(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-04
(54)【発明の名称】前方絞り型または前方近傍絞り型レンズアセンブリ
(51)【国際特許分類】
G02C 11/00 20060101AFI20230328BHJP
G02B 13/00 20060101ALI20230328BHJP
【FI】
G02C11/00
G02B13/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022534182
(86)(22)【出願日】2020-12-12
(85)【翻訳文提出日】2022-07-26
(86)【国際出願番号】 US2020064721
(87)【国際公開番号】W WO2021167682
(87)【国際公開日】2021-08-26
(32)【優先日】2020-02-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(32)【優先日】2020-05-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515046968
【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ, リミテッド ライアビリティ カンパニー
【氏名又は名称原語表記】META PLATFORMS TECHNOLOGIES, LLC
(74)【代理人】
【識別番号】110002974
【氏名又は名称】弁理士法人World IP
(72)【発明者】
【氏名】ホアン, チー-ユ
(72)【発明者】
【氏名】ツァイ, ジェーソン ビクター
(72)【発明者】
【氏名】リャン, ミンホア
【テーマコード(参考)】
2H006
2H087
【Fターム(参考)】
2H006CA00
2H087KA01
2H087LA01
2H087RA32
2H087RA34
2H087RA42
2H087RA43
2H087RA44
(57)【要約】
レンズアセンブリは複数の光学要素を含む。レンズアセンブリの絞りは複数の光学要素内の第2の光学要素の前方に位置付けられている。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレームと、
前記フレーム内に装着されたカメラと
を備える頭部装着型デバイスであって、前記カメラが、
画像センサと、
画像光を前記画像センサの画像平面に集束させるように構成されたレンズアセンブリであって、前記レンズアセンブリが、前記画像光を前記レンズアセンブリ内に受光するように構成された窓開口に最も接近して配設された複数の光学要素のうちの第1の光学要素を含む前記複数の光学要素、前記第1の光学要素内、または前記第1の光学要素の前方に位置付けられた前記レンズアセンブリの絞りを含む、レンズアセンブリと
を含む、頭部装着型デバイス。
【請求項2】
前記複数の光学要素のうちの少なくとも1つがIカット光学要素であり、および/または好ましくは、前記複数の光学要素内に含まれる最も近い屈折レンズがIカット形であり、前記複数の光学要素内のいずれの他の屈折レンズよりも前記画像センサの近くに配設されており、前記第1の光学要素が前記複数の光学要素内のいずれの他の屈折レンズよりも前記画像センサから最も遠くにあり、好ましくは、前記複数の光学要素内に含まれる2番目に近い屈折レンズもIカット形であり、前記最も近い屈折レンズが前記2番目に近い屈折レンズと前記画像センサとの間に配設されている、請求項1に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項3】
前記複数の光学要素のうちの少なくとも1つがDカット光学要素である、請求項1または2に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項4】
前記複数の光学要素内の光学要素の幅が、所与の光学要素が前記画像センサに接近するにつれて増大する、請求項1から3のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項5】
前記レンズアセンブリの前記絞りが前記第1の光学要素と前記窓開口との間にある、請求項1から4のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項6】
前記レンズアセンブリの前記絞りが、前記第1の光学要素の第1の表面と、前記第1の光学要素の前記第1の表面の反対に位置付けられた前記第1の光学要素の第2の表面との間にある、請求項1から4のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項7】
前記画像センサが前記窓開口よりも広い、請求項1から6のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項8】
前記窓開口が2ミリメートル未満である、請求項1から7のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項9】
前記窓開口が1ミリメートル未満である、請求項1から8のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項10】
前記窓開口が前記フレームのブリッジ部分内に配置されている、請求項1から9のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項11】
前記窓開口が前記絞りと同一場所に配置されている、請求項1から10のいずれか一項に記載の頭部装着型デバイス。
【請求項12】
