CN111025528A - 一种成像***、摄像模组及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种成像***、摄像模组及移动终端，涉及拍照技术领域，成像***包括：光学透镜组、图像传感器和主光角调节透镜，光学透镜组包括多个沿光入射方向依次布设的透镜，图像传感器设置在光学透镜组的成像侧，图像传感器用于将透射至其上的光学图像转化为电信号，主光角调节透镜设置在光学透镜组与图像传感器之间的光路上，主光角调节透镜形成有第一透射面和第二透射面，第一透射面为非球面，第二透射面上集成有微透镜阵列，微透镜阵列与图像传感器的像素单元阵列相对设置，非球面用于将光学透镜组透射的主光线朝靠近成像***的光轴方向会聚，微透镜阵列用于将非球面透射的主光线朝靠近光轴方向会聚。
Description
技术领域
本申请涉及拍照技术领域，尤其涉及一种成像***、摄像模组及移动终端。
背景技术
近些年来,智能手机的崛起和发展对成像技术提出了新的要求和挑战。通常手机的成像***包含多个光学镜片、红外滤光片(当成像波段包含红外波长是不需要红外滤光片)和图像传感器，为了提高成像***的性能，光学镜片上还会加镀减反射膜来消除整个成像***的杂散光。
具体成像时，在对波长分辨率要求比较高的应用场景中，例如多光谱或者高光谱成像应用，由于多光谱或者高光谱的探测器的接收角度要求小于15°，则需要成像***的主光角(Chief Ray Angle，CRA)的最大值接近15°，即需要减小成像***的CRA，以适配接收角度较小的探测器，最终提高成像质量。
需要解释的是：成像***的CRA指从成像透镜至图像传感器，可以聚焦到图像传感器上的光线与光轴的夹角，参照图1，CRA1和CRA2就是两个聚焦到图像传感器上的光线分别与光轴的夹角。如图1所示，图像传感器的接收角度
是指图像传感器上的像素单元最佳的入射光线与光轴的夹角。一般地，当接收角度
与CRA相匹配时，成像效果最佳。所谓的相匹配是指CRA与接收角度
之差的绝对值小于或者等于3°，接收角度
与CRA相匹配，成像效果最佳。
发明内容
本申请的实施例提供一种成像***、摄像模组及移动终端，主要目的是提供一种可减小CRA的成像***。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种成像***，包括：
光学透镜组，包括多个沿光入射方向依次布设的透镜；
图像传感器，位于光学透镜组的成像侧，用于将透射至其上的光学图像转化为电信号；
主光角调节透镜，设置在光学透镜组与图像传感器之间的光路上，且具有第一透射面和第二透射面，第一透射面为非球面，第二透射面上集成有微透镜阵列，微透镜阵列与图像传感器的像素单元阵列相对设置，非球面用于将光学透镜组透射的主光线朝靠近成像***的光轴方向会聚，微透镜阵列用于将非球面透射的主光线朝靠近光轴方向会聚。
本申请实施例提供的成像***，由于在光学透镜组与图像传感器之间设置主光角调节透镜，且主光角调节透镜包括用于将主光线朝靠近成像***的光轴方向会聚的非球面和微透镜阵列，当从光学透镜组透射的光线经非球面时，非球面可使主光线朝光轴方向会聚，以减小主光角，从非球面透射的光线再通过微透镜阵列时，微透镜阵列再对主光线朝光轴方向会聚，进一步减小主光角，以使透射至图像传感器的主光角与图像传感器的接收角度相匹配，最终保障成像质量。在具体实施时，可通过改变非球面的曲率半径和/或微透镜的曲率半径，即改变非球面的面型和/或微透镜的面型，调节透射至图像传感器的主光角大小，相比现有的通过增加透镜数量以减小光学透镜组透射的主光角的方式，本申请仅通过改变相配合的非球面面型和微透镜面型就可实现，这样在保障成像***所成像质量的前提下，会有效减小整个成像***的镜头总高(Total Track Length，TTL)尺寸，以使成像***满足小型化设计要求，进而扩大该成像***的应用场景。
在第一方面可能的实现方式中，微透镜阵列与像素单元阵列均是M*N的阵列，且微透镜阵列内的微透镜与像素单元阵列内的像素单元是一对一的，其中，每一个微透镜均贴近对应的像素单元，M和N均为大于1的整数。通过将微透镜贴近像素单元，这样可使该微透镜透射的光线基本全部折射至相对应的像素单元上，避免部分光线折射至相邻的像素单元上，以出现像素单元之间串扰，进而影响成像质量的现象。
在第一方面可能的实现方式中，微透镜的中心轴线与像素单元的中心轴线同轴。通过将微透镜的中心轴线与像素单元的中心轴线为同一直线，这样可保证微透镜折射的光线朝像素单元的中心靠拢，以进一步提高图像传感器的的光能接收效率，提高成像质量。
