本發(fā)明涉及一種用于成像的光學(xué)透鏡組件和一種光學(xué)成像設(shè)備。更特別地，本發(fā)明提供一種用于光學(xué)成像的小型透鏡組件，其應(yīng)用于便攜式成像裝置或便攜式電子裝置中。

背景技術(shù)：

具有光學(xué)成像能力的小型電子裝置的發(fā)展已經(jīng)使得必須對應(yīng)地發(fā)展小型成像透鏡組件。雖然高分辨率小型光學(xué)成像透鏡組件是已知的，但是這種組件包括大量透鏡元件，從而增加光學(xué)透鏡組件的總軌道長度，隨之而來裝置的尺寸相應(yīng)增加。另外，現(xiàn)有技術(shù)組件通常依賴于球面玻璃透鏡作為光學(xué)元件，其中包括可將兩個球面玻璃透鏡粘附在一起，以形成用來校正色差的雙合透鏡。這些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備導(dǎo)致復(fù)雜的和/或相對昂貴的制造需求。

因此，需要有一種在保持圖像質(zhì)量的同時在相對窄的光譜范圍內(nèi)工作并實(shí)現(xiàn)尺寸的減小且使得能夠提高制造效率的光學(xué)成像透鏡組件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于成像的光學(xué)透鏡組件和一種光學(xué)成像設(shè)備。

本發(fā)明提供一種光學(xué)成像透鏡組件，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序，其包括第一非球面正透鏡元件和第二非球面負(fù)透鏡元件，第一非球面正透鏡元件包括物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，第二非球面負(fù)透鏡元件包括物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面。

為了本發(fā)明的目的，f是光學(xué)成像透鏡組件的焦距，f1是第一透鏡元件的焦距，f2是第二透鏡元件的焦距，R1是第一透鏡元件的物體側(cè)表面上的曲率半徑，K1是第一透鏡元件的物體側(cè)表面的二次曲線，T1是第一透鏡元件的厚度，T2是第一透鏡元件的圖像側(cè)表面和第二透鏡元件的物體側(cè)表面之間的距離，T3是第二透鏡元件的厚度，T4是第二透鏡元件的圖像側(cè)表面和圖像表面之間的距離，并且T是光學(xué)透鏡組件的總軌道長度，使得T＝T1+T2+T3+T4。

T1、T2、T3和T4是在相應(yīng)透鏡表面和光學(xué)透鏡組件的光軸的交點(diǎn)之間測得的距離。R2是第一透鏡元件的圖像側(cè)表面上的曲率半徑，K2是第一透鏡元件的圖像側(cè)表面的二次曲線，并且Ta是光學(xué)透鏡組件的總厚度，使得Ta＝T1+T2+T3。

光學(xué)成像透鏡組件的元件可配置為滿足以下關(guān)系：

·T＜1.2f；

·1.1＜f/f1＜1.5；

·-1.5＜f/f2＜-0.6；

·0.2＜R1/f＜0.5；以及

·-0.25＜K1＜-0.05。

光學(xué)成像透鏡組件的元件可進(jìn)一步配置為滿足一個或多個以下關(guān)系：

·0.4＜Ta/f＜0.8；

·0.5＜R2/f＜100；以及

·2.5＜K2＜50。

光學(xué)成像透鏡組件可額外包括設(shè)置于物體平面和成像表面之間的孔徑光闌(aperture stop)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，孔徑光闌可設(shè)置在物體平面和第一透鏡元件之間，或設(shè)置在第一透鏡元件的物體側(cè)表面上，或設(shè)置在第一透鏡元件的圖像側(cè)表面上，或設(shè)置在第一透鏡元件和第二透鏡元件之間，或設(shè)置在第一透鏡元件內(nèi)。

光學(xué)成像透鏡組件可包括至少一個平面平行透鏡元件，該平面平行透鏡元件設(shè)置在第一透鏡元件和物體平面之間，或設(shè)置在第一透鏡元件和第二透鏡元件之間，或設(shè)置在第二透鏡元件和圖像表面之間。

本發(fā)明另外提供一種光學(xué)成像設(shè)備，該光學(xué)成像設(shè)備包括圖像傳感器和光學(xué)成像透鏡組件。按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序，光學(xué)成像透鏡組件包括第一非球面正透鏡元件和第二非球面負(fù)透鏡元件，第一非球面正透鏡元件包括物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，第二非球面負(fù)透鏡元件包括物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面。