レンズアセンブリであって、
画像光を前記レンズアセンブリ内に受光するように構成された窓開口に最も接近して配設されるように構成された複数の屈折レンズのうちの第1の屈折レンズを含む前記複数の屈折レンズと、
前記複数の屈折レンズ内の第2の屈折レンズの前方に位置付けられた前記レンズアセンブリの絞りであって、前記第2の屈折レンズが前記第1の屈折レンズに隣接している、絞りと
を備える、レンズアセンブリ。
【請求項13】
前記絞りが前記第1の屈折レンズの第2の表面と第2の屈折レンズとの間に配設されているか、または好ましくは、前記絞りが前記第1の屈折レンズの第2の表面上に配設されているか、または好ましくは、前記絞りが前記第1の屈折レンズの第1の表面と前記第1の屈折レンズの第2の表面との間に配設されている、請求項12に記載のレンズアセンブリ。
【請求項14】
画像光を受光するように構成された窓開口と、
画像センサと、
前記画像光を前記画像センサの画像平面に集束させるように構成されたレンズアセンブリであって、前記レンズアセンブリが、前記画像光を前記レンズアセンブリ内に受光するように構成された前記窓開口に最も接近して配設された複数の屈折光学要素のうちの第1の光学要素を含む前記複数の屈折光学要素、前記第1の光学要素の第2の表面と前記窓開口との間にある前記レンズアセンブリの絞りを含み、前記第1の光学要素の前記第2の表面が前記第1の光学要素の第1の表面と前記画像センサとの間に配設されている、レンズアセンブリと
を含む、光学アセンブリ。
【請求項15】
前記複数の屈折光学要素のうちの少なくとも1つがIカット光学要素であり、および/または好ましくは、前記窓開口が2ミリメートル未満である、請求項14に記載の光学アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、カメラレンズアセンブリのための窓開口を縮小することを可能にする前方絞り型または前方近傍絞り型レンズアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
カメラが民生用電子機器に広く普及している。例えば、スマートフォン、タブレット、アクションカメラ、ラップトップ、およびさらに、モニタがカメラを組み込み得る。通例、民生用電子機器内に組み込まれたカメラは、スマートフォンにおいて一般的であるレンズアセンブリを、これらのレンズアセンブリの大量生産のおかげで得られる価格設定の利点を活かすために含む。
【発明の概要】
【0003】
本発明の第1の態様によれば、フレームと、フレーム内に装着されたカメラとを備える頭部装着型デバイスであって、カメラが、画像センサと、画像光を画像センサの画像平面に集束させるように構成されたレンズアセンブリであって、レンズアセンブリが、画像光をレンズアセンブリ内に受光するように構成された窓開口に最も接近して配設された複数の光学要素のうちの第1の光学要素を含む複数の光学要素、第1の光学要素内、または第1の光学要素の前方に位置付けられたレンズアセンブリの絞りを含む、レンズアセンブリとを含む、頭部装着型デバイスが提供される。
【0004】
実施形態によっては、複数の光学要素のうちの少なくとも1つはIカット光学要素であり得る。
【0005】
実施形態によっては、複数の光学要素内に含まれる最も近い屈折レンズはIカット形であり、複数の光学要素内のいずれの他の屈折レンズよりも画像センサの近くに配設され得、第1の光学要素は複数の光学要素内のいずれの他の屈折レンズよりも画像センサから最も遠くにある。
【0006】
実施形態によっては、複数の光学要素内に含まれる2番目に近い屈折レンズもIカット形であり得、最も近い屈折レンズは2番目に近い屈折レンズと画像センサとの間に配設されている。
【0007】
実施形態によっては、複数の光学要素のうちの少なくとも1つはDカット光学要素であり得る。
【0008】
実施形態によっては、複数の光学要素内の光学要素の幅は、所与の光学要素が画像センサに接近するにつれて増大し得る。
【0009】
実施形態によっては、レンズアセンブリの絞りは第1の光学要素と窓開口との間にあり得る。
【0010】
実施形態によっては、レンズアセンブリの絞りは、第1の光学要素の第1の表面と、第1の光学要素の第1の表面の反対に位置付けられた第1の光学要素の第2の表面との間にあり得る。
【0011】
実施形態によっては、画像センサは窓開口よりも広くなり得る。
【0012】
実施形態によっては、窓開口は2ミリメートル未満であり得る。
【0013】
実施形態によっては、窓開口は1ミリメートル未満であり得る。
【0014】
実施形態によっては、窓開口はフレームのブリッジ部分内に配置され得る。
【0015】
実施形態によっては、窓開口は絞りと同一場所に配置され得る。
【0016】
本発明の第2の態様によれば、レンズアセンブリであって、画像光をレンズアセンブリ内に受光するように構成された窓開口に最も接近して配設されるように構成された複数の屈折レンズのうちの第1の屈折レンズを含む複数の屈折レンズと、複数の屈折レンズ内の第2の屈折レンズの前方に位置付けられたレンズアセンブリの絞りであって、第2の屈折レンズが第1の屈折レンズに隣接している、絞りとを備える、レンズアセンブリが提供される。
【0017】
実施形態によっては、絞りは第1の屈折レンズの第2の表面と第2の屈折レンズとの間に配設され得る。
【0018】
実施形態によっては、絞りは第1の屈折レンズの第2の表面上に配設され得る。
【0019】
実施形態によっては、絞りは第1の屈折レンズの第1の表面と第1の屈折レンズの第2の表面との間に配設され得る。
【0020】
