IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ コアフォトニクス リミテッドの特許一覧

特開2023-73409大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長
<>
  • 特開-大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長 図1
  • 特開-大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長 図2A
  • 特開-大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長 図2B
  • 特開-大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長 図2C
  • 特開-大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長 図2D
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023073409
(43)【公開日】2023-05-25
(54)【発明の名称】大きなセンサフォーマットのための小さな総トラック長
(51)【国際特許分類】
   G02B 13/00 20060101AFI20230518BHJP
   G02B 13/18 20060101ALN20230518BHJP
【FI】
G02B13/00
G02B13/18
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023053789
(22)【出願日】2023-03-29
(62)【分割の表示】P 2022511039の分割
【原出願日】2020-07-22
(31)【優先権主張番号】62/889,633
(32)【優先日】2019-08-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】515347201
【氏名又は名称】コアフォトニクス リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】ラドニック,ロイ
(72)【発明者】
【氏名】ドロアー,ミカエル
(72)【発明者】
【氏名】ゴールデンバーグ,エプライム
(57)【要約】
【課題】コンパクトなレンズの目標を達成する。
【解決手段】物体側から像側へ、L1~L7と番号付けられた7つのレンズ素子;光学窓;および、センサ対角線長(SDL)を有するイメージセンサ、を備える複数のレンズアセンブリである。当該レンズアセンブリの一例は、前記光学窓を含む総トラック長TTL、有効焦点距離EFLおよび視野(FOV)を有し、TTL/EFL<1.100であり、TTL/SDL<0.64であり、FOV<90度であり、前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも4つのレンズ素子の正規化厚さ標準偏差定数T_STDは、T_STD≦0.0297に従い、レンズ素子L1の焦点距離fは、f/EFL<0.95を満たす。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側へ、
L1~L7と番号付けられた7つのレンズ素子であって、レンズ素子L1から開始して、正‐負‐正‐負‐正‐正‐負のパワー符号配列を有する複数の前記レンズ素子;
光学窓;および
センサ対角線長(SDL)を有するイメージセンサ、
を備えるレンズアセンブリであって、
前記レンズアセンブリは、前記光学窓を含む総トラック長TTL、有効焦点距離EFLおよび視野(FOV)<90度を有し、
TTL/EFL<1.100であり、
TTL/SDL<0.64であり、
前記7つのレンズ素子のうちの4つのレンズ素子の正規化厚さ標準偏差定数T_STDは、T_STD≦0.0297に従い、
レンズ素子L1の焦点距離fは、f/EFL<0.95を満たす、レンズアセンブリ。
【請求項2】
TTL/EFL<1.090である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項3】
TTL/EFL<1.083である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項4】
TTL/SDL<0.63である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項5】
TTL/SDL<0.61である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項6】
前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも6つのレンズ素子の中心厚CTは、CT/TTL<0.07に従う、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項7】
前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも5つのレンズ素子の前記T_STDは、T_STD≦0.0647に従う、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項8】
前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも5つのレンズ素子の前記T_STDは、T_STD≦0.0434に従う、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項9】
