焦点距離ｆ_ｉを有し、第１のレンズ素子Ｌ_１は、物体側に面する、レンズと、（ｉｉ）イメージセンサと、（ｉｉｉ）物体と上記レンズとの間の屈曲光路をレンズ光軸に対して提供するためのＯＰＦＥと、を備える、屈曲カメラであって、総トラック長（ＴＴＬ）を有し、前記レンズの開口絞りは、前記物体に面する前記第１のレンズ素子の第１の表面に対して、ｄ／ＴＴＬ＝０．２を満たす距離ｄよりも近くに位置し、前記屈曲カメラのｆナンバーｆ／＃は、１．２よりも小さい、屈曲カメラが提供される。

さまざまな実施形態において、（ｉ）有効焦点距離（ＥＦＬ）を有し、かつ第１の光軸を有しＮ≧７個のレンズ素子Ｌ_ｉを含むレンズであって、各レンズ素子は、それぞれの焦点距離ｆ_ｉを有し、かつ、それぞれの前面Ｓ_２ｉ－１およびそれぞれの後面Ｓ_２ｉを備え、複数の前記レンズ素子面は、Ｓ_ｋ（ただし、１≦ｋ≦２Ｎ）と印され、各レンズ素子面Ｓ_ｋは、クリアハイト値ＣＨ（Ｓ_ｋ）を有し、表面Ｓ_１７のクリアハイト値ＣＨ（Ｓ_１７）は、表面Ｓ_２から表面Ｓ_２Ｎ－１までの各表面のクリアハイト値以上である、レンズと、（ｉｉ）イメージセンサと、（ｉｉｉ）物体と複数の上記レンズ素子との間の屈曲光路を提供するためのＯＰＦＥと、を備える、屈曲カメラであって、前記屈曲カメラのｆナンバーｆ／＃は、１．２よりも小さい、屈曲カメラが提供される。

いくつかの実施形態において、ｆ／＃＜１．１である。

いくつかの実施形態において、ｆ／＃≦１．０である。

いくつかの実施形態において、０．８＜ｆ／＃≦１．０である。

いくつかの実施形態において、上述または後述の屈曲カメラは、６０°より大きい対角ＦＯＶを有する。

いくつかの実施形態において、１≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞４・ＥＦＬである。

いくつかの実施形態において、１≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞５・ＥＦＬである。

いくつかの実施形態において、Ｌ_５は、最も強い光学パワーを有するレンズ素子である、すなわち、ｉ≠５に対して、｜ｆ_５｜＜｜ｆ_ｉ｜である。

いくつかの実施形態において、ｆ_５＜ＥＦＬである。

いくつかの実施形態において、レンズ素子Ｌ_４およびレンズ素子Ｌ_５を含むサブレンズ系は、正の屈折力を有する。

いくつかの実施形態において、Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜４・ｆ_５を満たす。

いくつかの実施形態において、Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜３・ｆ_５を満たす。

いくつかの実施形態において、前記レンズは、条件ＳＴＤ＜０．０２０に従うレンズ素子間のエアギャップを少なくとも１つ含む。ここで、ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である。

いくつかの実施形態において、前記レンズは、条件ＳＴＤ＜０．０１０に従うレンズ素子間のエアギャップを少なくとも１つ含む。ここで、ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である。

いくつかの実施形態において、レンズ素子Ｌ_４とレンズ素子Ｌ_５との間のエアギャップは、ＳＴＤ＜０．０２０を満たす。ここで、ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である。

〔図面の簡単な説明〕
このパラグラフの後に列挙される本明細書に添付された図面を参照しつつ、本明細書に開示された実施形態の非限定的な実施例を、以下に説明する。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かつ明瞭にすることを意図するものであり、限定性を有するものとは決してみなされるべきではない。種々の図面中の同様の要素は、同様の数字により示されてもよい。図面中の要素は、必ずしも縮尺どおりには描かれていない。図面において：
図１Ａは、ワイドカメラとして動作し得る、公知のデジタル屈曲カメラを示す斜視図である；
図１Ｂは、図１Ａのカメラを示す側面図である；
図１Ｃは、図１Ａおよび図１Ｂにおけるもののような屈曲カメラを「直立」（非屈曲）カメラと共に含む、公知のデュアルカメラを示す図である；
図２Ａは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｂは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｃは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｄは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図３Ａは、図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_１およびＩＰ_２の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，１}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，２}を示す図である；
図３Ｂは、図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_３およびＩＰ_４の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，３}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，４}を示す図である；
図４は、クリアハイトの定義を図により示す；
図５は、クリアアパーチャの定義を図により示す；
図６は、レンズ素子Ｌ_ｉの直径Ｈ_Ｌｉの図解を示す；
図７は、レンズ素子の幅Ｗ_Ｌｉおよびレンズ素子の高さＨ_Ｌｉを示す、レンズ素子の分解図である。

〔発明を実施するための形態〕
以下の詳細な説明では、完全な理解を提供するために、数多くの特定的な詳細が記載される。しかしながら、本開示に係る主題がこれらの特定的な詳細なしに実施されてもよいことは、当業者ならば理解するだろう。別の例では、周知の方法は、本開示に係る主題を不明瞭にすることがないように、詳細な説明をしていない。

明確さのために別個の実施形態の文脈において説明される本開示に係る主題の特定の複数の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔さのために単一の実施形態の文脈において説明される本開示に係る主題のさまざまな特徴は、別々に、または、任意の適切な下位の組み合わせにおいて提供されてもよい。

さらに、明確さのため、「実質的に」という用語は、許容可能な範囲内の値の変動（バリエーション）の可能性を含意するために、本明細書において使用されている。一例によれば、本明細書において使用される「実質的に」という用語は、任意の特定の値を最大で１０％上回る可能な変動、または、任意の特定の値を最大で１０％下回る可能な変動を含意するものと解釈されるべきである。別の例によれば、本明細書において使用される「実質的に」という用語は、任意の特定の値を最大で５％上回る可能な変動、または、任意の特定の値を最大で５％下回る可能な変動を含意するものと解釈されるべきである。さらに別の例によれば、本明細書において使用される「実質的に」という用語は、任意の特定の値を最大で２．５％上回る可能な変動、または、任意の特定の値を最大で２．５％下回る可能な変動を含意するものと解釈されるべきである。

