CN115769108B - 弹出式变焦相机 - Google Patents

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Abstract

能够进行多变焦超微距摄影的具有光学影像稳定器的多个相机及包含这些相机的多个手持式电子装置。一相机可以包括一镜头，包括N个透镜元件L1‑LN，分为两个或更多个透镜组，自一物侧从L1开始沿一镜头光轴排布至一像侧结束于LN，相邻的多个透镜组沿所述镜头光轴被各自的一气隙d1分开；一影像感测器具有介于7至20毫米之间的一感测器对角线SD，沿所述镜头光轴通过一气隙d2与透镜元件LN分开；以及一致动器，用于控制多个气隙d1及d2，以切换所述相机在M≥1个操作弹出状态及一折叠状态之间，并将所述相机聚焦在一物体‑镜头距离小于30公分的一物体上。

Description

弹出式变焦相机
与现有申请案的交互参考
本申请案主张2020年9月18日提交申请的第63/080,047号以及2021年4月11日提交申请的第63/173,446号的美国临时专利申请案的优先权，这两者的整体通过引用的方式并入本文。
技术领域
本公开的主题一般地涉及数字相机领域，且特别是多个变焦小型多孔径相机。
背景技术
小型多相机及其在多个手持式电子装置(在此也称为“装置”)中的整合，如多个平板电脑极多个移动电话(后者在以下泛指“智能手机”)是已知的。这些相机提供先进的成像能力，如变焦，见例如共同拥有的PCT专利申请号PCT/IB2063/060356。一个典型的三相机系统示例性地包括一超广角(或“超宽”或“UW”)相机，广角(或“宽”或“W”)相机及一长焦(或“望远”或“T”)相机，其中它们的视场(Field of Views,FOVs)满足FOVUW>FOVW>FOVT。
第一批通过使用一相对较短焦距(如2.5毫米)的UW相机实现非常近距离对焦而提供微距摄影功能的多个智能手机机种已经进入消费市场。UW微距相机的多个缺点包括需要小的物体-镜头距离(“u”)及小的物体至影像放大率(“M”)。例如，当一2.5毫米UW镜头对准5公分(镜头-物体距离)的物体时，所述UW相机的物体至影像的一M约为19:1。
多个变焦相机的挑战与相机的高度或长度(例如与一总轨道长度或“TTL”相关)、有效焦距(EFL)及相机的影像感测器的大小(“感测器对角线”或“SD”)有关。图1A示意性地说明各种实体的定义，如TTL、EFL及后焦距(“BFL”)。TTL被定义为面向所述物体的一第一透镜元件的物体侧表面与一相机影像感测器平面之间的最大距离。BFL被定义为面向所述影像感测器的一最后一个透镜元件的影像侧表面与一相机影像感测器平面之间的最小距离。
图1B显示一示例性相机系统，具有一个具有一FOV的镜头、一EFL及一个具有一感测器宽度W及高度H的影像感测器。SD通过SD＝√(W2+H2)连接到一感测器宽度W及一高度H。对于固定宽度/高度比的(通常为矩形的)影像感测器，所述感测器对角线与感测器的宽度及高度成正比。所述对角线视野(FOV)与EFL及SD的关系如下：
这显示具有一较大SD但相同FOV的一相机需要一较大EFL。
一望远镜头可以实现光学变焦。一望远镜头的所述TTL小于它的EFL，通常地满足0.7<TTL/EFL<1.0。在多个垂直望远相机中，典型的多个望远EFL值从6毫米到10毫米(不应用35毫米等效转换)。在多个折叠式望远相机中，它们的范围从10毫米到40毫米。较大EFL对于增强所述光学变焦效果是可期望的，但这导致较大TTL，这是非期望的。
为了不断改善获得的影像质量，有必要将更大的影像感测器纳入多个望远相机中。多个较大的感测器允许改善低光性能及更多的像素，因此也改善了空间分辨率。其他影像质量特性，如噪声特性、动态范围及色彩保真度也可能随着感测器尺寸的增加而得到改善。在大多数的望远相机中，所述感测器像素阵列的所述SD从大约4.5毫米(通常地被称为1/4寸感测器)到7毫米(通常被称为1/2.5寸感测器)。
如果一望远相机设计能支持大EFL，以达到以下目的，将是非常有益的：
大的光学变焦效果；
纳入多个大型感测器(例如SD>10毫米或1/1.7寸感测器)；
大M(例如2:1至10:1)，多个镜头-物体距离为5至15公分，
同时仍有小的TTL，以用于纤细的设计。这可以通过一“弹出式相机”实现，即具有两个或更多个镜头状态的一相机。在一第一(“弹出”)镜头状态，所述相机是可操作的且具有一大的高度HO。一第二镜头状态是一折叠镜头状态，在此状态下所述相机是不是可操作的且具有一高度HN-O<HO。这种设计例如在共同拥有的国际专利申请号PCT/IB2020/058697中提出。
现代多相机通常还包括光学影像稳定(Optical Image Stabilization,OIS)。需要OIS来减轻非期望相机主持装置运动(“手部运动”或“手震”)。对于OIS，所述镜头或所述影像感测器或所述整个相机可以在垂直于所述相机的光轴的两个方向线性移动(见图14A)。
非期望主持装置运动使所述相机在6个自由度上发生移动，即X-Y-Z的多个线性运动(参照图6A所示的坐标系统给出的多个坐标)、翻滚(Roll，“倾斜朝向”或“倾斜围绕”)所述Y轴、偏航(Yaw，倾斜围绕所述Y轴)及俯仰(Pitch，倾斜围绕X轴)，其中主要是偏航及俯仰会导致显着的影像恶化。由于X-Y-Z的非期望线性运动对所述影像质量的影响在多个镜头-物体距离为1米或更远时可以忽略不计，大多数已知的高级智能手机包括只纠正偏航及俯仰的OIS。相反地，对于使用允许10:1或更大的M的一望远相机的微距摄影，X-Y的非期望线性运动可能会大幅地影响所述影像质量。因此，如果有一个OIS机构，在微距拍摄过程中纠正非期望线性运动，将是有益的。
发明内容
在各种实施例中，提供多个相机，包括：一镜头，包括N个透镜元件L1至LN，自一物侧从L1开始沿一镜头光轴排布至一像侧结束于LN，其中N≥5，其中所述多个透镜元件分为两个或更多个透镜组，且其中两个相邻的透镜组沿所述镜头光轴通过各自的一气隙d1分开；一影像感测器，沿所述镜头光轴通过一气隙d2与透镜元件LN分开，所述影像感测器具有介于7至20毫米之间的一感测器对角线SD；以及一致动器，用于控制所述多个气隙d1及d2，以切换所述相机在M≥1个操作弹出状态及一折叠状态之间，以及将所述相机聚焦在一物体-镜头距离小于30公分的一物体上，其中在每一个操作弹出状态m∈{1,2,...M}中，所述镜头具有各自的一有效焦距EFLm及一总轨道长度TTLm，其中在所述折叠状态，所述镜头具有一总轨道长度c-TTL，其中在m个EFL的集合中的一最小EFL等于或大于7毫米，且其中c-TTL<0.7EFL。
在一些实施例中，M＝2或3或4。
在一些实施例中，所述操作状态是连续的，使得所述EFL从EFL1至EFLM连续地变化。
在一些实施例中，对于m个EFL的集合中的一最小EFL，c-TTL<0.65EFL。
在一些实施例中，一相机可以将所述镜头聚焦于一距离小于25公分的一物体上。
在一些实施例中，一相机可以将所述镜头聚焦于一距离小于15公分的一物体上。
在一些实施例中，所述致动器包括一弹簧。
在一些实施例中，d1大于TTLM/6。
在一些实施例中，d1大于TTLM/5。
在各种实施例中，提供多个相机系统，包括如上或如下的一相机(现在称为“第一相机”)与包括具有至少一气隙的一第二镜头系统的一第二相机，其中在所述折叠状态，所述第二镜头具有一总轨道长度c-TTL2，其中所述致动器可操作用以控制所述第二相机的所述至少一气隙，以同时切换所述第一相机及所述第二相机在M≥1操作弹出状态及一折叠状态之间。在一些实施例中，cTTL2＝cTTL±10％。如上或如下的所述相机或一相机系统可被纳入一手持式电子装置中。所述手持式电子装置可以具有一装置外表面，其中在一操作状态，所述多个相机中的任何相机超出所述装置外表面2毫米至10毫米，且在一非操作状态，权利要求1至11及13中所述的多个相机中的任何所述相机超出所述装置外表面小于2毫米。
在各种实施例中，提供多个手持式电子装置，包括：一望远相机，具有一相机光轴，且包括一影像感测器及一镜头，所述镜头具有一镜头轴实质上平行于所述相机光轴，所述望远相机具有一EFL≥9毫米；一运动感测器，用于感测所述手持式电子装置的一非期望线性运动；一深度估计器，用于估计所述望远相机与一物体之间的距离；以及一致动器，用于移动所述望远相机或所述望远相机的一部件，以补偿所述手持式电子装置的所述非期望线性运动，其中所述补偿取决于所述非期望线性运动以及所述望远相机与一物体之间的所述距离，其中所述望远相机与所述物体之间的所述距离小于50公分。
在一些实施例中，一手持装置还包括一超广角相机，具有一视场FOVUW大于所述望远相机的一视场FOVT。
在一些实施例中，一手持装置还包括一广角相机，具有一视场FOVW大于所述望远相机的一视场FOVT。
在一些实施例中，所述望远相机及一物体之间的所述距离的所述估计是基于相位检测自动对焦(PDAF)。
在一些实施例中，所述望远相机及一物体之间的所述距离的所述估计是基于所述广角相机及所述望远相机，或基于所述超广角相机及所述望远相机。
在一些实施例中，所述感应所述线性运动包括在一个或更多个方向上测量所述线性运动。
在一些实施例中，所述感应所述线性运动包括在两个或更多个方向上测量所述线性运动。
在一些实施例中，所述移动部件是所述镜头。一镜头移动量dLens以计算，其中d0是所述装置的一非期望线性运动，EFL是所述有效焦距，且u是一物体-镜头距离。
在一些实施例中，所述移动部件是所述影像感测器。一影像感测器移动量dSensor以计算，其中d0是装置的一非期望线性运动，且u是一物体-镜头距离。
在一些实施例中，所述运动感测器包括一惯性测量单元(IMU)。
附图说明
下面将参照本段后面列出的附图来描述目前公开的主题的多个非限制性实施例。在超过一个的附图中出现的多个相同结构、元素或部件在它们出现的图中可以用相同的数字标示。附图及描述是为了说明及澄清本文披露的多个实施例，不应视为有任何限制。
图1A示意性地说明一相机中各种实体的定义。
图1B示意性地说明一示例性相机系统，具有一具有一FOV的一镜头、一EFL及具有一感测器宽度W的一影像感测器。
图1C示意性地显示本文所披露的处于一折叠、非操作状态的一示例性望远相机镜头系统的横截面。
图1D显示在一第一操作望远镜头状态的图1C的所述相机。
图1E显示在一第二操作望远镜头状态的图1C的所述相机。
图1F显示在一操作微距镜头状态的图1C的所述相机。
图2A显示本文披露的一弹出式望远相机在一扩展状态且被纳入在主持手持式电子装置的一相机中的一横截面图。
图2B显示图2A的所述相机在一弹出状态的弹出机构的一横截面图。
图3A显示处于一折叠或非操作状态的图2A的所述弹出式相机。
