CN110770623B

CN110770623B - 小外形成像透镜系统

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Publication number: CN110770623B
Application number: CN201880039372.1A
Authority: CN
Inventors: 姚宇宏; 篠原义和; 廖凌嶢
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: WO2018236563A1; TWI676831B; DE112018003153B4; TW201905524A; JP2020523638A; CN110770623A; US11347030B2; JP2022180436A; DE112018003153T5; US20180364457A1

Abstract

本文描述了可用于小外形相机中的紧凑型透镜系统。透镜系统可包括具有屈光力的七个透镜元件，并且当与其他紧凑型透镜系统相比时，可提供具有宽视场的低光圈数，同时保持或改善成像质量和封装尺寸。透镜系统可例如提供1.85或更小的焦比，其具有在75度或更大的全视场。透镜系统可符合紧凑性标准TTL/ImageH<1.7，其中TTL为透镜系统的总光程长度，并且ImageH为光电传感器处的像平面的半对角线像高。可选择透镜系统参数和关系以至少部分地减少、补偿或矫正光学像差和透镜伪影以及视场效应。

Description

小外形成像透镜系统

技术领域

本公开整体涉及相机系统，并且更具体地涉及高分辨率、小外形相机系统和透镜系统。

背景技术

小型多用途移动设备诸如智能电话和平板电脑或平板设备的出现导致需要轻量级、紧凑且能够以低光圈数捕获高分辨率高质量图像以用于集成在设备中的高分辨率小外形相机。然而，由于常规相机技术的局限性，在此类设备中使用的常规小型相机趋于以比利用较大的较高品质相机可实现的较低的分辨率和/或较低的图像质量来捕获图像。使用小封装尺寸的相机实现较高的分辨率通常需要使用具有小像素尺寸的光电传感器和较好的紧凑型成像透镜系统。技术进步已实现了光电传感器的像素尺寸的减小。然而，随着光电传感器变得更加紧凑和强大，对具有改善的成像质量性能的紧凑型成像透镜系统的需求已增加。此外，越来越期望小外形相机配备更高的像素计数和/或更大的像素尺寸图像传感器(其中的一者或两者可能需要较大的图像传感器)，同时仍然保持足够紧凑以装配到便携式电子设备中的模块高度。因此，来自光学系统设计方面的挑战是提供能够在由小外形相机施加的物理约束下捕获高亮度高分辨率图像的成像透镜系统。

发明内容

本公开的实施方案可提供紧凑型成像透镜系统，该紧凑型成像透镜系统包括七个透镜元件，该透镜元件可用于相机中并提供低光圈数(<＝2.1)、(例如75度或更大)宽视场和较短的总光程长度(例如，6.8mm或更小)，其允许相机以小封装尺寸实现，同时仍捕获清晰的高分辨率图像，使相机的实施方案适于用小型和/或多用途移动设备。透镜系统的实施方案包括具有屈光力的七个透镜元件，该透镜元件沿光轴从物侧的第一透镜元件到像侧的第七透镜排列。在实施方案中，第一透镜元件具有正屈光力，第三透镜元件具有负屈光力，第四透镜元件具有正屈光力，并且第六透镜元件具有正屈光力。在各种实施方案中，第二透镜元件、第五透镜元件和第七透镜元件可具有正屈光力或负屈光力。可选择透镜系统参数和关系，其包括但不限于屈光力分布、透镜形状、厚度、孔径位置、几何形状、位置、材料、间距和某些透镜元件的表面形状，以至少部分地减少、补偿或矫正光学像差和透镜伪影以及视场效应。

在一些实施方案中，透镜系统可包括孔径光阑，该孔径光阑位于光学系统的物侧和第三透镜元件之间以用于控制光学系统的亮度。在一些实施方案中，孔径光阑可位于在透镜系统的前顶点处或前顶点后的第一透镜元件处。在一些实施方案中，孔径光阑可相反位于第一透镜元件和第二透镜元件之间。在一些实施方案中，透镜系统还可包括一个或多个内部或辅助光阑，例如位于第四透镜元件的物侧表面处的辅助光阑、或两个辅助光阑，其中一个辅助光阑位于第二透镜元件的像侧表面处，并且一个辅助光阑位于第四透镜元件的像侧表面处。例如，一个或多个辅助光阑可通过切断一定百分比的偏轴光线束来帮助在低光圈数和宽FOV条件下进行像差控制。在一些实施方案中，透镜系统还可包括减少或消除光电传感器上的环境噪声的干扰的红外(IR)滤光片。IR滤光片可例如位于第七透镜元件和光电传感器之间。

在一些实施方案中，透镜系统可满足下列关系中的一者或多者：

0.6<(f_系统/f12)<1.4

0.55<|f_系统/f3|+|f_系统/f5|<1.15

(R9+R10)/(R9-R10)<-2

0.8<(Vd1+Vd3)/Vd2<3

Vd6>45

其中f_系统为透镜系统的有效焦距，f12为第一透镜元件和第二透镜元件的复合焦距，f3为第三透镜元件的有效焦距，f5为第五透镜元件的有效焦距，R9为第五透镜元件的物侧表面的曲率半径，R10为第五透镜元件的像侧表面的曲率半径，并且Vd1、Vd2、Vd3和Vd6分别是第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件和第六透镜元件的色散系数。

在一些实施方案中，透镜系统可满足下列关系中定义的紧凑性标准：

TTL/ImageH<1.7

其中TTL为当聚焦在无穷远处时的透镜系统的总光程长度，并且其中ImageH为光电传感器处的像平面上的半对角线像高。

附图说明

图1A为包括七个透镜元件的透镜系统的第一实施方案的横截面图示。

图1B为示出了如图1A所示的透镜系统的调制传递函数(MTF)的曲线图。

图1C示出了如图1A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图2A为包括七个透镜元件的透镜系统的第二实施方案的横截面图示。

图2B为示出了如图2A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图2C示出了如图2A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图3A为包括七个透镜元件的透镜系统的第三实施方案的横截面图示。

图3B为示出了如图3A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图3C示出了如图3A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图4A为包括七个透镜元件的透镜系统的第四实施方案的横截面图示。

图4B为示出了如图4A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图4C示出了如图4A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图5A为包括七个透镜元件的透镜系统的第五实施方案的横截面图示。

图5B为示出了如图5A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图5C示出了如图5A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图6A为包括七个透镜元件的透镜系统的第六实施方案的横截面图示。

图6B为示出了如图6A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图6C示出了如图6A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图7A为包括七个透镜元件的透镜系统的第七实施方案的横截面图示。

图7B为示出了如图7A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图7C示出了如图7A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图8A为包括七个透镜元件的透镜系统的第八实施方案的横截面图示。

