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。
[0102] 图10A和图10B是用于如图9A和图9B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300 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11A和 图11B示出用于如图9A和图9B所示的折叠透镜系统的半视场上和范围从470nm至650nm 的可见谱带上的多色射线像差曲线的图线。
[0103] 参照表3D，列出透镜系统310的棱镜元件中的反射表面的离心常数。棱镜的反射 表面可以相对于L1的光轴（AX1)45度定向，并且因此，L2-L5的折叠光轴（AX2)被配置为 相对于AX1为90度。然而，折叠镜面或棱镜元件的反射表面的角度定向可以被配置为期望 的值，以适合于期望的光路方向和透镜系统封装要求。
[0104] 在至少一些实施例中，照相机300可以包括变焦机构，用于动态地将物体场景从 无限远（物距彡20米）聚焦到近物距〈1000mm。例如，在一些实施例中，包括IR滤波器的 透镜系统310可以相对于光电传感器320沿着AX2移动，或替代地，光电传感器320可以相 对于透镜系统310/IR滤波器移动，以用于在光电传感器320处将物体场景从无限远聚焦 到近距离（〈1米）。参照表3B和图9B，在表3E中列出用于透镜系统310的变焦参数。表 3E所示的用于位置1的变焦参数是当物体场景距离处于无限远处（表3B中所列出的光学 配方）时在IR滤波器（表面18或S18)与在光电传感器320处的图像平面（表面19或 S19)之间沿着AX2的轴向厚度或空间分离度。除了表面#0中的物距由1000mm替代并且 表3B中给出的S18与S19之间的空间分离度（-1. 0762mm)由-1. 2748mm替代之外，用于在 1000mm(位置2)处的物体场景的对应光学配方与表3B中所列出的配方相同。在表3E中可 见，光电传感器320与IR滤波器/透镜系统310之间的距离改变对于透镜系统310达大约 0. 1986mm (198. 6微米），以将物体场景从无限远变焦并且聚焦到〈1000mm。
[0105] 表3A-表3E中的光学配方描述图9A和图9B所示的透镜系统310的示例实施例， 其中，透镜元件的折光力分布使得：透镜元件L1-L5的焦距长度fl-f5相对于有效焦距长 度 f 的比率是 |fl/f| = 0? 716, |f2/f| = 0? 390, |f3/f| = 0? 221，|f4/f| = 0? 417, |f5/ f | = 0. 373。表3C中列出用于示例实施例中的透镜系统310中的透镜元件的表面的非球 面系数。根据透镜元件的光焦度分布的布置来配置透镜系统310并且如表3A-表3E所示 调整曲率半径和非球面系数，可以减少透镜系统310的总轨迹长度（TTL)，并且可以有效地 校正系统的像差，以在小形状因数照相机300中对于在无限远处的物体场景并且对于位于 〈1000mm距离的物体场景获得高图像质量分辨率的光学性能。
[0106] 图13是包括包含折射透镜元件和工作为对光路进行折叠的光路折叠元件的折叠 透镜系统310B的紧凑照相机300B的另一示例实施例的截面图示，并且是如图9A和图9B 所示的折叠透镜系统310的变型。在一些实施例中，透镜元件中的一个或多个可以与棱镜 融合或集成。在图13中，例如透镜301B和棱镜340B铸模为合成单元元件（L1-棱镜），并 且用作光路折叠机构，以用于对照相机300B的光的光路进行折叠。图13还示出在对应表 4A-表4E中使用的照相机300B和透镜系统310B中的元件的表面的表面编号（S#)。
[0107] 表4A-表4E提供图13所示的照相机300B和透镜系统310B的示例实施例的各个 光学参数和物理参数的示例值。表4A-表4E可以被称为提供用于透镜系统310B的光学配 方。表4A-表4E中的光学配方描述图13所不的透镜系统310B的不例实施例，其中，透镜 元件的折光力分布如此：透镜元件L1-L5的焦距长度fl-f5相对于有效焦距长度f的比率 是 |fl/f| = 0? 716, |f2/f| = 0?390, |f3/f| = 0? 221，|f4/f| = 0?417, |f5/f| = 0?373。 注意，由于图13的透镜系统310B是其中透镜LI与棱镜融合或集成以形成LI-棱镜的图 9A-图9B的透镜系统310的变型，因此表4A-表4E基本上与表3A-表3E相似，并且透镜 系统310和310B的光学特性将基本上相同。表4A-表4E与表3A-表3E之间的差异在于： 图9B所示的表面S5和S6不出现在图13中，并且图13中的表面已经如表4A-表4E中所 反映的那样而重新编号。
