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TWI901343B - 折疊式透鏡系統 - Google Patents

折疊式透鏡系統

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Publication number
TWI901343B
TWI901343B TW113134346A TW113134346A TWI901343B TW I901343 B TWI901343 B TW I901343B TW 113134346 A TW113134346 A TW 113134346A TW 113134346 A TW113134346 A TW 113134346A TW I901343 B TWI901343 B TW I901343B
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TW
Taiwan
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lens
incident
light
module
angle
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Application number
TW113134346A
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TW202501091A (zh
Inventor
林台淵
趙鏞主
許宰赫
張道炯
Original Assignee
南韓商三星電機股份有限公司
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Publication date
Application filed by 南韓商三星電機股份有限公司 filed Critical 南韓商三星電機股份有限公司
Publication of TW202501091A publication Critical patent/TW202501091A/zh
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Publication of TWI901343B publication Critical patent/TWI901343B/zh

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Abstract

一種折疊式透鏡系統包括：透鏡模組，包括多個透鏡；影像感測器，具有成像平面；以及第一反射模組，設置於透鏡模組與影像感測器之間且被配置成將穿過透鏡模組的光的路徑改變多次。穿過透鏡模組的光經歷第一反射模組的三次全內反射及兩次反射。

Description

折疊式透鏡系統
[相關申請案的交叉參考]
本申請案主張於2022年4月5日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2022-0042397號的優先權權益，所述韓國專利申請案的全部揭露內容出於全部目的併入本案供參考。
本揭露是有關於一種折疊式透鏡系統。
相機模組主要可用於例如智慧型手機等可攜式電子裝置中。可攜式電子裝置的厚度因應於市場需求而趨於減小，且因此，亦可能需要相機模組的小型化。
詳細而言，為防止相機模組的高度顯著地影響可攜式電子裝置的厚度，可提出具有用於改變光的路徑的反射構件的相機模組。
由於此種相機模組會藉由反射構件而改變光的路徑，因此可存在相機模組的總軌跡長度（自最靠近物體側的透鏡至成像平面的距離）無法影響可攜式電子裝置的厚度的優點。
然而，在此種情形中，可能存在相機模組的總軌跡長度在一個方向上變得過大的問題。
以上資訊僅供作為背景資訊來幫助理解本揭露。關於以上任何內容是否可適合作為本揭露的先前技術，則未做出確定，亦未做出斷言。
提供此發明內容是為了以簡化形式介紹下文在實施方式中所進一步闡述的一系列概念。此發明內容並不旨在辨識所主張標的物的關鍵特徵或本質特徵，亦非旨在用於幫助確定所主張標的物的範圍。
在一個一般態樣中，一種折疊式透鏡系統包括：透鏡模組，包括多個透鏡；影像感測器，具有成像平面；以及第一反射模組，設置於透鏡模組與影像感測器之間且被配置成將穿過透鏡模組的光的路徑改變多次，其中穿過透鏡模組的光經歷第一反射模組的三次全內反射（total internal reflection）及兩次反射。
第一反射模組可包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面及第六表面，第一表面可被設置成最靠近透鏡模組，且第六表面可被設置成最靠近影像感測器，第一表面與第二表面之間的角、第二表面與第三表面之間的角以及第四表面與第六表面之間的角可為銳角，且第五表面與第六表面之間的角可為鈍角。
第一表面、第二表面及第四表面可根據光的入射角而經歷折射或全內反射。
在第三表面及第五表面中，入射於每一表面上的光皆可被反射。
第二表面與第四表面可被設置成彼此面對，且在第二表面與第四表面之間可存在空氣隙（air gap）。
穿過透鏡模組的光可在穿過第一表面時被折射且可入射於第二表面上，且入射於第二表面上的光的入射角可大於臨界角，自第二表面全反射的光可入射於第三表面上，且入射於第三表面上的光的入射角可小於臨界角，自第三表面反射的光可入射於第一表面上，且入射於第一表面上的光的入射角可大於臨界角，自第一表面全反射的光可穿過第二表面及第四表面，可被折射且可入射於第五表面上，且入射於第五表面上的光的入射角可小於臨界角，自第五表面反射的光可入射於第四表面上，且入射於第四表面上的光的入射角可大於臨界角，且自第四表面全反射的光可穿過第六表面，可被折射且可入射於影像感測器上。
