[发明专利]折叠相机

说明书

本发明描述了折叠相机，其包括两个光折叠元件诸如棱镜和位于这两个棱镜之间的独立透镜系统，该独立透镜系统包括孔径光阑和透镜叠堆。透镜系统可独立于棱镜在一个或多个轴线上移动，来为相机提供自动对焦和/或光学图像稳定。透镜叠堆中折射透镜元件的形状、材料和布置可被选择，以捕获高分辨率、高质量图像，同时提供足够长的后焦距以容纳第二棱镜。

背景技术

技术领域

本公开整体涉及相机系统，并且更具体地，涉及小外形相机系统和透镜系统。

背景技术

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

发明内容

本公开的实施方案可提供可例如在小外形相机中使用的折叠相机。描述了折叠相机的实施方案，其包括两个光折叠元件(例如，棱镜)和位于这两个棱镜之间的独立透镜系统，该独立透镜系统包括孔径光阑和安装在透镜镜筒中的具有屈光力的透镜元件。棱镜和透镜系统可统称为光学系统。棱镜为相机提供“折叠的”光轴，例如以减小相机的Z高度。透镜系统包括：透镜叠堆，该透镜叠堆包括安装在透镜镜筒中的一个或多个折射透镜元件；以及位于叠堆中第一透镜元件处或前面的孔径光阑。第一棱镜将来自物场的光从第一轴线(AX 1)重定向至第二轴线(AX 2)上的透镜系统。透镜叠堆中的透镜元件通过孔径光阑接收光并将光折射到第二棱镜，第二棱镜将光重定向到第三轴线(AX 3)上，相机的光传感器设置在第三轴线(AX 3)上。重定向的光在光传感器的表面处或附近形成图像平面。

透镜叠堆中折射透镜元件的形状、材料和布置可被选择，以捕获高分辨率、高质量图像，同时提供足够长的后焦距以容纳第二棱镜。可至少部分地选择透镜叠堆中透镜的参数和关系，包括但不限于透镜形状、厚度、几何形状、位置、材料、间距和某些透镜元件的表面形状，以减少、补偿或矫正光学像差和透镜伪影以及视场效应。在一些实施方案中，可选择焦度分布布置、透镜形状、棱镜形状因数和透镜材料，以确保透镜系统的实施方案提供低光圈数(例如，＝2.4)、3倍光学缩放和高分辨率成像。

透镜系统可被配置在相机中独立于棱镜在一个或多个轴线上移动。相机可包括致动器部件，该致动器部件被配置为相对于棱镜并独立于棱镜在第二轴线(AX 2)上(平行于第二轴线)移动透镜系统来为相机提供自动对焦功能。在一些实施方案中，致动器可相反或附加地被配置为在垂直于第二轴线(AX 2)的一个或多个轴线上相对于棱镜并独立于棱镜移动透镜系统来为相机提供光学图像稳定(OIS)功能。在一些实施方案中，棱镜中的一者或两者可以独立于透镜系统相对于第二轴线(AX 2)平移和/或独立于透镜系统相对于第二轴线(AX 2)倾斜，例如来为相机提供OIS功能或使在光传感器处的图像平面处形成的图像移位。

在一些实施方案中，透镜系统可包括由具有屈光力的四个透镜元件组成的透镜叠堆，从相机的物侧到图像侧依次为：具有正屈光力的第一透镜元件；具有正屈光力的第二透镜元件；第三透镜元件，所述第三透镜元件具有负屈光力和非球面形状以校正色差和场曲率；以及第四透镜元件，第四透镜元件具有弯月面形状以校正场曲率并提供低光圈数。