TWI687715B - 相機透鏡系統及攜帶型無線通信器件 - Google Patents

相機透鏡系統及攜帶型無線通信器件 Download PDF

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TWI687715B
TWI687715B TW105103860A TW105103860A TWI687715B TW I687715 B TWI687715 B TW I687715B TW 105103860 A TW105103860 A TW 105103860A TW 105103860 A TW105103860 A TW 105103860A TW I687715 B TWI687715 B TW I687715B
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Abstract

一種可具有六個透鏡組件之光學成像透鏡組合件。第一、第三、第四及第五透鏡組件可具有正折射力。第二及第六透鏡組件可具有負折射力。該透鏡組合件可滿足關係|f/f5|+|f/f6|<1.4，其中f為該光學成像透鏡組合件之一焦距，f5為該第五透鏡組件之一焦距，f6為該第六透鏡組件之一焦距。該透鏡組合件亦可滿足又一關係0.8<|f/f5|+|f/f6|。該第一透鏡組件可包括具有經模製於一平坦基板之一或兩個表面上之一透鏡元件的一晶圓透鏡，或具有經模製於兩個平坦基板中之每一者之一個表面上的一透鏡元件的兩個晶圓透鏡。該晶圓透鏡可包括具有可變透光率的一電控電鉻表面。

Description

相機透鏡系統及攜帶型無線通信器件 相關申請案之交叉參考
本申請案依照35 U.S.C.119(e)主張2015年9月2日遞交的美國臨時申請案第62/113,970號之權益，該申請案之全部內容以引用的方式明確地併入本文中。
本發明之實施例係關於包括非球形表面之透鏡的領域；且更確切而言，係關於具有六個組件之透鏡。
諸如智慧型手機、平板電腦或板式(pad)器件及膝上型電腦之小型行動多用途器件的出現已導致需要高解析度小外觀尺寸之攝影機以供整合於該等器件中。然而，歸因於習知攝影機技術之侷限性，相比使用較大的高品質攝影機可達成的解析度及/或影像品質，用於此類器件中之習知小型攝影機傾向於俘獲較低解析度及/或較低影像品質的影像。使用小封裝大小之攝影機達成較高解析度大體上需要使用具有小像素大小的光感測器及高品質精巧型成像透鏡系統。技術進步已達成光感測器中之像素大小的縮減。然而，隨著光感測器變得愈加精巧及強大，對具有改良之成像品質效能之精巧型成像透鏡系統之需求已增大。
本發明之實施例可提供供整合至電子器件中的可在低背景光位 準下俘獲高解析度影像的具有一較大視場(FOV)及一較大孔徑(低F數)的攝影機透鏡系統設計。本發明之實施例亦可提供可併入有器件以改變透鏡系統焦比且允許調整影像感測器陣列之場深度(DOF)或曝光量級的一種攝影機透鏡系統設計。
在一些實施例中，一光學成像透鏡組合件可具備六個透鏡組件。第一、第四及第五透鏡組件可具有正折射力。第六透鏡組件可具有負折射力。第二或第三透鏡組件中之一者可具有正折射力且另一者具有負折射力。該透鏡組合件可滿足關係|f/f5|+|f/f6|<1.4，其中f為該光學成像透鏡組合件之一焦距，f5為該第五透鏡組件之一焦距，f6為該第六透鏡組件之一焦距。該透鏡組合件可滿足又一關係0.8<|f/f5|+|f/f6|。該第一透鏡組件可包括具有經模製於一平坦基板之一或兩個表面上之一透鏡元件的一晶圓透鏡，或具有經模製於兩個平坦基板中之每一者之一個表面上的一透鏡元件的兩個晶圓透鏡。該晶圓透鏡可包括回應於一所施加電壓具有可變透光率的一電鉻表面。
本發明之其他特徵及優點將自附圖及以下詳細描述而顯而易見。
10:攝影機模組
11:聚焦透鏡
13:成像感測器
14:電光學(E-O)可變孔徑
15:驅動器電路
16:正面基板
17:正面透明導體層
18:曝光控制器
19:數位影像儲存器
20:背面透明導體層
23:控制電路
26:導電區段
30:攜帶型無線通信器件
101:第一透鏡組件
102:第二透鏡組件
103:第三透鏡組件
104:第四透鏡組件
105:第五透鏡組件
106:第六透鏡組件
110:精巧型透鏡系統
112:光軸(AX)
114:孔徑光闌(AS)
116:覆蓋材料
118:影像感測器
201:第一透鏡組件
202:第二透鏡組件
203:第三透鏡組件
204:第四透鏡組件
205:第五透鏡組件
206:第六透鏡組件
210:精巧型透鏡系統
212:光軸(AX)
214:孔徑光闌(AS)
216:覆蓋材料
218:影像感測器
301:第一透鏡組件
302:第二透鏡組件
303:第三透鏡組件
304:第四透鏡組件
305:第五透鏡組件
306:第六透鏡組件
310:精巧型透鏡系統
312:光軸(AX)
314:孔徑光闌(AS)
316:覆蓋材料
318:影像感測器
322:平坦基板
324:層合層
326:層合層
401:第一透鏡組件
402:第二透鏡組件
403:第三透鏡組件
404:第四透鏡組件
405:第五透鏡組件
406:第六透鏡組件
410:精巧型透鏡系統
412:光軸(AX)
414:孔徑光闌(AS)
416:覆蓋材料
418:影像感測器
422:平坦基板
424:層合層
426:層合層
501:第一透鏡組件
502:第二透鏡組件
503:第三透鏡組件
504:第四透鏡組件
505:第五透鏡組件
506:第六透鏡組件
510:精巧型透鏡系統
512:光軸(AX)
514:孔徑光闌(AS)
516:覆蓋材料
518:影像感測器
522:平坦基板
524:層合層
526:層合層
601:第一透鏡組件
602:第二透鏡組件
603:第三透鏡組件
604:第四透鏡組件
605:第五透鏡組件
606:第六透鏡組件
610:精巧型透鏡系統
612:光軸(AX)
614:孔徑光闌(AS)
616:覆蓋材料
618:影像感測器
622:平坦基板
624:層合層
626:層合層
701:第一透鏡組件
702:第二透鏡組件
703:第三透鏡組件
704:第四透鏡組件
705:第五透鏡組件
706:第六透鏡組件
710:精巧型透鏡系統
712:光軸(AX)
714:孔徑光闌(AS)
716:覆蓋材料
718:影像感測器
801:第一透鏡組件
802:第二透鏡組件
803:第三透鏡組件
804:第四透鏡組件
805:第五透鏡組件
806:第六透鏡組件
810:精巧型透鏡系統
812:光軸(AX)
814:孔徑光闌(AS)
816:覆蓋材料
818:影像感測器
820:晶圓透鏡組件
822:平坦基板
824:層合層
830:晶圓透鏡組件
832:平坦基板
834:層合層
901:第一透鏡組件
902:第二透鏡組件
903:第三透鏡組件
904:第四透鏡組件
905:第五透鏡組件
906:第六透鏡組件
910:精巧型透鏡系統
912:光軸(AX)
914:孔徑光闌(AS)
916:覆蓋材料
918:影像感測器
920:晶圓透鏡組件
922:平坦基板
924:層合層
930:晶圓透鏡組件
932:平坦基板
934:層合層
1001:第一透鏡組件
1002:第二透鏡組件
1003:第三透鏡組件
1004:第四透鏡組件
1005:第五透鏡組件
1006:第六透鏡組件
1010:精巧型透鏡系統
1012:光軸(AX)
1014:孔徑光闌(AS)
1016:覆蓋材料
1018:影像感測器
1022:平坦基板
1024:層合層
1101:第一透鏡組件
1102:第二透鏡組件
1103:第三透鏡組件
1104:第四透鏡組件
1105:第五透鏡組件
1106:第六透鏡組件
1110:精巧型透鏡系統
1112:光軸(AX)
1114:孔徑光闌(AS)
1116:覆蓋材料
1118:影像感測器
1122:平坦基板
1124:層合層
3401:晶圓透鏡組件
3414:光控制元件
3422:平坦基板
3424:折射元件
3501:晶圓透鏡組件
3514:光控制元件
3522:平坦基板
3524:折射元件
3526:第二折射元件
3601:晶圓透鏡組件
3614:光控制元件
3622:第一平坦基板
3624:第一折射元件
3632:第二平坦基板
3634:第二折射元件
3714:電鉻透鏡組件
3740:透明圓形開口
3742:環圈
3744:環圈
可藉由參考用以借助於實例(且非限制)說明本發明之實施例的以下描述及附圖來最佳地理解本發明。在圖式中，類似參考編號指示類似元件：
圖1為包括六個折射透鏡元件之透鏡系統之實例實施例的橫截面說明。
圖2展示圖1中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖3展示圖1中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖4為包括六個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖5展示圖4中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖6展示圖4中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖7為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖8展示圖7中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖9展示圖7中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖10為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖11展示圖10中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖12展示圖10中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖13為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖14展示圖13中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖15展示圖13中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖16為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖17展示圖16中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖18展示圖16中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖19為包括六個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖20展示圖19中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖21展示圖19中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖22為包括兩個晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖23展示圖22中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖24展示圖22中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖25為包括兩個晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖26展示圖25中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖27展示圖25中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖28為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖29展示圖28中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖30展示圖28中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖31為包括晶圓透鏡組件及五個折射透鏡元件之透鏡系統之另一實例實施例的橫截面說明。
圖32展示圖31中所說明之透鏡系統的半視場及自470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖33展示圖31中所說明之透鏡系統的自470nm至650nm之可見光譜帶上之球面像差、散光及失真的多色曲線。
圖34A展示晶圓透鏡組件之側視圖。
圖34B展示圖34A中所示之晶圓透鏡組件之示圖。
圖34C展示圖34A中所示之晶圓透鏡組件之分解示圖。
圖35展示另一晶圓透鏡組件之側視圖。
圖36展示又一晶圓透鏡組件之側視圖。
圖37展示提供可變孔徑光闌之電鉻透鏡組件的平面視圖。
圖38展示切趾孔徑之平面視圖。
圖39為包括攝影機模組及相關聯電子器件電路之攝影機相關元件的方塊圖。
圖40為根據本發明之一實施例的E-O可變孔徑之剖示圖。
圖41為根據另一實施例的E-O可變孔徑之剖示圖。
圖42為又一實施例之剖示圖。
圖43為E-O可變孔徑之另外實施例的剖示圖。
圖44為可具有包括中性密度濾光器狀態之至少三個狀態之攝影機E-O孔徑結構的剖示圖。
圖45展示整合於消費型電子器件中之攝影機模組之光學系統中的可置放E-O孔徑的兩個位置。
圖46為電光孔徑之剖示圖。
圖47為本發明之實施例的剖示圖，其中在成像路徑內已添加導電區段以直接連接透明導體層。
圖48為整合有攝影機模組之攜帶型無線通信器件的透視圖。
在以下描述中，陳述眾多特定細節。然而，應理解，可在無此等特定細節的情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，未詳細展示熟知電路、結構及技術，以便不混淆本說明書之理解。
在以下描述中，參考說明本發明之若干實施例的附圖。應理解，可利用其他實施例，且可在不背離本發明之精神及範疇的情況下進行機械組成變化、結構變化、電變化及操作變化。以下詳細描述將不以限制意義來理解，且本發明之實施例的範疇僅由所頒予之專利的申請專利範圍來界定。
本文所用之術語僅用於描述特定實施例的目的且不意欲限制本發明。可為易於描述而在本文中使用諸如「在……之下」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「上部」及其類似者之空間相對術語，以描述一個元件或特徵與圖中所說明之另一元件或特徵的關係。應理解，空間相對術語意欲涵蓋器件在使用或操作中除該等圖中所描繪的定向外的不同定向。舉例而言，若圖中之器件翻轉，則描述為「在」其他元件或特徵「下方」或「之下」之元件將定向「在」其他元件或特徵「上方」。因此，例示性術語「在……下方」可涵蓋在……上方以及在……下方兩個定向。器件可以其他方式定向(例如旋轉90度或處於其他定向)且本文中使用之空間相對描述詞相應地進行解譯。
如本文中所使用，單數形式「一」、及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文以其他方式指示。將進一步理解，術語「包含」指定所陳述特徵、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但並不排除一或多個其他特徵、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添 加。
如應用於透鏡之術語「元件」表示具有兩個相對折射表面之任何單一透明折射材料塊，該等表面相對於透鏡之光軸橫向安置且沿光軸間隔開。
如應用於透鏡之術語「組件」表示以下項之任一者：(1)具有兩個相對折射表面之單一透明折射材料塊(亦即，元件)；或(2)沿透鏡之光軸串聯配置之經分組的複數個此等塊，其中其鄰近折射表面完全整體接觸或成平行間隔關係，該間隔的量值非常小以至於在透鏡計算中不做考慮。
如應用於透鏡表面之術語「凸面」指示該透鏡表面在表面與光軸相交處為凸起的。如應用於透鏡表面之術語「凹面」指示該透鏡表面在表面與光軸相交處為凹入的。
描述包括光感測器及具有大視場(FOV)及大孔徑(低F數)之精巧型透鏡系統的小外觀尺寸攝影機之實施例。描述包括具有折射力之六個透鏡組件的精巧型透鏡系統之各種實施例，其中包括具有晶圓透鏡組件之透鏡系統。精巧型透鏡系統之此等實施例可用於攝影機中，且相比習知精巧型攝影機中所實現之影像，提供具有較低F數(較大孔徑)的較大影像。攝影機可以小封裝大小實施，同時仍俘獲清晰的高解析度影像，使得攝影機之實施例適合用於小的及/或行動多用途器件(諸如，行動電話、智慧型手機、板式或平板計算器件、膝上型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、小筆記型電腦、輕量級筆記型電腦及監視器件等等)中。然而，攝影機之態樣(例如，透鏡系統及光感測器)可按比例放大或縮小以提供具有較大或較小封裝大小之攝影機。另外，攝影機系統之實施例可實施為獨立數位攝影機。除了靜態(單一圖框俘獲)相機應用，攝影機系統之實施例可經調適以用於視訊攝影機應用中。
描述精巧型透鏡系統之實施例，以供潛在應用於具有1/3吋(6.15mm對角)感測器的攝影機。透鏡系統之實例實施例可具有約4.1mmEFL(有效焦距)、F/1.8孔徑大小及77.6度對角視場(DFOV)(6.6mm像圈直徑)。描述精巧型低F數透鏡系統之若干實例實施例，其包括具有晶圓透鏡組件之實施例(該實施例包括電鉻孔徑機構及五個額外折射透鏡組件)及具有六個折射透鏡組件之實例實施例。
圖1、圖4及圖19展示包括六個折射透鏡組件之各種實例實施例。圖7、圖10、圖13、圖16、圖28及圖31展示包括具有前及/或後聚合材料層之晶圓透鏡組件及五個額外折射透鏡組件的各種實例實施例。圖22及圖25展示包括晶圓透鏡組件(其包括兩個晶圓透鏡組件)及五個額外折射透鏡元件的各種實例實施例。此等實例並非意欲限制，且針對透鏡系統給定之各種參數的變化係可能的，同時仍達成類似結果。
