JP2023527070A - 光学レンズ、カメラモジュール、および電子デバイス - Google Patents

Abstract

光学レンズ（１０）、カメラモジュール（１００）、および電子デバイス（１０００）であって、光学レンズ（１０）に進入する光は、光学レンズ（１０）の反射光学素子を用いることによって軸方向に折り曲げられ、これにより、光学レンズ（１０）は、長距離撮影効果を実現する相対的に長い焦点距離を有し、光学レンズ（１０）は、相対的に短い総トラック長を有する。したがって、光学レンズ（１０）が電子デバイス（１０００）に用いられる場合、電子デバイス（１０００）の薄型化は影響を受けない。さらに、光学レンズ（１０）において光路の折り曲げを実装するために、プリズムが必要とされない。プリズムが光路の折り曲げを実行するために用いられる光学レンズと比較すると、光学レンズ（１０）の製作精度および製造コストは相対的に低く、光学レンズ（１０）は光軸方向以外の別の方向において、相対的に小さいスペースを占有する。

Description

本願の実施形態は、レンズ分野に関し、特に、光学レンズ、カメラモジュール、および電子デバイスに関する。

近年、携帯電話などの電子デバイスによる撮影に対する要求がますます高まっており、遠くのシーンのクリアな撮影が、ユーザの関心の焦点になっている。言い換えれば、望遠レンズに対する要求がますます強くなっている。しかしながら、望遠レンズは通常、相対的に長い長さを有し、レンズの長さは、携帯電話などの電子デバイスの厚さに影響する重要な要素である。したがって、望遠レンズの構成は、電子デバイスの薄型化に影響を与える傾向がある。

現在、携帯電話の望遠レンズのほとんどは、ペリスコープレンズである。光路を曲げるために用いられるガラスプリズムがペリスコープレンズに配置され、これにより、レンズに進入する光がプリズム内で屈曲する。このように、望遠撮影を実装可能であり、望遠レンズの長さが短縮可能であり、望遠レンズの長さが電子デバイスの薄型化に与える影響を低減する。しかしながら、ガラスプリズムなどの構造がペリスコープレンズに用いられており、その結果、相対的に高い製作精度が要求され、製造コストが相対的に高くなる。

本願は、光学レンズ、光学レンズを含むカメラモジュール、およびカメラモジュールを含む電子デバイスを提供することにより、良好な結像効果を実現し、望遠効果、相対的に短い長さ、相対的に単純な製造工程、および相対的に低いコストを有する光学レンズを得る。

第１態様によれば、本願は、光学レンズを提供する。光学レンズは、複数のコンポーネントを含み、複数のコンポーネントは、物側から像側まで配置された第１コンポーネントおよび第２コンポーネントを含む。第１コンポーネントは、正の焦点屈折力を有し、第２コンポーネントは、負の焦点屈折力を有する。各コンポーネントは、少なくとも１つの光学素子を含む。各光学素子は、物側に面する物側面および像側に面する像側面を含む。第１コンポーネントにおける１つの光学素子は、反射光学素子であり、光は、反射光学素子において複数回反射する。第２コンポーネントにおける全ての光学素子は、透過光学素子である。光学レンズは、以下の関係式を満たす。
０．２５≦ＴＴＬ／ＥＦＬ≦０．５
ここで、ＴＴＬは光学レンズの総トラック長であり、ＥＦＬは光学レンズの有効焦点距離であり、ＴＴＬ／ＥＦＬは光学レンズの望遠比率である。

本願において、光学レンズに進入する光は、光学レンズの反射光学素子を用いることによって軸方向に折り曲げられ、これにより、光学レンズの有効焦点距離に対する光学レンズの総トラック長の比率は、前述の関係式を満たすことができる。このように、光学レンズは、相対的に長い焦点距離を有することができることにより、長距離撮影効果を実現し、光学レンズの総トラック長を低減することができる。さらに、本願において、光路の折り曲げを実装するために、プリズムを光学レンズで用いる必要がない。プリズムが光路の折り曲げを実行するために用いられる光学レンズと比較すると、光学レンズの製作精度および製造コストは、相対的に低い。さらに、プリズムが光路の折り曲げを実行するために用いられるペリスコープレンズと比較すると、本願の光学レンズは、反射光学素子を用いることによって光を軸方向に折り曲げる。したがって、光学レンズの総トラック長が短縮され、光学レンズは、別の方向において相対的に小さいスペースを占有する。

いくつかの実装において、光学レンズは、以下の関係式を満たす。
０．３≦｜ｆ_１／ｆ｜≦０．８
ここで、ｆ_１は第１コンポーネントの焦点距離であり、ｆは光学レンズの総焦点距離である。

光学レンズの総焦点距離に対する第１コンポーネントの焦点距離の比率は、前述の関係式で規定される。言い換えれば、光学レンズにおける第１コンポーネントの焦点屈折力および第２コンポーネントの焦点屈折力は、ある程度適切に割り当てられ、これにより、光学レンズは、良好な長距離撮影効果を得ることができ、光学レンズの長さを低減可能となり、光学レンズが薄型電子デバイスに適した場合を実装する。具体的には、本願の実装において、光学レンズの総焦点距離に対する第１コンポーネントの焦点距離の比率は、相対的に大きい。言い換えれば、第１コンポーネントは、相対的に高い焦点屈折力を有し、主に、光学レンズの焦点距離を増加させ、より良好な長距離撮影効果を実現するために用いられる。第２コンポーネントは、主に、視野補正の機能を実装するために用いられ、これにより、光学レンズは、高品質画像を捕捉することができる。

いくつかの実装において、前記反射光学素子の物側面は、第１反射領域と、前記第１反射領域の周りに配置された第１透過領域とを含み、像側面は、第２透過領域と、前記第２透過領域を囲む第２反射領域とを含み、光軸方向における、前記像側面への前記第１透過領域の投影は、前記第２反射領域に位置し、光は、前記第１透過領域を通って入射し、その後、前記第２反射領域において反射し、前記第１反射領域において反射し、その後、前記第２透過領域から発せられる。

実装において、第１反射領域は反射光学素子の物側面上に配置され、第２反射領域は、像側面に配置され、これにより、光は、第１反射領域および第２反射領域の両方において反射可能となり、言い換えれば、光は、反射光学素子において２回折り曲げられる。したがって、光学レンズの長い焦点距離を実装するために所望の光の方向調整効果が得られ、光学レンズにおける光学素子の厚さが低減することにより、光学レンズの長さが低減する。

いくつかの実装において、第１反射領域は、第２透過領域に向かって屈曲する凹状自由形状面であり、第２反射領域および第２透過領域の両方は、第１反射領域から離れる方向に突出する凸状自由形状面であることにより、第２反射領域において反射する光が第１反射領域へと確実に反射可能となり、第１反射領域において反射した光は、第２透過領域を通って発せられ、これにより、規定された要件を満たす。

いくつかの実装において、光学レンズは、以下の関係式を満たす。
０．２５≦ＯＢＳ≦０．５
ここで、ＯＢＳは、反射光学素子の物側面の直径に対する第１反射領域の直径の比率である。

反射光学素子の物側面の直径に対する第１反射領域の直径の比率は、前述の関係式で規定され、言い換えれば、反射光学素子の第１反射領域および第１透過領域のサイズが特定の範囲内に含まれることが可能となることにより、第１コンポーネントに進入する光と、第１コンポーネントから発せられて第２コンポーネントに進入する光量を確実にし、これにより、光学レンズの光束を確実にし、光学レンズの結像効果を確実にする。

いくつかの実装において、第２コンポーネントは、少なくとも２つの光学素子を含む。少なくとも２つの光学素子は、互いに協働して、より良好な視野補正効果を実現し、これにより、光学レンズは、より高品質の画像を得ることができる。いくつかの実装において、第２コンポーネントにおける各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、言い換えれば、第２コンポーネントにおける各光学素子の物側面および像側面の設計においてより高度な自由度があり、これにより、所望の効果が設計を通してより便利に得られる。いくつかの実装において、第１コンポーネントにおける光学素子の物側面および像側面も、自由形状面であってよい。

いくつかの実装において、光学レンズにおいて最大直径を有する光学素子の直径は、７ｍｍから１０ｍｍの範囲であり、これにより、相対的に長い焦点距離および相対的に短い光学距離を有する光学レンズを実装するための設計要件が満たされ、半径方向における光学レンズのサイズ（すなわち、光軸方向に垂直な方向）が可能な限り低減され、光学レンズによって占有されるスペースが低減される。

いくつかの実装において、光学レンズは、以下の関係式を満たす。
０．０５≦ＩＨ／ＥＦＬ≦０．１５
ここで、ＩＨは光学レンズの最大像高であり、ＥＦＬは光学レンズの有効焦点距離である。

本願の実装において、光学レンズの有効焦点距離に対する光学レンズの像高の比率は、前述の関係式を満たすように規定されることにより、光学レンズが相対的に大きい像高を確実に有し、これにより、光学レンズは、相対的に良好な結像品質を有することができる。

第２態様によれば、本願は、カメラモジュールをさらに提供する。カメラモジュールは、感光素子と、前述の光学レンズとを含む。感光素子は、光学レンズの像側に位置し、光学レンズの焦点面に位置する。感光素子は、光学レンズによって得られた画像の光信号を電気信号に変換できることにより、光学レンズによって得られた画像のさらなる処理を容易にし、これにより、相対的に良質な画像を得る。さらに、本願において、光学レンズは、相対的に長い焦点距離を有することができることにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い総トラック長をゆうし、光学レンズの製作精度および製造コストは相対的に低い。したがって、本願におけるカメラモジュールは、相対的に良好な長距離撮影効果を実現することができ、相対的に短い総トラック長を有することにより、薄型電子デバイスにより良好に適用され、カメラモジュールの製作精度および製造コストを相対的に低くすることができる。

第３態様によれば、本願は、電子デバイスを提供する。電子デバイスは、ハウジングと、前述のカメラモジュールとを含む。カメラモジュールの光軸方向は、電子デバイスの厚さ方向と同じである。本願において、カメラモジュールは、相対的に良好な長距離撮影効果を有し、相対的に短い総トラック長を有する。したがって、カメラモジュールを含む電子デバイスは、相対的に良好な長距離撮影効果を有する。さらに、カメラモジュールは、相対的に短い総トラック長を有し、カメラモジュールの光軸方向は、電子デバイスの厚さ方向と同じである。したがって本願における電子デバイスは、より小さい厚さで製造されてよく、これにより、電子デバイスは、長距離撮影効果を有しつつ、薄型化することができる。さらに、カメラモジュールの製作精度および製造コストは、相対的に低く、したがって、本願における電子デバイスの製造コストも、相対的に低くてよい。

