【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有物镜和图像接收器的光学组件和一种移动设备。
技术介绍
1、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。每个现代的移动电话几乎都具有一个或多个各自具有成像光学系统的集成的摄像头。光学系统在下文中还被称为“移动光学器件”。提及的摄像头几乎全都安装在移动设备的正面和背面，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。
2、光学器件的品质在近些年持续提高，因此现在可以使用移动光学器件获得品质非常高的图像。在此，越来越大的探测器是一个趋势。在此，探测器的大小由以英制英寸为单位的度量值给出，而不与探测器的实际线性尺寸相对应。在此较大的挑战在于，实现所谓的1英寸传感器的使用。该传感器具有约8mm的半像场对角线。在此，较大的困难在于光学器件的非常受限的(由移动设备、例如智能手机的厚度预先给定的)结构长度，该结构长度典型地介于6mm与8.5mm之间。因此追求以最小的结构空间实现高性能的光学器件。
3、例如在文献cn 110361852 a和blahnik,schindelbeck,smartphone imagingtechnology and its applications[智能手机成像技术及其应用],adv.opt.techn.2021；10(3):145-232(https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/aot-20
技术实现思路
1、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和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和根据下文所述的移动设备来实现。下文还包含本专利技术的其他有利设计方案。
2、用于移动设备的根据本专利技术的光学组件包括物镜和图像接收器。光学组件可以被设计为移动设备的摄像头或摄像头组件。光学组件的结构长度l0为最大10毫米、优选最大8.5毫米。结构长度l0表征光学组件从物镜的第一透镜顶点至图像接收器的最小总长度。物镜优选地包括多个、例如复数个透镜。第一透镜顶点被理解为从物侧计数的第一个透镜的透镜顶点。一个透镜或多个透镜优选地包括光学透明材料。根据本专利技术，图像接收器具有弯曲的探测器表面。换言之，图像接收器因此被设计为弯曲的。
3、根据本专利技术的设计方案显著简化了像场平面化。其背景在下文阐述。y′是半像场对角线(“图像高度”)并且na是成像的像侧的数值孔径，因此系统的光学扩展量e计算为
4、e＝na·y′
5、因此，该设计的特征度量值是光学扩展量e与光学器件的可能的最小机械结构长度l0的比a，即
6、
7、在此，结构长度应为缩回或压缩状态(见下文)下的总长度。在本文中，该总长度通篇假设为8.5mm。为了明确这一挑战，首先假设光学器件的近轴单透镜模型，为此还参见图1。光圈在此位于(模型中唯一的)透镜附近，尽可能远离像平面。物空间的半视场角ω由下式给出
8、
9、大致对应于结构长度的半像场对角线y′≈l得到非常大的45度的半视场角(ω≈45°)。如果光圈甚至安装在第一透镜与图像接收器之间，则ω的值相对应地提高。由于结构空间限制在8.5mm，因此在第一透镜前不可能使用光圈。与此相对应地，在考虑机械边界条件的情况下，必须调整光学器件设计，以减小物侧的半视场角。在这种极端的视场角下，像场平面化是非常特别的挑战。同样，因此必须简化对像场平面化的校正。此外，在探测器表面上，主光束在像场边缘处的入射角预计明显超过通常的30度至35度(相对于探测器表面的垂线)——在之前进行的近轴观察中，该入射角更确切地为45度。如此高的入射角使得辐射难以耦合到图像接收器中。
10、由于探测器表面的弯曲设计方案，因此通过减小探测器上的主光束角来简化像场平面化。这使得光易于耦合到图像接收器中。在探测器表面的根据本专利技术的弯曲设计方案中，可以从图像接收器的光轴径向地测量像场对角线。
11、图像接收器可以具有球形或锥形或非球形或圆柱形弯曲的探测器表面。在优选的变体中，图像接收器具有凹形、尤其相对于入射光方向凹形弯曲的探测器表面，例如球形或锥形或非球形或圆柱形弯曲的探测器表面。非球面被理解为旋转对称面，其表面可以具有曲率半径彼此相异的区域。在具有高纵横比的矩形图像接收器的情况下，圆柱形的曲面是有利的。