在第一方面可能的实现方式中，还包括红外滤光片，红外滤光片设置在光学透镜组与主光角调节透镜之间的光路上。若该成像***的成像波段不包括红外波段时，在光学透镜组与主光角调节透镜之间的光路上布设红外滤光片，以对光学透镜组透射的红外波段进行滤光处理，再通过主光角调节透镜减小主光角，将红外滤光片设置在光学透镜组与主光角调节透镜之间的光路上，在保障滤光的基础上，也不影响主光角调节透镜对主光线的减小作用。
在第一方面可能的实现方式中，主光角调节透镜为一体成型件。具体实施时，可以采用注塑、模压等工艺手段实施。
在第一方面可能的实现方式中，光学透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凹面，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凸面，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面。通过设置均具有正光焦度的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜以及主光角调节透镜，可保障成像质量满足现有的手机、平板电脑等移动终端的成像要求，且该成像***不仅可以应用在手机的具有较大安装空间的背面，也可以应用在手机的具有较小安装空间的正面，以使手机的前照式摄像的成像质量和后照式摄像的成像质量相当。
在第一方面可能的实现方式中，主光角调节透镜的材质为玻璃、塑料或纤维等。
在第一方面可能的实现方式中，主光角调节透镜集成在图像传感器上。也就是说，将主光角调节透镜与图像传感器封装为一个模块，这样在安装成像***时，可提高装配效率。
在第一方面可能的实现方式中，所述微透镜阵列是球形微透镜阵列、非球形微透镜阵列、柱形微透镜阵列或菲涅尔微透镜阵列中的一种微透镜阵列。具体实施时，可根据应用场景，对微透镜阵列进行选择。
第二方面，本申请还提供了一种摄像模组，包括：
成像***，成像***为上述第一方面或第一方面的任一实现方式中的成像***；
数字影像处理器，数字影像处理器用于将图像传感器传送的电信号进行处理，以形成图像。
本申请实施例提供的摄像模组，由于包括上述实施例提供的成像***，成像***包括位于光学透镜组与图像传感器之间的光路上的主光角调节透镜，且主光角调节透镜包括非球面和微透镜阵列，当光学透镜组透射的主光线依次经非球面和微透镜阵列后，透射至图像传感器的主光角会减小，以适配图像传感器的接收角度，进而保障成像质量。
第三方面，本申请还提供了一种移动终端，包括：
机壳，具有可视窗口；
摄像模组，设置在机壳内，且摄像模组为上述第二方面的实施方式所述的摄像模组；
显示屏，设置在可视窗口处，用于显示数字影像处理器形成的图像。
本申请实施例提供的移动终端，由于移动终端采用了上述第二方面的实施方式所述的摄像模组，因此本申请实施例提供的移动终端与上述技术方案所述的摄像模组能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
在第三方面可能的实现方式中，移动终端为手机，成像***设置在手机的正面，光学透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凹面，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凸面，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面。由于手机的正面具有较小的安装空间，通过将该成像***设置在手机的正面，可充分利用手机正面的空间，且会提高前置摄像头的成像质量。
在第三方面可能的实现方式中，移动终端为平板电脑。
附图说明
图1为成像***中的透射至图像传感器的主光角和图像传感器的接收角度的示意图；
图2A为一种成像***的结构示意图；
图2B为图2A的MTF曲线图；
图2C为图2A的CRA曲线图；
图3A为另一种成像***的结构示意图；
图3B为图3A的MTF曲线图；
图3C为图3A的CRA曲线图；
图4为本申请实施例提供的成像***的结构示意图；
图5为图4的A处放大图；
图6A为采用表2-1和表2-2设计参数时的MTF曲线图；
图6B为采用表2-1和表2-2设计参数时的CRA曲线图；
图7为图4的成像原理图；
图8为本申请实施例提供的成像***中的主光角调节透镜与图像传感器的位置关系示意图；
