TWI519807B - 小形狀因子攝遠相機 - Google Patents

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TWI519807B TW103137485A TW103137485A TWI519807B TW I519807 B TWI519807 B TW I519807B TW 103137485 A TW103137485 A TW 103137485A TW 103137485 A TW103137485 A TW 103137485A TW I519807 B TWI519807 B TW I519807B
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羅密歐 一世 摩卡杜
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Description

小形狀因子攝遠相機
本發明大體而言係關於相機系統，且更具體言之係關於高解析度、小形狀因子攝遠相機系統。
小型行動多用途器件(諸如，智慧型電話及平板或板器件)之出現已導致需要供整合於器件中之高解析度、小形狀因子相機。然而，歸因於習知相機技術之限制，此等器件中所使用之習知小型相機趨向於擷取處於較低解析度及/或具有較低影像品質(相較於用較大、較高品質相機可達成之解析度及/或影像品質而言)之影像。用小封裝大小相機來達成較高解析度大體上需要使用具有小像素大小之光感測器及一優良小巧型成像透鏡系統。技術之進展已達成光感測器中之像素大小的減小。然而，隨著光感測器變得更小巧以及功能更強大，對具有改良之成像品質效能之小巧型成像透鏡系統的需求已增加。
本發明之實施例可提供呈小封裝大小之高解析度攝遠相機。描述包括光感測器及小巧型攝遠透鏡系統之相機。描述小巧型攝遠透鏡系統之實施例，小巧型攝遠透鏡系統可提供較大影像且具有較長有效焦距(相較於在習知小形狀因子相機中已實現之影像及有效焦距而言)。攝遠相機之實施例可以小封裝大小來實施，同時仍擷取鮮明的高解析度影像，從而產生適合於用於小型及/或行動多用途器件(諸 如，行動電話、智慧型電話、板或平板計算器件、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、次筆記型電腦及超級本電腦)中之相機之實施例。在一些實施例中，如本文中所描述之攝遠相機可與習知、較寬場小格式相機一起包括於器件中，當用該器件擷取影像時，該攝遠相機將(例如)允許使用者在不同相機格式(攝遠或寬場)之間進行選擇。
描述小巧型攝遠透鏡系統之實施例，其包括具有折射能力之五個透鏡元件。另外，描述小巧型攝遠透鏡系統之實施例，其包括具有折射能力之四個透鏡元件。在實施例中，該等透鏡元件中之至少一者之物件側表面及影像側表面中的至少一者係非球面的。
在至少一些實施例中，攝遠透鏡系統可為固定攝遠透鏡系統，其經組態使得透鏡系統之有效焦距f處於或為約7.0毫米(mm)(例如，在6.0至8.0mm之範圍內)，F數(焦比)在約2.4至約10.0之範圍內，視場(FOV)處於或為約36度，且透鏡系統之總軌道長度(TTL)在約5.2至約7.0mm之範圍內。更一般地，透鏡系統可經組態使得攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。
在本文中所描述之實例實施例中，攝遠透鏡系統可經組態使得透鏡系統之有效焦距f為7.0mm，且F數為2.8。然而，應注意，可縮放或調整焦距(及/或其他參數)以滿足對其他相機系統應用之光學、成像及/或封裝約束的規範。另外，在一些實施例中，攝遠透鏡系統可為可調的。舉例而言，攝遠透鏡系統可裝備有可調光圈或孔徑光闌。使用可調孔徑光闌，F數(焦比或f/#)可在某一範圍內(例如，在2.8至10之範圍內)動態地變化。在一些實施例中，可以較快速焦比(f/#<2.8)來使用透鏡系統從而在相同FOV(例如，36度)下具有降級之影像品質效能或在較小FOV下具有相當優良之效能。
各種實施例中之折射透鏡元件可由塑膠材料組成。在至少一些實施例中，折射透鏡元件可由射出成形之光學塑膠材料組成。然而，可使用其他合適之透明材料。亦應注意，在給定實施例中，透鏡元件中之不同者可由具有不同光學特性(例如，不同阿貝數及/或不同折射率)之材料組成。
在小巧型攝遠透鏡系統之實施例中，可選擇透鏡元件材料且可計算透鏡元件之折射能力分配以滿足透鏡系統有效焦距要求且校正色像差及場曲率或珀茲伐和(Petzval sum)。可藉由調整透鏡元件之曲率半徑及非球面係數或幾何形狀及軸向間距來減小光學像差之單色及色變化，以產生經良好校正且平衡之最小殘餘像差以及減小總軌道長度(TTL)及在小形狀因子攝遠相機中達成品質光學效能及高影像解析度。
100‧‧‧相機
101‧‧‧透鏡元件
102‧‧‧透鏡元件
103‧‧‧透鏡元件
104‧‧‧透鏡元件
105‧‧‧透鏡元件
110‧‧‧小巧型攝遠透鏡系統
120‧‧‧光感測器
200‧‧‧相機
201‧‧‧透鏡元件
202‧‧‧透鏡元件
203‧‧‧透鏡元件
204‧‧‧透鏡元件
205‧‧‧透鏡元件
210‧‧‧小巧型攝遠透鏡系統
220‧‧‧光感測器
300‧‧‧小巧型攝遠相機
301‧‧‧透鏡元件
302‧‧‧透鏡元件
303‧‧‧透鏡元件
304‧‧‧透鏡元件
305‧‧‧透鏡元件
310‧‧‧透鏡系統
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400‧‧‧小巧型攝遠相機
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610‧‧‧小巧型攝遠透鏡系統
2000‧‧‧電腦系統
2010a-2010n‧‧‧處理器
2030‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
2020‧‧‧系統記憶體
2022‧‧‧程式指令
2032‧‧‧資料
2090‧‧‧相機
2040‧‧‧網路介面
2050‧‧‧輸入/輸出器件
2085‧‧‧網路
2060‧‧‧游標控制器件
2070‧‧‧鍵盤
2080‧‧‧顯示器
圖1為小巧型攝遠相機之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括五個折射透鏡元件。
圖2說明如圖1中所說明之小巧型攝遠透鏡系統的在半視場中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖3為小巧型攝遠相機之另一實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括五個折射透鏡元件。
圖4說明如圖3中所說明之小巧型攝遠透鏡系統的在半視場中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖5為小巧型攝遠相機之另一實例實施例之截面說明，該小巧型 攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括具有折射能力之五個透鏡元件。
圖6說明如圖5中所說明之小巧型攝遠透鏡系統的在半視場中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖7為小巧型攝遠相機之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件。
圖8、圖9及圖10展示如圖7中所說明之小巧型攝遠透鏡系統之實施例的在半視場(HFOV)中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖11為小巧型攝遠相機之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括具有折射能力之五個透鏡元件，其中孔徑光闌設置於第一透鏡元件處且在透鏡系統的前頂點後面。
圖12說明如圖11中所說明之小巧型攝遠透鏡系統的在半視場中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖13為小巧型攝遠相機之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統，該小巧型攝遠透鏡系統包括具有折射能力之五個透鏡元件，其中孔徑光闌設置於第一透鏡元件與第二透鏡元件之間。
圖14說明如圖13中所說明之小巧型攝遠透鏡系統的在半視場中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
圖15為根據至少一些實施例之用於使用如圖1、圖3、圖5、圖11 及圖13中所說明之相機來擷取影像之方法的高階流程圖。
圖16為根據至少一些實施例之用於使用如圖7中所說明之相機來擷取影像之方法的流程圖。
圖17說明實施例中可使用之實例電腦系統。
本說明書包括對「一個實施例」或「一實施例」之引用。片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」之出現未必指同一實施例。可以與本發明相一致之任何合適方式來組合特定特徵、結構或特性。
「包含」。此術語為開放式術語。如附加申請專利範圍中所使用，此術語並不排除額外結構或步驟。考慮如下敍述之技術方案：「一種包含一或多個處理器單元之裝置……」。此技術方案不排除該裝置包括額外組件(例如，網路介面單元、圖形電路等)。
「經組態以」。可將各種單元、電路或其他組件描述或主張為「經組態以」執行(若干)任務。在此等上下文中，「經組態以」用以藉由指示單元/電路/組件包括在操作期間執行彼(等)任務之結構(例如，電路)而暗示結構。因而，即使當指定單元/電路/組件當前並不操作(例如，未接通)時，仍可稱該單元/電路/組件經組態以執行任務。與「經組態以」語言一起使用的單元/電路/組件包括硬體一例如，電路、儲存可執行以實施操作之程式指令的記憶體等。敍述一單元/電路/組件「經組態以」執行一或多個任務明確地不欲針對彼單元/電路/組件援引35 U.S.C.§ 112第六段。另外，「經組態以」可包括由軟體及/或韌體(例如，FPGA或執行軟體之通用處理器)操縱以便以能夠執行待解決任務之方式操作的一般結構(例如，一般電路)。「經組態以」亦可包括調適製造過程(例如，半導體製造設施)以製造經調適以實施或執行一或多個任務的器件(例如，積體電路)。