图8B为示出了如图8A所示的透镜系统的MTF的曲线图。

图8C示出了如图8A所示的透镜系统的纵向球面像差、场曲率和畸变。

图9为根据一些实施方案的使用如图1A至图8C所示的相机捕获图像的方法的流程图。

图10示出了可在实施方案中使用的示例性计算机系统。

本说明书包括参考“一个实施方案”或“实施方案”。出现短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并不一定是指同一个实施方案。特定特征、结构或特性可以与本公开一致的任何合适的方式被组合。

“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所使用的，该术语不排除附加结构或步骤。考虑引用以下的权利要求：“一种装置，包括一个或多个处理器单元...”。此类权利要求不排除该装置包括附加部件(例如，网络接口单元、图形电路等)。

“被配置为”。各种单元、电路或其它部件可被描述为或叙述为“被配置为”执行一项或多项任务。在此类上下文中，“被配置为”用于通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行这一项或多项任务的结构(例如，电路)来暗指该结构。如此，单元/电路/部件据称可被配置为即使在指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，未接通)时也执行该任务。与“被配置为”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件-例如电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。引用单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地旨在针对该单元/电路/部件不援引35U.S.C.§112的第六段。此外，“被配置为”可包括由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)操纵的通用结构(例如，通用电路)以能够执行待解决的一项或多项任务的方式操作。“被配置为”还可包括调整制造过程(例如，半导体制作设施)，以制造适用于实现或执行一项或多项任务的设备(例如，集成电路)。

“第一”“第二”等。如本文所用，这些术语充当它们所在之前的名词的标签，并且不暗指任何类型的排序(例如，空间的、时间的、逻辑的等)。例如，缓冲电路在本文中可被描述为执行“第一”值和“第二”值的写入操作。术语“第一”和“第二”未必暗指第一值必须在第二值之前被写入。

“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定的一个或多个因素。该术语不排除影响确定的附加因素。即，确定可仅基于这些因素或至少部分地基于这些因素。考虑短语“基于B来确定A”。在这种情况下，B为影响A的确定的因素，此类短语不排除A的确定也可基于C。在其它实例中，可仅基于B来确定A。

具体实施方式

描述了包括光电传感器和紧凑型透镜系统的小外形相机的实施方案。描述了包括七个透镜元件的紧凑型透镜系统的实施方案，该透镜元件可用于相机中并提供低光圈数(<＝2.1)、(例如75度或更大)宽视场和较短的总光程长度(例如，6.8mm或更小)，其允许相机以小封装尺寸实现，同时仍捕获清晰的高分辨率图像，使相机的实施方案适于用小型和/或多用途移动设备，诸如移动电话、智能电话、平板计算设备、膝上型计算机、上网本、笔记本计算机、小型笔记本计算机和超级笔记本计算机等。然而，需注意，该相机的各个方面(例如，透镜系统和光电传感器)可按比例放大或缩小，以提供具有比上述那些更大或更小封装尺寸的相机。此外，该相机系统的实施方案可被实现为独立数字相机。除了静物(单帧捕获)相机应用之外，该相机系统的实施方案可适合在摄像机应用中使用。

透镜系统的实施方案可用于小外形相机以捕获高亮度高分辨率图像。透镜系统的实施方案包括具有屈光力的七个透镜元件。可选择透镜系统参数和关系，其包括但不限于屈光力分布、透镜形状、厚度、孔径位置、几何形状、位置、材料、间距和某些透镜元件的表面形状，以至少部分地减少、补偿或矫正光学像差和透镜伪影以及视场效应，包括但不限于以下中的一者或多者：渐晕、色像差、场曲率或珀兹伐和以及透镜光晕。

图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A示出了包括七个折射透镜元件的透镜系统的若干示例性实施方案。示例性实施方案可提供1.85或更小的光圈数(焦比)，其中焦距(f)为5.0mm或更小，并且总光程长度(TTL)小于6.8mm(假定半对角线像高为4.0)。然而，需注意，这些示例并非旨在进行限制，并且针对透镜系统给出的各种参数可能存在变化，同时仍获得类似的结果。

透镜系统的实施方案中的折射透镜元件可例如由塑性材料构成。在一些实施方案中，折射透镜元件可由注塑成型的塑性材料构成。然而，可使用其他透明材料(例如，玻璃)。还需注意，在给定实施方案中，该透镜元件中的不同透镜元件可由具有不同光学特性(例如，不同的色散系数和/或不同的折射率)的材料组成。色散系数V_d可由以下公式定义：

V_d＝(N_d-1)/(N_F–N_C)，

其中N_F和N_C分别为材料在氢的F线和C线处的折射率值。

在图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A中，示例性相机包括至少紧凑型透镜系统和光电传感器。光电传感器可以是集成电路(IC)技术芯片或根据各种类型的光电传感器技术实现的芯片。可使用的光电传感器技术的示例为电荷耦合器件(CCD)技术和互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。在一些实施方案中，光电传感器的像素尺寸可为1.2微米或更小，但也可使用较大的像素尺寸。在非限制性示例性实施方案中，光电传感器可根据1280×720像素图像格式制造，以捕获1兆像素图像。然而，其他像素格式可用于实施方案，例如5兆像素、10兆像素或更大或更小的格式。在示例性实施方案中，可使用具有8mm全对角线尺寸(半对角线4mm)的示例性光电传感器；然而，可使用较大或较小的光电传感器，其中透镜系统尺寸经适当调整。

透镜系统还可包括孔径光阑，该孔径光阑位于光学系统的物侧和第三透镜元件之间以用于控制光学系统的亮度。在一些实施方案中，孔径光阑可位于在透镜系统的前顶点处或前顶点后的第一透镜元件处。在一些实施方案中，孔径光阑可相反位于第一透镜元件和第二透镜元件之间。在一些实施方案中，透镜系统还可包括一个或多个辅助光阑，例如位于第四透镜元件的物侧表面处的辅助光阑、或两个辅助光阑，其中一个辅助光阑位于第二透镜元件的像侧表面处，并且一个辅助光阑位于第四透镜元件的像侧表面处。例如，一个或多个辅助光阑可通过切断一定百分比的偏轴光线束来帮助在低光圈数和宽FOV条件下进行像差控制。

该相机还可以但不一定包括例如位于透镜系统的最后一个透镜元件或第七透镜元件和光电传感器之间的红外(IR)滤光片。该IR滤光片可例如由玻璃材料构成。然而，也可使用其他材料。在一些实施方案中，IR滤光片不具有屈光力，并且不影响透镜系统的有效焦距f。在一些实施方案中，代替如图中所示的IR滤波器，可将涂层用于透镜元件中的一者或多者上，或可使用其他方法来提供IR过滤。另外需注意，除了本文所示出和描述的那些部件之外，相机还可包括其他部件。

