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CN120315168A - 大光圈紧凑型扫描远摄相机 - Google Patents

大光圈紧凑型扫描远摄相机

Info

Publication number
CN120315168A
CN120315168A CN202510669163.7A CN202510669163A CN120315168A CN 120315168 A CN120315168 A CN 120315168A CN 202510669163 A CN202510669163 A CN 202510669163A CN 120315168 A CN120315168 A CN 120315168A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fov
scanning
axis
camera
stc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202510669163.7A
Other languages
English (en)
Inventor
以法莲·戈登堡
耶夫塔·科瓦尔
加尔·沙伯泰
伊塔马尔·博拉尔
齐夫·谢梅什
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corephotonics Ltd
Original Assignee
Corephotonics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corephotonics Ltd filed Critical Corephotonics Ltd
Publication of CN120315168A publication Critical patent/CN120315168A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
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Abstract

基于双光路折叠元件(OPFE)视场扫描的扫描远摄相机(STC)和包括此类STC的移动装置。所述STC可以包括用于将第一光路OP1折叠到第二光路OP2的第一光路折叠元件(O‑OPFE)、第一光路折叠元件致动器、用于将OP2折叠到第三光路OP3的第二光路折叠元件(I‑OPFE)、二光路折叠元件致动器、镜片、镜片致动器及图像传感器，其中所述STC具有扫描远摄相机原生视场(n‑FOVT)，其中所述第一光路折叠元件致动器配置为围绕第一轴旋转所述O‑OPFE，并且所述第二光路折叠元件致动器围绕第二轴旋转所述I‑OPFE以使用所述n‑FOVT扫描场景，其中所述镜片致动器配置为移动镜片以沿第三轴聚焦，而且第一轴垂直于第二轴并且平行于第三轴。本发明可以克服现有技术的至少一缺点。

Description

大光圈紧凑型扫描远摄相机
本申请为申请号202280082838.2、申请日2022年11月08日、发明名称“大光圈紧凑型扫描远摄相机”的分案申请。
相关申请交叉引用
本申请请求2021年12月14日提交的美国临时专利申请第63/289,323号、2022年1月7日提交的美国临时专利申请第63/297,256号及2022年10月25日提交的美国临时专利申请第63/380,786号的优先权，所述申请均通过引用整体并入本文。
技术领域
本文公开的主题总体上涉及紧凑型移动相机，特别是移动扫描远摄(Tele)相机。
定义
在本申请中以及对于整个说明书和附图中提到的光学和其他特性，使用了以下符号和缩写，均为本领域已知的术语：
镜片元件：单个镜片元件。
镜片：多个镜片元件的组合。
全距(Totaltracklength,TTL)：当系统聚焦至无限远物距时，沿与镜片光轴平行的轴测量的第一镜片元件L1的前表面S1的点与图像传感器之间的最大距离。
后焦距(Back focallength,BFL)：当系统聚焦至无限远物距时，沿与镜片光轴平行的轴测量的最后一个镜片元件LN的后表面S2N的点与图像传感器之间的最小距离。
有效焦距(Effective focallength,EFL)：在镜片(镜片元件L1至LN的组合)中，镜片的后主点P'和后焦点F'之间的距离。
f数(f/#)：EFL与镜片入射光瞳(或光圈)直径的比率。
背景技术
已知移动电子手持装置(或简称为“移动装置”)，例如具有两个或更多个紧凑型相机(也称为“多相机”)的智能手机。两个或多个相机具有不同有效焦距(effective focallengths,EFLs)的镜片，可捕捉具有不同视场(fields of view,FOVs)的同一场景的图像。例如，多摄像机可以包括具有例如80度的广角摄像机视场(FOVW)的广角摄像机，以及具有例如25度的较窄视场(原生FOVT或n-FOVT)，且具有比广角摄像机更高的空间分辨率(例如高3-5倍)的远摄(或变焦)摄像机。
具有扫描功能的远摄相机(称为扫描远摄相机或STC)可将原始视场n-FOVT扩展为有效远摄视场(也称为扫描FOVT或s-FOVT)，克服了与窄n-FOVT相关的一些限制。紧凑型STC可在折叠式相机中实现，例如在共同拥有的美国专利第10578948号中所述内容，或在双折叠式相机中实现，例如在共同拥有的国际专利第PCT/IB2021/059843号中所述内容。一个或两个光路折叠元件(OPFE)，例如棱镜或镜子，沿一个或两个方向旋转，以将n-FOVT引导(或扫描或操纵)至s-FOVT内的任意视点(POV)。
相机镜片的f数(f/#)是EFL与光圈直径(DA)的比率：f/#＝EFL/DA。本领域现有技术，低f/#具有3个主要优点，因此是理想的选择：高信噪比(SNR)、强“自然”散景效果和支持高图像分辨率。除此之外，低f/#可通过最大化相机镜片的光圈面积来实现。
需要注意的是，本文中的“光圈”是指镜片(或镜片组件)的入射光瞳。如果提到“相机光圈”或“光学镜片系统的光圈”，则始终分别指相机或光学镜片系统中镜片的光圈。“光圈”和“净光圈”可互换使用。
有必要并且将一种紧凑型扫描远摄相机纳入移动装置中将是有益的，所述相机包括具有大光圈面积和低f数的镜片。
发明内容
在各种示例性实施例(示例)中，提供一种扫描远摄相机(STC)，包括：一光路折叠元件(OPFE)，用于将一第一光路OP1折叠为一第二光路OP2，其中所述OPFE具有沿所述OP1测量的一光路折叠元件高度HO、沿平行于所述OP2的一轴所测量的一光路折叠元件长度LO、一光路折叠元件入光面及一光路折叠元件出光面；一光路折叠元件致动器；一镜片，具有与所述OP2平行的一镜片光轴、一有效焦距EFL、一F数f/#、沿所述OP1测量的一最大镜片光圈高度HA及沿垂直于所述OP1和所述OP2的一轴所测量的一最大镜片光圈宽度WA；以及一图像传感器，具有一图像传感器对角线SD及沿所述OP1测量的一图像传感器高度HSensor；其中，所述STC具有一扫描远摄相机原生视场n-FOVT，所述光路折叠元件致动器配置为使所述OPFE绕垂直于所述OP1和所述OP2的一第一旋转轴及平行于所述OP1的一第二旋转轴来旋转，以便使用所述n-FOVT扫描一场景，所述第一旋转轴位于距所述光路折叠元件出光面的一距离Δ1处，而且Δ1/LO<0.25。
在一些示例中，Δ1/LO<0.2。在一些示例中，Δ1/LO<0.15。在一些示例中，Δ1/LO<0.1。在一些示例中，Δ1/LO<0.075。
