(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-08
(45)【発行日】2024-05-16
(54)【発明の名称】光学レンズ、カメラモジュール、および端末
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20240509BHJP
【FI】
G02B15/20
(21)【出願番号】P 2023504663
(86)(22)【出願日】2021-05-21
(86)【国際出願番号】 CN2021095254
(87)【国際公開番号】W WO2022022026
(87)【国際公開日】2022-02-03
【審査請求日】2023-02-22
(31)【優先権主張番号】202010739758.2
(32)【優先日】2020-07-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】504161984
【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人RYUKA国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヤオ、シウウェン
(72)【発明者】
【氏名】ワン、チ
(72)【発明者】
【氏名】ジョウ、シャオパン
(72)【発明者】
【氏名】シャオ、タオ
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-89690(JP,A)
【文献】特開2007-114447(JP,A)
【文献】特開2007-25123(JP,A)
【文献】特開2004-102089(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 9/00 - 17/08
G02B 21/02 - 21/04
G02B 25/00 - 25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側に連続的に配置されている第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素を備える光学レンズであって、前記第1の構成要素から前記第4の構成要素の各構成要素は少なくとも1枚のレンズを有し、前記第2の構成要素は屈折部材を有し、前記屈折部材は、前記第1の構成要素から伝達された光の伝達経路を変更するように構成されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素は同軸に設置されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の光軸および前記第1の構成要素の光軸の間には挟角があり、前記光学レンズの結像面に対する前記第2の構成要素の位置は固定されており、前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、前記光学レンズが、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態の間で変更されるように、前記第2の構成要素に対して移動することができ、
前記第1の構成要素が正の焦点屈折力を有し、前記第2の構成要素が負の焦点屈折力を有し、前記第3の構成要素が正の焦点屈折力を有し、前記第4の構成要素が正の焦点屈折力を有し、
前記光学レンズが前記広角状態から前記長焦点状態へのズームを実行する場合、前記第2の構成要素は移動せず、前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素が前記物体側に向かって移動し、前記第1の構成要素および前記第2の構成要素の間の距離が増大し、前記第2の構成要素および前記第3の構成要素の間の距離が減少し、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の間の距離はまず増大してその後に減少し、前記光学レンズの総トラック長は増大し、前記光学レンズが前記広角状態から前記マイクロフォーカス状態へのズームを実行する場合、前記第2の構成要素は移動せず、前記第1の構成要素が前記像側に向かって移動し、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素が前記物体側に向かって移動し、前記第1の構成要素および前記第2の構成要素の間の距離が減少し、前記第2の構成要素および前記第3の構成要素の間の距離が減少し、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の間の距離が減少し、前記光学レンズの総トラック長が減少する、
光学レンズ。
【請求項2】
前記光学レンズが前記長焦点状態にあるとき、前記光学レンズは、以下の関係、
1.0≦TTL/EFLmax≦1.7を満たし、
ここで、TTLは前記光学レンズの総トラック長であり、EFLmaxは、前記長焦点状態における前記光学レンズの有効焦点距離である、
請求項1に記載の光学レンズ。
【請求項3】
前記光学レンズが、以下の関係、
0.01≦IH/EFLmax≦0.1を満たし、
ここで、IHは前記光学レンズの像高である、
請求項2に記載の光学レンズ。
【請求項4】
前記第1の構成要素が、以下の関係、
1.0≦|fs
1/ft|≦1.7を満たし、
ここで、fs
1は前記第1の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの焦点距離である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の光学レンズ。
【請求項5】
前記第2の構成要素が、以下の関係、
0.1≦|fs
2/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs
2は前記第2の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の光学レンズ。
【請求項6】
前記第3の構成要素が、以下の関係、
0.1≦|fs
3/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs
3は前記第3の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
請求項1から5のいずれか一項に記載の光学レンズ。
【請求項7】
前記第4の構成要素が、以下の関係、
0.3≦|fs
4/ft|≦0.9を満たし、
ここで、fs
4は前記第4の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
請求項1から6のいずれか一項に記載の光学レンズ。
【請求項8】
前記光学レンズが、以下の関係、
4mm≦Φmax≦15mmを満たし、
ここで、Φmaxは、前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素における最大のレンズの直径である、
請求項1から7のいずれか一項に記載の光学レンズ。
【請求項9】
前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、合計した焦点屈折力を有するN個のレンズを有し、Nの値は、7より大きいまたはそれに等しく、かつ15より小さいまたはそれに等しい整数であり、焦点屈折力を有する前記N個のレンズは、少なくとも7個の非球面レンズを含む、
請求項8に記載の光学レンズ。
【請求項10】
前記光学レンズが前記広角状態にあるときに存在する主光線入射角、および前記光学レンズが前記長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角の差が3度より小さいまたはそれに等しい、請求項1に記載の光学レンズ。
【請求項11】
前記光学レンズが前記長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角および前記光学レンズが前記マイクロフォーカス状態にあるときに存在する主光線入射角の差が、5度より小さいまたはそれに等しい、請求項1または10に記載の光学レンズ。
【請求項12】
前記第4の構成要素が接着レンズを有する、請求項1に記載の光学レンズ。
【請求項13】
前記光学レンズが絞りを有し、前記絞りが、前記第3の構成要素の物体側面に位置している、請求項1に記載の光学レンズ。
【請求項14】
感光素子、駆動部材、および請求項1から13のいずれか一項に記載の光学レンズを備えるカメラモジュールであって、前記感光素子が、前記光学レンズの像側に位置し、かつ、前記光学レンズの結像面に位置しており、前記駆動部材が、前記第2の構成要素に対して移動するように前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素を駆動するように構成されている、カメラモジュール。
【請求項15】
画像プロセッサ、および請求項14に記載のカメラモジュールを備える端末であって、前記画像プロセッサが前記カメラモジュールに通信可能に接続されており、前記カメラモジュールが、画像データを取得し、前記画像データを前記画像プロセッサに入力するように構成されており、前記画像プロセッサが、前記画像プロセッサに入力される前記画像データを処理するように構成されている、端末。
【請求項16】
前記端末がハウジングをさらに備え、前記カメラモジュールおよび前記画像プロセッサの両方が前記ハウジングに収容されており、前記ハウジングの上に通光穴が設置されており、前記カメラモジュールの前記第1の構成要素が前記通光穴に面しており、前記駆動部材が、前記第2の構成要素から離れて移動するように前記第1の構成要素を駆動すると、前記第1の構成要素は、前記通光穴を使用することによって前記ハウジングの外に延伸することができる、請求項15に記載の端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、2020年7月28日に中国国家知識産権局に出願された、「OPTICAL LENS,CAMERA MODULE,AND TERMINAL」と題する中国特許出願第202010739758.2号に基づく優先権を主張し、この中国特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本願の実装形態は、レンズの分野に関し、特に、光学レンズ、カメラモジュール、および端末に関する。
【背景技術】
【0003】
近年、電子技術の進化および移動通信の急速な発展に伴い、携帯電話等のポータブルインテリジェントデバイスは人々の生活の不可欠な部分になってきており、カメラレンズは携帯電話の必須の標準構成である。さらに、消費者はまた、携帯電話のカメラレンズに対してますます高い撮影要件、例えば、より広いズーム範囲、より高い解像度、およびより高い結像品質の要求を有するようになっている。さらに、携帯電話は、ますます極薄になり、光学レンズの高い結像性能を実装しながら内部搭載空間を節約する必要もある。
【発明の概要】
【0004】
本願の実装形態は、良好な結像効果を実装しながら、薄い厚さを有する光学レンズ、薄い厚さを有するカメラモジュール、および薄い厚さを有する端末を得るために、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端末を提供する。
【0005】
第1の態様によれば、物体側から像側に連続的に配置されている第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素を含む光学レンズであって、前記第1の構成要素から前記第4の構成要素の各構成要素は少なくとも1枚のレンズを有し、前記第2の構成要素は屈折部材を有し、前記屈折部材は、前記第1の構成要素から伝達された光の伝達経路を変更するように構成されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素は同軸に設置されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の光軸および前記第1の構成要素の光軸の間には挟角があり、前記光学レンズの結像面に対する前記第2の構成要素の位置は固定されており、前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、前記光学レンズが、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態の間で変更されるように、前記第2の構成要素に対して移動することができる、光学レンズが提供される。
【0006】
本願のこの実装形態では、レンズが境界として使用される場合、撮影される物体が位置している側が物体側であり、物体側に面するレンズの表面が物体側面として称され得、レンズが境界として使用される場合、撮影される物体がレンズによって撮像された後に取得された像が位置している側が像側であり、像側に面するレンズの表面が像側面と称され得ることに留意されたい。
【0007】
本願のこの実装形態では、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素は同軸に設置されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の光軸および前記第1の構成要素の光軸の間には挟角があり、前記光学レンズの結像面に対する前記第2の構成要素の位置は固定されており、前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、前記光学レンズが、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態の間で変更されるように、前記第2の構成要素に対して移動することができる。言い換えれば、高い結像性能を得ながら、長焦点状態からマイクロフォーカス状態への光学レンズの物体距離の連続ズームの要件が実装されるように、第3の構成要素および第4の構成要素は、ズームプロセスにおいて第1の構成要素と協働して移動する。
【0008】
さらに、光学レンズの結像面に対する第2の構成要素の位置は固定されているため、光学レンズの総トラック長は、第1の構成要素および第2の構成要素の間の距離と共に変化する。具体的には、第1の構成要素および第2の構成要素の間の距離がより大きいと、光学レンズの総トラック長はより大きくなり、すなわち、光学レンズの総トラック長の変動量は、第1の構成要素および第2の構成要素の間の距離を変更することによって実装される。光学レンズにおいて、光学レンズのズーム範囲を改善し、光学レンズの結像品質を改善するために、第2の構成要素に対する第1の構成要素の距離を移動させて、光学レンズの総トラック長を増大させることができる。さらに、第2の構成要素は屈折部材を含み、屈折部材は、第1の構成要素から伝達された光の伝達経路を変更するように構成されており、その結果、第3の構成要素および第4の構成要素の光軸および第1の構成要素の光軸の間に挟角がある。したがって、第2の構成要素に対して第1の構成要素が移動する距離は、第2の構成要素および光学レンズの結像面の間に距離を増大させず、第1の構成要素および第2の構成要素の間の距離のみを増大させる。光学レンズが端末に適用されると、第1の構成要素は、端末の厚さを増加させることなく端末の外側に延伸し得、その結果、端末の内部空間が節約され、光学レンズを含む端末の薄さが実装される。
【0009】
いくつかの実装形態では、前記光学レンズが前記長焦点状態にある場合、前記光学レンズは、以下の関係、
1.0≦TTL/EFLmax≦1.7を満たし、
ここで、TTLは前記光学レンズの総トラック長、すなわち、光学レンズのものであり物体側に最も近いレンズの物体側面から結像面への全長であり、EFLmaxは、前記長焦点状態における前記光学レンズの有効焦点距離である。
【0010】
一般に、長焦点状態における光学レンズの有効焦点距離は総トラック長と正比例する。小型化要件を満たすために、総トラック長をできるだけ小さくする必要があり、したがって、比はできるだけ小さくするべきである。この実装形態では、光学レンズの厚さが、光学レンズの小型化を容易にするのに十分に小さいことを保証するために、長焦点状態における光学レンズの総トラック長の、光学レンズの有効焦点距離に対する比の範囲は指定されている。光学レンズが端末に適用されると、端末のより小さい空間が占有されて、端末の薄さが実装される。
【0011】
いくつかの実装形態では、光学レンズは、以下の関係、
0.01≦IH/EFLmax≦0.1を満たし、
ここで、IHは前記光学レンズの像高である。
【0012】
長焦点状態における光学レンズの像高の光学レンズの有効焦点距離に対する指定された比は、光学レンズの望遠能力、すなわち、光学レンズが光学レンズから遠く離れた物体像を撮影する能力を表す。異なる撮影シナリオを満たし、ユーザ体験を改善するために、長焦点状態における光学レンズの像高の光学レンズの有効焦点距離に対する指定された比に基づいて光学レンズの望遠能力が保証され得る。
【0013】
いくつかの実装形態では、前記第1の構成要素は正の焦点屈折力を有し、前記第1の構成要素は、以下の関係、
1.0≦|fs1/ft|≦1.7を満たし、
ここで、fs1は前記第1の構成要素の焦点距離であり、ftは、前記長焦点状態における前記光学レンズの焦点距離である。
【0014】