图3B显示处于各自的折叠状态的图3A的所述相机的所述弹出机构。
图4A以横截面显示处于一弹出状态的一光学模块。
图4B显示处于一折叠状态具有一折叠c-TTL的图4A的所述光学模块。
图4C示意性地以横截面显示处于一弹出状态的一镜头系统。
图4D示意性地以横截面显示处于一第一折叠状态的图4C的所述镜头系统。
图5A以横截面显示处于一弹出状态的另一个光学模块。
图5B显示处于一折叠状态的图5A的所述光学模块。
图5C示意性地以横截面显示处于一折叠状态的另一镜头系统。
图5D及5E显示切换于一弹出状态及一折叠状态之间的又一镜头系统的一实施例。
图6A显示一手持式电子装置的一实施例，所述手持式电子装置的一相机系统包括一直立广角相机及处于一弹出状态的一弹出式望远相机。
图6B显示图6A的所述装置，其弹出式望远相机处于一折叠状态。
图7A显示一手持式电子装置的另一实施例，所述手持式电子装置的一相机系统包括一直立广角相机及处于一弹出状态的一弹出式望远相机。
图7B显示图7A的所述装置，其弹出式望远相机处于一折叠状态。
图8A显示本文公开的一镜头系统的一实施例。
图8B显示本文公开的另一镜头系统的一实施例。
图9显示处于一弹出镜头状态的本文公开的又一镜头系统。
图10显示处于一弹出镜头状态的本文公开的又一镜头系统。
图11A显示处于一第一弹出镜头状态的本文公开的又一镜头系统。
图11B显示处于一第二、微距弹出镜头状态的图11A的所述镜头系统。
图12A显示处于一第一弹出镜头状态的本文公开的又一镜头系统。
图12B显示处于一第二、微距弹出镜头状态的图12A的所述镜头系统。
图13A显示处于一第一弹出镜头状态的本文公开的又一镜头系统。
图13B显示处于一第二、微距弹出镜头状态的图13A的所述镜头系统。
图14A显示一已知感测器移位设置。
图14B显示本文公开的一感测器移位设置。
图15A显示在一初始时间的一示例性光学系统，例如，当开始影像感测器曝光用于影像捕获时。
图15B显示图15A的所述光学系统在其影像感测器曝光以进行影像获取期间的一随后时间，以及主持手持装置的所述相机在负Y方向上经历相对于静止的一物体的距离d0的非期望线性运动之后。
图16A在一方块图中示意性地显示操作用以执行OIS的一手持式电子装置，以纠正本文所述的X及Y方向上的非期望线性运动。
图16B在一方块图中示意性地显示操作用以执行OIS的另一手持式电子装置，以纠正本文所述的X及Y方向上的非期望线性运动。
图17A显示本文公开的处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的一示例。
图17B显示处于一折叠状态的图17A的所述弹出式光学镜头系统。
图18A显示本文公开的处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的另一实施例。
图18B显示处于一折叠状态的图18A的所述弹出式光学镜头系统。
图19A显示本文公开的处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。
图19B显示处于一折叠状态的图19A的所述弹出式光学镜头系统。
图20A显示本文公开的处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。
图20B显示处于一折叠状态的图20A的所述弹出式光学镜头系统。
图21A显示本文公开的处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。
图21B显示处于一折叠状态的图21A的所述弹出式光学镜头系统。
具体实施方式
图1C-F示意性地显示本文所披露的编号为100的一望远相机镜头系统(或简称“镜头系统”)的一实施例的一横截面图。图1C显示镜头系统100处于一折叠、非操作状态。图1D显示镜头系统100处于一第一操作望远镜头状态(或“望远状态”)。图1E显示镜头系统100处于一第二操作望远状态。图1F显示镜头系统100处于一操作微距镜头状态(或“微距状态”)。镜头系统100包括一镜头(具有多个透镜元件)，一可选的光学窗口，及一影像感测器。
镜头系统100可被包括在一弹出式望远相机如相机200、一光学模块如一光学模块240(见图4A-B)或500(见图5A-B)中，其中所述光学模块可被包括在一弹出机构如弹出机构210(见图2A-B、图3A-B及图4A-B)中以形成一弹出式相机。如果没有另外说明，一“望远状态”是指镜头系统可以对从无穷远到大约50公分范围内的多个物体进行聚焦的状态，而一“微距状态”是指镜头系统可以对从大约50公分到大约5公分或以下的范围内的多个物体进行聚焦的状态。多个望远状态可以实现远距摄影，而多个微距状态可以实现微距摄影。
此后，为了简单起见，在各种部件之前可以省略使用术语“弹出”，但应理解，如果一个部件在第一次定义为“弹出”部件，则所述部件在整个说明书中就是如此。
镜头系统100包括两组透镜元件，即组1(G1)及组2(G2)。G1及G2沿一共同光轴是可移动的，以对应于不同的望远状态占据不同的位置。在一些实施例中，可以支持两个或三个或四个或五个特定的镜头状态，例如，图1C-E中所示的四个镜头状态。例如，PCT/IB2020/051405中描述一种分为数个透镜组以实现各种镜头状态的一折叠镜头。图1C-E还显示TTL的含义，第一折叠后焦距c-BFL，所述第一操作望远状态(“第二”后焦距)的一后焦距BFL1，一第三后焦距BFL2及一第四后焦距BFL3。
弹出式设计允许所述相机在不使用时有一超薄的镜头。当所述相机在使用(“被激活”)时，所述镜头从一外部装置表面弹出，进入一操作状态，作为一光学系统，在一影像感测器上产生一清晰的影像。每个镜头组包括相互之间有多个固定距离的多个透镜元件，但G1及G2之间的一气隙dG1-G2可以在不同的镜头状态之间改变。G1及G2可以通过一致动器如下文的致动器212相对移动。所述致动器可以使G1及G2相对于彼此移动例如0.05-8.5毫米(例如用于修改如dG1-G2的一气隙)，或者它可以使G1及G2一起相对于所述影像感测器移动，以便从一个镜头状态切换到另一个镜头状态，例如从一望远状态到一微距状态。
在一些实施例中，不同的镜头对焦距离之间的转换可以是连续的，例如，所述弹出式相机可以从无穷远连续对焦到例如5公分。在其他实施例中，所述转换可以是离散的，具有连续对焦的范围。例如，在一望远状态，所述弹出式相机可以连续地聚焦到从无穷远到例如1米的物体-镜头距离(“u”)，且在一微距状态，所述弹出式相机可以连续地聚焦到例如40公分到5公分的u。在不同的镜头状态之间转换时，F数(f/#)可能只发生轻微的变化，例如，分别相对于无穷远、10公分或5公分处的镜头状态而言，所述F数的变化小于5％，或者小于10％，或者小于30％。在其他实施例中，可以只提供两种不同的镜头状态，例如一个折叠镜头状态及一个望远镜头状态。所述望远镜头状态可以通过只改变所述BFL，即通过移动所有的透镜元件来切换到一微距镜头状态。
图1C显示处于一折叠状态的镜头系统100。在此，所述镜头的一折叠TTL(“c-TTL”)可以是4-13毫米，一折叠BFL(“c-BFL”)可以是0.15-4毫米，一折叠的气隙“c-dG1-G2”可以是0.02-2.5毫米。在所述折叠状态，所述相机没有功能，即所述光学器件不能将一场景作为一清晰的影像投射到所述影像感测器上。
作为TTL及SD的示例(“SD-示例”)，在下文中我们将方程1应用于FOV＝30度的望远相机。我们假设EFL＝TTL，一影像感测器可以在一个4:3的宽/高格式，所以感测器宽度W～0.8SD。
图1D显示镜头系统100处于一第一扩展(或“操作”或“弹出”)状态，具有一第一变焦系数ZF1。所述镜头作为一个望远镜头。在此，一第一扩展状态TTL(TTL1)可以是5-13毫米，一第一扩展状态BFL(BFL1)可以是0.25-5毫米，且一第一扩展气隙d1 G1-G2可以是0.15-3毫米。对于具有一TTL1＝12毫米的SD示例，SD＝8.1毫米。
图1E显示镜头系统100处于一第二镜头状态，具有一第二变焦系数ZF2>ZF1。所述镜头作为一个望远镜头。在此，TTL2可以是6-17毫米，BFL2可以是0.45-6毫米，d2 G1-G2可以是0.25-5毫米。对于具有一TTL2＝14毫米的SD示例，SD＝9.5毫米。
图1F显示镜头系统100在一第三镜头状态，具有一第三变焦系数ZF3>ZF2。在此状态，所述镜头作为一望远镜头及一微距镜头。在相机-物体距离<15公分时，用于微距摄影的放大率M可以是15:1-2:1。TTL3可以是7-20毫米，所述BFL3可以是0.5-8毫米，d3 G1-G2可以是0.35-8毫米。对于具有一TTL3＝19毫米的SD示例，SD＝13毫米(对应1/1.3"感测器)。
对于支持一连续镜头状态变化的多个实施例，在图1C-F所示的所述多个镜头状态之间可以有连续的转换。在一些实施例中，G1可以包括整个镜头的大部分光功率Φ，且G2可以校正场曲率。所述“大部分的光功率”是指G1及G2的光功率之间的一超过2的倍数，即ΦG1>2·ΦG2，其中Φ＝1/EFL。
图2A显示一个编号为200的本文所披露的一弹出式望远相机在一扩展状态且被纳入在一装置250中的实施例。相机200包括一弹出式光学模块240，其中包括一弹出式镜头206。相机200还包括一影像感测器208及一弹出机构210，所述弹出机构210包括一致动器212及携带一窗口216的一窗框214。所述窗口覆盖弹出式望远相机200的一孔径218。光学模块240由一盖子232覆盖。
相机200的一入口瞳孔(或“孔径大小”)可以是例如4-9毫米。作为比较，一折叠式望远相机的一入口瞳孔通常小于4.5毫米，而一专用的微距相机的一入口瞳孔通常小于1毫米。假设弹出式望远相机200的一孔径大小为7毫米，而一折叠式望远相机的一孔径大小为4毫米，则相机200将接收大约3倍的光线，对应于一更好的低光信噪比(“SNR”)。与具有1毫米孔径大小的所述专用的微距相机相比，相机200将具有一6倍大的EFL，以及一约40倍浅的景深(DOF)，转化为一约40倍强的光学散景效果(Bokeh effect)。
所述镜头、影像感测器及(可选地)一光学窗口或“过滤器”(此处未显示，但显示在例如镜头系统800、850、900、1000、1100、1200、1300、1700、1800、1900、2000、2100中)形成一弹出式镜头系统260。所述相机可以具有一15-50度的望远FOVT。
本文公开的一弹出式望远相机中的所述镜头的所述TTL可以是5-35毫米。所述影像感测器可以具有3.5-25毫米范围内的一感测器对角线SD及6毫米至45毫米的EFL。
