專(zhuān)利名稱(chēng)：用來(lái)抑制入射波引起的反射波的攝像機(jī)透鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像機(jī)裝置中的一種光學(xué)裝置。尤其是，本發(fā)明涉及一種能夠抑制入射光信號(hào)反射的裝置。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，攝像機(jī)裝置有一個(gè)透鏡陣列并能夠?qū)⑷肷涔庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)處理成所需要的圖像進(jìn)行顯示或者存儲(chǔ)。便攜式終端設(shè)有這樣的攝像機(jī)，以提供多功能服務(wù)。尤其是，移動(dòng)電話上經(jīng)常設(shè)有這種攝像機(jī)。然而，當(dāng)攝像機(jī)安裝在便攜式終端上時(shí)，攝像機(jī)尺寸會(huì)受到限制，阻礙了分辨率的提高。
圖1示出的示例性結(jié)構(gòu)是用來(lái)處理攝像機(jī)裝置拍攝的圖像信號(hào)以進(jìn)行顯示或者存儲(chǔ)。
參見(jiàn)圖1，光學(xué)單元10具有透鏡陣列并能夠生成被拍攝圖像的光信號(hào)。圖像傳感器單元20(例如CMOS圖像傳感器)將被拍攝的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。圖像處理單元30對(duì)圖像傳感器單元20輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理。由圖像單元處理單元30處理過(guò)的圖像數(shù)據(jù)被輸出給顯示單元40進(jìn)行顯示，或者輸出給存儲(chǔ)器50進(jìn)行保存。
對(duì)于象圖1所示那樣構(gòu)成的攝像機(jī)裝置，影響其圖像分辨率的因素包括構(gòu)成光學(xué)單元10的透鏡的非一致性、光學(xué)單元10的閃耀現(xiàn)象、圖像傳感器單元20的光暈現(xiàn)象、圖像處理單元30的白斬波、線性、暗電流以及噪聲。其中最關(guān)鍵的因素與光學(xué)單元10有關(guān)。
如果光學(xué)單元10的圖像分辨率下降，那么，后面的圖像處理單元30改善圖像的能力就會(huì)受到限制。因此，必須首先解決與光學(xué)單元10有關(guān)的問(wèn)題。
圖2所示為圖1所示光學(xué)單元10和圖像傳感器單元20的一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
參見(jiàn)圖2。在透鏡陣列130的前面有一片窗玻璃110，能夠防止外來(lái)物質(zhì)接觸到透鏡陣列130。鏡筒120保持著透鏡陣列130的透鏡，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)適于保持透鏡陣列130中的各個(gè)透鏡。透鏡陣列130的功能是對(duì)被拍攝目標(biāo)的入射光信號(hào)進(jìn)行聚焦。透鏡陣列130可包括聚焦透鏡、改變器透鏡(variatorlens)、補(bǔ)償器透鏡、選擇器透鏡(elector lens)和中繼透鏡(relay lens)。每個(gè)透鏡都可以有一組多個(gè)透鏡，來(lái)完成相應(yīng)的各個(gè)功能。當(dāng)用于小的便攜式終端時(shí)，透鏡陣列130可以只包括聚焦透鏡。聚焦透鏡的功能是不管焦距多大都形成同一個(gè)焦點(diǎn)。
紅外濾光器141的功能是從入射光信號(hào)中去除紅外線。紅外濾光器141可以位于窗玻璃110的前面或者后面。圖像傳感器143也可以設(shè)置在窗玻璃110的后面。
圖3A和圖3B示出了圖1圖像傳感器143的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3A和圖3B中所示的圖像傳感器143包括面板161、微透鏡163和光電管165。面板161位于微透鏡163和光電管165之間，作為將微透鏡163和光電管165連起來(lái)的介質(zhì)。微透鏡163的功能是將經(jīng)過(guò)了紅外濾光器141的光信號(hào)聚焦到光電管165。光信號(hào)在經(jīng)過(guò)了微透鏡163之后就變成了單個(gè)的象素。光電管165的功能是將微透鏡163輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。紅外濾光器141、面板161、微透鏡163和光電管165構(gòu)成了圖1所示的圖像傳感器單元20。
