薄型弹出式相机及用于此类相机的镜头制造技术

数字相机包括一镜头组件、一影像传感器及一弹出机构，所述镜头组件包括在一物体侧上以L1开始的N个透镜元件L1‑

【技术实现步骤摘要】
薄型弹出式相机及用于此类相机的镜头
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年9月24日提交的美国临时专利申请第62/904,913号、2020年5月18日提交的美国临时专利申请第63/026,317号以及2020年6月11日提交的美国临时专利申请第63/037,836的优先权，其揭露内容的全文以引用方式并入本文。


[0003]本揭露整体上是关于数字相机，更具体地，是关于具有弹出机构及镜头的数字相机。

技术介绍

[0004]紧凑型多光圈数字相机(也称为“多镜头相机”或“多相机”)，尤其是双光圈(或“双相机”)及三光圈(或“三相机”)数字相机是已知的。小型化技术允许将此类相机结合到紧凑型可携式电子装置中，例如平板电脑及行动电话(后者在下文中统称为“智能型手机”)，其中它们提供先进的成像能力，例如变焦，参见例如共同拥有的PCT专利申请号PCT/IB2063/060356，在此引入全文作为参考。典型的三相机系统示例性地包括超广角(或“超广”或“UW”)相机、广角(或“广”)相机及远距摄影(或“远摄”)相机。
[0005]双光圈变焦相机的挑战涉及相机高度与影像传感器的尺寸(“传感器对角线”或S
D
)。远摄与广角相机的高度(以及光学总长(total track length)或“TTL”)有很大差异。图1A示意性地说明各种实体的定义，例如TTL、有效焦距(EFL)及后焦距(BFL)。TTL定义为第一透镜元件的物体侧表面与相机影像传感器平面之间的最大距离。BFL定义为最后一个透镜元件的影像侧表面与相机影像传感器平面之间的最小距离。在下文中，“W”与“T”下标分别指的是广角与远摄相机。EFL具有本领域众所周知的含义。如图1A所示，在大多数微型镜头中，TTL大于EFL。
[0006]图1B显示一种示例性相机系统，相机系统包括一个具有视场(FOV)的镜头、EFL及一个具有传感器宽度S的影像传感器。对于影像传感器的固定的宽/高比(通常为矩形的)，传感器对角线与传感器的宽度及高度成正比。水平FOV与EFL及传感器宽度有关，如下所示：
[0007][0008]这表明，要实现具有更大影像传感器宽度(即更大的传感器对角线)但相同FOV的相机就需要更大的EFL。
[0009]在行动装置中，典型的广角相机具有35毫米等效焦距(“35eqFL”)。范围从22毫米到28毫米。嵌入在行动相机中的影像传感器小于全帧传感器(full frame sensor)，并且在广角相机中实际焦距范围为3.2毫米至7毫米，取决于传感器的尺寸及FOV。此类相机设计的大多数镜头中，TTL/EFL比率大于1.0，并且通常在1.0与1.3之间。这些镜头的另一个特点是它们的TTL与传感器对角线比率TTL/S
D
通常在0.6到0.7的范围内。在广角相机中嵌入较大的传感器是期望的，但需要较大的EFL才能保持相同的FOV，导致较大的TTL，这是不想要的。
[0010]现在许多行动装置都包括远摄与广角相机。远摄相机可实现光学变焦与其他计算摄影功能，例如数字散景(digital Bokeh)。根据广角相机特性及可允许的模块高度，行动装置远摄相机的35eqFL范围为45毫米至100毫米。为远摄相机设计的镜头的TTL小于此类镜头的EFL，通常满足0.7<TTL/EFL<1.0。典型的远摄EFL值范围在垂直远摄相机中为从6毫米到10毫米(未应用35毫米等效转换)，且在折叠式远摄相机中为从10毫米到30毫米。为了增强光学变焦效果，需要更大的EFL，但是它会导致更大的TTL，这是不想要的。
[0011]在持续尝试改善所获得的影像品质时，有需要将较大的影像传感器并入广角与远摄相机。较大的传感器顾及改善的低光性能及较大的像素数量，因此改善空间解析度。其他影像品质特性(例如噪声特性、动态范围及色彩保真度)也可能随着传感器尺寸的增加而改善。
[0012]随着广角镜头传感器变更大，所需的EFL也更大(对于相同的35毫米焦距等效)，镜头TTL增大并且相机模块高度变更大，导致当考虑允许的行动装置厚度或其他工业设计约束时限制了允许的传感器尺寸。在大多数行动装置的广角相机中，传感器像素阵列尺寸全对角线范围从大约4.5毫米(通常称为1/4
″
传感器)到16毫米(通常称为1
°
传感器)。
[0013]具有广角镜头及/或远摄镜头设计是有益的，所述设计针对大传感器对角线(光学变焦)支持大EFL同时针对薄型设计仍具有较小TTL。后者例如在共同拥有的美国临时专利申请第62/904,913号中提出。

