CN112462483A - 一种曲面光学成像装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种曲面光学成像装置及其制造方法。该装置包括壳体、凸透镜、采集部件，壳体包括固定连接在一起的上壳体和下壳体；凸透镜用于对接收到的来自于目标成像对象的入射光线进行聚焦形成影像；采集部件包括多个感光单元，用于对影像进行采集得到成像数据；第一区域的形状与凸透镜的焦曲面的形状一致，多个感光单元所在的曲面的位置与焦曲面重合。根据本公开实施例的装置及其制造方法，使得该装置的多个感光单元组成的采集部件呈现出三维立体结构，实现了在相同焦距透镜的情况下，相比于二维的成像装置能够获得更大的视角，且在成像面所生成的像的畸变低，大大提高了透镜成像系统的成像质量，该装置制作工艺简单、成品率高。

Description

一种曲面光学成像装置及其制造方法

技术领域

本公开涉及柔性电子领域，尤其涉及一种曲面光学成像装置及其制造方法。

背景技术

三维立体形态的电子器件具有比传统平面形态的电子器件更为优越的性能。其中较为典型的，利用曲面形态的光电器件比平面光电器件更接近透镜的焦曲面的特点，用更简单的透镜系统实现更低畸变、更广视角的成像。

相关技术中，制备曲面感光电子器件的方法主要是通过移印的方式将电子器件转移至三维立体基底上，或通过预拉伸将曲面弹性基底变为平面，在电子器件转印之后将预拉伸恢复为曲面。然而，上述两种方法的转印工艺复杂，并且转印成功率较低。

因而，亟待本领域技术人员解决的技术问题是如何以简单的工艺和较低的成本制造曲面光学成像装置。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种曲面光学成像装置及其制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种曲面光学成像装置，包括：

壳体、凸透镜、采集部件，所述采集部件包括呈阵列式分布的多个感光单元，所述壳体包括固定连接在一起的上壳体和下壳体，所述壳体内部形成有腔体，

所述凸透镜，设置于所述上壳体上，用于对接收到的来自于目标成像对象的入射光线进行聚焦形成影像，并将所述影像聚焦到所述腔体中；

所述采集部件安装在所述下壳体的内表面的第一区域上，所述多个感光单元用于对所述影像进行采集得到成像数据，

其中，所述第一区域的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状一致，并使得所述多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合。

在一种可能的实现方式中，所述上壳体、所述凸透镜为一体结构，所述壳体上除所述凸透镜所在的表面均覆盖有遮光层。

在一种可能的实现方式中，所述上壳体设置有透镜安装部，

所述透镜安装部，设置在所述上壳体的透镜开口处，将所述凸透镜固定在所述透镜开口中。

在一种可能的实现方式中，所述采集部件还包括：

柔性衬底，用于承载所述多个感光单元，所述柔性衬底的材料包括形状记忆聚合物；

互联导线，用于实现所述多个感光单元之间的互连，所述互联导线的形状包括可延展形状。

在一种可能的实现方式中，所述上壳体设置有第一连接部，所述下壳体设置有第二连接部，所述上壳体与所述下壳体通过所述第一连接部和第二连接部固定连接在一起。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

粘贴层，用于将所述采集部件固定在所述第一区域。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

处理组件，与所述多个感光单元连接并获取所述成像数据，对所述成像数据进行处理，得到对应于所述目标成像对象的图像。

根据本公开的第二方面，提供了一种曲面光学成像装置的制造方法，用于制造上述装置，所述方法包括：

制备上壳体，所述上壳体上设置有凸透镜；

根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备下壳体，使得所述下壳体的内表面的第一区域的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状一致；

根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，并使得所述多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布、所述采集部件的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状匹配；

将所述采集部件安装到所述下壳体的内表面的第一区域上；

将所述上壳体与所述下壳体固定连接在一起形成具有内部腔体的壳体，并使所述多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合，得到曲面光学成像装置。

在一种可能的实现方式中，所述采集部件还包括柔性衬底和互联导线，所述柔性衬底的材料包括形状记忆聚合物，所述根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，并使得所述多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布、所述采集部件的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状匹配，包括：

