CN115516357B - 薄型弹出式宽相机镜头 - Google Patents

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Abstract

用于紧凑型数码相机的弹出式镜头系统，包括影像传感器和镜头，所述镜头具有大于60度的视场，由目标侧往成像侧且从L1开始的i个透镜元件L1‑Li，每个透镜元件Li具有各自的焦距fi，透镜元件被划分为通过大间隙(BG)隔开的两个透镜群组G1和G2，所述镜头在弹出状态下具有弹出总轨迹长度TTL<20毫米，且在折叠状态下具有折叠总轨迹长度c‑TTL，其中BG>0.25x TTL，其中G1可相对于G2和相对于影像传感器移动以进行聚焦，或是G1和G2可相对于影像传感器一起移动以进行聚焦，其中比值c‑TTL/TTL<0.7。

Description

薄型弹出式宽相机镜头
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年1月25日提交的美国临时专利申请63/141,128的优先权，其所有揭露内容的全文以引用方式并入本文。
技术领域
本揭露内容一般涉及数码相机，特别是涉及具有弹出构造和镜头的数码相机。
定义
在本申请中，对于说明书和附图中提及的光学和其他特性，使用了以下符号和缩写，所有这些都是本领域已知的术语：
总轨迹长度(Total track length，TTL)：当系统聚焦到无穷远的目标距离时，沿平行于镜头光轴的轴所测量的第一透镜元件L1的前表面S1的一点和影像传感器之间的最大距离。
后焦距(Back focal length，BFL)：当系统聚焦到无穷远的目标距离时，沿平行于镜头光轴的轴所测量的最后一个透镜元件LN的后表面S2N的一点与影像传感器之间的最小距离。
有效焦距(Effective focal length，EFL)：在镜头(透镜元件L1到LN的组件)中，所述镜头后主点(rear principal point)P'和后焦点(rear focal point)F'之间的距离。
f-数(f-number，f/#)：EFL与入射光瞳(entrance pupil)直径的比值。
背景技术
多孔径数码相机(或多摄像头)是当今移动手持电子设备(简称“移动设备”，如智能手机、平板电脑等)的标准配置。通常，具有70-90度的宽相机视场(FOVW)的宽相机用作移动设备的主要(或“首位”)相机。
一个主要挑战是设计宽摄像头以支持更高的影像质量(image quality，IQ)，并且仍然适合设备高度小于10mm的薄型移动设备。提高宽摄像头影像质量的一条有望的途径是加入更大的影像传感器。
图1A示意性地示出了诸如TTL、EFL和BFL的各种相机实体的定义。在移动设备中的多摄像头中使用的大多数微型镜头中，TTL大于EFL，如图1A所示，例如对于宽镜头。
图1B示出了具有具有视场(FOV)的镜头、EFL和具有传感器宽度S的影像传感器的示例性相机。对于固定的宽度/高度比和(矩形)影像传感器，传感器对角线(SD)与传感器宽度和高度成比例。例如，1/1.2“传感器的SD为14.3mm。水平FOV与EFL和传感器宽度S相关，如下所示：
这表明，要实现具有更大影像传感器但FOV相似的相机，需要更大的EFL。在宽摄像头中加入更大的影像传感器对于提高宽摄像头的IQ是可取的，但它需要更大的EFL来保持相同的(宽摄像头)FOV，导致更大的TTL，这是非期望的，因为它阻碍了将宽摄像头集成在移动设备中。
弹出式摄像头可解决此冲突。它们结合了相机使用时(“弹出状态”)的大型TTL和相机不使用时(“折叠状态”)将TTL折叠为折叠的TTL(“c-TTL”)的超薄设计的优点。c-TTL与现代移动设备的高度尺寸兼容。只有在弹出状态下，弹出式摄像头才能作为摄像头运行。所述弹出式摄像机，例如，在共同拥有的国际专利申请PCT/IB2020/058697中，进行了描述。
具有支持弹出式宽摄像头的宽摄像头镜头设计将是有益的，所述弹出式宽摄像头包括大的影像传感器，例如1/1.2“，或更大的影像传感器，即SD≥14.3毫米。
发明内容
在各种示例中，公开了一种用于紧凑型数码相机的镜头系统，其包括具有一传感器对角线SD的一影像传感器及一镜头。所述镜头具有视场FOV>60度且具有从一目标侧朝向一成像侧且从L1开始的N个透镜元件L1-LN(N≥6)，每个透镜元件Li具有各自的焦距fi，其大小为|fi|，所述透镜元件被划分为通过一大间隙(big gap，BG)隔开的两个透镜群组G1和G2，所述镜头在一弹出状态下具有一弹出总轨迹长度TTL<20毫米，且在一折叠状态下具有一折叠总轨迹长度(c-TTL)，其中所述镜头系统被配置为通过将BG折叠为折叠的BG以从弹出状态切换到折叠状态(反之亦然)，其中BG>0.25x TTL，其中SD≥12毫米，其中一比值c-TTL/SD<0.7。
在一些实施例中，G1包括五个或更多个透镜元件，其中G2包括一个或两个透镜元件。
在一些实施例中，比值c-TTL/TTL<0.7。在一些实施例中，比值c-TTL/TTL<0.65。
在一些实施例中，BG>0.3x TTL。在一些实施例中，BG>0.35x TTL。
在一些实施例中，G1的一厚度TG1满足0.35xTTL<TG1<0.47xTTL。
在一些实施例中，G1的一焦度(power)PG1满足PG1>0且G2的一焦度PG2满足PG2<0。在一些实施例中，-1.81≤PG1/PG2≤-0.9。
在一些实施例中，i＝6，从透镜元件L1到L6的透镜焦度(lens power)的一序列可为正-负-正-负-正-负。
在一些实施例中，i＝7，从透镜元件L1到L7的透镜焦度的一序列可为正-负-负-正-负-正-负、或是正-负-正-负-负-正-负、或是正-正-负-正-负-正-负、或是正-负-正-正-负-正-负。
在一些实施例中，i＝8，从透镜元件L1到L8的透镜焦度的一序列可为正-正-负-正-负-正-正-负、或是正-负-负-正-负-正-正-负。
在一些实施例中，G1中的最后两个透镜元件一起具有阿贝数V与有效焦距EFL，50<V<120，且13毫米<EFL<50毫米。
在一些实施例中，L1的焦距大小|f1|和L6的焦距大小|f6|的变化幅度可小于25％，其中|f1|和|f6|皆小于L2、L3、L4和L5各自的焦距大小|f2|、|f3|、|f4|和|f5|的45％。