「第一」、「第二」等。如本文中所使用，將此等術語用作名詞之標記，該等標記居先且不暗示任何類型之排序(例如，空間上、時 間上、邏輯上等)。舉例而言，本文中可將緩衝器電路描述為針對「第一」值及「第二」值執行寫入操作。術語「第一」及「第二」未必暗示第一值必須在第二值之前被寫入。
「基於」。如本文中所使用，此術語用以描述影響判定之一或多個因素。此術語不排除可影響判定之額外因素。亦即，判定可僅僅基於彼等因素或至少部分地基於彼等因素。考慮片語「基於B來判定A」。雖然在此狀況下，B為影響對A之判定的因素，但此片語不排除對A之判定亦基於C。在其他例子中，可僅僅基於B來判定A。
描述包括光感測器及小巧型攝遠透鏡系統之小形狀因子相機之實施例。描述包括四個或五個透鏡元件之小巧型攝遠透鏡系統之各種實施例，其可用於相機中且提供較大影像且具有較長有效焦距(相較於在習知小巧型相機中已實現之影像及有效焦距而言)。相機可以小封裝大小來實施，同時仍擷取鮮明的高解析度影像，從而產生適合於用於小型及/或行動多用途器件(諸如，行動電話、智慧型電話、板或平板計算器件、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、次筆記型電腦及超級本電腦等)中之相機之實施例。然而，應注意，相機之態樣(例如，透鏡系統及光感測器)可按比例擴大或縮小以提供具有較大或較小封裝大小之相機。另外，可將相機系統之實施例實施為獨立數位相機。除靜態(單圖框擷取)相機應用之外，相機系統之實施例亦可經調適以用於視訊攝影機應用中。
描述小巧型攝遠透鏡系統之若干實例實施例，其包括具有五個折射透鏡元件之實施例及具有四個折射透鏡元件之實施例。圖1及圖3展示關於包括五個折射透鏡元件之實例實施例的變化。圖5展示包括五個折射透鏡元件之另一實例實施例。圖7展示包括四個折射透鏡元件之實施例之實例。圖11及圖13展示具有五個折射透鏡元件之實例實 施例，其中孔徑光闌係以不同於圖1、圖3及圖5之實施例中之方式的方式設置。然而，應注意，此等實例不欲為限制性的，且關於針對透鏡系統所給出之各種參數的變化係可能的，同時仍達成類似結果。舉例而言，描述關於圖7中所示之包括四個折射透鏡元件之實施例的變化。
各種實施例中之折射透鏡元件可由塑膠材料組成。在至少一些實施例中，折射透鏡元件可由射出成形之塑膠材料組成。然而，可使用其他透明材料。亦應注意，在給定實施例中，透鏡元件中之不同者可由具有不同光學特性(例如，不同阿貝數及/或不同折射率)之材料組成。
小形狀因子攝遠相機
在圖1、圖3、圖5、圖7、圖11及圖13中之每一者中，實例相機包括至少一小巧型攝遠透鏡系統及一光感測器。光感測器可為根據各種類型之光感測器技術中之任一者所實施的一(若干)積體電路(IC)技術晶片。可使用之光感測器技術之實例為電荷耦合器件(CCD)技術及互補金氧半導體(CMOS)技術。在至少一些實施例中，儘管可使用較大像素大小，但是光感測器之像素大小可為1.2微米或更小。在非限制性實例實施例中，可根據1280×720像素影像格式來製造光感測器以擷取1百萬像素影像。然而，在實施例中可使用其他像素格式(例如，5百萬像素、10百萬像素或較大或較小格式)。
相機亦可包括設置於第一透鏡元件前面(亦即，在第一透鏡元件之物件側上)的前孔徑光闌(AS)。儘管圖1、圖3、圖5及圖7展示設置於透鏡系統的前頂點處或附近的前孔徑光闌，但孔徑光闌之位置可較接近第一透鏡元件或離第一透鏡元件較遠。另外，在一些實施例中，孔徑光闌可設置於攝遠透鏡系統中之別處。舉例而言，孔徑光闌可設置於第一透鏡元件處但位於透鏡系統的前頂點後面(如圖11中所示)， 或設置於第一透鏡元件與第二透鏡元件之間(如圖13中所示)。
相機亦可(但未必)包括設置於攝遠透鏡系統之最後透鏡元件與光感測器之間的紅外線(IR)濾光器。IR濾光器可(例如)由玻璃材料組成。然而，可使用其他材料。應注意，IR濾光器不影響攝遠透鏡系統之有效焦距f。另外，應注意，相機亦可包括除本文中所說明及描述之組件之外的其他組件。
在相機中，攝遠透鏡系統在位於光感測器之表面處或附近的影像平面(IP)處形成影像。遠方物件之影像大小與透鏡系統之有效焦距f成正比。攝遠透鏡系統之總軌道長度(TTL)係光軸(AX)上之在前頂點(位於第一(物件側)透鏡元件之物件側表面處)與影像平面之間的距離。對於攝遠透鏡系統而言，總軌道長度(TTL)小於透鏡系統有效焦距(f)，且總軌道長度與焦距之比(TTL/f)為攝遠比率。為被分類為攝遠透鏡系統，TTL/f小於或等於1。
在至少一些實施例中，攝遠透鏡系統可為固定攝遠透鏡系統，其經組態使得透鏡系統之有效焦距f處於或為約7.0毫米(mm)(例如，在6.0至8.0mm之範圍內)，F數(焦比或f/#)在約2.4至約10.0之範圍內，視場(FOV)處於或為約36度(雖然可達成較窄或較寬FOV)，且透鏡系統之總軌道長度(TTL)在約5.2至約7.0mm之範圍內。更一般地，攝遠透鏡系統可經組態使得攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。
在本文中所描述之實例實施例中(參見圖1、圖3、圖5、圖7、圖11及圖13)，攝遠透鏡系統可經組態使得透鏡系統之有效焦距f在參考波長555nm下為7.0mm，且F數為2.8。透鏡系統可(例如)以7.0mm之焦距f及2.8之F數組態以滿足對特定相機系統應用之指定光學、成像及/或封裝約束。應注意，F數(亦稱為焦比或f/#)係由f/D定義，其中D為入射光瞳之直徑(亦即，有效孔徑)。作為一實例，在f=7.0mm 處，在2.5mm之有效孔徑的情況下達成2.8之F數。實例實施例亦可以處於或為約36度之視場(FOV)組態。實例實施例之總軌道長度(TTL)的範圍為約5.6mm至約6.0mm。攝遠比率(TTL/f)因此在約0.8至約0.857之範圍內變化。
然而，應注意，可縮放或調整焦距f、F數及/或其他參數以滿足對其他相機系統應用之光學、成像及/或封裝約束的各種規範。對相機系統之約束(其可指定為對特定相機系統應用之要求及/或可針對不同相機系統應用而變化)包括(但不限於)焦距f、有效孔徑、F數、視場(FOV)、成像效能要求及封裝體積或大小約束。
在一些實施例中，攝遠透鏡系統可為可調的。舉例而言，在一些實施例中，如本文中所描述之攝遠透鏡系統可裝備有可調光圈(入射光瞳)或孔徑光闌。使用可調孔徑光闌，F數(焦比或f/#)可在一範圍內動態地變化。舉例而言，若透鏡系統經良好校正而處於f/2.8、處於給定焦距f及FOV下，則可藉由調整孔徑光闌(假定孔徑光闌可調整至F數設定)使焦比在2.8至10(或較高)之範圍內變化。在一些實施例中，可藉由調整孔徑光闌而以較快速焦比(f/#<2.8)來使用透鏡系統，其在相同FOV(例如，36度)下具有降級之影像品質效能或在較小FOV下具有相當優良之效能。
雖然本文中可將值之範圍給定為可調相機及透鏡系統之實例(其中一或多個光學參數可動態地變化(例如，使用可調孔徑光闌))，但可實施包括固定(非可調)攝遠透鏡系統之相機系統之實施例(其中光學及其他參數之值在此等範圍內)。
首先參考如圖1、圖3、圖11及圖13中所說明之實施例，相機(100、200、500或600)之小巧型攝遠透鏡系統(110、210、510或610)可包括沿光軸AX按自物件側至影像側之次序配置的具有折射能力及透鏡系統有效焦距f的五個透鏡元件(圖1之透鏡系統110中的101至 105；圖3之透鏡系統210中的201至205；透鏡系統510中之501至505；透鏡系統610中之601至605)：●第一透鏡元件L1(101、201、501或601)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面；●第二透鏡元件L2(102、202、502或602)，其具有負折射能力、具有凸物件側表面抑或凹物件側表面；●第三透鏡元件L3(103、203、503或603)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面；●第四透鏡元件L4(104、204、504或604)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面；及●第五透鏡元件L5(105、205、505或605)，其具有正折射能力、具有凸影像側表面。
另外，五個透鏡元件之物件側表面及影像側表面中之至少一者係非球面的。
透鏡系統110、210、510及610經組態使得攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。 (1)
透鏡系統110、210、510及610之第一透鏡元件L1可具有正折射能力及長度f1且可滿足關係0.35<f1/f<0.45。 (2)
在透鏡系統110、210、510及610之至少一些實施例中，L1之形狀可為雙凸的，其具有頂點曲率半徑R2及R3且具有滿足以下條件之形狀：-0.35<R2/R3<0， (3)
其中R2為L1之物件側曲率半徑且R3為L1之影像側曲率半徑。
透鏡系統110、210、510及610之第二、第三及第四透鏡元件 (L2、L3及L4)可分別具有負折射能力及負焦距f2、f3及f4，且可滿足以下條件：-0.7<f2/f<-0.4及-5.0<R4/R5<7.0， (4)
-3.5<f3/f<-1.0及-15.0<R6/R7<0.5， (5)
-0.6<f4/f<-0.3及-2.0<R8/R9<-0.5， (6)
其中：●R4為第二透鏡元件L2之物件側表面曲率半徑且R5為L2之影像側表面之曲率半徑，●R6為第三透鏡元件L3之物件側表面之曲率半徑且R7為L3之影像側表面之曲率半徑，及●R8為第四透鏡元件L4之物件側表面之曲率半徑且R9為L4之影像側表面之曲率半徑。
第二透鏡元件L2可具有負折射能力且形狀可為負彎月形抑或雙凹的。由圖1之透鏡系統110中的透鏡元件102來說明一實例實施例(其中L2之形狀為負彎月形且具有凸物件側表面)。由圖3之透鏡系統210中的透鏡元件202來說明一實例實施例(其中L2具有凹物件側表面且形狀為雙凹的)。
透鏡系統110、210、510及610之第五透鏡元件L5可具有正折射能力及正焦距f5，且可滿足以下條件：0.5<f5/f<0.8及-1.5<R10/R11<-0.5， (7)
其中R10為第五透鏡元件L5之物件側表面之曲率半徑且R11為L5之影像側表面之曲率半徑。
在如圖1、圖3、圖11及圖13中所說明之至少一些實施例中，第一透鏡元件L1及第四透鏡元件L4可由具有V1之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。第二透鏡元件L2、第三透鏡元件L3及第五透鏡元件L5可由具有V2之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡元件之 材料的阿貝數可滿足如下條件：30<V1-V2<35。 (8)