图9为本申请实施例提供的成像***的结构示意图；
图10A为采用表1-1和表1-2设计参数时的MTF曲线图；
图10B为采用表1-1和表1-2设计参数时的CRA曲线图；
图11A为采用表3-1和表3-2设计参数时的MTF曲线图；
图11B为采用表3-1和表3-2设计参数时的CRA曲线图。
具体实施方式
本申请实施例涉及成像***、摄像模组及移动终端，下面结合附图对成像***、摄像模组及移动终端进行详细描述。
下述对本申请涉及的概念进行简单说明：
视场角(Field of View，FOV)；
光圈数(F-number，Fno)；
镜头总高(Total Track Length，TTL)；
调制转换函数(Modulation transfer function，MTF)；
主光角(Chief Ray Angle，CRA)。
本申请实施例提供一种具有摄像功能的移动终端，该移动终端包括机壳、摄像模组和显示屏，机壳形成有可视窗口，摄像模组设置在机壳内，显示屏设置在可视窗口处，摄像模组用于将被摄景物形成图像，显示屏用于将形成的图像显示在其上。示例的，移动终端可以为手机、平板电脑或者其他电子设备。
为了提高移动终端中摄像模组的成像质量，本申请实施例还提供一种摄像模组，该摄像模组包括用于成像的成像***和数字影像处理器，数字影像处理器用于将成像***传送的电信号进行处理，以形成图像。
为了减小CRA，参照图4和图5，该成像***包括：光学透镜组1、主光角调节透镜2和图像传感器3，其中，光学透镜组1包括多个沿光入射方向依次布设的透镜101，图像传感器3设置在光学透镜组1的成像侧，图像传感器3用于将透射至其上的光学图像转化为电信号，主光角调节透镜2设置在光学透镜组1与图像传感器3之间的光路上，结合图4和图5以及图7，主光角调节透镜2形成有第一透射面和第二透射面，第一透射面为非球面201，第二透射面上集成有微透镜阵列202，微透镜阵列202与图像传感器3的像素单元阵列301相对设置，其中，非球面201用于将光学透镜组1透射的主光线朝靠近成像***的光轴方向会聚，微透镜阵列202用于将非球面201透射的主光线朝靠近光轴方向会聚。
通过在光学透镜组1与图像传感器3之间的光路上设置主光角调节透镜2，由于非球面201和微透镜阵列202均可使主光线朝光轴方向会聚，即从光学透镜组1透射的光线经非球面201时，非球面201可使主光线朝光轴方向会聚，以减小CRA，从非球面201透射的光线再通过微透镜阵列202时，微透镜阵列202再对主光线朝光轴方向会聚，进一步减小CRA，最终实现减小CRA的大小，以使该成像***能够适配多光谱或高光谱的成像需求。
具体实施时，若选取具有较高波长分辨率的图像传感器3，且该图像传感器3的接收角度为
为了与该图像传感器3相匹配，保障成像质量，透射至图像传感器3的像素单元阵列301的像素单元的CRA与该像素单元的接收角度之差的绝对值小于或者等于3°。例如，某一像素单元的接收角度为12°，则透射至该像素单元的CRA的取值范围为：9°≤CRA≤15°。本申请实施例是通过在光学透镜组1与图像传感器3之间的光路上设置主光角调节透镜2减小主光角，以使透射至图像传感器3的像素单元的CRA与图像传感器3的接收角度相匹配。为了提高透射至图像传感器的光学图像的效果，透射至图像传感器3的像素单元的CRA小于像素单元的接收角度。
在一些实施方式中，非球面201为凸面，微透镜阵列202的微透镜的像侧面也为凸面。在具体实施时，可以调节非球面的曲率半径和/或微透镜的曲率半径，以改变非球面的面型和/或微透镜的面型，最终调节透射至图像传感器3的CRA的大小。
需要说明的是：调节非球面的曲率半径和/或微透镜的曲率半径指：可以仅调节非球面的曲率半径以调节透射至图像传感器3的主光角大小；也可以是仅调节微透镜的曲率半径以调节透射至图像传感器3的主光角大小；也可以是同时调节非球面的曲率半径和微透镜的曲率半径以调节透射至图像传感器3的主光角大小。
