專利名稱：光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)的制作方法
光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實施例涉及光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)及其安裝構(gòu)造和制造方法。
技術(shù)背景
通常類型的可變焦系統(tǒng)包括多個固體透鏡，其中可以調(diào)節(jié)兩個或更多個透鏡之間 的相對距離以改變透鏡系統(tǒng)的焦距。這種系統(tǒng)的缺點在于相對較大的形狀因子，該相對較 大的形狀因子限制了包含有可變焦系統(tǒng)的裝置的尺寸。
隨著對小型化裝置的需求日益增加，期望具有更小的形狀因子和改進(jìn)的性能的光 學(xué)系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)，系統(tǒng)具有配置成將源自布置在不同距離 處的目標(biāo)的光線同時地聚焦在與透鏡組件保持固定距離的第一焦平面上的透鏡組件。目標(biāo) 可以布置在離透鏡組件近的距離處或者接近無窮遠(yuǎn)的距離處。為了這個目的，透鏡組件具 有至少一種非均勻光學(xué)特性。
可以設(shè)想不同的構(gòu)造來在透鏡組件中實現(xiàn)至少一種非均勻光學(xué)特性。在一個實施 例中，至少一個透鏡可以具有至少一種漸變光學(xué)特性，即漸變透鏡。在另外的實施例中，至 少一些透鏡具有在每一個透鏡中基本上均勻的光學(xué)特性，即非漸變透鏡；至少兩個透鏡具 有至少一種不同的光學(xué)特性。在特定的實施例中，至少一些透鏡可以沿不同的方向布置。
在特定的實施例中，可以設(shè)置定位結(jié)構(gòu)來支撐這些透鏡。在特定的實施例中，可以 采用合適的致動器(如壓電致動器)與本發(fā)明的實施例配合使用以執(zhí)行變焦或聚焦功能。
本發(fā)明的實施例對于提供能夠?qū)⒃醋圆贾迷诓煌嚯x處的目標(biāo)的光線同時地聚 焦在與離透鏡組件間保持固定距離的第一焦平面上的光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)特別有利。因此， 本發(fā)明的實施例使得成像裝置具有小且緊湊的形狀因子，同時還提供良好的聚焦以及在一 些應(yīng)用中的變焦功能。


圖IA示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有包括兩個透鏡的透鏡組件的光學(xué)系統(tǒng)。
圖IB示出與在設(shè)置在像平面的圖像傳感器配合使用的圖IA的實施例。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有包括多于兩個透鏡的透鏡組件的光學(xué) 系統(tǒng)。
圖3示出具有包括多個透鏡的透鏡組件的光學(xué)系統(tǒng)，其中至少一些透鏡沿不同的 方向設(shè)置。
圖4示出具有包括形成在透鏡中的微小缺陷的透鏡組件的光學(xué)系統(tǒng)。
圖5示出具有其中的一個透鏡與定位結(jié)構(gòu)形成為一體的透鏡組件的光學(xué)系統(tǒng)。
圖6示出一種具有其中的一個透鏡在裝配位置與定位結(jié)構(gòu)形成為一體的透鏡組 件的光學(xué)系統(tǒng)。
圖7A是壓電致動器的側(cè)向截面圖。
圖7B是圖7A中的壓電致動器的俯視或仰視圖。
圖7C示出由控制電路產(chǎn)生的輸出電壓圖的示例性曲線。
圖8A和8B分別示出與圖IA和圖3的實施例配合使用的壓電致動器。
圖9A至9C示出適合用作眼睛植入物或處方眼鏡的光學(xué)系統(tǒng)的示例。
具體實施方式
在接下來的描述中，闡明了大量的特定細(xì)節(jié)以便透徹地理解本發(fā)明的各種示例性 實施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在不需要一些或所有的這些特定細(xì)節(jié)的情況 下實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。在其它示例中，沒有詳細(xì)描述眾所周知的工藝操作以不對所說明 的實施例的相關(guān)方面產(chǎn)生不必要的混淆。在圖中，類似的附圖標(biāo)記表示貫穿在這些圖中的 相同或相似的功能或特征。應(yīng)認(rèn)識到圖IA-圖1B、圖2-圖6、圖8A-圖8B和圖9A-圖9C 是從與各自的光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行的平面上截取的截面圖。