在一些示例中，所述OPFE具有相对于所述OP1的一光路折叠元件中心，其中所述第一旋转轴沿所述OP1位于距所述光路折叠元件中心的一距离ΔC处，而且ΔC与HO的比率满足ΔC/HO>0.015。在一些示例中，ΔC/HO>0.02。
在一些示例中，所述镜片沿所述OP2移动以进行对焦。
在一些示例中，所述扫描远摄相机包括一相机模块，其中所述相机模块被划分为具有模块区域高度(HM)的一模块区域及具有肩部区域高度HS的一肩部区域，HS<HM，所有高度均沿所述OP1测量，其中HS<HA+3mm。在一些示例中，所述OPFE被包含在所述模块区域中，而且所述镜片及所述图像传感器被包含在所述肩部区域中。
在一些示例中，所述镜片被划分为第一镜片组(G1)及第二镜片组(G2)，所述OPFE及所述G1被包含在所述模块区域内，所述G2及所述图像传感器位于所述肩部区域内。
在一些示例中，所述OPFE具有相对于所述OP1的一光路折叠元件中心，其中所述第一旋转轴沿所述OP1位于距所述光路折叠元件中心的一距离ΔC处，而且ΔC与HS的比率满足ΔC/HS>0.015。
在一些示例中，HS<HA+2mm。
在一些示例中，HS<WA。
在一些示例中，HS/HM<0.9。在一些示例中，HS/HM≤0.8。
在一些示例中，HA/HS>0.7。
在一些示例中，HA/HM>0.5。
在一些示例中，DA/HS>0.8。在一些示例中，DA/HM>0.65。
在一些示例中，HM<HO+4mm。在一些示例中，HM<HO+3mm。
在一些示例中，所述扫描远摄相机被包含在一移动装置中，所述移动组织具有规则厚度(T)的一规则区域及具有凸块厚度(T+B)的一凸块区域，所述肩部区域被包含在所述移动装置的规则区域中，所述模块区域被包含在所述移动装置的凸块区域中。在一些示例中，所述移动装置包括一广角相机，所述广角相机具有广角相机图像传感器和广角相机视场(FOVW)。在一些示例中，所述移动装置是智能手机。
在一些示例中，HO<HA+2mm。在一些示例中，HO<HA+1mm。
在一些示例中，SD/EFL>0.4mm。
在一些示例中，所述STC使用一平行(parallel)扫描远摄相机传感器配置。在一些示例中，所述STC使用一反平行(anti-parallel)扫描远摄相机传感器配置。
在一些示例中，扫描提供一有效远摄扫描视场(s-FOVT)，所述s-FOVT具有较长的一水平侧及较短的一垂直侧，而且所述s-FOVT的水平侧(H-FOVT)大于40度。
在一些示例中，扫描提供一有效远摄扫描视场(s-FOVT)，所述s-FOVT的中心位置与所述FOVW的中心位置相同。在一些示例中，扫描提供一有效远摄扫描视场(s-FOVT)，所述FOVW在50至120度的范围内，而且所述s-FOVT覆盖所述FOVW的16:9部分。在一些示例中，扫描提供一有效远摄扫描视场(s-FOVT)，所述FOVW在70至90度的范围内，而且所述s-FOVT覆盖所述FOVW的16:9部分。在一些示例中，所述FOVW在75至85度的范围内，而且所述s-FOVT覆盖所述FOVW的16:9部分。
在一些示例中，所述H-FOVT>45度。在一些示例中，所述H-FOVT>50度。
在一些示例中，扫描提供一有效远摄扫描视场(s-FOVT)，所述s-FOVT具有较长的一水平侧及较短的一垂直侧，而且所述s-FOVT的垂直侧(V-FOVT)>20度。在一些示例中，所述V-FOVT>25度。在一些示例中，所述V-FOVT>30度。
在一些示例中，所述OPFE沿所述第一旋转轴的旋转围绕一零扫描位置超过±5度。在一些示例中，所述OPFE沿所述第二旋转轴的旋转围绕一零扫描位置超过±15度。
在一些示例中，所述OPFE是棱镜。在一些示例中，所述OPFE是棱镜，所述棱镜具有一快速扫描轴及一慢速扫描轴，所述图像传感器的取向使得所述棱镜的所述快速扫描轴与所述s-FOVT的所述水平侧H-FOVT对齐。
在一些示例中，所述扫描远摄相机的EFL＝8-10mm。在一些示例中，所述扫描远摄相机的EFL＝10-25mm。在一些示例中，所述扫描远摄相机的EFL＝25-50mm。
在一些示例中，所述光路折叠元件致动器是一音圈电机。在一些示例中，所述镜片的f/#<3.5。在一些示例中，所述镜片的f/#<3。在一些示例中，所述镜片的f/#<2.5。
在一些示例中，所述OPFE与所述镜片之间的一距离为ΔLO，其中ΔLO/TTL<0.25。
在一些示例中，HO/LO<0.9。在一些示例中，WO/HO>1.5。在一些示例中，WO/HO>1.75。
在一些示例中，所述镜片为切割镜片，沿与所述OP2平行的轴进行切割。在一些示例中，所述切割镜片被切割减少10％至50％。在一些示例中，所述切割镜片被切割X％，切割X％将使MHM和MHS减少0.5·X％-X％。
在一些示例中，所述OPFE是一切割光路折叠元件，沿与所述OP2平行的轴进行切割。在一些示例中，所述切割光路折叠元件被切割10％至40％。在一些示例中，所述切割光路折叠元件具有一切割面，所述切割面沿距所述光路折叠元件出光面的一距离Δcut延伸，Δcut>Δ1。
在一些示例中，所述镜片中的镜片元件具有一平均镜片厚度(ALT)，第一镜片元件(L1)的厚度为T1，而且T1/ALT>1.5。
在一些示例中，在所述G1中的镜片元件具有一平均镜片厚度(ALTG1)，其中ALTG1/ALT>1.25。
在一些示例中，在所述G1及所述G2中的镜片元件分别具有平均镜片厚度ALTG1和ALTG2，其中ALTG1/ALTG2>2。
在一些示例中，第一镜片元件的焦距为f1，其中f1/EFL<0.75。
在一些示例中，G1的一高度HG1与G2的一高度HG2的比率满足HG1/HG2>1.15。在一些示例中，G1的一高度HG1与G2的一高度HG2的比率满足HG1/HG2>1.3。
在一些示例中，第一镜片元件(L1)由玻璃制成。
在一些示例中，所述OPFE为棱镜，所述棱镜包括杂散光防止机构。在一些示例中，所述杂散光防止机构包括位于所述光路折叠元件入光面的二个杂散光罩及位于所述光路折叠元件出光面的二个杂散光罩。在一些示例中，位于所述光路折叠元件入光面的二个杂散光罩分别位于所述光路折叠元件入光面的左边缘及右边缘，位于所述光路折叠元件出光面的二个杂散光罩分别位于所述光路折叠元件出光面的顶部和底部。在一些示例中，位于所述光路折叠元件入光面的二个杂散光罩合计覆盖所述光路折叠元件入光面的面积的10％以上及20％以下。在一些示例中，位于所述光路折叠元件出光面的二个杂散光罩合计覆盖所述光路折叠元件出光面的面积的20％以上及30％以下。
在一些示例中，提供一种移动装置，所述移动装置包括如上述或下文中的STC，其中所述移动装置还包括一应用处理器(AP)。在一些示例中，所述AP配置为使用来自广角相机的图像数据，通过具有所述STC的所述n-FOVT的一场景来自主扫描。在一些示例中，所述AP配置为根据用户输入扫描所述STC的所述n-FOVT的一场景。
附图说明
下面参考本段后面列出的附图来描述本申请公开的实施例的非限制性示例。附图和描述旨在说明和阐述本申请公开的实施例，不应被视为以任何方式进行限制。不同附图中的相同元素可以用相同数字表示。附图中的元素不一定按比例绘制。
图1A至图1D显示现有的双相机(dual cameras)，包括移动装置中的折叠式扫描远摄相机。
图1E显示如图1A至图1D的现有的扫描远摄相机的光路折叠元件在零扫描位置的横截面视图。
图2A显示本申请公开的折叠式扫描远摄相机(STC)的横截面视图。
图2B显示本申请公开的折叠式STC的上视图。