第一反射模組可包括彼此間隔開的第一稜鏡與第二稜鏡，第一稜鏡及第二稜鏡中的每一者可具有多邊形形狀，且第一稜鏡可具有兩個全內反射表面及一個反射表面，且第二稜鏡可具有一個全內反射表面及一個反射表面。
折疊式透鏡系統可更包括第二反射模組，所述第二反射模組設置於透鏡模組的前面。
折疊式透鏡系統可更包括第二反射模組，所述第二反射模組設置於透鏡模組與第一反射模組之間。
第一反射模組可包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面及第六表面，第一表面可被設置成最靠近透鏡模組，且第五表面可被設置成最靠近影像感測器，第一表面與第二表面之間的角、第四表面與第五表面之間的角以及第四表面與第六表面之間的角可為銳角，第一表面與第三表面之間的角可為鈍角，且第二表面與第四表面可被設置成彼此面對，且在第二表面與第四表面之間可存在空氣隙。
穿過透鏡模組的光可在穿過第一表面時被折射且可入射於第二表面上，且入射於第二表面上的光的入射角可大於臨界角，自第二表面全反射的光可入射於第三表面上，且入射於第三表面上的光的入射角可小於臨界角，自第三表面反射的光可穿過第二表面及第四表面，可被折射且可入射於第五表面上，且入射於第五表面上的光的入射角可大於臨界角，自第五表面全反射的光可入射於第六表面上，且入射於第六表面上的光的入射角可小於臨界角，自第六表面反射的光可入射於第四表面上，且入射於第四表面上的光的入射角可大於臨界角，且自第四表面全反射的光可穿過第五表面，可被折射且可入射於影像感測器上。
透鏡模組可滿足IMG HT/FBL ＜ 0.7，其中IMG HT是成像平面的對角線長度，且FBL是自最靠近影像感測器的透鏡的影像側表面的頂點至成像平面的距離。
透鏡模組可滿足TTL/f ＜ 0.75，其中TTL是自最遠離影像感測器的透鏡的物體側表面的頂點至成像平面的距離，且f是透鏡模組的總焦距。
最遠離影像感測器設置的透鏡可具有正的折射力。
透鏡模組可滿足0 ＜ f1/f ＜ 0.5，其中f1是最遠離影像感測器設置的透鏡的焦距，且f是透鏡模組的總焦距。
距影像感測器第二遠設置的透鏡可具有負的折射力。
透鏡模組可滿足-0.7 ＜ f2/f ＜ 0，其中f2是距影像感測器第二遠的透鏡的焦距。
可滿足TTL/(TL+OPL) ＜ 0.75，其中TTL是自最遠離影像感測器設置的透鏡的物體側表面的頂點至成像平面的距離，TL是自最遠離影像感測器的透鏡的物體側表面的頂點至最靠近影像感測器設置的透鏡的影像側表面的頂點的距離，且OPL是自最靠近影像感測器設置的透鏡的影像側表面至成像平面的光學路徑長度。
在另一一般態樣中，一種折疊式透鏡系統包括：透鏡模組，包括多個透鏡；影像感測器，具有成像平面；以及第一稜鏡，藉由空氣隙而與第二稜鏡間隔開，其中第一稜鏡或第二稜鏡中的一者的的兩個相鄰的表面在透鏡模組與成像平面之間分別折射光及反射光，所述兩個相鄰的表面形成鈍角。
穿過包括形成鈍角的所述兩個表面的第一稜鏡或第二稜鏡的光可經歷一次全內反射及一次反射，而穿過第一稜鏡或第二稜鏡中的另一者的光可經歷兩次全內反射及一次反射。
藉由閱讀以下詳細說明、圖式及申請專利範圍，其他特徵及態樣將顯而易見。
在下文中，參照如下附圖對本揭露的實例性實施例進行詳細闡述，但應注意，實例並不限於此。
提供以下詳細說明是為了幫助讀者全面理解本文中闡述的方法、設備及/或系統。然而，在理解本揭露之後，本文中闡述的方法、設備及/或系統的各種變化、潤飾及等效形式將顯而易見。舉例而言，本文中闡述的操作的順序僅為實例且並不限於本文中闡述的順序，而是可進行改變，此在理解本揭露之後將顯而易見，但是必須以特定次序進行的操作除外。此外，為更加清楚及簡潔起見，可省略對此項技術中已知的特徵的說明。
本文中闡述的特徵可以不同的形式實施，並且不應被解釋為限於本文中闡述的實例。確切而言，本文中闡述的實例僅供例示用於實施本文中闡述的方法、設備及/或系統的諸多可能方式中的一些方式，所述方式將在理解本揭露之後顯而易見。
儘管本文中可能使用例如「第一（first）」、「第二（second）」及「第三（third）」等用語來闡述各種構件、組件、區、層或區段，然而該些構件、組件、區、層或區段不受該些用語限制。確切而言，該些用語僅用於區分各個構件、組件、區、層或區段。因此，在不背離實例的教示內容的條件下，在本文中所述實例中提及的第一構件、第一組件、第一區、第一層或第一區段亦可被稱為第二構件、第二組件、第二區、第二層或第二區段。
在本文中，應注意，當關於實例或實施例（例如關於實例或實施例可包括何者或可實施何種操作）使用用語「可」時，意味著存在其中包括或實施此種特徵的至少一個實例或實施例，而所有實例及實施例皆不限於此。
在本說明書通篇中，當例如層、區或基板等元件被闡述為「位於」另一元件「上」、「連接至」或「耦合至」另一元件時，所述元件可直接「位於」所述另一元件「上」、直接「連接至」或直接「耦合至」所述另一元件，或者可存在介於其之間的一或多個其他元件。相比之下，當元件被闡述為「直接位於」另一元件「上」、「直接連接至」或「直接耦合至」另一元件時，則可不存在介於其之間的其他元件。
本文中所使用的用語「及/或（and/or）」包括相關聯列出項中的任一項以及任意二或更多項的任意組合；同樣，「…中的至少一者」包括相關聯列出項中的任一項以及任意二或更多項的任意組合。
為易於說明，本文中可能使用例如「上方」、「上部」、「下方」、「下部」及類似用語等空間相對性用語來闡述圖中所例示一個元件與另一元件的關係。此種空間相對性用語旨在囊括除圖中所繪示的定向以外，裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若圖中的裝置被翻轉，則被闡述為相對於另一元件位於「上方」或「上部」的元件此時將相對於所述另一元件位於「下方」或「下部」。因此，用語「上方」端視裝置的空間定向而同時囊括上方與下方兩種定向。所述裝置亦可以其他方式定向（例如，旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用的空間相對性用語應相應地進行解釋。
