摺疊式攝影機透鏡設計的製作方法

2023-11-30 18:53:47 2

摺疊式攝影機透鏡設計
1.分案申請
2.本發明專利申請系在先專利申請號為201880002129.2、申請日為2018年2月18日，發明名稱為「摺疊式攝影機透鏡設計」的pct進中國專利申請的分案申請202110693744.6的分案申請。母案申請202110693744.6的母案申請對應的國際申請的申請號為pct/ib2018/050988。
3.相關申請的交叉引用
4.本技術要求2017年2月23日提交的美國臨時專利申請號62/462,438、2017年3月30日提交的62/478,783和2017年4月9日提交的62/483,422的權益，所有這些專利申請通過引用的方式被全文合併在本文中。
技術領域
5.本發明所公開的主題內容總體上涉及數字攝影機的領域。


背景技術：

6.雙孔徑變焦攝影機(也被稱作雙攝影機)是已知的，其中一個攝影機(也被稱作「子攝影機」)具有廣角fov(「廣角子攝影機」)並且另一個具有窄角fov(「長焦子攝影機」)。
7.通過引用的方式被全文合併在本文中的國際專利公開wo 2016/024192公開了一種減小緊湊型攝影機的高度的「摺疊式攝影機模塊」(也被簡稱作「摺疊式攝影機」)。在摺疊式攝影機中，添加了例如是稜鏡或反射鏡(在本文中或者被統稱作「反射單元」)的光徑摺疊單元(後文中稱作「opfe」)，以便把光傳播方向從垂直於智慧型電話背表面傾斜到平行於智慧型電話背表面。如果摺疊式攝影機是雙孔徑攝影機的一部分，這樣則提供了穿過一個透鏡套件(例如長焦透鏡)的摺疊光徑。這樣的攝影機在本文中被稱作「摺疊透鏡雙孔徑攝影機」。一般來說，摺疊式攝影機可以被包括在多孔徑攝影機中，例如與兩個「非摺疊」(直立式)攝影機模塊一起被包括在三孔徑攝影機中。


技術實現要素：

8.為了允許包括摺疊式攝影機的寄主設備(例如智慧型電話、平板設備、膝上型計算機或智能電視)是儘可能纖薄的，摺疊式攝影機的較小高度是很重要的。攝影機的高度常常受到工業設計的限制。與此相對的是，增大透鏡的光學孔徑會導致到達傳感器的光的數量的增加，並且會改進攝影機的光學屬性。
9.因此，需要並且有利的將是具有這樣一種摺疊式攝影機，其中透鏡光學孔徑的高度對於給定的攝影機高度和/或對於透鏡模塊高度是最大的。
10.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供數字攝影機，所述數字攝影機包括：光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括n≥3個具有第一光軸的透鏡單元li，每一個透鏡單元包括對應的前表面s
2i-1
和對應的後表面s
2i
，透鏡單元表面被標記成sk，其中1≤k≤2n；圖像傳感器；以及反射單元，所述反射單元關於第一光軸傾斜，從而提供對象與透鏡單元之
間的摺疊光徑；其中每一個透鏡單元表面具有通光高度(clear height)數值ch(sk)，並且其中表面s1的通光高度數值ch(s1)大於每一個表面s2到s
2n
的通光高度數值。
11.在一個示例性實施例中，所述n個透鏡單元具有軸對稱性。
12.在一個示例性實施例中，ch(s1)≥1.1xch(s2)。
13.在一個示例性實施例中，對於3≤k≤2n，ch(s1)≥1.2xch(sk)。
14.在一個示例性實施例中，所述數字攝影機具有軌道總長ttl和後焦距bfl，並且其中bfl≥0.3xttl。
15.在一個示例性實施例中，l1由玻璃製成。
16.在一個示例性實施例中，l1由塑料製成。
17.在一個示例性實施例中，對於任何2≤i≤n，l1由塑料製成。
18.在一個示例性實施例中，所述光學透鏡模塊是前孔徑透鏡模塊。
19.在一個示例性實施例中，ch(s1)《7mm。
20.在某些示例性實施例中，每一個對應的透鏡單元表面sk具有通光孔徑(clear aperture)數值ca(sk)。在一個示例性實施例中，表面s1的通光孔徑數值ca(s1)大於每一個表面s2到s
2n
的通光孔徑數值。在一個示例性實施例中，ca(s1)等於通光孔徑數值ca(s
2n
)，並且ca(s1)對於2≤k≤2n-1大於ca(sk)。
21.在一個示例性實施例中，ca(s1)基本上等於ch(s1)。
22.在一個示例性實施例中，ca(s1)≥1.1xca(s2)。
23.在一個示例性實施例中，對於3≤k≤2n，ca(s1)≥1.2xch(sk)。
24.在一個示例性實施例中，至少其中一些透鏡單元具有大於其高度h
l
的寬度w
l
。
25.在某些示例性實施例中，所述光學透鏡模塊包括容納多個透鏡單元的空腔，其中所述空腔包括第一透鏡單元l1位於其中的第一部分以及至少其中一個其他透鏡單元位於其中的第二部分，其中第一部分的高度大於第二部分的高度。
26.在某些示例性實施例中，所述光學透鏡模塊包括容納至少其中一些透鏡單元l2到ln的空腔，其中第一透鏡單元l1位於光學透鏡模塊的外部。
27.在某些示例性實施例中，所述圖像傳感器是矩形傳感器或圓形傳感器。
28.在某些示例性實施例中，n≤6。
29.根據本發明所公開的主題內容的一個方面，提供一種數字雙攝影機，所述數字雙攝影機包括前面提到的任一個實施例的攝影機，其中所述攝影機是被配置成提供長焦圖像的長焦子攝影機以及被配置成提供廣角圖像的廣角子攝影機。
30.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供一種數字攝影機，所述數字攝影機包括：光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括n≥3個具有第一光軸的透鏡單元li，每一個透鏡單元包括對應的前表面s
2i-1
和對應的後表面s
2i
，透鏡單元表面被標記成sk，其中1≤k≤2n；圖像傳感器；以及反射單元，所述反射單元關於第一光軸傾斜，從而提供對象與透鏡單元之間的摺疊光徑；其中每一個透鏡單元表面具有通光孔徑數值ca(sk)，並且其中對於2≤k≤2n，通光孔徑數值ca(s1)大於ca(sk)。
31.在一個示例性實施例中，ca(s1)≥1.1xca(s2)。
32.在一個示例性實施例中，對於3≤k≤2n，ca(s1)≥1.2xch(sk)。
33.在某些示例性實施例中，所述光學透鏡模塊包括容納多個透鏡單元的空腔，其中
沿著與第一光軸正交的軸所測量的空腔的高度沿著第一光軸是可變的。
34.在某些示例性實施例中，所述空腔包括第一透鏡單元l1位於其中的第一部分以及至少其中一個其他透鏡單元位於其中的第二部分，並且其中空腔的第一部分的高度大於空腔的第二部分的高度。
35.在某些示例性實施例中，所述光學透鏡模塊還包括透鏡鏡筒(或者簡稱作「鏡筒」)，所述透鏡鏡筒具有至少其中一些透鏡單元l2到ln被容納在其中的空腔，並且其中透鏡單元l1位於鏡筒的外部。
36.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，前面描述的攝影機是被配置成提供長焦圖像的長焦子攝影機，並且與被配置成提供廣角圖像的廣角子攝影機一起被包括在雙攝影機中。
37.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種數字攝影機，所述數字攝影機包括：沿著第一光軸具有對稱性的n個透鏡單元，其中n等於或大於3；圖像傳感器；可操作地提供對象與圖像傳感器之間的摺疊光徑的反射單元；以及具有空腔的鏡筒，在所述空腔中容納多個透鏡單元；其中沿著與第一光軸正交的軸所測量的空腔的高度沿著第一光軸是可變的，其中所述空腔包括第一透鏡單元l1位於其中的第一部分以及至少其中一個其他透鏡單元位於其中的第二部分，並且其中空腔的第一部分的高度h1大於空腔的第二部分的高度h2，從而使得h1》1.1xh2。
38.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種數字攝影機，所述數字攝影機包括：沿著第一光軸具有軸對稱性的n個透鏡單元l1到ln，其中n等於或大於3；圖像傳感器；可操作地提供對象與圖像傳感器之間的摺疊光徑的反射單元；以及具有空腔的鏡筒，在所述空腔中容納至少其中一些透鏡單元l2到ln；並且其中透鏡單元l1位於鏡筒的外部。
39.在一個示例性實施例中，ln位於鏡筒的外部。
40.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供一種光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括：具有被壁面圍繞的空腔的鏡筒；以及n個透鏡單元l1到ln，其中n大於或等於3；其中l1具有不完全被空腔圍繞的一部分，並且其中空腔的壁面把透鏡單元l1的中心與第一光軸對準。
41.在一個示例性實施例中，ln具有不完全被空腔圍繞的一部分，並且其中空腔的壁面把透鏡單元ln的中心與第一光軸對準。
42.在一個示例性實施例中，壁面的末端和透鏡單元l1的末端的至少其中之一被定形成使得壁面的末端對於透鏡單元l1的至少一部分充當停止裝置，從而把透鏡單元l1的中心與第一光軸基本上對準。
43.在一個示例性實施例中，透鏡單元l1的第一部分位於壁面的末端之間的空腔中，透鏡單元l1的第二部分位於鏡筒的外部，並且其中透鏡單元l1的第二部分沿著第一光軸的厚度大於透鏡單元l1的第一部分沿著第一光軸的厚度。
44.在一個示例性實施例中，壁面的末端的剖面具有階梯形狀。
45.在一個示例性實施例中，透鏡單元l1的末端的剖面具有階梯形狀。
46.在一個示例性實施例中，壁面的末端的剖面具有斜坡形狀。
47.在一個示例性實施例中，壁面的末端包括倒角(chamfer)。
48.在一個示例性實施例中，所述透鏡模塊還包括用於保護透鏡的覆蓋物，所述覆蓋
物覆蓋透鏡單元l1。
49.在一個示例性實施例中，所述覆蓋物具有超出透鏡單元l1的端點。
50.在一個示例性實施例中，所述覆蓋物阻止光進入透鏡單元l1的機械部件。
51.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供一種光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括多個(n≥3)透鏡單元li，其中1≤i≤n，每一個透鏡單元包括對應的前表面s
2i-1
和對應的後表面s
2i
，透鏡單元表面被標記成sk，其中1≤k≤2n，其中每一個透鏡單元表面具有通光孔徑數值ca(sk)，其中ca(s1)基本上等於ca(s
2n
)，並且其中對於2≤k≤2n-1，ca(s1)大於ca(sk)。
52.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供一種光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括多個(n≥3)透鏡單元li，其中1≤i≤n，每一個透鏡單元包括對應的前表面s
2i-1
和對應的後表面s
2i
，透鏡單元表面被標記成sk，其中1≤k≤2n，其中每一個透鏡單元表面具有通光孔徑數值ca(sk)，並且其中對於2≤k≤2n，ca(s1)大於ca(sk)。
53.根據本發明所公開的主題內容的某些方面，提供一種數字攝影機，所述數字攝影機包括：圖像傳感器；可操作地提供對象與圖像傳感器之間的摺疊光徑的反射單元；以及如前面所描述的光學透鏡模塊。