图2C显示本申请公开的另一折叠式STC的横截面视图。
图2D显示本申请公开的另一折叠式STC的上视图。
图3A显示包括图2A至图2B中的折叠式STC的移动装置的横截面视图。
图3B显示包括图2C至图2D中的折叠式STC的另一移动装置的横截面视图。
图3C显示包括图2A至图2D中的折叠式相机和广角相机的又一移动装置的流体图。
图3D显示图3C中的移动装置的上视图。
图3E显示图3C的移动装置的侧视图。
图3F显示包括本文公开的STC以及广角相机的另一种移动装置；
图3G显示图3F的移动装置的上视图；
图3H显示图3F的移动装置的侧视图；
图4A至4C显示图2A至图2B中的折叠STC围绕第一旋转轴的不同扫描状态的横截面视图。
图4D至图4F显示图2C至图2D中的折叠STC围绕第一旋转轴的不同扫描状态的横截面视图。
图5A至图5C显示图2A至图B中的折叠STC围绕第二旋转轴的不同扫描状态的横截面视图。
图5D至图5F显示图2C至图2D中的折叠STC围绕第二旋转轴的不同扫描状态的横截面视图。
图6A和6B显示图2A至图2B中的折叠STC的OPFE以及第一和第二旋转轴。
图6C和6D显示图2C至图2D中的折叠STC的OPFE以及第一和第二旋转轴。
图7显示图2A至图2B和图2C至图D中的折叠STC的视场。
图8显示图2A至图2B中的折叠STC中包含的光学镜片系统。
图9显示图2C至图2D中的折叠STC中包含的光学镜片系统。
图10显示本申请公开的另一个光学镜片系统。
图11A显示本申请公开的又一个光学镜片系统的横截面图。
图11B显示本申请公开的又一个光学镜片系统的上视图。
图11C显示本申请公开的又一个光学镜片系统的立体图。
图12显示包括STC的移动装置，所述STC包括图11A至图11C的又一光学镜片系统。
图13A显示图11A至图11C的又一光学镜片系统所包括的棱镜的侧视图。
图13B显示图13A的棱镜的立体图。
具体实施方式
图1A显示已知的折叠式扫描远摄相机(折叠式STC)100，其包括光路折叠元件(OPFE)102、包含多个镜片元件(未示出)的镜片104、所述镜片104被包含在其中的镜筒110以及图像传感器106。所述镜片104具有沿第一光路112测量的光学镜片高度HL。HL定义镜片104在y方向上的光圈直径(aperture diameter,DA)。光路折叠元件102将光路(OP)从第一光路112(与YZ坐标系中的y轴平行)折叠到第二光路108，第二光路108沿坐标系中的z轴与镜片104的光轴平行。图中显示包括相机100在内的相机模块高度的理论极限(最小模块高度或MHM)和相机模块长度的理论极限(最小模块长度或MLM)。MHM和MLM分别由相机100中包含的元件沿第一光路112和第二光路108的最大尺寸定义。为了使用扫描远摄相机100的n-FOVT扫描场景，光路折叠元件102可以围绕两个轴旋转，第一旋转轴平行于y轴，第二旋转轴平行于x轴。
图1B显示已知的双相机150，其包括扫描远摄相机100及(垂直或直立)广角相机130，其中所述广角相机130包括广角镜片132及广角图像传感器138。所述镜片132被包含在镜筒134中。所述广角相机130具有与光路112基本平行的光路136。
图1C示意性地显示具有外部后表面162并包括现有扫描远摄相机100的已知移动装置160(例如智能手机)的横截面视图。扫描远摄相机100的孔位于后表面162，前表面166可以例如包括屏幕(未示出)。移动装置160具有常规厚度区域(T)和相机凸块区域164，所述区域比规则区域高出高度B。所述凸块区域具有凸块长度(LB)和凸块厚度T+B。如图所示，扫描远摄相机100完全集成在凸块区域中，这样MML和MMH就定义了凸块区域的下限，即LB和T+B。出于工业设计原因，需要较小的相机凸起(即较短的LB)。移动装置160还可以包括应用处理器(AP)，未示出。在一些示例中，AP可以配置为根据用户输入使用扫描远摄相机100的n-FOVT扫描场景。在其他示例中，AP可以配置为使用来自广角相机(例如相机130)的图像数据，以使用扫描远摄相机100的n-FOVT自主扫描场景。
图1D显示了已知的切割镜片元件180的横截面图。镜片元件180被切割了20％，即180的光学宽度WL比其光学高度HL大20％。这意味着光圈也会相应变化，使得光圈不是轴对称的。切割允许较小的HL，这是小MHM所需的(参见图1A)，并且仍然具有相对较大的有效光圈直径(DA)，满足DA>HL。
图1E以横截面视图显示处于零扫描位置的现有扫描远摄相机100的光路折叠元件102。其中，光路折叠元件102是具有光进入表面190和光出射表面191的棱镜。在零扫描位置，光路折叠元件102具有长度LO(沿z轴测量)和高度H0(沿y轴测量)。图中示出了用于绕垂直于所示y-z坐标系的轴旋转光路折叠元件102的第一旋转轴192(如箭头193所示)的位置以及用于绕平行于该轴的轴旋转光路折叠元件102的第二旋转轴194(如箭头195所示)的位置。从第一旋转轴192到光路折叠元件102的光出射表面191的距离标记为Δ192。从第二旋转轴194到光路折叠元件102的光进入表面190的距离标记为Δ194。在已知的扫描远摄相机中，两个旋转轴均位于光路折叠元件102的中心区域，即Δ192与LO、Δ194与H0的比值约为0.5。具体而言，Δ192/LO与Δ194/H0一般满足Δ192/LO＝0.3–0.7及Δ194/H0＝0.3–0.7。
以下，棱镜的“第一旋转轴”表示既不与棱镜的光入射面相交，也不与棱镜的光出射面相交，并且既不与棱镜的光入射面相交也不与棱镜的光出射面相交的旋转轴，例如第一旋转轴192。棱镜的“第二旋转轴”表示与棱镜的光入射面相交并且与棱镜的光出射面相交的旋转轴，例如第二旋转轴194。需要注意的是，如上定义的第一旋转轴表示扫描远摄相机(STC)的“快速扫描轴”(或有效扫描轴)，因为对于棱镜围绕第一旋转轴的每一度旋转运动，s-FOVT移动两度。如上所述，第二旋转轴代表STC的“慢扫描轴”(或低效扫描轴)，因为棱镜绕第二旋转轴每旋转一度，s-FOVT就会移动一度。
在本申请公开的所有示例中，光路折叠元件(OPFE)是具有光入射面、光反射面和光出射面的棱镜。因此，我们可以互换使用“OPFE”和“棱镜”。但是，这并非限制性的，在其他示例中，可以使用具有光入射面的镜子。
图2A显示本申请公开的扫描远摄相机(STC)的横截面视图，编号为200。扫描远摄相机200包括光路折叠元件202(例如棱镜或镜子)、包含N＝6个镜片元件L1–L6的镜片204、(可选的)光学滤波器205及图像传感器206。图2B以上视图显示了扫描远摄相机200。
镜片204具有光轴208。扫描远摄相机200具有光圈209。扫描远摄相机200包括相机的模块外壳210。模块外壳210具有模块区域214，模块区域214具有模块高度(HM)以及模块长度LM,1，以及肩部区域212，肩部高度(HS)比模块区域214低ΔH，即HM>HS，以及肩部长度LM,2。此处及下文中，所有宽度(W)均沿与x轴平行的轴测量，所有高度(H)均沿与y轴平行的轴测量，所有长度(L)均沿与z轴平行的轴测量。
相机200的模块高度的理论极限是“最小模块高度”(或MHM)。相机200的肩高理论极限是“最小肩高”(或MHS)。MHM和MHS分别由扫描远摄相机200中包含的组件的最大高度尺寸定义。MHM由光路折叠元件202的高度HO加上旋转光路折叠元件202所需的额外高度定义，如图所示。在本文公开的所有STC中，通过做出以下两个设计选择可以实现相对较低的MHM：
