專利名稱：光學透鏡部件及包括這種透鏡部件的光學透鏡設置結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學透鏡部件，其包括具有光軸并且位于周圍安裝部分中央的中央透鏡元件，該周圍安裝部分具有垂直于所述光軸延伸的隔開的平行面。
上面所指種類的光學透鏡部件見于例如由Thorlabs有限責任公司在互聯(lián)網(wǎng)(www.thorlabs.com)上公布的小冊子(第153-157頁)，該公司在美國新澤西州的Newton設有辦事處。該文獻描述了各種整體式塑料非球面透鏡部件，其利用先進模制技術制造從而產(chǎn)生用于高容量應用的全塑近衍射限制光學部件，例如雙非球面透鏡CAY033(f＝3.3mm，0.45NA)。這些光學器件將非球面透鏡的性能與低價格相結合。為了能夠?qū)⒐鈱W部件安裝于光學組件中，提供了圍繞著中央透鏡元件的安裝部分，其具有垂直于中央透鏡元件的光軸延伸的隔開的平行面。
光學元件帶有的常見問題是光散射。在整體式光學元件內(nèi)隨機散射的光可根據(jù)應用情況而引起不同的問題。在透鏡元件中，漫散光可能在透鏡元件作為其一部分的整個光學系統(tǒng)中造成重像、漏光或光損失。由于由具有非零反射與透射系數(shù)的光學元件表面所產(chǎn)生的光內(nèi)反射，因而產(chǎn)生重像與漫散光。一些入射光通過元件表面透射，而一些入射光由同一表面反射。反射光傳播回到另一部件表面，然后在那里受到反射，最后傳播至成像面或檢測器。這些多重反射造成重像與漫散光。
成像透鏡設計用于在圖像空間的特定預定位置處形成物體的圖像。在設計良好的系統(tǒng)中，大部分光遵循預定設計的光路。如上所述，在一些情況下，光可以沿著除了預定設計光路之外的其它路徑進入系統(tǒng)。這種光最終作為所謂的漫散光或重像到達圖像傳感器。在整體式光學透鏡部件中，除中央透鏡元件自身之外的透鏡部件的任何附加部分光學上連接于透鏡元件上，并且可以因此有助于在光進入和退出這些附加部分時解決任何漫散光問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種在引言中所述類型的有用的光學透鏡部件，其中至少在一定程度上防止了漫散光到達圖像傳感器以便使得整體式透鏡部件可以提供更加無重像的圖像。為了實現(xiàn)這個目的，根據(jù)本發(fā)明的光學透鏡部件包括具有光軸并且位于周圍安裝部分中央的中央透鏡元件，該周圍安裝部分具有垂直于所述光軸延伸的隔開的平行面，其中至少一個所述隔開的平行面帶有用于將進入所述安裝部分的光引出的非隨機性光散射結構，因此通過在安裝部分處引出漫散光而減輕現(xiàn)有技術設置結構的上述問題。
可以根據(jù)權利要求2使用本發(fā)明的一個實施例。令人滿意的解決方案可以通過選擇適用于最佳性能的光散射面的傾角而設計。權利要求3提供了實際應用的實施例，其中根據(jù)本發(fā)明的光學部件包括在大多數(shù)情況下為旋轉體形狀的透鏡元件。
利用根據(jù)權利要求4或5的實施例，尤其是根據(jù)權利要求6的實施例可以實現(xiàn)良好的結果。優(yōu)選的實施例為根據(jù)權利要求7的實施例，其在光學元件實用設計中顯示出優(yōu)良特性。
同樣非常優(yōu)選的為根據(jù)權利要求8的實施例，尤其是根據(jù)權利要求9的實施例。通過模制方法提供光散射結構在本發(fā)明的光學透鏡部件中非常節(jié)省成本。由于這種模制整體式光學部件的安裝部分的平行面沒有任何突起，所以通過將光散射結構模制于光學部件中，就使得部件的總尺寸保持相同，同時將光學部件安裝于光學系統(tǒng)中的方法也保持相同。
根據(jù)本發(fā)明的光學透鏡部件可有利地應用于根據(jù)權利要求10的本發(fā)明的設置結構中。因此，任何被引出光學透鏡部件的光可以在其離開光學部件處被吸收，從而防止由光學透鏡設置結構中其它地方的漫散光所引起的不當問題。
通過參閱以下參看附圖所給出的對優(yōu)選實施例的非限制性描述，本發(fā)明的目的和特征將會變得更加清楚，其中

圖1為光學透鏡組件的剖視側視圖，其包括本發(fā)明的光學透鏡部件以及另一個光學透鏡部件；圖2A-2C為圖1的光學組件的視圖，示意性地示出了光束的各種典型路徑，若沒有提供本發(fā)明的光散射結構，則這些光束將會被組件表面反射并會在組件的成像面中造成不合需要的漫散光圖形；圖3為圖1的放大剖視圖，其示出了光透鏡組件的詳細情況；以及圖4為圖1和3的進一步放大的詳圖，其示出了光如何被引出本發(fā)明的整體式光學透鏡部件之外。