利用形状记忆聚合物制备出柔性衬底，并使得所述柔性衬底的永久形状与所述凸透镜的焦曲面的形状相匹配；

对具有永久形状的所述柔性衬底进行处理，得到具有临时形状的柔性衬底，所述临时形状包括平面形状；

在临时基底上制备出呈阵列式排布的多个感光单元以及用于实现所述多个感光单元之间的连接的互联导线；

将所述多个感光单元以及所述互联导线从所述临时基底转印固定到具有临时形状的所述柔性衬底上；

将所述柔性衬底的形状从临时形状恢复到永久形状，得到采集部件。

根据本公开提供的曲面光学成像装置及其制造方法，通过在壳体的上壳体上设置凸透镜、在下壳体的内表面上安装包括呈阵列式分布的多个感光单元的采集部件所组成的曲面光学成像装置，其制作工艺简单、成品率高。并且，由于该装置中的多个感光单元形成的阵列所在曲面的位置与凸透镜的焦曲面重合，使得该装置的多个感光单元组成的采集部件呈现出三维立体结构，实现了在相同焦距透镜的情况下，相比于二维的成像装置能够获得更大的视角，且在成像面所生成的像的畸变低，大大提高了透镜成像系统的成像质量。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的框图。

图2A是根据二维成像装置的成像数据采集示意图。

图2B是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的成像数据采集示意图。

图2C是根据二维成像装置的成像质量示意图。

图2D是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的成像质量示意图。

图3是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的凸透镜的焦曲线示意图。

图4是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的分解示意图。

图5是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的上壳体与凸透镜的结构示意图。

图6是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的具有形状记忆功能的柔性衬底的状态变化示意图。

图7是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的凸起结构的局部放大图。

图8是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的框图。如图1所示，该装置包括：壳体10、凸透镜20和采集部件30。

壳体10包括固定连接在一起的上壳体11和下壳体12，并在壳体10内部形成腔体13。

凸透镜20设置于上壳体11上，用于对接收到的来自于目标成像对象的入射光线进行聚焦形成影像，并将形成的影像聚焦到腔体13中。其中，所述凸透镜可以为双凸透镜、平凸或凹凸等形式的凸透镜，在此不限定凸透镜的类型。

采集部件30安装在下壳体12的内表面的第一区域上。其中，第一区域可以为下壳体的内表面的部分或全部，但第一区域至少包括内表面上凸透镜所形成的影像所在区域，第一区域的形状与凸透镜的焦曲面的形状一致，并使得采集部件中的多个感光单元所在的曲面的位置与凸透镜的焦曲面重合。

根据凸透镜的成像原理可知，假设凸透镜的焦距为f，在目标成像对象与凸透镜之间的距离u大于两倍焦距f时，目标成像对象经凸透镜之后所成的实像(也即影像)所在的实像面与目标成像对象异侧，且实像面与凸透镜光心的距离在(f，2f)范围内。应当理解的是，在满足物距大于两倍焦距时，物距越远则成像清晰的像距越接近2f，物距越近则成像清晰的像距越接近f。基于此，实像面与凸透镜光心的距离(即像距)可以根据目标成像对象与凸透镜之间的距离u(物距)进行确定。例如，假设目标成像对象与凸透镜之间的距离u为3倍的焦距f(即u＝3f)时，实像面与凸透镜光心的距离可以设为1.2f或是1.1f。本领域技术人员可以根据实际需要确定实像面与凸透镜光心的距离，在此不作具体限定。

在本实施例中，根据佩兹瓦尔像场弯曲理论，由于凸透镜的镜片因设计、制作以及工艺等影响会存在缺陷，使得目标成像对象发出的光(也即入射光线)经凸透镜成像后得到的清晰的影像所在的实像面不是平面，而是一个曲面，该曲面的实像面即为凸透镜的焦曲面，该实像面与凸透镜光心之间的距离可以在(f，2f)范围内。采集部件上的多个感光单元所在的曲面的位置与凸透镜的焦曲面重合可以保证多个感光单元是在凸透镜的焦曲面处进行成像数据采集，从而可以得到目标成像对象在焦曲面上的实像(也即影像)。

举例来说，图2A是根据二维成像装置的成像数据采集示意图，图2B是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的成像数据采集示意图。图2C是根据二维成像装置的成像质量示意图，图2D是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的成像质量示意图。假设图2A、2C中二维成像装置(也即相关技术中的二维成像装置)和图2B、2D中曲面光学成像装置都采用同一凸透镜，且二者所采用的采集部件所在的面与凸透镜的光心之间的距离相同，图2A、2C中的采集部件DF和图2B、2D中的采集部件D’F’的长度也相同。

