JP7309982B2 - スリムなポップアウトカメラ、およびかかるカメラ用のレンズ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年９月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／９０４，９１３号、２０２０年５月１８日に出願された米国仮特許出願第６３／０２６，３１７号、および２０２０年６月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／０３７，８３６号に関連し、かつ、それらからの優先権を主張するものであり、そのすべては参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、概してデジタルカメラに関し、より詳細には、ポップアウト機構およびレンズを有するデジタルカメラに関する。

コンパクトなマルチアパーチャデジタルカメラ（「マルチレンズカメラ」または「マルチカメラ」とも呼ばれる）、特にデュアルアパーチャデジタルカメラ（または「デュアルカメラ」）およびトリプルアパーチャデジタルカメラ（または「トリプルカメラ」）が知られている。小型化技術により、タブレットおよび携帯電話（以下、後者については総称して「スマートフォン」と呼ぶ）等のコンパクトなポータブル電子デバイス内に、かかるカメラを組み込むことが可能になっており、それらはズーム等の高度な撮像能力を提供する（例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、共同所有のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０６３／０６０３５６を参照）。典型的には、超広角（ultra-wide-angle）（または「ウルトラワイド（Ultra-Wide）」または「ＵＷ」）カメラ、広角（wide-angle）（または「ワイド（Wide）」）カメラ、および望遠（telephoto）（または「テレ（Tele）」）カメラを含む典型的なトリプルカメラシステム。

デュアルアパーチャズームカメラの課題は、カメラの高さおよびイメージセンサのサイズ（「センサ対角線（Sensor Diagonal）」またはＳ_Ｄ）に関する。テレカメラおよびワイドカメラの高さ（および全トラック長（総トラック長：total track length）または「ＴＴＬ」）には、大きな差がある。図１Ａは、ＴＴＬ、有効焦点距離（effective focal length）（ＥＦＬ）、後方焦点距離（back focal length）（ＢＦＬ）等の種々の実体の定義を、概略的に示している。ＴＴＬは、第１のレンズ素子の物体側表面とカメラのイメージセンサ平面との間の最大距離として定義される。ＢＦＬは、最後のレンズ素子の像側表面とカメライメージセンサ平面との間の最小距離として定義される。以下において、「Ｗ」および「Ｔ」の下付き文字はそれぞれ、ワイドカメラおよびテレカメラを指す。ＥＦＬは、当技術分野において周知の意味を有する。ほとんどの小型レンズでは、図１Ａのように、ＴＴＬはＥＦＬよりも大きい。

図１Ｂは、視野（field of view）（ＦＯＶ）、ＥＦＬおよびセンサ幅Ｓのイメージセンサとともにレンズを有する、典型的なカメラシステムを示す。（通常は長方形である）イメージセンサの幅／高さ比が一定の場合、センサ対角線はセンサの幅および高さに比例する。次のように、水平方向のＦＯＶは、ＥＦＬおよびセンサ幅に関係している：

これは、より大きなイメージセンサ幅（すなわち、より大きなセンサ対角線）を有し、かつＦＯＶは同じであるようなカメラを実現するためには、より大きなＥＦＬが必要である、ということを示している。

モバイルデバイスでは、典型的なワイドカメラは、２２ｍｍ～２８ｍｍの範囲内の３５ｍｍ換算焦点距離（35mm equivalent focal length）（「３５ｅｑＦＬ」）を有する。モバイルカメラ内に埋め込まれたイメージセンサはフルフレームセンサ（full frame sensor）よりも小さく、センササイズおよびＦＯＶに応じて、ワイドカメラにおける実際の焦点距離（actual focal length）は３．２ｍｍ～７ｍｍの範囲となる。かかるカメラ用に設計されたほとんどのレンズでは、ＴＴＬ／ＥＦＬ比は１．０よりも大きく、通常は１．０～１．３である。これらのレンズのもう１つの特徴は、それらのＴＴＬ対センサ対角線比ＴＴＬ／Ｓ_Ｄが通常は０．６～０．７の範囲内にある、ということである。より大きなセンサをワイドカメラ内に埋め込むことが望ましい。しかし、同じＦＯＶを維持するためにはより大きなＥＦＬが必要となり、結果として、ＴＴＬがより大きいものとなるが、これは望ましいことではない。

多くのモバイルデバイスには現在、テレカメラおよびワイドカメラの両方が含まれている。テレカメラは、光学ズーム、およびデジタルＢｏｋｅｈ（digital Bokeh）等の他の計算写真機能を可能にする。ワイドカメラの特性と許容可能なモジュールの高さに応じて、モバイルデバイステレカメラの３５ｅｑＦＬは４５ｍｍ～１００ｍｍの範囲になる。テレカメラ用に設計されたレンズのＴＴＬは、かかるレンズのＥＦＬよりも小さく、通常は０．７＜ＴＴＬ／ＥＦＬ＜１．０を満たす。典型的なテレＥＦＬ値は、垂直テレカメラ（vertical Tele camera）では６ｍｍ～１０ｍｍの範囲に（３５ｍｍ換算変換を適用しない場合）、屈曲式テレカメラ（folded Tele camera）では１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲にある。より大きなＥＦＬは、光学ズームの効果を高めるためには望ましいが、しかし、それは望ましくないより大きなＴＴＬをもたらす。

得られる像の質（画質）を改善するための継続的な試みにおいて、より大きなイメージセンサをワイドカメラおよびテレカメラへと組み込む必要がある。センサをより大きくすることで、微光における性能（low-light performance）の改善およびピクセル数の増加が可能となり、それゆえ空間分解能の改善もまた可能となる。ノイズ特性、ダイナミックレンジおよび色忠実度等の、その他の画質特性もまた、センササイズが増加するにつれて改善され得る。

ワイドカメラのセンサが大きくなるにつれて、（同じ３５ｍｍ換算焦点距離に対して）必要とされるＥＦＬがより大きくなり、レンズのＴＴＬが増大し、そしてカメラモジュールの高さがより大きくなる。結果として、許容されるモバイルデバイスの厚み、またはその他の産業上の設計制約を考慮した場合、許容されるセンササイズに制限が生じる。ほとんどのモバイルデバイスのワイドカメラでは、センサピクセルアレイサイズの全対角線は約４．５ｍｍ（通常は１／４”センサ（1/4" sensor）と呼ばれる）～１６ｍｍ（通常は１”センサ（1" sensor）と呼ばれる）の範囲にある。

大きなセンサ対角線（光学ズーム）用の大きなＥＦＬをサポートする一方で、スリムな設計のための小さなＴＴＬを依然として有するような、ワイドおよび／またはテレレンズの設計（デザイン）があれば有益であろう。後者は、例えば共同所有の米国仮特許出願第６２／９０４，９１３号に提示されている。

さまざまな実施例において、複数のデジタルカメラであって、物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを含むレンズアセンブリを備える光学素子モジュールと；５ｍｍ～２０ｍｍのセンサ対角線Ｓ_Ｄを有するイメージセンサと；複数のレンズ素子間またはレンズ素子と前記イメージセンサとの間の少なくとも１つのエアギャップを制御して、前記カメラを動作ポップアウト状態および収縮状態（collapsed state）へと至らせるように構成されたポップアウト機構と、を備える複数のデジタルカメラであって、前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．６である、複数のデジタルカメラが提供されている。

簡単のために、以下の説明では、「レンズアセンブリ」の代わりに「レンズ」が使用されてもよい。

以下では簡単のために、初めに「ポップアウト」部品として定義された場合、その部品は本明細書全体を通じてそのようなものである、という理解とともに、種々の部品の前に「ポップアウト」という用語を使用することが省略され得る。

上記または下記のカメラの種々の例では、前記窓ポップアップ機構は、前記光学素子モジュールと係合可能な窓フレームを含み、前記窓フレームは、前記ポップアウト状態において前記光学素子モジュールに接触せず、かつ、前記窓フレームは、前記光学素子モジュールを押して前記カメラを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である。前記窓フレームは、前記レンズと直接の接触状態にはない窓を含む。

いくつかの実施例では、最大のエアギャップｄはＬ_Ｎ－１とＬ_Ｎとの間にある。

いくつかの実施例において、最大のエアギャップｄはＬ_Ｎ－２とＬ_Ｎ－１との間、またはＬ_Ｎ－１とＬ_Ｎとの間にあり、前記レンズアセンブリは、４０ｍｍ～１５０ｍｍの３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する。かかる実施例では、ｄはＴＴＬ／５よりも大きなものであり得る。

いくつかの実施例では、ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．５５である。

いくつかの実施例では、Ｓ_Ｄは、１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲内にある。

いくつかの実施例では、上記または下記のようなカメラは、０．９×ＴＴＬ～１．１×ＴＴＬの範囲内にある第２の全トラック長ＴＴＬ_２を有する第２のカメラと一緒に、マルチカメラ内に含まれている。

いくつかの実施例では、前記レンズアセンブリは、２４ｍｍよりも大きい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する。

いくつかの実施例では、前記レンズアセンブリは有効焦点距離ＥＦＬを有し、比ＴＴＬ／ＥＦＬは１．４より小さく、かつ１．０より大きい。

さまざまな実施例において、複数のデジタルカメラであって、物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを含むレンズアセンブリを備える光学素子モジュールと；前記レンズアセンブリを動作ポップアウト状態および収縮状態へと作動させるように構成されたポップアウト機構と；センサ対角線Ｓ_Ｄを有するイメージセンサと、を備える複数のデジタルカメラであって、前記レンズアセンブリは、複数のレンズ素子間の任意のエアギャップよりも大きい後方焦点距離ＢＦＬと、７ｍｍ～１８ｍｍの範囲内にある有効焦点距離ＥＦＬと、を有し、前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、前記ポップアウト機構は、ｃＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．５５となるようにＢＦＬを制御するよう構成されている、複数のデジタルカメラが提供されている。

いくつかの実施例では、ポップアウト機構は、ピン‐溝アセンブリに基づく窓ポップアウト機構を含み、複数の前記ピンのうちの１つ以上は、複数の垂直方向向き溝内においてスライドし、１つ以上のピンは、前記垂直方向に対して２０°～８０°、３０°～７０°または４０°～６０°の角度を有する複数の斜め向き溝内においてスライドする。

いくつかの実施例では、ポップアウト機構は、複数のスプリングと、案内および位置決め機構と、を備えるバレルポップアウト機構であって、前記動作ポップアウト状態における複数のレンズ素子間の十分なｚ‐ディセンタ精度およびｘｙ‐ディセンタ精度を可能にし、かつ、動作状態と収縮状態との間の切替えにおける繰り返し精度（repeatability）を可能にしている前記バレルポップアウト機構を含み、前記十分なディセンタ精度は０．１ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度は０．０５ｍｍディセンタよりも小さい。他の実施例では、前記十分なディセンタ精度は０．８ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度は０．０４ｍｍディセンタよりも小さい。さらに他の実施例では、前記十分なディセンタ精度は０．６ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度は０．０３ｍｍディセンタよりも小さい。前記案内および位置決め機構は、ピンおよび溝アセンブリ、ストッパ、または運動学的結合機構（kinematic coupling mechanism）に基づいてもよい。いくつかの実施例では、案内機構はピン‐溝アセンブリに基づいており、かつ位置決め機構は磁力に基づいていてもよい。

いくつかの実施例では、Ｓ_Ｄは、４．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にあり、前記レンズアセンブリは、４５ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｅｑＦＬを有する。

いくつかの実施例では、Ｓ_Ｄは、１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあり、前記レンズアセンブリは、４０ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｅｑＦＬを有する。

いくつかの実施例では、比ＴＴＬ／ＥＦＬは１．０より小さく、０．７より大きい。

いくつかの実施例では、ＢＦＬはＴＴＬ／３より大きく、ＴＴＬ／１．５より小さい。

上記または下記のようなカメラのいくつかの実施例では、前記レンズは最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティは、４ｍｍ、２ｍｍ、または１ｍｍよりも小さい。

さまざまな実施例において、複数のマルチカメラであって、第１の視野ＦＯＶ_１、および物体側にあるＬ_１から開始してＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを有する第１のレンズアセンブリと、センサ対角線Ｓ_Ｄ１を有する第１のイメージセンサと、２つの連続するレンズ素子間の最大のエアギャップｄを制御して、第１のカメラを動作ポップアウト状態および収縮状態へと至らせるポップアウト機構と、を含む前記第１のカメラと、；ＦＯＶ_１より小さい第２の視野ＦＯＶ_２を有する第２のレンズアセンブリであって、物体側にあるＬ_１から始まるＭ個（ただし、Ｍ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｍを備える第２のレンズアセンブリと、第２のカメラを動作状態および収縮状態へと作動させるよう構成されたポップアウト機構と、を含みかつ７ｍｍ～１８ｍｍの第２のカメラ有効焦点距離ＥＦＬ_２を有する前記第２のカメラと、を備える複数のマルチカメラであって、前記第１のレンズアセンブリは、第１の３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬ_１、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_１および前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_１を有し、Ｓ_Ｄ１は７ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあり、ｃＴＴＬ_１／Ｓ_Ｄ１＜０．６であり、前記第２のレンズアセンブリは、第２の３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬ_２、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_２および前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_２を有し、ｃＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．５５である、複数のマルチカメラが提供されている。