參看附圖，所示的第一光學透鏡部件1由光度塑料模制而成，其包括具有光軸5且位于周圍安裝部分7中央的中央透鏡元件3，該周圍安裝部分7具有垂直于所述光軸5延伸的隔開的平行面13A、B。安裝部分7包括凸緣部分9和圓周環(huán)形向下裙部11。
該第一透鏡部件1安裝于第二整體式光學透鏡部件15之上，第二整體式光學透鏡部件15也由光度塑料制成并且包括以第一透鏡部件1的光軸5為中心的中央透鏡元件17。該第二透鏡部件15帶有用來安裝于適用的安裝件(未示出)上的裙部19。第一光學透鏡部件1與第二光學透鏡部件15共同形成了光學透鏡組件21。這種光學透鏡組件在實踐中可以用于蜂窩式便攜無線電話或個人數(shù)字助理(PDA)中的照相機模塊。透鏡組件21的另一種替代應用是用于在成像面24中聚焦從光盤播放器(未示出)的光盤反射的激光束。第一光學透鏡部件1與第二光學透鏡部件15形成為旋轉主體，因此第一透鏡部件1的裙部11與第二透鏡部件15的頂部互相貼身配合成為以兩個透鏡部件1、15的光軸5為中心的大致圓柱部分。
除了透鏡部件1、15之外，透鏡組件21還包括下文中所進一步討論的墊圈形光吸收裝置25。
為了防止漫散光投射到成像面24上，第一透鏡部件1的所述隔開的平行面13A、B中至少一個帶有非隨機性光散射結構，而在目前情況下所述的兩個平行面13A、B分別都帶有非隨機性光散射結構23A和23B，以用于將進入所述安裝部分7的光引出，在下文中將對于該結構進行進一步地討論。
圖2A、2B和2C示出了進入圖1的透鏡組件21的漫散光束的各種實例以及在假定透鏡組件21中不存在光散射結構23A、B的情況下到達成像面24的漫散光所產(chǎn)生的效應。圖2A示出了從上方和從左側進入透鏡部件1的透鏡元件3的光束25和27。在進入透鏡元件3之后，光束25、27在內(nèi)部由凸緣部分9的下表面13B、上表面13A以及裙部11的側面反射，并隨后進入第二光學元件15。然后，光束出現(xiàn)于第二光學元件的透鏡元件17的下表面并穿過空氣行進至成像面24。不應當將圖2A、B和C視作光束25、27的各種軌跡部分與角度等等的準確表示，而只應將它們視作說明性的指示。圖2B和2C示出了進入第一光學元件1的透鏡元件3的光束29和30以及這些光束在直到其射于成像面24上之前所遵循的路徑。在詳細解釋了圖2A之后，這些圖可以自我說明從而無須給出進一步的解釋。
參看圖1，尤其是參看圖3和4，圖中示出了在本實施例中，兩個所述隔開的平行面13A和13B均帶有用于將進入所述安裝部分7的光引出的相應非隨機性光散射結構23A、23B。非隨機性光散射結構23A、23B包括缺口33，缺口33具有相對于所述隔開的平行面13A、B分別帶有預定傾角α和β的光散射表面35和36。在所示的實例中，角α可近似為40度而角β可近似為90度。缺口的準確方位、深度、間隔角等等可以通過試驗與計算而確定。在所示的實例中，光學透鏡部件1的總直徑約為6mm，中央透鏡元件3的凸出上透鏡部分的最大外徑約為2.9mm，凸緣部分9的厚度約為0.55mm，缺口33的深度約為100μm。
在所示的實施例中，缺口設置成以透鏡元件3的光軸5為中心的陣列式同心圓形缺口33。陣列式缺口在包括所述透鏡元件1的光軸5的平面中具有成三角形的截面。同樣，所有的缺口具有相同形狀的截面，三角形狀關于局部垂線不對稱。
在所示的實施例中，缺口33的三角形狀包括直角三角形，該三角形的一條直角邊位于所述安裝部分7的相應的隔開的平行面13B的平面中，第二條直角邊36置于面向光學透鏡部件1的所述中心軸線5的三角形的一邊上。通過將本領域內(nèi)眾所周知的光度塑料模制成模制光學透鏡部件而提供光散射結構23A、23B。在目前情況下，光散射結構23A、23B整體模制于模制光學透鏡部件1中。
圖4示意性地示出了來自不同方向的虛線所指且無參考數(shù)字的光線可如何被缺口33的內(nèi)部或外部表面反射以及可如何通過穿越由斜邊35和直角邊36定界的缺口的透光表面而被引出。墊圈形光吸收裝置25被提供于鄰近非隨機性光散射結構23B處以便吸收被引出光學透鏡部件1之外的光。