如图2A所示，当入射光线经凸透镜后得到的清晰的影像被平面的采集部件DF采集时，该二维成像装置的目标成像对象的视角可以达到120°。如图2B所示，当入射光线经凸透镜后得到的清晰的影像被曲面的采集部件D’F’采集时，则该曲面光学装置的目标成像对象的视角可以达到170°。可见，相比于采集部件为平面的二维成像装置，采集部件为曲面的曲面光学成像装置能获得更大的视角。

根据佩兹瓦尔像场弯曲理论，当入射光线经凸透镜后得到的清晰的影像是成像于凸透镜焦曲面的。如图2C所示，当入射光线经凸透镜后得到的影像被平面的采集部件DF采集时，处于平面状态的采集部件DF所采集到的成像数据在偏离凸透镜的主焦点区域(也即图2C中采集部件DF与凸透镜焦曲面重合的部分)会发生失焦，且偏离越远失焦越严重，从而导致由采集部件DF所采集到的成像数据得到的目标成像对象的实像的畸变大。如图2D所示，当入射光线经凸透镜后得到的清晰的影像被曲面的采集部件D’F’采集时(图2D中采集部件D’F’与凸透镜的焦曲面重合)，位于凸透镜的焦曲面的采集部件D’F’所采集到的成像数据不会发生失焦，从而由成像数据得到的目标成像对象的实像畸变低。可见，相比于采集部件为平面的二维成像装置，采集部件为曲面的曲面光学成像装置所生成的像的畸变低，成像更清晰，从而大大提高了透镜成像系统的成像质量。

在本实施例中，图3是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的凸透镜的焦曲线示意图。其中，BC为目标成像对象，B’C’为物体经凸透镜成像后的实像所在焦曲面的一条焦曲线。凸透镜的焦曲面的形状可以通过以下方式一或方式二进行确定：

方式一：

步骤1、获取凸透镜的相关参数，相关参数可以包括凸透镜的焦距f、镜片的度数Ф以及镜片材料的折射率n等。

步骤2、根据佩兹瓦尔像场弯曲理论，在对于由一个凸透镜形成的成像镜头时，该凸透镜的像场弯曲曲面的曲率为K与镜片的度数Ф以及镜片材料的折射率n有关，即K＝Ф/n。即根据凸透镜镜片的度数Ф以及凸透镜镜片材料的折射率n可计算出凸透镜焦曲面的曲率K，从而可确定在焦曲面上的任意一条曲线的曲率也为K。如图3所示，焦曲线B’C’的曲率为K，焦曲线B’C’的曲线长度和弧度与物体的大小有关，在目标成像对象与凸透镜之间的距离固定时，目标成像对象越大焦曲线B’C’的长度和弧度越大。

步骤3、焦曲线B’C’以凸透镜的光轴线OA’为旋转轴，所得到的三维空间的立体结构的曲面形状即为凸透镜的焦曲面的形状。

方式二：

凸透镜的焦曲面还可以直接对所制造出的凸透镜进行成像检测，根据实像的成像位置确定出焦曲面。例如，可以将用于成像光屏放置在与目标成像对象异侧的一面，调节光屏的位置和空间形状，直至光屏上显示与目标成像对象对应的清晰的实像面，则可确定当前光屏所在的位置为焦曲面的位置。

图4是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的分解示意图。如图4所示，其中，采集部件30包括呈阵列式分布的多个感光单元31，多个感光单元31用于对凸透镜20所形成的影像进行采集得到成像数据，并且多个感光单元31所在的曲面的位置与焦曲面重合。

在本实施例中，多个感光单元可以包括以下任意一种：CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)、COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)以及其他具有光电转换功能的元件等。应当理解的是，本公开对多个感光单元的种类以及数量不作限定，只要能采集到经凸透镜聚焦所形成的影像即可。

在一种可能的实现方式中，多个感光单元的阵列式分布可以包括矩形阵列、圆形陈列、路径阵列中的任意一种，还可以是其他易于排布的形式。本领域技术人员可以根据实际需要选择多个感光单元的阵列排布形式，本公开对此不作限制。通过这种方式，能够通过布置多个感光单元获取更多的采集数据，提高成像的准确度。

