TW201713986A - 三表面寬視場透鏡系統 - Google Patents

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Abstract

用於將一寬視場場景成像至一像平面上之三表面晶圓級透鏡系統包括：(a)第一晶圓級透鏡，其具有(i)具有面向像平面之一第一平面表面之第一基板，和(ii)結合至第一平面表面且具有面向像平面之一第一透鏡表面之第一透鏡元件，以及(b)第二晶圓級透鏡，其具有(i)具有背對像平面之一第二平面表面之第二基板、(ii)結合至第二基板且具有面向像平面的第三平面表面的第三基板、(iii)結合至第二平面表面且具有背對像平面之一第二透鏡表面之第二透鏡元件，和(iv)結合至第三平面表面且具有面向像平面之一第三透鏡表面之第三透鏡元件。

Description

三表面寬視場透鏡系統
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種三表面寬視場透鏡系統。
寬視場(FOV)相機被用於包括監視和交通監控的各種應用中。在監視中，寬FOV使得利用單個相機監控大片區域變得可能。在交通監控中，車輛可裝配有一個或多個相機以對車輛周圍事物成像以(例如)防止碰撞。大多數傳統的寬FOV透鏡系統包括大量機器加工或鑄造的透鏡以及大量相關聯的透鏡表面，例如，具有11個透鏡表面/介面的6個透鏡。這允許將具有多種折射率的許多不同材料併入單個透鏡系統以通過透鏡系統適當地傳播寬角度光線。通常，最接近場景的透鏡(多個透鏡)具有非常大的直徑以收集並導引這些寬角度光線。
本發明所公開的為寬視場(FOV)透鏡系統，用於將寬FOV場景成像至像平面上。這些寬FOV透鏡系統使用少數的透鏡表面，因此相比於傳統的寬FOV透鏡系統簡化了製造，且良好地適於併入用於(例如)可攜式裝置或受到嚴格的空間約束的其他裝置之微型相機模組中。
在一實施例中，用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統包括第一透鏡表面、第二透鏡表面以及第三透鏡表面。第二透鏡表面配置於第一透鏡表面與第三透鏡表面之間，且第三透鏡表面配置於第二透鏡表面與像平面之間。第一透鏡表面面向像平面，第二透鏡表面背對像平面，且第三透鏡表面面向像平面。第一透鏡表面、第二透鏡表面以及第三透鏡表面為從寬視場場景傳播至像平面的光經歷的僅有的非平面表面。
在一實施例中，用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統包括第一晶圓級透鏡以及第二晶圓級透鏡。第一晶圓級透鏡具有第一基板具有面向像平面的第一平面表面，以及第一透鏡元件結合至第一平面表面。第一透鏡表面面向像平面。第二晶圓級透鏡包括第二基板、第三基板、第 二透鏡元件以及第三透鏡元件。第二基板具有背對像平面之第二平面表面。第三基板結合至第二基板且具有面向像平面之第三平面表面。第二透鏡元件結合至第二平面表面且具有背對像平面之第二透鏡表面。第三透鏡元件結合至第三平面表面且具有面向像平面之第三透鏡表面。
100‧‧‧相機模組
110、200、400‧‧‧寬FOV透鏡系統
120、220、420‧‧‧單面晶圓級透鏡
122、132、134、222、234、422、432、434‧‧‧透鏡元件
123、133、135‧‧‧透鏡表面
126、136、226、236、238、436、438‧‧‧基板
130、230、430‧‧‧雙面晶圓級透鏡
138、242‧‧‧孔徑光闌
150‧‧‧影像感測器
180、280‧‧‧FOV角
190、490‧‧‧IC直徑
195、295、495‧‧‧光學總長(TTL)
223、423‧‧‧非球面凹透鏡表面
227、246、248、426、427‧‧‧表面
230、240‧‧‧晶圓級透鏡
233、235、433、435‧‧‧非球面凸透鏡表面
237、239、437、439‧‧‧附加基板部分
250、450‧‧‧保護玻璃
260、460‧‧‧像平面
270、470‧‧‧光軸
290‧‧‧像圈
312、314、316、512、514、516‧‧‧縱向球面像差曲線
322、522‧‧‧畸變曲線
332、334、532、534‧‧‧場曲
342、344、346、348、542、544、546、548‧‧‧橫向色差
440‧‧‧介面
600‧‧‧方法
610、620、630、632、640、642、700、710、720、800、810、820、830、840、850、900、910、920、930、940、950‧‧‧步驟
圖1顯示根據一實施例的在示例性相機裝置中實施之寬FOV透鏡系統。
圖2顯示圖1之寬FOV透鏡系統的一個實施例。
圖3A為圖2之寬FOV透鏡系統之縱向球面像差的圖。
圖3B為圖2之寬FOV透鏡系統之f-theta畸變的圖。
圖3C為圖2之寬FOV透鏡系統之佩茲瓦爾場曲的圖。
圖3D為圖2之寬FOV透鏡系統之橫向色差的圖。
圖4顯示圖1的寬FOV透鏡系統之另一實施例。
圖5A為圖4之寬FOV透鏡系統之縱向球面像差的圖。
圖5B為圖4之寬FOV透鏡系統之f-theta畸變的圖。
圖5C為圖4之寬FOV透鏡系統之佩茲瓦爾場曲的圖。
圖5D為圖4之寬FOV透鏡系統之橫向色差的圖。
圖6顯示根據一實施例之用於製造寬FOV透鏡系統之方法。
圖7顯示根據一實施例之用於形成多個單面晶圓級透鏡之方法。
圖8顯示根據一實施例之用於生產具有內部孔徑光闌之多個雙面晶圓級透鏡之方法。
圖9顯示根據本發明之用於生產具有內部孔徑光闌之多個雙面晶圓級透鏡之另一方法。
圖1顯示在一個示例性相機模組100中實施之一個示例性寬FOV透鏡系統110。相機模組100為，例如，用於在諸如行動電話之可攜式裝置中或在受到嚴格的空間約束的其他裝置中實施的相機體。然而，在不偏離本發明範圍的情況下，相機模組100可為其他類型的相機裝置。例如，相機模組100可為監視相機或汽車相機。在相機模組100中，寬FOV透鏡系統110與影像感測器150耦接。寬FOV透鏡系統110具有以FOV角180為特徵的寬FOV。 在一個實施例中，FOV角180為至少145度，例如150度。
