折叠式摄远照相机透镜系统技术方案

折叠式摄远照相机透镜系统可以包括具有折光力的多个透镜和光路折叠元件。经过一个或多个透镜进入该照相机的光在第一路径上被折射到折叠元件，该折叠元件将光的方向改变到第二路径上，该第二路径具有折射光以在光传感器处形成像平面的一个或多个透镜。至少一个透镜元件的对象侧和像侧表面中的至少一个可以是非球面的。透镜系统的总光程(TTL)可以是14.0毫米以下。该透镜系统可以被配置以使得该摄远定量(TTL/f)小于或者等于1.0。光学元件的材料、曲率半径、形状、尺寸、间隔和非球面系数可以被选择，以在小形状因数照相机中实现优质光学性能和高图像分辨率。

【技术实现步骤摘要】
优先权信息本申请要求2014年3月7日递交的标题为“FOLDED TELEPHOTO LENS SYSTEMS”的美国临时申请序号No.61/949,861的优先权的利益，其内容通过引用被全部结合在这里。
本公开主要涉及照相机系统，并且更准确地说涉及用于小形状因数的照相机的透镜系统。
技术介绍
小型的、移动式的多用途的装置(诸如智能电话和平板或板式(pad)装置)的出现已经导致对于集成在该装置中的高分辨率的、小形状因数照相机的需要。然而，由于传统的照相机技术的限制，用于这样的装置中的传统的小型照相机倾向于相比于用更大的、更高的质量照相机能实现的分辩率和/或图像质量在更低的分辩率下和/或以更低的图像质量捕获图像。用小封装尺寸照相机实现更高的分辩率通常要求使用具有小的象素尺寸的光电传感器和好的、紧凑的成象透镜系统。技术的发展已经实现了减小光传感器中的像素尺寸。然而，随着光传感器变得更加紧凑和强大，对于具有改善的成像质量性能的紧凑的成像透镜系统的要求在增加。
技术实现思路
本公开的实施例可以提供小封装尺寸的高分辨率的摄远照相机。照相机被描述为包括光电传感器和紧凑的折叠式摄远透镜系统。在实施例中，折叠照相机透镜系统的光路可以有利于对于照相机透镜组件实现小形状因数，并且可以也有利于实现使用相对小数目的透镜元件的小形状因数的高分辨率光学透镜系统。折叠式摄远透镜系统的实施例被描述为可以提供比在传统的小形状因数照相机中已经实现的图像和焦距更大的图像和具有更长的有效焦距。包括折叠式摄远透镜系统的摄远照相机的实施例可能是实施在小封装尺寸中，同时仍捕获锐利的、高分辨率的图像，使得本照相机的实施例适合于用在小的和/或移动式的多用途的装置中，诸如蜂窝电话、板式或平板计算装置、膝上计算机、网络本、笔记本、小型笔记本计算机和超极本计算机。折叠式摄远透镜系统的实施例被描述为可以包括具有屈光力的四个透镜元件。然而，更多或更少的透镜元件可以被用在一些实施例中。在各种实施方式中，诸如平面反射镜或者棱镜元件的光路折叠元件可以通过将光从第一光轴重定向或者反射到第二光轴来折叠光的光路。在至少一些实施方式中，四个透镜元件中的至少一个的对象侧和像侧表面中的至少一个是非球面的。在至少一些实施方式中，折叠式摄远透镜系统包括：包括第一(对象侧)光轴和第二(像侧)光轴的折叠光轴(在这里被称作AX)，第一组折射元件(在这里被称作GR 1)，通过将光从第一光轴重定向或者反射到第二光轴上来折叠光的光路的光路折叠元件(例如，棱镜或者平面反光镜)，第二组折射元件(在这里被称作GR 2)，以及在像平面处的光传感器。至少一些实施方式也可以包括红外滤光片。折叠式摄远透镜系统的至少一些实施方式可以包括变焦能力，用于聚焦在无限远处(对象距离≥20米)到近侧对象距离(<1米)的对象场景。例如，在各种实施方式中，第一组(GR 1)、第二组GR2和/或该在像平面处的光传感器可以被缩放、移动或者平移，用于聚焦从远距离(≥20米)到近距离(<1米)的对象场景。在至少一些实施方式中，折叠式摄远透镜系统可能是固定的摄远透镜系统，其被配置为使得透镜系统的有效焦距f的绝对值为或约为14毫米(mm)(例如，在8mm到大约14mm的范围内)，焦距比数(焦距比)在从约2.4到大约10的范围内，视野(FOV)为或约为26度，并且展开的透镜系统的总光程(Total track length，TTL)在大约8mm到大约14的范围之内。摄远透镜系统的总光程(TTL)是在光轴(AX)上在第一(对象侧)透镜元件的对象侧表面处的正面顶点与像平面之间的距离。在折叠式摄远透镜系统的实施方式中，透镜系统的展开的总光程(TTL)可以被定义为在折叠光轴(AX)上在第一(对象侧)透镜元件的对象侧表面处的正面顶点与像平面之间的距离。换言之，折叠式摄远透镜系统的TTL是在折叠轴AX上的、在第一(对象侧)透镜元件的对象侧表面处的正面顶点与光路折叠元件(反射镜或者棱镜)的反射面之间的距离的绝对值，与在反射面和像平面之间的距离的绝对值的总和。距离的绝对值的总和可以被使用在这里，因为通过光学设计规定，光学参数(诸如曲率半径、距离、焦距等等)在反射面之后改变符号。一般地说透镜系统可以被配置为使得折叠透镜系统的摄远的绝对值比率(TTL/f)满足以下关系：0.8<TTL/f≤1.0，其中f是有效焦距的绝对值。为了分类为摄远透镜系统，TTL/f小于或者等于1。因而，实施方式可以提供摄远透镜系统。然而，注意在一些实施方式中，折叠透镜系统可以被配置或者可以是可调节的，以使得摄远比大于一(TTL/f>1.0)，并且因而实施方式可以包括非摄远的折叠透镜系统和/或可在摄远的范围与非摄远的范围之间调节的折叠透镜系统。在至少一些实施方式中，折叠式摄远透镜系统可以被配置为使得透镜系统的有效焦距f是14mm，并且焦距比数是2.8。然而，注意焦距(和/或其它的参数)可以被缩放或者调整以对于其它的照相机系统应用(例如对于更大形状因数的照相机应用)满足光学的、成像的和/或封装的约束的各个规格。另外，在一些实施方式中，该折叠式摄远透镜系统可以是可调节的。例如，在一些实施方式中，折叠式摄远透镜系统可以包括可调节的光圈或者孔径光阑。利用可调的孔径光阑，焦距比数(焦距比，或者F/#F/#)可以在2.8到10以上的范围之内动态地改变。在一些实施方式中，折叠透镜系统也可以包括聚焦机构，用于动态地聚焦在无限远(即，≥20米)到近侧对象距离(即，≤1米)处的对象场景。在各个实施方式中的有折射力的透镜元件可以由塑性材料构成。在至少一些实施方式中，有折射力的透镜元件可以由注射成型的光学塑性材料构成。在各个实施方式中，折叠反射镜以及棱镜元件可以由玻璃或者塑性材料构成。然而，其它合适透明光学材料可以被使用。还注意，在给定实施方式中，不同的透镜元件可以由具有不同的光学特性(例如不同的色散系数和/或不同的折射率)的材料构成。还注意，虽然在各个实施方式中的透镜元件一般图解为圆形的透镜，但是在一些实施方式中，一个或多个透镜可以具有其它的形状，例如椭圆形、矩形、正方形或者具有圆角的矩形。在折叠式摄远透镜系统的至少一些实施方式中，透镜元件材料可以被选择并且透镜元件的折光力分布可以被计算以满足透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照相机，包括：光传感器，其被配置为捕获投射在光传感器的表面上的光；以及折叠式摄远透镜系统，其包括沿着照相机的第一光轴和第二光轴布置的多个光学元件，并且被配置为：沿着第一光轴折射来自定位在照相机前方的物场的光；将光重定向到第二光轴上；以及在第二光轴上折射光，以在光传感器的表面处的像平面上形成场景的图像。

