圆片级透镜系统及其制造方法_2

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4及基板156中的每一者是由 在经受回流焊接过程之前及之后具有相同或基本上相同的光学特性的材料所构成。例如, 透镜组件152、透镜组件154及基板156中的每一者是由在经受250°C 10分钟之前及之后 具有相同或基本上相同的光学特性的材料所构成。
[0054] 圆片级透镜系统120可包含任何数量在光学上串联耦合的圆片级透镜150,例如, 一个、二个或三个圆片级透镜150。为了清楚说明,仅有一圆片级透镜150及其中所包含的 构件标示在图1中。所图1所示,整合至圆片级透镜系统120内的不同圆片级透镜150不 必相同。一般而言,整合至圆片级透镜系统120内的不同圆片级透镜150具有不同的特性。
[0055] 为达到高光学性能,圆片级透镜系统120可包含非球面表面。在一实施例中,表面 162及表面164中的一或多者可为非球面以降低光学像差。例如,圆片级透镜系统120可包 含三个圆片级透镜150,因此包含三个表面162及三个表面164,其中该六个表面162、164 中的至少一者为非球面的。
[0056] 图2说明一包含三个在光学上串联耦合的圆片级透镜210(1)、210 (2)、210 (3)的 例示性圆片级透镜系统200。圆片级透镜系统200 (通过非限制性实例)说明结合图1所讨 论的有益概念。尽管已揭示用于圆片级透镜系统200的参数特定值,实际值可偏离所揭示 的数值。经揭示的参数值为一范围值的特定实例且可延伸至这样的一个范围值内。圆片级 透镜系统200为圆片级透镜系统120(图1)的一个实施例。圆片级透镜210(1)、210(2)、 210(3)为圆片级透镜150 (图1)的实施例。圆片级透镜系统200包含六个非球面表面,可 使用圆片级技术制造,在关于材料选择上并利用圆片级制造所促进的额外自由度。再者,圆 片级透镜系统200是由回焊相容材料所组成,诸如在经加热至260°C 10分钟之前及之后具 有相同或基本上相同的光学特性的材料。
[0057] 圆片级透镜210(1)包含二个设置在一平面基板220(1)的两相对侧面上的透镜 组件230(1)、230 (2)。透镜组件230(1)包含一背向基板220(1)的非球面凸面232(1,1), 以及一与该基板220 (1)接触的平面232 (1,2)。同样地,透镜组件230 (2)包含一接触基板 220(1)的平面232(2, 1),以及一背向基板220(1)的非球面凹面232 (2, 2)。圆片级透镜 210 (2)包含二个设置在一平面基板220 (2)的两相对侧面上的透镜组件230 (3)、230 (4)。透 镜组件230 (3)包含一背向基板220 (2)的非球面凹面232 (3, 1),以及一与该基板220 (2)接 触的平面232 (3, 2)。同样地,透镜组件230 (4)包含一接触基板220 (2)的平面232 (4, 1), 以及一背向基板220 (2)的非球面凸面232 (4, 2)。圆片级透镜210 (3)包含二个设置在一平 面基板220 (3)的两相对侧面上的透镜组件230 (5)、23(K6)。透镜组件230 (5)包含一背向 基板220 (3)的非球面鸥翼形表面232 (5, 1),以及一接触基板220 (3)的平面232 (5, 2)。同 样地,透镜组件230 (6)包含一接触基板220 (3)的平面232 (6, 1),以及一背向基板220 (3) 的非球面鸥翼形表面232 (6, 2)。该等鸥翼形表面为包含凸面及凹面部分两者的表面。
[0058] 透镜组件 230 (I)、230 (2)、230 (3)、230 (4)、230 (5)、230 (6)以及基板 220 (I)、 220(2)、220 (3)是由回焊相容材料所构成。
[0059] 圆片级透镜系统200经配置以通过一盖玻璃240将一景象成像在一像平面250 上。像平面250及盖玻璃240为用于影像传感器130 (图1)的例示组件。圆片级透镜系统 200具有一总轨道长度(TTL) 270。TTL 270为由像平面250沿着与光轴260平行的方向至 该表面232(1,1)距离像平面250最远的点所测得的距离。圆片级透镜系统200具有一以 FOV角280示意性表示的视野(FOV)。
[0060] 基板220(1)、220(2)、220(3)在不偏离本发明范围的情况下可具有不同于图2 所示的直径。例如,基板220 (1)、220 (2)、220 (3)可具有足够大的直径,让基板220 (1)、 220(2)、220(3)与图2中未示出的间隔物一起形成一用于容纳该等圆片级透镜210(1)、 210(2)、210 (3)的结构。同样地,透镜组件232 (i) (i = 1,…,6)可具有比图2中所示者更 大的直径,尽管下文中所陈述的光学性能是假定为图2中所示的光学有效区域。