いくつかの例では、ｃＴＴＬ_１＝ｃＴＴＬ_２±１０％である。

いくつかの例では、３５ｅｑＦＬ_２≧１．５×３５ｅｑＦＬ_１である。

いくつかの例では、３５ｅｑＦＬ_１は２４ｍｍより大きい。

いくつかの例では、３５ｅｑＦＬ_２は４５ｍｍより大きい。

さまざまな実施例において、複数のマルチカメラであって、物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを備えるワイドレンズアセンブリを担持するレンズバレルと、ワイドセンサ対角線Ｓ_ＤＷを有するイメージセンサと、レンズ素子Ｌ_ＮとＬ_Ｎ－１との間のエアギャップｄ_Ｎ－１を制御して、ワイドカメラを動作状態および収縮状態へと至らせる第１のポップアウト機構と、を備えるワイドカメラと；物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを備えるテレレンズアセンブリを担持するレンズバレルと、センサ対角線Ｓ_ＤＴを有するテレイメージセンサと、レンズ素子Ｌ_Ｎと前記テレイメージセンサとの間のエアギャップを制御して、テレカメラを動作状態および収縮状態へと至らせる第２のポップアウト機構と、を備えるテレカメラと、を備える複数のマルチカメラであって、前記ワイドレンズアセンブリは、視野ＦＯＶ_Ｗ、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_Ｗおよび前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_Ｗを有し、Ｓ_ＤＷが１０ｍｍ～１６ｍｍの範囲内にある場合、ｃＴＴＬ_Ｗ／Ｓ_ＤＷ＜０．６であり、前記テレレンズアセンブリは、ＦＯＶ_Ｗよりも小さい視野ＦＯＶ_Ｔ、前記動作状態におけるＴＴＬ_Ｔおよび前記収縮状態におけるｃＴＴＬ_Ｔを有し、ｃＴＴＬ_Ｗ＝ｃＴＴＬ_Ｔ±１０％であり、Ｓ_ＤＴが４．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にある場合、ｃＴＴＬ_Ｔ＜ＥＦＬ_Ｔ＜０．５５である、複数のマルチカメラが提供されている。

いくつかの実施例において、前記マルチカメラは、デバイス外面を有するデバイス内に埋め込まれており、動作状態にあっては、前記マルチカメラは前記デバイス外面を越えて２ｍｍ～７ｍｍだけ延在し、非動作状態にあっては、前記マルチカメラは、前記デバイス外面を越えて２ｍｍ未満だけ延在している。

いくつかの実施例では、７ｍｍ＜ＴＴＬ_Ｗ＜１３ｍｍであり、１．０＜ＴＴＬ_Ｗ／ＥＦＬ_Ｗ＜１．３であり、かつｄ_Ｎ－１はＴＴＬ／４より大きい。

いくつかの実施例において、カメラであって、物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを備えるレンズアセンブリと；７ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあるセンサ対角線Ｓ_Ｄを有する湾曲したイメージセンサと；Ｌ_Ｎと前記イメージセンサとの間のエアギャップｄを制御して、前記カメラを動作ポップアウト状態および収縮状態へと至らせるポップアウト機構と、を備えるカメラであって、前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．６であり、前記レンズアセンブリは、１８ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、カメラが提供されている。

本明細書に開示される実施形態の非限定的な例は、この段落の後に示される、本明細書に添付の図面を参照しながら、以下に説明される。２つ以上の図に見られる同一の構造、要素、または部材は、それらが見られるすべての図において、概して同一の番号が付される。同一の要素が示されているが、１つの図のみに番号が付されている場合、それが見られるすべての図においてそれが同じ番号を有するものとされる。図面および説明は、本明細書に開示された実施形態を明らかにし、明確にするよう意図されており、決して限定するものとみなされるべきではない。
ＴＴＬおよびＥＦＬ等の種々の実体の定義を概略的に示す。 薄いレンズの近似またはその等価物に対する、ＦＯＶ、ＥＦＬ、およびＳの定義を示す。 「ホスト」デバイスに組み込まれた、ポップアウト状態における本明細書に開示されたポップアウトカメラの実施例を、断面図において示す。 図２Ａのカメラのポップアウトフレームの断面図を示す。 収縮状態における図２Ａのカメラの断面図を示す。 収縮状態における図２Ｂに示されたフレームの断面図を示す。 ポップアウト状態における図２Ａのカメラの斜視図を示す。 収縮状態における図２Ａのカメラの斜視図を示す。 図２Ａのカメラにおけるレンズモジュールを断面図において示す。 図４Ａと同じものを斜視図において示す。 本明細書で開示されるポップアウトカメラ内において使用され得る光学レンズ系の一例を示す。 収縮状態における図２Ａのカメラ内におけるレンズモジュールを、断面図において示す。 図５Ａと同じものを斜視図において示す。 ポップアウト状態におけるレンズモジュールの別の実施例を断面図において示す。 収縮状態における図６Ａのポップアウトレンズモジュールを断面図において示す。 本明細書において開示されるポップアウトカメラ内において使用され得る光学レンズ系の別の実施例を示す。 光学素子モジュール６００または６００’において使用され得る、さらに別のレンズ系６６０の実施例を示す。 図６Ａのレンズモジュールの斜視図を示す。 図６Ｂのレンズモジュールの斜視図を示す。 ポップアウト状態におけるポップアウト機構のアクチュエータの斜視図を示す。 収縮状態における図９Ａのアクチュエータの斜視図を示す。 本明細書において開示されるポップアウトカメラ内において使用され得る光学レンズ系のさらに別の実施例を示す。 通常の屈曲式テレカメラと、直立ポップアウトワイドカメラとを含むデュアルカメラを有するスマートフォンの実施例を示す。 ポップアウト状態におけるワイドポップアウトカメラを有する図１１Ａのカメラの詳細を示す。 収縮状態におけるワイドポップアウトカメラを有する図１１Ａのスマートフォンを示す。 図１１Ａのカメラの詳細を示しており、ワイドポップアウトカメラは収縮状態にある。 直立テレカメラと直立ワイドカメラとを備えるデュアルカメラを有するスマートフォンの別の実施例を示しており、両方のカメラがポップアウト状態にある。 ポップアウト状態における図１２Ａ内のスマートフォンのカメラの詳細を示す図である。 両方のカメラが収縮状態にある、図１２Ａのスマートフォンを示す。 収縮状態における図１２Ａ内のスマートフォンのカメラの詳細を示す。 本明細書に開示されるポップアウトカメラ内に含まれ得る光学レンズ系のさらに別の実施例を示す。 ホストデバイス内に組み込まれ、かつポップアウト状態にある本明細書に開示のポップアウトカメラの、別の実施例を断面図において示す。 図１４Ａのポップアウトカメラ内におけるフレームの斜視図を示す。 収縮状態における図１４Ａのカメラを断面図において示す。 収縮状態における図１４Ｂのフレームの斜視図を示す。 図１４Ａのカメラ内におけるポップアウト機構を断面図において示す。 収縮状態における図１５Ａの機構を示す。 ポップアウト状態におけるポップアウト光学素子モジュールの別の例の断面図を示す。 図１６Ａのポップアウト光学素子モジュールの斜視図を示す。 ポップアウト状態における図１６Ａのポップアウト光学素子モジュールを斜視図において示す。 収縮状態における図１６Ａのポップアウト光学素子モジュールを斜視図において示す。 ポップアウト状態における図１６Ａの光学素子モジュールにおける光学素子フレームの斜視図を示す。 収縮状態における図１８Ａの光学素子フレームの斜視図を示す。 図１８Ａの光学素子フレームの部分をより詳細に示す。 図１８Ｂの光学素子フレームの部分をより詳細に示す。 図１８Ａの光学素子フレームを上面図において示す。 図１８Ａの光学素子フレームを分解図において示す。 ポップアウト状態における光学素子モジュールのさらに別の例の斜視図を示す。 図１９Ａの光学素子モジュールを上面図において示す。 ポップアウト状態における図１９Ａの光学素子モジュールを断面図において示す。 収縮状態における図１９Ａの光学素子モジュールを断面図において示す。 図１９Ａの光学素子モジュールのトップカバーおよび磁石を、斜視図において示す。 図１９Ｅの光学素子モジュールのトップカバーおよび磁石を、上面図において示す。 窓位置測定機構の磁石部分を側面図において示す。 図２０Ａの窓位置測定機構を斜視図において示す。 収縮状態における図２０Ａの窓位置測定機構の３つの磁石、およびホールセンサの側面図を示す。 ポップアウト状態における図２０Ａの窓位置測定機構の３つの磁石、およびホールセンサの側面図を示す。 図２０Ａの窓位置測定機構の設計および磁場の一例を示す。 当該位置測定機構内に含まれ得る磁石構成の一例を示す。 位置測定機構内に含まれ得る別の磁石構成の別の実施例を示す。

図２Ａは、「ホスト」デバイス２５０（例えば、スマートフォン、タブレット等）に組み込まれた、本明細書に開示されたポップアウトカメラの２００と付番された実施例を、（図３Ａにおいて２Ａ‐２Ａと記された断面による）断面図によって示す。図２Ａでは、カメラ２００は動作状態または「ポップアウト」状態において示されている（したがって、「ポップアウト状態におけるカメラ」と称される）。カメラ２００はまた、図２Ｃに示される収縮（「ｃ」または「非動作」）状態を有する。この状態では、カメラはポップアウト状態におけるカメラとして動作しない。図３Ａは、ポップアウト状態におけるカメラ２００を示し、図３Ｂは、収縮状態におけるカメラ２００を示すが、両者とも斜視図である。

カメラ２００は、総ポップアウト機構２１０およびポップアウト光学素子モジュール２４０を備える。光学素子モジュール２４０は、ポップアウトレンズアセンブリ２０６を有するポップアウトレンズバレル２０４を担持するレンズバレルホルダ２０２を備え、いくつかのケース（「実施例」）においては、さらにイメージセンサ２０８をも備える。いくつかの実施例では、イメージセンサは、光学素子モジュールとは別個であってもよい。レンズバレル２０４と窓２１６とは、例えば０．１５～３ｍｍのエアギャップ２２２によって隔てられている。エアギャップ２２２は、当技術分野において知られているように、レンズを移動させることによる光学的手振れ補正（optical image stabilization：ＯＩＳ）およびオートフォーカス（auto-focus：ＡＦ）の実行のために、レンズバレルを０．１～３ｍｍだけ移動させることを可能にする。光学素子モジュール２４０は、カバー２３２によって覆われている。いくつかの実施例では、ポップアウトレンズバレル（例えば、レンズバレル６０２）は、２つ以上の部分、例えば固定レンズバレル部および収縮可能バレル部へと分割されてもよい。

総ポップアウト機構２１０は、（光学素子モジュールの外部にある）「窓」ポップアウト機構と、光学素子モジュールの外部にあるいくつかの部材と光学素子モジュールの内部にあるいくつかの部材とを有する「バレル」ポップアウト機構と、を備える。窓ポップアウト機構は、窓を昇降（上下）させる。バレルポップアウト機構は、ポップアウトレンズバレル状態および収縮レンズバレル状態を可能にする。

窓ポップアウト機構は、例えば図９Ａ～図９Ｂ、図１４Ｂ、図１４Ｄ、図１５Ａ～図１５Ｂ、図２０Ａ～図２０Ｆにおいて詳細に示される部材を含む。具体的には、窓ポップアウト機構は、２１２または２１２’のようなアクチュエータと、カメラの開口（アパーチャ）２１８を覆う窓２１６を担持する窓フレーム２１４を含むポップアウトフレーム２２０（例えば図２Ｂ参照）と、外部モジュールシール２２４とを備える。外部モジュールシール２２４は、粒子および流体がカメラおよびホストデバイス２５０に入るのを防止する。いくつかの実施形態において（例えば、図１４Ａ～図１４Ｄを参照して説明したフレーム２２０’において）、ポップアウトフレームは、例えばカムフォロア（例えば、図１４Ａにおける１４０２）、サイドリミッタ（例えば、図１４Ａにおける１４０６）および窓位置測定機構（例えば、図１４Ｂにおける１４２０）等の、追加の部材を含んでもよい。