图2B显示弹出机构210在一弹出状态的一实施例的一横截面图。弹出机构210实质上是不具有光学模块240的相机200。相机200也有一折叠(“c”或“非操作”)状态，如图3A-B所示。图3A显示相机200在所述折叠状态的一横截面图。图3B显示弹出机构210在所述各自折叠状态的一横截面图。相机200根据一第一方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换，其中G1及G2之间的所述间隙dG1-G2折叠了。所述BFL没有改变。镜头系统800根据所述第一方法进行切换。
弹出式光学模块240及窗框214在镜头206及窗口216之间形成一气隙(或简单的“间隙”)222，所述间隙可以是例如0.15-1.2毫米。气隙222允许一第一镜筒部分202及一第二镜筒部分204的约0.1-1.1毫米的一合并移动，通过移动所述镜头来执行自动对焦(AF)及OIS。第一镜筒部分202包括G1。第二镜筒部分204包括G2。在其他实施例中，气隙222可以大得多，例如6毫米。一模块密封224防止多个颗粒及流体进入所述相机。
相机200超过主持装置250的一外表面252的一显着弹出凸起高度HP-O-B 226。“显着”可以是例如1.0毫米-15.0毫米。在所述扩展状态，相机200将主持装置250的高度增加到一“在一弹出状态的高度”HP-O(未显示)。HP-O是通过将HP-O-B 226加到不包括所述凸起的一装置高度H0而得到的，见例如H0606，HP-O＝H0+HP-O-B。在图2A中，一单一弹簧230将第一镜筒部分202推向窗框214。在其他实施例中，所述单一弹簧可由多个弹簧取代。在所述弹出状态，所述弹簧处于一扩展状态(特点是G1及G2之间的一增大的间隙)，也见图4A。一导向销236及一导向销238引导第一镜筒部分202的运动。
一般来说，镜头206包括N≥5个透镜元件。在一些实施例中，可以有超过两个的镜筒部分，每个镜筒部分具有一透镜组。例如，可以有3、4、5个镜筒部分，每个镜筒部分带有一透镜组。具有两个透镜组的多个镜头系统的示例是图8-13及图17-20中所示的镜头系统206-1、206-2、206-3、206-4、206-6、206-7、206-8、206-9、206-10及206-11。具有三个透镜组的镜头系统的示例是分别在图12B及图21A-B中分别地显示的多个镜头系统206-5及206-12。所述多个镜筒部分可以分为多个固定镜筒部分及多个可移动镜筒部分。在镜头206中，G1可以包括透镜元件L1-LN-1，且G2包括透镜元件LN。根据透镜组的相对运动，可以在多个透镜组之间形成厚度变化d的多个气隙。在具有超过两个镜筒部分的示例中，一些或所有的镜筒部分可以是可移动的，并在所述多个透镜组之间形成各自的多个气隙。在一些示例中，多个透镜组之间的所有气隙可以在一非操作相机状态折叠。在其他示例中，只有一些但不是所有透镜组之间的气隙可以在非操作状态折叠。这种气隙的总长度可以是1-9.5毫米。
透镜组可以由连续的多个透镜元件之间的最大气隙来决定。例如，存在于两个连续透镜元件之间的所述最大气隙可用于将一镜头分为两个透镜组，存在于两个连续透镜元件之间的最大气隙及第二大气隙可用于定义三个透镜组，等等。在一些示例中，可折叠的气隙是在两个连续的透镜元件之间形成的。在其他示例中，可折叠气隙形成于一透镜元件及另一个光学部件之间，例如一透镜元件及一光学过滤器之间，或一透镜元件及一影像感测器之间(即气隙是所述BFL)。
对于支持两个或三个或四个特定镜头状态的示例，可以有两个或三个或四个特定气隙值。对于支持镜头状态的一连续变化的其他多个实施例，多个气隙的多个值可以连续地变化。
在所述扩展状态并参照图2A，气隙dG1-G2可以是1-9毫米。导向销236及238可以引导第一筒部分202及G1在X-Z平面的运动，以提供X-Z平面的机械稳定性及可重复性。
在一些实施例中，如PCT/IB2020/058697中所述的一导引定位机构可以基于一运动耦合机构。
一光学系统，如相机200，可以被设计为支持，例如，通过基于运动耦合机构的一导引定位机构，在一些示例中，在X-Z平面上的偏心精度公差为例如±20微米(μm)，在Y方向上的偏心精度公差为例如±10微米，以及±0.5°的一倾斜。偏心重复性公差可以是例如X-Z平面的±10微米及例如Y方向的±5微米，以及±0.25°的一倾斜。在其他示例中，偏心精度公差可以是例如X-Z平面的±10微米及例如Y方向的±5微米，以及例如±0.15°。偏心重复性公差可以是例如X-Z平面的±5微米及例如Y方向的±2.5微米，以及±0.08°的一倾斜。在其他示例中，偏心精度公差可以是例如X-Z平面的±5微米及例如Y方向的±2.5微米，以及例如±0.1°。偏心重复性公差可以是例如X-Z平面的±1.5微米及例如Y方向的±0.8微米，以及±0.05°的一倾斜。
“精度公差”是指多个光学元件之间及多个机械元件之间的多个距离的一最大变化。“重复性公差”是指在不同的弹出周期中，多个光学元件之间及多个机械元件之间的多个距离的一最大变化，即多个机械及光学元件在一次或多次弹出(或折叠)事件后返回其先前位置的能力。Y方向的公差可以不太重要，因为Y方向的变化可以通过光学反馈及移动镜头进行自动对焦进行补偿。
图3A显示弹出式相机200处于一折叠或非操作状态。为了将光学模块240切换到所述折叠状态，致动器212通过移动窗框214来减少气隙dG1-G2，对第一(这里是可折叠)镜筒部分202施加压力，转化为所述可折叠镜筒部分向所述影像感测器的一移动。现在所述相机的所述TTL是一折叠TTL(c-TTL)，且可以是4.5-12毫米。一“折叠气隙”c-dG1-G2可以是0.05-2.5毫米。具有一可折叠气隙dG1-G2及一不可折叠BFL的弹出式相机的镜头系统的示例包括镜头系统800、1200及1300。
在图3A中，相机200相对于装置外表面252形成一可折叠凸点(c-bump)高度HC- B228。HC-B可以是0-3毫米。在所述折叠状态，相机将主持装置250的高度增加到一“折叠状态的高度”HC＝H0+HC-B。
如图1C-F所示的多个镜头状态可以通过修改气隙，例如dG1-G2来实现。在其他示例中，一个弹出机构可以有超过2个的镜片状态，例如3个状态或4个状态。3个镜头状态可以包括一个折叠状态及两个弹出(操作)状态，具有两个不同或相同的弹出凸起高度。4个镜头状态可以包括一个折叠状态及三个弹出(操作)状态，具有3个不同或相同的弹出凸起高度。
图4A以横截面显示处于一弹出状态的光学模块240。图4B在横截面上显示处于一折叠状态具有一折叠c-TTL的光学模块240。当从所述弹出状态切换到所述折叠状态时，BFL没有改变。根据所述第一方法，相机240在一弹出状态及一折叠状态之间切换。
图4C以横截面示意性地显示处于一弹出状态的一镜头系统400。系统200包括一弹出式镜头206及一影像感测器208。镜头206包括两个透镜组(分别为G1及G2)，由一大间隙(BG)隔开。G1及G2的厚度(沿所述镜头的一光轴)分别以TG1及TG2表示。图4D以横截面示意性地显示处于一第一折叠状态的镜头系统400。相机400根据一第二方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换，其中所述BFL折叠为一c-BFL，但G1及G2之间的所述间隙没有变化。镜头系统850、900、1000、1700及1800根据所述第二方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换。
图5A以横截面显示处于一弹出状态的光学模块500。图5B在横截面上显示处于一折叠状态的光学模块500。为了形成一弹出式相机，光学模块500可以集成到一弹出机构中，如210(此处未显示)，所述弹出机构具有一窗口216覆盖一孔径518。在所述折叠状态，c-dG1-G2可以是0.05-1.5毫米，c-BFL可以是0.05-2.5毫米。在此，当从所述弹出状态切换到所述折叠状态时，BFL发生变化。c-TTL及TTL之间的差异源于两个修正距离：G1及G2之间的修正距离，由dG1-G2及c-dG1-G2的差异给出，以及G2及影像感测器208之间的修正距离，由BFL及c-BFL的差异给出。相机500根据一第三方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换，其中两个透镜组之间的一间隙折叠，另外所述BFL也折叠。镜头系统850、900、1000、1900及2000根据所述第三方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换。
图5C以横截面示意性地显示另一个处于一折叠状态的镜头系统510。在一弹出状态，相机510与相机400相同。根据所述第三方法，相机510在一弹出状态及一折叠状态之间切换。
图5D-5E显示本文公开的根据一第四方法在一弹出状态及一折叠状态之间切换的镜头系统550的一实施例，其中三个透镜组之间的两个空隙折叠。系统550包括一弹出式镜头552及一影像感测器554。图5D显示系统550处于一弹出状态。镜头552包括两个透镜组G1及G2，由一第一大间隙(BG1)隔开，以及由一第二大间隙(BG2)与G2隔开的一场镜。
图5E显示处于一折叠状态的镜头系统550。BG1被折叠为一折叠BG1(“c-BG1”)，BG2被折叠为一折叠BG2(“c-BG2”)。BFL没有变化。根据所述第四方法，镜头系统1100、1200、1300及2100在一弹出状态及一折叠状态之间切换。图6A显示一手持式电子装置(例如智能手机)600的一实施例，所述手持式电子装置的一相机系统包括一常规(直立)的广角相机602及处于一操作弹出状态的一弹出式望远相机604。高度H0606是装置600的高度(不包括一“相机凸起”)。在所述弹出状态，所述望远弹出式相机通过高度为HP-O-B 226的一相机凸起608延伸(升高)所述装置的外表面252。在一折叠及一弹出相机状态之间切换所需要的一大型影像感测器如208(在此不可见)及一弹出机构如弹出机构210(在此不完全可见)，可以定义所述装置的外表面252的一最小区域，所述最小区域被所述弹出式相机覆盖(在X-Z平面)。
图6B显示主持装置600与处于一折叠状态的弹出式望远相机604，说明当望远相机604处于所述折叠状态时，c-bump 608'的小高度HC-B 228。