図１Ａおよび図１Ｂは、例えばワイドカメラとして動作し得る、公知のデジタル屈曲カメラ１００を示す。カメラ１００は、光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）１０２（例えば、プリズム）と、（この描写では見ることができないが、例えば図２Ａ～図２Ｄに見ることができる）複数のレンズ素子を有するレンズ１０４と、イメージセンサ１０６と、を備える。（図２Ａ～図２Ｄにおける実施形態等の）いくつかの実施形態において、当該複数のレンズ素子は、第１の光軸１０８に沿って軸対称である。他の実施形態において、当該複数のレンズ素子は、軸対称でなくてもよい。例えば図２Ｂに例示されているように、複数のレンズ素子は、非円形形状にカット（またはダイシングまたはスライス）されてもよい。

当該複数のレンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、「バレル」１１０と称される構造により、保持されてもよい。バレルは、光軸１０８に沿って長手方向の対称性を有し得る。図１Ａ～図１Ｃにおいて、このバレルの断面は円形である。しかしながら、このことは必須ではなく、例えばカットされたレンズ素子を保持するために、他の形状が用いられてもよい。

物体（図示せず）からイメージセンサ１０６への光線の経路によって、光路（光路の一部を表した光路１１２および光路１１４を参照）が定められる。

ＯＰＦＥは、第１の光路１１２から第２の光路１１４へと、光路を屈曲させる。光路１１４は、光軸１０８に対して実質的に平行である。このため、光路は「屈曲光路（folded optical path）」（光路１１２および光路１１４により示される）と称され、カメラ１００は「屈曲カメラ（folded camera）」と称される。

特に、いくつかの実施例では、ＯＰＦＥ１０２は、光軸１０８に対して、実質的に４５°傾斜している。図１Ａにおいて、ＯＰＦＥ１０２は、光路１１２に対しても、実質的に４５°傾斜している。

いくつかの公知の実施例では、イメージセンサ１０６は、光軸１０８に対して実質的に垂直なＸ－Ｙ平面内に存在する。しかしながら、これは限定的なものではなく、イメージセンサ１０６は、異なる向きを有してもよい。例えば、国際公開第２０１６／０２４１９２号に記載されているように、イメージセンサ１０６は、ＸＺ平面内にあってもよい。この場合、イメージセンサ１０６に向かって光線を反射させるために、追加のＯＰＦＥが使用されてもよい。

２つのカメラ、例えば、ワイドカメラ１００および通常のＵＷカメラ１３０が、デジタルカメラ１５０内に含まれてもよい（デュアルカメラとも称される）。可能な構成を、図１Ｃに示す。

ＵＷカメラ１３０は、（カメラの物体側を示す）開口１３２と、Ｙ方向における対称（光）軸１３６を有する光学レンズ系１３４（または「ワイドレンズモジュール」）と、ＵＷイメージセンサ１３８と、を含んでもよい。ＵＷカメラは、ＵＷ像を提供するように構成されたＵＷレンズ系を備える。すでに上に示したように、ＵＷカメラは、ワイドカメラの視野ＦＯＶ_Ｗよりも大きな視野ＦＯＶ_ＵＷを有する。例えば、ＦＯＶ_ＵＷは、８０°～１３０°であってもよく、ＦＯＶ_Ｗは、６０°～９０°であってもよい。特に、他の例では、複数のワイドカメラおよび／または複数のテレカメラを、単一のデジタルカメラ内に組み込んで動作させてもよい。テレカメラのＦＯＶ_Ｔは、例えば２０°～５０°であってもよい。

さて、図２Ａに注目する。図２Ａは、本明細書に開示された光学レンズ系（番号２００）を概略的に示す。レンズ系２００は、ＯＰＦＥ２０２と、レンズ（または「レンズアセンブリ」）２０４と、光学素子２０６と、イメージセンサ２０８と、を備える。系２００は、光線追跡と共に示されている。光学素子２０６は、例えば、赤外線（ＩＲ）フィルタ、および／または、ガラスイメージセンサダストカバーであってもよい。（プリズム２０２により反射された後の）光線は、レンズ２０４を通過し、イメージセンサ２０８上に像を形成する。図２Ａは、各々３つの光線（上側周縁光線、下側周縁光線および主光線）を有する３つのフィールドを示す。図２Ａの実施例では、光線は、イメージセンサ２０８に突き当たる前に、光学素子２０６を通過する。しかしながら、これは限定的なものではなく、いくつかの実施例では、光学素子２０６は存在しない。すなわち、いくつかのレンズ系では、光学素子は任意選択的である。

レンズ２０４は、Ｎ個の複数のレンズ素子Ｌ_ｉ２２０（ここで、「ｉ」は１～Ｎの整数）を含む。Ｌ_１は、物体（プリズム）側に最も近いレンズ素子であり、Ｌ_Ｎは、像側、すなわち、イメージセンサが配置されている側に最も近いレンズ素子である。この順序は、本明細書に開示されたすべてのレンズおよびレンズ素子について成り立つ。レンズ素子Ｌ_ｉは、例えば、上記のカメラ１００のレンズ素子として使用することができる。Ｎ個のレンズ素子は、光軸２１０に沿って軸対称である。各レンズ素子Ｌ_ｉは、それぞれの前面Ｓ_２ｉ－１（添字「２ｉ－１」は、前面の番号）、および、それぞれの後面Ｓ_２ｉ（添字「２ｉ」は、後面の番号）を備える。ここで、「ｉ」は１～Ｎの整数である。この番号付け規約は、本明細書全体を通じて用いられる。あるいは、本明細書全体を通じて行われるように、レンズ表面は、「Ｓ_ｋ」（ｋは、１から２Ｎまで走る）と印される。いくつかの場合には、前面および後面は、非球面であってもよい。しかしながら、これは限定的なものではない。

本明細書で使用されているように、各レンズ素子の「前面」という用語は、カメラの入口（カメラの物体側）に対してより近くに位置する、レンズ素子の表面を指す。また、「後面」という用語は、イメージセンサ（カメラの像側）に対してより近くに位置する、レンズ素子の表面を指す。

