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公開番号2025123576
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2025108190,2024018482
出願日2025-06-26,2020-02-19
発明の名称2つのズーム状態を有する少なくとも1つのカメラを備えるマルチアパーチャカメラ
出願人コアフォトニクスリミテッド
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G02B 15/20 20060101AFI20250815BHJP(光学)
要約【課題】追加の専用ハードウェアを必要とせずに、多くのスマートフォンに既に存在するタイプのカメラを使用してマクロ撮影機能を提供する。
【解決手段】屈曲式カメラは、レンズ光軸に沿ってある複数のレンズ素子を有するレンズであって、少なくとも3つのレンズ素子群に分割されたレンズと、イメージセンサと、光路屈曲素子(OPFE)と、前記レンズ光軸に平行な方向に、前記イメージセンサに対して前記少なくとも3つのレンズ素子群のうちの2つのレンズ素子群を一緒に移動させ、前記レンズを2つのズーム状態にするための第1アクチュエータと、を備える屈曲式カメラであって、前記レンズは、有効焦点距離EFLおよびFナンバーF#を有し、EFLおよびF#はそれぞれ、第1ズーム状態における最小値EFL_minおよびF#_minから第2ズーム状態における最大値EFL_maxおよびF#_maxへと変化し、EFL≦40mmであり、比率EFL_max/EFL_min≧1.5であり、F#_min≦2.8およびF#_max≦4である。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
レンズ光軸に沿ってある複数のレンズ素子を有するレンズであって、少なくとも３つのレンズ素子群に分割されたレンズと、
イメージセンサと、
光路屈曲素子（ＯＰＦＥ）と、
前記レンズ光軸に平行な方向に、前記イメージセンサに対して前記少なくとも３つのレンズ素子群のうちの２つのレンズ素子群を一緒に移動させ、前記レンズを２つのズーム状態にするための第１アクチュエータと、を備える屈曲式カメラであって、
前記レンズは、有効焦点距離ＥＦＬおよびＦナンバーＦ＃を有し、ＥＦＬおよびＦ＃はそれぞれ、第１ズーム状態における最小値ＥＦＬ
ｍｉｎ
およびＦ＃
ｍｉｎ
から第２ズーム状態における最大値ＥＦＬ
ｍａｘ
およびＦ＃
ｍａｘ
へと変化し、
ＥＦＬ≦４０ｍｍであり、
比率ＥＦＬ
ｍａｘ
／ＥＦＬ
ｍｉｎ
≧１．５であり、
Ｆ＃
ｍｉｎ
≦２．８およびＦ＃
ｍａｘ
≦４である、屈曲式カメラ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
１．８≦Ｆ＃
ｍｉｎ
≦２．８である、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項３】
２．８≦Ｆ＃
ｍａｘ
≦４である、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項４】
前記イメージセンサに対して前記複数のレンズ素子群を移動させることにより焦点を調整する第２アクチュエータを備え、前記第２アクチュエータは、少なくとも２つのコイルと、対応する少なくとも２つの磁石と、を含み、前記対応する少なくとも２つの磁石はそれぞれ磁石の偏極を有する、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項５】
前記複数のレンズ素子のうちの１つは、他のいずれのレンズ素子のクリアアパーチャ高さより大きい最大クリアアパーチャ高さＣＡを有し、
前記屈曲式カメラは、屈曲式カメラ高さＨ
Ｃ
を有し、
Ｈ
Ｃ
≦ＣＡ＋３．９ｍｍである、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項６】
Ｈ
Ｃ
≦ＣＡ＋２．５ｍｍである、請求項５に記載の屈曲式カメラ。
【請求項７】
Ｈ
Ｃ
≧ＣＡ＋１．３ｍｍである、請求項５に記載の屈曲式カメラ。
【請求項８】
前記イメージセンサに対して前記複数のレンズ素子群を移動させることにより焦点を調整する第２アクチュエータを備え、前記第２アクチュエータは、少なくとも４つのコイルと、対応する少なくとも４つの磁石と、を含み、前記対応する少なくとも４つの磁石はそれぞれ磁石の偏極を有する、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項９】
前記イメージセンサに対して前記複数のレンズ素子群を移動させることにより焦点を調整する第２アクチュエータを備え、前記第２アクチュエータは、８つのコイルと、対応する８つの磁石と、を含み、前記対応する８つの磁石はそれぞれ磁石の偏極を有する、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
【請求項１０】
前記イメージセンサに対して前記複数のレンズ素子群を移動させることにより焦点を調整する第２アクチュエータを備え、
前記屈曲式カメラは、前記レンズ光軸に直交する第１方向から光を受け取り、
前記レンズは、前記レンズ光軸および前記第１方向の両方に直交する軸に沿って規定される左側および右側を有し、
前記第２アクチュエータは、前記レンズの前記左側および前記右側の両方に位置する、請求項１に記載の屈曲式カメラ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は２０１９年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／８０９，８７１号からの優先権を主張し、その米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
本明細書に開示される実施形態は、概して、デジタルカメラに関し、より詳細には、屈曲式ズームレンズを備えたデュアルアパーチャズームデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００３】