寬FOV透鏡系統110包括三個透鏡表面123、133和135，該三個透鏡表面協作以實現寬FOV成像。本發明中，“透鏡表面”指的是彎曲表面。在一個實施例中，寬FOV透鏡系統110包括僅僅這三個透鏡表面，其中透鏡表面123和133由氣隙隔離，且透鏡表面133和135由固體部分隔離。在另一實施例(圖1中未顯示)中，寬FOV透鏡系統110包括一個或多個附加透鏡表面。例如，在不偏離本發明範圍的情況下，寬FOV透鏡系統110可包括除圖1中顯示的那些一個或多個很輕微地彎曲的表面。
寬FOV透鏡系統110包括串聯光耦合的單面晶圓級透鏡120和雙面晶圓級透鏡130。晶圓級透鏡130配置於晶圓級透鏡120與寬FOV透鏡系統110之像平面之間。單面晶圓級透鏡120包括基板126和配置在基板126之一個表面上之透鏡元件122。透鏡元件122位於基板126的面向寬FOV透鏡系統110之像平面的一側。透鏡元件122包括面向寬FOV透鏡系統110之像平面的透鏡表面123。在圖1中，寬FOV透鏡系統110之像平面與影像感測器150相合。雙面晶圓級透鏡130包括基板136和配置在基板136的相對表面上的兩個透鏡元件132和134。透鏡元件132在基板136之背對寬FOV透鏡系統110之像平面的表面上。透鏡元件134位於基板136之面向寬FOV透鏡系統110之像平面的表面上。透鏡元件132包括背對寬FOV透鏡系統110之像平面的透鏡表面133，以及透鏡元件134包括面向寬FOV透鏡系統110之像平面的透鏡表面135。
在一實施例中，基板136包括位於透鏡元件132和134之間的孔徑光闌138。孔徑光闌138為，例如，不透明塗層。孔徑光闌138可用以至少在某種程度上維持分別與場位置相關聯的每個光線束的對稱性，以使得晶圓級透鏡130之前的光線束的角度擴展類似於晶圓級透鏡130之後的對應光線束的角度擴展。
晶圓級透鏡120和130獲益於晶圓級大量生產方法，使得製造成本低於與鑄造的透鏡或機器加工的透鏡相關聯的那些方法的成本。此外，晶圓級透鏡130之晶圓級生產允許透鏡元件132和134由不同於基板136的材料製成，還允許透鏡元件132和134分別由兩種不同的材料製成。同樣地，晶圓級透鏡120的晶圓級生成允許透鏡元件122由不同於基板126的材料製成。相比 於鑄造或機器加工的透鏡，材料選擇的額外自由性提供額外靈活性以實現晶圓級透鏡120和130之期望性能特徵。在實施例中，(a)透鏡元件122由與基板126之材料不同的材料製成，(b)透鏡元件132和134由與基板136之材料不同的材料製成，和/或(c)透鏡元件132和134分別由兩種不同的材料製成。
透鏡元件122、132和134中的每個係一體地形成，即，由一種材料且在一件中形成。因此，透鏡元件122、132和134中的每個整個地由單一材料組成。然而，在不偏離本發明的範圍的情況下，透鏡元件122、132和134中的一個或多個可包括一個或多個表面塗層，如抗反射塗層。
在一實施例中，基板126和136中的每個為大體上平面的，以使得透鏡元件122配置在基板126的大體平面的表面上，基板126之背對透鏡元件122的表面為大體上平面的，且透鏡元件132和134中的每個配置在基板136之大體上平面的表面上。
在圖1中顯示的實施例中，透鏡表面123顯著地為凹的，而透鏡表面133和135中的每個顯著地為凸的。然而，在不偏離本發明的範圍的情況下，透鏡表面123、133和135的形狀可與圖1中顯示的那些不同。可能的透鏡表面包括但不限於，凹形、凸形或其組合，如鷗翼形。此外，透鏡表面123、133和135中的每個可為球面或非球面透鏡表面。
在某些實施例中，寬FOV透鏡系統110被配置為在可見光譜範圍內操作。然而，在不偏離本發明的範圍的情況下，寬FOV透鏡系統110可被配置為在不同的光譜範圍內，例如，在近紅外光譜範圍內操作。晶圓級透鏡120和130中的每個至少部分地透射寬FOV透鏡系統在其中操作的光譜範圍內的光。
影像感測器150為，例如，互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器、電荷耦合元件(CCD)或其他焦平面陣列。
晶圓級透鏡120和130為在晶圓級可製造的，且因此可以以低成本且高容量地製造寬FOV透鏡系統110。在一實施例中，寬FOV透鏡系統110不包括除晶圓級透鏡120和130之外的其他透鏡，且不包括除透鏡表面123、133和135之外的其他透鏡表面，相比於具有更多的透鏡系統和透鏡表面/介面的傳統寬FOV透鏡系統，這進一步簡化了製造過程。
寬FOV透鏡系統110的設計允許在緊湊型封裝內的寬FOV成 像。在圖1中，像圈寬FOV透鏡系統110由像圈(IC)之直徑190表示。在一個實施例中，晶圓級透鏡120和晶圓級透鏡130中的每個具有小於IC直徑190的直徑。這與傳統寬FOV透鏡系統形成鮮明的對比，其中最接近場景的透鏡具有大大超出像圈直徑之一直徑。此外，寬FOV透鏡系統110之光學總長(TTL)195可比擬於IC直徑190或至少僅比IC直徑190大50%。對於至少這些原因，寬FOV透鏡系統110可與影像感測器150組合在明顯小於當使用傳統寬FOV透鏡系統時所需的封裝的相機模組100中。寬FOV透鏡系統110因此良好地適於併入具有小形狀因數的相機模組100之實施例。
TTL 195例如在3.2毫米(mm)與3.6mm之間的範圍內，且IC直徑例如在2.2mm和2.6mm之間的範圍內。在一實施例中，晶圓級透鏡120和130中的每個具有小於2.1mm的直徑。即使具有此種形狀因數，寬FOV透鏡系統110可具有近似於150度那麼大的FOV角180。
本發明中，透鏡系統之“像圈”指的是關於光軸的位置、透鏡系統傳輸之光錐在像平面能夠到達的最遠位置的集或集合。對於軸對稱透鏡系統，如本發明中所述的那些，此集或集合描述像平面上的圈。本發明中像圈被定義為與像平面處的椎體之半峰全寬相符合的圈。本發明中，透鏡系統之“光學總長”指的是平行於透鏡系統的光軸，從透鏡系統之像平面到距像平面最遠的平面之最大距離。因此，在圖1中，TTL 195係從影像感測器150的光接收平面延伸至距影像感測器150最遠的基板126的表面。
儘管在圖1中顯示為具有匹配IC直徑190之邊長度，影像感測器150之邊長度可與IC直徑190不同。在一個示例中，影像感測器150的全部在IC直徑190內，以使得寬FOV透鏡系統110在影像感測器150上形成的影像為無漸暈的或至少近似無漸暈的。在另一示例中，以IC直徑190為特徵的像圈之至少部分在影像感測器150內，以使得影像感測器150捕獲的影像呈現一定程度的漸暈。
