CN110596868B - 光学单元和层叠体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学单元和层叠体。本发明涉及包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组这三个透镜组的光学单元、以及包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组这四个透镜组的光学单元，其中这些透镜组是从物体侧向着图像侧面侧依次排列的，其中透镜组中的一个或多个透镜组包括具有弯曲光学面的基板，其中所述弯曲光学面设置有聚合物层。

Description

光学单元和层叠体
技术领域
本发明涉及透镜系统，更特别地涉及包括从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组这三个透镜组的光学单元。本发明还涉及透镜系统，更特别地涉及包括从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组这四个透镜组的光学单元。
背景技术
透镜系统本身是已知的，并且广泛用在尤其是移动电话、平板电脑和紧凑型照相机中。这些手持装置中所使用的当前照相机的图像质量(分辨率)相对较差(特别是在图像的角落中)。尽管上述照相机中所使用的透镜设计表明在标称情况下应可以实现非常高的角落分辨率，但实际测量到的分辨率通常明显低于标称设计。
US 2011/124373涉及一种摄像镜头，其包括四个或更多个透镜块，其中各个透镜块是光学元件，该光学元件包括作为平行平板的透镜基板、以及具有正或负的光焦度且形成在该透镜基板的物体侧面或图像侧面至少之一上的透镜部，在各个透镜块中透镜基板在材料上不同于透镜部，透镜块从物体侧起依次包括第一透镜块、第二透镜块、第三透镜块和第四透镜块，第一透镜块具有正光焦度，第二透镜块具有负光焦度，配置在离图像侧最近的位置的透镜块具有在近轴区域中面向图像侧的凹形。所有的透镜基板都是具有相同厚度的平行平板，并且各个透镜基板由玻璃材料形成。
WO2013/157470涉及一种显微镜物镜，其中显微镜物镜和成像透镜之间的主光线的最大倾角(CRA)满足条件表达式。
US2012/081595涉及一种摄像光学系统，其从物体侧起依次包括：第一透镜，其具有双凸形状且具有正屈光力；第二透镜，其具有凹面面向物体侧的弯月形状且具有负屈光力；第三透镜，其具有负屈光力；第四透镜，其具有凹面面向物体侧的弯月形状且具有正屈光力；以及第五透镜，其具有负屈光力，其中第一透镜和第二透镜粘合在一起。
EP 2 113 800涉及一种摄像镜头，其中假定透镜组包括作为平行平板的透镜基板、以及形成在该透镜基板的物体侧面和图像侧面至少之一上的透镜，该摄像镜头包括透镜形成在透镜基板的两侧的透镜组。
EP 2 116 882涉及一种摄像镜头，其包括：至少一个透镜块，其包含作为平面平行板的透镜基板、以及与透镜基板的物体侧基板面和图像侧基板面至少之一相邻的透镜，该透镜施加正或负的光焦度；以及孔径光圈，用于限制光量，其中透镜块中所包括的透镜由与形成透镜基板的材料不同的材料形成；其中透镜块包括布置在最靠近物体侧位置的第一透镜块，该第一透镜块施加正光焦度，以及其中透镜块包括透镜仅与透镜基板的物体侧基板面和图像侧基板面之一相邻的至少一个透镜块，其中透镜基板由玻璃形成并且透镜由树脂形成。
EP 2 113 802涉及一种摄像镜头，其包括：至少一个透镜块，其包含作为平面平行板的透镜基板、以及与透镜基板的物体侧基板面和图像侧基板面至少之一相邻的透镜，该透镜施加正或负的光焦度；孔径光圈，用于限制光量，其中透镜块中所包括的透镜由与形成透镜基板的材料不同的材料形成；其中透镜块包括布置在最靠近物体侧位置的第一透镜块，该第一透镜块包括第一透镜基板作为该透镜基板并且包括与该第一透镜基板的物体侧基板面相邻的透镜L[LS1o]作为该透镜，其中透镜基板通过将两个平板状玻璃片粘合在一起而形成，以及其中孔径光圈位于平板状玻璃片之间的粘合面上。
EP 2 163 931涉及一种摄像镜头，其包括：第一透镜，其具有正屈光力且面向物体；第二透镜，其设置在第一透镜的图像侧且具有向着物体侧的凹形；以及设置在第二透镜的图像侧的至少一个或多个透镜，其中这些透镜可以是在玻璃板上形成了透镜元件之后通过照射UV光一次生成的。
US2009/310232涉及一种摄像镜头，其包括：第一透镜组，其从物体侧起顺次包括由树脂形成且具有正屈光力的第一透镜和由树脂形成且具有负屈光力的第二透镜，第一透镜和第二透镜整体形成具有正屈光力的粘合透镜；第二透镜组，其包括负透镜；第三透镜组，其包括正透镜，其中第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组是从物体侧起顺次配置的。
US2008/118241涉及一种照相机系统，其包括：光学器件层叠体，其包含垂直方向上固定在一起的两个基板和这两个基板上的光学系统，这两个基板具有暴露的侧面；检测器基板上的检测器；以及直接位于光学器件层叠体的至少一些侧面上的杂散光阻挡器。
US2005/259333涉及一种可变倍率光学系统，其在用于将光学图像转换为电信号的图像传感器的受光面上形成物体的光学图像，并且改变透镜组之间在光轴向方向上的间隙，从而改变倍率，所述光学系统从物体侧起包括：具有负光焦度的第一透镜组；具有正光焦度的第二透镜组；以及第三透镜组，其中在倍率从广角端改变到远摄端时，第一透镜组和第二透镜组之间的间隙变窄，第一透镜组包括两个或更多个透镜，至少三个透镜组仅包括单个透镜或者如下的透镜，在该透镜中，透镜组中的相对透镜表面在未提供间隙的状态下彼此紧密接触。