本願に係る電子デバイスの構造の概略図である。

本願に係る別の電子デバイスの構造の概略図である。

本願の実施形態に係るカメラモジュールの概略分解図である。

本願の実施形態に係るカメラモジュールの構造の概略図である。

図３ａに示す実装における反射光学素子の断面概略図である。

本願の第１実施形態に係る光学レンズの部分構造の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が、第１実施形態における光学レンズを通過した後に存在する軸上収差の概略図である。

５５５ｎｍの波長を有する光が第１実施形態における光学レンズを通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図である。

異なる像高位置において、異なる波長の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差の概略図である。

第１実施形態における光学レンズの像面上の相対照度の分布曲線を示す。

本願の第２実施形態に係る光学レンズの部分構造の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が、第２実施形態における光学レンズを通過した後に存在する軸上収差の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が第２実施形態における光学レンズを通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図である。

異なる像高位置において、異なる波長の光が第２実施形態における光学レンズを通過した後に存在する横色収差の概略図である。

第２実施形態における光学レンズの像面上の相対照度の分布曲線を示す。

本願の第３実施形態に係る光学レンズの部分構造の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が、第３実施形態における光学レンズを通過した後に存在する軸上収差の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が第３実施形態における光学レンズを通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図である。

異なる像高位置において、異なる波長の光が第３実施形態における光学レンズを通過した後に存在する横色収差の概略図である。

第３実施形態における光学レンズの像面上の相対照度の分布曲線を示す。

本願の第４実施形態に係る光学レンズの部分構造の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が、第４実施形態における光学レンズを通過した後に存在する軸上収差の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が第４実施形態における光学レンズを通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図である。

異なる像高位置において、異なる波長の光が第４実装における光学レンズを通過した後に存在する横色収差を示す。

第４実施形態における光学レンズの像面上の相対照度の分布曲線を示す。

本願の第５実施形態に係る光学レンズの部分構造の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が、第５実施形態における光学レンズを通過した後に存在する軸上収差の概略図である。

それぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの波長を有する光が第５実施形態における光学レンズを通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図である。

異なる像高位置において、異なる波長の光が第５実装における光学レンズを通過した後に存在する横色収差の概略図である。

第５実施形態における光学レンズの像面上の相対照度の分布曲線を示す。

以下、添付図面を参照して、本願における実施形態の技術的解決手段を説明する。

理解を容易ならしめるために、本願における技術用語を最初に説明し、後述する。

焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ、ｆ）は、光学系における光の収束または発散の測定値であり、無限遠の物体のクリアな像が光学素子または光学素子群を通して結像面上に形成される場合に存在する、光学素子または光学素子群の光学中心と結像面との間の垂直距離を指す。薄い透過光学素子では、焦点距離は透過光学素子の中心と結像面との間の距離である。厚い光学素子または光学素子群では、焦点距離は、有効焦点距離（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ、ＥＦＬ）、すなわち光学素子または光学素子群の後側主面と結像面との間の距離と等しい。

アパーチャは、レンズを通過して機械本体の感光面に進入する光量を制御するために用いられる装置である。アパーチャは、通常、レンズに位置する。アパーチャのサイズは、ｆ値によって表現される。

アパーチャのｆ値は、レンズの焦点距離を、光の通過を可能にするために用いられるレンズの直径で除算することによって得られる相対値（相対的アパーチャの逆数）である。より小さいアパーチャのｆ値は、同じ単位時間に進入する光量がより大きいことを示す。より大きいアパーチャｆ値は、被写界深度がより小さいことを示し、撮影する背景のコンテンツがぼやけ、これは、望遠レンズの効果と同様である。

後側焦点距離（Ｂａｃｋ Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ、ＢＦＬ）は、光学レンズにおいて像側に最も近い光学素子と、光学レンズの結像面との間の距離である。

正の焦点屈折力は、光学素子が正の焦点距離を有し、光を収束させる効果を有することを示す。

負の焦点屈折力は、負の焦点屈折力と称されてもよく、光学素子が負の焦点距離を有し、光を発散させる効果を有することを示す。

総トラック長（ｔｏｔａｌ ｔｒａｃｋ ｌｅｎｇｔｈ、ＴＴＬ）は、光学レンズにおいて物側に最も近い光学素子の物側面から結像面までの合計長さであり、カメラの高さを形成する主な要素である。

アッベ数は、分散係数であり、異なる波長における光学材料の屈折率の差分比率であり、材料の分散度を表す。

光学機器において、頂点として光学機器におけるレンズを用いることによって、かつ、測定対象物体の目標の像がレンズを通過し得る最大範囲の２つのエッジを用いることによって形成される角度は、視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ、ＦＯＶ）と称される。光学機器の視野範囲は、視野に基づいて決定される。より大きい視野は、より広い視野範囲およびより低い光学倍率を示す。

光軸は、理想的な光学素子の中心を垂直に通過する線である。光軸に平行な光が凸状光学素子に入射する場合、理想的な凸状光学素子は、全ての光を光学素子後方の１点に収束させなければならず、全ての光が収束するこの点が焦点である。光が光軸に沿って伝搬する場合、光の透過方向は変化しない。

物側は、光学素子が境界として用いられる場合に存在する、撮影対象シーンが位置する側である。

像側は、光学素子が境界として用いられる場合に存在する、撮影対象シーンの像が位置する側である。

物側面は、光学素子の、物側に近い面である。

像側面は、光学素子の、像側に近い面である。

光学素子は、境界として用いられ、この場合、撮影対象物が位置する側が物側であり、光学素子の、物側に近い面が物側面と称されてよい。光学素子は、境界として用いられ、この場合、撮影対象物の像が位置する側が像側であり、光学素子の、像側に近い面が像側面と称されてよい。

軸上色収差は、縦色収差、位置色収差、または軸上収差とも称される。光軸に平行な光のビームは、レンズを通過した後に、異なる位置で収束する。この収差は、位置色収差または軸上色収差と称される。これは、レンズが様々な波長の光を異なる位置で結像し、結果として、異なる色の光の像の結像面が最終的な結像中に重なることができず、多色光が分散して分散を形成することによる。

横色収差は、倍率色収差とも称される。異なる色の光に対する光学系の倍率の差は、倍率色収差と称される。光学系の倍率は、波長によって変化し、それに応じて像のサイズが変化する。

ディストーション（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）は、光学系を用いることによって形成される物体の像の、物体に対する歪みの度合いを指す。ディストーションは、絞り球面収差の影響に起因して、視界の様々な領域の主光線が光学系を通過した後に、ガウシアン像面の交点高さが理想的な像高と等しくならないという事実に起因して生じるものであり、その高さと理想的な像高との間の差がディストーションである。したがって、ディストーションは、理想的な平面上で、軸外物点の結像位置のみを変化させる。結果として、像の形状は歪曲するが、像の精細度は影響を受けない。

光学ディストーション（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）は、光学理論を用いることによって計算される変形度を指す。

回折限界（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ）は、光学系を用いることによって理想的な物点が結像される場合に、回折の制限に起因して、理想的な像点は得ることができないが、フラウンホーファー回折像が得られることを意味する。光学系は、通常、円形のアパーチャを有し、したがって、フラウンホーファー回折像は、エアリーディスクである。このように、各物点の像は拡散スポットであり、２つの拡散スポットが互いに接近した後に、系の解像度を制限する２つの拡散スポットの間を区別することは難しい。より大きいサイズのスポットは、低い解像度を示す。

複数の光学素子の軸上厚さ（ＴＴＬ１）は、光学レンズの軸および第１光学素子の物側面の交点と、光学レンズの軸および最後の光学素子の像側面の交点との間の距離を指す。

本願は、電子デバイスを提供する。電子デバイスは、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ビデオカメラ、ビデオレコーダ、カメラ、または、撮影またはビデオ記録機能を有する別の形式のデバイスであってよい。電子デバイスは、少なくとも１つの光学レンズを含み、光学レンズは、望遠レンズを含み、これにより、電子デバイスは、相対的に良好な長距離撮影効果を実現することができる。
図１は、本願の実施形態に係る電子デバイス１０００の概略図である。本実施形態において、電子デバイス１０００は、携帯電話である。本願において、電子デバイス１０００が携帯電話である例を用いることによって、説明が提供される。

電子デバイス１０００は、カメラモジュール１００と、カメラモジュール１００と通信可能に接続された画像処理モジュール２００とを含む。カメラモジュール１００は、画像データを取得し、画像データを画像処理モジュール２００に入力するように構成され、これにより、画像処理モジュール２００は画像データを処理する。カメラモジュール１００および画像処理モジュール２００は、配線ルーティングなどの電気的接続方式でデータ伝送を実行することによって、通信可能に接続されてよく、または、結合などの方式でデータ伝送を実装してよい。カメラモジュール１００および画像処理モジュール２００は、代替的に、データ伝送が実装可能な別の方式で通信可能に接続されてよいことが理解されよう。

画像処理モジュール２００の機能は、一連の複合算術アルゴリズムオペレーションを用いることによって、デジタル画像信号を最適化し、最終的に、処理された信号を表示するために、ディスプレイに転送することである。画像処理モジュール２００は、画像処理チップ、デジタル信号処理チップ（ＤＳＰ）等であってよい。デジタル信号処理チップの機能は、カメラモジュール１００の感光チップによって得られたデータをタイムリーに、中央処理装置に迅速に転送し、感光チップをリフレッシュすることである。したがって、ＤＳＰチップの質は、画質（例えば、彩度および精細度）に直接影響する。

図１に示す実施形態において、カメラモジュール１００は、電子デバイス１０００の背面に配置されており、電子デバイス１０００の背面カメラである。いくつかの実施形態においてカメラモジュール１００は、代替的に、電子デバイス１０００の前面に配置され、電子デバイス１０００の正面カメラとして用いられることが理解されよう。正面カメラおよび背面カメラの両方は、自撮りのために用いられてよく、さらに、別の物体を撮影するために撮影者によって用いられてよい。