在各種實施例中，折射透鏡組件可由塑膠材料組成。在至少一些實施例中，折射透鏡元件可由射出模製之塑膠材料組成。然而，可使用其他透明光學材料。亦應注意，在給定實施例中，透鏡元件中之不同者可由具有不同光學特性(例如，不同阿貝數(Abbe number)及/或不同折射率)之材料組成。實施例中之晶圓透鏡組件可由平坦基板上的單層或多層聚合或塑膠材料層合物組成，該平坦基板可為平坦玻璃基板。
攝影機亦可包括定位於第一透鏡組件前面(亦即，物側)之前端孔徑光闌(AS)。雖然圖1、圖4、圖7、圖13及圖19展示定位於透鏡系統之前頂點處或附近的前端孔徑光闌，但孔徑光闌之位置可更接近或更遠離透鏡組件之頂點。此外，在一些實施例中，孔徑光闌可定位於如圖22及圖25中所示的透鏡系統中之其他處。舉例而言，孔徑光闌可定位於如圖10、圖16、圖22、圖25、圖28及圖31中所示的晶圓透鏡組件 之平坦表面處。
攝影機亦可(但不必)包括位於透鏡系統之最後一個透鏡組件與光感測器之間的紅外線(IR)濾光器。IR濾光器可(例如)由玻璃材料組成。然而，可使用其他材料。應注意，IR濾光器不影響透鏡系統之有效焦距。另外應注意，攝影機亦可包括除本文所說明及描述之彼等組件之外的其他組件。
在攝影機中，透鏡系統在光感測器之表面處或附近的影像平面(IP)處形成影像。遙遠物件之影像大小與透鏡系統之有效焦距(f)成正比。透鏡系統之總軌道長度(TTL)為光軸(AX)上介於第一(物側)透鏡組件之物側表面處之前頂點與影像平面之間的距離。對於具有大FOV及低F數之透鏡系統，TTL通常大於有效焦距。
在至少一些實施例中，透鏡系統可經組態使得透鏡系統之有效焦距f為或約為4.1毫米(mm)、F數(焦比，或F數)為或約為1.8，視場(FOV)為或約為77.6度(儘管可達成較窄或較寬FOV)，且總軌道(TTL)位於約4.5mm至約7mm之範圍內。更一般而言，透鏡系統可經組態以滿足關係TTL/f>1.0。
在本文中所描述之一些實例實施例中，透鏡系統可經組態使得透鏡系統之有效焦距f在參考波長555nm下為4.1mm且F數為1.8。透鏡系統可例如用4.1mm之焦距f及1.8之F數組態以滿足特定攝影機系統應用之指定的光學、成像及/或封裝約束。應注意，F數(亦被稱作焦比或F數)由f/D定義，其中D為入射光瞳之直徑，亦即，有效孔徑。作為一實例，在f=4.1mm下，使用有效孔徑直徑2.28mm達成F數1.8。實例實施例亦可經組態有為或約為77.6度之視場(FOV)，為或約為38.8度之半FOV。實例實施例之總軌道長度(TTL)自約5.8mm變化至約6.0mm。對於實例實施例，TTL/f之比在約1.4mm至約1.5mm之範圍內變化。
然而，應注意，焦距f、F數及/或其他參數可經縮放或調整以符合其他攝影機系統應用之光學、成像及/或封裝約束之各種規格。可指定為對特定攝影機系統應用之要求及/或可針對不同攝影機系統應用而變化的對於攝影機系統之約束包括(但不限於)焦距f、有效孔徑、F數、視場(FOV)、成像效能要求及封裝容積或大小約束。
在一些實施例中，透鏡系統可配備有可調整光圈(入射)光瞳或孔徑光闌。使用可調整孔徑光闌，F數(焦比)可在一範圍內動態變化。舉例而言，若以f/1.8在給定焦距f及FOV下良好校正透鏡，則假定孔徑光闌可經調整至所要F數設定，可藉由調整孔徑光闌使焦比在1.8至6(或更高)之範圍內變化。在一些實施例中，可藉由調整孔徑光闌來以較快焦比(F數<1.8)使用透鏡系統，其中在相同FOV(例如77.6度)下具有降級之影像品質效能或在較小FOV下具有相當良好效能。
在一些實施例中，透鏡系統亦可配備有聚焦機構，其用於將物件場景聚焦在無限遠處(物件場景自攝影機之距離>20米)至接近物件距離(<50mm)處。舉例而言，在一些實施例中，如本文中所描述之透鏡系統可配備有可調整聚焦機構，其中可移動透鏡系統及/或位於影像平面處的光感測器，以用於將物件場景聚焦在自大於20米至小於50mm之範圍內的距離處。
雖然可作為可調整攝影機及透鏡系統之實例而在本文中給定值之範圍，其中一或多個光學參數可動態變化(例如，使用可調整孔徑光闌及/或可調整焦點)，但可實施包括固定的(不可調整的)透鏡系統之攝影機系統之實施例，其中光學參數及其他參數之值在此等範圍內。
首先參考如圖1、圖4及圖19中說明之實施例，適合用於攝影機之精巧型透鏡系統110、210、710可包括六個透鏡組件。圖1之透鏡系統110中的六個透鏡組件101-106、圖4之透鏡系統210中的六個透鏡組 件201-206，及圖19之透鏡系統710中的六個透鏡組件701-706各具有折射力，且形成具有焦距f之透鏡系統。透鏡系統110、210、710中之每一者之六個透鏡組件沿光軸(AX)112、212、712自物側至影像側進行如下配置：第一透鏡組件101、201、701，其具有正折射力、焦距f1，及物側凸面；第二透鏡組件102、202、702，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件103、203、703，其具有正折射力及焦距f3；第四透鏡組件104、204、704，其具有正折射力及焦距f4；第五透鏡組件105、205、705，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件106、206、706，其具有負折射力及焦距f6。
另外，六個透鏡組件中之每一者之至少一個表面(物側或影像側)係非球面。在一些實施例中，六個透鏡組件中之一或多者之物側表面及影像側表面皆係非球面。
透鏡系統110、210、710在影像感測器118、218、718之表面上或附近形成影像。諸如防護玻璃罩或紅外線截止濾光器之覆蓋材料116、216、716可置放於透鏡系統110、210、710與影像感測器118、218、718之間。前端孔徑光闌(AS)114、214、714可位於第一透鏡組件101、201、701之物側上。
如本文中所描述且圖1、圖4及圖19中所說明之攝影機透鏡系統之實施例可經組態使得六個透鏡組件之折光力分佈滿足以下條件：0.8<|f1/f|<1.5；1.0<|f2/f|<2.0；1.0<|f3/f|<30.0；1.0<|f4/f|<7.0；1.0<|f5/f|<4.0； 0.8<|f6/f|<2.0；其中f為透鏡系統之有效焦距。
透鏡系統110、210、710經組態使得比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<1.5。
在透鏡系統110、210及710之至少一些實施例中，具有正折光力之透鏡組件可由具有阿貝數V1之材料(例如，塑膠材料)組成。具有負折光力之第二及第六透鏡組件可由具有阿貝數V2之材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡組件的透鏡材料之阿貝數可滿足條件：30<V1-V2<35。
現參考如圖7、圖10、圖13及圖16中說明之實施例，適合用於攝影機的精巧型透鏡系統310、410、510、610可包括六個透鏡組件。圖7之透鏡系統310中的六個透鏡組件301-306、圖10之透鏡系統410中的六個透鏡組件401-406、圖13之透鏡系統510中的六個透鏡組件501-506，及圖16之透鏡系統610中的六個透鏡組件601-606各具有折射力，且形成具有焦距f之透鏡系統。
圖7、圖10、圖13及圖16中所說明之實施例之第一透鏡組件301、401、501、601呈晶圓透鏡組件形式，其中聚合或塑膠材料的層合層形成於平坦基板上，該平坦基板可為平坦玻璃基板。圖7之透鏡系統310中的剩餘五個透鏡組件302-306、圖10之透鏡系統410中的402-406、圖13之透鏡系統510中的502-506，及圖16之透鏡系統610中的602-606被展示為由單一透明折射材料塊形成之透鏡元件。在其他實施例中(未圖示)，剩餘五個透鏡組件中之一或多者可為串聯配置之經分組的複數個此等塊，諸如額外晶圓透鏡組件。透鏡系統310、410、510、610中之每一者的六個透鏡組件沿光軸(AX)312、412、512、612自物側至影像側進行如下配置：呈晶圓透鏡組件形式之第一透鏡組件301、401、501、601，其 具有正折射力、焦距f1及物側凸面；第二透鏡組件302、402、502、602，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件303、403、503、603，其具有正折射力及焦距f3；第四透鏡組件304、404、504、604，其具有正折射力及焦距f4；第五透鏡組件305、405、505、605，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件306、406、506、606，其具有負折射力及焦距f6。
另外，六個透鏡組件中之每一者之至少一個表面(物側或影像側)係非球面。在一些實施例中，六個透鏡組件中之一或多者之物側表面及影像側表面皆係非球面。
透鏡系統310、410、510、610在影像感測器318、418、518、618之表面上或附近形成影像。諸如防護玻璃罩或紅外線截止濾光器之覆蓋材料316、416、516、616可置放於透鏡系統310、410、510、610與影像感測器318、418、518、618之間。前端孔徑光闌(AS)314、514可位於第一透鏡組件301、501之物側上。
如本文中所描述且圖7、圖10、圖13及圖16中所說明之攝影機透鏡系統之實施例可經組態使得六個透鏡組件之折光力分佈滿足以下條件：0.8<|f1/f|<1.5；1.0<|f2/f|<2.0；1.0<|f3/f|<30.0；1.0<|f4/f|<7.0；1.0<|f5/f|<4.0；0.8<|f6/f|<2.0；其中f為透鏡系統之有效焦距。
透鏡系統310、410、510、610經組態使得比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<2.0。
在圖7、圖10、圖13及圖16中所說明之透鏡系統310、410、510、610之至少一些實施例中，具有正折光力之透鏡組件可由具有阿貝數V1之材料(例如，塑膠材料)組成。具有負折光力之第二及第六透鏡組件可由具有阿貝數V2之材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡組件的透鏡材料之阿貝數可滿足條件，30<V1-V2<35。
在圖7、圖10、圖13及圖16中所說明之透鏡系統310、410、510、610之至少一些實施例中，具有正折光力及焦距f1之第一透鏡組件301、401、501、601可由晶圓透鏡組成。
參考圖7中所說明之透鏡系統310，晶圓透鏡301可包括平坦基板322及位於平坦基板之每一側上的單層聚合或塑膠材料層合物324、326，該平坦基板可為平坦玻璃基板。聚合或塑膠材料層合層324、326可用已知製造方法形成於平坦基板322上，諸如鑄造、模製或微型微影製程。若使用聚合材料，則該聚合材料可為紫外線(UV)光固化型聚合物。層合層324、326被形成有為晶圓透鏡組件301提供折射力的形狀。
晶圓透鏡組件301可包括回應於所施加電壓而提供可變透光率的電鉻層。電鉻層可補充孔徑光闌314之作用，或在其他實施例中，在不使用孔徑光闌的情況下起到可變孔徑光闌之作用。電鉻層可位於平坦基板322之平坦物側或平坦影像側上。電鉻層可由導電有機或無機材料之透明薄膜層組成，諸如金屬氧化物及導電聚合物。
晶圓透鏡組件被組成為聚合層合層與平坦基板之組合的單元。因此，晶圓透鏡組件之折射力由一或多個層合層及一或多個平坦基板 提供。層合層及平坦基板通常具有不同特性，諸如折射率及阿貝數。此等複合光學材料影響晶圓透鏡組件之折射力，且在晶圓透鏡或晶圓透鏡群組之折射力計算中考慮此等複合材料折射率。因此，晶圓透鏡組件在光學上不同於由單一透明折射材料塊形成的具有相同幾何形狀之透鏡元件，且在透鏡計算中要考慮晶圓透鏡之平坦基板(其可為平坦玻璃基板)。
圖10、圖13及圖16中所說明之透鏡系統410、510、610展示用於晶圓透鏡組件401、501、601之結構，該等結構類似於圖7中所說明的用於晶圓透鏡組件301之結構。在圖10、圖13及圖16中，類似於圖7中之彼等特徵的特徵之參考編號的最後兩個數字相同。
現參考圖22及圖25中所說明的實施例，適合用於攝影機之精巧型透鏡系統810、910可包括六個透鏡組件。圖22之透鏡系統810中的六個透鏡組件801-806及圖25之透鏡系統910中的六個透鏡組件901-906各具有折射力，且形成具有焦距f之透鏡系統。
圖22及圖25中所說明之實施例之第一透鏡組件801、901呈晶圓透鏡組件形式，其中聚合或塑膠材料的層合層形成於平坦基板上，該等平坦基板可為平坦玻璃基板。圖22之透鏡系統810中的剩餘五個透鏡組件802-806及圖25之透鏡系統910中的902-906被展示為由單一透明折射材料塊形成之透鏡元件。在其他實施例中(未圖示)，剩餘五個透鏡組件中之一或多者可為串聯配置之經分組的複數個此等塊，諸如額外晶圓透鏡組件。透鏡系統810、910中之每一者之六個透鏡組件沿光軸(AX)812、912自物側至影像側進行如下配置：呈晶圓透鏡組件形式之第一透鏡組件801、901，其具有正折射力、焦距f1，及物側凸面；第二透鏡組件802、902，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件803、903，其具有正折射力及焦距f3； 第四透鏡組件804、904，其具有正折射力及焦距f4；第五透鏡組件805、905，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件806、906，其具有負折射力及焦距f6。
另外，六個透鏡組件中之每一者之至少一個表面(物側或影像側)係非球面的。在一些實施例中，六個透鏡組件中之一或多者之物側表面及影像側表面皆係非球面。
透鏡系統810、910在影像感測器818、918之表面上或附近形成影像。諸如防護玻璃罩或紅外線截止濾光器之覆蓋材料816、916可置放於透鏡系統810、910與影像感測器818、918之間。
如本文中所描述且圖22及圖25中所說明之攝影機透鏡系統之實施例可經組態使得六個透鏡組件之折光力分佈滿足以下條件：0.8<|f1/f|<1.5；1.0<|f2/f|<2.0；0.8<|f3/f|<1.5；1.0<|f4/f|<30.0；1.0<|f5/f|<5.0；0.8<|f6/f|<2.0；其中f為透鏡系統之有效焦距。
透鏡系統810、910經組態使得比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<2.0。
在圖22及圖25中所說明之透鏡系統810、910之至少一些實施例中，具有正折光力之透鏡組件可由具有阿貝數V1之材料(例如，塑膠材料)組成。具有負折光力之第二及第六透鏡組件可由具有阿貝數V2之材料(例如，塑膠材料)組成。用於透鏡組件的透鏡材料之阿貝數可滿足條件，30<V1-V2<35。
在圖22及圖25中所說明之透鏡系統810及910之至少一些實施例中，具有正折光力及焦距f1之晶圓透鏡組件801、901可包含兩個晶圓透鏡820、830、920、930。
參考圖22中所說明之透鏡系統810，晶圓透鏡820、830可各包括平坦基板822、832，該平坦基板可為平坦玻璃基板。聚合或塑膠材料層合層824、834可使用已知製造方法形成於平坦基板822、832之一個表面上，諸如鑄造、模製或微型微影製程。若使用聚合材料，則該聚合材料可為UV固化型聚合物。層合層824、834形成有為晶圓透鏡提供折射力的形狀。兩個晶圓透鏡820、830可經配置使得第一層合層824面向物側且第二層合層824面向影像側。兩個平坦基板822、832之平表面可以完全整體接觸或以平行間隔關係面向彼此，其中該間隔的量值非常小以至於在透鏡計算中不做考慮。
晶圓透鏡組件被組成為聚合層合層與平坦基板之組合的單元，該平坦基板可為平坦玻璃基板。因此，晶圓透鏡組件之折射力由一或多個層合層及一或多個平坦基板提供。層合層及平坦基板通常將具有不同特性，諸如折射率及阿貝數。此等複合光學材料影響晶圓透鏡組件之折射力，且在晶圓透鏡或晶圓透鏡群組之折射力計算中考慮此等複合材料折射率。因此，晶圓透鏡組件在光學上不同於由單一透明折射材料塊形成的具有相同幾何形狀之透鏡元件，且在透鏡計算中要考慮晶圓透鏡之平坦基板。
晶圓透鏡組件801可包括回應於所施加電壓而提供可變透光率的電鉻層814。電鉻層814可起到可變孔徑光闌之作用。電鉻層814可定位於第一晶圓透鏡基板822之影像側平坦表面與第二晶圓透鏡基板832之物側平坦表面之間。電鉻層814可由導電有機或無機材料之透明薄膜層組成，諸如金屬氧化物及導電聚合物。
圖25中所說明之透鏡系統910展示用於晶圓透鏡組件901之結 構，該結構類似於圖22中所說明的用於晶圓透鏡組件801之結構。在圖25中，類似於圖22中之彼等特徵的特徵之參考編號的最後兩個數字相同。
現參考圖28及圖31中所說明之實施例，適合用於攝影機的精巧型透鏡系統1010、1110可包括六個透鏡組件。圖28之透鏡系統1010中的六個透鏡組件1001-1006及圖31之透鏡系統1110中的六個透鏡組件1101-1106各具有折射力，且形成具有焦距f之透鏡系統。
圖28及圖31中所說明之實施例之第一透鏡組件1001、1101呈晶圓透鏡組件形式，其中聚合或塑膠材料層合層形成於平坦基板上，該平坦基板可為平坦玻璃基板。圖28之透鏡系統1010中的剩餘五個透鏡組件1002-1006，及圖31之透鏡系統1110中的1102-1106被展示為由單一透明折射材料塊形成之透鏡元件。在其他實施例中(未圖示)，剩餘五個透鏡組件中之一或多者可為串聯配置之經分組的複數個此等塊，諸如額外晶圓透鏡組件。透鏡系統1010、1110中之每一者之六個透鏡組件沿光軸(AX)1012、1112自物側至影像側進行如下配置：呈晶圓透鏡組件形式之第一透鏡組件1001、1101，其具有正折射力、焦距f1，及物側凸面；第二透鏡組件1002、1102，其具有正折射力及焦距f2；第三透鏡組件1003、1103，其具有負折射力及焦距f3；第四透鏡組件1004、1104，其具有正折射力及焦距f4；第五透鏡組件1005、1105，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件1006、1106，其具有負折射力及焦距f6。