54.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括具有鏡筒高度h的鏡筒以及n個透鏡單元l1到ln，其中n等於或大於3，並且其中透鏡單元l1的高度h
l1
滿足或實現h
l1
≥h。在一個示例性實施例中，h
ln
≥h。在一個示例性實施例中，h
ln
＝h
l1
。
55.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種光學透鏡模塊，所述光學透鏡模塊包括n個透鏡單元l1到ln，其中n≥3，其中每一個透鏡單元li對於1≤i≤n具有高度h
li
，並且其中h
l1
≥h
ln
》h
l2
。
56.在一個示例性實施例中，對於3≤i≤n-1，h
l1
》h
li
。
57.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種用於組裝光學透鏡模塊的方法，包括：把n個透鏡單元當中的第一個透鏡單元l1從鏡筒的物側插入到鏡筒中；把透鏡單元l1固定地附著到鏡筒；把其他透鏡單元l2到ln和分隔對應的透鏡單元的間隔物r1到rn從鏡筒的像側按照插入順序r1,l2…rn-1
,ln插入；以及把透鏡單元ln固定地附著到透鏡模塊。
58.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種移動電子設備，所述移動電子設備包括被集成在移動電子設備的外罩內部的內部數字攝影機，其中所述數字攝影機是根據前面所提到的任一個方面，或者包括前面所描述的任何光學透鏡模塊。
59.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，提供一種包括至少一個廣角子攝影機和至少一個長焦子攝影機的多孔徑攝影機，所述多孔徑攝影機是根據前面所提到的任一個方面，或者包括前面所描述的任何光學透鏡模塊。
60.根據本發明所公開的主題內容的另一個方面，所述反射單元是能夠圍繞一個或兩個軸旋轉的旋轉反射單元，以便移動數字攝影機的視場(fov)的位置並且在多個對應的位置處捕獲多幅鄰近的不重疊或部分地重疊的圖像，並且所述數字攝影機被配置成從所述多幅圖像生成具有比數字攝影機的fov更大的總體圖像fov的複合圖像。
61.在某些示例性實施例中，根據上述方面的數字攝影機還包括被配置成圍繞一個或兩個軸向旋轉反射單元施加旋轉移動的致動器，所述致動器可操作地連接到控制器，所述
控制器被配置成控制致動器以使得攝影機掃描對應於所請求的變焦因數的區域，所述區域大於數字攝影機的fov，並且捕獲多幅圖像，其中每一幅圖像是在所掃描區域中的不同位置處被捕獲的。
62.在一個示例性實施例中，通過縫合4幅長焦圖像而生成複合圖像的尺寸。
63.在一個示例性實施例中，通過縫合6幅長焦圖像而生成複合圖像的尺寸。
64.在一個示例性實施例中，通過縫合9幅長焦圖像而生成複合圖像的尺寸。
65.在一個示例性實施例中，所述多幅圖像的組合尺寸大於複合圖像的尺寸。
附圖說明
66.下面將參照在本段之後列出的附圖來描述本文中所公開的實施例的非限制性實例。附圖和描述意圖說明和澄清本文中所公開的實施例，而不應當被視為以任何方式作出限制。不同附圖中的相同單元可以由相同的附圖標記表明。附圖中的單元不一定是按比例繪製的。在附圖中：
67.圖1a是已知的摺疊式攝影機的一個實例的總體等距視圖；
68.圖1b是圖1a的攝影機的側視圖；
69.圖1c是包括摺疊長焦子攝影機和廣角子攝影機的已知攝影機的一個實例的總體等距視圖；
70.圖1d是圖1c的攝影機的側視圖；
71.圖2a是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的具有光線的透鏡單元的一個實施例的示意圖；
72.圖2b是圖2a的透鏡單元的另一個示意圖；
73.圖3a是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的撞擊透鏡單元的凸表面的光射線的命中點(impact point)的示意圖，以及命中點在平面p上的正交投影的示意圖；
74.圖3b是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的撞擊透鏡單元的凹表面的光射線的命中點的示意圖，以及命中點在平面p上的正交投影的示意圖；
75.圖4是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的命中點在平面p上的正交投影以及通光高度數值(「ch」)的示意性表示；
76.圖5是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的命中點在平面p上的正交投影以及通光孔徑數值(「ca」)的示意性表示；
77.圖6是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的用於容納透鏡單元的光學透鏡模塊的側視圖的示意性表示；
78.圖7是根據本發明所公開的主題內容的其他實例的用於容納透鏡單元的光學透鏡模塊的側視圖的示意性表示；
79.圖8是根據本發明所公開的主題內容的包括多個透鏡單元的光學透鏡模塊的一個實例的示意性表示；
80.圖9a是根據本發明所公開的主題內容的包括多個透鏡單元的光學透鏡模塊的另一個實例的示意性表示；
81.圖9b描繪出圖9a的實例的一個變型；
82.圖10是根據本發明所公開的主題內容的包括多個透鏡單元的光學透鏡模塊的另
一個實例的示意性表示；
83.圖11a是根據本發明所公開的主題內容的鏡筒和插入到鏡筒中之前的多個透鏡單元的等距視圖的示意性表示；
84.圖11b描繪出沿著平面y-z的圖11a的實例的剖面圖；
85.圖11c描繪出沿著平面x-z的圖11a的實例的剖面圖；
86.圖11d描繪出圖11a的實例的正視圖；
87.圖11e描繪出在鏡筒中插入透鏡單元之後的圖11a的實例的另一個等距視圖；
88.圖11f是透鏡單元的正視圖的示意性表示；
89.圖12是圖11a到圖11e的光學透鏡模塊的製造過程的示意性表示。
90.圖13a是多個透鏡單元的等距視圖的示意性表示；
91.圖13b是包括圖13a的多個透鏡單元和鏡筒的光學透鏡模塊的等距視圖的示意性表示；
92.圖13c是包括圖13a的多個透鏡單元和鏡筒的光學透鏡模塊的等距視圖的另一個示意性表示。
93.圖14是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的通過捕獲4幅長焦圖像並且將其縫合在一起而生成的縫合圖像的示意圖；
94.圖15是根據本發明所公開的主題內容的某些實例的通過捕獲6幅長焦圖像並且將其縫合在一起而生成的縫合圖像的示意圖；
95.圖16是根據本發明所公開的主題內容的通過捕獲9幅長焦圖像並且將其縫合在一起而生成的縫合圖像的示意圖；
96.圖17a示出了根據本發明所公開的主題內容的具有透鏡單元的鏡筒的另一個實施例的等距視圖；
97.圖17b示出了圖17a的鏡筒和透鏡單元的側切；
98.圖17c示出了圖17b的透鏡單元的分解視圖；
99.圖17d示出了根據本發明所公開的主題內容的另一個具有透鏡單元的鏡筒的側切；
100.圖18a示出了根據本發明所公開的主題內容的具有鏡筒和透鏡單元的透鏡模塊的另一個實施例的等距視圖；
101.圖18b示出了圖18a的透鏡模塊的側切；
102.圖18c示出了圖18b的透鏡模塊的分解視圖；
103.圖19a示出了根據本發明所公開的主題內容的具有鏡筒和透鏡單元的透鏡模塊的另一個實施例的側切；
104.圖19b示出了圖18a的透鏡模塊的分解視圖；
105.圖20示出了根據本發明所公開的主題內容的具有透鏡單元的鏡筒的另一個實施例的側切；
106.圖21a是根據本發明所公開的主題內容的另一個實施例的示出光線的透鏡單元的另一個實施例的示意圖；
107.圖21b是圖21a的透鏡單元的另一個示意圖；
108.圖22是用於容納圖21a、圖21b的透鏡單元的光學透鏡模塊的側視圖的示意性表
示；
109.圖23是用於容納圖21a、圖21b的透鏡單元的另一個光學透鏡模塊的側視圖的示意性表示；
110.圖24是根據本發明所公開的主題內容的包括多個透鏡單元的光學透鏡模塊的另一個實例的示意性表示；
111.圖25a是根據本發明所公開的主題內容的另一個光學透鏡模塊的等距視圖的示意性表示；
112.圖25b描繪出沿著平面y-z的圖25a的透鏡模塊的剖面圖；
113.圖25c描繪出沿著平面x-z的圖25a的透鏡模塊的剖面圖；
114.圖25d描繪出將透鏡單元插入到鏡筒中之後的圖25a的透鏡模塊的另一個等距視圖；
115.圖26a示出了根據本發明所公開的主題內容的具有鏡筒和透鏡單元的透鏡模塊的另一個實施例的等距視圖；
116.圖26b示出了圖26a的透鏡模塊的側切；
117.圖26c示出了圖26b的透鏡模塊的分解視圖；
118.圖27示出了根據本發明所公開的主題內容的透鏡模塊的另一個實施例的等距視圖。
具體實施方式
119.在後面的詳細描述中闡述了許多具體細節，以便提供透徹的理解。但是本領域技術人員將理解的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明所公開的主題內容。此外，沒有詳細描述眾所周知的方法，以免模糊本發明所公開的主題內容。
120.應當認識到，為了清楚起見在分開的實施例的情境中所描述的本發明所公開的主題內容的某些特徵也可以被組合提供在單個實施例中。相反，為了簡短起見在單個實施例中所描述的本發明所公開的主題內容的各種特徵也可以被分開提供或者在任何適當的子組合中提供。
121.本文中所公開的術語「處理單元」應當被寬泛地解釋成包括具有數據處理電路的任何種類的電子設備，例如包括可操作地連接到計算機存儲器的能夠執行各種數據處理操作的計算機處理設備(例如數位訊號處理器(dsp)、微控制器、現場可編程門陣列(fpga)、專用集成電路(asic)等等)。
122.此外，為了清楚起見，術語「基本上」在本文中被用來暗示數值在可接受的範圍內變化的可能性。根據一個實例，本文中所使用的術語「基本上」應當被解釋成暗示任何指定數值以上或以下的達到10％的變化。根據另一個實例，本文中所使用的術語「基本上」應當被解釋成暗示任何指定數值以上或以下的達到5％的變化。根據另一個實例，本文中所使用的術語「基本上」應當被解釋成暗示任何指定數值以上或以下的達到2.5％的變化。
123.圖1a和1b示出了已知的數字摺疊式攝影機100，其例如可以作為長焦攝影機來操作。數字攝影機100包括第一反射單元(例如反射鏡或稜鏡，並且有時也被稱作「光徑摺疊單元」(opfe))101、多個透鏡單元(在該表示中不可見，但是在圖2a和2b中可見)以及圖像傳感器104。透鏡單元(並且還有鏡筒、光學透鏡模塊)可以具有沿著第一光軸103的軸對稱性。至
少其中一些透鏡單元可以由被稱作「鏡筒」102的結構容納。光學透鏡模塊包括透鏡單元和鏡筒。鏡筒可以具有沿著光軸103的縱向對稱性。在圖1a到1d中，該鏡筒的剖面是圓形。但是這並不是強制性的，並且可以使用其他形狀。
124.光射線從對象(未示出)到圖像傳感器104的路徑定義光徑(參見光徑105和106，其表示光徑的一部分)。
125.opfe 101可以是稜鏡或反射鏡。如圖1a中所示，opfe 101可以是關於光軸103傾斜的反射鏡。在其他情況中(未示出，例如參見pct/ib2017/052383)，opfe 101可以是具有關於光軸103傾斜的背表面的稜鏡。opfe把光徑從第一光徑105摺疊到第二光徑106。光徑106基本上平行於光軸103。所述光徑因此被稱作「摺疊光徑」(由光徑105和105表明)，並且攝影機100被稱作「摺疊式攝影機」。透鏡模塊包括多個透鏡單元。