在一些实施例中，L1、L2、L3和L4相对于所述目标侧具有弯月面(meniscus)形状，且L5和L6相对于所述成像侧具有弯月面形状。
在一些实施例中，L4的焦距大小|f4|的变化幅度可大于L1、L2、L3、L5和L6各自的焦距大小|f1|、|f2|、|f3|、|f5|、|f6|的50％。
在一些实施例中，L6的焦距大小|f6|的变化幅度可大于各个焦距大小|f1|、|f2|、|f3|、|f4|、|f5|的100％。
在一些实施例中，PG1/P3的变化幅度不大于1的10％。在一些实施例中，PG1/P6的变化幅度不大于1的10％。在一些实施例中，PG1/P3及PG1/P6的变化幅度不大于1的20％。在一些实施例中，PG1/P6及PG1/P7的变化幅度不大于1的20％。在一些实施例中，PG1/P1的变化幅度不大于1的20％。在一些实施例中，PG1/P1、PG1/P5及PG1/P7的变化幅度不大于1的20％在一些实施例中，PG1/P6及PG1/P8的变化幅度不大于1的20％。在一些实施例中，PG1/P3、PG1/P6及PG1/P8的变化幅度不大于1的10％。
在一些实施例中，一个或多个透镜元件由玻璃制成，其中所述一个或多个透镜元件的每一个的折射率n可大于1.7。
在一些实施例中，L4由玻璃制成，且折射率n>1.7。
在一些实施例中，L2、L4、L6由玻璃制成，且各自的折射率n>1.7。
在一些实施例中，L4和L6由玻璃制成，且各自的折射率n>1.7。
在一些实施例中，L1的前表面(front surface)的一偏转点(deflection point)位于距离从所述镜头的一光轴测得的d-f位置处，其中1.5毫米<d-f<3.5毫米。
在一些实施例中，L1的后表面(rear surface)的一偏转点位于距离从所述镜头的一光轴测得的d-r位置处，其中1.5毫米<d-r<3.5毫米。
在一些实施例中，上述的或下述的镜头系统被包括在具有一传感器的一弹出式相机中，所述传感器具有一传感器对角线SD在10-30毫米的范围内。
在一些实施例中，上述的或下述的镜头系统被包括在具有一传感器的一弹出式相机中，所述传感器具有一传感器对角线SD在14-22毫米的范围内。
在一些实施例中，上述的或下述的镜头系统被包括在一弹出式相机中，其中所述弹出式相机被包括在一智能手机中。
在各种示例中，公开了一种用于紧凑型数码相机的镜头系统，其包括具有一传感器对角线SD的一影像传感器及一镜头，所述镜头具有视场FOV>60度且具有一f数(f/#)、一镜头厚度(“TLens”)、一后焦距(BFL)、一有效焦距(EFL)及从一目标侧朝向一成像侧且从L1开始的N个透镜元件L1-LN(N≥6)，每个透镜元件Li具有各自的焦距fi，其大小为|fi|，其中所述镜头系统被配置为通过将BFL折叠为折叠的BFL以从一弹出状态切换到一折叠状态(反之亦然)，其中SD≥12毫米，其中BFL>0.15x TTL，其中一比值c-TTL/SD<0.65。
附图说明
下文参考本段后面列出的附图描述本文公开的示例的非限制性示例。出现在多个附图中的相同结构、元件或部件通常在其出现的所有附图中使用相同的编号进行标记。如果显示了相同的元件，但仅在一个附图中编号，则假定它们在其出现的所有附图中具有相同的编号。附图和描述旨在说明和澄清本文公开的示例，不应被视为以任何方式限制。在附图中：
图1A示意性地示出了各种实体的定义，诸如TTL和EFL；
图1B显示了薄型镜头近似或等效的FOV、EFL和S的定义；
图2A示意性地示出本文公开的聚焦到无穷远时处于弹出状态的弹出式光学镜头系统；
图2B示意性地示出了处于折叠状态的图2A的弹出式系统；
图2C示意性地示出了本文公开的处于弹出状态的另一弹出式光学镜头系统；
图2D示意性地示出了处于折叠状态的图2C的弹出式系统；
图3A示出了通过根据第一方法聚焦到更近(例如，50厘米)距离的图2A的弹出式系统；
图3B示出了通过根据第二方法聚焦到更近(例如，50厘米)距离的图2A的弹出式系统；
图4示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的示例；
图5示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的另一示例；
图6示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图7示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图8示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图9示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图10示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图11示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图12示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图13示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图14示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例；
图15、16、17和18示出了本文公开的弹出式光学镜头系统的又一示例。
具体实施方式
图2A示出了包括本文公开的包括弹出式镜头202和影像传感器204的“2-组”(或“2G”)弹出式光学镜头系统200的示例。弹出式光学镜头系统200显示为处于弹出或扩展状态(即聚焦到无穷大)。弹出式镜头202被划分为由大间隙(big gap，BG)所隔开的两个透镜群组，第一个为目标侧的透镜群组(“G1”)且第二个为传感器侧的透镜群组(“G2”)。G1的厚度由TG1表示。镜头202包括多个N个透镜元件Li(其中“i”是1到N之间的整数，其中N可例如是5到9之间的整数)。L1是最靠近目标侧的透镜元件，LN是最靠近成像侧的透镜元件，亦即，影像传感器的所在侧。本顺序适用于本文公开的所有镜头和透镜元件。每个透镜元件Li包括各自的前表面S2i-1(指标“2i-1”表示前表面的编号)和各自的后表面S2i(指标“2i”表示后表面的编号)。此编号规定在整个说明书中被使用。或者，如本说明书所述，透镜表面被标记为“Sk”，k从1到2N。前表面和后表面在某些情况下可能是非球面的。然而，这并不限制。