[0108] 图14A和图14B是包括包含折射透镜元件和工作为对光路进行折叠的光路折叠元 件的折叠透镜系统的紧凑照相机的另一示例实施例的截面图示。图14A示出在聚焦位置1 处（在无限远处的物距）的照相机400,而图14B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195.6微米）的照相机400。透镜系统410包括具有 折光力的五个透镜元件（401-405)。从物侧（AX1)到图像侧（AX2)沿着照相机300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 (401)、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440、具有焦距长度f2 的第二透镜元件L2 (302)、具有焦距长度f3的第三透镜元件L3 (403)、具有焦距长度f4的 第四透镜元件L4 (404)以及具有焦距长度f5的第五透镜元件L5 (405)。透镜系统410在光 电传感器420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420之间。在一些实施例中，窗口 450可以位于第一透镜兀件L1与物 场之间。图14B还示出在对应表5A-表5E中使用的照相机400和透镜系统410B中的元件 的表面的表面编号（S#)。
[0109] 透镜系统410的有效焦距长度由f给出。紧凑折叠透镜系统410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 450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14A和图14B，TTL是TL1和TL2之和，其中， TL1是L1的物侧表面的前顶点与棱镜440的反射表面之间的轴向距离，TL2是在棱镜440 的反射表面与在光电传感器420处的图像平面之间的轴向距离。可以例如位于透镜元件L1 的前面表面处的孔径光阑AS确定透镜系统410的入射光瞳。f数F/#的透镜系统410聚焦 比被定义为透镜系统410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410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 410有效焦距长度f?几乎没有或没有影响。
[0110] 在至少一些实施例中，照相机400和折叠透镜系统410被配置为提供14-_ 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410的至少一些实施例中，透镜系统410的TTL处于~8mm至~16mm的范围内。在至少 一些实施例中，折叠透镜系统410包括沿着光轴AX1和AX2所布置的折射透镜元件LI、L2、 L3、L4和L5 (透镜元件401-405)、棱镜440 ;窗口 450以及IR滤波器。在至少一些实施例 中，窗口 450以及IR滤波器由光学玻璃材料构成，11、12、13、14和15(透镜元件401-405) 以及棱镜440由两种类型的光学塑料材料构成。在一些实施例中，L1 (401)和L2 (402)在 形状和尺寸方面可以基本上是相同的。在一些实施例中，L1 (401)元件、L2(402)元件和棱 镜440元件可以由相同类型的塑料材料构成，并且可以铸模为单个组合单元或元件（见例 如图18)。在至少一些实施例中，L1 (401)、L2 (402)和棱镜440的合成铸模工件可以被看作 修正的半球透镜。在至少一些实施例中，窗口 450和IR滤波器均为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。
[0111] 图17A和图17B示出用于4.9mmX3.7mm(6. 14mm对角线）图像格式紧凑照相机 400A的图14A和图14B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400A的透镜系统 410A。图17A中的光电传感器的左边的矩形表示4. 9_X3. 7矩形图像场相对于所示的照 相机的定向。
[0112] 表5A-表5E提供图14A和图14B所示的照相机400和透镜系统410的示例实施例 的各个光学参数和物理参数的示例值。表5A-表5E可以被称为提供用于透镜系统410的 光学配方。参照表5A-表5E，透镜系统410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5A-表5E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14A和图14B所示的并且具有表5A-表5E所示的光学 配方的折叠透镜系统410具有15. 4mm的总轨迹长度（TTL = TL1+TL2)以及1. 100的望远 比率| TTL/f |。透镜系统410是对于覆盖470nm至650nm的可见谱所设计的紧凑折叠成像 系统。
[0113] 表5B中给出透镜元件L1-L5 (401-405)、窗口 450、棱镜440和IR滤波器的材料、 折射率和阿贝数。用于透镜系统410中的元件的材料和光学特性的选取和应用可以使得透 镜系统410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 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5C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。
[0114] 图15A和图15B是用于如图14A和图14B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16A 和图16B示出用于如图14A和图14B所示的折叠透镜系统的半视场上和范围从470nm至 650nm的可见谱带上的多色射线像差曲线的图线。