126.具體來說，在某些實例中，opfe 101可以關於光軸103傾斜基本上45
°
。在圖1a中，opfe 101還關於光徑105傾斜基本上45
°
。
127.在某些已知的實例中，圖像傳感器104位於基本上垂直於光軸103的x-y平面內。但是這並非作出限制，並且圖像傳感器104可以具有不同的指向。舉例來說，如在wo2016/024192中所描述的那樣，圖像傳感器104可以處在xz平面內。在這種情況下，可以使用附加的opfe把光射線朝向圖像傳感器104反射。
128.根據某些實例，圖像傳感器104具有矩形形狀。根據某些實例，圖像傳感器104具有圓形形狀。但是這些實例並非作出限制。
129.在各個實例中，攝影機100可以被安放在基板109上，例如本領域內已知的印刷電路板(pcb)。
130.兩個子攝影機可以被包括在數字攝影機170(也被稱作雙攝影機或雙孔徑攝影機)中，例如常規的廣角子攝影機130和長焦子攝影機100。參照圖1c和1d描述了一種可能的配置。在該例中，長焦子攝影機100是根據參照圖1a和1b所描述的攝影機。因此，長焦子攝影機100的組件具有與圖1a和1b中相同的附圖標記，並且不再進行描述。
131.廣角攝影機130可以包括孔徑132(表明攝影機的物側)和具有y方向上的對稱(和光學)軸134的光學透鏡模塊133(或者簡稱作「廣角透鏡模塊」)以及廣角圖像傳感器135。廣角子攝影機包括被配置成提供廣角圖像的廣角透鏡模塊，其中廣角子攝影機具有廣角視場(fovw)，並且長焦子攝影機具有比fovw更窄的長焦視場(fov
t
)。應當提到的是，在其他實例中，多個廣角子攝影機和/或多個長焦子攝影機可以被合併並且操作在單個數字攝影機中。
132.根據一個實例，廣角圖像傳感器135位於x-z平面內，圖像傳感器104(在該例中是長焦圖像傳感器)則位於基本上垂直於光軸103的x-y平面內。
133.在圖1a到1d的實例中，攝影機100還可以包括(或者通過其他方式可操作地連接到)處理單元，所述處理單元包括一個或多個適當地配置的處理器(未示出)以用於實施各種處理操作，例如把長焦圖像和廣角圖像處理成融合輸出圖像。
134.處理單元可以包括特別專用於數字攝影機的操作的硬體(hw)和軟體(sw)。或者，攝影機被安裝在其中的電子設備的處理器(例如其本機cpu)可以被適配來執行與數字攝影機有關的各種處理操作(包括而不限於把長焦圖像和廣角圖像處理成輸出圖像)。
135.現在關注圖2a和2b，圖中示出了根據本發明所公開的主題內容的某些實例的透鏡模塊200的示意圖，其中透鏡模塊200具有示出了光射線的透鏡單元。所示出的透鏡模塊200
不具有透鏡鏡筒。圖2a示出了透鏡模塊200的光射線蹤跡，圖2b為了更加清楚起見則僅示出了透鏡單元。此外，兩幅圖都示出了圖像傳感器202和光學單元205。
136.透鏡模塊200包括多個(n個)透鏡單元li(其中「i」是1到n之間的整數)。l1是最靠近物側的透鏡單元，ln是最靠近像側(也就是圖像傳感器所處的一側)的透鏡單元。這一順序對於本文中所公開的所有透鏡和透鏡單元都成立。透鏡單元li例如可以被用作圖1a和1b中所表示的攝影機100的透鏡單元，或者作為圖1c和1d的長焦子攝影機100的透鏡單元。如圖所示，n個透鏡單元沿著光軸103是軸對稱的。
137.在圖2a和2b的實例中，n等於四。但是這並非作出限制，並且可以使用不同數目的透鏡單元。根據某些實例，n等於或大於3。舉例來說，n可以等於3、4、5、6或7。
138.在圖2a和2b的實例中，其中一些透鏡單元的表面是被表示成凸的，並且一些被表示成凹的。但是圖2a和2b的表示並非作出限制，並且取決於例如應用、所期望的光焦度(optical power)等各種因素，可以使用凸和/或凹表面的不同組合。
139.光射線(在其被例如opfe 101之類的反射單元反射之後)穿過透鏡單元li並且在圖像傳感器202上形成圖像。在圖2a和2b的實例中，光射線在撞擊在圖像傳感器202上之前穿過光學單元205(其包括前表面205a和後表面205b，並且例如可以是截止濾光器)。但是這並非作出限制，並且在某些實例中，光學單元205不存在。光學單元205例如可以是紅外(ir)濾光器和/或玻璃圖像傳感器防塵蓋。
140.每一個透鏡單元li包括對應的前表面s
2i-1
(索引「2i-1」是前表面的編號)和對應的後表面s
2i
(索引「2i」是後表面的編號)，其中「i」是1到n之間的整數。這一編號慣例被通篇使用在說明書中。或者，如在本說明書中通篇所做的那樣，透鏡表面被標記成「s
k」，其中k是從1到2n。所述前表面和後表面在某些情況下可以是非球面的。但是這並非作出限制。
141.每一個透鏡單元的本文中所使用的術語「前表面」指的是位置更靠近攝影機的入口(攝影機物側)的透鏡單元的表面，並且術語「後表面」指的是位置更靠近圖像傳感器(攝影機像側)的透鏡單元的表面。
142.正如後面所解釋的那樣，對於1≤k≤2n的每一個表面sk可以定義通光高度數值ch(sk)，並且對於1≤k≤2n的每一個表面sk可以定義通光孔徑數值ca(sk)。ca(sk)和ch(sk)定義每一個透鏡單元的每一個表面sk的光學屬性。
143.此外，如圖6中所示，對於每一個透鏡單元li定義高度(「h
li」對於1≤i≤n)。對於每一個透鏡單元li，h
li
對應於沿著與透鏡單元的光軸垂直的軸所測量的透鏡單元li的最大高度(在圖6中的實例中，h
li
是沿著與光軸103垂直的光徑105測量的)。對於給定的透鏡單元，所述高度大於或等於該給定的透鏡單元的通光高度數值ch和前表面和後表面的通光孔徑數值ca。通常來說，對於軸對稱的透鏡單元，h
li
是如在圖11f中看到的透鏡單元li的直徑。通常來說，對於軸對稱的透鏡單元，h
li
＝max{ca(s
2i-1
),ca(s
2i
)}+機械部件尺寸。機械部件及其屬性在後面被定義(圖11e、11f和17a-d)。機械部件尺寸對於h
li
的貢獻通常是200μm-1000μm。
144.此外，如圖6中所示，對於透鏡鏡筒定義高度h。對於與透鏡模塊的光軸垂直的任何軸a，直徑da被定義為沿著透鏡模塊的軸a測量的最大距離。h被定義為對應於所有可能的軸a的所有da當中的最小值。在圖6中的實例中，h對應於沿著與透鏡模塊的光軸103垂直並且與光徑105平行的軸所測量的鏡筒的最大高度。
145.此外，還如圖7中所示，對於透鏡鏡筒的空腔定義高度hc。hc對應於沿著與透鏡模塊的光軸垂直的軸所測量的空腔鏡筒的高度(在圖7中的實例中，hc是沿著與光軸103垂直的光徑105所測量的)。在其中空腔鏡筒是軸對稱的某些實例中，hc是空腔鏡筒的內直徑。
146.根據本發明所公開的主題內容的某些實例，最靠近物側的透鏡單元(l1)的高度大於每一個其他透鏡單元的高度。在圖6中示出了一個非限制性實例，其中h
l1
大於h
l2
、h
l3
和h
l4
。
147.根據本發明所公開的主題內容的某些實例，最靠近物側的透鏡單元(l1)和最靠近圖像傳感器的透鏡單元(ln)的高度基本上相等，並且大於每一個其他透鏡單元的高度。在圖21b中示出了一個非限制性實例，其中h
l1
等於h
l5
並且大於h
l2
、h
l3
和h
l4
。
148.如圖3a、3b和4中所示，穿過表面sk(對於1≤k≤2n)的每一條光射線在命中點ip上撞擊該表面。光射線從表面s1進入透鏡模塊200，並且相繼穿過表面s2到s
2n
。一些光射線可以撞擊在任何表面sk上，但是無法/不會到達圖像傳感器202。對於給定的表面sk，只有可以在圖像傳感器202上形成圖像的光射線才被認為形成所獲得的多個命中點ip。ch(sk)被定義為在可能的情況下最靠近的兩條平行線之間的距離，參見位於與透鏡單元的光軸正交的平面p上的圖4中的線400和401(在圖3a和3b的表示中，平面p與平面x-y平行並且與光軸103正交)，從而使得平面p上的所有命中點ip的正交投影ip
orth
都位於所述兩條平行線之間。可以對於每一個表面sk(前表面和後表面，其中1≤k≤2n)定義ch(sk)。
149.ch(sk)的定義不依賴於當前所成像的對象，這是因為其涉及「可以」在圖像傳感器上形成圖像的光射線。因此，即使當前所成像的對象位於不產生光的黑背景中，所述定義也不涉及該黑背景，這是因為其涉及「可以」到達圖像傳感器以形成圖像的任何光射線(例如與黑背景相反是由將發光的背景所發出的光射線)。
150.舉例來說，圖3a示出了與光軸103正交的平面p上的兩個命中點ip1和ip2的正交投影ip
orth,1
、ip
orth,2
。作為舉例，在圖3a的表示中，表面sk是凸的。
151.圖3b示出了平面p上的兩個命中點ip3和ip4的正交投影ip
orth,3
、ip
orth,4
。作為舉例，在圖3b的表示中，表面sk是凹的。
152.在圖4中，平面p上的表面sk的所有命中點ip的正交投影ip
orth
位於平行線400與401之間。因此ch(sk)是線400與401之間的距離。
153.關注圖5。根據本發明所公開的主題內容，對於每一個給定的sk(對於1≤k≤2n)把通光孔徑ca(sk)定義為一個圓的直徑，其中該圓是位於與光軸103正交的平面p內並且環繞平面p上的所有命中點的所有正交投影ip
orth
的最小可能圓。正如前面關於ch(sk)所提到的那樣，應當提到的是，ca(sk)的定義也不依賴於當前所成像的對象。
154.如圖5中所示，平面p上的所有命中點ip的外接正交投影ip
orth
是圓500。該圓500的直徑定義ca(sk)。
155.在表1-2中對於圖2a-2b中的透鏡單元的實例給出了詳細的光學數據和表面數據，在表3和4中對於圖6-9中的透鏡單元的實例給出了數據，在表5和6中對於圖20中的透鏡單元的實例給出了數據，並且在表7和8中對於圖21a-21b中的透鏡單元的實例給出了數據(參見下文)。對於這些實例所提供的數值是純粹說明性的，並且根據其他實例可以使用其他數值。
156.在下面的各個表中，曲率半徑(「r」)、透鏡單元厚度(「厚度」)和通光孔徑(「ca」)的
單位是以毫米表達的。
157.表1、3以及5和7的第「0」行描述與對象(在附圖中不可見)相關聯的參數；對象被放置在與系統相距1km處，並且被視為無限遠距離。
158.表1到4的第「1」到「8」行分別描述與表面s1到s8相關聯的參數。表5到8的第「1」到「10」行分別描述與表面s1到s
10
相關聯的參數。
159.表1和3的第「9」、「10」和「11」行以及表5和7的第「11」、「12」和「13」行分別描述與光學單元205的表面205a、205b和圖像傳感器202的表面202a相關聯的參數。
160.在表1、3和5的第「i」行(其中i在表1和3中處於1到10之間，並且i在表5中處於1到12之間)中，厚度對應於沿著光軸103(其與z軸重合)測量的表面si與表面s
i+1
之間的距離。
161.在表1、3的第「11」行(表5和7中的第「13」行)中，厚度等於零，因為這對應於最後一個表面202a。
[0162]「bk7」、「k26r」、「ep6000」和「h-zk3」是本領域技術人員已知的傳統材料，並且是作為舉例而提到的。
[0163]「bk7」的特徵是近似以下參數：
[0164]-1.5168的折射率；以及
[0165]-64.16733的abbe數。
[0166]「k26r」是由zeon corporation製造的材料，其特徵是近似以下參數：