光學(xué)單元10和圖像傳感器單元20的功能是對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行光學(xué)處理，并將處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光學(xué)單元10的透鏡陣列130中各透鏡上的涂層不一致以及入射光信號(hào)的反射(如閃耀)會(huì)產(chǎn)生不想要的光信號(hào)特征。圖像傳感器單元20的光暈也會(huì)改變光信號(hào)的特征。“閃耀”用在這里指的是光學(xué)單元10的透鏡之間的光學(xué)反射，“光暈”用在這里指的是面板161的光學(xué)發(fā)散。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述使光學(xué)單元10拍攝的光信號(hào)質(zhì)量下降的原因。從光學(xué)單元10入射的光信號(hào)受到反射并產(chǎn)生不想要的光信號(hào)，主要有三個(gè)原因，包括鏡筒120和窗玻璃110的結(jié)構(gòu)、透鏡陣列130以及鏡筒120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
第一，如圖2所示，窗玻璃110與鏡筒120相隔預(yù)定距離X。具體地說(shuō)，窗玻璃110位于保持透鏡陣列130的鏡筒120的前面，二者之間有一個(gè)間隔，防止外來(lái)物質(zhì)接觸透鏡陣列130。窗玻璃110和鏡筒120前部之間的距離X，產(chǎn)生了入射光信號(hào)R1的反射波。具體地說(shuō)，當(dāng)入射光信號(hào)R1通過(guò)窗玻璃110時(shí)，它會(huì)受到鏡筒120前表面的反射，并入射到窗玻璃110上。光信號(hào)R1再次受到窗玻璃110表面的反射而入射到透鏡陣列130上。結(jié)果，入射到透鏡陣列130上的不想要的光信號(hào)R1也會(huì)被進(jìn)行光學(xué)處理，因而降低了圖像分辨率。
第二，透鏡陣列130上涂層的不一致會(huì)造成入射光信號(hào)的反射。具體地說(shuō)，透鏡陣列130包括多個(gè)透鏡。圖2所示的透鏡陣列130可以由包括兩個(gè)玻璃透鏡和兩個(gè)塑料透鏡的聚焦透鏡制成。構(gòu)成透鏡陣列130的透鏡上不一致的涂層，會(huì)改變透光率，因此會(huì)產(chǎn)生不想要的反射光信號(hào)R2。
第三，透鏡陣列130反射的光信號(hào)可被反射進(jìn)鏡筒120內(nèi)并再次入射到透鏡陣列130。具體地說(shuō)，不想要的光信號(hào)R3是由于在用來(lái)保持透鏡陣列130的各個(gè)透鏡的鏡筒120內(nèi)反射而產(chǎn)生的。
如上所述，構(gòu)成光學(xué)單元10的透鏡涂層不一致、鏡筒120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及鏡筒120與窗玻璃110之間的間隔，可以單獨(dú)地或者結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生不想要的光信號(hào)R1-R3，導(dǎo)致在光學(xué)單元10的成像系統(tǒng)中的閃耀現(xiàn)象。不想要的光信號(hào)R1-R3也使最終處理后的圖像分辨率下降。
圖像傳感器單元20也會(huì)產(chǎn)生不想要的反射波。
圖3A示出了入射光在光學(xué)單元10和圖像傳感器單元20之間的路徑，圖3B示出了圖3A所示的微透鏡163和光電管165的結(jié)構(gòu)。光信號(hào)經(jīng)過(guò)透鏡陣列130后，經(jīng)紅外濾光器141入射到微透鏡163上。被微透鏡163聚焦后，光信號(hào)入射到相應(yīng)的光電管165上并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。微透鏡163和光電管165構(gòu)成了一對(duì)。對(duì)的數(shù)目對(duì)應(yīng)于用攝像機(jī)拍攝所需的象素?cái)?shù)。例如，一百萬(wàn)象素的攝像機(jī)需要一百萬(wàn)個(gè)微透鏡163和一百萬(wàn)個(gè)光電管165。
然而，如圖4A和圖4B所示，圖像傳感器單元20很容易受到面板161和微透鏡163產(chǎn)生的光暈現(xiàn)象的影響。具體地說(shuō)，面板161內(nèi)的反射產(chǎn)生了圖4A所示的暈，微透鏡163造成的不規(guī)則反射產(chǎn)生了圖4B所示的暈。