/EFL<0.9である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項10】
/EFL<0.85である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項11】
レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>4.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項12】
レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>6.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項13】
レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>8.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項14】
レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>15.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項15】
レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>30.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項16】
レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>45.0を満たす、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項17】
レンズ素子L1とL2との間のギャップの正規化ギャップ標準偏差定数G_STDは、G_STD=0.0059に従う、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【請求項18】
SDL=12mmであり、かつ、FOV<82.1度である、請求項1に記載のレンズアセンブリ。
【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8月21日に出願された米国仮特許出願第62/889,633号からの優先権の利益を主張する。その全体が、参照により本明細書に援用される。
【0002】
本明細書に開示の実施形態は、光学レンズに関する。本明細書に開示の実施形態は、より詳細には、小型レンズアセンブリに関する。
【背景技術】
【0003】
デジタルカメラモジュールは、さまざまなホストデバイスにおいて現在、標準的である。かかるホストデバイスには、携帯電話(スマートフォン)、携帯情報端末(personal data assistants:PDAs)、コンピュータ等が含まれる。特に、スマートフォンのカメラには、良質の撮像のための、かかるカメラのイメージセンサのサイズに対して小さな総トラック長(total track length:TTL)を有する、コンパクトな撮像レンズ系が必要とされる。イメージセンサのサイズは常に、センサ対角線SDLで表すことができる。
【発明の概要】
【0004】
さまざまな例示的な実施形態において、物体側から像側へ、L1~L7と番号付けられた7つのレンズ素子;光学窓;および、センサ対角線長(sensor diagonal length:SDL)を有するイメージセンサ、を備える、複数のレンズアセンブリが開示される。当該レンズアセンブリの一例は、前記光学窓を含む総トラック長(total track length)TTL、有効焦点距離(effective focal length:EFL)および視野(field of view:FOV)を有し、TTL/EFL<1.100であり、TTL/SDL<0.64であり、FOV<90度であり、前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも4つのレンズ素子の正規化厚さ標準偏差定数(normalized thickness standard deviation constant)T_STDは、T_STD<0.035に従い、レンズ素子L1の焦点距離fは、f/EFL<0.95を満たす。
【0005】
一実施形態では、D/2は、開口半径(aperture radius)であり、z(0.85*D/2)からz(D/2)までのz(r)の符号は、L1の表面LO、表面LIおよびL2の表面LO、表面LIについては正であり、かつ、L4の表面LO、表面LI、L5の表面LO、表面LI、L6の表面LO、表面LIおよびL7の表面LO、表面LIについては負である。
【0006】
いくつかの実施形態では、各素子は、クリアアパーチャ(clear aperture:CA)を有し、レンズ素子L3またはL4のCAは、前記レンズアセンブリにおけるすべてのCAのうちで最小である。
【0007】
いくつかの実施形態では、TTL/EFL<1.090である。
【0008】
いくつかの実施形態では、TTL/EFL<1.083である。
【0009】
いくつかの実施形態では、TTL/SDL<0.63である。
【0010】
いくつかの実施形態では、TTL/SDL<0.61である。
【0011】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L1は、前記物体側に凸である。
【0012】
いくつかの実施形態では、複数の前記レンズ素子は、レンズ素子L1から開始して、正‐負‐正‐負‐正‐正‐負のパワー符号配列を有する。