如本文所使用的，每个透镜元件的术语“前表面”是指位于更靠近相机入口(相机目标侧)的透镜元件的表面，术语“后表面”是指位于更靠近影像传感器(相机成像侧)的透镜元件的表面。
每个透镜群组包括一个或多个透镜元件Li。G1可包括≥5个元件，G2可包括1-2个元件。G2可用作本领域已知的场透镜(field lens)。
图2B示出了处于折叠状态的2G弹出式光学镜头系统200。大间隙BG被折叠成折叠的BG(标记为“c-BG”)，即G1和G2之间的距离减小，导致折叠的TTL(“c-TTL”)。c-BG可在0.2mm-5mm的范围内。仅有BG改变。弹出式光学镜头系统200中的其他距离，例如分别包括在G1和G2中的各个透镜元件之间的距离，并未改变。
图2C示出了“1-组”(或“1G”)弹出式光学镜头系统250的示例，该系统包括具有厚度TLens的弹出式镜头252和本文公开的影像传感器254。弹出式光学镜头系统250显示为处于弹出状态。弹出式镜头252并未分为两个透镜群组。图2D示出了处于折叠状态的1G弹出式光学镜头系统250。BFL被折叠为折叠的BFL(标记为“c-BFL”)，即镜头252和影像传感器254之间的距离减小了，从而导致了c-TTL。c-BFL可在0-3mm的范围内。仅有BFL改变。弹出式光学镜头系统250中的其他距离，例如镜头252的透镜元件之间的距离，并未改变。
2G弹出式光学镜头系统200和1G弹出式光学镜头系统250可以被包括在弹出式相机中。为了执行光学影像稳定(optical image stabilization，OIS)，弹出式相机可以使用本领域已知的几种方法。此类方法可以是“镜头移位OIS”，其中镜头相对于影像传感器和承载OIS移动设备的相机移动，或“传感器移位OIS”，其中影像传感器相对于镜头和承载OIS移动设备的相机移动。
本文公开的所有弹出式光学镜头系统可用于共同拥有的PCT专利申请PCT/IB2020/058697中描述的弹出式相机的示例中。
其中，图2A示出了聚焦到无穷远的2G弹出式光学镜头系统200，图3A示出了聚焦到更近物体的2G弹出式光学镜头系统200，例如，根据被称为“G1-G2聚焦”的第一聚焦方法聚焦到1m。对于G1-G2聚焦，G1和G2通过聚焦行程ΔfG1-G2＝TFocus-BG，从BG给定的厚度移动到TFocus相对于彼此给定的厚度。BFL没有改变，但BG改变。表1给出了本文公开的所有2G镜头系统的BG和TFocus的值。#BG表示G1-G2聚焦时发生变化的表面。
图3B示出了2G弹出式光学镜头系统200聚焦到更近的物体，例如，根据被称为“镜头聚焦”的第二聚焦方法聚焦到1m。对于镜头聚焦，G1和G2作为一个镜头相对于影像传感器一起移动ΔfLens。BG不变，但BFL改变。镜头对焦是移动电子设备中最先进的数码相机使用的标准方法。
下面公开的所有2G弹出式光学镜头系统都可以通过G1-G2聚焦以及透镜聚焦进行聚焦。下面公开的所有1G弹出式光学镜头系统均通过透镜聚焦进行聚焦。
下面公开的所有弹出式光学镜头系统显示为处于弹出状态，其中包括运作中的光学镜头系统的弹出式相机
在折叠状态下，所有2G弹出式光学镜头系统的示例具有0.2mm-4.4mm的c-BG。在折叠状态下，所有1G弹出式光学镜头系统的示例具有1.0mm-2.5mm的c-BFL。小的c-BG和c-BFL分别有利于实现可集成在智能手机等超薄移动设备中的超薄摄像头模块。为了澄清，本文公开的所有镜头系统都可以有益地被包括在智能手机中或并入智能手机中。
表1显示了以下公开的镜头系统示例400-1800中包括的值和范围(SD、TTL、c-TTL、BG、c-BG、EFL、TG1、TFocus、dL1-L2、TLens、fLS、fN-1，单位为毫米(mm)；半视场(“HFOV”)和35mm等效焦距(“35mm EqFL”)，单位为度，阿贝数v、#LS和f数(“f/#”)不带单位，焦度(power)的单位为反米[1/m]。c-TTLMIN和c-TTLMAX分别指在各自的示例中可以实现的最小和最大c-TTL。通常，在表1中，“MIN”和“MAX”分别指范围内的最小值和最大值。
“#LS”表示镜头中最强(strongest)的透镜元件的编号，即正焦距f最小的透镜元件。“fLS”表示镜头中最强的透镜元件的f。“fN-1”表示镜头中第N-1个(即倒数第二个)透镜元件的f。dL1-L2表示L1和L2之间的距离(或气隙)。
对于2G型镜头系统，LM指G1中的最后一个透镜元件。指标“LM-1+LM”是指G1中最后两个透镜元件一起的特性。例如，在示例400中，LM-1+LM一起表示L5和L6的特性，在示例1500中，LM-1+LM一起表示L6和L7的特性等。对于执行G1-G2聚焦，BG表示聚焦到无穷大时表面“#BG”的厚度。“TFocus”表示聚焦到1m和0.5m时表面“#BG”相应的厚度。整个G1组的焦度标记为PG1，整个G2组的焦度标记为PG2，各个透镜元件的焦度由元件编号进行标记，亦即，L1的焦度标记为P1，L2的焦度标记为P2等。TG1给出G1的厚度。
示例 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 MIN MAX
类型 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G 2G
SD 14.3 14.3 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 14.30 21.50
TTL 10.83 11.07 16.79 16.82 14.99 13.80 15.90 14.01 14.00 16.39 14.66 16.72 10.83 16.82
c-TTLMIN 6.49 6.50 9.01 9.00 9.01 9.00 9.00 9.00 9.00 8.80 8.80 8.81 6.49 9.01
c-TTLMAX 10.50 10.50 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 10.50 12.00
BG 4.54 4.78 7.98 8.01 6.18 5.00 7.10 5.20 5.20 7.79 6.07 8.12 4.54 8.12