バレルポップアウト機構は、例えば図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ～図６Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｃ、図１６Ａ、図１７Ａ～図１７Ｂ、図１８Ａ～図１８Ｆおよび図１９Ａ～図１９Ｆに詳細に示される部材を含む。具体的には、バレルポップアウト機構は、１つ以上のスプリング２３０、ポップアウトレンズアセンブリ２０６を有するポップアウトレンズバレル２０４、１つ以上のスプリング２３０ならびに案内および位置決め機構を含んでもよい（例えば、図１９Ａ～図１９Ｂおよび以下の説明を参照されたい）。１つ以上のスプリングは、光学素子モジュール２４０をフレーム２２０に向かって押す、つまり、フレーム２２０が収縮状態からポップアウト状態へと切り替わるために上方に移動するとき、光学素子モジュール内のさらなる作動機構は必要とされない。

案内および位置決め機構は、レンズ群および光学部品を一定の距離および向きに位置決めする。一例では、案内および位置決め機構は、ピン２４２および溝２４４（図２Ｃ、図４Ａおよび図５Ａ参照）を備える。いくつかの実施例では、案内および位置決め機構はストッパ６１８（図６Ａ～図６Ｂ参照）、運動学的結合機構（図１８Ａ～図１８Ｄ参照）、または磁石‐ヨークアセンブリ（図１９Ａ～図１９Ｆ参照）を含んでもよい。いくつかの例では、案内および位置決め機構は、カメラ２００等のカメラの光学素子モジュールと他の部品との間の相互作用によって作用する（例えば、図６Ａ～図６Ｂおよび図１９Ａ～図１９Ｆ参照）。ピン２４２および溝２４４は、ピン‐溝アセンブリの第１の実施例を提供している。溝２４４は、ｖ字形溝または他の溝を備えてもよく、溝２４４は、例えば３０°～１５０°の角度の脚部（legs）を有する。他のピン‐溝アセンブリについては、以下に説明する。いくつかの例では、案内および位置決め機構は、その全体が光学素子モジュールに含まれている（例えば、図４Ａおよび図５Ａおよび図１８Ａ～図１８Ｄを参照）。

ピン２４２および溝２４４を有するピン‐溝アセンブリは、図示の座標系のＸ‐Ｚ平面およびＹ平面における、機械的安定性および繰り返し精度を提供する。ストッパ６１８は、Ｙ平面における機械的安定性および繰り返し精度を提供する。いくつかの実施例では、例えばピン１２０６（図１２Ｂおよび図１２Ｄ参照）のような他のピンが、Ｘ‐Ｚ平面における機械的安定性および繰り返し精度を提供するために使用されてもよい。

レンズ、イメージセンサ、および（任意選択で）光学窓または「フィルタ」（例えば、ＩＲフィルタ）２３４は、ポップアウト光学レンズ系２６０を形成する（例えば、図４Ｃ参照）。イメージセンサは、３．５～３０ｍｍの範囲のセンサ対角線Ｓ_Ｄを有し得る。５ｍｍ～２５ｍｍのＥＦＬを有するレンズの場合、これは通常、１０～３００ｍｍの範囲の３５ｅｑＦＬを表す。センサ対角線Ｓ_Ｄは、Ｓ_Ｄ＝√（Ｗ^２＋Ｈ^２）を介してセンサ幅Ｗと高さＨと関係している。他の実施例では、ＥＦＬは８ｍｍ～２８ｍｍであり得る。

ポップアウト状態と収縮状態との間で切り替えるために、ポップアウト機構２１０は、フレーム２２０において、以下の移動（運動）を引き起こす（ここで、全ての移動は、ホストデバイスおよび図示の座標系に対して規定されている）：カムフォロワの水平方向（すなわち、Ｘ‐Ｚ平面内）の移動および窓フレームの垂直方向（すなわち、Ｙ方向）の移動である。フレーム２２０内における移動は、光学素子モジュール２４０内の、（単一の群または「１Ｇ」レンズの場合には）レンズバレルの垂直方向（Ｙ方向）の移動、または（２つの群または「２Ｇ」レンズの場合には）レンズバレルの収縮可能部の垂直方向（Ｙ方向）の移動を引き起こす。イメージセンサとサイドリミッタは移動しない。重要なことだが、バレルポップアウト機構は、アクチュエータを含んでいない。

図２Ｂに示すポップアウト状態では、カメラ２００は、ホストデバイス２５０の外面２２８に対して際立った（significant）ポップアウトバンプ２２６を形成する。ここで、「際立った」とは、例えば１．５ｍｍ～８ｍｍであり得る。ポップアウト状態において、カメラ２００は、ホストデバイス２５０の高さを「ポップアウト状態における高さ」に増大させる。

ポップアウトレンズは、例えば図４Ｃ、図１０もしくは図６Ｄに示すような、テレレンズであってもよく、または、図６Ｃもしくは図１３に示すような、ワイドレンズであってもよい。レンズのタイプに応じて、ポップアウトカメラは、ポップアウトテレカメラとして、または、ポップアウトワイドカメラとして動作する。ポップアウトテレカメラは、２０°～５０°のＦＯＶ_Ｔを有し得る。ポップアウトワイドカメラは、５０°～１２０°のＦＯＶ_Ｗを有し得る。レンズのＴＴＬは、レンズにおける第１のレンズ素子の第１の表面からイメージセンサまで測定されるが、これは例えば６ｍｍ～１８ｍｍであり得る。

図２Ｄは、収縮状態におけるフレーム２２０の断面図を示す。アクチュエータ２１２は、スプリングに逆らって仕事を行うことによって、カメラを収縮状態に至らせる。収縮状態では、スプリングは圧縮された状態にある（図４Ｂも参照）。カメラ２００を収縮状態に切り替えるために、アクチュエータ２１２は、窓フレーム２１４を移動させて、レンズバレル２０４に圧力を加える。これは、イメージセンサの方へのレンズバレル２０４の移動へと変換される。収縮状態では、ＴＴＬは収縮ＴＴＬ（ｃＴＴＬ）であり、例えば５～１２ｍｍであり得る。ｃＴＴＬは常に、像側のレンズ素子Ｌ_１の第１の表面（Ｓ２と記されている）と、Ｓ１６と記されたイメージセンサの結像面との間で光軸に沿って測定される。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、ポップアウト状態から変更されたＢＦＬに由来する。カメラ２００は、動作状態におけるＢＦＬが大きいものとなるように設計される。この大きなＢＦＬは、カメラを収縮状態に至らせるために収縮され得、その結果、スリムなカメラデザインが実現される。収縮状態では、カメラはデバイス外面２２８に対して、収縮バンプ（ｃ‐バンプ）２３６を形成する。ｃ‐バンプは、例えば０～３ｍｍのサイズ（高さ）を有し得る。収縮状態において、ホストデバイス２５０の高さは、ポップアウト状態における高さよりもはるかに小さな「収縮状態における高さ」だが、しかしホストデバイスの高さよりもｃ‐バンプ２３６の分だけ依然として大きい。

いくつかの実施例において、カメラ２００は、Ｘ‐Ｚ平面内における例えば±２０μｍのディセンタ（decenter：偏心）の精度公差およびＹ方向における例えば±１０μｍのディセンタの精度公差、ならびに、±０．５°のティルト（tilt ）の精度公差をサポートするように、設計され得る。当該平面および当該方向は、図中に示されている座標系におけるもののようなものである。ディセンタの繰り返し精度公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±１０μｍ、Ｙ方向において例えば±５μｍであり得、ティルトの繰り返し精度公差は、±０．２５°であり得る。他の実施例では、ディセンタの精度公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±１０μｍ、Ｙ方向において例えば±５μｍであり得、ティルトの精度公差は、例えば、±０．１５°であり得る。また、ディセンタの繰り返し精度公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±５μｍ、Ｙ方向において例えば±２．５μｍであり得、ティルトの繰り返し精度公差は、±０．０８°であり得る。さらに別の例では、ディセンタの精度公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±５μｍ、Ｙ方向において例えば±２．５μｍであり得、ティルトの精度公差は、例えば±０．１°であり得る。また、ディセンタの繰り返し精度公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±１．５μｍ、Ｙ方向において例えば±０．８μｍであり、ティルトの繰り返し精度公差は、±０．０５°であり得る。

類似の精度公差および繰り返し精度公差は、光学素子フレーム１６５０（例えば、図１６Ａ参照）および光学素子モジュール６００”（例えば、図１９Ａ参照）に対して当てはまる（適用される）。

「精度公差（accuracy tolerance）」はここでは、光学素子間の距離および機械要素間の距離の最大変動幅（バリエーション）を指す。また、「繰り返し精度公差（repeatability tolerance）」はここでは、異なるポップアウトサイクルにおける、光学素子間の距離および機械要素間の距離の最大変動幅を指す、すなわち、１回または多くのポップアウト（または収縮）事象の後に、機械要素および光学素子が前にあった位置に戻る能力を指す。

Ｙ方向の公差は比較的重要ではない場合がある。Ｙ方向の変動（バリエーション）（variations）は、オートフォーカスのための光学フィードバックおよびレンズの移動により、補正され得るからである。

図４Ａは、ポップアウト状態における光学素子モジュール２４０を、断面図において示す。図４Ｂは、同じ状態における光学素子モジュール２４０を斜視図において示す。光学素子モジュールの全体を取り囲む最小円の直径は、光学素子モジュールの「最大直径」「ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}」を定義する。すなわち、「ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}」は（例えば、図１６Ａのように）特に明記しない限り、光学素子モジュールの最大対角線を示す（例えば、図７、図１７Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｅ、および図１９Ａ）。

図４Ｃは、ポップアウト状態におけるカメラ２００内で使用され得る、第１の例示的なレンズ系（レンズシステム）４００の詳細を示す。レンズ系４００は、物体側から像側に向かって順に、物体側表面Ｓ２および像側表面Ｓ３を有する第１のレンズ素子Ｌ１と、物体側表面Ｓ４およびＳ５と記された像側表面を有するを有する第２のレンズ素子Ｌ２と、物体側表面Ｓ６および像側表面Ｓ７を有する第３のレンズ素子Ｌ３と、Ｓ８と記された物体側表面およびＳ９と記された像側表面を有する第４のレンズ素子Ｌ４と、Ｓ１０と記された物体側表面およびＳ１１と記された像側表面を有する第５のレンズ素子Ｌ５と、Ｓ１２と記された物体側表面およびＳ１３と記された像側表面を有する第６のレンズ素子Ｌ６と、を含むレンズ４２０を備える。Ｓ１は、ストップ（stop）に記されている。レンズ系４００はさらに、表面Ｓ１３とイメージセンサ２０８との間に配置される光学窓２３４を備える。レンズおよびレンズ系の光軸に沿ったレンズ素子と他の素子との間の距離は、以下の表で与えられる。

レンズ系４００では、ＴＴＬ＝１１．５５ｍｍ、ＢＦＬ＝５．９６ｍｍ、ＥＦＬ＝１３ｍｍ、Ｆナンバー＝２．２０およびＦＯＶ＝２９．７°である。比ＴＴＬ／ＥＦＬ＝０．８９。レンズ４２０の光学的諸特性は、ポップアウト状態と収縮状態との間で切り替わるときに変化しない（すなわち、レンズ素子間のギャップは一定である）。

収縮状態（図５Ａ参照）では、ｃＴＴＬは５．６４～８．０９ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、ここでは収縮ＢＦＬ、「ｃ‐ＢＦＬ」（図５Ａ参照）である変更されたＢＦＬに由来する。ｃ‐ＢＦＬは、０．０５１～２．５ｍｍであり得る。レンズ素子Ｌ１～Ｌ６およびレンズ表面Ｓ２～Ｓ１３の間の全ての距離は変わらないままである。

レンズ系４００の詳細な光学データは、表１に与えられる。非球面データは、表２および表３に与えられる。ここで、曲率半径（Ｒ）、光軸に沿ったレンズ素子の厚みおよび／または素子間の距離、ならびに直径の単位はｍｍで表される。「率」は屈折率である。非球面形状の式は次式で表される：

ここで、｛ｚ、ｒ｝は標準円筒極座標、ｃ＝１／Ｒは表面の近軸曲率、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（clear aperture）の２分の１である。Ａｎは、レンズデータ表２および表３（ならびに、表５および表６、ならびに表１０および表１１）に示される多項式係数である。Ｚ軸は、像の方向を正として定義される。また、表１（ならびに表４および表９）において、種々の素子（および／または表面）間の距離が素子の厚みを指し、光軸Ｚ上において測定され、ストップはｚ＝０にあることに留意されたい。各数は、直前の表面から計られる。このようにして、ストップから表面Ｓ２まで第１距離－１．１９７ｍｍが測定される。基準波長は５５５．０ｎｍである。単位はｍｍである（ただし、屈折率「率」およびアッベ数を除く）。例えばレンズ２４０等のレンズの最大レンズ直径ｄ_Ｌは、例えばレンズ２４０等のレンズの全レンズ素子中に存在する最大の直径によって与えられる。

