[发明专利]折叠式相机镜头设计

说明书

具有一总轨道长度(total track length,TTL)、小于1.2的光圈值及大视场，例如至少60度，的折叠式相机。这样的折叠式相机可以包括N个镜头元件，其中N≥7、一影像传感器以及一光路折叠元件，用于在一物体与一镜头之间提供一折叠光路，其中所述镜头的一孔径光阑位于比一距离d更靠近所述第一镜头元件的面向所述物体的一第一表面的位置，所述距离d满足d/TTL＝0.2。

相关申请

本申请要求2020年7月22日提交的美国临时专利申请No.63/054,862的优先权，全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种数字相机领域，尤其是涉及在这种数字相机中的折叠式光学设计。

定义

在本申请中，对于整份说明书及附图中提到的光学及其它特性，使用以下符号及缩写，所有这些都是本领域已知的：

-总轨道长度(Total track length,TTL)：当包含镜头的一相机系统聚焦到一无限远物距时，沿平行于一镜头(或镜头组件)的光轴的一方向所测得的在一第一镜头元件L₁的前表面S₁的一点与一影像传感器之间的最大距离。

-后焦距(Back focal length,BFL)：当包含镜头的一相机系统聚焦到一无限远物距时，沿平行于所述第一光轴的一方向所测得的在一镜头(或镜头组件)的最后一个镜头元件L_N的后表面S_2N的一点与一影像传感器之间的最小距离。

-有效焦距(Effective focal length,EFL)：镜头元件L₁至L_N的一镜头组件的一后主点P’与一后焦点F’之间的距离。

-光圈值(f-number,f/#)：EFL与一入瞳直径(entrance pupil diameter)的比率。

背景技术

用于例如智能手机的移动装置的双相機或三相機(或通常的多相機)是已知的。在典型的三相机中，一个相机具有一超宽(Ultra-Wide,UV)视场(field of view,FOV)FOVUW，另一个相机具有比FOVUW窄的一宽视场(Wide field of view)FOVW，而另一个相机具有比FOVW窄的一长焦视场(Tele field of view)FOVT。这些相机在本文中也分别称为超广角(或UW)相机、广角(或W)相机及长焦(或T)相机。一般来说，广角摄像头被认为是智能手机的主摄像头。

一相机镜头的所述光圈值(“f/#”)是有效焦距(EFL)与相机入瞳直径D的比率：f/#＝EFL/D。入瞳(entrance pupil)是通过镜头系统的前孔径“看到”的孔径光阑(aperturestop)的光学影像。前孔径(front aperture)是镜头的物体侧光圈。智能手机的主相机需要低f/#，因为它具有3个主要优点：良好的低光灵敏度、强烈的“自然”散景效果及高影像分辨率，接下来将讨论：

1.与例如数字单反(digital single-lens reflex,DSLR)相机相比，低感光度是当今移动装置兼容相机的主要性能缺陷。例如，将相机的f/#减半(对于相同的EFL)会使光圈面积增加4倍，这意味着进入相机的光线增加了4倍。在捕捉低光场景时，这种差异尤其重要。

2.散景(Bokeh)是指一影像的失焦片段产生的模糊的美学质量，并且它对于当今的智能手机来说，这是一项非常需要的功能。散景效果与影像的景深(depth of field,DOF)成反比，其中DOF～f/#。低f/#有利于支持强烈的“自然”散景效果。由于当今智能手机相机中的f/#无法提供足够的“自然”散景，因此对强散景的需求由“人工”散景来满足，即人为地将模糊应用于失焦影像片段。