具有廣視角的五個(gè)非球面表面晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，該晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)包括：第一基片；第一透鏡，該第一透鏡具有與第一基片相接觸的平面表面和凹形非球面表面；第二基片；第二透鏡，該第二透鏡具有面向第一透鏡的凸形非球面表面和與第二基片相接觸的平面表面；第三透鏡，該第三透鏡具有與第二基片相接觸的平面表面和凹形非球面表面；第三基片；第四透鏡，該第四透鏡具有面向第三透鏡的凸形非球面表面和與第三基片相接觸的平面表面；以及第五透鏡，該第五透鏡具有與第三基片相接觸的平面表面和凹形非球面表面。
【專利說明】具有廣視角的五個(gè)非球面表面晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及具有廣視角的晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有廣視角的五 個(gè)非球面表面晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 小型數(shù)碼相機(jī)模塊的普及度和重要性不斷增大?？傮w而言，便攜式電子裝置（例 如移動(dòng)電話、平板電腦和筆記本電腦）現(xiàn)在包括小型數(shù)碼相機(jī)模塊。對(duì)于用于小型數(shù)碼相 機(jī)模塊的這些常見應(yīng)用而言，具有短的總長(zhǎng)度的透鏡是期望。傳統(tǒng)地，小型數(shù)碼相機(jī)模塊的 透鏡是模制一件式塑料透鏡。這種傳統(tǒng)的塑料透鏡僅允許具有一種材料的兩個(gè)表面。
[0003] 相機(jī)模塊的視角典型地處于大約60度至大約7〇度之間。制造視角大于70度的 透鏡同時(shí)保持短的總體透鏡長(zhǎng)度存在某些限制。例如，透鏡所產(chǎn)生的光學(xué)像差在典型的當(dāng) 代圖像傳感器中是不被容許的，從而表現(xiàn)出大幅改進(jìn)的分辨率。因此，現(xiàn)在期望具有大視角 和透鏡的短的總長(zhǎng)度、并且具有與分辨率增強(qiáng)的圖像傳感器兼容的光學(xué)性能（例如，光學(xué) 像差）的透鏡系統(tǒng)。
[0004] 晶片級(jí)透鏡典型地通過在晶片或基片上形成多個(gè)透鏡制成。透鏡典型地通過在晶 片或基片上模制和固化透鏡材料而形成。在透鏡固化之后，晶片或基片被切割成片，其中 每一片都包含至少一個(gè)透鏡。晶片級(jí)透鏡可以通過將多于一個(gè)的基片堆疊在一起而形成， 其中每一個(gè)基片都包括至少一個(gè)透鏡。多個(gè)透鏡能夠形成在彼此配準(zhǔn)（in registration with)的多個(gè)基片中，使得當(dāng)透鏡和基片被切割成片時(shí)，透鏡中的一個(gè)或多個(gè)透鏡實(shí)際上能 夠包括多個(gè)堆疊透鏡。因此，晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)可以包括多個(gè)基片和多個(gè)透鏡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)一個(gè)方面，提供一種透鏡系統(tǒng)。該透鏡系統(tǒng)包括：第一基片，該第一基片具有 外側(cè)表面；第一透鏡，該第一透鏡具有凹形非球面表面和焦距F1 ;以及第二透鏡，該第二透 鏡具有面向第一透鏡的凸形非球面表面和焦距F2。第三透鏡具有凹形非球面表面，該凹形 非球面表面具有焦距F3。該透鏡系統(tǒng)滿足以下條件：
[0006] 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ；
[0007] -0· 75 < EFFL/F1 < -0. 35 ;
[0008] 1 < EFFL/F2 < 1. 4 ；
[0009] -0· 65 < EFFL/F3 < -0. 15 ;
[0010] ￥2>丫3并且￥3<35;
[0011] 其中：（i)EFFL是該透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從第一基片的外側(cè)表面至圖 像平面的距離；并且（iii)V2是第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是第三透鏡的阿貝數(shù)。