現參考如圖5中所說明之實施例，相機300之小巧型攝遠透鏡系統310可包括沿光軸AX按自物件側至影像側之次序配置的具有折射能力及透鏡系統有效焦距f的五個透鏡元件(301至305)：●第一透鏡元件L1(301)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面；●第二透鏡元件L2(302)，其具有負折射能力、具有凸物件側表面；●第三透鏡元件L3(303)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面；●第四透鏡元件L4(304)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面；及●第五透鏡元件L5(305)，其具有正折射能力、具有凸影像側表面。
另外，五個透鏡元件之物件側表面及影像側表面中之至少一者係非球面的。
透鏡系統310經組態使得攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。 (1)
圖5之透鏡系統310在至少以下態樣上與圖1及圖3之透鏡系統110及210不同。透鏡系統310之第三透鏡元件L3(303)具有正折射能力或正焦距f3。正透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R6及R7，且滿足條件：R6<R7及0<R6/R7<1.0， (9)
其中R6為第三透鏡元件L3之物件側表面之曲率半徑且R7為L3之影像側表面之曲率半徑。透鏡元件L3之形狀為正彎月形且具有凸物件側表面。
在透鏡系統310中，第一透鏡元件L1(301)可具有正折射能力及長度f1，且可滿足關係：0.35<f1/f<0.45。 (2)
在至少一些實施例中，L1之形狀可為雙凸的，其具有頂點曲率半徑R2及R3且具有滿足以下條件之形狀：-0.35<R2/R3<0， (3)
其中R2為L1之物件側曲率半徑且R3為L1之影像側曲率半徑。
在透鏡系統310中，第二透鏡元件L2(302)可具有負折射能力及負焦距f2、物件側表面曲率半徑R4及影像側表面曲率半徑R5，且可滿足條件-0.7<f2/f<-0.4及0<R4/R5<6.0。 (10)
在透鏡系統310中，第四透鏡元件L4(304)可具有負折射能力及負焦距f4，且可滿足條件-0.6<f4/f<-0.3及-3.0<R8/R9<0， (11)
其中R8為透鏡元件L4之物件側表面曲率半徑且R9為L4之影像側表面之曲率半徑。
在透鏡系統310中，第五透鏡元件L5(305)可具有正折射能力及正焦距f5，可具有凸影像側表面，且可滿足以下條件：0.75<f5/f<1.2及-1<R10/R11<0， (12)
其中R10為第五透鏡元件L5之物件側表面之曲率半徑且R11為L5之影像側表面之曲率半徑。
在透鏡系統310之至少一些實施例中，第一透鏡元件L1及第四透鏡元件L4可由具有V1之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。第二透鏡元件L2、第三透鏡元件L3及第五透鏡元件L5可由具有V2之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡元件之材料的阿貝數可滿足條件： 30<V1-V2<35。 (8)
現參考如圖7中所說明之實施例，相機400之小巧型攝遠透鏡系統410可包括沿光軸AX按自物件側至影像側之次序配置的具有折射能力及透鏡系統有效焦距f的四個透鏡元件(401至404)：●第一透鏡元件L1(401)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面；●具有負折射能力之第二透鏡元件L2(402)；●具有負折射能力之第三透鏡元件L3(403)；及●第四透鏡元件L4(404)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面。
另外，四個透鏡元件之物件側表面及影像側表面中之至少一者係非球面的。
透鏡系統410經組態使得攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。 (1)
在透鏡系統410中，第一透鏡元件L1(401)可具有正折射能力及長度f1且可滿足關係0.35<f1/f<0.45。 (2)
在透鏡系統410之至少一些實施例中，L1之形狀可為雙凸的，其具有頂點曲線半徑R2及R3，且可滿足條件：-0.35<R2/R3<0， (3)
其中R2為L1之物件側曲率半徑且R3為L1之影像側曲率半徑。
在透鏡系統410中，第二透鏡元件L2(402)可具有負折射能力及負焦距f2，可具有物件側表面曲率半徑R4及影像側表面曲率半徑R5，且可滿足條件-0.7<f2/f<-0.4及0<R4/R5<6.0。 (10)
在至少一些實施例中，透鏡元件L2可具有凸物件側曲率半徑R4 及凹影像側曲率半徑R5。
在透鏡系統410中，第三透鏡元件L3(403)可具有負折射能力及負焦距f3，可具有物件側表面曲率半徑R6及影像側表面曲率半徑R7，且可滿足條件-0.7<f3/f<-0.4及-500<R6/R7<20。 (13)
在各種實施例中，元件L3可具有凹抑或凸物件側曲率半徑R6及凹影像側曲率半徑R7。在至少一些實施例中，透鏡元件L2及L3可間隔開一軸向距離T5。
在透鏡系統410中，第四透鏡元件L4(404)可具有正折射能力及正焦距f4，且可滿足以下條件：0.8<f4/f<1.5及0.0<R8/R9<1.0， (14)
其中R8為透鏡元件L4之物件側表面曲率半徑且R9為L4之影像側表面之曲率半徑。
在透鏡系統410之至少一些實施例中，第一透鏡元件L1及第三透鏡元件L3可由具有V1之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。第二透鏡元件L2及第四透鏡元件L4可由具有V2之阿貝數的材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡元件之材料的阿貝數滿足條件：30<V1-V2<35。 (8)
在透鏡系統410之至少一些實施例中，透鏡元件L1及L2可經配置成密切接近，使得L1與L2之組合可被視為具正折射能力或正焦距f12之空氣隙雙合透鏡L12。在透鏡系統410之至少一些實施例中，透鏡元件L3及L4可經配置成密切接近，使得L3與L4之組合可被視為具有負折射能力及負焦距f34之雙合透鏡L34。L12與L34之間的軸向間距可由T5給出。
小巧型攝遠透鏡系統
下文參看圖1至圖10來提供可用於小形狀因子攝遠相機中之小巧 型攝遠透鏡系統之各種實施例的更多細節。
圖1為小巧型攝遠相機100之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統110。透鏡系統110包括具有折射能力之五個透鏡元件(101至105)。沿相機100之光軸AX自物件側至影像側(在圖式中自左至右)配置有以下各者：孔徑光闌AS；第一透鏡元件L1(101)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面及焦距f1；第二透鏡元件L2(102)，其具有負折射能力、具有凸物件側表面及焦距f2；第三透鏡元件L3(103)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面及焦距f3；第四透鏡元件L4(104)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面及焦距f4；及第五透鏡元件L5(105)，其具有正折射能力、具有凸影像側表面及焦距f5。透鏡系統110在光感測器120之表面處形成影像平面。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器可設置於第五透鏡元件L5與光感測器120之間。
透鏡系統110之有效焦距經給定為f。小巧型攝遠透鏡系統110之總軌道長度(TTL)係光軸AX上的在第一透鏡元件L1之物件側表面與影像平面之間的距離。透鏡系統110經組態使得透鏡系統110之攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。
孔徑光闌AS(其可設置於透鏡元件L1的前表面處)判定透鏡系統110之入射光瞳孔徑。透鏡系統110焦比或f數f#被定義為透鏡系統110有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器可起作用以阻斷可損壞或不利地影響光感測器之紅外線輻射，且可經組態以便對f無影響。
表1A至表1C提供如圖1中所說明之相機100及透鏡系統110之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表1A至表1C可稱為提供針對透鏡系統110之光學規定。
參考表1A至表1C，透鏡系統110之實施例涵蓋在470奈米(nm)至 650nm(參考波長處於555nm)之光譜之可見區域中的應用。表1A中所示之透鏡系統110有效焦距f處於555nm。表1A至表1C中之光學規定在f/2.8下、在470nm至650nm光譜中針對覆蓋36度視場(FOV)(18度半FOV)的7毫米(mm)之有效焦距f而提供高影像品質效能。小巧型透鏡系統110(說明於圖1中且具有如表1A至表1C中所示之光學規定)具有5.7mm之總軌道長度(TTL)及0.814之攝遠比率(TTL/f)。
透鏡系統110之五個透鏡元件L1、L2、L3、L4及L5可由具有如表1B中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。如表1B中所示，在透鏡系統110之至少一些實施例中，兩種類型之塑膠材料可用於透鏡元件。透鏡元件L1及L4可由具有56.1之阿貝數V1的相同塑膠材料組成，且透鏡元件L2、L3可由具有23.3之阿貝數V2的另一塑膠材料組成。透鏡元件L5(其具有正折射能力)係由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料形成。針對透鏡系統110中之透鏡元件應用此等兩種塑膠材料使得透鏡系統110能夠在可見光譜區域中關於色像差經最佳化且經校正。可選擇透鏡元件材料且可計算透鏡元件之折射能力分配以滿足有效焦距f及場曲率或珀茲伐和之校正。可藉由調整透鏡元件之曲率半徑及非球面係數或幾何形狀及軸向間距(如表1C中所說明)來減小光學像差之單色變化及色變化，以產生經良好校正且平衡之最小殘餘像差。圖2說明如圖1中所說明及表1A至表1C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統110的在半視場(HFOV=18度)中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
