TWI570440B - 摺疊式攝遠照相機透鏡系統 - Google Patents

摺疊式攝遠照相機透鏡系統 Download PDF

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TWI570440B
TWI570440B TW104106394A TW104106394A TWI570440B TW I570440 B TWI570440 B TW I570440B TW 104106394 A TW104106394 A TW 104106394A TW 104106394 A TW104106394 A TW 104106394A TW I570440 B TWI570440 B TW I570440B
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Description

摺疊式攝遠照相機透鏡系統 優先權資訊
本申請案主張2014年3月7日申請之標題為「FOLDED TELEPHOTO LENS SYSTEMS」之美國臨時申請案第61/949,861號之優先權權益，該案之內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於照相機系統，且更具體言之，係關於用於小外觀尺寸照相機之透鏡系統。
諸如智慧型電話及平板裝置或墊式裝置之小行動多用途裝置之出現已導致需要高解析度的小外觀尺寸照相機以便整合於該等裝置中。然而，歸因於習知照相機技術之限制，相比使用較大的較高品質照相機可達成的解析度及影像品質，用於此類裝置中之習知小照相機傾向於擷取較低解析度及/或較低影像品質的影像。利用小封裝尺寸之照相機達成較高解析度大體上需要使用具有小像素大小的光感測器及良好的精巧型成像透鏡系統。技術進步已達成光感測器中之像素大小的減小。然而，隨著光感器變得更加精巧及強大，增加了對於具有改良成像品質之精巧型成像透鏡系統的需求。
本發明之實施例可提供呈小封裝大小之高解析度攝遠照相機。描述一種包括光感測器及精巧摺疊式攝遠透鏡系統之照相機。在實施 例中，摺疊照相機透鏡系統之光學路徑可促進達成照相機透鏡總成之小外觀尺寸，且亦可促進使用相對較小數目之透鏡元件以小外觀尺寸達成高解析度光學透鏡系統。描述了摺疊式攝遠透鏡系統之實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統可提供較大影像且有效焦距比習知小外觀尺寸照相機中已實現的有效焦距更長。包括摺疊式攝遠透鏡系統之攝遠照相機之實施例可以小封裝大小實施，同時仍擷取清晰的高解析度影像，使得照相機之實施例適合用於小的及/或行動多用途裝置(諸如，蜂巢式電話、智慧型電話、墊式或平板計算裝置、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、小筆記型電腦(subnotebook)及輕量級筆記型(ultrabook)電腦)中。在一些實施例中，本文中所描述之攝遠照相機可連同較廣視場之小格式照相機包括於裝置中，此情況將(例如)允許使用者在使用該裝置擷取影像時在不同的照相機格式(攝遠或廣視場)之間進行選擇。
描述可包括具有折射能力之四個透鏡元件之摺疊式攝遠透鏡系統之實施例。然而，在一些實施例中可使用更多或更少透鏡元件。在各種實施例中，諸如平面鏡或稜鏡元件之光路摺疊元件可用於藉由將來自第一光軸之光重導向或反射至第二光軸上來摺疊光學光路。在至少一些實施例中，透鏡元件中之至少一者之物側表面及像側表面中之至少一者係非球面。
在至少一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統包括：摺疊式光軸(在本文中被稱作AX)，其包括第一(物側)光軸及第二(像側)光軸；折射元件之第一群組(在本文中被稱作GR1)；光路摺疊元件(例如，稜鏡或平面鏡)，其藉由將來自第一光軸之光重導向或反射至第二光軸上來摺疊光學光路；折射元件之第二群組(在本文中被稱作GR2)；及像平面處之光感測器。至少一些實施例亦可包括紅外濾波器。摺疊式攝遠透鏡系統之至少一些實施例可包括用於將無窮遠處(距照相機之物 距20公尺)之物景聚焦至近物距(<1公尺)之變焦能力。舉例而言，在各種實施例中，第一群組(GR1)、第二群組GR2及/或像平面處之光感測器可經變焦、移動或平移，以用於將物景自遠距離(20公尺)聚焦至近距離(<1公尺)。
在至少一些實施例中，透鏡系統可為固定摺疊式攝遠透鏡系統，其經組態以使得透鏡系統之有效焦距f之絕對值為或大約為14毫米(mm)(例如，在8mm至約14mm之範圍內)，F值(焦比)在約2.4至約10之範圍內，視場(FOV)為或大約為26度，且展開式透鏡系統之總軌道長度(total track length；TTL)在8mm至14mm之範圍內。攝遠透鏡系統之總軌道長度(TTL)為光軸(AX)上介於第一(物側)透鏡元件之物側表面處之前頂點與像平面之間的距離。在摺疊式攝遠透鏡系統之實施例中，透鏡系統之展開式總軌道長度(TTL)可定義為摺疊式光軸(AX)上介於第一(物側)透鏡元件之物側表面處之前頂點與像平面之間的距離。換言之，摺疊式攝遠透鏡系統之TTL為摺疊軸(AX)上介於第一(物側)透鏡元件之物側表面處之前頂點與光路摺疊元件之反射表面之間的距離之絕對值與介於該反射表面與像平面之間的距離之絕對值的和。在此可使用該等距離之絕對值之和，係因為藉由光學設計定則，光學參數(諸如曲率半徑、距離、焦距等)之代數符號改變跟隨反射表面的符號。更大體而言，透鏡系統可經組態以使得摺疊式透鏡系統之攝遠絕對值比率(TTL/f)滿足以下關係：0.8<TTL/f 1.0，其中f為有效焦距之絕對值。為分類為攝遠透鏡系統，TTL/f小於或等於1。由此，實施例可提供攝遠透鏡系統。然而，應注意，在一些實施例中，摺疊式透鏡系統可經組態或可為可調整的，以使得攝遠比率大於一(TTL/f>1.0)，且由此實施例可涵蓋非攝遠摺疊式透鏡系統及/或可在攝遠範圍與非攝遠範圍之間調整的摺疊式透鏡系統。
在至少一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可經組態以使得透鏡系統之有效焦距f為14mm，且F值為2.8。然而，應注意，焦距(及/或其他參數)可經縮放或調整以符合對其他照相機系統應用(例如，對大外觀尺寸照相機應用)之光學、成像及/或封裝約束之規範。另外，在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可為可調整的。舉例而言，在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可包括可調整光圈或孔徑光闌。使用可調整的孔徑光闌，F值(焦比或f/#)可在2.8至10或更高之範圍內動態變化。此外，在一些實施例中，摺疊式透鏡系統亦可包括用於將物景自無窮遠處(亦即，20公尺)之遠距離動態聚焦至近物距(亦即，<1公尺)之變焦機構。
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模製之光學塑膠材料組成。在各種實施例中，摺疊鏡及稜鏡元件可由玻璃或塑膠材料組成。然而，可使用其他合適的透明光學材料。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(Abbe number)及/或不同折射率)之材料組成。亦應注意，雖然各種實施例中之透鏡元件大體上經說明為圓形透鏡，但在一些實施例中，該等透鏡中之一或多者可具有其他形狀，例如，橢圓形、矩形、正方形或具有圓角之矩形。
在摺疊式攝遠透鏡系統之至少一些實施例中，可選擇透鏡元件材料且可計算透鏡元件之折射能力分佈以滿足透鏡系統焦距要求及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以及軸向間距來減少光學像差之單色及色度變化，以產生經良好校正及平衡之最小殘餘像差，以及減小總軌道長度(TTL)及在小外觀尺寸透鏡系統照相機中達成影像品質光學效能及高解析度。
100‧‧‧照相機
101‧‧‧透鏡元件
102‧‧‧透鏡元件
103‧‧‧透鏡元件
104‧‧‧透鏡元件
110‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
120‧‧‧光感測器
130‧‧‧摺疊鏡
200‧‧‧照相機
201‧‧‧透鏡元件
202‧‧‧透鏡元件
203‧‧‧透鏡元件
204‧‧‧透鏡元件
210‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
220‧‧‧光感測器
230‧‧‧光路摺疊鏡
300‧‧‧照相機
301‧‧‧第一透鏡元件
302‧‧‧第二透鏡元件
303‧‧‧第三透鏡元件
304‧‧‧第四透鏡元件
310‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
320‧‧‧光感測器
340‧‧‧光路摺疊稜鏡
400‧‧‧照相機
401‧‧‧透鏡元件
402‧‧‧透鏡元件
403‧‧‧透鏡元件
404‧‧‧透鏡元件
410‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
420‧‧‧光感測器
430‧‧‧光路摺疊鏡
500‧‧‧照相機
501‧‧‧第一透鏡元件
502‧‧‧第二透鏡元件
503‧‧‧第三透鏡元件
504‧‧‧第四透鏡元件
510‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
520‧‧‧光感測器
540‧‧‧光路摺疊稜鏡
600‧‧‧照相機
601‧‧‧第一透鏡元件
602‧‧‧第二透鏡元件
603‧‧‧第三透鏡元件
604‧‧‧第四透鏡元件
610‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
620‧‧‧光感測器
640‧‧‧光路摺疊稜鏡
700‧‧‧照相機
700B‧‧‧照相機
700C‧‧‧照相機
701‧‧‧第一透鏡元件
701B‧‧‧透鏡元件
701C‧‧‧透鏡元件
702‧‧‧第二透鏡元件
702B‧‧‧透鏡元件
702C‧‧‧透鏡元件
703‧‧‧第三透鏡元件
703B‧‧‧透鏡元件
703C‧‧‧透鏡元件
704‧‧‧第四透鏡元件
704B‧‧‧透鏡元件
704C‧‧‧透鏡元件
710‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
710B‧‧‧摺疊式攝遠透鏡系統
710C‧‧‧摺疊式攝遠透鏡系統
720‧‧‧光感測器
720B‧‧‧光感測器
720C‧‧‧光感測器
740‧‧‧光路摺疊稜鏡
740B‧‧‧光路摺疊稜鏡
740C‧‧‧光路摺疊稜鏡
800‧‧‧照相機
801‧‧‧透鏡元件
802‧‧‧透鏡元件
803‧‧‧透鏡元件
804‧‧‧透鏡元件
810‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
820‧‧‧光感測器
830‧‧‧光路摺疊鏡
900‧‧‧照相機
901‧‧‧第一透鏡元件
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910‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
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1000‧‧‧照相機
1001‧‧‧第一透鏡元件
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1003‧‧‧第三透鏡元件
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1010‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
1020‧‧‧光感測器
1040‧‧‧光路摺疊稜鏡
1100‧‧‧區塊
1102‧‧‧區塊
1104‧‧‧區塊
1106‧‧‧區塊
1108‧‧‧區塊
1110‧‧‧區塊
1112‧‧‧區塊
2000‧‧‧電腦系統
2010‧‧‧處理器
2010a‧‧‧處理器
2010b‧‧‧處理器
2010n‧‧‧處理器
2020‧‧‧系統記憶體
2022‧‧‧程式指令
2030‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
2032‧‧‧資料
2040‧‧‧網路介面
2050‧‧‧輸入/輸出裝置
2060‧‧‧游標控制裝置
2070‧‧‧鍵盤
2080‧‧‧顯示器
2085‧‧‧網路
2090‧‧‧照相機
AS‧‧‧孔徑光闌
AX1‧‧‧光軸
AX2‧‧‧光軸
圖1A及圖1B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型攝遠照相機之實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括四個折射透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之摺疊鏡。
圖2說明如圖1A及圖1B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖3A及圖3B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型攝遠照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括四個折射透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之摺疊鏡。
圖4A及圖4B說明如圖3A及圖3B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖5A及圖5B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型攝遠照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括四個折射透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之稜鏡。
圖6A及圖6B說明如圖5A及圖5B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖7A及圖7B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型攝遠照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之摺疊鏡。
圖8A及圖8B說明如圖7A及圖7B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖9A及圖9B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型攝遠照相機之 另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之稜鏡。
圖10A及圖10B說明如圖9A及圖9B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖11A及圖11B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之稜鏡。
圖12A及圖12B說明如圖11A及圖11B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖13A及圖13B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之稜鏡。
圖14A及圖14B說明如圖13A及圖13B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖15A為包括圖13A及圖13B之摺疊式攝遠透鏡系統之變化的精巧型照相機之橫截面說明。
圖15B及圖15C說明如圖15A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖，其中第一透鏡元件之第一表面為圓錐表面。