本發(fā)明的實施例(例如但不限于在圖IA-圖1B、圖2-圖6、圖8A-圖8B和圖9A-圖 9C中示出的)包括透鏡組件，該透鏡組件包括以并置排列的方式布置的多個透鏡。透鏡可 以是透明基質(zhì)，包括但不限于例如玻璃、環(huán)氧樹脂、聚合物、單體、塑料、適合的光學(xué)材料、光 學(xué)活性物質(zhì)或者是這些材料的組合。形成透鏡的每一種材料可以是可變形的或不可變形 的、彈性的或彈性體的、可壓縮的或/不可壓縮的、或者是非彈性的或固定的。在成品中，至 少一個透鏡可以是固態(tài)的、或者是柔性形狀的、或者是柔性態(tài)的、或者是液態(tài)的、或者是流 動態(tài)的、或者是流動形態(tài)的。在透鏡組件的制造期間，可以以氣態(tài)、固態(tài)、或液態(tài)，或者以柔 性形狀來提供透鏡?？梢圆捎枚喾N方法來提供并置排列的多個透鏡，這些方法包括但不限 于對分離的透鏡基質(zhì)層進(jìn)行耦合、從單透鏡基質(zhì)生長透鏡基質(zhì)層。
該光學(xué)系統(tǒng)的透鏡組件可進(jìn)行動作以將源自不同距離的光線同時地聚焦在第一 焦平面上。更具體地，可以將源自近距離(如至少幾個毫米)處的目標(biāo)的平行的、會聚的或 發(fā)散的光線，以及來自遠(yuǎn)物或近無窮遠(yuǎn)距離處的目標(biāo)的平行的或接近平行的光線同時地聚 焦在第一焦平面上，同時將聚焦質(zhì)量保持在可接受的容許限度內(nèi)。在特定的實施例中，第二 焦平面(在其上可以形成近物圖像)和第三焦平面(在其上可以形成遠(yuǎn)物圖像)之間的分 隔距離應(yīng)當(dāng)具有可接受的容許限度，例如至多約士300微米、至少約士300微米。不論光學(xué) 系統(tǒng)是對近距離處的目標(biāo)、或是對近無窮遠(yuǎn)距離處的目標(biāo)、或是對兩者都聚焦時，第一焦平 面均可以適當(dāng)?shù)乇３峙c透鏡組件間的固定的距離。因此，當(dāng)對不同距離處的目標(biāo)聚焦時，光 學(xué)系統(tǒng)不需要改變透鏡組件與第一焦平面或像平面之間的相對距離，其中，目標(biāo)的圖像聚 焦在第一焦平面或像平面上以待由圖像傳感器捕捉所聚焦的圖像。換言之，用于形成所捕 捉的布置在不同距離處(包括近距離處和近無窮遠(yuǎn)距離處)的圖像的第一焦平面相對于透 鏡組件是固定的。由于當(dāng)進(jìn)行聚焦功能時不需要透鏡之間的相對移動，因此光學(xué)系統(tǒng)需要 較小的空間和較少的功率?？梢詫⑾衿矫孀鳛閳D像傳感器的一部分提供，圖像傳感器可以 是例如但不限于電荷耦合器件(CCD)、互補金屬氧化半導(dǎo)體(CM0Q有源像素傳感器和攝影 膠片。
可以通過使在透鏡組件中具有至少一種非均勻光學(xué)特性，來在不調(diào)節(jié)第一焦平面 和透鏡組件之間的相對距離的情況下實現(xiàn)近距離處的目標(biāo)和近無窮遠(yuǎn)距離處的目標(biāo)的同 時聚焦。為此可以采用多種結(jié)構(gòu)，下文中對其中一些方式進(jìn)行了說明。在一個實施例中，至 少一個透鏡可以具有至少一種漸變光學(xué)特性(還稱為漸變透鏡)，其中根據(jù)預(yù)設(shè)的或非預(yù) 設(shè)的曲線，透鏡的至少一種光學(xué)特性逐漸地或突然地變化?？梢酝ㄟ^控制透鏡材料的雜質(zhì) 成分，或控制透鏡制造過程中的溫度曲線或生長環(huán)境曲線來實現(xiàn)漸變。在另外的實施例中， 至少一些透鏡的每一個透鏡中具有大致均勻的光學(xué)特性(也稱為非漸變透鏡)，至少兩個 透鏡可以具有至少一種不同的光學(xué)特性。在又一個實施例中，透鏡組件可以包括漸變透鏡 和非漸變透鏡這兩者。在特定實施例中，至少兩個透鏡可以沿不同的方向排列。上述的在 透鏡組件中實現(xiàn)至少一種非均勻光學(xué)特性的結(jié)構(gòu)以及其它未說明的結(jié)構(gòu)通常可以應(yīng)用于 本發(fā)明的實施例，因此在接下來的關(guān)于每個實施例的段落中將不作重復(fù)說明。
在本公開中，術(shù)語“光學(xué)特性”包括但不限于折射率、透光系數(shù)、吸收系數(shù)、色散本 領(lǐng)、偏振、拉伸性能、阿貝數(shù)、焦距、屈光力、反射性能、折射性能、光斑大小、分辨率、調(diào)制傳 遞函數(shù)(MTF)、失真和衍射性能。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可以提供定位結(jié)構(gòu)以支撐透鏡。在其它特定的實施例 中，可以不要求定位結(jié)構(gòu)。取決于光學(xué)系統(tǒng)預(yù)期的應(yīng)用，定位結(jié)構(gòu)可以包括耐熱材料，耐熱 材料包括但不限于液晶塑料、黑液晶塑料、環(huán)氧樹脂、聚合物和單體。液晶塑料可以包括玻 璃纖維或釉料。如果需要，定位結(jié)構(gòu)可以包括便于將光學(xué)系統(tǒng)裝配或安裝到外部機(jī)構(gòu)或裝 置的螺紋。定位結(jié)構(gòu)可由透明或不透明(不透光)的材料形成。如果使用耐熱材料，則光 學(xué)系統(tǒng)可以在高溫環(huán)境中(如回流換熱爐中)使用。