図５Ａは、収縮状態におけるポップアウト光学素子モジュール２４０を断面図において示す。図５Ｂは、同じものの斜視図を示す。

図６Ａは、ポップアウト状態におけるポップアウト光学素子モジュールの６００と付番された別の例の、（図７における６Ａ‐６Ａと記された断面による）断面図を示す。光学素子モジュール６００は、例えば２１０（ここでは図示せず）等のポップアウト機構へと一体化され得る。光学素子モジュール６００は、第１のレンズ群６０６を担持する収縮可能レンズバレル部（第１のバレル部）６０４と、第２のレンズ群６１０を担持する固定レンズバレル部（第２のバレル部）６０８と、を有するレンズバレル６０２を含む。２つのレンズ群は、物体側に第１のレンズ素子Ｌ１を、像側に最後のレンズ素子ＬＮを有するように配置された、合計でＮ個のレンズ素子Ｌ１～ＬＮを含むレンズ６２０を形成している。光学素子モジュール６００は、カバー２３２によって覆われている。レンズ６２０、イメージセンサ２０８およびオプション（任意の選択肢）としての光学窓２３４は、レンズ系６３０を形成している。

例示的に、かつ図示のように、レンズ６２０において、Ｎ＝６である。一般に、Ｎ≧４である。他の実施例では、レンズバレルは、より多くのレンズ群をそれぞれ有する３つ以上のバレル部を備えてもよく、各バレル部がレンズ群を担持する例えば３、４、５個のレンズバレル部を備えてもよい。レンズバレル部は、固定バレル部と可動バレル部とに分けられてもよい。図示の例では、第１のレンズ群６０６は、レンズＬ１～Ｌ５を含み、第２のレンズ群６１０は、レンズＬ６を含む。レンズ群間には、それらの相対移動に応じてエアギャップが形成され得る。３つ以上のバレル部を有する実施例では、一部のバレル部または全てのバレル部が可動であってもよく、レンズ群間にそれぞれのエアギャップが形成される。レンズ群間の当該エアギャップは、非動作カメラ状態において収縮し得る。かかるエアギャップの総和は、１～８．５ｍｍであり得る。２つの連続するレンズ素子間に存在する最大のエアギャップは、レンズ群を画定するために使用され得る。例えば、２つの連続するレンズ素子の間に存在する最大のエアギャップは、レンズを２つのレンズ群に分割するために使用されてもよく、２つの連続するレンズ素子間に存在する最大のエアギャップおよび２番目に大きなエアギャップは、３つのレンズ群を画定するために使用されてもよい、等々。この言明は、以下のすべてのレンズおよびカメラの実施例に対して成り立つ。ポップアウト状態では、エアギャップｄ_Ｎ－１は１～３．５ｍｍであり得る。スプリング６１４は、第１のレンズバレル部６０４を、フレーム２１４のような窓フレームに向かって押す。動作状態では、ストッパ（stopper）６１８および別のストッパ６１８’が、レンズ群を一定の距離および向きに保つストッパ機構として機能し得る。いくつかの例では、本明細書で開示されるポップアウト状態におけるカメラは、Ｘ‐Ｚ平面内における例えば±２０μｍのディセンタの公差およびＹ方向における例えば±１０μｍのディセンタの公差、ならびに、イメージセンサ２０８に対するレンズバレルの±０．２°のティルトの公差をサポートするように設計され得る。他の例では、ディセンタの公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±３μｍ～１０μｍ、Ｙ方向において例えば±３μｍ～１０μｍであり得、イメージセンサＹに対するレンズバレルのティルトの公差は例えば±０．０５°～０．１５°であり得る。さらに別の例では、ディセンタの公差は、Ｘ‐Ｚ平面において１μｍよりも小さく、例えば０．８μｍであり得る。さらに別の例では、Ｙ平面におけるディセンタの公差は、１μｍよりも小さく、例えば０．８μｍであり得る。その結果、特に例えばｄ_Ｎ－１（図６Ｃ参照）またはｄ_１００６（図１０参照）等のレンズ素子間のエアギャップについて、系６３０、６５０または１０００のようなレンズ系の諸特性をサポートする。いくつかの実施例では、例えばピン１２０８（図１２Ｂおよび図１２Ｄ参照）等のピンが、Ｘ‐Ｚ平面における機械的安定性および繰り返し精度を提供するために使用され得る。

レンズのＴＴＬは、Ｌ１の第１（物体側）の面からイメージセンサまで測定されるが、これは５～１８ｍｍであり得る。イメージセンサの対角線は、６ｍｍ＜センサ対角線＜３０ｍｍであり得る。３５ｅｑＦＬは、１５ｍｍ＜換算焦点距離＜２００ｍｍであり得る。ＴＴＬ／ＥＦＬ比は、０．７＜ＴＴＬ／ＥＦＬ＜１．５の範囲において変動し得る。

図６Ｂは、収縮状態における光学素子モジュール６００の断面図を（図８における６Ｂ‐６Ｂと記された断面により）示す。光学素子モジュール６００を収縮状態に切り替えるために、アクチュエータ２１２は、ＬＮの第１の表面とＬＮ－１の第２の表面との間のエアギャップを、窓フレーム（ここでは図示せず）を移動させることによって減少させ、その結果、レンズバレルに圧力が加えられ、それが収縮可能レンズバレル部のイメージセンサの方への移動に変換される。収縮状態では、ｃＴＴＬは５～１２ｍｍであり得、収縮エアギャップｃ－ｄ_Ｎ－１は０．０５～０．８５ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、第１の収縮可能レンズバレル部６０４内の第１のレンズ群６０６と第２の固定レンズバレル部６０８内の第２のレンズ群６１０との間の、変更された距離に由来する。第１のレンズ群６０６とイメージセンサとの間の距離はポップアウト状態と比べて変化するが、第２のレンズ群６１０とイメージセンサとの間の距離は変化しない。レンズ６２０の光学的諸特性は、ポップアウト状態と収縮状態との間で切り替わるときに変化する。

図６Ｃは、以下の光学素子モジュール６００または別のポップアウト光学素子モジュール６００’において使用され得る別のレンズ系６５０の例を示す。レンズ系６５０は、ポップアウト状態において示されている。設計データを表４～表６に示す。レンズ系６５０は、図示のように配置された７つのレンズ素子Ｌ１～Ｌ７を有するレンズ６２０’、光学窓２３４およびイメージセンサ２０８を含む。レンズ素子Ｌ１～Ｌ６は、第１のレンズ群６０６を形成し、レンズ素子Ｌ７は、第２のレンズ群６１０を形成する。ＴＴＬは８．４９ｍｍであり、ＢＦＬは１．０１ｍｍである。焦点距離はＥＦＬ＝６．７５ｍｍ、Ｆナンバー＝１．８０、ＦＯＶ＝８０．６°である。エアギャップｄ_Ｎ－１は２．１ｍｍである。

収縮状態（図６Ｂまたは図１４Ｃを参照）では、ｃＴＴＬは６．４４～７．２４ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、Ｌ６とＬ７との間の変更されたエアギャップに由来する。これは収縮エアギャップｃ‐ｄ_Ｎ－１であり、０．０５～０．８５ｍｍであり得る。ＢＦＬは、ポップアウト状態と比べて変化していない。

レンズ６２０’の光学的諸特性は、ポップアウト状態と収縮状態との間での切り替えのときに変化する。ここで述べられる光学的諸特性は、「最大限の（maximal）」ポップアウト状態、すなわち、レンズが最大のＴＴＬを有するときのレンズ素子についてのものである。

図６Ｄは、光学素子モジュール６００または６００’において使用され得る、さらに別のレンズ系６６０の実施例を示す。レンズ系６６０’は、ポップアウト状態において示されている。設計データを表７～表９に示す。レンズ系６６０は、図示のように配置された６つのレンズ素子Ｌ１～Ｌ６を有するレンズ６２０”、光学窓２３４およびイメージセンサ２０８を含む。レンズ素子Ｌ１～Ｌ３は第１のレンズ群６０６を形成し、レンズ素子Ｌ４～Ｌ６は第２のレンズ群６１０を形成する。ＴＴＬは１３．５ｍｍであり、ＢＦＬは５．４９ｍｍである。焦点距離はＥＦＬ＝１５．１５ｍｍ、Ｆナンバー＝２．０、ＦＯＶ＝３２．５６°である。エアギャップｄ_６０７は１．７８ｍｍである。比ＴＴＬ／ＥＦＬ＝０．８９である。

収縮状態（図６Ｂ参照）では、ｃＴＴＬは５～１１ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差はＬ３とＬ４との間の変更されたエアギャップ（これは収縮エアギャップｃ‐ｄ_６０７であり、０．０５～１．０ｍｍであり得る）、および変更されたＢＦＬ（これはｃ‐ＢＦＬであり、０．１～１．５ｍｍであり得る。）に由来する。レンズ６２０”の光学的諸特性は、ポップアウト状態と収縮状態との間の切り替えのときに変化する。レンズ系６６０について、比ＴＴＬ／ＥＦＬは０．８９、すなわちＥＦＬ＞ＴＴＬである。比ｃＴＴＬ／ＥＦＬは、０．３５～０．７５であり得る。

図７は、ポップアウト状態における光学素子モジュール６００の斜視図を示す。図８は、収縮状態における光学素子モジュール６００の斜視図を示す。

図９Ａは、ポップアウト状態におけるアクチュエータ２１２の斜視図を示す。図９Ｂは、収縮状態におけるアクチュエータ２１２の斜視図を示す。断面２Ｂ‐２Ｂおよび２Ｄ‐２Ｄは、それぞれ図２Ｂおよび２Ｄに関する。アクチュエータ２１２は、作動のための可動部品を有するポップアウトアクチュエータ９０２を備える。スイッチ９０６を有するポップアウトアクチュエータ‐窓フレーム連結装置９０４は、ポップアウト作動を窓フレームの移動に変換する。スイッチ９０６は、アクチュエータ９０２を窓フレーム２１４と結合する。上に示したように、窓フレームの移動は、カメラを収縮状態に切り替えるために利用される。図９Ａにおいて、スイッチ９０６は「ダウン」であり、ポップアウト状態を提供する。図９Ｂにおいて、スイッチ９０６は「アップ」であり、収縮状態を提供する。

図１０は、最大限のポップアウト状態におけるポップアウトテレカメラ内に含まれ得る、１０００と番号付けられた別のレンズ系を示す。レンズ系１０００は図示のような５つのレンズ素子を有するレンズ１０２０、光学窓２３４およびイメージセンサ２０８を含む。レンズ系１０００を有するテレポップアウトカメラは、ホストデバイス（例えば、スマートフォン、タブレット等、ここでは図示せず）内に組み込まれ得る。図６Ａおよび図６Ｂに示されるものと同様に、レンズ系１０００において、ポップアウト状態と収縮状態との間の切り替えは、第１のレンズ群１０１６と第２のレンズ群１０１８との間のエアギャップｄ１００６を変更することによって得られる。

レンズ系１０００において、第１のレンズ群１０１６はレンズ素子１００２、１００４および１００６を含み、第２のレンズ群１０１８はレンズ素子１００８および１０１０を含む。ポップアウト状態では、レンズ素子１００８の表面１００８ａと直前のレンズ素子１００６の表面１００６ｂとの間のエアギャップｄ１００６は、２．０２０ｍｍである（表１０参照）。レンズ系のＴＴＬは５．９０４ｍｍである。第１のレンズ群および第２のレンズ群への分割は、２つの連続するレンズ素子間の最大のエアギャップに従って行われる。

レンズ系１０００は、２５°～５０°のＦＯＶ、ＥＦＬ＝６．９ｍｍ、Ｆナンバー＝２．８０、およびＴＴＬ＝５．９０４ｍｍを提供し得る。比ＴＴＬ／ＥＦＬは０．８６、すなわちＥＦＬ＞ＴＴＬである。比ｃＴＴＬ／ＥＦＬは、０．５８～０．６９であり得る。エアギャップｄ１００６＝ＴＴＬ／２．９５の場合、ｄ１００６＞ＴＴＬ／３である。他の実施例では、レンズ素子を第１および第２のレンズ群に分割する最大のエアギャップに対して、当該エアギャップは、エアギャップ＞ＴＴＬ／５かつＥＦＬ＞ＴＴＬを満たし得る。