根据本公开的实施例，通过在壳体的上壳体上设置凸透镜、在下壳体的内表面上安装包括呈阵列式分布的多个感光单元的采集部件所组成曲面光学成像装置，其制作工艺简单、成品率高。并且，由于该装置中的多个感光单元形成的阵列所在曲面的位置与凸透镜的焦曲面重合，使得该装置的用于采集成像数据的多个感光单元组成的采集部件呈现出三维立体结构，实现了相同焦距透镜的情况下，相比于二维的成像装置能够获得更大的视角，且在成像面所生成的像的畸变低，大大提高了透镜成像系统的成像质量。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，上壳体11和凸透镜20可以为一体结构，所述壳体上除凸透镜20所在的表面均覆盖有遮光层，以保证光线仅能从凸透镜入射到装置中。

在该实现方式中，壳体上除凸透镜所在的表面均覆盖有遮光层，包括：上壳体上除凸透镜所在的外表面和/或上壳体上除凸透镜所在的内表面覆盖有遮光层，并且所述下壳体的内表面和/或外表面覆盖有遮光层。

在一种可能的实现方式中，图5是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的上壳体与凸透镜的结构示意图。如图5所示，上壳体11上设置有透镜安装部21。透镜安装部21设置在上壳体11的透镜开口处，通过透镜安装部21可以将凸透镜20固定在透镜开口中。通过这种方式，便于安装和更换用于曲面光学成像的凸透镜。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，采集部件30还可以包括：柔性衬底32，用于承载多个感光单元31；互联导线33，用于实现多个感光单元31之间的互连。

在该实现方式中，互联导线可以设置在柔性衬底的内部，也可以设置在柔性衬底承载多个感光单元的承载面上。互联导线的形状可以包括可延展形状。其中，可延展形状包括蛇形、S形、网格形、星形及梅花形等易于互联导线延展的形状，本公开对互联导线的形状不作限定。通过这种方式，能够提高装置中多个感光单元之间的可延展性，并保证多个感光单元之间的可靠互联。

在该实现方式中，柔性衬底的材料可以包括形状记忆聚合物(Shape MemoryPolymer，简称SMP)，例如，丙烯酸甲酯-丙烯酸异冰片酯的共聚物等。柔性衬底的形状可以根据凸透镜的焦曲面的形状确定。

在本实施例中，形状记忆聚合物具备形状记忆功能。形状记忆功能是指材料在外界条件的刺激下其形状可以在永久形状和临时形状之间进行切换。永久形状指可以永久记忆、保持的形状。可以根据凸透镜的焦曲面的形状确定柔性衬底的永久形状，使得柔性衬底的永久形状与凸透镜的焦曲面的形状一致。其中，可以通过温度、电压、光源、磁、化学等外界条件的刺激使柔性衬底的形状在永久形状和临时形状之间进行切换。本领域技术人员可以根据实际需要选择柔性衬底的材料以及确定所选柔性衬底的材料选择改变柔性衬底形状的外界条件，本公开在此不作限定。

在本实施例中，以互联导线位于柔性衬底上为例，在制造采集部件的过程中，图6是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的具有形状记忆功能的柔性衬底的状态变化示意图。如图6所示，根据凸透镜的焦曲面的形状确定柔性衬底的永久形状32，通过外界条件的作用使柔性衬底从永久形状32转变为临时状态下的临时形状32’，在具有临时形状32’的柔性衬底上安装多个感光单元以及互联导线之后，再改变外界条件使柔性衬底从临时形状32’恢复至永久形状32，得到采集部件。

通过该方式，利用柔性衬底的形状记忆功能，在具有临时形状的柔性衬底上进行多个感光单元和互联导线的安装，而在柔性衬底从临时形状恢复至其永久形状时能够快速与多个感光单元和互联导线形成一个三维立体的采集部件，简化了曲面光学成像装置的制作过程，制作工艺简单。

在该实现方式中，柔性衬底的材料除形状记忆聚合物外，还可以包括形状记忆合金、形状记忆陶瓷等。本公开对此不作限定，只要能够保证柔性衬底具备形状记忆功能即可。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，在上壳体11上设置有第一连接部50，在下壳体12上设置有第二连接部60。上壳体11和下壳体12通过第一连接部50和第二连接部60固定连接在一起。