前述の関係において、長焦点状態における第1の構成要素の焦点距離の、光学レンズの焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第1の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズがより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第1の構成要素は、必要な光学レンズを得るために別のレンズと協働することができる。
【0015】
いくつかの実装形態では、前記第2の構成要素は負の焦点屈折力を有し、前記第2の構成要素は、以下の関係、
0.1≦|fs2/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs2は前記第2の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である。
【0016】
前述の関係において、第2の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第2の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズがより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第2の構成要素は、別のレンズと協働して要求される光学レンズを得ることができる。
【0017】
いくつかの実装形態では、前記第3の構成要素は正の焦点屈折力を有し、前記第3の構成要素は、以下の関係、
0.1≦|fs3/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs3は前記第3の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である。
【0018】
前述の関係において、第3の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第3の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズがより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第3の構成要素は、収差を補正または低減させるために別のレンズと協働することができる。
【0019】
いくつかの実装形態では、前記第4の構成要素は正の焦点屈折力を有し、前記第4の構成要素は、以下の関係、
0.3≦|fs4/ft|≦0.9を満たし、
ここで、fs4は前記第4の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である。
【0020】
前述の関係において、第4の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲は指定されている。第4の構成要素は、主に、光学系の収差を補正して結像品質を改善するように構成されている。さらに、この実装形態では、第4の構成要素の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズの焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズがより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第4の構成要素は、必要な光学レンズを得るために別のレンズと協働することができる。
【0021】
いくつかの実装形態では、前記光学レンズは、以下の関係、
4mm≦Φmax≦15mmを満たし、
ここで、Φmaxは、前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素における最大のレンズの直径である。
【0022】
第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素における最大のレンズの直径の指定範囲は、光学レンズにおける最大のレンズのサイズを表す。第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素における最大のレンズの直径の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズの小型化が容易になり得る。光学レンズが端末に適用されると、端末のより小さい空間が占有されて、端末の薄さが実装される。
【0023】
いくつかの実装形態では、前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、合計した焦点屈折力を有するN個のレンズを有し、Nの値は、7より大きいまたはそれに等しく、かつ15より小さいまたはそれに等しい整数であり、焦点屈折力を有する前記N個のレンズは、少なくとも7個の非球面レンズを含む。光学レンズにおける焦点屈折力を有するレンズの数は、7~15個(7個および15個を含む)に限定される。したがって、光学レンズのサイズが十分に小さいことを保証しながら、光学レンズの広いズーム範囲およびより良好な撮像効果が実装される。さらに、収差を効果的に補正し、光学レンズの撮影効果を保証し、かつユーザ体験を改善するために、焦点屈折力を有するN個のレンズにおける非球面レンズの数は少なくとも7個に限定されている。
【0024】
いくつかの実装形態では、像の中に色むらが生じないことを保証し、かつ光学レンズの結像品質を改善するために、光学レンズが広角状態にあるときに存在する主光線入射角および光学レンズが長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角の間の差は3度より小さいまたはそれに等しい。
【0025】
いくつかの実装形態では、像の中に色むらが生じないことを保証し、かつ光学レンズの結像品質を改善するために、光学レンズが長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角および光学レンズがマイクロフォーカス状態にあるときに存在する主光線入射角の間の差は5度より小さいまたはそれに等しい。
【0026】
いくつかの実装形態では、前記第4の構成要素は接着レンズを含む。接着レンズは、光学レンズがより良好な撮像品質を得ることができるように、光学レンズの色収差を補正することを支援するために第4の構成要素に設置される。
【0027】
いくつかの実装形態では、光学レンズが絞りを有し、前記絞りが、前記第3の構成要素の物体側面に位置している。言い換えれば、絞りは、第2の構成要素から第3の構成要素へと伝達される光線のサイズを限定して、光学レンズがより良好な撮像効果を実装することを保証するために、第2の構成要素および第3の構成要素の間に位置している。
【0028】
第2の態様によれば、本願はカメラモジュールを提供し、前記カメラモジュールは、感光素子、駆動部材、および前述の実施形態のいずれか一項に記載の光学レンズを含み、前記感光素子が、前記光学レンズの像側に位置し、かつ、前記光学レンズの結像面に位置しており、前記駆動部材が、前記第2の構成要素に対して移動するように前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素を駆動するように構成されている。
【0029】
本願のカメラモジュールは、光学レンズ、駆動部材、および感光素子を含み、駆動部材は、ズームを実装するために、第2の構成要素に対して移動するよう第1の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素を駆動する。カメラモジュールが動作すると、駆動部材は、第2の構成要素から離れるように第1の構成要素を移動させて、光学レンズの総トラック長を増大させることができ、光学レンズが遠隔の物体像を撮影することができるように、光学レンズが長焦点状態になることを可能にすることができる。カメラモジュールが動作しない場合、駆動部材は、第1の構成要素が第2の構成要素の近くにあるように、第1の構成要素を移動させることができる。カメラモジュールの動作プロセスにおいて、第1の構成要素はカメラモジュールの外側に延伸し得る。カメラモジュールが端末に適用されると、第1の構成要素は、端末の厚さを増加させることなく端末の外側に延伸し得、その結果、端末の内部空間が節約され、光学レンズを含む端末の薄さが実装される。したがって、一般的なカメラモジュール(一般的なモジュールの光学レンズの総トラック長は固定されており、光学レンズの総トラック長が増大した場合には光学レンズの厚さを増大させる必要がある)の厚さと比較すると、望遠品質を改善するために、カメラモジュールの厚さが大幅に低減され、カメラモジュールがより広いズーム範囲を有している。
【0030】
第3の態様によれば、本願は、端末を提供する。端末は、画像プロセッサおよび前述のカメラモジュールを含む。画像プロセッサは、カメラモジュールに通信可能に接続されている。カメラモジュールは、画像データを取得し、画像データを画像プロセッサに入力するように構成されている。画像プロセッサは、画像プロセッサに入力された画像データを処理するように構成されている。本願のこの実装形態におけるカメラモジュールは、本願の端末が幅広いズーム撮影シナリオにおいて使用され得るように、広いズーム範囲および良好な結像効果を実装することができる。
【0031】
いくつかの実装形態では、端末はハウジングをさらに含む。カメラモジュールおよび画像プロセッサの両方がハウジングに収容される。通光穴がハウジング上に設置されている。カメラモジュールの第1の構成要素は通光穴に面している。駆動部材が、第2の構成要素から離れて移動するように第1の構成要素を駆動する場合、第1の構成要素は、通光穴を使用することによってハウジングの外に延伸することができる。
【0032】
カメラモジュールが端末に適用されると、光学レンズが遠隔の物体像を撮影することができるように、カメラモジュールの総トラック長を増大させ、光学レンズが長焦点状態になることを可能にするために、第1の構成要素は、カメラモジュールが動作するときに、第1の構成要素が第2の構成要素から離れ、通光穴を使用することによってハウジングの外に延伸するように移動され得る。言い換えれば、カメラモジュールの総トラック長が増大すると、第1の構成要素は端末のハウジングの外に延伸することができ、すなわち、カメラモジュールの総トラック長が変更されるプロセスにおいて、端末においてカメラモジュールによって占有される空間は影響を受けず、端末は、カメラモジュールのズームのために確保された空間を提供する必要はなく、その結果、端末の内部空間を節約し、端末の薄さを実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
本願の実施形態における技術的解決手段または背景をより明確に説明するために、以下では、本願の実施形態または背景に用いるのに必要な添付図面を説明する。
【0034】
【0035】
【0036】
【
図3】本願の実装形態によるカメラモジュールの概略分解図である。
【0037】
【
図4】別の状態にある、
図3に示されるカメラモジュールの構造の概略図である。
【0038】
【
図5】本願によるカメラモジュールの部分構造の概略図である。
【0039】
【
図6】
図3に示されるカメラモジュールの光学レンズの構造の概略図である。
【0040】
【
図7】
図6に示される光学レンズの部分構造の概略図である。
【0041】
【
図8】別の観点からの、
図3に提供されるカメラモジュールの部分構造の概略図である。
【0042】
【
図9】
図6に示される光学レンズのズームプロセスの概略図である。
【0043】
【
図10】
図6に示される光学レンズの別のズームプロセスの概略図である。
【0044】
【
図11】本願の実装形態1による光学レンズの構造の概略図である。
【0045】
【
図12】
図11に示される光学レンズのズームプロセスの概略図である。
【0046】
【
図13】
図11に示される光学レンズの別のズームプロセスの概略図である。
【0047】
【
図14】本願の実装形態1による、長焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0048】
【
図15】本願の実装形態1による、中焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0049】
【
図16】本願の実装形態1による、広角状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0050】
【
図17】本願の実装形態1による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0051】
【
図18】本願の実装形態1による、長焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0052】
【
図19】本願の実装形態1による、中焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0053】
【
図20】本願の実装形態1による、広角状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0054】
【
図21】本願の実装形態1による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0055】
【
図22】本願の実装形態1による、長焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0056】
【
図23】本願の実装形態1による、中焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0057】
【
図24】本願の実装形態1による、広角状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0058】
【
図25】本願の実装形態1による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0059】
【
図26】本願の実装形態2による光学レンズの構造の概略図である。
【0060】
【
図27】
図26に示される光学レンズのズームプロセスの概略図である。
【0061】
【
図28】
図26に示される光学レンズの別のズームプロセスの概略図である。
【0062】
【
図29】本願の実装形態2による、長焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0063】
【
図30】本願の実装形態2による、中焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0064】
【
図31】本願の実装形態2による、広角状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0065】
【
図32】本願の実装形態2による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0066】
【
図33】本願の実装形態2による、長焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0067】
【
図34】本願の実装形態2による、中焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0068】
【
図35】本願の実装形態2による、広角状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0069】
【
図36】本願の実装形態2による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0070】
【
図37】本願の実装形態2による、長焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0071】
【
図38】本願の実装形態2による、中焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0072】
【
図39】本願の実装形態2による、広角状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0073】
【
図40】本願の実装形態2による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0074】
【
図41】本願の実装形態3による光学レンズの構造の概略図である。
【0075】
【
図42】
図41に示される光学レンズのズームプロセスの概略図である。
【0076】
【
図43】
図41に示される光学レンズの別のズームプロセスの概略図である。
【0077】
【
図44】本願の実装形態3による、長焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0078】
【
図45】本願の実装形態3による、中焦点状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0079】
【
