超紧凑型宽视场透镜组件制造技术

相机包括图像传感器和透镜组件。图像传感器包括像素阵列。像素阵列包括以行和列布置的成像像素。透镜组件被配置为将来自宽视场的成像光聚焦到图像传感器上。透镜组件包括多个透镜元件。透镜元件从最宽到最窄被布置。透镜元件从最宽到最窄被布置。透镜元件从最宽到最窄被布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超紧凑型宽视场透镜组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年08月08日提交的题目为“Ultracompact Wide View of Visual Lens Assembly”的美国临时申请号62/726205的优先权，其通过引用合并于此。


[0003]本公开总体上涉及光学器件，并且具体地涉及宽视场成像。

技术介绍

[0004]存在利用宽视场(FOV)成像的各种应用。示例上下文包括移动设备相机、运动相机、头戴式显示器和机动车成像设备。在一些上下文中，提供高质量成像的轻巧和超紧凑型相机特别有用。
附图说明
[0005]参考以下附图，描述了本专利技术的非限制性和非穷举性的实施例，其中除非另外指定，否则贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同的部件。
[0006]图1图示了根据本公开的一个实施例的示例头戴式显示器(HMD)，其可以包括透镜组件或相机。
[0007]图2图示了根据本公开的一个实施例的示例HMD，其可以包括透镜组件或相机。
[0008]图3图示了根据本公开的一个实施例的示例宽视场相机，其包括相机主体和透镜组件。
[0009]图4A和图4B图示了根据本公开的一个实施例的可以被用在相机中的示例透镜组件和图像传感器4的截面。
[0010]图5图示了根据本公开的实施例的以行和列布置的示例像素阵列的平面图。
[0011]图6图示了根据本公开的一个实施例的示例等式，其可以用于描述透镜组件的非球面表面。
具体实施方式
[0012]本文描述了超紧凑型宽视场透镜组件和相机的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。但是，相关领域的技术人员将认识到，本文描述的技术可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在其他方法、组件、材料等的情况下被实践。在其他情况下，为了避免混淆某些方面，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作。
[0013]贯穿本说明书，对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定全都指同一实施例，此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定的特征、结构或特性。
[0014]本公开的相机和透镜组件的实施例提供了宽视场(FOV)，以用于以超紧凑形状因数成像。除了其他优点之外，由于超紧凑和轻巧的特征，所公开的实施例可以有利地被用在包括头戴式显示器(HMD)在内的多种上下文中。透镜组件可以用于例如在虚拟现实、增强现实和/或混合现实上下文中进行身体跟踪和环境跟踪。在本公开的一个实施例中，透镜组件的特征在于非球面折射透镜元件，其递送大约150度的FOV，同时具有小于4mm的总轨道长度(TTL)。在一些实施例中，透镜组件的TTL可以小于像素阵列的x和/或y尺寸，像素阵列从透镜组件接收成像光。
[0015]常规地，宽FOV透镜组件包括前/第一透镜元件，该前/第一透镜元件较宽以提供大视场，然而在本公开的一个实施例中，前透镜元件是透镜组件中最窄的透镜元件。在一些实施例中，前透镜元件是最窄的，并且随着它们越来越靠近图像传感器，透镜元件逐渐变宽(例如，具有较大的半径)。所公开的透镜组件的孔径光阑可以位于透镜组件之前(在前透镜元件附近)，而常规的透镜组件具有在透镜组件的中间的孔径光阑。将孔径光阑设计在透镜组件前部附近有助于在对运动中的对象成像时避免失真。
[0016]在本公开的实施例中，透镜组件的每个折射透镜元件(包括前透镜元件)是塑料。在常规的宽FOV透镜组件中，前折射透镜元件是玻璃。然而，所公开的透镜组件的设计允许塑料前折射透镜元件，塑料前折射透镜元件减小了透镜组件的重量并且可以改善制造的成本和/或容易性。
[0017]下面参考图1至图6详细描述这些和其他实施例。