レンズ系１０００の光学的諸特性は、収縮状態（図示せず）に切り替わるときに変化する。収縮状態では、ｃＴＴＬは３．９７～１０ｍｍであり得、収縮エアギャップｃ‐ｄ１００６は０．０５～０．８５ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、第１のレンズ群１０１６と第２のレンズ群１０１８との間の変更された距離に由来する。第１のレンズ群１０１６とイメージセンサ２０８との間の距離はポップアウト状態と比べて変化するが、第２のレンズ群１０１６とイメージセンサ１０１４との間の距離は変化しない。

レンズ系１０００では、全てのレンズ素子表面は非球面である。詳細な光学データは表１０に与えられ、非球面データは表１１に与えられている。ここで、曲率半径（Ｒ）、光軸に沿ったレンズ素子の厚みおよび／または素子間の距離、ならびに直径の単位はｍｍで表される。「Ｎｄ」は屈折率である。非球面形状の式は次式で表される：

ここで、ｒは光軸からの（かつ光軸に垂直な）距離、ｋは円錐係数、ｃ＝１／Ｒ（ただし、Ｒは曲率半径）、αは表２に与えられる係数である。本明細書に開示されるレンズアセンブリの実施例に適用される上記の式において、係数α_１およびα_７はゼロである。ｒの最大値「ｍａｘｒ」＝直径／２であることに留意されたい。また、表１において、種々の素子（および／または表面）間の距離は「Ｌｍｎ」と記され（ここで、ｍはレンズ素子の番号を指し、ｎ＝１は素子の厚みを指し、ｎ＝２は次の素子に対するエアギャップを指す）、光軸ｚ上において測定され、ストップはｚ＝０にある。各数は、直前の表面から計られる。このようにして、ストップから表面１００２ａまで第１の距離－０．４６６ｍｍが測定され、表面１００２ａから表面１００２ｂまでの距離Ｌ１１（すなわち、第１のレンズ素子１００２の厚み）は０．８９４ｍｍ、表面１００２ｂと表面１００４ａとの間のギャップＬ１２は０．０２０ｍｍ、表面１００４ａと表面１００４ｂとの間の距離Ｌ２１（すなわち、第２のレンズ素子１００４の厚みｄ_２）は０．２４６ｍｍ、等々。また、Ｌ２１＝ｄ_２、Ｌ５１＝ｄ_５。

有利には、第１、第３および第５のレンズ素子のアッベ数は５７．０９５である。有利には、レンズ素子１００２とレンズ素子１００４との間の第１のエアギャップ（表面１００２ｂと表面１００４ａとの間のギャップ）は、厚みｄ_２（０．２４６ｍｍ）の１０分の１未満の厚み（０．０２０ｍｍ）を有する。有利には、第２および第４のレンズ素子のアッベ数は２３．９１である。有利には、レンズ素子１００６とレンズ素子１００８との間の第３のエアギャップは、ＴＴＬ／５（５．９０４／５ｍｍ）よりも大きな厚み（２．０２０ｍｍ）を有する。有利には、レンズ素子１０８とレンズ素子１１０との間の第４のエアギャップは、ｄ_５／２（０．２９３／２ｍｍ）よりも小さな厚み（０．０６８ｍｍ）を有する。

レンズ系１０００における各レンズ素子の焦点距離（ｍｍ）は、以下の通りである：ｆ１＝２．６４５、ｆ２＝－５．５７８、ｆ３＝－８．７８４、ｆ４＝９．５５０、ｆ５＝－５．２９０。条件１．２×｜ｆ３｜＞｜ｆ２｜＜１．５×ｆ１は、例えば１．２×８．７８７＞５．５７８＞１．５×２．６４５のように、明らかに満たされる。ｆ１はまた、例えば２．６４５＜２．９５２のように、条件ｆ１＜ＴＴＬ／２を満たす。

図１１Ａは、通常の（非ポップアップの）屈曲式テレカメラ１１０２と、ワイドポップアウトカメラ１１０４と、を備えるデュアルカメラを有するスマートフォン等のホストデバイス１１００の一例を示す。ワイドカメラ１１０４は動作ポップアウト状態にあり、デバイスの外面２２８を延長している。バンプ２２６が見えている。例えば２０８（ここでは見ることができない）のような大きなイメージセンサと、収縮カメラ状態とポップアウトカメラ状態との間の切り替えに必要な、例えばフレーム２２０（ここでは十分には見えない）のようなポップアウトフレームとが、デバイスの外面２２８のポップアウトカメラにより覆われる（Ｘ‐Ｚにおける）最小の面積（領域）を定める。最小のポップアウトカメラ面積は、屈曲式テレカメラの面積、または、普通はデバイス内に含まれる通常の（すなわち、非ポップアウトの）直立（upright）ワイドカメラの面積よりも、大きいものであり得る。

図１１Ｂは、ポップアウト状態における屈曲式テレカメラ１１０２および直立ワイドカメラ１１０４の詳細を示す。屈曲式テレカメラは、プリズム１１０８と、屈曲式テレレンズと、センサモジュール１１１２と、を備える。図１１Ａおよび図１１Ｂでは、プリズム１１０８のみ見えている。

図１１Ｃは、ｃ‐バンプの小さな高さを例示する、収縮状態におけるワイドカメラ１１０４を有するホストデバイス１１００を示す。

図１１Ｄは、屈曲式テレカメラおよび収縮状態における直立ワイドカメラの詳細を示す。

図１２Ａは、本明細書に開示されるテレポップアウトカメラ１２０２と、動作ポップアウト状態におけるワイドポップアウトカメラ１２０４と、を備えるデュアルカメラを有する例えばスマートフォン等のホストデバイス１２００の別の例を示す。ポップアウトバンプ２２６を見ることができる。ポップアウト機構カバー１２０６は、テレカメラとワイドカメラとの両方を覆っている。２２０のようなフレーム（図示せず）は、テレカメラとワイドカメラとを、ポップアウト状態と収縮状態との間で、一緒にかつ同時に切り替える。ピン１２０８は、Ｘ‐Ｚ平面内における機械的安定性および繰り返し精度を提供し得る。いくつかの実施例では、２つのピンが含まれ得る。他の実施例では、３つ以上のピンが使用され得る。

図１２Ｂは、両方のカメラがポップアウト状態にある、直立テレカメラ１２０２および直立ワイドカメラ１２０４の詳細を示す。

図１２Ｃは、収縮状態におけるカメラを有するホストデバイス１２００を示す。ｃ‐バンプ２３６が示されている。図１２Ｅは、直立テレカメラ１２０２および直立ワイドカメラ１２０４の詳細を示しており、両方のカメラが収縮状態にある。

図１３は、７つのレンズ素子Ｌ１～Ｌ７を含むレンズ１３２０、イメージセンサ２０８、および任意選択的に光学窓２３４を備える、番号１３００が付されたレンズ系のさらに別の実施例を示す。ここで、イメージセンサ２０８は湾曲したイメージセンサ（curved image sensor）であり、その集光面が曲率半径Ｒ＝－１９．０２６ｍｍの曲面であることを意味している。ここで、「－」符号は、イメージセンサの物体側に中心を有する曲率であることを指している。湾曲したイメージセンサの使用は、例えば像面湾曲およびセンサの端の方へのシェーディング（shading）等の望ましくない効果（影響）が平坦なイメージセンサ（planar image sensor）の場合よりも小さいものであり得るために、有益であり得る。レンズ系１３００は、ポップアウト状態におけるカメラ２００等のカメラにおいて使用され得る。設計データを表１２～表１４に示す。

レンズ系１３００では、ＴＴＬ＝８．２８ｍｍ、ＢＦＬ＝３．２４ｍｍ、ＥＦＬ＝６．９５ｍｍ、Ｆナンバー＝１．８５、ＦＯＶ＝８０．５２°。

収縮状態（図２Ｃ参照）では、ｃＴＴＬは６．５４～１０ｍｍであり得る。ｃＴＴＬとＴＴＬとの間の差は、収縮「ｃ‐ＢＦＬ」（図５Ａ参照）である変更されたＢＦＬに由来する。ｃ‐ＢＦＬは１．４９４～２．５ｍｍであり得る。レンズ１３２０の光学的諸特性は、ポップアウト状態と収縮状態との間における切り替えのときに変化しない（すなわち、レンズ素子Ｌ１～Ｌ７およびレンズ表面Ｓ２～Ｓ１５の間の全ての距離は変化しない）。

他の実施例では、光学窓２３４は湾曲していてもよい。光学窓の曲率半径Ｒ_Ｗは、湾曲したイメージセンサ２０８の曲率半径Ｒと同符号（すなわち光学窓の物体側に中心を有する）であり得、かつ同じように湾曲し得るから、Ｒ_Ｗは、例えば－１５～－２５ｍｍであり得る。別の実施形態では、Ｒ_Ｗ＝Ｒであり得る（Ｒは湾曲したイメージセンサの曲率半径）。これは、より小さいｃＴＴＬを可能にし得る。ｃＴＴＬは５．６４～７．５４ｍｍ、ｃ‐ＢＦＬは０．５９４～２．５ｍｍであり得る。

図１４Ａは、「ホスト」デバイス２５０（例えば、スマートフォン、タブレット等）に組み込まれ、かつポップアウト状態にある本明細書に開示のポップアウトカメラの、別の例１４００を断面図において示す。カメラ１４００は、ポップアウトフレーム２２０’と、レンズ６２０を含む光学素子モジュール６００’と、を備える。図１４Ｂに示されるように、フレーム２２０’は、窓フレーム２１４’、カムフォロア１４０２およびサイドリミッタ１４０６を備える。カムフォロア１４０２は、スプリング１４０８を介して、ポップアウトアクチュエータ１４０８に結合されている。光学素子モジュール６００’は、第１のレンズ群６０６を担持する収縮可能レンズバレル部（第１のバレル部）６０４と、第２のレンズ群６１０を担持する固定レンズバレル部（第２のバレル部）６０８と、を有するレンズバレル６０２を含む。２つのレンズ群は、物体側に第１のレンズ素子Ｌ１を、像側に最後のレンズ素子ＬＮを有するように配置された、合計でＮ個のレンズ素子Ｌ１～ＬＮを含むレンズ６２０を形成している。レンズ６２０、イメージセンサ２０８およびオプションとしての光学窓２３４は、レンズ系６３０を形成している。

カメラ１４００は、外部モジュールシール２２４と、内部モジュールシール１４０４と、を備える。外部シール２２４は、粒子および流体がデバイス２５０に入るのを防止する。シール２２４は、ＩＰ６８等級のデバイス２５０をサポートし得る。内部シール１４０４は、粒子が光学素子モジュール６００’に入るのを防止する。

「外部」および「内部」は、シール２２４がホストデバイスの外部からのカメラの汚染を防ぎ、他方、シール１４０４がホストデバイスの内部からのカメラの汚染を防ぐ、という事実を指す。

光学素子モジュール６００’および窓フレーム２１４はレンズバレルと窓２１６との間にエアギャップ２２２’を形成するが、これは例えば０．１ｍｍ～３ｍｍであり得る。エアギャップ２２２’は、当技術分野において知られているように、センサ２０８または光学素子モジュール６００’またはレンズ６２０の部分またはレンズ６２０を移動させることによる光学的手振れ補正（ＯＩＳ）およびオートフォーカス（ＡＦ）の実行のために、レンズバレルを０．１～３ｍｍだけ移動させることを可能にする。

カメラ１４００は、デバイス２５０の外面２２８に対して際立ったポップアウトバンプ２２６を形成する。ここで、「際立った」とは、例えば１．５ｍｍ～１２ｍｍであり得る。ポップアウト状態において、カメラ１４００は、ホストデバイス２５０の高さをポップアウト状態における高さまで増大させる。

レンズ６２０はＮ≧４個のレンズ素子を有し得、言及したように、２つのレンズバレル部を有するバレルを備える。他の実施例では、レンズバレルは、より多くのレンズ群を有する３つ以上のバレル部を備えてもよく、各バレル部がレンズ群を担持する例えば３、４、５個のレンズバレル部を備えてもよい。レンズバレル部は、固定バレル部と可動バレル部とに分けられてもよい。図示の例では、第１のレンズ群６０６は、レンズＬ１～ＬＮ－１を含み、第２のレンズ群６１０は、レンズＬＮを含む（図１４参照）。レンズ群間には、それらの相対移動に応じてエアギャップが形成され得る。３つ以上のバレル部を有する実施例では、一部のバレル部または全てのバレル部が可動であってもよく、レンズ群間にそれぞれのエアギャップが形成される。レンズ群間の当該エアギャップは、非動作カメラ状態において収縮し得る。かかるエアギャップの総和は、１～１２ｍｍであり得る。ポップアウト状態では、エアギャップｄ_Ｎ－１は１～５．５ｍｍである。３つのスプリング６１４（ここではすべて見えているわけではない）は、第１のレンズバレル部６０４を機械的ストップ（mechanical stop）に向かって押す。機械的ストップは、図１８Ａ～図１８Ｂおよび図１９Ａ～図１９Ｂに示されるような運動学的結合機構によって提供されてもよい。他の実施例においては、図２０Ｃに示されるように、機械的ストップはトップカバー１６０６’によって提供されてもよい。いくつかの例では、ポップアウト状態におけるカメラは、Ｘ‐Ｚ平面内における例えば±２０μｍのディセンタの公差およびＹ方向における例えば±１０μｍのディセンタの公差、ならびに、イメージセンサ２０８に対するレンズバレルの±０．２°のティルトの公差をサポートするように設計され得る。他の例では、ディセンタの公差は、Ｘ‐Ｚ平面において例えば±２μｍ～１０μｍ、Ｙ方向において例えば±２μｍ～１０μｍであり得、イメージセンサＹに対するレンズバレルのティルトの公差は例えば±０．０５°～０．１５°であり得る。

