一种光学系统(400)包括微透镜阵列(104)、图像传感器(108)和PCB(206)。微透镜阵列(104)通过围绕微透镜阵列(104)的非活动区域(404)分配的胶线(804)或胶滴(802)接合到图像传感器(108)。图像传感器(108)可以通过仅施加在图像传感器(108)的中心区域上的粘合剂材料层(502)接合到PCB(206)。可替代地，图像传感器可以搁置在放置在加强件(207)上方的导热树脂层(109)上，并且图像传感器可以通过布置在图像传感器(108)的至少一侧的一个或多个胶滴(111)或胶线(113)或者通过横向围绕图像传感器(108)的粘合剂层(115)附接到PCB(206)。光学系统(400)解决了图像传感器与微透镜阵列之间由温度变化引起的未对准问题。由温度变化引起的未对准问题。由温度变化引起的未对准问题。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含微透镜阵列的光学系统
[0001]本专利技术属于微透镜阵列、包含微透镜阵列的光学系统、光场图像和光场相机领域。
技术介绍
[0002]微透镜阵列是微光学结构中的常见元件，具有广泛的应用，特别是在成像和照明领域。在诸如全光相机等光场设备领域，微透镜阵列发挥着重要作用。
[0003]全光相机是成像设备，其不仅能够捕获场景的空间信息，还能够捕获场景的角度信息。这种捕获的信息被称为光场(LF)，其可以被表示为四维元组LF(px,py,lx,ly)，其中px和py选择光线到达图像传感器的方向并且lx，ly是这些光线的空间位置。全光相机通常由放置在图像传感器前面的微透镜阵列构成。
[0004]在全光相机中，微透镜阵列和图像传感器之间的完美平行对准极为重要。需要达到严格的公差，否则光学系统将无法正确工作。或者，替代地，需要在相机中存储大量的校准数据，以使光学系统正常地工作。
[0005]图像传感器和微透镜阵列之间的未对准问题可能有各种各样的原因。最明显的一个原因是两个部件之间的机械对准不良。微透镜阵列附接到图像传感器的方式(直接粘合、使用支架等)可能是未对准的原因，尤其是在系统中引入机械应力的情况下。
[0006]此外，图像传感器附接到印刷电路板(PCB)，或附接到基板或加强件，基板或加强件又(in turn)附接到PCB。图像传感器附接到PCB或加强件的方式也可能影响图像传感器的翘曲，尤其是在机械应力下。
[0007]可能导致未对准问题的另一个来源是加强件(和/或PCB)、图像传感器和微透镜阵列之间的不同热膨胀系数，因为不同的热膨胀系数直接取决于这些部件的不同材料。
[0008]所有这些问题都可能单独或共同地对微透镜阵列和图像传感器之间的完美平行对准产生负面影响，显著损害相机的性能。事实上，机械对准、图像传感器的翘曲、PCB、加强件以及构成相机的几种材料的不同热膨胀的问题都需要同时加以考虑，因为机械对准取决于微透镜阵列和图像传感器附接在一起的方式，并且这也取决于材料如何随温度膨胀和收缩。
[0009]随着系统小型化，微透镜阵列和图像传感器之间的最终未对准问题变得更加微妙，因为需要遵守更严格的公差。需要达到尽可能对温度变化不敏感的最佳机械对准。
[0010]这个问题在现有技术中已经被注意到。例如，专利文件US8290358
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B1解决了不同热位移引起的未对准问题，但该文件中并没有实际提出解决方案。专利文件US20150288861
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A1公开了图像传感器的翘曲导致光学系统不精确的情况，试图通过在透镜堆叠阵列中引入翘曲来补偿它们，但这种解决方案在平行对准方面不是最优的并且非常取决于温度振荡。
[0011]因此，需要一种光学系统来解决上述由热偏移引起的图像传感器和微透镜阵列之间的未对准问题。
技术实现思路
[0012]本专利技术涉及一种具有微透镜阵列和小型化全光相机的光学系统，包括解决或至少减少图像传感器和微透镜阵列之间的未对准，尤其是那些由温度变化引起的未对准的方法。
[0013]光学系统包括附接到图像传感器的微透镜阵列结构，图像传感器又(in turn)直接或通过基板或加强件附接到PCB，其中减少了微透镜阵列和图像传感器之间的未对准以避免存储关于两个部件的相对位置及其可能随温度变化的复杂校准信息。
[0014]在光学系统中，微透镜阵列使用粘合剂、胶水或泡沫直接接合到图像传感器。该物质可以分布在微透镜阵列的非活性区域周围，在图像传感器和微透镜阵列之间形成点或线的集合/图案。胶水也可以滴在阵列的四个角中或微透镜阵列的侧面上。胶水可以分布在微透镜阵列上、图像传感器上或两个部件之间的气隙处。胶滴或胶线的粘合剂材料优选是导热的。
[0015]在实施例中，图像传感器通过一层粘合剂材料接合到PCB，粘合剂材料优选地是导热的，仅施加在图像传感器的基座的中心区域上，由粘合剂材料占据的区域优选地延伸到低于图像传感器的总面积的10％的表面，其原点位于图像传感器的中心。在另一个实施例中，图像传感器通过施加在图像传感器(108)的至少一个侧面上的弹性粘合剂材料接合到PCB。