レンズ系２００において、（Ｚ方向に沿った向きを有する）プリズムの第１の水平面は、Ｔ１と印されており、１０．９３ｍｍである。（図示しないが、Ｘ方向に沿った向きを有する）プリズムの第２の水平面は、Ｔ２と印されており、１２．６ｍｍである。（Ｙに沿った向きを有する）プリズムの垂直面は、Ｖと印されており、８．６８ｍｍである。プリズムの角度は、４５°である。プリズムサイズを比較的大きなものにすることにより、カメラに入る光の量を大きくすることができる。これにより、この実施例では、カメラは、１．０という低いｆ／＃を有することができる。他の実施形態において、ｆ／＃は、０．８～１．２であり得る。レンズ２０４の開口絞りは、Ｓ_２から、すなわち第１のレンズ素子の第１の表面から、ｄ＝－０．０４２ｍｍの距離に配置されている。レンズ系２００に示す非ゼロフィールドについては、光の約８０％が、イメージセンサ２０８に到達する。

以下に説明するように、各表面Ｓ_ｋ（ただし、１≦ｋ≦２Ｎ）について、クリアハイト（clear height）値ＣＨ（Ｓ_ｋ）を定義することができ、各表面Ｓ_ｋ（ただし、１≦ｋ≦２Ｎ）について、クリアアパーチャ（clear aperture）値ＣＡ（Ｓ_ｋ）を定義することができる。ＣＡ（Ｓ_ｋ）およびＣＨ（Ｓ_ｋ）は、各レンズ素子の各表面Ｓ_ｋの光学的特性を定める。以下のように、ＣＨという語は、図４を参照して定義され、ＣＡという用語は、図５を参照して定義される。

さらに、各レンズ素子Ｌ_ｉについて、高さ（「Ｈ_Ｌｉ」、１≦ｉ≦Ｎ）が定義される。各レンズ素子Ｌ_ｉについて、Ｈ_Ｌｉは、レンズ素子の光軸に対して垂直な方向に沿って測定されたレンズ素子Ｌ_ｉの最大の高さに対応する。所与のレンズ素子について、この高さは、この所与のレンズ素子の前面および後面のクリアハイト値ＣＨおよびクリアアパーチャ値ＣＡよりも大きいか、または等しい。図６に示すように、軸対称レンズ素子の場合、Ｈ_Ｌｉは通常、レンズ素子Ｌ_ｉの直径である。軸対称レンズ素子の場合、通常、Ｈ_Ｌｉ＝ｍａｘ｛ＣＡ（Ｓ_２ｉ－１），ＣＡ（Ｓ_２ｉ）｝＋機械部品のサイズである。

一般に、レンズ設計において、機械部品のサイズは、レンズの光学的特性に寄与しないものと定められる。このため、レンズの２つの高さが定義される：光学的に活性な領域（点を付した領域）の光学的高さＨ_ｏｐｔ（ＣＡ値に対応）、および、光学的に活性な領域と光学的に不活性な領域とに及ぶレンズの幾何学的（または機械的）高さＨ_Ｌである。Ｈ_Ｌｉに対する機械部品のサイズの寄与は通常、２００μｍ～１０００μｍである。

レンズ２０４において、最後のレンズ素子Ｌ_８の最後の表面Ｓ_１７のクリアアパーチャであるＣＡ_１７は、複数のレンズ素子の他のすべての表面Ｓ_ｉのＣＡよりも大きい、すなわち、ｉ＜１７に対して、ＣＡ_１７＞ＣＡ_ｉである。最後のレンズ素子Ｌ_８の第１の表面Ｓ_１６のＣＡであるＣＡ_１６は、複数のレンズ素子の前にあるすべての表面Ｓ_ｉのＣＡよりも大きい、すなわち、ｉ＜１６に対して、ＣＡ_１６＞ＣＡ_ｉである。

レンズ系２００において、Ｎは８に等しい。しかしながら、これは限定的なものではなく、異なる数のレンズ素子を使用してもよい。一部の実施例によれば、Ｎは７以上である。例えば、Ｎは、７、８、９または１０に等しくてもよい。

レンズ系２００において、複数のレンズ素子の表面の一部は、凸面として表現されており、一部は凹面として表現されている。しかしながら、図２Ａの表現は限定的なものではなく、用途、所望の光学パワー等のさまざまな要因に応じて、凸面および／または凹面の異なる組み合わせを使用してもよい。

レンズバレル１１０等のレンズバレルは、レンズ２０４を担持してもよい。いくつかの実施形態において、レンズバレルは、レンズバレル１１０のように円形であってもよい。他の実施形態において、レンズバレルは、円形でなくてもよく、図７のレンズ素子のような形状を有してもよい。図７を参照すると、非円形レンズバレルは、対称軸としてＸ軸またはＹ軸を有してもよい。非円形レンズバレルは、例えば、レンズ２０４´等のレンズのカットされたレンズ素子に従った形状であってもよい。レンズバレルの高さは、レンズ内の最大の高さを有するレンズ素子よりもわずかに高いだけでよい。例えば、レンズバレルは、最も高いレンズ素子よりも０ｍｍ～０．５ｍｍ高くてもよい。最も高いレンズ素子と同一の高さを有するレンズバレルは、例えば、共同所有の国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１８／０５０９８８に記載されており、その全体が参照により本明細書に援用される。

図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、表面Ｓ_ｋ（１≦ｋ≦２Ｎ）を通過する各光線は、衝突点（impact point）ＩＰ上において、当該表面に突き当たる。光線は、表面Ｓ_１から光学レンズ系２００に入り、Ｓ_２からＳ_２Ｎまでの表面を通過する。一部の光線は、任意の表面Ｓ_ｋに突き当たることはできるが、イメージセンサ２０８に到達することはできない／到達しない。所与の表面Ｓ_ｋについて、イメージセンサ２０８上に像を形成することができる光線のみが考慮される。ＣＨ（Ｓ_ｋ）は、レンズ素子の光軸に直交する平面Ｐ上に位置する、２つの最も近い可能な平行線（図４の線４００および線４０２を参照）の間の距離として定義される。図３Ａおよび図３Ｂの表現では、全衝突点ＩＰの平面Ｐ上への正射影ＩＰ_ｏｒｔｈがこの２つの平行線の間に位置するように、平面Ｐは、平面Ｘ‐Ｙに対して平行であり、かつ光軸１０３に直交している。ＣＨ（Ｓ_ｋ）は、各表面Ｓ_ｋ（前面および後面、１≦ｋ≦２Ｎ）について定義することができる。

ＣＨ（Ｓ_ｋ）の定義は、現在結像されている物体に依存しない。イメージセンサ上に像を形成「可能な」光線を、それが指し示すからである。このため、光を発生しない黒の背景中に現在結像されている物体が位置していたとしても、この定義は、この黒の背景を指し示すものではない。イメージセンサに到達して像を形成「可能な」任意の光線（例えば、黒の背景とは対照的に、光を放射するであろう背景によって、放射される光線）を、それが指し示すからである。