圖IA示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)100包括透鏡組件110， 透鏡組件110包括第一透鏡IlOa和與第一透鏡IlOa并置的第二透鏡110b?？梢蕴峁┒ㄎ?結(jié)構(gòu)120(定位結(jié)構(gòu)120如圖所示，但不限于這種結(jié)構(gòu))來支撐透鏡110a、110b?？梢栽诙?位結(jié)構(gòu)120上設(shè)置螺紋以便于將光學(xué)系統(tǒng)100裝配或安裝到外部機(jī)構(gòu)或裝置上。
圖IB示出與設(shè)置在成像裝置中的像平面配合使用的圖IA的實施例。如圖IB所 示，可以將來自近物平行的、會聚的或發(fā)散的光線，以及來自近無窮遠(yuǎn)距離處目標(biāo)的平行的 或接近平行的光線同時地聚焦在第一焦平面或像平面130上，該第一焦平面或像平面130 可以保持與透鏡組件110間的固定的距離。
圖2示出具有透鏡組件210的光學(xué)系統(tǒng)200，光學(xué)組件210包括多個透鏡210a、 210b、210c、210d、210e、210f、210g?？梢栽诙ㄎ唤Y(jié)構(gòu)220上設(shè)置螺紋以便于將光學(xué)系統(tǒng)200 裝配或安裝到外部機(jī)構(gòu)或裝置上。盡管圖2示出了由七個透鏡形成的透鏡組件，但應(yīng)當(dāng)認(rèn) 識到，在本發(fā)明的其它實施例中，可以設(shè)想在透鏡組件中具有其它數(shù)量的(即至少為兩個) 透鏡。
圖3示出具有透鏡組件310的光學(xué)系統(tǒng)300，透鏡組件310包括多個透鏡，其中至 少一些透鏡沿不同的方向并置?？梢栽诙ㄎ唤Y(jié)構(gòu)320上設(shè)置螺紋以便于將光學(xué)系統(tǒng)300裝 配或安裝到外部機(jī)構(gòu)或裝置上。盡管圖3示出的透鏡組件由在特定方向上排列的多個透鏡 形成，但在本發(fā)明的其它實施例中，可以設(shè)想其它的方向以及方向的組合。
圖4示出具有透鏡組件410的光學(xué)系統(tǒng)400，其中透鏡410a、410b、410c、410d、 410e、410f、410g中的至少一個透鏡包括形成在透鏡410a_410g的至少一個中的多個微缺陷440。可替選地，缺陷可以形成在相鄰?fù)哥R之間的界面處。微缺陷的適當(dāng)?shù)氖纠ǖ?不限于凹坑、雜質(zhì)以及表面起伏。該透鏡組件410可進(jìn)行動作以增加或最大化形成在缺陷 440之間的對比度，從而執(zhí)行自動聚焦功能。
圖5示出具有透鏡組件510的光學(xué)系統(tǒng)500，其中透鏡510a、510b、510c、510d、 510e、510f、510g中的一個或居中的一個與定位結(jié)構(gòu)520形成為一體。在該示例中，定位結(jié) 構(gòu)520可以包括透明材料?？梢詫⒉煌腹獠牧?22施用于(通過例如但不限于涂覆或外膜 成型)定位結(jié)構(gòu)520的至少一部分上以阻擋來自特定方向的光線進(jìn)入透鏡組件510。
圖6示出具有透鏡組件610的光學(xué)系統(tǒng)600，其中的一個或居中的一個透鏡的與定 位結(jié)構(gòu)620形成為一體。在該示例中，定位結(jié)構(gòu)620可以包括不透光的或透明的材料?？?以使用螺紋旋進(jìn)或其它適當(dāng)?shù)姆绞綄⒐鈱W(xué)系統(tǒng)600安裝或接合至外部裝置650上。透明蓋 652可以布置在靠近透鏡組件610的一個端部以將光線接收至透鏡組件610中?？梢詫⒉?透光材料6M施用于(通過例如但不限于涂覆或外膜成型)蓋652的至少一部分來限定孔 656，通過孔656的光線可以進(jìn)入透鏡組件610?？梢詫⑾衿矫?30設(shè)置在與透鏡組件610 間的距離適當(dāng)?shù)奈恢锰?，或者設(shè)置在透鏡組件610的第一焦平面上以捕捉聚焦的圖像。