#BG 13 13 13 13 13 11 13 13 13 13 13 15 11 15
TFocus(1m) 4.6073 4.848 8.309 7.237 5.321 5.313 8.071 4.607 8.309
TFocus(0.5m) 8.332 6.435 5.375 6.318 8.396 5.375 8.396
c-BGMIN 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
c-BGMAX 4.21 4.20 3.19 3.20 3.19 3.20 3.20 3.20 3.20 3.40 3.40 3.39 3.19 4.21
EFL 9.09 9.15 13.36 13.41 12.12 12.23 13.14 12.11 12.10 12.58 12.70 13.19 9.09 13.41
TG1 4.55 4.71 5.94 6.34 6.27 6.35 6.32 6.40 6.18 6.17 5.73 5.84 4.55 6.40
PG1 0.12 0.12 0.08 0.08 0.09 0.09 0.08 0.09 0.10 0.08 0.09 0.08 0.08 0.12
PG2 -0.10 -0.07 -0.04 -0.05 -0.08 -0.07 -0.07 -0.10 -0.11 -0.07 -0.08 -0.08 -0.11 -0.04
vLM-1+LM 75.80 76.39 71.87 79.38 80.34 75.35 75.80 75.80 93.91 56.87 109.10 76.28 56.87 109.10
EFLLM-1+LM 13.93 35.70 17.51 49.75 33.06 45.84 20.27 26.20 15.81 12.50 16.65 27.55 12.50 49.75
f/# 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.50 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.50
HFOV 38.00 38.00 38.70 38.60 41.30 41.10 39.10 41.20 41.20 39.30 39.80 39.40 38.00 41.30
35mm EqFL 27.59 27.77 26.97 27.06 24.47 24.69 26.53 24.44 24.43 25.40 25.64 26.62 24.43 27.77
BG/TTL 0.42 0.43 0.48 0.48 0.41 0.36 0.45 0.37 0.37 0.48 0.41 0.49 0.36 0.49
c-TTLMIN/TTL 0.60 0.59 0.54 0.54 0.60 0.65 0.57 0.64 0.64 0.54 0.60 0.53 0.53 0.65
c-TTLMAX/TTL 0.97 0.95 0.71 0.71 0.80 0.87 0.75 0.86 0.86 0.73 0.82 0.72 0.71 0.97
TG1/TTL 0.42 0.43 0.35 0.38 0.42 0.46 0.40 0.46 0.44 0.38 0.39 0.35 0.35 0.46
TTL/EFL 1.19 1.21 1.26 1.25 1.24 1.13 1.21 1.16 1.16 1.30 1.15 1.27 1.13 1.30
TTL/SD 0.76 0.77 0.78 0.78 0.70 0.64 0.74 0.65 0.65 0.76 0.68 0.78 0.64 0.78
c-TTL/SD 0.45 0.45 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.41 0.41 0.41 0.41 0.45
PG1/PG2 -1.20 -1.71 -2.00 -1.60 -1.13 -1.29 -1.14 -0.90 -0.91 -1.14 -1.13 -1.00 -2.00 -0.90
c-TTLMIN/SD 0.45 0.45 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.41 0.41 0.41 0.41 0.45
c-TTLMAX/SD 0.73 0.73 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.73
表1
表1(续)
在下面公开的所有2G镜头系统示例400-1500中，TTL与EFL的比值在TTL/EFL＝1.13-1.3的范围内，TTL与SD的比值在TTL/SD＝0.64-0.78的范围内，c-TTL与SD的比值在c-TTL/SD＝0.41-0.73的范围内。
在下面公开的所有1G镜头系统示例1600-1800中，TTL与EFL的比值在TTL/EFL＝1.05-1.3的范围内，TTL与SD的比值在TTL/SD＝0.59-0.65的范围内，c-TTL与SD的比值在c-TTL/SD＝0.50-0.65的范围内。
图4示出了本文公开的编号为400的2G弹出式光学镜头系统的示例。镜头系统400包括分为两个透镜群组G1和G2的弹出式镜头402、影像传感器404和可选的光学元件406。光学元件406可以是例如红外(IR)滤光器和/或玻璃影像传感器防尘罩。影像传感器404的SD为14.3mm。G1包括6个透镜元件，G2包括一个透镜元件。光线穿过镜头402并在影像传感器404上形成影像。图4显示了3个场，每个场有3条射线：上边缘射线、下边缘射线和主射线。所有进一步的附图也显示了这3条射线。
弹出式镜头402的详细光学数据和表面数据如表2-3所示。表2提供了表面类型，表3提供了非球面系数。表面类型包括：
a)平面(Plano)：平坦表面，无曲率。
b)Q类型1(QT1)表面凹陷公式(surface sag formula)：
c)均匀非球面(ASP)表面凹陷公式：