圖2顯示具有僅三個透鏡表面之一個示例性寬FOV透鏡系統200。寬FOV透鏡系統200包括串聯光耦合的單面晶圓級透鏡220和雙面晶圓級透鏡230。非限制性地，寬FOV透鏡系統200顯示結合圖1所論述的有益概念。儘管公開了用於寬FOV透鏡系統200的參數之特定值，真實值可偏離所公開的值。所公開的參數值係為值的範圍之特定示例，且可擴展至值的此範圍。 寬FOV透鏡系統200為寬FOV透鏡系統110的實施例。晶圓級透鏡220和230分別為晶圓級透鏡120和130的實施例。
寬FOV透鏡系統200用於將場景成像至像平面260上，其中保護玻璃250放置於寬FOV透鏡系統200與像平面260之間。保護玻璃250例如由玻璃、塑膠或其組合製成。寬FOV透鏡系統200具有光學總長295並在像平面260上形成像圈290。寬FOV透鏡系統200具有以FOV角280為特徵的FOV。圖2進一步顯示寬FOV透鏡系統200之光軸270。
晶圓級透鏡220包括大體上平面的基板226和配置在基板226的大體上平面之表面227上的透鏡元件222。表面227面向像平面260。透鏡元件222具有面向像平面260之非球面凹透鏡表面223。基板226、透鏡元件222以及非球面凹透鏡表面223分別為基板126、透鏡元件122以及透鏡表面123之實施例。
晶圓級透鏡230包括兩個大體上平面的基板236和238、透鏡元件232和透鏡元件234。基板236和238在介面240處彼此連接。在一個示例中，基板236和238彼此結合。透鏡元件232配置在基板236之大體上平面的表面246上。表面246背對像平面260。透鏡元件232包括背對像平面260之非球面凸透鏡表面233。透鏡元件234配置在基板238之大體上平面的表面248上。表面248背對像平面260。透鏡元件234包括背對像平面260之非球面凸透鏡表面235。晶圓級透鏡230包括位於介面240之孔徑光闌242。孔徑光闌242為，例如，不透明塗層。透鏡元件232和234分別為透鏡元件132和134之實施例。非球面凸透鏡表面233和235分別為透鏡表面133和135之實施例。基板236和238一起形成基板136之一實施例，且孔徑光闌242為孔徑光闌138之一實施例。
使用兩個基板(即，基板236和238)有利於孔徑光闌242以與透鏡元件232和234二者均具有一定距離地置放於透鏡元件232和234之間。與此相反，如果僅使用一個基板，孔徑光闌242，至少當孔徑光闌242為塗層時，將需被置放於透鏡元件232或透鏡元件234與此基板之間的介面處。如果僅此種基板-透鏡元件介面可用於孔徑光闌的置放，孔徑光闌將不得不(a)被非常不對稱地置放且與晶圓級透鏡之另一側相比更接近晶圓級透鏡之一側或(b)使得在孔徑光闌相對中心地位於晶圓級透鏡內的情況下，透鏡元件中的一個需要非常厚 以實現孔徑光闌之更對稱的置放。在寬FOV透鏡系統200中，通過使用具有兩個基板(基板236和238)的複合基板克服此問題，以使得孔徑光闌242基本上可被置放于此複合基板內之任何位置。在寬FOV透鏡系統200中，孔徑光闌242相對對稱地置放於遠離像平面260之晶圓級透鏡230之一側以及更接近像平面260之晶圓級透鏡230的一側之間以維持分別與場位置相關聯的每個光線束的對稱性，如參考圖1以上所論述。
在不偏離本發明範圍的情況下，基板236和238中的每個可具有大於圖2中所示的直徑。在一個此種示例中，基板236包括附加基板部分237，且基板238包括附加基板部分239，以使得基板236之直徑大於透鏡元件232之直徑且基板238之直徑大於透鏡元件234之直徑。
在不偏離本發明範圍的情況下，透鏡元件222、232和234以及基板226中之一個或多個的直徑可大於圖2中所示，儘管以下提出的光性能假定如圖2所示之光學活性區域。
在操作中，基板226接收由透鏡表面223收集的入射光線。透鏡表面233調整由透鏡表面223收集之光線的傳播方向，並指引這些光線穿過孔徑光闌242。透鏡表面235將來自各個場位置的光線束彎曲以到達像平面260。透鏡表面235還平衡由透鏡表面235之下游的寬FOV透鏡系統200之光學元件引入的像差，尤其是畸變和彗差(coma)。
表1A和1B列出寬FOV透鏡系統200之透鏡資料。透鏡資料包括基板226、236和238、透鏡元件222、232和234、透鏡表面223、233和235以及孔徑光闌242之設計參數的值。透鏡資料還包括保護玻璃(CG)250之結構，以及保護玻璃250與像平面(IMA)260之間的間隔之結構。此外，假定的物件位置(OBJ)與位於遠離像平面260之基板226的表面處之虛表面也被一起列出。物件(OBJ)以及虛表面之直徑定義150度之FOV角280。基板226、透鏡元件222、透鏡元件232、基板236、基板238、透鏡元件234以及保護玻璃250中之每個的材料屬性及厚度顯示於表1A中相同的列中，作為從對象側看去的各個元件之第一表面。表1A中顯示的材料屬性為：(a)在夫琅禾費D線(Fraunhofer D-line)λD=589.3處的折射率n D ，以及(b)阿貝數。阿貝數為材料中的光色散之度量且被定義為V d =(n D -1)/(n F -n C )，其中n F 和n C 分別為在夫琅禾費F線(Fraunhofer F-line)λF=486.1奈米和夫琅禾費C線(Fraunhofer C-line)λC=656.3奈米處的折射率。
表1B列出透鏡表面223、233和235中的每個的非球面係數。對於這些非球面透鏡表面中的每個，表面輪廓可表示為 其中，Z為平行於光軸270之表面凹陷，其為距光軸270之徑向距離s的函數；C為曲率半徑的倒數；k為圓錐常數；以及A 4、A 6......為四階、六階......非球面項。
寬FOV透鏡系統200具有2.97的工作F值、0.922毫米的有效焦距EFFL、2.402毫米的IC直徑290以及3.42毫米的TTL 295。對於寬FOV透鏡系統200，遵循TTL/IC=1.42。更進一步地，在光軸270上之透鏡元件222和232之間的氣隙為：0.46<[氣隙的長度]*(TTL 295/IC 290)<0.55。
