光学系统、光学模组及其安装方法与流程

本申请涉及光学元件，尤其涉及光学系统、光学模组及其安装方法。

背景技术：

1、光学模组是机器视觉系统中必不可少的部件，被广泛应用于很多领域。例如汽车领域的倒车影像、360°全景或自动驾驶辅助、激光雷达探测等均会用到光学模组。

2、光学模组通常包括光学镜头和感光芯片，感光芯片位于光学镜头的成像面，外部光线透过光学镜头后形成的光斑照射在感光芯片上，感光芯片将接收到的光斑转换为电信号。相关技术中光学镜头一般由多个沿光轴间隔设置的透镜构成，透镜通常关于光轴中心对称例如透镜呈圆形，从而外部光线通过光学镜头后形成圆形光斑。但是一些感光芯片呈长方形或椭圆形，沿感光芯片的长度方向、圆形光斑只照射在感光芯片的部分感光区域，剩余的感光区域则接收不到光线，进而造成感光区域的浪费。

技术实现思路

1、本申请实施方式提供的光学系统、光学模组及其安装方法可解决或部分解决现有技术中的上述不足或现有技术中的其他不足。

2、根据本申请第一方面实施例的光学系统，包括：

3、透镜组；以及

4、微结构阵列，位于所述透镜组的透射光路上，所述微结构阵列包括多个沿第一方向和第二方向分布的微结构，所述第一方向和所述第二方向具有夹角；

5、其中，所述微结构沿所述第一方向的光学参数满足预设条件，以使所述光学系统沿所述第一方向的焦距小于所述光学系统沿所述第二方向的焦距，所述光学参数包括焦距和/或曲率半径。

6、根据本申请的一个实施例，所述光学参数包括焦距，所述预设条件包括所述微结构沿所述第一方向的焦距fy1和所述透镜组沿所述第一方向的焦距fy2满足：|fy1/fy2|≥1.1。

7、根据本申请的一个实施例，所述光学参数包括焦距，所述预设条件包括所述微结构沿所述第一方向的焦距fy1、所述透镜组沿所述第一方向的焦距fy2以及所述透镜组和所述微结构阵列之间的空气间隔d满足：0.10≤fy2/(fy1*sqrt(d)))。

8、根据本申请的一个实施例，所述微结构阵列还包括基底，所述基底朝向所述透镜组的一侧和/或远离所述透镜组的一侧阵列分布有多个所述微结构。

9、根据本申请的一个实施例，沿所述透镜组的光轴方向、所述微结构具有朝远离所述基底的方向凸起的凸面；其中，所述光学参数包括曲率半径，所述预设条件包括所述凸面沿所述第一方向的曲率半径r和所述光学系统沿所述第一方向的焦距fy0满足：|r/fy0|≥0.5。

10、根据本申请的一个实施例，所述光学系统沿所述第一方向的焦距fy0和所述光学系统沿所述第二方向的焦距fx0满足：fx0/fy0≥1.01。

11、根据本申请的一个实施例，所述微结构阵列的最大口径d、所述光学系统的最大视场角对应的像高h以及所述微结构阵列的像侧面的中心与所述光学系统的成像面的中心之间的间距bfl满足：d*bfl/h≥5。

12、根据本申请的一个实施例，所述光学系统的焦距f和所述光学系统的入瞳直径enpd满足：f/enpd≤2。

13、根据本申请的一个实施例，所述微结构阵列的像侧面的中心与所述光学系统的成像面的中心之间的间距bfl以及所述光学系统的光学总长ttl满足：bfl/ttl≥0.1。

14、根据本申请的一个实施例，所述光学系统的光学总长ttl、所述光学系统的最大视场角fov以及所述光学系统的最大视场角对应的像高h满足：ttl/h/fov≤0.3。