[0167]-1.534809的折射率；以及
[0168]-55.663857的abbe數。
[0169]「ep6000」是由mitsubishi製造的材料，其特徵是近似以下參數：
[0170]-1.6397的折射率；以及
[0171]-23.5288的abbe數。
[0172]「h-zk3」是一種類型的玻璃，其特徵是近似以下參數：
[0173]-1.5891的折射率；以及
[0174]-61.25的abbe數。
[0175]
在表7中給出了每一種表面材料的屬性，其中「nd」作為折射率，「vd」作為abbe數。
[0176]
每一個表面sk(對於1到2n之間的k)的表面輪廓的等式由下式表達：
[0177][0178]
其中「z」是沿著光軸103(與z軸重合，其中z＝0對應於表面sk的輪廓與z軸的相交)測量的表面sk的輪廓的位置，「r」是與光軸103的距離(沿著與光軸103垂直的軸測量)，「k」是二次曲線係數(conic coefficient)，c＝1/r，其中r曲率半徑，並且an(n是從1到7)是在表2和4中對於每一個表面sk給出的係數。r的最大數值「max r」等於d/2。
[0179]
在圖2a和2b的實例中，實現了以下光學屬性：
[0180]-ttl＝13.6mm。
[0181]-bfl＝4.93mm。
[0182]-efl(有效焦距)＝13.8mm。
[0183]-ca(s1)＝ch(s1)＝5mm。
[0184]-ca(s2)＝ch(s2)＝4.4mm。
[0185]-對於3到8之間的k，ca(sk)≤3.8mm，ch(sk)≤ca(sk)。
[0186]-f/#＝2.76
[0187]-l1的焦距：f1＝5.57mm，f1/efl＝0.4
[0188]-傳感器對角線(sd)5.86mm，最後一個表面的通光孔徑ca(s
2n
)＝3.8mm，ca(s
2n
)/sdl＝0.65。
[0189]
在圖6的實例中，實現了以下光學屬性：
[0190]-ttl＝11.1mm，
[0191]-bfl＝4.3mm，
[0192]-efl(有效焦距)＝11.2mm，
[0193]-ca(s1)＝ch(s1)＝4.32mm，
[0194]-ca(s2)＝ch(s2)＝3.52mm，並且
[0195]-對於3到8之間的k，ca(sk)≤3.2mm，ch(sk)≤ca(sk)。
[0196]-f/#＝2.5
[0197]-l1的焦距：f1＝4.54mm，f1/efl＝0.4
[0198]-傳感器對角線(sd)5.24mm，最後一個表面的通光孔徑ca(s
2n
)＝3.2mm，ca(s
2n
)/sdl＝0.61。
[0199]
在圖20的實例中，實現了以下光學屬性：
[0200]-ttl＝15mm。
[0201]-bfl＝6.9mm。
[0202]-efl＝16mm。
[0203]-ca(s1)＝ch(s1)＝5.92mm。
[0204]-ca(s2)＝ch(s2)＝5.1mm。
[0205]-對於3到10之間的k，ca(sk)≤4.0mm，ch(sk)≤ca(sk)。
[0206]-f/#＝2.7
[0207]-l1的焦距：f1＝8.1mm，f1/efl＝0.506
[0208]-傳感器對角線(sd)mm，最後一個表面的通光孔徑ca(s
2n
)＝3.52mm，ca(s
2n
)/sdl＝0.6
[0209]
在圖21a和21b的實例中，實現了以下光學屬性：
[0210]-ttl＝7.78mm。
[0211]-bfl＝3.23mm。
[0212]-efl(有效焦距)＝7.97mm。
[0213]-ca(s1)＝ch(s1)＝3.6mm。
[0214]-ca(s2)＝ch(s2)＝3.45mm。
[0215]-對於3到8之間的k，ca(sk)≤3.4mm，ch(sk)≤ca(sk)。
[0216]-ca(s2n-1)＝3.36mm，ch(s2n-1)＝2.842mm
[0217]-ca(s
2n
)＝3.6mm，ch(s
2n-1
)＝3.064mm
[0218]-f/#＝2.2
[0219]-l1的焦距：f1＝3.972mm，f1/efl＝0.498
[0220]-傳感器對角線(sd)5.86mm，ca(s
2n
)/sd＝0.615。
[0221]
在本技術中並且對於前面的屬性使用了以下符號和縮寫，所有這些都是本領域內已知的術語：
[0222]-ttl：「軌道總長」被定義為當系統被聚焦到無限遠物距時，沿著與光軸平行的軸在第一透鏡單元l1的前表面s1的一點與圖像傳感器之間所測量的最大距離。
[0223]-bfl：「後焦距」被定義為當系統被聚焦到無限遠物距時，沿著與第一光軸平行的軸在最後一個透鏡單元ln的後表面s
2n
的一點與圖像傳感器之間所測量的最小距離。
[0224]-efl：透鏡模塊(透鏡單元l1到ln的套件)的有效焦距
[0225]-f/#：f數，即efl與孔徑光闌直徑的比值。
[0226]-孔徑光闌：限制穿過光學系統的光的數量的開口。
[0227]
#rthicknessmaterialca/2conic coefficient k0infinity1.00e+06
ꢀꢀꢀ
14.0183.122k26r2.50-0.9182-8.5440.427 2.20-13.3193-11.6020.383ep60001.90-68.25644.2520.668 1.900.035512.4103.072ep60001.909.3166-9.8840.565 1.90-50.8427-5.0800.434k26r1.90-30.6828-57.2794.429 1.90-207.2719infinity0.210bk7
ꢀꢀ
10lnfinity0.289
ꢀꢀꢀ
11infinity0.000
ꢀꢀꢀ
[0228]
表中infinity表示無限遠，material表示材料，conic coefficient k表示二次曲線係數k
[0229]
表1
[0230]
#a1a2a3a4a5a6a711.0982e-03-5.6900e-053.0019e-06-3.0442e-07-2.0532e-072.1748e-08-2.5134e-0921.4662e-03-6.8269e-043.6775e-051.2874e-07-1.5311e-061.6528e-070.0000e+003-4.4641e-032.3303e-03-6.0231e-045.0714e-052.4477e-06-3.4785e-07-1.2814e-084-4.6819e-032.7039e-03-4.9103e-04-6.1960e-054.4187e-05-5.1739e-060.0000e+005-8.9765e-042.5621e-04-1.2915e-04-5.1021e-069.6811e-06-1.2420e-060.0000e+006-2.6288e-038.0824e.04-4.4175e-05-1.8619e-05-1.2620e-054.5041e-060.0000e+007-4.3474e-028.7969e-03-7.7260e-04-2.7259e-041.8367e-059.9215e-060.0000e+008-1.9365e-021.5956e-033.4614e-04-1.1796e-04-1.3790e-055.9480e-06-2.5281e-07
[0231]
表2
[0232]
#rthicknessmaterialca/2conic coefficient k0infinity1.00e+06
ꢀꢀꢀ
13.2522.571k26r2.16-0.7632-7.0550.253 1.76-17.0973-10.6720.444ep60001.60-75.529
43.3020.309 1.45-0.248510.3222.569ep60001.4715.3866-7.3430.403 1.46-43.5557-4.0660.282k26r1.45-22.4008-39.7583.804 1.60-20.5549infinity0.210bk7
ꢀꢀ
10infinity0.290
ꢀꢀꢀ
11infinity0.000
ꢀꢀꢀ
[0233]
表中infinity表示無限遠，material表示材料，conic coefficient k表示二次曲線係數k，thickness表示厚度
[0234]
表3
[0235]
#a1a2a3a4a5a6a711.6499e-03-1.0742e-045.7901e-06-8.6098e-08-1.7012e-061.8672e-07-2.7417e-0823.0173e-03-1.4633e-037.0329e-05-1.5844e-05-3.5031e-068.0518e-070.0000e+003-6.8586e-035.5011e-03-1.6856e-032.1537e-041.2470e-05-1.0238e-059.8851e-074-8.1487e-035.6510e-03-7.1159e-041.4107e-053.5178e-041.6510e-050.0000e+005-4.9793e-04-4.5018e-04-2.6820e-043.0430e-042.0799e-041.9782e-050.0000e+006-2.4020e-031.2967e-03-2.1528e-04-1.8139e-04-2.3192e-056.9007e-050.0000e+007-6.5893e-021.4911e-02-4.1874e-038.7863e-053.9488e-057.0827e-050.0000e+008-3.4127e-022.0251e-031.8783e-03-1.2365e-032.2451e-043.2977e-05-1.1683e-05
[0236]
表4
[0237]
#rthicknessmaterialca/2conic coefficient k0infinity1.00e+06
ꢀꢀꢀ
14.0092.271h-zk32.960218.1151.547 2.5503-5.1670.562ep6000l2.00-2.29646.9680.162 2.009.48354.6661.082k26r1.90-2.619652.6450.121 1.9010.398728.1681.851ep6000l1.83-367.3558-5.0620.101 1.83-10.1309-5.0980.291k26r1.76-10.5871015.0004.115 1.76-9.74511infinity0.210bk72.44 12infinity2.673 2.47 13infinity
ꢀꢀ
2.94 [0238]
表中infinity表示無限遠，material表示材料，conic coefficient k表示二次曲線係數k，thickness表示厚度
[0239]
表5
[0240]
#a1a2a3a4a5a6a7
[0246]
表8
[0247]
參照圖2a和2b所提供的實例示出了其中ca(s1)＝ch(s1)的情況。在類似的情況中，ca(s1)可以基本上等於ch(s1)，例如相差達到5％。
[0248]
此外，「孔徑光闌」206(其定義透鏡孔徑)位於第一表面s1之前。孔徑光闌例如可以是機械件。具有位於第一表面s1處或者位於第一表面s1之前的孔徑光闌的透鏡模塊在本領域內被稱作「前孔徑透鏡(front aperture lens)」。透鏡模塊200是前孔徑透鏡。