US2005/286138涉及一种可变倍率光学系统，其在用于将光学图像转换成电气信号的摄像装置的受光面上形成物体的光学图像，并且通过改变各个透镜组在光轴方向上的间距来进行变倍，所述光学系统从物体侧起包括：第一透镜组，其包括多个透镜和至少一个非球面并且具有负光焦度；以及第二透镜组，其具有正光焦度，其中缩小第一透镜组和第二透镜组之间的间距以实现从广角端向远摄端的变倍。
US5978151涉及一种光学系统，其包括：多个透镜元件；以及透镜块，其构成光学系统中的一个或多个透镜元件，其中通过使用穿过了透镜块的离轴光线来检测两个或更多个方向上的场不对称性的曲率程度，以及其中调整透镜块的位置，使得场不对称性的曲率降低到最小。
US2011/102660涉及一种成像光学系统，其从物体侧起依次包括：具有负屈光力的透镜组B；具有正屈光力的透镜组C；以及附加的一个或两个以上的透镜组，其中透镜组C在从广角端向远摄端的变焦时仅向着物体侧移动；以及在透镜组B中使用透镜组件。
JP2009 251210涉及作为平行平板的透镜块、以及与透镜基板的物体侧基板面和图像侧基板面至少之一相邻的具有正光焦度或负光焦度的透镜，该透镜由与透镜基板的材料不同的树脂制成。
US2013265459涉及一种照相机阵列，其中各照相机的光学器件包括五面光学配置，该五面光学配置包括：第一透镜元件，其具有第一凸近端面和第一凹远端面，其中第一凸面的直径大于第一凹面的直径；第二透镜元件，其具有第二凹近端面和第二凸远端面，其中第二凹近端面的直径小于第二凸面的直径；第三透镜元件，其具有第三凹近端面和第三平面远端面，其中第三凹近端面的直径大于第一透镜元件和第二透镜元件的任何面的直径；以及其中第一透镜元件、第二透镜元件和第三透镜元件以与位于该五面光学配置的远端的成像器光学对准的方式顺次排列。各照相机的光学器件被配置成：各照相机具有相对于其它照相机的视野偏移的视野，使得各偏移包括场景的子像素偏移视野。
US2006066961涉及一种非球面透镜，其包括基板构件和形成在该基板构件上的具有不同组成的构件，该基板构件和该具有不同组成的构件之间的边界由第一非球面形成，该具有不同组成的构件的与该边界相对的面由第二非球面形成。
US2005286138涉及一种可变倍率光学系统，其在用于将光学图像转换成电气信号的摄像装置的受光面上形成物体的光学图像，并且通过改变各个透镜组在光轴方向上的间距来进行变倍，所述光学系统从物体侧起包括：第一透镜组，其包括多个透镜和至少一个非球面并且具有负光焦度；以及第二透镜组，其具有正光焦度，其中缩小第一透镜组和第二透镜组之间的间距以实现从广角端向远摄端的变倍。
US2007275505涉及一种晶圆级封装，其包括具有多个摄像元件的基础基板，其中该晶圆级封装还包括：透镜基板，其具有与各个摄像元件相关联的多个透镜元件；以及间隔件部件，用于维持透镜基板和基础基板之间的预定距离，由此通过粘合层使透镜基板相对于基础基板的位置固定。
US2005275954涉及一种光学扫描装置，用于扫描光学记录载体的信息层，该信息层被一定厚度和折射率的透明层覆盖，该装置包括：辐射源，用于生成辐射束；以及物镜系统，用于使辐射束会聚在信息层上，该物镜系统包括基板上的包含合成树脂的透镜。
WO2015080582涉及一种光学单元，其包括从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组这四个透镜组，其中至少第一透镜组和第二透镜组包括两个透镜元件，其中各透镜组内的所述两个透镜元件具有不同的光学性质，其中在第一透镜组和第二透镜组这两者中都不存在玻璃基板。
本发明人发现，在很大程度上，分辨率下降是由导致多达5微米的偏心偏差的透镜制造中的生产公差、以及由自动调焦系统引起的透镜的倾斜所造成的。此外，可以进行对于公差而言更鲁棒的设计。因此，考虑到生产公差，通过进行更鲁棒的设计，诸如偏心等的生产公差对分辨率下降的影响将是有限的。
一个可能的解决方案是，在当前的塑料成型透镜技术中，通过将光阑从透镜系统的前部向着中部重新定位，将可以实现更鲁棒的设计。然而，这将得到通过注塑成型不能制造的非常薄的透镜(<200～300um)。光阑的重新定位的另一缺点是标称设计性能下降。
如今，可以按照如下识别手持装置所用的照相机的趋势：分辨率更高，Mpix计数更高，像素更小，z高度更低，并且视野更高(55度～70度)。
这些趋势的后果是：照相机中的光学器件需要在设计这些照相机的光学器件时改变，即，需要低的F#和更多的透镜元件，低的F#和更多的透镜元件需要更严格的生产公差。透镜系统将表现出对诸如透镜偏心、透镜形状偏差和透镜倾斜等的制造公差的灵敏度提高。这在例如利用这些照相机所拍摄到的图片中的低角落分辨率和/或分辨率的不均匀性中将是可见的。另外，透镜性能在很大程度上由制造公差确定。导致较低图像质量和/或不均匀性的主要生产公差是透镜偏心和透镜倾斜。针对偏心的注塑成型的典型制造公差通常为3～5微米。为了将性能下降保持到可接受的低水平，将需要1微米的典型最大偏心，这超出了当前的制造能力。
发明内容
因而，本发明的目的是开发对公差、特别是对制造公差更鲁棒的透镜设计。
本发明的另一目的是在维持标称性能的同时开发这样的鲁棒透镜设计。
本发明的另一目的是提供一种高性能的透镜设计，其中该高性能的透镜设计在允许选择透镜结构的新方式的宽温度范围内表现出透镜的高水平的色性(chromaticproperty)(特别是像差，特别是色像差(CA))。
