基于两个光路折叠元件视场扫描的扫描长焦摄影机的制作方法

本文公开的主题总体上涉及小型移动摄影机，且特别是涉及移动扫描长焦(tele)摄影机。

背景技术：

1、移动电子手持设备(或只是“移动设备”或“电子设备”)例如具有两个或更多小型摄影机(也称为“多摄影机”)的智能手机是已知的。两个或多个摄影机具有不同焦距的镜头，这些镜头以不同的视场(fields of view，fov)拍摄同一场景的多个图像。例如，一多摄影机可包括一广角摄影机及一长焦(或“变焦”)摄影机，广角摄影机具有例如80度的一广角摄影机视场(fovw)，长焦摄影机具有例如25度的较窄的视场(“原生fovt”或“n-fovt”)且具有比广角摄影机更高(例如高3-5倍)的空间分辨率(spatial resolution)。

2、具有扫描能力的长焦摄影机(“扫描长焦摄影机(scanning tele cameras)”或“stc”)可将原生视场(native fields-of-view，n-fovt)扩展到有效的长焦视场(也称为“扫描fovt”或“s-fovt”)克服一些与窄n-fovt相关的限制。小型扫描长焦摄影机可以在一折叠摄影机中实现，例如在共同拥有的美国专利10578948中描述的，通过使光路折叠元件(optical path folding element，opfe)沿一个或两个方向旋转，以引导(或“扫描”或“转向”)n-fovt朝向s-fovt内的任意视点(points of view，pov)。

3、基于沿两个方向旋转单个光路折叠元件以进行fov扫描的扫描长焦摄影机具有缺点，例如有限的扫描范围(因为通常s-fovt<fovw)、视点像差以及在图像传感器上的图像旋转(称为“滚动”效果)。在共同拥有的国际专利申请pct/ib2021/056311中描述了校正视点像差和滚动效果的解决方案。

4、用于将小型扫描长焦摄影机整合到支持以下所有条件的移动设备中是需要且有益的：

5、-大的s-fovt，例如s-fovt＝fovw；

6、-fovt扫描不会导致视点像差和/或滚动效果；及

7、-考虑到现代移动设备(尤其是智能手机)的尺寸限制，使用具有大光圈区域的镜头。

技术实现思路

1、在各种实施例中，提供了扫描长焦相机(stc)，包括：一物侧光路折叠元件o-opfe，用于将一第一光路op1折叠到一第二光路op2；一物侧光路折叠元件致动器；一像侧光路折叠元件i-opfe，用于将所述第二光路op2折叠到一第三光路op3；一像侧光路折叠元件致动器；一镜头；一镜头致动器；以及一图像传感器；其中所述扫描长焦摄影机具有stc原生视场n-fovt，其中所述物侧光路折叠元件致动器是配置为使所述物侧光路折叠元件围绕一第一轴旋转，且所述像侧光路折叠元件致动器是配置为使所述像侧光路折叠元件围绕一第二轴旋转以用所述原生视场n-fovt扫描一场景；其中所述镜头致动器是配置为移动所述镜头以沿着一第三轴聚焦；且其中所述第一轴垂直于所述第二轴并平行于所述第三轴。

2、在一些实施例中，如上文或下文的扫描长焦摄影机被包括在一摄影机模块中，其中所述摄影机模块被划分为具有一模块区域高度hm的一第一区域和具有一肩部区域高度hs的一第二区域，所述镜头具有一最大孔径高度ha，所有高度是沿着所述第一光路op1所测得，其中hs<ha+3mm。在一些实施例中，hs<ha+2mm。在一些实施例中，hs<ha+1.5mm。在一些实施例中，hs<8mm且hm<10mm。在一些实施例中，hs<6.5mm且hm<8.5mm。

3、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件具有沿着所述第一光路op1测量的一高度hi-opfe，其中hi-opfe<ha+2mm。在一些实施例中，hi-opfe<ha+1.5mm。

4、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件具有沿着所述第一光路op1测量的一高度ho-opfe，其中hm<ho-opfe+3mm。在一些实施例中，hm<ho-opfe+2mm。