另外，六個透鏡組件中之每一者之至少一個表面(物側或影像側)係非球面的。在一些實施例中，六個透鏡組件中之一或多者之物側表面及影像側表面皆係非球面。
透鏡系統1010、1110在影像感測器1018、1118之表面上或附近形 成影像。諸如防護玻璃罩或紅外線截止濾光器之覆蓋材料1016、1116可置放於透鏡系統1010、1110與影像感測器1018、1118之間。孔徑光闌(AS)1014、1114位於第一透鏡組件1001、1101之平坦基板1022、1122的影像側上。
如本文中所描述且圖28及圖31中所說明之攝影機透鏡系統之實施例可經組態使得六個透鏡組件之折光力分佈滿足以下條件：2.1<|f1/f|<2.2；1.6<|f2/f|<1.7；1.3<|f3/f|<1.5；1.5<|f4/f|<2.3；2.0<|f5/f|<26.0；1.0<|f6/f|<1.9；其中f為透鏡系統之有效焦距。
透鏡系統1010、1110經組態使得比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<2.0。
第一透鏡組件1001、1101為可包括平坦基板1022、1122及位於平坦基板之物側上的單層聚合或塑膠材料層合層1024、1124的晶圓透鏡，該平坦基板可為平坦玻璃基板。聚合或塑膠材料層合層1024、1124可使用已知製造方法形成於平坦基板1022、1122上，諸如鑄造、模製或微型微影製程。若使用聚合材料，則該聚合材料可為UV固化型聚合物。層合層1024、1124形成有為晶圓透鏡組件1001、1101提供折射力的形狀。
晶圓透鏡組件1001、1101可包括回應於所施加電壓而提供可變透光率的電鉻層1014、1114。電鉻層可起到可變孔徑光闌之作用。電鉻層可由導電有機或無機材料之透明薄膜層組成，諸如金屬氧化物及導電聚合物。
晶圓透鏡組件被組成為聚合層合層與平坦基板之組合的單元。因此，晶圓透鏡組件之折射力由一或多個層合層及一或多個平坦基板提供。層合層及平坦基板通常具有不同特性，諸如折射率及阿貝數。此等複合光學材料影響晶圓透鏡組件之折射力，且在晶圓透鏡或晶圓透鏡群組之折射力計算中考慮此等複合材料折射率。因此，晶圓透鏡組件在光學上不同於由單一透明折射材料塊形成的具有相同幾何形狀之透鏡元件，且在透鏡計算中要考慮晶圓透鏡之平坦基板(其可為平坦玻璃基板)。
本文中所描述之透鏡系統可包括呈晶圓透鏡組件形式之物側透鏡組件。晶圓透鏡組件被組成為一或多個平坦基板與一或多個層合折射層之組合的單元。因此，晶圓透鏡元件或群組之折射力由一或多個層合層及一或多個平坦基板提供。層合層及平坦基板將通常具有不同特性，諸如折射率及阿貝數。此等複合光學材料影響晶圓透鏡組件之折射力，且在晶圓透鏡組件之折射力計算中考慮此等複合材料折射率。因此，晶圓透鏡組件在光學上不同於由單一透明折射材料塊形成的具有相同幾何形狀之透鏡元件，且在透鏡計算中要考慮晶圓透鏡之平坦基板。
本文中所描述之透鏡系統之晶圓透鏡組件包括在平坦基板上的平表面，該平坦基板沿光軸定位在對於孔徑光闌或其他形式光控制適當的位置處。孔徑光闌或光控制可呈應用於平坦基板之平表面之薄膜的形式。舉例而言，如圖10、圖16、圖22、圖25、圖28及圖31中所示，孔徑光闌可位於晶圓透鏡組件401、601、801、901、1001、1101之平坦表面414、614、814、914、1014、1114處。
圖34A展示晶圓透鏡組件3401之側視圖。圖34B展示晶圓透鏡組件3401之示圖。圖34C展示晶圓透鏡組件3401之分解示圖。晶圓透鏡組件3401具有：平坦基板3422，其具有經模製於平坦基板之第一平表 面上的折射元件3424；及光控制元件3414，其應用於平坦基板之相反平表面。晶圓透鏡組件3401之此配置類似於圖28及圖31中所示之實施例的晶圓透鏡組件。雖然為了清楚起見，光控制元件3414經說明為具有顯著厚度，但在一些實施例中，光控制元件可為比圖中所示之厚度薄得多的薄膜。
光控制元件3414可呈包括不透明材料之孔徑光闌的形式，該孔徑光闌界定以光軸為中心之透明開口，諸如圓形開口。在另一實施例中，光控制元件可呈中性密度濾光器形式，其均勻地縮減整個表面上的光強度。
在又一實施例中，光控制元件可呈切趾孔徑形式，其隨著與光軸之距離增大而以平滑增大量縮減光之強度，如圖38所示。切趾孔徑可提供自實質上無衰減的中心透明開口至完全衰減透射光的完全不透明外邊緣的平滑增大的透射光衰減。在其他實施例中，切趾孔徑可提供透射光之平滑增大之衰減，該衰減自相當大的衰減開始及/或在完全衰減光之前結束。舉例而言，切趾孔徑可包括藉由切趾環接合至不透明外環的以光軸為中心之透明圓形開口。切趾環可提供透射光之平滑增大的衰減，該衰減以可能20%之相當大的衰減開始於透明圓形開口之外邊緣處，且以可能80%之小於完全的衰減於不透明外環之內邊緣處結束。
光控制元件3414可提供可變透光率。在一些實施例中，光控制元件可為應用於平坦基板3422的導電有機或無機材料薄膜層，以提供回應於所施加之電壓具有可變透光率的電鉻透鏡組件。在一項實施例中，電鉻透鏡組件提供可變中性密度濾光器。
圖35展示另一晶圓透鏡組件3501之側視圖。晶圓透鏡組件3501具有：平坦基板3522，其具有經模製於平坦基板之第一平表面上的折射元件3524；及光控制元件3514，其應用於平坦基板之相反平表面。 第二折射元件3526經模製於光控制元件3514上，位於光控制元件的與應用於平坦基板之平表面的一側相反的一側上。晶圓透鏡組件3501之此配置類似於圖10及圖16中所示之實施例的晶圓透鏡組件。光控制元件3514可具有先前關於圖34A至圖34C描述之形式中的任一者。
圖36展示又一晶圓透鏡組件3601之側視圖。晶圓透鏡組件3601具有第一平坦基板3622，其具有經模製於第一平坦基板之第一平表面上的第一折射元件3624。晶圓透鏡組件3601進一步具有第二平坦基板3632，其具有經模製於第二平坦基板之第二平表面上的第二折射元件3634。第一折射元件3624及第二折射元件3634經配置以形成晶圓透鏡組件3601之兩個外部元件。光控制元件3614被置放於第一平坦基板3622與第二平坦基板3632之間，以藉由平坦基板的與上面經模製有折射元件3624、3634之平表面相反的平表面支撐。晶圓透鏡組件3601之此配置類似於圖22及圖25中所示之實施例的晶圓透鏡組件。光控制元件3614可具有先前關於圖34A至圖34C描述之形式中的任一者。
圖37展示提供可變孔徑光闌之電鉻透鏡組件3714的平面視圖。所說明之實施例包括以光軸為中心的透明圓形開口3740。透明圓形開口3740由兩個同心環圈3742、3744圍繞。同心環圈可為電鉻薄膜，該等電鉻薄膜可在實質上透明與實質上不透明之間調整，以提供機械孔徑光闌之固態等效物。
在另一實施例中，電鉻透鏡組件可提供圖38中所說明之類型的切趾孔徑，其具有傳輸穿過光學系統的光能之橫跨孔徑開口的可變強度剖面分佈。
圖39至圖47說明電鉻透鏡組件之實施例，其可用以提供用於本文中所描述之透鏡系統之一些實施例的光控制。
圖39為攝影機模組10連同實施攝影機功能所需之電子電路元件的方塊圖。應注意，可存在如一般熟習此項技術者已知實施於消費型 電子器件中但為簡潔起見不在此處予以描述的額外功能，例如，通信網路介面、顯示器螢幕、觸控式螢幕、鍵盤及音訊傳感器。攝影機模組10具有作為光學系統之部分的成像感測器13，其亦包括聚焦透鏡11及電光學(E-O)可變孔徑14。如所示，此等光學組件對準至光軸。然而應注意，雖然在此特定實例中所有光學組件成直線，但在其他實施例中，可存在允許組件中之一或多者經定位成偏離直線的鏡面或其他光學偏轉器。儘管如此，彼等組件可仍被認為「與光軸對準」。圖39中展示的係可裝設於諸如智慧型手機、平板電腦或膝上型電腦之低z高度器件之嚴格限制內的特別高效的機構(就封裝而言)，其中特定而言，所有光學介面經定位成實質上平行於器件之外殼的正面或背面。換言之，每一光學組件在x-y平面內平放，其高度在所展示之z方向上給出。
成像感測器13可為任何習知固態成像感測器，諸如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測器晶片，該感測器提供至曝光控制器18的介面以接收用於判定拍照的曝光量的某些參數。感測器參數可包括像素積分時間，其可由曝光控制器18根據考慮各種輸入變數(例如，場景照明之位準及閃光燈或頻閃照明之可用性)的任何合適之曝光控制演算法設定。曝光控制器18可自動執行該演算法以判定適當曝光設定，且隨後回應於手動快門開關命令(例如，回應於器件之使用者致動機械或虛擬的快門按鈕)向成像感測器發信以更新其參數。曝光控制器18可實施為程式化處理器或完全固線式邏輯狀態機連同儲存之參數選項。一旦由成像感測器13在所選擇曝光設定下俘獲數位影像，便可將該數位影像傳送至數位影像儲存器19(例如，固態揮發性或非揮發性記憶體)，之後由產生(例如)靜態圖像檔案(例如，JPEG格式)或視訊檔案(例如，數位電影格式)之較高層攝影機功能進一步處理或分析。
亦包括於攝影機模組10中的係聚焦透鏡11，該聚焦透鏡可包括用以將來自場景之光聚焦至成像感測器13上(由此在成像感測器13之主動像素陣列部分上產生光學影像)的一或多個透鏡組件。聚焦透鏡11可為本文中所描述之透鏡系統中的一者。聚焦透鏡11可為固定焦點光學子系統抑或實施自動對焦機構之可變焦點子系統的部分。在使用自動聚焦機構的狀況下，如對於一般熟習此項技術者顯而易見的，可由曝光控制器18對於待拍攝之每一次曝光設定與透鏡位置相關的額外控制參數。
攝影機模組10亦具有E-O可變孔徑14，其出於方塊圖之目的被展示為在光學路徑上定位於聚焦透鏡11前面。當與本文中所描述之透鏡系統之實施例一起使用時，E-O可變孔徑14將位於聚焦透鏡11內。孔徑14有效地實施一光瞳，該光瞳之寬度或大小可電學改變。孔徑14可經定位於成像感測器13前面的沿光軸之任何合適孔徑位置處。當孔徑14經電控制成小或窄光瞳時，通過該孔徑的光線高度準直，此在光學系統之影像平面處產生清晰焦點。在另一方面，當孔徑14經組態成大或寬光瞳時，不準直光線通過，從而產生在聚焦透鏡11聚焦於的地方的附近清晰而在其他地方可能模糊的光學影像。孔徑14因此判定來自場景之通過光線的準直程度，該等光線最終達到影像平面中之一焦點。孔徑14亦判定入射光之量或允許多少入射光線通過，及因此判定多少光達至成像感測器，其中當然孔徑愈窄，由感測器13俘獲之數位影像愈暗(在給定積分時間內)。使用電子驅動器電路15來達成孔徑14之有效光瞳大小的控制，該電子驅動器電路可自曝光控制器18接收可表示所要的有效光瞳大小之控制信號或命令。驅動器電路15將此輸入命令轉譯至驅動電壓，該驅動電壓被施加至孔徑14之輸入透明導體，如下所描述。
現轉而參考圖40，展示了根據本發明之一實施例的孔徑14之剖 示圖。如可見，孔徑14具有堆疊，該堆疊包括正面透明導體介質17(在此實例中，其連接至驅動器電路之「+」端子)、電解質介質、作用EC介質及背面透明導體介質20(連接至驅動器電路之互補端子)。在一項實施例中，堆疊之元件被形成為如其於圖中所描繪的一樣彼此接觸，亦即電解質介質形成為一層，該層之表面接觸背面透明導體層20且電解質介質層的相反表面接觸作用EC介質(例如，作用EC層)，而作用EC介質之表面接觸正面透明導體層17。
在一項實施例中，電解質介質由鄰近背面透明導體20且接觸離子傳導介質的離子源介質構成，該離子源介質又鄰近作用EC層。此處，形成未接觸作用EC層但接觸離子傳導層的離子源層，離子傳導層接觸作用EC層。換言之，離子傳導層被完全包夾於離子源層與作用EC層之間。此配置亦可見於孔徑14之其他實施例中，舉例而言，如其於圖41至圖43之剖示圖中所予以描繪的。
離子源層儲存合適的離子，(例如)鋰離子，該等離子將用於在透明導體層17、20之間已產生在此處圖之情況下可經大體垂直導向的充足電荷場時活化EC層。另外，離子源層應足夠清透或透明以允許來自場景之光線穿過(在此處圖之情況下，在大體垂直的方向上)。離子源層亦可被稱作對立電極層。
離子傳導層允許已由離子源產生之離子在進入作用EC層時具有高行動性。
位於正面及背面的透明導體層17、20形成於如圖40中所示之基板16的平表面上。在此處所有圖中展示為以透明導體層17開始的層之層疊(stack-up)可上下堆疊地形成。基板為如先前所描述之晶圓透鏡的元件。基板可由玻璃、聚碳酸酯，或足夠透明以供消費型電子器件攝影機之光學系統使用且可用以支援透明導體層17、20及一或兩個折射組件之形成的其他合適材料或組合物製成。
透明導體可為(例如)氧化銦錫(ITO)層或形成為相對薄層之其他透明導電材料。透明導體提供供來自驅動器電路之電荷施加至離子源的導電路徑，同時允許來自場景之光線自由通過。在此狀況下，正面透明導體層17形成於正面基板16之背面上。應注意，此處參考「正面」及「背面」僅僅為使得更易於描述孔徑14之結構，且不意欲在其他方面有限制性。舉例而言，在一項實施例中，入射光經由位於圖40中所示之堆疊之底部的正面基板16進入層疊；孔徑14亦可在來自場景之入射光以反方向(例如，經由背面基板)進入孔徑的情況下起作用。
仍參考圖40，在此實施例中，作用EC層如所示在其邊緣處逐漸變薄，從而形成漸進環，而非具有陡峭邊緣或階梯狀邊緣。自上方檢視，環形狀係明顯的(圖中未示)。換言之，雖然EC層實質上垂直於攝影機模組10之光軸展開(參見圖39)，但其不具有均勻厚度，而是具有逐漸變薄之厚度，在EC層之空的內部區內降至基本為零，如圖40中所示。在此狀況下，此空的內部區實質上與光軸對準或以該光軸為中心。EC層之向下逐漸變薄為離子傳導層之材料讓路以填充彼間隙，從而產生離子傳導層的實質上截頭圓錐形狀，如圖40中所見。逐漸變薄的作用EC層因此呈現孔徑14的最小光瞳寬度，其在此狀況下與逐漸變薄之作用EC層之底部共同延伸。
在操作中，只要經過EC介質之外部區的電流不充分，孔徑14便有效地呈現寬的光瞳，此可在驅動器電路將基本為零之電壓施加至正面及背面透明導體時達成。當驅動器增大該電壓時，強制離子自電解質介質行進穿過逐漸變薄之作用EC層，此使得EC層之彼外部區變暗。此處應注意，EC層之黑暗程度取決於彼點的厚度以及彼點的電流強度。因此，逐漸變薄之EC層的黑暗程度變化係漸進的，此係因為在給定固定電壓下，黑暗程度隨著向外遠離中心光軸移動而增大。EC層之邊緣處的逐漸變薄之形狀可經調節，以便調節光學系統之繞 射品質。與在作用EC層內具有陡峭邊緣之E-O孔徑相比，此可幫助在成像感測器13上形成更清晰的影像(參見圖39)。舉例而言，調節EC層之邊緣可藉由縮減極高頻率下的空間頻率回應且增大低空間頻率回應(清晰度)來幫助縮減色彩混疊假影。
儘管未展示於圖式中，孔徑14之俯視圖展示了可與光軸中心對準之內部區可形成為任何合適形狀，但吾人預期圓形形狀可產生改良結果，此係因為圓形形狀匹配聚焦透鏡11之透鏡組件之自然圓形形狀。又，雖然此處存在對「環」或「環狀」形狀之若干參考，但此並不意謂彼形狀之外部邊界亦必須為圓形，而是意謂該形狀僅為環形的，此係因為存在由非空的外部區包圍之基本上空的內部區。
EC層之活化及去活化的總體過程係可逆的，從而作用EC層之外部區可自實質上清透(透明)狀態變換至彩色或暗狀態(回應於透過其產生充足電流)，且變換回(當移除活化電壓時)。
在一項實施例中，在其清透狀態中(例如，在零驅動電壓下)，孔徑14可透射所關注的可見頻帶中之至少95%的光(針對消費型電子器件數位攝影)；當隨後有效光瞳直徑減小三個「孔徑光闌」步階(其中每一步階將直徑減小2的平方根倍，或約1.414倍，因此光瞳之有效區域減半)時，孔徑14應仍展現至少75%光透射。
在一項實施例中，現參看圖44，具有作用EC介質1的根據圖40之層疊與具有EC介質2之另一層疊組合。此使得結構整體(圖44中所示)能夠被控制或切換至三個狀態，亦即清透狀態、暗孔徑光闌(或停止)狀態，及中性密度狀態，在中性密度狀態中孔徑整體展現來自場景之光的強度之實質上均勻的減小(橫跨所關注的所有可見色彩或波長)。控制電路23將輸入請求轉譯至可變電壓源V1及V2之合適的驅動器電壓設定，可變電壓源又分別使得作用EC介質1、2展現適當不透明性。
現轉而參考圖41，展示本發明之另一實施例的剖示圖，其中在此狀況下，形成孔徑堆疊，使得其正面透明導體介質或層17為圖案化層。詳言之，如圖41中所示，正面透明導體層17中形成有實質上與光軸對準或以該光軸為中心的間隙或孔(例如，經由化學或機械蝕刻)。此間隙導致產生穿過位於間隙正下方之作用EC層之部分的不充分電流，以活化EC介質之彼部分。換言之，產生穿過作用EC層的環狀電流(當由驅動器電路施加活化電壓時)。此確保孔徑堆疊之內部區在高活化電壓下保持基本上清透，從而形成實質上與透明導體層17中之間隙共同延伸的最小有效光瞳寬度，且隨著活化電壓減少而產生逐漸變大之光瞳寬度。在此實施例中，EC介質由實質上垂直於光軸但如所示亦具有基本上均勻的厚度的作用EC層構成。由驅動器電路施加之電壓可自低位準或最小位準(諸如零伏特)(其在EC層之外部區中產生低不透明性)連續調變或至高電壓(其在EC層之外部區中產生高不透明性)。
現參看圖42，此剖示圖說明孔徑堆疊之正面透明導體層介質17含有內部透明導體插塞區(亦被稱作隔離區，亦即與正面透明導體介質17之外部區電隔離)的實施例。此隔離區可基本上以光軸為中心或與該光軸對準。該隔離區可保持電浮動，或可替代性地繫結至與正面透明導體介質17之外部區不同的電壓，同時正面透明導體介質17之外部區由驅動器電路驅動至活化電壓。此機構再次產生穿過作用EC層之外部區的環狀電流，由此維持作用EC層之內部區中的極低不透明性。因此，類似於上述實施例，在高驅動電壓下，作用EC層之外部區(其經受環狀電流)達到高不透明性，而其內部區基本上不存在電流或存在極低電流且因此保持低不透明性。
圖42之實施例相比圖41之實施例的另一優點可為，當驅動電壓最小且光瞳大小在其最寬狀態時，經由孔徑14之光學路徑的內部區 (以光軸為中心或與光軸對準)與該光學路徑之外部區(其由於作用EC層具有較高不透明性)之間的光學性質差異減少。換言之，來自場景之穿過孔徑14之內部區的光線將與行進穿過外部區之光線經歷基本上相同的光學特性(假定可忽略展示於圖42中之正面透明導體層17之隔離區與外部區之間的實體間隙之影響)。在圖40之實施例(由於逐漸變薄的作用EC層)及圖41之實施例(由於透明導體層17中之相當大的間隙)的狀況下，可能並非此情況。