本願において、電子デバイス１０００は、ハウジング１００１を含み、カメラモジュール１００は、ハウジング１００１内に配置される。具体的には、孔がハウジング１００１上に配置される。カメラモジュール１００がハウジング１００１内に配置される場合、カメラモジュール１００の一端は孔内に配置されることにより、電子デバイス１０００外の光がカメラモジュール１００に確実に進入可能となり、これにより、シーンを撮影する。本実装において、ハウジング１００１は、リアカバープレートを含み、孔は、リアカバープレート上に配置され、これにより、カメラモジュール１００は、電子デバイス１０００の背面カメラとして用いられることができる。

本願において、カメラモジュール１００の光軸方向は、電子デバイス１０００の厚さ方向と同じである。すなわち、本願において、カメラモジュール１００の光軸方向は、ペリスコープレンズの光軸がプリズムを用いることによって変化した後に出現する折れ線とは異なる直線方向である。したがって、カメラモジュール１００の長さは、電子デバイス１０００の厚さに影響する重要な要素であり、カメラモジュール１００は、別の方向に電子デバイス１０００の過剰なスペースを占有しない。

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール１００が存在し、「複数の」は、２またはそれ以上を意味する。異なるカメラモジュール１００は、異なる撮影シナリオを満たすように、異なる機能を有してよい。例えば、いくつかの実装において、複数のカメラモジュールは、望遠カメラモジュールまたは広角カメラモジュールを含み、それぞれ、望遠撮影および広角撮影機能を実装する。図１に示す実施形態において、電子デバイス１０００は、２つの背面カメラを含み、２つのカメラモジュール１００は、それぞれ、一般的なカメラモジュールおよび望遠カメラモジュールである。一般的なカメラモジュールは、ルーティンの一般的な撮影に適用可能であり、望遠カメラモジュールは、遠くのシーンをクリアに撮影するために用いられることができる。いくつかの実装において、複数の異なるカメラモジュール１００の全ては、画像処理モジュール２００と通信可能に接続されてよく、画像処理モジュール２００を用いることによって、各カメラモジュール１００による撮影によって得られた画像データを処理する。

図１に示す実施形態における電子デバイス１０００のカメラモジュール１００が設置される位置は、例に過ぎないことを理解されたい。いくつかの他の実施形態において、カメラモジュール１００は、代替的に、携帯電話上の別の位置に設置されてよい。例えば、カメラモジュール１００は、携帯電話の背面の上部中央または右上角に設置されてよい。代替的に、カメラモジュール１００は、携帯電話の本体に配置されなくてよいが、携帯電話に対して可動または回転可能なコンポーネント上に配置されてよい。例えば、コンポーネントは、携帯電話の本体から伸張、後退、または回転してよい。カメラモジュール１００が設置される位置は、本願において限定されない。

図２は、本願に係る別の電子デバイスの構造の概略図である。いくつかの実施形態において、電子デバイス１０００は、アナログ－デジタルモジュール（Ａ／Ｄコンバータと称されてもよい）３００をさらに含む。アナログ－デジタル変換モジュール３００は、カメラモジュール１００と画像処理モジュール２００との間に接続される。アナログ－デジタル変換モジュール３００は、カメラモジュール１００によって生成された信号をデジタル画像信号に変換し、デジタル画像信号を画像処理モジュール２００に伝送し、画像処理モジュール２００を用いることによってデジタル画像信号を処理し、ディスプレイスクリーンまたはディスプレイを用いることによって像または画像を表示するように構成される。

いくつかの実施形態において、電子デバイス１０００は、メモリ４００をさらに含む。メモリ４００は、画像処理モジュール２００と通信可能に接続される。デジタル画像信号を処理した後に、画像処理モジュール２００は、画像をメモリ４００に伝送し、これにより、後で画像を見ることが必要になった場合、画像はいつでもメモリから見出され、ディスプレイスクリーン上に表示することができる。いくつかの実施形態において、画像処理モジュール２００は、さらに、処理されたデジタル画像信号を圧縮し、その後、処理されたデジタル画像信号をメモリ４００に格納することにより、メモリ４００のスペースを節約する。図２は、本願の実施形態に係る構造の概略図に過ぎないことに留意されたい。図２に示すカメラモジュール１００、画像処理モジュール２００、アナログ－デジタル変換モジュール３００、およびメモリ４００の位置、構造等は、例に過ぎない。

図３ａは、本願の実施形態に係るカメラモジュール１００の概略分解図である。カメラモジュール１００は、光学レンズ１０および感光素子２０を含む。感光素子２０は、光学レンズ１０の像側に位置し、カメラモジュール１００が動作する場合、撮影対象シーンは、光学レンズ１０を通過し、その後、感光素子２０上で結像される。具体的には、カメラモジュール１００の動作原理は以下の通りである。撮影対象シーンによって反射した光が光学レンズ１０を通過して光学像を生成し、光学像は、感光素子２０の面上に投影される。感光素子２０は、光学像を電気信号、すなわちアナログ画像信号に変換し、変換によって得られたアナログ画像信号をアナログ－デジタル変換モジュール３００に伝送することにより、アナログ－デジタル変換モジュール３００を用いることによって、アナログ画像信号を、画像処理モジュール２００に伝送するためのデジタル画像信号に変換する。

感光素子２０は、半導体チップであり、面は、数十万から数百万のフォトダイオードを含む。光によって照射された場合、感光素子２０は、電荷を生成し、アナログ－デジタル変換モジュール３００を用いることによって、デジタル信号への変換を実行する。感光素子２０は、電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）であってよい。電荷結合素子ＣＣＤ、すなわち感光素子２０は、高感度の半導体材料で形成され、光を電荷に変換し、アナログ－デジタル変換モジュール３００を用いることによってデジタル信号への変換を実行することができる。ＣＣＤは、多数の感光ユニットを、通常はメガピクセル単位で含む。ＣＣＤの面が光によって照射された場合、各感光ユニットは、感光ユニットを照射する光信号を電気信号に変換し、全ての感光ユニットによって生成された信号が追加されることにより、完全な画像を形成する。相補型金属酸化膜半導体ＣＭＯＳは、主に、シリコンおよびゲルマニウムで形成された半導体であり、これにより、Ｎ型（負に帯電した）半導体およびＰ型（正に帯電した）半導体がＣＭＯＳ上で共存する。２つの相補効果によって生成された電流は、処理チップによって像として記録および解釈されてよい。

光学レンズ１０は、結像品質および結像効果に影響する。クリアな像が、シーンの光が光学レンズ１０を通過した後に、結像面上に形成され、シーンの像は、結像面上に位置する感光素子２０によって記録される。結像面は、光学レンズ１０を用いることによってシーンが結像された後に得られる像が位置する平面である。本願において、光学レンズ１０は、物側から像側へと配置された複数のコンポーネントを含む。各コンポーネントは、少なくとも１つの光学素子を含み、全てのコンポーネントにおける光学素子は、同軸に配置される。全てのコンポーネントにおける光学素子は、互いに協働することにより、相対的に良好な結像効果で像を形成する。物側は、撮影対象シーンが位置する側であり、像側は、結像面が位置する側である。

本願において、光学レンズ１０は、固定焦点レンズまたはズームレンズであってよい。固定焦点レンズは、各コンポーネントにおける光学素子が相対的に固定された位置にあることにより、光学レンズ１０の焦点距離が確実に固定されることを意味する。ズームレンズは、各コンポーネントにおける光学素子または複数のコンポーネントにおける光学素子が、互いに対して移動可能であり、異なる光学素子の相対位置が変化することにより、光学レンズ１０の焦点距離を変化させることを意味する。

いくつかの実施形態において、光学レンズ１０は、感光素子２０に対して軸方向に移動可能であり、これにより、光学レンズ１０は、感光素子２０に接近する、またはこれから離れて移動する。光学レンズ１０がズームレンズであり、光学レンズ１０の焦点距離が変化する場合、光学レンズ１０は、これに対応して、感光素子２０に対して軸方向に移動し、これにより、感光素子２０は、常に光学レンズの結像面上に位置することにより、光学レンズ１０は、任意の焦点距離で、良好な結像を確実に実行することができる。いくつかの実装において、光学レンズ１０における光学素子間の距離が変化することにより、光学レンズ１０の焦点距離を変化させる場合、光学レンズ１０における光学素子と感光素子２０との間の距離も変化してよく、これにより、感光素子２０は光学レンズ１０の結像面上に位置することが理解されよう。この場合、光学レンズ１０と感光素子２０との間の距離は不変であってよい。

図３ｂは、本願の実施形態に係るカメラモジュール１００の構造の概略図である。本実施形態において、カメラモジュール１００は、固定ベース５０（ホルダ）、熱線フィルタ３０、および回路基板６０などの構造をさらに含む。光学レンズ１０は、レンズバレル１０ａをさらに含む。光学レンズ１０の全てのコンポーネントにおける光学素子は、レンズバレル１０ａ内に固定され、レンズバレル１０ａ内に固定された光学素子は、同軸に配置される。

感光素子２０は、ボンディング、パッチ等によって回路基板６０に固定され、アナログ－デジタル変換モジュール３００、画像処理モジュール２００、メモリ４００等も、ボンディング、パッチ等によって回路基板６０に固定され、これにより、感光素子２０、アナログ－デジタル変換モジュール３００、画像処理モジュール２００、メモリ４００等は、回路基板６０を用いることによって通信可能に接続される。いくつかの実施形態において、固定ベースは、回路基板６０に固定される。回路基板６０は、フレキシブルプリント回路（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）またはプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）であってよく、電気信号を伝送するように構成される。ＦＰＣは、片側フレキシブルボード、両側フレキシブルボード、マルチレイヤフレキシブルボード、剛性フレキシブルボード、ハイブリッド構造を有するフレキシブルプリント回路等であってよい。カメラモジュール１００に含まれる他の構成要素は、本明細書において１つずつ詳細に説明しない。