本发明的另一目的是提供用于提供高水平的图像质量的高性能的透镜设计。
本发明的另一目的是提供在维持标称性能的同时具有小尺寸的高性能的透镜设计。
因而，本发明涉及一种光学单元，其包括从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组这三个透镜组，其中所述透镜组中的一个或多个透镜组包括具有弯曲光学面的基板，其中所述弯曲光学面设置有聚合物层。
在本光学单元的实施例中，所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括具有弯曲面的弯曲基板。
在本光学单元的实施例中，所述弯曲基板由玻璃制成。玻璃的热膨胀系数大致低于聚合物的热膨胀系数(例如在>10倍的范围内)。
具有弯曲光学面的基板的示例是透镜本体，其中至少一个面是球面。在透镜本体的另一实施例中，一个面是平坦面并且另一面是球面。在另一实施例中，透镜本体具有两个球面。
本发明人发现，根据本发明的层叠体中的Z高度与图像传感器的对角线的长度之间的比低于1.1。根据本发明，上述的比高于0.9。如果该比高于1.1，则层叠体的尺寸变得过大，即对于诸如移动装置(例如，智能电话)等的实际应用而言厚度过高。如果该比低于0.9，则MTF(调制传递函数)将劣化，特别是在角落处。另外，公差灵敏度将高。这里所论述的比是(Z高度)/(图像传感器的对角线的长度)。该比显著不同于根据以上论述的US2013265459的公开内容所要计算的比。在US2013265459中，该比高于1.2。参数Z高度是第一透镜面和图像传感器之间的距离。
在本文所公开的示例中，包括四个透镜组的光学单元的Z高度约为5.8mm，并且包括三个透镜组的光学单元的Z高度的值约为5.5mm。对于包括三个透镜组的光学单元，Z高度和图像传感器的对角线的长度之间的相应比(即，总光程/传感器对角线)等于5.5/5.5(＝1)。对于包括四个透镜组的光学单元，Z高度和图像传感器的对角线的长度之间的相应比(即，总光程/传感器对角线)等于5.8/5.5(＝1.05)。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述聚合物层是根据复制技术而制造的。本第一透镜组和第二透镜组优选是根据WO2009048320A1通过复制技术粘合在一起的相邻透镜元件的组，并且在优选实施例中，第一透镜组和第二透镜组包含附加的集成中间基板、滤波器和光阑。还可以使用注塑成型透镜。WO2009048320的内容被视为整体并入本文。
在本光学单元的实施例中，所述聚合物层至少之一的厚度在10～300微米的范围内、优选在25～200微米的范围内。
在本光学单元的实施例中，所述第一透镜组还包括另一聚合物层，所述另一聚合物层被定位成以背对着所述弯曲面的方式与所述弯曲基板相邻。在这样的实施例中，第一透镜组的透镜本体或基板嵌入在两个聚合物层之间。在具有平坦面和弯曲面的透镜本体的实施例中，平坦面和弯曲面这两者都设置有聚合物层。
在本光学单元的实施例中，所述第二透镜组还包括另一聚合物层，所述另一聚合物层被定位成以背对着所述弯曲面的方式与所述弯曲基板相邻。在这样的实施例中，第二透镜组的透镜本体或基板嵌入在两个聚合物层之间。在具有平坦面和弯曲面的透镜本体的实施例中，平坦面和弯曲面这两者都设置有聚合物层。
在本光学单元的实施例中，如上所述的附加聚合物层也是根据复制技术(例如通过根据WO2009048320A1的复制技术)制造的。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第三透镜组包括两个透镜元件，所述第三透镜组内的所述两个透镜元件具有不同的光学性质，以及在所述第三透镜组中，不存在玻璃基板。
在包括三个透镜组的本光学单元中，第三透镜组可被识别为晶圆级光学双材料透镜系统，该第三透镜组是至少两个相邻透镜元件的组件，该至少两个相邻透镜元件包括具有不同光学性质的至少两个不同透镜材料。
本术语“双材料透镜”是指在一个透镜中使用两个不同的材料，例如由材料Q制成的透镜元件X(例如，光可固化环氧树脂)和由材料P制成的透镜元件Z(例如，光可固化丙烯酸树脂)，其中透镜元件X和透镜元件Y这两者一起形成透镜。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第三透镜组内的所述两个透镜元件中的各个透镜元件是根据复制技术而制造的。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，在第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组中的至少一个或多个透镜组中不存在平坦的玻璃支撑件。
在本发明的优选实施例中，光学单元包括：第一透镜组，其包含具有弯曲光学面和平坦面的第一透镜本体，该第一透镜本体由玻璃制成，其中弯曲光学面和平坦面这两者都设置有聚合物层；第二透镜组，其包含具有弯曲光学面和平坦面的第二透镜本体，该第二透镜本体由玻璃制成，其中弯曲光学面和平坦面这两者都设置有聚合物层；以及第三透镜组，其是至少两个相邻透镜元件的组件，该至少两个相邻透镜元件包括具有不同光学性质的至少两个不同透镜材料。在这样的实施例中，在第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组中不存在平坦的光学支撑件。