在相机中，该透镜系统在光电传感器表面处或附近的像平面(IP)处形成图像。远处物体的图像尺寸与透镜系统的有效焦距f成正比。透镜系统的总光程长度(TTL)为光轴(AX)上的第一(物侧)透镜元件的物侧表面处的前顶点与像平面之间的距离。总光程长度与焦距的比率(TTL/f)被称为远摄比率。为了被分类为远摄透镜系统，TTL/f小于或等于1。对于非远摄透镜系统，远摄比率大于1。

在非限制性示例性实施方案中，该透镜系统可被配置为使得透镜系统的有效焦距f在3.4mm至5mm的范围内，并且低光圈在1.6或1.85的范围内。例如，该透镜系统可被配置为如示例中所示以满足特定相机系统应用的指定光学约束、成像约束、和/或封装约束。需注意，也被称为焦比或f/#的光圈数由f/D限定，其中D为入射光瞳的直径，即有效孔径。例如，在图1A所示的实施方案中，在f＝4.996mm处，获得1.7的光圈数，其中有效孔径为2.94mm。示例性实施方案可例如被配置为具有在75度至94度范围内的全视场(FOV)。在一些实施方案中，可使用具有8mm全对角线尺寸(半对角线4mm)的光电传感器。透镜系统可满足下列关系中定义的紧凑性标准：

TTL/ImageH<1.7

其中TTL为当聚焦在无穷远处时的透镜系统的总光程长度，并且其中ImageH为光电传感器处的像平面上的半对角线像高。因此，假定半对角线像高为4mm，则示例性实施方案的TTL可小于6.8mm。其中有效焦距f为约5.0且TTL为约6.5的示例性实施方案的远摄比率(TTL/f)因此为或约为1.3。

然而，需注意，在不同实施方案中，焦距f、光圈数、TTL、光电传感器尺寸和/或其他透镜系统参数和相机参数可变化，并且可对其进行缩放或调整以满足其他相机系统应用程序的光学限制、成像限制和/或封装限制的各种规范。可被指定为特定相机系统应用程序的要求和/或可针对不同相机系统应用程序而改变的对相机系统的限制包括但不限于焦距f、有效孔径、TTL、孔径光阑位置、光圈数、视场(FOV)、远摄比率、光电传感器尺寸、成像性能要求、以及封装体积或尺寸限制。

在一些实施方案中，透镜系统可为可调节的。例如，在一些实施方案中，如本文所述的透镜系统可配备有可调节的虹膜(入射光瞳)或孔径光阑。通过使用可调节的孔径光阑，光圈数(焦比或f/#)可在某个范围内动态地变化。例如，如果透镜以f/1.7得到良好校正，则在给定的焦距f和FOV下，通过调节孔径光阑可使焦比在1.4至8(或更高)的范围内变化，假定孔径光阑可被调整到所需的光圈数设置。在一些实施方案中，透镜系统可通过调节相同FOV(例如81度)处的孔径光阑在更快的焦比(<1.7)下使用，其中可能使成像质量性能下降或在较小的FOV处具有较好的性能。

虽然本文可给出值的范围作为其中一个或多个光学参数可动态变化(例如，使用可调节的孔径光阑)的可调节的相机和透镜系统的示例，但是可实现包括固定(不可调节的)透镜系统的相机系统的实施方案，在该固定透镜系统中，光学参数和其他参数的值在这些范围内。

参见图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A所示的示例性实施方案，示例性相机包括至少紧凑型透镜系统和光电传感器。相机可包括例如在第一透镜元件处以及在如图1A所示的透镜系统的前顶点处或后面的孔径光阑，以用于控制光学系统的亮度。在一些实施方案中，相反，孔径光阑可位于第一透镜元件和第二透镜元件之间，例如如图2A所示。在一些实施方案中，相机还可包括一个或多个辅助光阑，例如如图1A所示的两个辅助光阑或如图2A所示的单个辅助光阑。相机还可包括但不一定包括例如位于透镜系统和光电传感器之间的红外(IR)滤光片。IR滤光片可用于减少或消除光电传感器上的环境噪声的干扰和/或阻挡可能损坏或不利地影响光电传感器的红外辐射，并可被配置为对f没有影响。

在实施方案中，透镜系统可包括具有屈光力和有效焦距f的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件L1；

·第二透镜元件L2；

·具有负屈光力的第三透镜元件L3；

·具有正屈光力的第四透镜元件L4；

·第五透镜元件L5；

·具有正屈光力的第六透镜元件L6；以及

·第七透镜元件L7。

在各种实施方案中，第二透镜元件、第五透镜元件和第七透镜元件可具有正屈光力或负屈光力。

在一些实施方案中，第三透镜元件在近轴区域中具有凹形像侧表面。

在一些实施方案中，第五透镜元件具有凹形物侧表面和凸形像侧表面。

在一些实施方案中，第六透镜元件在近轴区域中具有凸形物侧表面。在一些实施方案中，第六透镜元件中的物侧表面和像侧表面均为非球面的。在一些实施方案中，物侧表面具有在外围区域附近为凹形的至少一个部分。

在一些实施方案中，第七透镜元件在近轴区域中具有凹形像侧表面。在一些实施方案中，第七透镜元件中的物侧表面和像侧表面均为非球面的。在一些实施方案中，物侧表面具有在外围区域附近为凹形的至少一部分，并且像侧表面具有在外围区域附近为凸形的至少一部分。

0.6<(f_系统/f12)<1.4

0.55<|f_系统/f3|+|f_系统/f5|<1.15

(R9+R10)/(R9-R10)<-2

0.8<(Vd1+Vd3)/Vd2<3

Vd6>45

透镜系统的实施方案可被实现为紧凑的,以在消费者电子产品诸如智能手机和平板设备的小外形相机中使用。透镜系统的紧凑性的标准可在下列关系中限定：

TTL/ImageH<1.7

其中ImageH是光电传感器的像平面上的半对角线像高。因此，在如表中所定义的示例性透镜系统中，假定使用了具有4mm的半对角线像高的光电传感器，则总光程长度(TTL)小于6.8mm。因而满足示例性实施方案(6.8mm/4mm＝1.7)的关系(TTL/ImageH<1.7)。需注意，针对紧凑型的该标准使得当使用较大的光电传感器时允许成比例地较长的TTL以及当使用较小的光电传感器时允许成比例地较短的TTL。例如，对于具有约3mm的ImageH的光电传感器的透镜系统的TTL将小于5.1mm，并且对于具有约5mm的ImageH的光电传感器的透镜系统的TTL将小于8.5mm。