いくつかの実装において、熱線フィルタ３０は、回路基板６０に固定され、光学レンズ１０と感光素子２０との間に位置してよい。光学レンズ１０を通過する光は、熱線フィルタ３０を照射し、熱線フィルタ３０を用いることによって感光素子２０に伝送される。熱線フィルタは、感光素子２０上に投影される不要な光を排除し、感光素子２０が擬色またはリップルを生成するのを防止することにより、感光素子２０の実効分解能および色再現を向上させてよい。いくつかの実施形態において、熱線フィルタ３０は、代替的に、光学レンズ１０の、像側に面する端部に固定されてよい。

いくつかの実施形態において、固定ベース５０は、回路基板６０に固定され、光学レンズ１０、熱線フィルタ３０、感光素子２０の全ては、固定ベース５０内に収容され、感光素子２０、熱線フィルタ３０、および光学レンズ１０は、回路基板６０上に連続的に積層され、これにより、光学レンズ１０を通過する光は、熱線フィルタ３０を照射可能となり、熱線フィルタ３０を用いることによって感光素子２０に伝送可能となる。光学レンズ１０のレンズバレル１０ａは、固定ベース５０に接続され、固定ベース５０に対して移動可能であることにより、光学レンズ１０と感光素子２０との間の距離を変化させる。具体的には、本願のいくつかの実施形態において、固定ベース５０は、固定バレル５１を含む。内ネジは、固定バレル５１の内壁上に配置され、外ネジは、レンズバレル１０ａの外壁上に配置され、レンズバレル１０ａは、固定バレル５１にネジ留めされる。駆動部４０の駆動部材は、レンズバレル１０ａを回転するように駆動し、これにより、レンズバレル１０ａは、固定バレル５１に対して軸方向に移動し、それに応じて、光学レンズ１０における光学素子は、感光素子２０に接近する、またはこれから離れて移動する。レンズバレル１０ａは、代替的に、別の方式で固定ベース５０に接続され、固定ベース５０に対して移動してよいことが理解されよう。例えば、レンズバレル１０ａは、スライドを用いることによって固定ベース５０に接続される。いくつかの実施形態において、光学レンズ１０における各光学素子は、レンズバレル１０ａ内に配置され、レンズバレル１０ａに対して移動可能であり、これにより、異なる光学素子が互いに対して移動可能であることにより、焦点調整を実行する。

さらに、図３ａを参照すると、本願において、光学レンズ１０における複数のコンポーネントは、物側から像側へと連続的に配置された第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２を含む。全てのコンポーネントにおける光学素子は、同軸に配置され、全てのコンポーネントにおける光学素子の軸は、直線である、言い換えれば、光学素子は、同じ方向に配置される。本願において、全てのコンポーネントにおける光学素子の軸の位置は、カメラモジュール１００の光軸方向である。したがって、本願における全てのコンポーネントにおける光学素子は、電子デバイス１０００の厚さ方向に配置される。各光学素子は、物側に面する物側面および像側に面する像側面を含む。本願における各光学素子は、正の焦点屈折力または負の焦点屈折力を有する光学素子であることが理解されよう。平面鏡が光学素子間に挿入される場合、平面鏡は、本願における光学レンズ１０において、光学素子として考慮されない。例えば、第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子および第２光学素子の２つの光学素子を含む。平面鏡が第１光学素子と第２光学素子との間に挿入される場合、第１コンポーネントＳ１が３つの光学素子を含むことは考慮しなくてよく、平面鏡は、第１コンポーネントＳ１における第３光学素子として考慮されなくてよい。

本願において、第１コンポーネントＳ１は正の焦点屈折力を有し、第２コンポーネントＳ２は負の焦点屈折力を有し、これにより、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の光角が一致することにより、相対的に良好な長距離撮影効果を有する光学レンズ１０が得られる。本願において、第１コンポーネントＳ１における１つの光学素子は、反射光学素子であり、光は、反射光学素子において複数回反射することができる。光学レンズ１０に進入する光は、反射光学素子を用いることによって軸方向に折り曲げられ、これにより、光学レンズ１０は、相対的に長い焦点距離を有することにより、長距離撮影効果を実現し、光学レンズ１０の総トラック長を低減することができる。

図４は、図３ａに示す実装における反射光学素子の断面概略図である。本実装において、反射光学素子の物側面は、第１反射領域１１１と、第１反射領域１１１の周りに配置された第１透過領域１１２とを含む。像側面は、第２透過領域１１３と、第２透過領域１１３を囲む第２反射領域１１４とを含む。光軸方向における、像側面への第１透過領域１１２の投影は、第２反射領域１１４に位置する。光は、第１透過領域１１２および第２透過領域１１３から発することができ、第１反射領域１１１および第２反射領域１１４において反射することができる。具体的には、いくつかの実装において、反射膜層が、物側面上の、第１反射領域１１１に対応する領域に形成され、これにより、光は、第１反射領域１１１において反射することができる。反射膜層は、像側面上の、第２反射領域１１４に対応する領域に形成され、これにより、光は、第２反射領域１１４において反射することができる。反射膜層は、コーティング、スパッタリング、または蒸着などの方式で、または反射膜を直接取り付ることによって、形成されてよい。

光は、第１透過領域１１２を通して入射し、その後、光路ａに沿って第２反射領域１１４を照射し、その後、光は、第２反射領域１１４において反射し、その後、光路ｂに沿って第１反射領域１１１を照射し、その後、光は、第１反射領域１１１において反射し、その後、光路ｃに沿って第２透過領域を照射し、第２投影領域から発せられる。言い換えれば、本実装において、光は、反射光学素子を用いることによって２回折り曲げられることができることにより、光路ａ、光路ｂ、および光路ｃに沿ってそれぞれ照射する光学素子を形成する。通常、第１コンポーネントＳ１における全ての光学素子が透過光学素子である場合、第１コンポーネントＳ１が所望の光屈折効果を実現して長い焦点距離を有する所望の光学レンズ１０を得るために、少なくとも３つの光学素子が必要とされる。光は、それぞれ、３つの光学素子において光路ａの方向、光路ｂの方向、および光路ｃの方向に伝送され、これにより、光は、第１コンポーネントＳ１における３つの光学素子を用いることによって、第１コンポーネントＳ１から所望の角度で発せられる。しかしながら、本願の本実装において、３つの光学素子によって実現される効果は、１つの反射光学素子を用いることによって実現可能である。したがって、光学レンズ１０は、所望の長距離撮影効果を実現し、光学レンズ１０における複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１は、相対的に小さい。光学レンズ１０の総トラック長ＴＴＬは、光学レンズ１０の背面焦点距離ＢＦＬと、光学レンズ１０における複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１との和である。光学レンズ１０の長距離撮影効果が同じ場合、光学レンズ１０の背面焦点距離ＢＦＬは基本的に同じである。本願において、光は、反射光学素子を用いることによって複数回折り曲げられ、したがって、複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１を相対的に小さくすることができ、さらに、光学レンズ１０は、相対的に短い総トラック長を有し、薄型電子デバイスにより適したものとなることができる。さらに、本願において、光学レンズ１０に進入する光は、反射光学素子を用いることによって軸方向に折り曲げられ、光路の折り曲げを実装するためにプリズムは必要とされない。プリズムが光路の折り曲げを実行するために用いられるペリスコープレンズと比較すると、光学レンズ１０の製作精度および製造コストは、相対的に低い。さらに、プリズムが光路の折り曲げを実行するために用いられるペリスコープレンズと比較すると、本願の光学レンズ１０は、反射光学素子を用いることによって光を軸方向に折り曲げる。したがって、光学レンズ１０の総トラック長が短縮され、光学レンズ１０は、別の方向において相対的に小さいスペースを占有する。

いくつかの実装において、第１コンポーネントＳ１における反射光学素子は、代替的に、透過光学素子であってよく、第１コンポーネントＳ１は、反射光学素子の物側面および像側面上に位置する反射光学素子およびリフレクタを含む。光は、反射光学素子の物側面から入射し、その後、像側面から発して、像側に位置するリフレクタによって反射する。像側に位置するリフレクタによって反射した後に、光は、反射光学素子の像側面から入射して物側面から発せられ、その後、物側に位置するリフレクタを照射する。その後、物側に位置するリフレクタによって反射した後に、光は、再び反射光学素子に入射することにより、反射光学素子における光を複数回反射させる。したがって、光学レンズ１０は、相対的に良好な長距離撮影効果を実現し、相対的に短い総トラック長を有する。

本願のいくつかの実装において、光学レンズ１０は、以下の関係式を満たす。
０．２５≦ＯＢＳ≦０．５
ここで、ＯＢＳは、反射光学素子の物側面の直径に対する第１反射領域１１１の直径の比率である。

反射光学素子の物側面の直径に対する第１反射領域１１１の直径の比率は、前述の関係式で規定され、言い換えれば、反射光学素子の第１反射領域１１１および第１透過領域１１２のサイズが特定の範囲内に含まれることが可能となることにより、第１コンポーネントＳ１に進入する光と、第１コンポーネントＳ１から発せられて第２コンポーネントＳ２に進入する光量を確実にし、これにより、光学レンズ１０の光束を確実にし、光学レンズ１０の結像効果を確実にする。

いくつかの実装において、第１反射領域１１１は、第２透過領域に向かって屈曲する凹状自由形状面であり、第２反射領域１１４および第２透過領域１１３の両方は、第１反射領域１１１から離れる方向に突出する凸状自由形状面であることにより、第１透過領域１１２から進入する光が第２反射領域１１４において反射可能となり、その後、第１反射領域１１１を照射し、その後、第１反射領域１１１において反射した光は、その後、第２透過領域１１３から発せられ、これにより、規定された要件を満たすことを確実にする。さらに、第１コンポーネントＳ１の焦点屈折力は、第１反射領域１１１、第２反射領域１１４、および第２透過領域１１３の曲率を調整することによって調整可能であることにより、相対的に良好な長距離撮影効果を有する光学レンズ１０を得て、光学レンズ１０の総トラック長を可能な限り低減する。本願の別の実装において、光学レンズ１０の第１透過領域１１２、第１反射領域１１１、第２反射領域１１４、および第２透過領域１１３は、代替的に、他の形でよいことが理解されよう。

本願のいくつかの実装において、光学レンズ１０は、以下の関係式を満たす。
０．２５≦ＴＴＬ／ＥＦＬ≦０．５
ここで、ＴＴＬは光学レンズ１０の総トラック長であり、ＥＦＬは光学レンズ１０の有効焦点距離であり、ＴＴＬ／ＥＦＬは光学レンズ１０の望遠比率である。本願において、様々な位置で出現するＥＦＬ、ＴＴＬ、およびＴＴＬ／ＥＦＬは、同じ意味を表し、以後、ＥＦＬ、ＴＴＬ、またはＴＴＬ／ＥＦＬが出現した場合、詳細は説明しないことに留意されたい