1.通过将第一光路折叠元件旋转轴(例如402、452和1306，参见图13A至图13B)定位或放置在相对较靠近光路折叠元件的光出射表面的位置，即，Δ402/LO、Δ452/LO和Δ1306/LP的比率相对较小(小于0.25)。
2.使用满足H0<LO的光路折叠元件，例如OPFE202、OPFE252和OPFE 1102。
MHS由图像传感器206的高度(Hsensor)加上旋转OPFE 202所需的额外高度定义。小型MHM和MHS有利于融入智能手机和平板电脑等超薄移动装置中。
需要澄清的是，本申请公开的所有相机模块和光学镜片系统均适用于智能手机、平板电脑等移动装置。
为了实现实际估算，我们分别通过在MHM或MHS上添加1.5毫米的额外高度惩罚来计算HM和HS，即HM＝MHM+1.5mm和HS＝MHS+1.5mm。考虑了光学图像稳定(opticalimagestabilization,OIS)、自动对焦(autofocusing,AF)以及外壳、镜头盖等可能需要的移动。请注意，1.5mm的值是示例性的，绝不是限制性的，并且添加量可能在1到3mm之间变化。
镜片204被分成两个镜片组，第一镜片组(G1)包括L1和L2，第二镜片组(G2)包括L3-L6。G1具有最大光学镜片高度HG1，G2具有最大光学镜片高度HG2，其中HG1>HG2。G1可以包括在模块区域214中，G2可以包括在肩部区域212中。G1具有最大光学镜片宽度WG1，G2具有最大光学镜片宽度WG2，其中WG1>WG2(图2B)。此外，OPFE 202可以包含在模块区域214中，而光学滤波器205和图像传感器206可以包含在肩部区域212中。在其他实施例中，整个镜片204(即G1和G2)可以包含在肩部区域212中。这可能有利于将STC 200集成到纤薄的移动装置中，即具有低高度的移动装置。可能需要较大的HG1，因为它允许STC 200具有较大的DA。可能需要较小的HG2，因为它允许STC 200具有纤薄的肩部区域214，即较小的HS。
为了使用STC 200的原生FOVT(s-FOVT)扫描远距视场(s-FOVT)，OPFE 202沿两个维度旋转。OPFE 202显示了扫描s-FOVT所需的几种旋转状态。扫描s-FOVT的旋转可以由音圈电机(voice coilmotor,VCM)驱动。OPFE 202是切割(或D-cut)棱镜。
图2C显示本申请公开的另一种STC，其编号为250，其为横截面图。图2D示出了STC250的上视图。STC 250包括OPFE 252(例如棱镜或镜子)、包括N＝6个镜片元件L1–L6的镜片254、(可选)光学滤波器255和图像传感器256。OPFE252显示了扫描s-FOVT所需的几种旋转状态。OPFE 252是切割(或D-cut)棱镜。
镜片254是切割镜片。所述镜片254具有光轴258、光学镜片高度HL和光学镜片宽度WL。STC 250具有光圈259。STC 250包括相机模块外壳260。所述模块外壳260具有模块区域264，模块区域264具有模块高度HM以及模块区域长度LM,1，以及肩部区域262，肩部高度HS比HM低ΔH，即HM>HS，以及肩部区域长度LM,2。出于工业设计原因，最小化LM,1是有益的，因为它允许移动装置具有较小的LB(图3B)。
模块高度和STC 250肩高理论极限分别为MHM和MHS，如上定义。HM和HS分别通过在MHM或MHS上加上罚分1.5mm来计算，即HM＝MHM+1.5mm和HS＝MHS+1.5mm。
镜片254完全包含在肩部区域262中。OPFE 252包含在模块区域264中。光学滤波器255和图像传感器256包含在肩部区域262中。
在其他示例中，一个或多个第一镜片元件可以包括在模块区域264中。对于镜片254，高度HL1大于所有其他镜片元件的L1可以包括在模块区域264中。
图3A以横截面视图显示包括图2A至图2B中的STC 200的移动装置300(例如智能手机)。移动装置300具有前表面302(例如包括屏幕，未示出)和包括STC 200的孔径209的后表面310。移动装置300具有厚度为“T”的规则区域312和比规则区域312高出(向外突出)高度B的相机凸块区域314。凸块区域具有凸块长度(LB)和凸块厚度T+B。从工业设计的角度来看，希望最小化凸块面积，即具有较短的LB。为了实现短LB，STC 200的模块区域214包含在凸块区域314中，而STC 200的肩部区域212包含在规则区域312中。这意味着OPFE 202和镜片204的G1包含在凸块区域314中，而镜片204的G2和图像传感器206包含在规则区域312中。
可选地，在一些实施例(也称为示例)中，肩部区域212的部分也可包含在凸块区域314中。在其他实施例中，镜片204的G1和G2均包含在凸块区域314中，即整个镜片204。
图3B以横截面视图显示编号为320的移动装置(例如智能手机)，包括图2C至图2D中的STC 250。移动装置320具有前表面322(例如，包括屏幕，未示出)和后表面330，包括STC250的孔径259。移动装置320具有厚度为“T”的规则区域332和摄像头凸起区域334，摄像头凸起区域334比规则区域332高出高度B，凸起区域长度为LB。为了实现短LB，STC 250的模块区域264包含在凸块区域334中，而STC 250的肩部区域262包含在规则区域332中。OPFE 252包含在凸块区域334中，而镜头254和图像传感器256包含在规则区域332中。移动装置300和320还可以包括广角相机(例如提供广角相机图像的广角相机130)和应用处理器(AP)。在一些示例中，AP可以配置为使用广角相机图像来分析场景，并且基于场景分析，自主地使用STC 200和STC 250的n-FOVT扫描场景。在其他示例中，AP可以配置为基于用户的输入使用STC 200和STC 250的n-FOVT扫描场景。广角相机的视场角(FOVW)可能在50度-120度或更大范围内，例如80度。在零扫描位置，n-FOVT的中心位置与FOVW的中心位置重合。s-FOVT的中心位置与FOVW的中心位置重合。在一些示例中，s-FOVT覆盖FOVW的16:9部分。
图3C至图3E显示了另一编号为340的移动装置(例如智能手机)，包括STC(例如图2A至图2B中的STC 200或图2C至图2D中的STC 250)以及广角相机344。在下文中，我们仅以STC 200为例进行说明。图3C显示移动装置340的立体图。图3D显示移动装置340的上视图。图3E显示移动装置340的侧视图。广角相机344具有广角相机镜头(未示出)、广角相机光圈346和广角相机图像传感器348。移动装置340具有前表面342(例如，包括屏幕，未示出)和后表面350，包括STC和广角相机344的光圈。当从上视图(图3D)考虑时，移动装置340具有矩形形状，并且具有沿x轴测量的设备宽度(WD)以及沿z轴测量的设备高度(HD)，如图所示。WD：HD的比率通常不同于1：1，并且可以是16：9、19：9或类似的。也就是说，通常WD>HD。图像传感器206和图像传感器348都具有矩形形状。下面，图像传感器的相应宽度和高度定义如下：图像传感器的宽度表示(或指示)图像传感器的最大尺寸，图像传感器的高度表示图像传感器的第二大尺寸。STC 200的图像传感器206具有沿x轴测量的远摄传感器宽度(WS,T)和沿y轴测量的远摄传感器高度(HS,T)，如图所示。广角相机344的图像传感器348具有沿x轴测量的广角传感器宽度(WS,W)和沿z轴测量的广角传感器高度(HS,W)，如图所示。通常，广角相机344集成到移动装置340中，使得WS,W基本平行于WD。对于两个图像传感器，WS:HS的比例通常不同于1:1，并且可以是4:3、16:9或类似的。也就是说，通常WS>HS。图像传感器206和图像传感器348的WS:HS比率可以相同，也可以不同。在移动装置340中，STC 200集成到移动装置340中，使得WS,T基本平行于WS,W和WD。HS,T基本垂直于HS,W。当从侧视图考虑将STC 200并入移动装置340时，图像传感器206平行于移动装置340(即，图像传感器206的矩形形状平行于移动装置340的矩形形状)。因此，在下文中我们将此配置称为“平行STC传感器配置”。