本発明の第3の態様によれば、画像光を受光するように構成された窓開口と、画像センサと、画像光を画像センサの画像平面に集束させるように構成されたレンズアセンブリであって、レンズアセンブリが、画像光をレンズアセンブリ内に受光するように構成された窓開口に最も接近して配設された複数の屈折光学要素のうちの第1の光学要素を含む複数の屈折光学要素、第1の光学要素の第2の表面と窓開口との間にあるレンズアセンブリの絞りを含み、第1の光学要素の第2の表面が第1の光学要素の第1の表面と画像センサとの間に配設されている、レンズアセンブリとを含む、光学アセンブリが提供される。
【0021】
実施形態によっては、複数の屈折光学要素のうちの少なくとも1つはIカット光学要素であり得る。
【0022】
実施形態によっては、窓開口は2ミリメートル未満であり得る。
【0023】
本明細書において、本発明の1つまたは複数の態様または実施形態に組み込むために適するものとして説明される特徴はいずれも、本開示のありとあらゆる態様および実施形態にわたって一般化可能であることを意図されていることは理解されるであろう。本開示の他の態様も、当業者によって、本開示の説明、請求項、および図面を考慮して理解され得る。以上の一般的な説明および以下の詳細な説明は単なる例示および説明のためのものにすぎず、請求項の限定ではない。
【0024】
本発明の非限定的および非網羅的実施形態が添付の図面を参照して説明される。図面において、同様の参照符号は、別途記載のない限り、様々な図全体を通じて同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【
図1A】本開示の態様に係る、頭部装着型デバイスのフレーム内に含まれるカメラアセンブリを含む頭部装着型デバイスの従来の設計を例示する図である。
【
図1B】本開示の態様に係る、光学要素を含むレンズアセンブリを含むカメラアセンブリの側面図を例示する。
【
図2A】本開示の態様に係る、頭部装着型デバイスのフレーム内に含まれる例示的なカメラアセンブリを含む頭部装着型デバイスを例示する図である。
【
図2B-2G】本開示の態様に係る、レンズアセンブリおよび光学絞りを含む例示的なカメラアセンブリを例示する図である。
【
図3】本開示の態様に係る、少なくとも1つのIカット光学要素を有するレンズアセンブリを含む例示的なカメラアセンブリを例示する図である。
【
図4】本開示の態様に係る、少なくとも1つのDカット光学要素を有するレンズアセンブリを含む例示的なカメラアセンブリを例示する図である。
【
図5A-5B】本開示の態様に係る、鏡筒アセンブリ内に収容されたレンズアセンブリを含む例示的なカメラアセンブリを例示する図である。
【
図6】本開示の態様に係る、鏡筒およびフランジを含む鏡筒アセンブリ内に収容されたレンズアセンブリを含む例示的な光学アセンブリの分解図を例示する。
【発明を実施するための形態】
【0026】
前方絞り型または前方近傍絞り型レンズアセンブリの実施形態が本明細書において説明される。以下の説明では、実施形態の完全な理解を与えるために、数多くの具体的詳細が説明される。しかし、当業者は、本明細書において説明される技法は、具体的詳細のうちの1つまたは複数を有することなく、または他の方法、構成要素、材料等を有して実施され得ることを認識するであろう。他の実例では、よく知られた構造、材料、または動作は、特定の態様を不明瞭にすることを回避するために、示されないか、または詳細に説明されない。
【0027】
本明細書全体を通じた「一実施形態(one embodiment)」、または「一実施形態(an embodiment)」への言及は、実施形態に関して説明された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書全体を通じた様々な箇所における、表現「一実施形態では(in one embodiment)」、または「一実施形態では(in an embodiment)」の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は1つまたは複数の実施形態において任意の好適な仕方で組み合わせられ得る。
【0028】
本開示の態様において、可視光は、およそ380nm~700nmの波長範囲を有するものとして定義され得る。非可視光は、紫外光および赤外光などの、可視光範囲の外側にある波長を有する光として定義され得る。およそ700nm~1mmの波長範囲を有する赤外光は近赤外光を含む。本開示の態様において、近赤外光は、およそ700nm~1.4μmの波長範囲を有するものとして定義され得る。
【0029】
カメラのための既存のレンズアセンブリは、かなり大きい「窓」を有する。しかし、窓または窓開口の大きなサイズは特定のデバイス上におけるカメラの設置を制限し得る。
【0030】
本開示は、カメラレンズアセンブリのための窓開口を縮小することを可能にする前方絞り型または前方近傍絞り型レンズアセンブリに関する。本技術は、実装形態によっては、絞りをレンズアセンブリの窓開口に非常に接近して設置することによって、カメラの窓開口が2ミリメートル未満に、またはさらに、約0.5mm以下にまで縮小することを可能にする。例えば、絞りは、レンズアセンブリの(窓開口に最も接近した)第1の光学要素内、またはその前方に、あるいはレンズアセンブリの第2の光学要素と第1の光学要素との間に設置され得る。レンズアセンブリの全体的な縮小は、カメラが、電子眼鏡の鼻のブリッジなどの、フレーム上の新たな部位内に設置されることを可能にする。この設置は、例えば、着用者の視覚の中央にあるという利点を有し得る。
【0031】