本文中所使用的術語僅用於闡述各種實例，而非用於限制本揭露。除非上下文另外清楚指示，否則冠詞「一（a、an）」及「所述（the）」旨在亦包括複數形式。用語「包括（comprises）」、「包含（includes）」及「具有（has）」指明所陳述特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在，但不排除一或多個其他特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在或添加。
由於製造技術及/或容差，圖式中所例示形狀可能出現變化。因此，本文中所述實例不限於圖式中所例示的具體形狀，而是包括在製造期間發生的形狀變化。
在以下的透鏡配置圖中，為進行闡釋，稍微誇大地示出透鏡的厚度、大小及形狀，且詳細而言，在透鏡配置圖中呈現的球面表面或非球面表面的形狀僅作為實例呈現且不限於此。
根據實例的折疊式透鏡系統可安裝於可攜式電子裝置上。舉例而言，折疊式透鏡系統可為安裝於可攜式電子裝置上的相機模組的組件。可攜式電子裝置可為例如行動通訊終端、智慧型手機或平板個人電腦（Personal Computer，PC）等可攜式電子裝置。
在本文中闡述的實例中，第一透鏡（或最前透鏡）是指最靠近物體側的透鏡，而最末透鏡（或最後透鏡）是指最靠近成像平面（或影像感測器）的透鏡。
另外，在每一透鏡中，第一表面是指靠近物體側的表面（或物體側表面），而第二表面是指靠近影像側的表面（或影像側表面）。另外，在本說明書中，透鏡的曲率半徑、厚度、距離、焦距等的數值皆以毫米（mm）為單位，且視場（field of view，FOV）的單位為度。
另外，在每一透鏡的形狀的說明中，一個表面的凸的形狀意指對應表面的近軸區（paraxial region）部分為凸的，而一個表面的凹的形狀意指對應表面的近軸區為凹的。
另一方面，近軸區意指光軸附近且包括光軸的相對非常窄的區。
成像平面可意指由透鏡系統在上面形成焦點的虛擬平面。作為另外一種選擇，成像平面可意指影像感測器的在上面接收光的一個表面。
如本文中闡述的一或多個實例提供一種可小型化的折疊式透鏡系統。
圖1是根據實例的折疊式透鏡系統的示意性配置圖，且圖2是根據實例的折疊式透鏡系統的示意性立體圖。
參照圖1及圖2，根據實例的折疊式透鏡系統包括第一反射模組300、透鏡模組100、第二反射模組400及影像感測器600。
另外，折疊式透鏡系統可更包括用於阻擋紅外線的紅外截止濾光器500。紅外截止濾光器500可設置於第二反射模組400與影像感測器600之間。
第一反射模組300具有用於改變光的路徑的反射表面。舉例而言，第一反射模組300可為鏡（mirror）或稜鏡（prism）。第一反射模組300設置於透鏡模組100的前面，且可改變光的路徑，使得入射於第一反射模組300上的光被朝透鏡模組100引導。
第二反射模組400設置於透鏡模組100的後面（例如，透鏡模組100與影像感測器600之間），且可將穿過透鏡模組100的光的路徑改變多次。
第二反射模組400具有用於改變光的路徑的多個表面。作為實例，穿過透鏡模組100的光可經歷第二反射模組400的三次全內反射及兩次反射。
舉例而言，藉由透過第二反射模組400將光的路徑改變數次，可在相對窄的空間中形成相對長的光的路徑。
因此，可在將折疊式透鏡系統小型化的同時提供長焦距。
第二反射模組400包括彼此間隔開的第一稜鏡410與第二稜鏡430，且第一稜鏡410及第二稜鏡430中的每一者可具有多邊形形狀。
第一稜鏡410與第二稜鏡430被設置成以一間隔彼此面對。因此，在彼此面對的第一稜鏡410與第二稜鏡430的表面之間存在空氣隙。
透鏡模組100包括多個透鏡。舉例而言，透鏡模組100可包括四或更多個透鏡。舉例而言，透鏡模組100可包括五個透鏡。
參照圖1及圖2，透鏡模組100可包括自物體側依序設置的第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140及第五透鏡150。另外，在第四透鏡140與第五透鏡150之間可設置有光闌（stop）。
在此種情形中，第一透鏡110具有正的折射力，而第二透鏡120具有負的折射力。
在實例中，在表1中示出透鏡模組100的每一透鏡的透鏡特性（曲率半徑、透鏡的厚度或透鏡之間的距離、折射率、阿貝數（Abbe number）、焦距）。
在圖1及圖2中所示的實例的情形中，透鏡模組100設置於第一反射模組300與第二反射模組400之間。舉例而言，第一反射模組300設置於透鏡模組100的前面，而第二反射模組400設置於透鏡模組100的後面。
然而，透鏡模組100的位置不限於此，且如在圖3及圖4中所示的實例中，第一反射模組300及第二反射模組400亦可位於透鏡模組100的後部。表1是有關於其中第一反射模組300及第二反射模組400設置於透鏡模組100的後部的形式。
在表1中，表面編號上的*標記意指對應的表面是非球面表面。
[表1]
表面編號 備註 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
1* 第一透鏡 7.1309 1.787 1.5349 55.7 12.6648
2* -134.8793 1.000
3 第二透鏡 36.1134 0.700 1.6392 23.5 -19.1519
4 9.1403 0.300
5 第三透鏡 8.1143 1.161 1.6608 20.4 11.5936
6 -161.9693 1.100
7* 第四透鏡 -11.0678 0.800 1.6392 23.5 -5.9221
8*（光闌） 6.0059 0.285
9* 第五透鏡 19.2464 1.000 1.5440 56.0 24.6716