圖16A為包括圖13A及圖13B之摺疊式攝遠透鏡系統之另一變化的精巧型照相機之橫截面說明。
圖16B及圖16C說明如圖16A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線 之曲線圖，其中第一透鏡元件之第一表面為球面。
圖17A及圖17B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件及起作用以摺疊光學路徑之摺疊鏡。
圖18A及圖18B說明如圖17A及圖17B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖19A及圖19B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件，其中第一透鏡元件為平凸形的，且其中孔徑光闌位於透鏡系統之第一透鏡元件處及前頂點之後。
圖20A及圖20B說明如圖19A及圖19B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖21A及圖21B為包括摺疊式攝遠透鏡系統之精巧型照相機之另一實例實施例之橫截面說明，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力之四個透鏡元件，其中第一透鏡元件為平凸形的，且其中孔徑光闌位於第一透鏡元件與第二透鏡元件之間。
圖22A及圖22B說明如圖21A及圖21B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統在半視場內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
圖23為根據至少一些實施例之用於使用如圖1A至圖22B中所說明之包括摺疊式攝遠透鏡系統之照相機擷取影像的方法的高階流程圖。
圖24說明可用於實施例中之實例電腦系統。
本說明書包括對「一個實施例」或「一實施例」之參考。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。 可以與本發明一致之任何合適的方式組合特定特徵、結構或特性。
術語「包含」為開放式的。如所附申請專利範圍中所使用，此術語並不排除額外結構或步驟。考慮敍述「一種設備，其包含一或多個處理器單元…」之請求項。此請求項並不排除設備包括額外組件(例如，網路介面單元、圖形電路等)。
「經組態以」，各種單元、電路或其他組件可經描述或主張為「經組態」以執行一或多個任務。在此類上下文中，「經組態以」用於藉由指示單元/電路/組件包括在操作期間執行一或多個彼等任務之結構(例如電路)來意謂結構。因此，可據稱單元/電路/組件經組態以即使在指定單元/電路/組件當前不可操作(例如，未接通)時亦執行任務。與語言「經組態以」一起使用之單元/電路/組件包括硬體--例如，電路、儲存可執行以實施操作之程式指令之記憶體等。敍述單元/電路/組件「經組態以」執行一或多個任務並不明確意欲援引針對彼單元/電路/組件之35 U.S.C.§ 112的第六段。此外，「經組態以」可包括通用結構(例如，通用電路)，其藉由軟體及/或韌體(例如，FPGA或執行軟體之通用處理器)操縱以藉由能夠執行討論中之該(該等)任務的方式進行操作。「經組態以」亦可包括調適製造製程(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之裝置(例如，積體電路)。
如本文所使用，術語「第一」、「第二」等用作其所先於之名詞之標記，但不暗示任何類型之定序(例如，空間、時間、邏輯等)。舉例而言，緩衝器電路在本文中可經描述為執行對於「第一」及「第二」值之寫入操作。術語「第一」及「第二」不一定暗示第一值必須在第二值之前寫入。
如本文所使用，術語「基於」用於描述影響判定之一或多個因素。此術語並不排除可影響判定之額外因素。亦即，判定可僅基於彼等因素或至少部分基於彼等因素。考慮片語「基於B判定A」。雖然在 此情況下時，B為影響A之判定的因素，但此片語並不排除亦基於C判定A。在其他情況下，可僅僅基於B判定A。
描述包括光感測器及精巧型摺疊式攝遠透鏡系統之小外觀尺寸照相機之實施例。描述包括四個透鏡元件之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統之各種實施例，該精巧型摺疊式攝遠透鏡系統可用於照相機中，且提供較大影像且有效焦距比習知精巧型照相機中已實現的有效焦距更長。照相機可以小封裝大小實施，同時仍擷取清晰的高解析度影像，使得照相機之實施例適合用於小的及/或行動多用途裝置(諸如，蜂巢式電話、智慧型電話、墊式或平板計算裝置、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、小筆記型電腦、輕量級筆記型電腦及監視裝置等等)中。然而，應注意，照相機之態樣(例如，透鏡系統及光感測器)可按比例放大或縮小以提供具有較大或較小封裝大小之照相機。另外，照相機系統之實施例可實施為獨立數位照相機。另外，為使照相機應用程式靜止(單一圖框擷取)，照相機系統之實施例可經調適以用於視訊照相機應用中。
描述精巧型摺疊式攝遠透鏡系統之數個實例實施例，其包括具有平面鏡或稜鏡及四個折射透鏡元件之實施例。圖1A至圖1B、圖3A至圖3B、圖7A至圖7B及圖17A至圖17B展示關於實例實施例之變化，該實例實施例包括用於摺疊光學光路之平面鏡元件及四個折射透鏡元件。圖5A至圖5B、圖9A至圖9B、圖11A至圖11B，圖13A至圖13B、圖19A至圖19B及圖21A至圖21B展示關於實例實施例之變化，該實例實施例包括用於摺疊光學光路之稜鏡及四個折射透鏡元件。然而，應注意，該等實例不意欲為限制性的，且關於針對透鏡系統給定之各種參數之變化係可能的，同時仍達成類似結果。
在各種實施例中，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模製之塑膠材料組成。在各種實施例中，摺疊鏡及稜鏡元件可由玻璃或塑膠材料組成。然而，可使用其他透明光學材料。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。亦應注意，雖然在各種實施例中透鏡元件大體上經說明為圓形透鏡，但在一些實施例中，該等透鏡中之一或多者可具有其他形狀，例如，橢圓形、矩形、正方形或具有圓角之矩形。
在該等圖式中所說明之實例照相機中之每一者中，實例照相機至少包括摺疊式攝遠透鏡系統及光感測器。光感測器可為根據各種類型之光感測器技術中之任一者實施之一或多個積體電路(IC)技術晶片。可使用之光感測器技術之實例為電荷耦合裝置(CCD)技術及互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術。在至少一些實施例中，光感測器之像素大小可為1.2微米或1.2微米以下，但可使用較大像素大小。在非限制性實例實施例中，可根據1280×720像素影像格式製造光感測器以擷取1兆像素影像。然而，在實施例中可使用其他更大或更小的像素格式，例如5兆像素、10兆像素或更大或更小的格式。
照相機亦可包括位於第一透鏡元件之前面(亦即，物側上)之前孔徑光闌(AS)。雖然圖3A、圖5A、圖7A、圖9A、圖17A及圖19A展示位於透鏡系統之前頂點處或附近之前孔徑光闌，但孔徑光闌之位置可更接近或更遠離透鏡元件之頂點。另外，在一些實施例中，孔徑光闌可位於摺疊式攝遠透鏡系統中之別處。舉例而言，孔徑光闌可位於如圖11A、圖13A及圖21A中所示之第一透鏡元件與第二透鏡元件之間。
照相機亦可(但不必)包括位於攝遠透鏡系統之最後一個透鏡元件與光感測器之間的紅外(IR)濾波器。IR濾波器可(例如)由玻璃材料組成。然而，可使用其他材料。應注意，IR濾波器並不影響攝遠透鏡系統之有效焦距f。此外，應注意，照相機亦可包括除本文中所說明及 所描述之彼等組件之外的其他組件。
在照相機中，摺疊式攝遠透鏡系統在光感測器之表面處或附近在像平面(IP)處形成影像。遠端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)為光軸(AX)上介於第一(物側)透鏡元件之物側表面處之前頂點與像平面之間的距離。對於攝遠透鏡系統，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率(TTL/f)為攝遠比率。為分類為攝遠透鏡系統，TTL/f小於或等於1。
在摺疊式攝遠透鏡系統中，具有反射表面之光路摺疊元件(例如，鏡子或稜鏡)改變入射光自第一光軸(AX1)至第二光軸(AX2)之方向。來自物場之入射光經由位於第一光軸AX1上之光學元件之折射光學表面傳遞。反射表面改變入射光自第一光軸AX1至第二光軸AX2之方向，且第二光軸上之入射光經由折射元件傳遞至第二光軸上之像平面。第二光軸AX2可相對於第一光軸AX1藉由摺疊鏡或稜鏡之反射表面以一角度定向，以適應所要之精巧外觀尺寸之照相機系統。該角度大體可為90度，由此提供光軸之直角摺疊，但在一些實施例中可使用小於或大於90度之其他角度。在以下論述中，摺疊式攝遠透鏡系統(TTL)之總軌道長度可經定義為等於AX1上介於第一(物側)透鏡元件之物側表面處之前頂點與摺疊鏡或稜鏡之反射表面之間的距離(軌道長度1，藉由TL1表示)與AX2上介於摺疊鏡或稜鏡之反射表面與所表示像平面之間的距離(軌道長度2，藉由TL2表示)的和；亦即，TTL=TL1+TL2。歸因於跟隨反射表面的參數之代數符號的改變，距離TL2之絕對值將用於判定以上提及之定義中之TTL。
在至少一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可為固定攝遠透鏡系統，其經組態以使得透鏡系統之有效焦距f為或大約為14毫米(mm)，F值(焦比或f/#)為2.8，視場(FOV)為或大約為26度(但可達成更 窄或更寬之FOV)，且總軌道長度(TTL)在約10mm至約14mm之範圍內。更大體言之，攝遠透鏡系統可經組態以使得攝遠比率(TTL/f)滿足以下關係：0.80<|TTL/f|1.0。
然而，應注意，在一些實施例中，摺疊式透鏡系統可經組態或可為可調整的，以使得攝遠比率大於一(|TTL/f|>1.0)，且由此實施例可涵蓋非攝遠摺疊式透鏡系統及/或可在攝遠範圍與非攝遠範圍之間調整的摺疊式透鏡系統。在至少一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可經組態以使得透鏡系統之有效焦距f在參考波長555nm下為14mm且F值為2.8。透鏡系統可(例如)組態有14mm之焦距f及2.8之F值以滿足對特定照相機系統應用之指定的光學、成像及/或封裝約束。應注意，F值(亦被稱作焦比或f/#)藉由f/D定義，其中D為入射光瞳之直徑，亦即，有效孔徑。作為實例，在f=14mm時，使用5.0mm之有效孔徑達成2.8之F值。至少一些實施例亦可經組態有為或大約為26度之視場(FOV)。在實例實施例中，總軌道長度(TTL)可自約13.6mm至約14mm變化。在實例實施例中，攝遠比率(TTL/f)可在約0.97至約1.0之範圍內變化。
然而，應注意，焦距f、F值及/或其他參數可經縮放或調整以符合對其他照相機系統應用之光學、成像及/或封裝約束之各種規範。對於照相機系統之約束可按要求經指定以用於特定照相機系統應用及/或可經改變以用於不同照相機系統應用，該等約束包括(但不限於)焦距f、有效孔徑、F值、視場(FOV)、成像效能要求及封裝體積或大小約束。舉例而言，在如圖1A及圖1B中所說明之實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可經組態以使得透鏡系統之有效焦距f在555nm之參考波長下為10mm、F數為2.8且視場(FOV)為或大約為24度。此實例實施例之總軌道長度(TTL)為約8.8mm且同時攝遠比率(|TTL/f|)為約0.88。
在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統可為可調整的。舉例而言，在一些實施例中，如本文所描述之摺疊式攝遠透鏡系統可包括可調整光圈(入射)光瞳或孔徑光闌。使用可調整的孔徑光闌，F值(焦比或F/#F/#)可在一範圍內動態變化。舉例而言，若在f/2.8下在給定焦距f及FOV下良好校正透鏡，則假定孔徑光闌可經調整至所要F值設定，可藉由調整孔徑光闌使焦比在2.8至10(或更高)之範圍內變化。在一些實施例中，可藉由在相同FOV(例如，26度)下以降級之影像品質效能或在較小FOV下以相當良好之效能調整孔徑光闌，來以較快焦比(F/#F/#<2.8))使用透鏡系統。
在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統亦可包括提供用於將無窮遠處(距照相機之物景距離20公尺)之物景聚焦至近物距(1公尺)之變焦能力的手動及/或自動聚焦機構。舉例而言，在一些實施例中，如本文中所描述之摺疊式攝遠透鏡系統(參見圖3A、圖5A及圖7A)可包括用來平移或移動透鏡元件群組以聚焦範圍為無窮遠(20公尺)至(1公尺)之距離處的物件的可調整聚焦機構。在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統(參見圖13A、圖17A、圖19A及圖21A)可包括可調整聚焦機構，像平面處之光感測器可經由該可調整聚焦機構變焦或移動或致動以用於聚焦在範圍為大於20公尺至小於1公尺之距離處的物景。應注意，一些實施例可經組態以移動或平移光感測器及一或多個透鏡元件來達成聚焦。
雖然可作為實例在本文中給定值之範圍以用於可調整照相機及摺疊式攝遠透鏡系統，其中一或多個光學參數可動態變化(例如，使用可調整孔徑光闌及/或可調整焦點)，但可實施包括固定的(不可調整的)摺疊式攝遠透鏡系統之照相機系統之實施例，其中光學參數及其他參數之值在該等範圍內。
首先參考圖1A至圖1B、圖3A至圖3B、圖7A至圖7B及圖17A至圖 17B中所說明之實施例，照相機(100、200、400或800)之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統(110、210、410或810)可包括光路摺疊元件(例如，鏡子)、具有折射能力及透鏡系統焦距f之四個透鏡元件(圖1A至圖1B之透鏡系統110中之101至104、圖3A至圖3B之透鏡系統210中之201至204、圖7A至圖7B之透鏡系統410中之401至404及圖17A至圖17B之透鏡系統810中之801至804)，該等透鏡元件沿摺疊之光軸AX自物側(AX1)至像側(AX2)佈置：˙具有正折射能力、具有凸物側表面之第一透鏡元件L1(101、201、401或801)；˙具有負折射能力之第二透鏡元件L2(102、202、402或802)；˙自AX1至AX2摺疊光軸之光路摺疊鏡(130、230、430或830)；˙具有負折射能力之第三透鏡元件L3(103、203、403或803)；及˙具有正折射能力之第四透鏡元件L4(104、204、404或804)。
另外，在至少一些實施例中，四個透鏡元件中之至少一者之物側表面及像側表面中之至少一者為非球面。另外，至少一些實施例可包括(例如)位於第四透鏡元件與光感測器之間的IR濾波器。
透鏡系統110、210、410及810可經組態以使得攝遠比率(TTL/f)滿足以下關係：0.8<|TTL/f|1.0。 (1)
透鏡系統110、210、410及810之第一透鏡元件L1可具有正折射能力及焦距f1且可滿足以下關係：0.4<|f1/f|<0.8。 (2)
在透鏡系統110、210、410及810之至少一些實施例中，L1可具有帶有頂點曲率半徑R1及R2之形狀且具有滿足以下條件之形狀：0|R1/R2|<6.1， (3)
其中R1為L1之物側頂點半徑，且R2為L1之像側頂點曲率半徑。
第一透鏡元件L1可具有正折射能力且可具有正凹凸透鏡或雙凸面形狀。L1為正凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖7A之摺疊式攝遠透鏡系統410中之透鏡元件L1予以說明。L1為雙凸面形狀之實例實施例藉由圖17A之透鏡系統810中之透鏡元件L1予以說明。
透鏡系統110、210、410及810可經組態使得透鏡元件L2、L3及L4之屈光力分佈可具有折射能力或焦距f2、f3及f4，且可滿足以下條件：0.5<|f2/f|<1.5且0.02<|R3/R4|<3.3， (4)