図46】本願の実装形態3による、広角状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0080】
【
図47】本願の実装形態3による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの軸上色収差の概略図である。
【0081】
【
図48】本願の実装形態3による、長焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0082】
【
図49】本願の実装形態3による、中焦点状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0083】
【
図50】本願の実装形態3による、広角状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0084】
【
図51】本願の実装形態3による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの横色収差の概略図である。
【0085】
【
図52】本願の実装形態3による、長焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0086】
【
図53】本願の実装形態3による、中焦点状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0087】
【
図54】本願の実装形態3による、広角状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【0088】
【
図55】本願の実装形態3による、マイクロフォーカス状態における光学レンズの像面湾曲および光学歪曲の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0089】
以下では、本願の実施形態の添付図面を参照しながら、本願の実施形態について説明する。
【0090】
理解を容易にするために、以下では、まず、本願で使用される技術用語について説明および記載する。
【0091】
焦点距離(focal length)は、光学系における光の収束または発散を測定する測定方式であり、レンズまたはレンズ群を使用することによって結像面上に無限シーンのクリアな像が形成されるときの、レンズまたレンズ群の光学中心から結像面までの垂直距離である。固定焦点レンズの光学中心の位置は固定されている。ズームレンズの場合、レンズの焦点距離はレンズの光学中心と共に変化する。
【0092】
光軸は、理想的なレンズの中心を垂直に通過する光である。光軸に対して平行な光が凸レンズに入射すると、理想的な凸レンズの場合、全ての光がレンズの後方の一点において収束するべきであり、全ての光が収束される点が焦点である。
【0093】
アパーチャは、レンズを通過してカメラ内の感光面に進入する光の量を制御するように構成された装置であり、通常はレンズの中にある。アパーチャのサイズは、F値によって表される。
【0094】
F値は、レンズのクリアアパーチャの直径に対するレンズの焦点距離の比(口径比の逆数)である。より小さいF値は、同じ単位の時間において入った光の量がより大きいことを示す。より小さいF値は被写界深度がより小さく、その結果、撮影された背景のコンテンツがぼやけることを示す。これは、長焦点レンズによって実現される効果と同様である。
【0095】
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レンズの像側面上の頂点および光学レンズの結像面の間の距離である。
【0096】
正の焦点屈折力は正の屈折力とも称され得、レンズ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。
【0097】
負の焦点屈折力は負の屈折力とも称され得、レンズ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。
【0098】
総トラック長(Total Track Length,TTL)は、光学レンズにおける物体側に最も近いレンズの物体側面から結像面までの全長であり、カメラの高さをなす主要素である。
【0099】
主光線入射角(Maximum Chief Ray Angle,CRA)は、レンズの主光線および光軸の間の挟角を示す。より小さい主光線入射角は、より鮮明な結像を示す。
【0100】
アッベ数、すなわち、分散係数は、透明媒体の分散能力の指標を表すのに使用される。一般に、媒体のより大きい屈折率は、より重度の分散およびより小さいアッベ数を示す。対照的に、媒体のより小さい屈折率は、より軽度の分散およびより大きいアッベ数を示す。視野(field of view,FOV)について、光学機器において、光学機器のレンズは頂点として使用され、測定される物体の物体像がレンズを通過することができる最大範囲の2辺によってなされる挟角が視野と称される。光学機器の視野範囲は視野のサイズに依存する。より大きな視野は、より大きな視野範囲およびより小さな光学倍率を示す。
【0101】
物体側について、レンズが境界として使用される場合、撮影対象シーンが位置している側が物体側である。
【0102】
像側について、レンズが境界として使用される場合、撮影対象シーンの像が位置している側が像側である。
【0103】
物体側面について、物体側に近いレンズの表面が物体側面と称される。
【0104】
像側面について、像側に近いレンズの表面が像側面と称される。
【0105】
レンズが境界として使用される場合、撮影される物体が位置している側が物体側であり、物体側に近いレンズの表面が物体側面として称され得、レンズが境界として使用される場合、撮影対象物体の像が位置している側が像側であり、像側に近いレンズの表面が像側面と称され得る。
【0106】
軸上色収差は、縦色収差または位置の色収差とも称される。レンズを通過した後、光軸に対して平行な光は、レンズの前後の異なる位置で収束される。この収差は、位置の色収差または軸上色収差と称される。1つの理由は、レンズが異なる位置において異なる波長を有する光を収束させ、その結果、異なる色を有する光の像の結像面が、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である。
【0107】
横色収差は倍率色収差とも称され、異なる色を有する光の光学系の倍率の差は、倍率色収差と称される。波長は、光学系の倍率の変化を生じ、それに応じて像のサイズが変化する。
【0108】
歪曲(distortion)は、物体について光学系によって形成される像が物体に対して歪曲する程度である。主光線が光学系を通過した後で異なる視野を有する主光線がガウシアン結像面と交差する点の高さは、理想的な像高に等しくなく、2つの高さの間の差が歪曲である。したがって、歪曲は、像の形状が歪曲するように、理想的な平面上の軸外物点の結像位置のみを変化させるが、像の精細度は影響を受けない。
【0109】
光学歪曲(optical distortion)は、光学的な理論計算を介して得られた歪曲の程度である。
【0110】
回折限界(diffraction limit)は、光学系を使用することによって理想的な物点が結像されると、回折限界に起因して、理想的な像点を得ることができず、フラウンホーファー回折像が得られることを意味する。光学系のアパーチャは、一般に円形であるので、フラウンホーファー回折像は、いわゆるエアリーディスクである。この場合、各物点の像は、拡散スポットとなる。2つの拡散スポットが互いに近くなった後、2つの拡散スポットは容易に区別されなくなる。この場合、系の解像度は限定される。より大きなスポットは、より低い解像度を示す。
【0111】
本願は端末を提供し、端末は、携帯電話、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、撮影またはビデオ録画機能を有する別の形態のデバイスであり得る。端末は少なくとも1つの光学レンズを含み、光学レンズはズームレンズを含み、その結果、端末はズーム撮影効果を実装し得る。
図1は、本願の実装形態による端末の後側の概略図である。この実装形態では、端末1000は携帯電話である。本願のこの実装形態は、端末1000が携帯電話である一例を使用することによって説明される。
【0112】
端末1000は、カメラモジュール100、画像プロセッサ200、およびハウジング300を含む。カメラモジュール100および画像プロセッサ200の両方はハウジング300に収容されている。通光穴301がハウジング300上に設置されている。カメラモジュール100の光の入口側は、ハウジング300の通光穴301の反対にある。カメラモジュール100がビデオ撮影を実行するとき、カメラモジュール100は、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸し得る。画像プロセッサ200は、カメラモジュール100に通信可能に接続されている。カメラモジュール100は、画像データを取得し、画像データを画像プロセッサ200に入力するように構成されている。画像プロセッサ200は、画像プロセッサに入力された画像データを処理するように構成されている。カメラモジュール100および画像プロセッサ200の間の通信接続は、ケーブル等の電気的接続を使用することによってデータを送信すること、または結合等を通じてデータを送信することを含み得る。カメラモジュール100および画像プロセッサ200は、データが送信され得る別の方式で通信可能に接続され得ることが理解され得る。
【0113】
カメラモジュール100が端末1000に適用されると、カメラモジュール100は、動作中にシナリオ要件に基づいてズームを実行する。ズームプロセスにおいて、カメラモジュール100は、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に部分的に延伸して、カメラモジュール100の総トラック長を増大させることができ、カメラモジュール100が遠隔の物体像を撮影することができるように、カメラモジュール100が長焦点状態になることを可能にし得る。言い換えれば、カメラモジュール100の総トラック長が増大すると、カメラモジュール100は端末1000のハウジング300の外に延伸することができ、すなわち、カメラモジュール100の総トラック長が変更されるプロセスにおいて、端末1000においてカメラモジュール100によって占有される空間は影響を受けず、端末1000は、カメラモジュール100のズームのために確保された空間を提供する必要はなく、その結果、端末1000の内部空間を節約し、端末1000の薄さを実装することができる。さらに、本願のこの実装形態におけるカメラモジュール100は、本願の端末1000が幅広いズーム撮影シナリオにおいて使用され得るように、広いズーム範囲および良好な結像効果を実装することができる。
【0114】
画像プロセッサ200の機能は、一連の複雑な数学的アルゴリズム演算を使用することによってデジタル画像信号に対して最適化処理を実行し、最終的に、処理された信号をディスプレイに送信することである。画像プロセッサ200は、別個の画像処理チップまたはデジタル信号処理(Digital Signal Processing,DSP)チップであり得る。その機能は、感光チップによって取得されたデータをタイムリーに中央処理装置へと短時間で伝達し、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チップの品質は、画質(例えば、彩度または精細度)に直接的に影響を及ぼす。代替的に、画像プロセッサ200は、別のチップ(例えば、中央処理チップ)に統合され得る。
【0115】
図1に示される実装形態では、カメラモジュール100は端末1000の後側に設置され、端末1000の後方に面するレンズである。いくつかの実装形態では、カメラモジュール100が、端末1000の前方に面するレンズとして端末1000の前側に設置されてよいことが理解され得る。前方に面するレンズおよび後方に面するレンズはいずれも、自撮りを取得するために使用され得、または、別の物体を撮影するために撮影者によって使用され得る。
【0116】
いくつかの実装形態では、複数のカメラモジュール100があり、「複数の」とは2つ以上を意味する。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ことができるように異なる機能を有し得る。例えば、いくつかの実装形態では、複数のカメラモジュール100は、ズーム撮影および固定焦点撮影を別個に実装するためにズームカメラモジュールまたは固定焦点カメラモジュールを含む。
図1に示される実装形態では、端末1000は2つの後方に面するレンズを有し、2つのカメラモジュール100はそれぞれ、通常のカメラモジュールおよびズームカメラモジュールである。通常のカメラモジュールは、日常的な通常の撮影に使用され得、ズームカメラモジュールは、ズーム撮影を実行する必要があるシナリオにおいて使用され得る。いくつかの実装形態では、画像プロセッサ200を使用することによって、カメラモジュール100により撮影された画像データを処理するために、複数の異なるカメラモジュール100が画像プロセッサ200に通信可能に接続され得る。
【0117】
図1に示される実装形態における端末1000のカメラモジュール100の搭載位置は単に一例であることが理解されるべきである。いくつかの他の実装形態では、カメラモジュール100は、携帯電話上の別の位置に搭載され得る。例えば、カメラモジュール100は、携帯電話の後側の上部中央位置または右上角に搭載され得る。代替的に、カメラモジュール100は、携帯電話の本体に設置されない場合があり、携帯電話に対して移動または回転することができる構成要素の上に設置される。例えば、構成要素は、携帯電話の本体の上で延伸、後退、または回転し得る。カメラモジュール100の搭載位置は本願において限定されない。
【0118】
図2を参照すると、いくつかの実装形態では、端末1000はさらに、アナログデジタル変換器400(A/D変換器とも称され得る)を含む。アナログデジタル変換器400は、カメラモジュール100および画像プロセッサ200の間に接続される。アナログデジタル変換器400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プロセッサ200に送信し、その後、画像プロセッサ200を使用することによってデジタル画像信号を処理し、最終的に、ディスプレイスクリーンまたはディスプレイを使用することによって像を表示するように構成されている。
【0119】
いくつかの実装形態では、端末1000はさらに、メモリ500を含む。メモリ500は、画像プロセッサ200に通信可能に接続されている。画像プロセッサ200は、画像デジタル信号を処理し、その後、像をメモリ500に送信する。したがって、像をその後に見る必要がある場合、像は、いつでもメモリにおいて見出すことができ、ディスプレイスクリーン上に表示されている。いくつかの実装形態では、画像プロセッサ200は、メモリ500内の空間を節約するために、処理された画像デジタル信号をさらに圧縮し、その後、信号をメモリ500に格納する。
図2は本願のこの実装形態の構造の概略図に過ぎず、
図2に示されるカメラモジュール100、画像プロセッサ200、アナログデジタル変換器400、およびメモリ500の位置構造は単に一例であることに留意されたい。
【0120】
図1および
図3を参照すると、カメラモジュール100は、光学レンズ10、感光素子20、駆動部材、および筐体30を含む。筐体30は、貫通孔31および収容空間32を含む。貫通孔31は、収容空間32と連通する。貫通孔31は、ハウジング300の通光穴301の反対にある。駆動部材、感光素子20、および光学レンズ10は全て、収容空間32に収容されている。感光素子20は筐体30に接続されている。感光素子20は光学レンズ10の像側に位置し、光学レンズ10の結像面に位置している。駆動部材は、ズームを実装するように光学レンズ10内の構成要素を駆動するように構成されている。光学レンズ10の光の入口側は貫通孔31に面している。ズームを実行するとき、光学レンズ10は、貫通孔31を使用することによって収容空間32の外に部分的に延伸することができ(
図4に示されるように)、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸することができる。カメラモジュール100が動作するとき、撮影対象シーンは、光学レンズ10を通過した後に感光素子20上で結像される。具体的には、
図5に示されるように、カメラモジュール100の動作原理は以下の通りである:撮影されたシーンによって反射された光Lが光学レンズ10を通過した後、光学像が生成され、感光素子20の表面上に投影される。感光素子20が光学像を電気信号、すなわち、アナログ画像信号S1に変換し、変換を通じて取得されたアナログ画像信号S1をアナログデジタル変換器400に送信して、アナログデジタル変換器400を使用することによってアナログ画像信号S1をデジタル画像信号S2に変換し、デジタル画像信号S2を画像プロセッサ200に送信する。もちろん、別の実施形態では、カメラモジュール100が筐体を有しない場合があり、感光素子20が支持部または別の構造に固定されている。
【0121】