在另一实施例中，本光学单元还包括位于第一透镜组和第二透镜组之间或者第二透镜组和第三透镜组之间的至少一个附加透镜组。这样的附加透镜组优选位于第一透镜组和第二透镜组之间。在实施例中，该附加透镜组包括具有弯曲面的弯曲基板，其中该弯曲光学面设置有聚合物层，其中该弯曲基板优选由玻璃制成。
在根据本发明的光学单元的实施例中，在所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和附加透镜组中的至少一个或多个透镜组中不存在平坦的玻璃支撑件。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第一透镜组具有正屈光力，特别地，所述第二透镜组具有正屈光力，特别地，所述第三透镜组具有负屈光力。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，一体式光学照相机镜头的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，应用以下的关系表达式：
0.5<f1/f<1；
0.5<f2/f<1；
-1<f3/f<-0.1。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第一透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.4<n<1.8，60<Abbe<90，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第二透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
(B)1.4<n<1.8，40<Abbe<80，
(C)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在包括三个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第三透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.4<n<1.7，30<Abbe<60，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<50，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
本发明还涉及一种透镜系统，更特别地涉及一种光学单元，其包括从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组这四个透镜组。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第一透镜组具有正屈光力，特别地，所述第二透镜组具有正屈光力，特别地，所述第三透镜组具有正屈光力，并且特别地，第四透镜组具有负屈光力，其中从物体侧向着图像侧面侧的顺序为：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，所述第四透镜组这里是包括两个透镜元件的透镜组，其中所述透镜组内的所述两个透镜元件具有不同的光学性质，其中在所述第三透镜组中，不存在玻璃基板，其中所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组各自包括具有弯曲光学面的基板，其中所述弯曲光学面设置有聚合物层。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，一体式光学照相机镜头的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，所述第四透镜组的焦距为f4，应用以下的关系表达式：
0.5<f1/f<0.98；
20<f2/f<35；
0.5<f3/f<1；
-1<f4/f<-0.1。
对于本光学单元的最佳光学性能，以下将公开几个实施例。在论述附图时，将阐明第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组以及存在于这些透镜组中的透镜元件的具体位置。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第一透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.4<n<1.8，60<Abbe<90，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第二透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.6<n<1.85，30<Abbe<50，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第三透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
(B)1.4<n<1.8，40<Abbe<80，
(C)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在包括四个透镜组的本光学单元的实施例中，所述第四透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.4<n<1.7，30<Abbe<60，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