0.4<|f3/f|<2.0且0.05<|R5/R6|<12.1， (5)
0.5<|f4/f|<10.0且0.04<|R7/R8|<1.1， (6)
其中：˙R3為第二透鏡元件L2之物側表面頂點曲率半徑，且R4為L2之像側表面之頂點曲率半徑；˙R5為第三透鏡元件L3之物側表面之頂點曲率半徑，且R6為L3之像側表面之頂點曲率半徑；及˙R7為第四透鏡元件L4之物側表面之頂點曲率半徑，且R8為L4之像側表面之頂點曲率半徑。
第二透鏡元件L2可具有負折射能力且可為負凹凸透鏡形狀。L2為負凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖1A之摺疊式攝遠透鏡系統110中之透鏡元件L2予以說明。
第三透鏡元件L3可具有負折射能力且可為負凹凸透鏡形狀。L3為負凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖3A之摺疊式攝遠透鏡系統210及圖7A之透鏡系統410中之透鏡元件L3予以說明。
第四透鏡元件L4可具有正折射能力且可為正凹凸透鏡或雙凸面形狀。L4為正凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖17A之摺疊式攝遠透鏡系統810中之透鏡元件L4予以說明。L4為雙凸面形狀之實例實施例藉由圖1A之摺疊式攝遠透鏡系統110中之透鏡元件L4予以說明。
在透鏡系統110、210、410及810之至少一些實施例中，第一透鏡元件L1及第三透鏡元件L3可由具有阿貝數V1之材料(例如，塑膠材料)組成。第二透鏡元件L2及第四透鏡元件L4可由具有阿貝數V2之材料(例如，塑膠材料)組成。用於該等透鏡元件之透鏡材料之阿貝數可滿足以下條件：30<V1-V2<35。 (7)
在透鏡系統110、210、410及810之至少一些實施例中，透鏡元件L1及L2可極為接近地佈置，以使得L1及L2之組合可被視為具有正折射能力或正焦距f12之空氣間隔雙重透鏡L12。在透鏡系統110、210、410及810之至少一些實施例中，透鏡元件L3及L4可極為接近地佈置，以使得L3及L4之組合可被視為具有負折射能力或負焦距f34之空氣間隔雙重透鏡L34。
現參考圖5A至圖5B、圖9A至圖9B、圖11A至圖11B、圖13A至圖13B、圖19A至圖19B及圖21A至圖21B中所說明之實施例，照相機(300、500、600、700、900或1000)之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統(310、510、610、710、910或1010)可包括光路摺疊元件及具有折射能力及透鏡系統焦距f之四個透鏡元件(圖5A之透鏡系統310中之301至304、圖9A之透鏡系統510中之501至504、圖11A之透鏡系統610中之601至604、圖13A之透鏡系統710中之701至704、圖19A中之901至904、圖21A之透鏡系統1010中之1001至1004)，該等透鏡元件沿摺疊之光軸AX自物側(AX1)至像側(AX2)佈置： ˙具有正折射能力、具有凸物側表面之第一透鏡元件L1(301、501、601、701、901或1001)；˙具有負折射能力、具有凸物側表面之第二透鏡元件L2(302、501、602、702、902或1002)；˙自AX1至AX2摺疊光軸之光路摺疊稜鏡(340、540、640、740、940或1040)；˙具有負折射能力之第三透鏡元件L3(303、503、603、703、903或1003)；及˙具有正折射能力之第四透鏡元件L4(304、504、604、704、904或1004)。
另外，在至少一些實施例中，四個透鏡元件中之至少一者之物側表面及像側表面中之至少一者為非球面。另外，至少一些實施例可包括(例如)位於第四透鏡元件與光感測器之間的IR濾波器。
透鏡系統310、510、610、710、910及1010經組態以使得攝遠比率(TTL/f)滿足藉由下式給定之關係(1)：0.8<|TTL/f|1.0。
此外，透鏡系統310、510、610、710、910及1010經組態以使得透鏡元件L1、L2、L3及L4之折射能力分佈以及透鏡元件之頂點曲率半徑滿足由條件(2)、(3)、(4)、(5)及(6)給定之關係。
第一透鏡元件L1可具有正折射能力且可具有雙凸面或平凸形狀。L1為雙凸面形狀之實例實施例分別藉由圖9A之透鏡系統510及圖11A之透鏡系統610中之透鏡元件501及601予以說明。L1為平凸形狀之兩個實例實施例分別藉由圖19A之透鏡系統910及圖21A之透鏡系統1010中之透鏡元件901及1001予以說明。
第二透鏡元件L2可具有負折射能力且可為負凹凸透鏡形狀。L2為負凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖9A之摺疊 式攝遠透鏡系統510、圖11A之透鏡系統610、圖13A之透鏡系統710、圖19A之透鏡系統910及圖21A之透鏡系統1010中之透鏡元件L2予以說明。
第四透鏡元件L4可具有正折射能力且可為正凹凸透鏡或雙凸面形狀。L4為正凹凸透鏡形狀且具有凸物側表面之實例實施例藉由圖19A之摺疊式攝遠透鏡系統910及圖21A之透鏡系統1010中之透鏡元件L4予以說明。L4為雙凸面形狀之實例實施例藉由圖13A之摺疊式攝遠透鏡系統710中之透鏡元件L4予以說明。
在透鏡系統310、510、610、710、910及1010之至少一些實施例中，第一透鏡元件L1及第三透鏡元件L3可由具有阿貝數V1之材料(例如，塑膠材料)組成。第二透鏡元件L2及第四透鏡元件L4可由具有阿貝數V2之材料(例如，塑膠材料)組成。用於該等透鏡元件之透鏡材料之阿貝數可滿足條件(7)：30<V1-V2<35。
在透鏡系統310、510、610、710、910及1010之至少一些實施例中，透鏡元件L1及L2可極為接近地佈置，以使得L1及L2之組合可被視為具有正折射能力或正焦距f12之空氣間隔雙重透鏡L12。在透鏡系統310、510、610、710及1010之至少一些實施例中，透鏡元件L3及L4可極為接近地佈置，以使得L3及L4之組合可被視為具有負折射能力或負焦距f34之空氣間隔雙重透鏡L34。
以下參考圖1A至圖22B提供可用於小外觀尺寸攝遠照相機中之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統之各種實施例之其他細節。
圖1A及圖1B為包括精巧型摺疊式攝遠透鏡系統110之精巧型攝遠照相機100之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統110包括具有折射能力之四個透鏡元件(101至104)。沿著照相機100之光軸AX自物側(AX1)至像側(AX2)佈置：具有正折射能力、具有凸物側表面及焦距f1 之第一透鏡元件L1(101)，孔徑光闌，具有負折射能力、具有凸物側表面及焦距f2之第二透鏡元件L2(102)，經定向以改變入射光路之方向且由此自AX1至AX2摺疊光軸的平面摺疊鏡130，具有負折射能力及焦距f3之第三透鏡元件L3(103)，及具有正折射能力、具有凸像側表面及焦距f4之第四透鏡元件L4(104)。透鏡系統110在光感測器120之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外(IR)濾波器可位於第四透鏡元件L4與光感測器120之間。
透鏡系統110之有效焦距藉由f給定。精巧型摺疊式攝遠透鏡系統110之總軌道長度(TTL)為沿光軸AX1及AX2之介於第一元件L1之物側表面與像平面之間的距離。參考圖1A及圖1B，TTL為TL1及TL2之和，其中TL1為L1之物側表面之前頂點與摺疊鏡130之反射表面之間的軸向距離，且TL2為摺疊鏡130之反射表面與像平面之間的軸向距離。透鏡系統110經組態以使得透鏡系統110之攝遠比率(TTL/f)滿足以下關係：0.8<|TTL/f|1.0。
可位於透鏡元件L1之前表面的孔徑光闌AS判定透鏡系統110之入射光瞳。透鏡系統110焦比(F/#)經定義為透鏡系統110有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾波器可起作用以阻擋可損害或不利地影響光感測器之紅外輻射，且可經組態以便對f無影響。
表1A至表1D提供如圖1A及圖1B中所說明之照相機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1D可被稱作提供用於透鏡系統110之光學處方。
參考表1A至表1D，透鏡系統110之實施例覆蓋參考波長為555nm之在470奈米(nm)至650nm之光譜的可見區域中之應用。表1A至表1D中之光學處方針對10毫米(mm)之有效焦距f在470nm至650nm光譜內以f/2.8提供高影像品質，覆蓋24度的視場(FOV)(12度之半FOV)。圖 1A及圖1B中所說明且具有表1A至表1D中所示之光學處方的摺疊式攝遠透鏡系統110具有8.8mm之總軌道長度(TTL=TL1+TL2)及0.88之攝遠比率(TTL/f)。
透鏡系統110之四個透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表1B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。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L3可由具有56.1之阿貝數V1之相同塑膠材料組成，且透鏡元件L2及L4可由具有23.3之阿貝數V2之另一塑膠材料組成。用於透鏡系統110中之透鏡元件之該等兩種塑膠材料的應用可使得能夠最佳化透鏡系統110及針對可見區域內之色像差校正該透鏡系統。可選擇透鏡元件材料且可計算透鏡元件之折射能力分佈以滿足有效焦距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以及軸向間距(如表1C中所說明)來減少光學像差之單色及色度變化，以產生良好校正及平衡之最小殘餘像差。圖2說明如圖1A及圖1B中所說明及表1A至表1D中所描述之摺疊式攝遠透鏡系統110在半視場(HFOV=12度)內及範圍為470nm至650nm之可見光譜帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。
表1A至表1D中之光學處方描述如圖1A及圖1B中所說明之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統110之實例實施例，該精巧型摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中第二透鏡元件L2具有負折射能力或負焦距f2及凸物側表面。另外，透鏡系統110之透鏡元件L2為負凹凸透鏡形狀且具有正頂點曲率半徑R3及R4，其中R3>R4，且R3/R4為約2.865。
在藉由表1A至表1D中之光學處方所描述之透鏡系統110之實例實施例中，透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.430、|f2/f|=0.570、|f3/f|=0.471，及 |f4/f|=0.671。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.061之雙凸面透鏡，且L2具有頂點曲率半徑R3/R4=2.865。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=12.00，且透鏡元件L4為具有頂點曲率半徑R7/R8=-0.561之雙凸面形狀。在表1C中列出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佈之佈置組態透鏡系統110及調整如表1A至表1D中所示之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8.8mm，如表1A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機100中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖3A及圖3B為包括精巧型摺疊式攝遠透鏡系統210之精巧型攝遠照相機200之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統210包括具有折射能力之四個透鏡元件(201至204)。透鏡系統210可被視為圖1A及圖1B之透鏡系統110之變化，且兩個系統110及210之元件可為類似的。然而，在透鏡系統210中，第三元件L3(203)為具有凸物側表面之負凹凸透鏡。
表2A至表2E提供如圖3A及圖3B中所說明之照相機200及透鏡系統210之實例實施例之各種光學及物理參數之實例值。在至少一些實施例中，系統210可包括用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<500mm)之變焦機構。表2A至表2E可被稱作提供用於變焦透鏡系統210之光學處方。在此實例實施例中，透鏡系統210可包括聚焦透鏡群組GR1，其包括可與孔徑光闌一起沿AX1平移或致動以用於聚焦位於<500mm處之物景的透鏡元件L1及L2。表2E中列出系統210之變焦參數。表2E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#7上(沿AX1)之介於透鏡元件L2與摺疊鏡230之間的軸向厚度或空間間距(如表2B中所列出之光學處方)。用於在500mm(位置2)處之物景之對應光學處方與表2B中所列出之處方相同，不同 之處在於表面#0中之物距替換為500mm，且表面#7上之L2之空間間距替換為0.7756mm。如表2E中所示，透鏡群組GR1移動約0.316mm以供透鏡系統210將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<500mm距離處之近物景。
表2A至表2E中之光學處方為針對變焦透鏡系統210的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有19度之FOV、TTL為13.6mm以及TTL/f等於0.971。透鏡系統210為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統210之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表2B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統210之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統210，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表2A至表2E中所指定之透鏡系統210經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖4A及圖4B說明如圖3A及圖3B中所說明及表2A至表2E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統210在軸上物點(0度處)至9.5度處之離軸場點之半視場(HFOV=9.5度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖4A及圖4B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚集位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<500mm距離處之物景的透鏡系統210之光學效能)。
