圆片级透镜系统及其制造方法_3

文档序号:9563693阅读:来源:国知局
20(1)的非球面凹面432(2, 2)。圆片级透镜 410 (2)包含二个设置在一平面基板420 (2)的两相对侧面上的透镜组件430 (3)、430 (4)。透 镜组件430 (3)包含一背向基板420 (2)的非球面凹面432 (3, 1),以及一与该基板420 (2)接 触的平面432 (3, 2)。同样地,透镜组件430 (4)包含一接触基板420 (2)的平面432 (4, 1), 以及一背向基板420 (2)的非球面凸面432 (4, 2)。圆片级透镜410 (3)包含二个设置在一平 面基板420 (3)的两相对侧面上的透镜组件430(5)、43(K6)。透镜组件430 (5)包含一背向 基板420 (3)的非球面表面432(5, 1),以及一接触基板420 (3)的平面432 (5, 2)。同样地, 透镜组件430 (6)包含一接触基板420 (3)的平面432 (6, 1),以及一背向基板420 (3)的非球 面鸥翼形表面432 (6, 2)。
[0075] 透镜组件 430 (1)、430 (2)、430 (3)、430 (4)、430 (5)、430 (6)以及基板 420 (1)、 420 (2)、420 (3)是由回焊相容材料所构成。
[0076] 圆片级透镜系统400经配置以通过一盖玻璃440将一景象成像在一像平面450 上。像平面450及盖玻璃440为用于影像传感器130 (图1)的例示组件。圆片级透镜系统 400具有一总轨道长度470。圆片级透镜系统400具有一以FOV角480示意性表示的视野。
[0077] 基板420(1)、420(2)、420(3)在不偏离本发明范围的情况下可具有不同于图4 所示的直径。例如,基板420(1)、420 (2)、420 (3)可具有足够大的直径,让基板420(1)、 2420 (2)、420 (3)与图4中未示出的间隔物一起形成一用于容纳该等圆片级透镜410 (1)、 410 (2)、410 (3)的结构。同样地,透镜组件432 (i) (i = 1,…,6)可具有比图4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4中所示的光学有效区域。
[0078] 表2Α及2Β是以与表1A及IB相同的方式列举出圆片级透镜系统400的透镜数 据。圆片级透镜系统400具有2. 4的光圈值、72度的FOV角280、2. 65mm的TTL 470、以及 1.902mm的有效焦距。表面432(1,2)界定了该孔径光阑。


[0083] 图5A、5B及5C显示圆片级透镜系统400通过Zemax?:光学设计程序所评估的光学 表现。图5A、5B、5C及分别显示假定物体的位置(OBJ)及像平面(IMA)450为表2A中所 示者时,圆片级透镜系统400的球面像差、f-theta畸变、像场弯曲及横向色差。如图5A、 5B、5C及所示,圆片级透镜系统400在像平面450上产生高光学质量的影像。
[0084] 图5A为圆片级透镜系统400的纵向球面像差曲线图。图5A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460 延伸至距离与FOV 480相关联的光轴460最末端的半径距离。最大入射光瞳半径为rp = 0. 4249mm。纵向球面像差曲线512、514、516是分别在Fraunhofer F-、D-及C-光谱线下进 行计算。
[0085] 图5B为圆片级透镜系统400的f-theta畸变曲线图。图5B是以横轴上所示的 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460 延伸至FOV角280为界的最末端半径距离。因此,图5B中所标绘的最大视场角为θ_ = 36. 852°。畸变曲线522 (实线)是在波长λ F下计算,畸变曲线524 (虚线)是在波长λ D 下计算,且畸变曲线526(点划线)是在波长λ 计算。
[0086] 图5C为圆片级透镜系统400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. 852°之间的视场角。分别在径向及切 向平面中的像场弯曲531及像场弯曲532是在波长λΡ下计算。像场弯曲533及像场弯曲 534是分别在径向及切向平面中在波长A d下计算。像场弯曲535及像场弯曲536分别对 应在径向及切向平面中在波长\下的像场弯曲。
[0087] 图f5D为圆片级透镜系统400的横向色彩误差曲线图。图f5D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460延伸至 距离与FOV 480相关联的光轴460最末端的半径距离。像场高度从h最低=0 (轴上)到h 最高=1.4760mm不等。横向色彩是参照Ad,使横向色彩544所有的像场高度相对于λ。为 零。横向色彩542是在波长λ F下计算。横向色彩546是在波长λ c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半径548。