[0012] 根據(jù)另一個(gè)方面，提供一種透鏡系統(tǒng)。該透鏡系統(tǒng)包括：第一基片，該第一基片具 有外側(cè)表面；以及第一透鏡，該第一透鏡具有與第一基片相接觸的與外側(cè)表面相對(duì)的平面 表面；和凹形非球面表面。該透鏡系統(tǒng)還包括：第二基片；以及第二透鏡，該第二透鏡具有 面向第一透鏡的凸形非球面表面和與第二基片相接觸的平面表面。第三透鏡具有與第二基 片相接觸的平面表面和凹形非球面表面。第二基片被夾置在第二透鏡與第三透鏡之間。該 透鏡系統(tǒng)還包括：第三基片；以及第四透鏡，該第四透鏡具有面向第三透鏡的凸形非球面 表面和與第三基片相接觸的平面表面。第五透鏡具有與第三基片相接觸的平面表面和凹形 非球面表面。第三基片被夾置在第四透鏡與第五透鏡之間。該透鏡系統(tǒng)滿足以下條件：
[0013] 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ；
[0014] -0· 75 < EFFL/F1 < -〇· 35 ;
[0015] 1 < EFFL/F2 <1.4；
[0016] -0. 65 < EFFL/F3 < _0· 15 ;
[0017] V2 > V3 并且 V3 < 35 ;
[0018] 其中：（i)EFFL是該透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從第一基片的外側(cè)表面至 圖像平面的距離；（iii)Fl、F2、和F3分別是第一透鏡、第二透鏡、和第三透鏡的焦距；并且 (iv)V2是第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是第三透鏡的阿貝數(shù)。
[0019] 根據(jù)另一個(gè)方面，提供一種晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)。該晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)包括：第一基片， 該第一基片具有外側(cè)表面；以及第一透鏡，該第一透鏡具有與第一基片相接觸的與外側(cè)表 面相對(duì)的平面表面；和凹形非球面表面。該透鏡系統(tǒng)還包括：第二基片；以及第二透鏡，該 第二透鏡具有面向第一透鏡的凸形非球面表面和與第二基片相接觸的平面表面。第三透鏡 具有與第二基片相接觸的平面表面和凹形非球面表面。第二基片被夾置在第二透鏡與第三 透鏡之間。該透鏡系統(tǒng)還包括第三基片；以及第四透鏡，該第四透鏡具有面向第三透鏡的凸 形非球面表面和與第三基片相接觸的平面表面。第五透鏡具有與第三基片相接觸的平面表 面和凹形非球面表面。第三基片被夾置在第四透鏡與第五透鏡之間。第一透鏡、第二透鏡、 第三透鏡、第四透鏡、和第五透鏡由回流兼容材料制成。該透鏡系統(tǒng)滿足以下條件：
[0020] 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ；
[0021] -0· 75 < EFFL/F1 <-0· 35 ;
[0022] 1 < EFFL/F2 < 1. 4 ；
[0023] -0. 65 < EFFL/F3 < -0· 15 ;
[0024] V2 > V3 并且 V3 < 35 ;
[0025] 其中，⑴EFFL是該透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從第一基片的外側(cè)表面至 圖像平面的距離；（iii)Fl、F2、和F3分別是第一透鏡、第二透鏡、和第三透鏡的焦距；并且 (iv)V2是第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是第三透鏡的阿貝數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]通過對(duì)如附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例的更具體的描述，本公開的上述和其它的特征 以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記在全部不同的視圖中表示相同部件。 附圖不必成比例，相反地，重點(diǎn)被放在說明本公開的原理上。
[0027]圖1包括根據(jù)一些示例性實(shí)施例的五個(gè)非球面表面晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的示意性方 框圖。
[0028]圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (c)、和圖2 (d)是根據(jù)一些示例性實(shí)施例的分別示出了圖！ 中所示的透鏡系統(tǒng)的球面像差、場(chǎng)曲、失真、和橫向色像差的曲線，該系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù)列于 表1中。