在该实现方式中，可以在上壳体11靠近上、下壳体连接处的位置设置第一连接部50，在下壳体12靠近上、下壳体连接处的位置设置第二连接部60；或者，也可以在上壳体11、下壳体12的其他位置分别设置第一连接部和第二连接部，本公开对此不作限制。其中，第一连接部、第二连接部的形状可以为板状、条状等。第一连接部、第二连接部可以设置于靠近上、下壳体连接处的部分或全部区域，例如，如图4所示，上壳体和下壳体为半球状，可以在上壳体11靠近上、下壳体连接处的圆周上设置两个第一连接部50且两个第一连接部50处于同一圆周的直径的两端；同样，在下壳体12靠近上、下壳体连接处设置两个第二连接部60，且每个第二连接部60与一个第一连接部的位置相对应，以便于固定连接。或者，在上壳体和下壳体为半球状时，可以在上壳体靠近上、下壳体连接处的圆周上设置一个第一连接部且第一连接部布设于整个圆周；同样，在下壳体靠近上、下壳体连接处的圆周上设置对应于第一连接部的一个第二连接部。应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要设置第一连接部和第二连接部的位置、形状和数量，只要能够保证上壳体和下壳体可以实现固定连接即可。

在该实现方式中，第一连接部和第二连接部的连接方式可以包括以下一种或多种：粘接、卡扣连接、焊接、螺纹连接、铆接等。应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择第一连接部和第二连接部的连接方式，本公开对此不作限定。

通过该方式，设置第一连接部和第二连接部，可以将上壳体和下壳体固定连接，保证了装置的结构稳定性。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括第二固定部，用于将采集部件30固定在下壳体的第一区域。本领域技术人员可以实际需要对第二固定部的位置、形状、尺寸等进行设置，只要保证第二固定部能将采集部件30固定在下壳体的第一区域即可，本公开对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，图7是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的凸起结构的局部放大图。如图4、图7所示，在第一区域为下壳体的内表面时，第二固定部可以包括设置在上壳体11上、且靠近所述上壳体11与所述下壳体12的连接位置的凸起结构40。凸起结构40用于在上壳体11、下壳体12固定连接在一起时能够将采集部件固定在下壳体的内表面。其中，凸起结构40的形状可以为板状、条状等，凸起结构的凸起长度大于或等于采集部件的厚度。本公开对凸起结构的形状和凸起长度均不作限制，只要能够保证采集部件固定在下壳体的内表面，且不影响该装置的光学成像效果即可。

在另一种可能的实现方式中，第二固定部可以包括设置在下壳体上的卡接结构，采用卡接结构将采集部件通过卡接的方式固定在第一区域。应当理解的是，本公开对卡接结构的形状结构、位置布置以及数量均不作限定，只要能够保证采集部件固定在下壳体的第一区域即可。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：粘贴层，用于将所述采集部件固定在所述第一区域。

在该实现方式中，粘贴层可以设置在采集部件与第一区域接触的表面，也可以设置在第一区域上。本领域技术人员可以根据实际需要选择粘贴层的位置，本公开对此不作限定。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括处理组件，用于与多个感光单元进行连接，获取并处理成像数据，得到对应于目标成像对应的图像。其中，处理组件可以包括处理器、存储模块以及无线传输模块等。处理器可以是单片机、微处理器、现场可编程逻辑器件等任何能进行数据处理的处理部件，以对成像数据进行处理，得到对应于目标成像对应的图像。存储模块可以是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、FIFO(First InputFirst Output，先进先出存储器)等能存储数据的存储部件，以存储得到的对应于目标成像对应的图像。无线传输模块可以用于将得到对应于目标成像对应的图像传输至其他终端设备。本公开对处理组件的硬件结构不作限制。