光學(xué)成像設(shè)備內(nèi)的光學(xué)成像透鏡組件的元件可配置為滿足以下關(guān)系：

·T＜1.2f；

·＜f/f1＜1.5；

·-1.5＜f/f2＜-0.6；

·0.2＜R1/f＜0.5；以及

·-0.25＜K1＜-0.05。

在一個實(shí)施例中，光學(xué)成像設(shè)備內(nèi)的光學(xué)成像透鏡組件的元件可進(jìn)一步配置為滿足一個或多個以下關(guān)系：

·0.4＜Ta/f＜0.8；

·0.5＜R2/f＜100；以及

·2.5＜K2＜50。

光學(xué)成像設(shè)備還可包括照明源，該照明源配置為照亮物體平面，用于圖像捕獲。照明源可包括一個或多個發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管配置為發(fā)出近紅外光譜內(nèi)的達(dá)到160nm的光譜帶寬內(nèi)的波長。在光學(xué)成像設(shè)備的一特定實(shí)施例中，光譜帶寬包括800nm的波長。

在光學(xué)成像設(shè)備的一實(shí)施例中，照明源可包括第一單峰波長發(fā)光二極管和第二單峰波長發(fā)光二極管，其中，第一發(fā)光二極管發(fā)出包括760nm的波長的第一光譜帶寬內(nèi)的波長，并且第二發(fā)光二極管發(fā)出包括850nm的波長的第二光譜帶寬內(nèi)的波長。

附圖說明

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)組件。

圖1B示出了光學(xué)組件的第一實(shí)施例的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。

圖1C提供了光學(xué)組件的第一實(shí)施例的非球面輪廓數(shù)據(jù)。

圖1D、圖1E和圖1F分別示出了光學(xué)透鏡組件的第一實(shí)施例的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)組件。

圖2B示出了光學(xué)組件的第二實(shí)施例的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。

圖2C提供了光學(xué)組件的第二實(shí)施例的非球面輪廓數(shù)據(jù)。

圖2D、圖2E和圖2F分別示出了光學(xué)透鏡組件的第二實(shí)施例的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光學(xué)組件。

圖3B示出了光學(xué)組件的第三實(shí)施例的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。

圖3C提供了光學(xué)組件的第三實(shí)施例的非球面輪廓數(shù)據(jù)。

圖3D、圖3E和圖3F分別示出了光學(xué)透鏡組件的第三實(shí)施例的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光學(xué)組件。

圖4B示出了光學(xué)組件的第四實(shí)施例的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。

圖4C提供了光學(xué)組件的第四實(shí)施例的非球面輪廓數(shù)據(jù)。

圖4D、圖4E和圖4F分別示出了光學(xué)透鏡組件的第四實(shí)施例的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括用于成像的光學(xué)透鏡組件，具有數(shù)量減少的光學(xué)元件，這些光學(xué)元件中的一個或多個可選地可以是塑料的。

本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件包括兩個光學(xué)透鏡元件。按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序，光學(xué)透鏡組件包括：(i)第一非球面正透鏡元件，其包括具有凸物體側(cè)表面和凹圖像側(cè)表面的正彎月透鏡(positive meniscus lens)(即，在中心比在邊緣厚的彎月透鏡)，以及(ii)第二非球面負(fù)透鏡元件。

光學(xué)透鏡組件可另外包括孔徑光闌，其放置在：(i)物體和第一透鏡元件之間，(ii)第一透鏡元件的物體側(cè)表面上，(iii)第一透鏡元件的圖像側(cè)表面上，(iv)第一透鏡元件和第二透鏡元件之間，或(v)第一透鏡元件內(nèi)。