[0029] 圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)、和圖3 (d)是根據(jù)一些示例性實(shí)施例的分別示出了圖1 中所示的透鏡系統(tǒng)100的球面像差、場(chǎng)曲、失真、和橫向色像差的曲線，該系統(tǒng)的透鏡數(shù)據(jù) 列于表2中。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 根據(jù)一些示例性實(shí)施例，晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)可以包括多個(gè)基片以及多個(gè)透鏡。透鏡 能夠具有獨(dú)立表面并且能夠由不同的回流兼容材料制成。這造成具有短的總體透鏡長(zhǎng)度和 可接受光學(xué)性能的廣視角透鏡。根據(jù)一些特定的示例性實(shí)施例，期望透鏡系統(tǒng)符合至少以 下具體示例性要求：（1)廣視角，例如，等于或大于90° ; (2)透鏡系統(tǒng)的短的總長(zhǎng)度，例如， 等于或小于5mm; (3)低成本，例如，透鏡系統(tǒng)中包括的非球面表面不超過五個(gè)；以及（4)良 好的光學(xué)質(zhì)量，例如，具有標(biāo)稱像差。
[0031] 圖1包括根據(jù)一些示例性實(shí)施例的廣視角晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的示意性方框圖。參照 圖1，透鏡系統(tǒng)100滿足上文所列的至少四個(gè)要求。透鏡系統(tǒng)100包括第一基片102、第一 透鏡104、第二透鏡106、第二基片108、第三透鏡110、第四透鏡112、第三基片114、和第五 透鏡lie。此外，透鏡系統(tǒng)100包括玻璃板11S，該玻璃板118位于圖像平面120前方。第 一基片102、第一透鏡104、第二透鏡1〇 6、第二基片1〇8、第三透鏡11〇、第四透鏡112、第三 基片114和第五透鏡116可以是晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的部件。盡管本申請(qǐng)總體而言參照并且具 體實(shí)施方式特別參照晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開不限于晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)。本公 開能夠用于其它的透鏡制造技術(shù)。
[0032] 第一基片1〇2包括兩個(gè)平行的平面表面。第一基片102的第一平面表面是面向物 體空間的外側(cè)表面。第一透鏡104具有平面表面（半徑L1R1 =~)，該平面表面與第一基 片102的第二平面表面相接觸，該第二平面表面與第一基片102的第一表面相對(duì)。第一透 鏡104還具有凹形非球面表面122,該凹形非球面表面122具有半徑L1R2。第一基片102 和第一透鏡104收集進(jìn)入透鏡系統(tǒng)100的入射角大的入射光。平面凹形第一透鏡 1〇4使進(jìn) 入透鏡系統(tǒng)100的入射光的角度減小，并且減少失真。
[0033] 第二透鏡106具有凸形非球面表面124和平面表面（半徑L2R2 =〇〇)，該凸形非 球面表面124具有面向第一透鏡104的半徑L2R1。第一透鏡104與第二透鏡106之間的空 間能夠是氣隙。第二透鏡106的平面表面與第二基片1〇8相接觸，該第二基片1〇8具有兩 個(gè)平行的平面表面。第二透鏡106將光線傳播到透鏡系統(tǒng) 100的阻擋件132上。
[0034]第三透鏡110具有與第二基片108相接觸的平面表面（半徑L3R1 ）和具有 半徑L：3R2的凹形非球面表面126。第二基片108因此被夾置在第二透鏡1〇6與第三透鏡 110之間。阻擋件132被插入在第二基片108與第三透鏡110之間。定位在透鏡系統(tǒng) 100 內(nèi)的阻擋件I32有助于在視覺對(duì)稱場(chǎng)中保持光線維面（cones of rays)。這隨后有助于保 持調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF)的對(duì)稱性能。第三透鏡110將光線引導(dǎo)至具有大折射角的第四透鏡 112,這隨后縮短透鏡系統(tǒng)100的總長(zhǎng)度。
[0035] 弟四透鏡112具有凸形非球面表面128和平面表面（半徑L4R2 = 00 )，該凸形非 球面表面128具有面向第三透鏡110的半徑L4R1。第三透鏡11〇與第四透鏡112之間的空 間能夠是氣隙。第四透鏡112的平面表面與第三基片 114相接觸，該第三基片114具有兩 個(gè)平行的平面表面。