图3F至图3H显示了另一个编号为360的移动装置(例如智能手机)，包括STC 1250以及广角相机344。STC 1250包括光学镜片系统，例如光学镜片系统1100(参见图11)，包括OPFE 1102、镜片(未示出)和图像传感器1106。图3F显示了移动装置360的立体图。图3G显示了移动装置360的上视图。图3H显示移动装置360的侧视图。移动装置360具有前表面362和后表面370，包括STC 1250和广角相机344的孔径。移动装置360具有沿x轴测量的装置宽度(WD)以及沿z轴测量的装置高度(HD)，如图所示。图像传感器1106和图像传感器348都具有矩形形状。STC 1250的图像传感器1106具有沿y轴测量的长焦传感器宽度(WS,T)和沿x轴测量的长焦传感器高度(HS,T)，如图所示。广角相机344的图像传感器348具有沿x轴测量的广角传感器宽度(WS,W)和沿z轴测量的广角传感器高度(HS,W)，如图所示。通常，广角相机344集成到移动装置340中，使得WS,W基本平行于WD。对于两个图像传感器，WS:HS的比率通常不同于1:1，并且可以是4:3、16:9或类似的。图像传感器1106和图像传感器348可以具有相同的WS:HS比率，也可以不相同。在移动装置360中，STC 1250集成到移动装置360中，使得WS,T基本垂直于WS,W和WD，而WS,W和WD彼此平行。HS,T基本垂直于HS,W，基本平行于WS,W。当从侧视图考虑将STC1300并入移动装置360时，图像传感器1106的方向与移动装置360反平行(即，图像传感器1106的矩形形状的方向与移动装置360的矩形形状反平行)。因此，在下文中我们将此配置称为“反平行STC传感器配置”。
图4A示出图2A至图2B中不具有模块外壳210的STC 200在零扫描位置的横截面视图。零扫描位置由OPFE 202的顶面与z轴平行定义，使得n-FOVT位于s-FOVT的中心。OPFE 202绕第一旋转轴402旋转，该旋转轴平行于x轴(即垂直于所示的y轴和z轴)。未切割中心轴404表示未切割OPFE 202相对于y轴的中心，即如果OPFE 202未被切割，则未切割中心轴404将位于未切割OPFE的中心。切割中心轴406表示切割OPFE 202相对于y轴的中心，即切割中心轴406位于切割OPFE 202的中心。如可见的，第一旋转轴402与镜片204的光轴208相交。但是，第一旋转轴402不与非切割中心轴404相交，也不与切割中心轴406相交。第一旋转轴402位于距非切割中心轴404的距离ΔC处。相对于OPFE 202的y轴的偏心位置有利于最小化MHM。图像传感器206以平行STC传感器配置定向。
图4B显示图4A中不具有模块外壳210的STC 200相对于第一旋转轴402处于最大逆时针旋转状态。显示逆时针旋转方向412。
图4C示出了图4A至图4B中不具有模块壳体210的STC 200相对于第一旋转轴402处于最大顺时针旋转状态。显示顺时针旋转方向414。
图4D以横截面视图显示了图2C至图2D中不具有模块外壳260的处于零扫描位置的STC 250。OPFE 252绕与x轴平行(即垂直于所示的y轴和z轴)的第一旋转轴452旋转。非切割中心轴454表示非切割OPFE 252相对于y轴的中心。切割中心轴456表示切割OPFE252相对于y轴的中心。第一旋转轴452与镜片254的光轴258相交，但第一旋转轴452不与非切割中心轴454相交，也不与切割中心轴456相交。第一旋转轴452位于距非切割棱镜中心轴454的距离ΔC处。OPFE 252的偏心位置有利于最小化MHM。图像传感器256以平行STC传感器配置定向。
图4E示出图4D中不具有模块外壳260的STC 250相对于第一旋转轴452处于最大逆时针旋转状态。
图4F显示图4D至图4E中的不具有模块外壳260的STC 250相对于第一旋转轴452处于最大顺时针旋转状态。
显示逆时针旋转方向462和顺时针旋转方向464。
图5A显示图2A至图2B中不具有模块外壳210的STC 200在零扫描位置的上视图。零扫描位置由OPFE 202的顶面与z轴平行定义，使得n-FOVT位于s-FOVT的中心。OPFE 202绕与y轴平行(即垂直于所示的x轴和z轴)的第二旋转轴502旋转。
图5B显示图5A中不具有模块壳体210的STC 200相对于第二旋转轴502处于最大顺时针旋转状态。显示顺时针旋转方向512。
图5C显示图5A至图5B中不具有模块壳体210的STC 200相对于第二旋转轴502处于最大逆时针旋转状态。示出了逆时针旋转方向514。
图5D显示图2C至图2D中不具有模块外壳260的STC 250在零扫描位置的顶视图。OPFE 252绕与y轴平行(即垂直于所示的x轴和z轴)的第二旋转轴552旋转。
图5E显示图5D中不具有模块外壳260的STC 250相对于第二旋转轴552处于最大顺时针旋转状态。
图5F显示图5D至图5E中不具有模块外壳210的STC 250相对于第二旋转轴552处于最大逆时针旋转状态。
图中显示顺时针旋转方向562和逆时针旋转方向564。图6A显示STC200的OPFE 202在零扫描位置的横截面视图。图中示出了第一旋转轴402和第二旋转轴502的位置。从第一旋转轴402到OPFE 202的光出射表面604的距离标记为Δ402。其中，Δ402＝0.5mm。OPFE202是切割棱镜，其具有切割底角(或边缘)612。考虑沿z轴的切割，切割表面从光出射表面604沿距离Δcut延伸，如图所示。有利的是，第一旋转轴402位于该距离Δcut内。这对于本文公开的所有其他OPFE也有效，例如OPFE 202、OPFE 252和OPFE 1102。
第二旋转轴502到OPFE 202的入光面602的距离为Δ502，此处Δ502＝4.3mm。
图6B以横截面视图显示图6A中的STC 200的OPFE 202。显示围绕第一旋转轴402的第一旋转方向606和围绕第二旋转轴404的第二旋转方向608。还显示OPFE 202的棱镜高度HP和棱镜长度LP。其中，LP＝7.1mm及HP＝6.9mm。Δ402/LP＝0.07和Δ502/HP＝0.62的比率。
图6C以横截面视图显示了STC 250的OPFE 252处于零扫描位置。OPFE 252是棱镜。图中示出了第一旋转轴452和第二旋转轴552的位置。第一旋转轴452到OPFE 252的光出射面654的距离为Δ452。这里，Δ452＝0.5mm。第二旋转轴552到OPFE 252的光入射面652的距离为Δ552。这里，Δ552＝3.5mm。
图6D以横截面视图显示了图6C中的STC 250的OPFE 252。显示围绕第一旋转轴452的第一旋转方向656和围绕第二旋转轴454的第二旋转方向658以及OPFE 252的长度LP和高度HP。此处，LP＝7.2mm且HP＝6.7mm。Δ452/LP＝0.07及Δ552/HP＝0.52的比率。