本願の本実施形態において、光学レンズ１０の有効焦点距離（ＥＦＬ）および総トラック長（ｔｏｔａｌ ｔｒａｃｋ ｌｅｎｇｔｈ、ＴＴＬ）が前述の関係式を満たす場合、光学レンズ１０は、相対的に長い有効焦点距離および相対的に短い総トラック長を有し、言い換えれば、光学レンズ１０は、相対的に良好な長距離撮影効果を実現することができ、相対的に短い長さを有し、薄型化要件が存在する電子デバイス１０００、例えば携帯電話への適用により適したものとすることができる。本願において、光学レンズ１０の光軸は、カメラモジュール１００の光軸である。光学レンズ１０の光軸は、光学レンズ１０の中心線である。光学レンズ１０の光軸に入射する光が光軸に沿って伝送された後に、方向は変化しない。本願において、光学レンズ１０の光軸方向は、電子デバイス１０００の厚さ方向と同じであり、したがって、光学レンズ１０の長さは、電子デバイス１０００の厚さに影響する重要な要素である。したがって、光学レンズ１０が相対的に短い長さを有する場合、電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することにより、電子デバイス１０００に対する現在の薄型化要件を満たしてよい。本願のいくつかの実装において、電子デバイス１０００は、携帯電話、タブレット、カメラ、またはノートブックコンピュータなどのタイプの電子製品であり、ディスプレイスクリーンを含む。電子デバイス１０００の厚さ方向は、ディスプレイスクリーンの方向に垂直である。

本願のいくつかの他の実装において、ＴＴＬ／ＥＦＬは、僅かに０．２５より小さくてよく、例えば０．２３または０．２であってよく、またはＴＴＬ／ＥＦＬは、僅かに０．５より大きく、例えば０．５５または０．６であってよいことが理解されよう。

本願のいくつかの実施形態において、光学レンズ１０における各光学素子は、プラスチック材料、ガラス材料、または別の複合材料で形成されてよい。複雑な形状の様々な光学素子の構造は、プラスチック材料を用いることによって容易に形成することができる。ガラス材料で形成された光学素子の屈折率ｎ１は、以下の関係式を満たす。１．５０≦ｎ１≦１．９０。プラスチック製光学素子の屈折率の範囲（１．５５から１．６５まで）と比較すると、屈折率は、より広い範囲から選択されてよく、より優れた性能を有する、より薄型のガラス製光学素子を得ることは、より容易である。これは、光学レンズ１０における複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１を低減することに役立ち、複雑な形状の光学素子の構造を形成することは容易ではない。したがって、本願のいくつかの実施形態において、製造コスト、効率、および光学的効果を考慮して、異なる光学素子の具体的な適用材料が、要件に基づいて適切に選択される。本願のいくつかの実施形態において、光学レンズ１０における全ての光学素子は、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストおよび製造の困難さを低減する。本願のいくつかの実装において、ガラス製光学素子が、さらに、光学レンズ１０に配置されることにより、さらに、光学レンズ１０における複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１を低減することが理解されよう。例えば、第１コンポーネントＳ１における反射光学素子は、ガラス製光学素子として配置される。

本願において、各コンポーネントにおける各光学素子のパラメータ（材料、軸上厚さ、および面パラメータを含む）は、適切に設定されることにより、各コンポーネントに構成される焦点屈折力を適切に割り当て、これにより、各コンポーネントの焦点距離および屈折率などの光学パラメータを最適化する。したがって、光学レンズ１０は、高い結像性能を得て、相対的に小さい長さのサイズを有することにより、薄型電子デバイス１０００への要件を満たす。具体的には、本願のいくつかの実装において、光学レンズ１０は、以下の関係式を満たす。
０．３≦｜ｆ_１／ｆ｜≦０．８
ここで、ｆ_１は第１コンポーネントＳ１の焦点距離であり、ｆは光学レンズ１０の総焦点距離である。

光学レンズ１０の総焦点距離に対する第１コンポーネントＳ１の焦点距離の比率は、前述の関係式で規定される。言い換えれば、光学レンズ１０における第１コンポーネントＳ１の焦点屈折力および第２コンポーネントＳ２の焦点屈折力は、ある程度適切に割り当てられ、これにより、光学レンズ１０は、良好な長距離撮影効果を得ることができ、光学レンズ１０の長さを低減可能となり、光学レンズ１０が薄型電子デバイス１０００に適した場合を実装する。具体的には、本願の実装において、光学レンズ１０の総焦点距離に対する第１コンポーネントＳ１の焦点距離の比率は、相対的に大きい。言い換えれば、第１コンポーネントＳ１は、相対的に高い焦点屈折力を有し、主に、光学レンズ１０の焦点距離を増加させ、より良好な長距離撮影効果を実現するために用いられる。

本願の実装において、第１コンポーネントＳ１に含まれる光学素子は、特定の厚さを有する厚い光学素子または複数の光学素子を含む光学素子群であることに留意されたい。したがって、本願の実装において、第１コンポーネントＳ１の焦点距離ｆ_１は、第１コンポーネントＳ１の有効焦点距離ＥＦＬ１であり、光学レンズ１０の総焦点距離ｆは、光学レンズ１０の有効焦点距離ＥＦＬである。

本願において、第２コンポーネントＳ２における全ての光学素子は、透過光学素子である。光は、第１コンポーネントＳ１から発せられ、その後、第２コンポーネントＳ２に入射し、第２コンポーネントＳ２における各光学素子は、第１コンポーネントＳ１から発せられた光を補正および調整することにより、より良好な結像品質を有する画像を得る。本願のいくつかの実装において、第２コンポーネントＳ２は、少なくとも２つの光学素子を含む。少なくとも２つの光学素子は、互いに協働して、より良好な視野補正効果を実現し、これにより、光学レンズ１０は、より高品質の画像を得ることができる。いくつかの実装において、第２コンポーネントＳ２における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、言い換えれば、第２コンポーネントＳ２における各光学素子の物側面および像側面の設計においてより高度な自由度があり、これにより、所望の効果が設計を通してより便利に得られる。いくつかの実装において、第１コンポーネントＳ１における光学素子の物側面および像側面も、自由形状面であってよく、これにより、所望の効果が設計を通してより便利に得られる。

いくつかの実装において、各光学素子の像側面および物側面の両方が非球面である場合、各光学素子の像側面および物側面は、以下の数式を満たす。

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、ａ_ｉは非球面係数であり、ρは標準化された軸方向座標である。

前述の関係式に基づいて、異なる非球面を有する光学素子が得られ、これにより、異なる光学素子が異なる光学的効果を実現することができ、異なる非球面を有する光学素子が、良好な撮影効果を実現するように協働する。

いくつかの実装において、第１コンポーネントＳ１または第２コンポーネントＳ２におけるいくつかの光学素子の物側面または像側面は、代替的に、平面または球面であってよいことが理解されよう。

本願の実装において、光学レンズ１０において最大直径を有する光学素子の直径は、７ｍｍから１０ｍｍの範囲であり、これにより、相対的に長い焦点距離および相対的に短い光学距離を有する光学レンズ１０を実装するための設計要件が満たされ、半径方向における光学レンズ１０のサイズ（すなわち、光軸方向に垂直な方向）が可能な限り低減され、光学レンズ１０によって占有されるスペースが低減される。光は、反射光学素子において複数回反射する必要があり、したがって、反射光学素子は、相対的に大きい直径を有する必要がある。通常、反射光学素子は、光学レンズ１０における全ての光学素子において、最大直径を有する光学素子であり、言い換えれば、反射光学素子の直径は、７ｍｍから１０ｍｍの範囲にあることにより、反射光学素子を用いることによって光路が軸方向に確実に折り曲げ可能となることにより、相対的に小さい厚さを有する光学レンズ１０を得て、反射光学素子の過度に大きい直径に起因して半径方向における光学レンズ１０のサイズが増大する場合を回避し、これにより、半径方向において、光学レンズ１０によって占有されるスペースを低減する。

いくつかの実装において、光学レンズ１０は、さらに、以下の関係式を満たす。
０．０５≦ＩＨ／ＥＦＬ≦０．１５
ここで、ＩＨは光学レンズ１０の最大像高であり、ＥＦＬは光学レンズ１０の有効焦点距離である。

本願の実装において、光学レンズ１０の有効焦点距離に対する光学レンズ１０の像高の比率は、前述の関係式を満たすように規定されることにより、光学レンズ１０が相対的に大きい像高を確実に有し、これにより、光学レンズ１０は、相対的に良好な結像品質を有することができる。

本願のいくつかの実施形態において与えられた関係式および範囲に基づいて、第１コンポーネントＳ１における反射光学素子および第２コンポーネントＳ２における透過光学素子の組み合わせを用いることによって、光学レンズ１０は、長距離撮影および短い光学距離の要件を満たすことができ、相対的に高い結像性能を得ることができる。さらに、ペリスコープレンズと比較すると、半径方向（すなわち、光軸方向に垂直な方向）における光学レンズ１０のサイズは、過度に増大しておらず、電子デバイス１０００の厚さ方向に垂直な方向において光学レンズ１０によって占有されるスペースが増大する場合が回避される。

本願の実施形態のいくつかの具体的で非限定的な例が、図５から図２４を参照してより詳細に後述される。

図５は、本願の第１実施形態に係る光学レンズ１０の部分構造の概略図である。本実施形態において、光学レンズ１０は、２つのコンポーネントを含む。２つのコンポーネントは、それぞれ、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２である。第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子１１を含み、第２コンポーネントＳ２は、第２光学素子１２および第３光学素子１３を含む。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３は、物側から像側へと連続的に配置され、全ての光学素子は、同軸に配置される。第１光学素子１１は、反射光学素子であり、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、一般的な光学素子である。

本実装において、第１光学素子１１は、正の焦点屈折力を有し、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、負の焦点屈折力を有する。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３の全ては、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストを低減する。