光学設計者は、これまで、小さい窓開口を有するレンズアセンブリを設計するよう動機付けられなかった。なぜなら、このようなレンズアセンブリ内の光学要素は設計がより複雑になり、製作により費用がかかり得るからである。例えば、レンズは、光学収差を補正するためにより複雑な設計パラメータを有し、その結果、レンズアセンブリの光学要素におけるより非球面的なレンズ形状およびより高次のレンズ曲率を必要とし得る。本開示の実装形態によっては、非球面レンズ形状は、レンズアセンブリのサイズをさらに低減し、その一方で、カメラレンズアセンブリのための好適な光学性能を依然としてもたらすために、Iカット光学要素またはDカット光学要素とさらに組み合わせられる。本開示の図面には電子眼鏡が図示されているが、レンズアセンブリは多くの他の状況で用いられ得る。これらおよび他の実施形態は、
図2A~
図6に関連してより詳細に説明される。
【0032】
図1Aは、頭部装着型デバイスのフレーム185内に含まれるカメラアセンブリ160を含む頭部装着型デバイス180の従来の設計を例示する。アーム183Aおよび183Bがフレーム185に結合されており、頭部装着型デバイス180の着用者の耳に乗るように構成されている。カメラアセンブリ160のレンズアセンブリの比較的大きい幅、高さ、および深さを支持するために、カメラアセンブリ160は(着用者のこめかみの近位の)頭部装着型デバイス180の上部の角内に装着されている。
【0033】
図1Bは、光学要素161、162、163、164、165、166、および167を含むレンズアセンブリを含むカメラアセンブリ160の側面図を例示する。光学要素161、162、163、164、165、および166は回転対称である。レンズアセンブリは光学要素168を含み得る。光学要素167および168は、画像センサ190のための赤外もしくは赤緑青(RGB(red-green-blue))フィルタなどの光学フィルタまたはカバーガラスであり得る。レンズアセンブリは画像光175をカメラアセンブリ160の画像センサ190上に集束させる。
図1Bにおける矢印173は画像光175の無限遠ビームを表す。
【0034】
図1Bにおいて、レンズアセンブリの絞り169は第2の光学要素162と第3の光学要素163との間にある。
図1Bにおいて、カメラアセンブリ160の窓開口170は画像センサ190よりも広く、(窓開口170に最も接近した)第1の光学要素161の幅は第2の光学要素162よりも広い。窓開口170は、例えば、4ミリメートル以上の直径を有し得る。
【0035】
図2Aは、本開示の態様に係る、頭部装着型デバイス200のフレーム285内に含まれる例示的なカメラアセンブリ205を含む頭部装着型デバイス200を例示する。アーム283Aおよび283Bがフレーム285に結合されており、頭部装着型デバイス200の着用者の耳に乗るように構成されている。頭部装着型デバイス200はスマートグラスと考えられ得る。頭部装着型デバイス200は、ディスプレイ光をヘッドマウンテッドディスプレイ(HMD:head mounted display)の着用者の眼に呈示するHMDであり得る。
【0036】
頭部装着型デバイス200は、着用者の鼻の上に乗るフレーム285のブリッジ部分内に配置された例示的なカメラアセンブリ205を含む。頭部装着型デバイス200はまた、フレーム285のリム部分内に配置された例示的なカメラアセンブリ205も含む。カメラアセンブリ205の窓開口はカメラアセンブリ160よりもはるかに小さい。例示的な実装形態では、カメラアセンブリ205の窓開口は2ミリメートル未満である。例示的な実装形態では、カメラアセンブリ205の窓開口は1ミリメートル未満である。例示的な実装形態では、カメラアセンブリ205の窓開口はおよそ0.5ミリメートルである。例示的な実装形態では、カメラアセンブリ205の窓開口は0.5ミリメートル未満である。より小さい窓開口を用いて画像を取り込むことができるカメラアセンブリは、カメラアセンブリを、フレーム285の上部の角以外のものであるフレーム285内の場所内に設置するための設計の自由度を拡大する。これはまた、フレーム285のブリッジ部分内に配置されたカメラアセンブリ205が、例えば、着用者の顔に対して中心に置かれることも可能にする。
【0037】
図2Bは、本開示の態様に係る、レンズアセンブリ210Bを含む例示的なカメラアセンブリ205Bを例示する。カメラアセンブリ205Bは、窓開口220、レンズアセンブリ210B、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Bは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Bを含む。第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、および第6の光学要素216は、
図2Bの例示された実装形態では、全て屈折レンズである。
図2Bは、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素217が画像センサ240とレンズアセンブリ210Bとの間に配設され得ることを例示している。光学要素217は単体の部分であるか、または画像センサ240を含む画像センサパッケージ内に含み得る。光学要素217は、実装形態によっては、レンズアセンブリ210B内に含むことであり得る。
【0038】
