光学组件、物镜、图像采集装置以及包含其的设备制造方法及图纸

描述了一种光学组件、一种物镜、一种图像采集装置以及包含其的设备，该光学组件包括中心轴线、物侧、像侧和折反射式组件。折反射式组件包括第一光学构件和第二光学构件，第一光学构件布置在第二光学构件的像侧，第一光学构件包括径向内部区域和径向外部区域，内部区域被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的，而外部区域被构造成对于物侧入射的光线是反射性的，第二光学构件包括径向内部区域和径向外部区域，外部区域被构造成对于物侧入射的光线是透明的，而内部区域被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的且对于像侧入射的光线是反射性的。在第二光学构件的内部区域处、在物侧布置有带正折射率的至少一个另外的光学构件。光学构件。光学构件。

【技术实现步骤摘要】
光学组件、物镜、图像采集装置以及包含其的设备


[0001]本专利技术涉及一种光学组件、一种物镜(尤其是用于显微镜、相机和/或投影仪)、一种图像采集装置、一种图像再现装置、以及一种设备(尤其是移动设备)。

技术介绍

[0002]移动设备在多种应用中(尤其是移动电话、平板电脑、上网本或笔记本电脑)均具有摄像头。尤其，几乎任何现代移动电话均具有一个或多个集成摄像头，用这些摄像头可以拍摄高品质的图像或视频。这些摄像头几乎全部安装在正面和背面，其中相关光学器件的光轴被定向成垂直于正面和背面。因此得出，光学系统的结构长度由移动设备的厚度预先给定。在此，典型值为6mm至8.5mm。在该结构空间中，可以实现其焦距与结构空间的长度相当的光学系统。长焦系数F、即结构长度TT与焦距f'之比(F＝TT/f')接近于1。焦距大于结构空间(即，F<1)的长焦结构、或焦距小于结构空间(即，F>1)的反焦结构仅能够非常艰难地被实现。如果要显著增大光学器件的焦距，则必须尝试人为地增大物镜的结构长度。
[0003]在移动设备方面，感兴趣的选项是借助于这些摄像头生成显微成像。为确保良好的照明，应当可以实现与物体的较大工作距离。此外，应当以接近1:1的成像比例对物体进行成像。根据这两个要求，物镜的结构长度与前方的工作距离相当并且因此通常超过了移动设备的常规结构空间。因此，寻求一种在较短的结构空间上实现较长的焦距或较长的结构长度的方案。这可以通过折叠光束路径来实现。优选地，这种折叠应当沿光轴进行。显微镜物镜尤其可以被构造为反射式物镜(折反射式物镜)。例如，在“Lexikon der Optik
‑
Mikroskopobjektiv”[光学百科
‑
显微镜物镜]https://www.spektrum.de/lexikon/optik/mikroskopobjektiv/2067、US 10877244B1、US 2019/0187446 A1、US 6169637 B1和US 5930055 A中公开了这方面的现有技术。
[0004]然而，为了在移动应用的背景下生成显微成像，通常所使用的光学器件的对角线长度为约5mm的物场是非常小的，这是由于成像的高放大倍率(接近1:1)所致。因此，对于用户来说，很难将感兴趣的物体相应地放置到像场的图像中心，因为物体基本上位于移动设备(例如移动电话)的壳体后方。