[0249]
應當提到的是，在其他實例中，光闌可以位於不同的位置或表面處。在這種情況下，這一條件對於第一表面s1可能不為真。舉例來說(該例並非作出限制)，孔徑光闌可以位於第二表面s2處。在這種情況下，ca(s2)＝ch(s2)。在類似的情況中，ca(s2)可以基本上等於ch(s2)，例如相差達到5％。
[0250]
根據本發明所公開的主題內容的某些實例，提供一種包括多個透鏡單元的光學透鏡模塊，其中透鏡單元l1(最靠近物側)的表面s1的ch(s1)大於所述多個透鏡單元當中的所有其他表面sk當中的每一個表面的ch(sk)，其中2≤k≤2n。
[0251]
舉例來說，如果n＝4(如在圖2a、2b和6中)，則ch(s1)大於ch(s2)、ch(s3)、ch(s4)、ch(s5)、ch(s6)、ch(s7)和ch(s8)。這適用於n的不同數值。
[0252]
舉例來說，如果n＝4(如在圖2a、2b和6中)，則ch(s2)大於ch(s3)、ch(s4)、ch(s5)、ch(s6)、ch(s7)和ch(s8)。這適用於n的不同數值。
[0253]
舉例來說，如果n＝5(如在圖20中)，則ch(s1)大於ch(s2)、ch(s3)、ch(s4)、ch(s5)、ch(s6)、ch(s7)、ch(s8)、ch(s9)和ch(s
10
)。這適用於n的不同數值。
[0254]
舉例來說，如果n＝5(如在圖20中)，則ch(s2)大於ch(s3)、ch(s4)、ch(s5)、ch(s6)、ch(s7)、ch(s8)、ch(s9)和ch(s
10
)。這適用於n的不同數值。
[0255]
根據某些實例，ch(s1)≥xxch(s2)，其中x是[1.01；2]範圍內的任何數值(比如x＝1.1或者該範圍內的任何其他數值)。
[0256]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0257]-ch(s1)≥1.1xch(s2)，並且
[0258]-ch(s1)≥1.2xch(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n。
[0259]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0260]-ch(s1)≥1.45xch(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n。
[0261]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0262]-ch(s2)≥1.1xch(sk)，對於每一個表面sk，其中3≤k≤2n。
[0263]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0264]-ch(s1)≥xxch(s2)，並且
[0265]-ch(s1)≥yxch(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n，其中y》x。在某些實例中，x可以是[1.01；2]範圍內的任何數值，並且y可以是[1.01；2]範圍內的任何數值。
[0266]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0267]-ch(s2)≥yxch(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n，其中y》x。在某些實例中，y可以是[1.01；2]範圍內的任何數值。
[0268]
根據某些實例，透鏡單元l1的表面s1的ca(s1)大於所述多個透鏡單元當中的所有
其他表面sk當中的每一個表面的ca(sk)，其中2≤k≤2n。根據某些實例，透鏡單元l1的表面s2的ca(s2)大於ca(sk)，其中3≤k≤2n。
[0269]
舉例來說，如果n＝4(如在圖2a和2b中)，則ca(s1)大於ca(s2)、ca(s3)、ca(s4)、ca(s5)、ca(s6)、ca(s7)和ca(s8)。這適用於n的不同數值。
[0270]
根據某些實例，ca(s1)≥xxca(s2)，其中x是[1.01；2]範圍內的任何數值(比如x＝1.1或者該範圍內的任何其他數值)。
[0271]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0272]-ca(s1)≥1.1xca(s2)，並且
[0273]-ca(s1)≥1.2xca(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n。
[0274]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0275]-ca(s1)≥1.45xca(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n。
[0276]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0277]-ca(s2)≥1.1xca(sk)，對於每一個表面sk，其中3≤k≤2n。
[0278]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0279]-yxca(s1)≥xxca(s2)，並且
[0280]-ca(s1)≥yxca(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n，其中y》x。在某些實例中，x可以是[1.01；2]範圍內的任何數值，並且y可以是[1.01；2]範圍內的任何數值。
[0281]
根據某些實例，ca(s1)基本上等於ca(s
2n
)並且大於所述多個透鏡單元當中的所有其他表面sk當中的每一個表面的ca(sk)，其中2≤k≤2n-1。舉例來說，如果n＝5(如在圖21a和21b中)，則ca(s1)＝ca(s
10
)大於ca(s2)、ca(s3)、ca(s4)、ca(s5)、ca(s6)、ca(s7)、ca(s8)和ca(s9)。這適用於n的不同數值。在類似的情況中，ca(s1)可以基本上等於ca(s
10
)，例如相差達到5％。
[0282]
根據某些實例，以下條件被實現：
[0283]-ca(s1)≥1.05xca(s2)，並且
[0284]-ca(s1)≥1.1xca(sk)，對於所有其他表面sk當中的每一個表面，其中3≤k≤2n-1。根據某些實例，以下條件被實現：
[0285]
bfl≥xxttl
[0286]
在該等式中，x是[0.2；0.5]範圍內的任何數值。根據某些實例，x＝0.3或x＝0.4，其中ttl和bfl的定義如上。
[0287]
在圖2a和2b中，在表面s8與圖像傳感器202的中心之間測量bfl。
[0288]
在圖2a和2b中，在表面sk與圖像傳感器202的中心之間測量ttl。
[0289]
如前面所公開的bfl和ttl的相對數值的這種配置可以改進形成在圖像傳感器上的圖像的質量。
[0290]
通過使用其前表面關於其他表面具有更大的ch數值或ca數值的透鏡單元l1，可以幫助增加可以由攝影機或廣角子攝影機的圖像傳感器感測到的入射光的數量。
[0291]
有利的是，f/#(f數)可以小於3。
[0292]
有利的是，s1和/或s2可以是球面。
[0293]
有利的是，最後一個透鏡單元的通光孔徑ca(s
2n
)與傳感器對角線(sd)之間的比值
可以小於0.8或0.7或0.65。
[0294]
有利的是，ttl可以小於efl。
[0295]
根據本發明所公開的主題內容的某些實例(表1-4)，所有透鏡單元l1到ln可以由塑料材料製成。根據本發明所公開的主題內容的某些實例(表5-6)，透鏡單元l1可以由玻璃材料製成，並且所有透鏡單元l2到ln可以由塑料材料製成。但是這並非作出限制，並且透鏡單元l1到ln可以全部由塑料或玻璃材料製成。關於透鏡單元材料(塑料或玻璃)的選擇受到各種光學和機械需求的影響。舉例來說，正如本領域內已知的那樣，不同的材料(玻璃和/或塑料)具有不同的折射率，玻璃通常具有比塑料更高的折射率選擇範圍。舉例來說，不同的材料具有不同的abbe數，玻璃通常具有比塑料更高的abbe數選擇範圍。前面給出了具有相應的可用abbe數和折射率的數以百計的材料當中的3種材料、折射率和abbe數的一個實例。舉例來說，塑料透鏡單元的表面輪廓可以通過一個具有許多係數(在表1-6中的實例中是4-7個)的多項式來近似，玻璃透鏡單元的表面輪廓在被成型時可以按照類似的方式來近似，或者在被拋光時可以被限制到球形形狀(在表5-6中的實例中是0個係數)。這一限制是從本領域內已知的製造限制所驅動的。舉例來說，正如本領域內已知的那樣，玻璃透鏡單元的最小厚度可以小於塑料單元的最小厚度。舉例來說，玻璃透鏡單元可以被切割(或者切塊或切片)到非圓形形狀，正如圖13a-13c中所表明的那樣。
[0296]
除了至少第一透鏡單元可以具有增大的尺寸以便增加撞擊在傳感器上的光這一事實之外，根據某些實例，容納透鏡單元的鏡筒在努力把模塊高度(沿著與鏡筒的光軸垂直的軸，其對應於圖中的y軸)保持得儘可能低的同時必須對外部應力具有機械彈性。當希望把攝影機裝配在例如智慧型電話之類的計算機化設備的有限的可用空間(例如厚度)內時這例如是有利的。
[0297]
將參照圖6-11、13、17-19和22-25來描述被設計成應對這些矛盾的需求的光學透鏡模塊的實例。光學透鏡模塊不限於參照圖6-11、13、17-19和22-25所描述的實例。
[0298]
在圖6中所示出的實例中，光學透鏡模塊60的鏡筒64包括被壁面62圍繞的空腔61。在該例中，透鏡單元的第一子集被容納在空腔61中，並且透鏡單元的第二子集位於鏡筒的外部。
[0299]
具體來說，根據圖6中示出的實例，透鏡單元l2到ln被容納在空腔61內，並且透鏡單元l1位於鏡筒64的外部(也就是說透鏡單元l1不在空腔61內)。透鏡單元l1可以通過任何適當的機械連結(比如粘附材料)可以被固定到鏡筒64。
[0300]
在其他實例中，透鏡單元l1到li(其中1《i《n)位於鏡筒64的外部(空腔61之外)，並且透鏡單元li到ln被容納在空腔61內。
[0301]
在圖6的實例中，由於透鏡單元l1位於空腔61的外部，因此透鏡單元l1的高度h
l1
可以基本上等於或大於鏡筒64的高度h(沿著y軸在鏡筒64的相對壁面的外表面之間測量)。透鏡單元l2到ln的高度h
l2
到h
ln
可以小於鏡筒64的高度h。對應於透鏡60的數值(非限制性)實例可以具有以下數值：h
l1
＝4.82mm，h
l2
＝h
l3
＝h
l4
＝3.7mm。
[0302]
現在關注圖7，其中描繪出光學透鏡模塊70的另一個實例。
[0303]
在該例中，光學透鏡模塊70包括鏡筒74。鏡筒74包括被壁面72包圍的空腔71。根據圖7中所示出的實例，透鏡單元l1到ln可以全部位於空腔71內。
[0304]
根據某些實例，沿著與光軸103正交的軸測量的空腔71的高度hc(在內部部件73之
間)沿著光軸103是可變的。
[0305]
在圖7的表示中，空腔71的高度hc是沿著y軸測量的。對於沿著z軸的每一個位置，高度hc在該例中對應於沿著y軸的壁面72的內部部件73之間的距離。對於其中空腔鏡筒是軸對稱的情況，hc是空腔鏡筒的內直徑。在圖7的實例中，空腔hc沿著z軸是可變的。換句話說，hc(z)不是常數函數。