如從表1A明顯的，透鏡元件232之材料不同於透鏡元件234之材料，而透鏡元件222和234在折射率和阿貝數方面具有相同的材料屬性。例如，透鏡元件232之阿貝數小於透鏡元件222和234之阿貝數，這有助於確保寬FOV透鏡系統200以高解析度成像。在一個示例中，透鏡元件222、232和234可由聚合物(如環氧樹脂)製成。
晶圓級透鏡220之直徑小於IC 290之直徑，且晶圓級透鏡230之直徑小於晶圓級透鏡220之直徑。這允許寬FOV透鏡系統200與影像感測器150封裝於微型相機模組100中，其中相機模組100之封裝的遠離光軸270之徑向範圍由影像感測器150定義，而不是由寬FOV透鏡系統200的一個或多個元件定義。
圖3A、3B、3C和3D顯示寬FOV透鏡系統200(圖2)之光性能，如由Zemax®光設計程式所評估。圖3A、3B、3C和3D分別顯示寬FOV透鏡系統200之球面像差、f-theta畸變、場曲以及橫向色差，假定物件(OBJ)和像平面(IMA)260之位置如表1A中所示。如圖3A、3B、3C和3D所顯示的，寬FOV透鏡系統200產生高光學品質的像平面260上的影像。
圖3A為寬FOV透鏡系統200之縱向球面像差的圖。圖3A顯示 作為入射光瞳高度(在垂直軸上顯示)的函數，以毫米為單位的縱向球面像差(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸270延伸至與FOV角280相關聯的距光軸270之最極端徑向距離。最大入射光瞳半徑為r p =0.1646毫米。縱向球面像差曲線312(實線)、314(虛線)以及316(點線)分別是在470奈米、575奈米以及600奈米處計算的。
圖3B為寬FOV透鏡系統200之f-theta畸變的圖。圖3B顯示作為場角(在垂直軸上顯示)的函數，以百分比為單位的f-theta畸變(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸270延伸至由FOV角280限定的最極端位置。因此，圖3B中繪出的最大場角為θmax=72.872°。畸變是在470奈米處計算的且由畸變曲線322顯示。
圖3C為寬FOV透鏡系統200的佩茲瓦爾場曲的圖。對於0與θmax=72.872°之間的場角(在垂直軸上顯示)，以毫米為單位繪出場曲(在水平軸上顯示)。場曲332和場曲334分別是在矢面和切面中在470奈米處計算的。
圖3D為寬FOV透鏡系統200之橫向色差(也被稱作橫向色像差)的圖。圖3D顯示作為場高度(在垂直軸上顯示)的函數，以微米為單位的橫向色差(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸270延伸至與IC 290相關聯的距光軸270之最極端徑向距離。場高度的範圍從hmin=0(軸上)至hmax=1.200毫米。橫向色差參照575奈米，以使得對於所有的場高度，對於575奈米的橫向色差344為0。橫向色差342是在470奈米處計算的。橫向色差346是在600奈米處計算的。
圖4顯示具有僅三個透鏡表面之一個示例性寬FOV透鏡系統400。寬FOV透鏡系統400包括串聯光耦合的單面晶圓級透鏡420和雙面晶圓級透鏡430。非限制性地，寬FOV透鏡系統400顯示結合圖1所論述的有益概念。儘管公開了用於寬FOV透鏡系統400之參數的特定值，真實值可偏離所公開的值。所公開的參數值為值的範圍之特定示例，且可擴展至值的此範圍。寬FOV透鏡系統400為寬FOV透鏡系統110之一實施例。晶圓級透鏡420和430分別為晶圓級透鏡120和130之實施例。
寬FOV透鏡系統400用於將場景成像至像平面460上，其中保護玻璃450置於寬FOV透鏡系統400與像平面460之間。保護玻璃450例如由玻璃、塑膠或其組合製成。寬FOV透鏡系統400具有光學總長495並在像平面460上形成像圈490。寬FOV透鏡系統400具有以FOV角480為特徵的FOV。 圖4進一步顯示寬FOV透鏡系統400之光軸470。
晶圓級透鏡420包括大體上平面之基板426和配置在基板426的大體上平面之表面427上的透鏡元件422。表面427面向像平面460。透鏡元件422具有面向像平面460之非球面凹透鏡表面423。基板426、透鏡元件422以及非球面凹透鏡表面423分別為基板126、透鏡元件122以及透鏡表面123之實施例。
晶圓級透鏡430包括兩個大體上平面的基板436和438、透鏡元件432和透鏡元件434。基板436和438在介面440處彼此連接。在一個示例中，基板436和438彼此結合。透鏡元件432配置在基板436的大體上平面之表面446上。表面446背對像平面460。透鏡元件432包括背對像平面460之非球面凸透鏡表面433。透鏡元件434配置在基板438的大體上平面之表面448上。表面448背對像平面460。透鏡元件434包括背對像平面460之非球面凸透鏡表面435。晶圓級透鏡430包括位於介面440處之孔徑光闌442。孔徑光闌442為，例如，不透明塗層。透鏡元件432和434分別為透鏡元件132和134之實施例。
非球面凸透鏡表面433和435分別為透鏡表面133和135之實施例。基板436和438一起形成基板136之實施例，且孔徑光闌442為孔徑光闌138之實施例。
使用兩個基板(即，基板436和438)有利於孔徑光闌442以與透鏡元件432和434二者均具有一定距離地置放於透鏡元件432和434之間，如以上參考圖2的基板236和238所詳細論述。
在不偏離本發明範圍的情況下，基板436和438中的每個可具有大於圖4中所示的直徑。在一個此種示例中，基板436包括附加基板部分437，且基板438包括附加基板部分439，以使得基板436之直徑大於透鏡元件432之直徑且基板438之直徑大於透鏡元件434之直徑。
在不偏離本發明範圍的情況下，透鏡元件422、432和434以及基板426中的一個或多個的直徑可大於圖4中所示，儘管以下提出的光性能假定如圖4所示的光學活性區域。
在操作中，基板426接收由透鏡表面423收集的入射光線。透鏡表面433調整由透鏡表面423收集的光線的傳播方向，並指引這些光線穿過孔徑光闌442。透鏡表面435將來自各個場位置的光線束彎曲以到達像平面460。透鏡表面435還平衡由透鏡表面435之下游的寬FOV透鏡系統400之光學元件 引入的像差，尤其是畸變和彗差(coma)。