レンズのＴＴＬは、５～２２ｍｍであり得る。イメージセンサの対角線は、６ｍｍ＜センサ対角線＜３０ｍｍであり得る。３５ｅｑＦＬは、１５ｍｍ＜換算焦点距離＜２００ｍｍであり得る。ＴＴＬ／ＥＦＬ比は、０．７＜ＴＴＬ／ＥＦＬ＜１．５の範囲において変動し得る。

図１４Ｂに示される窓位置測定機構１４２０は、図２０Ｃ～図２０Ｅに示される１つ以上の磁石および１つ以上のホールセンサを備える。磁石はカムフォロア１４０２に固定的に結合されており、（１つ以上の）ホールセンサはサイドリミッタ１４０６に固定的に結合されている。機構１４２０は、サイドリミッタ１４０６およびホストデバイス２５０に対するカムフォロアの位置を感知する。カメラはホストデバイスに機械的に結合されており、サイドリミッタはカメラに機械的に結合されている。

図１４Ｂは、ポップアウト状態におけるフレーム２２０’の斜視図を示す。例えば１４００等のポップアウトカメラは、光学素子モジュール６００’がフレーム２２０’へと挿入されたときに形成される。窓フレーム２１４’、カムフォロア１４０２およびサイドリミッタ１４０６は、互いに対して移動する。窓フレーム２１４’およびカムフォロア１４０２はホストデバイス２５０に対して移動する。だが、サイドリミッタ１４０６はホストデバイス２５０に対して移動しない。カメラ１４００は、ホストデバイス２５０およびサイドリミッタ１４０６に対して窓フレーム２１４’を正のＸ方向に移動させることによって、ポップアウト状態から収縮状態に切り替えられる。窓フレーム２１４’は、カムフォロア１４０２を介してアクチュエータ２１２’によって移動される。カムフォロア１４０２の移動はＸ軸に対して実質的に平行であり、この移動はＹ軸に対して実質的に平行な窓フレーム２１４’の移動に変換される。Ｘ方向における移動およびＹ方向における移動のこの変換は、図１５Ａ～図１５Ｂに記載されている。Ｙに沿った移動に関しては、窓フレーム２１４’がレンズバレルに圧力を加え、それが収縮可能レンズバレル部のイメージセンサの方への移動に変換される。カムフォロア１４０２は、スプリング１４０８を介してポップアウトアクチュエータ１４１２に結合されている。アクチュエータ１４１２は、例えばスクリューステッパモータ（screw stepper motor）または別の作動方法を介して、カムフォロア１４０２を移動させる。該移動は、スプリング１４０８によって媒介されている。スプリング１４０８は、カメラ１４００のための緩衝装置として機能し得る。例えばホストデバイス２５０が落下し、別の物体にぶつかったとき、大きな力が窓フレーム２１４’に作用し得る。スプリング１４０８によって、この大きな力はポップアウトカメラの収縮に変換され得、それにより、その大きな力のうちの大部分を媒介し得る。内部モジュールシール１４０４は、付加的な緩衝装置として作用し得る。

図１４Ｃは、収縮（「ｃ」）状態または非動作状態における、カメラ１４００の断面図を示す。図１４Ｄは、収縮状態における、フレーム２２０’の斜視図を示す。光学素子モジュール６００’を収縮状態に切り替えるために、アクチュエータ２１２’は、エアギャップｄ_Ｎ－１を、窓フレーム２１４’を移動させることによって減少させ、その結果、レンズバレルに圧力が加えられ、それが収縮可能レンズバレル部のイメージセンサの方への移動に変換される。収縮状態では、ｃＴＴＬは５～１２ｍｍであり得、収縮エアギャップｃ－ｄ_Ｎ－１は０．０５～１．５ｍｍであり得る。

図１５Ａは、実施例１４００のフレーム２２０’を、ポップアウト状態において、Ｘ‐Ｙ平面による断面図として示す。切替えピン１５０２および切替えピン１５０４は、カムフォロア１４０２に堅固に（rigidly）結合されている。サイドリミッタピン１５１２は、サイドリミッタ１４０６に固定的に（fixedly）結合されており、垂直方向向きリミッタ溝１５１４内でスライドする。切替えピン１５０２および１５０４は、切替え溝１５０６および１５０８内をスライドする。切替えピン１５０２および１５０４は、ピンと窓フレーム２１４’との間に作用する接触応力を最小化するため、大きな曲率半径を有する湾曲（湾曲面）が重ねられた（superposed）ダイヤモンド（菱形）形状を有する。サイドリミッタピン１５１２は、接触応力を最小にするため、大きな曲率半径を有する湾曲（湾曲面）が重ねられた矩形形状を有する。

カムフォロア１４０２が負のＸ方向に移動されたとき、切替え溝１５０６および１５０８の傾き（inclination）は、窓フレーム２１４’の下方への（負のＹ方向における）移動をもたらす。この下方への移動は、カメラを収縮状態に切り替えるために使用される。下方への移動は、サイドリミッタピン１５１２によって制限され、案内される。切替え溝１５０６および１５０８の傾きは、垂直のＹ軸に対して例えば２０°～８０°であり得る。

図１５Ｂは、収縮状態における図１５Ａのフレーム２２０’を示す。カメラを収縮状態からポップアウト状態に切り替えるために、カムフォロア１４０２は正のＸ方向に移動され、切替え溝１５０６および１５０８の傾きは窓フレーム２１４’の上方への（正のＹ方向における）移動をもたらす。

図１６Ａはポップアウト状態における光学素子モジュール６００’の断面図を示し、図１６Ｂはポップアウト状態における光学素子モジュール６００’の斜視図を示す。モジュール６００’は、光学素子フレーム１６５０、第１の収縮可能レンズバレル部６０４（レンズ素子はここでは示されていない）、第２の固定レンズバレル部６０８、３つのスプリング６１４（ここでは全てが見えるわけではない）、サイドカバー１６０４、トップカバー１６０６、および３つのストッパ１６０８（ここでは全てが見えるわけではない）を備える。各スプリングは、３つのスプリングホルダ１６１２（ここでは全てが見えるわけではない）のうちの１つに着座している。光学素子フレーム１６５０は、第１および第２のレンズバレル部内に含まれるレンズ素子を除き、光学素子モジュール６００’のすべての部品を保持している。ストッパ１６０８はトップカバー１６０６に堅固に結合されており、収縮可能レンズバレル部（６０４）が窓フレーム２１４と直接接触しないことを確実にしている。

光学素子モジュールの直径に関する「ペナルティ（penalty）」ｐは、光学素子モジュールの直径と、光学素子モジュール内に含まれるレンズの最大直径との間の差として定義される。光学素子モジュール６００’の場合、ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}は、Ｌ_Ｎの直径により表されるレンズ６２０の最大直径よりもわずかに大きい。したがって、光学素子モジュール６００’の場合、ペナルティｐはｐ＝ｐ_１＋ｐ_２であり、０．５ｍｍ～８ｍｍであり得る。

図１７Ａは収縮状態における光学素子モジュール６００’の断面図を示し、図１７Ｂは収縮状態における光学素子モジュール６００’の斜視図を示す。収縮状態では、スプリング６１４は圧縮されている。

図１８Ａ～図１８Ｆは、種々の位置における光学素子フレーム１６５０、およびその複数の部品の種々の詳細を示す光学素子フレーム１６５０を示す。図１８Ａはポップアウト状態における光学素子フレーム１６５０を示し、図１８Ｂは収縮状態における光学素子フレーム１６５０を示すが、両者とも斜視図である。収縮可能レンズバレル部６０４は、「マクスウェル運動学的結合（Maxwell kinematic coupling）」機構を介して、光学素子フレーム１６５０に結合されている。マクスウェル運動学的結合機構は、案内および位置決め機構として機能する３つのｖ溝／ピン対１８１０を備える。３つのｖ溝／ピン対１８１０は、例えばイメージセンサ２０８等の他の光学素子に対して、収縮可能レンズバレル部６０４が高い精度で一定の位置に保たれることを確実にする。各ｖ溝／ピン対１８１０は同一であり、半球形ピン１８１２およびｖ溝１８１４を含む。ｖ溝／ピン対１８１０のさらなる詳細は、図１８Ｃ（ポップアウト状態の場合）および図１８Ｄ（収縮状態の場合）に与えられている。別の実施例では、ピンは円形またはダイヤモンド形状またはカヌー形状であってもよい。図１８Ａ～図１８Ｄに示されるｖ溝は、約９０°の角度を有する。別の実施例では、ｖ溝の角度は３０°～１５０°の間で変動し得る。

対１８１０は、互いに等しい距離で分布している。３つのｖ溝／ピン対１８１０によって、光学素子フレーム１６５０はティルトの、狭い精度公差および繰り返し精度公差、ならびに、Ｘ‐ＺおよびＹにおけるディセンタの、狭い精度公差および繰り返し精度公差をサポートする。ここで、ならびに、図１９Ａおよび図１９Ｂの説明において、「公差」は、収縮可能レンズバレル部６０４と固定レンズバレル部６０８との間の公差を指す。

光学素子フレーム１６５０および下にある光学素子モジュール６００”は、カメラ２００の公差のようなディセンタの精度公差、および信頼性公差をサポートするように設計され得る。

図１８Ｅは、上面図において光学素子フレーム１６５０を示す。図１８Ｆは、１６５０がそれから組み立てられ得るところの複数の単一部品を示す分解図において、光学素子フレーム１６５０を示す。３つのスプリングホルダ１６１２は、３つのスプリング６１４のそれぞれを一定の位置に保つ。光学素子フレーム１６５０は、底の方から頂の方へと組み立てられ得る。Ｌ_Ｎを固定レンズバレル部６０８に挿入することで組み立て工程が開始され、次にスプリングホルダ１６１２にスプリング６１４が挿入され、次にトップカバー１６０６が置かれ、次にサイドカバー１６０４が置かれ、次に収縮可能レンズバレル６０４が一番上に挿入され得る。図２Ａ～図２Ｄおよび図４Ａ～図４Ｂ等に示されるようないくつかの実施例において、レンズ４２０等のレンズが１６５０等の光学素子フレーム内に含まれていてもよい。レンズ４２０は単一のレンズ素子群のみを含み、６０４等の収縮可能レンズバレル内に完全に含まれていてもよい。いくつかの実施例では、収縮可能レンズバレル６０４およびトップカバー１６０６は、１つの単一のユニットであってもよい。

図１９Ａおよび図１９Ｂは、（それぞれ、斜視図および断面図において）６００”と付番された別の光学素子モジュールを示す。光学素子モジュール６００”は、収縮可能レンズバレル部６０４を高精度で一定の位置に保つための案内および位置決め機構を備える。案内および位置決め機構は、ヨーク‐磁石対に基づいている。ヨーク２００２はトップカバー１６０６’に固定的に結合されており、永久磁石２００４はサイドカバー１６０４’に固定的に結合されている。ヨーク２００２および磁石２００４の使用を通じて、トップカバー１６０６およびサイドカバー１６０４は、互いに一定の距離および向きを保ちながら、互いに引き付けられている。このようにして、光学素子モジュール１６５０’は、Ｘ‐ＺおよびＹにおけるディセンタ、およびティルトに対して、狭い繰り返し精度公差および精度公差をサポートする。

図１９Ｃは、ポップアウト状態における光学素子モジュール６００”を、断面図において示す。サイドカバー１６０４’はまた、第２のレンズ素子群を担持する第２の固定レンズバレル部としても機能している。すなわち、第２のレンズバレル部として機能するいかなる追加の部品も必要ではない。図１９Ｄは、収縮状態における光学素子モジュール６００”を、断面図において示す。

