具有宽视场的近红外混合透镜系统技术方案

用于将宽视场场景成像在像平面上的近红外混合透镜系统，包括(a)最接近场景且至少部分透射近红外光的第一铸造透镜，(b)最接近像平面且至少部分透射近红外光的第二铸造透镜，以及(c)至少部分透射近红外光且被布置在第一铸造透镜和第二铸造透镜之间的晶圆级透镜，其中晶圆级透镜具有(i)具有背对像平面的第一表面和面向像平面的第二表面的平面基板，(ii)被布置在第一表面上的第一透镜元件，以及(iii)被布置在第二表面上的第二透镜元件。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及透镜领域，尤其涉及一种近红外混合透镜系统。
技术介绍
近红外照相机被用于各种应用中，通常与弱光条件下的成像相关。这些应用包括受益于宽视场(FOV)的夜间监视和交通监控。在监视中，宽FOV使其可以利用单个照相机监控大区域。在交通监控中，车辆可被装备有一个或多个对车辆周围成像的照相机，例如夜间行驶时避免碰撞。在一些应用中，利用发出近红外光的一个或多个发光二极管照射场景。然后对近红外光敏感的照相机对实际上由场景中的物体散射的照明光成像。大多数常规的宽FOV透镜系统包括大量的透镜元件和透镜表面，例如具有11个透镜表面/接口的6个透镜元件。这允许将具有多种折射率的许多不同材料合并到单个透镜系统中，以便正确地传播宽角度的光线穿过透镜系统。通常，为了收集和引导这些宽角度的光线，最接近场景的(一个或多个)透镜具有非常大的直径。
技术实现思路
在此公开一种近红外、宽视场(FOV)混合透镜系统，该透镜系统在紧凑的封装中结合晶圆级透镜和两个铸造透镜，以在近红外光谱范围内对宽FOV场景成像。这些近红外、宽FOV混合透镜系统很好地适于合并到例如用于便携设备或受严格空间约束的其他设备中的紧凑照相机模块中。在一个实施例中，将宽视场场景成像在像平面上的近红外混合透镜系统包括定位为最接近所述场景且至少部分透射近红外光的第一铸造透镜。所述透镜系统还包括定位为最接近所述像平面且至少部分透射近红外光的第二铸造透镜。另外，所述透镜系统包括至少部分透射近红外光且被布置在所述第一铸造透镜和所述第二铸造透镜之间的晶圆级透镜。所述晶圆级透镜具有(i)具有背对所述像平面的第一表面和面向所述像平面的第二表面的平面基板，(ii)被布置在所述第一表面上的第一透镜元件，以及(iii)被布置在所述第二表面上的第二透镜元件。附图说明图1示出根据一个实施例的在示例性照相机设备中实施的近红外宽FOV混合透镜系统。图2示出图1的近红外宽FOV混合透镜系统的一个实施例。图3A是图2的近红外宽FOV混合透镜系统的纵向球差的图。图3B是图2的近红外宽FOV混合透镜系统的f-theta畸变的图。图3C是图2的近红外宽FOV混合透镜系统的Petzval场曲的图。图3D是图2的近红外宽FOV混合透镜系统的横向色差的图。图4示出图1的近红外宽FOV混合透镜系统的另一个实施例。图5A是图4的近红外宽FOV混合透镜系统的纵向球差的图。图5B是图4的近红外宽FOV混合透镜系统的f-theta畸变的图。图5C是图4的近红外宽FOV混合透镜系统的Petzval场曲的图。图5D是图4的近红外宽FOV混合透镜系统的横向色差的图。图6示出根据一个实施例的制造近红外宽FOV混合透镜系统的方法。图7示出根据一个实施例的形成多个晶圆级透镜的方法。图8示出根据一个实施例的生产铸造透镜的方法。具体实施方式图1示出在示例性照相机模块100中实施的示例性近红外、宽FOV混合透镜系统110。例如，照相机模块100是被配置为在便携设备(例如移动手机)或在受严格的空间限制的其他设备中实施的照相机立方体。然而，在不脱离其范围的情况下，照相机模块100可以为其他类型的照相机设备。在照相机模块100中，近红外、宽FOV混合透镜系统110与图像传感器150连接。近红外、宽FOV混合透镜系统110具有以FOV角180为特征的宽FOV。在一个实施例中，FOV角180至少为140度。近红外、宽FOV混合透镜系统110被配置为在近红外光谱范围内操作。在一个实施例中，近红外、宽FOV混合透镜系统110被配置为在从约825纳米(nm)至约875nm的光谱范围内操作。在另一个实施例中，近红外、宽FOV混合透镜系统110被配置为在约800nm至约2500nm的近红外光谱范围的至少一部分内操作。近红外、宽FOV混合透镜系统110包括第一铸造透镜120、晶圆级透镜130和第二铸造透镜140。第一铸造透镜120、晶圆级透镜130和第二铸造透镜140为光学串联连接，以将场景成像在像平面上。在照相机模块100中，近红外、宽FOV混合透镜系统110的像平面基本上与图像传感器150一致。第一铸造透镜120、晶圆级透镜130和第二铸造透镜140的每个至少部分透射近红外光。例如，图像传感器150是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦合器件(CCD)，或者其他对近红外光谱范围内的光敏感的焦平面阵列。第一铸造透镜120具有分别背对和面向近红外、宽FOV混合透镜系统110的像平面的透镜表面123和125。晶圆级透镜130包括被布置在基板136的相对侧上的透镜元件132和134。透镜元件132具有背对近红外、宽FOV混合透镜系统110的像平面的透镜表面133。透镜元件134具有面向近红外、宽FOV混合透镜系统110的像平面的透镜表面135。第二铸造透镜140具有分别背对和面向近红外、宽FOV混合透镜系统110的像平面的透镜表面143和145。