如上所述，發(fā)生在光學(xué)單元10中的閃耀現(xiàn)象和發(fā)生在圖像傳感器單元20中的光暈現(xiàn)象，是使處理后圖像的對(duì)比度、分辨率和色密度變差的主要因素。這種圖像變差限制了使用后面的圖像處理單元30對(duì)圖像的改善。
因此，需要一種系統(tǒng)和方法來(lái)抑制發(fā)生在攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)中的光信號(hào)反射。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，提出了本發(fā)明來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)生的上述以及其他的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種攝像機(jī)裝置，能夠抑制發(fā)生在攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)中的光信號(hào)反射。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，能夠抑制攝像機(jī)裝置中透鏡的窗玻璃反射的光信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，能夠抑制攝像機(jī)裝置中透鏡反射的光信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，能夠抑制攝像機(jī)裝置中保持透鏡的鏡筒反射的光信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，能夠控制攝像機(jī)裝置的圖像傳感器中發(fā)生的光暈現(xiàn)象。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括透鏡陣列，用于聚焦入射光信號(hào)；窗玻璃，位于所述透鏡陣列的前面，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；鏡筒，用來(lái)保持所述透鏡陣列中的透鏡，其中，所述透鏡陣列中基本上每一個(gè)透鏡都涂有多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多個(gè)入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與透鏡表面反射的反射波的相位反相。
本發(fā)明還提供了一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括透鏡陣列，用于聚焦入射光信號(hào)；窗玻璃，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；鏡筒，用來(lái)保持所述透鏡陣列中的透鏡，所述鏡筒包括施加在其內(nèi)部的吸光材料，所述吸光材料包括微細(xì)突起，用來(lái)抑制內(nèi)表面反射；罩，形成在所述鏡筒前表面，其前側(cè)用來(lái)保持所述窗玻璃，其中，所述罩的內(nèi)部從接觸所述窗玻璃的表面開(kāi)始按照與入射波的入射角相同的角度傾斜，使經(jīng)過(guò)了所述窗玻璃的入射光直接地入射到所述透鏡陣列上，其中，所述透鏡陣列中基本上每一個(gè)透鏡都涂有多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多個(gè)入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與透鏡表面反射的反射波的相位反相。
本發(fā)明還提供了一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括鏡筒，用來(lái)保持透鏡陣列中的透鏡；窗玻璃，位于所述透鏡陣列的前面，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；罩，形成在所述鏡筒前表面，其前側(cè)用來(lái)保持所述窗玻璃，其中，所述罩的內(nèi)部從接觸所述窗玻璃的表面開(kāi)始按照與入射波的入射角相同的角度傾斜，使經(jīng)過(guò)了所述窗玻璃的入射光直接地入射到所述透鏡陣列上。