表2A至表2E中之光學處方描述如圖3A及圖3B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.518、 |f2/f|=1.09、|f3/f|=1.214，及|f4/f|=9.552。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.145之雙凸面透鏡，且L2具有頂點曲率半徑R3/R4=-0.026。透鏡元件L3為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R5/R6=1.530，且透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R7/R8=1.040。在表2C中列出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佈之佈置組態透鏡系統210及如表2A至表2E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13.6mm，如表2A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機200中針對無窮遠處之物景及針對位於<500mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖5A及圖5B為包括精巧型摺疊式攝遠透鏡系統310之精巧型攝遠照相機300之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統310包括具有折射能力之四個透鏡元件(301至304)。沿著照相機300之光軸AX自物側(AX1)至像側(AX2)佈置：具有正折射能力、具有凸物側表面及焦距f1之第一透鏡元件L1(301)，孔徑光闌，具有負折射能力及焦距f2之第二透鏡元件L2(302)，經定向以改變入射光路之方向且由此自AX1至AX2摺疊光軸的稜鏡340，具有負折射能力及焦距f3之第三透鏡元件L3(303)，及具有正折射能力、具有物側表面及焦距f4之第四透鏡元件L4(304)。透鏡系統310在光感測器320之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外(IR)濾波器可位於第四透鏡元件L4與光感測器320之間。
透鏡系統310之有效焦距藉由f給定。精巧型摺疊式攝遠透鏡系統310之總軌道長度(TTL)為沿光軸AX1及AX2之介於第一元件L1之物側表面與像平面之間的距離。參考圖5A及圖5B，TTL為軌道長度TL1及TL2之和，其中TL1為L1之物側表面之前頂點與稜鏡340之反射表面之間的軸向距離，且TL2為稜鏡(PR)之反射表面與像平面之間的軸向距 離。透鏡系統310經組態以使得透鏡系統310之攝遠比率(TTL/f)滿足以下關係：0.8<|TTL/f|1.0。
可位於透鏡元件L1之前表面的孔徑光闌AS判定透鏡系統310之入射光瞳。透鏡系統310焦比或F值F/#經定義為透鏡系統310有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾波器可起作用以阻擋可損害或不利地影響光感測器之紅外輻射，且可經組態以便對f無影響。
表3A至表3E提供如圖5A及圖5B中所說明之照相機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。在至少一些實施例中，系統310可包括用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至<500mm之近物距的變焦機構。表3A至表3E可被稱作提供用於變焦透鏡系統310之光學處方。在此實例實施例中，透鏡系統310可包括聚焦透鏡群組GR1，其包括可與孔徑光闌一起沿AX1平移或致動以用於聚焦位於<500mm處之物景的透鏡元件L1及L2。表3E中列出系統310之變焦參數。表3E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#7上(沿AX1)之介於透鏡元件L2與稜鏡340之反射表面之間的軸向厚度或空間間距(如表3B中所列之光學處方)。用於在500mm(位置2)處之物景之對應光學處方與表3B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為500mm，且表面#7上之L2之空間間距替換為0.5841mm。如表3E中所示，透鏡群組GR1移動約0.215mm以供透鏡系統310將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<500mm距離處之近物景。
表3A至表3E中之光學處方為針對變焦透鏡系統310的，其中在555nm波下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有19度之FOV、TTL為14.0mm以及TTL/f等於1.0。透鏡系統310為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統310之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表3B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統310之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統310，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表3A至表3D中所指定之透鏡系統310經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖6A及圖6B說明如圖5A及圖5B中所說明及表3A至表3E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統310在軸上物點(0度處)至9.5度處之離軸場點之半視場(HFOV=9.5度)內及範圍自470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖6A及圖6B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<500mm距離處之物景的透鏡系統310之光學效能)。
表3A至表3E中之光學處方描述如圖5A及圖5B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.468、|f2/f|=1.09、|f3/f|=0.768及|f4/f|=8.754。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.236之雙凸面透鏡，且L2具有頂點曲率半徑R3/R4=0.189。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=5.241，且透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R7/R8=1.009。在表3C中列出實例實施例中之透鏡系統310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佈之佈置組態透鏡系統310及如表3A至表3E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14.0mm，如表3A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺 寸照相機300中針對無窮遠處之物景及針對位於<500mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖7A及圖7B為包括精巧型摺疊式攝遠透鏡系統410之精巧型攝遠照相機400之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統410包括具有折射能力之四個透鏡元件(401至404)。透鏡系統410可被視為圖3A及圖3B之透鏡系統210之變化，且兩個系統410及210之元件可為類似的。然而，在透鏡系統410中，第一透鏡元件L1具有正折射能力或正焦距f1且具有帶凸物側表面之正凹凸透鏡形狀。
表4A至表4E提供如圖7A及圖7B中所說明之照相機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。在至少一些實施例中，系統410可包括用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)之變焦機構。表4A至表4E可被稱作提供用於變焦透鏡系統410之光學處方。在此實例實施例中，透鏡系統410可包括聚焦透鏡群組GR1，其包括可與孔徑光闌一起沿AX1平移或致動以用於聚焦位於<1公尺處之物景的透鏡元件L1及L2。表4E中列出系統410之變焦參數。表4E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#7上(沿AX1)之介於透鏡元件L2與摺疊鏡430之間的軸向厚度或空間間距(如表4B中所列之光學處方)。用於在1公尺(位置2)處之物景之對應光學處方與表2B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#7上之L2之空間間距替換為1.2608mm。如表4E中所示，透鏡群組GR1移動約0.203mm以供透鏡系統410將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1公尺距離處之近物景。
表4A至表4E中之光學處方為針對變焦透鏡系統410的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.65mm以及TTL/f等於0.975。透鏡系統410為針對覆蓋470nm 至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統410之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表4B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統410之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統410，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
表4A至表4E中指定之透鏡系統410經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表2D所描述校正光學像差。圖8A及圖8B說明如圖7A及圖7B中所說明及表4A至表4E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統410在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖8A及圖8B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統410之光學效能)。
表4A至表4E中之光學處方描述如圖7A及圖7B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.510、|f2/f|=0.810、|f3/f|=1.534及|f4/f|=3.145。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=0.102之正凹凸透鏡，且L2為具有頂點曲率半徑R3/R4=1.628之負凹凸透鏡。透鏡元件L3為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R5/R6=1.596，且透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R7/R8=0.848。在表4C中列出實例實施例中之透鏡系統410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佈之佈置組態透鏡系410及如表4A至表4E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13.65mm，如表4A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機400中針對無窮遠處之物景及針對位於<1公尺距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖9A及圖9B為包括摺疊式攝遠透鏡系統510之精巧型攝遠照相機500之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統510包括具有折射能力之四個透鏡元件(501至504)。透鏡系統510可被視為圖5A及圖5B之透鏡系統310之變化，因為光路摺疊光學元件為稜鏡540且兩個系統510及310之元件可為類似的。然而，在透鏡系統510中，第二透鏡元件L2具有負折射能力或負焦距f2且具有帶凸物側表面之負凹凸透鏡形狀。此外，第一透鏡群組GR1(包括L1及L2)及第二透鏡群組GR2(包括L3及L4)可具有極為接近的透鏡元件，其可被視為空氣間隔之雙重透鏡。
表5A至表5E提供如圖9A及圖9B中所說明之照相機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。在至少一些實施例中，系統510可包括用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)之變焦機構。表5A至表5E可被稱作提供用於變焦透鏡系統510之光學處方。在此實例實施例中，透鏡系統510可包括聚焦透鏡群組GR1，其包括可與孔徑光闌一起沿AX1平移或致動以用於聚焦位於<1公尺處之物景的透鏡元件L1及L2。表5E中列出系統510之變焦參數。表5E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#7上(沿AX1)之介於透鏡元件L2與稜鏡540之反射表面之間的軸向厚度或空間間距(如表5B中所列之光學處方)。用於在1公尺(位置2)處之物景之對應光學處方與表5B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#7上之L2之空間間距替換為0.9337mm。如表5E中所示，透鏡群組GR1自其標稱位置1至位 置2移動約0.121mm以供透鏡系統510將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表5A至表5E中之光學處方為針對變焦透鏡系統510的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.8mm以及TTL/f為等於0.986。透鏡系統510為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的緊密摺疊式成像系統。
透鏡系統510之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表5B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統510之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統510，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表5A至表5E中所指定之透鏡系統510經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖10A及圖10B說明如圖9A及圖9B中所說明及表5A至表5E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統510在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖10A及圖10B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統510之光學效能)。
