镜 融合、合成、铸模、集成或另外组合，例如图13、图18和图19A-图19E的实施例所示。然而， 注意，这些示例并非意图限制，在仍然实现相似结果的同时，对光学组件的布置和数量以及 对于透镜系统所给定的其它各个参数的变化是可能的。此外，注意，虽然图中未示出，但除 了棱镜之外的其它机构可以用作光路折叠元件。例如，在一些实施例中，可以使用镜面而非 棱镜。
[0048] 各个实施例中的折射透镜元件可以由塑料材料构成。在至少一些实施例中，所述 折射透镜元件可以由注塑成型塑料材料构成。各个实施例中的棱镜（或折叠镜面）可以由 玻璃材料或塑料材料构成。至少一些实施例可以还包括红外滤波器和/或窗口元件。在具 有窗口元件和/或红外滤波器（IR)元件的实施例中，这些元件可以由玻璃材料或塑料材料 构成。然而，可以使用其它透明光学材料。此外，注意，在给定实施例中，所述透镜元件中的 不同元件可以由具有不同光学特性（例如不同阿贝数和/或不同折射率）的材料构成。此 外，注意，虽然各个实施例中的透镜元件通常示出为圆形透镜，但在一些实施例中，所述透 镜中的一个或多个可以是其它形状（例如椭圆、矩形、正方形或具有圆角的矩形）。
[0049] 在图中所示的示例照相机中的每一个中，示例照相机至少包括折叠透镜系统和光 电传感器。光电传感器可以是根据任何各种类型的光电传感器技术实现的集成电路（1C) 技术芯片或芯片集。可以使用的光电传感器技术的示例是电荷耦合器件（CCD)技术和互补 金属氧化物半导体（CMOS)技术。在至少一些实施例中，光电传感器的像素尺寸可以是1.2 微米或更小，但可以使用更大的像素尺寸。在非限定性示例实施例中，可以根据1280X720 像素图像格式来制造光电传感器，以捕获1兆像素图像。然而，在实施例中可以使用其它更 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。
[0050] 照相机可以还包括位于第一透镜元件处或在第一透镜元件前面（即在第一透镜 元件的物侧上）的前端孔径光阑（AS)。注意，孔径光阑可以比图中所示更靠近或更远离透 镜元件。此外，在一些实施例中，孔径光阑可以位于折叠透镜系统中的其它地方。例如，孔 径光阑可以位于第一透镜元件与光路折叠元件之间。
[0051] 照相机也可以但不一定包括位于透镜系统的最后透镜元件与光电传感器之间的 红外（IR)滤波器。IR滤波器可以例如由玻璃材料构成。然而，可以使用其它材料。注意， IR滤波器不影响透镜系统的有效焦距长度f。照相机也可以但不一定包括位于透镜系统的 物场与第一透镜元件之间的窗口。窗口可以例如由玻璃材料构成。然而，可以使用其它材 料。注意，窗口可以不影响透镜系统的有效焦距长度f。此外，注意，照相机可以还包括除了 在此所示出并且描述的组件之外的其它组件。
[0052] 在折叠透镜系统中，具有反射表面的光路折叠元件（例如棱镜或镜面）将到来光 的方向从第一光轴（AX1)改变为第二光轴（AX2)。来自物场的到来光穿过位于第一光轴AX1 上的光学元件的折射光学表面。反射表面将到来光的方向从第一光轴AX1改变为第二光轴 AX2,第二光轴上的到来光穿过折射元件在第二光轴上到达图像平面。第二光轴AX2可以按 关于折叠镜面或棱镜的反射表面的角度相对于第一光轴AX1而定向，以容纳期望的紧凑形 状因数照相机系统。该角度通常可以是90度，以因此提供光轴的正确角度折叠，但在一些 实施例中可以使用小于或大于90度的其它角度。在以下讨论中，折叠透镜系统的总轨迹长 度（TTL)可以定义为等于在第一（物侧）透镜元件的物侧表面处的前顶点与折叠镜面或棱 镜的反射表面之间在AX1上的距离（轨迹长度1，表示为TL1)、和在折叠镜面或棱镜的反射 表面到图像平面之间在AX2上的距离（轨迹长度2,表示为TL2)之和，即TTL = TL1+TL2。由 于参数的代数符号跟随反射表面而改变，距离TL2的绝对值将用于确定上述定义中的TTL。