通過(guò)下面結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。圖中，圖1所示為對(duì)設(shè)有攝像機(jī)的裝置拍攝的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的傳統(tǒng)過(guò)程；圖2所示為圖1所示攝像機(jī)光學(xué)單元的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖3A和圖3B所示為圖2所示傳統(tǒng)圖像傳感器單元的結(jié)構(gòu)；圖4A和圖4B所示為圖像傳感器單元中發(fā)生的光暈效果；圖5A到圖5D所示為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的攝像機(jī)光學(xué)單元的示例性結(jié)構(gòu)；圖6A和圖6B所示為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用來(lái)抑制反射的示例性透鏡涂層特征；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用來(lái)抑制入射波反射的多層薄膜的示例性特征；圖8A和圖8B所示為涂有圖7所示多層薄膜的透鏡的示例性反射特征；圖9所示為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用來(lái)抑制圖像傳感器單元的光暈特征的結(jié)構(gòu)。
在全部附圖中，相同的附圖標(biāo)記應(yīng)理解為指代相同的零件、部件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖描述本發(fā)明的多種實(shí)施方式。在下面描述本發(fā)明時(shí)，為簡(jiǎn)潔、清楚起見(jiàn)，省略了對(duì)包含在本發(fā)明中的公知功能和構(gòu)造的詳細(xì)描述。
本發(fā)明是用來(lái)抑制由光學(xué)單元10的不良透鏡涂層和鏡筒中的表面反射造成的閃耀現(xiàn)象以及發(fā)生在圖像傳感器單元20中的光暈現(xiàn)象，以防止拍攝的圖像的對(duì)比度、分辨率和色密度變差?！伴W耀現(xiàn)象”用在這里指的是一種現(xiàn)象，其中，來(lái)自光學(xué)單元的反射波使最終處理后的圖像中明亮顏色部分的邊緣看起來(lái)更亮；“光暈現(xiàn)象”用在這里指的是發(fā)生在圖像傳感器單元的象素附近、圓形和橢圓形的白噪聲。
圖5A到圖5D所示為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用于攝像機(jī)的示例性光學(xué)單元10結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，圖5A示出了光學(xué)單元10的透鏡陣列130和鏡筒120的結(jié)構(gòu)。作為聚焦透鏡，所示的透鏡陣列130包括四個(gè)透鏡511、513、515和517。圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用來(lái)抑制窗玻璃110反射的光信號(hào)的示例性元件結(jié)構(gòu)。圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式用來(lái)抑制鏡筒120內(nèi)表面反射的光信號(hào)的示例性元件結(jié)構(gòu)。圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式、由圖5B和圖5C同圖5A結(jié)合在一起構(gòu)成的光學(xué)單元10的結(jié)構(gòu)。
參見(jiàn)圖5A，透鏡陣列130中的透鏡511-517是聚焦透鏡，其功能是聚焦入射光信號(hào)。如果聚焦透鏡511-517的涂層不一致，那么，入射光信號(hào)就會(huì)受到反射。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，聚焦透鏡511-517的表面涂有用來(lái)抑制透鏡反射的多層薄膜(即抗反射涂層)，使入射光信號(hào)(入射波)和反射光信號(hào)(反射波)之間的相位差是180°。多層薄膜可以由從TiO2、SiO2、MgF和ZnS所構(gòu)成的組中選出的任意一種物質(zhì)制成。紅外濾光器141和透鏡陣列130一起涂有這種多層薄膜時(shí)，就會(huì)進(jìn)一步提高對(duì)反射波的抑制。