図１９Ｅは、トップカバー１６０６´および磁石２００４の斜視図を示し、図１９Ｆは、トップカバー１６０６´および磁石２００４の上面図を示す。

図２０Ａは収縮状態における窓位置測定機構１４２０の磁石部分の側面図を示し、図２０Ｂは、収縮状態における窓位置測定機構１４２０の磁石部分の斜視図を示す。２つのサイド磁石２１０２ａおよび２１０２ｂは、内側（補助）磁石２１０４の両側に位置している。すべての磁石は、カムフォロア１４０２に固定的に結合されている。磁石２１０２ａ、２１０２ｂおよび２１０４は、ホールセンサ２１０６によって感知される磁場を生成している。ホールセンサ２１０６は、サイドリミッタ１４０６（ここには図示されず）に固定的に結合されている。ホールセンサ２１０６によって感知される磁場は、カムフォロア１４０２およびサイドリミッタ１４０６の相対的な位置に依存している。すなわち、機構１４２０は、１～１０ｍｍの範囲であり得るストロークに沿って連続的に、カムフォロア１４０２およびサイドリミッタ１４０６の相対的な位置の感知を可能にしている。

図２０Ｃは、カメラ１４００が収縮状態にある、磁石２１０２ａ、２１０２ｂ、２１０４およびホールセンサ２１０６の側面図を示す。図２０Ｄは、カメラ１４００がポップアウト状態にある、磁石２１０２ａ、２１０２ｂ、２１０４およびホールセンサ２１０６の側面図を示す。ストロークは、ここに図示された最も端にある位置の間、すなわち収縮状態とポップアウト状態との間にわたっている。いくつかの実施例では、機構１４２０は、全ストロークに沿って同一の精度で、１４０２および１４０６の相対的な位置を測定してもよい。別の実施例では、有益には、機構１４２０は、ここに図示された最も端にある位置の近くにあってはより高い精度で、かつその他の位置にあってはより低い精度で、１４０２および１４０６の相対的な位置を測定してもよい。

図２０Ｅは、磁石２１０２ａ、２１０２ｂおよび２１０４の磁化（magnetization）が示された、機構１４２０の（ａ）設計（デザイン）および（ｂ）磁場の一例を示す。

図２０Ｆは、１４２０等の位置測定機構内に含まれ得る、磁石構成２１１０の一例を示す。（ａ）には、磁石２１０２ａ、２１０２ｂおよび２１０４の構成が示されており、（ｂ）には、（ａ）の磁石構成によって作り出された、位置Ｘに対する磁束密度が示されている。大きくかつ実質的に同一の傾きΔＢ／ΔＸが、線形範囲に沿って達され得る。２１１０の線形範囲は、１～１０ｍｍにわたり得る。

図２０Ｇは、１４２０等の位置測定機構内に含まれ得る、磁石構成２１２０の別の例を示す。（ａ）には、磁石２１０２ａ、２１０２ｂおよび２１０４の構成が示されており、（ｂ）には、（ａ）の磁石構成によって作り出された、位置Ｘに対する磁束密度が示されている。線形範囲は、３つのサブ範囲Ａ１、Ｂ、およびＡ２に分割されている。サブ範囲Ａ１およびＡ２において、傾きΔＢ／ΔＸはサブ範囲Ｂにおける傾きよりも大きい。例えば、サブ範囲Ａ１およびＡ２における傾きΔＢ／ΔＸ（Ａ）は、サブ範囲Ｂにおける傾きΔＢ／ΔＸ（Ｂ）よりも５倍、１０倍、または２５倍大きくてもよい。例えば、ΔＢ／ΔＸ（Ａ）～５００ｍＴ／ｍｍかつΔＢ／ΔＸ（Ｂ）～５０ｍＴ／ｍｍ、そうすると、比［ΔＢ／ΔＸ（Ａ）］／［ΔＢ／ΔＸ（Ｂ）］＝１０。異なる傾きを有するサブ範囲への線形範囲の分割は、１４２０等の位置測定機構にとって有益であり得る。ポップアウト状態における位置および収縮状態における位置の近くにある最も端の領域において、より高い精度が要求され得るからである。

要約すれば、本明細書に開示されているのは、大きなＥＦＬ、かつ、大きなイメージセンササイズ、かつ、収縮モードにおけるカメラの小さな高さを可能にする、ポップアウト機構を有するデジタルカメラである。

本開示にはまた、以下の番号付けされた条項が含まれる。

１．
カメラであって、
物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを含むレンズアセンブリを備える光学素子モジュールと、
５ｍｍ～３０ｍｍのセンサ対角線Ｓ_Ｄを有するイメージセンサと、
複数のレンズ素子間またはレンズ素子と前記イメージセンサとの間の少なくとも１つのエアギャップを制御して、前記カメラを動作ポップアウト状態および収縮状態へと至らせるように構成されたポップアウト機構と、を備え、
前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．６である、カメラ。

２．
前記ポップアウト機構が、前記光学素子モジュールと係合可能な窓フレームを含み、
前記窓フレームが、前記動作ポップアウト状態において前記光学素子モジュールに接触せず、かつ、前記窓フレームが、前記光学素子モジュールを押して前記カメラを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である、条項１に記載のカメラ。

３．
前記少なくとも１つのエアギャップが、Ｌ_Ｎ－１とＬ_Ｎとの間に最大のエアギャップｄを含む、条項１または２に記載のカメラ。

４．
前記少なくとも１つのエアギャップが、Ｌ_Ｎ－２とＬ_Ｎ－１との間、またはＬ_Ｎ－１とＬ_Ｎとの間に、最大のエアギャップｄを含み、
前記レンズアセンブリが、４０ｍｍ～１５０ｍｍの３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、条項１または２に記載のカメラ。

５．
ｄが、ＴＴＬ／５より大きい、条項４に記載のカメラ。

６．
ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．５５である、条項１に記載のカメラ。

７．
Ｓ_Ｄが、１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲内にある、条項１に記載のカメラ。

８．
前記カメラが、０．９×ＴＴＬ～１．１×ＴＴＬの範囲内にある全トラック長ＴＴＬ_２を有するそれぞれの追加のカメラレンズアセンブリを有する追加のカメラと一緒に、マルチカメラ内に含まれている、条項１に記載のカメラ。

９．
前記レンズアセンブリが、２４ｍｍよりも大きい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、条項１に記載のカメラ。

１０．
前記レンズアセンブリが、有効焦点距離ＥＦＬを有し、
比ＴＴＬ／ＥＦＬが、１．４より小さく、かつ１．０より大きい、条項１に記載のカメラ。

１１．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、４ｍｍよりも小さい、条項１に記載のカメラ。

１２．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、２ｍｍよりも小さい、条項１に記載のカメラ。

１３．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、１ｍｍよりも小さい、条項１に記載のカメラ。

１４．
前記窓フレームが、前記レンズ素子と直接の接触状態にはない窓を含む、条項２に記載のカメラ。

１５．
前記ポップアウト機構が、ピン‐溝アセンブリに基づく窓ポップアウト機構を含み、
複数の前記ピンのうちの１つ以上が、複数の垂直方向向き溝内においてスライドし、
１つ以上のピンが、前記垂直方向に対して２０°～８０°の角度を有する複数の斜め向き溝内においてスライドする、条項１に記載のカメラ。

１６．
前記複数の斜め向き溝が、前記垂直方向に対して３０°～７０°の角度を有する、条項１５に記載のカメラ。

１７．
前記複数の斜め向き溝が、前記垂直方向に対して４０°～６０°の角度を有する、条項１５に記載のカメラ。

１８．
前記ポップアウト機構が、少なくとも１つのエアギャップを制御するように構成されているバレルポップアウト機構であって、複数のスプリングと、案内および位置決め機構と、を備える前記バレルポップアウト機構を含む、条項１に記載のカメラ。

１９．
前記バレルポップアウト機構が、前記動作ポップアウト状態における複数のレンズ素子間の十分なｚ‐ディセンタ精度およびｘｙ‐ディセンタ精度を可能にし、かつ、動作状態と収縮状態との間の切替えにおける繰り返し精度を可能にしており、
前記十分なディセンタ精度が０．１ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０５ｍｍディセンタよりも小さい、条項１８に記載のカメラ。

２０．
前記十分なディセンタ精度が０．８ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０４ｍｍディセンタよりも小さい、条項１９に記載のカメラ。

２１．
前記十分なディセンタ精度が０．６ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０３ｍｍディセンタよりも小さい、条項１９に記載のカメラ。

２２．
前記ポップアウト機構が、１つ以上のスプリングを含む、条項１に記載のカメラ。

２３．
前記１つ以上のスプリングが、１つのスプリングを含む、条項２２に記載のカメラ。

２４．
前記１つ以上のスプリングが、３つのスプリングを含む、条項２２に記載のカメラ。

２５．
前記ポップアウト機構が、ピンおよび溝アセンブリに基づく案内および位置決め機構を備えるバレルポップアウト機構である、条項１に記載のカメラ。

２６．
前記ポップアウト機構が、ストッパに基づく案内および位置決め機構を備える、条項１に記載のカメラ。

２７．
前記ポップアウト機構が、運動学的結合機構に基づく案内および位置決め機構を備えるバレルポップアウト機構である、条項１に記載のカメラ。

２８．
前記運動学的結合機構が、ピン‐溝アセンブリに基づくものである、条項２７に記載のカメラ。

２９．
前記ポップアウト機構が、ピン‐溝アセンブリに基づく案内機構および磁力に基づく位置決め機構を備えるバレルポップアウト機構である、条項１に記載のカメラ。

３０．
カメラであって、
物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを含むレンズアセンブリを備える光学素子モジュールと、
前記レンズアセンブリを動作ポップアウト状態および収縮状態へと作動させるように構成されたポップアウト機構と、
センサ対角線Ｓ_Ｄを有するイメージセンサと、を備えるカメラであって、
前記レンズアセンブリは、複数のレンズ素子間の任意のエアギャップよりも大きい後方焦点距離ＢＦＬと、７ｍｍ～１８ｍｍの範囲内にある有効焦点距離ＥＦＬと、を有し、
前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、
前記ポップアウト機構は、ｃＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．５５となるようにＢＦＬを制御するよう構成されている、カメラ。

３１．
前記ポップアウト機構が、前記光学素子モジュールと係合可能な窓フレームを含み、
前記窓フレームが、前記動作ポップアウト状態において前記光学素子モジュールに接触せず、かつ、前記窓フレームが、前記光学素子モジュールを押して前記カメラを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である、条項３０に記載のカメラ。

３２．
Ｓ_Ｄが４．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にあり、
前記レンズアセンブリが、４５ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、条項３０または３１に記載のカメラ。

３３．
Ｓ_Ｄが１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあり、
前記レンズアセンブリが、４０ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、条項３０に記載のカメラ。

３４．
比ＴＴＬ／ＥＦＬが１．０より小さく、０．７より大きい、条項３０または３１に記載のカメラ。

３５．
ＢＦＬがＴＴＬ／３より大きく、ＴＴＬ／１．５より小さい、条項３０に記載のカメラ。

３６．
前記ポップアウト機構が、スプリングを備える、条項３０に記載のカメラ。

３７．
前記ポップアウト機構が、複数のレンズ素子間の少なくとも１つのエアギャップを制御するようさらに構成されている、条項３０に記載のカメラ。

３８．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、４ｍｍよりも小さい、条項３０に記載のカメラ。

３９．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、２ｍｍよりも小さい、条項３０に記載のカメラ。

４０．
前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、１ｍｍよりも小さい、条項３０に記載のカメラ。

４１．
前記窓フレームが、前記レンズアセンブリと直接の接触状態にはない窓を担持している、条項３１に記載のカメラ。

４２．
前記ポップアウト機構が、複数のスプリングと、案内および位置決め機構と、を備え、
前記案内および位置決め機構が、前記動作ポップアウト状態における複数のレンズ素子間の十分なｚ‐ディセンタ精度およびｘｙ‐ディセンタ精度を可能にし、かつ、動作状態と収縮状態との間の切替えにおける繰り返し精度を可能にしており、
前記十分なディセンタ精度が０．１ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０５ｍｍディセンタよりも小さい、条項３０に記載のカメラ。

４３．
前記十分なディセンタ精度が０．８ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０４ｍｍディセンタよりも小さい、条項４２に記載のカメラ。

４４．
前記十分なディセンタ精度が０．６ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０３ｍｍディセンタよりも小さい、条項４２に記載のカメラ。