カメラモジュール100が動作するとき、光学レンズ10が遠隔の物体像を撮影することができるように、光学レンズ10の総トラック長を増大させ、光学レンズ10が長焦点状態になることを可能するために、ズームプロセスにおいて、光学レンズ10は、収容空間32の外に部分的に延伸することができ、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸することができる。カメラモジュール100が動作しない場合、光学レンズ10は収容空間32内に完全に収容されている。カメラモジュール100の動作プロセスにおいて、光学レンズ10が筐体30の外に部分的に延伸するとき、筐体30の高さは影響を受けない。したがって、一般的なカメラモジュール100(一般的なモジュールの光学レンズ10の総トラック長は固定されており、光学レンズ10の総トラック長が増大した場合には光学レンズ10の厚さを増大させる必要がある)の厚さと比較すると、望遠品質を改善するために、カメラモジュール100の厚さが大幅に低減され、カメラモジュール100がより広いズーム範囲を有している。カメラモジュール100が端末1000に適用されると、端末1000の厚さは増加されないため、端末1000の内部空間が節約され、カメラモジュール100を含む端末1000の薄さが実装される。
【0122】
筐体30は、底壁33、周壁34、および上部壁35を含む。周壁34は底壁33の周辺にあり、上部壁35に接続されて収容空間32を形成する。貫通孔31は上部壁35に設置され、感光素子20は、通光穴301から離れた周壁34に設置されている。具体的には、感光素子20および周壁34の間に回路基板がさらに設置されている。回路基板を使用することによって感光素子20、アナログデジタル変換器400、画像プロセッサ200、およびメモリ500等の間の通信接続を実装するために、感光素子20は、接着または表面実装等の方式で回路基板に固定されており、アナログデジタル変換器400、画像プロセッサ200、およびメモリ500等も、接着または表面実装等の方式で回路基板に固定されている。回路基板はフレキシブルプリント回路基板(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、電気信号を送信するように構成されている。FPCは、片面フレキシブルプリント回路基板,両面フレキシブルプリント回路基板、多層フレキシブルプリント回路基板、リジッドフレキシブルプリント回路基板、または混構造のフレキシブルプリント回路基板などであり得る。
【0123】
感光素子20は半導体チップである。その表面は、数十万から数百万のフォトダイオードを含む。感光素子20に光が照射されると、電荷が生じ、アナログデジタル変換器400のチップを使用することによってデジタル信号に変換される。感光素子20は、電荷結合素子(charge coupled device,CCD)であってよく、または相補型金属酸化物半導体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)であってよい。CCDは、高感光半導体材料で作られており、アナログデジタル変換器400のチップを使用することによって、光を電荷に変換し、電荷をデジタル信号に変換することができる。CCDは、一般にメガピクセル単位の多くの感光ユニットを含む。CCDの表面に光が照射されると、各感光ユニットは構成要素上に電荷を反射し、全ての感光ユニットによって生成された信号が一緒に合わされて完全な画像が形成される。CMOSは、N(負電荷)およびP(正電荷)の半導体がCMOS上で共存するようにシリコンおよびゲルマニウム等の2つの要素を使用することによって主に作られる半導体である。2つの半導体の間の補体効果を使用することによって生じた電流は記録され、処理チップによって像として解釈され得る。
【0124】
駆動部材は、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品を含む。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品は、カメラモジュール100のズームおよび合焦を実装するために、別個に、光学レンズ10の関連要素を駆動するように構成されている。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品の駆動部品を使用することによって光学レンズ10の関連要素を別個に駆動することによって合焦および/または光学式手ブレ補正が実行され得るように、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品の各々は、1つまたは複数の駆動部品を含む。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品が光学レンズ10の関連要素を別個に駆動して合焦を実行する場合、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品は、互いに対して移動するように光学レンズ10の関連要素を別個に駆動して、合焦を実装する。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品が光学レンズ10の関連要素を別個に駆動して手ぶれ補正を実行する場合、光学レンズ10の関連要素は感光素子20に対して移動または回転するように駆動され、かつ/または、光学レンズ10の関連要素は互いに対して移動または回転するように駆動されて、光学式手ブレ補正を実装する。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品は各々、モータ等の駆動構造であり得る。
【0125】
カメラモジュール100は、熱線フィルタ40をさらに含む。熱線フィルタ40は、回路基板に固定されてよく、光学レンズ10および感光素子20の間に位置している。光学レンズ10を通過する光が熱線フィルタ40に対して照射され、熱線フィルタ40を使用することによって感光素子20に送信される。熱線フィルタ40は、不要な光の感光素子20への投影を排除し、感光素子20が擬色またはリップルを生成することを防止して、その実効分解能および色再現を改善し得る。いくつかの実装形態では、熱線フィルタ40は、像側に面する光学レンズ10の端部に固定され得る。カメラモジュール100に含まれる他の構成要素については、本明細書では詳細に説明しない。
【0126】
図6を参照すると、光学レンズ10は、結像品質および結像効果に影響を及ぼす。光学レンズ10は、主に、レンズの屈折原理を使用することによって結像を実行し、すなわち、シーンの光が光学レンズ10を通過した後、結像面にクリアな像が形成され、結像面上に位置する感光素子20を使用することによってシーンの像が記録される。結像面は、光学レンズ10によりシーンが結像された後に取得された像が位置する平面である。光学レンズ10は、物体側から像側へと連続的に配置された複数の構成要素を含み、各構成要素は少なくとも1枚のレンズを含み、良好な結像効果を有する像は、構成要素におけるレンズ間の協働を通して形成される。物体側は、撮影される物体が位置している側であり、像側は、結像面が位置している側である。
【0127】
本願において、光学レンズ10はズームレンズである。光学レンズ10の焦点距離が変更されると、光学レンズ10は、対応して感光素子20に対して移動し、その結果、光学レンズ10が設計された焦点距離範囲内で結像を良好に実行することができることが保証され得る。
【0128】
図4、
図6、および
図7を参照すると、本願のいくつかの実装形態では、本願の光学レンズ10は、物体側から像側へと連続的に配置された第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を含み、第1の構成要素G1から第4の構成要素G4における各構成要素は少なくとも1枚のレンズを含む。各構成要素における各レンズは光軸に沿って設置され、各レンズは、物体側に面する物体側面および像側に面する像側面を含む。具体的には、第4の構成要素G4の像側面は感光素子20に面する。第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は同軸である。第2の構成要素G2は屈折部材G21を含む。屈折部材G21は、第3の構成要素G3から離れる方向に面する第2の構成要素G2の側に位置している。第1の構成要素G1は、底壁33から離れる方向に面し、かつ貫通孔31に面する、屈折部材G21の側に設置されている。第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の光軸および第1の構成要素G1の光軸の間には挟角がある。光学レンズ10の光路は、第1の光路および第2の光路を含むことが理解され得る。第1の光路および第2の光路の間には挟角がある。光は第1の光路に沿って伝達され、屈折部材G21を通過した後に第2の光路に沿って伝達される。第1の構成要素G1は第1の光路上に位置し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4は第2の光路上に位置している。この実施形態では、挟角は90度であり、すなわち、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の光軸は、第1の構成要素G1の光軸に対して垂直である。もちろん、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の光軸および第1の構成要素G1の光軸の間の挟角は、0度から180度の間の別の度であってもよい(0度および180度を除く)。
【0129】
端末1000の外側の光は、通光穴301および貫通孔31を使用することによって第1の構成要素G1を連続的に通過し、屈折部材G21による屈折を通じて第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4におけるレンズを連続的に通過し、最終的に感光素子20によって受け取られる。屈折部材G21は、第1の構成要素G1から伝達された光の伝達経路を変更するように構成されている。光学レンズ10の結像面に対する第2の構成要素G2の位置は固定されており、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4はいずれも、第2の構成要素G2に対して移動することができる。第1の構成要素G1が第2の構成要素G2から指定された距離だけ離れている場合、第1の構成要素G1は、貫通孔31を使用することによって収容空間32の外に延伸することができ、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸することができる。この実施形態では、屈折部材G21はプリズムである。プリズムもレンズであり、本願におけるプリズム以外の各レンズは、正または負の焦点屈折力を有するレンズであることが理解され得る。もちろん、別の実施形態では、屈折部材G21は、光路を変更し得る要素、例えばリフレクタであり得る。
【0130】
本願では、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4は第2の構成要素G2に対して移動して、第1の構成要素G1と協働することができ、その結果、光学レンズ10は、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態の間で変更され得る。言い換えれば、高い結像性能を得ながら、長焦点状態からマイクロフォーカス状態への光学レンズ10の物体距離の連続ズームの要件が実装されるように、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4は、ズームプロセスにおいて第1の構成要素G1と協働して移動する。光学レンズ10が長焦点状態、中焦点状態、広角状態、またはマイクロフォーカス状態にあることはカメラに基づくことが理解され得る。具体的には、光学レンズ10が長焦点状態、中焦点状態、広角状態、またはマイクロフォーカス状態にあることが決定されるとき、光学レンズ10の相当焦点距離が決定のために使用される。光学レンズ10の相当焦点距離=(43.3*光学レンズ10の焦点距離)/感光素子20の対角線の長さ。本明細書で言及される光学レンズ10の焦点距離は、光学レンズ10の実際の焦点距離である。光学レンズ10が長焦点状態にある場合、光学レンズ10の相当焦点距離は50cmより大きいまたはそれに等しい。光学レンズ10が中焦点状態にある場合、光学レンズ10の相当焦点距離は、25cm~27cmの範囲内に含まれる(25cmおよび27cmを含む)。光学レンズ10が広角状態にある場合、光学レンズ10の相当焦点距離は24cmより小さいまたはそれに等しい。光学レンズ10がマイクロフォーカス状態にある場合、光学レンズ10の相当焦点距離は10cmより小さいまたはそれに等しい。
【0131】
本願のこの実装形態では、光学レンズ10が動作するとき、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品を使用することによって第2の構成要素G2に対して別個に移動することができる。光学レンズ10の結像面に対する第2の構成要素G2の位置は固定されているため、光学レンズ10の総トラック長は、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離と共に変化する。第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が大きい場合、光学レンズ10の総トラック長が大きくなる。言い換えれば、光学レンズ10のズーム範囲を増大させ、光学レンズ10の結像品質を改善するために、光学レンズ10が貫通孔31を使用することによって収容空間32の外に延伸し、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸して、光学レンズ10の総トラック長を増大させるように、第2の構成要素G2に対する第1の構成要素G1の距離は移動され得る。光学レンズ10のズームプロセスにおいて、第2の構成要素G2は屈折部材G21を含み、屈折部材G21は、第1の構成要素G1の光軸が第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の光軸に対して垂直となるように、第1の構成要素G1から伝達される光の伝達経路を変更するように構成されており、第1の構成要素G1は、貫通孔31を使用することによって収容空間32の外に延伸することができ、通光穴301を使用することによってハウジング300の外に延伸することができる。したがって、第2の構成要素G2に対して第1の構成要素G1が移動する距離は、第2の構成要素G2および光学レンズ10の結像面の間に距離を増大させず、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離のみを増大させる。第1の構成要素G1は端末1000の外側に延伸し得、端末1000は、第2の構成要素G2に対する第1の構成要素G1の変位のための追加の空間を提供する必要はないため、端末1000の内部空間が節約され、端末1000の薄さが実装される。光学レンズ10が動作しない場合、第1の構成要素G1は筐体30に収容されており、その結果、端末1000は使用により便利である。
【0132】
本願のいくつかの実装形態では、光学レンズ10は、第1のレンズ鏡筒1、第2のレンズ鏡筒2、第3のレンズ鏡筒3、および第4のレンズ鏡筒4を含む。第1の構成要素G1におけるレンズは第1のレンズ鏡筒1の内部に固定して接続されており、第2の構成要素G2におけるレンズはおよび屈折部材G21は第2のレンズ鏡筒2の内部に固定して接続されており、第3の構成要素G3におけるレンズは第3のレンズ鏡筒3に固定して接続されており、第4の構成要素G4におけるレンズは第4のレンズ鏡筒4の内部に固定して接続されている。第1のレンズ鏡筒1、第2のレンズ鏡筒2、第3のレンズ鏡筒3、および第4のレンズ鏡筒4はそれぞれ、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を固定して、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4がカメラモジュール100の筐体30の内部に安定して固定された状態を保つように構成されている。
【0133】
いくつかの実施形態では、
図8は、別の観点からの、
図3に提供されるカメラモジュールの部分構造の概略図である。本願の第1のレンズ鏡筒1は、第1の部分11、および第1の部分11に接続された第2の部分12を含む。第1の構成要素G1は第1の部分11に固定されている。第2の部分12の側壁には間隙121が設置されている。第2のレンズ鏡筒2は、第2の構成要素G2の物体側面が第1の構成要素G1の像側面に直接的に面するように、間隙121を使用することによって第2の部分12に部分的に収容されている。第1の駆動部品50を使用することによって、第2の構成要素G2の近くにまたは離れるように第1のレンズ鏡筒1を駆動するために、第1の部分11から離れている第2の部分12の側は第1の駆動部品50に接続されている。もちろん、別の実施形態では、第2の部分12は支持部であってよく、第1の部分11および第1の駆動部品50の間に接続される。
【0134】