在示例性实施方案中，透镜可由各种具有色散系数的光学材料形成；可选择透镜L1至透镜L7的材料和屈光力配置以例如减少色像差。

透镜系统110

图1A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统110的示例性相机100。表1A至表1F提供相机100和透镜系统110的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统110可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件101；

·具有负屈光力的第二透镜元件102；

·具有负屈光力的第三透镜元件103；

·具有正屈光力的第四透镜元件104；

·具有屈光力的第五透镜元件105；

·具有正屈光力的第六透镜元件106；以及

·具有屈光力的第七透镜元件107。

如图1A所示，透镜系统110系统可包括位于或靠近透镜101的物侧表面处的孔径光阑130以及除孔径光阑130之外的两个内部光阑(在透镜102的像侧表面处的辅助光阑132A和在透镜104的像侧表面处的辅助光阑132B)。透镜系统110可被设计为补偿可由内部光阑132产生的照明和可能的渐晕的损耗。相机100可包括位于透镜元件107和光电传感器120之间的IR滤光片。

透镜系统110可具有4.996的有效焦距f、1.7的光圈数和76.7度的全视场(FFOV)。透镜系统110的关系TTL/ImageH为1.57。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统110的TTL为约6.28mm。透镜系统110的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为2.804。透镜系统110的Vd6为56.0。透镜系统110的关系(f_系统/f12)为0.707。透镜系统110的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.871。透镜系统110的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-4.876。

图1B为示出了根据一些实施方案的如图1A所示的透镜系统110的调制传递函数(MTF)的曲线图。图1B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图1C示出了根据一些实施方案的如图1A所示的透镜系统110的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图1C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统210

图2A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统210的示例性相机200。表2A至表2F提供相机200和透镜系统210的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统210可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件201；

·具有正屈光力的第二透镜元件202；

·具有负屈光力的第三透镜元件203；

·具有正屈光力的第四透镜元件204；

·具有屈光力的第五透镜元件205；

·具有正屈光力的第六透镜元件206；以及

·具有屈光力的第七透镜元件207。

如图2A所示，透镜系统210系统可包括位于或靠近透镜201的像侧表面处的孔径光阑230以及位于透镜204的物侧表面处的辅助光阑232。透镜系统210可被设计为补偿可由内部光阑232产生的照明和可能的渐晕的损耗。相机200可包括位于透镜元件207和光电传感器220之间的IR滤光片。

透镜系统210可具有4.672的有效焦距f、1.6的光圈数和81.7度的全视场(FFOV)。透镜系统210的关系TTL/ImageH为1.584。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统210的TTL为约6.336mm。透镜系统210的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.34。透镜系统210的Vd6为56.0。透镜系统210的关系(f_系统/f12)为0.999。透镜系统210的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.738。透镜系统210的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-6.824。

图2B为示出了根据一些实施方案的如图2A所示的透镜系统210的调制传递函数(MTF)的曲线图。图2B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图2C示出了根据一些实施方案的如图2A所示的透镜系统210的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图2C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统310

图3A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统310的示例性相机300。表3A至表3F提供相机300和透镜系统310的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统310可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件301；

·具有正屈光力的第二透镜元件302；

·具有负屈光力的第三透镜元件303；

·具有正屈光力的第四透镜元件304；

·具有屈光力的第五透镜元件305；

·具有正屈光力的第六透镜元件306；以及

·具有屈光力的第七透镜元件307。

如图3A所示，透镜系统310系统可包括位于或靠近透镜301的像侧表面处的孔径光阑330以及位于透镜304的物侧表面处的辅助光阑332。透镜系统310可被设计为补偿可由内部光阑332产生的照明和可能的渐晕的损耗。相机300可包括位于透镜元件307和光电传感器320之间的IR滤光片。

透镜系统310可具有4.170的有效焦距f、1.7的光圈数和81.1度的全视场(FFOV)。透镜系统310的关系TTL/ImageH为1.587。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统310的TTL为约6.348mm。透镜系统310的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.36。透镜系统310的Vd6为56.0。透镜系统310的关系(f_系统/f12)为1.125。透镜系统310的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.792。透镜系统310的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-6.865。

图3B为示出了根据一些实施方案的如图3A所示的透镜系统310的调制传递函数(MTF)的曲线图。图3B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图3C示出了根据一些实施方案的如图3A所示的透镜系统310的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图3C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统410

图4A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统410的示例性相机400。表4A至表4F提供相机400和透镜系统410的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统410可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件401；

·具有正屈光力的第二透镜元件402；

·具有负屈光力的第三透镜元件403；

·具有正屈光力的第四透镜元件404；

·具有屈光力的第五透镜元件405；

·具有正屈光力的第六透镜元件406；以及

·具有屈光力的第七透镜元件407。

如图4A所示，透镜系统410系统可包括位于或靠近透镜401的像侧表面处的孔径光阑430以及位于透镜404的物侧表面处的辅助光阑432。透镜系统410可被设计为补偿可由内部光阑432产生的照明和可能的渐晕的损耗。相机400可包括位于透镜元件407和光电传感器420之间的IR滤光片。

透镜系统410可具有3.797的有效焦距f、1.7的光圈数和86.5度的全视场(FFOV)。透镜系统410的关系TTL/ImageH为1.547。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统410的TTL为约6.188mm。透镜系统410的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.36。透镜系统410的Vd6为56.0。透镜系统410的关系(f_系统/f12)为0.914。透镜系统410的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.782。透镜系统410的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-5.228。

图4B为示出了根据一些实施方案的如图4A所示的透镜系统410的调制传递函数(MTF)的曲线图。图4B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图4C示出了根据一些实施方案的如图4A所示的透镜系统410的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图4C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统510

图5A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统510的示例性相机500。表5A至表5F提供相机500和透镜系统510的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统510可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件501；

·具有正屈光力的第二透镜元件502；

·具有负屈光力的第三透镜元件503；

·具有正屈光力的第四透镜元件504；

·具有屈光力的第五透镜元件505；

·具有正屈光力的第六透镜元件506；以及

·具有屈光力的第七透镜元件507。

如图5A所示，透镜系统510系统可包括透镜501的像侧表面和透镜502的物侧表面之间的孔径光阑530。透镜系统510可不包括辅助光阑。

透镜系统510可具有4.889的有效焦距f、1.75的光圈数和75.0度的全视场(FFOV)。透镜系统510的关系TTL/ImageH为1.594。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统510的TTL为约6.376mm。透镜系统510的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.34。透镜系统510的Vd6为56.0。透镜系统510的关系(f_系统/f12)为1.138。透镜系统510的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.918。透镜系统510的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-6.659。