[0036] 第五透鏡116具有與第三基片114相接觸的平面表面（半徑L5R1 )和具有 半徑L5R2的凹形非球面表面130。第三基片114因此被夾置在第四透鏡U2與第五透鏡 13〇之間。第四透鏡112和第五透鏡116分別平衡和校正沿透鏡系統(tǒng)100中的路徑行進(jìn)的 光積累的像差。
[0037] 第五透鏡116與玻璃板118之間的空間能夠是氣隙。第五透鏡116將引導(dǎo)光線通 過玻璃板U8到達(dá)圖像平面120。玻璃板118可以是圖像傳感器的罩玻璃，并且圖像平面 12〇可以是圖像傳感器的圖像接收平面。玻璃板118和圖像平面120可以分開小距離。圖 像形成在圖像平面12〇上。玻璃板118被布置在第五透鏡116與圖像平面120之間。
[0038]表1包括根據(jù)一些示例性實(shí)施例的圖1中所示的透鏡系統(tǒng)100的透鏡數(shù)據(jù)。
[0039]

【權(quán)利要求】
1. -種透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)包括： 第一基片，所述第一基片具有外側(cè)表面； 第一透鏡，所述第一透鏡具有凹形非球面表面和焦距F1 ; 第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一透鏡的凸形非球面表面和焦距F2 ;以及 第三透鏡，所述第三透鏡具有凹形非球面表面和焦距F3 ; 其中所述透鏡系統(tǒng)滿足以下條件： 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ； -0. 75 < EFFL/F1 < -0· 35 ; 1. EFFL/F2 < 1. 4 ； -0. 65 < EFFL/F3 < -〇. 15 ； V2 > V3 并且 V3 < 35 ; 其中：（i)EFFL是所述透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從所述第一基片的外側(cè)表面至 圖像平面的距離；并且（iii)V2是所述第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是所述第三透鏡的阿貝數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)還包括第二基片，所述第二基片被 夾置在所述第二透鏡與所述第三透鏡之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡系統(tǒng)，其中： 所述第一透鏡還包括與所述第一基片相接觸的與所述外側(cè)表面相對(duì)的平面表面； 所述第二透鏡還包括與所述第二基片相接觸的平面表面；并且 所述第三透鏡還包括與所述第二基片相接觸的平面表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)還包括阻擋件，所述阻擋件被插入 在所述第二基片與所述第三透鏡之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)還包括： 第四透鏡，所述第四透鏡具有面向所述第三透鏡的凸形非球面表面； 第五透鏡，所述第五透鏡具有凹形非球面表面；以及 第三基片，所述第三基片被夾置在所述第四透鏡與所述第五透鏡之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡系統(tǒng)，其中： 所述第四透鏡還包括與所述第三基片相接觸的平面表面；并且 所述第五透鏡還包括與所述第三基片相接觸的平面表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透 鏡、所述第四透鏡、和所述第五透鏡由回流兼容材料制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中玻璃板被插入在所述第五透鏡與所述圖像平 面之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述玻璃板是圖像傳感器的罩玻璃。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)的視場(chǎng)等于或大于90°。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)的從所述第一基片的外表面 至所述圖像平面的總長(zhǎng)度等于或小于5_。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)的有效焦距等于或小于2mm。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)的F數(shù)等于或小于3· 2。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述第一基片、所述第二基片、和所述第三^ 基片中的每一個(gè)基片都具有兩個(gè)平行的平面表面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)包括晶片級(jí)透鏡。