表1A至表1C中之光學規定描述如圖1中所說明之小巧型攝遠透鏡系統110之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之五個透鏡元件，且其中第二透鏡元件L2具有負折射能力或負焦距f2及凸物件側表面。另外，透鏡系統110之透鏡元件L2之形狀為負彎月形且具有正曲率半徑R4及R5，其中R4>R5，且R4/R5>1.0。
在如由表1A至表1C中之光學規定所描述的透鏡系統110之實例實施例中，透鏡元件之折射能力經分配使得f1=2.713mm、f2=-3.862mm、f3=-21.521mm、f4=-3.176mm及f5=4.898mm。透鏡元件L1為具有曲率半徑R2/R3=-0.172之雙凸透鏡，且L2具有曲率半徑R4/R5=5.772。透鏡元件L3及L4之形狀均為雙凹的，其分別具有曲率半徑R6/R7=-14.564及R8/R9=-1.578。透鏡元件L5之形狀為雙凸的，其具有曲率半徑R10/R11=-0.604。在表1C中列舉實例實施例中之透鏡系統110中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統110且如表1A至表1C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統110之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.7mm，如表1A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機100中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖3為小巧型攝遠相機200之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統210。透鏡系統210包括具有折射能力之五個透鏡元件(201至205)。透鏡系統210可被看作圖1之透鏡系統110之變化且該兩個透鏡系統210及110之元件可類似。然而，在透鏡系統210中，第二透鏡元件L2(202)具有負折射能力或負焦距f2且具有凹物件側表面。
表2A至表2C提供如圖3中所說明之相機200及透鏡系統210之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表2A至表2C可稱為提供針對透鏡系統210之光學規定。
表2A至表2C中之光學規定係針對在555nm波長下具有7mm之有效焦距f、f/2.8之焦比、36度FOV、5.7nm之TTL及等於0.814之TTL/f的透鏡系統210。透鏡系統210為經設計用於涵蓋470nm至650nm之可見光譜的小巧型成像透鏡系統。
透鏡系統210之透鏡元件L1、L2、L3、L4及L5可由具有如表2B 中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。在透鏡系統210之此實例實施例中，對透鏡材料之選擇與在如表1A至表1C中所列舉之針對透鏡系統110的光學規定中係相同的。參考透鏡系統210，透鏡元件L1及L4可由具有V1=56.1之阿貝數的塑膠材料組成。透鏡元件L2、L3及L5可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表2A至表2C中所指定之透鏡系統210經組態以校正光學像差，如參考透鏡系統110及表1A至表1C所描述。圖4說明針對如圖3中所說明及表2A至表2C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統210之在半視場(HFOV=18度)中(軸上之物場點(處於0度)至離軸場點(處於18度))及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
表2A至表2C中之光學規定描述如圖3中所說明之小巧型攝遠透鏡系統210之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之五個透鏡元件，且其中第二透鏡元件L2具有負折射能力或負焦距f2及凹物件側表面。另外，透鏡元件L2之形狀為雙凹的且具有負曲率半徑R4及正曲率半徑R5(亦即，R4<0，R5>0，且R4/R5<0)。
在如由表2A至表2C中之光學規定所描述的透鏡系統210之實例實施例中，就焦距而言透鏡元件之折射能力分配為f1=2.697mm、f2=-4.446mm、f3=-12.466mm、f4=-2.684mm及f5=4.053mm。透鏡元件L1為雙凸透鏡(其中R2/R3=-0.183)。透鏡元件L2、L3及L4之形狀均為雙凹的，其分別具有曲率半徑R4/R5=-4.494、R6/R7=-0.606及R8/R9=-1.20。透鏡元件L5之形狀為雙凸的(其中R10/R11=-1.126)。在表2C中列舉實例實施例中之透鏡系統210中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統210且如表2A至表2C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統210之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.7mm，如表2A中所示)，且可有 效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機200中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖5為小巧型攝遠相機300之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統310。透鏡系統310包括具有折射能力之五個透鏡元件(301至305)。沿相機300之光軸AX自物件側至影像側(在圖式中自左至右)配置有以下各者：孔徑光闌AS；第一透鏡元件L1(301)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面及焦距f1；第二透鏡元件L2(302)，其具有負折射能力、具有凸物件側表面及焦距f2；第三透鏡元件L3(303)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面及焦距f3；第四透鏡元件L4(304)，其具有負折射能力、具有凹物件側表面及焦距f4；及第五透鏡元件L5(305)，其具有正折射能力、具有凸影像側表面及焦距f5。透鏡系統310在光感測器320之表面處形成影像平面。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器可設置於第五透鏡元件L5與光感測器320之間。
透鏡系統310之有效焦距經給定為f。小巧型攝遠透鏡系統110之總軌道長度(TTL)係光軸AX上的在第一透鏡元件L1之物件側表面與影像平面之間的距離。透鏡系統310經組態使得透鏡系統310之攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。
孔徑光闌AS(其可設置於透鏡元件L1的前表面處)判定透鏡系統310之入射光瞳孔徑。透鏡系統310焦比或f數f#被定義為透鏡系統310有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器可起作用以阻斷可損壞或不利地影響光感測器之紅外線輻射，且可經組態以便對f無影響。
表3A至表3C提供如圖5中所說明之相機300及透鏡系統310之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表3A至表3C可稱為提供針對透鏡系統310之光學規定。
參考表3A至表3C，透鏡系統310之實施例涵蓋在470nm至650nm(參考波長處於555nm)之光譜之可見區域中的應用。表3A中所示之透鏡系統310有效焦距f處於555nm之標稱值。表3A至表3C中之光學規定在f/2.8下、在470nm至650nm光譜中針對7mm之有效焦距f而提供高影像品質效能，其涵蓋36度視場(FOV)。7mm焦距小巧型透鏡系統310(說明於圖5中且具有如表3A至表3C中所示之光學規定)具有5.6mm之總軌道長度(TTL)及0.80之攝遠比率(TTL/f)。
透鏡系統310之五個透鏡元件L1、L2、L3、L4及L5可由具有如表3B中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。如表3B中所示，在透鏡系統310之至少一些實施例中，兩種類型之塑膠材料可用於透鏡元件。透鏡元件L1及L4可由具有阿貝數V1=56.1之相同塑膠材料組成，且透鏡元件L2、L3及L5可由具有阿貝數V2=23.3之另一塑膠材料組成。
如表3A至表3C中所指定之透鏡系統310經組態以校正光學像差，如參考透鏡系統110及表1A至表1C所描述。圖6說明針對如圖5中所說明及表3A至表3C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統310的在涵蓋0至18度之半視場(HFOV)中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
表3A至表3C中所描述之光學規定描述如圖5中所說明之小巧型攝遠透鏡系統310之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之五個透鏡元件，其中具有負折射能力或負焦距f2之第二透鏡元件L2具有凸物件側表面且具有正折射能力或正焦距f3之第三透鏡元件L3具有凸物件側表面。另外，在此實施例中，透鏡元件L2之形狀為負彎月形且具有正曲率半徑R4及R5，其中R4>R5且R4/R5>1.0。透鏡元件L3之形狀為正彎月形且具有正曲率半徑R6及R7，其中R6<R7且0<R6/R7<1.0。