其中{z，r}是标准圆柱极坐标(standard cylindrical polar coordinates)，c是表面的近轴曲率(paraxial curvature)，k是圆锥参数，rnorm通常是表面的通光孔径(clearaperture，CA)的一半，An是透镜数据表中显示的非球面系数。Z轴朝向成像侧为正。CA的值表示为通光孔径半径，即D/2。参考波长为555.0nm。除了折射率(“index”)和阿贝#，单位为毫米。每个透镜元件Li具有各自的焦距fi，如表2所示。FOV以半FOV(HFOV)表示。表面类型、Z轴、CA值、参考波长、单位、焦距和HFOV的定义适用于下表。
表2
表3
/>
表3(续)
L1的偏转点(deflection point)位于距离从后表面的光轴(“OA”)测得的1.884mm位置处。L1的焦距大小(|f1|)和L6的焦距大小(|f6|)相似，即它们的大小的变化幅度可小于30％。焦距大小|f1|和|f6|成对比单透镜元件L2、L3、L4和L5的所有的焦距大小小得多，即|f1|、|f6|<<|f2|、|f3|、|f4|、|f5|。例如，|f2|、|f3|、|f4|、|f5|可能比|f1|、|f6|大45％以上。L1的焦度(P1)和PG1的比值满足P1/PG1＝0.89。具体而言，表4显示了比值|fi/f1|和|fi/f6|以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li |fi/f1| |fi/f6| Pi/PG1
1 1.00 1.22 0.89
2 3.03 3.70 -0.29
3 6.04 7.36 -0.15
4 4.90 5.97 0.18
5 1.49 1.81 -0.60
6 0.82 1.00 1.09
7 -0.82
表4
图5示出了本文公开的编号为500的2G弹出式光学镜头系统的另一示例。镜头系统500包括分为两个透镜群组G1和G2的弹出式镜头502、影像传感器504和可选的光学元件506。影像传感器504的SD为14.3mm(“1/1.2”传感器”)。表5提供了表面类型，表6提供了非球面系数。
/>
表5
表6
/>
表6(续)
从L1到L7的透镜元件的焦度序列如下：+--+-+-(正-负-负-正-负-正-负)。具体而言，表7给出了从L1到L7的透镜元件的透镜焦度Pi。L1、L2和L4各自是相对于目标侧形成的弯月面。L5和L6各自是相对于成像侧形成的弯月面。|f4|远小于单一透镜元件L1、L2和L3的所有焦距|f|。即|f4|<<|f1|、|f2|、|f3|。例如，|f1|、|f2|、|f3|可能比|f4|大50％以上。L4由玻璃制成，折射率n>1.7。PG1和P3相似，即PG1/P3的变化幅度不大于1的10％。具体而言，表7显示了焦度Pi、比值|f/f4|，以及每个Pi和PG1的比值
表7
图6示出了本文公开的编号为600的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统600包括分为G1和G2的弹出式镜头602、影像传感器604和可选的光学元件606。影像传感器604的SD可为21.5mm(“1/0.8”传感器”)。表8提供了表面类型，表9提供了非球面系数。
表8
表9
/>
表9(续)
从L1到L7的透镜元件的焦度序列如下：+-+--+-(正-负-正-负-负-正-负)。L5和L6(G1的最后两个透镜元件)一起具有阿贝#L5+L6＝71.87，EFLL5+L6＝17.51mm。|f6|远小于单一透镜元件L1、L2、L3、L4、L5的所有焦距大小，即|f6|<<|f1|、|f2|、|f3|、|f4|、|f5|。例如，|f1|、|f2|、|f3|、|f4|、|f5|可大于|f6|的100％。L2、L4和L6由玻璃制成，折射率n>1.7。PG1和P6相似，即PG1/P6的变化幅度不超过1的10％。具体而言，表10显示了焦度Pi、比值|f/f6|以及每个Pi和PG1的比值。
透镜元件Li Pi |f/f6| Pi/PG1 折射率n
1 0.04 2.15 0.50 1.58
2 -0.01 13.09 -0.08 1.80
3 0.03 2.83 0.38 1.65
4 -0.03 3.04 -0.36 1.75
5 -0.03 2.56 -0.42 1.68
6 0.09 1.00 1.08 1.76
7 -0.04 -0.55 1.50
表10
图7示出了本文公开的编号为700的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统700包括分为G1和G2的弹出式镜头702、影像传感器704和可选的光学元件706。影像传感器204的SD可为21.5mm(“1/0.8”传感器”)。表11提供了表面类型，表12提供了非球面系数。
表11
/>
表12
表12(续)
从L1到L7的透镜元件的焦度序列如下：++-+-+-(正-正-负-正-负-正-负)，见表13。L5和L6(G1的最后两个透镜元件)一起具有阿贝#L5+L6＝79.38，EFLL5+L6＝49.75mm。|f4|远小于单透镜元件L1、L2、L3、L5、L6的所有焦距大小，即|f4|<<|f1|、|f2|、|f3|、|f5|、|f6|。例如，|f1|、|f2|、|f3|、|f5|、|f6|可大于|f4|的80％。
L1的偏转点(deflection point)位于距离从前表面的OA测得的3.275mm位置处以及位于距离从后表面的OA测得的2.749mm位置处。PG1和P3相似，以及PG1和P6相似，即PG1/P3及PG1/P6的变化幅度不超过1的20％。L4由玻璃制成，折射率n>1.7。具体而言，表13还显示了焦度Pi、每个Pi和PG1的比值、比值|f/f4|和每个透镜元件的折射率。
透镜元件Li Pi Pi/PG1 |f/f4| 折射率n
1 0.03 0.33 4.98 1.55
2 0.01 0.08 19.99 1.68
3 -0.09 -1.12 1.48 1.59
4 0.13 1.67 1.00 1.89
5 -0.06 -0.75 2.21 1.64
6 0.07 0.89 1.86 1.55
7 -0.05 -0.62 1.53
表13
图8示出了本文公开的编号为800的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统800包括划分为G1和G2的弹出式镜头802、影像传感器804和可选的光学元件806。影像传感器804的SD可为21.5mm。表14仅提供了表面类型，表15提供了非球面系数。
表14
/>
表15
表15(续)