例えば、図３Ａは、光軸１０３に直交する平面Ｐ上への２つの衝突点ＩＰ_１およびＩＰ_２の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，１}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，２}を示す。例として、図３Ａの表現では、表面Ｓ_ｋは凸面である。

図３Ｂは、２つの衝突点ＩＰ_３およびＩＰ_４の平面Ｐ上への正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，３}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，４}を示す。例として、図３Ｂの表現では、表面Ｓ_ｋは凹面である。

図４では、表面Ｓ_ｋの全衝突点ＩＰの平面Ｐ上への正射影ＩＰ_ｏｒｔｈは、平行線４００と４０２との間に位置する。したがって、ＣＨ（Ｓ_ｋ）は、線４００と線４０２との間の距離になる。

図５に注目する。本開示に係る主題に従って、クリアアパーチャＣＡ（Ｓ_ｋ）は、所与の各表面Ｓ_ｋ（ただし、１≦ｋ≦２Ｎ）について、円の直径として定義される。この円は、光軸１０８に直交する平面Ｐ内に位置し、かつ、全衝突点の平面Ｐ上への全正射影ＩＰ_ｏｒｔｈを包囲する、最小の可能な円である。ＣＨ（Ｓ_ｋ）に関して上述したように、ＣＡ（Ｓ_ｋ）の定義もまた、現在結像されている物体に依存しないことに留意する。

図５に示すように、外接して囲まれた、全衝突点ＩＰの平面Ｐ上への正射影ＩＰ_ｏｒｔｈは、円５００である。円５００の直径は、ＣＡ（Ｓ_ｋ）を定める。

図２Ａのレンズ素子の実施例に関して、詳細な光学データおよび表面データを表１～表３に示す。これらの実施例のために提供される値は、純粋に例示的なものであり、他の実施例に従って、他の値を使用してもよい。

表面タイプは、表１において定められており、表面に関する諸係数は、表２において定められている：
表面タイプは、以下の通りである：
ａ）プラノ：平面、曲率なし
ｂ）Ｑタイプ１（ＱＴ１）表面サグ式（sag formula）：

ここで、｛ｚ、ｒ｝は、標準円筒極座標であり、ｃは、表面の近軸曲率であり、ｋは、円錐パラメータであり、ｒ_ｎｏｒｍは、一般に、表面のクリアアパーチャの二分の一であり、Ａ_ｎは、レンズデータ表に示す多項式係数である。Ｚ軸は、像に向かって正である。

ＣＡに関する値は、クリアアパーチャ半径として、すなわちＣＡ／２として与えられている。基準波長は、５５５．０ｎｍである。屈折率（「率」）およびアッベ数を除き、単位はｍｍである。各レンズ素子Ｌ_ｉは、表１に与えられた、それぞれの焦点距離ｆ_ｉを有する。

図２Ａの実施例では、以下の光学的特性が実現される：
－ＴＴＬ＝８．３４ｍｍ
－ＢＦＬ＝１．０８ｍｍ
－ＥＦＬ＝４．１４ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１７）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ≦２Ｎ
－ＣＡ（Ｓ_１６）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ≦２Ｎ－１
－ＣＡ（Ｓ_１５）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ＜２Ｎ－２
－ｆ／＃＝１．０
－センサ対角線（ＳＤ）は、７ｍｍ、センサの幅／高さ比は、４：３
－最小ＣＡ／ＳＤ比：ＣＡ（Ｓ_４）／ＳＤ＝０．５７
－最大ＣＡ／ＳＤ比：ＣＡ（Ｓ_１７）／ＳＤ＝０．９４
－対角ＦＯＶ＝８０．４４°、水平ＦＯＶ＝６８．３２°、垂直ＦＯＶ＝５３．４８°、
－開口絞りからＳ_２までの距離ｄ：ｄ＝－０．０４２ｍｍ
－Ｌ_１、Ｌ_２およびＬ_３は相対的に小さいパワー（大きさ）を有し、１≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞５・ＥＦＬである
－Ｌ_４およびＬ_５はともに正のパワーを有し、互いに厚さｄだけ離れたＬ_４およびＬ_５を含むサブレンズ系は、表１に与えるように、焦点距離１／（ｆ_４＋ｆ_５）＝［１／ｆ_４＋１／ｆ_５－ｄ／（ｆ_４ｆ_５）］＞０を有する
－Ｌ_５は、次式に従う：ｆ_５＜ＥＦＬ
－Ｌ_４およびＬ_５は、次式を満たす：｜ｆ_４｜＜３×ｆ_５
－Ｌ_４とＬ_５との間の最小ギャップ：Ｇａｐ_Ｍｉｎ＝０．０４ｍｍ
－Ｌ_４とＬ_５との間の最大ギャップ：Ｇａｐ_Ｍａｘ＝０．０７４５ｍｍ
－Ｌ_４とＬ_５との間の平均ギャップＡＶＧ_４：ＡＶＧ_４＝０．０４８ｍｍ
－Ｌ_４とＬ_５との間の平均ギャップＡＶＧ_４（ｒ）からのＳＴＤ_４：ＳＴＤ_４＝３．４２・１０^－３ｍｍ。

レンズ２０４は、例えば６．５７ｍｍ～７．２ｍｍのレンズバレル高さを有するレンズバレルによって、担持されてもよい。

本明細書において、「ギャップ」または「エアギャップ」とは、連続する複数のレンズ素子間にある空間を指す。レンズ素子４およびレンズ素子５の場合、「ギャップ」とは、Ｌ_４の最後の表面とＬ_５の第１の表面との間の空隙を指す。

１つのギャップごとに、複数の関数および定数が定義される：
１．「Ｇａｐ_ｉ（ｒ）」関数（ｉは、レンズ素子番号であり、ｒは、式１に用いられているのと同じ変数である）は、以下の通りである：
ａ）ｉ＝１の場合：Ｇａｐ_１（ｒ）＝Ｌ_２Ｓ_１のｚ（ｒ）＋（プリズム出射面とＬ_２Ｓ_１との間の第２の光軸に沿った距離）；
ｂ）ｉ＞１の場合：Ｇａｐ_ｉ（ｒ）＝Ｌ_ｉ＋１Ｓ_１のｚ（ｒ）＋（Ｌ_ｉＳ_２とＬ_ｉ＋１Ｓ_１との間の第２の光軸に沿った距離）－Ｌ_ｉＳ_２のｚ（ｒ）；
ｃ）ｒ＝０に対して、「軸上ギャップ（on-axis gap）」（ＯＡ＿Ｇａｐ_ｉ）は、Ｇａｐ_ｉ（ｒ＝０）と定義される；
２．「ギャップ平均」（ＡＶＧ_ｉ）定数は、次式で与えられる：