[0306]
根據某些實例，空腔71包括第一透鏡單元l1位於其中的第一部分76以及至少其中一些其他透鏡單元(l2到ln)位於其中的第二部分77。
[0307]
根據該例，空腔71的第一部分76的高度hc(z1)大於空腔71的第二部分77的高度hc(z2)。其結果是，第一透鏡單元l1(其通常具有更大的尺寸，正如前面所提到的那樣)位於空腔71的第一部分76內，並且至少其中一些其他透鏡單元位於空腔71的第二部分77內。
[0308]
根據該例，空腔77的第一部分76的高度hc(z1)被設計成配合第一透鏡單元l1的高度h
l1
，並且空腔71的第二部分77的高度hc(z2)被設計成配合其他透鏡單元l2到l4的高度h
l2
、h
l3
和h
l4
(在該例中，h
l2
＝h
l3
＝h
l4
)。
[0309]
空腔71沿著光軸103的可變高度例如可以通過使用具有可變厚度的壁面72而獲得。如圖7中所示，壁面72在第一部分76中具有比第二部分77中更薄的厚度。在其他實例中，壁面72具有恆定的厚度，但是其具有階梯形狀。
[0310]
現在將描述包括多個透鏡單元l1到ln的光學透鏡模塊的各個實例(參見圖8到13和17-19)。這些光學透鏡模塊可以被使用在前面所描述的攝影機或光學設計的任何實例中。在這些實例中(參見圖8到13和17-19)，透鏡單元的尺寸之間的關係可以是根據前面所描述的任何實例(例如參見圖2a到圖5和表1-6)並且因此不再描述。
[0311]
根據某些實例，透鏡單元l1的高度大於每一個透鏡單元l2到ln的高度(在圖8到13和17-19的實例中)。可以定義其他關係，正如前面已經解釋的那樣(這些定義例如可以依賴於透鏡單元的通光孔徑和/或通光高度之間的關係)。
[0312]
現在關注圖8，其中描繪出包括多個透鏡單元l1到ln的光學透鏡模塊80的一個實例。在該例中，描繪出四個透鏡單元l1到l4。在該例中，光學透鏡模塊80包括鏡筒84。鏡筒包括被壁面82包圍的空腔81。至少其中一些透鏡單元l2到ln位於空腔81內。
[0313]
處於空腔81內的透鏡單元具有與光軸103基本上對準的中心。透鏡單元的中心可以被定義為整個透鏡單元(包括透鏡單元的光學部件和機械部件，例如參見圖11f，其中物理中心可以位於透鏡單元的總高度h
l
的中心處)的物理中心，或者被定義為僅僅是透鏡單元的光學部分的中心(例如參見圖11f，其中光學中心可以位於透鏡單元的光學高度h
opt
的中心處)。通常來說，透鏡單元的物理中心與透鏡單元的光學部件的中心(光學中心)重合。對於軸對稱的透鏡單元，h
opt
被定義為對應的透鏡單元的前表面和背表面的通光孔徑的最大值。
[0314]
在該例中，壁面82的末端83被定形成使得壁面82的末端83對於透鏡單元l1的至少一部分充當停止裝置。
[0315]
具體來說，通過充當機械停止裝置的壁面的末端83防止透鏡單元l1在y-z平面中移動。通過對於壁面82的末端83選擇適當的形狀和適當的尺寸並且同樣地把透鏡單元l1的一部分定形成配合末端83的形狀，可以把透鏡單元l1的中心與光軸103基本上對準。
[0316]
在圖8的實例中，壁面82的末端83的剖面具有階梯形狀。
[0317]
透鏡單元l1的末端部分85(該部分是透鏡單元的厚度的一部分)位於空腔81內。在某些實例中，末端部分85對應於透鏡單元l1的後表面。
[0318]
透鏡單元l1的主要部分86(該部分是透鏡單元的厚度的一部分)位於空腔81的外部。在某些實例中，沿著光軸103測量的末端部分85的厚度小於沿著光軸103測量的主要部分86的厚度。透鏡單元l1的末端部分85被阻擋在壁面82之間。具體來說，壁面82的末端83的階梯形狀被製作成匹配或配合透鏡單元l1的末端部分85的一個部件87，其中部件87的剖面也具有階梯形狀。如圖8中可見，末端83的階梯形狀與透鏡單元l1的部件87的階梯形狀配合在一起。因此，透鏡單元l1被防止在y-z平面中移動，並且透鏡單元l1的中心可以被保持與光軸103對準。
[0319]
圖9a描繪出光學透鏡模塊的另一個實例。在該例中，壁面92的末端93的剖面具有斜坡形狀。具體來說，末端93可以被定形成倒角。透鏡單元l1的末端部分95(該部分被考慮在透鏡單元的寬度中)位於光學透鏡模塊90的鏡筒94的空腔91內。在某些實例中，末端部分95對應於透鏡單元l1的後表面。透鏡單元l1的主要部分96(該部分是透鏡單元的厚度的一部分)位於空腔91的外部。通過壁面92的末端93防止透鏡單元l1的末端部分95在y-z平面中移動。
[0320]
具體來說，壁面92的末端93的斜坡形狀被製作成匹配或配合透鏡單元l1的末端部分95的一個部件97，其中部件97的剖面也具有斜坡形狀。如圖9a中可見，末端93的斜坡形狀與部件97的斜坡形狀配合在一起。因此，透鏡單元l1被防止在y-z平面中移動，並且透鏡單元l1的中心可以被保持與光軸103對準。
[0321]
圖9b描繪出圖9a的一個變型。在該例中，透鏡單元l1的一個部分98位於空腔內。該部分98對應於透鏡單元l1的主要部分或者對應於整個透鏡單元l1。與圖9a的實例中一樣，壁面92的末端93具有斜坡形狀，但是在該例中，斜坡沿著透鏡單元l1的側面進一步延伸。部分98的一個部件97與壁面92的末端93接觸，並且其剖面也具有斜坡形狀，從而與末端93的斜坡形狀配合在一起。因此，透鏡單元l1的部分98被防止在y-z平面中移動。
[0322]
圖10描述了另一個實例。在該例中，透鏡單元l1的末端部分1005(該部分時透鏡單元的寬度的一部分)位於空腔1001內，透鏡單元l1的主要部分1006(該部分是透鏡單元的寬度的一部分)則位於空腔1001的外部。在某些實例中，末端部分1005對應於透鏡單元l1的後表面。
[0323]
在某些實例中，沿著光軸103測量的末端部分1005的厚度小於沿著光軸103測量的主要部分1006的厚度。
[0324]
透鏡單元l1的末端部分1005被阻擋在壁面1002之間。具體來說，與壁面1002的末端1003接觸的末端部分1005的部件1007具有階梯形狀。壁面1002的末端1003對於末端部分1005充當停止裝置，這是因為部件1007被末端1003阻擋，並且被防止在y-z平面中移動。因此，透鏡單元l1被防止在y-z平面中移動，並且透鏡單元l1的中心可以被保持與光軸103對準。
[0325]
在該例中，壁面1002的形狀可以是均勻的。具體來說，與圖8、9和9a中所描述的實例相反，壁面1002的末端1003形狀可以與壁面1002的其他部分的形狀完全相同，並且只需要對透鏡單元的一部分進行定形以便配合末端1003。
[0326]
根據圖10的實例的某些變型，透鏡單元l1的主要部分位於空腔內(而不僅是如圖
10中的末端部分)，並且壁面的末端(參見圖10中的附圖標記)匹配透鏡單元l1的具有階梯形狀的部件。因此透鏡單元l1被防止在y-z平面中移動。
[0327]
現在關注圖11a到11e。
[0328]
根據某些實例，光學透鏡模塊1100可以包括透鏡單元l1到ln和鏡筒1114。鏡筒1114包括被壁面1102圍繞的空腔1101。n個透鏡單元l1到ln位於空腔1101內。在該例中，n等於四。光學透鏡模塊還可以包括停止裝置1115，所述停止裝置1115可以存在於每兩個鄰近的透鏡單元之間。停止裝置1115可以具有環形形狀。這些停止裝置1115可用於把透鏡單元保持在其所要求的位置處，並且可用於保持透鏡單元之間所需要的距離。
[0329]
例如可以在鏡筒1114的相對壁面1104的外表面1103之間測量的鏡筒1114的高度(例如沿著與鏡筒1114的對稱軸正交的y軸)等於h。在圖11a到11e的實例中，透鏡單元l1的高度h
l1
可以基本上等於h或者大於h。因此，透鏡單元l1在位於光學透鏡模塊內時可以具有較大的高度(因此受益於增大的光學收集表面)，從而提供對於透鏡單元l1的保護和機械支撐。通過這種配置，透鏡單元l1的中心可以被保持與光軸103對準。
[0330]
此外，透鏡單元通常具有光學部件和機械部件。機械部件是透鏡單元的不被用於透射光線的部件。這例如在圖11a中是可見的，其中透鏡單元l2包括光學部件1130和機械部件1131。這也在圖11f中被示出。
[0331]
根據某些實例，對應於透鏡單元l1的光學部件的高度(參見圖11f中的h
opt
)與透鏡單元的高度(參見圖11f中的h
l
)之間的比值大於透鏡單元l2到ln當中的每一個。
[0332]
如圖中所示，鏡筒1114可以在鏡筒1114的其中兩個相對壁面1111上包括開槽1110。這樣就允許透鏡單元l1具有與鏡筒基本上相同的高度，或者具有大於鏡筒的高度，並且具有大於其他透鏡單元的高度。具體來說，透鏡單元l1可以與開槽1110相切，或者透鏡單元l1的至少一部分可以穿過開槽1110突出。
[0333]
現在關注圖12，該圖描述了圖11a到11e的光學透鏡模塊的製造方法的一個實例。所述方法可以包括提供鏡筒的步驟1200，所述鏡筒包括定義空腔的壁面。鏡筒可以在至少兩個相對壁面上已經包括開槽。或者，所述方法可以包括在鏡筒的至少兩個相對壁面上產生開槽。
[0334]
所述方法可以包括在鏡筒的空腔中插入透鏡單元l1到ln的步驟1201。通常來說，最靠近像側的透鏡單元ln是第一個將被插入的透鏡單元。可以使用例如粘合劑之類的緊固材料把透鏡單元ln緊固到鏡筒，從而使其在空腔的一側對於其他透鏡單元充當停止裝置。
[0335]
根據某些實例，在空腔內的透鏡單元之間插入停止裝置，正如已經關於圖11a討論過的那樣。因此，透鏡單元在空腔內被層疊。為了防止透鏡單元從其位置移開，所述方法可以包括緊固至少透鏡單元l1的步驟1202以便把透鏡單元l1到ln保持在空腔內。這可以通過在空腔內注入緊固材料(例如粘合劑)來實施，例如通過存在於鏡筒的壁面中的所適配的通孔1120注入。因此粘合劑將透鏡單元l1緊固到壁面的內表面。在這些步驟之後，如果必要的話，隨後可以將通孔塞住。
[0336]
如圖11a到11e中所描繪的透鏡模塊的結構因此在製造處理方面也是有利的，這是因為透鏡單元l1可以具有鏡筒的高度(或者其高度可以大於鏡筒的高度)，並且仍然可以被緊固到鏡筒的壁面的內表面(與圖6中不同，其中透鏡單元l1處於鏡筒的外部並且僅被固定到鏡筒的壁面的末端)。
[0337]
現在關注圖13a，其中描繪出包括多個透鏡單元1381的光學透鏡模塊1380的一個實例。光學透鏡模塊1380包括鏡筒1314。至少其中一些透鏡單元可以位於鏡筒1314內。
[0338]
根據某些實例，透鏡單元的至少一部分在剖面中(在與光學透鏡模塊正交並且總體上與光軸重合的x-y平面中)可以具有不是圓形的形狀(輪廓)。具體來說，如圖13a中所示，至少其中一些透鏡單元可以具有大於其高度h
l
(沿著y軸測量)的寬度w
l
(沿著x軸測量)。高度h
l
可以對應於透鏡單元的總高度(包括機械部件)。在某些實施例中，透鏡模塊1380中的透鏡單元可以具有圍繞y軸和/或圍繞x軸的對稱性。
[0339]
根據某些實例，w
l
基本上大於h
l
(例如至少超出等於或大於10％的百分比，這些數值並非作出限制)。
[0340]
根據某些實例，透鏡單元的至少一部分被定形成使其輪廓的剖面包括具有直的部分的側面。輪廓的其他側面例如可以是彎曲的。這例如可以在圖13a中看到，其中這些透鏡單元的輪廓的側面1350(在該例中是兩個側面)的剖面基本上是沿著x軸的直線。其結果是，這些透鏡單元的至少其中一些側面是平坦表面(在x-z平面中)。在圖13a中，這些透鏡單元的輪廓的兩個其他側面1351的剖面是曲線。