10* -44.1533 0.500
11 第一稜鏡 無窮大 3.898 1.7174 29.5
12 無窮大 3.898 1.7174 29.5
13 無窮大 5.513 1.7174 29.5
14 無窮大 2.756 1.7174 29.5
15 無窮大 0.100
16 第二稜鏡 無窮大 2.756 1.7174 29.5
17 無窮大 3.898 1.7174 29.5
18 無窮大 2.756 1.7174 29.5
19 無窮大 0.7
20 濾光器 無窮大 0.22 1.5168 64.2
21 無窮大 0.454
22 成像平面 無窮大
根據實例的透鏡模組100的總焦距f是30.6毫米，自第一透鏡110的物體側表面的頂點至成像平面的距離（TTL）是16.5毫米，自第五透鏡150的影像側表面的頂點至成像平面的距離（FBL）是8.37毫米，成像平面的對角線長度（IMG HT）是5.57毫米，且Fno（F數）是4.4。
第一透鏡110至第五透鏡150中的至少一者可為非球面透鏡。舉例而言，第一透鏡110、第四透鏡140及第五透鏡150的物體側表面及影像側表面皆為非球面表面。
每一透鏡的非球面表面由方程式1來表示。
[方程式1]
在方程式1中，c是透鏡的曲率（曲率半徑的倒數），K是圓錐常數，且Y表示自透鏡的非球面表面上的任意點至光軸的距離。另外，常數A至G及H意指非球面係數。另外，Z（垂度（SAG））表示透鏡的非球面表面上的任意點與對應非球面表面在光軸方向上的頂點之間的距離。
第一透鏡110、第四透鏡140及第五透鏡150的物體側表面及影像側表面具有如表2中所示的非球面係數。
[表2]
表面編號 1 2 7 8 9 10
圓錐常數（K） 7.1309E+00 -9.0000E+01 9.1158E+00 2.4552E+00 5.9018E+01 -4.4153E+01
四階係數（A） -4.9362E-01 -1.6709E-04 -2.7043E-03 -4.7337E-03 1.6031E-03 -9.0000E+01
六階係數（B） 1.1891E-04 -2.3448E-05 3.8128E-04 -2.8092E-04 -8.2411E-04 1.5605E-03
八階係數（C） -1.7017E-05 -5.6369E-07 7.9979E-05 1.1412E-05 -3.2407E-05 2.7941E-04
十階係數（D） -4.9315E-07 8.1767E-08 -9.9135E-06 3.9873E-05 2.6456E-05 -7.3063E-05
十二階係數（E） 1.5571E-08 3.6361E-09 2.3333E-07 -3.9568E-06 -3.2015E-06 -6.6544E-06
十四階係數（F） 2.7853E-10 -6.9569E-10 0.0000E+00 0.0000E+00 4.1698E-08 1.1291E-06
十六階係數（G） -3.3011E-11 1.2786E-11 0.0000E+00 0.0000E+00 9.7504E-09 -1.6256E-07
十八階係數（H） -8.7682E-12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 2.2781E-08
在另一實例中，在表3中示出透鏡模組100的每一透鏡的透鏡特性（曲率半徑、透鏡的厚度或透鏡之間的距離、折射率、阿貝數、焦距）。
[表3]
表面編號 備註 曲率半徑 厚度或距離 折射率 阿貝數 焦距
1* 第一透鏡 7.3015 1.687 1.5349 55.7 13.3652
2* -393.4619 1.005
3* 第二透鏡 41.8557 0.500 1.6392 23.5 -20.0519
4* 9.8405 0.300
5* 第三透鏡 8.5057 1.200 1.6608 20.4 11.4277
6* -70.5921 1.215
7* 第四透鏡 -10.7425 0.801 1.6392 23.5 -5.8036
8*（光闌） 5.9211 0.294
9* 第五透鏡 21.3001 0.928 1.5440 56.0 20.8002
10* -23.9851 1.200
11 第一稜鏡 無窮大 2.756 1.7174 29.5
12 無窮大 3.898 1.7174 29.5
13 無窮大 2.756 1.7174 29.5
14 無窮大 0.100
15 第二稜鏡 無窮大 2.756 1.7174 29.5
16 無窮大 5.513 1.7174 29.5
17 無窮大 3.898 1.7174 29.5
18 無窮大 3.898 1.7174 29.5
19 無窮大 0.5
20 濾光器 無窮大 0.22 1.5168 64.2
21 無窮大 0.506
22 成像平面 無窮大
根據另一實例的透鏡模組100的總焦距f是30.6毫米，自第一透鏡110的物體側表面的頂點至成像平面的距離（TTL）是17.08毫米，自第五透鏡150的影像側表面的頂點至成像平面的距離（FBL）是9.15毫米，成像平面的對角線長度（IMG HT）是5.57毫米，且Fno（F數）是4.4。
第一透鏡110至第五透鏡150中的至少一者可為非球面透鏡。舉例而言，如表4中所示，第一透鏡110至第五透鏡150的物體側表面及影像側表面皆為非球面的。
[表4]
表面編號 1 2 3 4 5
圓錐常數（K） -5.4878E-01 -9.0000E+01 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
四階係數（A） 8.4247E-05 -1.8073E-04 -7.0520E-06 7.4089E-06 -2.5307E-06
六階係數（B） -1.1888E-05 -2.4747E-05 -5.5410E-07 1.0296E-06 -9.8279E-07
