用于相机模块的光学系统、具有光学系统的相机模块和制造光学系统的方法技术方案

提供了一种用于具有图像传感器(16)的相机模块(22)的光学系统(10)。所述光学系统(10)包括多个光学部件，所述光学部件包括：a)透明罩盖元件(12.1)；b)红外吸收截止滤光器(12.2)；以及c)光学透镜(14)，其中光学部件a)、b)、c)按顺序a)至c)沿着经过所述光学部件而到图像传感器(16)上的入射光学射束路径(20)布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于相机模块的光学系统、具有光学系统的相机模块和制造光学系统的方法
本专利技术涉及一种用于相机模块的光学系统、一种具有该光学系统的相机模块以及一种制造该光学系统的方法。
技术介绍
与人类眼睛相比，诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)或CCD(电荷耦合器件)图像传感器之类的相机传感器典型地还对红外(IR)光是敏感的。因此，由于颜色和亮度中的像差，红外光组件可能导致所记录的图像中的缺陷。为了消除或减少所显示的图像中由IR光导致的误差，常常在成像透镜与图像传感器之间设置IR截止滤光器，使得在将可见光透射到图像传感器的同时阻挡IR光。然而，使用IR截止滤光器要求传感器与物镜之间有附加空间，并因而要求较大的后焦距(BFL，backfocallength)。这会增加相机模块的厚度。其中，滤光器对图像传感器的空间接近性要求滤光器的表面光洁度良好，这是因为光线畸变将会被映射到附近的像平面并且因而在所记录的图像中可能是可见的。如果使用红外吸收玻璃作为红外滤光器，则由于通常低的机械稳定性的原因而出现另一问题。跌落测试已经示出，相机模块中的薄的红外吸收玻璃滤光器可轻易地破碎。US2014/0043677A1公开了一种红外截止(IR截止)滤光器，其包括基底和涂布在基底上的IR截止膜。该IR截止膜由交替地堆叠在基底上的三十二个高折射率层和三十二个低折射率层构成。第一高折射率层与基底相接触，而第一低折射率层涂布在第一高折射率层上。US2013/0286470A1公开了一种IR截止滤光器和包括该IR截止滤光器的透镜模块。IR截止滤光器包括由蓝宝石制成的基底和形成于基底上的膜。该膜被配置用于增大基底的IR反射率，并且涂布在该基底上，所述膜包括交替地堆叠在基底上的数个高折射率层和数个低折射率层。US2012/0261550A1公开了一种具有用于图像拍取的滤光构件的光学透镜组件，所述滤光构件从物侧沿着光轴顺序地布置到像侧。滤光构件可以对红外光进行过滤并且包括可以吸收红外光的玻璃。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于相机模块的光学系统，所述光学系统对红外光进行过滤、具有降低的空间要求并且具有改善的机械强度和改善的光学性能。该目的通过如独立权利要求中所限定的设备和方法来解决。具体实施方式在从属权利要求中限定。依照一个方面，本专利技术涉及一种用于相机模块的光学系统，其中相机模块包括图像传感器。光学系统包括多个光学部件。所述光学部件包括：a)透明罩盖元件；b)红外吸收截止滤光器或吸收IR截止滤光器，以及c)物镜。与红外反射干涉滤光器相比，所述吸收IR截止滤光器具有以下优点：其光学性质几乎不依赖于视角或入射光的角度。特别地，根据本专利技术的红外吸收截止滤光器在波长在800nm以上的近红外范围中具有高吸收(优选地在介于800与1100nm之间的范围中具有小于0.1的透射)，并且在可见范围中具有高透射(在从380nm到780nm的可见波长范围中，优选地具有至少0.2、更优选地至少0.5的平均透射)。物镜可以是单个光学透镜或包括若干光学透镜的透镜组件。光学部件a)、b)、c)按顺序a)至c)沿着经过所述光学部件而到图像传感器上的入射光学射束路径布置。依照另一方面，本专利技术涉及一种包括所述光学系统的相机模块。依照另一方面，本专利技术涉及一种制造所述光学系统的方法。所述方法包括：i)提供透明罩盖元件，所述罩盖元件优选地由经化学强化的玻璃或蓝宝石制成；ii)通过向所述罩盖元件添加红外吸收截止滤光器、优选红外吸收滤光玻璃元件(例如滤光玻璃片材或基底)或红外吸收层(例如有机墨或膜)来生产保护性IR滤光器，所述红外吸收截止滤光器因而覆盖所述罩盖元件的背面；iii)提供物镜；以及iv)沿着继续到所述图像传感器上的入射光学射束路径，在所述保护性IR滤光器与所述图像传感器之间的位置处布置所述物镜，所述罩盖元件的正面暴露于所述入射光学射束。所述截止滤光器可以包括基底，其中在所述基底的至少一侧上布置滤光层，所述滤光层包括基质，所述基质包含溶解于所述基质中的至少一种有机染料或色素。所述有机染料可以是可溶解在常规溶剂中的。优选的染料一直到至少140℃是长期热稳定的，并且可以承受150℃至300℃、优选地200°至270℃的短期热应力。“长期”可以理解为超过60分钟的时段，优选地为至少100小时的时段。“短期”可以理解为不超过60分钟的时段，优选地不超过30分钟的时段。有机染料优选地选自偶氮染料、聚甲炔染料、花青染料、三苯甲烷染料、羰基染料：蒽酮、靛蓝、卟啉和酞菁，其中酞菁和卟啉是优选的。所选染料取决于相关波长范围。对于蓝色滤光器或IR截止滤光器，可以使用蓝绿色染料。至少一种染料溶解于基质中。该基质优选地包括结合剂，该结合剂是将其它材料保持在一起以形成在机械上、化学上紧密结合的整体的物质，或者作为粘合剂。由于结合剂可以使用具有所要求的成膜性质的化合物，诸如具有充足聚合物重量的塑料或聚合物。可替换地，在涂布基底之后，基质可以通过交联和/或聚合反应而在原位形成。