调节透射至图像传感器3的CRA的大小具有多种实施方式，一种是通过增加透镜数量，另一种可采用本申请实施例提供的主光角调节透镜，例如，参照图2A，该成像***的光学透镜组由四片透镜组成，该成像***的光学性能参数为：FOV＝84°，Fno＝2.4，TTL＝3.995mm(图2A中的H1)，该成像***的MTF曲线如图2B所示，CRA曲线如图2C所示，由图2C得知，该成像***的CRA的最大值为35°，即该角度满足常规RGB图像传感器的接收角度，但是对于一些要求高的波长分辨率的应用场景，例如多光谱或者高光谱成像应用，由于多光谱或者高光谱的图像传感器的接收角度要求小于15°，若将该成像***应用在多光谱或者高光谱成像应用场景中，会造成严重的波长串扰，以使应用失效。为了减小主光角，以满足多光谱或者高光谱探测器的接收角度要求，将成像***设计为如图3A所示的结构，该成像***的成像透镜组001包括六片透镜，且该成像***的光学性能参数为：FOV＝82°，Fno＝2.4，TTL＝5.50mm(图3A中的H2)，该成像***的MTF曲线如图3B所示，CRA曲线如图3C所示，由图3C得知，该成像***的CRA的最大值为13°，满足多光谱或者高光谱图像传感器的接收角度要求。但是因为该成像***的光学镜片数量增加至六片，相比四片透镜，以使镜头总高TTL(图3A中的H2)相比图2A中的H1增大至5.50mm。
当采用本申请实施例提供的成像***时，即在保障如图2A的四片透镜不变的情况下增加主光角调节透镜2，最终该成像***的光学性能参数为：FOV＝84°，Fno＝2.4，TTL＝4.083mm(图4中的H3)，该成像***的MTF曲线如图6A所示，CRA曲线如图6B所示,且由图6B所示的CRA的曲线分布与图3C所示的CRA的曲线分布相比，采用本申请实施例提供的成像***得到的CRA的曲线分布与图3C所示的CRA的曲线分布一致，以及图6A所示的MTF的曲线分布与图3B所示的MTF的曲线分布相比，采用本申请实施例提供的成像***得到的MTF的曲线分布与图3B所示的MTF的曲线分布一致，进而采用本申请实施例成像***的成像质量与采用图3A成像***的成像质量基本保持不变，但是TTL＝4.083mm的镜头总高与TTL＝5.50mm的镜头总高相比，尺寸明显减小。所以，采用本申请实施例提供的相结合的非球面透镜201和微透镜阵列202减小主光角时，相比通过增加透镜数量的方式，会明显的减小整个成像***的TTL值，以使整个成像***满足小型化设计需求。这样本申请实施例提供的成像***相比具有同样性能的且通过增加透镜数量的成像***，会大大扩大其应用场景，例如，如图4所示的成像***不仅可以应用在手机的背面，以形成背照式(Back Side Illumination，BSI)摄影，该成像***还可以应用在具有较小安装空间的手机的前面，以形成前照式(FrontSide Illumination，FSI)摄影，这样无需增加手机正面的用于安装成像***的空间，且背照式摄影和前照式摄影的摄影效果相当，提高用户的前照式摄影体验度。
下面通过三个实施例展示通过调节非球面的面型和/或调节微透镜的面型实现不同的主光角。
需要说明的是：下述表1-1、表2-1和表3-1中所涉及的参数为：
Surface为表面；Radius为曲率半径；Thickness为透镜厚度；Material为透镜材料(前面数字代表透镜材料的折射率，后面数字代表透镜材料的阿贝数，例如lens1的折射率为1.54或者阿贝数为56.0)；Semi-Diameter为透镜半径；Stop为光阑；Infinity为曲率半径无限大；Micro lens为微透镜阵列；Glass为玻璃(作为非球面和微透镜阵列的载体)；lens1至lens4为沿光入射方向依次布设的四个透镜；lens5为非球面透镜；Sensor为图像传感器；*1＝Micro lens applied on each cell on sensor代表图像传感器的一个像素单元对应一个微透镜。
下述表1-2为表1-1中各个透镜的物侧面和像侧面的非球面圆锥系数，下述表2-2为表2-1中各个透镜的物侧面和像侧面的非球面圆锥系数，下述表3-2为表3-1中各个透镜的物侧面和像侧面的非球面圆锥系数，表1-2、表2-2和表3-2所涉及的参数为：
R1代表透镜的物侧面；R2代表透镜的像侧面；Conic代表非球面圆锥系数，下述是非球面纵坐标值的表达式：
其中：Z代表非球面的纵坐标值：
C为表1-1、表2-1和表3-1中Radius值；
K为表1-2、表2-2和表3-2中Conic值：
X为横坐标值；
A1为一阶非球面系数，A2为二阶非球面系数，A10为十阶非球面系数；
A3至A10至为表1-2、表2-2和表2-3中相对应的3-10对应的值，A1和A2一般取0，表1-2、表2-2和表3-2未体现；
表1-1
表1-2
当本申请实施例提供的成像***的第一透镜(Lens1)、第二透镜(Lens2)、第三透镜(Lens2)和第四透镜(Lens4)以及主光角调节透镜(Lens5、Glass和Micro lens，Glass为Lens5和Micro lens的载体)采用表1-1和表1-2所示的参数时，该成像***的光学性能参数为：FOV＝84°，Fno＝2.4，TTL＝4.08，CRA最大值＝23°。
