本公開一般涉及光學組件技術領域。特別地，其涉及具有覆蓋的透鏡的光學組件以及用于制造該光學組件的方法。

背景技術：

在許多電子設備領域，特別地，在娛樂電子設備和汽車電子設備領域，具有至少一個透鏡的光學組件正被越來越多的使用。透鏡是相機模塊的部分，例如用于接收和進一步處理光學靜止圖像或運動圖像。這種相機模塊用在例如手機(智能電話)、便攜式電腦以及平板電腦中。這種相機模塊還可用在汽車電子設備中，例如，用于記錄路面的圖像，或用于使乘客能夠進行視頻通話，或用于拍他們自己的圖片(自拍)或周圍環(huán)境的圖片。

這種光學組件通常包括透明前蓋，透明前蓋后面設置透鏡，透鏡通過空氣間隙與前蓋分開。通過前蓋落下的光在前蓋-空氣交界面被部分反射，還在空氣-透鏡交界面被部分反射。光的未反射的部分穿過透鏡并進入包括例如透鏡的相機模塊中。隨后，相機模塊中的光學傳感器(例如，CCD傳感器或CMOS傳感器)將打到傳感器的光轉變成電信號。這要求被設計成對由于光反射而造成的光損耗進行補償的(昂貴的)相機模塊。

前蓋通常形成另外打開不透明的表面的光入口。此不透明的表面可以是例如手機、便攜式電腦、或平板電腦的顯示設備的框架。為了讓光能夠打到透鏡并通過透鏡打到相機模塊，在不透明的表面提供孔(通常是圓形的或方形的)，但這對框架的視覺呈現有負面影響，如果沒有孔，框架在視覺上應該是均勻的。

技術實現要素：

將提供改進的光學組件及用于制造該光學組件的方法。

根據第一方面，提供了一種光學組件。所述光學組件包括：透明前蓋以及透鏡，所述透鏡具有面向所述前蓋的透鏡表面，其中所述透鏡表面被設計成基本上是平面的并且具有中心區(qū)域。所述光學組件進一步包括透明介質，所述透明介質將所述透鏡表面的至少所述中心區(qū)域光連接至所述前蓋。所述透明介質的折射率與所述前蓋的折射率以及與所述透鏡的臨近所述透鏡表面的一部分的折射率偏差小于0.5。

所述透明介質的折射率可與所述前蓋的折射率且與所述臨近所述透鏡的所述部分的折射率相差小于0.3(或，例如小于大約0.2)。可以提供所述前蓋和/或所述透鏡的臨近所述透鏡表面的所述部分由傳統(tǒng)的玻璃(例如，光學玻璃)制成。作為對此的替代，所述前蓋可由塑料、夾層玻璃或化學預應力玻璃制成。此外，所述透鏡可包括塑料或晶體材料。根據所述材料，所述前蓋的折射率和/或所述透鏡的臨近所述透鏡表面的所述部分的折射率可假設為1.3和1.8之間的值(例如，對于傳統(tǒng)玻璃，大約1.5)。

所述透明介質可包括透明黏膠，所述透明黏膠將所述透鏡表面的至少所述中心區(qū)域鍵合到所述前蓋。所述透明黏膠可為清晰可見的或著色的(例如，以吸收紅外(IR)光)?？商峁┧鐾该鹘橘|具有透明液體膠。作為對此的替代，可以提供所述透明介質具有非液體黏膠層(例如，膠帶形式)。此外，作為對所述透明黏膠的替代或者除了所述透明黏膠之外，所述透明介質還可包括其他部件，例如，水、其他液體或光學濾波器。

所述透鏡表面的中心區(qū)域可包括所述透鏡表面的對所述透鏡的光學成像屬性起決定性作用的區(qū)域。在此情況下，所述透明表面的區(qū)域(其內所述透鏡的光學成像缺陷可忽略)可為決定性的?？梢蕴峁┧鐾哥R表面被設計成至少在所述中心區(qū)域是平面的。所述中心區(qū)域外，所述透鏡表面可被設計成平面的或可具有曲率。