下面对曲面光学成像装置的制造过程进行说明。

图8是根据本公开一实施例示出的一种曲面光学成像装置的制造方法的流程图。如图8所示，该制造方法包括步骤S10至步骤S14：

在步骤S10中，制备上壳体，所述上壳体上设置有凸透镜。

在本实施例中，上壳体与凸透镜可以为一体结构，还可以在上壳体的透镜开口处设置透镜安装部，以通过透镜安装部将凸透镜固定在透镜开口中。

其中，在上壳体与凸透镜可以为一体结构时，上壳体和凸透镜可以是一体成型制作的。可以选择具有透光性的材料(例如二氧化硅)进行制作上壳体和凸透镜，利用预先制备好的模具对所选材料进行加工得到一体成型的上壳体和凸透镜，待加工成型后，在上壳体上除凸透镜所在的表面外均涂上遮光物质形成不透光的遮光层，通过该遮光层能够避免来自于目标成像对象的入射光线从除凸透镜外的其他部分入射。通过这种方式，使得装置制作工艺简单、成品率高，同时也能准确获取到聚焦影像。

在步骤S11中，根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备下壳体，使得所述下壳体的内表面的第一区域的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状一致。

在该实现方式中，下壳体的形状还应当与上壳体的形状相匹配，以使得下壳体和上壳体能够固定连接在一起。

在步骤S12中，根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，并使得所述多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布、所述采集部件的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状匹配。

在本实施例中，根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，包括：获取与凸透镜的焦曲面的形状相同的柔性衬底；在柔性衬底上通过半导体制备工艺制备多个感光单元，形成采集部件。其中，多个感光单元通过减薄或应变隔离等设计实现柔性化，多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布，且各感光单元之间通过互联导线连接。半导体制备工艺包括磁控溅射、光刻技术等。并且，在柔性衬底的材料为形状记忆聚合物时，可以参照下文步骤S120至步骤S124进行采集部件的制备。应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择多个感光单元的阵列排布形式，本公开对此不作限制。通过这种方式，能够获取更多的采集数据，提高成像的准确度。

在步骤S13中，将所述采集部件安装到所述下壳体的内表面的第一区域上。

在本实施例中，采集部件可以通过粘贴的方式安装到下壳体的内表面的第一区域上。其中，第一区域的形状与采集部件的形状一致。

在步骤S14中，将所述上壳体与所述下壳体固定连接在一起形成具有内部腔体的壳体，并使所述多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合，得到曲面光学成像装置。

在本实施例中，多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合包括：由多个感光单元组成的采集部件位于凸透镜的焦曲面的位置处。

在一种可能的实现方式中，步骤S12还包括：

步骤S120：利用形状记忆聚合物制备出柔性衬底，并使得所述柔性衬底的永久形状与所述凸透镜的焦曲面的形状相匹配。

在该实现方式中，凸透镜的焦曲面的形状为三维立体结构，根据凸透镜的焦曲面的形状确定的柔性衬底的永久形状也为三维立体结构。

步骤S121：对具有永久形状的所述柔性衬底进行处理，得到具有临时形状的柔性衬底，所述临时形状包括平面形状。

在该实现方式中，可以通过一定的外界条件的作用将具有永久形状的柔性衬底转变为具有临时形状的柔性衬底。

步骤S122：在临时基底上制备出呈阵列式排布的多个感光单元以及用于实现所述多个感光单元之间的连接的互联导线。

在该实现方式中，临时基底可以为硅基底，可首先将硅基底解理至合适的大小，然后在硅基底上依次制备出呈阵列式排布的多个感光单元以及用于实现所述多个感光单元之间的连接的互联导线。

步骤S123：将所述多个感光单元以及所述互联导线从所述临时基底转印固定到具有临时形状的所述柔性衬底上。

在该实现方式中，可以利用平面转印技术将多个感光单元以及所述互联导线从临时基底转印固定到具有临时形状的柔性衬底上。例如，利用水溶性胶带将多个感光单元以及互联导线从临时基底上撕起，再使用丙烯酸胶水将多个感光单元以及互联导线贴附在柔性衬底上，最后洗去多余的水溶性胶带。

