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(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
(31)【優先権主張番号】62/978,028
(32)【優先日】2020-02-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/865,645
(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
【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。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【国際調査報告】