コンパクトなマルチアパーチャ、特にデュアルアパーチャ（「デュアルレンズ」または「デュアルカメラ」とも呼ばれる）デジタ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、総称して「スマートフォン」と呼ぶ）などのコンパクトな携帯型電子デバイスに、ズームなどの高度な撮像機能（例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、共同所有のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１５／０５６００４号を参照）を提供するこのようなカメラを組み込むことが可能である。そのようなカメラおよび／または本明細書に開示されるカメラは、厳しい高さ制限を有するカメラであり、通常１ｃｍ未満であり、より薄いほど良好である。
【０００４】
一方のカメラが広い視野ＦＯＶ（field of view）を有し（「ワイドカメラ」）、他方のカメラが狭いＦＯＶを有する（「テレカメラ」）デュアルアパーチャズームカメラが知られている。テレカメラは、カメラが設置される装置の厚さに適合するように（好ましくは、装置の筐体から突出することなく）できるだけ小さな寸法を有することが要求される一方、一般的に使用されるイメージセンサとともに動作するのに適している。この問題は、比較的高いズーム効果を得るために長い（「テレ」）有効焦点距離（effective focal length: ＥＦＬ）を有するテレレンズを使用する場合にさらに重大である。知られているように、レンズに適用される「ＥＦＬ」という用語は、後方主平面から近軸焦点面までの距離を指す。後方主平面は、無限遠から軸上の基底近傍光線を追跡することによって計算され、基底近傍の像空間の周辺光線の角度を使用して決定される。
【０００５】
直立ワイドカメラと屈曲式テレカメラとを備えるデュアルアパーチャズームカメラが、例えば、共同所有の米国特許第９，３９２，１８８号に開示されている。ワイドカメラは、ワイドイメージセンサと、ワイドレンズ対称軸を有するワイド固定焦点レンズアセンブリ（または単に「レンズ」）を含むワイドレンズモジュールとを備える「直立」カメラである。屈曲式テレカメラは、テレイメージセンサと、テレレンズ対称軸を有するテレ固定焦点レンズを含むテレレンズモジュールとを備える。デュアルアパーチャズームカメラは、物体または景色から到来する光を、第１の光路に沿って、テレイメージセンサに向かって、第２の光路に屈曲させる反射素子（光路屈曲素子またはＯＰＦＥ（optical path folding element）とも呼ばれる）をさらに備える。第１の光路と第２の光路は互いに垂直である。ワイドレンズ対称軸は、第１の光路に沿っており（平行であり）、テレレンズ対称軸は、第２の光路に沿っている。反射素子は、ワイドレンズ対称軸およびテレレンズ対称軸の両方に対して実質的に４５度で傾斜した反射素子対称軸を有し、物体とテレイメージセンサとの間に屈曲された光路を提供するように作動する。
【０００６】
ワイドレンズは広い視野（ＦＯＶ
Ｗ
）を持ち、テレレンズはＦＯＶ
Ｗ
より狭いテレ視野（ＦＯＶ
Ｔ
）を持つ。例において、テレカメラは、ワイドカメラと比較して、Ｘ５ズームエフェクトを提供する。
【０００７】
２つ以上の群に分割された複数のレンズ素子を含み、レンズ素子のうち１つまたは複数の（「群」）レンズ素子が別のレンズ素子またはレンズ素子の群に対して移動可能であるレンズアセンブリを有する小型屈曲式カメラも知られている。相対運動に使用されるアクチュエータ（モータ）としては、スクリュー付きステップモータまたは圧電アクチュエータが挙げられる。しかしながら、このようなカメラの一般的な問題は、それらの構造が、３以上のかなり大きなＦ値（Ｆ＃）を指示し、Ｆ＃がズーム係数とともに増加することである。それらのアクチュエータは、低速で雑音が多く（圧電）、またはかさばり（ステッパモータ）、信頼性の問題があり、高価である。また、公知の光学設計では、このようなカメラで得られる２つの極限ズーム状態に対して、所与のＦ＃に対して大きなレンズアセンブリ高さを必要とする。
【０００８】
「マクロ撮影（Macro-photography）」モードは、スマートフォンのカメラを差別化するものとしてポピュラーになりつつある。「マクロ撮影」とは、イメージセンサに記録される画像が、撮影された実際の物体とほぼ同じ大きさになるようにして、カメラに対して非常に近くにある物体を撮影することを指す。例えば、「マクロ撮影」は、例えば昆虫のような微小な被写体および生物を撮影することを指してもよく、その撮影での被写体の大きさは、実物大よりも大きくなる。「マクロ撮影」は、「マクロ像（Macro image）」を生じる。
【０００９】
マクロＦＯＶを有する専用マクロカメラを搭載することで、マクロ撮影機能を提供する初のスマートフォン機種が、消費者市場に参入した。しかしながら、追加の専用ハードウェアを必要とせずに、多くのスマートフォンに既に存在するタイプのカメラを使用してマクロ撮影機能を提供することは有益であろう。
【発明の概要】
【００１０】
例示的な実施形態において、レンズ光軸に沿ってあるレンズ素子群Ｇ１と、レンズ素子群Ｇ２と、レンズ素子群Ｇ３とを備えるレンズと、イメージセンサと、ＯＰＦＥと、前記レンズ光軸に平行な方向に、前記イメージセンサに対してＧ１およびＧ３を一緒に移動させ、前記レンズを２つのズーム状態にするためのアクチュエータと、を備える屈曲式カメラであって、Ｇ１およびＧ３は、互いに固定されて取り付けられており、Ｇ２は、２つのストップの間で浮動するものであり、Ｇ１およびＧ３を一緒に移動させることで、あるズーム状態では、Ｇ２がＧ１に接着することができるようにし、別のズーム状態では、Ｇ２がＧ３に接着することができるようにする、屈曲式カメラが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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