可在以下參數(shù)方面理解根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件。光學(xué)組件的焦距是f。第一透鏡元件的焦距是f1。第二透鏡元件的焦距是f2。第一透鏡元件的物體側(cè)表面上的曲率半徑是R1。第一透鏡元件的物體側(cè)表面的二次曲線(即二次曲線常數(shù))是K1。第一透鏡元件的圖像側(cè)表面上的曲率半徑是R2。第一透鏡元件的圖像側(cè)表面的二次曲線是K2。第一透鏡元件在光學(xué)透鏡組件的光軸處的厚度是T1。第一透鏡元件的圖像側(cè)表面和第二透鏡元件的物體側(cè)表面之間沿著光學(xué)透鏡組件的光軸的距離是T2。第二透鏡元件在光學(xué)透鏡組件的光軸處的厚度是T3。第二透鏡元件的圖像側(cè)表面和圖像表面之間的距離是T4。光學(xué)透鏡組件沿著透鏡組件的光軸的總厚度是Ta，其中Ta＝T1+T2+T3。光學(xué)透鏡組件的總軌道長度(即，第一透鏡元件的物體側(cè)表面和圖像表面之間的總距離)是T，其中，T＝T1+T2+T3+T4。將理解，以上討論的所有距離都是在透鏡表面與光學(xué)透鏡組件的光軸的交點(diǎn)之間測得的距離。

本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件可配置為滿足以下約束：

·T＜1.2f； …約束1

·1.1＜f/f1＜1.5； …約束2

·-1.5＜f/f2＜-0.6； …約束3

·0.2＜R1/f＜0.5； …約束4

·-0.25＜K1＜-0.05。 …約束5

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的透鏡組件能夠配置為使位于離第一透鏡元件的物體側(cè)表面有限距離處的物體、或者替代地位于光學(xué)上無限遠(yuǎn)處的物體在圖像傳感器上成像。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)以上約束配置透鏡組件提供了能夠利用傳統(tǒng)且劃算的注射成型透鏡制造技術(shù)制造的小型且有效的光學(xué)透鏡組件。

另外，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明配置的光學(xué)透鏡組件可實(shí)現(xiàn)：

對于具有F/2.4或更小的焦點(diǎn)數(shù)量和在物體空間中具有至少達(dá)到40度的角視場的孔徑(即，入瞳直徑)，具有衍射受限圖像質(zhì)量；

·當(dāng)f＝4mm時，在110lp/mm(線對/毫米)下，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF＞60％；

·低幾何失真，在小于3％下；

·在來自單峰LED的照明下(在近紅外(IR)光譜、可見光譜或紫外光譜內(nèi))，足以捕獲圖像的色度校正。所實(shí)現(xiàn)的色度校正通常足以在具有近紅外(近IR)光譜內(nèi)的160納米(nm)或更小的范圍內(nèi)的光譜帶寬的照明下捕獲圖像。

另外，本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件可配置為滿足一個或多個以下約束：

·0.4＜Ta/f＜0.8； ...約束6

·0.5＜R2/f＜100； …約束7

·2.5＜K2＜50。 …約束8

將本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件配置為滿足以上約束2、3和6，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)透鏡組件的總軌道長度T的減小，優(yōu)選地低于有效焦距f。將光學(xué)透鏡組件配置為滿足約束4和5，確保了第一透鏡元件在防止色差變得過大的同時對成像系統(tǒng)提供足夠的折光力。將光學(xué)透鏡組件配置為滿足約束10和11，確保了第一透鏡元件將散光減小至其可由第二元件進(jìn)一步校正的程度，從而改進(jìn)場曲率的校正和由第二透鏡元件產(chǎn)生的失真。

可分別選擇第一透鏡元件和第二透鏡元件的折射率，使得第一元件具有比第二透鏡元件低的折射率。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，這可通過用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或環(huán)烯烴共聚物(COC)制造第一透鏡元件來實(shí)現(xiàn)，和/或用聚碳酸酯(PC)或聚苯乙烯(PS)制造第二透鏡元件來實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，兩個透鏡元件均可由相同的材料(例如PMMA)制成。

在一實(shí)施例中，本發(fā)明的光學(xué)透鏡組件可包括一個或多個平面平行光學(xué)元件(包括但不限于，光學(xué)窗口或光纖)。該一個或多個平面平行元件可位于(i)第一透鏡元件和旨在用于成像的物體之間，(ii)第一透鏡元件和第二透鏡元件之間，或(iii)第二透鏡元件和圖像傳感器之間。該一個或多個平面平行元件可作為光學(xué)透鏡組件的一部分安裝，或安裝至透鏡支架，或作為圖像傳感器封裝的一部分安裝。