图7显示已知广角相机和STC(例如STC 200或STC 250或STC 1250)的示例性广角相机FOV(FOVW)、s-FOVT和9个n-FOVT(标记为1-9)。FOVW显示沿FOVW对角线测量的典型广角相机FOV，例如82°。在此示例中，16:9FOV比率的FOVW覆盖约69.4°x42.6°(即水平方向69°，垂直方向42°)。s-FOVT显示了可以用STC覆盖的场景片段，即它包括可以用STC到达的所有视点(points of view,POV)。在一些示例中，s-FOVT可以覆盖16:9FOV比率的FOVW，如图7所示。如图所示，FOVW和s-FOVT具有“较长边”702(此处沿z轴)和“较短边”704(此处沿z轴)。
STC 200的s-FOVT覆盖50.9°x32.5°(水平方向50.9°，垂直方向32.5°)。9个n-FOVT表示最大扫描位置。n-FOVT 5，即(中，中)位置，表示零扫描位置。例如，n-FOVT 1表示将STC200最大扫描到左上位置时获得的n-FOVT，n-FOVT 6表示将STC 200最大扫描到底部中心位置时获得的n-FOVT等。表1分别提供了OPFE 202绕(第一旋转轴402、第二旋转轴502)的旋转值，这些旋转值是扫描到9个相应的n-FOVT所需的。这些值指的是从n-FOVT 5开始的扫描动作，即(中，中)位置。例如，为了将n-FOVT扫描到n-FOVT 9或(下，右)，从(中，中)位置n-FOVT5开始，OPFE 202必须绕第一旋转轴402旋转-7.85度，绕第二旋转轴502旋转-15.46度。
左 中 右
上 (1.76,21.67) (4.86,0) (1.76,-21.67)
中 (-3.16,18.49) (0,0) (-3.16,-18.49)
下 (-7.85,15.46) (-4.86,0) (-7.85,-15.46)
表1
对于包括光学镜片系统900的STC 250，表2提供了OPFE 252分别绕(第一旋转轴452、第二旋转轴552)的旋转值，这些旋转值是扫描到图7中所示的9个相应的n-FOVT所需的。STC 250的s-FOVT覆盖69.5°x42.58°。这意味着STC 250的s-FOVT覆盖16:9比例的FOVW，对角线FOVW＝82°，如图7所示。
左 中 右
上 (3.63,29.80) (8.35,0) (3.63,-29.80)
中 (-5.80,24.02) (0,0) (-5.80,-24.02)
下 (-11.67,18.83) (-8.35,0) (-11.67,-18.83)
表2
对于包括光学镜片系统1000的另一个STC(未示出)，表3提供了OPFE 1002分别绕第一旋转轴和绕第二旋转轴的旋转值，这些旋转值是扫描到图7中所示的9个相应的n-FOVT所需的。包括光学镜片系统1000的STC的s-FOVT覆盖69.5°x 42.58°。这意味着s-FOVT覆盖具有对角线FOVW＝82°的16:9比例的FOVW。
左 中 右
上 (1.49,25.54) (5.79,0) (1.49,-25.54)
中 (-4.31,21.34) (0,0) (-4.31,-21.34)
下 (-9.67,17.16) (-5.79,0) (-9.67,-17.16)
表3
在一些示例中，OPFE可以围绕一个轴或两个轴旋转以实现光学图像稳定(opticalimage stabilization,OIS)。在一些示例中，对于每个轴，OPFE可以围绕零位置旋转±2度或±5度以执行OIS。在其他示例中，OPFE可以围绕零位置旋转甚至±10度或更多以执行OIS。在这些示例中，通常，包括STC的移动装置还包括附加传感器，例如惯性测量单元(inertialmeasurement unit,IMU)和处理器，例如应用处理器(application processor,AP)或微控制器单元(micro controller unit,MCU)。附加传感器用于感测移动装置的意外旋转，并且基于附加传感器的感测数据，处理器计算OPFE旋转控制信号，该信号控制OPFE的旋转运动，从而减轻(或抵消)移动装置的意外旋转。
图8以横截面视图和光线追踪的形式显示了图2A至图2B中STC 200中包含的光学镜片系统800。OPFE 202和镜片204之间的距离ΔLO为2.7mm。
镜片元件L1的光学高度(HL1)和宽度(WL1)可以定义G1的光学高度和宽度(即HL1＝HG1和WL1＝WG1)以及相机200的光圈，使得镜片元件L1的光学高度和光学宽度也分别表示镜片204的光圈高度(HA)和光圈宽度(WA)。L1和G1的D切割(D-cut)意味着STC 200的光圈也会相应变化，使得光圈不是轴对称的。通过切割，可以实现较小的镜片高度HG1，这是小型MHM所必需的，同时仍然可以实现相对较大的有效孔径直径(DA)，满足DA>HG1。
在其他示例中，镜片204的EFL可以是8mm-50mm。
G2也是D-cut。镜片元件L3的光学高度(HL3)和宽度(WL3)可以定义G2的光学高度、宽度和光圈。棱镜202也是D-cut。表2至表3给出了图8中镜片元件示例的详细光学数据和表面数据。为这些示例提供的值纯粹是说明性的，根据其他示例，可以使用其他值。
表面类型在表4中定义。表面的系数在表5中定义。表面类型为：
a)平坦(Plano)：平面，无曲率
b)Q类型1(QT1)表面垂度公式：
c)均匀非球面(ASP)表面垂度公式：
其中{z,r}是标准圆柱极坐标，c是表面的近轴曲率，k是圆锥参数，rnorm通常是表面通光孔径的一半，An是镜片数据表中所示的多项式系数。Z轴朝向图像为正。孔径半径的值以通光孔径半径给出，即DA/2。参考波长为555.0nm。除折射率指数(Index)和阿贝数(Abbe#)之外，单位均为毫米。
表6至表11也使用相同的公式、单位和定义。
表4
表5
表5(续)
图9显示图2C至图2D中的STC 250中包含的光学镜片系统900的横截面图和光线追踪图。ΔLO为2.7mm，ΔC为0.15mm。
镜片元件L1的光学高度(HL1)和宽度(WL1)可定义镜片254的光学高度和宽度以及STC 250的光圈，使得镜片元件L1的光学高度和光学宽度也分别表示镜片254的光圈高度(HA)和光圈宽度(WA)。L1的D-cut意味着STC 250的光圈也会相应变化。切割允许较小的HA和仍然相对较大的有效DA，以满足DA>HA。在其他示例中，镜片254的EFL可以是8mm-50mm。棱镜252也是D-cut。s-FOVT为69.5度x42.58度，即水平方向的s-FOVT(H-s-FOVT)为H-s-FOVT＝69.5度，垂直方向的s-FOVT(V-s-FOVT)为V-s-FOVT＝42.58度。s-FOVT覆盖广角摄像头的16:9的FOV比率，FOVW＝82度(对角线)，可与STC一起包含在移动装置中。
详细的光学数据和表面数据见表6-7。
表6
表7
表7(续)
图10以横截面视图和光线追踪的形式显示了本申请公开的另一个光学镜片系统1000。光学镜片系统1000可以包括在STC中，例如STC 200或STC 250。光学镜片系统1000包括棱镜1002、包括N＝6个镜片元件的镜片1004、(可选)光学滤波器1005和图像传感器1006。ΔLO为2.7mm，ΔC为0.15mm。第一旋转轴到OPFE 1002的光出射表面的距离为0.5mm。第二旋转轴到OPFE 1000的光出射表面的距离为4.3mm。