レンズアセンブリ210Bは、画像光225を画像センサ240の画像平面に集束させ、画像センサ240によって生成される画像を形成するように構成されている。画像センサ240は、例えば、相補型金属酸化膜半導体(CMOS:complementary metal-oxide semiconductor)画像センサであり得る。矢印223は画像光225の無限遠ビームを表す。レンズアセンブリ210B内の複数の光学要素のうち、第1の光学要素211は窓開口220に最も接近して配設されている。窓開口220は、レンズアセンブリ210内へ伝搬する画像光225を受光するように構成されている。窓開口220はフレーム285の部分であり得るか、レンズアセンブリ210Bの部分であり得るか、またはフレーム285の内部の開口であり得る。窓開口220はカメラアセンブリ205Bの視野(FOV:Field of View)を規定する。光学絞り219Bは、撮像のために受光される光の量を規定する。
図2Bは、レンズアセンブリ210Bの絞り219Bが第1の光学要素211の第1の表面231と窓開口220との間において第1の光学要素211の前方に位置付けられている様子を示す。したがって、絞り219Bは「前方絞り型(stop-in-front)」光学絞りである。本開示の目的のために、用語「前方絞り型」は、レンズアセンブリの第1の光学要素と窓開口との間に配置されたレンズアセンブリの光学絞りを指す。ここで、第1の光学要素は、窓開口に最も接近して配設された、または配設されることになるレンズアセンブリの屈折レンズである。第1の光学要素211の第1の表面231は第1の光学要素211の第2の表面232の反対に位置付けられている。
【0039】
図2Cは、同じく前方絞り型アセンブリであるレンズアセンブリ210Cを含む例示的なカメラアセンブリ205Cを例示する。特に、光学絞り219Cは第1の光学要素211の第1の表面231の表面上にある。カメラアセンブリ205Cは、窓開口220、レンズアセンブリ210C、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Cは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Cを含む。光学絞り219Cは、撮像のために受光される光の量を規定する。
【0040】
図2Dおよび
図2Eは、前方近傍絞り型(stop-near-front)アセンブリである例示的なカメラアセンブリを例示する。本開示の目的のために、用語「前方近傍絞り型」は、レンズアセンブリの第1の光学要素内に配置されているか、または第1の光学要素211の第2の表面232と第2の光学要素212との間に配置されているレンズアセンブリの光学絞りを指す。ここで、第1の光学要素は、窓開口に最も接近して配設された、または配設されることになるレンズアセンブリの屈折レンズである。
【0041】
図2Dは、同じく前方近傍絞り型アセンブリであるレンズアセンブリ210Dを含む例示的なカメラアセンブリ205Dを例示する。特に、光学絞り219Dは、第1の表面231と第2の表面232との間において、第1の光学要素211内に配置されている。カメラアセンブリ205Dは、窓開口220、レンズアセンブリ210D、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Dは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Dを含む。光学絞り219Dは、撮像のために受光される光の量を規定する。
【0042】
図2Eは、同じく前方近傍絞り型アセンブリであるレンズアセンブリ210Eを含む例示的なカメラアセンブリ205Eを例示する。特に、光学絞り219Eは第2の表面232と第2の光学要素212との間に配置されている。光学絞り219Eは、実装形態によっては、第2の表面232上に配設され得る。カメラアセンブリ205Eは、窓開口220、レンズアセンブリ210E、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Eは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Eを含む。光学絞り219Eは、撮像のために受光される光の量を規定する。
【0043】
図2Fは、光学絞り219Bから離間された窓開口221を含むレンズアセンブリ210Fを含む例示的なカメラアセンブリ205Fを例示する。実装形態によっては、窓開口221は、レンズアセンブリ210Fとは別個のものであるフレームの部分である。光学絞り219Bは、
図2Bの場合と同様に、前方絞り型光学絞りとして位置付けられている。カメラアセンブリ205Fは、窓開口221、レンズアセンブリ210F、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Fは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Bを含む。
【0044】
図2Gは、窓開口222を含む、窓開口および光学絞りの両方として機能するレンズアセンブリ210Gを含む例示的なカメラアセンブリ205Gを例示する。窓開口222および光学絞り219Cは、例えば、同一場所に配置され得るか、または同じ機械部品であり得る。カメラアセンブリ205Gは、窓開口222、レンズアセンブリ210G、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ210Gは、第1の光学要素211、第2の光学要素212、第3の光学要素213、第4の光学要素214、第5の光学要素215、第6の光学要素216、および光学絞り219Cを含む。
【0045】
図3、
図4、
図5、および
図6のカメラアセンブリは窓開口および光学絞りのための特定の配列を例示しているが、当業者は、それらのカメラアセンブリは、
図2B~
図2Gにおいて例示される実施形態と同様に変更され得ることを理解する。
【0046】
