本發(fā)明大體上涉及光譜相機領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及具有像方遠(yuǎn)心設(shè)計的光學(xué)鏡頭，以及包括該光學(xué)鏡頭的光譜相機。

背景技術(shù)：

1、傳感器技術(shù)的優(yōu)勢和新用戶應(yīng)用的出現(xiàn)催生了對內(nèi)置在移動用戶設(shè)備(例如移動電話)中的光譜或高光譜相機的需求。盡管光譜相機的移動應(yīng)用尚未開發(fā)出來，但其可能的示例可以包括但不限于材料識別和分類、食物成熟度和狀況、膚色識別、光源識別等。

2、為了集成到移動電話中，光譜相機應(yīng)盡可能小。同時，光譜相機在光軸方向上的長度也是一個重要的限制因素。另一方面，光譜相機最好具有大視場(field?of?view，fov)和大尺寸的圖像傳感器。

3、圖像傳感器通常有不同的波段選擇方法。例如，可以通過使用吸收式濾光片或基于干涉的濾光片來完成波段選擇。后者通常以薄膜濾光片和法布里-珀羅濾光片為代表?；诟缮娴臑V光片的優(yōu)點在于其設(shè)計和制造成熟，與吸收式濾光片相比，其傳輸波段通常更寬。同時，基于干涉的濾光片的固有問題是通帶(或抑制帶)位置(在波長空間中)隨入射角的變化而移動。該問題在大fov內(nèi)尤為明顯。眾所周知，當(dāng)入射角從正入射增大時，基于干涉的濾光片的傳輸波段會向更短的波長移動。為了解決該問題，有人提出在光譜相機中使用像方遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，像方遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭在整個圖像區(qū)域可以實現(xiàn)接近0°的主光線角。

4、但是，為了在移動用戶設(shè)備的光譜相機中高效使用像方遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，像方遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭至少應(yīng)滿足以下性能要求：小尺寸；大fov，以及在大fov角(即在圖像的邊緣處)下無波段移動；大焦深且無需自動對焦；波長范圍大于傳統(tǒng)移動電話相機(例如用于某些紫外(ultraviolet，uv)和/或紅外(infrared，ir)應(yīng)用)的波長范圍。這些要求使得鏡頭設(shè)計更具挑戰(zhàn)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
旨在簡單介紹一些概念，這些概念會在具體實施方式中進(jìn)行進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容既不旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵特征，也不旨在限制本發(fā)明的范圍。

2、本發(fā)明的目的是提供一種像方遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭，其可以在移動用戶設(shè)備(例如移動電話)的光譜相機中高效使用。

3、上述目的通過所附權(quán)利要求書中的獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。其它實施例和示例在從屬權(quán)利要求、具體實施方式和附圖中是顯而易見的。

4、第一方面，提供了一種光學(xué)鏡頭。所述光學(xué)鏡頭包括第一鏡頭組和第二鏡頭組。所述第一鏡頭組沿所述光學(xué)鏡頭的光軸布置，并包括至少一個非球面鏡頭元件。所述第二鏡頭組沿所述光學(xué)鏡頭的所述光軸布置在所述第一鏡頭組之后。所述第二鏡頭組包括沿所述光學(xué)鏡頭的所述光軸依次布置的第一非球面鏡頭元件、第二非球面鏡頭元件和第三非球面鏡頭元件。所述第一非球面鏡頭元件和所述第二非球面鏡頭元件用于校正所述光學(xué)鏡頭的色差。所述第三非球面鏡頭元件用于折射基本平行于所述光學(xué)鏡頭的所述光軸的主光線。所述第一鏡頭組的總光功率高于所述第二鏡頭組的總光功率。所述第一非球面鏡頭元件的負(fù)焦距為–1.2mm至–0.8mm，折射率為1.60至1.75，阿貝數(shù)為17至25。所述第二非球面鏡頭元件的正焦距為2.1mm至2.5mm，折射率為1.50至1.60，阿貝數(shù)為50至60。所述第三非球面鏡頭元件的正焦距為3.8mm至4.4mm，折射率為1.60至1.75，阿貝數(shù)為15至30。這樣配置的光學(xué)鏡頭是像方遠(yuǎn)心的，可以適合用于要集成到移動用戶設(shè)備(例如移動電話)中的光譜相機。