現轉而參考圖43，在孔徑堆疊之又一實施例中，藉由在原本厚度均勻之離子傳導層中形成間隙或孔，離子傳導介質或層變為如所示的圖案化層。該孔可實質上與如所示之光軸對準或以其為中心。此意謂著，當藉由驅動器電路施加活化電壓時，並無來自離子源層之充足離子將行進穿過離子傳導層之(空的)內部區，且因此將不影響位於孔正下方的作用EC層之內部區。因此，應不存在作用EC層之內部區的實質暗化。同樣，在此狀況下，使用與圖40至圖42中描述之彼等機構不同的機構達成最小有效光瞳寬度。同樣，(在由驅動器電路施加活化電壓時)產生穿過EC層之環狀電流，以便縮減孔徑之寬度。孔徑之最小寬度或區域可基本上對應於離子傳導層中之孔的大小。
現轉而參考圖46，展示根據本發明之另一實施例的電光孔徑之截面圖。此處孔徑之堆疊類似於圖40之實施例，此係因為存在形成有透明導體介質或層17之基板。如上文所建議，基板可由諸如藍寶石或玻璃的任何合適材料或上面可形成電光孔徑之堆疊及折射元件的其他足夠透明的材料製成。與透明導體介質17接觸的係作用EC層，其相反表面與離子傳導層接觸。離子傳導層與離子源層接觸。此整個夾層由正面及背面透明導體層17、20定界。在圖46之實施例中，亦存在正面抗反射及/或紅外線(IR)截止層，其形成於正面透明導體層17與基板之間。另外，在此狀況下，藉由添加具有內部開口之可見光不透明層 界定了穿過孔徑的成像路徑。在此實例中，可見光不透明層被直接應用至基板，且形成於基板與鄰近抗反射及/或IR截止層之間。亦應注意，開口形成於正面抗反射及/或IR截止層及背面抗反射層中，從而允許電觸點(圖中未示)與正面及背面透明導體層17、20直接連接，以便施加電光孔徑之活化電壓。在此狀況下，除了進行電接觸(如所示)所需的區之外，正面及背面抗反射及/或IR截止層完全包封或覆蓋孔徑堆疊。
現轉而參考圖47，展示本發明之另一實施例，其中，已藉由添加導電區段26來修改圖46之堆疊。此在圖47中被描述為直接連接兩個透明導體層17、20的大致位於成像路徑之中心處的小的電短接(electrical short)。在一項實施例中，此導電區段或短接26相對較小，例如，約10微米厚或寬。可以稍微類似於在微電子製造過程中於積體電路之不同金屬層之間形成介層孔的方式形成導電區段。應注意，導電區段26可由與正面及背面透明導體介質17、20相同的材料製成。
圖47亦展示此「切趾」孔徑之實例電阻器電路模型，其中在此狀況下，2伏特活化電壓被施加至兩個透明導體層17、20。借助於定位於成像路徑之中心，導電區段26將具有約+1伏特之中點電壓。然而，應注意，作用EC介質上的電勢將自中心處的基本上零伏特變化(歸因於導電區段26之存在)，且朝向成像路徑之周邊逐漸變大，此處在周邊高達2伏特。此意謂著，EC介質在中心處最透明，且在朝外移動至周邊時漸進地愈加不透明。亦可見，若導電區段26被製成為較厚或較大，則孔徑之最小光瞳大小亦可較大，此係由於EC層之存在零電壓的區較大。
儘管圖47將導電區段26展示為相對於正面及背面透明導體層17、20定向成約90°，且位於更接近於成像路徑之橫截面的中心而非周邊處，但替代方案可以不同方式定位及定向或塑形導電區段26。另 外，可能存在直接連接透明導體層17、20的一個以上此等離散導電區段或短接。
現參看圖48，其為攜帶型無線通信器件30之透視圖，其中整合有使用根據本發明之一實施例之透鏡系統的攝影機模組10。在此狀況下，器件可為智慧型手機或平板電腦，在意欲在被固持於使用者單手中的同時供使用之意義上，其為手持型器件。當然，攝影機模組10可替代性地整合於其他類型的攜帶型無線器件中，諸如膝上型電腦或筆記型電腦，且亦可整合於非攜帶型器件內，諸如桌上型個人電腦、電視監視器或在Z軸(Z高度)上特別薄的任何其他電子器件。在智慧型手機或平板電腦之狀況下，器件具有外部殼體，其中整合有使得器件能夠充當行動電話終端機或終端站之蜂巢式網路無線通信電路。攜帶型無線通信器件可具有外部殼體，其Z高度在8mm至13mm之範圍內，由此特別適合在其中容納Z高度在6mm至9mm之範圍內的攝影機模組。
以下描述提供可用於小外觀尺寸之攝影機的具有低F數之精巧型透鏡系統的在圖1至圖27中予以說明之例示性實施例的另外細節。
圖1為精巧型透鏡系統110之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統110包括具有折射力之六個透鏡組件101-106。透鏡系統110之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一透鏡組件L1 101，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 114；具有負折射力的第二透鏡組件L2 102，其具有物側凸面及焦距f2；第三透鏡組件L3 103，其具有正折射力及焦距f3； 第四透鏡組件L4 104，其具有正折射力及焦距f4；第五透鏡組件L5 105，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 106，其具有負折射力及焦距f6。
透鏡系統110在光感測器118之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器116可位於第六透鏡組件L6 106與光感測器118之間。
透鏡系統110之有效焦距由f給定。精巧型透鏡系統110之總軌道長度(TTL)為介於第一組件L1之物側表面與影像平面之間的沿光軸之距離。透鏡系統110經組態以使得透鏡系統110之比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<2.0
可位於透鏡組件L1 101之前表面的孔徑光闌AS 114判定透鏡系統110之入射光瞳。透鏡系統110焦比或F數經定義為透鏡系統110有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器118可用以阻擋可損害或不利地影響光感測器之紅外線輻射，且可經組態以便對f無影響。
表1A及表1B提供如圖1中所說明之透鏡系統110之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。表1A及表1B可被稱作提供了透鏡系統110之光學處方。表1A及表1B中之光學處方描述如圖1中所說明之精巧型透鏡系統110的實例實施例，該實例實施例包括具有折射力及有效焦距f的六個透鏡組件。
參考表1A及表1B，透鏡系統110之實施例覆蓋在在470奈米(nm)至650nm的可見光譜區中之參考波長為555nm的應用。表1A及表1B中之光學處方在f/1.8、在470nm至650nm光譜上、對於4.1毫米(mm)的有效焦距f、在覆蓋77.6度視場(FOV)(38.8度半FOV)時提供高影像品質。圖1中所說明且具有表1A及表1B中所示之光學處方的透鏡系統110具有為5.802mm的總軌道長度TTL及為1.4151的(TTL/f)比。
透鏡系統110之六個透鏡組件L1、L2、L3、L4、L5及L6可由具有如表1A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。如表1A中所示，在透鏡系統110之至少一些實施例中，三種類型之塑膠材料可用於透鏡組件。透鏡組件L1可由具有阿貝數56.3之塑膠材料構成，且L3、L4及L5可由具有為55.9的阿貝數V1之相同塑膠材料構成，且透鏡組件L2及L6可由具有為22.4的阿貝數V2之另一塑膠材料構成。用於透鏡系統110中之透鏡組件之此等塑膠材料的應用可使得能夠最佳化透鏡系統110及針對可見光區內之色度像差校正該透鏡系統。
可選擇透鏡組件材料且可計算透鏡組件之折射力分佈以滿足有效焦距f及對場曲率或珀茲伐和(Petzval sum)之校正。可藉由調整透鏡組件之曲率半徑及非球面係數或幾何形狀及軸向間隔(如表1B中所說明)來減少光學像差之單色及色度變化，以產生經良好校正及平衡之最小殘餘像差。
圖2展示如圖1中所說明且表1A及表1B中所描述之透鏡系統110的半視場(HFOV=38.8度)、範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖3展示如圖1中所說明且表1A及表1B中所描述之透鏡系統110的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。
透鏡系統110之第二透鏡組件L2 102具有負折射力或負焦距f2及物側凸面。另外，透鏡系統110之透鏡組件L2為負彎月面形狀且具有前頂點曲率半徑R3及R4，其中R3>R4，且R3/R4為約2.371。
在如由表1A及表1B中之光學處方所描述的透鏡系統110之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=0.908，|f2/f|=1.430， |f3/f|=2.384，|f4/f|=5.962，|f5/f|=2.765，及|f6/f|=1.180。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.808，L2 R3/R4=2.371，L3 R5/R6=-0.392，L4 R7/R8=1.013，L5 R9/R10=0.782，及L6 R11/R12=110.099。
在表1B中列出實例實施例中之透鏡系統110中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統110且如表1A及表1B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統110之總軌道長度(TTL)(例如，如表1A中所示，將其減少至5.802mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、WFOV、f/1.80透鏡系統110中獲得高影像品質解析度之光學效能。
圖4為精巧型透鏡系統210之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統210包括具有折射力的六個透鏡組件201-206。透鏡系統210可被視為圖1之透鏡系統110的變體，且兩個系統110、210之組件可為類似的。然而，在透鏡系統210中，系統F數或焦比為f/1.75。
表2A及表2B提供如圖4中所說明之透鏡系統210之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。表2A及表2B可被稱為提供透鏡系統210之光學處方。表2A及表2B中之光學處方描述如圖4中所說明之透鏡系統的實例實施例，該實例實施例包括具有折射力及有效焦距f的六個透鏡組件。
表2A及表2B中之光學處方用於透鏡系統210，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.1mm、焦比f/1.75、77.6度FOV、5.801mm的TTL，及等於1.4148的TTL/f。透鏡系統210為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型成像系統。
透鏡系統210之透鏡組件L1、L2、L3、L4、L5及L6 201-206可由具有如表2A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透鏡系統210之此實例實施例中，透鏡材料之選擇係如表1A中所列出。參考透鏡系統210，透鏡組件L1、L3、L4及L5 201、203-205可由具有阿貝數V1=55.9的塑膠材料構成。透鏡組件L2202及L6 206可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表2A及表2B中指定的透鏡系統210經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖5展示如圖4中所說明且表2A及表2B中所描述之精巧型透鏡系統210的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的位於無限遠處之物件(物件距離>20米)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖6展示如圖4中所說明且表2A及表2B中所描述之透鏡系統210的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。
在如由表2A及表2B中之光學處方所描述的透鏡系統210之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=0.935，|f2/f|=1.432，|f3/f|=2.260，|f4/f|=6.210，|f5/f|=2.692，及 |f6/f|=1.212。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.701，L2 R3/R4=2.252，L3 R5/R6=-0.145，L4 R7/R8=1.011，L5 R9/R10=0.768，及L6 R11/R12=22.807。
在表2B中列出實例實施例中之透鏡系統210中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統210且如表2A及表2B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統210之總軌道長度(TTL)(例如，如表2A中所示，將其減少至5.801mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/1.75之透鏡系統210中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖7為精巧型透鏡系統310之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統310包括具有折射力之晶圓透鏡組件L1 301及具有折射力之五個透鏡組件302-306。透鏡系統310之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：孔徑光闌AS 314，具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 301，其具有物側凸面及焦距f1；第二透鏡組件L2 302，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件L3 303，其具有正折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 304，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 305，其具有正折射力及焦距f5；及 第六透鏡組件L6 306，其具有負折射力。
透鏡系統310在光感測器318之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器316可位於第六透鏡組件L6 306與光感測器318之間。
透鏡系統310之有效焦距由f給定。精巧型透鏡系統310之總軌道長度(TTL)為介於第一組件L1之物側表面與影像平面之間的沿光軸AX之距離。參考圖7，TTL為介於L1之物側表面之前頂點與影像平面之間的軸向距離。透鏡系統310經組態使得透鏡系統310之比(TTL/f)滿足以下關係：1.0<TTL/f<2.0。
可位於透鏡組件L1 301之前表面的孔徑光闌AS 314判定透鏡系統310之入射光瞳。透鏡系統310焦比或F數經定義為透鏡系統310有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器318可用以阻擋可損害或不利地影響光感測器之紅外線輻射，且可經組態以便對f無影響。
表3A及表3B提供如圖7中所說明之透鏡系統310之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表3A及表3B可被稱為提供透鏡系統310之光學處方。表3A及表3B中之光學處方係用於透鏡系統310，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.1mm、焦比f/1.8、77.6度FOV、5.80mm的TTL，及等於1.4146的TTL/f。透鏡系統310為設計用於覆蓋470nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 301可由平坦基板322及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的UV固化型聚合或塑膠材料(於表3B中列出)的層合物324、326構成，該平坦基板可為平坦玻璃基板。透鏡系統310之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 302-306可由具有如表3A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透鏡系統310之此實例實施例中，用於折射透鏡組件的透鏡材 料之選擇與如表1A中所列出的透鏡系統110之光學處方相同。參考如表3A及表3B中指定的透鏡系統310，透鏡組件L3、L4及L5 303-305可由具有阿貝數V1=55.9之塑膠材料構成。透鏡組件L2 302及L6 306可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表3A及表3B中指定的透鏡系統310經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖8展示如圖7中所說明且表3A及表3B中所描述之精巧型透鏡系統310的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖9展示如圖7中所說明且表3A及表3B中描述之透鏡系統310的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖8及圖9中所說明之曲線圖展示圖7中之透鏡系統310的經良好校正之像差。