參見(jiàn)圖5B，在鏡筒120(未示出)的前表面上裝有一個(gè)罩521，用來(lái)保持窗玻璃110。隨著離開(kāi)透鏡陣列130最前端透鏡511的距離的增加，罩521的內(nèi)徑線性增加。罩521在一端形成有裝窗玻璃110的周向槽。按照這種方式來(lái)設(shè)計(jì)罩521時(shí)，如圖5B所示，罩521的內(nèi)部從窗玻璃110向著第一透鏡511(未示出)以預(yù)定方式傾斜，傾斜角等于入射光信號(hào)的入射角。當(dāng)接著將鏡筒120連接到窗玻璃110上時(shí)，經(jīng)過(guò)了窗玻璃110的光信號(hào)，將直接入射到所述透鏡陣列130，不會(huì)受到鏡筒120前表面的反射，因此抑制了入射到透鏡陣列130上的反射波。因?yàn)榘惭b到鏡筒120前表面的罩521內(nèi)部，其傾斜角度與入射角度相同，所以最大限度地抑制了入射光信號(hào)的反射。當(dāng)窗玻璃110象透鏡陣列130那樣也涂上多層薄膜時(shí)，就可以更加有效地抑制窗玻璃110反射的光信號(hào)。
參見(jiàn)圖5C，鏡筒120保持構(gòu)成透鏡陣列130的透鏡511-517。鏡筒120具有至少兩段，具有不同的直徑，沿著其縱向定位。鏡筒120還有用來(lái)保持透鏡陣列130的槽。按照本發(fā)明的這種示例性實(shí)施方式，為了抑制鏡筒120內(nèi)表面的反射，如圖5C所示，施加了一層抗反射材料層531。抗反射材料層531為黑色，用于吸收光，優(yōu)選地按照噴砂法進(jìn)行施加以獲得粗糙的表面或微細(xì)突起。有利的是，也可以將抗反射材料層施加在罩521的傾斜表面上，以吸收入射光信號(hào)。
如果象圖5A所示那樣構(gòu)造的光學(xué)單元10具有裝到鏡筒120前表面的圖5B所示的罩521，并象圖5C所示那樣在鏡筒120內(nèi)部施加吸光材料層531，那么，就得到了象圖5D所示那樣構(gòu)造的光學(xué)單元10。具體地說(shuō)，如圖5D所示，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的光學(xué)單元10中，罩521位于鏡筒120的前表面上，而窗玻璃110安裝在罩521上，這樣，光學(xué)單元10就能夠抑制窗玻璃110和鏡筒120產(chǎn)生的反射波。窗玻璃110、透鏡陣列120和紅外濾光器141的表面涂有用于抑制反射波的多層薄膜，以進(jìn)一步抑制發(fā)生透鏡反射的光信號(hào)。在鏡筒120的內(nèi)部按照噴砂法施加一層黑色的、優(yōu)選是粗糙的材料層531，能夠進(jìn)一步抑制鏡筒120的內(nèi)表面反射。
圖6A和圖6B所示為抗反射涂層，用來(lái)抑制透鏡陣列130、窗玻璃110和紅外濾光器141中的反射波。特別是，圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的抗反射涂層的特征，圖6B示出了當(dāng)形成抗反射涂層時(shí)確定薄膜厚度的過(guò)程。
在圖6A所示的情況中，第一入射波λ1入射到位置A，第二入射波λ2入射到位置C。薄膜涂層的厚度d按如下方式確定當(dāng)?shù)谝蝗肷洳é?經(jīng)過(guò)薄膜涂層后在位置B受到透鏡表面的反射時(shí)，使第一入射波λ1的反射波和入射到位置C的第二入射波λ2之間的相位差是180°。如果第一入射波λ1的反射波和第二入射波λ2的反射波在位置C處的相位差是180°，那么，第一入射波λ1的反射波和在位置C處生成的第二入射波λ2的反射波相互抵消，如圖6A所示。
如上所述，當(dāng)相位差是180°時(shí)，第一入射波λ1的反射波抵消了第二入射波λ2的反射波。在本示例性實(shí)施方式中，窗玻璃110、透鏡陣列130、紅外濾光器141的表面上涂有抗反射薄膜。對(duì)于第一、二入射波λ1、λ2反射波的抵消來(lái)說(shuō)，薄膜材料和涂層厚度是關(guān)鍵的因素。具體地說(shuō)，薄膜材料決定了入射光信號(hào)的反射角和折射角，而涂層厚度決定了在反射波之間獲得180°相位差的距離。在本示例性實(shí)施方式中，薄膜材料可以是從TiO2、SiO2、MgF和ZnS所構(gòu)成的組中選出的任意一種物質(zhì)，涂層的厚度下面給出的方程1來(lái)確定。
方程1
A′C＝2dtanθ2sinθ1ABC＝2d(cosθ2+tanθ2sinθ2)＝2d/cosθ2φ1=A′Cλ12π=2π2dtanθ2sinθ1λ1=2πf2dtanθ2sinθ1u1]]>φ2=ABCλ22π=2πf2du2cosθ2]]>Δφ=φ1-φ2=2πfu22dcosθ2-2πf2dtanθ2sinθ1u1]]>=2d·2πf[1u2cosθ2-n2n1sin2θ2u1cosθ2],sinθ1sinθ2=n2n1=n]]>=2d·2πf[1-n2n1u2u1sin2θ2u2cosθ2]]]> ∴4d·fu2cosθ2=(2k+1)]]>4d·1λ2cosθ2=(2k+1),fλ1fλ2=u1u2=n2n1]]>4d·1λ1n1n2cosθ2=(2k+1),1λ2=1λ1n1n2]]>4dcosθ2/n＝λ1(2k+1)d=nλ1(2k+1)4cosθ2]]>其中，λ1是第一入射波的波長(zhǎng)，λ2是第二入射波的波長(zhǎng)，θ1是第一入射波的入射角，θ2是第一入射波的折射角，d是涂層的厚度，n1是空氣的折射率，n2是涂層的折射率，A′C是第一入射光的路徑，ABC是第二入射光的路徑。