圖IA-圖1B、圖2-圖6的實施例可以與至少一個壓電致動器配合使用以實現(xiàn)變焦 和/或聚焦功能。圖7A是壓電致動器700的側(cè)向截面圖，壓電致動器700可以包括布置或 接合至致動基材720(如金屬、聚合物、非金屬和半導(dǎo)體材料)的各相對的面上的壓電材料 710，致動基材720可以接合至透鏡組件的最外層或居中層。當(dāng)經(jīng)由控制電路740將電壓施 加至壓電致動器700時，為了使致動基材720達(dá)到最大形變，可以對布置在致動基材720的 相對面上的壓電材料710進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)極化，以使壓電材料710具有相反的極性。圖7B是 圖7A的壓電致動器700的俯視或仰視圖。在圖7B中，致動基材720具有開口，以限定通向 布置在其中的透鏡組件的孔。壓電材料710和孔可以設(shè)置為橢圓形、圓形、矩形或任何其它 合適的形狀。
接合至致動基材720相對的面上的壓電材料710可以與適當(dāng)?shù)目刂齐娐?40電連 接，以在致動器700被啟動時，在致動基材720上產(chǎn)生變形，或者壓縮力和/或解壓力。圖 7C示出控制電路740產(chǎn)生的輸出電壓圖形的示例性曲線。輸出電壓圖形相對于具有固定極 性的輸入電壓是交變或切換的。更具體地，控制電路配置成響應(yīng)于極性固定的可變輸入而 產(chǎn)生極性交替改變的可變輸出。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以提供直線、曲線、正弦波、方波、三角波、脈 沖波或任何其它表現(xiàn)出極性變化的波形或圖形。
可以從圖像傳感器或自動聚焦驅(qū)動電路接收控制電路740的輸入電壓?？刂齐娐?740的輸出電壓可以施加至壓電材料(壓電致動器)以使致動器主體變形來產(chǎn)生施加至透 鏡上的壓縮力或解壓力。當(dāng)壓電致動器700被啟動時，壓電致動器700在透鏡上或與透鏡 連接的基質(zhì)層上施壓縮力或解壓力以使透鏡的光學(xué)特性和透鏡的物理特性中的至少一個 發(fā)生改變。作為物理特性和光學(xué)特性中的至少一個發(fā)生改變的結(jié)果，透鏡可以變形或者不 變形。在此描述中，術(shù)語“物理特性”包括但不限于質(zhì)量、形狀、體積、密度、熱性質(zhì)、磁性質(zhì)、 硬度、能量轉(zhuǎn)換系數(shù)、長度、寬度以及曲率半徑。
取決于所用的材料，透鏡組件的透鏡在壓電致動器700的動作下可以是可變形的 或不可變形的、和/或可壓縮的或不可壓縮的。更具體地，可通過壓電致動器產(chǎn)生變形的 透鏡可以是可壓縮的或不可壓縮的；不可通過壓電致動器產(chǎn)生變形的透鏡可以是可壓縮的或不可壓縮的。因此，通過使用一個或多個壓電致動器，光學(xué)系統(tǒng)可進(jìn)行動作以執(zhí)行變焦功 能。在此描述中，盡管使用壓電致動器來使得能夠在光學(xué)系統(tǒng)中實現(xiàn)聚焦和/或變焦功能， 但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以在進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃偷那闆r下使用其它類型的致動器(這些致動器包括 但不限于音圈馬達(dá)、電磁致動器、熱致動器、雙金屬致動器以及電潤濕裝置)。
盡管以上段落和圖7C將控制電路740的輸入和輸出描述為電壓信號，但應(yīng)當(dāng)理 解，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃偷那闆r下，控制電路740的輸入和輸出可以是電流信號。
圖8A示出了與圖IA的實施例配合使用的壓電致動器700。圖8B示出了與圖3的 實施例配合使用的兩個壓電致動器700。類似地，壓電致動器700可以用于圖2的實施例。 當(dāng)壓電致動器700被啟動時，壓電致動器700對連接到其上的透鏡施加壓縮力或解壓力，以 通過使透鏡變形或通過改變該透鏡的物理特性來改變透鏡組件的至少一種光學(xué)特性。可以 設(shè)置可拉伸材料824以適應(yīng)于透鏡組件中的任何變形。盡管圖8A和圖8B的示例使用了兩 個壓電致動器，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到能夠使用一個壓電致動器。另外，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃偷那闆r 下，還可以針對透鏡或基質(zhì)層設(shè)想出壓電致動器的其它結(jié)構(gòu)或組合。
圖9A至圖9C示出適合用作人眼植入物從而使得不需要眼鏡或處方眼鏡的光學(xué)系 統(tǒng)的示例。在特定實施例中，圖9A至圖9C的透鏡構(gòu)造可以用在眼鏡或處方眼鏡上從而能 夠在不需要雙焦點透鏡的情況下進(jìn)行近處查看和遠(yuǎn)處查看。