具体的には、第1の駆動部品50は、第1のモータ51、第2のモータ52、および伝動部材53を含む。伝動部材53の第1の端部は第1のモータ51に接続され、その他端は、第2の部分12の側壁上の接続ブロック122を貫通し、上部壁35によって制限されている。第1のモータ51は伝動部材53を駆動して回転させ、伝動部材53は、回転して、第1の構成要素G1が第2の構成要素G2の近くにあるかそこから離れるように、第1のレンズ鏡筒1を駆動して伝動部材53の軸方向に移動させる。第2のモータ52は第1の部分11および第1の構成要素G1の間に接続され、第1の構成要素G1上で焦点調整を実行するように構成されている。言い換えれば、第1のモータ51および第2のモータ52は協働して、光学レンズ10の結像品質を改善させる。この実施形態では、接続ブロック122および第2の部分12は、一体的に形成され得るか、または固定して接続され得る。伝動部材53は伝動ねじである。伝動ねじの外周には外ねじが設置されている。対応して、接続ブロック122上には内ねじが設置されている。伝動ねじは、接続ブロック122とねじ状に接続されている。もちろん、別の実装形態では、第1の駆動部品50は単に上記の構造を有するのではなく、別の構造を有してもよく、これは、第1のレンズ鏡筒1が第2の構成要素G2から離れるまたはその近くに駆動され得ることを条件とする。伝動部材53は、別の構造を有する伝動部材53であってよく、接続ブロック122および伝動部材53は別の接続方式で接続されてよい。
【0135】
いくつかの実施形態では、接続ブロック122の反対にある第2の部分12の側に接続部123が設置され、伝動部材53の反対にある第2の部分12の側にスライドロッド124が設置され、スライドロッド124は、第2の部分12の接続部123を貫通し、スライドロッド124の2つの端部は筐体30に固定されている。したがって、伝動部材53が、第2の構成要素G2から離れるまたはその近くにあるように第1のレンズ鏡筒1を駆動するプロセスにおいて、第1のレンズ鏡筒1は、第1のレンズ鏡筒1が移動プロセスにおいて逸れることを防止し得るように、スライドロッド124の2つの端部の間でスライドする。さらに、第1のレンズ鏡筒1の移動プロセスにおける力のバランスを維持し、第1のレンズ鏡筒1が移動プロセスにおいてより安定することを保証するために、第2の部分12の2つの側は、それぞれ、スライドロッド124および伝動部材53に接続されている。もちろん、別の実施形態では、スライドロッドは伝動部材53およびスライドロッド124の間にある第2の部分12の側壁の外辺に設置されてよく、すなわち、スライドロッドの数は1つに限定されない。代替的に、伝動部材53の反対にある第2の部分12の側にはスライドロッドが設置されなくてもよい。
【0136】
具体的には、第1の駆動部品は、第1のレンズ鏡筒1に接続されて、第1のレンズ鏡筒1に位置する第1の構成要素G1が第2の構成要素G2の近くにあるまたはそこから離れるように駆動し、第2の駆動部品は、第3のレンズ鏡筒3に接続されて、第3のレンズ鏡筒3に位置する第3の構成要素G3が第2の構成要素G2に対して移動するように駆動し、第3の駆動部品は、第4のレンズ鏡筒4に接続されて、第4の構成要素G4が第3の構成要素G3および像側の間で移動するように、第4のレンズ鏡筒4に位置する第4の構成要素G4を駆動する。第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4がある要件に基づいて協働して、光学レンズ10の総トラック長を調整するために、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品はそれぞれ、ある要件に基づいて、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4の位置を調整し、光学レンズ10は、異なる適用シナリオにおけるズーム範囲要件を満たし、光学レンズ10の結像品質を改善するために、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、またはマイクロフォーカス状態になる。
【0137】
第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品がそれぞれ、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を駆動して合焦を実行させる場合、第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品はそれぞれ、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を駆動して互いに対して移動させて、合焦を実装する。第1の駆動部品、第2の駆動部品、および第3の駆動部品がそれぞれ、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を駆動して手ぶれ補正を実行させる場合、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は感光素子20に対して移動または回転するように駆動され、かつ/または、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、互いに対して移動または回転するように駆動されて、光学式手ブレ補正を実装する。
【0138】
図9および
図10を参照すると、光学レンズ10がズームを実行する場合、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は光軸に沿って別個に移動する。具体的には、例えば、光学レンズ10が広角状態から長焦点状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が増大し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離はまず増大してその後に減少し、光学レンズ10の総トラック長は増大する。光学レンズ10が広角状態からマイクロフォーカス状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1が像側に向かって移動し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が減少し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離が減少し、光学レンズ10の総トラック長が減少する。この実施形態では、光学レンズ10が長焦点状態および中焦点状態にある場合、第1の構成要素G1は端末1000のハウジング300の外に延伸する。光学レンズ10が広角状態およびマイクロフォーカス状態にある場合、第1の構成要素G1は端末1000の内部に収容されている。このことにより、端末1000の薄さを実装することを支援するために、端末1000のものであり、光学レンズ10によって占有される内部容積が十分に小さいことが保証される。もちろん、別の実施形態では、光学レンズ10が広角状態にある場合、第1の構成要素G1が端末1000のハウジング300の外に延伸してもよい。
【0139】
本願のいくつかの実装形態では、像の中に色むらが生じないことを保証し、かつ光学レンズ10の結像品質を改善するために、光学レンズ10が広角状態にあるときに存在する主光線入射角および光学レンズ10が長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角の間の差は3度より小さいまたはそれに等しい。
【0140】
本願のいくつかの実装形態では、像の中に色むらが生じないことを保証し、かつ光学レンズ10の結像品質を改善するために、光学レンズ10が長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角および光学レンズ10がマイクロフォーカス状態にあるときに存在する主光線入射角の間の差は5度より小さいまたはそれに等しい。
【0141】
本願のいくつかの実装形態では、光学レンズ10が長焦点状態にある場合、光学レンズ10は、以下の関係、
1.0≦TTL/EFLmax≦1.7を満たし、
ここで、TTLは光学レンズ10の総トラック長、すなわち、光学レンズ10のものであり物体側に最も近いレンズの物体側面から結像面への全長であり、EFLmaxは、長焦点状態における光学レンズの有効焦点距離である。
【0142】
一般に、長焦点状態における光学レンズ10の有効焦点距離は総トラック長と正比例する。小型化要件を満たすために、総トラック長をできるだけ小さくする必要があり、したがって、比はできるだけ小さくするべきである。この実装形態では、光学レンズ10の厚さが、光学レンズ10の小型化を容易にするのに十分に小さいことを保証するために、光学レンズ10の総トラック長の、長焦点状態における光学レンズ10の有効焦点距離に対する比の範囲は指定されている。光学レンズ10が端末1000に適用されると、端末1000のより小さい空間が占有されて、端末1000の薄さが実装される。
【0143】
本願のいくつかの実装形態では、光学レンズ10は、以下の関係、
0.01≦IH/EFLmax≦0.1を満たし、
ここで、IHは光学レンズ10の像高である。
【0144】
長焦点状態における光学レンズ10の像高の光学レンズ10の有効焦点距離に対する指定された比は、光学レンズ10の望遠能力、すなわち、光学レンズ10が光学レンズ10から遠く離れた物体像を撮影する能力を表す。異なる撮影シナリオを満たし、ユーザ体験を改善するために、長焦点状態における光学レンズ10の像高の光学レンズ10の有効焦点距離に対する指定された比に基づいて光学レンズ10の望遠能力が保証され得る。
【0145】
本願のいくつかの実装形態では、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、合計した焦点屈折力を有するN個のレンズを有し、Nの値は、7より大きいまたはそれに等しく、かつ15より小さいまたはそれに等しい整数であり、焦点屈折力を有するN個のレンズは、少なくとも7個の非球面レンズを含む。光学レンズ10における焦点屈折力を有するレンズの数は、7~15個(7個および15個を含む)に限定される。したがって、光学レンズ10のサイズが十分に小さいことを保証しながら、光学レンズ10の広いズーム範囲およびより良好な撮像効果が実装される。さらに、収差を効果的に補正し、光学レンズ10の撮影効果を保証し、かつユーザ体験を改善するために、焦点屈折力を有するN個のレンズにおける非球面レンズの数は少なくとも7個に限定されている。
【0146】
本願のいくつかの実装形態では、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4におけるレンズのエッジ部分が切削されて光束を増大させ得る。携帯電話のスクリーンの平面をXY面として、および携帯電話の厚さをZ方向として使用することによって3次元座標系が確立されることが理解され得る。一般に、携帯電話の光学レンズのレンズはXY面に対して平行である。しかしながら、本願において、屈折部材G21が設置されており、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4におけるレンズはXZ面に対して平行である。いくつかのレンズのエッジ部分が切削されていない場合、レンズの直径は携帯電話の厚さに限定され、すなわち、XZ面上のレンズの最大サイズは、携帯電話の厚さより大きくなることができない。いくつかのレンズのエッジ部分が切削されている場合、Z軸上のレンズの一部が切削され、X方向におけるレンズのサイズがZ軸上の厚さに限定されないため、光束が増加する。さらに、光学レンズ10のサイズが効果的に低減されて、光学レンズ10の小型化が容易になり、端末1000の薄さが実装される。
【0147】
本願のいくつかの実装形態では、光学レンズ10は、以下の関係、
4mm≦Φmax≦15mmを満たし、
ここで、Φmaxは、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4における最大のレンズの直径である。
【0148】
第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4における最大のレンズの直径の指定範囲は、光学レンズ10における最大のレンズのサイズを表す。第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4における最大のレンズの直径の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズ10の小型化が容易になり得る。光学レンズ10が端末1000に適用されると、端末1000のより小さい空間が占有されて、端末1000の薄さが実装される。
【0149】
本願において、光学レンズ10の異なる構成要素(第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を含む)は異なる光学性能を有する。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なる光学性能を有する構成要素は互いに協働する。本願のいくつかの実装形態では、第1の構成要素G1は正の焦点屈折力を有し、第2の構成要素G2は負の焦点屈折力を有し、第3の構成要素G3は正の焦点屈折力を有し、第4の構成要素G4は正の焦点屈折力を有し、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、光学レンズ10がより高い結像品質を得ることができるように、要求される光学レンズ10を取得するために互いに協働する。
【0150】
本願において、光学レンズ10が要求される光学性能を得ること、および光学レンズ10のズーム範囲が十分に広くなることを可能にするために、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、構成要素は互いに協働する。構成要素におけるレンズは異なる光学性能を有する。
【0151】
本願のいくつかの実装形態では、第1の構成要素G1は、以下の関係、
1.0≦|fs1/ft|≦1.7を満たし、
ここで、fs1は第1の構成要素G1の焦点距離であり、ftは、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離である。
【0152】
前述の関係において、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズ10がより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第1の構成要素G1は、必要な光学レンズ10を得るために別のレンズと協働することができる。
【0153】
本願のいくつかの実装形態では、前記第2の構成要素G2は負の焦点屈折力を有し、前記第2の構成要素G2は、以下の関係、
0.1≦|fs2/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs2は第2の構成要素G2の焦点距離であり、ftは長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離である。
【0154】
前述の関係において、第2の構成要素G2の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第2の構成要素G2の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズ10がより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第2の構成要素G2は、別のレンズと協働して要求される光学レンズ10を得ることができる。
【0155】
本願のいくつかの実装形態では、第3の構成要素G3は正の焦点屈折力を有し、第3の構成要素G3は、以下の関係、
0.1≦|fs3/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs3は第3の構成要素G3の焦点距離であり、ftは長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離である。
【0156】
前述の関係において、第3の構成要素G3の焦点距離の,長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲は指定されている。この実装形態では、第3の構成要素G3の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズ10がより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第3の構成要素G3は、要求される光学レンズ10を得るために別のレンズと協働することができる。
【0157】
本願のいくつかの実装形態では、第4の構成要素G4は正の焦点屈折力を有し、第4の構成要素G4は、以下の関係、
0.3≦|fs4/ft|≦0.9を満たし、
ここで、fs4は第4の構成要素G4の焦点距離であり、ftは長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離である。
【0158】