图5B为示出了根据一些实施方案的如图5A所示的透镜系统510的调制传递函数(MTF)的曲线图。图5B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图5C示出了根据一些实施方案的如图5A所示的透镜系统510的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图5C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统610

图6A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统610的示例性相机600。表6A至表6F提供相机600和透镜系统610的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统610可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件601；

·具有正屈光力的第二透镜元件602；

·具有负屈光力的第三透镜元件603；

·具有正屈光力的第四透镜元件604；

·具有屈光力的第五透镜元件605；

·具有正屈光力的第六透镜元件606；以及

·具有屈光力的第七透镜元件607。

如图6A所示，透镜系统610系统可包括位于或靠近透镜601的像侧表面处的孔径光阑630以及位于透镜604的物侧表面处的辅助光阑632。透镜系统610可被设计为补偿可由内部光阑632产生的照明和可能的渐晕的损耗。相机600可包括位于透镜元件607和光电传感器620之间的IR滤光片。

透镜系统610可具有3.401的有效焦距f、1.79的光圈数和93.8度的全视场(FFOV)。透镜系统610的关系TTL/ImageH为1.534。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统610的TTL为约6.136mm。透镜系统610的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.35。透镜系统610的Vd6为56.0。透镜系统610的关系(f_系统/f12)为0.811。透镜系统610的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.812。透镜系统610的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-3.707。

图6B为示出了根据一些实施方案的如图6A所示的透镜系统610的调制传递函数(MTF)的曲线图。图6B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图6C示出了根据一些实施方案的如图6A所示的透镜系统610的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图6C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统710

图7A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统710的示例性相机700。表7A至表7F提供相机700和透镜系统710的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统710可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件701；

·具有正屈光力的第二透镜元件702；

·具有负屈光力的第三透镜元件703；

·具有正屈光力的第四透镜元件704；

·具有屈光力的第五透镜元件705；

·具有正屈光力的第六透镜元件706；以及

·具有屈光力的第七透镜元件707。

如图7A所示，透镜系统710系统可包括透镜701的像侧表面和透镜702的物侧表面之间的孔径光阑730。透镜系统710可不包括辅助光阑。

透镜系统710可具有4.361的有效焦距f、1.65的光圈数和80.3度的全视场(FFOV)。透镜系统710的关系TTL/ImageH为1.600。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统710的TTL为约6.4mm。透镜系统710的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.34。透镜系统710的Vd6为56.0。透镜系统710的关系(f_系统/f12)为0.943。透镜系统710的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.868。透镜系统710的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-4.540。

图7B为示出了根据一些实施方案的如图7A所示的透镜系统710的调制传递函数(MTF)的曲线图。图7B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图7C示出了根据一些实施方案的如图7A所示的透镜系统710的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图7C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

透镜系统810

图8A示出了根据一些实施方案的具有包括七个折射透镜元件的透镜系统810的示例性相机800。表8A至表8F提供相机800和透镜系统810的各种光学和物理参数的示例值。透镜系统810可包括具有屈光力的七个透镜元件，这些透镜元件沿光轴AX从物侧到像侧依次排列：

·具有正屈光力的第一透镜元件801；

·具有正屈光力的第二透镜元件802；

·具有负屈光力的第三透镜元件803；

·具有正屈光力的第四透镜元件804；

·具有屈光力的第五透镜元件805；

·具有正屈光力的第六透镜元件806；以及

·具有屈光力的第七透镜元件807。

如图8A所示，透镜系统810系统可包括位于或靠近透镜801的像侧表面处的孔径光阑830。透镜系统810可不包括辅助光阑。

透镜系统810可具有4.431的有效焦距f、1.85的光圈数和79.7度的全视场(FFOV)。透镜系统810的关系TTL/ImageH为1.599。因此，假设ImageH＝4mm，则透镜系统810的TTL为约6.396mm。透镜系统810的关系(Vd1+Vd3)/Vd2为1.34。透镜系统810的Vd6为56.0。透镜系统810的关系(f_系统/f12)为1.005。透镜系统810的关系|f_系统/f3|+|f_系统/f5|为0.844。透镜系统810的关系(R9+R10)/(R9-R10)为-5.516。

图8B为示出了根据一些实施方案的如图8A所示的透镜系统810的调制传递函数(MTF)的曲线图。图8B示出了分别在0视场、0.4视场、0.7视场和全视场处评估的透镜MTF。MTF在100线对(lp)/mm处高于0.5，针对高分辨率成像表现出了良好的对比度并且使用高分辨率传感器渲染高质量图像。

图8C示出了根据一些实施方案的如图8A所示的透镜系统810的纵向球面像差、场曲率和畸变。如图8C所示，整个视场的光学畸变被控制在2.5％以内，而场曲率和像散在整个视场很好地被平衡。

图9为根据一些实施方案的使用具有透镜系统的相机捕获图像的方法的简要流程图，该透镜系统包括如图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A中任一者所示的七个透镜元件。如在1200处所指示，来自相机前面的物场的光在相机的第一透镜元件处被接收。如在1202处所指示，第一透镜元件将光折射至第二透镜元件。如在1204处所指示，光然后被第二透镜元件折射至第三透镜元件。如在1206处所指示，光然后被第三透镜元件折射至第四透镜元件。如在1208处所指示，光然后被第四透镜元件折射至第五透镜元件。如在1210处所指示，光然后被第五透镜元件折射至第六透镜元件。如在1212处所指示，光然后被第六透镜元件折射至第七透镜元件。如在1214处所指示，光被第七透镜元件折射，以在光电传感器表面处或附近的像平面处形成图像。如在1216处所指示，图像由光电传感器捕获。

虽然未在图9中示出，但是在一些实施方案中，光可穿过例如可位于第七透镜元件和光电传感器之间的红外滤光片。在一些实施方案中，孔径光阑可位于第一透镜元件处，并且来自物场的光可在第一透镜元件处通过孔径光阑接收。在一些实施方案中，相反，孔径光阑可位于第一透镜元件和第二透镜元件之间，并且来自物场的光可在相机的第一透镜元件处被接收，并且穿过孔径光阑被折射至第二透镜元件。在一些实施方案中，透镜系统还可包括一个或多个内部或辅助光阑，例如位于第四透镜元件的物侧表面处的辅助光阑、或两个辅助光阑，其中一个辅助光阑位于第二透镜元件的像侧表面处，并且一个辅助光阑位于第四透镜元件的像侧表面处。

在一些实施方案中，图9中所提及的七个透镜元件可被配置为如图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A中以及相应表1A至表1F、表2A至表2F、表3A至表3F、表4A至表4F、表5A至表5F、表6A至表6F、表7A至表7F和表8A至表8F任一者所示。然而，需注意，在达到类似的光学结果的同时，附图中给出的示例的变化是可能的。