八階係數（C） -6.7029E-07 -4.1913E-07 -3.1773E-08 5.1428E-08 -2.0475E-09
十階係數（D） 5.0172E-09 8.0892E-08 -1.3567E-09 1.7697E-09 7.8844E-09
十二階係數（E） 4.0236E-10 3.0750E-09 -2.1706E-10 1.1791E-09 -3.4100E-10
十四階係數（F） 1.2333E-11 -7.0389E-10 7.1786E-12 1.5771E-10 -7.8015E-11
十六階係數（G） -6.3943E-12 1.8886E-11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
表面編號 6 7 8 9 10
圓錐常數（K） 0.0000E+00 8.4667E+00 2.5724E+00 7.5958E+01 -9.0000E+01
四階係數（A） 1.0539E-06 -2.5513E-03 -4.6557E-03 2.1907E-03 1.4565E-03
六階係數（B） 1.1985E-06 3.9118E-04 -2.5232E-04 -7.4545E-04 9.8662E-05
八階係數（C） 8.8040E-09 7.8533E-05 3.1219E-05 -5.3803E-05 -5.2227E-05
十階係數（D） -7.2924E-09 -9.4930E-06 3.7953E-05 2.6611E-05 -4.8275E-06
十二階係數（E） -6.8984E-10 1.8284E-07 -4.5165E-06 -2.6356E-06 7.5540E-07
十四階係數（F） -5.9647E-10 0.0000E+00 0.0000E+00 6.4315E-08 -2.5555E-07
十六階係數（G） 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 -3.4756E-08 2.8842E-08
在實例中，第一透鏡110具有正的折射力，且第一透鏡110的物體側表面及影像側表面為凸的。第一透鏡110的物體側表面的曲率半徑的絕對值可小於第一透鏡110的影像側表面的曲率半徑的絕對值。舉例而言，當第一透鏡110的物體側表面的曲率半徑是R1且第一透鏡110的影像側表面的曲率半徑是R2時，可滿足|R2|/|R1|＞15。
第二透鏡120具有負的折射力，第二透鏡120的物體側表面為凸的，而第二透鏡120的影像側表面具有凹的形狀。第二透鏡120的物體側表面的曲率半徑的絕對值可大於第二透鏡120的影像側表面的曲率半徑的絕對值。舉例而言，當第二透鏡120的物體側表面的曲率半徑是R3且第二透鏡120的影像側表面的曲率半徑是R4時，可滿足|R3|/|R4|＞3。
第三透鏡130具有正的折射力，且第三透鏡130的物體側表面及影像側表面各自具有凸的形狀。第三透鏡130的物體側表面的曲率半徑的絕對值可小於第三透鏡130的影像側表面的曲率半徑的絕對值。舉例而言，當第三透鏡130的物體側表面的曲率半徑是R5且第三透鏡130的影像側表面的曲率半徑是R6時，可滿足|R6|/|R5|＞6。
第四透鏡140具有負的折射力，且第四透鏡140的物體側表面及影像側表面各自具有凹的形狀。第四透鏡140的物體側表面的曲率半徑的絕對值可大於第四透鏡140的影像側表面的曲率半徑的絕對值。舉例而言，當第四透鏡140的物體側表面的曲率半徑是R7且第四透鏡140的影像側表面的曲率半徑是R8時，可滿足|R7|/|R8|＞1。
第五透鏡150具有正的折射力，且第五透鏡150的物體側表面及影像側表面各自具有凸的形狀。
第五透鏡150可為所述多個透鏡之中具有最弱折射力的透鏡。舉例而言，在第一透鏡110至第五透鏡150之中，第五透鏡150的焦距的絕對值可為最大的。
根據實例的透鏡模組100可滿足以下條件表達式中的至少一者。
[條件1] IMG HT/FBL ＜ 0.7
[條件2] 0 ＜ f1/f ＜ 0.5
[條件3] -0.7 ＜ f2/f ＜ 0
[條件4] TTL/f ＜ 0.75
[條件5] TTL/f ＜ 0.59
IMG HT是成像平面的對角線長度，FBL是自第五透鏡150的影像側表面的頂點至成像平面的距離，TTL是自第一透鏡110的物體側表面的頂點至成像平面的距離，f是透鏡模組100的總焦距，f1是第一透鏡110的焦距，且f2是第二透鏡的焦距。
圖3是根據另一實例的折疊式透鏡系統的示意性配置圖，且圖4是根據另一實例的折疊式透鏡系統的示意性立體圖。
參照圖3及圖4，根據另一實例的折疊式透鏡系統包括透鏡模組200、第一反射模組300、第二反射模組400及影像感測器600。
另外，折疊式透鏡系統可更包括用於阻擋紅外線的紅外截止濾光器500。紅外截止濾光器500可設置於第二反射模組400與影像感測器600之間。
第一反射模組300及第二反射模組400可設置於透鏡模組200與影像感測器600之間。第一反射模組300可被設置成相對更靠近透鏡模組200，而第二反射模組400可被設置成相對更靠近影像感測器600。
透鏡模組200包括多個透鏡。舉例而言，透鏡模組200可包括四或更多個透鏡。
參照圖3及圖4，透鏡模組200可包括自物體側依次設置的第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230及第四透鏡240。
第一透鏡210具有正的折射力，第一透鏡210的物體側表面為凸的，且第一透鏡210的影像側表面具有凹的形狀。第一透鏡210的物體側表面的曲率半徑的絕對值小於第一透鏡210的影像側表面的曲率半徑的絕對值。
第二透鏡220具有負的折射力，且第二透鏡220的物體側表面及影像側表面各自具有凹的形狀。第二透鏡220的物體側表面的曲率半徑的絕對值大於第二透鏡220的影像側表面的曲率半徑的絕對值。