根據(jù)本發(fā)明配置的光學(xué)透鏡組件對透鏡元件的材料的選擇具有低靈敏度，允許使用大多數(shù)光學(xué)塑料及其他光學(xué)材料，例如光學(xué)玻璃。

為了本發(fā)明的目的，光學(xué)透鏡組件內(nèi)的第一和第二透鏡元件的非球面輪廓可用以下表達(dá)式(1)定義：

其中，

·假設(shè)光軸位于z方向上；

·z(r)是表面上的徑向坐標(biāo)r處的表面凹陷，(即，在離光軸距離r處，表面離頂點(diǎn)的位移的z分量)；

·c是表面的曲率(即，)；

·K是二次曲線常數(shù)；以及

·系數(shù)A_i描述了表面與用c指定的軸向?qū)ΨQ二次曲面的偏離。

然而，將理解，可用其他合適的表達(dá)式來表達(dá)透鏡元件的非球面輪廓。

參考附圖，在以下段落中描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)透鏡組件100。光學(xué)透鏡組件100包括兩個透鏡元件，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序：具有第一折射率的第一塑料透鏡元件110、具有第二折射率的第二塑料透鏡元件120、以及設(shè)置于第一透鏡元件的物體側(cè)表面上的孔徑光闌130。第一透鏡元件110包括正彎月透鏡，其具有凸物體側(cè)表面112和凹圖像側(cè)表面114。第二透鏡元件120包括負(fù)透鏡元件，其具有非球面物體側(cè)表面116和非球面圖像側(cè)表面118。在所示實(shí)施例中，第二透鏡元件120具有負(fù)光功率，第一折射率小于第二折射率。

第一透鏡元件110在光學(xué)透鏡組件100的光軸o處的厚度是T1。第一透鏡元件110的圖像側(cè)表面114和第二透鏡元件120的物體側(cè)表面116之間沿著光軸o的距離是T2。第二透鏡元件120在光軸o處的厚度是T3。第二透鏡元件的圖像側(cè)表面和圖像表面140之間的距離是T4。光學(xué)透鏡組件沿著光軸o的總厚度是Ta(即，T1+T2+T3)。沿著光軸o測得的第一透鏡元件110的物體側(cè)表面和圖像表面140之間的總距離是T(即，T1+T2+T3+T4)。將理解，雖然圖1A中示出了圖像表面140，但是其可以并非必須是光學(xué)透鏡組件100的元件。

圖1B示出了配置為符合以上討論的約束1至5的光學(xué)透鏡組件100的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。圖1C示出了光學(xué)組件透鏡組件100的非球面輪廓數(shù)據(jù)，該非球面輪廓數(shù)據(jù)基于以上表達(dá)式(1)而得到。

圖1D、圖1E和圖1F分別示出了光學(xué)透鏡組件100的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

基于以下對光學(xué)透鏡組件100的數(shù)據(jù)建模：(i)整個透鏡組件的有效焦距f，使得f＝3.9mm，(ii)焦點(diǎn)數(shù)量F/2.4和(iii)視場FOV，其中，F(xiàn)OV＝35°；以及(iv)用于照明的波長的范圍在780nm至840nm之間。所建模的光學(xué)透鏡組件的具體約束是：

·f/f1＝1.21；

·f/f2＝-0.85；

·Ta/f＝0.67；

·T＝3.67；

·T/f＝0.94；

·R1/f＝0.33；

·K1＝0.18547；

·R2/f＝1.78；

·K2＝22.411；

圖1D、圖1E和圖1F中的數(shù)據(jù)確定本發(fā)明的第一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了：(i)對于具有F/2.4的焦點(diǎn)數(shù)量和在物體空間中具有35度的角視場的孔徑(即，入瞳直徑)，具有衍射受限圖像質(zhì)量，(ii)在110lp/mm(線對/毫米)下，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF＞60％，和(iii)低幾何失真，在小于3％下。

圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)透鏡組件200。光學(xué)透鏡組件200包括兩個透鏡元件，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序：具有第一折射率的第一塑料透鏡元件210、具有第二折射率的第二塑料透鏡元件220、以及設(shè)置于第一透鏡元件210與第二透鏡元件220之間的孔徑光闌230。第一透鏡元件210包括正彎月透鏡，其具有凸物體側(cè)表面212和凹圖像側(cè)表面214。第二透鏡元件220包括彎月透鏡元件，其具有非球面物體側(cè)表面216和非球面圖像側(cè)表面218。在所示實(shí)施例中，第二透鏡元件220具有負(fù)光功率，第一折射率小于第二折射率。