這樣，上文中根據(jù)發(fā)明人在寫本說明書時所預期的用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式對光學透鏡部件進行了描述。本發(fā)明所屬領域的普通技術人員應當理解，本發(fā)明并不限于以上所特別描述并示出的內(nèi)容。在不背離此處的本發(fā)明理念的情況下，可以對本發(fā)明做出多種改動。例如，可以按照不同的圖案在不同的位置處提供具有不同缺口形狀的多個分離的光散射結構。可以提供突起來代替缺口或者除缺口之外再提供突起以便于引出光。光散射結構可以通過在透鏡部件模制后采用機械方式將其材料去除而提供，也可以在模制之后利用其它諸如熱沖壓之類的方法提供。所有這些實施例以及附圖中并未示出而獨立權利要求1中所限定的更多實施例都視為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
例如，在上述實施例中，圖4中所示的缺口33具有相同形狀的截面，因此三角形狀關于局部垂線不對稱。同樣的有益效應可以通過具有不同截面形狀的缺口的光學部件而得以實現(xiàn)。
而且，本發(fā)明所屬領域的普通技術人員將會清楚，可以利用圖1和4中所示的墊圈形采光裝置25之外的其它裝置來吸收光。例如，光吸收裝置可以位于光學部件或透鏡組件的在光束進入光學部件或透鏡組件的一側。
而且，盡管上述實施例參照的是模制光學透鏡部件，但是本發(fā)明所屬領域的普通技術人員將會清楚，在替代的實施例中，光學透鏡部件可以是例如壓制玻璃光學部件或機制玻璃或塑料光學部件。
權利要求
1.一種光學透鏡部件，包括具有光軸并且位于周圍安裝部分中央的中央透鏡元件，該周圍安裝部分具有垂直于所述光軸延伸的隔開的平行面，至少一個所述隔開的平行面帶有用于將進入所述安裝部分的光引出的非隨機性光散射結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學透鏡部件，其特征在于，所述非隨機性光散射結構包括具有相對于所述隔開的平行面帶有預定傾斜的平行光散射面的缺口。
3.根據(jù)權利要求2所述的光學透鏡部件，其特征在于，缺口至少包括一陣列以透鏡元件的所述光軸為中心的同心圓形缺口。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的光學透鏡部件，其特征在于，至少一陣列中的缺口在透鏡元件的所述光軸所在的平面中具有三角形的截面。
5.根據(jù)權利要求4所述的光學透鏡部件，其特征在于，在至少一陣列缺口中所有缺口的截面形狀相同。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的光學透鏡部件，其特征在于，三角形狀關于局部垂線不對稱。
7.根據(jù)權利要求6所述的光學透鏡部件，其特征在于，三角形包括直角三角形，該三角形的一條直角邊位于所述安裝部分的相應的隔開的平行面的平面中，而第二條直角邊置于面向所述中心軸線的三角形的一邊上。
8.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6或7中任一項所述的光學透鏡部件，其特征在于，光散射結構通過與模制光學透鏡部件一起模制而提供。
9.根據(jù)權利要求8所述的光學透鏡部件1，其特征在于，光散射結構通過模制于模制光學透鏡部件中而提供。
10.一種光學透鏡設置結構，包括根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的光學透鏡部件，其特征在于，光吸收裝置提供于鄰近至少一個非隨機性光散射結構處。
全文摘要
一種光學透鏡部件(1)包括具有光軸(5)并且位于周圍安裝部分(7)中央的中央透鏡元件(3)，該周圍安裝部分具有垂直于所述光軸延伸的隔開的平行面(13A、13B)。至少一個所述隔開的平行面帶有用于將進入所述安裝部分的光引出的非隨機性光散射結構(23A、23B)。非隨機性光散射結構可包括具有相對于所述隔開的平行面的帶有預定傾角的平行光散射面的缺口，例如一陣列以透鏡元件的所述光軸為中心的同心圓形缺口。光學透鏡部件優(yōu)選地為模制整體式透鏡部件。這樣，光散射結構可通過與模制光學透鏡部件一起模制而提供，優(yōu)選地通過模制于模制光學透鏡部件中而提供。而且，還提供了一種光學透鏡設置結構，其包括根據(jù)本發(fā)明的光學透鏡部件和提供于鄰近至少一個非隨機性光散射結構處的光吸收裝置。
文檔編號G02B7/02GK1668941SQ03816340
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權日2002年7月8日
發(fā)明者Y·舒勒波瓦, J·F·魯奎恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司