15、根据本申请的一个实施例，多个所述微结构中至少两个所述微结构沿光轴方向的厚度不同。

16、根据本申请的一个实施例，所述微结构的最大厚度和所述微结构的最小厚度的差值不大于0.1mm。

17、根据本申请第二方面实施例的光学模组，包括：

18、感光芯片，沿第一方向的尺寸大于其沿第二方向的尺寸；以及

19、本申请第一方面所述的光学系统，所述感光芯片位于所述光学系统的成像面上，所述成像面位于所述光学系统的所述微结构阵列远离所述透镜组的一侧。

20、根据本申请第三方面实施例的光学模组的安装方法，包括：

21、沿镜筒的物侧至像侧的方向、将微结构阵列和透镜组依次装入所述镜筒，以形成光学系统；

22、将感光芯片固定在线路板的板面；以及

23、将所述镜筒固定于所述线路板，并使所述镜筒罩设在所述感光芯片上；

24、其中，所述微结构阵列包括多个沿第一方向和第二方向分布的微结构，所述微结构沿所述第一方向的光学参数满足预设条件，以使所述光学系统沿所述第一方向的焦距小于所述光学系统沿所述第二方向的焦距，所述光学参数包括焦距和/或曲率半径；感光芯片沿所述第一方向的尺寸大于其沿所述第二方向的尺寸，所述第一方向和所述第二方向具有夹角。

25、本申请实施例提供的光学系统、光学模组及其安装方法，通过在透镜组的透射光路上设置微结构阵列并使微结构阵列的微结构沿第一方向的光学参数满足预设条件，就可以减小整个光学系统沿第一方向的焦距，使得光学系统沿第一方向的焦距小于其沿第二方向的焦距。外部光线透过透镜组之后射向微结构阵列，透过微结构的光线先汇聚再发散，最终形成的光斑沿第一方向拉伸变长，换言之，形成在光学系统的成像面上的光斑为沿第一方向延伸的长条形光斑。由此，将本申请实施例的光学系统应用于光学模组时，不仅可以提高感光芯片的感光区域的利用率，而且还不会影响光斑的能量。此外，微结构阵列加工难度小，成本低、便于量产。

26、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学参数包括焦距，所述预设条件包括所述微结构沿所述第一方向的焦距fy1和所述透镜组沿所述第一方向的焦距fy2满足：

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学参数包括焦距，所述预设条件包括所述微结构沿所述第一方向的焦距fy1、所述透镜组沿所述第一方向的焦距fy2以及所述透镜组和所述微结构阵列之间的空气间隔d满足：

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述微结构阵列还包括基底，所述基底朝向所述透镜组的一侧和/或远离所述透镜组的一侧阵列分布有多个所述微结构。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，沿所述透镜组的光轴方向、所述微结构具有朝远离所述基底的方向凸起的凸面；

6.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其中，所述光学系统沿所述第一方向的焦距fy0和所述光学系统沿所述第二方向的焦距fx0满足：

7.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其中，所述微结构阵列的最大口径d、所述光学系统的最大视场角对应的像高h以及所述微结构阵列的像侧面的中心与所述光学系统的成像面的中心之间的间距bfl满足：

8.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其中，所述光学系统的焦距f和所述光学系统的入瞳直径enpd满足：

9.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其中，所述微结构阵列的像侧面的中心与所述光学系统的成像面的中心之间的间距bfl以及所述光学系统的光学总长ttl满足：

10.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其中，所述光学系统的光学总长ttl、所述光学系统的最大视场角fov以及所述光学系统的最大视场角对应的像高h满足：

技术总结
本申请公开了一种光学系统、光学模组及其安装方法。该光学系统包括：透镜组；以及微结构阵列，位于所述透镜组的透射光路上，所述微结构阵列包括多个沿第一方向和第二方向分布的微结构，所述第一方向和所述第二方向具有夹角；其中，所述微结构沿所述第一方向的光学参数满足预设条件，以使所述光学系统沿所述第一方向的焦距小于所述光学系统沿所述第二方向的焦距，所述光学参数包括焦距和/或曲率半径。该光学模组包括：感光芯片，沿第一方向的尺寸大于其沿第二方向的尺寸；光学系统，所述感光芯片位于所述光学系统的成像面上，所述成像面位于所述光学系统的所述微结构阵列远离所述透镜组的一侧。

技术研发人员：杨佳,徐超,李响,关其锐
受保护的技术使用者：宁波舜宇车载光学技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5