第一透鏡元件210在光學(xué)透鏡組件200的光軸o處的厚度是T1。沿著光軸o在第一透鏡元件210的圖像側(cè)表面214和第二透鏡元件220的物體側(cè)表面216之間的距離是T2。第二透鏡元件220在光軸o處的厚度是T3。第二透鏡元件220的圖像側(cè)表面和圖像表面240之間的距離是T4。光學(xué)透鏡組件沿著光軸o的總厚度是Ta(即，T1+T2+T3)。沿著光軸o測得的第一透鏡元件210的物體側(cè)表面和圖像表面240之間的總距離是T(即，T1+T2+T3+T4)。將理解，雖然圖2A中示出了圖像表面240，但是其可以不被理解為光學(xué)透鏡組件200的必要元件。

圖2B示出了配置為符合以上討論的約束1至5的光學(xué)透鏡組件200的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。圖2C示出了光學(xué)組件透鏡組件200的非球面輪廓數(shù)據(jù)，該非球面輪廓數(shù)據(jù)已經(jīng)基于以上表達(dá)式(1)而得到。

圖2D、圖2E和圖2F分別示出了光學(xué)透鏡組件200的散光曲線、失真曲線和對應(yīng)于空間頻率的調(diào)制傳遞函數(shù)的變化。

基于以下參數(shù)對光學(xué)透鏡組件200的數(shù)據(jù)建模：(i)整個透鏡組件的有效焦距f，其中f＝4.0，(ii)焦點(diǎn)數(shù)量F/2.1和(iii)視場FOV，其中，F(xiàn)OV＝30°；以及(iv)照明的主波長是810nm。所建模的光學(xué)透鏡組件的具體約束是：

·f/f1＝1.33；

·f/f2＝-1.26；

·Ta/f＝0.75；

·T＝3.706；

·T/f＝0.93；

·R1/f＝0.32；

·K1＝-0.3914；

·R2/f＝2.43；

·K2＝13.2890；

圖2D、圖2E和圖2F中的數(shù)據(jù)確定本發(fā)明的第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了：(i)對于具有小于F/2.1的焦點(diǎn)數(shù)量和在物體空間中具有小于30度的角視場的孔徑(即，入瞳直徑)，具有衍射受限圖像質(zhì)量，(ii)在110lp/mm(線對/毫米)下，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF＞60％，和(iii)低幾何失真，在小于0.11％下。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光學(xué)透鏡組件300。光學(xué)透鏡組件300包括兩個透鏡元件，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序：具有第一折射率的第一塑料透鏡元件310、具有第二折射率的第二塑料透鏡元件320、以及設(shè)置于第一透鏡元件310的物體側(cè)表面上的孔徑光闌330。第一透鏡元件310包括正彎月透鏡，其具有凸物體側(cè)表面312和凹圖像側(cè)表面314。第二透鏡元件320包括透鏡元件，其具有物體側(cè)表面316和非球面圖像側(cè)表面318。在所示實(shí)施例中，第二透鏡元件320具有負(fù)光功率，第一折射率小于第二折射率。在所示實(shí)施例中，在第二透鏡元件320和圖像表面340之間插入平面平行濾光片350，其具有物體側(cè)表面352和圖像側(cè)表面354。

第一透鏡元件310在光學(xué)透鏡組件300的光軸o處的厚度是T1。第一透鏡元件310的圖像側(cè)表面314和第二透鏡元件320的物體側(cè)表面316之間沿著光軸o的距離是T2。第二透鏡元件320在光軸o處的厚度是T3。第二透鏡元件320的圖像側(cè)表面和圖像表面340之間的距離是T4。光學(xué)透鏡組件沿著光軸o的總厚度是Ta(即，T1+T2+T3)。沿著光軸o測得的第一透鏡元件310的物體側(cè)表面和圖像表面340之間的總距離是T(即，T1+T2+T3+T4)。將理解，雖然圖3A中示出了圖像表面340，但是其可以不被理解為光學(xué)透鏡組件300的必要元件。