[0341]
根據某些實例，鏡筒1314被定形成與透鏡單元的形狀配合。因此，鏡筒1314可以具有壁面，所述壁面具有與(位於鏡筒中的)透鏡單元的剖面輪廓類似的剖面輪廓。
[0342]
應當提到的是，對於透鏡單元(因此對於鏡筒)可以使用其他形狀和輪廓，比如(而不限於)橢圓形輪廓。
[0343]
參照圖13a到13c所描述的配置特別允許對於給定的鏡筒高度增加由圖像傳感器接收到的光的數量。
[0344]
在圖13b所描繪的實例中，作為最靠近物側的透鏡單元的透鏡單元l1位於鏡筒1314的外部。已經參照圖6描述了其中透鏡單元l1位於鏡筒外部的實例，並且在前面已經描述了(例如參見圖8到11e)其中透鏡單元l1的主要部分(沿著透鏡單元的厚度測量)位於鏡筒1314外部的實例。參照這些實例所描述的特徵的至少一部分可以被使用在圖13b的實例中，並且不再進行描述。
[0345]
在圖13c所描繪的實例中，作為最靠近物側的透鏡單元的透鏡單元l1位於鏡筒1314內。已經參照圖7描述了其中透鏡單元l1位於鏡筒內的實例，並且在前面已經描述了(例如參見圖8、9a和10的描述)其中透鏡單元l1的主要部分(沿著透鏡單元的厚度測量)位於鏡筒內的實例。參照這些實例所描述的特徵的至少一部分可以被使用在圖13a和圖13c的實例中，並且不再進行描述。
[0346]
現在關注圖17a到17d。圖17a示出了透鏡模塊1700的等距視圖。圖17b示出了透鏡模塊1700的側視圖。圖17c示出了透鏡1700的分解視圖。透鏡模塊1700可以具有類似於透鏡200的光學設計。透鏡模塊1700包括鏡筒1720。透鏡模塊1700還包括透鏡單元l1到ln。類似於透鏡模塊200，n通常處於3-7的範圍內。在透鏡模塊1700的非限制性實例中，n＝4。透鏡模塊1700具有部分地被定位或放置在鏡筒1720外部的第一透鏡單元l1，透鏡單元l2到ln則被完全放置在鏡筒的內部。l1在圖17a中清楚可見，其他透鏡單元在該視圖中不可見，但是在圖17b中可見。透鏡模塊1700具有對於所有透鏡單元l1到ln充當軸對稱軸的光軸103。每一個透鏡單元li具有沿著y軸定義的高度h
li
。透鏡單元l1可以具有「階梯」形狀，也就是說其具有高度為h
l1
的前部和高度為h
l1b
的背部，從而使得h
l1
》h
l1b
。透鏡模塊1700還可以包括間隔物r1到
意外接觸到另一個對象的風險被最小化。
[0356]
透鏡模塊1800的組裝處理可以類似於前面的透鏡模塊1700的組裝處理，但是添加了第五個步驟：
[0357]
5、定位覆蓋物1830並且將其膠粘到鏡筒1720或者膠粘到l1。在一個實例中，膠粘可以在表面1724上進行。
[0358]
現在關注圖19a和19b，其中示出了透鏡模塊1900，透鏡模塊1900類似於透鏡模塊1800，不同之處在於鏡筒1920取代了鏡筒1720。對於鏡筒1920的改變允許不同的組裝處理(相對於透鏡模塊1800)，並且將在後面詳細描述。圖19a示出了透鏡1900的側切，圖19b示出了根據不同的組裝方向的透鏡模塊1900的分解視圖。
[0359]
透鏡模塊1900的組裝可以在以下步驟中進行：
[0360]
1、從鏡筒1820的物側插入透鏡單元ln。
[0361]
2、按照以下順序從鏡筒的物側插入其他單元：r
n-1
,l
n-1
,
…
r1,l1。
[0362]
3、對於一個非限制性實例，在表面1724上將透鏡單元l1膠粘到鏡筒1820。
[0363]
4、定位覆蓋物1730並且將其膠粘到鏡筒1820或者膠粘到l1。在一個實例中，膠粘可以在表面1724上進行。
[0364]
本發明所公開的主題內容還設想到一種使用前面所描述的任何實例在圖像傳感器上形成圖像的方法。
[0365]
本發明所公開的主題內容還設想到一種根據如前面的任何實例所描述的規範而產生光學透鏡模塊的方法。
[0366]
根據某些實例，數字攝影機可以被集成在移動電子設備(比如而不限於智慧型電話、可攜式計算機、手錶、眼鏡等等)的外罩內部。
[0367]
根據某些實例，(如在前面的各個實例中所描述的)與透鏡單元相關聯的光學透鏡模塊可以被集成在數字攝影機中，或者可以被集成在數字攝影機的一個長焦子攝影機或多個長焦子攝影機中。該數字攝影機可以附加地包括一個或多個廣角子攝影機。
[0368]
摺疊式攝影機可以被用來減小攝影機的各個單元的高度。正如前面所提到的那樣，這例如可以在只有有限的空間可用時促進攝影機的集成。
[0369]
根據前面所描述的至少其中一些實例，所提出的解決方案可以通過增加穿過攝影機孔徑的入射光而提高圖像質量。作為被用於獲得增大的變焦因數的更長的efl的結果，儘管(物側處的)第一透鏡單元與圖像傳感器之間的距離(沿著z軸)增大仍然可以實現這一點。
[0370]
此外，根據前面所描述的至少其中一些實例，所提出的解決方案可以給出能夠在符合有限的可用高度的同時牢固地保持透鏡單元的光學透鏡模塊。
[0371]
此外，根據前面所描述的至少其中一些實例，對於光學透鏡模塊的鏡筒的給定高度增加了由傳感器收集到的光的數量。
[0372]
正如前面所解釋的那樣，通過使用被合併在透鏡模塊(所述透鏡模塊包括分別具有前表面和後表面的多個透鏡單元)中的透鏡單元l1，其中透鏡單元l1的前表面關於其他表面具有更大的ch(通光高度)數值或更大的ca(通光孔徑)數值，則有助於增加進入到透鏡鏡筒並且可以由攝影機(例如雙孔徑攝影機中的長焦子攝影機)的圖像傳感器感測到的入射光。由於更多的光可以到達傳感器，這樣的配置允許增大透鏡模塊的焦距。
[0373]
已經知道在焦距與對應的視場之間存在負相關，其中視場隨著焦距增大而變小。因此，在給定攝影機中增大到給定焦距允許增大圖像解析度的同時，在攝影機傳感器的更小面積上形成更高解析度的圖像。換句話說，當利用兩個透鏡從相同的距離捕獲相同對象的圖像時，其中一個透鏡具有比另一個透鏡更長的焦距，則與具有更短焦距的透鏡模塊相比，具有更長焦距的透鏡模塊在傳感器上產生具有更高空間解析度的更小圖像。因此，更大焦距的優點伴隨著更小尺寸的圖像的缺點。
[0374]
相應地，本發明所公開的主題內容的某些實例包括如前面所公開的數字攝影機，所述數字攝影機包括：
[0375]
具有沿著第一光軸的對稱性的n個透鏡單元li(透鏡模塊)，每一個透鏡單元包括對應的前表面s
2i-1
和對應的後表面s
2i
，其中i處於1到n之間，並且n等於或大於3；其中表面s1的通光高度數值或表面s1的通光孔徑數值大於每一個表面s2到s
2n
的通光高度數值或通光孔徑數值；
[0376]
數字攝影機還包括圖像傳感器和旋轉反射單元或opfe(比如反射鏡或稜鏡)。旋轉反射單元關於第一光軸傾斜以便提供對象與透鏡單元之間的摺疊光徑，並且能夠圍繞一個或兩個軸旋轉。
[0377]
作為舉例，在共同所有的國際專利申請pct/ib2017/052383中公開了這樣的旋轉反射單元的一個實例，該申請描述了被設計成允許反射單元圍繞兩個軸旋轉的數字攝影機的致動器。例如參見圖1a到圖1f、圖2和圖3以及pct/ib2017/052383中的對應描述，其中示出了允許稜鏡圍繞一個或兩個軸旋轉的致動器的設計。
[0378]
反射單元圍繞一個或兩個軸的旋轉移動攝影機fov的位置，其中在每一個位置處，在具有數字攝影機的解析度的圖像中捕獲場景的一個不同部分。通過這種方式，鄰近的不重疊(或部分地重疊)的攝影機fov的多幅圖像被捕獲並且縫合在一起，從而形成具有比數字攝影機fov更大的fov的總體圖像區域的縫合(也被稱作「複合」)圖像。
[0379]
在某些實例中，數字攝影機可以是被配置成具有長焦圖像解析度的長焦圖像的摺疊式長焦攝影機，包括長焦圖像傳感器及其長焦透鏡套件的摺疊式長焦攝影機由長焦視場(fov
t
)表徵。
[0380]
根據某些實例中，摺疊式長焦攝影機被集成在多孔徑數字攝影機中，所述多孔徑數字攝影機包括被配置成提供具有廣角圖像解析度的廣角圖像的至少一個附加的直立式廣角攝影機，其中廣角圖像解析度小於長焦圖像解析度，廣角攝影機包括廣角圖像傳感器和具有廣角視場(fovw)的廣角透鏡模塊；其中fov
t
小於fovw。其中旋轉反射單元的旋轉相對於fovw移動fov
t
。
[0381]
關於共同所有的國際專利申請pct/ib2016/056060和pct/ib2016/057366的描述包括具有可調節的長焦視場的長焦攝影機。正如在pct/ib2016/056060和pct/ib2016/057366中所描述的那樣，反射單元圍繞一個或兩個軸的旋轉相對於廣角fov(fovw)移動長焦fov(fov
t
)的位置，其中在每一個位置處，在具有更高解析度的「長焦圖像」中捕獲場景的一個不同部分(在fovw內)。根據某些實例，正如在pct/ib2016/056060和pct/ib2016/057366中所公開的那樣，鄰近的不重疊(或者部分地重疊)的長焦fov的多幅長焦圖像被捕獲並且縫合在一起，從而形成具有比fov
t
更大的fov的總體圖像區域的縫合(也被稱作「複合」)長焦圖像。根據某些實例，將縫合長焦圖像與由廣角攝影機生成的廣角圖像融合。
[0382]
根據某些實例，數字攝影機還包括或者通過其他方式可操作地連接到計算機處理設備，所述計算機處理設備被配置成控制數字攝影機的操作(例如攝影機cpu)。數字攝影機可以包括控制器，所述控制器可操作地連接到旋轉反射單元的致動器並且被配置成控制其操作以用於對旋轉反射單元進行旋轉。
[0383]
計算機處理設備可以對請求具有特定變焦因數的圖像的命令作出響應，並且控制數字攝影機的操作以用於提供具有所請求的變焦的圖像。如在申請pct/ib2016/056060和pct/ib2016/057366中所提到的那樣，在某些實例中，用戶界面(例如由計算機處理設備執行)可以被配置成允許輸入表明所請求的變焦因數的用戶命令。計算機處理設備可以被配置成對命令進行處理並且向數字攝影機提供適當的指令，以用於捕獲具有所請求的變焦的圖像。
[0384]
在某些情況下，如果所請求的變焦因數是處於fovw與fov
t
之間的數值，則計算機處理設備可以被配置成使得反射單元的致動器移動反射單元(通過向致動器的控制器提供指令)，從而使得掃描對應於所請求的變焦因數的場景的一個部分區域，並且捕獲分別具有長焦解析度並且覆蓋所述部分區域的一部分的多幅部分地重疊或不重疊的長焦圖像。計算機處理設備還可以被配置成把多幅所捕獲的圖像縫合在一起，以便形成具有長焦解析度以及比數字攝影機的fov
t
更大的fov的縫合圖像(複合圖像)。可選的是，隨後可以把縫合圖像與廣角圖像融合。
[0385]
圖14是通過捕獲並且把4幅長焦圖像縫合在一起而生成的縫合圖像的一個實例的示意圖。在圖14中，1401標示fovw，1403標示fovw的中心處的fov
t
，並且1405表明所請求的變焦因數的尺寸。在所示出的實例中，捕獲了四幅部分地重疊的長焦圖像(1407)。
[0386]
應當提到的是，所捕獲的長焦圖像(1407)的總體區域大於所請求的變焦圖像(1405)區域。所捕獲的長焦圖像的中心部分被提取出來(例如由計算機處理設備提取以作為縫合圖像的生成的一部分)以用於生成縫合圖像1405。這樣有助於減輕從由一幅圖像覆蓋的圖像區域到由不同圖像覆蓋的圖像區域的過渡所導致的圖像偽像的效應。
[0387]
圖15是通過捕獲並且把6幅長焦圖像縫合在一起而生成的縫合圖像的一個實例的示意圖。圖16是通過捕獲並且把9幅長焦圖像縫合在一起而生成的縫合圖像的一個實例的示意圖。參照圖14所描述的相同原理適用於圖15和16。應當提到的是，與單幅圖像比例相比，從縫合得到的輸出圖像可以具有不同的寬度對高度比例。舉例來說，如圖15中所示，單幅圖像可以具有3:4比例，並且輸出的縫合圖像可以具有9:16比例。