图7A显示一装置700的另一实施例，所述装置具有包括本文所披露的处于一操作弹出状态的一广角弹出式相机702及一望远弹出式相机704的一相机系统。高度为HP-O-B 226的弹出式凸起708是可见的。一弹出机构盖706覆盖所述望远及所述广角相机。一个类似弹出机构的机构210(未示出)在一个或更多个弹出状态及一折叠状态之间同时地一起切换所述望远及所述广角相机，即用于状态切换的一致动器如致动器212可以控制所述望远及所述广角相机两者的一个或更多个气隙。图7B显示主持装置700，其多个相机处于一折叠状态，高度HC-B 228的c-bump 708'是可见的。所述广角相机的一折叠TTL，c-TTLW可以类似于所述望远相机的所述折叠TTL，c-TTLT，例如，cTTLW＝cTTLT±10％或cTTL2＝cTTL±20％。
下面所示的所有镜头系统都可以包括在一弹出式光学模块中，如240或500，以及一弹出式相机中，如200。
图8A显示处于一弹出状态的一镜头系统800。镜头系统800包括编号为206-1的一镜头的一第一实施例。镜头206-1包括标记为L1-L8的八个透镜元件，从面向所述物体的一物侧的L1开始，以面向所述影像感测器的一像侧的L8结束。这些透镜元件被排布在两个透镜组G1及G2中。G1包括透镜元件L1-L6，且G2包括L7及L8。一个可选的窗口802可以例如是一光学过滤器。所述光轴被表示为804。镜头206-1显示为处于一第一变焦状态，具有ZF1且EFLT＝13毫米，F#＝1.1-1.8，且TTL＝19.84毫米。镜头206-1可以通过修改dG1-G2及/或BFL连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述弹出状态，G1与G2之间被一气隙dG1-G2＝6.22毫米(即T13，表1中S13及S14之间的距离)分开，G2与窗口802之间被一气隙d17＝0.51毫米(T17，表1中S13及S14的距离)分开。所述BFL是1.02毫米。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以通过c-dG1-G2＝0.02-2.5毫米分开，G2与影像感测器208之间可以通过c-BFL＝0.2-0.8毫米分开。镜头系统800的所述c-TTL可以是c-TTL＝12.6-16毫米，c-TTL/EFL可以是等于或大于0.97，且c-TTL/TTL可以是等于或大于0.64。
在其他示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有气隙dG1-G2可以被修改为c-dG1-G2，其可以是0.2-2.5毫米。BFL可以保持不变。
在一些示例中，G1+G2可相对于影像感测器208在一范围RAF内一起移动，用于相机200从无穷远到1米或甚至到4公分的聚焦。RAF在对焦到1米时可以达到1毫米，在对焦到4公分时可以达到7毫米。
镜头系统800由表1-2表示。表1提供所述弹出状态的镜头206-1的光学数据，表2提供非球面数据。
表1
表2
图8B显示另一镜头系统850。镜头系统850显示为处于一弹出状态。设计数据在表3-5中给出。镜头系统850包括具有六个透镜元件L1-L6的一镜头206-7，光学窗口802及影像感测器208。L1-L3形成G1，且L4-L6形成G2。所述TTL是13.5毫米，所述BFL是5.49毫米。焦距为EFL＝15.15毫米，F数＝2.0，且FOV＝32.56度。气隙dG1-G2为1.78毫米。
在一折叠状态，一“折叠”cTTL可以是5-11毫米。cTTL及TTL之间的区别源于L3及L4之间的一修改气隙，即一折叠气隙c-dG1-G2，其可以是0.05-1.0毫米，以及一修改BFL，即c-BFL，可以是0.1-1.5毫米。对于镜头系统850，TTL/EFL的比值为0.89，即EFL>TTL。cTTL/EFL的比值可以是0.35-0.75。
表3
表4
表5
图9显示处于一弹出状态的一镜头系统900。镜头系统900包括编号为206-2的一镜头的一第二实施例。透镜206-2包括标记为L1-L5的五个透镜元件，排布在G1(L1及L2)及G2(L3、L4及L5)。镜头206-2显示为处于一第一变焦状态，具有ZF1，EFLT＝7.97毫米，F#＝1.2-2.0，TTL＝7.78毫米。镜头206-2可以通过修改dG1-G2及/或BFL连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述弹出状态，G1与G2之间被一气隙dG1-G2＝0.974毫米(表3中的T4)分开，G2与窗口802之间被一气隙d10＝2.66毫米(T10)分开。所述BFL是3.27毫米。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以被c-dG1-G2＝0.02-0.75毫米分开，G2与影像感测器208之间可以被c-BFL＝0.2-2.5毫米分开。
在其他多个示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有BFL可以被修改为c-BFL＝0.2-2.5毫米，且气隙dG1-G2可以不改变。镜头系统900的所述c-TTL可以是3.6-7.7毫米。c-TTL/EFL的比值可以等于或大于0.45，且c-TTL/TTL的比值可以等于或大于0.46。
G1+G2相对于影像感测器208并在一范围RAF内可一起移动。
镜头系统900由表6-7表示。
表6
表7
图10显示处于一弹出状态的一镜头系统1000。镜头系统1000包括编号为206-3的一镜头的一第三实施例。镜头206-3包括排列在G1(L1)及G2(L2-L5)中的五个透镜元件L1-L5，并显示在具有ZF1的一第一变焦状态，EFLT＝16毫米及TTL＝15毫米。镜头206-3可以通过修改dG1-G2及/或BFL连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述弹出状态，G1与G2之间被一气隙dG1-G2＝1.547毫米(表5中的T2)分开，G2与窗口802之间被一气隙d10＝4.115毫米(T10)分开。所述BFL是6.998毫米。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以通过c-dG1-G2＝0.02-0.75毫米分开，G2与影像感测器208之间可以通过c-BFL＝0.2-5毫米分开。在其他多个示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有BFL可以被修改为c-BFL＝0.2-2.5毫米，且气隙dG1-G2可以不改变。镜头系统1000的c-TTL可以是6.2-13毫米。c-TTL/EFL之比值可以等于或大于0.39，c-TTL/TTL之比值可以等于或大于0.41。
G1+G2相对于影像感测器208并在一范围RAF范围内可一起移动。RAF对于向下对焦到1米可以达到0.6毫米，对于向下对焦到0.04米可以达到8毫米。
镜头系统1000由表8-9表示。表5提供镜头206-3处于一弹出状态的光学数据，表6提供非球面数据。
表8
# A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0
3 7.1296E-03 -1.3791E-04 -2.8926E-05 3.7349E-06 0 0 0
4 -2.8741E-03 8.8769E-04 -1.2786E-04 2.0275E-05 0 0 0
5 -2.1504E-03 -3.1621E-04 -3.2758E-06 -2.2831E-07 0 0 0
6 4.1139E-03 -1.9087E-03 1.9639E-04 -3.2249E-05 0 0 0
7 -4.3880E-03 -7.7699E-04 1.8992E-04 -6.8854E-06 0 0 0
8 -6.5726E-03 -5.8651E-04 1.3315E-04 -2.0025E-05 0 0 0
9 -7.8205E-03 -1.1425E-03 2.7014E-04 -4.0371E-05 0 0 0
10 -5.0642E-03 3.6557E-04 -9.7321E-05 1.7319E-05 0 0 0
表9
图11A-B显示处于两个弹出状态的镜头系统1100。镜头系统1100包括编号为206-4的一镜头的一第四实施例。镜头206-4包括六个透镜元件L1-L6，排布在G1(L1-L2)及G2(L3-L6)中，被气隙dG1-G2分开。镜头系统1100可以从无穷远处连续聚焦到例如5公分。图11A显示镜头系统1100在一望远镜头状态聚焦于无穷远处。图11B显示镜头系统1100在一微距镜头状态聚焦于5公分处。对于聚焦镜头206-4，dG1-G2及BFL被修改，即1100中存在的两个气隙被修改。所述TTL连续地变化并依赖于u，从TTL＝15毫米(聚焦于无穷远处)到TTL＝20.9毫米(聚焦于5公分处)。
在所述望远状态(见图11A)，具有ZF1并聚焦于无穷远处，206-4具有F/#＝1.3-1.9，EFLT＝14.98毫米，且TTL＝15毫米。在所述望远状态，G1与G2之间被一气隙dT G1-G2＝1.909毫米(即T5，表8中S5及S6之间的距离)分开，G2与影像感测器之间被一BFLT＝0.586毫米(即表8中T13)分开。对于所述望远状态，c-TTL/EFL的一比值可以是c-TTL/EFL≥0.57，c-TTL/TTL的一比值可以是c-TTL/EFL≥0.57。206-4可以通过修改dG1-G2及/或BFL连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述微距配置中(见图11B)且聚焦于5公分处，206-4具有F/#＝1.7-2.8，EFLM＝14.8毫米，TTL＝20.9毫米。在所述微距状态，G1与G2之间被一气隙dM G1-G2＝1.441毫米分开，G2与影像感测器之间被BFLM＝6.955毫米分开。根据薄透镜方程式(方程2)：
对于EFL≈15毫米及u＝50毫米，所述有效镜头-影像距离v≈21毫米，实现约2.4：1的一M。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以被例如c-dG1-G2＝0.02-1.4毫米分开，G2与影像感测器208之间可以被c-BFL＝0.2-0.8毫米分开。镜头系统1100的一c-TTL可以是c-TTL＝8.5-14毫米。对于所述微距状态，比值c-TTL/EFL可以等于或大于0.57，且比值c-TTL/TTL可以等于或大于0.41。
在一些示例中，另一个(大)气隙如L5及L6之间的一气隙d11可以在切换到一折叠状态时被折叠。对于具有一可折叠气隙d11的一示例，镜头系统1100的c-TTL可以是8.5-11毫米。