基本上，所述透明介質可將所述透鏡表面的一部分或整個所述透鏡表面(例如，廣泛地)光耦合至所述前蓋。未耦合至所述前蓋的所述透鏡表面的區(qū)域可對應于背向所述透鏡表面的邊緣突出的邊緣區(qū)域。

可以提供所述前蓋基本上平行于所述透鏡表面延伸。所述透鏡表面與所述前蓋的面向所述透鏡的內表面之間的距離在0.1mm和1.5mm之間?？商娲兀峁┧鐾哥R表面與所述前蓋的所述內表面之間的角度假設為大約1°和大約60°之間的值。

所述透鏡可以是聚焦透鏡，其焦距在不需要所述透鏡的機械移動的情況下是可調的。所述透鏡可對應于液體透鏡、液晶透鏡以及聚合物透鏡中之一。至少在這種聚焦透鏡的情況下，所述透鏡可具有多個部分，所述多個部分具有不同的折射率。

所述組件可進一步包括：傳感器，其被設計用于檢測穿過所述透鏡且打到所述傳感器的入射光。所述傳感器可被設計用于將打到所述傳感器的光轉變成電信號。所述傳感器可以是例如圖像傳感器(例如，CCD傳感器或CMOS傳感器)或環(huán)境光傳感器(ALS)。

所述透鏡和所述傳感器可被提供為相機模塊的一部分。所述透明介質可基本上提供所述相機模塊的面向所述前蓋的整個側面廣泛地到所述前蓋的光耦合。還可以提供所述相機模塊具有外殼并且所述透鏡表面和所述外殼的面向所述前蓋的表面基本上被設置在同一平面中。所述外殼的表面被設置在其中的所述平面與所述透鏡表面被設置在其中的所述平面之間的距離可假設為0.05mm和0.25mm之間的值。至少在此情況下，所述透明介質可臨近所述透鏡表面，且基本上臨近所述外殼的面向所述前蓋的整個表面。作為對此的替代，可提供所述透鏡的透鏡表面基本上在所述相機模塊的整個表面上延伸。

根據第二方面，提供一種電子設備。所述電子設備包括本文提供的光學組件。所述電子設備可以是例如便攜式電子設備，且特別地，可以是智能電話、平板電腦或便攜式電腦。

所述電子設備可進一步包括顯示設備。所述顯示設備可設計為例如液晶顯示設備、OLED或LED顯示設備。所述顯示設備可被提供具有光入口的框架。所述光學組件可被設置成至少部分地在所述框架中的光入口的區(qū)域中。所述光學組件的透明前蓋可形成提供在所述顯示設備前面的透明前蓋的一部分。作為對此的代替，所述光學組件的前蓋可用于例如由所述顯示設備提供的所述透明前蓋中的凹處內部。

根據第三方面，提供一種機動車。所述機動車包括本文提供的電子設備。所述機動車可進一步包括用于所述電子設備的可拆除安裝的安裝系統(tǒng)。作為對此的替代，所述電子設備可永久地安裝在所述機動車中，例如，在儀表盤或后視鏡的區(qū)域中。

根據第四方面，提供一種用于制造光學組件的方法。所述光學組件包括透明前蓋以及透鏡，所述透鏡具有面向所述前蓋的透鏡表面，其中所述透鏡表面被設計成基本上是平面的且具有中心區(qū)域。所述方法包括：通過透明介質，將所述透鏡表面的至少所述中心區(qū)域光耦合至所述前蓋。因而，所述透明介質的折射率與所述前蓋的折射率以及與所述透鏡的臨近所述透鏡表面的一部分的折射率相差小于0.5。