在本光学单元的实施例中，在四个透镜组中的一个或多个透镜组中可以存在一个或多个附加层，这些附加层选自以下组：集成中间基板、IR滤波器、UV滤波器、孔径和光阑、或者它们的组合。
在本光学单元的实施例中，各所述聚合物层的材料选自UV可固化聚合物的组，优选环氧型聚合物、丙烯酸型聚合物以及尼龙型聚合物的组。
本发明还涉及一种透镜组件的层叠体，其中所述层叠体包括根据本发明的光学单元。
在本层叠体的实施例中，来自光学单元的三个或四个透镜组各自是通过使用间隔件和/或粘合剂而层叠的。
在实施例中，本层叠体还包括图像传感器、传感器盖板和盖板中的一个或多个。
将通过使用附图和实施例来说明本发明。
附图说明
图1示出根据本发明的包括四个透镜组的透镜系统的实施例。
图2示出针对图1所示的本透镜系统的光线追踪模型。
图3示出根据图1的透镜系统的MTF-频率。
图4示出根据本发明的包括三个透镜组的透镜系统的实施例。
图5示出根据图4的透镜系统的MTF-频率。
图6示出用于实施例(根据本发明的包括三个透镜组的透镜系统)的光学表。
图7示出用于实施例(根据本发明的包括四个透镜组的透镜系统)的光学表。
具体实施方式
本发明人发现，本光学单元的光学性能在很大程度上由不同透镜组的组合(参见图1和图4)确定。
图1示出根据本发明的包括四个透镜组100、200、300和400的透镜系统1的实施例。这些透镜组从物体侧向着图像侧面侧依次排列。第一透镜组100(标识为透镜1)包括层101中的材料A、透镜本体102中的材料B和层103中的材料C。第二透镜组200(标识为透镜2)包括层201中的材料A、透镜本体202中的材料B和层203中的材料C。第三透镜组300(标识为透镜3)包括层301中的材料A、透镜本体302中的材料B和层303中的材料C。第四透镜组400(标识为透镜4)包括层401中的材料A和层402中的材料B。透镜系统1还包括盖玻璃500和图像传感器600。
在本发明的实施例中，透镜本体102、透镜本体202和透镜本体302包括具有弯曲面的弯曲基板。该弯曲面优选由玻璃制成。层101、201和301是聚合物层。层103、203和303优选是聚合物层。上述的聚合物层可以具有如在从属权利要求中的材料性质的范围中指示的(不同)材料类型的任何组合。光阑优选在面102和103之间、在面202和203之间，但在其它实施例中，其它位置(诸如301和302、401和402、以及在盖玻璃500和图像传感器600之间中的一个或多个等)也是可以的。在本透镜系统1中，未示出一个或多个集成中间基板、IR滤波器、UV滤波器、孔径和光阑、或者它们的组合。一个透镜组内的光学性质可以不相同，这意味着例如透镜元件101的光学性质不同于透镜元件103所使用的光学性质。这同样适用于透镜元件201和透镜元件203、以及透镜元件301和透镜元件303。
在从属权利要求中用公式表示本发明的优选实施例。
图2示出图1所示的本透镜系统的光线追踪模型。图3示出根据图1的透镜系统的MTF-频率。图3示出频率为110cyc/mm(上部曲线)和频率为225cyc/mm(下部曲线)这两个情形。这样的包括四个透镜组的透镜系统的特征在于高标称性能、即在公差之后的高性能。根据本发明，对于频率225，45°的视野(横轴)的值优选高于0.5，特别是在0.5和0.6的范围内。根据本发明，对于频率110，在45°的视野(横轴)的值处，OTF(光学传递函数)的模量优选高于0.7，特别是在0.7和0.8的范围内。这些值不同于在以上论述的US2013265459中所公开的值。在US2013265459中，对于频率225，在45°的视野的值处，OTF的模量比0.46低得多，即在0.3和0.45之间。并且，对于频率110，在45°的视野的值处，OTF的模量低于0.7。
图4示出根据本发明的包括三个透镜组1000、2000和3000的透镜系统2的实施例。这些透镜组从物体侧向着图像侧面侧依次排列。第一透镜组1000(标识为透镜1)包括层1001中的材料A、透镜本体1002中的材料B和层1003中的材料C。第二透镜组2000(标识为透镜2)包括层2001中的材料A、透镜本体2002中的材料B和层2003中的材料C。第三透镜组3000(标识为透镜3)包括层3001中的材料A和层3002中的材料B。透镜系统2还包括盖玻璃5000和图像传感器6000。
在本发明的实施例中，透镜本体1002和透镜本体2002包括具有弯曲面的弯曲基板。该弯曲面优选由玻璃制成。层1001和2001是聚合物层。层1003和2003优选是聚合物层。上述的聚合物层可以具有如在从属权利要求中的材料性质的范围中指示的(不同)材料类型的任何组合。光阑优选在面1002和1003之间、在面2002和2003之间，但在其它实施例中，其它位置(诸如3001和3002以及在盖玻璃5000和图像传感器6000之间中的一个或多个等)也是可以的。在本透镜系统2中，未示出一个或多个集成中间基板、IR滤波器、UV滤波器、孔径和光阑、或者它们的组合。一个透镜组内的光学性质可以不相同，这意味着例如透镜元件1001所用的光学性质不同于透镜元件1003所使用的光学性质。这同样适用于透镜元件2001和透镜元件2003、以及透镜元件3001和透镜元件3003。
图5示出根据图4的包括三个透镜组的透镜系统的MTF-频率的关系。这样的包括三个透镜组的透镜系统的特征在于高标称性能、即在公差之后的高性能。上部曲线是指4个透镜组MTF，下部曲线是指3个透镜组MTF。