前述の関係において、第4の構成要素G4の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲は指定されている。第4の構成要素G4は、主に、光学系の収差を補正して結像品質を改善するように構成されている。さらに、この実装形態では、第4の構成要素G4の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比の範囲が前述の関係を満たす場合、光学レンズ10がより広いズーム範囲を有し、より良好な結像を得ることができるように、第4の構成要素G4は、別のレンズと協働して必要な光学レンズ10を得ることができる。
【0159】
本願のいくつかの実装形態では、第4の構成要素G4は接着レンズを含む。接着レンズは、接着剤を通じて2つのレンズを物理的に接続することによって得られるレンズである。光学レンズ10がより良好な撮像品質を得ることができるように、接着レンズは、光学レンズ10の球面収差および色収差の補正を支援するために、第4の構成要素G4に設置されている。
【0160】
本願のいくつかの実装形態では、光学レンズ10は絞りを含み、絞りは、第3の構成要素G3の物体側面に位置している。言い換えれば、絞りは、第2の構成要素G2から第3の構成要素G3へと伝達される光線のサイズを限定して、光学レンズ10がより良好な撮像効果を実装することを保証するために、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間に位置している。もちろん、別の実装形態では、絞りは他の隣接する構成要素間に設置されてよい。本願のいくつかの実装形態では、各レンズの像側面および物体側面は非球面であり、各レンズの像側面および物体側面は以下の式を満たす。
【数1】
ここで、zは非球面のベクトル高さであり、rは非球面の動径座標であり、cは非球面上の頂点の球面曲率であり、Kは円錐定数であり、A
2、A
3、A
4、A
5、およびA
6は非球面係数である。
【0161】
前述の関係に基づいて、異なるレンズが異なる光学効果を実装して、異なる非球面レンズ間の協働を通じて良好な撮影効果を実装することができるように、異なる非球面レンズが得られる。
【0162】
この関係および本願のいくつかの実装形態で示されている範囲に基づいて、各構成要素における各レンズおよび指定された光学設計を有するレンズの組み合わせの構成方式を用いて、光学レンズ10のズーム範囲は十分に広くなり得、光学レンズ10は良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装される。
【0163】
以下では、本願の実装形態のいくつかの具体的で非限定的な例を、
図11~
図55を参照してより具体的に説明する。
【0164】
図11は、本願の実装形態1による光学レンズ10の構造の概略図である。この実装形態では、光学レンズ10は、4つの構成要素、すなわち、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を有する。第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、物体側から像側へと連続的に設置されている。
図11において、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4の間の移動関係の理解を容易にするために、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は同軸に設置されている。
図11において、屈折部材G21は実際の構造を表すものではなく、単に一例である。実際には、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が同軸である。屈折部材G21は、第3の構成要素G3から離れる方向に面する第2の構成要素G2の側に位置し、第1の構成要素G1は、底壁33から離れる方向に面する屈折部材G21の側に設置されている。
【0165】
光学レンズ10が長焦点状態にあるとき、すなわち、光学レンズ10が望遠鏡状態であるとき、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比(TTL/EFLmax)は1.221である。光学レンズ10の像高の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比(IH/EFLmax)は0.099である。前述の限界値により、光学レンズ10の厚さが、光学レンズ10の小型化を容易にするのに十分に小さいことが保証される。光学レンズ10が端末1000に適用されると、端末1000のより小さい空間が占有されて、端末1000の薄さが実装される。さらに、光学レンズ10の望遠能力が保証されて、異なる撮影シナリオが満たされ、ユーザ体験が改善され得る。
【0166】
第1の構成要素G1は正の焦点屈折力を有し、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs1/ft|は1.40である。第2の構成要素G2は負の焦点屈折力を有し、第2の構成要素G2の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs2/ft|は0.28である。第3の構成要素G3は正の焦点屈折力を有し、第3の構成要素G3の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs3/ft|は0.30である。第4の構成要素G4は正の焦点屈折力を有し、第4の構成要素G4の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs4/ft|は0.67である。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なる光学性能を有する構成要素は互いに協働する。
【0167】
光学レンズ10は11枚のレンズを含む。具体的には、第1の構成要素G1は第1のレンズG11を含み、第1の構成要素G1における1枚目のレンズが第1のレンズG11である。第2の構成要素G2は、屈折部材G21、第2のレンズG22、および第3のレンズG23を含み、第2の構成要素G2における1枚目のレンズが含屈折部材G21であり、第2の構成要素G2における2枚目のレンズが第2のレンズG22であり、第2の構成要素G2における3枚目のレンズが第3のレンズG23である。第3の構成要素G3は、第4のレンズG31、第5のレンズG32、第6のレンズG33、および第7のレンズG34を含み、第3の構成要素G3における1枚目のレンズが第4のレンズG31であり、第3の構成要素G3における2枚目のレンズが第5のレンズG32であり、第3の構成要素G3における3枚目のレンズが第6のレンズG33であり、第3の構成要素G3における4枚目のレンズが第7のレンズG34である。第4の構成要素G4は、第8のレンズG41、第9のレンズG42、および第10のレンズG43を含み、第4の構成要素G4における1枚目のレンズが第8のレンズG41であり、第4の構成要素G4における2枚目のレンズが第9のレンズG42であり、第4の構成要素G4における3枚目のレンズが第10のレンズG43である。この実装形態では、光学レンズ10における最大のレンズの直径は13.74mmであるため、光学レンズ10の小型化が保証される。
【0168】
第1のレンズG11は正の焦点屈折力を有し、第2のレンズG22は正の焦点屈折力を有し、第3のレンズG23は負の焦点屈折力を有し、第4のレンズG31は正の焦点屈折力を有し、第5のレンズG32は正の焦点屈折力を有し、第6のレンズG33は負の焦点屈折力を有し、第7のレンズG34は負の焦点屈折力を有し、第8のレンズG41は正の焦点屈折力を有し、第9のレンズG42は負の焦点屈折力を有し、第10のレンズG43は正の焦点屈折力を有する。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なるレンズは互いに協働する。
【0169】
図12および
図13を参照すると、この実装形態では、光学レンズ10がズームを実行する場合、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は光軸に沿って別個に移動する。具体的には、例えば、光学レンズ10が広角状態から長焦点状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が増大し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離はまず増大してその後に減少し、光学レンズ10の総トラック長は増大する。光学レンズ10が広角状態からマイクロフォーカス状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1が像側に向かって移動し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が減少し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離が減少し、光学レンズ10の総トラック長が減少する。
【0170】
前述の関係に基づいて、本願の実装形態1における基本パラメータが以下の表1に示される。
【表1】
【0171】
表における符号の意味は、以下の通りである。
W:光学レンズ10が広角状態にある;
C:光学レンズ10が中焦点状態にある;
T:光学レンズ10が長焦点状態にある;
M:光学レンズ10がマイクロフォーカス状態にある;
f:光学レンズ10の総焦点距離;
延伸長:第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離;および
固定長:屈折部材G21および感光素子20の間の距離。
【0172】
別途指定されない限り、本願において前述の符号によって表される意味は、その符号がその後再度生じた場合にも同じであり、詳細は再度説明しないことに留意されたい。
【0173】
表2は、本願の実装形態1における光学レンズ10の各構成要素のレンズの曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数を示す。
【表2】
【0174】
表における符号の意味は、以下の通りである。
R1:第1のレンズG11の物体側面の曲率半径;
R2:第1のレンズG11の像側面の曲率半径;
R3:屈折部材G21の物体側面の曲率半径;
R4:屈折部材G21の像側面の曲率半径;
R5:第2のレンズG22の物体側面の曲率半径;
R6:第2のレンズG22の像側面の曲率半径;R7:第3のレンズG23の物体側面の曲率半径;
R8:第3のレンズG23の像側面の曲率半径;
R9:第4のレンズG31の物体側面の曲率半径;
R10:第4のレンズG31の像側面の曲率半径;
R11:第5のレンズG32の物体側面の曲率半径;
R12:第5のレンズG32の像側面の曲率半径;
R13:第6のレンズG33の物体側面の曲率半径;
R14:第6のレンズG33の像側面の曲率半径;
R15:第7のレンズG34の物体側面の曲率半径;
R16:第7のレンズG34の像側面の曲率半径;
R17:第8のレンズG41の物体側面の曲率半径;
R18:第8のレンズG41の像側面の曲率半径;
R19:第9のレンズG42の物体側面の曲率半径;
R20:第9のレンズG42の像側面の曲率半径;
R21:第10のレンズG43の物体側面の曲率半径;R22:第10のレンズG43の像側面の曲率半径;
R23:熱線フィルタ40の物体側面の曲率半径;
R24:熱線フィルタ40の像側面の曲率半径;
d1:第1のレンズG11の軸上厚;
d2:屈折部材G21の軸上厚;
d3:第2のレンズG22の軸上厚;
d4:第3のレンズG23の軸上厚;
d5:第4のレンズG31の軸上厚;
d6:第5のレンズG32の軸上厚;
d7:第6のレンズG33の軸上厚;
d8:第7のレンズG34の軸上厚;
d9:第8のレンズG41の軸上厚;
d10:第9のレンズG42の軸上厚;
d11:第10のレンズG43の軸上厚;
d12:フィルタの軸上厚;
a1:第1のレンズG11の像側面および屈折部材G21の物体側面の間の軸上距離;
a2:屈折部材G21の像側面および第2のレンズG22の物体側面の間の軸上距離;
a3:第2のレンズG22の像側面および第3のレンズG23の物体側面の間の軸上距離;
a4:第3のレンズG23の像側面および第4のレンズG31の物体側面の間の軸上距離;
a5:第4のレンズG31の像側面および第5のレンズG32の物体側面の間の軸上距離;
a6:第5のレンズG32の像側面および第6のレンズG33の物体側面の間の軸上距離;
a7:第6のレンズG33の像側面および第7のレンズG34の物体側面の間の軸上距離;
a8:第7のレンズG34の像側面および第8のレンズG41の物体側面の間の軸上距離;
a9:第8のレンズG41の像側面および第9のレンズG42の物体側面の間の軸上距離;
a10:第9のレンズG42の像側面および第10のレンズG43の物体側面の間の軸上距離;
a11:第10のレンズG43の像側面および熱線フィルタ40の物体側面の間の軸上距離;
a12:熱線フィルタ40の像側面および感光素子20の物体側面の間の軸上距離;
n1:第1のレンズG11の屈折率;
n2:屈折部材G21の屈折率;
n3:第2のレンズG22の屈折率;
n4:第3のレンズG23の屈折率;
n5:第4のレンズG31の屈折率;
n6:第5のレンズG32の屈折率;
n7:第6のレンズG33の屈折率;
n8:第7のレンズG34の屈折率;
n9:第8のレンズG41の屈折率;
n10:第9のレンズG42の屈折率;
n11:第10のレンズG43の屈折率;
n12:熱線フィルタ40の屈折率;
v1:第1のレンズG11のアッベ数;
v2:屈折部材G21のアッベ数;
v3:第2のレンズG22のアッベ数;
v4:第3のレンズG23のアッベ数;
v5:第4のレンズG31のアッベ数;
v6:第5のレンズG32のアッベ数;
v7:第6のレンズG33のアッベ数;
v8:第7のレンズG34のアッベ数;
v9:第8のレンズG41のアッベ数;
v10:第9のレンズG42のアッベ数;
v11:第10のレンズG43のアッベ数;および
v12:熱線フィルタ40のアッベ数。
【0175】
別途指定されない限り、本願において前述の符号によって表される意味は、その符号がその後再度生じた場合にも同じであり、詳細は再度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、光学面が物体側または像側に向かって凸状であることを示す。光学面(物体側面または像側面を含む)が物体側に向かって凸状である場合、光学面の曲率半径は正の値である。光学面(物体側面または像側面を含む)が像側に向かって凸状である場合、光学面が物体側に向かって凹状であることと同等であり、光学面の曲率半径は負の値である。
【0176】
表3は、この実装形態における光学レンズ10の非球面係数を示す。この実施形態では、光学レンズ10において14の非球面があり、詳細が表3に示されている。
【表3】
【0177】
Kは円錐定数であり、A2、A3、A4、A5、およびA6等の符号は非球面係数を表す。表における各パラメータは、科学表記法を通じて表されていることに留意されたい。例えば、-1.07E-01は、-1.07×10-1を意味し、-4.11E-02は、-4.11×10-2を意味する。別途説明されない限り、本願におけるK、A2、A3、A4、A5、およびA6等の符号がその後再度生じた場合、その符号は本明細書のものと同じ意味を表し、詳細は以下で再度説明しないことに留意されたい。
【0178】
前述のパラメータは以下の式に代入される。
【数2】
【0179】
この実装形態における光学レンズ10の各レンズを設計して得ることができ、zは非球面のベクトル高さであり、rは非球面の動径座標であり、cは非球面上の頂点の球面曲率である。
【0180】
この実装形態では、前述のパラメータを使用することによって設計された光学レンズ10の異なるレンズは異なる役割を果たすことができ、その結果、レンズ間の協働を通じて良好な結像品質を有する光学レンズ10が得られる。
【0181】
表4は、この実装形態における、表4に示されるような、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の物体距離および構成要素の距離を示す。
【表4】
【0182】
図14~
図25は、実装形態1における光学レンズ10の光学性能の特徴図である。
【0183】
具体的には、
図14は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の軸上色収差を示す。
図15は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の軸上色収差を示す。
図16は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の軸上色収差を示す。
図17は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の軸上色収差を示す。
図14~
図17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、軸方向における色収差を表し、単位はミリメートルである。この実装形態では、各状態における光学レンズ10の軸上色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~