ここで、ｊは、０からＮまで走る離散変数である。Ｎは、整数＞１０であり、ｒ_ｎｏｒｍは、複数の表面｛Ｌ_ｉＳ_２、Ｌ_ｉ＋１Ｓ_１｝における最小のＤ／２の値である。

３．正規化ギャップ標準偏差（ＳＴＤ_ｉ）定数は、次式で与えられる：

ここで、ｒ_ｎｏｒｍは、複数の表面｛Ｌ_ｉＳ_２、Ｌ_ｉ＋１Ｓ_１｝における最小のＤ／２の値であり、Ｎは、整数＞１０であり、ＡＶＧ_ｉは、式２のように定義される。

さて、図２Ｂに注目する。図２Ｂは、本明細書に開示された別の光学レンズ系（番号２００´）を概略的に示す。レンズ系２００´は、ＯＰＦＥ２０２と、複数のレンズ素子を有するレンズ２０４´と、光学素子２０６と、イメージセンサ２０８と、を備える。光線追跡は、図２Ａに示したようになされる。詳細な光学データおよび表面データを、表１および表２に示す。ただし、Ｌ_６およびＬ_８の全表面に関する開口半径、ならびに、Ｌ_７の表面Ｓ_１５に関する開口半径についてのデータは、ｙ方向において２．５ｍｍに置き換わる（ｘ方向における変更はない）。

ｆ／＃が小さく、しかもレンズ高さが小さい屈曲レンズ系を実現するために、レンズ素子は、非円形形状にカットされている（しばしば「カットレンズ」または「Ｄカットレンズ」と称される）。レンズ素子は、レンズ２０４´の大きなレンズ素子を（Ｙ方向に）５ｍｍの高さにカットすることによって得られる。すなわち、高さＨ_Ｌｉ＞５ｍｍを有するレンズ２０４´のレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８）は、５ｍｍにカットされている。カットされたレンズ素子は、レンズ素子２０４のような円対称性を有しないが、その幅は、その高さよりも大きい、すなわち、Ｗ_Ｌｉ＞Ｈ_Ｌｉである（図７の例を参照）。高さＨ_Ｌｉ≦５ｍｍを有するレンズ２０４のレンズ素子Ｌ_ｉについては変更されていない。このカットの時点で、レンズ素子Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８は、ＣＨは小さいながらも、ＣＡが大きい。これは有利である。カメラ高さは一般に、ホストデバイスの高さによって制限されるが、屈曲レンズの設計では、当該カメラの高さがレンズ高さＨ_Ｌにより決定され得るからである。大きなＣＡおよび小さなＣＨを有するレンズは、例えばスマートフォンの高さの制約に適合したｆ／＃が小さい屈曲レンズに関して有益である。レンズ２０４´のレンズ素子は、Ｙ方向にカットされている。これは、レンズ素子の高さＨ_Ｌｉがその幅Ｗ_Ｌｉよりも小さいことを意味する。レンズ素子Ｌ_１～Ｌ_５のＣＡは、Ｙ方向等の任意の方向の向きを有してもよい。カット設計の時点で、レンズ素子Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８のＣＡは、Ｘ方向の向きを有する（図示せず）。他の実施形態では、１つのみのレンズ素子Ｌ_ｉまたは２つのみのレンズ素子Ｌ_ｉが、カットされてもよい、すなわち、Ｗ_Ｌｉ＞Ｈ_Ｌｉを有してもよい。さらに他の実施形態では、３つのレンズ素子よりも多くのレンズ素子Ｌ_ｉが、カットされてもよい、すなわち、Ｗ_Ｌｉ＞Ｈ_Ｌｉを有してもよい。さらに他の実施形態では、すべてのレンズ素子Ｌ_ｉが、カットされてもよい、すなわち、Ｗ_Ｌｉ＞Ｈ_Ｌｉを有してもよい。他の実施形態では、レンズ２０４´は、レンズ２０４の大きなレンズ素子を（Ｙ方向に）例えば４．５ｍｍまたは４ｍｍの高さにカットすることによって、実現されてもよい、すなわち、高さＨ_Ｌｉ＞４．５ｍｍを有するレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８）、または、高さＨ_Ｌｉ＞４ｍｍを有するレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_１～Ｌ_８）は、それぞれ、４．５ｍｍまたは４ｍｍにカットされてもよい。さらに他の実施形態では、レンズ２０４´は、レンズ２０４の大きなレンズ素子を（Ｙ方向に）例えば３．５ｍｍまたは３ｍｍの高さにカットすることによって、形成されてもよい。

レンズ系２００´において、プリズムの寸法は、レンズ系２００におけるものと同一である：Ｔ１＝１０．９３ｍｍ、Ｔ２＝１２．６ｍｍおよびＶ＝８．６８ｍｍ。

図２Ａに記載された特性に加えて、図２Ｂの実施例では、以下の光学的特性が実現される：
－ＣＡ（Ｓ_１２）＝１．０３×ＣＨ（Ｓ_１２）＝２．５８ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１３）＝１．０３×ＣＨ（Ｓ_１３）＝２．５８ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１５）＝１．１４×ＣＨ（Ｓ_１５）＝２．８５ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１６）＝１．１９×ＣＨ（Ｓ_１６）＝２．９７ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１７）＝１．３２×ＣＨ（Ｓ_１２）＝３．２９ｍｍ
－ＣＡ（Ｓ_１７）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ≦２Ｎ
－ＣＡ（Ｓ_１６）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ≦２Ｎ－１
－ＣＡ（Ｓ_１５）＞ＣＡ（Ｓ_ｋ）、１＜ｋ＜２Ｎ－２
－全レンズ表面ＣＨ（Ｓ_ｋ）≦５ｍｍ
－ｆ／＃＝１．０
－最小ＣＡ／ＳＤ比：ＣＡ（Ｓ_４）／ＳＤ＝０．５７
－最大ＣＡ／ＳＤ比：ＣＡ（Ｓ_１７）／ＳＤ＝０．７１
レンズ２０４´は、例えば５．０ｍｍ～５．５ｍｍのレンズバレル高さを有するレンズバレルによって担持されてもよい。