镜片元件L1的HL1和WL1可定义镜片1004的光学高度和宽度以及包括光学镜片系统1000的STC的光圈，使得镜片元件L1的光学高度和光学宽度也分别表示镜片1004的光圈高度(HA)和光圈宽度(WA)。镜片1004(即L1和其他镜片元件)以及棱镜1002为D-cut。在其他示例中，镜片1004的EFL可以是8mm-50mm，SD可以是4mm-15mm。表8-9给出了详细的光学数据和表面数据。
表8
表9
表9(续)
图11显示本申请公开的具有光线追踪功能的另一个光学镜片系统1100。图11A显示光学镜片系统1100的横截面图。图11B显示光学镜片系统1100的上视图。图11C显示光学镜片系统1100的立体图。
光学镜片系统1100包括OPFE 1102(例如棱镜或镜子)、包括N＝6个镜片元件L1–L6的镜片1104、(可选)光学滤光片1105和图像传感器1106。镜片1104具有光轴1108。镜片1104是切割镜片(cut lens)。切割使得镜片1104的高度(HL，沿y轴测量)为5.1mm，如图11A所示。这意味着切割比，即镜片元件的高度与其宽度之差的比率，为20％或更小。切割镜片1104之类的镜片有两个好处：它降低了切割镜片本身的高度(从而降低了MHS)，并且降低了OPFE(例如OPFE 1102)的高度(从而降低了MHM)。具体而言，将镜片切割X％将使MHM和MHS降低约0.5·X％-X％。例如，将镜片切割20％将使MHM和MHS降低约10％-20％。
在图11C中可以看到，图像传感器1106以反平行STC传感器配置定向。将图像传感器1106定向为反平行STC传感器配置是有益的，因为它将OPFE 1102的快速扫描轴与s-FOVT的较长边对齐，将OPFE 1102的慢速扫描轴与s-FOVT的较短边对齐。因此，覆盖s-FOVT所需的最大旋转运动可以小于使用平行STC传感器配置的STC。例如，为了覆盖16:9比例的FOVW＝82°(对角线)，对于STC 1250(反平行STC传感器配置)，OPFE 1102的最大旋转运动为21.35°(见表12)，而对于STC 250和光学镜片系统1000(平行STC传感器配置)，OPFE 252和OPFE1002的最大旋转运动分别为29.8°(见表2)和25.5°(见表3)。较小的最大旋转运动是有益的，因为它们可以由更简单的致动器以及更简单和更准确的致动控制提供。
详细的光学数据和表面数据在表10-11中给出。给出了基于本领域已知的有效镜片孔径直径的有效f/#。
表10
表11参考图7，STC 1250的s-FOVT覆盖69.4°x42.6°。值得注意的是，s-FOVT覆盖广角(或主要)相机(例如130)的16:9的FOVW比率，其(对角线)FOVW＝82°。表12分别提供了OPFE1202围绕第一次和第二次旋转的旋转值，这些旋转值是扫描到图7中所示的9个相应的n-FOVT所需的。这些值指的是从n-FOVT 5，即(中，中)位置，开始的扫描动作。例如，为了将n-FOVT扫描到n-FOVT 9或(下，右)，从(中，中)位置n-FOVT 5开始，OPFE 1202必须绕第一个旋转轴旋转-13.18度，绕第二个旋转轴旋转-8.9度。
左 中 右
上 (9.2,21.35) (12.05,0) (9.2,-21.35)
中 (-1.99,17) (0,0) (-1.99,-17)
下 (-13.18,8.9) (-12.05,0) (-13.18,-8.9)
表12
图12以横截面视图显示包括STC 1250的移动装置1200(例如智能手机)。STC 1250可以包括图11A至图11C中所示的光学镜片系统1100。移动装置1200具有前表面1202(例如包括屏幕，未示出)和包括STC 1250的孔径1259的后表面1210。移动装置1200具有厚度为“T”的规则区域1212和比规则区域1212高出高度B的相机凸块区域1214。凸块区域1214具有凸块长度(LB)和凸块厚度T+B。为了实现短LB，STC 1250的模块区域1252(高度为MHM)包含在凸块区域1214中，而STC 1250的肩部区域1254(高度为MHS<MHM)包含在规则区域1312中。这意味着OPFE 1102包含在凸块区域1214中，而镜片1104和图像传感器1106包含在规则区域1212中。可选地，在一些实施例中，肩部区域1254的部分也可以包含在凸块区域1214中。
图13A至图13B显示了STC 1250的OPFE 1102(此处为棱镜)处于零扫描位置。图13A显示了OPFE 1102的侧视图(或横截面视图)。图13B显示了OPFE 1102的立体图。
OPFE 1102具有入光面1302和出光面1304。图中示出了第一旋转轴1306和第二旋转轴1312的位置。OPFE1102具有棱镜高度(HP)和光学(或光学活性)棱镜高度(HP-O)、棱镜长度(LP)和光学棱镜长度(LP-O)以及棱镜宽度(WP)，如图所示。
第一旋转轴1306到OPFE 1102的出光面1304的距离为Δ1306。这里，Δ1306＝0.5mm，Δ1306与棱镜长度LP的比率为Δ1306/LP＝0.07。OPFE 1102的偏心位置有利于最小化MHM。第二旋转轴1312到OPFE 1102的入光面1302的距离为Δ1312。这里，Δ1312＝3.35mm，Δ1312与棱镜高度的比率为Δ1312/HP＝0.55。
OPFE 1102具有非切割中心轴1332，其指示非切割OPFE 1102相对于y轴的中心。OPFE 1102具有切割中心轴1334，其指示切割OPFE 1102相对于y轴的中心。第一旋转轴1306和第二旋转轴1312均与镜片1104的光轴1108以及非切割中心轴1332相交。换句话说，参考图4D和图6A至图6D，在光学镜片系统1100中ΔC＝0。
OPFE 1102包括高度为HT-SM的出射面顶部杂散光防护罩1322、高度为HB-SM的出射面底部杂散光防护罩1324、长度为LL-SM的入射面左杂散光防护罩1326和长度为LR-SM的入射面右杂散光防护罩1328。值和范围在表13中以毫米为单位给出。杂散光防护罩是有益的，因为它们可防止杂散光到达图像传感器(例如图像传感器1106)。杂散光是从场景中的物体发出或反射的不需要的光，光进入相机的光圈并以与计划(或期望)光路不同的光路到达图像传感器。计划光路描述如下：
1.光由场景中的物体发射或反射。
2.光进入相机的光圈。
3.例如，当OPFE是镜子时，光在镜子表面反射一次。例如，当OPFE是棱镜时，光通过棱镜的光入射表面一次，在棱镜的反射表面反射一次，然后通过棱镜的光出射表面一次。
4.光通过镜头的所有表面一次。
5.光照射到图像传感器上。
通过除上述计划光路之外的任何光路到达图像传感器的光均视为不期望的光，并称为杂散光。
表13中给出了值和范围，单位为毫米。
LP-O/LP＝0.76，即位于光进入表面1302处的左杂散光防护罩1326和右杂散光防护罩1328合计覆盖了光进入表面1302面积的20％以上和30％以下的表面面积。HP-O/HP＝0.83，即位于光出射表面1304处的顶部杂散光防护罩1322和底部杂散光防护罩1324合计覆盖了光进入表面1304面积的10％以上和20％以下的表面面积。
值 值范围
HP 6.11 3-10
HP-O 5.1 2-10
LP 6.72 3-12
LP-O 5.13 2-12
WP 10.3 4–15
HT-SM 0.81 0.1–2.5
HB-SM 0.2 0.05–2.5
LL-SM 0.83 0.1–4
LR-SM 0.76 0.1–4