表5A至表5E中之光學處方描述如圖9A及圖9B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.450、|f2/f|=0.791、|f3/f|=0.644及|f4/f|=2.061。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.061之雙凸面透鏡，且L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點 曲率半徑R3/R4=2.738。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-0.051，且透鏡元件L4為雙凸面的且具有頂點曲率半徑R7/R8=-0.451。在表5C中列出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佈之佈置組態透鏡系統510及如表5A至表5E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13.80mm，如表5A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機500中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖11A及圖11B為包括摺疊式攝遠透鏡系統610之精巧型攝遠照相機600之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統610包括具有折射能力之四個透鏡元件(601至604)。透鏡系統610可被視為圖9A及圖9B之透鏡系統510之變化，因為光路摺疊光學元件為稜鏡640且兩個系統610及510之元件可為類似的。然而，在透鏡系統610中，孔徑光闌AS位於第一透鏡元件L1與第二透鏡元件L2之間的氣隙中。此外，如在圖9A及圖9B中一樣，在圖11A及圖11B中，第一透鏡群組GR1(包括L1及L2)及第二透鏡群組GR2(包括L3及L4)可具有極為接近的透鏡元件，其可被視為空氣間隔之雙重透鏡。
表6A至表6E提供如圖11A及圖11B中所說明之照相機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。在至少一些實施例中，系統610可包括用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)之變焦機構。表6A至表6E可被稱作提供用於變焦透鏡系統610之光學處方。在此實例實施例中，透鏡系統610可包括聚焦透鏡群組GR1，其包括可與孔徑光闌一起沿AX1平移或致動以用於聚焦位於<1公尺處之物景的透鏡元件L1及L2。表6E中列出系統610之變焦參數。表6E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮 遠處時，透鏡元件L2之表面#5(沿AX1)距稜鏡640之反射表面的軸向厚度或空間間距(如表6B中所列之光學處方)。用於在1公尺(位置2)處之物景之對應光學處方與表6B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#5上之L2之空間間距替換為0.9353mm。如表6E中所示，透鏡群組GR1自其標稱位置1至位置2移動約0.125mm以供透鏡系統610將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表6A至表6E中之光學處方為針對變焦透鏡系統610的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.8mm以及TTL/f等於0.986。透鏡系統610為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統610之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表6B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統610之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統610，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表6A至表6E中所指定之透鏡系統610經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖12A及圖12B說明如圖11A及圖11B中所說明及表6A至表6E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統610在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖12A及圖12B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統610之光學效能)。
表6A至表6E中之光學處方描述如圖11A及圖11B中所說明之摺疊 式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.446、|f2/f|=0.743、|f3/f|=0.714及|f4/f|=2.097。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.008之雙凸面透鏡，且L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=2.408。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-0.386，且透鏡元件L4為雙凸面，具有頂點曲率半徑R7/R8=-0.044。在表6C中列出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佈之佈置組態透鏡系統610及如表6A至表6E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13.80mm，如表6A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機600中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖13A及圖13B為包括摺疊式攝遠透鏡系統710之精巧型攝遠照相機700之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統710包括具有折射能力之四個透鏡元件(701至704)。透鏡系統710可被視為圖11A及圖11B之透鏡系統610之變化，因為光路摺疊光學元件為稜鏡740且兩個系統710及610之元件可為類似的。如在系統610中一樣，在透鏡系統710中，孔徑光闌AS位於第一透鏡元件L1與第二透鏡元件L2之間的氣隙中。此外，如在圖11A及圖11B中一樣，在圖13A及圖13B中，第一透鏡群組GR1(包括L1及L2)及第二透鏡群組GR2(包括L3及L4)可具有極為接近的透鏡元件，其可被視為空氣間隔之雙重透鏡。然而，如圖13A及圖13B中所說明之透鏡系統710可包括用於像平面處之光感測器720之變焦機構，以將物景自無窮遠處(20公尺)動態聚焦至例如小於1公尺之近距離。
表7A至表7E提供如圖13A及圖13B中所說明之照相機700及透鏡系統710之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。在至少一些實施例中，系統710可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器720來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表7A至表7E可被稱作提供用於變焦透鏡系統710之光學處方。表7E中列出系統710之變焦參數。表7E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，像平面處之光感測器之表面#14(沿AX2)距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表7B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景的對應光學處方與表7B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#14上像平面處之光感測器距IR濾波器的空間間距替換為-1.1865mm。如表7E中所示，像平面處之光感測器自其標稱位置1至位置2移動約0.194mm以供透鏡系統710將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表7A至表7E中之光學處方為針對變焦透鏡系統710的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.8mm以及TTL/f為等於0.986。透鏡系統710為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統710之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表7B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統710之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統710，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表7A至表7E中所指定之透鏡系統710經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖14A及圖14B說明如圖13A 及圖13B中所說明及表7A至表7E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統710在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖14A及圖14B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統710之光學效能)。
表7A至表7E中之光學處方描述如圖13A及圖13B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.446、|f2/f|=0.745、|f3/f|=0.698及|f4/f|=1.93。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.033之雙凸面透鏡，且L2具為負凹凸透鏡形狀且有頂點曲率半徑R3/R4=2.604。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-0.755，且透鏡元件L4具有頂點曲率半徑R7/R8=0.058。在表7C中列出實例實施例中之透鏡系統710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佈之佈置組態透鏡系統710及如表7A至表7E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統710之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.80mm，如表7A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機700中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖15A為包括圖13A及圖13B之摺疊式攝遠透鏡系統710之變化710B的精巧型照相機700B之橫截面說明。表8A至表8E提供如圖15A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710B之各種光學及物理參數的實例值。在至少一些實施例中，系統710B可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器720B來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表8A至表8E可被稱 作提供用於圖13A及圖13B之變焦透鏡系統710之實例變化710B的光學處方。表8E中列出系統710B之變焦參數。表8E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#14上(沿AX2)像平面處之光感測器720B距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表8B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景的對應光學處方與表8B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#14上像平面處之光感測器720B距IR濾波器的空間間距替換為-1.0159mm。如表8E中所示，像平面處之光感測器720B自其標稱位置1至位置2移動約0.194mm以供透鏡系統710B將物景自與照相機700B相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表8A至表8E中之光學處方為針對變焦透鏡系統710B的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.8mm以及TTL/f等於0.986。透鏡系統710B為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
如表8A至表8E中所指定之透鏡系統710B經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖15B及圖15C說明如圖15A中所說明及表8A至表8E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統710B在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖15B及圖15C中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統710B之光學效能)。