図17から認識され得る。
【0184】
図18は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図19は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図20は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図21は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図18~
図21において、垂直座標は、度(°)の単位で視野角を表し、水平座標はマイクロメートル(μm)単位であり、印のつけられていない点線は回折限界を表す。
図18~
図21において、点線は、光学レンズ10の回折限界範囲を表す。各波長を有する光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、各状態における光学レンズ10の横色収差は基本的に回折限界内であり、すなわち、各波長を有する光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の各状態における光学レンズ10の横色収差は、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18~
図21から認識され得る。
【0185】
図22~
図25はそれぞれ、光が光学レンズ10を通過した後の、変形した像および理想的な形状の相違を示すための、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の光学歪曲の概略図である。
図22~
図25の左の図における実線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における子午線方向の像面湾曲の概略図である。
図22~
図25における破線/点線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における矢状方向の像面湾曲の概略図である。
図22~
図25の右の図はそれぞれ、555nmの光が実装形態1の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学歪曲の概略図である。この実装形態では、光学系は、歪曲を肉眼で識別することができる範囲内となるように歪曲を制御することが
図22~
図25から認識され得る。
【0186】
この実装形態で提供される光学レンズ10において、各構成要素における各レンズおよび指定された光学設計を有するレンズの組み合わせの構成方式により、光学レンズ10を小型化し、そのズーム範囲を十分に広くすることができ、光学レンズ10は良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装される。
【0187】
図26は、本願の実装形態2による光学レンズ10の構造の概略図である。この実装形態では、光学レンズ10は、4つの構成要素、すなわち、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を有する。第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、物体側から像側へと連続的に設置されている。
図26において、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4の間の移動関係の理解を容易にするために、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は同軸に設置されている。
図26において、屈折部材G21は実際の構造を表すものではなく、単に一例である。実際には、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が同軸である。屈折部材G21は、第3の構成要素G3から離れる方向に面する第2の構成要素G2の側に位置し、第1の構成要素G1は、底壁33から離れる方向に面する屈折部材G21の側に設置されている。
【0188】
光学レンズ10が長焦点状態にあるとき、すなわち、光学レンズ10が望遠鏡状態であるとき、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比(TTL/EFLmax)は1.478である。光学レンズ10の像高の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比(IH/EFLmax)は0.097である。前述の限界値により、光学レンズ10の厚さが、光学レンズ10の小型化を容易にするのに十分に小さいことが保証される。光学レンズ10が端末1000に適用されると、端末1000のより小さい空間が占有されて、端末1000の薄さが実装される。さらに、光学レンズ10の望遠能力が保証されて、異なる撮影シナリオが満たされ、ユーザ体験が改善され得る。
【0189】
第1の構成要素G1は正の焦点屈折力を有し、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs1/ft|は1.49である。第2の構成要素G2は負の焦点屈折力を有し、第2の構成要素G2の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs2/ft|は0.301である。第3の構成要素G3は正の焦点屈折力を有し、第3の構成要素G3の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs3/ft|は0.313である。第4の構成要素G4は正の焦点屈折力を有し、第4の構成要素G4の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs4/ft|は0.723である。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なる光学性能を有する構成要素は互いに協働する。
【0190】
光学レンズ10は12枚のレンズを含む。具体的には、第1の構成要素G1は第1のレンズG11を含み、第1の構成要素G1における1枚目のレンズが第1のレンズG11である。第2の構成要素G2は、屈折部材G21、第2のレンズG22、第3のレンズG23、および第11のレンズG24を含み、第2の構成要素G2における1枚目のレンズが含屈折部材G21であり、第2の構成要素G2における2枚目のレンズが第2のレンズG22であり、第2の構成要素G2における3枚目のレンズが第3のレンズG23であり、第2の構成要素G2における4枚目のレンズが第11のレンズG24である。第3の構成要素G3は、第4のレンズG31、第5のレンズG32、第6のレンズG33、および第7のレンズG34を含み、第3の構成要素G3における1枚目のレンズが第4のレンズG31であり、第3の構成要素G3における2枚目のレンズが第5のレンズG32であり、第3の構成要素G3における3枚目のレンズが第6のレンズG33であり、第3の構成要素G3における4枚目のレンズが第7のレンズG34である。第4の構成要素G4は、第8のレンズG41、第9のレンズG42、および第10のレンズG43を含み、第4の構成要素G4における1枚目のレンズが第8のレンズG41であり、第4の構成要素G4における2枚目のレンズが第9のレンズG42であり、第4の構成要素G4における3枚目のレンズが第10のレンズG43である。この実装形態では、光学レンズ10における最大のレンズの直径は12.79mmであるため、光学レンズ10の小型化が保証される。
【0191】
第1のレンズG11は正の焦点屈折力を有し、第2のレンズG22は正の焦点屈折力を有し、第3のレンズG23は負の焦点屈折力を有し、第4のレンズG31は正の焦点屈折力を有し、第5のレンズG32は正の焦点屈折力を有し、第6のレンズG33は負の焦点屈折力を有し、第7のレンズG34は負の焦点屈折力を有し、第8のレンズG41は正の焦点屈折力を有し、第9のレンズG42は負の焦点屈折力を有し、第10のレンズG43は正の焦点屈折力を有し、第11のレンズG24は負の焦点屈折力を有する。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なるレンズは互いに協働する。
【0192】
図27および
図28を参照すると、この実装形態では、光学レンズ10がズームを実行する場合、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は光軸に沿って別個に移動する。具体的には、例えば、光学レンズ10が広角状態から長焦点状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が増大し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離はまず増大してその後に減少し、光学レンズ10の総トラック長は増大する。光学レンズ10が広角状態からマイクロフォーカス状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1が像側に向かって移動し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が減少し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離が減少し、光学レンズ10の総トラック長が減少する。
【0193】
前述の関係に基づいて、本願の実装形態2における基本パラメータが以下の表5に示される。
【表5】
【0194】
表6は、表6に示されるような、本願の実装形態2における光学レンズ10の各構成要素のレンズの曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数を示す。
【表6】
【0195】
表における符号の意味は、以下の通りである。
R25:第11のレンズG24の物体側面の曲率半径:
R26:第11のレンズG24の像側面の曲率半径;
d13:第11のレンズG24の軸上厚;
a4:第3のレンズG23の像側面および第11のレンズG24の物体側面の間の軸上距離;
a13:第11のレンズG24の像側面および第4のレンズG31の物体側面の間の軸上距離;
n13:第11のレンズG24の屈折率;および
v13:第11のレンズG24のアッベ数。
【0196】
表7は、この実装形態における光学レンズ10の非球面係数を示す。この実施形態では、光学レンズ10において15の非球面があり、詳細が表7に示されている。
【表7】
【0197】
前述のパラメータは以下の式に代入される。
【数3】
【0198】
この実装形態における光学レンズ10の各レンズを設計して得ることができ、zは非球面のベクトル高さであり、rは非球面の動径座標であり、cは非球面上の頂点の球面曲率である。
【0199】
この実装形態では、前述のパラメータを使用することによって設計された光学レンズ10の異なるレンズは異なる役割を果たすことができ、その結果、レンズ間の協働を通じて良好な結像品質を有する光学レンズ10が得られる。
【0200】
表8は、この実装形態における、表8に示されるような、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の物体距離および構成要素の距離を示す。
【表8】
【0201】
図29~
図40は、実装形態2における光学レンズ10の光学性能の特徴図である。
【0202】
具体的には、
図29は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図30は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図31は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図32は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図29~
図32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、軸方向における色収差を表し、単位はミリメートルである。この実装形態では、各状態における光学レンズ10の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29~
図32から認識され得る。
【0203】
図33は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図34は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図35は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図36は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図33~
図36において、垂直座標は、度(°)の単位で視野角を表し、水平座標はマイクロメートル(μm)単位である。
図32~
図36において、印のつけられていない点線は、光学レンズ10の回折限界範囲を表す。各波長を有する光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、各状態における光学レンズ10の横色収差は基本的に回折限界内であり、すなわち、各波長を有する光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の各状態における光学レンズ10の横色収差は、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33~
図36から認識され得る。
【0204】
図37~
図40はそれぞれ、光が光学レンズ10を通過した後の、変形した像および理想的な形状の相違を示すための、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の光学歪曲の概略図である。
図37~
図40の左の図における実線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における子午線方向の像面湾曲の概略図である。
図37~
図40における破線/点線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における矢状方向の像面湾曲の概略図である。
図37~
図40の右の図はそれぞれ、555nmの光が実装形態2の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学歪曲の概略図である。この実装形態では、光学系は、歪曲を肉眼で識別することができる範囲内となるように歪曲を制御することが
図37~
図40から認識され得る。
【0205】
この実装形態で提供される光学レンズ10において、各構成要素における各レンズおよび指定された光学設計を有するレンズの組み合わせの構成方式により、光学レンズ10を小型化し、そのズーム範囲を十分に広くすることができ、光学レンズ10は良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装される。
【0206】
図41は、本願の実装形態3による光学レンズ10の構造の概略図である。この実装形態では、光学レンズ10は、4つの構成要素、すなわち、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4を有する。第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は、物体側から像側へと連続的に設置されている。
図41において、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4の間の移動関係の理解を容易にするために、第1の構成要素G1、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は同軸に設置されている。
図41において、屈折部材G21は実際の構造を表すものではなく、単に一例である。実際には、第2の構成要素G2、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が同軸である。屈折部材G21は、第3の構成要素G3から離れる方向に面する第2の構成要素G2の側に位置し、第1の構成要素G1は、底壁33から離れる方向に面する屈折部材G21の側に設置されている。
【0207】
光学レンズ10が長焦点状態にあるとき、すなわち、光学レンズ10が望遠鏡状態であるとき、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比(TTL/EFLmax)は1.488である。光学レンズ10の像高の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離に対する比(IH/EFLmax)は0.097である。前述の限界値により、光学レンズ10の厚さが、光学レンズ10の小型化を容易にするのに十分に小さいことが保証される。光学レンズ10が端末1000に適用されると、端末1000のより小さい空間が占有されて、端末1000の薄さが実装される。さらに、光学レンズ10の望遠能力が保証されて、異なる撮影シナリオが満たされ、ユーザ体験が改善され得る。