12、弯曲的探测器表面可以具有曲率半径rd，对于该曲率半径适用：曲率半径rd与结构长度l0的商值小于5，例如小于3，优选地小于2.5。因此对应的参量g适用：
13、
14、例如在结构长度小于10毫米时，弯曲的探测器表面可以比曲率半径为-20毫米的表面更加弯曲。探测器表面尤其可以具有-16毫米的曲率半径。中心点比表面更靠近物体的表面的曲率半径通常为负。在空气-玻璃表面或本文的空气-探测器表面的情况下，这与凹形表面相对应。主光束在图像接收器处的射入角(“入射角”)可以为最大30度，优选地最大20度。
15、在特别有利的变体中，物镜整体或物镜的至少一部分沿中心轴线相对于图像接收器以在缩回或压缩状态与伸展状态或运行状态之间可移位或可行进、即通过平移可运动的方式布置。尤其，只有物镜的至少一部分、例如物镜的至少一个透镜可以以可移位的方式布置，而物镜的至少一个其他部分以固定、即不可移位的方式布置。例如可以存在靠近或直接固定布置在图像接收器前方的场透镜。物镜的各个部分可以以可移位不同距离的方式布置。物镜的各个部分可以以相对于彼此可移位的方式布置，例如在实现变焦光学器件的范畴内。中心轴线尤其可以是如下轴线，该轴线与图像接收器的探测器表面的顶点处的表面法线平行地延伸。中心轴线还可以沿光学组件的光轴延伸。在有利的变体中，光学组件在压缩状态下的结构长度l0为最大10毫米，优选地最大8.5毫米，和/或光学组件在运行状态下的结构长度l1为至少12毫米，优选地至少13毫米。
16、可移位性具有如下优点：可以减小物侧的半视场角。此外，该设计方案有助于减小图像接收器、具体地探测器表面处的主光束角，这有利于光耦合到探测器中。从第一透镜顶点至最后一个透镜顶点的物镜的结构长度例如可以对应于移动设备、例如智能手机的厚度。然而，整个光学器件可以在伸缩布置的意义上沿光轴移位或行进。物镜尤其可以在拍摄期间远离图像接收器从智能手机的壳体中移出，以便因此获得从前透镜到成像器、尤其探测器表面的更大间距。
17、通过将整个物镜移离图像接收器，还存在以下可能性：设计直径比探测器表面的直径明显更小的透镜。与常规的移动光学器件相比，透镜直径现在主要由系统的透镜的自由光圈直径引起，其次才是图像接收器的大小、具体地探测器表面的大小。这一方面节省了材料，而另一方面还允许更大的封装密度，即每毫米系统长度有更多的透镜。因此就可以在物镜中安置更大数量的(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于移动设备(15)的光学组件(10)，所述光学组件包括物镜(11)和图像接收器(12)，其中所述光学组件(10)的结构长度L0为最大10毫米，
2.根据权利要求1所述的光学组件(10)，
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学组件(10)，
4.根据权利要求1至3之一所述的光学组件(10)，
5.根据权利要求1至4之一所述的光学组件(10)，
6.根据权利要求5所述的光学组件(10)，
7.根据权利要求5或6所述的光学组件(10)，
8.根据权利要求5至7之一所述的光学组件(10)，
9.根据权利要求1至8之一所述的光学组件(10)，
10.根据权利要求1至9之一所述的光学组件(10)，
11.根据权利要求1至10之一所述的光学组件(10)，
12.根据权利要求1至11之一所述的光学组件(10)，
13.根据权利要求12所述的光学组件(10)，
14.一种移动设备(15)，所述移动设备包括根据权利要求1至13之一所
15.根据权利要求14所述的移动设备(15)，
...【技术特征摘要】
1.一种用于移动设备(15)的光学组件(10)，所述光学组件包括物镜(11)和图像接收器(12)，其中所述光学组件(10)的结构长度l0为最大10毫米，
2.根据权利要求1所述的光学组件(10)，
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学组件(10)，
4.根据权利要求1至3之一所述的光学组件(10)，
5.根据权利要求1至4之一所述的光学组件(10)，
6.根据权利要求5所述的光学组件(10)，
7.根据权利要求5或6所述的光学组件(10)，
8....
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