通過所述透明介質光耦合的所述表面可包括：(例如，廣泛地)將所述透鏡的至少所述中心區(qū)域連接至所述前蓋的內表面。所述透明介質可設置成所述前蓋的面向所述透鏡的內表面和所述透明介質之間沒有任何空氣混入，且所述透明介質和所述透鏡表面的至少所述中心區(qū)域之間沒有空氣混入。此外，廣泛地連接可包括通過所述透明介質固定。另外，所述透明介質(例如，液體膠)還可被固化(例如，通過UV光)。

附圖說明

本文描述的技術方案的其他優(yōu)點、細節(jié)和特征從下面的示例性實施例和附圖的描述中獲得，其中：

圖1A至圖1C示出光學組件的示例性實施例的示意圖；

圖2A至圖2C示出具有光學組件的電子設備的示例性實施例的示意圖；

圖3示出具有光學組件的示例性實施例的框圖；以及

圖4示出具有電子設備的機動車的示例性實施例的示意圖。

具體實施方式

圖1A至圖1C示出一般標記為10的光學組件的示例性實施例。光學組件10包括透明前蓋12、透鏡14以及透明介質16，透明介質16在表面上將透鏡14光耦合至透明前蓋12。

在此示例性實施例中，圖1A中示出的前蓋12由傳統(tǒng)的玻璃制成。前蓋12具有大約1.5的折射率。從空氣打到前蓋12的外表面18的光(用標記為20的箭頭示意性圖示)在前蓋12的外表面18上被部分反射(由用虛線示出的箭頭表示)。根據空氣的折射率(1.0)與前蓋12的折射率的偏差確定反射的光的量。

在另一示例性實施例中，前蓋12可由例如塑料(例如，聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或甲基丙烯酸甲酯)、夾層玻璃或化學預應力玻璃制成。在此情況下，前蓋12的折射率可以與1.5不同，且根據菲涅耳方程，這引起入射光20反射屬性的變化。

根據圖1A的透鏡14被設計成平凸的。透鏡14包括平坦的第一透鏡表面22以及凸起的第二透鏡表面24，平坦的第一透鏡表面22被設置成面向前蓋12，凸起的第二透鏡表面24被設置成背向前蓋12。作為對此的替代，透鏡14可進一步被設計成平凹的或完全的平面(具有兩個平行的透鏡表面22、24)。

在圖1A中示出的示例性實施例中，第一透鏡表面22被設置成與面向透鏡14的前蓋12的內表面26平行。第一透鏡表面22與前蓋12的內表面26之前的距離相當于大約0.5mm。在另一示例性實施例中，該距離可假設為例如不同于0.5mm且在0.1mm和1.5mm(特別地，在0.3mm和1.2mm)之間的值。此外，第一鏡頭表面22未設置成與內表面26平行也是可能的。在此情況下，第一鏡頭表面22和內表面26之間的角度可假設為例如10°的值。作為對此的替代，此角度還可假設為1°和60°之間的一些其他值，特別地，1°和20°之間的值。

圖1A中示出的實施例是由光學玻璃制造的透鏡14。透鏡14具有大約1.5的折射率。在另一示例性實施例中，可以提供透鏡14在不需要透鏡14的機械移動的情況下是焦距可調的聚焦透鏡。為了這樣做，可提供例如液體透鏡、液晶透鏡、或聚合物透鏡。這種聚焦透鏡可包括折射率不同的多種組分(例如，在液體透鏡的情況下，包含多種液體的層)。在此情況下，臨近第一透鏡表面22(由例如光學玻璃制成)的透鏡14的至少一部分可具有大于1.5的折射率。此外，多種組分中的其他組分可具有比臨近第一透鏡表面22的部分的折射率偏差小于0.5(例如，小于0.2)的折射率。

透明介質16被設置在透鏡14和前蓋12之間的表面上，使得其基本上臨近整個第一透鏡表面22以及前蓋12的內表面26，并填充其間的空間。在圖1A中圖示的示例性實施例中，第一透鏡表面22和透明介質16之間或透明介質16與前蓋12的內表面26之間未封閉空氣。