示例性透镜系统表

下面的表提供如参考图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A和图8A所描述的透镜系统和相机的示例性实施方案的各种光学和物理参数的示例值。在表中，除非另外指明，否则所有的尺度均以毫米(mm)计。L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7分别代表折射透镜1、2、3、4、5、6和7。光阑代表相机孔径光阑，并且(孔径)表示辅助光阑。物体表示物平面，IRCF或滤光片指示红外滤光片，并且传感器指示相机光电传感器。“S#”代表表面编号。如表中所示的元件的表面编号(S#)从物平面处的第一表面0到像平面/光电传感器表面处的最后一个表面列出。表面的正半径指示曲率中心在表面的右侧(物侧)。负半径指示曲率中心在表面的左侧(像侧)。“INF”代表无穷远(如在光学中所用)。厚度(或间距)是到下一个表面的轴向距离。FNO代表透镜系统的光圈数。FFOV代表全视场。f_35mm是透镜系统的35mm等效焦距。V_x为相应透镜元件的色散系数。f和f_系统都代表透镜系统的有效焦距，f12为第一透镜元件和第二透镜元件的复合焦距，f3为第三透镜元件的有效焦距，f5为第五透镜元件的有效焦距，R9为第五透镜元件的物侧表面的曲率半径，R10为第五透镜元件的像侧表面的曲率半径，并且Vd1、Vd2、Vd3和Vd6分别是第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件和第六透镜元件的色散系数。TTL是在无穷远共轭处聚焦的透镜系统的总光程长度，并且可在透镜1的物侧表面或孔径光阑(无论哪个更靠近物体)到像平面之间测量。ImaH是像平面上的半对角线像高。

对于透镜元件和IR滤光片的材料，提供氦d线波长处的折射率N_d，以及相对于d线与氢的C线和F线的色散系数V_d。色散系数V_d可由以下公式定义：

V_d＝(N_d-1)/(N_F–N_C)，

其中N_F和N_C分别为材料在氢的F线和C线处的折射率值。

参考非球面系数表，描述了非球面表面的非球面方程可由下式给出：

Z＝(cr²/(1+sqrt[1–(1+K)c²r²]))+

A₄r⁴+A₆r⁶+A₈r⁸+A₁₀r¹⁰+A₁₂R¹²+A₁₄r¹⁴+A₁₆r¹⁶+A₁₈r¹⁸+A₂₀r²⁰

其中Z是平行于z轴的表面垂度(在这些示例实施方案中，z轴和光轴重合)，r是距顶点的径向距离，c是表面极点或顶点的曲率(表面曲率半径的倒数)，K是圆锥常数，并且A₄–A₂₀是非球面系数。在表中，“E”表示指数符号(10的幂次)。

需注意，下表中针对透镜系统的各种实施方案中的各种参数给出的值为通过示例给出的，而并非旨在进行限制。例如，示例性实施方案中的一个或多个透镜元件的一个或多个表面的一个或多个参数，以及组成这些元件的材料的参数可被赋予不同的值，同时仍然为透镜系统提供类似的性能。特别地，需注意，表中的一些值可使用如本文所述的透镜系统的实施方案针对相机的更大或更小的具体实施来按比例放大或缩小。

表1A(透镜系统110)

*表示非球面表面(在表1B至表1E中给出的非球面系数)

表1B-非球面系数(透镜系统110)

表1C-非球面系数(透镜系统110)

表1D-非球面系数(透镜系统110)

表1E-非球面系数(透镜系统110)

表1F：光学定义(透镜系统110)

表2A(透镜系统210)

*表示非球面表面(在表2B至表2E中给出的非球面系数)

表2B-非球面系数(透镜系统210)

表2C-非球面系数(透镜系统210)

表2D-非球面系数(透镜系统210)

表2E-非球面系数(透镜系统210)

表2F：光学定义(透镜系统210)

表3A(透镜系统310)

*表示非球面表面(在表3B至表3E中给出的非球面系数)

表3B-非球面系数(透镜系统310)

表3C-非球面系数(透镜系统310)

表3D-非球面系数(透镜系统310)

表3E-非球面系数(透镜系统310)

表3F：光学定义(透镜系统310)

表4A(透镜系统410)

*表示非球面表面(在表4B至表4E中给出的非球面系数)

表4B-非球面系数(透镜系统410)

表4C-非球面系数(透镜系统410)

表4D-非球面系数(透镜系统410)

表4E-非球面系数(透镜系统410)

表4F：光学定义(透镜系统410)

表5A(透镜系统510)

*表示非球面表面(在表5B至表5E中给出的非球面系数)

表5B-非球面系数(透镜系统510)

表5C-非球面系数(透镜系统510)

表5D-非球面系数(透镜系统510)

表5E-非球面系数(透镜系统510)

表5F：光学定义(透镜系统510)

表6A(透镜系统610)

*表示非球面表面(在表6B至表6E中给出的非球面系数)

表6B-非球面系数(透镜系统610)

表6C-非球面系数(透镜系统610)

表6D-非球面系数(透镜系统610)

表6E-非球面系数(透镜系统610)

表6F：光学定义(透镜系统610)

表7A(透镜系统710)

*表示非球面表面(在表7B至表7E中给出的非球面系数)

表7B-非球面系数(透镜系统710)

表7C-非球面系数(透镜系统710)

表7D-非球面系数(透镜系统710)

表7E-非球面系数(透镜系统710)

表7F：光学定义(透镜系统710)

表8A(透镜系统810)

*表示非球面表面(在表8B至表8E中给出的非球面系数)

表8B-非球面系数(透镜系统810)

表8C-非球面系数(透镜系统810)

表8D-非球面系数(透镜系统810)

表8E-非球面系数(透镜系统810)

表8F：光学定义(透镜系统810)

示例性计算设备

图10示出了被称为计算机系统2000的示例性计算设备，其可包括或具有如图1A至图9所示的具有透镜系统的相机的实施方案。此外，计算机系统2000可实现用于控制相机的操作和/或用于对用相机捕获的图像执行图像处理的方法。在不同的实施方案中，计算机系统2000可以是各种类型的设备中的任何设备，包括但不限于：个人计算机系统、台式计算机、膝上型计算机、笔记本电脑、平板电脑或平板设备、一体电脑或上网本计算机、大型计算机系统、手持式计算机、工作站、网络计算机、相机、机顶盒、移动设备、无线电话、智能电话、消费者设备、视频游戏控制器、手持式视频游戏设备、应用程序服务器、存储设备、电视、视频记录设备、外围设备诸如交换机、调制解调器、路由器，或一般性的任何类型的计算或电子设备。