从L1到L7的透镜焦度的序列如下：++-+-+-(正-正-负-正-负-正-负)。L1的偏转点位于距离从前表面的OA测得的1.989mm位置处，及距离从后表面的OA测得的1.95mm位置处。PG1和P6相似，以及PG1和P7相似，即PG1/P6以及PG1/P7的变化幅度不超过1的20％。具体而言，表16显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.01 0.16
2 0.06 0.71
3 -0.04 -0.41
4 0.03 0.37
5 -0.06 -0.61
6 0.08 0.87
7 -0.08 -0.84
表16
图9示出了本文公开的编号为900的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统900包括划分为G1和G2的弹出式镜头902、影像传感器904和可选的光学元件906。影像传感器904的SD可为21.5mm。G1包括5个透镜元件，G2包括一个透镜元件。表17提供了表面类型，表18提供了非球面系数。
表17
表18
表18(续)
从L1到L6的透镜焦度的序列如下：+-+-+-(正-负-正-负-正-负)。PG1和P1相似，即PG1/P1与1的变化不超过20％。具体而言，表19显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.10 1.09
2 -0.04 -0.40
3 0.02 0.20
4 -0.04 -0.48
5 0.06 0.67
6 -0.07 -0.78
表19
图10示出了本文公开的编号为1000的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1000包括分为G1和G2的弹出式镜头1002、影像传感器1004和可选的光学元件1006。影像传感器204的SD可为21.5mm。表20提供了表面类型，表21提供了非球面系数。
表20
表21
表21(续)
从L1到L7的透镜焦度的序列如下：+--+-+-(正-负-负-正-负-正-负)。PG1和P6相似，即PG1/P6与1的变化不超过20％。L4和L6由玻璃制成，折射率n>1.7。具体而言，表22显示了焦度Pi、每个Pi和PG1之间的比值以及透镜元件的折射率。
透镜元件Li Pi Pi/PG1 折射率n
1 0.07 0.86 1.58
2 -0.02 -0.25 1.65
3 -0.01 -0.15 1.64
4 0.01 0.15 1.75
5 -0.05 -0.60 1.64
6 0.09 1.10 1.76
7 -0.07 -0.87 1.55
表22
图11示出了本文公开的编号为1100的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1100包括分为G1和G2的弹出式镜头1102、影像传感器1104和可选的光学元件1106。影像传感器1104的SD可为21.5mm。表23提供了表面类型，表24提供了非球面系数。
表23
/>
表24
表24(续)
从L1到L7的透镜焦度的序列如下：+-++-+-(正-负-正-正-负-正-负)。PG1和P1相似，以及PG1和P7相似，即PG1/P1以及PG1/P7与1的变化不超过10％。L4和L6由玻璃制成，折射率n>1.7。具体而言，表25显示了焦度Pi、每个Pi和PG1之间的比值以及透镜元件的折射率。
透镜元件Li Pi Pi/PG1 折射率n
1 0.09 1.00 1.53
2 -0.04 -0.46 1.65
3 0.01 0.07 1.64
4 0.02 0.21 1.75
5 -0.055 -0.58 1.64
6 0.09 0.90 1.76
7 -0.10 -1.03 1.55
表25
图12示出了本文公开的编号为1200的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1200包括分为G1和G2的弹出式镜头1202、影像传感器1204和可选的光学元件1206。影像传感器1204的SD可为21.5mm。表26提供了表面类型，表27提供了非球面系数。
表26
表27
表27(续)
从L1到L7的透镜焦度的序列如下：+-+--+-(正-负-正-负-负-正-负)。PG1和P1相似，PG1和P5相似，PG1和P7相似，即PG1/P1以及PG1/P5以及PG1/P7与1的变化不超过20％。具体而言，表28显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.09 0.90
2 -0.03 -0.32
3 0.01 0.06
4 -0.01 -0.10
5 -0.08 -0.83
6 0.13 1.39
7 -0.11 -1.11
表28
图13示出了本文公开的编号为1300的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1300包括划分为G1和G2的弹出式镜头1302、影像传感器1304和可选的光学元件1306。影像传感器1304的SD可为21.5mm。表29提供了表面类型，表30提供了非球面系数。
表29
表30
从L1到L7的透镜焦度的序列如下：+-+--+-(正-负-正-负-负-正-负)。PG1和P6相似，PG1和P7相似，即PG1/P6以及PG1/P7与1的变化不超过20％。具体而言，表31显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.03 0.39
2 -0.01 -0.13
3 0.05 0.57
4 -0.05 -0.63
5 -0.003 -0.04
6 0.08 0.96
7 -0.07 -0.88
表31
图14示出了本文公开的编号为1400的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1400包括分为G1和G2的弹出式镜头1402、影像传感器1404和可选的光学元件1406。影像传感器1404的SD可为21.5mm。G1包括6个透镜元件，G2包括2个透镜元件。表32提供了表面类型，表33提供了非球面系数。
表32
/>
表33
表33(续)