在另一示例性實施例中，可以提供透明介質16僅臨近第一透鏡表面22的中心區(qū)域或者透明介質16僅臨近第一透鏡表面22的中心區(qū)域而沒有任何空氣混入。中心區(qū)域可以是例如：針對透鏡14的成像屬性是決定性的第一透鏡表面22的區(qū)域，和/或最小化了透鏡14的成像缺陷的第一透鏡表面22的區(qū)域。第一透鏡表面22的中心區(qū)域可例如從透鏡14的光軸延伸超過1/2和4/5之間的值(例如，2/3)的距離，直到第一透鏡表面22的一邊緣。

圖1A中示出的示例性實施例中的透明介質16是膠黏層。膠黏層包括光學透明液體膠。這是例如包括兩種或多種組分的硅酮膠。液體膠具有大約1.4的折射率。在透鏡14和前蓋12之間應用液體膠之后，通過貯藏或通過UV光的方式固化液體膠。在通過室溫(大約20°)貯藏大約24小時的時間段(或更長的時間段)固化液體膠時，透鏡14和前蓋12之間的鍵合尤其是無應力的。

在另一示例性實施例中，液體膠可僅對有限的波長范圍透明。例如，液體膠可被設計成(例如，著色成)用于吸收IR光。此外，黏膠層還可以以非液體形式提供，例如，為膠帶的形式。

可替代的或除了黏膠層之外，光學組件可包括不同的透明介質16，其在表面上將透鏡14耦合至前蓋12。透明介質16可以是液體的(例如，水)或非液體的。此外，透明介質16可包括例如極化濾波器，或被設計為極化濾波器。

穿過前蓋12的光(由標記為28和30的箭頭示意性地表示)在前蓋12的內表面26和透明介質16之間的交界面32以及在透明介質16和第一透鏡表面22之間的交界面34被部分反射(每個由點線箭頭表示)。圖1A中示出的示例性實施例中，前蓋12的折射率與透明介質16的折射率偏差大約0.1。此外，透明介質16的折射率與透鏡14的折射率相差大約0.1。

由于與空氣的折射率和前蓋12的折射率的偏差相比的前述折射率的最小偏差，在交界面32、34上反射的光的部分與在前蓋12的外表面18上反射的部分相比有所減少。此外，與例如第一透鏡表面22的中心區(qū)域和前蓋12之間有空氣間隙的光學裝置相比，圖1A中示出的光學結構10內實現了減少的光反射。這導致圖1A中示出的光學裝置10的改善的光輸出。此外，由于這里描述的減少的光反射，可以省略光學裝置10中(例如，在第一透鏡表面22和/或前蓋12上)的一個或多個抗反射膜。

基于示例性實施例，可能存在前蓋12、透明介質16(例如，黏膠層)和/或臨近第一透鏡表面22的透鏡14的部分的折射率(即，圖1A中示出的示例性實施例中的透鏡14的折射率)的變形。這里提供透明介質16的折射率與前蓋12的折射率以及與透鏡14的臨近第一透鏡表面22的一部分的偏差小于0.5(特別地，小于0.2)。

作為根據圖1A中示出的示例性實施例的光學組件的替代，圖1B中示出的光學組件10包括相機模塊40，相機模塊40包括透鏡14。以光穿過透鏡14進入到相機模塊40的方式設置相機模塊40。

根據圖1B中示出的示例性實施例的相機模塊40包括外殼42以及傳感器設備(未示出)，傳感器設備用于檢測相機模塊40中和該傳感器設備上的入射光。傳感器設備可具有圖像傳感器和/或環(huán)境光傳感器。圖像傳感器和/或環(huán)境光傳感器可以是例如CCD傳感器或CMOS傳感器。此外，環(huán)境光傳感器可被設計為光電二極管或作為對此替代的光敏電阻。