[0053] 在照相机中，折叠透镜系统在光电传感器的表面处或其附近在图像平面（IP)处 形成图像。用于远距物体的图像尺寸直接与透镜系统的有效焦距长度f成正比。透镜系统 的总轨迹长度（TTL)是在第一（物侧）透镜元件的物侧表面处的前顶点与所述图像平面之 间在光轴（AX)上的距离。对于望远透镜系统，总轨迹长度（TTL)小于透镜系统有效焦距长 度（f)，总轨迹长度对于焦距长度的比率|TTL/f|是望远比率。为了归类为望远透镜系统， TTL/f小于或等于1。于在此所描述的至少一些实施例中，所述折叠透镜系统可以被配置 为：所述望远比率（TTL/f)大于1 :
[0054] | TTL/f | >1.0
[0055] 其中，f是有效焦距长度的绝对值。为了归类为望远透镜系统，|TTL/f| (望远比 率）应小于或等于1。因此，实施例通常可以提供非望远透镜系统。然而，注意，在一些实施 例中，折叠透镜系统可以被配置或可以是可调整的，以使得所述望远比率小于或等于1 :
[0056] TTL/f | ^ 1. 0,
[0057] 并且因此，实施例可以囊括可在望远范围与非望远范围之间调整的望远折叠透镜 系统和/或折叠透镜系统。例如，在一些实施例中，所述折叠透镜系统可以是可调整的，以 提供〇. 8至1. 2的范围内的望远比率。然而，注意，焦距长度f、F数和/或其它参数可以缩 放或调整，以满足用于其它照相机系统应用的光学、成像和/或封装约束的各种规范。可以 指定为用于特定照相机系统应用的要求和/或可以对于不同的照相机系统应用而变化的 对于照相机系统的约束包括但不限于焦距长度f、有效孔径、F数、视场（FOV)、成像性能要 求以及封装体积或尺寸约束。
[0058] 在一些实施例中，所述折叠透镜系统可以是可调整的。例如，在一些实施例中，在 此所描述的折叠透镜系统可以包括可调整虹膜（入）瞳或孔径光阑。使用可调整的孔径光 阑，F数（聚焦比或F/#)可以在范围内动态地变化。例如，假设孔径光阑可以调整为期望 的F数设置，如果透镜以给定的焦距长度f和FOV按F/2. 8得以良好地校正，则通过调整孔 径光阑，聚焦比可以在2.8(或更低）至10(或更高）的范围内变化。在一些实施例中，可 以通过按相同FOV(例如26度）以降级的图像质量性能或按更小的FOV以合理良好的性能 来调整孔径光阑而按更快的聚焦比（F/#〈2. 8)使用透镜系统。
[0059] 在一些实施例中，折叠透镜系统可以还包括手动和/或自动聚焦机构，以提供用 于将在无限远（距照相机的物体场景距离多20米）处的物体场景聚焦到近物距1米） 的变焦能力。例如，在一些实施例中，在此所描述的折叠透镜系统可以包括可调整聚焦机 构，以平移或移动一组透镜元件，以在范围从无限远（彡20米）到（彡1米）的距离聚焦 物体。在一些实施例中，折叠透镜系统可以包括可调整聚焦机构，经由该可调整聚焦机构， 光电传感器可以变焦或移动或受激励，以用于在范围从大于20米到小于1米的距离处聚焦 物体场景。注意，一些实施例可以被配置为移动或平移光电传感器和一个或更多个透镜元 件，以实现聚焦。
[0060] 虽然值的范围可以在此给出为用于其中一个或更多个光学参数可以动态地变化 (例如通过使用可调整的孔径光阑和/或可调整聚焦）的可调整照相机和折叠透镜系统的 示例，但可以实现包括其中用于光学参数和其它参数的值处于这些范围内的固定（不可调 整）折叠透镜系统的照相机系统的实施例。
[0061] 参照图中所示的实施例，照相机（例如100、200、300、400或500)的紧凑折叠透镜 系统（例如110、210、310、410或510)可以包括从物侧（AX1)到图像侧（AX2)沿着折叠光 轴AX所布置的具有折光力以及f的透镜系统有效焦距长度的五个透镜元件（图1A-图1B 的透镜系统110中的101-105、图5A和图5B的透镜系统210中的201-205、图9A、图9B和 图13的透镜系统300中的301-305、图14A、图14B和图18的透镜系统410中的401-405 以及图19A-图19E的透镜系统510中的501-505):