图6示出根据本发明的用于包括三个透镜组的透镜系统的光学表。
图7示出根据本发明的用于包括四个透镜组的透镜系统的光学表。来自图6和图7所示的Zemax表的编号与当前图中所应用的标签的编号不一致。
本透镜是通过复制技术粘合在一起的(例如，根据WO2009048320A1所制造的)相邻透镜元件的组。WO2009048320的内容被视为整体而被并入本文。
聚合物层的厚度被设计成最大300微米的厚度。这足以在不影响光学性能的热稳定性的情况下实现期望的透镜形状。热不稳定性是由与玻璃表面的CTE(热膨胀系数)(<10ppm/K)相比、光学聚合物的高CTE(>30ppm/K)引起的。另外，包括四个透镜组的本光学单元表现出高的制造公差和良好的MTF。
表面数据详情(根据本发明的包括四个透镜组的透镜系统)：
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表面数据详情(根据本发明的包括三个透镜组的透镜系统)：
表面数据详情：
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Claims (24)

1.一种光学单元，其由从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组这三个透镜组组成，其中所述第一透镜组和所述第二透镜组分别具有正屈光力，所述第三透镜组具有负屈光力，所述第一透镜组和所述第二透镜组各自包括具有弯曲光学面的弯曲基板，其中所述弯曲光学面设置有由聚合物层构成的透镜元件，
其中，所述第一透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.4<n<1.8，60<Abbe<90，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40；
所述第二透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
(B)1.4<n<1.8，40<Abbe<80，
(C)1.5<n<1.8，40<Abbe<80；以及
所述第三透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.4<n<1.7，30<Abbe<60，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<50，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
2.根据权利要求1的光学单元，其中，所述弯曲基板由玻璃制成。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，所述聚合物层是根据复制技术而制造的。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，所述聚合物层至少之一的厚度在10～300微米的范围内。
5.根据权利要求4所述的光学单元，其中，所述聚合物层至少之一的厚度在25～200微米的范围内。
6.根据权利要求1所述的光学单元，其中，所述第一透镜组中的项C的透镜元件被定位成以背对着所述弯曲光学面的方式与所述弯曲基板相邻。
7.根据权利要求1所述的光学单元，其中，所述第二透镜组中的项A的透镜元件被定位成以背对着所述弯曲光学面的方式与所述弯曲基板相邻。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，所述第三透镜组包括两个透镜元件，所述第三透镜组内的所述两个透镜元件具有不同的光学性质，以及在所述第三透镜组中，不存在玻璃基板。
9.根据权利要求8所述的光学单元，其中，所述第三透镜组内的所述两个透镜元件中的各个透镜元件是根据复制技术而制造的。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，在所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组中的一个或多个透镜组中不存在平坦的玻璃支撑件。
11.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，一体式光学照相机镜头的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，f、f1、f2和f3满足以下的关系表达式：
0.5<f1/f<1；
0.5<f2/f<1；
-1<f3/f<-0.1。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的光学单元，其中，各所述聚合物层的材料选自UV可固化聚合物的组。
13.根据权利要求12所述的光学单元，其中，各所述聚合物层的材料选自环氧型聚合物、丙烯酸型聚合物以及尼龙型聚合物的组。
14.一种光学单元，其由从物体侧向着图像侧面侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组和第四透镜组组成，其中所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组各自包括具有弯曲光学面的基板，其中所述弯曲光学面设置有由聚合物层构成的透镜元件，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组分别具有正屈光力，所述第四透镜组具有负屈光力，所述第四透镜组是包括两个透镜元件的透镜组，其中所述透镜组内的所述两个透镜元件具有不同的光学性质，其中在所述第三透镜组中，不存在玻璃基板，