第三透鏡230具有正的折射力，第三透鏡230的物體側表面為凸的，且第三透鏡230的影像側表面具有凹的形狀。
第四透鏡240具有正的折射力或負的折射力，第四透鏡240的物體側表面為凸的，且第四透鏡240的影像側表面具有凹的形狀。
第四透鏡240可為所述多個透鏡之中具有最弱折射力的透鏡。舉例而言，在第一透鏡210至第四透鏡240之中，第四透鏡240的焦距的絕對值可為最大的。
第一反射模組300具有用於改變光的路徑的反射表面。舉例而言，第一反射模組300可為鏡或稜鏡。第一反射模組300設置於透鏡模組200的後部，且可改變光的路徑，使得穿過透鏡模組200的光被朝第二反射模組400引導。
第二反射模組400設置於第一反射模組300與影像感測器600之間，且可將入射於第二反射模組400上的光的路徑改變多次。
第二反射模組400具有用於改變光的路徑的多個表面。作為實例，入射於第二反射模組400上的光可經歷第二反射模組400的三次全內反射及兩次反射。
舉例而言，藉由透過第二反射模組400將光的路徑改變數次，可在相對窄的空間中形成長的光的路徑。
因此，可在將折疊式透鏡系統小型化的同時提供長的焦距。
第二反射模組400包括彼此間隔開的第一稜鏡410與第二稜鏡430，且第一稜鏡410及第二稜鏡430中的每一者可具有多邊形形狀。
另外，第一稜鏡410與第二稜鏡430被設置成以一間隔彼此面對。因此，在彼此面對的第一稜鏡410與第二稜鏡430的表面之間存在空氣隙。
返回參照圖1至圖4，根據實例的折疊式透鏡系統可滿足條件TTL/(TL+OPL) ＜ 0.75。
TTL是自最遠離影像感測器600設置的透鏡（例如，第一透鏡110、第一透鏡210）的物體側表面的頂點至成像平面的距離，TL是自最遠離影像感測器600設置的透鏡（例如，第一透鏡110、第一透鏡210）的物體側表面的頂點至最靠近影像感測器600設置的透鏡（例如，第五透鏡150或第四透鏡240）的影像側表面的頂點的距離，且OPL是自最靠近影像感測器600設置的透鏡（例如，第五透鏡150或第四透鏡240）的影像側表面的頂點至成像平面的光學路徑長度。光學路徑長度可被定義為幾何距離×介質的折射率。
根據實例的折疊式透鏡系統可滿足條件CRA ≤ 15°。CRA（主光線角（Chief Ray Angle））可意指主光線與成像平面上的光軸之間的角。
圖5是示出根據實例的折疊式透鏡系統的第二反射模組中的光學路徑的圖。
參照圖5，第二反射模組400包括第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、第四表面S4、第五表面S5及第六表面S6。在此種情形中，第一表面S1是最靠近透鏡模組100、透鏡模組200設置的表面，而第六表面S6是最靠近影像感測器600設置的表面。
在實例中，第二反射模組400包括彼此間隔開的第一稜鏡410與第二稜鏡430，且第一稜鏡410及第二稜鏡430可各自具有多邊形形狀。第一表面S1、第二表面S2及第三表面S3可指第一稜鏡410的表面，而第四表面S4、第五表面S5及第六表面S6可指第二稜鏡430的表面。
第一稜鏡410可具有兩個全內反射表面及一個反射表面，而第二稜鏡430可具有一個全內反射表面及一個反射表面。
第一稜鏡410的折射率可大於1.65，且第二稜鏡430的折射率可大於1.65。舉例而言，第一稜鏡410的折射率及第二稜鏡430的折射率可為1.7174。
第二表面S2與第四表面S4被設置成彼此面對，且第二表面S2與第四表面S4被設置成彼此間隔開。因此，在第二表面S2與第四表面S4之間可存在空氣隙。
第一表面S1與第二表面S2之間的角、第二表面S2與第三表面S3之間的角以及第四表面S4與第六表面S6之間的角各自為銳角，而第五表面S5與第六表面S6之間的角可為鈍角。
此外，光軸與第二表面S2之間的角θ1可大於35°且小於55°（或者大於125°且小於145°）。舉例而言，光軸與第二表面S2之間的角θ1可為45°（或135°）。
另外，光軸與第四表面S4之間的角θ2可大於35°且小於55°（或者大於125°且小於145°）。舉例而言，光軸與第四表面S4之間的角θ2可為45°（或135°）。θ2-θ1可大於-5°且小於5°。
可在第一表面S1、第二表面S2及第四表面S4上根據光的入射角而形成折射或全內反射，且在第三表面S3及第五表面S5上，入射於每一表面上的光皆可被反射。
根據司乃耳定律（Snell's law），當光在具有不同折射率的兩種介質中被折射時，建立ni×sinθi = nt×sinθt。在此種情形中，存在其中折射角θt變為90°的情形，且此時的入射角（θi）被稱為臨界角（θc）。
利用司乃耳定律，臨界角θc = sin^-1 (nt/ni)，且當光以大於臨界角θc的入射角進入時，所述光不發生折射且完全地反射至入射側介質，且此被稱為全內反射。
第二反射模組400中的光的路徑與圖5中所示的路徑①至路徑⑦相同。
參照圖5，已穿過透鏡模組100、透鏡模組200的光在穿過第一表面S1時被折射且入射於第二表面S2上，且入射於第二表面S2上的光的入射角大於臨界角。因此，在第二表面S2上發生全內反射。
自第二表面S2全反射的光入射於第三表面S3上，且入射於第三表面S3上的光的入射角窄於臨界角。因此，在第三表面S3上發生反射。
自第三表面S3反射的光再次入射於第一表面S1上，且入射於第一表面S1上的光的入射角寬於臨界角。因此，當自第三表面S3反射的光入射於第一表面S1上時，發生全內反射。
自第一表面S1全反射的光再次穿過第二表面S2且被折射，並且穿過與第二表面S2間隔開的第四表面S4且被折射且入射於第五表面S5上。入射於第五表面S5上的光的入射角窄於臨界角。因此，在第五表面S5上發生反射。
自第五表面S5反射的光再次入射於第四表面S4上，且入射於第四表面S4上的光的入射角大於臨界角。因此，當自第五表面S5反射的光入射於第四表面S4上時，發生全內反射。