步骤S124：将所述柔性衬底的形状从临时形状恢复到永久形状，得到采集部件。

在该实现方式中，通过对具有临时形状的柔性衬底施加外界条件刺激，使得其从临时形状恢复至永久形状。

举例来说，在柔性衬底的材料为丙烯酸甲酯-丙烯酸异冰片酯的共聚物时，根据凸透镜的焦曲面形状制备出具有永久形状的柔性衬底，通过外界条件作用对具有永久形状的所述柔性衬底进行处理，得到具有临时形状的柔性衬底，在临时基底上制备出呈阵列式排布的多个感光单元以及用于实现所述多个感光单元之间的连接的互联导线，通过加热至丙烯酸甲酯-丙烯酸异冰片酯的共聚物的玻璃态转变温度以上(即大于110摄氏度)，柔性衬底可从临时形状恢复至其永久形状，柔性衬底的永久形状所形成的结构为三维立结构，所得到的采集部件为三维立体型的采集部件。

根据本公开的实施例的方法制备的曲面光学成像装置，实现了相同焦距透镜的情况下，能够获得更大的视角，且在成像面所生成的像的畸变低，大大提高了透镜成像系统的成像质量。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种曲面光学成像装置，其特征在于，包括：壳体、凸透镜、采集部件，所述采集部件包括呈阵列式分布的多个感光单元，所述壳体包括固定连接在一起的上壳体和下壳体，所述壳体内部形成有腔体，

所述凸透镜，设置于所述上壳体上，用于对接收到的来自于目标成像对象的入射光线进行聚焦形成影像，并将所述影像聚焦到所述腔体中；

所述采集部件安装在所述下壳体的内表面的第一区域上，所述多个感光单元用于对所述影像进行采集得到成像数据，

其中，所述第一区域的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状一致，并使得所述多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上壳体、所述凸透镜为一体结构，所述壳体上除所述凸透镜所在的表面均覆盖有遮光层。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上壳体设置有透镜安装部，

所述透镜安装部，设置在所述上壳体的透镜开口处，将所述凸透镜固定在所述透镜开口中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集部件还包括：

柔性衬底，用于承载所述多个感光单元，所述柔性衬底的材料包括形状记忆聚合物；

互联导线，用于实现所述多个感光单元之间的互连，所述互联导线的形状包括可延展形状。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上壳体设置有第一连接部，所述下壳体设置有第二连接部，所述上壳体与所述下壳体通过所述第一连接部和第二连接部固定连接在一起。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二固定部，用于将所述采集部件固定在所述第一区域，

其中，在所述第一区域为所述下壳体的内表面时，所述第二固定部包括：设置在所述上壳体上、且靠近所述上壳体与所述下壳体的连接位置的凸起结构，所述凸起结构在上、下壳体固定连接在一起时将所述采集部件固定在所述下壳体的内表面；或者

所述第二固定部包括：设置在所述下壳体上的卡接结构，所述卡接结构将所述采集部件通过卡接方式固定在所述第一区域。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

粘贴层，用于将所述采集部件固定在所述第一区域。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

处理组件，与所述多个感光单元连接并获取所述成像数据，对所述成像数据进行处理，得到对应于所述目标成像对象的图像。

9.一种曲面光学成像装置的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1-8任意一项所述的装置，所述方法包括：

制备上壳体，所述上壳体上设置有凸透镜；

根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备下壳体，使得所述下壳体的内表面的第一区域的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状一致；

根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，并使得所述多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布、所述采集部件的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状匹配；

将所述采集部件安装到所述下壳体的内表面的第一区域上；

将所述上壳体与所述下壳体固定连接在一起形成具有内部腔体的壳体，并使所述多个感光单元所在的曲面的位置与所述焦曲面重合，得到曲面光学成像装置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述采集部件还包括柔性衬底和互联导线，所述柔性衬底的材料包括形状记忆聚合物，所述根据所述凸透镜的焦曲面的形状制备出包括多个感光单元的采集部件，并使得所述多个感光单元在所述采集部件中呈阵列式分布、所述采集部件的形状与所述凸透镜的焦曲面的形状匹配，包括：

利用形状记忆聚合物制备出柔性衬底，并使得所述柔性衬底的永久形状与所述凸透镜的焦曲面的形状相匹配；

对具有永久形状的所述柔性衬底进行处理，得到具有临时形状的柔性衬底，所述临时形状包括平面形状；

在临时基底上制备出呈阵列式排布的多个感光单元以及用于实现所述多个感光单元之间的连接的互联导线；

将所述多个感光单元以及所述互联导线从所述临时基底转印固定到具有临时形状的所述柔性衬底上；

将所述柔性衬底的形状从临时形状恢复到永久形状，得到采集部件。

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