从L1到L8的透镜焦度的序列如下：++-+-++-(正-正-负-正-负-正-正-负)。PG1和P6相似，以及PG1和P8相似，即PG1/P6以及PG1/P8与1的变化不超过20％。具体而言，表34显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.02 0.28
2 0.07 0.78
3 -0.04 -0.50
4 0.00 -0.04
5 -0.044 -0.50
6 0.10 1.12
7 0.01 0.11
8 -0.09 -1.02
表34
表35
图15示出了本文公开的编号为1500的2G弹出式光学镜头系统的又一示例。镜头系统1500包括分为G1和G2的弹出式镜头1502、影像传感器1504和可选的光学元件1506。影像传感器1504的SD可为21.5mm。G1包括6个透镜元件，G2包括一个透镜元件。表35提供了表面类型，表36提供了非球面系数。
表36
表36(续)
透镜元件从L1到L7的透镜元件的透镜焦度的序列如下：+--+-++-(正-负-负-正-负-正-正-负)。L1的偏转点位于距离从后表面的OA测得的2.16mm位置处。PG1和P3相似、PG1和P6相似，以及PG1和P8相似，即PG1/P3、PG1/P6以及PG1/P8与1的变化不超过10％。具体而言，表37显示了焦度Pi以及每个Pi和PG1之间的比值。
透镜元件Li Pi Pi/PG1
1 0.07 0.79
2 -0.03 -0.36
3 -0.08 -0.97
4 0.11 1.28
5 -0.060 -0.72
6 0.09 1.05
7 0.01 0.06
8 -0.08 -0.93
表37
图16示出了本文公开的编号为1600的1G弹出式光学镜头系统的示例。镜头系统1600包括弹出式镜头1602、影像传感器1604和可选的光学元件1606。影像传感器1604的SD可为16.0mm。表38提供了表面类型，表39提供了非球面系数。
表38
表39
表39(续)
沿y轴并从镜头1602的OA开始的L5的厚度剖面(沿z轴测量的厚度)在OA处具有局部最大值和局部最小值，其中局部最小值的位置不在L5的边缘(margin)(或边界(border))，即局部最小值位于距离OA小于DA/2的位置处。如上面的L5所述，L6的厚度剖面在OA处具有局部最小值和局部最大值，其中局部最大值的位置不在L6的边缘。L5和L6的这一特性有利于获得低场曲率(Field curvature)的镜头。透镜元件L1至L6的焦度序列为正-负-正-正-正-负。L2是一个强的负透镜，其大小|f2|满足|f2|/EFL<1.5。
图17示出了本文公开的编号为1700的1G弹出式光学镜头系统的另一示例。镜头系统1700包括弹出式镜头1702、影像传感器1704和可选的光学元件1706。影像传感器1704的SD可为16.0mm。表40提供了表面类型，表41提供了非球面系数。
表40
表41
/>
表41(续)
L1和L2，以及L3和L4彼此之间有均匀的距离。对于沿y轴的OA和DA/2之间的所有值，沿z轴测量的L1和L2(“μL1-L2”)以及L3和L4(“μL3-L4”)之间距离的平均值分别为μdL1-L2＝0.06mm和μdL3-L4＝0.39mm，平均值的标准偏差为σdL1-L2＝0.02mm和σdL3-L4＝0.07mm。对于L1、L2和L3、L4，σ和μ的比值分别为σdL1-L2/μL1-L2＝0.36和σdL3-L4/μL3-L4＝0.17。L1和L2在OA处的距离(“dL1-L2”)和TLens的比值dL1-L2/TLens＝1.03％，L3和L4在OA处的距离(“dL3-L4”)和TLens的比值dL3-L4/TLens＝5.2％。L1和L2彼此非常接近，类似于双透镜。
图18示出了本文公开的编号为1800的1G弹出式光学镜头系统的另一示例。镜头系统1800包括弹出式镜头1802、影像传感器1804和可选的光学元件1806。影像传感器1804的SD可为16.0mm。表42提供了表面类型，表43提供了非球面系数。
透镜元件L1至L7的焦度序列为负-正-正-负-负-正-负。L6有一个不位于OA处的偏转点，这有利于实现低场曲率的镜头。沿y轴并从镜头1802的OA开始的L6的厚度剖面在OA处具有局部最大值和局部最小值，其中局部最小值的位置不在L6的边缘。这有利于实现低场曲率。L1-L5的所有表面都是凸面。透镜元件L1到L8的fi的序列的符号是负-负-正-负-负-正-正-负。
L1和L2、L2和L3、以及L3和L4之间的距离均匀。对于沿y轴的OA和DA/2之间的所有值，平均距离为μdL1-L2＝0.10mm、μdL2-L3＝0.17mm和μdL3-L4＝0.15mm，平均值的标准偏差为σdL1-L2＝0.09mm、σdL2-L3＝0.07mm和σdL3-L4＝0.02mm。L1和L2、L2和L3、L3和L4的标准偏差和平均距离的比值分别为σdL1-L2/μL1-L2＝0.88、σdL2-L3/μL2-L3＝0.43和σdL3-L4/μL3-L4＝0.02。OA距离dL1-L2＝0.07mm、dL2-L3＝0.12mm、dL3-L4＝0.12mm与TLens的比值分别为dL1-L2/TLens＝0.93％、dL2-L3/TLens＝1.56％、dL3-L4/TLens＝1.47％。
表42
表43
/>
表43(续)
虽然已经根据某些示例和通常相关的方法描述了本发明，但对本领域技术人员来说，示例和方法的更改和排列将是显而易见的。本发明不受本文所述具体示例的限制，而仅受所附权利要求书的范围的限制。
应当理解，为清楚起见，在单独示例的上下文中描述的本公开主题的某些特征也可以组合在单个示例中提供。相反，为简洁起见，在单个示例的上下文中描述的本公开主题的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。
此外，为了清楚起见，本文使用术语“实质上”来暗示值在可接受范围内变化的可能性。根据一个示例，本文中使用的术语“实质上”应解释为暗示在任何规定值之上或之下高达10％的可能变化。根据另一示例，本文中使用的术语“实质上”应解释为暗示在任何规定值之上或之下高达5％的可能变化。根据另一示例，本文中使用的术语“实质上”应解释为暗示在任何规定值之上或之下高达2.5％的可能变化。
除非另有说明，在供选择的选项列表的最后两个成员之间使用“和/或”表示选择一个或多个列出的选项是适当的，并且可以进行选择。
应当理解，在权利要求或说明书提及“一(a)”或“一个(an)”元件的情况下，该提及不应被解释为仅存在该元件中的一个。