圖9A示出具有透鏡組件910的光學(xué)系統(tǒng)的示例，在透鏡組件910中，以分層并置 排列的方式布置多個透鏡。透鏡包括透明材料?？梢圆捎蒙鲜龅母鞣N方法來在透鏡組件910 中實現(xiàn)至少一種非均勻光學(xué)特性。透鏡組件910可以在植入前是可變形的或彈性的。植入 后，透鏡組件910被眼肌擬6保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，透鏡組件910的形狀通常是固定的，或者 通過選擇合適的用于制造透鏡的材料而能夠被改變。適當(dāng)?shù)夭贾猛哥R組件910以使得在第 一焦平面930(即與透鏡組件保持固定距離的視神經(jīng)或視網(wǎng)膜)上形成聚焦的圖像。第一 焦平面930可以是也可以不是平坦表面。
圖9B示出具有由定位結(jié)構(gòu)920所支撐的七個透鏡形成的透鏡組件910的光學(xué)系 統(tǒng)的示例。透鏡包括透明材料，并且定位結(jié)構(gòu)可以是也可以不是透明的。
圖9C示出具有由定位結(jié)構(gòu)920所支撐的兩個透鏡形成的透鏡組件910的光學(xué)系 統(tǒng)的示例。透鏡包括透明材料，并且定位結(jié)構(gòu)可以是也可以不是透明的。
在圖IA-圖1B、圖2-圖6、圖8A-圖8B、圖9A-圖9C中示出的上述實施例和其它 沒有明確說明的實施例中，透鏡組件可進(jìn)行動作以將波長在不可見波譜范圍內(nèi)的紅外線轉(zhuǎn) 換成波長在可見波譜范圍內(nèi)的光線，以形成高質(zhì)量的圖像。更具體地，所形成的圖像是使用 來自目標(biāo)的光線及經(jīng)過轉(zhuǎn)換的光線(即從紅外線轉(zhuǎn)換來的光線)這兩者而形成的。
為圖示清楚起見，所示出的透鏡組件在相鄰的透鏡或基質(zhì)層或漸變層之間具有明 確界定的邊界。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，還可以不那么清晰地界定相鄰的透鏡或基質(zhì)層之間的邊界。具 體地，可以以漸進(jìn)的方式產(chǎn)生透鏡間光學(xué)特性的變化。
另外，漸變透鏡可以具有與由多個透鏡形成并具有至少一種不同光學(xué)特性的復(fù)合 透鏡相同的光學(xué)效果。理論上，多個透鏡中的每一個可以具有較小的厚度(例如，具有原子 層的厚度)，因此可以認(rèn)為漸變透鏡是由大量的或接近無窮多個的很薄的透鏡構(gòu)成的。
本發(fā)明的實施例可應(yīng)用于多種光學(xué)應(yīng)用，這些應(yīng)用包括但不限于條形碼閱讀器、 數(shù)字照相機(jī)、模擬照相機(jī)、移動電話攝像頭、使用膠卷的照相機(jī)以及眼睛植入物。這些數(shù)字和模擬照相機(jī)可以用于下述的裝置和應(yīng)用中，這些裝置和應(yīng)用包括但不限于自動照相機(jī)、 監(jiān)控照相機(jī)、遠(yuǎn)程控制照像機(jī)、遠(yuǎn)程控制裝置、移動裝置照相機(jī)、膠囊內(nèi)窺鏡照像機(jī)、內(nèi)窺鏡 照像機(jī)、醫(yī)療應(yīng)用中使用的照像機(jī)、在望遠(yuǎn)鏡中使用的照像機(jī)、在空間應(yīng)用中使用的相機(jī)。
下面說明如上述實施例中說明的光學(xué)系統(tǒng)的制造方法?？梢酝ㄟ^例如，雙色模制 或模內(nèi)裝飾來分別模制定位結(jié)構(gòu)和第一透鏡。定位結(jié)構(gòu)或居中的透鏡可以是也可以不是首 先模制的。隨后，可以通過將第一透鏡和第二透鏡以并置排列的方式布置在定位結(jié)構(gòu)中來 形成具有非均勻光學(xué)特性的透鏡組件。適當(dāng)?shù)剡x擇透鏡的材料以使得第一和第二透鏡中的 至少一個具有漸變光學(xué)特性。另外，可替選地，第一和第二透鏡中的至少一個可以是非漸變 透鏡。上述方法是示例性的，應(yīng)當(dāng)理解，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃偷那闆r下可以使用其它的制造方 法。