図3は、本開示の態様に係る、少なくとも1つのIカット光学要素を有するレンズアセンブリ310を含む例示的なカメラアセンブリ305を例示する。カメラアセンブリ305は、窓開口220、レンズアセンブリ310、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ310は、第1の光学要素311、第2の光学要素312、第3の光学要素313、第4の光学要素314、第5の光学要素315、第6の光学要素316、および光学絞り319を含む。第1の光学要素311、第2の光学要素312、第3の光学要素313、第4の光学要素314、第5の光学要素315、および第6の光学要素316は、
図3の例示された実装形態では、全て屈折レンズである。
図3は、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素317が画像センサ240とレンズアセンブリ310との間に配設され得ることを例示している。
【0047】
レンズアセンブリ310は、画像光325を画像センサ240の画像平面に集束させ、画像センサ240によって生成される画像を形成するように構成されている。矢印323は画像光325の無限遠ビームを表す。レンズアセンブリ310内の複数の光学要素のうち、第1の光学要素311は窓開口220に最も接近して配設されている。窓開口220は、レンズアセンブリ310内へ伝搬する画像光325を受光するように構成されている。
図3は、レンズアセンブリ310の絞り319が第1の光学要素311内、またはその前方に位置付けられている様子を示す。(例示されていない)実施形態によっては、絞り319は第1の光学要素311の第2の表面332と第2の光学要素312との間に位置付けられ得る。
【0048】
図3は、光学要素316が、Iカット線382、383、または384に沿った回転対称レンズアセンブリ336のIカット部分であるIカット光学要素であり得ることを示す。得られたIカット光学要素は、次に、光学要素316として用いられるであろう。円337は、画像光325が伝搬するためのレンズ光学撮像ゾーンを表す。円338および337の間の領域は、光学撮像ゾーンを包囲するレンズフランジゾーンを表す。円339および338の間の領域はレンズ鏡筒壁を表す。
図3は、光学要素316が、線382に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ336のIカット部分であり得る様子を示す。線382は、レンズ鏡筒壁の端部まで、およびレンズフランジ縁部のちょうど外側のカットを表す。代替的に、光学要素316は、線383に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ336のIカット部分であり得る。線383は、撮像ゾーンのちょうど外側のレンズフランジゾーンの端部までのカットを表す。別の実装形態では、光学要素316は、線384に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ336のIカット部分であり得る。線384は回転対称レンズアセンブリのレンズ撮像ゾーン内のカットを表す。無論、Iカット光学要素のためのカットは、円337、338、および339によって規定される3つの領域のうちの任意のものの内部において生じ得る。光学要素316は、画像センサ240に(レンズアセンブリ310内の光学要素の中で)最も近い屈折レンズであり得る。実施形態によっては、光学要素315は、画像センサ240に(レンズアセンブリ310内の光学要素の中で)2番目に近い屈折レンズであり、同じく、Iカット光学要素である。実施形態によっては、レンズアセンブリ310内の2つを超える屈折レンズがIカット光学要素である。
【0049】
図3は、レンズアセンブリ310内の光学要素の幅が、所与の光学要素が画像センサ240に接近するにつれて増大する様子を例示している。例えば、光学要素316の幅396は光学要素315の幅よりも大きく、光学要素315は、光学要素314よりも大きい幅を有し、光学要素314は、光学要素313よりも大きい幅を有し、光学要素313は、光学要素312よりも大きい幅を有し、光学要素312は、光学要素311よりも大きい幅を有する。対照的に、アセンブリ160などの従来のアセンブリは、少なくとも光学要素162、163、および164よりも大きい光学要素161の幅を有する。
【0050】
図4は、本開示の態様に係る、少なくとも1つのDカット光学要素を有するレンズアセンブリ410を含む例示的なカメラアセンブリ405を例示する。カメラアセンブリ405は、窓開口220、レンズアセンブリ410、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ410は、第1の光学要素411、第2の光学要素412、第3の光学要素413、第4の光学要素414、第5の光学要素415、第6の光学要素416、および光学絞り419を含む。第1の光学要素411、第2の光学要素412、第3の光学要素413、第4の光学要素414、第5の光学要素415、および第6の光学要素416は、
図4の例示された実装形態では、全て屈折レンズである。
図4は、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素417が画像センサ240とレンズアセンブリ410との間に配設され得ることを例示している。
【0051】
レンズアセンブリ410は、画像光425を画像センサ240の画像平面に集束させ、画像センサ240によって生成される画像を形成するように構成されている。矢印423は画像光425の無限遠ビームを表す。レンズアセンブリ410内の複数の光学要素のうち、第1の光学要素411は窓開口220に最も接近して配設されている。窓開口220は、レンズアセンブリ410内へ伝搬する画像光425を受光するように構成されている。