16. -種透鏡系統(tǒng)，所述透鏡系統(tǒng)包括： 第一基片，所述第一基片具有外側(cè)表面； 第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述第一基片相接觸的與所述外側(cè)表面相對(duì)的平面表 面；和凹形非球面表面； 第-基片； ^ 第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一透鏡的凸形非球面表面和與所述第二基片 相接觸的平面表面； 第三透鏡，所述第三透鏡具有與所述第二基片相接觸的平面表面；和凹形非球面表 面； 其中所述第二基片被夾置在所述第二透鏡與所述第三透鏡之間； 第二基片； > 第四透鏡，所述第四透鏡具有面向所述第三透鏡的凸形非球面表面和與所述第三基片 相接觸的平面表面；以及 第五透鏡，所述第五透鏡具有與所述第三基片相接觸的平面表面；和凹形非球面表 面； 其中所述第三基片被夾置在所述第四透鏡與所述第五透鏡之間； 其中所述透鏡系統(tǒng)滿足以下條件： 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ； -0. 75 < EFFL/F1 < -〇. 35 ； 1. EFFL/F2 <1.4； -0. 65 < EFFL/F3 < -〇. 15 ； V2 > V3 并且 V3 < 35 ; 其中：（i)EFFL是所述透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從所述第一基片的外側(cè)表面至 圖像平面的距離；（iii)Fl、F2、和F3分別是所述第一透鏡、所述第二透鏡、和所述第三透鏡 的焦距；并且（iv)V2是所述第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是所述第三透鏡的阿貝數(shù)。 一
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透 鏡、所述第四透鏡、和所述第五透鏡由回流兼容材料制成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡系統(tǒng)，其中所述透鏡系統(tǒng)包括晶片級(jí)透鏡。
19. 一種晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，所述晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)包括： 第一基片，所述第一基片具有外側(cè)表面； 第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述第一基片相接觸的與所述外側(cè)表面相對(duì)的平面表 面；和凹形非球面表面； Μ-?基片； 第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一透鏡的凸形非球面表面和與所述第二基片 相接觸的平面表面； 第三透鏡，所述第三透鏡具有與所述第二基片相接觸的平面表面；和凹形非球面表 面； 其中所述第二基片被夾置在所述第二透鏡與所述第三透鏡之間； 第二基片； 第四透鏡，所述第四透鏡具有面向所述第三透鏡的凸形非球面表面和與所述第二基片 相接觸的平面表面；以及 、 第五透鏡，所述第五透鏡具有與所述第三基片相接觸的平面表面；和凹形非球面表 面； 其中所述第三基片被夾置在所述第四透鏡與所述第五透鏡之間； 其中所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡、所述第四透鏡、和所述第五透鏡由 回流兼容材料制成； 其中所述透鏡系統(tǒng)滿足以下條件： 0. 2 < EFFL/TTL < 0. 5 ； -0. 75 < EFFL/F1 < -〇. 35 ； 1. EFFL/F2 < 1. 4 ； -0. 65 < EFFL/F3 < -0· 15 ; V2 > V3 并且 V3 < 35 ; 其中，（i)EFFL是所述透鏡系統(tǒng)的有效焦距；（ii)TTL是從所述第一基片的外側(cè)表面至 圖像平面的距離；（iii)Fl、F2、和F3分別是所述第一透鏡、所述第二透鏡、和所述第三透鏡 的焦距；并且（iv)V2是所述第二透鏡的阿貝數(shù)，且V3是所述第三透鏡的阿貝數(shù)。
【文檔編號(hào)】G02B13/00GK104142563SQ201410186759
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】尹淳義, 鄧兆展 申請(qǐng)人:全視技術(shù)有限公司