[0061] 表1A及IB列举出圆片级透镜系统200的透镜数据。该透镜数据包含所有表面 232 (i,j)、透镜组件230 (i)及基板220 (k)的设定参数值,其中i = 1,…,6, j = 1,2,而k = 1,2, 3。该透镜数据亦包含孔径光阑(STO)位置,其为盖玻璃(CG) 240与像平面(IM) 250之 间的缝隙。此外,其列举了一假定物体位置(OBJ)。在由物体侧面观看时,透镜组件232 (i)、 基板220 (k)及盖玻璃的材料特性及厚度是如同其第一表面在同一行中指出。厚度是以 毫米〇11111)表示。对于各非球面表面 232(1,1)、232(2,2)、232(3,1)、232(4,2)、232(5,1)、 232 (6, 2),其表面轮廓可表示为:
[0063] 其中Z为与光轴260平行的表面下陷以作为距离光轴260的半径距离s的函数, C为曲率半径的倒数,k为锥面系数,且A4,A6,…为第四、第六...阶非球面项。阿贝数为 材料中的光学色散度量,并定义为V d= (n D-l) AnF-r〇,其中nD、nF& n c分别为在佛洛恩霍 夫(Fraunhofer) D-、F-及 C-光谱线下的折射率:Xd= 589. 3 毫微米(nm)、λ F= 486. Inm 且 λ c= 656. 3nm。
[0064] 圆片级透镜系统200具有2.4的光圈值、72度的FOV角280、2· 86mm的TTL 270、 以及2. 062mm的有效焦距。表面232(1,2)界定了该孔径光阑。
[0065]

[0068] 图3A、3B及3C显示圆片级透镜系统200通过光学设计程序所评估的光学 表现。图3A、3B、3C及3D分别显示假定物体的位置(OBJ)及像平面(IMA) 250为表1A中所 示者时,圆片级透镜系统200的球面像差、f-theta畸变、像场弯曲及横向色差。如图3A、 3B、3C及3D所示,圆片级透镜系统200在像平面250上产生高光学质量的影像。
[0069] 图3A为圆片级透镜系统200的纵向球面像差曲线图。图3A是以横轴上所示的毫 米来显示纵向球面像差,以作为在纵轴上所示的入射光瞳高度的函数。该纵轴是由光轴260 延伸至距离与FOV 280相关联的光轴260最末端的半径距离。最大入射光瞳半径为rp = 0. 4506mm。纵向球面像差曲线312、314、316是分别在Fraunhofer D-、F-及C-光谱线下进 行计算。
[0070] 图3B为圆片级透镜系统200的平场聚焦(f-theta)畸变曲线图。图3B以横轴上 所示的百分比来显示f-theta畸变,以作为在纵轴上所示的视场角的函数。该纵轴是由光 轴260延伸至FOV角280为界的最末端半径距离。因此,图3B中所标绘的最大视场角为 θ_= 36.094°。畸变曲线322(实线)是在波下计算,畸变曲线324(虚线)是在 波长Xd下计算,且畸变曲线326(点划线)是在波长λ 计算。
[0071] 图3C为圆片级透镜系统200的Petzval场曲曲线图。像场弯曲是以横轴上所示 的毫米标绘,用于在纵轴上所示的零度与θ_= 36. 094°之间的视场角。分别在径向及切 向平面中的像场弯曲331及像场弯曲332是在波长λΡ下计算。像场弯曲333及像场弯曲 334是分别在径向及切向平面中在波长A d下计算。像场弯曲335及像场弯曲336是分别 对应在径向及切向平面中在波长\下的像场弯曲。
[0072] 图3D为圆片级透镜系统200的横向色彩误差曲线图(亦称为横向色差)。图3D 是以横轴上所示的微米显示横向色彩误差,而作为纵轴上所示的像场高度的函数。该纵轴 是由光轴260延伸至距离与FOV 280相关联的光轴260最末端的半径距离。像场高度从h 最低=0(轴上)到h最高=I. 5420mm不等。横向色彩是参照λ D,使横向色彩344所有的像场 高度相对于Ad为零。横向色彩342是在波长λ F下计算。横向色彩346是在波长λ。下 计算。对于像场高度的评估范围,横向色彩误差小于艾瑞盘(Airy disk)半径348。
[0073] 图4说明一包含三个在光学上串联耦合的圆片级透镜410(1)、410 (2)、410 (3)的 例示性圆片级透镜系统400。圆片级透镜系统400 (通过非限制性实例)说明结合图1所讨 论的有益概念。尽管已揭示用于圆片级透镜系统400的参数特定值,实际值可偏离所揭示 的数值。经揭示的参数值为一范围值的特定实例且可延伸至这样的一个范围值内。圆片级 透镜系统400是与圆片级透镜系统200 (图2)相似且为圆片级透镜系统120 (图1)的一个 实施例。圆片级透镜410(1)、410(2)、410(3)为圆片级透镜150(图1)的实施例。圆片级 透镜系统400包含六个非球面表面,可使用圆片级技术制造,在关于材料选择上并利用圆 片级制造所促进的额外自由度。此外,圆片级透镜系统400是由回焊相容材料所组成,诸如 在经加热至260°C 10分钟之前及之后具有相同或基本上相同的光学特性的材料。
[0074] 圆片级透镜410(1)包含二个设置在一平面基板420(1)的两相对侧面上的透镜 组件430(1)、430 (2)。透镜组件430(1)包含一背向基板420(1)的非球面凸面432(1,1), 以及一与该基板420 (1)接触的平面432 (1,2)。同样地,透镜组件430 (2)包含一接触基板 420(1)的平面432(2, 1),以及一背向基板4
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