【0013】
いくつかの実施形態では、前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも6つのレンズ素子の前記CTは、CT/TTL<0.07に従う。
【0014】
いくつかの実施形態では、前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも5つのレンズ素子の前記T_STDは、T_STD<0.06に従う。
【0015】
いくつかの実施形態では、前記7つのレンズ素子のうちの少なくとも5つのレンズ素子の前記T_STDは、T_STD<0.05に従う。
【0016】
いくつかの実施形態では、f/EFL<0.9である。
【0017】
いくつかの実施形態では、f/EFL<0.85である。
【0018】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>4.0を満たす。
【0019】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>6.0を満たす。
【0020】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L5の焦点距離fは、|f/EFL|>8.0を満たす。
【0021】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>15.0を満たす。
【0022】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>30.0を満たす。
【0023】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L6の焦点距離fは、|f/EFL|>45.0を満たす。
【0024】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L1とL2との間のギャップの正規化ギャップ標準偏差定数G_STDは、G_STD<0.006に従う。
【0025】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L1とL2との間のギャップの正規化ギャップ標準偏差定数G_STDは、G_STD<0.01に従う。
【0026】
いくつかの実施形態では、レンズ素子L1とL2との間のギャップの正規化ギャップ標準偏差定数G_STDは、G_STD<0.007に従う。
【0027】
いくつかの実施形態では、SDL=12mmであり、かつ、FOV<82.1度である。
【0028】
本明細書に開示の実施形態の非限定例は、この段落の後に列挙される本明細書に添付の図面を参照して、以下に説明される。2つ以上の図に現れる同一の構造、要素または部分は、概して、それらが現れるすべての図面において、同じ数字でラベル付けされる。図面および説明は、本明細書に開示の実施形態を明確にすることを意図するものであり、決して限定するものとみなされるべきではない。図面において:
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】本明細書に開示のレンズアセンブリの例示的な一実施形態を示す。
図2A】式3を使用したT_STDの算出のためのNTの算出の一例を示す。
図2B】表3Aのデータを使用して得られるレンズプロフィールの一例を示す。
図2C】式5を使用したG_STDの算出のためのギャップの算出の一例を示す。
図2D】表3Cのデータを使用して得られるレンズ素子間のギャップのプロフィールの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図1は、本明細書に開示され、100と番号付けられた光学レンズ系の一実施形態を示す。実施形態100は、共通の光軸102を有する複数のレンズ素子(ここでは例示的に7つのレンズ素子が、L1~L7と番号付けられている)を、物体側から像側へ順に備える。レンズは、S1と印された3つの開口絞りと、2つのブロッキング表面S8およびS9と、をさらに備える。レンズ素子表面は、「Si」と印されている。S2は、第1のレンズ素子L1の物体側表面を印しており、S18は、レンズ素子L7の像側表面を印している。レンズ100は、表面S18と物体の結像のためのイメージセンサ106との間に配置された任意選択的なガラス窓104をさらに備える。イメージセンサ106は、イメージセンサ対角線SDLにより特徴付けられるサイズを有する。
【0031】
TTLは、Sからイメージセンサまでの距離として定義される。図1はまた、後方焦点距離(back focal length:BFL)を示す。BFLは、最後のレンズ素子の最後の表面S2Nからイメージセンサまでの距離として定義される。
【0032】
便宜上、以下に提示されるいくつかの等式および関係式において、レンズ素子表面はまた、レンズ素子番号iの物体側表面上を「LO」、レンズ素子番号iの像側表面上を「LI」と印されている。
【0033】
(表面タイプ)
表面タイプを表1に定め、表面に関する諸係数を表2に示す:
a)プラノ:平面、曲率なし、
b)Qタイプ1(QT1)表面サグ式(sag formula):
【0034】
【数1】
【0035】
ここで、{z、r}は、標準円筒極座標、cは、表面の近軸曲率、kは、円錐パラメータである。rnormは一般に、表面のクリアアパーチャの半分である。Aは、レンズデータ表に示される多項式係数である。z-軸は像に向かって正である。
【0036】
本明細書において、用語「RMO」とは、表面LOの開口半径を指す。用語「RMI」とは、表面LIの開口半径を指す。
【0037】