其中，所述第一透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.4<n<1.8，60<Abbe<90，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40；
所述第二透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，40<Abbe<80，
(B)1.6<n<1.85，30<Abbe<50，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40；
所述第三透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
(B)1.4<n<1.8，40<Abbe<80，
(C)1.5<n<1.8，40<Abbe<80；以及
所述第四透镜组中的折射率n和Abbe性质的范围为：
(A)1.4<n<1.7，30<Abbe<60，
(C)1.5<n<1.8，20<Abbe<40，
其中，项A是指向着物体侧的透镜元件，项B是指弯曲基板，并且项C是指向着图像面侧的透镜元件。
15.根据权利要求14所述的光学单元，其中，一体式光学照相机镜头的焦距为f，所述第一透镜组的焦距为f1，所述第二透镜组的焦距为f2，所述第三透镜组的焦距为f3，所述第四透镜组的焦距为f4，f、f1、f2、f3和f4满足以下的关系表达式：
0.5<f1/f<0.98；
20<f2/f<35；
0.5<f3/f<1；
-1<f4/f<-0.1。
16.根据权利要求14所述的光学单元，其中，在所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组这四个透镜组中的一个或多个透镜组中，存在一个或多个附加层，所述一个或多个附加层选自以下组：集成中间基板、IR滤波器、UV滤波器、孔径光阑、或者它们的组合。
17.根据权利要求14所述的光学单元，其中，各所述聚合物层的材料选自UV可固化聚合物的组。
18.根据权利要求17所述的光学单元，其中，各所述聚合物层的材料选自环氧型聚合物、丙烯酸型聚合物以及尼龙型聚合物的组。
19.一种透镜组件的层叠体，其中，所述层叠体包括根据权利要求1至18中任一项所述的光学单元。
20.根据权利要求19所述的层叠体，其中，来自所述光学单元的透镜组各自是通过使用间隔件和/或粘合剂而层叠的。
21.根据权利要求19或20所述的层叠体，还包括图像传感器、传感器盖板和盖板中的一个或多个。
22.根据权利要求21所述的层叠体，其中，所述层叠体中的Z高度与所述图像传感器的对角线的长度之间的比低于1.1且高于0.9。
23.根据权利要求19或20所述的层叠体，其中，对于包括四个透镜组的透镜系统，在频率225处测量得到：在45°的视野处，OTF的模量高于0.5且低于0.6，其中OTF是光学传递函数。
24.根据权利要求19或20所述的层叠体，其中，对于包括四个透镜组的透镜系统，针对频率110，在45°的视野处，OTF的模量高于0.7且低于0.8，其中OTF是光学传递函数。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102326952B1 (ko) * 2019-01-04 2021-11-16 엘지이노텍 주식회사 광학계 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1675696A (zh) * 2002-08-05 2005-09-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括由两种材料构成的物镜的扫描设备
CN1682377A (zh) * 2002-09-17 2005-10-12 皇家飞利浦电子股份有限公司 照相装置、制造照相装置的方法以及晶片尺度的封装
CN101762860A (zh) * 2008-12-23 2010-06-30 安泰约恩国际公司 光学装置
CN102099722A (zh) * 2008-07-25 2011-06-15 柯尼卡美能达精密光学株式会社 摄像镜头、摄像装置以及便携式终端
WO2015080582A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Anteryon Wafer Optics B.V. Lens system
JP2017090802A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 株式会社タムロン 光学系及び撮像装置
CN107976787A (zh) * 2018-01-02 2018-05-01 浙江舜宇光学有限公司 光学成像镜头

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3611072B2 (ja) 1997-09-12 2005-01-19 ミノルタ株式会社 光学系