在其他多个示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有dG1-G2＝0.02-1.4毫米可以被修改为c-dG1-G2＝0.02-1.4毫米，并且BFL可以不改变。在另一些示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有BFL可以修改为c-BFL＝0.2-0.8毫米，气隙dG1-G2可以不改变。
镜头系统1100由表10-13表示。表10及表11提供镜头206-4在弹出状态及(聚焦在无穷远处(左)及5公分处(右))的光学数据。表12提供非球面数据，表13提供L1-L6的多个焦距以及G1及G2的数据。
表10
表11
表12
透镜# 透镜或透镜组焦距[毫米]
L1 8.057
L2 -5.978
L3 16.869
L4 17.921
L5 -16.324
L6 30.404
G1 49.457
G2 12.122
表13
图12A-B显示处于两个弹出状态的镜头系统1200。镜头系统1200包括一镜头206-5的一第五实施例。镜头206-5包括六个透镜元件L1-L6，分为三个透镜组G1(L1-L3)、G2(L4-L5)及G3(L6)。G1及G2之间被一气隙dG1-G2分开，G2及G3之间被一气隙dG2-G3分开。镜头系统1200可以从无穷远处连续聚焦到例如5公分处。图12A显示镜头系统1200在一望远镜头状态聚焦于无穷远处。图12B显示镜头系统1200在一微距镜头状态聚焦于5公分处。对于聚焦镜头206-5，dG1-G2及dG2-G3被增加或减少。所述TTL从TTL＝15毫米(聚焦于无穷远处)到TTL＝20.9毫米(聚焦于5公分处)连续地变化。
在所述望远状态(见图12A)，具有ZF1并聚焦于无穷远处，206-5具有F/#＝1.2-1.8，EFLT＝15毫米及TTL＝18.7毫米。在所述望远状态，dT G1-G2＝5.073毫米(即T7，表11中S7及S8之间的距离)，G2与G3之间被dT G2-G3＝4.813毫米(即T11)分开。对于所述望远状态，比值c-TTL/EFL可以等于或大于0.59，比值c-TTL/TTL可以等于或大于0.48。206-5可以通过修改dG1-G2、dG2-G3及/或BFL，连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述微距配置中(见图12B)聚焦于5公分处，206-5具有F/#＝1.3-1.9，EFLM＝9.8毫米及TTL＝20.9毫米。在所述微距状态，dM G1-G2＝2.908毫米，dM G2-G3＝9.175毫米。206-5的所述BFL为＝0.95毫米，不为聚焦而修改。根据方程2，对于EFL≈10毫米及u＝50毫米，所述镜头-影像距离(“v”)为v≈12.5毫米，实现约4：1的一M。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以被c-dG1-G2＝0.02-2.5毫米分开，G2与G3之间可以被c-dG2-G3＝0.02-4.5毫米分开。当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，两个气隙可以被修改。镜头系统1200的c-TTL可以是8.8-15毫米。对于所述微距状态，比值c-TTL/EFL可以等于或大于0.89，比值c-TTL/TTL可以等于或大于0.43。
在一些示例中，另一个(大)气隙如L4及L5之间的气隙d9可以在切换到一折叠状态时被折叠。对于具有一可折叠气隙d9的一示例，镜头系统1200的c-TTL可以是7.6-15毫米，对应于c-TTL/EFL的比值≥0.76。
在其他示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有dG1-G2可以修改为c-dG1-G2＝0.02-1.4毫米，dG2-G3可以不改变。在另一些示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有dG2-G3可以被修改为c-dG2-G3＝0.02-4.5毫米，dG1-G2可以不改变。
镜头系统1200由表14-17表示。表14及表15提供镜头206-5处于弹出状态的光学数据(聚焦于无穷远处及5公分处)，表16提供非球面数据，表17提供每个透镜元件的焦距及G1、G2及G3的数据。
表14
表15
表面 圆锥(k) A2 A3 A4 A4 A8
S2 0.677 0 -3.662E-04 1.359E-05 0.000E+00 -3.662E-04
S3 -4.775 0 4.898E-03 -1.397E-04 1.591E-06 4.898E-03
S4 -6.366 0 4.765E-03 -1.692E-04 3.254E-06 4.765E-03
S5 5.346 0 -3.075E-03 9.482E-05 9.656E-07 -3.075E-03
S6 -8.028 0 -2.837E-03 1.380E-04 -1.763E-06 -2.837E-03
S7 16.045 0 1.797E-04 -1.949E-05 1.044E-06 1.797E-04
S8 -6.134 0 -3.752E-03 -7.964E-06 -3.621E-07 -3.752E-03
S9 -1.248 0 -3.976E-03 2.575E-05 -3.337E-07 -3.976E-03
S10 26.732 0 -5.210E-04 -6.374E-06 5.625E-07 -5.210E-04
S11 -1.100 0 -1.300E-04 1.134E-05 9.762E-07 -1.300E-04
S12 -0.839 0 1.998E-03 -1.041E-04 2.466E-06 1.998E-03
S13 26.744 0 5.185E-04 3.489E-06 -3.179E-06 5.185E-04
表16
透镜# 透镜或透镜组焦距[毫米]
L1 6.054
L2 -6.785
L3 97.901
L4 -36.686
L5 11.176
L6 -9.882
G1 21.183
G2 15.420
G3 -9.882
表17
图13A-B显示处于两个弹出状态的镜头系统1300。镜头系统1300包括一镜头206-6的一第六实施例。图13A显示镜头系统1300在一望远镜头状态聚焦于无穷远处(“配置A”)。图13B显示镜头系统1300在一微距镜头状态聚焦于5公分处(“配置C”)。镜头206-6包括两个透镜组G1(L1-L2)及G2(L3-L6)，由一气隙dG1-G2分开。镜头系统1300可以从无穷远处连续聚焦到例如5公分处。对于聚焦镜头206-6，dG1-G2及BFL被改变。TTL连续地变化并取决于u，从TTL＝15.8毫米(聚焦于无穷远处)到TTL＝20.4毫米(聚焦于5公分处)。也就是说，为了对焦，G1及G2有一个相对的运动，此外，G1及G2一起运动(见表20)。
在所述望远状态(见图13A)，具有ZF1并聚焦于无穷远处，镜头206-6具有F/#＝1.3-1.9，EFLT＝15毫米及TTL＝15.8毫米。在所述望远状态，dT G1-G2＝2.625毫米(即T5，表20中S5及S6的距离)，BFL＝0.844毫米。206-6可以通过修改dG1-G2及/或BFL连续地或不连续地切换到进一步变焦状态(具有特定的ZF2或ZF3)。
在所述微距配置中(见图13B)聚焦于5公分处，206-6具有F/#＝1.5-2.6，EFLM＝15毫米及TTL＝20.4毫米。在所述微距状态，dM G1-G2＝1.303毫米，BFL＝6.818毫米。实现约2.5:1的AM。
在具有一折叠c-TTL的一折叠状态，G1与G2之间可以被例如c-dG1-G2＝0.02-1.5毫米分开，L3与L4之间可以被c-d7＝0.02-2.5毫米分开。镜头系统1200的一c-TTL可以是9.5-13.5毫米。
在其他示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有d7可以被修改为c-d7＝0.02-2.5毫米，dG1-G2可以不改变。在另一些示例中，当在一弹出状态及一折叠状态之间切换时，只有dG1-G2可以被修改为c-dG1-G2＝0.02-1.5毫米，d7可以不改变。
镜头系统1300由表18-21表示。FOV是以半视场(HFOV)表示。表18及表19提供镜头206-5处于弹出状态的光学数据。表20提供非球面的数据。
表20显示镜头系统1300的三种聚焦配置：聚焦到无穷远处(“配置A”)，聚焦到100毫米处(“配置B”，未图示)及聚焦到50毫米处(“配置C”)。表20中的表面0给出被聚焦的u。表21提供半视场(HFOV)、M及f/#的数据。镜头系统1300可以从无穷远处连续聚焦到50毫米。对于连续地改变镜头系统1300的聚焦，dG1-G2及BFL的值连续地变化。
表18
表19
表20
表21
镜头系统的一些示例如800、850、900、1000、1100、1200及1300的对焦范围可以从无穷远到小于150毫米，从无穷远到例如1米或2米，以及从例如350毫米到小于150毫米，例如到50毫米。一镜头系统的所述对焦范围被定义为通过控制镜头及影像感测器之间的距离的一相机机构可以聚焦到的所有u。也就是说，对于位于所述对焦范围内的每一个物体，一对焦机构可以设置一个特定的v，使所述物体的影像具有最大的对比度。最大对比度意味着，对于特定的镜头-影像感测器距离以外的多个镜头-影像感测器距离，所述物体的对比度会降低。一最小物体距离(Minimal Object Distance,MIOD)被定义为所述聚焦范围的下限，即所述MIOD是所述镜头系统可以聚焦到的最小u。例如，上面所示的一些实施例可以从无穷远处聚焦到50毫米处，即MIOD为50毫米。
图14A显示一已知感测器移位设置。所述感测器从所述相机的光轴上的一观察点显示(相机未显示)。当今大多数配备OIS的移动装置都会在偏航(Yaw)及俯仰(Pitch)方向修正非期望装置运动。如箭头1402指示，对于偏航方向的校正，所述感测器平行于X被移动。如箭头1404指示，对于俯仰校正，所述感测器平行于Y被移动。
图14B显示本文公开的一感测器移位设置。所述感测器以与图14A中相同的视角显示。如图14B所示，在X方向(由箭头1406指示)及Y方向(由箭头1408指示)的非期望线性运动的一校正可以沿着分别用于偏航及俯仰校正的相同轴进行。对X及Y方向的非期望线性运动的校正可以叠加在对偏航及俯仰的手部旋转运动的校正上。
图15A显示具有平行于X的一光轴1502的一示例性光学系统1500，它包括一物体1504、一镜头1506及在一影像感测器1510处形成的物体1504的一影像1508。镜头1506可以具有一主平面1512。图15A显示光学系统1500在一初始时间，例如在开始影像感测器曝光进行影像捕获时。光学系统1500具有的一M为1：1。