本明細書において、用語「法線厚さ(normal thickness)」(NT)は、NT(r)と表されたrの関数であり、あるレンズ素子の2つの表面間の、物体により近い方の表面の法線ベクトルに沿った座標rにおける距離を指す。法線厚さごとに、複数の関数および定数が定義される:
r=0の場合、NT(r=0)は、レンズ素子iの中心厚(central thickness:CT)(CT)として定義される。
【0038】
「厚さ平均(thickness average)」(T_AVG)定数は、次式で与えられる:
【0039】
【数2】
【0040】
ここで、kは、0からNまで走る離散変数であり、Nは、(この式ならびに以下の他のすべての関数および定数について)10より大きい整数である。
【0041】
正規化厚さ標準偏差(T_STD)定数は、次式で与えられる:
【0042】
【数3】
【0043】
ここで、kは、0からNまで走る離散変数であり、T_AVGは、(式2)のように定義される。
【0044】
本明細書において、「ギャップ(gap)」または「エアギャップ(air gap)」とは、連続するレンズ素子間の間隔を指す。ギャップごとに、複数の関数および定数が定義される:
「Gap(r)」関数(r=0の場合、「軸上ギャップ(on-axis gap)」OA_Gap)は、LIに係る厚さとして定義される。
【0045】
Gap(r)=OA_Gap+LIのz(r)-LOi+1のz(r)、ここで、z(r)は、標準極座標zである。LIのOA_Gap(r=0)は、r=0に対するエアギャップであるエア厚さである。
【0046】
ギャップ平均(gap average)(G_AVG)定数は、次式で与えられる:
【0047】
【数4】
【0048】
ここで、kは、0からNまで走る離散変数であり、Nは10より大きい整数である。Rminは、複数の表面における最小開口半径値{RMI、RMOi+1}である;
正規化ギャップ標準偏差(G_STD)定数は、次式で与えられる:
【0049】
【数5】
【0050】
また、G_AVGは、(式4)のように定義される。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
レンズについてのT_STDの算出:
式2および式3を使用し、100ステップ(N)のレンズの厚さ(NT)が算出される。当該厚さは、繰り返し毎に「SAGG」被演算子を使用して、各ステップにおいて算出される。全てのレンズの前部サグおよび後部サグと中心厚(CT)とを使用した当該厚さの等式は、
NT=CT-前部サグ+後部サグ
となる。
【0054】
例えば、レンズ素子L7を以下の図3Aに示す。レンズ素子L7についての前部サグおよび後部サグの値は、表3Aで与えられる。
【0055】
【表3A】
【0056】
レンズ素子L7の中心厚は0.3688mmである。上記データから、レンズプロフィールが図2Bのようにプロットされる。レンズ素子L7の厚さのプロフィールは表3Bで与えられる。
【0057】
【表3B】
【0058】
ここで、厚さ平均(T_AVG)は、式2を使用して算出される。正規化厚さ標準偏差(T_STD)は、式3を使用して算出される。式3におけるRMOは、表面LOの開口半径を指す。
【0059】
レンズについてのG_STDの算出:
式4,式5を使用し、100ステップ(N)のエアギャップの厚さ(Gap)が算出される。当該厚さは、繰り返し毎に「SAGG」被演算子を使用して、各ステップにおいて算出される。全ての表面の前部サグおよび後部サグと中心エアギャップとを使用した当該厚さの等式は、
Gap=中心エアギャップ-前部サグ+後部サグ
となる。
【0060】
例えば、レンズ素子L1およびL2の間のエアギャップを図2Cに示す。レンズ素子L1およびL2の間のエアギャップについての前部サグおよび後部サグの値は表3Cで与えられる。
【0061】
【表3C】
【0062】
レンズ素子L1およびL2の間の中心エアギャップは0.0316mmである。上記データから、ギャッププロフィールが図2Dのようにプロットされる。レンズ素子L1およびL2の間のエアギャップのプロフィールは表3Dで与えられる。
【0063】
【表3D】
【0064】
ここで、ギャップ平均(G_AVG)は、式4を使用して算出される。正規化ギャップ標準偏差(G_STD)は、式5を使用して算出される。式5におけるRminは、複数の表面における最小開口半径値{RMI、RMOi+1}である。
【0065】
式3と表1および表2で与えられたパラメータとを使用して、以下のレンズ素子L1…L7に対するT_STDの値が計算される。
【0066】
【表4】
【0067】
式5と表1および表2で与えられたパラメータとを使用して、以下のギャップL1-2…L6-7に対するG_STDの値が計算される。
【0068】
【表5】
【0069】
以下の表6は、上に列挙した例に現れた設計特性およびパラメータを要約するものである。これらの特性は、大きな像高(すなわち、SDLが大きい)および小さなFナンバー(F#)を有するコンパクトなレンズ(すなわち、TTLが小さい)の目標を達成するのに役立つ:
【0070】
【表6】
【0071】
要約すると、本明細書に開示のさまざまなレンズアセンブリの実施形態は、上記の表に列挙される種々の設計特性およびパラメータを有するか、または上記の表に列挙される種々の設計特性およびパラメータを満たす。
【0072】
本開示は限られた数の実施形態を記載しているが、かかる実施形態の多くの変形形態、修正形態および他の応用がなされてもよいことが理解されるであろう。概して、本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態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。
図1
図2A
図2B
図2C
図2D