US6950246B2 (en) * 2003-04-23 2005-09-27 Olympus Corporation Imaging optical system and apparatus using the same
JP4661085B2 (ja) 2004-05-21 2011-03-30 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP4857529B2 (ja) 2004-06-25 2012-01-18 コニカミノルタオプト株式会社 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP2006106109A (ja) 2004-09-30 2006-04-20 Nikon Corp 非球面レンズ、該非球面レンズを備えた光学装置
US20080118241A1 (en) 2006-11-16 2008-05-22 Tekolste Robert Control of stray light in camera systems employing an optics stack and associated methods
US8000038B2 (en) 2007-02-19 2011-08-16 Konica Minolta Opto, Inc. Image pickup lens, image pickup apparatus and mobile terminal
JP5212354B2 (ja) 2007-02-19 2013-06-19 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法
US7841785B2 (en) 2007-02-19 2010-11-30 Konica Minolta Opto, Inc. Imaging lens, imaging device, portable terminal, and method for manufacturing imaging lens
EP2163931A4 (en) 2007-07-04 2012-03-07 Konica Minolta Opto Inc ILLUMINATING LENS, PICTURE DEVICE AND MOBILE TERMINAL
NL1034496C2 (nl) 2007-10-10 2009-04-16 Anteryon B V Werkwijze voor het vervaardigen van een samenstel van lenzen, alsmede een camera voorzien van een dergelijk samenstel.
JP2009251210A (ja) 2008-04-04 2009-10-29 Konica Minolta Opto Inc 撮像レンズ、撮像装置、電子機器、携帯端末、および撮像レンズの製造方法
JP2010026495A (ja) 2008-06-16 2010-02-04 Tamron Co Ltd 撮像レンズ
JP5508812B2 (ja) 2009-10-29 2014-06-04 オリンパス株式会社 電子撮像装置
JP2012078643A (ja) 2010-10-04 2012-04-19 Olympus Corp 撮像光学系及びそれを有する撮像装置
JP5613962B2 (ja) * 2011-01-31 2014-10-29 株式会社オプトロジック 撮像レンズ
US20130265459A1 (en) 2011-06-28 2013-10-10 Pelican Imaging Corporation Optical arrangements for use with an array camera
JP2013222078A (ja) 2012-04-17 2013-10-28 Olympus Corp 顕微鏡対物レンズ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1675696A (zh) * 2002-08-05 2005-09-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括由两种材料构成的物镜的扫描设备
CN1682377A (zh) * 2002-09-17 2005-10-12 皇家飞利浦电子股份有限公司 照相装置、制造照相装置的方法以及晶片尺度的封装
CN102099722A (zh) * 2008-07-25 2011-06-15 柯尼卡美能达精密光学株式会社 摄像镜头、摄像装置以及便携式终端
CN101762860A (zh) * 2008-12-23 2010-06-30 安泰约恩国际公司 光学装置
WO2015080582A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Anteryon Wafer Optics B.V. Lens system
JP2017090802A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 株式会社タムロン 光学系及び撮像装置
CN107976787A (zh) * 2018-01-02 2018-05-01 浙江舜宇光学有限公司 光学成像镜头

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