[0062] -具有焦距长度fl的第一透镜元件L1 (101、201、301、401或501);
[0063] 一从AX1到AX2对光轴进行折叠的光路折叠棱镜（140、240、340、440或540);
[0064] 一具有焦距长度f2的第二透镜元件L2 (102、202、302、402或502);
[0065] 一具有焦距长度f3的第三透镜元件L3 (103、203、303、403或503);
[0066] 一具有焦距长度f4的第四透镜元件L4(104、204、304、404或504);以及
[0067] 一具有焦距长度f5的第五透镜元件L5 (105、205、305、405或505)。
[0068] 此外，在至少一些实施例中，所述透镜元件中的至少一个的物侧表面和图像侧表 面中的至少一个是非球面。此外，至少一些实施例可以包括例如位于第五透镜元件与光电 传感器之间的IR滤波器。此外，至少一些实施例可以包括例如位于第一透镜元件与物体平 面之间的窗口元件。此外，至少一些实施例可以包括例如位于第一透镜元件的前面的孔径 光阑（AS)。在一些实施例中，例如图13和图19A所不，第一透镜兀件和棱镜可以铸模为单 个组合单元或元件。在一些实施例中，例如图18所示，第一透镜元件、棱镜和第二透镜元件 可以铸模为单个组合单元或元件。
[0069] 在此所描述的折叠照相机透镜系统的实施例可以被配置为使得：具有折光力或焦 距长度fl-f5的透镜元件L1-L5的屈光光焦度分布满足以下条件：
[0070] 0? 5〈|fl/f|〈0. 8，
[0071] 0. 3<|f2/f |<2. 0,
[0072] 0. 2<|f3/f |<0. 6,
[0073] 0. 4<|f4/f |<1. 5,
[0074] 0. 3<|f5/f |<3. 0,
[0075] 其中，f是折叠透镜系统的有效焦距长度。
[0076] 图1A和图1B是包括包含折射透镜元件和工作为对光路的方向进行折叠或改变的 光路折叠元件的折叠透镜系统的紧凑照相机的示例实施例的截面图示。图1A示出在聚焦 位置1处（在无限远处的物距）的照相机100,而图1B示出在聚焦位置2处（在1000mm处 的物距，距聚焦位置1的图像平面位移大约195. 5微米）的照相机100。透镜系统110包括 具有折光力的五个透镜元件（101-105)。从物侧（AX1)到图像侧（AX2)沿着照相机100的 光轴AX布置的是孔径光阑AS、具有凸物侧表面和焦距长度fl的第一透镜元件L1 (101)、定 向为改变到来光路的方向并且因此从AX1到AX2对光轴进行折叠的棱镜140、具有焦距长度 f2的第二透镜元件L2 (102)、具有焦距长度f3的第三透镜元件L3 (103)、具有焦距长度f4 的第四透镜元件L4 (104)以及具有焦距长度f5的第五透镜元件L5 (105)。透镜系统110在 光电传感器120的表面处形成图像。在一些实施例中，红外（IR)滤波器可以位于第五透镜 元件L5与光电传感器120之间。在一些实施例中，窗口 150可以位于第一透镜元件L1与 物场之间。图1B还示出在对应表1A-表1E中使用的照相机100和透镜系统110中的元件 的表面的表面编号（S#)。
[0077] 透镜系统110的有效焦距长度由f给出。紧凑折叠透镜系统110的总轨迹长度 (TTL)是在第一元件L1的物侧表面与图像平面之间或替代地在窗口 150的物侧表面与图 像平面之间沿着光轴AX1和AX2的距离。参照图1A和图1B，TTL是TL1和TL2之和，其中， TL1是L1的物侧表面的前顶点与棱镜140的反射表面之间的轴向距离，TL2是棱镜140的 反射表面与在光电传感器120处的图像平面之间的轴向距离。可以例如位于透镜元件L1 的前表面处的孔径光阑AS确定透镜系统110的入射光瞳。f数F/#的透镜系统110聚焦比 被定义为透镜系统110有效焦距长度f除以入射光瞳直径。IR滤波器可以工作为阻挡可能 损坏或不利地影响光电传感器的红外辐射，并且可以被配置为对透镜系统110有效焦距长 度f没有影响。相似地，窗口可以工作为保护透镜系统，并且可以被配置为对透镜系统110 有效焦距长度f?几乎没有或没有影响。