在如由表3A及表3B中之光學處方描述的透鏡系統310之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=1.030，|f2/f|=1.564，|f3/f|=1.976，|f4/f|=6.439，|f5/f|=2.576，及|f6/f|=1.111。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.544，L2 R3/R4=2.052， L3 R5/R6=-0.611，L4 R7/R8=1.021，L5 R9/R10=0.771，及L6 R11/R12=-47.688。
在表3B中列出實例實施例中之透鏡系統310中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統310且如表3A及表3B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統310之總軌道長度(TTL)(例如，如表3A中所示，將其減少至5.800mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/1.80之透鏡系統310中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖10為低F數(f/1.80)透鏡系統410之實例實施例的橫截面說明。透鏡系統410包括晶圓透鏡組件L1 401及具有折射力的五個額外透鏡組件402-406。透鏡系統410之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 401，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 414，其被應用於第一晶圓透鏡組件401之基板422之物側平表面；第二透鏡組件L2 402，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件L3 403，其具有正折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 404，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 405，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 406，其具有負折射力。
透鏡系統410在光感測器418之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器416可位於第六透鏡組件L6 406與光感測器418 之間。透鏡系統410可被視為圖7之透鏡系統310的變體，且兩個系統410及310之組件可為類似的。然而，在圖10之透鏡系統410中，孔徑光闌位於晶圓透鏡組件L1 401之基板422的第一平坦表面處。晶圓透鏡組件401包含平坦基板422(其可為平坦玻璃基板)，其中聚合或塑膠材料的第一層合物424及第二層合物426形成於平坦基板之平坦表面上。
孔徑光闌(AS)414被應用於平坦基板422之物側平表面。孔徑光闌414可為呈被應用於平坦基板422之材料形式的固定孔徑光闌，以提供以光軸為中心之透明開口，諸如圓形開口。在另一實施例中，導電有機或無機材料之薄膜層414可沈積於平坦基板422上，以提供呈回應於所施加電壓具有可變透光率之電鉻透鏡組件形式的孔徑光闌。電鉻透鏡組件414可提供可藉由所施加電壓調整之中心透明開口，從而提供傳輸穿過光學系統之光能的橫跨孔徑開口的可變強度剖面分佈。
表4A及表4B提供如圖10中所說明之透鏡系統410之實例實施例的各種光學及物理參數之實例值。透鏡系統410可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。
表4A及表4B可被稱為提供透鏡系統410之光學處方。表4A及表4B中之光學處方係用於透鏡系統410，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/1.8、77.6度FOV、5.800mm的TTL，及等於1.4146的TTL/f。透鏡系統410為經設計用於覆蓋470nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 401可由平坦基板422及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的UV固化型聚合或塑膠材料之層合物424、426(具有於表4A中列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統410之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 402-406可由具有如表4A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透 鏡系統410之此實例實施例中，用於折射透鏡組件的透鏡材料之選擇與如表3A中所列出的透鏡系統310之光學處方相同。參考如表4A及表4B中指定的透鏡系統410，透鏡組件L3、L4及L5 403-405可由具有阿貝數V1=55.9之塑膠材料構成。透鏡組件L2 402及L6 406可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表4A及表4B中指定的透鏡系統410經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖11展示如圖10中所說明且表4A及表4B中所描述之精巧型透鏡系統410的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖12展示如圖10中所說明且表4A及表4B中描述之透鏡系統410的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖11及圖12中所說明之曲線圖說明圖10中之透鏡系統的經校正像差。
在如由表4A及表4B中之光學處方描述的透鏡系統410之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=1.030，|f2/f|=1.564，|f3/f|=1.976，|f4/f|=6.439，|f5/f|=2.576，及|f6/f|=1.111。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.544，L2 R3/R4=2.052， L3 R5/R6=-0.611，L4 R7/R8=1.021，L5 R9/R10=0.771，及L6 R11/R12=-47.688。
在表4B中列出實例實施例中之透鏡系統410中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統410且如表4A及表4B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統410之總軌道長度(TTL)(例如，如表4A中所示，將其減少至5.800mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/1.80之透鏡系統410中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖13為低F數(f/1.80)透鏡系統510之實例實施例的橫截面說明。透鏡系統510包括具有折射力之晶圓透鏡組件L1 501及具有折射力之五個透鏡組件(502-506)。透鏡系統310之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：孔徑光闌AS 514；具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 501，其具有物側凸面及焦距f1；第二透鏡組件L2 502，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件L5 503，其具有正折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 504，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 505，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 506，其具有負折射力。
透鏡系統510在光感測器518之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器516可位於第六透鏡組件L6 506與光感測器518之間。
此透鏡系統510可被視為在設計組態上類似於圖7之透鏡系統310。兩個系統310、510之組件可為類似的。透鏡系統310、510兩者具有位於晶圓透鏡組件L1 301、501之物側上的孔徑光闌314、514。晶圓透鏡組件301、501包含平坦基板322、522(其可為平坦玻璃基板)，其中聚合或塑膠材料的第一層合層324、524及第二層合層326、526形成於平坦基板322、522之平坦表面上。平坦基板322、522由用於兩個透鏡系統310、510之不同材料組成。
表5A至表5B提供如圖13中所說明之透鏡系統510之實例實施例之各種光學及物理參數的實例值。表5A及表5B可被稱為提供透鏡系統510之光學處方。表5A及表5B中之光學處方係用於透鏡系統510，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/1.8、77.6度FOV、5.809mm的TTL，及等於1.4168的TTL/f。透鏡系統510為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 501可由平坦基板522(其可為平坦玻璃基板)及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的聚合或塑膠材料層合物524、526(具有於表5A中所列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統510之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 502-506可由具有如表5A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透鏡系統510之此實例實施例中，用於折射透鏡組件的透鏡材料之選擇與如表3A中所列出的透鏡系統310之光學處方相同。參考透鏡系統510，透鏡組件L3、L4及L5 503-505可由具有阿貝數V1=55.9的塑膠材料構成。透鏡組件L2及L6 502、506可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表5A及表5B中指定的透鏡系統510經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖14展示如圖13中所說明且表5A及表5B中所描述之精巧型透鏡 系統510的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖15展示如圖13中所說明且表5A及表5B中描述之透鏡系統510的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖14及圖15中所說明之曲線圖說明圖13中之透鏡系統的經校正像差。
在如由表5A及表5B中之光學處方所描述的透鏡系統510之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=1.082，|f2/f|=1.615，|f3/f|=1.780，|f4/f|=6.351，|f5/f|=2.671，及|f6/f|=1.087。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.591，L2 R3/R4=1.940，L3 R5/R6=-0.566，L4 R7/R8=1.014，L5 R9/R10=0.781，及L6 R11/R12=-20.098。
在表5B中列出實例實施例中之透鏡系統510中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統510且如表5A及表5B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統510之總軌道長度(TTL)(例如，如表5A中所示，將其減少至5.809 mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/1.80之透鏡系統510中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖16為低F數(f/1.80)透鏡系統610之實例實施例的橫截面說明。透鏡系統610包括晶圓透鏡組件L1601及具有折射力的五個額外透鏡組件602-606。透鏡系統610之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 601，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 614，其被應用於第一晶圓透鏡組件601之基板622之物側平表面；第二透鏡組件L2 602，其具有負折射力及焦距f2；第三透鏡組件L3 603，其具有正折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 604，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 605，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 606，其具有負折射力。
透鏡系統610在光感測器618之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器616可位於第六透鏡組件L6 606與光感測器618之間。
此透鏡系統610可被視為在設計組態上類似於圖10之透鏡系統410。兩個系統410、610之組件可為類似的。透鏡系統410、610兩者具有位於晶圓透鏡組件L1 401、601之基板422、622之平坦表面中的一者處的孔徑光闌。晶圓透鏡組件401、601包含平坦基板422、622(其可為平坦玻璃基板)，其中聚合或塑膠材料之第一層合層424、624及第二層合層426、626形成於平坦基板422、622之平坦表面上。平坦基板422、622由用於兩個透鏡系統410、610之不同材料組成。
孔徑光闌(AS)614被應用於平坦基板622之物側平表面。孔徑光闌614可為呈被應用於平坦基板622之材料形式的固定孔徑光闌，以提供以光軸為中心之透明開口，諸如圓形開口。在另一實施例中，導電有機聚合物或無機材料的透明薄膜層614可沈積於平坦基板622上，以提供呈回應於所施加電壓具有可變透光率之電鉻層形式的孔徑光闌。電鉻透鏡組件614可提供可由所施加電壓調整之中心透明開口，從而提供傳輸穿過光學系統的光能之橫跨孔徑開口的可變強度剖面分佈。
表6A及表6B提供如圖16中所說明之透鏡系統610之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。透鏡系統610可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。表6A及表6B可被稱為提供透鏡系統610之光學處方。表6A及表6B中之光學處方係用於透鏡系統610，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/1.8、77.6度FOV、5.809mm的TTL，及等於1.4168的TTL/f。透鏡系統610為經設計用於覆蓋470nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 601可由平坦基板622(其可為平坦玻璃基板)及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的聚合或塑膠材料的層合物624、626(具有於表6A中所列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統610之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 602-606可由具有如表6A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透鏡系統610之此實例實施例中，用於折射透鏡組件的透鏡材料之選擇與如表4A中所列出的透鏡系統410之光學處方相同。參考透鏡系統610，透鏡組件L3、L4及L5 603-605可由具有阿貝數V1=55.9的塑膠材料構成。透鏡組件L2及L6 602、606可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表6A及表6B中指定的透鏡系統610經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖17展示如圖16中所說明且表6A及表6B中所描述之精巧型透鏡系統610的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖18展示如圖16中所說明且表6A及表6B中描述之透鏡系統610的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖17及圖18中所說明之曲線圖說明圖16中之透鏡系統之經校正像差。