除此之外，相機模塊40可包括其他部件(未示出)，例如用于調節(jié)透鏡14的焦距(例如，在液體透鏡或液晶透鏡或聚合物透鏡的情況下)的調節(jié)設備。此外，在另一示例性實施例中，還可以提供透鏡14被設計為獨立于相機模塊40的部件。

在圖1B中示出的示例性實施例中，設計相機模塊40使得外殼42的面向前蓋12的表面與第一透鏡表面22設置在同一平面中。作為對此的替代，可以提供其中外殼42的面向前蓋12的表面設置的平面遠離其中第一透鏡表面22設置的平面。在這種情況下，外殼42的表面與第一透鏡表面22之間的距離可假設為0.05mm和0.25mm之間的值，特別地，0.05mm和0.1mm之間的值。

在圖1B中示出的示例性實施例中，透明介質16將第一透鏡表面22廣泛地光耦合至前蓋12。在另一示例性實施例中，可以提供透明介質16還將外殼42的面向前蓋12的表面的部分或全部光耦合至前蓋12。

與圖1B中示出的示例性實施例不同，圖1C中示出的示例性實施例的光學組件10的透鏡14具有在外殼42的面向前蓋12的整個表面上延伸的第一透鏡表面22。第二透鏡表面24具有外殼42的面向前蓋12的表面的區(qū)域中的平面部分以及突出到相機模塊40內部的凸起部分。作為對此的替代，第二透鏡表面24的突出到相機模塊40內部的部分還可被設計成平面的或凹面的。

在圖1B中示出的示例性實施例中，透明介質16將整個第一透鏡表面22廣泛地光耦合至前蓋12。在另一示例性實施例中，可以提供透明介質16僅將第一透鏡表面22的部分光耦合到前蓋。例如，可以提供透明介質16僅將第一透鏡表面22的中心區(qū)域光耦合至前蓋12。

圖2A至圖2C示出一般標記為50的電子設備的示例性實施例。電子設備50通常可以是諸如手機(智能電話)、平板電腦或電子書閱讀器這樣的移動終端。在其他示例性實施例中，此電子設備可以是永久安裝的電子設備50。電子設備50可例如永久地安裝在機動車中，或通過在機動車中提供的安裝系統(tǒng)可拆卸地安裝。

圖2A示出從前面看的電子設備50的頂視圖。電子設備50包括設置在正面上且封裝在框架54中的顯示設備52。顯示設備52可以是液晶面板、OLED面板、LED面板或一些其他合適的顯示系統(tǒng)(例如，電子紙顯示設備)。顯示設備52可用于數據的顯示，數據例如以靜止圖像(例如，照片)、運動圖像(例如，視頻)和/或文本的形式。還可以提供顯示設備52以包括例如用于捕獲手勢的觸摸屏的方式的觸摸敏感或存在敏感的顯示屏幕。作為對此的替代，例如按鈕、開關、或其他機械操作元件也可包括在電子設備50內(例如，設置在框架54上)。

框架54被設計成基本上是不透明的(例如，通過染色)?？蚣?4具有光入口56。在圖2A中示出的示例性實施例中，光入口56被設置在位于顯示設備12上的框架54的部分中。作為對此的替代，光入口56可被設置在電子設備50的正面上的框架54的另一部分中。例如，提供光入口56對應于框架54中的通道(例如，橢圓形或多邊形)或框架54的透明部分(例如，光學透明)。此透明部分隨后可用作透明蓋。

圖2B和圖2C示出電子設備50沿圖2A中用I標注的虛線的截面圖的細節(jié)。根據圖1A中示出的示例性實施例的光學組件10被設置在框架54中的光入口56的后面，如進光方向上看到的，其由用虛線示出的箭頭來表示。在另一示例性實施例中，例如，根據圖1B和圖1C圖示的示例性實施例中的一個，光學組件10可被提供在電子設備50中。在此情況下，光學組件10可至少部分被設置在光入口56的區(qū)域中。例如，可以提供第一透鏡表面22的至少一個中心區(qū)域被設置在框架54中的光入口56的后面，如光的進入方向上看到的。