[0088] 圆片级透镜系统200 (图2)及400 (图4)包含多个透镜,其中该二透镜组件是由 不同的材料构成。圆片级透镜系统200的圆片级透镜210(1)的透镜组件230(1)、230 (2) 是由不同的材料构成,如表1A中所指示。由表1A中也可明显看出圆片级透镜系统200的 圆片级透镜210(2)的透镜组件230(3)、230(4)是由不同的材料构成。特别是,透镜组件 230 (1)、230 (2)、230 (3)及230 (4)分别具有57、30、30及50的阿贝数。同样地,如表2A中 所示,圆片级透镜系统400的圆片级透镜410(1)的透镜组件430(1)、430 (2)由不同的材料 构成,且圆片级透镜系统400的圆片级透镜410(2)的透镜组件430(3)、430(4)是由不同的 材料构成。特别是,透镜组件430(1)、430(2)、430(3)及430(4)分别具有57、30、30及50 的阿贝数。
[0089]与基于整个由相同材料构成的透镜的传统系统相比,在较接近该景象的圆片级透 镜的透镜组件上使用不同材料(诸如圆片级透镜230 (1)或430 (1)),以及在中间圆片级透 镜的透镜组件使用不同材料(诸如圆片级透镜230 (2)或430 (2)),会导致改进的色差校正。 圆片级透镜系统200 (图2)及400 (图4)的实例可扩展至圆片级透镜系统120 (图1)的更 一般性实施例内。圆片级透镜系统600可选择性地通过一盖玻璃640在一像平面650上成 像一景象。像平面650及盖玻璃640为(例如)影像传感器130的组件(图1)。圆片级透 镜系统600在一平行于光轴660的方向上,与一从像平面650至距离像平面650最远的点 630 (1)的总轨道长度670相关联。
[0090] 图6说明一包含三个在光学上串联耦合的圆片级透镜610(1)、610 (2)、610 (3)的 圆片级透镜系统600。圆片级透镜系统600为圆片级透镜系统120 (图1)的一实施例,而圆 片级透镜610(1)、610 (2)、610 (3)中的每一者为圆片级透镜150 (图1)的一实施例。圆片 级透镜系统200 (图2)及圆片级透镜系统400 (图4)为圆片级透镜系统600的实例。与圆 片级透镜系统200及400的配置相似,圆片级透镜610 (1)包含设置在基板620 (1)的两相 对侧的透镜组件630 (1)、630 (2),圆片级透镜610 (2)包含设置在基板620 (2)的两相对侧的 透镜组件630 (3)、630 (4),而圆片级透镜610 (3)包含设置在基板620 (3)的两相对侧的透镜 组件 630 (5)、630 (6)。
[0091] 图6中所描绘的透镜组件630(1) (i = 1,…,6)形状为例示性的,且在不偏离本发 明范围的情况下,透镜组件630(1) (i = 1,…,6)的实际形状可以不同。例如,图6中所示 的凸面透镜表面可为凹面、凸面及凹面的结合,及/或具有与图6中不同的非球面特性。
[0092] 在一实施例中,透镜组件630(1)是由一与透镜组件630(2)不同的材料。例如,透 镜组件630 (1)、630 (2)分别由具有阿贝数大于55及35的材料所构成。再者,与其组合的透 镜组件630 (3)可由特征为阿贝数小于35的材料所构成。与每个透镜是由单一材料构成的 系统相比,这些用于透镜组件630 (1)、620 (2)、630 (3)的材料选择提供了改进的色差校正。 圆片级透镜系统200 (图2)及400 (图4)为圆片级透镜系统600的一实施例的实例,其中 该等透镜组件630(1)、620 (2)及630(3)分别具有大于55、小于35及小于35的阿贝数。
[0093] 塑料光学组件手册(WILEY-VCH,出版商)列举出具有阿贝数大于55的透明光学 材料实例。这些实例包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及环烯烃聚合物(诸如APEL?5014DP、 TOPASiC 5013及ZE〇NBX?480R)。具有阿贝数大于55的透镜材料可以是塑料、玻璃或不 偏离本发明范围的任何其它光学材料。塑料光学组件手册更列举出具有阿贝数小于35的 透明光学材料实例。这些实例包含诸如PANLITE?的聚碳酸酯、诸如Udel? P-1700的聚砜 以及诸如0KP-4的光学聚酯。具有阿贝数小于35的透镜材料可以是塑料、玻璃或不偏离本 发明范围的任何光学材料。
[0094] 在一实施例中,圆片级透镜系统600的有效焦距与总轨道长度的比率大于0. 65且 小于0. 75。这条件限制了具有特定FOV角680的圆片级透镜系统600的实施例的总轨道长 度;FOV角680是示意性地在图6中表示,且可具有一与图6中所示者不同的数值。图2及 图4中的圆片级透镜系统200及400分别为这类实施例的实例。
[0095] 在另一实施例中,圆片级透镜系统600的有效焦距(EFFL)与透镜组件630 (1)的 焦距Fl的比率大于0. 85且小于1. 15,即0. 85〈EFFL/F1〈1. 15。这条件界定了 FOV角680 的范围。图2及图4中的圆片级透镜系统200及400分别为这类实施例的实例。
[0096] 在另一实施例中,圆片级透镜系统600的有效焦距(EFFL)与透镜组件630 (2)及 630 (3)分别的
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