5、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組和所述第二鏡頭組用于在400nm至850nm的光波長范圍內(nèi)工作。這可能使光學(xué)鏡頭適用于近uv光、可見光和近ir光的移動應(yīng)用。

6、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組和所述第二鏡頭組配置為使得所述光學(xué)鏡頭的有效焦距小于或等于2.3mm。具有該有效焦距的光學(xué)鏡頭可以在移動用戶設(shè)備的光譜相機中更高效地使用。

7、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組和所述第二鏡頭組配置為使得所述光學(xué)鏡頭的對角線視場為–40°至+40°。如果在光譜相機中使用對角線fov等于80°的光學(xué)鏡頭，則光譜相機可以成像的區(qū)域(即fov)變得大得多，從而可以拍攝包含更多數(shù)據(jù)/細(xì)節(jié)的更高效的圖像，并拍攝更少的圖像來捕獲整個感興趣的物體。

8、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組和所述第二鏡頭組配置為使得總軌跡長度與全圖像對角線的比值小于或等于1.3。這樣配置的光學(xué)鏡頭可以在光學(xué)鏡頭的尺寸和要通過使用光譜相機中的光學(xué)鏡頭捕獲的圖像的高度之間實現(xiàn)最佳權(quán)衡。

9、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組的所述至少一個非球面鏡頭元件包括正焦距為3mm至4mm的第一非球面鏡頭元件、正焦距為5mm至10mm的第二非球面鏡頭元件和正焦距為5mm至10mm的第三非球面鏡頭元件。這樣配置的第一鏡頭組可以額外校正光學(xué)鏡頭的色差，并高效地校正可能存在于光學(xué)鏡頭中的其它類型的像差(例如球面像差、彗形像差、像散像差、場曲像差、畸變像差等)。

10、在第一方面的一個示例性實施例中，所述光學(xué)鏡頭還包括孔徑光闌，其中，所述孔徑光闌位于所述第一鏡頭組中的所述第二非球面鏡頭元件和所述第三非球面鏡頭元件之間。孔徑光闌處于該位置時，光學(xué)鏡頭可以在移動用戶設(shè)備的光譜相機中更高效地工作。

11、在第一方面的一個示例性實施例中，所述第一鏡頭組和所述第二鏡頭組配置為使得所述光學(xué)鏡頭的f數(shù)大于或等于2.8。具有該f數(shù)的光學(xué)鏡頭可以在移動用戶設(shè)備的光譜相機中更高效地使用。

12、第二方面，提供了一種光譜相機，包括第一方面所述的光學(xué)鏡頭和圖像傳感器。所述圖像傳感器沿所述光學(xué)鏡頭的所述光軸布置在所述光學(xué)鏡頭之后。這樣配置的光譜相機可以在移動用戶設(shè)備(例如移動電話)中高效使用。

13、在第二方面的一個示例性實施例中，所述光譜相機還包括光譜濾光片，其中，所述光譜濾光片布置在所述光學(xué)鏡頭和所述圖像傳感器之間。光譜濾光片可以提供所需的光譜響應(yīng)(或換句話說，波段選擇)。

14、在第二方面的一個示例性實施例中，除了所述光學(xué)鏡頭和所述圖像傳感器之間的所述光譜濾光片之外，所述光譜相機還包括光譜濾光片，其中，所述光譜濾光片直接布置在圖像傳感器上。這樣布置的光譜濾光片的組合可以提供不同的所需光譜響應(yīng)。

15、在第二方面的一個示例性實施例中，布置在所述光學(xué)鏡頭和所述圖像傳感器之間的所述光譜濾光片包括至少一個彩色濾光片(例如吸收式濾光片、基于干涉的濾光片、元表面彩色濾光片、量子點彩色濾光片或其任意組合)。這些類型的光譜濾光片可以提供更高效的波段選擇。

16、在第二方面的一個示例性實施例中，布置在所述光學(xué)鏡頭和所述圖像傳感器之間的所述光譜濾光片和直接布置在所述圖像傳感器上的所述光譜濾光片中的每個光譜濾光片包括至少一個彩色濾光片(例如吸收式濾光片、基于干涉的濾光片、元表面彩色濾光片、量子點彩色濾光片或其任意組合)。這些類型的光譜濾光片可以提供更高效的波段選擇。

17、閱讀下面的具體實施方式并回顧附圖后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點會是顯而易見的。