[0078] 在至少一些实施例中，照相机100和折叠透镜系统110被配置为提供14-mm 已?1(有效焦距长度）、？/2.8、26-度对角线视场（0?0￥)以及3.232-臟图像圈半径。在透镜 系统110的示例非限定性实施例中，TL1 =~4. 15謹，TL2 =~12. 0謹，TTL =~16. 15謹。 在至少一些实施例中，折叠透镜系统110包括沿着光轴AX1和AX2所布置的折射透镜元件 Ll、L2、L3、L4和L5(透镜元件101-105)、棱镜140 ;窗口 150以及IR滤波器。在至少一 些实施例中，L1 (透镜元件101)、棱镜140、窗口 150以及IR滤波器由光学玻璃材料构成， L2、L3、L4和L5(透镜元件102-105)由两种类型的光学塑料材料构成。在一些实施例中， L1 (101)和棱镜140元件可以粘合或以空气间隔。在至少一些实施例中，窗口 150是0.4mm 厚，IR滤波器是0.3mm厚。然而，注意，以上给出的值和参数是示例，而非意图限制。
[0079] 图4A和图4B示出用于4.9mmX3.7mm(6. 14mm对角线）图像格式紧凑照相机100A 的图1A和图1B所示的折叠透镜系统中的示例透镜定向，并且分别示出在聚焦位置1(在无 限远处的物距）和聚焦位置2 (在1000mm处的物距）处的照相机100A的透镜系统110A。 图4A中的光电传感器的左边的矩形表示4. 9mmX 3. 7矩形图像场相对于所示的照相机的定 向。
[0080] 表1A-表1E提供图1A和图1B所示的照相机100和透镜系统110的示例实施例 的各个光学参数和物理参数的示例值。表1A-表1E可以被称为提供用于透镜系统110的 光学配方。参照表1A-表1E，透镜系统110的实施例覆盖具有在555nm处的基准波长的从 470纳米（nm)到650nm的谱的可见区域中的应用。表1A-表1E中的光学配方提供在覆盖 26度视场（FOV) (13度半FOV)的用于14. 0毫米（mm)的有效焦距长度f的470nm到650nm 谱上在F/2. 8处的高图像质量。图1A和图1B所示的并且具有表1A-表1E所示的光学配 方的折叠透镜系统110具有15. 7mm的总轨迹长度（TTL = TL1+TL2)以及1. 1214的望远比 率| TTL/f |。透镜系统110是对于覆盖470nm至650nm的可见谱所设计的紧凑折叠成像系 统。
[0081] 在至少一些实施例中，透镜系统110的光学元件可以由具有表1B中所列出的折射 率N d和阿贝数Vd的材料构成。在折叠透镜系统110的该示例实施例中，透镜元件L1可以由 具有折射率1. 603和65. 4的阿贝数的玻璃材料构成，透镜元件L2和L4可以由具有1. 544 的折射率和VI = 56. 1的阿贝数的塑料材料构成，透镜元件L3和L5可以由具有1. 632的 折射率和阿贝数V2 = 23. 3的塑料材料构成。表1B中还给出用于窗口 150、棱镜140和IR 滤波器的材料、折射率和阿贝数。用于透镜系统110中的元件的这些材料的选取和应用可 以使得透镜系统110能够在可见区域上关于色差得以优化并且校正。可以选取材料，并且 可以计算透镜元件的折光力分布，以满足有效焦距长度f以及场曲率或Petzval和的校正。 可以通过调整例如表1C所示的透镜元件的曲率半径和非球面系数或几何形状以及轴向分 离度来减少光学像差的单色变化或色度变化，以产生良好校正的平衡最小残余像差。
[0082] 图2A和图2B是用于如图1A和图1B所示的折叠透镜系统的范围从470nm至650nm 的可见带上的球面像差、像散和畸变的多色曲线的图线，并且分别示出在照相机100的聚 焦位置1(在无限远处的物距）和聚焦位置2(在1000mm处的物距）处的值。图3A和图3B 示出用于如图1A和图1B所示的折叠透镜系统的半视场上和范围从4