由第四表面S4全反射的光穿過第六表面S6，被折射且入射於影像感測器600上。
在下表5中總結第二反射模組400中的光的路徑。
[表5]
S1 S2 S3 S1 S2 S4 S5 S4 S6
折射 全內反射 反射 全內反射 折射 折射 反射 全內反射 折射
圖6是示出根據另一實例的折疊式透鏡系統的第二反射模組中的光學路徑的圖。
參照圖6，第二反射模組400'具有第一表面S1'、第二表面S2'、第三表面S3'、第四表面S4'、第五表面S5'及第六表面S6'。在此種情形中，第一表面S1'是最靠近透鏡模組100、透鏡模組200設置的表面，而第五表面S5'是最靠近影像感測器600設置的表面。
在實例中，第二反射模組400'包括彼此間隔開的第一稜鏡410'與第二稜鏡430'，且第一稜鏡410'及第二稜鏡430'可各自具有多邊形形狀。第一表面S1'、第二表面S2'及第三表面S3'可指第一稜鏡410'的表面，而第四表面S4'、第五表面S5'及第六表面S6'可指第二稜鏡430'的表面。
第一稜鏡410'可具有一個全內反射表面及一個反射表面，而第二稜鏡430'可具有兩個全內反射表面及一個反射表面。
第二表面S2'與第四表面S4'被設置成彼此面對，且第二表面S2'與第四表面S4'被設置成彼此間隔開。因此，在第二表面S2'與第四表面S4'之間可存在空氣隙。
第一表面S1'與第二表面S2'之間的角、第四表面S4'與第五表面S5'之間的角以及第四表面S4'與第六表面S6'之間的角分別為銳角，而第一表面S1'與第三表面S3'之間的角可為鈍角。
在第二表面S2'、第四表面S4'及第五表面S5'中，可端視光的入射角而形成折射或全內反射，且在第二表面S2'及第六表面S6'中，入射於每一表面上的光皆可被反射。
第二反射模組400'中的光的路徑與圖6中所示的路徑①至路徑⑦相同。
參照圖6，穿過透鏡模組100及透鏡模組200的光在穿過第一表面S1'時被折射且入射於第二表面S2'上，且入射於第二表面S2'上的光的入射角大於臨界角。因此，在第二表面S2'上發生全內反射。
自第二表面S2'全反射的光入射於第三表面S3'上，且入射於第三表面S3'上的光的入射角窄於臨界角。因此，在第三表面S3'上發生反射。
自第三表面S3'反射的光再次穿過第二表面S2'且被折射，並且穿過與第二表面S2'間隔開的第四表面S4'且被折射成入射於第五表面S5'上。入射於第五表面S5'上的光的入射角大於臨界角。因此，在第五表面S5'上發生全內反射。
自第五表面S5'全反射的光入射於第六表面S6'上，且入射於第六表面S6'上的光的入射角窄於臨界角。因此，在第六表面S6'上發生反射。
自第六表面S6'反射的光再次入射於第四表面S4'上，且入射於第四表面S4'上的光的入射角寬於臨界角。因此，當自第六表面S6'反射的光入射於第四表面S4'上時，發生全內反射。
自第四表面S4'全反射的光穿過第五表面S5'，被折射且入射於影像感測器600上。
在下表6中總結第二反射模組400'中的光的路徑。
[表6]
S1' S2' S3' S2' S4' S5' S6' S4' S5'
折射 全內反射 反射 折射 折射 全內反射 反射 全內反射 折射
綜上所述，在根據實例的折疊式透鏡系統的情形中，可減小透鏡系統的大小。
儘管以上已示出並闡述了具體實例，然而在理解本揭露內容之後將顯而易見的是，在不背離申請專利範圍及其等效範圍的精神及範圍的條件下，可在該些實例中作出各種形式及細節上的改變。本文中所闡述的實例應被視為僅為闡述性的，而非用於限制目的。對每一實例中的特徵或態樣的說明應被視為適用於其他實例中的相似特徵或態樣。若所闡述的技術被以不同的次序實行，及/或若所闡述的系統、架構、裝置或電路中的組件被以不同的方式組合及/或被其他組件或其等效物替換或補充，亦可達成適合的結果。因此，本揭露的範圍不由詳細說明界定，而是由申請專利範圍及其等效範圍界定，且申請專利範圍及其等效範圍的範圍內的所有變型均應被解釋為包括於本揭露中。
100、200:透鏡模組 110、210:第一透鏡 120、220:第二透鏡 130、230:第三透鏡 140、240:第四透鏡 150:第五透鏡 300:第一反射模組 400、400':第二反射模組 410、410':第一稜鏡 430、430':第二稜鏡 500:紅外截止濾光器 600:影像感測器 S1、S1':第一表面 S2、S2':第二表面 S3、S3':第三表面 S4、S4':第四表面 S5、S5':第五表面 S6、S6':第六表面 θ1、θ2:角 ①、②、③、④、⑤、⑥、⑦:路徑
圖1是根據實例的折疊式透鏡系統的示意性配置圖。 圖2是根據實例的折疊式透鏡系統的示意性立體圖。 圖3是根據另一實例的折疊式透鏡系統的示意性配置圖。 圖4是根據另一實例的折疊式透鏡系統的示意性立體圖。 圖5是示出根據實例的折疊式透鏡系統的第二反射模組中的光學路徑的圖。 圖6是示出根據另一實例的折疊式透鏡系統的第二反射模組中的光學路徑的圖。 在所有圖式及本詳細說明通篇中，相同的參考編號指代相同的元件。圖式可能未按比例繪製，且為清晰、例示及方便起見，可誇大圖式中的元件的相對大小、比例及繪示。
100:透鏡模組 110:第一透鏡 120:第二透鏡 130:第三透鏡 140:第四透鏡 150:第五透鏡 300:第一反射模組 400:第二反射模組 500:紅外截止濾光器 600:影像感測器

Claims (17)

  1. 一種折疊式透鏡系統，包括： 透鏡模組，包括多個透鏡； 影像感測器，具有成像平面；以及 第一反射模組，設置於所述透鏡模組與所述影像感測器之間且被配置成將穿過所述透鏡模組的光的路徑改變多次， 其中所述第一反射模組包括第一棱鏡和與所述第一棱鏡間隔開空氣隙的第二棱鏡， 其中所述第一稜鏡包括第一表面、第二表面和第三表面，所述第二稜鏡包括第四表面、第五表面和第六表面， 其中，所述第二表面與所述第四表面彼此面對設置，且所述第二表面與所述第四表面之間存在所述空氣隙， 其中所述第二表面和所述第四表面根據光的入射角進行折射或全內反射，且 其中最遠離所述影像感測器設置的透鏡具有正的折射力。
