[发明专利]成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于使对象成像在图像传感器上的成像系统。

背景技术

光学模块、特别是移动无线装置(手机)开发中的趋势日益朝向非常平坦的设计。在该情况下，这样的构造越来越是优选的，其中具有选择的折射、衍射、透射或反射性能的多个光学元件彼此联合，以实现期望的光路，并且在图像传感器上产生图像(参见图1；或例如J.Jahns：“Integrated optical imaging system”，Appl.Opt.29(1990)1998)。

至于模块的最平坦的可能构造，不断增加的要求施加限制，然而，对于焦距的可变性，之前使用的装置和系统特别也是这样的。

问题

本发明要解决的问题是提出用于使对象成像在图像传感器上的成像系统，其具有非常平坦的设计并联合实现至少两个不同焦距。

方案

通过本发明解决的该问题包括独立权利要求的特征。本发明的有利发现的特征在于从属权利要求。此处，所有权利要求的术语通过引用的方式并入该说明书的内容中。本发明还包括所有便利方面，特别是所有提及的独立权利要求和/或从属权利要求的结合。

下面更详细描述成像系统。

提出用于使对象成像在图像传感器上的成像系统。光线整体穿过对象和图像传感器之间的光路，通过其上的透明载体，安装一个或多个无源或/和有源的光学组件。所有光学组件的目的是通过改变(切换)从入射透镜至传感器的光学距离，能够连续或分立地调节系统的光学焦距。

在成像系统中，光线被光学元件的空间布置偏转。光线的偏转通过这样的光学元件实现，该光学元件使用不同的光学效果，例如：

-折射(从一种透明介质到另一种介质光线的方向的改变，前提是光线不垂直透过介质之间的界面)；

-衍射；以及

-反射(当光线撞击到具有不同光学性能的两种介质之间的界面上时，光线阻碍回来)。

光学元件可以是透镜、平面镜、光栅、全息图、和具有光学性能(其对期望光路是合适的)的其他元件。

图像传感器位于光路末端，在图像平面中，对象借助于元件而进入图像传感器中。所述图像传感器通常具体为CCD或CMOS类型的传感器。

成像系统具有面向所述对象的前侧和背对对象的后侧，当从对象观察时，所述后侧布置在前侧的后面。

入光装置位于前侧，通过所述入光装置，来自所述对象的光线能够进入所述成像系统。所述入光装置可以具体为例如平面或弯曲表面、透镜系统、衍射光学元件。这些元件可以同样是光学有源或无源的。

成像系统还包括至少一个第一和一个第二光学元件。这些以这样的方式布置在成像系统的后侧处，该方式使得它们能够影响所述光路。

入光装置具有电控液晶元件，取决于电控状态，其以至少一个第一角度和不同于所述第一角度的第二角度偏转所述光路。

在该情况下，光路以所述第一角度撞击所述后侧处的所述第一光学元件，并且以所述第二角度撞击所述后侧处的所述第二光学元件。

电控液晶元件起到这样的作用：实现成像系统的至少两种不同焦距。在提出的方案中，不同焦距通过来自穿过入光装置的光路的改变(偏转)而设定。在该情况下，光路以这样的方式改变，使得其在各种情况下通过来自成像系统中布置的光学元件中的其他光学元件穿过，即合适的光学元件分别用于期望的光路或期望的焦距。简言之：方向的改变首先导致光路长度的改变，其次导致在光路中“包括”另外或新的光学元件。

系统内的具体光路取决于多少光学元件布置于光路中，并且将被它们特定光学性能而影响。成像质量也在前侧处可以被多个光学元件影响或改善。射线沿着光路透过各种光学元件。通常，在该情况下，射线在前侧和后侧处交替反射，因此实现光路的“折叠”。

入光装置的电控液晶元件的实施方案的一种可能性是设计所述元件，使得通过电驱动布置，具有液晶分子的有序对齐的液晶的区域的周期光栅可以形成在所述元件中。结果，取决于切换状态进入光线可以以特定角度偏转，并且对应于特定焦距采用预定的光路。

因为光栅处的衍射效应，该工序对于单色光发挥最佳功能。对于带有颜色的光，因此例如通过第二衍射光栅或通过折射元件(例如棱镜)，必须弥补衍射光栅的色散。

单色光(希腊语：单-色-“一种颜色”)是具有尽可能精确限定的波长的光线辐射。单色光的颜色刺激指定为光谱色。单色光可以以多种方式来产生；通过例子，其可以过滤出具有光谱分布的多色光。单色光的频带宽度将尽可能小；然而其可能从未完全消失。