圖3B示出了配置為符合以上討論的約束1至5的光學(xué)透鏡組件300的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。圖3C示出了光學(xué)組件透鏡組件300的非球面輪廓數(shù)據(jù)，該非球面輪廓數(shù)據(jù)已經(jīng)基于以上表達(dá)式(1)而得到。

圖3D、圖3E和圖3F分別示出了光學(xué)透鏡組件300的散光曲線、失真曲線和對應(yīng)于空間頻率的調(diào)制傳遞函數(shù)的變化。

基于以下對光學(xué)透鏡組件300的數(shù)據(jù)建模：(i)整個透鏡組件的有效焦距f’，其中f’＝4.0，(ii)焦點(diǎn)數(shù)量F/2.35和(iii)視場FOV，其中，F(xiàn)OV＝35°；以及(iv)照明的主波長是810nm。所建模的光學(xué)透鏡組件的具體約束是：

·f/f1＝1.35；

·f/f2＝-0.98；

·Ta/f＝0.61；

·T＝3.771；

·T/f＝0.94；

·R1/f＝0.28；

·K1＝-0.1651；

·R2/f＝1.19；

·K2＝10.7151；

圖3D、圖3E和圖3F中的數(shù)據(jù)確定本發(fā)明的第三實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了：(i)對于具有小于F/2.35的焦點(diǎn)數(shù)量和在物體空間中具有小于35度的角視場的孔徑(即，入瞳直徑)，具有衍射受限圖像質(zhì)量，(ii)在110lp/mm(線對/毫米)下，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF＞60％，和(iii)低幾何失真，在小于1％下，包括在光學(xué)透鏡組件內(nèi)增加平面平行光學(xué)元件。

圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光學(xué)透鏡組件400。光學(xué)透鏡組件400包括兩個透鏡元件，按從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序：具有第一折射率的第一丙烯酸透鏡元件410、具有第二折射率的第二丙烯酸透鏡元件420、以及設(shè)置于第一透鏡元件的物體側(cè)表面上的孔徑光闌430。第一透鏡元件410包括正彎月透鏡，其具有凸物體側(cè)表面412和凹圖像側(cè)表面414。第二透鏡元件420包括負(fù)透鏡元件，其具有非球面物體側(cè)表面416和非球面圖像側(cè)表面418。在所示實(shí)施例中，第二透鏡元件420具有負(fù)光功率，第一折射率等于第二折射率。

第一透鏡元件410在光學(xué)透鏡組件400的光軸o處的厚度是T1。第一透鏡元件410的圖像側(cè)表面414和第二透鏡元件420的物體側(cè)表面416之間沿著光軸o的距離是T2。第二透鏡元件420在光軸o處的厚度是T3。第二透鏡元件的圖像側(cè)表面和圖像表面440之間的距離是T4。光學(xué)透鏡組件沿著光軸o的總厚度是Ta(即，T1+T2+T3)。沿著光軸o測得的第一透鏡元件410的物體側(cè)表面和圖像表面440之間的總距離是T(即，T1+T2+T3+T4)。將理解，雖然圖4A中示出了圖像表面440，但是其可以并非必須是光學(xué)透鏡組件400的元件。

圖4B示出了配置為符合以上討論的約束1至5的光學(xué)透鏡組件400的詳細(xì)光學(xué)數(shù)據(jù)。圖4C示出了光學(xué)組件透鏡組件400的非球面輪廓數(shù)據(jù)，該非球面輪廓數(shù)據(jù)基于以上表達(dá)式(1)而得到。

圖4D、圖4E和圖4F分別示出了光學(xué)透鏡組件400的散光曲線、失真曲線和調(diào)制傳遞函數(shù)。

基于以下對光學(xué)透鏡組件400的數(shù)據(jù)建模：(i)整個透鏡組件的有效焦距f，使得f＝3.9mm，(ii)焦點(diǎn)數(shù)量F/2.4和(iii)視場FOV，其中，F(xiàn)OV＝35°；以及(iv)用于照明的波長的范圍在780nm至840nm之間。所建模的光學(xué)透鏡組件的具體約束是：