表2A和2B列出寬FOV透鏡系統400的透鏡資料。透鏡資料包括基板426、436和438、透鏡元件422、432和434、透鏡表面423、433和435以及孔徑光闌442之設計參數的值。透鏡資料還包括保護玻璃(CG)450之結構，以及保護玻璃450與像平面(IMA)460之間的間隔之結構。此外，假定的物件位置(OBJ)與位於遠離像平面460的基板426之表面處的虛表面也被一起列出。物件(OBJ)以及虛表面之直徑定義150度的FOV角480。基板426、透鏡元件422、透鏡元件432、基板436、基板438、透鏡元件434以及保護玻璃450中的每個的材料屬性及厚度顯示於表2A中相同的列中，作為從對象側看去的各個元件之第一表面。表2A中顯示的材料屬性為：(a)在夫琅禾費D線(Fraunhofer D-line)λD=589.3處的折射率n D ，以及(b)阿貝數。
表2B列出透鏡表面423、433和435中的每個的非球面係數。
寬FOV透鏡系統400具有2.94的工作F值、0.823毫米的有效焦距EFFL、2.396毫米的IC直徑490以及3.34毫米的TTL 495。對於寬FOV透鏡系統400，遵循TTL/IC=1.39。更進一步地，在光軸470上之透鏡元件422和432之間的氣隙為：0.46<*(TTL 495/IC 490)<0.55。
如從表2A明顯的，透鏡元件432之材料不同於透鏡元件434之材料，而透鏡元件422和434在折射率和阿貝數方面具有相同的材料屬性。例如，透鏡元件432之阿貝數小於透鏡元件422和434之阿貝數，這有助於確保寬FOV透鏡系統400以高解析度成像。在一個示例中，透鏡元件422、432和434可由聚合物(如環氧樹脂)製成。
晶圓級透鏡420之直徑小於IC 490之直徑，且晶圓級透鏡430之直徑小於晶圓級透鏡420之直徑。這允許寬FOV透鏡系統400與影像感測器150封裝於微型相機模組100中，其中相機模組100之封裝的遠離光軸470之徑向範圍由影像感測器150定義，而不是由寬FOV透鏡系統400的一個或多個元件定義。
圖5A、5B、5C和5D顯示寬FOV透鏡系統400(圖4)之光性能，如由Zemax®光設計程式所評估。圖5A、5B、5C和5D分別顯示寬FOV透鏡系統400之球面像差、f-theta畸變、場曲以及橫向色差，假定物件(OBJ)和像平面(IMA)460的位置如表2A中所示。如圖5A、5B、5C和5D所顯示，寬FOV透鏡系統400產生高光學品質之像平面460上的影像。
圖5A為寬FOV透鏡系統400之縱向球面像差的圖。圖5A顯示作為入射光瞳高度(在垂直軸上顯示)的函數，以毫米為單位之縱向球面像差(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸470延伸至與FOV角480相關聯的距光軸470 之最極端徑向距離。最大入射光瞳半徑為r p =0.1475毫米。縱向球面像差曲線512(實線)、514(虛線)以及516(點線)分別是在470奈米、575奈米以及600奈米處計算的。
圖5B為寬FOV透鏡系統400之f-theta畸變的圖。圖5B顯示作為場角(在垂直軸上顯示)的函數，以百分比為單位的f-theta畸變(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸470延伸至由FOV角480限定的最極端位置。因此，圖5B中繪出的最大場角為θmax=75.295°。畸變是在470奈米處計算的且由畸變曲線522顯示。
圖5C為寬FOV透鏡系統400之佩茲瓦爾場曲的圖。對於0與θmax=75.295°之間的場角(在垂直軸上顯示)，以毫米為單位顯示場曲(在水平軸上顯示)。場曲532和場曲534分別是在矢面和切面中在470奈米處計算的。
圖5D為寬FOV透鏡系統400之橫向色差(也被稱作橫向色像差)的圖。圖5D顯示作為場高度(在垂直軸上顯示)的函數，以微米為單位的橫向色差(在水平軸上顯示)。垂直軸從光軸470延伸至與IC 490相關聯的距光軸470之最極端徑向距離。場高度的範圍從hmin=0(軸上)至hmax=1.200毫米。橫向色差參照575奈米，以使得對於所有的場高度，對於575奈米的橫向色差544為0。橫向色差542是在470奈米處計算的。橫向色差546是在600奈米處計算的。
圖6顯示用於製造寬FOV透鏡系統110(圖1)之一個示例性方法600。方法600可用於根據寬FOV透鏡系統200(圖2)之透鏡規格或根據寬FOV透鏡系統400(圖4)之透鏡規格形成寬FOV透鏡系統110。
在步驟630中，方法600裝配寬FOV透鏡系統110。步驟630包括步驟632，其中晶圓級透鏡120和130安裝於固定裝置中以串聯地光耦合晶圓級透鏡120和130。在一個示例中，步驟632利用現有技術中已知的方法將晶圓級透鏡120和130安裝於固定裝置中。
可選地，步驟630之前，使用晶圓級透鏡製造技術分別形成晶圓級透鏡120和130的步驟610和620。
在一實施例中，方法600還包括基於如在步驟630中所裝配的寬FOV透鏡系統110製成相機模組100之步驟640。步驟640包括將寬FOV透鏡系統110耦合至影像感測器150以形成相機模組100之步驟642。在一個示例中，步驟632的固定裝置被配置為安裝到包括影像感測器150之電子電路板上。
圖7顯示用於形成單面晶圓級透鏡(如晶圓級透鏡120)之一個示例性方法700。方法600之步驟610可實施方法700。
在步驟710中，多個透鏡元件122形成於由與基板126相關聯的材料製成的晶圓之第一表面上。在步驟710之一個實施例中，多個透鏡元件模製於晶圓之第一表面上。例如，樹脂(如聚合樹脂)沉積於晶圓之第一表面上；具有多個凹處，每個的形狀互補於透鏡表面123，之模具置於(具有樹脂的)第一表面上，樹脂被固化，且模具被從第一表面移除。樹脂可以為紫外光(UV)可固化環氧樹脂，通過將UV光穿過晶圓照射至第一表面的樹脂可將其固化。
在步驟720中，從晶圓分割多個晶圓級透鏡120。晶圓被切割，例如使用現有技術中已知的方法，以形成多個晶圓級透鏡120。
圖8顯示用於形成每個具有內部孔徑光闌之雙面晶圓級透鏡，例如晶圓級透鏡230或430或具有孔徑光闌138的晶圓級透鏡130之實施例，的一個示例性方法800。方法600之步驟620可實施方法800。
