CN110519499A - 一种超短距微透镜阵列干涉3d成像手机镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，包括CMOS镜头及位于所述CMOS镜头前方的光学系统，所述光学系统包括依次并行排列的三片微透镜，光学器件A、光学器件B、光学器件C。相对于传统光学成像，该技术方案一是在体积质量上更有优势，可以让相机质量下降90％，并且在形状安排上更为灵活，与传统圆柱体结构相比更容易安置。二是在制造工艺上更有优势，制作周期短，可大大提高生产效率。

Description

一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头
技术领域
本发明涉及成像技术装置领域，具体是一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头。
背景技术
传统的光学成像技术类似于人眼看物，通过一系列的透镜或者反射镜将来自物方的光线成像到ccd上，再通过ccd进行光电转换来获得图像。而微透镜干涉光学成像技术则不一样，它是通过微透镜阵列将光线收集到光子集成电路，在频域进行成像，再对其进行傅里叶逆变换来获得原图像。
这种微透镜阵列干涉成像技术在成像能力上也非常可观，对于500nm、300km高、0.5m基线长度的相机，空间分辨率可以达到0.3m。
而相对于传统光学成像，微透镜阵列干涉成像技术最关键的优势有两项：一是在体积质量上更有优势，可以让相机质量下降90％，并且在形状安排上更为灵活，与传统圆柱体结构相比更容易安置。二是在制造工艺上更有优势，传统的大口径光学系统制造非常复杂与昂贵，一些知名的望远镜系统的镜片甚至是用年做为周期的，而微透镜则省时的多，只需要几周便可以制作完成了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，包括CMOS镜头及位于所述CMOS镜头前方的光学系统，所述光学系统包括依次并行排列的三片微透镜，光学器件A、光学器件B、光学器件C；所述光学器件A靠近CMOS镜头，所述光学器件A、光学器件B、光学器件C和CMOS镜头尺寸相同，且其光学总长度为3mm，镜头外直径小于6mm；
进一步的，所述CMOS镜头与光学器件A之间介质为空气，CMOS镜头至光学器件A的光心距离为1mm；
进一步的，所述光学器件A为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同cmos有效尺寸，且所述光学器件A为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，光学器件A的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件A的凸透镜阵列到达CMOS镜头，凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝200μm，凸透镜口径D0＝100μm，焦距f0＝120μm，其余无透镜部分，为光阑部分；
进一步的，所述光学器件A与光学器件B之间介质为空气，所述光学器件A至光学器件B的光心距离为1mm。
进一步的，所述光学器件B为凹透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凹透镜阵列，光学器件B的凹透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件B的凹透镜阵列到达光学器件A；凹透镜X/Y方向周期相同，为P0＝150μm，凹透镜口径D0＝90μm，焦距f0＝100μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
进一步的，所述光学器件B与光学器件C之间介质为空气，所述光学器件B至光学器件C的光心距离为1mm。
进一步的，所述光学器件C为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凸透镜阵列，光学器件C的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件C的凸透镜阵列到达光学器件B；凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝250μm，凸透镜口径D0＝120μm，焦距f0＝150μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
本发明的有益效果是：相对于传统光学成像，该技术方案一是在体积质量上更有优势，可以让相机质量下降90％，并且在形状安排上更为灵活，与传统圆柱体结构相比更容易安置。二是在制造工艺上更有优势，制作周期短，可大大提高生产效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，包括CMOS镜头及位于所述CMOS镜头前方的光学系统，所述光学系统包括依次并行排列的三片微透镜，光学器件A、光学器件B、光学器件C；所述光学器件A靠近CMOS镜头，所述光学器件A、光学器件B、光学器件C和CMOS镜头尺寸相同，且其光学总长度为3mm，镜头外直径小于6mm；
在一个具体实施例中，所述CMOS镜头与光学器件A之间介质为空气，CMOS镜头至光学器件A的光心距离为1mm；
更具体的，所述光学器件A为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同cmos有效尺寸，且所述光学器件A为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，光学器件A的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件A的凸透镜阵列到达CMOS镜头，凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝200μm，凸透镜口径D0＝100μm，焦距f0＝120μm，其余无透镜部分，为光阑部分；
在另一个具体实施例中，所述光学器件A与光学器件B之间介质为空气，所述光学器件A至光学器件B的光心距离为1mm。
更具体的，所述光学器件B为凹透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凹透镜阵列，光学器件B的凹透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件B的凹透镜阵列到达光学器件A；凹透镜X/Y方向周期相同，为P0＝150μm，凹透镜口径D0＝90μm，焦距f0＝100μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
在另一个具体实施例中，所述光学器件B与光学器件C之间介质为空气，所述光学器件B至光学器件C的光心距离为1mm。
具体的，所述光学器件C为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凸透镜阵列，光学器件C的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件C的凸透镜阵列到达光学器件B；凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝250μm，凸透镜口径D0＝120μm，焦距f0＝150μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
该发明应用上述的成像原理研发的立体成像手机镜头，避开常规光线追迹的方法而是采用能量干涉成像的方法来设计立体成像手机镜头，其公开的微透镜阵列干涉成像技术在成像能力上也非常可观，对于500nm、300km高、0.5m基线长度的相机，空间分辨率可以达到0.3m。
相对于传统光学成像，微透镜阵列干涉成像技术最关键的优势有两项：一是在体积质量上更有优势，可以让相机质量下降90％，并且在形状安排上更为灵活，与传统圆柱体结构相比更容易安置。二是在制造工艺上更有优势，传统的大口径光学系统制造非常复杂与昂贵，一些知名的望远镜系统的镜片甚至是用年做为周期的，而微透镜则省时的多，只需要几周便可以制作完成了。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：包括CMOS镜头及位于所述CMOS镜头前方的光学系统，所述光学系统包括依次并行排列的三片微透镜，光学器件A、光学器件B、光学器件C；所述光学器件A靠近CMOS镜头，所述光学器件A、光学器件B、光学器件C和CMOS镜头尺寸相同，且其光学总长度为3mm，镜头外直径小于6mm。
2.根据权利要求1所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述CMOS镜头与光学器件A之间介质为空气，CMOS镜头至光学器件A的光心距离为1mm。
3.根据权利要求2所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述光学器件A为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同cmos有效尺寸，且所述光学器件A为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，光学器件A的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件A的凸透镜阵列到达CMOS镜头，凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝200μm，凸透镜口径D0＝100μm，焦距f0＝120μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
4.根据权利要求3所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述光学器件A与光学器件B之间介质为空气，所述光学器件A至光学器件B的光心距离为1mm。
5.根据权利要求4所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述光学器件B为凹透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凹透镜阵列，光学器件B的凹透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件B的凹透镜阵列到达光学器件A；凹透镜X/Y方向周期相同，为P0＝150μm，凹透镜口径D0＝90μm，焦距f0＝100μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
6.根据权利要求5所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述光学器件B与光学器件C之间介质为空气，所述光学器件B至光学器件C的光心距离为1mm。
7.根据权利要求6所述的一种超短距微透镜阵列干涉3D成像手机镜头，其特征在于：所述光学器件C为凸透镜矩形阵列，总体尺寸同CMOS镜头有效尺寸，光学器件B为理想光学器件，不依附于任何光学基底材料，只是凸透镜阵列，光学器件C的凸透镜工作面为远离CMOS镜头的工作面，也即光线从右至左经过光学器件C的凸透镜阵列到达光学器件B；凸透镜X/Y方向周期相同，为P0＝250μm，凸透镜口径D0＝120μm，焦距f0＝150μm，其余无透镜部分，为光阑部分。
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