在如由表3A至表3C中之光學規定所描述的透鏡系統310之實例實施例中，就焦距而言透鏡元件之折射能力分配為f1=2.762mm、f2=-3.511mm、f3=82.286mm、f4=-3.262mm及f5=5.759mm。透鏡元件L1及L5之形狀均為雙凸的(其中R2/R3=-0.206且R10/R11=-0.148)。負彎月形透鏡元件L2之形狀具有曲率半徑R4/R5=3.15。透鏡元件L3具有正折射能力且形狀為正彎月形，其具有曲率半徑R6/R7=0.739。透鏡元件L4之形狀為雙凹的，其具有曲率半徑R8/R9=-2.775。在表3C中列舉實例實施例中之透鏡系統310中之小巧型成像系統之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統310且如表3A至表3C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統310之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.6mm，如表3A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機300中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖7為小巧型攝遠相機400之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統410，該小巧型攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元(401至404)而非如圖1、圖3及圖5中所示之五個透鏡元件。沿相機400之光軸AX自物件側至影像側(在圖式中自左至右)配置有以下各者：孔徑光闌AS；第一透鏡元件L1(401)，其具有正折射能力、具有凸物件側表面及焦距f1；第二透鏡元件L2(402)，其具有負折射能力及焦距f2；第三透鏡元件L3(403)，其具有負折射能力及焦距f3；及第四透鏡元件L4(404)，其具有正折射能力及焦距f4。透鏡系統410在光感測器420之表面處形成影像平面。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器可設置於第四透鏡元件L4與光感測器420之間。
透鏡系統410之有效焦距經給定為f。小巧型攝遠透鏡系統410之總軌道長度(TTL)係光軸AX上的在第一透鏡元件L1之物件側表面與影 像平面之間的距離。透鏡系統410經組態使得透鏡系統410之攝遠比率(TTL/f)滿足關係：0.74<TTL/f<1.0。
孔徑光闌AS(其可設置於透鏡元件L1的前表面處)判定透鏡系統410之入射光瞳孔徑。透鏡系統410焦比或f數f#被定義為透鏡系統410有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器可起作用以阻斷可損壞或不利地影響光感測器之紅外線輻射，且可經組態以便對f無影響。
表4A至表4C提供如圖7中所說明之相機400及透鏡系統410之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表4A至表4C可稱為提供針對透鏡系統410之光學規定。
參考表4A至表4C，透鏡系統410之實施例涵蓋在470nm至650nm(參考波長處於555nm)之光譜之可見區域中的應用。表4A中所示之7mm有效焦距f處於555nm之標稱值。表4A至表4C中之光學規定在f/2.8下、在470nm至650nm光譜中針對涵蓋36度視場(FOV)之透鏡系統410而提供高影像品質效能。小巧型透鏡系統410(說明於圖7中且具有如表4A至表4C中所示之光學規定)具有5.7mm之總軌道長度(TTL)及0.814之攝遠比率(TTL/f)。
透鏡系統410之四個透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表4B中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。如表4B中所示，在至少一些實施例中，兩種類型之塑膠材料可用於透鏡元件。透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之相同塑膠材料組成，且透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之另一塑膠材料組成。
如表4A至表4C中所指定之透鏡系統410經組態以校正光學像差，如參考透鏡系統110及表1A至表1C所描述。圖8說明針對如圖7中所說明及表4A至表4C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統410的在涵蓋0至18度之半視場(HFOV)中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的 多色光線像差曲線之曲線圖。
表4A至表4C中之光學規定描述如圖7中所說明之小巧型攝遠透鏡系統410之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，其中具有負折射能力或負焦距f2之第二透鏡元件L2具有凸物件側表面，具有負折射能力或負焦距f3之第三透鏡元件L3具有凹物件側表面，且具有正折射能力或正焦距f4之第四透鏡元件L4具有凸物件側表面。另外，在特定實施例中，透鏡元件L1之形狀為雙凸的，且透鏡元件L2之形狀為負彎月形且具有正曲率半徑R4及R5，其中R4>R5，且R4/R5>1.0。透鏡元件L3之形狀為雙凹的，且透鏡元件L4之形狀為正彎月形且具有正曲率半徑R8及R9，其中R8<R9，且0<R8/R9<1.0。
在如表4A至表4C中之光學規定所描述的透鏡系統410之實例實施例中，就焦距而言透鏡元件之折射能力分配為f1=2.911mm、f2=-4.152mm、f3=-4.4093mm及f4=7.287mm。透鏡元件L1及L2被緊密隔開使得L1與L2之組合可被視為具正折射能力或正焦距f12之空氣隙雙合透鏡。透鏡元件L3及L4亦被緊密隔開使得L3與L4之組合可被視為具有負折射能力及負焦距f34之雙合透鏡。在如由表4A至表4C中之光學規定所描述的透鏡系統410之實例實施例中，f12=5.80mm，且f34=-8.87mm，且兩個空氣隙雙合透鏡被隔開T5=2.3327mm之軸向距離。透鏡元件L1之形狀為雙凸的，其具有曲率半徑R2/R3=-0.196。負彎月形透鏡元件L2具有曲率半徑R4/R5=2.726。在曲率半徑之此配置的情況下，L1與L2之組合為高斯型空氣隙雙合透鏡。透鏡元件L3之形狀為雙凹的，其具有曲率半徑R6/R7=-314.045。透鏡元件L4具有曲率半徑R8/R9=0.479。在表4C中列舉透鏡系統410之此實例實施例中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統410且如表4A至表4C中所示調整曲率半徑 及非球面係數，可減小透鏡系統410之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.7mm，如表4A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機400中獲得高影像品質解析度之光學效能。
表5A至表5C提供如圖7中所說明之相機400及透鏡系統410之替代實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表5A至表5C可稱為提供針對透鏡系統410之替代光學規定。
參考表5A至表5C，如圖7中所說明之具有四個透鏡元件之小巧型攝遠透鏡系統410之實施例經描述具有7mm有效焦距f、f/2.6、36度FOV、5.85mm TTL及TTL/f=0.836。表5A至表5C中之光學規定描述透鏡系統410之實施例，其中具有負折射能力及焦距之透鏡元件L2及L3均具有凸物件表面。在此特定實施例中，L2及L3兩者之形狀在光軸AX附近為負彎月形。透鏡元件L3具有正曲率半徑R6及R7，其中R6>R7且R6/R7>1.0。圖9說明針對如圖7中所說明及表5A至表5C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統410的在涵蓋0至18度之半視場(HFOV)中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
表5A至表5C中之光學規定描述如圖7中所說明之小巧型攝遠透鏡系統410之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，其中就焦距而言透鏡元件L1、L2、L3及L4之折射能力分配為f1=2.936mm、f2=-4.025mm、f3=-4.101mm及f4=6.798mm。透鏡元件L1及L2被緊密隔開使得L1與L2之組合可被視為具正折射能力或正焦距f12之空氣隙雙合透鏡。透鏡元件L3及L4亦被緊密隔開使得L3與L4之組合可被視為具有負折射能力及負焦距f34之雙合透鏡。在如由表5A至表5C中之光學規定所描述的透鏡系統410之實例實施例中，f12=5.922mm，且f34=-9.70mm，且兩個空氣隙雙合透鏡被隔開T5=2.2376mm之軸向距離。透鏡元件L1之形狀為雙凸的，其具有 曲率半徑R2/R3=-0.225。負彎月形透鏡元件L2具有曲率半徑R4/R5=3.782。在曲率半徑之此配置的情況下，L1與L2之組合為高斯型空氣隙雙合透鏡。透鏡元件L3之形狀為負彎月形，其具有曲率半徑R6/R7=15.625。透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R8/R9=0.462。在表5C中列舉透鏡系統410之此實例實施例中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統410且如表5A至表5C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統410之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.85mm，如表5A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機400中獲得高影像品質解析度之光學效能。