图15B显示光学系统1500在影像感测器1510曝光以进行影像捕获期间的一随后时间，以及在所述相机主持装置在负Y方向上经历一距离d0(相对于静止的所述物体)的一非期望线性运动之后。所述非期望线性运动导致一物体点在正Y方向上的距离为d0的一线性移动。在影像感测器1510上，这导致在负Y方向上的距离为d的一线性影像移位，并最终导致影像模糊。d不仅取决于实际非期望线性运动的大小及方向，也取决于u：在影像感测器1510上，实际非期望线性运动根据M＝v/u与u及v的关系被放大或衰减。根据方程2，dsensor与d0的关系为：。
从方程3中我们学习到，对于一广角相机(广角示例：EFL＝5毫米，u>10公分)或一望远相机(望远示例：EFL＝13毫米，u>100公分)的一典型影像获取场景，于所述物体平面的一线性移位d0导致于影像感测器1510的一线性移位dS，对于所述广角示例(u＝10公分)，dS≈0.05·d0，对于所述望远示例(u＝100公分)，dS≈0.01·d0。一般来说，假设u>>EFL，非期望线性运动如d0不会明显恶化影像质量。然而，这个假设对于具有大倍率M的相机是无效的，如本文所述的微距配置的弹出式相机。考虑作为一示例的具有EFL＝13毫米的一望远相机，被聚焦到u＝10公分(第一微距示例：EFL＝13毫米，u＝10公分)及u＝5公分的物体-镜头距离(第二微距示例：EFL＝13毫米，u＝5公分)。对于第一微距示例dS≈0.15·d0，对于第二微距示例dS≈0.35·d0。这显示由X及Y方向的非期望线性运动引起的明显的影像质量下降是可以预期的。一手持式装置的一非期望线性运动可以由一运动感测器，如一惯性测量单元(IMU)感测。一惯性测量单元提供关于线性加速度的数据，所述数据将被整合以用于确定所述线性移位。
图16A在一方块图中示意性地显示操作用以执行OIS的一装置1600，以纠正本文所述的X及Y方向上的非期望线性运动。装置1600包括具有FOVT的一望远相机1610。在一些示例中，相机1610是一具微距能力的(直立的)弹出式相机。在其他示例中，相机1610是一具微距能力的折叠式或直立式的望远相机。望远相机1610包括一致动器1612及用于闭环致动及控制的一位置感测器1614(例如一霍尔感测器)，一镜头1616及一影像感测器1618。如果望远相机1610是一弹出式相机，镜头1616可以包括一可折叠镜头。如果望远相机1610是一折叠式相机，它可以包括用于折叠一光路的一光路折叠元件(Optical Path FoldingElement,OPFE，未示出)，一般来说是折叠90度。如果望远相机1610是一双折叠式相机，它可以包括两个OPFE(未示出)，用于将一光路折叠两次，一般来说，每次折叠90度。OIS可以作为“镜头移位”OIS或“感测器移位”OIS进行。在一折叠式望远相机中，OIS可以作为“棱镜OIS”执行，即一个或两个OPFE可以旋转或线性移动以执行本文所述的OIS。对于感测器移位OIS，影像感测器1618相对于镜头1616及装置250移动。对于感测器移位OIS，需要通过dS的一感测器移位来校正由方程3给出的d0的一非期望线性运动。在镜头移位OIS中，所述镜头相对于影像感测器1618及装置250移动。对于镜头移位OIS，需要通过dL的一镜头移位来纠正d0的一非期望线性运动。镜头移位dL取决于dS(方程4)及d0(方程5)，根据：
以及
在其他示例中，OIS可以通过移动整个所述望远相机来执行，即所述望远相机的多个部件，如镜头、影像感测器等，不为执行OIS而彼此相对移动，但它们一起相对于装置1600移动。装置1600包括一应用处理器(AP)1620，它包括一深度估计器1622，一OIS控制器1624及一微控制器单元(MCU，未示出)。装置1600还包括一IMU 1604，至少一第二相机1630及一存储器1640。所述MCU可以用来读取及处理IMU 1604的数据。在一些示例中，所述MCU可以由一OIS控制器1624控制，所述OIS控制器是AP 1620的一部分。相机1630可以例如是一广角相机或一超广角相机。FOVW可以例如是60-90度，FOVUW可以例如是90-130度。在其他示例中，1600可以包括额外的多个相机。额外的多个相机可以例如是一广角相机、一超广角相机、一额外的望远相机、一飞行时间(ToF)相机。存储器1640可以例如是用于存储校准数据的一非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)。校准数据可以例如是用于望远相机1610及第二相机1630之间的校准。在其他示例中，校准数据可以被存储在存储元件1640及/或额外的多个存储元件(未示出)中。所述额外的多个存储元件可以集成在所述相机1610及所述第二相机1630中，或者只集成在所述多个相机模块的其中一个中，且可以是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。存储器1640也可以存储影像数据、深度数据或一特定场景、场景区段或物体的元数据。元数据可以例如是一个或更多个深度值。
编号为1650的一装置的另一示例且操作用以执行OIS以纠正本文所述的X及Y方向上的非期望线性运动显示于图16B中。。装置1650包括一MCU 1630，其被配置为读取及处理由IMU 1604提供的运动数据，以及读取及向所述望远相机1610供应多个OIS控制信号，即读取及处理来自位置感测器1614的数据并向致动器1612的所述驱动器供应多个控制信号。
为进行深度估计，来自望远相机1610或来自相机1630或来自多个额外相机或多个部件的影像数据被传送到所述深度估计器1622。深度估计器1622按本领域已知的方式计算深度。在一些示例中，深度估计器1622计算由FOVT覆盖的整个场景的一深度地图。在其他示例中，深度估计器1622计算所述场景的所述多个影像区段的一深度地图，其包括一特定的感兴趣对象(OOI)或感兴趣区域(ROI)。在另一些示例中，深度估计器1622只计算一个单一的值，所述单一的值对应于聚焦的一物体的一深度范围。在另一些示例中，深度信息可以由一激光测距仪(“Laser AF”)提供，其执行一飞行时间测量。传输给所述深度估计器1622的影像数据可以例如是：
来自所述第二相机1630的相位检测自动对焦(PDAF)数据；
来自所述望远相机1610的PDAF数据；
立体影像数据，例如来自望远相机1610及第二相机1630；
焦点叠加视觉影像数据；
焦点叠加PDAF数据；
来自望远相机1610及/或第二相机1630的视觉影像数据(用于从散焦估计深度)；
来自望远相机1610及/或第二相机1630的视觉影像数据(用于从物体运动估计深度)；
来自第二相机1630的深度数据，所述第二相机可以是一飞行时间(ToF)相机。
在一些示例中，来自望远相机1610及/或相机1630的视觉影像数据可用于从运动中估计深度，例如，从包括多个影像的一预视图视频流中估计。通过关闭OIS，从IMU信息估计两个或更多个帧之间的d0，从两个或更多个帧之间的一影像点的移动估计dS，并根据方程3估计u，可以从运动中估计深度。
OIS控制器1624从IMU 1604接收装置1600的线性加速度数据，并从深度估计器1622接收聚焦物体(或所述场景的较大区段)的u的深度数据。对于在X及Y中的非期望线性运动的OIS，OIS控制器1624及/或一MCU如MCU 1630从所述IMU的线性加速度数据估计d0，并分别根据方程3或方程5计算用于感测器移位OIS或镜头移位OIS的dS或dL。OIS控制器1624及/或MCU 1630将多个控制信号传输给致动器1612。致动器1612可以致动一影像感测器以实现感测器移位OIS及/或镜头移位OIS。OIS控制器1624及/或MCU 1630从位置感测器1614接收关于镜头1616(用于镜头移位OIS)或影像感测器1618(用于感测器移位OIS)的位置数据，以执行闭环控制。
在所有的镜头示例中，整个G1组的所述EFL被标记为EFLG1(或“EFL(G1)”)，整个G2组的所述EFL被标记为EFLG2，个别透镜元件的多个焦距被以元件编号标记，即L1的屈光率被标记为f1，L2的焦距被标记为f2等。
一透镜组或一整个镜头的一平均玻璃厚度(“MGT”)是由它所包括的多个单一透镜元件的平均厚度定义的。一组的所述平均玻璃厚度，例如G1，被标记为“MGT(G1)”，而一整个镜头的所述平均玻璃厚度被标记为“MGT”。
一透镜组或一整个镜头的一平均气隙(“MAG”)是由其透镜组G1及G2内的多个单一透镜元件之间沿所述光轴的所述多个气隙的平均厚度定义的。这意味着计算所述平均气隙只考虑透镜组内的距离，而不考虑多个透镜组之间的多个距离。具体地，BG、BG1、BG2及BFL在计算MAG时不被考虑。一组的所述平均气隙，例如G1，被标记为“MAG(G1)”，而一整个镜头的所述平均气隙被标记为“MAG”。
下面描述的所有弹出式光学镜头系统都可以通过相对于影像感测器移动一整个镜头进行聚焦。
表22总结包括在上面及下面所示的多个镜头系统中的各种特征的值及其比值(TTL、c-TTL、EFL、f、BG、c-BG、BFL、c-BFL、TG1、TG2、T1、T3、MGT、MAG以毫米为单位给出，H-FOV以度为单位给出)。对于c-TTL，给出一最小值。“P-O方法”是指用于在一弹出状态及一折叠状态之间切换各镜头系统的方法，其中数字“I”是指第i个方法实施例(例如，“1”是指根据一第1方法实施例的切换，“2”是指根据第2方法实施例的切换等)。
表22
表22(续)
图17A显示本文公开的、编号为1700的一弹出式光学镜头系统在一弹出状态的一示例。镜头系统1700包括一弹出式镜头206-8，分为两个透镜组G1及G2，一影像感测器208及可选地一光学元件(“窗口”)802。图17B显示在一折叠状态的弹出式光学镜头系统1700。
光学元件802可以是例如红外线(IR)过滤器，及/或一玻璃影像感测器防尘罩。光线通过镜头206-8，在影像感测器208上形成一影像。图17A显示3个场，每个场有3条光线：上边缘光线、下边缘光线及首领主要光线。所有进一步附图也显示这3条光线。
表23-26中给出弹出式镜头206-8的详细光学数据及表面数据。表23提供表面类型，表24提供非球面系数，表25显示镜头206-8在一弹出状态的BFL(“T”)及镜头206-8在一折叠状态的c-BFL。表26显示透镜元件LN-1及LN的第一、第二及第三偏转点(“DP1”、“DP2”及“DP3”)分别离所述光轴的距离。
这些表面类型是：
a)平面：平坦的表面，没有曲率
b)Q类型1(QT1)表面下垂公式：