本願の第１実施形態における設計パラメータを、表１に示す。

第１実施形態における光学レンズ１０の設計パラメータ

表における符号の意味は、以下の通りである。

符号ｆは、光学レンズ１０の焦点距離である。

符号ｆ_１は、第１コンポーネントＳ１の焦点距離である。

符号ｆ_２は、第２コンポーネントＳ２の焦点距離である。

ＥＦＬは、光学レンズ１０の有効焦点距離である。本実装において、ｆおよびＥＦＬの値は同じである。

ＴＴＬは、光学レンズ１０の総トラック長であり、ＴＴＬは、光学レンズ１０の背面焦点距離ＢＦＬと、光学レンズ１０における複数の光学素子の軸上厚さＴＴＬ１との和である。

ＩＨは、光学レンズ１０の最大像高である。

Ｄ_ｍａｘは、光学レンズ１０において最大直径を有する光学素子の直径、すなわち、本実装における第１光学素子１１の直径である。

本願において、ｆ、ｆ_１、ｆ_２、ＴＴＬ、ＥＦＬ、ＯＢＳ、ＩＨ、およびＤ_ｍａｘなどの符号は、同じ意味を表し、これらの符号が後で再び出現した場合、詳細は説明しないことに留意されたい。

表１における設計パラメータに基づいて、各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータ、ならびに各光学素子の物側面および像側面の表面係数は、表１における設計パラメータを実装するように、これに対応して設計される必要がある。表２は、本願の本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータを示し、表３は、本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を示す。

第１実装における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数

表における符号の意味は、以下の通りである。

Ｒ１は、近軸位置における第１光学素子１１の物側面上の第１透過領域１１２の曲率半径であり、無限は、曲率半径が無限であること、言い換えれば、第１光学素子１１の物側面上の第１透過領域１１２は、平面であることを示す。近軸位置は、光学素子の光軸に近い領域である。本実装において、近軸位置における第１透過領域１１２の曲率半径は、近軸位置に伸張する第１透過領域１１２の部分の曲率半径である。

Ｒ２は、近軸位置における第１光学素子１１の像側面上の第２反射領域１１４の曲率半径である。本実装において、近軸位置における第２反射領域１１４の曲率半径は、近軸位置に伸張する第２反射領域１１４の部分の曲率半径である。

Ｒ３は、近軸位置における第１光学素子１１の物側面の第１反射領域１１１の曲率半径である。

Ｒ４は、近軸位置における第１光学素子１１の像側面上の第２透過領域１１３の曲率半径である。

Ｒ５は、近軸位置における第２光学素子１２の物側面の曲率半径である。

Ｒ６は、近軸位置における第２光学素子１２の像側面の曲率半径である。

Ｒ７は、近軸位置における第３光学素子１３の物側面の曲率半径である。

Ｒ８は、近軸位置における第３光学素子１３の像側面の曲率半径である。

符号ａ１は、第１光学素子１１の物側面上の第１透過領域１１２と、第１光学素子１１の像側面上の第２反射領域１１４との間の軸上距離である。

符号ａ２は、第１光学素子１１の像側面上における第２反射領域１１４と、第１光学素子１１の物側面上の第１反射領域１１１との間の軸上距離である。

符号ａ３は、第１光学素子１１の物側面上の第１反射領域１１１と、第１光学素子１１の像側面上の第２透過領域１１３との間の軸上距離である。

符号ａ４は、第１光学素子１１の像側面上の第２透過領域１１３と、第２光学素子１２の物側面との間の軸上距離である。

符号ａ５は、第２光学素子１２の像側面と、第３光学素子１３の物側面との間の軸上距離である。

符号ｄ１は、第１光学素子１１の軸上厚さである。

符号ｄ２は、第２光学素子１２の軸上厚さである。

符号ｄ３は、第３光学素子１３の軸上厚さである。

符号ｎ１は、第１光学素子１１の屈折率である。

符号ｎ２は、第２光学素子１２の屈折率である。

符号ｎ３は、第３光学素子１３の屈折率である。

本願において、別段の説明がされない限り、符号は同じ意味を表し、その符号が後で再び出現した場合、詳細は説明しないことに留意されたい。

正または負の曲率半径は、光学面が物側または像側に向かって突出することを示すことに留意されたい。光学面（物側面または像側面を含む）が物側に向かって突出する場合、光学面は正の曲率半径を有する。光学面（物側面または像側面を含む）が像側に向かって突出する場合、これは、光学面が物側面上で凹状であり、光学面が負の曲率半径を有することと等価である。

本実装において、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の各々における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、光学素子の表面係数は、非球面係数である。本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を、表３に示す。

第１実装における光学レンズ１０の非球面係数

本明細書において、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、およびＡ６などの符号は、非球面係数を表す。表における各パラメータは、科学的表記方法を用いることによって表現されていることに留意されたい。例えば、３．４２３Ｅ－４は３．４２３×１０^－４を意味し、－７．５０Ｅ－０２は、－７．５０×１０^－２を意味する。本願において、別段の説明がない限り、Ｋ、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、およびＡ６などの符号が後で再び出現した場合、符号は本明細書において用いられるものと同じ意味を表し、詳細は後で説明しないことに留意されたい。

本実施形態において、第１光学素子１１から第３光学素子１３の全ての面タイプは、均等な非球面であり、以下の非球面数式を用いることによって定義されてよい。

本実装において、

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、およびＡ６は非球面係数である。

表２および表３における設計パラメータに基づいて、表４に示す基本パラメータを有する光学レンズ１０が設計されることにより、光学レンズ１０が相対的に良好な結像品質を有し、長い焦点距離および短い光学距離を有するという要件を満たす。

第１実施形態における光学レンズ１０の基本パラメータ

図６から図９は、第１実施形態における光学レンズ１０の光学性能を表す図である。

具体的には、図６は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する軸上収差の概略図である。図６において、垂直座標は、標準化された瞳孔座標を表し、水平座標は、軸方向における収差をミリメートル単位で表す。本実施形態において、軸上収差が非常に小さな範囲内で制御されていることが、図６から認識されよう。

図７は、波長が５５５ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図であり、光が光学レンズ１０を通過した後に存在する像の変形と、理想的な形状との間の差を表すために用いられる。図７の左の図において、実線は、５５５ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する子午線方向の像面湾曲の概略図であり、破線は、５５５ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する矢状方向の像面湾曲の概略図である。図７の右の図は、５５５ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する光学ディストーションの概略図である。本実施形態において、像面湾曲およびディストーションは、光学系において視覚的に識別可能な範囲（２％と等しいおよびこれより小さい範囲は、視覚的に識別不可能である）内で制御されていることが、図から認識されよう。

図８は、異なる像高位置において、異なる波長の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差の概略図である。図８において、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で結像偏差を表す。カーブａは、波長が６２０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表し、カーブｂは、波長が５５０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表す。異なる帯域の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像の間で、異なる像高位置において、相対的に小さい結像偏差が存在する、言い換えれば、様々な波長の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する結像偏差は、基本的に、光学レンズ１０の結像品質に影響しないことが、図から認識されよう。

図９は、第１実施形態における光学レンズ１０の像面上の相対照度の分布曲線を示す。図９において、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で相対照度を表す。本実装における光学レンズの像面上の異なる領域において、相対的に均等な分布が存在すること、すなわち、本実装における光学レンズ１０は、相対的に均一な明度を有する像を得ることができ、したがって、相対的に良好な像を得ることができることが、図から認識されよう。

本実施形態において提供される光学レンズ１０において、焦点距離ｆは２４．５ｍｍであり、総トラック長ＴＴＬは７．４ｍｍであり、ＴＴＬ１の長さは４．１１ｍｍである。したがって、光学レンズ１０は、良好な結像品質および長い焦点距離（ｆが相対的に大きい）を有することにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い光学距離（ＴＴＬ１およびＴＴＬの両方）が相対的に小さい、言い換えれば、本実装における光学レンズ１０は相対的に短い長さを有し、これにより、光学レンズ１０を含む電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することができる。

図１０は、本願の第２実施形態に係る光学レンズ１０の構造の概略図である。本実施形態において、光学レンズ１０は、２つのコンポーネントを含む。２つのコンポーネントは、それぞれ、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２である。第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子１１を含み、第２コンポーネントＳ２は、第２光学素子１２および第３光学素子１３を含む。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３は、物側から像側へと連続的に配置され、全ての光学素子は、同軸に配置される。第１光学素子１１は、反射光学素子であり、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、一般的な光学素子である。

本実装において、第１光学素子１１は、正の焦点屈折力を有し、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、負の焦点屈折力を有する。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３の全ては、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストを低減する。

本願の第２実施形態における設計パラメータを、表５に示す。表５における符号の意味については、表１を参照されたい。

第２実施形態における光学レンズ１０の設計パラメータ

表５における設計パラメータに基づいて、各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータ、ならびに各光学素子の物側面および像側面の表面係数は、表５における設計パラメータを実装するように、これに対応して設計される必要がある。表６は、本願の本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータを示し、表７は、本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を示す。

第２実装における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数

表における符号の意味については、表２を参照されたい。

本実装において、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の各々における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、光学素子の表面係数は、非球面係数である。本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を、表７に示す。

第２実装における光学レンズ１０の非球面係数

本実施形態において、第１光学素子１１から第３光学素子１３の全ての面タイプは、均等な非球面であり、以下の非球面数式を用いることによって定義されてよい。

本実装において、

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、およびＡ６は非球面係数である。

表６および表７における設計パラメータに基づいて、表８に示す基本パラメータを有する光学レンズ１０が設計されることにより、光学レンズ１０が相対的に良好な結像品質を有し、長い焦点距離および短い光学距離を有するという要件を満たす。

第２実施形態における光学レンズ１０の基本パラメータ

図１１から図１４は、第２実施形態における光学レンズ１０の光学性能を表す図である。

具体的には、図１１は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する軸上収差の概略図である。図１１において、垂直座標は、標準化された瞳孔座標を表し、水平座標は、軸方向における収差をミリメートル単位で表す。本実施形態において、軸上収差が非常に小さな範囲内で制御されていることが、図１１から認識されよう。