[0115] 参照表列出透镜系统410的棱镜元件中的反射表面的离心常数。棱镜的反射 表面可以相对于L1的光轴（AX1)45度定向，并且因此，L2-L5的折叠光轴（AX2)被配置为 相对于AX1为90度。然而，折叠镜面或棱镜元件的反射表面的角度定向可以被配置为期望 的值，以适合于期望的光路方向和透镜系统封装要求。
[0116] 在至少一些实施例中，照相机400可以包括变焦机构，用于动态地将物体场景从 无限远（物距彡20米）聚焦到近物距〈1000mm。例如，在一些实施例中，包括IR滤波器的 透镜系统410可以相对于光电传感器420沿着AX2移动，或替代地，光电传感器420可以相 对于透镜系统410/IR滤波器移动，以用于在光电传感器420处将物体场景从无限远聚焦 到近距离（〈1米）。参照表5B和图14B，在表5E中列出用于透镜系统410的变焦参数。表 5E所示的用于位置1的变焦参数是当物体场景距离处于无限远处（表5B中所列出的光学 配方）时在IR滤波器（表面18或S18)与在光电传感器420处的图像平面（表面19或 S19)之间沿着AX2的轴向厚度或空间分离度。除了表面#0中的物距由1000mm替代并且 表5B中给出的S18与S19之间的空间分离度（-1. 4854mm)由-1. 6810mm替代之外，用于在 1000mm(位置2)处的物体场景的对应光学配方与表5B中所列出的配方相同。在表3E中可 见，光电传感器320与IR滤波器/透镜系统310之间的距离改变对于透镜系统310达大约 0. 1956mm (195. 6微米），以将物体场景从无限远变焦并且聚焦到〈1000mm。
[0117] 表5A-表5E中的光学配方描述图14A和图14B所不的透镜系统410的不例实施 例，其中，透镜元件的折光力分布如此：透镜元件L1-L5的焦距长度fl-f5相对于有效焦距 长度 f 的比率是 I fl/f | = 0? 693, | f2/f | = 0? 693, | f3/f | = 0? 400, | f4/f | = 0? 515, | f5/ f| =0.614。表5C中列出用于示例实施例中的透镜系统410中的透镜元件的表面的非球 面系数。根据透镜元件的光焦度分布的布置来配置透镜系统410并且如表5A-表5E所示 调整曲率半径和非球面系数，可以减少透镜系统410的总轨迹长度（TTL)，并且可以有效地 校正系统的像差，以在小形状因数照相机400中对于在无限远处的物体场景并且对于位于 〈1000mm距离的物体场景获得高图像质量分辨率的光学性能。
[0118] 图18是包括包含折射透镜元件和工作为对光路进行折叠的光路折叠元件的折叠 透镜系统410B的紧凑照相机400B的另一示例实施例的截面图示，并且是如图14A和图14B 所示的折叠透镜系统410的变型。在一些实施例中，透镜元件中的一个或多个可以与棱镜 融合或集成。在图18中，透镜401B、402B和棱镜440B铸模为合成单元元件，并且用作光路 折叠机构，以用于对光的光路进行折叠。在至少一些实施例中，L1(401B)和L2(402B)在形 状和尺寸方面可以基本上是相同的。在一些实施例中，L1(401B)元件、L2(402B)元件和棱 镜440B元件可以由相同类型的塑料材料构成，并且可以铸模为单个组合单元或元件。在至 少一些实施例中，LI (401B)、L2 (402B)和棱镜440B的合成铸模工件可以被看作修正的半球 形透镜。图18还示出在对应表6A-表6E中使用的照相机400B和透镜系统410B中的元件 的表面的表面编号（S#)。
[0119] 表6A-表6E提供图18所示的照相机400B和透镜系统410B的示例实施例的各个 光学参数和物理参数的不例值。表6A-表6E可以被称为提供用于透镜系统410B的光学 配方。表6A-表6E中的光学配方描述如图18所不的透镜系统410B的不例实施例，其中， 透镜元件的折光力分布如此：透镜元件L1-L5的焦距长度fl-f5相对于有效焦距长度f?的 比率是 | fl/f | = 0.693，|f2/f| = 0.693，|f3/f| = 0.400，|f4/f| =0.515，|f5/f| = 0. 614。注意，由于图18的透镜系统410B是其中L1、L2和棱镜融合以形成LI-棱镜-L2的 图14A-图14B的透镜系统410的变型，因此表6A-表6E基本上与表5A-表5E相似，并且 透镜系统410和410B的光学特性将基本上相同。表6A-表6E与表5A-表5E之间的差异 在于：图14B所示的表面S5、S6、S8和S9不出现在图18中，并且图18中的表面已经如表 6A-表6E中所反映的那样而重新编号。
[0120] 图19A至图19E是包括包含折射透镜元件和工作为对光路进行折叠的光路折叠元 件并且还包含可调整孔径光阑的折叠透镜系统的紧凑照相机的另一示例实施例的截面图 示。如图19A至图19E中的示例照相机500所示，折叠透镜系统510的一些实施例可以包括 例如位于第一透镜元件（L1)的前面的可调整孔径（在图19A至图19E中标记为AA)。在图 19A至图19E所示的示例照相机500中，孔径可以是可调整的，以提供F/2. 8至F/4的范围 内的F/#。然而，F/#范围可以取决于由可调整孔径提供的虹膜开孔的范围而不同。例如， 在一些实施例中，孔径可以是可调整的，以提供比F/4更高的F/#。