在步驟810中，第一材料之多個透鏡元件132形成於由與基板136相關聯的材料製成的晶圓之第一表面上。在步驟810之一個實施例中，多個透鏡元件132模製於晶圓之第一表面上。例如，樹脂(如聚合樹脂)沉積於晶圓之第一表面上；具有多個凹處，每個的形狀互補於透鏡表面133，之模具置於(具有樹脂的)第一表面上，樹脂被固化，且模具被從第一表面移除。樹脂可以為紫外光(UV)可固化環氧樹脂，通過將UV光穿過晶圓照射至第一表面的樹脂可將其固化。在步驟810之一個示例中，多個透鏡元件232形成於由與基板236相關聯的材料製成的晶圓上。
在步驟820中，第二材料之多個透鏡元件134形成於第二晶圓之第一表面上。步驟820可利用與步驟710相同的方法，然而使用具有多個凹處的模具，多個凹處中之每個具有互補於透鏡表面135的形狀。在步驟820的一個示例中，多個透鏡元件234形成於由與基板238相關聯的材料製成的晶圓上。在一個實施例中，第一材料與第二材料不同。
在步驟830中，多個孔徑光闌形成於第二晶圓之第二表面上，其中第二晶圓之第二表面背對第二晶圓之第一表面。孔徑光闌分別與步驟820中形成的透鏡元件對齊。在步驟830之一個示例中，多個孔徑光闌242形成於參考步驟820所論述、由與基板238相關聯的材料製成的晶圓上。
在步驟840中，第一晶圓結合至第二晶圓，以使得透鏡元件132背對透鏡元件134且使得孔徑光闌位於第一晶圓和第二晶圓之間的介面處。在步驟840之一個示例中，由與基板236相關聯的材料製成且具有多個透鏡元件232的晶圓結合至由與基板238相關聯的材料製成且具有多個透鏡元件234和多個孔徑光闌242的晶圓，以使得孔徑光闌242位於這兩個晶圓之間的介面處。
在步驟850中，從步驟840中形成的晶圓分割多個晶圓級透鏡130。晶圓被切割，例如使用現有技術中已知的方法，以形成具有內置於兩個基板實施例的基板136之內的孔徑光闌138的多個晶圓級透鏡130。在步驟850之一個示例中，步驟840中生產的晶圓被分割以形成多個晶圓級透鏡230。
在不偏離本發明範圍的情況下，步驟820和830的順序可顛倒。更進一步地，在不偏離本發明範圍的情況下，步驟830中形成的孔徑光闌可在進行步驟810之前或之後改為形成於第一晶圓上。
圖9顯示用於形成每個具有內部孔徑光闌的雙面晶圓級透鏡，例如晶圓級透鏡230或240或具有孔徑光闌138的晶圓級透鏡130之實施例，的另一示例性方法900。方法600之步驟620可實施方法900。方法900類似於方法800，但相比於方法800中的操作，方法900中之操作的順序被重排，以使得兩個基板在形成透鏡元件之前結合在一起。
在步驟910中，例如，通過將不透明塗層施加至第一表面的部分，多個孔徑光闌形成於第一晶圓之第一表面上。在步驟910之一個示例中，多個孔徑光闌242被覆蓋至由與基板236相關聯的材料製成的晶圓上。
在步驟920中，第一晶圓結合至第二晶圓，以使得步驟910中形成的孔徑光闌位於兩個晶圓之間的介面處。在步驟920之一個示例中，由與基板236相關聯的材料製成且具有覆蓋至其第一表面上的多個孔徑光闌242晶圓結合至由與基板238相關聯的材料製成的晶圓，以使得孔徑光闌242位於兩個晶圓之間的介面處。
在步驟930中，第一材料之多個透鏡元件132形成於第一晶圓之第二表面上，其中第二表面背對第二晶圓。在步驟930之一個實施例中，多個透鏡元件132模製於晶圓之第二表面上。例如，樹脂(如聚合樹脂)沉積於晶圓之第二表面上；具有多個凹處，每個的形狀互補於透鏡表面133，之模具置於(具有樹脂的)第二表面上，樹脂被固化，且模具被從第二表面移除。樹脂可以為紫 外光(UV)可固化環氧樹脂，通過將UV光穿過晶圓照射至第一表面的樹脂可將其固化。在步驟930之一個示例中，多個透鏡元件232形成於步驟920中形成的複合晶圓上。
在步驟940中，第二材料的多個透鏡元件134形成於第二晶圓之第二表面上，其中第二表面背對第一晶圓。步驟940可利用與步驟930相同的方法，然而使用具有多個凹處的模具，多個凹處中的每個具有互補於透鏡表面135的形狀。在步驟940之一個示例中，多個透鏡元件234形成於步驟920的複合晶圓上，在背對步驟930中形成的透鏡元件的表面上。
在步驟950中，從步驟940中形成的晶圓分割多個晶圓級透鏡130。晶圓被切割，例如使用現有技術中已知的方法，以形成具有內置於兩個基板實施例的基板136內的孔徑光闌138的多個晶圓級透鏡130。在步驟950之一個示例中，步驟940中生產的晶圓被分割以形成多個晶圓級透鏡230。
在不偏離本發明範圍的情況下，步驟930和940的順序可顛倒。
特徵的組合
以上公開的特徵以及以下所要求的這些可在不偏離本發明範圍的情況下以各種方式組合。例如，應當領會的是，本發明中描述的一個寬FOV透鏡系統的方面可包含或交換本發明中描述的另一寬FOV透鏡系統的特徵。以下示例顯示以上所述的實施例的一些可能的非限制組合。應當清楚的是，在不偏離此發明的精神和範圍的情況下，可對本發明中的系統作出一些改變或變型：
(A1)一種用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統可包括：面向像平面之第一透鏡表面、配置於第一透鏡表面和像平面之間的第二透鏡表面、以及配置於第二透鏡表面和像平面之間的第三透鏡表面，其中第二透鏡表面背對像平面且第三透鏡表面面向像平面。
(A2)在如(A1)指示的三表面透鏡系統中，第一透鏡表面、第二透鏡表面以及第三透鏡表面可為從寬視場場景傳播至像平面的光經歷的僅有的非平面表面。
(A3)在如(A1)和(A2)指示的三表面透鏡系統之一者或二者中，第一透鏡表面可為凹面。
(A4)在如(A1)至(A3)指示的三表面透鏡系統之任意一個中，第二透鏡表面和第三透鏡表面中的每個可為凸面。
(A5)在如(A1)至(A4)指示的三表面透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面與第二透鏡表面可通過氣隙彼此相分離。
(A6)在如(A1)至(A5)指示的三表面透鏡系統之任意一個中，第二透鏡表面與第三透鏡表面可通過第一固體部分彼此相分離。
(A7)如(A6)指示的三表面透鏡系統可包括位於第二透鏡表面與第三透鏡表面之間的孔徑光闌。
(A8)在如(A7)指示的三表面透鏡系統中，第一固體部分可包括第二平面基板和具有與第二平面基板的介面之第三平面基板，孔徑光闌可位於介面處。