表8A至表8E中之光學處方描述如圖15A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710B之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括一光路摺疊稜鏡740B及具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件L1、L2、L3及L4(分別如透鏡元件701B、702B、703B及704B所示)，且其中該等透 鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.442、|f2/f|=0.748、|f3/f|=0.697，及|f4/f|=2.138。透鏡元件L1為具有經組態為圓錐表面之物側表面之雙凸面透鏡，其具有大約為k=-0.00518之圓錐常數值及具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.050，且L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=2.583。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-0.573，且透鏡元件L4為雙凸面且具有頂點曲率半徑R7/R8=-0.502。在表8C中列出實例實施例中之透鏡系統710B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佈之佈置組態透鏡系統710B及如表8A至表8E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統710B之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.80mm，如表8A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機700B中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖16A為包括圖13A及圖13B之摺疊式攝遠透鏡系統710之另一變化710C的精巧型照相機700C之橫截面說明。表9A至表9E提供如圖16A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710C之各種光學及物理參數的實例值。在至少一些實施例中，系統710C可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器720來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表9A至表9E可被稱作提供用於圖13A及圖13B之變焦透鏡系統710之實例變化710C的光學處方。表9E中列出系統710C之變焦參數。表9E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#14上(沿AX2)像平面處之光感測器720C距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表9B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景的對應光學處方與表9B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#14上像平面處之光感測器720C距IR濾波器的空間間距替換為-1.0159 mm。如表9E中所示，像平面處之光感測器720C自其標稱位置1至位置2移動約0.194mm以供透鏡系統710C將物景自與照相機700C相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表9A至表9E中之光學處方為針對變焦透鏡系統710C的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.8mm以及TTL/f等於0.986。此透鏡系統710C為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
如表9A至表9E中所指定之透鏡系統710C經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖16B及圖16C說明如圖16A中所說明及表9A至表9E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統710C在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖16B及圖16C中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統710C之光學效能)。
表9A至表9E中之光學處方描述如圖16A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710C之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括一光路摺疊稜鏡740C及具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件L1、L2、L3及L4(分別如透鏡元件701C、702C、703C及704C所示)，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.437、|f2/f|=0.735、|f3/f|=0.672，及|f4/f|=1.930。透鏡元件L1為具有經組態為球面表面之物側表面且具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.134之雙凸面透鏡，且L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=3.300。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-0.051，且透鏡元件L4為雙凸面且具有頂點曲率半徑R7/R8=-0.050。在表9C中列舉實例實施例中之此第三透鏡系統710C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佈之佈置組態透鏡系統710C及如表 9A至表9E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統710C之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.80mm，如表9A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機700C中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖17A及圖17B為包括摺疊式攝遠透鏡系統810之精巧型攝遠照相機800之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統810包括具有折射能力之四個透鏡元件(801至804)。透鏡系統810可被視為圖7A及圖7B之透鏡系統410之變化，因為光路摺疊光學元件為平面摺疊鏡830且兩個系統810及410之元件可為類似的。如在系統410中一樣，在透鏡系統810中，孔徑光闌AS位於第一透鏡元件L1之凸物側表面前方及附近。然而，如圖17A及圖17B中所說明之透鏡系統810可包括用於像平面處之光感測器820之變焦機構，以將物景自無窮遠處(20公尺)動態聚焦至例如小於1公尺之近距離。此外，如圖17A及圖17B中所說明，在至少一些實施例中，第二透鏡群組GR2(包括L3(803)及L4(804))中之透鏡可經佈置為彼此並非極為接近的，且L4(透鏡804)可具有凹像側表面。
表10A至表10D提供如圖17A及圖17B中所說明之照相機800及透鏡系統810之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。在至少一些實施例中，系統810可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器820來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表10A至表10E可被稱作提供用於變焦透鏡系統810之光學處方。表10E中列出系統810之變焦參數。表10E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#16上(沿AX2)像平面處之光感測器距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表10B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景的對應光學處方與表10B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#16上像平面處之光感測器距IR濾波器的空間間 距替換為-1.1938mm。如表10E中所示，像平面處之光感測器820自其標稱位置1至位置2移動約0.195mm以供透鏡系統810將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表10A至表10E中之光學處方為針對變焦透鏡系統810的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.31mm以及TTL/f等於0.951。透鏡系統810為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統810之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表10B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統810之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統810，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表10A至表10E中所指定之透鏡系統810經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖18A及圖18B說明如圖17A及圖17B中所說明及表10A至表10E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統810在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖18A及圖18B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統810之光學效能)。
表10A至表10E中之光學處方描述如圖17A及圖17B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為 |f1/f|=0.491、|f2/f|=0.873、|f3/f|=1.033，及|f4/f|=3.095。透鏡元件L1為具有頂點曲率半徑R1/R2=-0.155之雙凸面透鏡，且L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=2.711。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-2.611，且透鏡元件L4為具有凹像側表面之正凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R7/R8=0.923。在表10C中列出實例實施例中之透鏡系統810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佈之佈置組態透鏡系統810及如表10A至表10E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統810之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.31mm，如表10A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機800中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖19A及圖19B為包括摺疊式攝遠透鏡系統910之精巧型攝遠照相機900之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統910包括具有折射能力之四個透鏡元件(901至904)。透鏡系統910可被視為圖9A及圖9B之透鏡系統510之變化，因為光路摺疊光學元件為稜鏡940且兩個系統910及510之元件可為類似的。如在系統510中一樣，在透鏡系統910中，孔徑光闌AS位於第一透鏡元件L1之凸物側表面前方及附近。然而，如圖19A及圖19B中所說明之透鏡系統910可包括用於像平面處之光感測器之變焦機構，以將物景自無窮遠處(20公尺)動態聚焦至例如小於1公尺之近距離。此外，如圖19A及圖19B中所說明，在至少一些實施例中，第二透鏡群組G2(包括L3(903)及L4(904))中之透鏡可沿AX2佈置為彼此並非極為接近的，且L4(透鏡904)可具有凹像側表面。另外，在至少一些實施例中，透鏡系統910可包括具有凸物側表面之平面凸透鏡元件L1(透鏡910)。
表11A至表11E提供如圖19A及圖19B中所說明之照相機900及透鏡系統910之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。在至少一 些實施例中，系統910可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器920來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表11A至表11E可被稱作提供用於變焦透鏡系統910之光學處方。表11E中列出系統910之變焦參數。表11E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#14上(沿AX2)像平面處之光感測器920距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表11B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景的對應光學處方與表11B中所列之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#14上像平面處之光感測器920距IR濾波器的空間間距替換為-1.4326mm。如表11E中所示，像平面處之光感測器920自其標稱位置1至位置2移動約0.195mm以供透鏡系統910將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。
表11A至表11E中之光學處方為針對變焦透鏡系統910的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.80mm以及TTL/f等於0.986之。透鏡系統910為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統910之透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表11B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統910之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表1A至表1D中所列之用於透鏡系統110之光學處方相同。參考透鏡系統910，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表11A至表11E中所指定之透鏡系統910經組態以如參考透鏡系統110及表1A至表1D所描述校正光學像差。圖20A及圖20B說明如圖19A及圖19B中所說明及表11A至表11E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統910在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場 (HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖20A及圖20B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統910之光學效能)。