図4は、レンズアセンブリ410の絞り419が第1の光学要素411内、またはその前方に位置付けられている様子を示す。(例示されていない)実施形態によっては、絞り419は第1の光学要素411の第2の表面432と第2の光学要素412との間に位置付けられ得る。
【0052】
図4は、光学要素416が、Dカット線482、483、または484に沿った回転対称レンズアセンブリ436のDカット部分であるDカット光学要素であり得ることを示す。得られたDカット光学要素は、次に、光学要素416として用いられるであろう。円437は、画像光425が伝搬するためのレンズ光学撮像ゾーンを表す。円438および437の間の領域は、光学撮像ゾーンを包囲するレンズフランジゾーンを表す。円439および438の間の領域はレンズ鏡筒壁を表す。
図4は、光学要素416が、線482に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ436のDカット部分であり得る様子を示す。線482は、レンズ鏡筒壁の端部まで、およびレンズフランジ縁部のちょうど外側のカットを表す。代替的に、光学要素416は、線483に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ436のDカット部分であり得る。線483は、撮像ゾーンのちょうど外側のレンズフランジゾーンの端部までのカットを表す。別の実装形態では、光学要素416は、線484に沿って切断された回転対称レンズアセンブリ436のDカット部分であり得る。線484は回転対称レンズアセンブリのレンズ撮像ゾーン内のカットを表す。無論、Dカット光学要素のためのカットは、円437、438、および439によって規定される3つの領域のうちの任意のものの内部において生じ得る。光学要素416は、画像センサ240に(レンズアセンブリ410内の光学要素の中で)最も近い屈折レンズであり得る。実施形態によっては、光学要素415は、画像センサ240に(レンズアセンブリ410内の光学要素の中で)2番目に近い屈折レンズであり、同じく、Dカット光学要素である。実施形態によっては、レンズアセンブリ410内の2つを超える屈折レンズがDカット光学要素である。
【0053】
図4は、レンズアセンブリ410内の光学要素の幅が、所与の光学要素が画像センサ240に接近するにつれて増大する様子を例示している。例えば、光学要素416の幅496は光学要素415の幅よりも大きく、光学要素415は、光学要素414よりも大きい幅を有し、光学要素414は、光学要素413よりも大きい幅を有し、光学要素413は、光学要素412よりも大きい幅を有し、光学要素412は、光学要素411よりも大きい幅を有する。
【0054】
図5Aは、本開示の態様に係る、レンズ鏡筒501およびフランジ530を含む鏡筒アセンブリ内に収容されたレンズアセンブリ510Aを含む例示的なカメラアセンブリ505Aを例示する。カメラアセンブリ505Aは、窓開口570A、レンズアセンブリ510A、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ510Aは、第1の光学要素511、第2の光学要素512、第3の光学要素513、第4の光学要素514、第5の光学要素515、第6の光学要素516、および光学絞り519を含む。
図5Aは、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素517が画像センサ240とレンズアセンブリ510Aとの間に配設され得ることを例示している。レンズアセンブリ510Aは、画像光525を画像センサ240の画像平面に集束させ、画像センサ240によって生成される画像を形成するように構成されている。
図5Aでは、光学絞り519はレンズ鏡筒501の上に配設されているか、またはレンズ鏡筒501内に統合されており、窓開口570Aは光学絞り519から離間されている。
【0055】
対照的に、
図5Bは、窓開口570Bが窓開口および光学絞り519の両方として機能する様子を例示する。窓開口570Bおよび光学絞り519は、例えば、同じ機械部品であり得る。カメラアセンブリ505Bは、本開示の態様に係る、レンズ鏡筒501およびフランジ530を含む鏡筒アセンブリ内に収容されたレンズアセンブリ510Bを含む。カメラアセンブリ505Bは、窓開口570B、レンズアセンブリ510B、および画像センサ240を含む。レンズアセンブリ510Bは、第1の光学要素511、第2の光学要素512、第3の光学要素513、第4の光学要素514、第5の光学要素515、第6の光学要素516、および光学絞り519を含む。
図5Bは、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素517が画像センサ240とレンズアセンブリ510Bとの間に配設され得ることを例示している。レンズアセンブリ510Bは、画像光525を画像センサ240の画像平面に集束させ、画像センサ240によって生成される画像を形成するように構成されている。
【0056】
図6は、本開示の態様に係る、鏡筒601およびフランジ630を含む鏡筒アセンブリ内に収容されたレンズアセンブリ610を含む例示的な光学アセンブリ600の分解図を例示する。例示的な光学アセンブリ600は、例えば、カメラを形成するために画像センサの上に結合され得る。例示的な光学アセンブリ600は、窓開口670、およびレンズアセンブリ610を含む。レンズアセンブリ610は、第1の光学要素611、第2の光学要素612、第3の光学要素613、第4の光学要素614、第5の光学要素615、第6の光学要素616、および光学絞り619を含む。光学要素611、612、613、614、615、および616は、光学要素511、512、513、514、515、および516のレンズ形状をそれぞれ有し得る。