表6A至表6C提供如圖7中所說明之相機400及透鏡系統410之另一替代實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表6A至表6C可稱為提供針對透鏡系統410之另一替代光學規定。
參考表6A至表6C，描述如圖7中所說明之具有四個透鏡元件之小巧型攝遠透鏡系統410之實施例，其具有7mm有效焦距f、f/2.5、36度FOV、5.9mm TTL及0.842之攝遠比率(TTL/f)。表6A至表6C中之光學規定描述透鏡系統410之實施例，其中正透鏡元件L1之形狀為雙凸的，負透鏡元件L2及L3均具有凸物件側表面且形狀為彎月形，且正透鏡元件L4具有凸物件側表面且形狀為正彎月形。圖10說明針對如圖7中所說明及表6A至表6C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統410的在涵蓋0至18度之半視場HFOV中及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
表6A至表6C中之光學規定描述如圖7中所說明之小巧型攝遠透鏡系統410之實例實施例，其包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，其中就焦距而言透鏡元件L1、L2、L3及L4之折射能力分配為f1=2.932mm、f2=-3.872mm、f3=-4.250mm及f4=6.668mm。透 鏡元件L1及L2被緊密隔開使得L1與L2之組合可被視為具正折射能力或正焦距f12之空氣隙雙合透鏡。透鏡元件L3及L4亦被緊密隔開使得L3與L4之組合可被視為具有負折射能力及負焦距f34之雙合透鏡。在如由表6A-6C中之光學規定所描述的透鏡系統410之實例實施例中，f12=6.063mm，f34=-10.744mm，且兩個空氣隙雙合透鏡被隔開T5=2.2096mm之軸向距離。透鏡元件L1之形狀為雙凸的，其具有曲率半徑R2/R3=-0.258，且負彎月形透鏡元件L2具有曲率半徑R4/R5=3.936。在曲率半徑之此配置的情況下，L1與L2之組合為高斯型空氣隙雙合透鏡。在如由表6A至表6C中之光學規定所描述的透鏡系統410之實例實施例中，透鏡元件L3之形狀為負彎月形，其具有曲率半徑R6/R7=5.750。透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R8/R9=0.470。在表6C中列舉透鏡系統410之此實例實施例中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統410且如表5A至表5C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統410之總軌道長度(TTL)(例如，減小至5.9mm，如表6A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機400中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖11為小巧型攝遠相機500之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統510。透鏡系統510包括具有折射能力之五個透鏡元件(501至505)。透鏡系統510可被看作圖1及圖3之透鏡系統110或210或圖5之透鏡系統310的變化，且該等透鏡系統之元件可類似。然而，在透鏡系統510中，孔徑光闌設置於第一透鏡元件501處且在透鏡系統510的前頂點後面，而非如圖1、圖3及圖5中所說明的設置於透鏡系統的前頂點處或前面。
表7A至表7C提供如圖11中所說明之相機500及透鏡系統510之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表7A至表7C可稱為提供 針對透鏡系統510之光學規定。表7A至表7C中之光學規定係針對在555nm波長下具有7mm之有效焦距f、f/2.8之焦比、36度FOV、6.0nm之TTL及等於0.857之TTL/f的透鏡系統510。透鏡系統510為經設計用於涵蓋470nm至650nm之可見光譜的小巧型成像透鏡系統。
透鏡系統510之透鏡元件L1、L2、L3、L4及L5可由具有如表7B中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。參考透鏡系統510，透鏡元件L1及L4可由具有V1=56.1之阿貝數的塑膠材料組成。透鏡元件L2、L3及L5可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表7A至表7C中所指定之透鏡系統510經組態以校正光學像差，如參考透鏡系統110及表1A至表1C所描述。圖12說明針對如圖11中所說明及表7A至表7C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統510的在半視場(HFOV=18度)中(軸上之物場點(處於0度)至離軸場點(處於18度))及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
在表7C中列舉實例實施例中之透鏡系統510中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統510且如表7A至表7C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統510之總軌道長度(TTL)(例如，減小至6.0mm，如表7A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機500中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖13為小巧型攝遠相機600之實例實施例之截面說明，該小巧型攝遠相機包括一小巧型攝遠透鏡系統610。透鏡系統610包括具有折射能力之五個透鏡元件(601至605)。透鏡系統610可分別被看作圖1、圖3及圖5之透鏡系統110、210或310或圖11之透鏡系統510的變化，且該等透鏡系統之元件可類似。然而，在透鏡系統610中，孔徑光闌設置於透鏡系統610之第一透鏡元件601與第二透鏡元件602之間，而非如 圖1、圖3、圖5及圖11中所說明的設置於第一透鏡元件處或前面。
表8A至表8C提供如圖13中所說明之相機600及透鏡系統610之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表8A至表8C可稱為提供針對透鏡系統610之光學規定。表8A至表8C中之光學規定係針對在555nm波長下具有7mm之有效焦距f、f/2.8之焦比、36度FOV、6.0nm之TTL及等於0.857之TTL/f的透鏡系統610。透鏡系統610為經設計用於涵蓋470nm至650nm之可見光譜的小巧型成像透鏡系統。
透鏡系統610之透鏡元件L1、L2、L3、L4及L5可由具有如表8B中所列舉之折射率及阿貝數的塑膠材料組成。參考透鏡系統610，透鏡元件L1及L4可由具有V1=56.1之阿貝數的塑膠材料組成。透鏡元件L2、L3及L5可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表8A至表8C中所指定之透鏡系統610經組態以校正光學像差，如參考透鏡系統110及表1A至表1C所描述。圖14說明針對如圖13中所說明及表8A至表8C中所描述之小巧型攝遠透鏡系統610的在半視場(HFOV=18度)中(軸上之物場點(處於0度)至離軸場點(處於18度))及在範圍為470nm至650nm之可見光譜帶中的多色光線像差曲線之曲線圖。
在表8C中列舉實例實施例中之透鏡系統610中之透鏡元件之表面的非球面係數。根據透鏡元件之能力分配之配置來組態透鏡系統610且如表8A至表8C中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統610之總軌道長度(TTL)(例如，減小至6.0mm，如表8A中所示)，且可有效地校正系統之像差以在小形狀因子攝遠相機600中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖15為根據至少一些實施例之用於使用如圖1、圖3、圖5、圖11及圖13中所說明之相機來擷取影像之方法的高階流程圖，該相機具有包括五個透鏡元件之攝遠透鏡系統。如在1100處所指示，經由孔徑光 闌於相機之第一透鏡元件處接收來自位於相機前面之物場的光。在一些實施例中，孔徑光闌可設置於透鏡系統的前頂點處或設置於前頂點與物件平面之間，如圖1、圖3及圖5中所說明。或者，孔徑光闌可設置於透鏡系統的前頂點後面(如圖11及圖13中所說明)，例如，設置於第一透鏡元件處(如圖11中所說明)，或設置於第一透鏡元件與第二透鏡元件之間(如圖13中所說明)。如在1102處所指示，第一透鏡元件使光折射至第二透鏡元件。如在1104處所指示，接著藉由第二透鏡元件而使光折射至第三透鏡元件。如在1106處所指示，接著藉由第三透鏡元件而使光折射至第四透鏡元件。如在1108處所指示，接著藉由第四透鏡元件而使光折射至第五透鏡元件。如在1110處所指示，藉由第五透鏡元件而使光折射以在位於光感測器之表面處或附近的影像平面處形成影像。如在1112處所指示，藉由光感測器來擷取影像。雖然未展示，但在一些實施例中，光可穿過紅外線濾光器，該紅外線濾光器可(例如)設置於第五透鏡元件與光感測器之間。
在一些實施例中，五個透鏡元件可如圖1中所說明及根據表1A至表1C中所提供之光學規定加以組態。或者，五個透鏡元件可如圖3中所說明及根據表2A至表2C中所提供之光學規定加以組態。作為又一替代例，五個透鏡元件可如圖5中所說明及根據表3A至表3C中所提供之光學規定加以組態。作為又一替代例，五個透鏡元件可如圖11中所說明及根據表7A至表7C中所提供之光學規定加以組態。作為又一替代例，五個透鏡元件可如圖13中所說明及根據表8A至表8C中所提供之光學規定加以組態。然而，應注意，表1A至表1C、表2A至表2C、表3A至表3C、表7A至表7C及表8A至表8C中所給出之實例的變化係有可能的，同時達成類似光學結果。