【0208】
第1の構成要素G1は正の焦点屈折力を有し、第1の構成要素G1の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs1/ft|は1.38である。第2の構成要素G2は負の焦点屈折力を有し、第2の構成要素G2の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs2/ft|は0.27である。第3の構成要素G3は正の焦点屈折力を有し、第3の構成要素G3の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs3/ft|は0.29である。第4の構成要素G4は正の焦点屈折力を有し、第4の構成要素G4の焦点距離の、長焦点状態における光学レンズ10の焦点距離の比|fs4/ft|は0.65である。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なる光学性能を有する構成要素は互いに協働する。
【0209】
光学レンズ10は11枚のレンズを含む。具体的には、第1の構成要素G1は第1のレンズG11を含み、第1の構成要素G1における1枚目のレンズが第1のレンズG11である。第2の構成要素G2は、屈折部材G21、第2のレンズG22、および第3のレンズG23を含み、第2の構成要素G2における1枚目のレンズが含屈折部材G21であり、第2の構成要素G2における2枚目のレンズが第2のレンズG22であり、第2の構成要素G2における3枚目のレンズが第3のレンズG23である。第3の構成要素G3は、第4のレンズG31、第5のレンズG32、第6のレンズG33、および第7のレンズG34を含み、第3の構成要素G3における1枚目のレンズが第4のレンズG31であり、第3の構成要素G3における2枚目のレンズが第5のレンズG32であり、第3の構成要素G3における3枚目のレンズが第6のレンズG33であり、第3の構成要素G3における4枚目のレンズが第7のレンズG34である。第4の構成要素G4は、第8のレンズG41、第9のレンズG42、および第10のレンズG43を含み、第4の構成要素G4における1枚目のレンズが第8のレンズG41であり、第4の構成要素G4における2枚目のレンズが第9のレンズG42であり、第4の構成要素G4における3枚目のレンズが第10のレンズG43である。この実装形態では、光学レンズ10における最大のレンズの直径は13.78mmであるため、光学レンズ10の小型化が保証される。第8のレンズG41は、光学レンズ10がより良好な撮像品質を得ることができるように光学レンズ10の色収差の補正を支援するための、接着レンズである。
【0210】
第1のレンズG11は正の焦点屈折力を有し、第2のレンズG22は正の焦点屈折力を有し、第3のレンズG23は負の焦点屈折力を有し、第4のレンズG31は正の焦点屈折力を有し、第5のレンズG32は正の焦点屈折力を有し、第6のレンズG33は負の焦点屈折力を有し、第7のレンズG34は負の焦点屈折力を有し、第8のレンズG41は正の焦点屈折力を有し、第9のレンズG42は負の焦点屈折力を有し、第10のレンズG43は正の焦点屈折力を有し、第11のレンズG24は負の焦点屈折力を有する。光学レンズ10のズーム範囲が十分に広く、光学レンズ10が良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装されるように、異なるレンズは互いに協働する。
【0211】
図42および
図43を参照すると、この実装形態では、光学レンズ10がズームを実行する場合、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4は光軸に沿って別個に移動する。具体的には、例えば、光学レンズ10が広角状態から長焦点状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1、第3の構成要素G3、および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が増大し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離はまず増大してその後に減少し、光学レンズ10の総トラック長は増大する。光学レンズ10が広角状態からマイクロフォーカス状態へのズームを実行する場合、第2の構成要素G2は移動せず、第1の構成要素G1が像側に向かって移動し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4が物体側に向かって移動し、第1の構成要素G1および第2の構成要素G2の間の距離が減少し、第2の構成要素G2および第3の構成要素G3の間の距離が減少し、第3の構成要素G3および第4の構成要素G4の間の距離が減少し、光学レンズ10の総トラック長が減少する。
【0212】
前述の関係に基づいて、本願の実装形態3における基本パラメータが以下の表9に示される。
【表9】
【0213】
表10は、表10に示されるような、本願の実装形態3における光学レンズ10の各構成要素のレンズの曲率半径、厚さ、屈折率、およびアッベ数を示す。
【表10】
【0214】
表における符号の意味は、以下の通りである。
R27:第8のレンズG41の表面実装フィルムの物体側面の曲率半径;
R17:第8のレンズG41の表面実装フィルムの像側面の曲率半径;
R18:第8のレンズG41のレンズの像側面の曲率半径;
d14:第8のレンズG41の表面実装フィルムの軸上厚;
d9:第8のレンズG41のレンズの軸上厚;
n14:第8のレンズG41の表面実装フィルムの屈折率;
n9:第8のレンズG41のレンズの屈折率;
v14:第8のレンズG41の表面実装フィルムのアッベ数;
v9:第8のレンズG41のレンズのアッベ数。
【0215】
表11は、この実装形態における光学レンズ10の非球面係数を示す。この実施形態では、光学レンズ10において14の非球面があり、詳細が表11に示されている。
【表11】
【0216】
前述のパラメータは以下の式に代入される。
【数4】
【0217】
この実装形態における光学レンズ10の各レンズを設計して得ることができ、zは非球面のベクトル高さであり、rは非球面の動径座標であり、cは非球面上の頂点の球面曲率である。
【0218】
この実装形態では、前述のパラメータを使用することによって設計された光学レンズ10の異なるレンズは異なる役割を果たすことができ、その結果、レンズ間の協働を通じて良好な結像品質を有する光学レンズ10が得られる。
【0219】
表12は、この実装形態における、表12に示されるような、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の物体距離および構成要素の距離を示す。
【表12】
【0220】
図44~
図55は、実装形態3における光学レンズ10の光学性能の特徴図である。
【0221】
具体的には、
図44は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図45は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図46は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図47は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の軸上収差を示す。
図44~
図47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、軸方向における色収差を表し、単位はミリメートルである。この実装形態では、各状態における光学レンズ10の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44~
図47から認識され得る。
【0222】
図48は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図49は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、中焦点状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図50は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、広角状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図51は、波長がそれぞれ650nm、610nm、555nm、510nm、および470nmである光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、マイクロフォーカス状態における光学レンズ10の横色収差を示す。
図48~
図51において、垂直座標は、度(°)の単位で視野角を表し、水平座標はマイクロメートル(μm)単位である。
図48~
図51において、印のつけられていない点線は、光学レンズ10の回折限界範囲を表す。各波長を有する光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、各状態における光学レンズ10の横色収差は基本的に回折限界内であり、すなわち、各波長を有する光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の各状態における光学レンズ10の横色収差は、光学レンズ10の結像品質に影響しないことが
図48~
図51から認識され得る。
【0223】
図52~
図55はそれぞれ、光が光学レンズ10を通過した後の、変形した像および理想的な形状の相違を示すための、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学レンズ10の光学歪曲の概略図である。
図52~
図55の左の図における実線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における子午線方向の像面湾曲の概略図である。
図52~
図55における破線/点線はそれぞれ、555nmの光が光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における矢状方向の像面湾曲の概略図である。
図52~
図55の右の図はそれぞれ、555nmの光が実装形態3の光学レンズ10を通過した後の、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態における光学歪曲の概略図である。この実装形態では、光学系は、歪曲を肉眼で識別することができる範囲内となるように歪曲を制御することが
図52~
図55から認識され得る。
【0224】
この実装形態で提供される光学レンズ10において、各構成要素における各レンズおよび指定された光学設計を有するレンズの組み合わせの構成方式により、光学レンズ10を小型化し、そのズーム範囲を十分に広くすることができ、光学レンズ10は良好な結像効果を有し、端末1000の薄さが実装される。
【0225】
前述の説明は、単に本願の具体的な実装例に過ぎず、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。
[他の可能な項目]
[項目1]
物体側から像側に連続的に配置されている第1の構成要素、第2の構成要素、第3の構成要素、および第4の構成要素を備える光学レンズであって、前記第1の構成要素から前記第4の構成要素の各構成要素は少なくとも1枚のレンズを有し、前記第2の構成要素は屈折部材を有し、前記屈折部材は、前記第1の構成要素から伝達された光の伝達経路を変更するように構成されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素は同軸に設置されており、前記第3の構成要素および前記第4の構成要素の光軸および前記第1の構成要素の光軸の間には挟角があり、前記光学レンズの結像面に対する前記第2の構成要素の位置は固定されており、前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、前記光学レンズが、長焦点状態、中焦点状態、広角状態、およびマイクロフォーカス状態の間で変更されるように、前記第2の構成要素に対して移動することができる、光学レンズ。
[項目2]
前記光学レンズが前記長焦点状態にあるとき、前記光学レンズは、以下の関係、
1.0≦TTL/EFLmax≦1.7を満たし、
ここで、TTLは前記光学レンズの総トラック長であり、EFLmaxは、前記長焦点状態における前記光学レンズの有効焦点距離である、
項目1に記載の光学レンズ。
[項目3]
前記光学レンズが、以下の関係、
0.01≦IH/EFLmax≦0.1を満たし、
ここで、IHは前記光学レンズの像高である、
項目2に記載の光学レンズ。
[項目4]
前記第1の構成要素が正の焦点屈折力を有し、前記第1の構成要素が、以下の関係、
1.0≦|fs1/ft|≦1.7を満たし、
ここで、fs1は前記第1の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの焦点距離である、
項目1から3のいずれか一項に記載の光学レンズ。
[項目5]
前記第2の構成要素が負の焦点屈折力を有し、前記第2の構成要素が、以下の関係、
0.1≦|fs2/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs2は前記第2の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
項目1から4のいずれか一項に記載の光学レンズ。
[項目6]
前記第3の構成要素が正の焦点屈折力を有し、前記第3の構成要素が、以下の関係、
0.1≦|fs3/ft|≦0.7を満たし、
ここで、fs3は前記第3の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
項目1から5のいずれか一項に記載の光学レンズ。
[項目7]
前記第4の構成要素が正の焦点屈折力を有し、前記第4の構成要素が、以下の関係、
0.3≦|fs4/ft|≦0.9を満たし、
ここで、fs4は前記第4の構成要素の焦点距離であり、ftは前記長焦点状態における前記光学レンズの前記焦点距離である、
項目1から6のいずれか一項に記載の光学レンズ。
[項目8]
前記光学レンズが、以下の関係、
4mm≦Φmax≦15mmを満たし、
ここで、Φmaxは、前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素における最大のレンズの直径である、
項目1から7のいずれか一項に記載の光学レンズ。
[項目9]
前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素は、合計した焦点屈折力を有するN個のレンズを有し、Nの値は、7より大きいまたはそれに等しく、かつ15より小さいまたはそれに等しい整数であり、焦点屈折力を有する前記N個のレンズは、少なくとも7個の非球面レンズを含む、
項目8に記載の光学レンズ。
[項目10]
前記光学レンズが前記広角状態にあるときに存在する主光線入射角、および前記光学レンズが前記長焦点状態にあるときに存在する主光線入射角の差が3度より小さいまたはそれに等しい、項目1に記載の光学レンズ。
[項目11]
前記光学レンズが前記長焦点状態にあるときに存在する前記主光線入射角および前記光学レンズが前記マイクロフォーカス状態にあるときに存在する主光線入射角の差が、5度より小さいまたはそれに等しい、項目1または10に記載の光学レンズ。
[項目12]
前記第4の構成要素が接着レンズを有する、項目1に記載の光学レンズ。
[項目13]
前記光学レンズが絞りを有し、前記絞りが、前記第3の構成要素の物体側に位置している、項目1に記載の光学レンズ。
[項目14]
感光素子、駆動部材、および項目1から13のいずれか一項に記載の光学レンズを備えるカメラモジュールであって、前記感光素子が、前記光学レンズの像側に位置し、かつ、前記光学レンズの結像面に位置しており、前記駆動部材が、前記第2の構成要素に対して移動するように前記第1の構成要素、前記第3の構成要素、および前記第4の構成要素を駆動するように構成されている、カメラモジュール。
[項目15]
画像プロセッサ、および項目14に記載のカメラモジュールを備える端末であって、前記画像プロセッサが前記カメラモジュールに通信可能に接続されており、前記カメラモジュールが、画像データを取得し、前記画像データを前記画像プロセッサに入力するように構成されており、前記画像プロセッサが、前記画像プロセッサに出力される前記画像データを処理するように構成されている、端末。
[項目16]
前記端末がハウジングをさらに備え、前記カメラモジュールおよび前記画像プロセッサの両方が前記ハウジングに収容されており、前記ハウジングの上に通光穴が設置されており、前記カメラモジュールの前記第1の構成要素が前記通光穴に面しており、前記駆動部材が、前記第2の構成要素から離れて移動するように前記第1の構成要素を駆動すると、前記第1の構成要素は、前記通光穴を使用することによって前記ハウジングの外に延伸することができる、項目15に記載の端末。