在如由表6A及表6B中之光學處方描述的透鏡系統610之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=1.082，|f2/f|=1.615，|f3/f|=1.780，|f4/f|=6.351，|f5/f|=2.671，及|f6/f|=1.087。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.591，L2 R3/R4=1.940，L3 R5/R6=-0.566，L4 R7/R8=1.014，L5 R9/R10=0.781，及L6 R11/R12=-20.098。
在表6B中列出實例實施例中之透鏡系統610中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統610且如表6A及表6B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系 統610之總軌道長度(TTL)(例如，如表6A中所示，將其減少至5.809mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/1.80之透鏡系統610中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖19為精巧型透鏡系統710之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統710包括具有折射力的六個透鏡組件(701-706)。透鏡系統710可被視為圖1之透鏡系統110的變體，且兩個系統110及710之組件可為類似的。
表7A及表7B提供如圖19中所說明之透鏡系統710之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。表7A及表7B可被稱為提供透鏡系統710之光學處方。表7A及表7B中之光學處方係用於透鏡系統710，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.1mm、焦比f/2.0、77.6度FOV、5.750mm的TTL，及等於1.4024的TTL/f。透鏡系統710為經設計用於覆蓋470nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
透鏡系統710之透鏡組件L1、L2、L3、L4、L5及L6 701-706可由具有如表7A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。在透鏡系統710之此實例實施例中，透鏡材料之選擇係如表7A中所列出。參考透鏡系統710，透鏡組件L1、L3、L4及L5 701、703-705可由具有阿貝數V1=55.9的塑膠材料構成。透鏡組件L2 702及L6 706可由具有阿貝數V2=22.4的塑膠材料構成。
如表7A及表7B中指定的透鏡系統710經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖20展示如圖19中所說明且表7A及表7B中所描述之精巧型透鏡系統710的同軸物點(0度)至離軸場點(38.8度)的位於無限遠處之物件(物件距離>20米)的半視場(HFOV=38.8度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖21展示如圖19中所說明且表7A及表7B中描述之透鏡系統710的 球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。
在如由表7A及表7B中之光學處方描述的透鏡系統710之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=0.962，|f2/f|=1.740，|f3/f|=25.215，|f4/f|=1.719，|f5/f|=2.818，及|f6/f|=0.976。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.392，L2 R3/R4=5.718，L3 R5/R6=0.917，L4 R7/R8=1.667，L5 R9/R10=0.768，及L6 R11/R12=-3.885。
在表7B中列出實例實施例中之透鏡系統710中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統710且如表7A及表7B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統710之總軌道長度(TTL)(例如，如表7A中所示，將其減少至5.750mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/2.0之透鏡系統710中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖22為精巧型透鏡系統810之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統810包括：一晶圓透鏡群組組件L1 801，其包含各具有折射力的第一晶圓透鏡組件820及第二晶圓透鏡組件830；及具有折射力之五個額 外透鏡組件802-806。透鏡系統810之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡群組組件L1 801，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 814，其位於第一晶圓透鏡組件820與第二晶圓透鏡組件830之間；第二透鏡組件L2 802，其具有負折射力及焦距f2；具有正折射力之第三透鏡組件L3 803，其具有物側凸面及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 804，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 805，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 806，其具有負折射力。
透鏡系統810在光感測器818之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器816可位於第六透鏡組件L6 806與光感測器818之間。兩個晶圓透鏡組件820、830中之每一者包含平坦基板822、832，其中聚合或塑膠材料的UV固化型層合物824、834形成於基板之平坦表面中之一者上，該基板可為平坦玻璃基板。
晶圓透鏡群組組件801可配備有位於第一晶圓透鏡組件820之基板822之平坦影像側表面與第二晶圓透鏡組件830之基板的平坦物側表面之間的電鉻層814。電鉻層814包含導電有機聚合物或無機材料的透明層，其回應於所施加電壓具有可變透光率。透鏡系統810亦可配備有標準光圈類型孔徑光闌(圖中未示)且與該孔徑光闌一起使用。
表8A及表8B提供如圖22中所說明之透鏡系統810之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。透鏡系統810可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。
表8A及表8B可被稱為提供透鏡系統810之光學處方。表8A及表8B中之光學處方係用於透鏡系統810，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10 mm、焦比f/2.0、74度FOV、5.799mm的TTL，及等於1.4140的TTL/f。透鏡系統810為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的精巧型成像系統。
晶圓透鏡群組組件L1 801可由具有平坦基板822、832之兩個晶圓透鏡組件820、830，及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的聚合或塑膠材料之層合物824、834(具有於表8A中列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統810之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 802-806可由具有如表8A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。參考如表8A中指定之透鏡系統810，透鏡組件L3、L4及L5 803-805可由具有阿貝數V1=55.9之塑膠材料構成。第二透鏡組件L2 802可由具有阿貝數V2=23.9之塑膠材料構成，且第六透鏡組件L6 806可由具有阿貝數V3=21.5之塑膠材料構成。
如表8A及表8B中指定的透鏡系統810經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖23展示如圖22中所說明且表8A及表8B中所描述之精巧型透鏡系統810的同軸物點(0度)至離軸場點(37度)的半視場(HFOV=37度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖24展示如圖22中所說明且表8A及表8B中描述之透鏡系統810的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖23及圖24中所說明之曲線圖說明圖22中之透鏡系統之經良好校正像差。
在如由表8A及表8B中之光學處方描述的透鏡系統810之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下： |f1/f|=1.393，|f2/f|=1.221，|f3/f|=0.928，|f4/f|=14.581，|f5/f|=4.050，及|f6/f|=1.440。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.245，L2 R3/R4=2.046，L3 R5/R6=0.014，L4 R7/R8=0.943，L5 R9/R10=0.884，及L6 R11/R12=6.117。
在表8B中列出實例實施例中之透鏡系統810中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統810且如表8A及表8B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統810之總軌道長度(TTL)(例如，如表8A中所示，將其減少至5.799mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/2.0之透鏡系統810中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖25為精巧型透鏡系統910之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統910包括：一晶圓透鏡群組組件L1 901，其包含各具有折射力之第一晶圓透鏡組件920及第二晶圓透鏡組件930；及具有折射力之五個額外透鏡組件902-906。透鏡系統810之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡群組組件L1 901，其具有物側凸面及焦距f1； 孔徑光闌AS 914，其位於第一晶圓透鏡組件920與第二晶圓透鏡組件930之間；第二透鏡組件L2 902，其具有負折射力及焦距f2；具有正折射力之第三透鏡組件L3 903，其具有物側凸面及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 904，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 905，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 906，其具有負折射力。
透鏡系統910在光感測器918之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器916可位於第六透鏡組件L6 906與光感測器918之間。兩個晶圓透鏡組件920、930中之每一者包含平坦基板922、932，其中聚合或塑膠材料的UV固化型層合物924、934形成於基板之平坦表面中之一者上，該基板可為平坦玻璃基板。
晶圓透鏡群組組件901可配備有位於第一晶圓透鏡組件920之基板922之平坦影像側表面與第二晶圓透鏡組件930之基板的平坦物側表面之間的電鉻層914。電鉻層914包含導電有機聚合物或無機材料的透明層，其回應於所施加電壓具有可變透光率。透鏡系統910亦可配備有標準光圈類型孔徑光闌(圖中未示)且與該孔徑光闌一起使用。
表9A及表9B提供如圖25中所說明之透鏡系統910之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。透鏡系統910可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。
表9A及表9B可被稱為提供透鏡系統910之光學處方。表9A及表9B中之光學處方係用於透鏡系統910，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/2.0、74度FOV、5.799mm的TTL，及等於1.4140的TTL/f。透鏡系統810為針對覆蓋470nm至650nm之可見光譜設計的 精巧型成像系統。
晶圓透鏡群組組件L1 901可由具有平坦基板922、932之兩個晶圓透鏡組件920、930，及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的聚合或塑膠材料的層合物924、934(具有於表9A中列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統910之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 902-906可由具有如表9A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。參考如表9A中指定之透鏡系統910，透鏡組件L3、L4及L5 903-905可由具有阿貝數V1=55.9之塑膠材料構成。第二透鏡組件L2 902可由阿貝數V2=23.9之塑膠材料構成，且第六透鏡組件L6 906可由阿貝數V3=21.5之塑膠材料構成。
如表9A及表9B中指定的透鏡系統910經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖26展示如圖25中所說明且表9A及表9B中所描述之精巧型透鏡系統910的同軸物點(0度)至離軸場點(37度)的半視場(HFOV=37度)中，且範圍介於470nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖27展示如圖25中所說明且表9A及表9B中描述之透鏡系統910的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖26及圖27中所說明之曲線圖說明圖25中之透鏡系統之經良好校正像差。
在如由表9A及表9B中之光學處方描述的透鏡系統910之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=1.393，|f2/f|=1.217，|f3/f|=0.946，|f4/f|=10.971， |f5/f|=3.982，及|f6/f|=1.437。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L1 R1/R2=-0.245，L2 R3/R4=2.047，L3 R5/R6=0.085，L4 R7/R8=0.957，L5 R9/R10=0.870，及L6 R11/R12=4.904。
在表9B中列出實例實施例中之透鏡系統910中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統910且如表9A及表9B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統910之總軌道長度(TTL)(例如，如表9A中所示，將其減少至5.799mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/2.0之透鏡系統910中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖28為低F數(f/2.20)透鏡系統1010之實例實施例的橫截面說明。透鏡系統1010包括具有折射力之晶圓透鏡組件L1 1001及五個額外透鏡組件1002-1006。透鏡系統1010之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 1001，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 1014，其被應用於第一晶圓透鏡組件1001之基板1022之影像側平表面；第二透鏡組件L2 1002，其具有正折射力及焦距f2；第三透鏡組件L3 1003，其具有負折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 1004，其具有影像側凸面及焦 距f4；第五透鏡組件L5 1005，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 1006，其具有負折射力。