表11A至表11E中之光學處方描述如圖19A及圖19B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.465、|f2/f|=0.834、|f3/f|=0.797，及|f4/f|=2.245。透鏡元件L1為具有圓錐常數值大約為k=-0.02之凸物側表面之平面凸透鏡元件。透鏡元件L1具有頂點曲率半徑R1/R2=0。透鏡元件L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=2.246。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-2.251，且透鏡元件L4為具有凹像側表面之正凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R7/R8=0.806。在表11C中列出實例實施例中之透鏡系統910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佈之佈置組態透鏡系統910及如表11A至表11E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統910之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.80mm，如表11A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機900中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖21A及圖21B為包括摺疊式攝遠透鏡系統1010之精巧型攝遠照相機1000之另一實例實施例之橫截面說明。透鏡系統1010包括具有折射能力之四個透鏡元件(1001至1004)。透鏡系統1010可被視為圖19A及圖19B之透鏡系統910之變化，因為光路摺疊光學元件為稜鏡1040且兩個系統1010及910之元件可為類似的。在透鏡系統1010中，孔徑 光闌AS位於透鏡元件L1與L2之間的間隔中。在此實例實施例中，透鏡系統1010之組態可僅在孔徑光闌之位置方面與透鏡系統910之組態不同。此外，如圖21A及圖21B中所說明之透鏡系統1010亦可包括用於像平面處之光感測器1020之變焦機構，以將物景自無窮遠處(20公尺)動態聚焦至例如小於1公尺之近距離。在至少一些實施例中，透鏡系統1010可包括具有凸物側表面之平面凸透鏡元件L1(透鏡1001)。
表12A至表12E提供如圖21A及圖21B中所說明之照相機1000及透鏡系統1010之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。在至少一些實施例中，系統1010可包括變焦機構，其用於藉由沿摺疊光軸AX2平移或致動像平面處之光感測器1020來將物景自無窮遠處(物距20公尺)動態聚焦至近物距(<1公尺)。表12A至表12E可被稱作提供用於變焦透鏡系統1010之光學處方。表12E中列出系統1010之變焦參數。表12E中針對位置1所示之變焦參數為當物景距離在無窮遠處時，表面#16上(沿AX2)像平面處之光感測器1020距IR濾波器的軸向厚度或空間間距(如表12B中所列之光學處方)。用於1公尺(位置2)處之物景之對應光學處方與表12B中所列出之處方相同，不同之處在於表面#0中之物距替換為1000mm，且表面#16上像平面處之光感測器1020距IR濾波器的空間間距替換為-1.4326mm。如表12E中所示，像平面處之光感測器1020自其標稱位置1至位置2移動約0.195mm以供透鏡系統1010將物景自與照相機相距>20公尺變焦及聚焦至<1000mm距離處之近物景。應注意，雖然透鏡系統1010之光學處方中之參數與透鏡系統910之對應參數相同，但兩個處方中之表面之順序編號歸因於孔徑光闌之位置差異而不同。
表12A至表12E中之光學處方為針對變焦透鏡系統1010的，其中在555nm波長下之有效焦距f為14mm、焦比為f/2.8、具有26度之FOV、TTL為13.80mm以及TTL/f等於0.986。透鏡系統1010為針對覆 蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型摺疊式成像系統。
透鏡系統1010之四個透鏡元件L1、L2、L3及L4可由具有如表12B中所列之折射率及阿貝數之塑膠材料組成。在透鏡系統1010之此實例實施例中，透鏡材料之選擇與表11A至表11E中所列之用於透鏡系統910之光學處方相同。參考透鏡系統1010，透鏡元件L1及L3可由具有阿貝數V1=56.1之塑膠材料組成。透鏡元件L2及L4可由具有阿貝數V2=23.3之塑膠材料組成。
如表12A至表12E中所指定之透鏡系統1010經組態以如參考透鏡系統910及表11A至表11E所描述校正光學像差。圖22A及圖22B說明如圖21A及圖21B中所說明及表12A至表12E中所描述之精巧型摺疊式攝遠透鏡系統1010在軸上物點(0度處)至13.0度處之離軸場點之半視場(HFOV=13.0度)內及範圍為470nm至650nm之可見頻帶內之多色光線像差曲線之曲線圖。應注意，圖22A及圖22B中所說明之曲線圖展示針對兩個聚焦位置1及2之良好校正之像差(亦即，用於位於無窮遠處之物景及用於位於<1000mm距離處之物景的透鏡系統1010之光學效能)。
表12A至表12E中之光學處方描述如圖21A及圖21B中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例，該摺疊式攝遠透鏡系統包括具有折射能力及有效焦距f之四個透鏡元件，且其中該等透鏡元件之折射能力經分佈以使得透鏡元件之焦距相對於系統焦距f之比率為|f1/f|=0.465、|f2/f|=0.834、|f3/f|=0.797，及|f4/f|=2.245。透鏡元件L1為具有圓錐常數值大約為k=-0.02之凸物側表面之平面凸透鏡元件。透鏡元件L1具有頂點曲率半徑R1/R2=0。透鏡元件L2為負凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R3/R4=2.246。透鏡元件L3具有頂點曲率半徑R5/R6=-2.251，且透鏡元件L4為具有凹像側表面之正凹凸透鏡形狀且具有頂點曲率半徑R7/R8=0.806。在表12C中列出實例實施例中之透鏡 系統1010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佈之佈置組態透鏡系統1010及如表12A至表12E中所示調整曲率半徑及非球面係數，可減小透鏡系統1010之總軌道長度(TTL)(例如，減小至13.80mm，如表12A中所示)，且可有效校正系統之像差以在小外觀尺寸照相機1000中針對無窮遠處之物景及針對位於<1000mm距離處之物景獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖23為根據至少一些實施例之用於使用如圖1A至圖22B中所說明之具有摺疊式攝遠透鏡系統之照相機擷取影像的方法的高階流程圖。如1100處所指示，在照相機之第一透鏡元件處接收來自照相機前面之物場的光。在一些實施例中，孔徑光闌可位於透鏡系統之前頂點處，或位於前頂點與物平面之間。替代地，孔徑光闌可位於透鏡系統之前頂點之後，例如，在第一透鏡元件處，或在第一透鏡元件與第二透鏡元件之間。如1102處所指示，第一透鏡元件將光折射至第二透鏡元件。如1104處所指示，接著藉由第二透鏡元件將光折射至具有反射表面之光路摺疊元件(例如稜鏡或平面鏡)。如1106處所指示，光路摺疊元件改變光之方向以將光導向至第三透鏡元件。如1108處所指示，接著藉由第三透鏡元件將光折射至第四透鏡元件。如1110處所指示，藉由第四透鏡元件折射光以在光感測器之表面處或附近的像平面處形成影像。如1112處所指示，可藉由光感測器擷取影像。雖然圖中未展示，但在一些實施例中，光可穿過可(例如)位於第四透鏡元件與光感測器之間的紅外濾波器。
總而言之，經由位於第一光軸AX1上之光學元件(例如，第一透鏡元件及第二透鏡元件)之折射光學表面傳遞來自物場之入射光。光路摺疊元件之反射表面改變入射光自第一光軸AX1至第二光軸AX2之方向，且第二光軸上之入射光經由折射元件(第三透鏡元件及第四透鏡元件)傳遞至第二光軸上之光感測器處或附近之像平面。
在一些實施例中，光學元件可如圖1A及圖1B中所說明的及根據表1A至表1D中所提供之光學處方組態。替代地，光學元件可如圖3A及圖3B中所說明的及根據表2A至表2E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖5A及圖5B中所說明的及根據表3A至表3E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖7A及圖7B中所說明的及根據表4A至表4E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖9A及圖9B中所說明的及根據表5A至表5E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖11A及圖11B中所說明的及根據表6A至表6E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖13A及圖13B中所說明的及根據表7A至表7E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖15A中所說明的及根據表8A至表8E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖16A中所說明的及根據表9A至表9E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖17A及圖17B中所說明的及根據表10A至表10E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖19A及圖19B中所說明的及根據表11A至表11E中所提供之光學處方組態。作為又一替代方案，光學元件可如圖21A及圖21B中所說明的及根據表12A至表12E中所提供之光學處方組態。然而，應注意，圖式及表中給定之實例的變化係可能的，同時達成類似光學結果。
實例透鏡系統表
下表提供如本文中參考圖1A至圖21B中所描述之摺疊式攝遠透鏡系統及照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1D對應於如圖1A至圖1B中所說明的具有四個透鏡元件及摺疊鏡之透鏡系統110之實例實施例。表2A至表2E提供如圖3A至圖3B中所說 明之照相機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3A至表3E提供如圖5A至圖5B中所說明之照相機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4A至表4E提供如圖7A至圖7B中所說明之照相機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5A至表5E提供如圖9A至圖9B中所說明之照相機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6A至表6E提供如圖11A至圖11B中所說明之照相機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7A至表7E提供如圖13A至圖13B中所說明之照相機700及透鏡系統710之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表8A至表8E提供如圖15A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710B之各種光學及物理參數的實例值。表9A至表9E提供如圖16A中所說明之摺疊式攝遠透鏡系統710C之各種光學及物理參數的實例值。表10A至表10E提供如圖17A至圖17B中所說明之照相機800及透鏡系統810之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表11A至表11E提供如圖19A至圖19B中所說明之照相機900及透鏡系統910之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表12A至表12E提供如圖21A至圖21B中所說明之照相機1000及透鏡系統1010之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。
在該等表中，除非另外規定，否則所有尺寸以毫米(mm)為單位。「S#」代表表面編號。正半徑指示曲率中心在表面右邊。負半徑指示曲率中心在表面左邊。「INF」代表無窮遠(如光學器件中所使用)。「ASP」指示非球面表面，且「FLT」指示平坦表面。厚度(或間距)為至下一表面之軸向距離。設計波長表示成像光學系統之光譜帶中之波長。
在該等表中，記錄關於光學參數(例如，曲率半徑及軸向厚度或間距、焦距)在光路方向於自鏡面或稜鏡表面反射之後改變時的以下 符號規則。跟隨反射表面元件，正半徑指示曲率中心在表面之左邊，負半徑指示曲率中心在表面之右邊，且厚度或軸向間距具有負號。此符號規則為熟習光學設計技術之人士所熟知。在表中，列出系統焦距f之絕對值。
對於透鏡元件及IR濾波器之材料，提供在氦d線波長下之折射率Nd，以及相對於d線及氫之C線及F線之阿貝數Vd。可藉由以下等式定義阿貝數Vd：Vd=(Nd-1)/(NF-NC)，其中NF及NC分別為材料在氫之F線及C線下的折射率值。
參考非球面常數之表(表1C、表2C、表3C、表4C、表5C、表6C、表7C、表8C、表9C、表10C、表11C及表12C)，可藉由下式給定描述非球面表面之非球面等式：
其中Z為平行於Z軸(對於所有實施例，Z軸與光軸重合)之表面的下陷，c為表面曲率(表面之曲率半徑之倒數)，K為圓錐常數，且A、B、C、D、E、F、G及H為非球面係數。在表中，「E」表示指數記號(10之冪(power))。
在表(表1D至表12D)中，針對實例實施例列出摺疊鏡或稜鏡元件中之反射表面之離心常數。如表1D至表12D中所示，摺疊鏡或稜鏡之反射表面經定向為相對於L1及L2之光軸為45度且由此L3及L4之摺疊光軸經組態為相對於L1及L2之光軸為90度。然而，摺疊鏡或稜鏡元件之反射表面之角度定向可經組態為適合所要光路方向及透鏡系統封裝要求的所要值。
應注意，藉助於實例給定下表中針對摺疊式攝遠透鏡系統之各種實施例中之各種參數給定之值，且該等值並非意欲為限制性的。舉 例而言，用於實例實施例中之一或多個透鏡元件之一或多個表面的參數中之一或多者以及用於組成元件之材料的參數可給定為不同值，同時仍為透鏡系統提供類似效能。特定言之，應注意，表中之一些值可針對使用如本文中所描述之摺疊式攝遠透鏡系統之實施例之照相機的較大或較小實施而按比例增大或減小。
另外應注意，自物平面處之第一表面0至像平面處之最後一個表面列出表中所示之摺疊式攝遠透鏡系統之各種實施例中之元件之表面編號(S#)。由於元件之數目及位置在實施例中可有所變化，故對應於一些元件之該(該等)表面編號在不同表中可變化。舉例而言，在第一組表(例如，表1B、表6B、表7B、表8B、表9B、表11B)中，孔徑光闌為表面3，且第一透鏡元件(L1)具有表面1及表面2。然而，在表2B、表3B、表4B、表5B、表10B及表12B中，孔徑光闌之位置不同，且由此表面編號在表中不同。舉例而言，在表2B、表3B、表4B、表5B、表10B及表12B中，孔徑光闌為表面2，且第一透鏡元件(L1)具有表面4及表面5。詳言之，應注意，在參考此文獻中之透鏡元件(L#)之表面之曲率半徑(R#)的情況下，所用之參考(R#)(例如，用於透鏡元件L1之表面之R1及R2)對於所有實施例為相同的，且可(但不必)對應於表中給定之透鏡元件之表面編號。
在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統為裝備及組態有用於聚焦之移動透鏡群組或元件的變焦系統。另外應注意，實例實施例之變焦參數在表2B至表12B中藉由星號(*)表示且該等參數亦列於變焦參數表(亦即，表2E至表12E)中。變焦參數為當透鏡系統經變焦以自無窮遠處(物距20公尺)之物景聚焦至位於與照相機相距<1公尺之附近的物景時改變的軸向間距或空間間距。在一些實施例(例如，表2B、表3B、表4B、表5B及表6B)中，聚焦透鏡群組(GR1)包括透鏡元件L1及L2及孔徑光闌。GR1在摺疊式攝遠透鏡系統聚焦在無窮遠處時的軸向 位置藉由位置1表示且GR1在透鏡系統聚焦在附近的物景時的對應軸向位置藉由位置2表示。在圖3A、圖5A、圖7A、圖9A及圖11A中說明摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例(其中透鏡系統可包括平移或致動GR1之軸向位置以用於聚焦的滑軌及機構)，且在表2E、表3E、表4E、表5E及表6E中展示對應的變焦參數。舉例而言，在圖5A中所說明之實施例中，GR1可自其軸向位置1(亦即，其用於無窮遠處之物景之聚焦位置)移位或平移約0.215mm至位置2(如表3E中所示)，以供攝遠系統聚焦定位為與照相機相距500mm處之附近的物景。在圖9A中所說明之另一實例實施例中，GR1可自其軸向位置1(亦即，其用於無窮遠處之物景之聚焦位置)移位或平移約0.12mm至位置2(如表5E中所示)，以供攝遠系統聚焦定位為與照相機相距500mm處之附近的物件。