技术实现思路

[0005]在此背景下，本专利技术的目的在于，提供一种有利的光学组件。其他目的在于，提供一种有利的物镜、一种有利的图像采集装置、一种有利的图像再现装置、以及一种有利的移动设备。这些目的通过根据下文所述的光学组件、根据下文所述的物镜、根据下文所述的图像采集装置、根据下文所述的图像再现装置、以及根据下文所述的设备来实现。下文还包含本专利技术的其他有利设计方案。
[0006]根据本专利技术的光学组件包括中心轴线、物侧、像侧和折反射式组件，该中心轴线可以与光学组件的光轴重合。“物侧”被理解为朝向待成像的物体的一侧。“像侧”被理解为朝向所生成的成像、尤其是像面(例如像平面)的一侧。折反射式组件包括经局部镜面镀膜的
第一光学构件和经局部镜面镀膜的第二光学构件，该第一光学构件和第二光学构件沿中心轴线依次地、尤其是沿中心轴线的方向相继地布置在光束路径上，使得第一光学构件布置在第二光学构件的像侧。优选地，经局部镜面镀膜的第一光学构件包括正面和背面，其中正面是构件的物侧、即朝向待成像的物体的一侧(例如物侧的表面)，背面是构件的像侧、即朝向所生成的成像的一侧(例如像侧的表面)。就本专利技术而言，“经局部镜面镀膜”意味着，对应的构件包括被构造成反光或反射性的至少一个区域和被构造成非反光的至少一个区域。
[0007]第一光学构件包括关于中心轴线的径向内部区域和径向外部区域。在此，内部区域被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的或透射性的，而外部区域被构造成对于物侧入射的光线是反射性的。第二光学构件同样包括关于中心轴线的径向内部区域和径向外部区域。第二光学构件的外部区域被构造成对于物侧入射的光线是透明的或透射性的，而内部区域被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的或透射性的且对于像侧入射的光线是反射性的。在第二光学构件的内部区域处、在物侧布置有带正折射率的至少一个另外的光学构件、尤其是光学元件。
[0008]根据本专利技术的光学组件具有如下优点，即，利用该光学组件，可以用同一光学器件和同一探测器实现显微成像和放大倍率降低的概览成像。这是以双位光学器件(Zweistellungsoptik)的形式实现的，其可以在不同的两个成像比例之间离散地来回切换。尤其，针对显微成像，在工作距离为25mm的情况下可以实现一半的物场对角线(2.4mm)，这对应于大约6
°
的半视场角。针对概览，可以实现大约20
°
的半视场角，这相当于显微成像的视场角的大约三倍。
[0009]优选地，第一光学构件的背面被构造为经局部镜面镀膜的。第一光学构件的正面和未经镜面镀膜的部分可以被构造为透明的或透射性的。第二光学构件的正面或背面可以被构造为经局部镜面镀膜的。相应的另一侧，即在正面有镜面镀膜的情况下，背面和相应未经镜面镀膜的部分可以被构造为透明的或透射性的。有利地，第一光学构件的经局部镜面镀膜的区域被构造成在物侧是凹入的。同样有利地，第一光学构件的经局部镜面镀膜的区域被构造成在像侧是凸出的。
[0010]该另外的光学构件所具有的正折射率优选地在L/4<f1<L/1.5的范围内，其中L是该另外的光学构件的物侧的表面与像平面的顶点距离，并且f1是该另外的光学构件的焦距。r1和r2可以是该另外的光学构件的物侧和像侧的顶点半径。L/5<r1<L/2可以成立，其中在这种情况下，像侧的顶点半径r2可以被设计成与第二光学构件的经镜面镀膜的内部区域(＝第2次反射)相等。对应的折射率具有如下优点，即，可以生成高品质的概览成像。
[0011]该另外的光学构件可以在第二光学构件的物侧的正面处被施加在第二光学构件的内部区域上，优选与第二光学构件的内部区域相连接、尤其是固定连接。例如，该另外的光学构件可以在该正面处被胶结在第二光学构件的内部区域上。该另外的光学构件可以包括多个透镜。其可以包括由冠状材料制成的至少一个透镜。
[0012]此外，在光束路径上、在第一光学构件的像侧与第二光学构件的物侧之间可以布置有至少一个带折射率的第一和第二折光表面和/或衍射表面。例如，在几何意义上并且在光束路径上、在第一光学构件与第二光学构件之间可以布置有至少一个第三光学构件。该至少一个第三光学构件可以被构造为折光的和/或衍射性的，和/或被设计成用于校正至少一种成像误差。由此可以提升所生成的成像的成像品质。
[0013]在第一变体中，为了实现信号分离，第二光学构件的内部区域可以被设计为分束器。在这种情况下，第二光学构件的内部区域可以被构造成对于物侧入射的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学组件(1)，所述光学组件包括中心轴线(2)、物侧(3)、像侧(4)和折反射式组件(10)，其中所述折反射式组件(10)包括经局部镜面镀膜的第一光学构件(11)和经局部镜面镀膜的第二光学构件(12)，所述第一光学构件和所述第二光学构件沿所述中心轴线(2)依次布置在光束路径(17)上，使得所述第一光学构件(11)布置在所述第二光学构件(12)的像侧，其中所述第一光学构件(11)包括关于所述中心轴线(2)的径向内部区域(21)和径向外部区域(22)，其中所述内部区域(21)被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的，而所述外部区域(22)被构造成对于物侧入射的光线是反射性的，其中所述第二光学构件(12)包括关于所述中心轴线(2)的径向内部区域(24)和径向外部区域(25)，其中所述外部区域(25)被构造成对于物侧入射的光线是透明的，而所述内部区域(24)被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透明的且对于像侧入射的光线是反射性的，其中，在所述第二光学构件(12)的内部区域(24)处、在物侧布置有带正折射率的至少一个另外的光学构件(27)。2.根据权利要求1所述的光学组件(1)，其特征在于，所述另外的光学构件(27)所具有的正折射率在L/4<f1<L/1.5的范围内，其中L是所述另外的光学构件的物侧的表面与像平面的顶点距离，并且f1是所述另外的光学构件的焦距。3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学组件(1)，其特征在于，所述另外的光学构件(27)在所述第二光学构件(12)的物侧的正面(15)处被施加到所述第二光学构件(12)的内部区域(24)上。4.根据权利要求1至3之一所述的光学组件(1)，其特征在于，所述另外的光学构件(27)包括多个透镜。5.根据权利要求1至4之一所述的光学组件(1)，其特征在于，所述第二光学构件(12)的内部区域(24)被设计为分束器，其中所述内部区域被构造成对于物侧入射的光线至少部分地是透...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：卡尔蔡司股份公司，
类型：发明
国别省市：