在例示的实施方案中，计算机系统2000包括经由输入/输出(I/O)接口2030耦接到系统存储器2020的一个或多个处理器2010。计算机系统2000还包括耦接到I/O接口2030的网络接口2040和一个或多个输入/输出设备2050，诸如光标控制设备2060、键盘2070和一个或多个显示器2080。计算机系统2000还可包括同样可耦接到I/O接口2030的一个或多个相机2090，例如如上关于图1A至图9所述的一个或多个相机，或如上关于图1A至图9所述的一个或多个相机以及一个或多个其他相机，诸如常规宽视场相机。

在各种实施方案中，计算机系统2000可为包括一个处理器2010的单处理器系统，或者为包括若干个处理器2010(例如，两个、四个、八个或另一适当数量)的多处理器系统。处理器2010可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方案中，处理器2010可为实现多种指令集架构(ISA)(诸如x86、PowerPC、SPARC、或MIPS ISA或任何其他合适的ISA)中的任一种的通用或嵌入式处理器。在多处理器系统中，处理器2010中的每一个通常可以但并非必须实现相同的ISA。

系统存储器2020可被配置为存储可被处理器2010访问的程序指令2022和/或数据2032。在各种实施方案中，系统存储器2020可使用任何合适的存储器技术来实现，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪存型存储器或任何其他类型的存储器。在例示的实施方案中，程序指令2022可被配置为实现用于控制相机2090的操作以及用于利用集成相机2090或其他方法或数据来捕获和处理图像的各种接口、方法和/或数据，例如用于捕获、显示、处理和存储利用相机2090捕获的图像的接口和方法。在一些实施方案中，程序指令和/或数据可被接收、发送或存储在与系统存储器2020或计算机系统2000分开的不同类型的计算机可访问介质上或类似介质上。

在一个实施方案中，I/O接口2030可以被配置为协调设备中的处理器2010、系统存储器2020和任何外围设备(包括网络接口2040或其他外围设备接口，诸如输入/输出设备2050)之间的I/O通信。在一些实施方案中，I/O接口2030可执行任何必要的协议、定时或其他数据转换以将来自一个部件(例如系统存储器2020)的数据信号转换为适于由另一部件(例如处理器2010)使用的格式。在一些实施方案中，I/O接口2030可包括对例如通过各种类型的外围设备总线诸如外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体所附接的设备的支持。在一些实施方案中，I/O接口2030的功能例如可被划分到两个或更多个单独部件中，诸如北桥和南桥。此外，在一些实施方案中，I/O接口2030(诸如到系统存储器2020的接口)的功能中的一些或全部可直接并入到处理器2010中。

网络接口2040可被配置为允许在计算机系统2000与附接到网络2085的其他设备(例如，承载器或代理设备)之间或者在计算机系统2000的节点之间交换数据。在各种实施方案中，网络2085可包括一种或多种网络，包括但不限于：局域网(LAN)(例如以太网或企业网)、广域网(WAN)(例如互联网)、无线数据网、一些其他电子数据网络，或它们的某种组合。在各种实施方案中，网络接口2040可支持经由有线或无线通用数据网络(诸如例如任何合适类型的以太网网络)的通信；经由电信/电话网络(诸如模拟语音网络或数字光纤通信网络)的通信；经由存储区域网络(诸如光纤通道SANs)、或经由任何其它合适类型的网络和/或协议的通信。

输入/输出设备2050在一些实施方案中可包括一个或多个显示终端、键盘、小键盘、触控板、扫描设备、语音或光学识别设备或适于由计算机系统2000键入或访问数据的任何其他设备。多个输入/输出设备2050可存在于计算机系统2000中，或者可分布在计算机系统2000的各个节点上。在一些实施方案中，类似的输入/输出设备可以与计算机系统2000分开，并且可通过有线或无线连接(诸如通过网络接口2040)与计算机系统2000的一个或多个节点进行交互。

如图10所示，存储器2020可包括程序指令2022，该程序指令可为处理器可执行的，以实现用于支持集成相机2090的任何元件或动作，包括但不限于图像处理软件和用于控制相机2090的接口软件。在一些实施方案中，由相机2090捕获的图像可被存储到存储器2020。此外，由相机2090捕获的图像的元数据可被存储到存储器2020。

本领域的技术人员应当理解，计算机系统2000仅仅是例示性的，而并非旨在限制实施方案的范围。特别地，计算机系统和设备可包括可执行所指示功能的硬件或软件的任意组合，包括计算机、网络设备、互联网设备、PDA、无线电话、寻呼机、摄像机或静态相机等等。计算机系统2000还可连接到未示出的其他设备，或者相反作为独立的系统来操作。此外，由所示出的部件所提供的功能在一些实施方案中可被组合在更少的部件中或者被分布在附加部件中。类似地，在一些实施方案中，所示出的部件中的一些部件的功能可不被提供，和/或其它附加功能可能是可用的。

本领域的技术人员还将认识到，虽然各种项目被示出为在被使用期间被存储在存储器中或存储设备上，但是为了存储器管理和数据完整性，这些项目或其部分可在存储器和其他存储设备之间进行传输。另选地，在其他实施方案中，这些软件部件中的一些或全部可在另一设备上的存储器中执行，并且经由计算机间通信与例示的计算机系统2000进行通信。系统部件或数据结构中的一些或全部也可(例如作为指令或结构化数据)被存储在计算机可访问介质或便携式制品上以由合适的驱动器读取，其多种示例在上文中被描述。在一些实施方案中，存储在与计算机系统2000分开的计算机可访问介质上的指令可经由传输介质或信号(诸如经由通信介质诸如网络和/或无线链路而传送的电信号、电磁信号或数字信号)传输到计算机系统2000。各种实施方案还可包括在计算机可访问介质上接收、发送或存储根据以上描述所实现的指令和/或数据。一般来讲，计算机可访问介质可包括非暂态计算机可读存储介质或存储器介质，诸如磁介质或光学介质，例如盘或DVD/CD-ROM、易失性或非易失性介质，诸如RAM(例如SDRAM、DDR、RDRAM、SRAM等)、ROM等。在一些实施方案中，计算机可访问介质可包括传输介质或信号，诸如经由通信介质诸如网络和/或无线链路而传送的电气信号、电磁信号或数字信号。

