[发明专利]用于高分辨率传感器的广角自动聚焦成像透镜的光学布置

说明书

本申请公开了用于高分辨率传感器的广角自动聚焦成像透镜的光学布置。一种用于捕获在视场(FOV)中出现的至少一个对象的图像的方法和装置。壳体具有图像传感器和相对于该图像传感器固定地安装的自动聚焦透镜组件。该自动聚焦透镜组件采用了多个透镜组和液体透镜。透镜组、液体透镜和图像传感器对准，使得该FOV内接收到的光通过该透镜组和该液体透镜，并且照射到该图像传感器上。该图像传感器生成指示接收到的图像的电信号。

背景技术

成像设备通常捕获给定视场(FOV)内的图像。通常需要扫描设备捕获具有广角视场的图像，以有效地解码图像中的信息以用于机器视觉应用。附加地，对便携式传感器的需求在增加，便携式传感器需要使用较小的传感器并且进一步需要传感器的主动对准，这在光学器件和传感器之间需要气隙。因此，出于机器视觉的目的，便携式扫描设备必须能够在宽视场下工作，同时在工作范围内生成清晰图像。

利用透镜的机械移动的自动聚焦广泛应用于机器视觉系统中。通常，使用电机来移动透镜以调整聚焦，这会增加系统的尺寸，并使系统易于发生机械故障。附加地，用于高分辨率成像相机的典型透镜包含多个透镜元件，这增加了透镜的成本。尽管某些系统可以经由复杂的自定义光学器件和机电部件的组合来解决这些问题和其他问题，但此类系统相当复杂且昂贵，并且可能会不利地影响设备的可靠性。

因此，需要解决这些问题的改进的系统、方法和设备。

发明内容

在实施例中，本发明为一种用于对感兴趣的对象进行广角自动聚焦成像的光学组件。该光学组件包括：第一透镜组，该第一透镜组沿着光轴被设置并且被配置为接收来自该感兴趣的对象的光，并且该第一透镜组被配置为校正由第三透镜组投射到成像传感器上的图像的球面像差；液体透镜，该液体透镜沿着该光轴被设置并且被配置为接收来自该第一透镜组的该光，并且该液体透镜进一步被配置能变化地将该图像聚焦在从3英寸到无穷远距离处；第二透镜组，该第二透镜组沿着该光轴被设置并且被配置为接收来自该液体透镜的该光，并且该第二透镜组进一步被配置为校正光学像差并将由该第三透镜组投射到该成像传感器上的该图像放大；该第三透镜组，该第三透镜组沿着该光轴被设置并且被配置为接收来自该第二透镜组的该光，并且该第三透镜组进一步被配置为校正光场曲率和由该第三透镜组投射到该成像传感器上的该图像的畸变；以及该成像传感器，该成像传感器被设置为沿着该光轴在该第三透镜组的后法兰焦距处，并且该成像传感器被配置为接收来自该第三透镜组的该图像并且生成指示接收到的图像的电信号。

在当前实施例的变体中，该成像传感器是固态成像器。在当前实施例的另一个变体中，该液体透镜具有从-5到15屈光度的可变光焦度。

在当前实施例的变体中，该第一透镜组包括第一塑料非球面透镜，并且该第一透镜组的该塑料非球面透镜具有沿着该光轴的第一非球面和与该第一非球面相对的被设置为沿着该光轴的第二非球面，并且其中该第一塑料非球面透镜由具有正光焦度的冠状型塑料制成。

在当前实施例的变体中，该第二透镜组包括第一塑料非球面透镜、第二塑料非球面透镜和第三玻璃透镜，其中该第二透镜组的该第一塑料非球面透镜具有沿着该光轴的第一非球面和与该第一非球面相对的被设置为沿着该光轴的第二非球面，并且其中该第一塑料非球面透镜由具有正光焦度的冠状型塑料制成，该第二透镜组的第二塑料基本非球面透镜具有沿着该光轴的第一非球面和沿着该光轴的第二非球面，并且其中该第二塑料非球面透镜由具有负光焦度的燧石型材料制成，并且该第三玻璃透镜具有沿着该光轴的第一基本平坦表面和被设置为沿着该光轴的第二球面，并且该第三玻璃透镜由具有正光焦度的冠状型玻璃制成。

在当前实施例的变体中，该第三透镜组具有第一塑料非球面透镜和第二塑料非球面透镜，并且其中该第三透镜组的该第一塑料非球面透镜具有沿着该光轴的第一非球面和与该第一非球面相对的被设置为沿着该光轴的第二非球面，并且其中该第一塑料非球面透镜由具有正光焦度的燧石型塑料制成，并且该第一透镜组的该第二塑料非球面透镜具有沿着该光轴的第一非球面和沿着该光轴的第二非球面，并且其中该第二塑料非球面透镜由具有负光焦度的燧石型材料制成。

附图说明