Δ1306 0.5 0.2–3
Δ1312 3.35 1.5–6
表13
表14总结了STC 200、STC 250和STC 1230以及光学透镜系统800、900、1000和1100中包含的各种特征的值及其比率。HG1,WG1,HG2,WG2,ΔC,HA,WA,DA,HAG2,WAG2,DAG2,HP,WP,LP,ΔLO,TTL,BFL,EFL,EFLG1,EFLG2,SD,HSensor,MHS,MHM,HS,HM,ALT,ALTG1,ALTG2,T1,f1以毫米(mm)为单位给出。n-FOVT,s-FOVT,α-OPFE及β-OPFE以度为单位给出。
在其他示例中，这些值可能与此处给出的值相差例如±10％、±20％或甚至±30％。
-类型(Type)指定光学镜头系统是否使用平行STC传感器配置(P)或反平行STC传感器配置(A-P)。
-“16:9W比率”表示相应光学透镜系统的s-FOVT是否覆盖(Y)具有对角线FOVW＝82°的广角相机的16:9比率。
-DA是光圈直径。对于切割透镜，给出了有效光圈直径。“有效光圈直径”在此表示圆形(或轴对称)光圈的直径，其中圆形光圈具有与切割透镜(具有非轴对称光圈)相同的光圈面积。
-EFLG1和EFLG2分别是透镜组G1和G2的有效焦距。
-平均透镜厚度(averagelens thickness,ALT)测量所有透镜元件的平均厚度。ALTG1和ALTG2分别是G1和G2的ALT。
-T1是L1的中心厚度。F1是L1的焦距。
-此处未具体定义的所有其他参数均具有本领域已知的通常含义。
表14
虽然本公开内容已经根据某些实施例和通常相关的方法进行了描述，但是对于本领域技术人员来说，实施例和方法的改变和置换是显而易见的。本公开内容应理解为不受本文所述具体实施例的限制，而仅受所附权利要求的范围限制。
此外，为了清楚起见，本文使用的术语“基本上”表示值在可接受范围内变化的可能性。根据一个示例，本文使用的术语“基本上”应解释为表示可能在任何指定值之上或之下变化高达5％。根据另一个示例，本文使用的术语“基本上”应解释为表示可能在任何指定值之上或之下变化高达2.5％。根据另一个示例，本文使用的术语“基本上”应解释为表示可能在任何指定值之上或之下变化高达1％。
本说明书中提及的所有参考文献均以引用的方式全文并入本说明书中，其引用程度与每篇参考文献均被明确且单独地指明以引用的方式并入本说明书中相同。此外，本申请中对任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认该参考文献可作为本公开的现有技术。

Claims (20)

1.一种扫描远摄相机(STC)，其特征在于：所述扫描远摄相机(STC)包含：单一个光路折叠元件(OPFE)，用于将定义一高度H的轴的一第一光路OP1折叠为定义一长度L的轴的一第二光路OP2；
一光路折叠元件致动器；
一镜片，具有与所述OP2平行的一镜片光轴、一有效焦距EFL及一F数f/#，所述有效焦距EFL的范围在8mm至10mm，f/#<3.5；及
一图像传感器；
其中所述STC具有一扫描远摄相机原生视场n-FOVT；
其中所述光路折叠元件致动器配置为使所述OPFE绕一第一旋转轴及一第二旋转轴来旋转，以使用所述n-FOVT扫描一场景，从而提供一有效远摄扫描视场s-FOVT；
其中所述s-FOVT具有一较长侧及一较短侧；
其中所述s-FOVT的所述较长侧大于40度。
2.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述第一旋转轴垂直于所述OP1和所述OP2，所述第二旋转轴平行于所述OP1。
3.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述OPFE具有沿平行于所述OP2的一轴所测量的一光路折叠元件长度LO、一光路折叠元件入光面及一光路折叠元件出光面，所述第一旋转轴位于距所述光路折叠元件出光面的一距离Δ1处，而且Δ1/LO<0.25。
4.如权利要求3所述的扫描远摄相机，其特征在于：Δ1/LO<0.15。
5.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：f/#<3。
6.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：f/#<2.5。
7.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述扫描远摄相机被包含在一双相机中，所述双相机包含一广角相机，所述广角相机具有一广角相机视场FOVW，所述s-FOVT的中心位置与所述FOVW的中心位置相同。
8.如权利要求7所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述FOVW在50至120度的范围内，而且所述s-FOVT覆盖所述FOVW的16:9部分。
9.如权利要求7所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述FOVW在75至85度的范围内，而且所述s-FOVT覆盖所述FOVW的16:9部分。
10.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述s-FOVT的所述较长侧大于45度。
11.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述s-FOVT的所述较长侧大于50度。
12.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述s-FOVT的所述较短侧大于20度。
13.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述s-FOVT的所述较短侧大于25度。
14.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述s-FOVT的所述较短侧大于30度。
15.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述OPFE沿所述第一旋转轴的旋转围绕一零扫描位置超过±5度。
16.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述OPFE沿所述第二旋转轴的旋转围绕一零扫描位置超过±15度。
17.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述OPFE是棱镜。
18.如权利要求1所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述镜片具有沿所述OP1测量的一最大镜片光圈高度HA，所述STC被包含在一相机模块中，所述相机模块被划分为具有一模块区域高度HM的一模块区域及具有一肩部区域高度HS的一肩部区域，所述模块区域高度HM及所述肩部区域高度HS沿所述OP1测量，且HS<HA+3mm。
19.如权利要求1至18中的任一项所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述扫描远摄相机被包含在一移动装置中。
20.如权利要求19所述的扫描远摄相机，其特征在于：所述移动装置是智能手机。
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