铸造透镜120和140的每个被一体地形成，即，由一种材料且在一块中形成。因此，铸造透镜120和140的每个全部由单一材料组成。然而，在不脱离其范围的情况下，铸造透镜120和140的一个或两个可以包括一个或多个表面涂层，例如抗反射涂层。在透镜的铸造后，这种涂层被应用至铸造透镜。铸造透镜120和140可以以非常低的费用被制造，例如利用注塑成型技术。晶圆级透镜130受益于晶圆级批量生产方法，以使得与铸造透镜120和140相关的其他方法相比甚至更低的制造费用。此外，晶圆级透镜130的晶圆级生产允许透镜元件132和134由与基板136的材料不同的材料制造，同时允许透镜元件132和134分别由两种不同的材料制造。与铸造透镜相比，这种材料选择的附加的自由提供附加的灵活性以获得晶圆级透镜130的期望性能属性。在一个实施例中，透镜元件132和134由与基板136的材料不同的材料制造。然而，不是所有的透镜形状都与晶圆级制造相容。例如，不是所有的透镜形状都能够在两个透镜表面间容纳平面基板。近红外、宽FOV混合透镜系统110包括铸造透镜120和140，以获得与晶圆级制造不相容的、或至少在晶圆级上制造不现实的一定的透镜形状。至少部分借助于这些透镜形状，铸造透镜120与140和晶圆级透镜130配合以在紧凑的封装中对宽FOV成像。在图1中，近红外、宽FOV混合透镜系统110的像圈被像圈(IC)的直径190代表。在一个实施例中，第一铸造透镜120、晶圆级透镜130和第二铸造透镜140的每个具有小于IC直径190的直径。这与常规的近红外、宽FOV透镜系统形成了鲜明对比，其中最接近场景的透镜具有大大超过像圈直径的直径。因此，近红外、宽FOV混合透镜系统110可以与图像传感器150结合在明显小于利用常规的近红外、宽FOV透镜系统时所需要的封装的照相机模块100中。因此，近红外、宽FOV混合透镜系统110很好地适于合并到具有小形状因数的照相机模块100的实施例中。在一个实施例中，第一铸造透镜120、晶圆级透镜130和第二铸造透镜140的每个具有小于2.0mm的直径。在一个实施例中，近红外、宽FOV混合透镜系统110的光学总长(如图1示出的TTL195)相似于或小于IC直径190，这允许将近红外、宽FOV混合透镜系统110合并到小形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将宽视场场景成像在像平面上的近红外混合透镜系统，包括：第一铸造透镜，定位为最接近所述场景且至少部分透射近红外光；第二铸造透镜，定位为最接近所述像平面且至少部分透射近红外光；以及晶圆级透镜，至少部分透射近红外光且布置在所述第一铸造透镜和所述第二铸造透镜之间，所述晶圆级透镜包括：(a)平面基板，具有背对所述像平面的第一表面和面向所述像平面的第二表面，(b)第一透镜元件，布置在所述第一表面上，以及(c)第二透镜元件，布置在所述第二表面上。

【技术特征摘要】
2015.10.05 US 14/875,0511.一种用于将宽视场场景成像在像平面上的近红外混合透镜系统，包括：第一铸造透镜，定位为最接近所述场景且至少部分透射近红外光；第二铸造透镜，定位为最接近所述像平面且至少部分透射近红外光；以及晶圆级透镜，至少部分透射近红外光且布置在所述第一铸造透镜和所述第二铸造透镜之间，所述晶圆级透镜包括：(a)平面基板，具有背对所述像平面的第一表面和面向所述像平面的第二表面，(b)第一透镜元件，布置在所述第一表面上，以及(c)第二透镜元件，布置在所述第二表面上。2.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第一铸造透镜、所述晶圆级透镜和所述第二铸造透镜的每个至少部分透射波长范围从825至875纳米的光。3.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第二铸造透镜具有小于所述近红外混合透镜系统的像圈直径的直径，所述第一铸造透镜和所述晶圆级透镜的每个具有小于所述第二铸造透镜的直径。4.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件均由第一材料制成，所述第一材料不同于所述第一铸造透镜和所述第二铸造透镜的每个的材料。5.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第一铸造透镜具有背对所述像平面的凸表面和面向所述像平面的凹表面。6.如权利要求5所述的近红外混合透镜系统，所述凸表面和所述凹表面的每个为球形。7.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第一透镜元件具有背对所述像平面的凸表面，所述第二透镜元件具有面向所述像平面的凸表面。8.如权利要求1所述的近红外混合透镜系统，所述第二铸造透镜为鸥翼形。9.如权利要求8所述的近红外混合透镜系统，所述第二铸造透镜具有背对所述像平面的第一透镜表面和面向所述像平面的第二透镜表面，所述第一透镜表面在所述近红外混合透镜系统的光轴处为凸的，所述第二透镜表面在所述光轴处为凹的。10.如权利要求9所述的近红外混合透镜系统，所述第一铸造...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑婷予，邓兆展，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US