透鏡系統1010在光感測器1018之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器1016可位於第六透鏡組件L6 1006與光感測器1018之間。
孔徑光闌(AS)1014被應用於平坦基板1022之影像側平表面。孔徑光闌1014可為呈被應用於平坦基板1022之材料形式的固定孔徑光闌，以提供以光軸為中心之透明開口，諸如圓形開口。在另一實施例中，導電有機或無機材料的薄膜層1014可沈積於平坦基板1022上的由圓形開口內接之圓形區域上，以提供呈回應於所施加電壓具有可變透光率之電鉻透鏡組件形式的孔徑光闌。電鉻透鏡組件1014可提供可藉由所施加電壓調整之中心透明開口，從而提供傳輸穿過光學系統的光能之橫跨孔徑開口的可變強度剖面分佈。中心透明開口的大小及/或傳輸穿過光學系統的光之橫跨孔徑光闌直徑而提供之光強度剖面分佈可受到調整。
表10A及表10B提供如圖28中所說明之透鏡系統1010之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。透鏡系統1010可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。
表10A及表10B可被稱為提供透鏡系統1010之光學處方。表10A及表10B中之光學處方係用於透鏡系統1010，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/2.2、74.0度FOV、5.500mm的TTL，及等於1.3415的TTL/f。透鏡系統1010為經設計用於覆蓋1070nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 1001可由平坦基板1022及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的UV固化型聚合 或塑膠材料之層合物1024(具有於表10A中列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統1010之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 1002-1006可由具有如表10A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。
如表10A及表10B中指定的透鏡系統1010經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像差。
圖29展示如圖28中所說明且表10A及表10B中所描述之精巧型透鏡系統1010的同軸物點(0度)至離軸場點(37.0度)的半視場(HFOV=37.0度)中，且範圍介於1070nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖29展示如圖28中所說明且表10A及表10B中描述之透鏡系統1010的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖29及圖30中所說明之曲線圖說明圖28中之透鏡系統的經校正像差。
在如由表10A及表10B中之光學處方描述的透鏡系統1010之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=2.120，|f2/f|=1.693，|f3/f|=1.358，|f4/f|=1.578，|f5/f|=25.632，及|f6/f|=1.849。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L2 R3/R4=-1.650，L3 R5/R6=1.865， L4 R7/R8=-0.584，L5 R9/R10=1.005，及L6 R11/R12=1.794。
在表10B中列出實例實施例中之透鏡系統1010中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統1010且如表10A及表10B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統1010之總軌道長度(TTL)(例如，如表10A中所示，將其減少至5.500mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/2.20之透鏡系統1010中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
圖31為低F數(f/2.00)透鏡系統1110之實例實施例之橫截面說明。透鏡系統1110包括具有折射力之晶圓透鏡組件L1 1101及五個額外透鏡組件1102-1106。透鏡系統1110之零件沿透鏡系統之光軸AX自物側至影像側(在圖式中自左至右)進行如下配置：具有正折射力的第一晶圓透鏡組件L1 1101，其具有物側凸面及焦距f1；孔徑光闌AS 1114，其被應用於第一晶圓透鏡組件1101之基板1122之影像側平表面；第二透鏡組件L2 1102，其具有正折射力及焦距f2；第三透鏡組件L3 1103，其具有負折射力及焦距f3；具有正折射力之第四透鏡組件L4 1104，其具有影像側凸面及焦距f4；第五透鏡組件L5 1105，其具有正折射力及焦距f5；及第六透鏡組件L6 1106，其具有負折射力。
透鏡系統1110在光感測器1118之表面處形成影像。在一些實施例中，紅外線(IR)濾光器1116可位於第六透鏡組件L6 1106與光感測器 1118之間。
孔徑光闌(AS)1114被應用於平坦基板1122之影像側平表面。孔徑光闌1114可為呈被應用於平坦基板1122之材料形式的固定孔徑光闌，以提供以光軸為中心之透明開口，諸如圓形開口。在另一實施例中，導電有機或無機材料的薄膜層1114可沈積於平坦基板1122上的由圓形開口內接之圓形區域上，以提供呈回應於所施加電壓具有可變透光率之電鉻透鏡組件形式的孔徑光闌。電鉻透鏡組件1114可提供可由所施加電壓調整之中心透明開口，從而提供傳輸穿過光學系統的光能之橫跨孔徑開口的可變強度剖面分佈。中心透明開口的大小及/或傳輸穿過光學系統的光之橫跨孔徑光闌直徑而提供之光強度剖面分佈可受到調整。
表11A及表11B提供如圖31中所說明之透鏡系統1110之實例實施例的各種光學及物理參數的實例值。透鏡系統1110可配備有用於回應於所施加電壓而動態地改變透鏡之透光率的電鉻層。
表11A及表11B可被稱為提供透鏡系統1110之光學處方。表11A及表11B中之光學處方係用於透鏡系統1110，其具有555nm波長下的有效焦距f 4.10mm、焦比f/2.00、74.0度FOV、5.500mm的TTL，及等於1.3415的TTL/f。透鏡系統1110為經設計用於覆蓋1170nm至650nm之可見光譜的精巧型成像系統。
晶圓透鏡組件L1 1101可由平坦基板1122及使用已知製造方法(諸如鑄造、模製，或微型微影製程)形成於平坦基板上的UV固化型聚合或塑膠材料的層合物1124(具有於表11A中列出之折射率及阿貝數)構成。透鏡系統1110之剩餘五個透鏡組件L2、L3、L4、L5及L6 1102-1106可由具有如表11A中所列出之折射率及阿貝數的塑膠材料構成。
如表11A及表11B中指定的透鏡系統1110經組態以如上文針對由表1A及表1B中之光學處方指定之透鏡系統110所描述地校正光學像 差。
圖32展示如圖31中所說明且表11A及表11B中所描述之精巧型透鏡系統1110的同軸物點(0度)至離軸場點(37.0度)的半視場(HFOV=37.0度)中，且範圍介於1170nm至650nm之可見光譜帶上的多色光線像差曲線。
圖33展示如圖31中所說明且表11A及表11B中描述之透鏡系統1110的球面像差之色度變化、散光場曲線及失真的多色曲線。應注意，圖32及圖33中所說明之曲線圖說明圖31中之透鏡系統的經校正像差。
在如由表11A及表11B中之光學處方描述的透鏡系統1110之實例實施例中，透鏡組件之折射力經分佈使得透鏡組件之焦距相對於系統焦距f之比如下：|f1/f|=2.161，|f2/f|=1.627，|f3/f|=1.483，|f4/f|=2.285，|f5/f|=2.229，及|f6/f|=1.090。
透鏡組件具有滿足以下關係之頂點曲率半徑：L2 R3/R4=-1.492，L3 R5/R6=2.091，L4 R7/R8=-0.184，L5 R9/R10=0.605，及L6 R11/R12=2.611。
在表11B中列出實例實施例中之透鏡系統1110中之透鏡組件的表面的非球面係數。根據透鏡組件之折射力分佈的配置來組態透鏡系統 1110且如表11A及表11B中所示調整曲率半徑及非球面係數可減少透鏡系統1110之總軌道長度(TTL)(例如，如表11A中所示，將其減少至5.500mm)。可有效地校正系統之像差，以在小外觀尺寸、f/2.00之透鏡系統1110中獲得無限遠之物件場景的高影像品質解析度之光學效能。
以下表提供如本文中所描述且圖1至圖33中所說明之透鏡系統的例示性實施例的透鏡處方。舉例而言，表1A及表1B對應於如圖1中所說明的具有六個透鏡組件之透鏡系統110之實例實施例。
在該等表中，除非另外規定，否則所有尺寸以毫米計。正半徑指示曲率中心在表面之影像側。負半徑指示曲率中心在表面之物側。「INF」代表無限遠(如光學件中所使用)。「ASP」指示非球面表面，且「FLT」指示平坦表面。厚度(或間隔)為自一表面與光軸之交叉點至下一表面與光軸之交叉點的軸向距離。設計波長表示成像系統之光譜帶中之波長。
對於透鏡元件、窗、晶圓基板及IR濾光器之材料，提供在氦d-線波長下的折射率Nd，以及與d線及氫之C線及F線有關之阿貝數Vd。可藉由等式定義阿貝數Vd：Vd=(Nd-1)/(NF-NC)，其中NF及NC分別為在氫之F線及C線下材料的折射率值。
參考非球面常數之表(表1B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、8B及9B)，描述非球面表面之非球面方程式可給定為：
Figure 105103860-A0305-02-0064-1
其中Z為平行於Z軸之表面凹陷(對於Z軸與光軸重合之所有實施例)；c為表面之曲率(表面之曲率半徑的倒數)； k為二次曲線常量；及A、B、C、D、E、F、G及H為非球面係數。
在表中，「E」標示指數記號(10之冪(power))。
應注意，藉助於實例給定以下表中給定的用於透鏡系統之各種實施例中之各種參數的值，且該等值並非意欲為限制性的。舉例而言，用於實例實施例中之一或多個透鏡元件之一或多個表面的參數中之一或多者以及組成元件之材料的參數可被給定不同值，同時仍為透鏡系統提供類似效能。詳言之，應注意，表中之一些值可針對使用本文所描述之透鏡系統之實施例的攝影機之較大或較小實施而按比例增大或減小。
另外應注意，自物件平面處之第一表面0至影像平面處之最後一表面列出如表中所示之透鏡系統之各種實施例中的元件之表面編號(Si)。由於元件之編號及位置在實施例中可有所變化，因此對應於一些元件之表面編號可在不同表中變化。舉例而言，在第一組表(例如，表1A、表2A、表3A、表5A、表7A)中，孔徑光闌為表面2，及虛設表面3，且第一透鏡元件具有表面4及5。然而，在表4A、表6A、表8A及表9A中，孔徑光闌之位置係不同的，且因此表中的表面編號係不同的。舉例而言，在表4A及表6A中，孔徑光闌為表面5，而在表8A及表9A中，孔徑光闌為表面6。詳言之，應注意，在本文件中參考透鏡元件之表面的曲率半徑(Ri)的情況下，對於所有實施例，用於第一透鏡組件之表面的參考(Ri)(例如，R1及R2)係相同的。但此等表面編號可(但未必)對應於如表中給定之透鏡組件的表面編號。
儘管已描述且在附圖中展示某些例示性實施例，但應理解，此等實施例僅為說明性的且不限制本廣泛發明，且本發明不限於所展示及描述之特定構造及配置，此係因為一般熟習此項技術者可想到各種其他修改。因此，應將描述視為說明性而非限制性的。
Figure 105103860-A0305-02-0066-2
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0066-3
Figure 105103860-A0305-02-0067-4
Figure 105103860-A0305-02-0067-5
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0068-6
Figure 105103860-A0305-02-0068-7
Figure 105103860-A0305-02-0069-8
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0069-9
Figure 105103860-A0305-02-0070-10
Figure 105103860-A0305-02-0070-11
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
表4B
Figure 105103860-A0305-02-0071-12
Figure 105103860-A0305-02-0071-13
Figure 105103860-A0305-02-0072-14
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0072-15
Figure 105103860-A0305-02-0073-16
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0073-17
Figure 105103860-A0305-02-0074-18
Figure 105103860-A0305-02-0074-19
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0075-20
Figure 105103860-A0305-02-0075-21
Figure 105103860-A0305-02-0076-22
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
* EC：電鉻介質、經模型化資料，準確資料不可用
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0076-23
Figure 105103860-A0305-02-0077-24
Figure 105103860-A0305-02-0077-25
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
* EC：電鉻介質、經模型化資料，準確資料不可用
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0078-26
Figure 105103860-A0305-02-0078-27
Figure 105103860-A0305-02-0079-28
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0079-29
Figure 105103860-A0305-02-0080-30
Figure 105103860-A0305-02-0080-31
Si：表面i
Ri：表面i之半徑
Di：表面i與表面i+1之間沿光軸的距離
Nd：與d線有關之材料折射率
Vd：與d線有關之材料阿貝數
f1：透鏡組件之焦距
設計波長：650nm、610nm、555nm、510nm、470nm
Figure 105103860-A0305-02-0081-32
101:第一透鏡組件
102:第二透鏡組件
103:第三透鏡組件
104:第四透鏡組件
105:第五透鏡組件
106:第六透鏡組件
110:精巧型透鏡系統
112:光軸(AX)
114:孔徑光闌(AS)
116:覆蓋材料
118:影像感測器

Claims (27)

  1. 一種光學成像透鏡組合件，其按自一物側至一影像側之次序包含：一第一透鏡組件，其具有正折射力；一第二透鏡組件，其具有折射力；一第三透鏡組件，其具有折射力；一第四透鏡組件，其具有正折射力；一第五透鏡組件，其具有正折射力及一凹面影像側表面(concave image side surface)；及一第六透鏡組件，其具有負折射力；其中f為該光學成像透鏡組合件之一焦距，f5為該第五透鏡組件之一焦距，f6為該第六透鏡組件之一焦距，且滿足以下關係：0.2<|f/f5|<1.0；及|f/f5|+|f/f6|<1.4。
  2. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：0.5<|f/f5|+|f/f6|。
  3. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：0.9<|f/f5|+|f/f6|<1.3。
  4. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：1.2
    Figure 105103860-A0305-02-0089-84
    |f/f5|+|f/f6|
    Figure 105103860-A0305-02-0089-85
    1.3。
  5. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：0.9
    Figure 105103860-A0305-02-0089-86
    |f/f5|+|f/f6|
    Figure 105103860-A0305-02-0089-87
    1.0。
  6. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件包括一晶圓透鏡，該晶圓透鏡具有經模製於一平坦基板之一表面上的一透鏡元件。
  7. 如請求項6之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件進一步包括位於該平坦基板之一個表面上的一電鉻表面。