在不同的实施方案中，本文所述的方法可以在软件、硬件或它们的组合中实现。此外，可改变方法的框的次序，并且可对各种要素进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。对于受益于本公开的本领域的技术人员，显然可做出各种修改和改变。本文所述的各种实施方案旨在为例示的而非限制性的。许多变型、修改、添加和改进是可能的。因此，可为在本文中被描述为单个示例的部件提供多个示例。各种部件、操作和数据存储库之间的界限在一定程度上是任意性的，并且在具体的示例性配置的上下文中示出了特定操作。预期了功能的其它分配，它们可落在所附权利要求的范围内。最后，被呈现为示例性配置中的分立部件的结构和功能可被实现为组合的结构或部件。这些和其它变型、修改、添加和改进可落入如以下权利要求书中所限定的实施方案的范围内。

Claims

1.一种透镜系统，所述透镜系统包括：

多个折射透镜元件，所述多个折射透镜元件沿所述透镜系统的光轴布置，其中所述多个折射透镜元件沿所述光轴从物侧到像侧依次包括：

具有正屈光力的第一折射透镜元件；

具有屈光力的第二折射透镜元件；

具有负屈光力的第三折射透镜元件；

具有正屈光力的第四折射透镜元件；

具有屈光力的第五折射透镜元件；

具有正屈光力的第六折射透镜元件；以及

具有屈光力的第七折射透镜元件；

其中所述透镜系统的光圈数在1.6至1.85的范围内，并且所述透镜系统的全视场为75度或更大；并且

其中所述透镜系统满足以下关系：

TTL/ImageH<1.7，

其中TTL为所述透镜系统的总光程长度，并且ImageH为所述透镜系统的像平面处的半对角线像高；并且

其中所述透镜系统满足以下关系：

Vd2>Vd3，

Vd2>Vd5，和

Vd6>45，

其中Vd2、Vd3、Vd5和Vd6分别为所述第二折射透镜元件、所述第三折射透镜元件、所述第五折射透镜元件和所述第六折射透镜元件的色散系数。

2.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统满足以下关系：

0.6<(f_系统/f12)<1.4，

其中f_系统为所述透镜系统的有效焦距，并且f12为所述第一折射透镜元件和所述第二折射透镜元件的复合焦距。

3.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统满足以下关系：

0.55<|f_系统/f3|+|f_系统/f5|<1.15，

其中f_系统为所述透镜系统的有效焦距，f3为所述第三折射透镜元件的有效焦距，并且f5为所述第五折射透镜元件的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统满足以下关系：

(R9+R10)/(R9-R10)<-2，

其中R9为所述第五折射透镜元件的物侧表面的曲率半径，并且R10为所述第五折射透镜元件的像侧表面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统满足以下关系：

0.8<(Vd1+Vd3)/Vd2<3，

其中Vd1为所述第一折射透镜元件的色散系数。

6.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第三折射透镜元件在近轴区域中具有凹形像侧表面。

7.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第五折射透镜元件具有凹形物侧表面和凸形像侧表面。

8.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第六折射透镜元件的物侧表面和像侧表面是非球面的，其中所述第六折射透镜元件在近轴区域中具有凸形物侧表面，并且其中所述第六折射透镜元件的所述物侧表面具有在外围区域中为凹形的至少一个部分。

9.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第七折射透镜元件的物侧表面和像侧表面是非球面的，其中所述第七折射透镜元件在近轴区域中具有凹形像侧表面，其中所述第七折射透镜元件的所述物侧表面具有在外围区域中为凹形的至少一个部分，并且其中所述第七折射透镜元件的所述像侧表面具有在外围区域中为凸形的至少一个部分。

10.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统还包括位于所述透镜系统的前顶点和所述第二折射透镜元件之间的孔径光阑。

11.根据权利要求10所述的透镜系统，其中所述透镜系统还包括位于所述第一折射透镜元件和所述第五折射透镜元件之间的至少一个辅助光阑。

12.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统的有效焦距f在3.4mm至5mm的范围内，并且所述透镜系统的全视场在75度至94度的范围内。

13.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述透镜系统的TTL小于6.8mm。

14.一种相机，所述相机包括：

光电传感器，所述光电传感器被配置为捕获投射到所述光电传感器的表面上的光；和

透镜系统，所述透镜系统被配置为折射来自位于所述相机前面的物场的光，以在所述光电传感器的所述表面处的像平面处形成场景的图像，其中所述透镜系统包括沿光轴从所述相机的物侧上的第一折射透镜元件到所述相机的像侧上的第七折射透镜元件依次排列的七个折射透镜元件；

其中所述透镜系统满足以下关系：

TTL/ImageH<1.7，

其中TTL为所述透镜系统的总光程长度，并且ImageH为所述像平面处的半对角线像高；并且

其中所述透镜系统满足以下关系：

Vd2>Vd3，

Vd2>Vd5，和

Vd6>45，

15.根据权利要求14所述的相机，其中所述透镜系统满足以下关系中的一者或多者：

0.6<(f_系统/f12)<1.4，

0.55<|f_系统/f3|+|f_系统/f5|<1.15，

(R9+R10)/(R9-R10)<-2，和

0.8<(Vd1+Vd3)/Vd2<3，

其中f_系统为所述透镜系统的有效焦距，f12为所述第一折射透镜元件和所述第二折射透镜元件的复合焦距，f3为所述第三折射透镜元件的有效焦距，f5为所述第五折射透镜元件的有效焦距，R9为所述第五折射透镜元件的物侧表面的曲率半径，R10为所述第五折射透镜元件的像侧表面的曲率半径，并且Vd1是所述第一折射透镜元件的色散系数。

16.根据权利要求14所述的相机，其中所述透镜系统的有效焦距f在3.4mm至5mm的范围内，并且所述透镜系统的全视场在75度至94度的范围内。

17.根据权利要求14所述的相机，其中所述透镜系统的TTL小于6.8mm。

18.一种设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

一个或多个相机；和

存储器，所述存储器包括能够由所述一个或多个处理器中的至少一个处理器执行的程序指令，以控制所述一个或多个相机的操作；

其中所述一个或多个相机中的至少一个相机为包括以下各项的相机：

透镜系统，所述透镜系统被配置为折射来自位于所述相机前面的物场的光，以在所述光电传感器的所述表面处的像平面处形成场景的图像，其中所述透镜系统包括沿光轴从所述相机的物侧上的第一折射透镜元件到所述相机的像侧上的第七折射透镜元件依次排列的七个折射透镜元件，其中所述透镜系统的光圈数在1.6至1.85的范围内，并且所述透镜系统的全视场为75度或更大，并且其中所述透镜系统满足以下关系：

TTL/ImageH<1.7，

其中所述透镜系统满足以下关系：

Vd2>Vd3，

Vd2>Vd5，并且

Vd6>45，

19.根据权利要求18所述的设备，其中所述透镜系统的有效焦距f在3.4mm至5mm的范围内，所述透镜系统的全视场在75度至94度的范围内，并且所述透镜系统的TTL小于6.8mm。