如方程1所說(shuō)明的那樣，只有當(dāng)入射波λ1和λ2的相位θ1和θ2之間的差值是180°×n(n是整數(shù))時(shí)，才能夠消除反射波之間的干涉。如方程1所示，在上述假設(shè)的情況下，通過(guò)展開(kāi)方程得到了涂層的厚度d。
圖6A和圖6B示出的是用來(lái)抑制短波長(zhǎng)波的反射波的涂層。在這種情形下，入射光信號(hào)包括紅外線、紫外線以及可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光是有多種波長(zhǎng)的信號(hào)。因此，為了對(duì)入射可見(jiàn)光進(jìn)行光學(xué)處理，相應(yīng)于各信號(hào)波長(zhǎng)的多層薄膜涂層是必須的。具體地說(shuō)，相應(yīng)于構(gòu)成光信號(hào)的各信號(hào)波長(zhǎng)的薄膜必須按照多層的方式形成，以抑制多種入射光信號(hào)的反射波。圖7所示的涂層例子，是用來(lái)抑制具有多種波長(zhǎng)的光信號(hào)的輸入反射波。
參見(jiàn)圖7，入射光信號(hào)(在本例中為可見(jiàn)光)是具有多個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)。使用相應(yīng)于每一種信號(hào)的材料和厚度來(lái)形成薄膜。薄膜涂層的材料與上面的描述相同，涂層的厚度由方程1確定?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)為大約390nm到780nm。具體地說(shuō)，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)如下進(jìn)行分類(lèi)對(duì)應(yīng)于紅光的780-622nm，對(duì)應(yīng)于橙光的622-597nm，對(duì)應(yīng)于黃光的597-577nm，對(duì)應(yīng)于綠光的577-492nm，對(duì)應(yīng)于藍(lán)光的492-455nm，和對(duì)應(yīng)于紫光的455-390nm。
為了抑制與入射可見(jiàn)光各波長(zhǎng)相關(guān)的反射波，透鏡陣列130的表面涂有圖7所示的多層薄膜。紅光、綠光和藍(lán)光在圖像處理過(guò)程中被作為重要的參數(shù)。對(duì)紅光、綠光和藍(lán)光反射波的抑制是關(guān)鍵。特別是，優(yōu)選地，透鏡陣列130、窗玻璃110和紅外濾光器141涂有多層薄膜，使紅、綠、藍(lán)信號(hào)受到抑制。當(dāng)象圖7中附圖標(biāo)記711-719所指示的那樣形成(即按順序形成或者層疊)多個(gè)涂層(即由TiO2、SiO2、MgF和/或ZnS形成的多層薄膜)時(shí)，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)涂層的入射波的反射波就會(huì)象圖8A的附圖標(biāo)記751-759所指示的那樣受到抑制。圖8A和圖8B所示為涂有圖7所示多層薄膜的透鏡的示例性反射特征。圖8A為各個(gè)層的曲線，示出了沿著垂直軸的百分比反射率和沿著水平軸的波長(zhǎng)。圖8B為這些層組合起來(lái)的曲線，示出了沿著垂直軸的百分比反射率和沿著水平軸的波長(zhǎng)。當(dāng)透鏡陣列130涂有圖7所示的多層薄膜時(shí)，就能夠抑制與可見(jiàn)光波段中的波長(zhǎng)相關(guān)的反射波。當(dāng)多層薄膜針對(duì)可見(jiàn)光區(qū)中的一些波長(zhǎng)象圖7那樣形成(即分多層)時(shí)，就可以確定每一種波長(zhǎng)的反射率，然后整體上用來(lái)抑制所有波長(zhǎng)的反射波，如圖8B所示。
圖9所示的結(jié)構(gòu)用來(lái)抑制在圖像傳感器單元20中發(fā)生光暈。