·f/f1＝1.21；

·f/f2＝-0.83；

·Ta/f＝0.67；

·T＝3.67；

·T/f＝0.94；

·R1/f＝0.33；

·K1＝-0.1380；

·R2/f＝1.74；

·K2＝25.0935；

圖4D、圖4E和圖4F中的數(shù)據(jù)確定本發(fā)明的第四實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了：(i)對于具有F/2.4的焦點(diǎn)數(shù)量和在物體空間中具有35度的角視場的孔徑(即，入瞳直徑)，具有衍射受限圖像質(zhì)量，(ii)在110lp/mm(線對/毫米)下，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF＞60％，和(iii)低幾何失真，在小于3％下。

因此，本發(fā)明提供了包含在便攜式電子裝置內(nèi)的用于光學(xué)成像的小型光學(xué)透鏡組件。通過在光學(xué)透鏡組件內(nèi)實(shí)現(xiàn)非球面透鏡元件，本發(fā)明另外使得能夠用傳統(tǒng)的注射成型技術(shù)來制造或批量生產(chǎn)透鏡組件，從而節(jié)省時間、成本和勞力。

本發(fā)明可另外包括一種光學(xué)成像設(shè)備，該光學(xué)成像設(shè)備包括如在任何以上實(shí)施例中描述的光學(xué)透鏡組件和圖像傳感器。光學(xué)成像設(shè)備中的圖像傳感器提供圖像表面。在光學(xué)成像設(shè)備的實(shí)施例中，圖像傳感器相對于光學(xué)透鏡組件的位置與以上在光學(xué)透鏡組件的實(shí)施例中討論的圖像表面的位置重合(例如，參見圖像表面140、240和340)。

光學(xué)成像設(shè)備內(nèi)的光學(xué)透鏡組件可配置為使位于離第一透鏡元件的物體側(cè)表面有限距離處、或者替代地位于光學(xué)上無限遠(yuǎn)處的物體在圖像傳感器上成像。

光學(xué)成像設(shè)備可另外包括照明源，該照明源配置為照亮物體平面(并由此照亮定位于該物體平面處的物體)以用于圖像捕獲。在一個實(shí)施例中，照明源可包括發(fā)光二極管(LED)。在一個實(shí)施例中，照明源可選擇為，發(fā)出僅在160nm或更小的范圍內(nèi)的光學(xué)光譜帶寬內(nèi)的波長。在一更具體的實(shí)施例中，照明源可選擇為，發(fā)出僅在近紅外光譜內(nèi)的、160nm或更小的范圍內(nèi)的光學(xué)光譜帶寬內(nèi)的波長。在又一更具體的實(shí)施例中，照明源可選擇為，發(fā)出僅在大約160nm或更小的光學(xué)光譜帶寬內(nèi)的波長，并且其中，光學(xué)光譜帶寬包括810nm波長。在光學(xué)成像設(shè)備的一實(shí)施例中，照明源可包括配置為發(fā)出如上所述的光學(xué)光譜帶寬內(nèi)的波長的單峰LED。在另一實(shí)施例中，照明源可包括兩個單峰波長LED，其分別配置為發(fā)出760nm和850nm的范圍內(nèi)的波長。在另一實(shí)施例中，照明源可包括配置為發(fā)出850nm的范圍內(nèi)的波長的單峰LED。在一替代實(shí)施例中，照明源可包括配置為發(fā)出940nm至960nm之間的波長的LED。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可在便攜式電子裝置、移動計(jì)算裝置或移動通信裝置(包括但不限于，移動電話、智能手機(jī)、個人數(shù)字助理、平板電腦、筆記本電腦或其他手持通信裝置、條形碼閱讀器和網(wǎng)絡(luò)照相機(jī))內(nèi)執(zhí)行光學(xué)成像設(shè)備。小型光學(xué)透鏡組件導(dǎo)致本發(fā)明特別適合于具有窄深度輪廓的裝置。在一特定實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)成像設(shè)備可設(shè)置在具有外表面(例如，移動電話、筆記本電腦或平板電腦的前表面)的裝置殼體內(nèi)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，裝置殼體的外表面可以是光學(xué)透明的(或透明的)或基本上光學(xué)透明的(或基本上透明的)。

雖然這里描述并舉例說明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是將認(rèn)識到，其僅僅是說明性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離或不背離如由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對其中的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種更改。