在考慮本發(fā)明的說明書和實踐的情況下，本發(fā)明的其它實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言變得明顯。此外，為了表述清楚的目的使用了特定的術(shù)語，但不是為了限制所公開的 實施例。上述的實施例和特征應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明由隨附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括透鏡組件，所述透鏡組件包括以并置排列方式布置的多個透鏡，所述透鏡組件具有至 少一種非均勻光學(xué)特性，其中所述透鏡組件能夠進(jìn)行動作以將源自多個距離的多條光線同 時地聚焦在與所述透鏡組件保持固定距離的第一焦平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡具有至少 一種漸變光學(xué)特性。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的具有至少一種漸變光學(xué) 特性的所述至少一個透鏡具有與由具有至少一種不同的光學(xué)特性的另外多個透鏡形成的 復(fù)合透鏡相同的光學(xué)效果。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少兩個透鏡具有至少 一種不同的光學(xué)特性，并且所述多個透鏡中的所述至少兩個透鏡是非漸變透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡的所述至少兩個透鏡沿不同 的方向布置。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括支撐所述透鏡組件的定位結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)和所述透鏡中的一個透鏡形 成為一體。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)包括透明材料。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)的至少一部分是不透光的。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)包括耐熱材料。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述耐熱材料包括耐高溫的液晶塑料。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液晶塑料包括多種玻璃釉料和多種 玻璃纖維中的一種。
13.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件在回流換熱爐中使用。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括接合至所述多個透鏡中的一個透 鏡的致動器，所述致動器用于改變所述一個透鏡的物理特性和光學(xué)特性的至少之一，以執(zhí) 行變焦功能和聚焦功能中的至少一個。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，作為改變物理特性和光學(xué)特性的至少之 一的結(jié)果，所述透鏡中的至少一個透鏡是不可變形的和可變形的其中之一。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡在所述 致動器的作用下是不可變形的，并且所述多個透鏡中的所述至少一個透鏡是不可壓縮的透 鏡和可壓縮的透鏡中的一種。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡在致動 器的作用下是可變形的，并且所述多個透鏡中的所述至少一個透鏡是不可壓縮的和可壓縮 的中的一種。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述物理特性是質(zhì)量、形狀、體積、密度、 熱性質(zhì)、磁性質(zhì)、硬度、能量轉(zhuǎn)換系數(shù)、長度、寬度和曲率半徑中的一種。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器包括安裝在致動基材的多個 相對的面上的多種壓電材料，所述壓電材料和所述致動基材具有穿過所述壓電材料和所述 致動基材的開口，用于在其中布置所述透鏡組件，所述致動器用于在所述致動基材上施加壓縮力和解壓力中的一種。
20.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述致動器包括控制電路，所述控制電路 用于將電壓施加至接合在所述致動基材上的壓電材料，所述控制電路被配置成響應(yīng)于極性 固定的可變輸入而產(chǎn)生極性交替改變的可變輸出。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡包括多個 缺陷，所述透鏡組件能夠進(jìn)行動作以增加形成在缺陷之間的圖像的對比度，從而執(zhí)行自動 聚焦功能。