図6は、光学アセンブリ600が組み立てられる際に、任意選択的なフィルタおよび/またはカバーガラス光学要素617がフランジ630内に着座させられ得る様子を例示している。フランジ630は、要素617を受光するためのIカット空隙を有し得る。実装形態によっては、フランジ630は、Iカット光学要素616および/またはIカット光学要素615がフランジ630内に着座させられるためのIカット空隙を含む。
【0057】
図6の特定の実装形態では、光学要素617(非レンズ光学要素)は光学要素617の境界637および627に沿ってIカットされている。光学要素617は画像センサ(例示されていない)のための波長フィルタまたはカバーガラスであり得る。
図6はまた、光学要素616および615が、境界636ならびに領域625および626が光学要素615および616のIカットを例示するIカット光学要素である様子も示す。
【0058】
図2B~
図6は、可視画像光、赤外画像光、あるいは可視画像光および赤外画像光の組み合わせである広帯域画像光を受光するように構成され得るカメラアセンブリ内で用いられ得る構成要素を例示する。本開示のレンズアセンブリは、カメラアセンブリ205などのカメラアセンブリの全体的なx-y設置面積を低減し、カメラアセンブリが頭部装着型デバイス200などのデバイスのより小さい領域内に位置付けられることを可能にするためにIカットまたはDカットされた1つまたは複数の光学要素を含み得る。本開示の実装形態では、画像センサは所与のカメラアセンブリの窓開口よりも広くなり得る。一実装形態では、窓開口は2ミリメートル以下である。一実装形態では、窓開口は1ミリメートル以下である。一実装形態では、窓開口はおよそ0.5ミリメートルである。
【0059】
カメラアセンブリ(例えば、カメラアセンブリ160)の従来の設計では、レンズアセンブリの絞り169は光学要素162および163の間にある。より大きい窓開口170を有することは、低次の式によって規定されるレンズ表面を有する光学構成要素を用いることを可能にする。対照的に、
図2B~
図6の本開示のレンズアセンブリのより小さい窓開口(例えば、220)は、前方絞り型または前方近傍絞り型レンズアセンブリを用いて画像光を画像センサ240上に集束させるためにより高次の式によって規定されるレンズ表面を含む。そのため、光学設計者は、レンズアセンブリの複雑さ(および対応するコスト)を低減するために、より大きい窓開口を、レンズアセンブリ内のより後側の絞りと共に用いるように動機付けられる。
【0060】
本発明の実施形態は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムと連動して実施され得る。人工現実感は、例えば、仮想現実感(VR:virtual reality)、拡張現実感(AR:augmented reality)、複合現実感(MR:mixed reality)、ハイブリッド現実感、あるいはこれらの何らかの組み合わせおよび/または派生物を含み得る、ユーザへの呈示前に何らかの仕方で調整された現実感の一形態である。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた(例えば、現実世界)コンテンツと組み合わせられた生成されたコンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、映像、音声、触覚フィードバック、またはこれらの何らかの組み合わせを含み得、これらはいずれも、単一のチャネル内、または複数のチャネル(観視者への3次元効果を作り出す立体映像など)内で呈示され得る。加えて、実施形態によっては、人工現実感はまた、例えば、人工現実感におけるコンテンツを制作するために用いられる、および/または人工現実感において(例えば、活動を遂行するために)他の仕方で用いられる、アプリケーション、製品、付属品、サービス、またはこれらの何らかの組み合わせに関連付けられ得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウンテッドディスプレイ(HMD)、独立型HMD、モバイルデバイスまたはコンピューティングシステム、あるいは人工現実コンテンツを1人または複数人の観視者に提供する能力を有する任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、様々なプラットフォーム上で実施され得る。
【0061】
要約書において説明されるものを含む、本発明の例示された実施形態の上述の説明は、網羅的であることも、本発明を、開示されたいかなる厳密な形に限定することも意図されていない。本発明の特定の実施形態および本発明のための例が本明細書において例示の目的のために説明されているが、当業者が認識するであろうように、様々な変更が本発明の範囲内で可能である。
【0062】
これらの変更は、以上において詳述された説明を考慮して本発明に対して行うことができる。添付の請求項において使用される用語は、本発明を、本明細書において開示された特定の実施形態に限定するように解釈されるべきでない。むしろ、本発明の範囲は、クレーム解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである、添付の請求項によって完全に決定されるべきである。
【国際調査報告】