5、在一些实施例中，所述扫描提供有效的长焦扫描视场s-fovt，其中所述长焦扫描视场s-fovt的一水平量度(horizontal dimension)h-fovt大于50度。在一些实施例中，h-fovt大于60度。

6、在一些实施例中，所述镜头位于所述像侧光路折叠元件和所述图像传感器之间。

7、在一些实施例中，所述第一光路op1、所述第二光路op2和所述第三光路op3互相垂直。

8、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件围绕平行于所述第三光路op3的一第一轴旋转，用于在一第一扫描方向上扫描所述原生视场n-fovt；其中所述像侧光路折叠元件围绕平行于所述第一光路op1的一第二轴旋转，用于在一第二扫描方向上扫描所述所述原生视场n-fovt。

9、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件和所述像侧光路折叠元件围绕一零扫描位置旋转超过±7.5度。

10、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件和所述像侧光路折叠元件围绕一零扫描位置旋转超过±10度。

11、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件是由一折射率n大于1.7的材料制成的一棱镜。

12、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件是一棱镜。

13、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件是一镜子。

14、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件和所述像侧光路折叠元件包含在各自的物侧光路折叠元件支架和所述像侧光路折叠元件支架中，其中所述物侧光路折叠元件支架和所述像侧光路折叠元件支架均包含一杂散光罩。

15、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件支架包含在由金属制成的一外壳中

16、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件支架包含一外壳中，所述外壳具有沿着所述第一光路op1测量的一高度hi-h，其中所述高度hi-h小于0.5mm。

17、在一些实施例中，所述像侧光路折叠元件支架包含一外壳中，所述外壳具有沿着所述第一光路op1测量的一高度hi-h，其中所述高度hi-h小于0.25mm。

18、在一些实施例中，所述扫描长焦摄影机有效焦距为7-10mm。在一些实施例中，所述扫描长焦摄影机有效焦距为10-25mm。在一些实施例中，所述扫描长焦摄影机有效焦距为25-50mm。

19、在一些实施例中，所述物侧光路折叠元件致动器和/或所述像侧光路折叠元件致动器包括一音圈电机。

20、在一些实施例中，所述镜头是一切割镜头，所述切割镜头包括一个或多个镜头元件li，其中每一个镜头元件li具有沿着所述第一光路op1测量的一高度hli和沿着所述第二光路op2测量的一宽度wli，其中hli≤0.9·wli。

21、在各种实施例中，提供了一种包括如上文或下文的扫描长焦摄影机的移动设备，其中所述移动设备包括具有一常规高度h的一常规区域和具有一凸块高度hb的一凸块区域，其中所述像侧光路折叠元件、所述镜头和所述图像传感器都包含在所述常规区域中，且其中所述物侧光路折叠元件包含在所述凸块区域中。

22、在一些实施例中，所述移动设备更包括具有一广角摄影机图像传感器和一广角视场(wide field-of-view，fovw)的一广角摄影机以及一应用处理器(ap)。在一些实施例中，所述应用处理器配置为使用来自所述广角摄影机的图像数据，以用所述扫描长焦摄影机的所述原生视场n-fovt对一场景进行自主扫描。在一些实施例中，所述应用处理器配置为根据一用户的输入，以所述扫描长焦摄影机的所述原生视场n-fovt对一场景进行扫描。在一些实施例中，所述移动设备更包括一极广角摄影机。

23、在一些实施例中，在各种实施例中，提供了一种多摄影机，包括以上或以下的任何扫描长焦摄影机以及具有一广角摄影机图像传感器和一广角视场fovw的广角摄影机，其中有效的长焦扫描视场s-fovt具有一水平量度h-fovt，且其中广角视场fovw具有一水平量度h-fovw。

24、在一些实施例中，h-fovt>0.7x h-fovw。

25、在一些实施例中，h-fovt>0.8x h-fovw。在一些实施例中，h-fovt＝h-fovw。在一些实施例中，s-fovt＝fovw。在一些实施例中，s-fovt涵盖所述广角视场fovw的16:9片段。

26、在一些实施例中，所述广角摄影机图像传感器和扫描长焦摄影机图像传感器具有各自成像平面，所述成像平面的方向互相垂直。

27、在一些实施例中，所述有效的长焦扫描视场s-fov的一中心位置与所述广角视场fovw的一中心位置相同。