在圖2B中示出的示例性實施例中，光學組件的透明前蓋12被提供作為電子設備50的顯示設備52的部分。與此相反，根據圖2C中示出的示例性實施例的透明前蓋12作為獨立的部件被插入到顯示設備52的凹處中。

在圖2B和2C中示出的電子設備50的示例性實施例中，光入口56的直徑被設計成大于第一透鏡表面22的直徑。根據透鏡14的設計，在另一示例性實施例中，可以僅提供光入口56的直徑被設計成大于第一透鏡表面22的中心區(qū)域。光入口56的直徑可假設為例如大約0.5mm和5mm之間的值。

由于前蓋12和透鏡14之間的小的距離(如參照圖1A至圖1C中示出的實施例所描述的)，光入口56的大小可被設計成比典型的光學組件有所減小，其中，在前蓋12和透鏡14之間提供(例如，用于調節(jié)透鏡的焦距)更大和/或可變的距離。

圖3在框圖中示出電子設備50的一種實施例。這可以是關于圖2A至圖2C描述的電子設備50。電子設備50包括光學組件10(如參照圖1A至圖2C描述的)、控制設備60以及顯示設備52(如關于圖2A至圖2C描述的)。

在圖3中示出的示例性實施例中，光學組件10包括傳感器設備62以及調節(jié)設備64。這可以是參照圖1A至圖1C解釋的(但未示出的)傳感器設備以及調節(jié)設備。傳感器設備62被設計成將打到傳感器設備62的光轉變成電信號?？刂圃O備60電連接至傳感器設備62。在圖3中示出的示例性實施例中，控制設備60被設計成接收由傳感器設備62生成的電信號。控制設備60進一步被設計成控制用于調節(jié)光學組件10包含的透鏡14的焦距的調節(jié)設備64(比較圖1A至圖1C、圖2B至圖2C)。除此之外，控制設備60可進一步被設計用于控制傳感器設備62和/或光學組件的其他部件(未示出)(例如，孔)?？刂圃O備60可對應于電子設備50的處理器(例如，CPU)，或可至少包括電子設備50的處理器。

控制設備60被設計成控制顯示設備52來顯示根據從傳感器設備62(例如，通過圖像傳感器的方式)接收的電信號生成的數字圖像信息?？刂圃O備60可進一步被設計成根據傳感器設備62(例如，通過環(huán)境光傳感器的方式)生成的環(huán)境亮度信息來修改顯示設備52的顯示亮度。

圖4示出一般標記為72的機動車中的儀表盤70的主視圖。機動車72包括關于圖2A至圖3描述的電子設備50。在這里示出的示例性實施例中，電子設備50安裝在中央控制臺的區(qū)域中的儀表盤70中。作為對此的替代，提供電子設備50可安裝在例如機動車72中的駕駛員座位和/或乘客座位的后側。此外，還可以提供電子設備50被設計為便攜式設備。在此情況下，(集成到儀表盤70中的)安裝系統(tǒng)例如可提供用于電子設備50的可拆卸安裝。

作為圖4中示出的電子設備50的替代，或者除了圖4中示出的電子設備50之外，機動車72可具有例如被設計為相機裝置的電子設備?？梢蕴峁┫鄼C裝置包括如參照圖1A至圖1C描述的光學組件10以及必要時屬于相機裝置的對應的控制和/或評估設備。相機設備可例如被集成到機動車72的后視鏡或外體中。

這里描述的示例性實施例提供光學組件以及包括該光學組件的電子設備的各種特征。在不同的示例性實施例中，這些特征可以以任何方式組合或修改。