圖16為根據至少一些實施例之用於使用如圖7中所說明之相機來擷取影像之方法的流程圖，該相機具有包括四個透鏡元件之攝遠透鏡 系統。如在1200處所指示，經由孔徑光闌於相機之第一透鏡元件處接收來自位於相機前面之物場的光。雖然圖7展示設置於透鏡系統的前頂點處的孔徑光闌，但在一些實施例中，孔徑光闌之位置可較接近第一透鏡元件或離第一透鏡元件較遠。另外，在一些實施例中，孔徑光闌可設置於攝遠透鏡系統中之別處。僅作為一個實例，孔徑光闌可設置於第一透鏡元件與第二透鏡元件之間。
如在1202處所指示，第一透鏡元件使光折射至第二透鏡元件。如在1204處所指示，接著藉由第二透鏡元件而使光折射至第三透鏡元件。如在1206處所指示，接著藉由第三透鏡元件而使光折射至第四透鏡元件。如在1208處所指示，藉由第四透鏡元件而使光折射以在位於光感測器之表面處或附近的影像平面處形成影像。如在1210處所指示，藉由光感測器來擷取影像。雖然未展示，但在一些實施例中，光可穿過紅外線濾光器，該紅外線濾光器可(例如)設置於第四透鏡元件與光感測器之間。
在一些實施例中，四個透鏡元件可如圖7中所說明及根據表4A至表4C中所提供之光學規定加以組態。或者，四個透鏡元件可如圖7中所說明及根據表5A至表5C中所提供之光學規定加以組態。作為又一替代例，四個透鏡元件可如圖7中所說明及根據表6A至表6C中所提供之光學規定加以組態。然而，應注意，關於表4A至表4C、表5A至表5C及表6A至表6C中所給出之實例的變化係有可能的同時達成類似之光學結果。
實例透鏡系統表
下表提供如本文中參考圖1至圖14所描述之攝遠透鏡系統及相機之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表1A至表1C對應於如圖1中所說明之具有五個透鏡元件之透鏡系統110的實例實施例。表2A至表2C對應於如圖3中所說明之具有五個透鏡元件之透鏡系統210 的實例實施例。表3A至表3C對應於如圖5中所說明之具有五個透鏡元件之透鏡系統310的實例實施例。表4A至表4C、表5A至表5C及表6A至表6C對應於如圖7中所說明之具有四個透鏡元件之透鏡系統410的三個不同實例實施例。表7A至表7C對應於如圖11中所說明之具有五個透鏡元件之透鏡系統510的實例實施例。表8A至表8C對應於如圖13中所說明之具有五個透鏡元件之透鏡系統510的實例實施例。
在該等表中，除非另有指定，否則所有尺寸係以毫米為單位。「S#」代表表面編號。正半徑指示曲率之中心將位於表面右邊。負半徑指示曲率之中心將位於表面左邊。「INF」代表無窮大(如光學中所使用)。「ASP」指示非球面表面，且「FLAT」指示平坦表面。厚度(或間距)係至下一表面之軸向距離。設計波長表示在成像光學系統之光譜帶中的波長。
對於透鏡元件及IR濾光器之材料而言，提供處於氦d線波長之折射率Nd，以及關於d線及氫之C線與F線的阿貝數Vd。可藉由以下方程式來定義阿貝數Vd：Vd=(Nd-1)/(NF-NC), 其中NF及NC分別為處於氫之F線與C線之材料之折射率值。
參考非球面常數之表(表1C、表2C、表3C、表4C、表5C、表6C、表7C及表8C)，可藉由下式給出描述法一球面表面之非球面方程式：
其中Z為平行於z軸之表面之垂度(在此等實例實施例中，z軸與光軸(AX)係重合的)，r為自頂點之徑向距離，c為頂點處之表面曲率(表面之曲率半徑的倒數)，K為圓錐常數，且A、B、C、D、E、F、G及H係非球面係數。在該等表中，「E表示指數記數法(10的冪)。
應注意，下表針對攝遠透鏡系統之各種實施例中之各種參數所給出的值係藉由實例而給出且非意欲為限制性。舉例而言，針對實例實施例中之透鏡元件中之一或多者的表面中之一或多者之參數以及針對組成該等元件之材料之參數中的一或多者可被給予不同值同時仍提供透鏡系統之類似效能。詳言之，應注意，該等之一些值可按比例擴大或按比例縮小以用於使用如本文中所描述之攝遠透鏡系統之實施例來達成相機之較大或較小實施。
另外，應注意，如該等表中所示之攝遠透鏡系統之各種實施例中的元件之表面編號(S#)係自物件平面處之第一表面0至影像平面處之最後表面來列舉。由於元件之編號及位置在實施例中可變化，所以對應於一些元件之表面編號在不同表中可變化。舉例而言，在最初的六組表中，孔徑光闌為表面1，且第一透鏡元件(L1)具有表面2及3。然而，在表7A至表7C及8A至表8C中，孔徑光闌之位置係不同的，且因此表面編號在該等表中係不同的。舉例而言，在表7B及7C中，第一透鏡元件(L1)具有表面4及5，且在表8A及8B中，第一透鏡元件(L1)具有表面1及2(而孔徑光闌為表面3)。詳言之，應注意，在本文件中參考透鏡元件(L#)之表面曲率半徑(R#)的情況下，所使用之參考(R#)(例如，R2及R3用於透鏡元件L1之表面)對於所有實例實施例而言皆相同，且可(但未必)對應於如該等表中所給出之透鏡元件之表面編號。
實例計算器件
圖17說明一實例計算器件(稱為電腦系統2000)，其可包括或代管如圖1至圖16中所說明之相機之實施例。另外，電腦系統2000可實施用於控制相機之操作及/或用於執行對用相機擷取之影像之影像處理的方法。在不同實施例中，電腦系統2000可為各種類型之器件中之任一者，各種類型之器件包括(但不限於)個人電腦系統、桌上型電腦、膝上型電腦、筆記型電腦、平板或板器件、石板或迷你筆記型電腦、大型電腦系統、手持型電腦、工作站、網路電腦、相機、機上盒、行動器件、無線電話、智慧型電話、消費型器件、視訊遊戲控制台、手持型視訊遊戲器件、應用伺服器、儲存器件、電視、視訊記錄器件、周邊器件(諸如，交換機、數據機、路由器)或一般而言任何類型之計算或電子器件。
在所說明實施例中，電腦系統2000包括經由輸入/輸出(I/O)介面2030而耦接至系統記憶體2020之一或多個處理器2010。電腦系統2000進一步包括：耦接至I/O介面2030之網路介面2040；及一或多個輸入/輸出器件2050，諸如游標控制器件2060、鍵盤2070及顯示器2080。電腦系統2000亦可包括：一或多個相機2090(例如，如上文關於圖1至圖16所描述之一或多個攝遠相機)，其亦可耦接至I/O介面2030；或如上文關於圖1至圖16所描述之一或多個攝遠相機連同一或多個其他相機(諸如，習知寬場相機)。
在各種實施例中，電腦系統2000可為包括一個處理器2010之單處理器系統，或為包括若干處理器2010(例如，兩個、四個、八個或另一合適之數目)之多處理器系統。處理器2010可為能夠執行指令之任何合適處理器。舉例而言，在各種實施例中，處理器2010可為通用或嵌入式處理器，其實施多種指令集架構(ISA)中之任一者(諸如，x86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA，或任何其他合適之ISA)。在多 處理器系統中，處理器2010中之每一者可共同(但未必)實施相同ISA。
系統記憶體2020可經組態以儲存可由處理器2010存取之程式指令2022及/或資料2032。在各種實施例中，可使用任何合適之記憶體技術(諸如，靜態隨機存取記憶體(SRAM)、同步動態RAM(SDRAM)、非揮發性/快閃型記憶體或任何其他類型之記憶體)來實施系統記憶體2020。在所說明實施例中，程式指令2022可經組態以實施用於控制相機2090之操作及用於用整合型相機2090來擷取影像及處理影像之各種介面、方法及/或資料或其他方法或資料(例如，用於擷取、顯示、處理及儲存用相機2090擷取之影像的介面及方法)。在一些實施例中，可接收、發送程式指令及/或資料，或將程式指令及/或資料儲存至不同類型之電腦可存取媒體上或儲存在與系統記憶體2020或電腦系統2000分開之類似媒體上。
在一個實施例中，I/O介面2030可經組態以協調處理器2010、系統記憶體2020及器件中之任何周邊器件(包括網路介面2040或諸如輸入/輸出器件2050之其他周邊介面)之間的I/O訊務。在一些實施例中，I/O介面2030可執行任何必要協定、定時或其他資料變換以將來自一個組件(例如，系統記憶體2020)之資料信號轉換成適合於供另一組件(例如，處理器2010)使用之格式。在一些實施例中，I/O介面2030可包括對經由各種類型之周邊匯流排(諸如，周邊組件互連(PCI)匯流排標準或通用串列匯流排(USB)標準之變型)所附接之器件的支援。在一些實施例中，I/O介面2030之功能可分割至兩個或兩個以上之單獨組件(諸如，北橋及南橋)中。又，在一些實施例中，I/O介面2030之一些或所有功能性(諸如，至系統記憶體2020之介面)可直接併入至處理器2010中。
網路介面2040可經組態以允許在電腦系統2000與附接至網路 2085之其他器件(例如，載體或代理器件)之間或在電腦系統2000之節點之間交換資料。網路2085可在各種實施例中包括一或多個網路，一或多個網路包括(但不限於)區域網路(LAN)(例如，乙太網路或內部網路)、廣域網路(WAN)(例如，網際網路)、無線資料網路、某一其他電子資料網路或其某一組合。在各種實施例中，網路介面2040可經由有線或無線通用資料網路(諸如，任何合適類型之乙太網路)(例如，經由諸如類比語音網路或數位光纖通信網路之電信/電話網路、經由諸如光纖通道SAN之儲存區域網路或經由任何其他合適類型之網路及/或協定)來支援通信。
在一些實施例中，輸入/輸出器件2050可包括一或多個顯示終端機、鍵盤、小鍵盤、觸控板、掃描器件、語音或光學辨識器件或適合於由電腦系統2000鍵入或存取資料之任何其他器件。多個輸入/輸出器件2050可存在於電腦系統2000中或可分散於電腦系統2000之各種節點上。在一些實施例中，類似輸入/輸出器件可與電腦系統2000分開且可經由有線或無線連接(諸如，經由網路介面2040)與電腦系統2000之一或多個節點相互作用。
如圖17中所示，記憶體2020可包括程式指令2022(其可為處理器可執行的，以實施用以支援整合型相機2090之任何元件或動作)，該等程式指令包括(但不限於)用於控制相機2090之影像處理軟體及介面軟體。在至少一些實施例中，由相機2090擷取之影像可儲存至記憶體2020。另外，用於由相機2090擷取之影像的後設資料可儲存至記憶體2020。
熟習此項技術者將瞭解，電腦系統2000僅係說明的且不意欲限制實施例之範疇。詳言之，電腦系統及器件可包括可執行所指示功能之硬體或軟體之任何組合(包括電腦、網路器件、網際網路器具、PDA、無線電話、尋呼機、視訊或靜態相機等)。電腦系統2000亦可 連接至未說明之其他器件，或改為可操作為獨立系統。另外，在一些實施例中，由所說明組件提供之功能性可組合於較少組件中或分散於額外組件中。類似地，在一些實施例中，可不提供所說明組件中之一些組件的功能性及/或其他額外功能性可為可用的。