其中{z，r}是标准的圆柱极坐标，c是表面的旁轴曲率，k是圆锥参数，rnorm通常是表面的净孔径(CA)的一半，An是镜头数据表中显示的非球面系数。Z轴朝向影像为正。CA的值是以一净光圈半径给出的，即D/2。参考波长为555.0纳米。除了折射率(“指数”)及阿贝#，其他单位都是以毫米为单位。每个透镜元件Li有各自的一焦距fi，一组Gi的所有透镜元件一起有各自的一焦距fi，两者都在表23中给出。所述FOV是以半FOV(HFOV)给出。表面类型、Z轴、CA值、参考波长、单位、焦距及HFOV的定义对以下所有表格均有效。
表23
表24显示非球面系数。
表面 圆锥(k) NR A0 A1 A2 A3
S2 0.00E+00 3.74E+00 1.05E+00 -3.12E-01 1.88E-02 5.78E-02
S3 0.00E+00 3.34E+00 -1.17E-01 -5.93E-02 -8.16E-03 1.01E-02
S4 0.00E+00 3.28E+00 -9.90E-02 -2.37E-03 -1.87E-02 -1.24E-02
S5 0.00E+00 3.08E+00 -4.11E-02 2.68E-02 -1.53E-02 -9.81E-03
S6 0.00E+00 2.80E+00 3.89E-01 -1.16E-02 -7.22E-03 7.80E-03
S7 0.00E+00 2.18E+00 2.09E-01 3.99E-02 -1.44E-02 2.71E-03
S8 0.00E+00 2.19E+00 -7.23E-02 1.77E-01 -6.07E-02 -7.24E-03
S9 0.00E+00 2.00E+00 -3.32E-02 1.14E-01 -5.52E-02 -2.03E-02
S10 0.00E+00 1.94E+00 5.79E-01 -2.43E-01 -2.56E-02 -3.33E-02
S11 0.00E+00 2.04E+00 3.33E-01 -1.98E-01 1.11E-02 4.27E-03
S12 0.00E+00 2.25E+00 -1.23E+00 1.41E-02 -2.02E-02 3.84E-03
S13 0.00E+00 2.29E+00 -9.54E-01 2.44E-02 -1.08E-02 3.70E-03
表24
表面 A4 A5 A6 A7 A8
S2 -3.56E-02 5.97E-03 4.36E-03 -3.56E-03 1.04E-03
S3 -5.46E-03 2.97E-03 -1.43E-03 4.94E-04 -8.28E-05
S4 -1.87E-02 2.49E-03 -2.79E-03 6.86E-05 4.79E-05
S5 -2.40E-03 2.79E-03 -1.11E-03 5.21E-04 -1.37E-04
S6 -3.11E-03 -2.70E-04 8.21E-04 -2.32E-04 5.68E-05
S7 1.70E-03 -1.06E-03 -5.85E-05 2.45E-05 2.71E-05
S8 -1.53E-02 -7.79E-03 -1.79E-03 -8.27E-04 -5.60E-05
S9 -2.15E-02 -1.26E-02 -5.18E-03 -1.83E-03 -4.49E-04
S10 -1.51E-02 -7.29E-03 -1.93E-03 -5.05E-04 5.89E-05
S11 -3.92E-03 4.72E-04 -4.90E-04 3.78E-04 -5.23E-05
S12 -2.17E-02 -8.24E-03 -3.14E-03 5.49E-04 -2.74E-04
S13 -5.43E-03 -2.52E-03 -1.44E-03 -2.31E-04 -1.55E-04
表24(续)
表25
表26
图18A显示本文公开的一弹出式光学镜头系统的另一实施例，且编号为1800。图18B显示一折叠状态的弹出式光学镜头系统1800。镜头系统1800包括一弹出式镜头206-9，分为两个透镜组G1及G2，一影像感测器208及可选地一光学元件802。表27提供表面类型，表28提供非球面系数，表29显示所述BFL及c-BFL，表30显示偏转点距离所述光轴的距离。
表27
表28
表面 A4 A5 A6 A7
S2 -3.02E-06 -1.32E-05 1.12E-06 3.76E-08
S3 -2.45E-04 6.08E-05 -6.27E-06 4.05E-07
S4 1.49E-05 -7.22E-07 -3.42E-09 1.07E-10
S5 -2.66E-04 -3.74E-04 -1.20E-04 -7.15E-06
S6 -5.64E-05 6.68E-06 -4.46E-07 -4.18E-09
S7 -1.78E-04 2.85E-05 -1.67E-06 2.44E-08
S8 -5.47E-04 1.41E-04 -1.73E-05 7.96E-07
S9 -4.28E-04 2.76E-04 -6.70E-06 2.25E-05
S10 3.67E-04 3.20E-04 -2.29E-05 1.37E-05
S11 4.08E-04 3.09E-04 -3.07E-05 3.00E-05
S12 1.82E-04 2.78E-06 4.51E-06 1.14E-06
S13 7.63E-05 -4.39E-07 -2.13E-06 2.57E-07
S14 -8.85E-05 1.06E-05 -6.23E-07 8.60E-09
S15 -3.53E-05 7.82E-06 -7.35E-07 2.27E-08
表28(续)
表29
表30
图19A显示本文公开的、编号为1900且处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。图19B显示处于一折叠状态的弹出式光学镜头系统1900。镜头系统1900包括一弹出式镜头206-10，分为两个透镜组G1及G2，一影像感测器208及可选地一光学元件802。
表31提供表面类型，表32提供非球面系数，表33显示所述弹出状态的所述BG及所述BFL以及所述折叠状态的所述c-BG及所述c-BFL。表34显示偏转点距离所述光轴的距离。
表31
表32
表面 A4 A5 A6 A7 A8
S2 -1.06E-03 6.89E-04 2.45E-04 1.36E-04 -7.34E-05
S3 -2.39E-03 6.73E-03 -4.20E-03 1.24E-03 -1.28E-04
S4 -7.89E-03 1.05E-02 -3.05E-03 -3.70E-04 4.94E-04
S5 -6.79E-03 1.08E-02 -5.13E-03 8.77E-04 1.17E-04
S6 -2.71E-03 8.88E-04 -2.85E-04 1.16E-04 -2.50E-05
S7 1.85E-03 -1.35E-03 5.37E-04 -3.12E-05 -2.07E-05
S8 2.31E-04 -1.22E-05 -2.13E-04 7.09E-05 -6.57E-06
S9 -5.62E-04 3.85E-04 -2.40E-04 5.87E-05 -4.84E-06
S10 9.85E-03 6.56E-03 3.37E-03 1.23E-03 3.22E-04
S11 4.14E-03 2.69E-03 7.37E-06 -4.58E-04 -2.90E-04
S12 -3.35E-03 -1.95E-03 -8.35E-04 -2.85E-04 -3.85E-05
S13 -4.54E-04 -5.31E-04 -6.51E-04 -2.79E-04 -1.69E-04
表32(续)
表33
表34
图20A显示本文公开的、编号为2000且处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。图20B显示处于一折叠状态的弹出式光学镜头系统2000。镜头系统2000包括一弹出式镜头206-11，分为两个透镜组G1及G2，一影像感测器208及可选地一光学元件802。
表35提供表面类型，表36提供非球面系数，表37显示所述弹出状态的所述BG及所述BFL以及折叠状态的所述c-BG及所述c-BFL。表38显示偏转点距离所述光轴的距离。
L3+L4的焦距合计为f3+4＝-17.34。
表35
表36
表面 A4 A5 A6 A7 A8
S2 -1.06E-03 6.89E-04 2.45E-04 1.36E-04 -7.34E-05
S3 -2.39E-03 6.73E-03 -4.20E-03 1.24E-03 -1.28E-04
S4 -7.89E-03 1.05E-02 -3.05E-03 -3.70E-04 4.94E-04
S5 -6.79E-03 1.08E-02 -5.13E-03 8.77E-04 1.17E-04
S6 -2.71E-03 8.88E-04 -2.85E-04 1.16E-04 -2.50E-05
S7 1.85E-03 -1.35E-03 5.37E-04 -3.12E-05 -2.07E-05
S8 2.31E-04 -1.22E-05 -2.13E-04 7.09E-05 -6.57E-06
S9 -5.62E-04 3.85E-04 -2.40E-04 5.87E-05 -4.84E-06
S10 9.85E-03 6.56E-03 3.37E-03 1.23E-03 3.22E-04
S11 4.14E-03 2.69E-03 7.37E-06 -4.58E-04 -2.90E-04
S12 -3.35E-03 -1.95E-03 -8.35E-04 -2.85E-04 -3.85E-05
S13 -4.54E-04 -5.31E-04 -6.51E-04 -2.79E-04 -1.69E-04
表36(续)
表37
表38
图21A显示本文公开的、编号为2100且处于一弹出状态的一弹出式光学镜头系统的又一实施例。图21B显示处于一折叠状态的弹出式光学镜头系统2100。镜头系统2100包括一弹出式镜头206-12，分为三个透镜组G1、G2及场镜808，一影像感测器208及可选地一光学元件802。
表39提供表面类型，表40提供非球面系数，表41显示所述弹出状态的BG1及BG2以及折叠状态的c-BG1及c-BG2。表42显示偏转点距离所述光轴的距离。
表39
表40
表面 A5 A6 A7 A8 A9 A10
S2 -1.04E-02 4.42E-03 -2.44E-03 1.02E-03 -2.68E-04 -1.40E-07