技术实现思路

[0014]在各种示例中，提供了数字相机，包括：一光学模块，包括一镜头组件，所述镜头组件包括在一物体侧上以L1开始的N个透镜元件L1‑
L
N
，其中N≥4；一影像传感器，具有在5
‑
30毫米范围内的一传感器对角线S
D
；以及一弹出机构，配置为控制多个透镜元件之间或一透镜元件与所述影像传感器之间的至少一个气隙，以使所述相机进入一操作弹出状态及一收缩状态，其中所述镜头组件具有在所述操作弹出状态下的一光学总长TTL及在所述收缩状态下的一收缩光学总长cTTL，其中cTTL/S
D
<0.6。
[0015]为了简单起见，在下面的描述中，可以使用“镜头”代替“镜头组件”。
[0016]此后并且为了简单起见，在可以省略各种组件之前使用术语“弹出”，可以理解的是，如果第一次定义为“弹出”部件，则所述部件在整个说明书中都是这样的。
[0017]在上文与下文的相机的各种示例中，窗口弹出机构包括与所述光学模块可接合的一窗框，其中所述窗框在所述操作弹出状态下不接触所述光学模块，其中所述窗框可操作成压在所述光学模块上以使所述相机进入所述收缩状态。
[0018]在一些示例中，所述最大气隙d在L
N
‑1与L
N
之间。
[0019]在一些示例中，所述最大气隙d在L
N
‑2与L
N
‑1之间或在L
N
‑1与L
N
之间，并且所述镜头组件具有介于40毫米与150毫米之间的一35毫米等效焦距35eqFL。在这样一个示例中，d可大于TTL/5。
[0020]在一些示例中，cTTL/S
D
<0.55。
[0021]在一些示例中，S
D
在10毫米至15毫米的范围内。
[0022]在一些示例中，如上文或下文的相机与一第二相机被包括在一多相机中，所述第二相机镜头组件具有在0.9xTTL至1.1xTTL范围内的一光学总长TTL2。
[0023]在一些示例中，所述镜头组件具有大于24毫米的一35毫米等效焦距35eqFL。
[0024]在一些示例中，所述镜头组件具有一有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机，包括：一光学模块，包括一镜头组件，所述镜头组件包括在一物体侧上以L1开始的N个透镜组件L1‑
L
N
，其中N≥4；一影像传感器，具有在5毫米至30毫米范围内的一传感器对角线S
D
；以及一弹出机构，配置为控制多个所述透镜组件之间或所述透镜组件与所述影像传感器之间的至少一个气隙，以使所述相机进入一操作弹出状态及一收缩状态，其中所述镜头组件具有在所述操作弹出状态下的一总轨道长度TTL及在所述收缩状态下的一收缩总轨道长度cTTL，其中cTTL/S
D
<0.7，且TTL/S
D
<0.9。2.根据权利要求1所述的相机，其中N≥4包括N＝4、5、6或7。3.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL/S
D
<0.65。4.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL/S
D
<0.6。5.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL/S
D
<0.85。6.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL/S
D
<0.8。7.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL/S
D
<0.75。8.根据权利要求1所述的相机，其中TTL在9毫米至18毫米的范围内。9.根据权利要求1所述的相机，其中TTL在9毫米至15毫米的范围内。10.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL在7毫米至15毫米的范围内。11.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL在7毫米至13毫米的范围内。12.根据权利要求1所述的相机，其中cTTL在7毫米至12毫米的范围内。13.根据权利要求1所述的相机，其中S
D
在10毫米至25毫米的范围内。14.根据权利要求1所述的相机，其中S
D
在11毫米至22毫米的范围内。15.根据权利要求1所述的相机，其中S
D
在18毫米至23毫米的范围内。16.根据权利要求1所述的相机，其中S
D
在7毫米至13毫米的范围内。17.根据权利要求1所述的相机，其中所述透镜组件具有一F数f/##在1.7至2.5的范围内。18.根据权利要求1所述的相机，其中所述透镜组件具有一F数f/##在1.7至1.7的范围内。19.根据权利要求1所述的相机，其中所述弹出机构包括与所述光学模块接合的一窗框，其中所述窗框在所述操作弹出状态下不接触所述光学模块，且所述窗框可操作成压在所述光学模块上，以使所述相机进入所述收缩状态。20.根据权利要求1所述的相机，其中所述至少一个气隙包括L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：加尔，
申请(专利权)人：核心光电有限公司，
类型：发明
国别省市：