(A9)如(A1)至(A8)指示的三表面透鏡系統的任意一個還可包括最接近寬視場場景之平面表面，且在平面表面和第一透鏡表面之間延伸的第二固體部分。
(A10)如(A9)指示的三表面透鏡系統可具有從平面表面至像平面的光學總長TTL，以及像圈直徑IC，其中TTL/IC<1.45。
(A11)在如(A1)至(A10)指示的三表面透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面可具有曲率半徑R1，第二透鏡表面可具有曲率半徑R2，第一透鏡表面和第二透鏡表面可通過三表面透鏡系統之光軸處的長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中，R1<0.45毫米、R2<1.0毫米、GAP>0.3毫米，且EFFL<0.95毫米，以及其中EFFL為三表面透鏡系統之有效焦距。
(A12)如(A1)至(A11)指示的三表面透鏡系統之任意一個可具有至少145度的視場角。
(A13)在如(A1)至(A12)指示的三表面透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面和第二透鏡表面可通過三表面透鏡系統的光軸處的長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中0.45毫米<GAP*(TTL/IC)<0.55毫米，且其中IC為像圈直徑以及TTL為三表面透鏡系統的光學總長。
(B1)一種用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統可包括：(a)第一晶圓級透鏡，其具有(i)具有面向像平面之第一平面表面之第一基板和(ii)結合至第一平面表面且具有面向像平面之第一透鏡表面之第一透鏡元件，以及(b)第二晶圓級透鏡，其具有(i)具有背對像平面之第二平面表面之第二基板、(ii)結合至第二基板且具有面向像平面的第三平面表面之第三基 板、(iii)結合至第二平面表面且具有背對像平面的第二透鏡表面之第二透鏡元件和(iv)結合至第三平面表面且具有面向像平面的第三透鏡表面之第三透鏡元件。
(B2)在如(B1)指示的三表面晶圓級透鏡系統中，第一透鏡表面可為凹面。
(B3)在如(B1)和(B2)指示的三表面晶圓級透鏡系統之一者或二者中，第二透鏡表面可為凸面。
(B4)在如(B1)至(B3)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第三透鏡表面可為凸面。
(B5)在如(B1)至(B4)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第一透鏡元件可具有阿貝數A1，第二透鏡元件可具有阿貝數A2<A1。
(B6)在如(B5)指示的三表面晶圓級透鏡系統中，第三透鏡元件可具有阿貝數A3>A2。
(B7)在如(B1)至(B6)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第一透鏡元件、第二透鏡元件以及第三透鏡元件中的每個可為模製透鏡元件。
(B8)在如(B1)至(B7)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面、第二透鏡表面以及第三透鏡表面中的每個可為非球面。
(B9)如(B1)至(B8)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個還可包括位於第二基板與第三基板之間的介面處的孔徑光闌。
(B10)如(B1)至(B9)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個可具有光學總長TTL，以及像圈直徑IC，其中TTL/IC<1.45。
(B11)在如(B10)指示的三表面晶圓級透鏡系統中，IC可大於第一晶圓級透鏡和第二晶圓級透鏡中的每個之直徑。
(B12)在如(B1)至(B11)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面可具有曲率半徑R1，第二透鏡表面可具有曲率半徑R2，第一透鏡表面和第二透鏡表面可通過三表面晶圓級透鏡系統的光軸處之長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中，R1<0.45毫米、R2<1.0毫米、GAP>0.3毫米，且EFFL<0.95毫米，以及其中EFFL為三表面晶圓級透鏡系統之有效焦距。
(B13)如(B1)至(B12)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個可具有至少145度的視場角。
(B14)在如(B1)至(B13)指示的三表面晶圓級透鏡系統之任意一個中，第一透鏡表面和第二透鏡表面可通過三表面晶圓級透鏡系統的光軸處之長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中0.45毫米<GAP*(TTL/IC)<0.55毫米，且其中IC為像圈直徑以及TTL為三表面晶圓級透鏡系統之光學總長。
在不偏離本發明的範圍的情況下，可在以上系統和方法中作出改變。因此應當注意的是，以上描述中所包含以及附圖中所顯示的事項應被理解為示例性的，而不應以限定的含義解釋。以下的申請專利範圍意在覆蓋本發明中描述的一般及特定特徵，以及本系統和方法的範圍的所有聲明，作為語言的表示方式，可被說成落入其中。
100‧‧‧相機模組
110‧‧‧寬FOV透鏡系統
120‧‧‧單面晶圓級透鏡
122、132、134‧‧‧透鏡元件
123、133、135‧‧‧透鏡表面
126、136‧‧‧基板
130‧‧‧雙面晶圓級透鏡
138‧‧‧孔徑光闌
150‧‧‧影像感測器
180‧‧‧FOV角
190‧‧‧IC直徑
195‧‧‧光學總長(TTL)

Claims (20)

  1. 一種用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，包括：第一透鏡表面，面向所述像平面；第二透鏡表面，配置於所述第一透鏡表面與所述像平面之間，所述第二透鏡表面背對所述像平面；以及第三透鏡表面，配置於所述第二透鏡表面與所述像平面之間，所述第三透鏡表面面向所述像平面；其中，所述第一透鏡表面、所述第二透鏡表面以及所述第三透鏡表面為從所述寬視場場景傳播至所述像平面的光經歷的僅有的非平面表面。