[0018]图1图示了根据本公开的一个实施例的示例头戴式显示器(HMD)100，其可以包括透镜组件或相机。所图示的示例HMD 100包括顶部结构141、后固定结构143和侧部结构142，侧部结构142附接有察看结构140。所图示的HMD 100被配置为佩戴在HMD的用户的头部上。在一个实施例中，顶部结构141包括织物带，织物带可以具有弹性。侧部结构142和后固定结构143可以包括用于将HMD固定到用户的头部的织物以及刚性结构(例如塑料)。HMD 100可以可选地包括(多个)耳机120，(多个)耳机120被配置为将音频递送到HMD 100的佩戴者的耳朵。
[0019]在所示的实施例中，察看结构140包括用于接触HMD 100的佩戴者的面部的界面膜118。界面膜118可以用于阻挡一些环境光或全部环境光到达HMD 100的佩戴者的眼睛。
[0020]示例HMD 100还包括用于支持HMD 100的察看结构140的硬件的机箱。察看结构140的硬件可以包括以下中的任何一项：处理逻辑、用于发送和接收数据的有线和/或无线数据接口、图形处理器以及用于存储数据和计算机可执行指令的一个或多个存储器。在一个实施例中，察看结构140可以被配置为接收有线功率。在一个实施例中，察看结构140被配置为由一个或多个电池供电。在一个实施例中，察看结构140可以被配置为接收包括视频数据的有线数据。在一个实施例中，察看结构140被配置为接收包括视频数据的无线数据。
[0021]察看结构140可以包括用于将显示光引导到HMD 100的佩戴者的显示器。显示器可以包括LCD、有机发光二极管(OLED)显示器、micro-LED显示器、量子点显示器、微微投影仪或硅上液晶(LCOS)显示器，以用于将图像光引导到HMD 100的佩戴者。在所示的实施例中，相机147A和147B与察看结构140附接和/或被布置在察看结构140上。附加的相机(未图示)可以被包括在HMD 100的不同位置中。相机147A和147B被图示为面向外并且被定位成捕获HMD的外部环境的图像。在一些上下文中，可以针对人体跟踪成像目的来定位相机。
[0022]图2图示了根据本公开的一个实施例的示例HMD 200，其可以包括透镜组件或相机。HMD 200包括耦合到臂211A和臂211B的框架214。透镜221A和221B被安装到框架214。透镜221可以是与HMD的特定佩戴者匹配的处方透镜或非处方透镜。所图示的HMD 200被配置为佩戴在HMD的用户的头部上或周围。
[0023]在图2中，每个透镜221包括波导250，以将显示器230生成的显示光引导到眼动范围(eyebox)区域，以供HMD 200的佩戴者察看。显示器230可以包括LCD、有机光发光二极管(OLED)显示器、micro-LED显示器、量子点显示器、微微投影仪或硅上液晶(LCDS)显示器，以用于将显示光引导到HMD 200的佩戴者。
[0024]HMD 200的框架214和臂211可以包括HMD 200的支持硬件。HMD 200可以包括以下中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种相机，包括：图像传感器，具有像素阵列，其中所述像素阵列包括以行和列布置的成像像素；以及透镜组件，被配置为将来自宽视场(FOV)的成像光聚焦到所述图像传感器上，所述透镜组件包括多个透镜元件，其中所述透镜元件从最宽到最窄透镜元件被布置，所述多个透镜元件中的后透镜元件是所述透镜元件中的最宽透镜元件，并且所述后透镜元件被定位成最靠近所述图像传感器，并且所述多个透镜元件中的前透镜元件是被定位成距所述图像传感器最远的最窄透镜元件。2.根据权利要求1所述的相机，其中所述透镜组件的总轨道长度(TTL)小于所述像素阵列的所述列的x尺寸或所述行的y尺寸。3.根据权利要求1所述的相机，其中所述透镜组件的总轨道长度(TTL)小于4mm。4.根据权利要求1所述的相机，其中所述多个透镜元件中的每个透镜元件包括非球面透镜表面。5.根据权利要求1所述的相机，其中所述多个透镜元件中的每个透镜元件围绕中心光学轴线旋转对称，并且其中所述透镜元件从最大半径到最小半径被布置，所述后透镜元件具有所述最大半径，并且所述前透镜元件具有所述最小半径。6.根据权利要求1所述的相机，其中所述前透镜元件的折射材料由塑料组成。7.根据权利要求1所述的相机，其中所述多个透镜元件中的所述透镜元件中的每个透镜元件包括塑料折射材料。8.根据权利要求1所述的相机，其中所述透镜组件的所述宽FOV大于130度。9.根据权利要求1所述的相机，其中所述图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。10.根据权利要求1所述的相机，其中所述前透镜元件包括第一透镜表面和第二透镜表面，其中所述第一透镜表面是非球面的，并且所述第二透镜表面是非球面的，所述第二透镜表面被设置在所述第一透镜表面和所述图像传感器之间。11.根据权利要求10所述的相机，其中所述透镜组件的孔径光阑与所述第一透镜表面大致共同定位。...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：