藉助於實例給定表2B至表2E、表3B至表3E、表4B至表4E、表5B至表5E及表6B至表6E中用於摺疊式攝遠透鏡系統之各種實施例的作為可移動或聚焦群組之GR1之選擇，且其並非意欲為限制性的。舉例而言，可使用包括在摺疊軸中之透鏡元件L3及L4之聚焦群組GR2，同時仍為摺疊式攝遠透鏡系統提供類似效能。此外，聚焦透鏡群組之物距或焦點移位範圍可針對使用如本文中所描述之摺疊式攝遠透鏡系統之實施例之照相機的較大或較小實施而按比例增大或減小。
在一些實施例中，摺疊式攝遠透鏡系統為變焦透鏡，其中光感測器可經移動或平移以用於將物景自無窮遠處(物距20公尺)聚焦至例如小於1公尺之近距離。在圖13A、圖17A、圖19A及圖21A中說明摺疊式攝遠透鏡系統之實例實施例(其中光感測器為聚焦元件)，同時在表7A至表7E、表8A至表8E、表9A至表9E、表10A至表10E、表11A至表11E及表12A至表12E中給定對應的光學設計處方。另外應注意，在該等表中藉由星號(*)表示實例實施例之變焦參數。變焦參數為當 透鏡系統經變焦以自無窮遠處(物距20公尺，藉由變焦位置1表示)之物景聚焦至定位為與照相機相距<1公尺(藉由變焦位置2表示)之附近的物景時改變的像平面處之光感測器的軸向間距或空間間距。舉例而言，在圖13A所說明之實施例(具有使用稜鏡摺疊之光軸之攝遠透鏡系統之特定實例，該透鏡系統具有表9A至表9E中給定之透鏡設計處方)中，像平面處之光感測器可自其軸向位置1(亦即，其用於無窮遠處之物景之聚焦位置)移位或平移或致動約0.194mm至位置2(如表9E中之變焦參數所示)，以供攝遠系統聚焦定位為與照相機相距1公尺之附近的物景。在圖17A所說明之另一實例實施例(具有使用平面鏡摺疊之光軸之攝遠透鏡系統之特定實例，該透鏡系統具有表10A至表10E中給定之透鏡設計處方)中，像平面處之光感測器可自其軸向位置1移位或平移或致動約0.195mm至位置2(如表10E中之變焦參數所示)，以供攝遠系統聚焦定位為與照相機相距1公尺距離之附近的物景。
實例計算裝置
圖24說明可被稱作電腦系統2000之實例計算裝置，其包括或代管如圖1A至圖23中所說明之照相機之實施例。另外，電腦系統2000可實施用於控制照相機之操作及/或用於執行藉由照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可為各種類型之裝置中之任一者，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、平板裝置或墊式裝置、平板電腦或迷你筆記型電腦、大型電腦系統、手持型電腦、工作站、網路電腦、照相機、機上盒、行動裝置、無線電話、智慧型電話、消費型裝置、視訊遊戲控制台、手持型視訊遊戲裝置、應用程式伺服器、儲存裝置、電視、錄影裝置、周邊裝置(諸如交換器、數據機、路由器)或大體而言任何類型之計算或電子裝置。
在所說明之實施例中，電腦系統2000包括經由輸入/輸出(I/O)介面2030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/輸出裝置2050，諸如游標控制裝置2060、鍵盤2070及顯示器2080。電腦系統2000亦可包括一或多個照相機2090，例如上文關於圖1A至圖23所描述之亦可耦接至I/O介面2030的一或多個攝遠照相機，或上文關於圖1A至圖23所描述之一或多個攝遠照相機連同諸如寬視場照相機之一或多個其他照相機。
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，或包括數個(例如，兩個、四個、八個或任何合適數目個)處理器2010的多處理器系統。處理器2010可為能夠執行指令之任何合適的處理器。舉例而言，在各種實施例中，處理器2010可為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ISA)的通用或嵌入式處理器。在多處理器系統中，處理器2010中之每一者可通常(但不必)實施同一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，系統記憶體2020可使用任何合適的記憶體技術(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)實施。在所說明之實施例中，程式指令2022可經組態以實施用於控制照相機2090之操作及用於利用整合式照相機2090擷取及處理影像的各種介面、方法及/或資料，或其他方法或資料(例如用於擷取、顯示、處理及儲存利用照相機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/或資料或將其儲存在不同類型之電腦可存取媒體上或與系統記憶體2020或電腦系統2000分離之類似媒體上。
在一個實施例中，I/O介面2030可經組態以協調裝置中之處理器2010、系統記憶體2020及任何周邊裝置(包括網路介面2040或諸如輸入/輸出裝置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可執行任何所需協定、計時或其他資料轉化以將來自一個組件(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(例如)對於經由各種類型之周邊匯流排(諸如，周邊組件互連件(PIC)匯流排標準或通用串列匯流排(USB)標準之變體)附接之裝置的支援。在一些實施例中，例如，I/O介面2030之功能可拆分成兩個或兩個以 上獨立組件，諸如北橋接器及南橋接器。又，在一些實施例中，I/O介面2030(諸如至系統記憶體2020之介面)的一些或所有功能性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之其他裝置(例如，載體或代理程式裝置)之間或電腦系統2000之節點之間交換資料。在各種實施例中，網路2085可包括一或多個網路，其包括(但不限於)：區域網路(LAN)(例如，乙太網或公司網路)、廣域網路(WAN)(例如，網際網路)、無線資料網路、一些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可支援經由(例如)有線或無線一般資料網路(諸如任何合適類型之乙太網網路)、經由電信/電話網路(諸如類比話音網路或數位光纖通信網路)、經由儲存區域網路(諸如光纖通道SAN)或經由任何其他合適類型之網路及/或協定的通信。
在一些實施例中，輸入/輸出裝置2050可包括一或多個顯示終端、鍵盤、小鍵盤、觸控板、掃描裝置、話音或光學識別裝置或適合用於鍵入資料或藉由電腦系統2000存取資料的任何其他裝置。多個輸入/輸出裝置2050可存在於電腦系統2000中或可分佈在電腦系統2000之各種節點上。在一些實施例中，類似的輸入/輸出裝置可與電腦系統2000分離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之一或多個節點互動。
如圖24中所示，記憶體2020可包括程式指令2022，該等程式指令可為處理器可執行的以實施任何元件或動作來支援整合式照相機2090，該元件或動作包括(但不限於)用於控制照相機2090之影像處理軟體及介面軟體。在至少一些實施例中，藉由照相機2090擷取之影像可儲存至記憶體2020。另外，用於藉由照相機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僅為說明性的且並非意欲限制實施例之範疇。詳言之，電腦系統及裝置可包括可執行所指示功能(包括電腦、網路裝置、網際網路電器、PDA、無線電話、尋呼機、視訊或靜態照相機等)之硬體或軟體之任何組合。電腦系統2000亦可連接至未說明之其他裝置或替代地可作為獨立系統操作。另外，在一些實施例中，由所說明組件提供之功能性可組合在較少組件中或分佈在額外組件中。類似地，在一些實施例中，可不提供一些所說明組件的功能性，及/或其他額外功能性可為可用的。
熟習此項技術者亦將瞭解，雖然將各種項目說明為當被使用時儲存在記憶體中或儲存器上，但出於記憶體管理及資料完整性之目的，此等項目或其部分可在記憶體與其他儲存裝置之間傳遞。替代地，在其他實施例中，一些或所有軟體組件可執行於另一裝置上之記憶體中且經由電腦間通信與所說明電腦系統2000通信。一些或所有系統組件或資料結構亦可(例如，作為指令或結構化資料)儲存於待藉由適當驅動器讀取之電腦可存取媒體或攜帶型物品上，上文描述電腦可存取媒體或攜帶型物品之各種實例。在一些實施例中，儲存於與電腦系統2000分離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)傳達之信號(諸如電、電磁或數位信號)傳輸至電腦系統2000。各種實施例可進一步包括接收、發送或儲存根據前述描述實施於電腦可存取媒體上的指令及/或資料。大體言之，電腦可存取媒體可包括非暫時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)傳達之信號，諸如電、電磁或數位信號。
本文所描述之方法在不同實施例中可以軟體、硬體或其組合予 以實施。另外，可改變該等方法之區塊之次序，且可添加、重排序、組合、省略、修改各種元件等等。如受益於本發明將對熟習此項技術者所顯見，可作出各種修改及改變。本文所描述之各種實施例意謂說明性的而非限制性的。許多變化、修改、添加及改良係可能的。因此，可為本文中所描述之組件提供複數個個例作為單一個例。各種組件、操作及資料儲存器之間的邊界係略任意的，且在特定說明性組態之上下文中說明特定操作。設想功能性之其他分配，且功能性之其他分配可屬於以下之申請專利範圍之範疇。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式結構或組件。此等及其他變化、修改、添加及改良可屬於如以下之申請專利範圍中所定義的實施例之範疇。
100‧‧‧照相機
101‧‧‧透鏡元件
102‧‧‧透鏡元件
103‧‧‧透鏡元件
104‧‧‧透鏡元件
110‧‧‧精巧型摺疊式攝遠透鏡系統
120‧‧‧光感測器
130‧‧‧摺疊鏡
AS‧‧‧孔徑光闌
AX1‧‧‧光軸
AX2‧‧‧光軸

Claims (20)

  1. 一種照相機，其包含：一光感測器，其經組態以捕獲投射至該光感測器之一表面上的光；及一摺疊式攝遠透鏡系統，其包含沿該照相機之一第一光軸及一第二光軸佈置之複數個光學元件且經組態以進行以下操作：沿該第一光軸折射來自位於該照相機之前面之一物場的光；將該光重導向至該第二光軸上；及折射該第二光軸上之該光以在該光感測器之該表面處之一像平面處形成一場景之一影像；其中該透鏡系統之總軌道長度(TTL)為14毫米或14毫米以下。
  2. 如請求項1之照相機，其中為將該光重導向至該第二光軸上，該透鏡系統包括一光路摺疊元件，其經組態以將該光自該第一光軸反射至該第二光軸上。
  3. 如請求項1之照相機，其中該複數個光學元件包括複數個折射透鏡，其中該複數個折射透鏡中之至少一者之至少一個表面為非球面。
  4. 如請求項1之照相機，其中該複數個光學元件中之至少一者由一第一塑膠材料組成，且其中該複數個光學元件中之至少另一者由具有與該第一塑膠材料不同之光學特性之一第二塑膠材料組成。
  5. 如請求項1之照相機，其中該複數個光學元件中之至少一者經組態以沿一各別光軸移動以調整該光感測器處之該場景之該影像的焦點。
  6. 如請求項1之照相機，其中該光感測器經組態以沿一各別光軸移動以調整該光感測器處之該場景之該影像的焦點。
  7. 如請求項1之照相機，其中該透鏡系統具有有效焦距f，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.8至1.0之一範圍內。
  8. 如請求項1之照相機，其中該透鏡系統之有效焦距f在8毫米至14毫米之一範圍內，且其中該透鏡系統之焦比在2.4至10之一範圍內。
  9. 如請求項1之照相機，其中該透鏡系統之有效焦距f為14毫米，且其中該透鏡系統之焦比為2.8。
  10. 如請求項1之照相機，其中該複數個光學元件沿該第一光軸及該第二光軸自該照相機之一物側至該照相機之一像側依序包括：該第一光軸上之一或多個透鏡元件；一光路摺疊元件，其經組態以將該光自該第一光軸重導向至該第二光軸上；及該第二光軸上之一或多個透鏡元件。
  11. 如請求項10之照相機，其中該第一光軸包括一第一透鏡元件及一第二透鏡元件，其中該攝遠透鏡系統進一步包括位於該光路摺疊元件前面之一孔徑光闌。
  12. 如請求項11之照相機，其中該孔徑光闌為可調整的，以提供在2.4至10之一範圍內的一焦比。
  13. 如請求項1之照相機，其中該複數個光學元件沿該第一光軸及該第二光軸自該照相機之一物側至該照相機之一像側依序包括：一第一透鏡，其具有正折射能力，具有一凸物側表面；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。
  14. 如請求項13之照相機，其中該透鏡系統具有有效焦距f，其中該第一透鏡元件為一雙凸面透鏡，且其中該第一透鏡元件之焦距f1滿足以下條件：0.4<|f1/f|<0.8。
  15. 如請求項13之照相機，其中該透鏡系統具有有效焦距f，且其中該第一透鏡元件具有物側頂點曲率半徑R1及像側頂點曲率半徑R2且滿足以下條件：0|R1/R2|<6.1。
  16. 如請求項13之照相機，其中該透鏡系統具有有效焦距f，且其中該第二透鏡元件具有負焦距f2、物側頂點曲率半徑R3及像側頂點曲率半徑R4且滿足以下條件：(0.5<|f2/f|<3.3)及(|R3/R4|<3.3)。
  17. 如請求項13之照相機，其中該複數個光學元件進一步包括位於該第二透鏡元件與該第三透鏡元件之間的一光路摺疊元件，該光路摺疊元件將該光自該第一光軸反射至該第二光軸上。
  18. 一種摺疊式攝遠透鏡系統，其包含：複數個折射透鏡元件，其沿該攝遠透鏡系統之一摺疊光軸佈置，其中該複數個透鏡元件中之至少一者之至少一個表面為非球面；其中該攝遠透鏡系統具有在10.0毫米至14毫米之一範圍內之有效焦距f，其中該攝遠透鏡系統之總軌道長度(TTL)為14毫米或14毫米以下，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.8至1.0之一範圍內；且其中該複數個透鏡元件中之至少一者由一第一材料組成，且其中該複數個透鏡元件中之至少另一者由具有與該第一材料不同之光學特性之一第二材料組成。
  19. 如請求項18之摺疊式攝遠透鏡系統，其中該複數個透鏡元件沿該摺疊光軸自該攝遠透鏡系統之一物側至該攝遠透鏡系統之一像側依序包括：一第一透鏡，其具有正折射能力，具有一凸物側表面；一第二透鏡元件，其具有負折射能力；一光路摺疊元件，其經組態以將來自該摺疊光軸之一第一光學路徑的光重導向至該摺疊光軸之一第二光學路徑上；一第三透鏡元件，其具有負折射能力；及一第四透鏡元件，其具正負折射能力。
  20. 一種計算裝置，其包含：一或多個處理器；一或多個照相機；及一記憶體，其包含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照相機之操作的程式指令；其中該一或多個照相機中之至少一者為一小外觀尺寸攝遠照相機，其包含：一光感測器，其經組態以捕獲投射至該光感測器之一表面上的光；及一摺疊式攝遠透鏡系統，其經組態以進行以下操作：沿一第一光軸折射來自位於該照相機之前面之一物場的光；將該光重導向至該第二光軸上；及折射該第二光軸上之該光以在該光感測器之該表面處之一像平面處形成一場景之一影像；及其中該摺疊式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14毫米或14毫米以下，且其中該透鏡系統之攝遠比率(TTL/f)在0.8至1.0之一範圍內。
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