22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件能夠進(jìn)行動作以將紅外線轉(zhuǎn) 換成波長在可見波譜范圍內(nèi)的經(jīng)過轉(zhuǎn)換的光線，從而將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的光線聚焦在所述第一焦 平面上。
23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡包括玻 璃、環(huán)氧樹脂、聚合物、單體、塑膠、光學(xué)材料以及光學(xué)活性材料中的一種。
24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)特性是折射率、透光系數(shù)、吸收系 數(shù)、色散本領(lǐng)、偏振、拉伸性能、阿貝數(shù)、焦距、屈光力、反光性能、折射性能、光斑大小、分辨 率、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、失真以及衍射性能中的一種。
25.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件布置在條形碼閱讀器、數(shù)字 照相機(jī)、模擬照相機(jī)以及紅外照相機(jī)中的其中之一中。
26.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)布置在眼睛植入物和處方眼鏡中 的其中之一中。
27.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個透鏡是固態(tài)的。
28.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡是固態(tài)的。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個透鏡中的至少一個是柔性形狀、 柔性態(tài)、氣態(tài)、流動態(tài)以及流動狀中的一種。
30.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二焦平面和第三焦平面之間的分隔距離 具有至少大約士300微米的容許限度，其中，在所述第二焦平面上形成近物圖像，在所述第 三焦平面上形成遠(yuǎn)物圖像。
31.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二焦平面和第三焦平面之間的分隔距離 具有至多大約士300微米的容許限度，其中，在所述第二焦平面上形成近物圖像，在所述第 三焦平面上形成遠(yuǎn)物圖像。
32.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括透鏡組件，所述透鏡組件包括以并置排列方式布置的多個透鏡，所述透鏡中的至少一 個透鏡具有漸變光學(xué)特性，其中所述透鏡組件能夠進(jìn)行動作以將源自多個距離的多條光線 同時地聚焦在與所述透鏡組件保持固定距離的第一焦平面上。
33.一種制造光學(xué)系統(tǒng)的方法，包括分別模制定位結(jié)構(gòu)和第一透鏡；以及形成具有非均勻光學(xué)特性的透鏡組件，包括以并置排列的方式將所述第一透鏡和第二 透鏡布置在所述定位結(jié)構(gòu)中。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，形成具有非均勻光學(xué)特性的透鏡組件還包括布置具有漸變光學(xué)特性的所述第一透鏡和所述第二透鏡中的至少之一，以實現(xiàn)所述非 均勻光學(xué)特性。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，形成具有非均勻光學(xué)特性的透鏡組件還 包括布置具有至少一種不同的光學(xué)特性的所述第一透鏡和所述第二透鏡，以實現(xiàn)所述非均 勻光學(xué)特性。
全文摘要
公開了一種光學(xué)成像透鏡系統(tǒng)，其中透鏡組件(110)可進(jìn)行動作以將源自不同距離的光線同時地聚焦在與透鏡組件(110)保持固定距離的第一焦平面上。為了這個目的，該透鏡組件(110)可以有至少一種非均勻光學(xué)特性。
文檔編號G02B3/14GK102037384SQ200980114018
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者埃朗加·費爾南多, 梅德哈·達(dá)爾馬蒂拉克, 薩曼·達(dá)爾馬蒂拉克 申請人:梅德哈·達(dá)爾馬蒂拉克, 薩曼·達(dá)爾馬蒂拉克