參見(jiàn)圖9，構(gòu)成圖像傳感器單元20的圖像傳感器的數(shù)目，對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)拍攝的圖像象素的數(shù)目。作為圖像傳感器，微透鏡161和光電管165構(gòu)成了一對(duì)，面板161置于二者之間。抗光暈盤(pán)911位于面板161的上端，接觸微透鏡163。在盤(pán)911的內(nèi)部圍繞著微透鏡163施加有黑色材料層913。于是，如圖9所示，微透鏡163和面板161反射的光信號(hào)被盤(pán)911的橫向表面吸收，抑制了反射波。
如上所述，本發(fā)明的光學(xué)單元抑制了攝像機(jī)中來(lái)自透鏡陣列、窗玻璃、鏡筒內(nèi)部、微透鏡的入射光線的反射波，因此，提高最終處理后的圖像的分辨率、對(duì)比度和色密度。當(dāng)使用上述光學(xué)單元的實(shí)施方式時(shí)，圖像處理單元能夠處理高質(zhì)量的光信號(hào)，因此有效地提高了最終顯示的圖像的質(zhì)量。
雖然本發(fā)明參照其某些示例性實(shí)施方式進(jìn)行了表述，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)上述實(shí)施方式作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括透鏡陣列，用于聚焦入射光信號(hào)；窗玻璃，位于所述透鏡陣列的前面，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；鏡筒，用來(lái)保持所述透鏡陣列中的透鏡，其中，所述透鏡陣列中基本上每一個(gè)透鏡都涂有多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多個(gè)入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與透鏡表面反射的反射波的相位反相。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述鏡筒包括吸光材料，施加在所述鏡筒的內(nèi)部，用來(lái)抑制所述鏡筒內(nèi)的反射。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，還包括形成在所述鏡筒前表面的罩，其前側(cè)用來(lái)保持所述窗玻璃，其中，所述罩的內(nèi)部從接觸所述窗玻璃的表面開(kāi)始按照與入射波的入射角相同的角度傾斜，使經(jīng)過(guò)了所述窗玻璃的入射光直接地入射到所述透鏡陣列上。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)裝置，還包括吸光材料，所述吸光材料施加到所述罩的內(nèi)部?jī)A斜表面并包括微細(xì)突起，用來(lái)吸收來(lái)自窗玻璃和透鏡的反射波。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述窗玻璃包括涂層，所述涂層包括多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多種入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與所述窗玻璃表面反射的反射波的相位反相。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，還包括紅外濾光器，用來(lái)從聚焦在所述透鏡陣列上的光信號(hào)中去除紅外線；圖像傳感器單元，包括多個(gè)微透鏡、多個(gè)光電管和作為二者之間的介質(zhì)的光板，所述多個(gè)微透鏡用來(lái)將所述紅外濾光器輸出的光信號(hào)聚焦成象素尺寸的光信號(hào)，所述多個(gè)光電管用來(lái)將所述微透鏡輸出的象素尺寸的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其中，所述圖像傳感器單元構(gòu)造成按照象素單元的形式將所述紅外濾光器輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)裝置，其中，所述紅外濾光器包括涂層，所述涂層包括多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波段的多個(gè)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與所述紅外濾光器表面反射的反射波的相位反相。
8.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)裝置，其中，所述圖像傳感器單元還包括位于所述微透鏡上側(cè)的盤(pán)，所述盤(pán)橫向表面的內(nèi)部進(jìn)行了涂覆，以吸收所述微透鏡產(chǎn)生的反射波。