熟習此項技術者將亦瞭解，雖然各種項目被說明為在使用時儲存於記憶體中或儲存於儲存器上，但此等項目或此等項目之部分可在記憶體與其他儲存器件之間轉移以用於達成記憶體管理及資料完整性之目的。或者，在其他實施例中，軟體組件中之一些或全部可執行於另一器件上之記憶體中且經由電腦間通信來與所說明電腦系統2000通信。系統組件或資料結構中之一些或全部亦可儲存(例如，作為指令或結構化資料)於電腦可存取媒體或待由適當驅動器讀取之攜帶型物品上，電腦可存取媒體或攜帶型物品之各種實例描述於上文。在一些實施例中，儲存於與電腦系統2000分開之電腦可存取媒體上的指令可經由傳輸媒體或經由通信媒體(諸如，網路及/或無線鏈路)輸送之信號(諸如，電信號、電磁信號或數位信號)而傳輸至電腦系統2000。各種實施例可進一步包括接收、發送或儲存根據關於電腦可存取媒體之以上描述所實施的指令及/或資料。大體而言，電腦可存取媒體可包括非揮發性、電腦可讀儲存媒體或記憶體媒體，諸如磁性或光學媒體(例如，磁碟或DVD/CD-ROM、揮發性或非揮發性媒體(諸如，RAM(例如，SDRAM、DDR、RDRAM、SRAM等))、ROM等)。在一些實施例中，電腦可存取媒體可包括傳輸媒體或經由通信媒體(諸如，網路及/或無線鏈路)輸送之信號(諸如，電信號、電磁信號或數位信號)。
在不同實施例中，本文中所描述之方法可實施於硬體、軟體或其組合中。另外，可改變該等方法之步驟的次序，且可添加、重新排序、組合、省略、修改等各種元件。可將為受益於本發明之熟習此項 技術者所顯而易見，可作出各種修改及改變。本文中所描述之各種實施例意謂為說明性的且非為限制性的。許多變化、修改、添加及改良係有可能的。因此，可針對本文中被描述為單一例子之組件提供複數例子。各種組件、操作及資料儲存器之間的界線稍微為任意的，且在特定說明性組態之上下文中說明特定操作。預想功能性之其他配置且功能性之該等其他配置可在以下申請專利範圍之範疇內。最後，在實例組態中呈現為離散組件之結構及功能性可實施為組合之結構或組件。此等及其他變化、修改、添加及改良可在如以下申請專利範圍中所定義之實施例之範疇內。
100‧‧‧相機
101‧‧‧透鏡元件
102‧‧‧透鏡元件
103‧‧‧透鏡元件
104‧‧‧透鏡元件
105‧‧‧透鏡元件
110‧‧‧透鏡系統
120‧‧‧光感測器

Claims (20)

  1. 一種攝遠(telephoto)相機，其包含：一光感測器，其經組態以俘獲投射至該光感測器之一表面上的光；及一攝遠透鏡系統，其經組態以使來自設置於該攝遠相機前面之一物場(object field)的光折射以在該光感測器之該表面處的一影像平面處形成一場景之一影像，其中該透鏡系統包含沿該攝遠相機之一光軸配置之複數個折射透鏡元件，其中該複數個透鏡元件中之至少一者之至少一個表面係非球面的；且其中該透鏡系統具有有效焦距f，其中該透鏡系統之總軌道長度(TTL)為6.0毫米或更小，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.74至1.0之一範圍內。
  2. 如請求項1之攝遠相機，其中該透鏡系統之該有效焦距f在6.0毫米至8.0毫米之一範圍內，且其中該透鏡系統之焦比在2.4至10.0之一範圍內。
  3. 如請求項1之攝遠相機，其中該透鏡系統之該有效焦距f係7.0毫米，且其中該透鏡系統之焦比係2.8。
  4. 如請求項1之攝遠相機，其中該攝遠透鏡系統進一步包含設置於該透鏡系統之一第一透鏡元件前面的一孔徑光闌。
  5. 如請求項4之攝遠相機，其中該孔徑光闌可調整以提供在2.4至10之一範圍內之一焦比。
  6. 如請求項1之攝遠相機，其中該複數個透鏡元件中之至少兩者係由一第一塑膠材料組成，且其中該複數個透鏡元件中之至少另外兩者係由具有不同於該第一塑膠材料之光學特性之一第二塑膠材料組成。
  7. 如請求項1之攝遠相機，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自該物件側至該影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力；一第三透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；一第四透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；及一第五透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸影像側表面。
  8. 如請求項7之攝遠相機，其中該第一透鏡元件為一雙凸透鏡，且其中該第一透鏡元件之焦距f1滿足條件0.35<f1/f<0.45。
  9. 如請求項7之相機，其中該第三透鏡元件及該第四透鏡元件中之至少一者為一雙凹透鏡。
  10. 如請求項1之攝遠相機，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自該物件側至該影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凸物件側表面；一第三透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第四透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；及一第五透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸影像側表 面。
  11. 如請求項10之攝遠相機，其中該第五透鏡元件具有正焦距f5、頂點曲率半徑R10及R11，且滿足條件(0.75<f5/f<1.2)及(-1<R10/R11<0)。
  12. 如請求項1之攝遠相機，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自該物件側至該影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力；一第三透鏡元件，其具有負折射能力；及一第四透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面。
  13. 如請求項12之攝遠相機，其中該第三透鏡元件具有焦距f3、曲率半徑R6及R7，且滿足條件(-0.7<f3/f<-0.4)及(-500<R6/R7<20)；且其中該第四透鏡元件具有焦距f4、曲率半徑R8及R9，且滿足條件(0.8<f4/f<1.5)及(0.0<R8/R9<1.0)。
  14. 如請求項12之攝遠相機，其中該第一透鏡元件及該第二透鏡元件形成具正折射能力以及滿足關係0.75<f12/f<1.0之焦距f12之一高斯型雙合透鏡，且其中該第三透鏡元件及該第四透鏡元件形成具負折射能力以及滿足關係-2.0<f34/f<-1.0之焦距f34之一空氣隙雙合透鏡。
  15. 如請求項12之攝遠相機，其中該第二透鏡元件具有一凸物件側表面。
  16. 一種攝遠透鏡系統，其包含：沿該攝遠透鏡系統之一光軸配置之複數個折射透鏡元件，其 中該複數個透鏡元件中之至少一者之至少一個表面係非球面的；其中該攝遠透鏡系統具有在6.0毫米至8.0毫米之一範圍內的有效焦距f，其中該攝遠透鏡系統之總軌道長度(TTL)係7.0毫米或更小，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.74至1.0之一範圍內；且其中該複數個透鏡元件中之至少兩者係由一第一材料組成，且其中該複數個透鏡元件中之至少另外兩者係由具有不同於該第一材料之光學特性之一第二材料組成。
  17. 如請求項16之攝遠透鏡系統，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自一物件側至一影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力；一第三透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；一第四透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；及一第五透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸影像側表面。
  18. 如請求項16之攝遠透鏡系統，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自一物件側至一影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凸物件側表面； 一第三透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第四透鏡元件，其具有負折射能力、具有一凹物件側表面；及一第五透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸影像側表面。
  19. 如請求項16之攝遠透鏡系統，其中該複數個透鏡元件沿該光軸按自一物件側至一影像側之次序包括：一第一透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力；一第三透鏡元件，其具有負折射能力；及一第四透鏡元件，其具有正折射能力、具有一凸物件側表面。
  20. 一種攝遠相機器件，其包含：一或多個處理器；一或多個相機；及一記憶體，其包含程式指令，該等程式指令可由該一或多個處理器中之至少一者執行以控制該一或多個相機之操作；其中該一或多個相機中之至少一者係一攝遠相機，其包含：一光感測器，其經組態以俘獲投射至該光感測器之一表面上的光；及一攝遠透鏡系統，其經組態以使來自設置於該相機前面之一物場的光折射以在近接於該光感測器之該表面的一影像平面處形成一場景之一影像，其中該透鏡系統包含沿該相機之一光軸配置之複數個折射透鏡元件，其中該複數個透鏡元件 中之至少一者之至少一個表面係非球面的；及其中該攝遠透鏡系統具有有效焦距f，其中該透鏡系統之總軌道長度(TTL)為6.0毫米或更小，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.74至1.0之一範圍內。
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