【技术特征摘要】
2014.03.07 US 61/949,861;2014.05.30 US 14/291,5441.一种照相机，包括：
光传感器，其被配置为捕获投射在光传感器的表面上的光；以及
折叠式摄远透镜系统，其包括沿着照相机的第一光轴和第二光轴
布置的多个光学元件，并且被配置为：
沿着第一光轴折射来自定位在照相机前方的物场的光；
将光重定向到第二光轴上；以及
在第二光轴上折射光，以在光传感器的表面处的像平面上形成场
景的图像。
2.根据权利要求1所述的照相机，其中，为将光重定向到第二
光轴上，透镜系统包括光路折叠元件，其被配置为将来自第一光轴的
光反射到第二光轴上。
3.根据权利要求1所述的照相机，其中，所述多个光学元件包
括多个折射透镜，其中所述多个折射透镜中的至少一个的至少一个表
面是非球面的。
4.根据权利要求1所述的照相机，其中，所述多个光学元件中
的至少一个由第一塑性材料构成，并且其中所述多个光学元件中的至
少另一个由具有与第一塑性材料不同的光学特性的第二塑性材料构
成。
5.根据权利要求1所述的照相机，其中，所述多个光学元件中
的至少一个被配置为沿着相应光轴移动，以调整场景的图像在光传感
器处的聚焦。
6.根据权利要求1所述的照相机，其中，光传感器被配置为沿

\t着相应光轴移动，以调整场景的图像在光传感器处的聚焦。
7.根据权利要求1所述的照相机，其中，透镜系统具有有效焦
距f，其中透镜系统的总光程(TTL)是14毫米以下，并且其中透镜
系统的摄远比(TTL/f)在0.8到1.0的范围内。
8.根据权利要求1所述的照相机，其中，透镜系统的有效焦距
f在8毫米到14毫米的范围内，并且其中透镜系统的焦比在2.4到10
的范围内。
9.根据权利要求1所述的照相机，其中，透镜系统的有效焦距
f是14毫米，并且其中透镜系统的焦比是2.8。
10.根据权利要求1所述的照相机，其中，按照沿着第一光轴和
第二光轴、从照相机的对象侧到照相机的像侧的顺序，所述多个光学
元件包括：
在第一光轴上的一个或多个透镜元件；
光路折叠元件，其被配置为将来自第一光轴的光重定向到第二光
轴上；以及
在第二光轴上的一个或多个透镜元件。
11.根据权利要求10所述的照相机，其中，第一光轴包括第一
透镜元件和第二透镜元件，其中，摄远透镜系统还包括定位在第一透
镜元件前方、在第一透镜元件与第二透镜元件之间或者在第二透镜元
件与光路折叠元件的反射面之间的孔径光阑。
12.根据权利要求11所述的照相机，其中，所述孔径光阑能够
被调整以提供在2.4到10的范围内的焦比。
13.根据权利要求1所述的照相机，其中，按照沿着第一光轴和
第二光轴、从照相机的对象侧到照相机的像侧的顺序，所述多个光学
元件包括：
具有正折光力并具有凸面对象侧表面的第一透镜元件；
具有负...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·I·默卡多，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US