図２Ｃは、本明細書に開示された別の光学レンズ系（番号２００´´）を概略的に示す。レンズ系２００´´は、ＯＰＦＥ２０２´と、レンズ２０４と、光学素子２０６と、イメージセンサ２０８と、を備える。光線追跡は、図２Ａに示したようになされる。詳細な光学データおよび表面データを、表１および表２に示す。図２Ａおよび図２Ｂに示すＯＰＦＥと比較して、ＯＰＦＥ２０２´は、７．８２ｍｍという、より小さいプリズム高さ（「Ｖ」）を有する。プリズムの高さが小さいほど、スリムな屈曲カメラを実現するのに有益であり得る。

ここで、Ｔ１＝９．８１５ｍｍ、Ｔ２＝１２．６ｍｍおよびＶ＝７．８２ｍｍである。レンズ系２００´´の非ゼロフィールドについては、光学レンズ系２００および光学レンズ系２００´と比較したときの光の減少は、８％以下である。ゼロフィールドについては、カメラに入る光の量に変化はない。カメラに入る光の量が多いことにより、１．０というカメラの小さなｆ／＃が可能になる。他の実施形態では、ｆ／＃は、０．８～１．２であり得る。

図２Ｄは、本明細書に開示されたさらに別の光学レンズ系（番号２００´´´）を概略的に示す。レンズ系２００´´´は、ＯＰＦＥ２０２´´と、レンズ２０４と、光学素子２０６と、イメージセンサ２０８と、を備える。光線追跡は、図２Ａに示したようになされる。詳細な光学データおよび表面データを、表１、２に示す。図２Ｃに示すＯＰＦＥ２０２´と比較して、ＯＰＦＥ２０２´´は、７．０２ｍｍという、より小さいプリズム高さ（「Ｖ」）を有する。

ここで、Ｔ１＝８．７５ｍｍ、Ｔ２＝１２．６ｍｍおよびＶ＝７．０２ｍｍである。レンズ系２００´´´の非ゼロフィールドについては、レンズ系２００およびレンズ系２００´と比較したときの光の減少は、１９％以下である。ゼロフィールドについては、カメラに入る光の量に変化はない。カメラに入る光の量が多いことにより、１．０というカメラの小さなｆ／＃が可能になる。他の実施形態では、ｆ／＃は、０．８～１．２であり得る。

図２Ｅは、本明細書に開示されたさらに別の光学レンズ系（番号２００´´´´）を概略的に示す。レンズ系２００´´´´は、ＯＰＦＥ２０２´´´と、レンズ２０４´´と、光学素子２０６と、イメージセンサ２０８と、を備える。光線追跡は、図２Ａに示したようになされる。詳細な光学データおよび表面データを、表１、２に示す。ただし、Ｌ_６およびＬ_８の全表面に関する開口半径、ならびに、Ｌ_５の表面Ｓ_１１およびＬ_７の表面Ｓ_１５に関する開口半径についてのデータは、ｙ方向において２．４５ｍｍに置き換わる（ｘ方向における変更はない）。（Ｙ軸に沿って測定された）プリズム高さは、レンズ２０４´´の高さよりも大きい。（Ｙ軸に沿って測定された）レンズ系２００´´´´全体の高さは、プリズム高さのみによって決定される、すなわち、レンズ２０４´´によりもたらされる追加の「高さに関する不利（height penalty）」はない。

図２Ｄに示すＯＰＦＥ２０２´´と比較して、ＯＰＦＥ２０２´´´は、６．００ｍｍという、より小さいプリズム高さを有する。

レンズ２０４´´のレンズ素子は、レンズ２０４´´の大きなレンズ素子を（Ｙ方向に）４．９ｍｍの高さにカットすることによって得られる。すなわち、高さＨ_Ｌｉ＞４．９ｍｍを有するレンズ２０４´´のレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８）は、４．９ｍｍにカットされる。カットされたレンズ素子は、レンズ素子２０４のような円対称性を有しないが、その幅は、その高さよりも大きい、すなわち、Ｗ_Ｌｉ＞Ｈ_Ｌｉである（図７の例を参照）。他の実施形態では、レンズ２０４´´は、レンズ２０４の大きなレンズ素子を（Ｙ方向に）例えば４．５ｍｍまたは４ｍｍの高さにカットすることによって、実現されてもよい、すなわち、高さＨ_Ｌｉ＞４．５ｍｍを有するレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６、Ｌ_７およびＬ_８）、または、高さＨ_Ｌｉ＞４ｍｍを有するレンズ素子Ｌ_ｉ（すなわち、Ｌ_１～Ｌ_８）は、それぞれ、４．５ｍｍまたは４ｍｍにカットされてもよい。

カットされたレンズについてのさらなる説明は、図２Ｂの説明において提供されている。ここで、Ｔ１＝６．９５ｍｍ、Ｔ２＝１２．６ｍｍおよびＶ＝６．００ｍｍである。レンズ系２００´´´´に示す非ゼロフィールドについては、約５５％～約６０％の光がイメージセンサ２０８に到達する。レンズ系２００´´´´の非ゼロフィールドについては、レンズ系２００およびレンズ系２００´のそれぞれの非ゼロフィールドと比較したときの光の減少は、約３０％である。この光の減少は主に、より大きなレンズ素子をＤカットしたことによってではなく、プリズム寸法がより小さいことによって生じる。この光の減少は、上側周縁光線および下側周縁光線について、対称的に起こる。レンズ系２００´´´´におけるＤカットレンズ、および非Ｄカットレンズについて、イメージセンサ２０８に到達する光の量の差は、＜５％に達する。ゼロフィールドについては、カメラに入る光の量に変化はない。カメラに入る光の量が多いことにより、１．０というカメラの小さなｆ／＃が可能になる。他の実施形態では、ｆ／＃は、０．８～１．２であり得る。レンズ２０４´´は、例えば４．９ｍｍ～５．５ｍｍのレンズバレル高さを有するレンズバレルによって担持されてもよい。