  2. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中穿過所述透鏡模組的所述光經歷所述第一反射模組的三次全內反射及兩次反射。
  3. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統， 其中所述第一表面被設置成最靠近所述透鏡模組，且所述第六表面被設置成最靠近所述影像感測器， 其中所述第一表面與所述第二表面之間的角、所述第二表面與所述第三表面之間的角以及所述第四表面與所述第六表面之間的角是銳角，且 其中所述第五表面與所述第六表面之間的角是鈍角。
  4. 如請求項3所述的折疊式透鏡系統，其中所述第一表面根據所述光的入射角而經歷折射或全內反射。
  5. 如請求項4所述的折疊式透鏡系統，其中在所述第三表面及所述第五表面中，入射於每一表面上的光皆被反射。
  6. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中穿過所述透鏡模組的所述光在穿過所述第一表面時被折射且入射於所述第二表面上，且入射於所述第二表面上的所述光的入射角大於臨界角， 其中自所述第二表面全反射的所述光入射於所述第三表面上，且入射於所述第三表面上的所述光的入射角小於臨界角， 其中自所述第三表面反射的所述光入射於所述第一表面上，且入射於所述第一表面上的所述光的入射角大於臨界角， 其中自所述第一表面全反射的所述光穿過所述第二表面及所述第四表面，被折射且入射於所述第五表面上，且入射於所述第五表面上的所述光的入射角小於臨界角， 其中自所述第五表面反射的所述光入射於所述第四表面上，且入射於所述第四表面上的所述光的入射角大於臨界角，且 其中自所述第四表面全反射的所述光穿過所述第六表面，被折射且入射於所述影像感測器上。
  7. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統， 其中所述第一稜鏡及所述第二稜鏡中的每一者具有多邊形形狀，且 其中所述第一稜鏡具有兩個全內反射表面及一個反射表面，且所述第二稜鏡具有一個全內反射表面及一個反射表面。
  8. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，更包括第二反射模組，所述第二反射模組設置於所述透鏡模組的前面。
  9. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，更包括第二反射模組，所述第二反射模組設置於所述透鏡模組與所述第一反射模組之間。
  10. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統， 其中所述第一表面被設置成最靠近所述透鏡模組，且所述第五表面被設置成最靠近所述影像感測器， 其中所述第一表面與所述第二表面之間的角、所述第四表面與所述第五表面之間的角以及所述第四表面與所述第六表面之間的角是銳角， 其中所述第一表面與所述第三表面之間的角是鈍角。
  11. 如請求項10所述的折疊式透鏡系統，其中穿過所述透鏡模組的所述光在穿過所述第一表面時被折射且入射於所述第二表面上，且入射於所述第二表面上的所述光的入射角大於臨界角， 其中自所述第二表面全反射的所述光入射於所述第三表面上，且入射於所述第三表面上的所述光的入射角小於臨界角， 其中自所述第三表面反射的所述光穿過所述第二表面及所述第四表面，被折射且入射於所述第五表面上，且入射於所述第五表面上的所述光的入射角大於臨界角， 其中自所述第五表面全反射的所述光入射於所述第六表面上，且入射於所述第六表面上的所述光的入射角小於臨界角， 其中自所述第六表面反射的所述光入射於所述第四表面上，且入射於所述第四表面上的所述光的入射角大於臨界角，且 其中自所述第四表面全反射的所述光穿過所述第五表面，被折射且入射於所述影像感測器上。
  12. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中所述透鏡模組滿足IMG HT/FBL ＜ 0.7，其中IMG HT是所述成像平面的對角線長度，且FBL是自最靠近所述影像感測器的透鏡的影像側表面的頂點至所述成像平面的距離。
  13. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中所述透鏡模組滿足TTL/f ＜ 0.75，其中TTL是自最遠離所述影像感測器的透鏡的物體側表面的頂點至所述成像平面的距離，且f是所述透鏡模組的總焦距。
  14. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中所述透鏡模組滿足0 ＜ f1/f ＜ 0.5，其中f1是最遠離所述影像感測器設置的所述透鏡的焦距，且f是所述透鏡模組的總焦距。
  15. 如請求項14所述的折疊式透鏡系統，其中距所述影像感測器第二遠設置的透鏡具有負的折射力。
  16. 如請求項15所述的折疊式透鏡系統，其中所述透鏡模組滿足-0.7 ＜ f2/f ＜ 0，其中f2是距所述影像感測器第二遠的所述透鏡的焦距。
  17. 如請求項1所述的折疊式透鏡系統，其中滿足TTL/(TL+OPL) ＜ 0.75，其中TTL是自最遠離所述影像感測器設置的透鏡的物體側表面的頂點至所述成像平面的距離，TL是自最遠離所述影像感測器的所述透鏡的所述物體側表面的所述頂點至最靠近所述影像感測器設置的透鏡的影像側表面的頂點的距離，且OPL是自最靠近所述影像感測器設置的所述透鏡的所述影像側表面至所述成像平面的光學路徑長度。
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