结合剂可以是聚氨酯树脂、溶胶-凝胶化合物、杂化聚合物、硅酮(有机和/或无机地固化和交联)、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、EVA(乙烯醋酸乙烯酯)树脂、聚酯树脂或其混合物。在本文中，罩盖元件的正面与背面相对。换言之，保护性IR滤光器包括罩盖元件和红外吸收截止滤光器，保护性IR滤光器布置成使得红外吸收截止滤光器面向物镜。其因而布置在罩盖元件与物镜之间。当利用相机模块拍取物体的图像时，入射光学射束路径横贯该光学系统。在此，射束路径是经过光学部件到图像传感器上的所有射线路径之和，因而是贡献于要生成的物体图像的所有射线路径之和。光学部件按以下方式与图像传感器对准：被引导至相机的图像传感器的光必须穿过该光学系统的光学部件。以上提到的顺序a)至c)意味着经过光圈的射束路径首先穿过透明罩盖元件，继而穿过红外吸收截止滤光器，并且继而穿过物镜，通过物镜将射束路径引导到图像传感器上。顺序a)至c)使得能够实现光学系统的总长度的有效减小，因而允许相机模块的小且紧凑的设计，尤其是小型化的相机模块，相机模块可以是智能电话的一部分。考虑到每个智能电话被设计成包括相机模块，其中智能电话一般具有关于降低所使用的组件的空间要求的极端迫切需要，本光学系统极其良好地适合于使用在智能电话中，或者一般地使用在小型化的相机模块中。在一个实施方式中，罩盖元件可以形成为由具有在伍德尔(Woodell)标度上至少为7的硬度的材料制成的片材。优选地，所述材料是以下中的一个：蓝宝石、尖晶石、氧氮化铝、碳硅石、刚玉、石英。为了也改善机械耐久性，经化学强化的玻璃可以用于罩盖元件。在优选实施方式中，红外吸收截止滤光器和罩盖元件可以组合成保护性IR滤光器，该保护性IR滤光器包括布置在罩盖元件的背面上的滤膜。在本文档中，相对于入射光学射束路径来定义光学元件的正面和背面，该入射光学射束路径通过进入光学元件的正面并且离开光学元件的背面而穿过该光学元件。保护性IR滤光器是两层材料，其可以被形成i)为层压材料，或者ii)为涂布材料，其中红外吸收滤膜涂布在罩盖元件上。优选的是将罩盖元件粘合(cement)到红外吸收截止滤光器，例如通过使用合适的环氧树脂作为光学粘合剂来粘合。然而，红外吸收截止滤光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有图像传感器(16)的相机模块(22)的光学系统(10)，所述光学系统(10)包括多个光学部件，所述光学部件包括：a)透明罩盖元件(12.1)；b)红外吸收截止滤光器(12.2)；以及c)光学透镜(14)；其中所述光学部件a)、b)、c)按顺序a)至c)沿着经过所述光学部件而到所述图像传感器(16)上的入射光学射束路径(20)布置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于具有图像传感器(16)的相机模块(22)的光学系统(10)，所述光学系统(10)包括多个光学部件，所述光学部件包括：a)透明罩盖元件(12.1)；b)红外吸收截止滤光器(12.2)；以及c)光学透镜(14)；其中所述光学部件a)、b)、c)按顺序a)至c)沿着经过所述光学部件而到所述图像传感器(16)上的入射光学射束路径(20)布置。2.根据权利要求1所述的光学系统(10)，其中所述罩盖元件(12.1)形成为由选自蓝宝石、经化学强化的玻璃、尖晶石、氧氮化铝、碳硅石、刚玉、石英的材料制成的片材，和/或所述截止滤光器(12.2)形成为优选地由蓝色玻璃制成的红外吸收滤光玻璃元件、诸如滤光玻璃片材或基底、或者形成为诸如有机墨或有机膜之类的红外吸收层。3.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统(10)，其中所述红外吸收截止滤光器(12.2)和所述罩盖元件(12.1)组合成保护性IR滤光器(12)，所述保护性IR滤光器(12)由所述罩盖元件(12.1)的背面上的滤膜构成，所述保护性IR滤光器(12)是形成i)为层压材料或ii)为涂布材料的两层材料，其中所述滤膜涂布在所述罩盖元件(12.1)上。4.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统(10)，其中所述保护性IR滤光器(12)包括IR反射层(12.3)，所述IR反射层(12.3)布置在或作为涂层形成在所述罩盖元件(12.1)的一个面上，或者可选地在所述红外吸收截止滤光器(12.2)的一个面上。5.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统(10)，其中所述保护性IR滤光器(12)包括抗反射层(12.4)，所述抗反射层(12.4)布置在或作为涂层形成在所述罩盖元件(12.1)的一个面上，或者可选地在所述红外吸收截止滤光器(12.2)的一个面上。6.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统(10)，其中所述保护性IR滤光器(12)包括IR反射和抗反射混合层(12.5)，所述IR反射和抗反射混合层(12.5)布置在或优选作为涂层形成在所述罩盖元件(12.1)的一个面上，或者可选地在所述红外吸收截止滤光器(12.2)的一个面上。7.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统(10)，其中抗反射层涂布在所述罩盖元件(12.1)的正面上，或者可选地在背面上，或者在正面和背面二者上。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：候登科，陈璠，R比尔图姆费尔，
申请(专利权)人：肖特玻璃科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32