いくつかの実施例によれば、複数のレンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、円形でない（光学レンズ系に直交し、かつ一般に光軸に一致する、平面Ｘ－Ｙにおける）断面形状（プロファイル）を有してもよい。特に、例えば図７に示すように、レンズバレル７１０内に組み込まれた複数のレンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、（Ｙ軸に沿って測定された）高さＨ_Ｌｉよりも大きい（Ｘ軸に沿って測定された）幅Ｗ_Ｌｉを有してもよい。高さＨ_Ｌｉは、レンズ素子の（機械部品を含む）全高に対応し得る。いくつかの実施形態では、レンズ系７００内のレンズ素子は、Ｙ軸に関する対称性および／またはＸ軸に関する対称性を有してもよい。

いくつかの実施例によれば、Ｗ_Ｌｉは、Ｈ_Ｌｉよりも実質的に大きい（例えば、Ｗ_Ｌｉは、Ｈ_Ｌｉよりも２０％以上大きい。ただし、この値は限定性を有するものではない）。いくつかの実施例では、Ｗ_Ｌｉは、Ｈ_Ｌｉよりも２０％～７０％大きくてもよい。一例として、屈曲レンズ２０４´のレンズ素子Ｌ_８を考える：Ｗ_Ｌ８は、Ｈ_Ｌ８よりも３２％大きい。別の例は、屈曲レンズ２０４´´のレンズ素子Ｌ_８である：Ｗ_Ｌ８は、Ｈ_Ｌ８よりも４４％大きい。

別段の定めがない限り、列挙された選択肢のうちの最後の二者間における表現「および／または」の使用は、当該列挙された選択肢のうちの１または複数の選択肢を選択することが、適切であり、かつ、なされてもよいことを示す。

特許請求の範囲または明細書が冠詞「ａ」または「ａｎ」の付された要素に言及する場合、その要素のうちの１つのみが存在しているものとしてかかる言及が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特許および特許出願は、あたかも個々の特許または特許出願の各々が参照によって本明細書に援用されるよう具体的かつ個別的に示されているのと同程度に、その全体が参照により本明細書に援用される。さらに、本出願におけるいかなる参考文献の引用または特定も、かかる参考文献が本開示に対する先行技術として利用可能であることを容認するものとして解釈されるべきではない。

ワイドカメラとして動作し得る、公知のデジタル屈曲カメラを示す斜視図である。 図１Ａのカメラを示す側面図である。 図１Ａおよび図１Ｂにおけるもののような屈曲カメラを「直立」（非屈曲）カメラと共に含む、公知のデュアルカメラを示す図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_１およびＩＰ_２の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，１}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，２}を示す図である。 図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_３およびＩＰ_４の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，３}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，４}を示す図である。 クリアハイトの定義を図により示す。 クリアアパーチャの定義を図により示す。 レンズ素子Ｌ_ｉの直径Ｈ_Ｌｉの図解を示す。 レンズ素子の幅Ｗ_Ｌｉおよびレンズ素子の高さＨ_Ｌｉを示す、レンズ素子の分解図である。

〔図面の簡単な説明〕
このパラグラフの後に列挙される本明細書に添付された図面を参照しつつ、本明細書に開示された実施形態の非限定的な実施例を、以下に説明する。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かつ明瞭にすることを意図するものであり、限定性を有するものとは決してみなされるべきではない。種々の図面中の同様の要素は、同様の数字により示されてもよい。図面中の要素は、必ずしも縮尺どおりには描かれていない。図面において：
図１Ａは、ワイドカメラとして動作し得る、公知のデジタル屈曲カメラを示す斜視図である；
図１Ｂは、図１Ａのカメラを示す側面図である；
図１Ｃは、図１Ａおよび図１Ｂにおけるもののような屈曲カメラを「直立」（非屈曲）カメラと共に含む、公知のデュアルカメラを示す図である；
図２Ａは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｂは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｃは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｄは、本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図２Ｅは、本明細書に開示されたさらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である；
図３Ａは、図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_１およびＩＰ_２の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，１}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，２}を示す図である；
図３Ｂは、図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_３およびＩＰ_４の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，３}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，４}を示す図である；
図４は、クリアハイトの定義を図により示す；
図５は、クリアアパーチャの定義を図により示す；
図６は、レンズ素子Ｌ_ｉの直径Ｈ_Ｌｉの図解を示す；
図７は、レンズ素子の幅Ｗ_Ｌｉおよびレンズ素子の高さＨ_Ｌｉを示す、レンズ素子の分解図である。

ワイドカメラとして動作し得る、公知のデジタル屈曲カメラを示す斜視図である。 図１Ａのカメラを示す側面図である。 図１Ａおよび図１Ｂにおけるもののような屈曲カメラを「直立」（非屈曲）カメラと共に含む、公知のデュアルカメラを示す図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本開示に係る主題のいくつかの実施例による、さらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 本明細書に開示されたさらに別の屈曲光学レンズ系を示す概略図である。 図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_１およびＩＰ_２の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，１}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，２}を示す図である。 図２Ａ～図２Ｄにおける系のレンズの光軸に直交する平面Ｐ上への、２つの衝突点ＩＰ_３およびＩＰ_４の正射影ＩＰ_{ｏｒｔｈ，３}、ＩＰ_{ｏｒｔｈ，４}を示す図である。 クリアハイトの定義を図により示す。 クリアアパーチャの定義を図により示す。 レンズ素子Ｌ_ｉの直径Ｈ_Ｌｉの図解を示す。 レンズ素子の幅Ｗ_Ｌｉおよびレンズ素子の高さＨ_Ｌｉを示す、レンズ素子の分解図である。

Claims (36)