[0016]在另一个实施例中，该系统包括树脂层，该树脂层放置在图像传感器的基座和印刷电路板(其底部又可能附接有加强件)之间或在图像传感器的基座和加强件(其又附接到印刷电路板)之间，并且图像传感器通过施加在图像传感器的至少一个侧面上的至少一个胶滴或胶线(优选地由弹性粘合剂材料制成)或者通过施加在图像传感器的一个或多个侧面上(优选地施加在所有侧面上)的粘合剂层接合到印刷电路板。(一个或多个)胶滴、(一个或多个)胶线或粘合剂层的粘合剂材料优选是导热的。
[0017]在实施例中，图像传感器通过施加在图像传感器的单个侧面上的胶滴接合到印刷电路板，并且树脂层放置(但不胶合)在图像传感器的基座和PCB或附接到PCB的加强件之间。这种结构保证了由热膨胀和收缩引起的PCB相对于加强件和图像传感器的更自由的位移，同时避免对图像传感器或其它部件产生不必要的机械应力，因为它仅在一个点，即单滴胶水上机械固定到系统。
[0018]在另一个实施例中，图像传感器通过施加在图像传感器的多个侧面上的多个胶滴或胶线，并且优选地使用施加在图像传感器的相对侧面上的两个或更多个胶线接合到印刷电路板。
[0019]在又一个实施例中，图像传感器通过施加在图像传感器的侧面上的高弹性粘合剂层接合到印刷电路板，并且在图像传感器的基座和PCB或附接到PCB的基板或加强件之间铺设(不是粘合)树脂层。粘合剂层的弹性足够高，以保证对PCB和相机的所有其它部件因温度变化引起的膨胀和收缩做出弹性反应。这种弹性反应将通过抵消来自任何不同X
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Y平面方向的机械力来防止传感器相对于其初始位置的任何位移。
[0020]在实施例中，内置微透镜的玻璃基板由热膨胀系数(CTE)与图像传感器的CTE匹配，其中最大差异为Δ＝3x10
‑6K
‑1的材料制成。
[0021]在实施例中，光学系统包括构建在微透镜阵列的非活动区域中的支撑块，优选地
具有相同的玻璃或聚合物材料。这些块被布置成支撑微透镜阵列，确保在Z方向(垂直于图像传感器的方向)上更容易对准，同时限制围绕X轴和Y轴(俯仰和滚动)的倾斜，也有助于保持微透镜阵列和图像传感器之间的平行度。
[0022]本专利技术的光学系统可以集成到全光相机或全光微型相机中以用于电子移动设备。电子移动设备例如可以是智能电话、平板电脑、膝上型电脑或袖珍相机等。它还可以是用于物联网(IoT)应用、AR/VR应用或任何其它相机应用的设备。本专利技术的另一方面涉及一种用于便携式设备的全光相机，其中该全光相机包括前述的光学系统。
[0023]为了描述本专利技术，将考虑以下定义和缩写词：
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微透镜阵列或MLA：布置成阵列的多个小透镜(微透镜)。
[0025]‑
小透镜或微透镜：形成微透镜阵列的每个小本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统，包括微透镜阵列(104)、图像传感器(108)和印刷电路板(206)，其中微透镜阵列(104)直接粘合到图像传感器(108)。2.如权利要求1所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过仅施加在图像传感器(108)的基座的中心区域上的粘合剂材料层(502)接合到印刷电路板(206)。3.如权利要求2所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过加强件(207)接合到印刷电路板(206)。4.如权利要求1所述的光学系统，系统(1700、1800、1900)包括放置在图像传感器(108)的基座和以下之一之间的树脂层(109)：印刷电路板(206)，附接到印刷电路板(206)的加强件(207)，或者具有附接在其底部的加强件的印刷电路板。5.如权利要求4所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的至少一个侧面上的至少一个胶滴(111)或胶线(113)接合到印刷电路板(206)。6.如权利要求5所述的光学系统，其中所述至少一个胶滴(111)或胶线(113)由弹性粘合剂材料制成。7.如权利要求5至6中的任一项所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的单个侧面上的胶滴(111)接合到印刷电路板(206)。8.如权利要求5至6中的任一项所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的多个侧面上的多个胶滴(111)或胶线(113)接合到印刷电路板(206)。9.如权利要求8所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的相对侧面上的胶线(113)接合到印刷电路板(206)。10.如权利要求1至4中的任一项所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的至少一个侧面上的弹性粘合剂材料接合到印刷电路板(206)。11.如权利要求10所述的光学系统，其中图像传感器(108)通过施加在图像传感器(108)的所有侧面上的弹性粘合剂层(115)接合到印刷电路板(206)。12.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：弗托斯传感与算法公司，
类型：发明
国别省市：
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