技术特征：
1.一种光学系统，所述光学系统包括：从所述光学系统的物体侧到所述光学系统的图像侧依次为：第一自由形式棱镜，所述第一自由形式棱镜包括在所述光学系统的光轴上的第一表面、第二表面和第三表面，其中所述第一自由形式棱镜的所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面中的至少一者是自由形式表面；以及第二自由形式棱镜，所述第二自由形式棱镜包括在所述光学系统的所述光轴上的第一表面、第二表面和第三表面，其中所述第二自由形式棱镜的所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面中的至少一者是自由形式表面；其中所述第一自由形式棱镜被配置为将所述光学系统的所述光轴折叠两次。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，为了将所述光学系统的所述光轴折叠两次：在所述光轴的第一部分上，所述第一自由形式棱镜的所述第一表面从所述光学系统的所述物体侧的物体场接收光，并且将所述光透射到所述第一自由形式棱镜的所述第二表面；所述第一自由形式棱镜的所述第二表面将在所述光轴的所述第一部分上接收的所述光反射到所述光轴的第二部分上；以及所述第一自由形式棱镜的所述第一表面经由全内反射将在所述光轴的所述第二部分上接收的所述光反射到所述光轴的第三部分上；其中所述第一自由形式棱镜的所述第三表面将在所述光轴的所述第三部分上的所述光透射到所述第二自由形式棱镜的所述第一表面。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述第二自由形式棱镜被配置为将所述光学系统的所述光轴折叠两次，其中，为了将所述光学系统的所述光轴折叠两次：所述第二自由形式棱镜的所述第一表面接收在所述光轴的所述第三部分上的光并将所述光透射到所述第二自由形式棱镜的所述第二表面；所述第二自由形式棱镜的所述第二表面经由全内反射将在所述光轴的所述第三部分上接收的所述光反射到所述光轴的第四部分上；以及所述第二自由形式棱镜的所述第三表面将在所述光轴的所述第四部分上接收的所述光反射到所述光轴的第五部分上；其中所述第二自由形式棱镜的所述第二表面透射在所述光轴的所述第五部分上的所述光，以在所述光学系统的所述图像侧的图像平面处形成图像。4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述第二自由形式棱镜被配置为将所述光学系统的所述光轴折叠一次，其中，为了使所述光学系统的所述光轴折叠一次：所述第二自由形式棱镜的所述第一表面接收在所述光轴的所述第三部分上的光并将所述光透射到所述第二自由形式棱镜的所述第二表面；所述第二自由形式棱镜的所述第二表面将在所述光轴的所述第三部分上接收的所述光反射到所述光轴的第四部分上；以及所述第二自由形式棱镜的所述第三表面透射在所述光轴的所述第四部分上的所述光，以在所述光学系统的所述图像侧的图像平面处形成图像。5.根据权利要求1所述的光学系统，还包括物镜，所述物镜位于所述第一自由形式棱镜
的所述物体侧，其中来自物体场的光在进入所述第一自由形式棱镜的所述第一表面之前由所述物镜折射。6.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述物镜是具有至少一个非球面表面的旋转对称透镜。7.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述物镜由光学塑料材料或光学玻璃材料构成。8.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述物镜为双合透镜。9.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述光学系统满足以下条件：0.5<b/a<1.0其中a是所述光学系统的屈光度，并且b是所述物镜的屈光度。10.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述物镜由具有满足以下条件的色散系数v
d1
的光学材料构成：v
d1
>50。11.根据权利要求5所述的光学系统，其中由所述光学系统形成的图像平面平行于所述物镜的主平面。12.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一自由形式棱镜由具有满足以下条件的色散系数v
d2
的光学塑料材料构成：v
d2
>50；并且其中所述第二自由形式棱镜由具有满足以下条件的色散系数v
d3
的光学塑料材料构成：v
d3
<25。13.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统满足以下条件：0.05<ad<0.3其中a是光学系统的屈光度，并且d是半对角线图像高度。14.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统的有效焦距f在9毫米至31毫米的范围内。15.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统的光圈数在2.0至4.0的范围内。16.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一自由形式棱镜的所述第一表面与所述第一自由形式棱镜的所述第二表面之间的角度θ小于或等于35度。17.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统的半对角线图像高度在2.5毫米到2.9毫米的范围内。18.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统的半视场在4.5度至16度的范围内。19.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统的35mm等效焦距在75毫米至270毫米的范围内。20.一种相机，所述相机从所述相机的物体侧到所述相机的图像侧依次包括：光学系统，所述光学系统包括：第一自由形式棱镜，所述第一自由形式棱镜包括在所述光学系统的光轴上的第一表面、第二表面和第三表面，其中所述第一自由形式棱镜的所述第一表面、所述第二表面和所
述第三表面中的至少一者是自由形式表面；以及第二自由形式棱镜，所述第二自由形式棱镜包括在所述光学系统的所述光轴上的第一表面、第二表面和第三表面，其中所述第二自由形式棱镜的所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面中的至少一者是自由形式表面；以及图像传感器，所述图像传感器被配置为捕获投射到所述图像传感器的表面上的光；其中所述第一自由形式棱镜被配置为在将从所述相机的所述物体侧的物体场接收的光透射到所述第二自由形式棱镜之前将所述光学系统的所述光轴折叠两次；并且其中所述第二自由形式棱镜被配置为在透射所述光以在所述图像传感器的所述表面处的图像平面处形成图像之前，将所述光学系统的所述光轴折叠至少一次。
技术总结
一种自由形式折叠光学系统，该自由形式折叠光学系统包括具有屈光度的两个自由形式棱镜。该自由形式棱镜中的至少一个自由形式棱镜被配置为将光轴折叠两次。因此，该自由形式折叠光学系统的实施方案将该光轴折叠三次或四次。在该自由形式棱镜中将该光轴折叠三次或四次允许望远透镜应用所需的长焦距，而不需要棱镜之间的额外透镜元件。此外，与具有类似光学特性的常规折叠透镜系统相比，该自由形式折叠光学系统的配置提供减小的Z轴高度。光学系统的配置提供减小的Z轴高度。光学系统的配置提供减小的Z轴高度。
技术研发人员：斋贺丈庆
受保护的技术使用者：苹果公司
技术研发日：2020.09.24
技术公布日：2022/5/6