1. ａ）有効焦点距離（ＥＦＬ）を有し、かつレンズ光軸に沿ってＮ≧７個のレンズ素子Ｌ_ｉを含むレンズであって、第１のレンズ素子Ｌ_１は、物体側に面する、レンズと、
   ａ）前記レンズを担持するレンズバレルと、
   ｂ）イメージセンサと、
   ｃ）前記イメージセンサを含む平面に対して平行な第１の光路を、前記第１の光路に対して垂直であり、かつ前記レンズ光軸に対して平行な第２の光路へと屈曲させる光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）と、
   を備える、屈曲カメラであって、
   前記屈曲カメラは、総トラック長（ＴＴＬ）を有し、
   前記レンズの開口絞りは、前記物体に面する前記第１のレンズ素子の第１の表面に対して、ｄ／ＴＴＬ＝０．２を満たす距離ｄよりも近くに位置し、
   前記屈曲カメラは、ｆナンバーｆ／＃＜１．２を有する、屈曲カメラ。
2. ｆ／＃＜１．１である、請求項１に記載の屈曲カメラ。
3. ｆ／＃≦１．０である、請求項１に記載の屈曲カメラ。
4. 前記レンズと前記イメージセンサとの間に位置する光学素子をさらに含む、請求項１に記載の屈曲カメラ。
5. 前記屈曲カメラは、６０°より大きい対角視野（ＦＯＶ）を有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
6. 複数の前記レンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、高さＨ_Ｌｉよりも大きい幅Ｗ_Ｌｉを有するカットされたレンズ素子であり、
   Ｈ_Ｌｉは、前記第１の光路に対して平行な方向に沿って測定され、
   Ｗ_Ｌｉは、前記第１の光路に対して垂直であり、かつ前記第２の光路に対して垂直な方向に沿って測定される、請求項１に記載の屈曲カメラ。
7. 複数の前記レンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、Ｗ_Ｌｉ／Ｈ_Ｌｉ＞１．１を満たす幅Ｗ_Ｌｉおよび高さＨ_Ｌｉを有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
8. 複数の前記レンズ素子のうちの少なくとも一部のレンズ素子は、Ｗ_Ｌｉ／Ｈ_Ｌｉ＞１．２を満たす幅Ｗ_Ｌｉおよび高さＨ_Ｌｉを有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
9. 前記レンズバレルは、レンズバレル高さ≦５．５ｍｍを有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
10. 前記イメージセンサは、センサ対角線ＳＤ＞６ｍｍを有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
11. 前記ＯＰＦＥは、高さＨ_Ｏを有し、
    前記レンズは、高さＨ_Ｌを有し、
    Ｈ_Ｏ＞Ｈ_Ｌであり、
    Ｈ_ＯおよびＨ_Ｌは、前記第１の光路に対して平行な方向に沿って測定される、請求項１に記載の屈曲カメラ。
12. ＯＰＦＥ高さＨ_Ｏおよびレンズバレル高さＨ_ＬＢについて、Ｈ_Ｏ＞Ｈ_ＬＢであり、
    Ｈ_ＯおよびＨ_ＬＢは、前記第１の光路に対して平行な方向に沿って測定される、請求項１に記載の屈曲カメラ。
13. 前記屈曲カメラは、前記ＯＰＦＥの高さＨ_Ｏにより決定される高さＨ_Ｃを有し、
    Ｈ_ＯおよびＨ_Ｃは、前記第１の光路に対して平行な方向に沿って測定される、請求項１に記載の屈曲カメラ。
14. １≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞５×ＥＦＬである、請求項１に記載の屈曲カメラ。
15. レンズ素子Ｌ_５は、すべてのレンズ素子の中で最も強い光学パワーを有し、ｉ≠５に対して、｜ｆ_５｜＜｜ｆ_ｉ｜である、請求項１に記載の屈曲カメラ。
16. ｆ_５＜ＥＦＬである、請求項１に記載の屈曲カメラ。
17. レンズ素子Ｌ_４およびレンズ素子Ｌ_５を含むサブレンズ系は、正の屈折力を有する、請求項１に記載の屈曲カメラ。
18. Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜４×ｆ_５を満たす、請求項１に記載の屈曲カメラ。
19. Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜３×ｆ_５を満たす、請求項１に記載の屈曲カメラ。
20. 前記レンズは、条件ＳＴＤ＜０．０２０に従うレンズ素子間のエアギャップを少なくとも１つ含み、
    ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である、請求項１に記載の屈曲カメラ。
21. レンズ素子Ｌ_４とレンズ素子Ｌ_５との間のエアギャップは、ＳＴＤ＜０．０２０を満たし、
    ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である、請求項１に記載の屈曲カメラ。
22. ａ）有効焦点距離（ＥＦＬ）を有し、かつレンズ光軸に沿ってＮ≧７個のレンズ素子Ｌ_ｉを含むレンズであって、各レンズ素子は、それぞれの焦点距離ｆ_ｉを有し、かつ、それぞれの前面Ｓ_２ｉ－１およびそれぞれの後面Ｓ_２ｉを備え、複数の前記レンズ素子面は、Ｓ_ｋ（ただし、１≦ｋ≦２Ｎ）と印され、各レンズ素子面Ｓ_ｋは、クリアハイト値ＣＨ（Ｓ_ｋ）を有し、最後の表面Ｓ_２Ｎのクリアハイト値ＣＨ（Ｓ_２Ｎ）は、表面Ｓ_２から表面Ｓ_２Ｎ－１までの各表面のクリアハイト値以上である、レンズと、
    ｂ）イメージセンサと、
    ｃ）前記イメージセンサを含む平面に対して平行な第１の光路を、前記第１の光路に対して垂直であり、かつ前記レンズ光軸に対して平行な第２の光路へと屈曲させる光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）と、
    を備える、屈曲カメラであって、
    ｄ）前記屈曲カメラは、ｆナンバーｆ／＃＜１．２を有する、
    屈曲カメラ。
23. ｆ／＃＜１．１である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
24. ｆ／＃≦１．０である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
25. 前記屈曲カメラは、６０°より大きい対角視野（ＦＯＶ）を有する、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
26. １≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞４×ＥＦＬである、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
27. １≦ｉ≦３に対して、｜ｆ_ｉ｜＞５×ＥＦＬである、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
28. レンズ素子Ｌ_５は、すべてのレンズ素子の中で最も強い光学パワーを有し、ｉ≠５に対して、｜ｆ_５｜＜｜ｆ_ｉ｜である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
29. ｆ_５＜ＥＦＬである、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
30. レンズ素子Ｌ_４およびレンズ素子Ｌ_５を含むサブレンズ系は、正の屈折力を有する、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
31. Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜４×ｆ_５を満たす、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
32. Ｌ_４の焦点距離ｆ_４およびＬ_５の焦点距離ｆ_５は、｜ｆ_４｜＜３×ｆ_５を満たす、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
33. 前記レンズは、条件ＳＴＤ＜０．０２０に従うレンズ素子間のエアギャップを少なくとも１つ含み、
    ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
34. 前記レンズは、条件ＳＴＤ＜０．０１０に従うレンズ素子間のエアギャップを少なくとも１つ含み、
    ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
35. レンズ素子Ｌ_４とレンズ素子Ｌ_５との間のエアギャップは、ＳＴＤ＜０．０２０を満たし、
    ＳＴＤは、正規化ギャップ標準偏差である、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
36. 前記レンズと前記イメージセンサとの間に位置する光学素子をさらに含む、請求項２２に記載の屈曲カメラ。
    
    

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