図１２は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図であり、光が光学レンズ１０を通過した後に存在する像の変形と、理想的な形状との間の差を表すために用いられる。図１２の左の図において、実線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する子午線方向の像面湾曲の概略図であり、破線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する矢状方向の像面湾曲の概略図である。図１２の右の図は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する光学ディストーションの概略図である。本実施形態において、像面湾曲およびディストーションは、光学系において視覚的に識別可能な範囲（２％と等しいおよびこれより小さい範囲は、視覚的に識別不可能である）内で制御されていることが、図から認識されよう。

図１３は、異なる像高位置において、異なる波長の光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差の概略図である。図１３において、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で結像偏差を表す。カーブａは、波長が６２０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表し、カーブｂは、波長が５５０ｎｍの光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表す。異なる帯域の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像の間で、異なる像高位置において、相対的に小さい結像偏差が存在する、言い換えれば、様々な波長の光が第２実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する結像偏差は、基本的に、光学レンズ１０の結像品質に影響しないことが、図から認識されよう。

図１４は、第２実施形態における光学レンズ１０の像面上の相対照度の分布曲線を示す。図１４において、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で相対照度を表す。本実装における光学レンズの像面上の異なる領域において、相対的に均等な分布が存在すること、すなわち、本実装における光学レンズ１０は、相対的に均一な明度を有する像を得ることができ、したがって、相対的に良好な像を得ることができることが、図から認識されよう。

本実施形態において提供される光学レンズ１０において、焦点距離ｆは２４．５ｍｍであり、総トラック長ＴＴＬは７．４ｍｍであり、ＴＴＬ１の長さは６．２９ｍｍである。したがって、光学レンズ１０は、良好な結像品質および長い焦点距離（ｆが相対的に大きい）を有することにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い光学距離（ＴＴＬ１およびＴＴＬの両方）が相対的に小さい、言い換えれば、本実装における光学レンズ１０は相対的に短い長さを有し、これにより、光学レンズ１０を含む電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することができる。

図１５は、本願の第３実施形態に係る光学レンズ１０の構造の概略図である。本実施形態において、光学レンズ１０は、２つのコンポーネントを含む。２つのコンポーネントは、それぞれ、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２である。第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子１１を含み、第２コンポーネントＳ２は、第２光学素子１２および第３光学素子１３を含む。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３は、物側から像側へと連続的に配置され、全ての光学素子は、同軸に配置される。第１光学素子１１は、反射光学素子であり、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、一般的な光学素子である。

本実装において、第１光学素子１１は、正の焦点屈折力を有し、第２光学素子１２および第３光学素子１３の両方は、負の焦点屈折力を有する。第１光学素子１１、第２光学素子１２、および第３光学素子１３の全ては、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストを低減する。

本願の第３実施形態における設計パラメータを、表９に示す。表９における符号の意味については、表１を参照されたい。

第３実施形態における光学レンズ１０の設計パラメータ

表９における設計パラメータに基づいて、各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータ、ならびに各光学素子の物側面および像側面の表面係数は、表９における設計パラメータを実装するように、これに対応して設計される必要がある。表１０は、本願の本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータを示し、表１１は、本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を示す。

第３実装における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数

表における符号の意味については、表２を参照されたい。

本実装において、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の各々における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、光学素子の表面係数は、非球面係数である。本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を、表１１に示す。

第３実装における光学レンズ１０の非球面係数

本実施形態において、第１光学素子１１から第３光学素子１３の全ての面タイプは、均等な非球面であり、以下の非球面数式を用いることによって定義されてよい。

本実装において、

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、およびＡ６は非球面係数である。

表１０および表１１における設計パラメータに基づいて、表１２に示す基本パラメータを有する光学レンズ１０が設計されることにより、光学レンズ１０が相対的に良好な結像品質を有し、長い焦点距離および短い光学距離を有するという要件を満たす。

第３実施形態における光学レンズ１０の基本パラメータ

図１６から図１９は、第３実施形態における光学レンズ１０の光学性能を表す図である。

具体的には、図１６は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する軸上収差の概略図である。図１４において、垂直座標は、標準化された瞳孔座標を表し、水平座標は、軸方向における収差をミリメートル単位で表す。本実施形態において、軸上収差が非常に小さな範囲内で制御されていることが、図１４から認識されよう。

図１７は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図であり、光が光学レンズ１０を通過した後に存在する像の変形と、理想的な形状との間の差を表すために用いられる。図１７の左の図において、実線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する子午線方向の像面湾曲の概略図であり、破線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する矢状方向の像面湾曲の概略図である。図１７の右の図は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する光学ディストーションの概略図である。本実施形態において、像面湾曲およびディストーションは、光学系において視覚的に識別可能な範囲（２％と等しいおよびこれより小さい範囲は、視覚的に識別不可能である）内で制御されていることが、図から認識されよう。

図１８は、異なる像高位置において、異なる波長の光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差の概略図である。図１８において、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で結像偏差を表す。カーブａは、波長が６２０ｎｍの光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表し、カーブｂは、波長が５５０ｎｍの光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表す。異なる帯域の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像の間で、異なる像高位置において、相対的に小さい結像偏差が存在する、言い換えれば、様々な波長の光が第３実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する結像偏差は、基本的に、光学レンズ１０の結像品質に影響しないことが、図から認識されよう。

図１９は、第３実施形態における光学レンズ１０の像面上の相対照度の分布曲線を示す。図１９において、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で相対照度を表す。本実装における光学レンズの像面上の異なる領域において、相対的に均等な分布が存在すること、すなわち、本実装における光学レンズ１０は、相対的に均一な明度を有する像を得ることができ、したがって、相対的に良好な像を得ることができることが、図から認識されよう。

本実施形態において提供される光学レンズ１０において、焦点距離ｆは１５ｍｍであり、総トラック長ＴＴＬは７．５ｍｍであり、ＴＴＬ１の長さは５．１５ｍｍである。したがって、光学レンズ１０は、良好な結像品質および長い焦点距離（ｆが相対的に大きい）を有することにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い光学距離（ＴＴＬ１およびＴＴＬの両方）が相対的に小さい、言い換えれば、本実装における光学レンズ１０は相対的に短い長さを有し、これにより、光学レンズ１０を含む電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することができる。

図２０は、本願の第４実装に係る光学レンズ１０の構造の概略図である。本実施形態において、光学レンズ１０は、２つのコンポーネントを含む。２つのコンポーネントは、それぞれ、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２である。第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子１１を含み、第２コンポーネントＳ２は、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第４光学素子１４を含む。第１光学素子１１、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第４光学素子１４は、物側から像側へと連続的に配置され、全ての光学素子は、同軸に配置される。第１光学素子１１は、反射光学素子であり、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第４光学素子１４の全ては、一般的な光学素子である。

本実装において、第１光学素子１１は、正の焦点屈折力を有し、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第４光学素子１４の全ては、負の焦点屈折力を有する。第１光学素子１１、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第４光学素子１４の全ては、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストを低減する。

本願の第４実装における設計パラメータを、表１３に示す。表１３における符号の意味については、表１を参照されたい。

第４実装における光学レンズ１０の設計パラメータ

表１３における設計パラメータに基づいて、各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータ、ならびに各光学素子の物側面および像側面の表面係数は、表１３における設計パラメータを実装するように、これに対応して設計される必要がある。表１４は、本願の本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータを示し、表１５は、本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を示す。

第４実装における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数

表において、Ｒ９は、近軸位置における、第４光学素子１４の物側面の曲率半径を表し、Ｒ１０は、近軸位置における、第４光学素子１４の像側面の曲率半径を表し、ａ６は、第４光学素子１４の像側面と第４光学素子１４の物側面との間の軸上距離を表し、ｄ４は、第４光学素子１４の軸上厚さを表し、ｎ４は、第４光学素子１４の屈折率を表し、ｖ４は、第４光学素子１４のアッベ数を表す。表における他の符号の意味については、表２を参照されたい。

本実装において、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の各々における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、光学素子の表面係数は、非球面係数である。本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を、表１５に示す。

第４実装における光学レンズ１０の非球面係数

本明細書において、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７などの符号は、非球面係数を表す。

本実施形態において、第１光学素子１１から第４光学素子１４の全ての面タイプは、均等な非球面であり、以下の非球面数式を用いることによって定義されてよい。

本実装において、

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７は非球面係数である。

表１４および表１５における設計パラメータに基づいて、表１６に示す基本パラメータを有する光学レンズ１０が設計されることにより、光学レンズ１０が相対的に良好な結像品質を有し、長い焦点距離および短い光学距離を有するという要件を満たす。

第４実装における光学レンズ１０の基本パラメータ

図２１から図２４は、第４実装における光学レンズ１０の光学性能を表す図である。

具体的には、図２１は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第４実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する軸上収差の概略図である。図２１において、垂直座標は、標準化された瞳孔座標を表し、水平座標は、軸方向における収差をミリメートル単位で表す。本実施形態において、軸上収差が非常に小さな範囲内で制御されていることが、図２１から認識されよう。

図２２は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第４実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図であり、光が光学レンズ１０を通過した後に存在する像の変形と、理想的な形状との間の差を表すために用いられる。図２２の左の図において、実線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する子午線方向の像面湾曲の概略図であり、破線は、５５５ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する矢状方向の像面湾曲の概略図である。図２２の右の図は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第４実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する光学ディストーションの概略図である。本実施形態において、像面湾曲およびディストーションは、光学系において視覚的に識別可能な範囲（２％と等しいおよびこれより小さい範囲は、視覚的に識別不可能である）内で制御されていることが、図から認識されよう。

図２３は、異なる像高位置において、異なる波長の光が第４実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差を示す。図２３において、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で結像偏差を表す。カーブａは、波長が６２０ｎｍの光が第４実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表し、カーブｂは、波長が５５０ｎｍの光が第４実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表す。異なる帯域の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像の間で、異なる像高位置において、相対的に小さい結像偏差が存在する、言い換えれば、様々な波長の光が第４実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する結像偏差は、基本的に、光学レンズ１０の結像品質に影響しないことが、図から認識されよう。

図２４は、第４実施形態における光学レンズ１０の像面上の相対照度の分布曲線を示す。図２４において、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で相対照度を表す。本実装における光学レンズの像面上の異なる領域において、相対的に均等な分布が存在すること、すなわち、本実装における光学レンズ１０は、相対的に均一な明度を有する像を得ることができ、したがって、相対的に良好な像を得ることができることが、図から認識されよう。