[0388]
應當提到的是，圖像縫合本身是本領域內所熟知的，因此不再進一步詳細解釋。
[0389]
圖20示出了包括n個透鏡單元li(其中「i」是1到n之間的整數)的編號為2000的透鏡模塊的另一個示例性實施例。在圖20的實例中，n等於5。舉例來說，l1由玻璃製成。通過n從4到5的必要改變，前面涉及透鏡模塊200的描述對於透鏡模塊2000也成立。
[0390]
在某些情況下，第一個和最後一個透鏡單元可以具有增大的尺寸，以便增加撞擊在傳感器上的光。在圖21-26中給出了被設計成應對這樣的情況的光學透鏡模塊的實例。
[0391]
圖21a-b示出了包括n個透鏡單元li的編號為2100的透鏡模塊的另一個示例性實施例。在圖21a-b的實例中，n等於5。透鏡模塊2100具有h
l1
＝h
ln
的屬性。在圖21a-b中，透鏡模塊2100被示出為不具有透鏡鏡筒。圖21a示出了透鏡模塊2100的光線蹤跡，圖21b為了更清楚起見僅示出了透鏡單元。此外，兩幅圖都示出了圖像傳感器202和光學單元205。
[0392]
圖22示意性地示出了用於容納透鏡模塊2100的透鏡單元的編號為2200的示例性透鏡模塊的側視圖。透鏡模塊2200包括鏡筒2202，所述鏡筒2202具有被壁面2206圍繞的空腔2204。在透鏡模塊2200中，透鏡單元的第一子集被容納在空腔內部，並且透鏡單元的第二子集位於鏡筒的外面(外部)。具體來說，透鏡單元l2到l
n-1
被容納在空腔2204內，並且透鏡單元l1和ln位於鏡筒2202的外部(也就是說透鏡單元l1和ln不處在空腔2204內)。透鏡單元l1和ln可以通過任何適當的機械連結(比如粘附材料)被固定(固定地附著)島鏡筒2202。
[0393]
在透鏡模塊2200中，由於透鏡單元l1和ln位於空腔2204的外部，因此透鏡單元l1和ln的高度h
l1
和h
ln
分別可以基本上等於鏡筒2202的高度(沿著y軸在鏡筒2202的相對壁面的外表面之間測量)。透鏡單元l2到l
n-1
的高度h
l2
到h
ln-1
可以小於利用h標記的鏡筒2202的高度。對應於透鏡模塊2200的一個數值(非限制性)實例可以具有以下數值：h
l1
＝h
l5
＝4mm，h
l2
＝h
l3
＝h
l4
＝3.6mm。
[0394]
圖23是用於容納圖21a、21b的透鏡單元的編號為2300的另一個光學透鏡模塊的側視圖的示意性表示。透鏡模塊2300包括鏡筒2302，所述鏡筒2302具有被壁面2306圍繞的空腔2304。在透鏡模塊2300中，所有透鏡單元l1到ln都被容納在(位於)空腔的內部。作為示例，在透鏡模塊2300中，沿著與光軸103正交的y軸測量的空腔2304的高度hc沿著光軸103(也就是z軸)是可變的。對於沿著z軸的每一個位置，空腔高度hc在該例中對應於沿著y軸的壁面2306的內部部件1308之間的距離。換句話說，hc(z)不是常數函數。
[0395]
根據所示出的實例，空腔2304包括第一透鏡單元l1位於其中的第一部分2310，其他透鏡單元(l2到l
n-1
)位於其中的第二部分2312，以及最後一個透鏡單元ln位於其中的第三部分2314。根據該例，第一部分2310的高度hc(z1)和第三部分2314的高度hc(z3)大於第二(中間)部分2312的高度h(z2)。其結果是，第一個透鏡單元l1和最後一個透鏡單元ln(正如前面所提到的那樣，其通常具有更大的尺寸)分別位於空腔2304的(分別)第一部分2310和第三部分2314，並且至少其中一些其他透鏡單元位於空腔2304的第二部分2312內。
[0396]
根據該例，第一部分2310的高度hc(z1)被設計成與第一透鏡單元l1的高度h
l1
配合，第二部分2312的高度hc(z2)被設計成與透鏡單元l2到l4的高度h
l2
、h
l3
和h
l4
配合(在該例中，h
l2
＝h
l3
＝h
l4
)，並且第三部分2314的高度hc(z3)被設計成與最後一個透鏡單元l5的高度h
l5
配合。
[0397]
例如可以通過使用具有可變厚度的壁面2306而獲得沿著光軸103的空腔2304的可變高度。如圖23中所示，壁面2306在第一部分2310和第三部分2314中具有比第二部分2312中更薄的厚度。在其他實例中，壁面2306可以具有恆定的厚度，但是可以具有階梯形狀。
[0398]
圖24是用於容納圖21a、21b的透鏡單元的編號為2400的另一個示例性光學透鏡模塊的側視圖的示意性表示。透鏡模塊2400包括鏡筒2402，所述鏡筒2402具有被壁面2406圍繞的空腔2404。在該例中，透鏡單元l2到l
n-1
位於空腔2404內。透鏡單元l1和ln具有位於空腔2404內部的第一部件以及位於空腔2404外部的第二部件；這類似於圖10的透鏡單元l1。透鏡單元l1的邊緣2408和透鏡單元ln的邊緣2410具有階梯形狀。壁面2406把邊緣2408和2410對準，從而使得透鏡單元l1和ln的中心可以被保持與光軸103對準。
[0399]
現在關注圖25a到25d。
[0400]
圖25a是具有透鏡鏡筒2502並且是在多個透鏡單元l1到ln(在該例中n＝4)被插入到鏡筒之前的編號為2500的另一個示例性光學透鏡模塊的分解等距視圖的示意性表示。圖
25b描繪出沿著y-z平面的透鏡模塊2500的剖面圖，圖25c描繪出沿著x-z平面的透鏡模塊2500的剖面圖，並且圖25d描繪出將透鏡單元插入到鏡筒中的透鏡模塊2500的另一個等距視圖。
[0401]
鏡筒2502包括被壁面2506圍繞的空腔2504。透鏡單元l1到ln位於空腔2504內。透鏡模塊2500還可以包括間隔物r1到r
n-1
。每一個間隔物ri位於透鏡單元li與l
i+1
之間。在某些實施例中，其中一個或多個間隔物r1到r
n-1
可以被用作(多個)孔徑光闌。間隔物r1到r
n-1
可以具有環形形狀。
[0402]
例如在鏡筒2502的相對壁面2512的外表面之間測量鏡筒2502的高度h(例如沿著與光軸103正交的y軸)。在圖25a到25d的實例中，透鏡單元l1的高度h
l1
和透鏡單元ln的高度h
ln
可以基本上等於h或大於h。因此，透鏡單元l1和ln在位於對透鏡單元l1和ln提供保護和機械支撐的光學透鏡模塊內時可以具有較大的高度(因此受益於增大的光學收集表面)。通過這種配置，透鏡單元l1和ln的中心可以被保持與光軸103對準。
[0403]
類似於前面的圖11a-11f，每一個透鏡單元具有光學部件和機械部件。根據某些實例，對應於透鏡單元l1和ln的光學部件的高度(參見圖11f中的h
opt
)與透鏡單元的高度(參見圖11f中的h
l
)之間的比值大於透鏡單元l2到l
n-1
當中的每一個。
[0404]
如圖中所示，鏡筒2502可以在鏡筒2502的兩個末端(靠近物側和靠近像側)的頂部和底部壁面上包括開槽2510。這樣就允許透鏡單元l1和/或ln具有與鏡筒基本上相同的高度，或者具有大於鏡筒高度的高度，並且具有大於其他透鏡單元的高度。具體來說，透鏡單元l1和/或ln可以與開槽2510相切，或者透鏡單元l1和/或ln的至少某些部分可以穿過開槽2510突出。
[0405]
因此，如圖25a到25d中所描繪的透鏡的結構因此在製造處理方面也是有利的，這是因為透鏡單元l1和ln可以具有鏡筒的高度(或者其高度可以大於鏡筒的高度)，並且仍然可以被緊固到鏡筒的壁面的內表面。
[0406]
可以使用以下步驟實現透鏡模塊2500的組裝：
[0407]
1、從鏡筒2502的像側插入透鏡單元ln。由於全部兩個單元的軸對稱性，ln可以被對準到鏡筒2502。
[0408]
2、把l1固定地附著(例如膠粘)到鏡筒2502。
[0409]
3、按照以下順序從鏡筒2502的物側插入其他單元：r
n-1
,l
n-1
…
r2,l1。由於所有單元的軸對稱性，l1到l
n-1
和r1到r
n-1
可以被對準到鏡筒2502。
[0410]
4、把ln固定地附著(例如膠粘)到鏡筒2502。
[0411]
在一個實例中，鏡筒2502中的孔洞2514(圖25d)可以被用來插入膠粘劑，以便在步驟2和4中緊固透鏡單元l1和ln。
[0412]
現在關注圖26a到26c。圖26a示出了編號為2600的另一個示例性透鏡模塊的等距視圖。圖26b示出了透鏡模塊2600的側視圖。透鏡模塊2600包括具有空腔2604的鏡筒2602以及多個透鏡單元l1到ln。n通常處於3-7的範圍內。在透鏡2600的非限制性實例中，n＝4。透鏡模塊2600具有部分地被定位或放置在鏡筒2602外部的第一透鏡單元l1和ln，透鏡單元l2到l
n-1
則被完全放置在鏡筒的內部。l1和ln在圖26a中清楚可見，其他透鏡單元在該視圖中不可見，但是在圖26b中可見。與先前的實例中一樣，光軸103對於所有透鏡單元l1到ln充當軸對稱軸。每一個透鏡單元li具有沿著y軸定義的高度h
li
。透鏡單元l1和ln可以具有「階梯」形狀，
也就是說其具有高度為h
l1
(h
ln
)的前部和高度為h
l1b
(h
lnb
)的背部，從而使得h
l1
》h
l1b
並且h
ln
》h
lnb
。透鏡模塊2600還可以包括間隔物r1到r
n-1
。每一個間隔物ri被定位在透鏡單元li與l
i+1
之間。在某些實施例中，其中一個或多個間隔物r1到r
n-1
可以被用作(多個)孔徑光闌。在某些實施例中，某些鄰近的透鏡單元在其間可以不具有間隔物。
[0413]
與圖17a-17d中的空腔1720一樣，空腔2604例如可以由不透明塑料製成，並且沿著光軸103可以是軸對稱的。與實施例1700(圖17b)中一樣，在一個示例性實施例中，空腔2604可以具有圓柱的形狀。在其他示例性實施例中，空腔2604可以具有其他軸對稱形狀，比如圓錐、一系列圓柱。
[0414]
圖26c示出了類似於透鏡模塊2600的透鏡模塊2601，並且只有一處差異：具有空腔2624的鏡筒2622取代了具有空腔2624的鏡筒2602。空腔2624具有對於每一個透鏡單元遞增尺寸的一系列圓柱的形狀；如圖17d中可見，h
l1b
≤h
l2
≤h
l3
≤h
l4
《h
lnb
《h
l1
＝h
ln
。這一特徵可以允許鏡筒2620的更容易的成型，以及/或者透鏡單元l1到l4和間隔物r1到r3的更容易的組裝。在其他實施例中，透鏡單元的數目可以不同於4個，正如前面所提到的那樣。
[0415]
透鏡模塊2400(或2401)的組裝並且特別是透鏡單元插入到鏡筒中的順序可以類似於前面的透鏡模塊1700的組裝步驟(圖17a-17d)。
[0416]
現在關注圖27。圖27示出了類似於透鏡模塊2500的透鏡模塊2700的等距視圖，不同之處在於其添加了類似於透鏡1800的覆蓋物1830的覆蓋物2730，並且具有類似的組裝步驟。
[0417]
除非另行聲明，否則在供選擇的選項列表的最後兩個成員之間使用表達法「和/或」表明對於其中一個或多個所列出的選項的選擇是適當的，並且可以作出這樣的選擇。
[0418]
應當理解的是，當權利要求或說明書提到「一個」或「某個」單元時，不應當被解釋成只有一個該單元。
[0419]
在本說明書中所提到的所有專利和專利申請通過引用的方式被全文合併到說明書中，就如同每一份單獨的專利或專利申請都被具體並且單獨地表明通過引用的方式合併在本文中。此外，在本技術中對於任何參考文獻的引述或標識不應當被解釋為承認這樣的參考文獻可用作針對本公開內容的現有技術。