9.一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括透鏡陣列，用于聚焦入射光信號(hào)；窗玻璃，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；鏡筒，用來(lái)保持所述透鏡陣列中的透鏡，所述鏡筒包括施加在其內(nèi)部的吸光材料，所述吸光材料包括微細(xì)突起，用來(lái)抑制內(nèi)表面反射；罩，形成在所述鏡筒前表面，其前側(cè)用來(lái)保持所述窗玻璃，其中，所述罩的內(nèi)部從接觸所述窗玻璃的表面開(kāi)始按照與入射波的入射角相同的角度傾斜，使經(jīng)過(guò)了所述窗玻璃的入射光直接地入射到所述透鏡陣列上，其中，所述透鏡陣列中基本上每一個(gè)透鏡都涂有多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多個(gè)入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與透鏡表面反射的反射波的相位反相。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其中，所述窗玻璃包括涂層，所述涂層包括多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多種入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與所述窗玻璃表面反射的反射波的相位反相。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，還包括紅外濾光器，用來(lái)從聚焦在所述透鏡陣列上的光信號(hào)中去除紅外線；圖像傳感器單元，包括多個(gè)微透鏡、多個(gè)光電管和作為二者之間的介質(zhì)的光板，所述多個(gè)微透鏡用來(lái)將所述紅外濾光器輸出的光信號(hào)聚焦成象素尺寸的光信號(hào)，所述多個(gè)光電管用來(lái)將所述微透鏡輸出的象素尺寸的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，其中，所述圖像傳感器單元構(gòu)造成按照象素單元的形式將所述紅外濾光器輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)裝置，其中，所述紅外濾光器包括涂層，所述涂層包括多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多種入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與所述紅外濾光器表面反射的反射波的相位反相。
13.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)裝置，其中，所述傳感器單元還包括位于所述微透鏡上側(cè)的盤(pán)，所述盤(pán)橫向表面的內(nèi)部進(jìn)行了涂覆，以吸收所述微透鏡產(chǎn)生的反射波。
14.一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括鏡筒，用來(lái)保持透鏡陣列中的透鏡；窗玻璃，位于所述透鏡陣列的前面，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；罩，形成在所述鏡筒前表面，其前側(cè)用來(lái)保持所述窗玻璃，其中，所述罩的內(nèi)部從接觸所述窗玻璃的表面開(kāi)始按照與入射波的入射角相同的角度傾斜，使經(jīng)過(guò)了所述窗玻璃的入射光直接地入射到所述透鏡陣列上。
全文摘要
一種攝像機(jī)的光學(xué)裝置，包括透鏡陣列，用于聚焦入射光信號(hào)；窗玻璃，位于所述透鏡陣列的前面，用來(lái)防止外來(lái)物質(zhì)接觸所述透鏡陣列；鏡筒，用來(lái)保持所述透鏡陣列中的透鏡，其中，所述透鏡陣列中的每一個(gè)透鏡都涂有多層薄膜，用來(lái)抑制波長(zhǎng)不同的多個(gè)入射光信號(hào)的相應(yīng)反射波，所述多層薄膜的厚度能夠使經(jīng)所述薄膜反射的反射波的相位與透鏡表面反射的反射波的相位反相。
文檔編號(hào)G03B11/00GK1673791SQ20051005930
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者權(quán)成根, 李健一, 宋奎翼 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社