４５．
前記ポップアウト機構が、前記光学素子モジュールと係合可能な１つ以上のスプリングを含む、条項３０に記載のカメラ。

４６．
前記１つ以上のスプリングが、１つのスプリングを含む、条項４５に記載のカメラ。

４７．
前記１つ以上のスプリングが、３つのスプリングを含む、条項４５に記載のカメラ。

４８．
前記ポップアウト機構が、ピンおよび溝アセンブリに基づく案内および位置決め機構を備える、条項３０に記載のカメラ。

４９．
前記ポップアウト機構が、ストッパに基づく案内および位置決め機構を備える、条項３０に記載のカメラ。

５０．
前記ポップアウト機構が、運動学的結合機構に基づく案内および位置決め機構を備える、条項３０に記載のカメラ。

５１．
前記運動学的結合機構が、ピン‐溝アセンブリに基づくものである、条項５０に記載のカメラ。

５２．
前記ポップアウト機構が、ピン‐溝アセンブリに基づく案内機構および磁力に基づく位置決め機構を備える、条項３０に記載のカメラ。

５３．
マルチカメラであって、
第１の視野ＦＯＶ_１、および物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを有する第１のレンズアセンブリと、
センサ対角線Ｓ_Ｄ１を有する第１のイメージセンサと、
２つの連続するレンズ素子間の最大のエアギャップｄを制御して、第１のカメラを動作ポップアウト状態および収縮状態へと至らせる第１のポップアウト機構と、
を含む前記第１のカメラと、
ＦＯＶ_１より小さい第２の視野ＦＯＶ_２を有する第２のレンズアセンブリであって、物体側にあるＬ_１から始まるＭ個（ただし、Ｍ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｍを備える第２のレンズアセンブリと、
第２のカメラを動作状態および収縮状態へと作動させるよう構成された第２のポップアウト機構と、
を含みかつ７ｍｍ～１８ｍｍの第２のカメラ有効焦点距離ＥＦＬ_２を有する前記第２のカメラと、を備えるマルチカメラであって、
前記第１のレンズアセンブリは、第１の３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬ_１、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_１および前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_１を有し、Ｓ_Ｄ１は７ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあり、ｃＴＴＬ_１／Ｓ_Ｄ１＜０．６であり、
前記第２のレンズアセンブリは、第２の３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬ_２、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_２および前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_２を有し、ｃＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．５５である、マルチカメラ。

５４．
前記第１および前記第２のポップアウト機構が、それぞれの第１および第２の前記レンズアセンブリと係合可能なそれぞれの第１および第２の窓フレームを含み、
各窓フレームが、前記動作ポップアウト状態においてそれぞれの前記レンズアセンブリと接触せず、かつ、各窓フレームが、それぞれの前記レンズアセンブリを押して前記第１のカメラまたは前記第２のカメラのそれぞれを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である、条項５３に記載のマルチカメラ。

５５．
ｃＴＴＬ_１＝ｃＴＴＬ_２±１０％である、条項５３または５４に記載のマルチカメラ。

５６．
３５ｅｑＦＬ_２≧１．５×３５ｅｑＦＬ_１である、条項５３または５４に記載のマルチカメラ。

５７．
３５ｅｑＦＬ_１が２４ｍｍより大きい、条項５３または５４に記載のマルチカメラ。

５８．
３５ｅｑＦＬ_２が４５ｍｍより大きい、条項５３または５４に記載のマルチカメラ。

５９．
マルチカメラであって、
物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを備えるワイドレンズアセンブリを担持する第１のレンズバレルと、
ワイドセンサ対角線Ｓ_ＤＷを有するイメージセンサと、
レンズ素子Ｌ_ＮとＬ_Ｎ－１との間のエアギャップｄ_Ｎ－１を制御して、ワイドカメラを動作状態および収縮状態へと至らせる第１のポップアウト機構と、
を備えるワイドカメラと、
物体側にあるＬ_１から始まるＭ個（ただし、Ｍ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｍを備えるテレレンズアセンブリを担持する第２のレンズバレルと、
センサ対角線Ｓ_ＤＴを有するテレイメージセンサと、
レンズ素子Ｌ_Ｍと前記テレイメージセンサとの間のエアギャップを制御して、テレカメラを動作状態および収縮状態へと至らせる第２のポップアウト機構と、
を備えるテレカメラと、を備えるマルチカメラであって、
前記ワイドレンズアセンブリは、視野ＦＯＶ_Ｗ、前記動作状態における全トラック長ＴＴＬ_Ｗおよび前記収縮状態における収縮全トラック長ｃＴＴＬ_Ｗを有し、Ｓ_ＤＷが１０ｍｍ～１６ｍｍの範囲内にある場合、ｃＴＴＬ_Ｗ／Ｓ_ＤＷ＜０．６であり、
前記テレレンズアセンブリは、ＦＯＶ_Ｗよりも小さい視野ＦＯＶ_Ｔ、前記動作状態におけるＴＴＬ_Ｔおよび前記収縮状態におけるｃＴＴＬ_Ｔを有し、ｃＴＴＬ_Ｗ＝ｃＴＴＬ_Ｔ±１０％であり、Ｓ_ＤＴが４．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にある場合、ｃＴＴＬ_Ｔ＜ＥＦＬ_Ｔ＜０．５５である、マルチカメラ。

６０．
前記第１および前記第２のポップアウト機構が、それぞれの第１および第２の前記レンズバレルと係合可能なそれぞれの第１および第２の窓フレームを含み、
各窓フレームが、前記動作状態においてそれぞれの前記レンズバレルと接触せず、かつ、各窓フレームが、それぞれの前記光学素子モジュールを押して前記ワイドカメラまたは前記テレカメラのそれぞれを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である、条項５９に記載のマルチカメラ。

６１．
デバイス外面を有するデバイス内に埋め込まれており、動作状態にあっては、前記マルチカメラが前記デバイス外面を越えて２ｍｍ～１０ｍｍ延在し、非動作状態にあっては、前記マルチカメラが、前記デバイス外面を越えて２ｍｍ未満延在している、条項５９または６０に記載のマルチカメラ。

６２．
７ｍｍ＜ＴＴＬ_Ｗ＜１３ｍｍであり、１．０＜ＴＴＬ_Ｗ／ＥＦＬ_Ｗ＜１．３であり、かつｄ_Ｎ－１がＴＴＬ／４より大きい、条項５９に記載のマルチカメラ。

６３．
カメラであって、
物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを備えるレンズアセンブリと、
７ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあるセンサ対角線Ｓ_Ｄを有する湾曲したイメージセンサと、
Ｌ_Ｎと前記イメージセンサとの間のエアギャップｄを制御して、前記カメラを動作ポップアウト状態および収縮状態へと至らせるポップアウト機構と、を備え、
前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、ｃＴＴＬ／Ｓ_Ｄ＜０．６であり、前記レンズアセンブリは、１８ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、カメラ。

本開示は特定の実施例、および一般的に関連する方法によって説明されてきたが、当該実施例および当該方法の変更および置き換え（並べ替え）は、当業者には明らかだろう。本開示は、本明細書中に記載の具体的な実施例によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとして理解されるべきである。

明確さのため別個の実施例の文脈中において説明された、本明細書で開示された主題の特定の特徴は、単一の実施例中で組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔さのため単一の実施例の文脈中において説明された、本明細書で開示された主題の種々の特徴は、別々に、または任意の適切な組み合わせにより、提供されてもよい。

さらに、明確さのため、用語「実質的に」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、本明細書中において使用されている。一例によれば、本明細書中において使用される用語「実質的に」は、任意の特定の値の最大１０％上または最大１０％下の変動の可能性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、本明細書中において使用される用語「実質的に」は、任意の特定の値の最大５％上または最大５％下の変動の可能性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、本明細書中において使用される用語「実質的に」は、任意の特定の値の最大２．５％上または最大２．５％下の変動の可能性を含意するものと解釈されるべきである。

特に明記しない限り、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つ以上の選択肢を選択することが適切であり、かつ行われ得ることを示す。

特許請求の範囲または明細書が冠詞「ａ」または「ａｎ」の付く要素に言及する場合、かかる言及は、その要素のうちの１つのみが存在しているものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。

この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および特許出願の各々が参照により本明細書に組み込まれるよう具体的かつ個別に示されているのと同じ程度に、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。さらに、本出願におけるいかなる参考文献の引用または同定も、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。

Claims (23)

1. カメラであって、
   物体側にあるＬ_１から始まるＮ個（ただし、Ｎ≧４）のレンズ素子Ｌ_１～Ｌ_Ｎを含むレンズアセンブリを備える光学素子モジュールと、
   前記レンズアセンブリを動作ポップアウト状態および収縮状態へと作動させるように構成されたポップアウト機構と、
   センサ対角線Ｓ_Ｄを有するイメージセンサと、を備えるカメラであって、
   前記レンズアセンブリは、複数のレンズ素子間の任意のエアギャップよりも大きい後方焦点距離ＢＦＬと、７ｍｍ～１８ｍｍの範囲内にある有効焦点距離ＥＦＬと、を有し、
   前記レンズアセンブリは、前記動作ポップアウト状態にあっては全トラック長ＴＴＬを有し、前記収縮状態にあっては収縮全トラック長ｃＴＴＬを有し、
   前記ポップアウト機構は、ｃＴＴＬ／ＥＦＬ＜０．５５となるようにＢＦＬを制御するよう構成されている、カメラ。
2. 前記ポップアウト機構が、前記光学素子モジュールと係合可能な窓フレームを含み、
   前記窓フレームが、前記動作ポップアウト状態において前記光学素子モジュールに接触せず、かつ、前記窓フレームが、前記光学素子モジュールを押して前記カメラを前記収縮状態へと至らせるよう動作可能である、請求項１に記載のカメラ。
3. Ｓ_Ｄが４．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にあり、
   前記レンズアセンブリが、４５ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、請求項１または２に記載のカメラ。
4. Ｓ_Ｄが１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲内にあり、
   前記レンズアセンブリが、４０ｍｍより大きく１８０ｍｍより小さい３５ｍｍ換算焦点距離３５ｅｑＦＬを有する、請求項１に記載のカメラ。
5. 比ＴＴＬ／ＥＦＬが１．０より小さく、０．７より大きい、請求項１または２に記載のカメラ。
6. ＢＦＬがＴＴＬ／３より大きく、ＴＴＬ／１．５より小さい、請求項１に記載のカメラ。
7. 前記ポップアウト機構が、スプリングを備える、請求項１に記載のカメラ。
8. 前記ポップアウト機構が、複数のレンズ素子間の少なくとも１つのエアギャップを制御するようさらに構成されている、請求項１に記載のカメラ。
9. 前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
   前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、４ｍｍよりも小さい、請求項１に記載のカメラ。
10. 前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
    前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、２ｍｍよりも小さい、請求項１に記載のカメラ。
11. 前記レンズアセンブリが、最大レンズ直径ｄ_Ｌを有するレンズ素子を有し、
    前記光学素子モジュールの最大直径ｄ_{ｍｏｄｕｌｅ}と前記最大レンズ直径ｄ_Ｌとの間のペナルティが、１ｍｍよりも小さい、請求項１に記載のカメラ。
12. 前記窓フレームが、前記レンズアセンブリと直接の接触状態にはない窓を担持している、請求項２に記載のカメラ。
13. 前記ポップアウト機構が、複数のスプリングと、案内および位置決め機構と、を備え、
    前記案内および位置決め機構が、前記動作ポップアウト状態における複数のレンズ素子間の十分なｚ‐ディセンタ精度およびｘｙ‐ディセンタ精度を可能にし、かつ、動作状態と収縮状態との間の切替えにおける繰り返し精度を可能にしており、
    前記十分なディセンタ精度が０．１ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０５ｍｍディセンタよりも小さい、請求項１に記載のカメラ。
14. 前記十分なディセンタ精度が０．８ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０４ｍｍディセンタよりも小さい、請求項１３に記載のカメラ。
15. 前記十分なディセンタ精度が０．６ｍｍディセンタよりも小さく、前記繰り返し精度が０．０３ｍｍディセンタよりも小さい、請求項１３に記載のカメラ。
16. 前記ポップアウト機構が、前記光学素子モジュールと係合可能な１つ以上のスプリングを含む、請求項１に記載のカメラ。
17. 前記１つ以上のスプリングが、１つのスプリングを含む、請求項１６に記載のカメラ。
18. 前記１つ以上のスプリングが、３つのスプリングを含む、請求項１６に記載のカメラ。
19. 前記ポップアウト機構が、ピンおよび溝アセンブリに基づく案内および位置決め機構を備える、請求項１に記載のカメラ。
20. 前記ポップアウト機構が、ストッパに基づく案内および位置決め機構を備える、請求項１に記載のカメラ。
21. 前記ポップアウト機構が、運動学的結合機構に基づく案内および位置決め機構を備える、請求項１に記載のカメラ。
22. 前記運動学的結合機構が、ピン‐溝アセンブリに基づくものである、請求項２１に記載のカメラ。
23. 前記ポップアウト機構が、ピン‐溝アセンブリに基づく案内機構および磁力に基づく位置決め機構を備える、請求項１に記載のカメラ。

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