本実施形態において提供される光学レンズ１０において、焦点距離ｆは２５ｍｍであり、総トラック長ＴＴＬは７．５ｍｍであり、ＴＴＬ１の長さは７．２ｍｍである。したがって、光学レンズ１０は、良好な結像品質および長い焦点距離（ｆが相対的に大きい）を有することにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い光学距離（ＴＴＬ１およびＴＴＬの両方）が相対的に小さい、言い換えれば、本実装における光学レンズ１０は相対的に短い長さを有し、これにより、光学レンズ１０を含む電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することができる。

図２５は、本願の第５実装に係る光学レンズ１０の構造の概略図である。本実施形態において、光学レンズ１０は、２つのコンポーネントを含む。２つのコンポーネントは、それぞれ、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２である。第１コンポーネントＳ１は、第１光学素子１１を含み、第２コンポーネントＳ２は、第２光学素子１２、第３光学素子１３、第４光学素子１４、および第５光学素子１５を含む。第１光学素子１１、第２光学素子１２、第３光学素子１３、第４光学素子１４、および第５光学素子１５は、物側から像側へと連続的に配置され、全ての光学素子は、同軸に配置される。第１光学素子１１は、反射光学素子であり、第２光学素子１２、第３光学素子１３、第４光学素子１４、および第５光学素子１５の全ては、一般的な光学素子である。

本実装において、第１光学素子１１および第４光学素子１４は、正の焦点屈折力を有し、第２光学素子１２、第３光学素子１３、および第５光学素子１５の全ては、負の焦点屈折力を有する。第１光学素子１１、第２光学素子１２、第３光学素子１３、第４光学素子１４、および第５光学素子１５の全ては、プラスチック材料で形成されることにより、光学レンズ１０の製造コストを低減する。

本願の第５実装における設計パラメータを、表１７に示す。表１７における符号の意味については、表１を参照されたい。

第５実装における光学レンズ１０の設計パラメータ

表１７における設計パラメータに基づいて、各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータ、ならびに各光学素子の物側面および像側面の表面係数は、表１７における設計パラメータを実装するように、これに対応して設計される必要がある。表１８は、本願の本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数などのパラメータを示し、表１９は、本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を示す。

第５実装における光学レンズ１０における各光学素子の曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数

表において、Ｒ１１は、近軸位置における、第５光学素子１５の物側面の曲率半径を表し、Ｒ１２は、近軸位置における、第５光学素子１５の像側面の曲率半径を表し、ａ７は、第５光学素子１５の像側面と第５光学素子１５の物側面との間の軸上距離を表し、ｄ５は、第５光学素子１５の軸上厚さを表し、ｎ５は、第５光学素子１５の屈折率を表し、ｖ５は、第５光学素子１５のアッベ数を表す。表における他の符号の意味については、表１４を参照されたい。

本実装において、第１コンポーネントＳ１および第２コンポーネントＳ２の各々における各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面であり、光学素子の表面係数は、非球面係数である。本実施形態における光学レンズ１０における各光学素子の表面係数を、表１９に示す。表における符号の意味については、表１５を参照されたい。

第５実装における光学レンズ１０の非球面係数

本実施形態において、第１光学素子１１から第５光学素子１５の全ての面タイプは、均等な非球面であり、以下の非球面数式を用いることによって定義されてよい。

本実装において、

ここで、ｚは非球面のベクトル高さであり、ｒは非球面の半径座標であり、ｃは非球面の頂点曲率であり、Ｋは二次曲面定数であり、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７は非球面係数である。

表１８および表１９における設計パラメータに基づいて、表２０に示す基本パラメータを有する光学レンズ１０が設計されることにより、光学レンズ１０が相対的に良好な結像品質を有し、長い焦点距離および短い光学距離を有するという要件を満たす。

第５実装における光学レンズ１０の基本パラメータ

図２６から図２９は、第５実装における光学レンズ１０の光学性能を表す図である。

具体的には、図２６は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第５実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する軸上収差の概略図である。図２６において、垂直座標は、標準化された瞳孔座標を表し、水平座標は、軸方向における収差をミリメートル単位で表す。本実施形態において、軸上収差が非常に小さな範囲内で制御されていることが、図２６から認識されよう。

図２７は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第５実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する像面湾曲および光学ディストーションの概略図であり、光が光学レンズ１０を通過した後に存在する像の変形と、理想的な形状との間の差を表すために用いられる。図２７の左の図において、実線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する子午線方向の像面湾曲の概略図であり、破線は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が光学レンズ１０を通過した後に存在する矢状方向の像面湾曲の概略図である。図２７の右の図は、波長がそれぞれ６５０ｎｍ、６１０ｎｍ、５５５ｎｍ、５１０ｎｍ、および４７０ｎｍの光が第５実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する光学ディストーションの概略図である。本実施形態において、像面湾曲およびディストーションは、光学系において視覚的に識別可能な範囲（２％と等しいおよびこれより小さい範囲は、視覚的に識別不可能である）内で制御されていることが、図から認識されよう。

図２８は、異なる像高位置において、異なる波長の光が第５実装における光学レンズ１０を通過した後に存在する横色収差の概略図である。図２８において、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で結像偏差を表す。カーブａは、波長が６２０ｎｍの光が第５実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表し、カーブｂは、波長が５５０ｎｍの光が第５実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像と、波長が４７０ｎｍの光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像との間の、異なる像高位置における結像偏差を表す。異なる帯域の光が第１実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する像の間で、異なる像高位置において、相対的に小さい結像偏差が存在する、言い換えれば、様々な波長の光が第５実施形態における光学レンズ１０を通過した後に存在する結像偏差は、基本的に、光学レンズ１０の結像品質に影響しないことが、図から認識されよう。

図２９は、第５実施形態における光学レンズ１０の像面上の相対照度の分布曲線を示す。図２９において、水平座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で実像高を表し、垂直座標は、ミリメートル（ｍｍ）単位で相対照度を表す。本実装における光学レンズの像面上の異なる領域において、相対的に均等な分布が存在すること、すなわち、本実装における光学レンズ１０は、相対的に均一な明度を有する像を得ることができ、したがって、相対的に良好な像を得ることができることが、図から認識されよう。

本実施形態において提供される光学レンズ１０において、焦点距離ｆは２７．２ｍｍであり、総トラック長ＴＴＬは７．１ｍｍであり、ＴＴＬ１の長さは６．７２ｍｍである。したがって、光学レンズ１０は、良好な結像品質および長い焦点距離（ｆが相対的に大きい）を有することにより、長距離撮影効果を実現し、相対的に短い光学距離（ＴＴＬ１およびＴＴＬの両方）が相対的に小さい、言い換えれば、本実装における光学レンズ１０は相対的に短い長さを有し、これにより、光学レンズ１０を含む電子デバイス１０００は、相対的に小さい厚さを有することができる。

前述の説明は、本願の特定の実装に過ぎず、本願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本願において開示した技術的範囲内で当業者が容易に考え出す変形または置換はいずれも、本願の保護範囲内に含まれるものとする。したがって、本願の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

Claims (10)

1. 複数のコンポーネントを備える光学レンズであって、前記複数のコンポーネントは、物側から像側まで配置された第１コンポーネントおよび第２コンポーネントを含み、前記第１コンポーネントは、正の焦点屈折力を有し、前記第２コンポーネントは、負の焦点屈折力を有し、各コンポーネントは、少なくとも１つの光学素子を含み、各光学素子は、前記物側に面する物側面および前記像側に面する像側面を含み、前記第１コンポーネントにおける１つの光学素子は、反射光学素子であり、光は、前記反射光学素子において複数回反射し、前記第２コンポーネントにおける全ての光学素子は、透過光学素子であり、前記光学レンズは、以下の関係式を満たし、
   ０．２５≦ＴＴＬ／ＥＦＬ≦０．５
   ＴＴＬは、前記光学レンズの総トラック長であり、ＥＦＬは、前記光学レンズの有効焦点距離である、
   光学レンズ。
2. 前記光学レンズは、以下の関係式を満たし、
   ０．３≦｜ｆ_１／ｆ｜≦０．８
   ｆ_１は、前記第１コンポーネントの焦点距離であり、ｆは、前記光学レンズの総焦点距離である、
   請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記反射光学素子の物側面は、第１反射領域と、前記第１反射領域の周りに配置された第１透過領域とを含み、像側面は、第２透過領域と、前記第２透過領域を囲む第２反射領域とを含み、光軸方向における前記像側面上の前記第１透過領域の投影は、前記第２反射領域に位置し、光は、前記第１透過領域を通って入射し、その後、前記第２反射領域において反射し、前記第１反射領域において反射し、その後、前記第２透過領域から発せられる、請求項１または２に記載の光学レンズ。
4. 前記第１反射領域は、前記第２透過領域に向かって屈曲する凹状自由形状面であり、前記第２反射領域および前記第２透過領域の両方は、前記第１反射領域から離れる方向に突出する凸状自由形状面である、請求項３に記載の光学レンズ。
5. 前記光学レンズは、以下の関係式を満たし、
   ０．２５≦ＯＢＳ≦０．５
   ＯＢＳは、前記反射光学素子の前記物側面の直径に対する前記第１反射領域の直径の比率である、
   請求項３に記載の光学レンズ。
6. 前記第２コンポーネントは、少なくとも２つの光学素子を含み、前記第２コンポーネントにおける各光学素子の物側面および像側面の両方は、非球面である、請求項１に記載の光学レンズ。
7. 前記光学レンズで最大直径を有する光学素子の直径は、７ｍｍから１０ｍｍの範囲である、請求項１に記載の光学レンズ。
8. 前記光学レンズは、以下の関係式を満たし、
   ０．０５≦ＩＨ／ＥＦＬ≦０．１５
   ＩＨは、前記光学レンズの最大像高であり、ＥＦＬは、前記光学レンズの前記有効焦点距離である、
   請求項１に記載の光学レンズ。
9. 感光素子と、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学レンズとを備えるカメラモジュールであって、前記感光素子は、前記光学レンズの像側に位置し、前記光学レンズの焦点面上に位置する、カメラモジュール。
10. ハウジングと、請求項９に記載のカメラモジュールとを備える電子デバイスであって、
    前記カメラモジュールは、前記ハウジングに配置され、前記カメラモジュールの光軸は、前記電子デバイスの厚さ方向と同じである、
    電子デバイス。

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