S3 4.39E-03 -1.08E-03 3.34E-04 6.27E-05 - -
S4 2.94E-03 -9.67E-04 3.08E-04 2.63E-04 - -
S5 -5.21E-06 6.89E-04 -3.89E-04 -4.99E-06 - -
S6 -2.07E-03 8.82E-04 -1.35E-04 -4.51E-05 - -
S7 -2.41E-04 4.11E-05 4.76E-05 -2.17E-05 - -
S8 -2.84E-04 -1.03E-04 -4.12E-06 -6.60E-06 - -
S9 -1.24E-03 -3.84E-04 -6.86E-05 -2.03E-05 - -
S10 -1.08E-04 2.49E-05 1.66E-05 4.91E-06 - -
S11 7.12E-04 2.28E-04 1.31E-04 -1.71E-05 - -
S12 7.13E-04 2.54E-04 1.50E-04 9.66E-06 - -
S13 4.06E-04 -1.37E-05 5.28E-05 -1.11E-05 - -
S14 3.35E-04 -5.87E-04 - - - -
S15 5.37E-04 -8.14E-04 - - - -
表40(续)
表41
表42
虽然本公开的内容是以某些实施例及一般相关的方法来描述的，但对于本领域的技术人员来说，实施例及方法的改变及排列组合是显而易见的。本公开内容应理解为不受本文所述具体实施例的限制，而仅受所附权利要求书的范围限制。
除非另有说明，在供选择的选项清单的最后两个成员之间使用“及/或”的表述，表示选择清单中的一个或多个选项是适当的，并可以进行选择。
应该理解的是，当权利要求书或说明书提到“一”或“一个”元件时，这种叙述不应被解释为只有一个所述元件。
此外，为清楚起见，本文使用的术语“实质上”是指在可接受的范围内数值变化的可能性。根据一个示例，本文使用的术语“实质上”应被解释为意味着可能的变化，即超过或低于任何指定值5％。根据另一个示例，本文使用的术语“实质上”应被解释为意味着可能的变化，即超过或低于任何指定值的2.5％。根据另一个示例，本文使用的术语“实质上”应被解释为意味着可能的变化，即超过或低于任何指定值的1％。
本说明书中提到的所有参考文献在此通过引用整体的方式并入本说明书，其程度与每个单独的参考文献被具体及单独指明通过引用并入本说明书相同。此外，本申请中对任何参考文献的引用或识别不应解释为承认该参考文献可作为本公开的现有技术。

Claims (16)

1.一种相机，其特征在于：包括：
一镜头，包括N个透镜元件L1至LN，自一物侧从L1开始沿一镜头光轴排布至一像侧结束于LN，其中N≥5，其中所述多个透镜元件分为两个或更多个透镜组，且其中两个相邻的透镜组沿所述镜头光轴通过各自的一气隙d1分开；
一影像感测器，沿所述镜头光轴通过一气隙d2与透镜元件LN分开，所述影像感测器具有介于7至20毫米之间的一感测器对角线SD；以及
一致动器，操作用以控制所述多个气隙d1及d2，以切换所述相机在M≥1个操作弹出状态及一折叠状态之间，以及将所述相机聚焦在一物体-镜头距离u小于30公分的一物体上，其中在每一个操作弹出状态m∈{1,2,...M}中，所述镜头具有各自的一有效焦距EFLm及一总轨道长度TTLm，其中在所述折叠状态，所述镜头具有一总轨道长度c-TTL，其中所述M个有效焦距EFLm的一最小值EFLmin等于或大于7毫米，且其中c-TTL<0.65·EFLmin，
其中所述致动器包括多个弹簧及一导引定位机构，其中所述导引定位机构使在所述M≥1个操作弹出状态的所述多个透镜元件之间有足够的z-偏心及xy-偏心精度，在所述M≥1个操作弹出状态及所述折叠状态之间切换时有重复性，其中所述足够的偏心精度小于0.1毫米偏心，且所述重复性小于0.05毫米偏心。
2.如权利要求1所述的相机，其特征在于：所述足够的偏心精度小于0.8毫米偏心，且其中所述重复性小于0.04毫米偏心。
3.如权利要求2所述的相机，其特征在于：从所述操作状态至所述折叠状态的所述切换是通过一窗框压在一光学模块上来进行，以使所述相机达到一折叠状态高度。
4.一种相机，其特征在于：包括：
一镜头，包括N个透镜元件L1至LN，自一物侧从L1开始沿一镜头光轴排布至一像侧结束于LN，其中N≥5，其中所述多个透镜元件分为两个或更多个透镜组，且其中两个相邻的透镜组沿所述镜头光轴通过各自的一气隙d1分开；
一影像感测器，沿所述镜头光轴通过一气隙d2与透镜元件LN分开，所述影像感测器具有介于7至20毫米之间的一感测器对角线SD；以及
一致动器，操作用以控制所述多个气隙d1及d2，以切换所述相机在M≥1个操作弹出状态及一折叠状态之间，以及将所述相机聚焦在一物体-镜头距离u小于30公分的一物体上，其中在每一个操作弹出状态m∈{1,2,...M}中，所述镜头具有各自的一有效焦距EFLm及一总轨道长度TTLm，其中在所述折叠状态，所述镜头具有一总轨道长度c-TTL，其中所述M个有效焦距EFLm的一最小值EFLmin等于或大于7毫米，且其中c-TTL<0.65·EFLmin，
其中所述致动器还操作用以：在一第一操作弹出状态，将所述相机聚焦到一物体-镜头距离等于或小于100公分的一物体上，且其中所述相机的在一物体-镜头距离小于30公分的所述聚焦是在不同于所述第一操作弹出状态的一第二操作弹出状态。
5.一种相机，其特征在于：包括：
一镜头，包括N个透镜元件L1至LN，自一物侧从L1开始沿一镜头光轴排布至一像侧结束于LN，其中N≥5，其中所述多个透镜元件分为两个或更多个透镜组，且其中两个相邻的透镜组沿所述镜头光轴通过各自的一气隙d1分开；
一影像感测器，沿所述镜头光轴通过一气隙d2与透镜元件LN分开，所述影像感测器具有介于7至20毫米之间的一感测器对角线SD；以及
一致动器，操作用以控制所述多个气隙d1及d2，以切换所述相机在M≥1个操作弹出状态及一折叠状态之间，以及将所述相机聚焦在一物体-镜头距离u小于30公分的一物体上，其中在每一个操作弹出状态m∈{1,2,...M}中，所述镜头具有各自的一有效焦距EFLm及一总轨道长度TTLm，其中在所述折叠状态，所述镜头具有一总轨道长度c-TTL，其中所述M个有效焦距EFLm的一最小值EFLmin等于或大于7毫米，且其中c-TTL<0.65·EFLmin，
其中所述致动器包括基于一运动耦合机构的一导引定位机构。
6.一种手持式电子装置，其特征在于：包括如权利要求4所述的相机。
7.一种相机系统，其特征在于：包括如权利要求4所述的相机以及一第二相机，所述第二相机包括具有至少一气隙的一第二镜头系统，其中所述致动器还进一步操作用以控制所述第二相机的所述至少一气隙，以切换所述第二相机在O≥1个第二相机操作弹出状态及一第二相机折叠状态之间，且其中所述致动器还操作用以控制所述第二相机的所述至少一气隙，以同时切换如权利要求4所述的相机以及所述第二相机在所述O≥1个第二相机操作弹出状态及所述第二相机折叠状态之间。
8.如权利要求7所述的相机系统，其特征在于：在所述第二相机折叠状态，所述第二镜头具有一总轨道长度c-TTL2且其中cTTL2＝cTTL±10％。
9.一种手持式电子装置，其特征在于：包括如权利要求7所述的相机系统。
10.如权利要求9所述的手持式电子装置，其特征在于：所述手持式电子装置具有一装置外表面，其中在一操作状态，所述第一或第二相机中的一个超出所述装置外表面2毫米至10毫米，且其中在一非操作状态，所述第一或第二相机中的一个超出所述装置外表面小于2毫米。
11.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中前三个所述透镜元件L1、L2及L3的多个阿贝数的一序列满足：高、高及低，且其中一高镜头-感应器距离是一低镜头-感应器距离的两倍以上。
12.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中在LN-1的后表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-r处，及在LN-1的前表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-f处，且其中0.5毫米<d-r以及d-f>1.0毫米。
13.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中在LN-1的后表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-r处，其中d-r>1.5毫米。
14.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95 x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中在LN的前表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-f处，其中d-f>0.8毫米。
15.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95 x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中在LN的后表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-r处，其中d-r>0.15毫米。
16.一种镜头系统，其特征在于：包括：
一影像感测器；以及
一镜头，与所述影像感测器距离一后焦距(BFL)并具有一视场FOV<40度、一有效焦距(EFL)及一镜头平均玻璃厚度(MGT)，所述镜头包括i个透镜元件L1-Li，自一物侧从L1开始朝向一像侧，其中1≤i≤N，其中每个透镜元件Li具有各自的一厚度Ti及具有一大小|fi|的一焦距fi，其中至少一些透镜元件被组织在被一大间隙(BG)分开的两个透镜组G1及G2中，G1及G2分别具有有效焦距EFL(G1)及EFL(G2)、平均玻璃厚度MGT(G1)及MGT(G2)以及平均气隙MAG(G1)及MAG(G2)，其中所述镜头在一弹出状态具有一弹出总轨道长度TTL<20毫米，且在一折叠状态具有一折叠总轨道长度c-TTL，其中TTL<0.95 x EFL，且其中一比值c-TTL/TTL<0.7，
其中在LN的后表面的一第一偏转点位于从所述镜头的一光轴测量的一距离d-r处，其中d-r>2毫米。
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