  8. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件包括兩個晶圓透鏡，該兩個晶圓透鏡中之每一者具有經模製於一平坦基板之僅僅一個表面上的一透鏡元件。
  9. 如請求項8之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件進一步包括位於該兩個晶圓透鏡中之一者之該平坦基板的一個表面上的一電鉻表面。
  10. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該等六個透鏡組件中之每一者之一物側折射表面或一影像側折射表面中的至少一者係非球面的。
  11. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該等六個透鏡組件中之每一者之一物側折射表面及一影像側折射表面皆係非球面的。
  12. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該第二透鏡組件具有負折射力，且該第三透鏡組件具有正折射力。
  13. 如請求項1之光學成像透鏡組合件，其中該第二透鏡組件具有正折射力，且該第三透鏡組件具有負折射力。
  14. 一種光學成像透鏡組合件，其按自一物側至一影像側之次序包含：一第一透鏡組件，其具有正折射力；一第二透鏡組件，其具有折射力；一第三透鏡組件，其具有折射力；一第四透鏡組件，其具有正折射力；一第五透鏡組件，其具有正折射力及一凹面影像側表面；及一第六透鏡組件，其具有負折射力；其中f為該光學成像透鏡組合件之一焦距，f5為該第五透鏡組 件之一焦距，f6為該第六透鏡組件之一焦距，且滿足以下關係：0.2<|f/f5|<1.0；及|f/f5|+|f/f6|<1.4。
  15. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：-0.5<f/f5+f/f6<-0.4。
  16. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中滿足以下又一關係：-0.6<f/f5+f/f6<-0.5。
  17. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件包括一晶圓透鏡，該晶圓透鏡具有經模製於一平坦基板之一表面上的一透鏡元件。
  18. 如請求項17之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件進一步包括位於該平坦基板之一個表面上的一電鉻表面。
  19. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件包括兩個晶圓透鏡，該兩個晶圓透鏡中之每一者具有經模製於一平坦基板之僅僅一個表面上的一透鏡元件。
  20. 如請求項19之光學成像透鏡組合件，其中該第一透鏡組件進一步包括位於該兩個晶圓透鏡中之一者之該平坦基板的一個表面上的一電鉻表面。
  21. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該等六個透鏡組件中之每一者之一物側折射表面或一影像側折射表面中的至少一者係非球面的。
  22. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該等六個透鏡組件中之每一者之一物側折射表面及一影像側折射表面皆係非球面的。
  23. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該第二透鏡組件具有負折射力，且該第三透鏡組件具有正折射力。
  24. 如請求項14之光學成像透鏡組合件，其中該第二透鏡組件具有正折射力，且該第三透鏡組件具有負折射力。
  25. 一種攜帶型無線通信器件，其包含：一外部殼體；及一數位攝影機，其整合於該外部殼體內部，該數位攝影機具有一光學成像透鏡組合件，該光學成像透鏡組合件按自一物側至一影像側之次序包含：一第一透鏡組件，其具有正折射力；一第二透鏡組件，其具有折射力；一第三透鏡組件，其具有折射力；一第四透鏡組件，其具有正折射力；一第五透鏡組件，其具有正折射力及一凹面影像側表面；及一第六透鏡組件，其具有負折射力；其中f為該光學成像透鏡組合件之一焦距，f5為該第五透鏡組件之一焦距，f6為該第六透鏡組件之一焦距，且滿足以下關係：0.2<|f/f5|<1.0；及|f/f5|+|f/f6|<1.4。
  26. 如請求項25之攜帶型無線通信器件，其中滿足以下又一關係：0.5<|f/f5|+|f/f6|。
  27. 如請求項25之攜帶型無線通信器件，其中該光學成像透鏡組合件具有小於6毫米之一總軌道長度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101709836B1 (ko) * 2014-11-17 2017-02-23 삼성전기주식회사 촬상 광학계
TWI534467B (zh) 2015-02-17 2016-05-21 大立光電股份有限公司 攝影系統、取像裝置及電子裝置
US10133043B1 (en) 2016-09-05 2018-11-20 Telelens LLC. Compact telephoto lens camera suitable for use in smart phones and similar devices, and methods of using same
TWI589921B (zh) * 2016-09-12 2017-07-01 大立光電股份有限公司 影像擷取系統鏡組、取像裝置及電子裝置
JP6821365B2 (ja) * 2016-09-21 2021-01-27 キヤノン株式会社 光学系およびそれを有する光学機器
KR101832627B1 (ko) 2016-11-25 2018-02-26 삼성전기주식회사 촬상 광학계
TWI616678B (zh) * 2016-12-20 2018-03-01 大立光電股份有限公司 影像擷取鏡片系統、取像裝置及電子裝置
TWI622824B (zh) * 2017-01-19 2018-05-01 大立光電股份有限公司 光學影像系統組、取像裝置及電子裝置
TWI629535B (zh) 2017-02-18 2018-07-11 大立光電股份有限公司 影像擷取光學系統、取像裝置及電子裝置
CN107367824A (zh) * 2017-07-14 2017-11-21 辽宁中蓝电子科技有限公司 一种光学系统及光学镜头
TWI631382B (zh) 2017-07-19 2018-08-01 大立光電股份有限公司 攝像系統透鏡組、取像裝置及電子裝置
WO2019052180A1 (zh) * 2017-09-18 2019-03-21 浙江舜宇光学有限公司 摄像镜头组
TWI655474B (zh) 2017-12-22 2019-04-01 大立光電股份有限公司 取像用光學鏡頭、取像裝置及電子裝置
JP2019128380A (ja) * 2018-01-22 2019-08-01 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
TWI702465B (zh) * 2018-04-03 2020-08-21 春虹光電股份有限公司 可變光圈攝像模組
CN108535844B (zh) * 2018-06-05 2023-05-26 浙江舜宇光学有限公司 摄影镜头
CN111221108B (zh) * 2018-12-26 2022-02-11 浙江舜宇光学有限公司 光学成像镜头
CN109856764B (zh) * 2018-12-27 2021-03-02 瑞声光学解决方案私人有限公司 摄像光学镜头
US10924690B2 (en) 2019-04-17 2021-02-16 Google Llc Electronically controlling optical transmission of a lens of a camera in variable lighting
TWI685675B (zh) 2019-08-16 2020-02-21 大立光電股份有限公司 成像鏡頭組、取像裝置及電子裝置
CN114791656B (zh) * 2021-01-25 2024-04-12 浙江舜宇光学有限公司 光学成像镜头
JP2022124678A (ja) * 2021-02-16 2022-08-26 キヤノン株式会社 エレクトロクロミック素子、及びそれを有するレンズユニット、撮像装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201317619A (zh) * 2012-12-28 2013-05-01 Largan Precision Co Ltd 光學結像鏡頭
TW201421062A (zh) * 2013-09-06 2014-06-01 玉晶光電股份有限公司 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭
TW201435383A (zh) * 2014-05-23 2014-09-16 Largan Precision Co Ltd 取像用光學鏡頭、取像裝置及可攜裝置
JP2015007748A (ja) * 2013-05-31 2015-01-15 カンタツ株式会社 撮像レンズ
TW201502570A (zh) * 2013-07-02 2015-01-16 Himax Tech Ltd 成像光學裝置
TW201504673A (zh) * 2014-07-07 2015-02-01 玉晶光電股份有限公司 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58196517A (ja) 1982-05-13 1983-11-16 Asahi Optical Co Ltd 小型望遠写真レンズ
JPH07119893B2 (ja) 1986-09-22 1995-12-20 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡光学系
US6906842B2 (en) 2000-05-24 2005-06-14 Schott North America, Inc. Electrochromic devices
JP2007322604A (ja) 2006-05-31 2007-12-13 Fujinon Corp 光学鏡胴、結像光学システム、および撮像装置
CN101750706B (zh) 2008-11-28 2012-10-10 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 晶圆级镜头模组及其阵列
US8422138B2 (en) 2009-07-02 2013-04-16 Digitaloptics Corporation East Wafer level optical elements and applications thereof
JP5877166B2 (ja) 2010-03-05 2016-03-02 セイジ・エレクトロクロミクス，インコーポレイテッド ガラス基板へのエレクトロクロミックデバイスの積層
KR101375472B1 (ko) 2010-03-26 2014-03-18 코니카 미놀타 어드밴스드 레이어즈 인코포레이티드 촬상 렌즈, 촬상 광학 장치 및 디지털 기기
US8662765B2 (en) 2010-04-16 2014-03-04 Digitaloptics Corporation Wafer level optics
TWI437311B (zh) 2011-04-08 2014-05-11 Largan Precision Co 影像拾取鏡組
TWI435138B (zh) 2011-06-20 2014-04-21 Largan Precision Co 影像拾取光學系統
US20130215489A1 (en) 2011-08-19 2013-08-22 Ppg Industries Ohio, Inc. Optical element having an electrochromic apodized aperture and an aperture body forming an electrochromic apodized aperture
TWI438471B (zh) 2011-08-24 2014-05-21 Largan Precision Co Ltd 光學影像擷取鏡頭
US8760774B2 (en) 2012-02-17 2014-06-24 Newmax Technology Co., Ltd. Six-piece optical lens system
CN203606554U (zh) 2012-03-26 2014-05-21 富士胶片株式会社 成像透镜和提供有成像透镜的成像装置
WO2013172164A1 (ja) 2012-05-14 2013-11-21 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ
TWI472826B (zh) 2012-06-06 2015-02-11 Largan Precision Co Ltd 光學影像透鏡系統組
TWI570467B (zh) 2012-07-06 2017-02-11 大立光電股份有限公司 光學影像拾取系統組
US9046672B2 (en) 2012-09-14 2015-06-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Imaging lens
US9411130B2 (en) * 2012-12-04 2016-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Photographing lens and electronic apparatus
JP2014123034A (ja) 2012-12-21 2014-07-03 Konica Minolta Inc 撮像光学系、撮像装置およびデジタル機器
TWI479191B (zh) 2013-01-04 2015-04-01 Largan Precision Co Ltd 光學結像系統
CN103199926A (zh) 2013-01-30 2013-07-10 王少夫 一类复域多孤子实现方法
TWI477803B (zh) 2013-03-05 2015-03-21 Largan Precision Co Ltd 攝像系統透鏡組
CN104516094B (zh) 2013-10-03 2017-04-12 光燿科技股份有限公司 广视角光学镜头
US10018805B2 (en) 2013-10-14 2018-07-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Lens module
TWI467219B (zh) 2013-11-29 2015-01-01 Largan Precision Co Ltd 攝像透鏡組、取像裝置及可攜式裝置
CN103969805B (zh) 2013-12-10 2016-08-17 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头及应用此镜头之电子装置
TWI512326B (zh) 2014-07-14 2015-12-11 Largan Precision Co Ltd 攝像用光學鏡頭、取像裝置及可攜裝置
CN105445898B (zh) 2014-08-06 2017-12-05 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头及应用此镜头的电子装置
JP5651881B1 (ja) * 2014-08-13 2015-01-14 株式会社ＡＡＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ 撮像レンズ
TWM498897U (zh) 2014-09-23 2015-04-11 Calin Technology Co Ltd 光學成像鏡頭

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201317619A (zh) * 2012-12-28 2013-05-01 Largan Precision Co Ltd 光學結像鏡頭
JP2015007748A (ja) * 2013-05-31 2015-01-15 カンタツ株式会社 撮像レンズ
TW201502570A (zh) * 2013-07-02 2015-01-16 Himax Tech Ltd 成像光學裝置
TW201421062A (zh) * 2013-09-06 2014-06-01 玉晶光電股份有限公司 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭
TW201435383A (zh) * 2014-05-23 2014-09-16 Largan Precision Co Ltd 取像用光學鏡頭、取像裝置及可攜裝置
TW201504673A (zh) * 2014-07-07 2015-02-01 玉晶光電股份有限公司 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭

Also Published As

Publication number Publication date
TW201636674A (zh) 2016-10-16
US9874721B2 (en) 2018-01-23
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