通过引用将本说明书中提及的所有专利和专利申请全部并入本说明书，其程度与通过引用明确且单独指示将每个单独专利或专利申请并入本说明书的程度相同。此外，在本申请中引用或识别任何引用不得解释为承认此类引用可作为本公开的现有技术使用。

Claims (32)

1.一种用于紧凑型数码相机的镜头系统，包括：
一影像传感器，具有一传感器对角线SD；及
一镜头，具有视场FOV>60度且具有一f数f/#、一镜头厚度TLens、一后焦距BFL、一有效焦距EFL及沿一透镜光轴OA设置的N个且N≥6的透镜元件L1-LN，所述透镜光轴OA在一目标侧朝向一成像侧从L1开始，每个透镜元件Li具有各自的焦距fi，其大小为|fi|，所述镜头在一弹出状态下具有一弹出总轨迹长度TTL<20毫米，且在一折叠状态下具有一折叠总轨迹长度c-TTL，其中所述镜头系统被配置为通过将BFL折叠为一折叠的BFL以从所述弹出状态切换到所述折叠状态，其中SD≥12毫米，其中BFL>0.15xTTL，其中一比值c-TTL/SD<0.65。
2.根据权利要求1所述的镜头系统，其中c-TTL/SD>0.4。
3.根据权利要求1所述的镜头系统，其中f/#<2.0。
4.根据权利要求1所述的镜头系统，其中f/#<1.8。
5.根据权利要求1所述的镜头系统，其中f/#>1.5。
6.根据权利要求1所述的镜头系统，其中BFL>1.5毫米。
7.根据权利要求1所述的镜头系统，其中BFL<3.0毫米。
8.根据权利要求1所述的镜头系统，其中c-TTL/SD<0.6。
9.根据权利要求1所述的镜头系统，其中c-TTL/SD<0.55。
10.根据权利要求1所述的镜头系统，其中c-TTL/TTL<0.9。
11.根据权利要求1所述的镜头系统，其中BFL>0.2x TTL。
12.根据权利要求1所述的镜头系统，其中SD＝16.0毫米。
13.根据权利要求1所述的镜头系统，其中SD在12-30毫米的范围内。
14.根据权利要求1所述的镜头系统，其中SD在14-20毫米的范围内。
15.根据权利要求1所述的镜头系统，其中L1和L2之间的一距离标记为dL1-L2，其中一比值dL1-L2/TLens<2％。
16.根据权利要求1所述的镜头系统，其中L1和L2之间的一距离标记为dL1-L2，其中一比值dL1-L2/TLens<1％。
17.根据权利要求1所述的镜头系统，其中所述镜头具有由最小的正焦距fLS所定义的一最强的透镜元件，其中fLS/EFL<1。
18.根据权利要求1所述的镜头系统，其中从最后一个透镜元件算起的第二个透镜元件的焦距标记为fN-1，其中fN-1/EFL<2。
19.根据权利要求1所述的镜头系统，其中从最后一个透镜元件算起的第二个透镜元件的焦距标记为fN-1，其中fN-1/EFL<1.5。
20.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝6，其中沿垂直于所述镜头的所述OA的轴所取得的L5的厚度剖面具有局部最小值，其中所述局部最小值的位置不在L5的边缘。
21.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝6，其中沿垂直于所述镜头的所述OA的轴所取得的L6的厚度剖面具有局部最小值，其中所述局部最小值的位置不在L6的边缘。
22.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝6，其中从透镜元件L1到L6的透镜焦度的一序列为正-负-正-正-正-负。
23.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝7，其中沿平行于所述OA的轴测得的L1和L2之间的一平均距离标记为μdL1-L2，并且与标记为“σdL1-L2”的平均距离的标准偏差满足σdL1-L2/μdL1-L2<0.5。
24.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝7，其中沿平行于所述OA的轴测得的L3和L4之间的一平均距离标记为μdL3-L4，并且与标记为σdL3-L4的平均距离的标准偏差满足σdL3-L4/μdL3-L4<0.3。
25.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝7，其中L6具有一偏转点，所述偏转点不位于所述镜头的所述OA处。
26.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝7，其中从透镜元件L1到L7的透镜焦度的一序列为负-正-正-负-负-正-负。
27.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝8，其中沿垂直于所述镜头的所述OA的轴所取得的L6的厚度剖面具有局部最小值，其中所述局部最小值的位置不在L6的边缘。
28.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝8，其中从透镜元件L1到L8的透镜焦度的一序列为负-负-正-负-负-正-正-负。
29.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝8，其中沿平行于所述OA的轴测得的L1和L2之间的一平均距离标记为μdL1-L2，并且与标记为σdL1-L2的平均距离的标准偏差满足σdL1-L2/μdL1-L2<1.25。
30.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝8，其中沿平行于所述OA的轴测得的L2和L3之间的一平均距离标记为μdL2-L3，并且与标记为σdL2-L3的平均距离的标准偏差满足σdL2-L3/μdL2-L3<0.75。
31.根据权利要求1所述的镜头系统，其中N＝8，其中沿平行于所述OA的轴测得的L3和L4之间的一平均距离标记为μdL3-L4，并且与标记为σdL3-L4的平均距离的标准偏差满足σdL3-L4/μdL3-L4<0.1。
32.根据权利要求1-31中任一权利要求所述的镜头系统，其中所述镜头系统被包括在一弹出式相机中，所述弹出式相机被包括在一智能手机中。
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