  2. 根據請求項1所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，所述第一透鏡表面為凹面，所述第二透鏡表面與所述第三透鏡表面中的每個為凸面。
  3. 根據請求項1所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，所述第一透鏡表面與所述第二透鏡表面通過氣隙彼此相分離；以及所述第二透鏡表面與所述第三透鏡表面通過第一固體部分彼此相分離。
  4. 根據請求項3所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，包括位於所述第二透鏡表面與所述第三透鏡表面之間的孔徑光闌。
  5. 根據請求項4所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，所述第一固體部分包括第二平面基板和具有與所述第二平面基板的介面的第三平面基板，所述孔徑光闌位於所述介面處。
  6. 根據請求項1所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，還包括：平面表面，最接近所述寬視場場景；以及第二固體部分，在所述平面表面與所述第一透鏡表面之間延伸。
  7. 根據請求項6所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，具有從所述平面表面至所述像平面的光學總長TTL以及像圈直徑IC，其中TTL/IC<1.45。
  8. 根據請求項7所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，具有有效焦距EFFL，所述第一透鏡表面具有曲率半徑R1，所述第二透鏡表面具有曲率半徑R2，所述第一透鏡表面和所述第二透鏡表面通過所述三表面透鏡系統的光軸處的長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中，R1<0.45毫米、R2<1.0毫米、GAP>0.3毫米，以及EFFL<0.95毫米。
  9. 根據請求項8所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，具有至少145度的視場角。
  10. 根據請求項7所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面透鏡系統，所述第一透鏡表面和所述第二透鏡表面通過所述三表面透鏡系統的光軸處的長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中0.45毫米<GAP*(TTL/IC)<0.55毫米。
  11. 一種用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，包括：第一晶圓級透鏡，包括：第一基板，具有面向所述像平面之第一平面表面，以及第一透鏡元件，結合至所述第一平面表面且具有面向所述像平面之第一透鏡表面；第二晶圓級透鏡，包括：第二基板，具有背對所述像平面之第二平面表面，第三基板，結合至所述第二基板且具有面向所述像表面之第三平面表面，第二透鏡元件，結合至所述第二平面表面且具有背對所述像平面之第二透鏡表面，以及 第三透鏡元件，結合至所述第三平面表面且具有面向所述像平面之第三透鏡表面。
  12. 根據請求項11所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，所述第一透鏡表面為凹面，第二透鏡表面為凸面，且第三透鏡表面為凸面。
  13. 根據請求項12所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，所述第一透鏡元件具有阿貝數A1，所述第二透鏡元件具有阿貝數A2<A1，以及所述第三透鏡元件具有阿貝數A3>A2。
  14. 根據請求項11所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，所述第一透鏡元件、所述第二透鏡元件以及所述第三透鏡元件中的每個為模制透鏡元件，所述第一透鏡表面、所述第二透鏡表面以及所述第三透鏡表面中的每個為非球面。
  15. 根據請求項11所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，還包括位於所述第二基板與所述第三基板之間的介面處的孔徑光闌。
  16. 根據請求項11所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，具有光學總長TTL以及像圈直徑IC，其中TTL/IC<1.45。
  17. 根據請求項16所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，IC大於所述第一晶圓級透鏡和所述第二晶圓級透鏡中的每個之直徑。
  18. 根據請求項16所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，具有有效焦距EFFL，所述第一透鏡表面具有曲率半徑R1，所述第二透鏡表面具有曲率半徑R2，所述第一透鏡表面和所述第二透鏡表面通過所述三表面晶圓級透鏡系統的光軸處之長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中， R1<0.45毫米、R2<1.0毫米、GAP>0.3毫米，以及EFFL<0.95毫米。
  19. 根據請求項18所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，具有至少145度的視場角。
  20. 根據請求項16所述的用於將寬視場場景成像至像平面上之三表面晶圓級透鏡系統，所述第一透鏡表面和所述第二透鏡表面通過所述三表面晶圓級透鏡系統的光軸處之長度為GAP的氣隙彼此相分離，其中0.45毫米<GAP*(TTL/IC)<0.55毫米。
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