表2-1
表2-2
当本申请实施例提供的成像***的第一透镜(Lens1)、第二透镜(Lens2)、第三透镜(Lens3)和第四透镜(Lens4)以及主光角调节透镜(Lens5、Glass和Micro lens，Glass为Lens5和Micro lens的载体)采用表2-1和表2-2所示的参数时，该成像***的光学性能参数为：FOV＝84°，Fno＝2.4，TTL＝4.08，CRA最大值＝13°。
由表1-1和表2-1所示的参数相比，Lens1、Lens2、Lens3和Lens4的曲率半径基本不变、透镜厚度基本不变、透镜材料不变、透镜半径基本不变；Glass的曲率半径不变、透镜厚度不变、透镜材料不变、透镜半径基本不变；仅改变Lens5的曲率半径(由-9.67变为27.06)、透镜厚度基本不变和透镜半径基本不变；以及改变Micro lens的曲率半径(R＝-0.005变为R＝-0.008)和二次曲线常数K′(K′＝-312变为K′＝0)。
图10A为成像***采用表1-1和表1-2所示的参数时成像***的MTF曲线，图6A为成像***采用表2-1和表2-2所示的参数时成像***的MTF曲线，MTF曲线中曲线P1代表在频率为500lp/mm时，弧失平面的对比度，曲线Q1代表在频率为500lp/mm时，子午平面的对比度，曲线P2代表在频率为100lp/mm时，弧失平面的对比度，曲线Q2代表在频率为100lp/mm时，子午平面的对比度，由图10A和图6A相比，在频率为500lp/mm和频率为100lp/mm时，子午平面的对比度基本不变，在频率为500lp/mm和频率为100lp/mm时，弧失平面的对比度基本不变，进而说明图10A的成像***所成像与图6A的成像***所成像质量相当。
图10B为成像***采用表1-1和表1-2所示的参数成像***的CRA曲线，图6B为成像***采用表2-1和表2-2所示的参数成像***的CRA曲线，由图10B和图6B相比，CRA明显的减小，且CRA的最大值由23°减小为13°，且TTL保持不变。
表3-1
表3-2
当本申请实施例提供的成像***的第一透镜(Lens1)、第二透镜(Lens2)、第三透镜(Lens3)和第四透镜(Lens4)以及主光角调节透镜(Lens5、Glass和Micro lens，Glass为Lens5和Micro lens的载体)采用表3-1和表3-2所示的参数时，该成像***的光学性能参数为：FOV＝84，Fno＝2.4，TTL＝4.08，CRA最大值＝7°。
由表2-1和表3-1所示的参数相比，Lens1、Lens2、Lens3和Lens4的曲率半径基本不变、透镜厚度基本不变、透镜材料不变、透镜半径基本不变；Glass的曲率半径不变、透镜厚度不变、透镜材料不变、透镜半径基本不变；仅改变Lens5的曲率半径(由27.06变为8.64)、透镜厚度和透镜半径，以及改变Micro lens的曲率半径(R＝-0.008变为R＝-0.003)和二次曲线常数K′(K′＝0变为K′＝-3.19)。
图6A为成像***采用表2-1和表2-2所示的参数时成像***的MTF曲线，图11A为成像***采用表3-1和表3-2所示的参数时成像***的MTF曲线，曲线P1代表在频率为500lp/mm时，弧失平面的对比度，曲线Q1代表在频率为500lp/mm时，子午平面的对比度，曲线P2代表在频率为100lp/mm时，弧失平面的对比度，曲线Q2代表在频率为100lp/mm时，子午平面的对比度，由图11A和图6A相比，在频率为500lp/mm和频率为100lp/mm时，子午平面的对比度基本不变，在频率为500lp/mm和频率为100lp/mm时，弧失平面的对比度基本不变，进而说明图11A的成像***所成像与图6A的成像***所成像质量相当。
图6B为成像***采用表2-1和表2-2所示的参数成像***的CRA曲线，图11B为成像***采用表3-1和表3-2所示的参数成像***的CRA曲线，由图11B和图6B相比，CRA明显的减小，且CRA的最大值由13°减小为7°，且TTL保持不变。
所以，由上述三个实施例表明：在保障TTL基本不改变的情况下，通过改变非球面的曲率半径和/或改变微透镜的曲率半径就可改变透射至图像传感器的主光角大小。这样所达到的好处是：相比整个透镜数量减小主光角，TTL基本不改变，这样就会明显扩大该成像***的应用场景，因为目前电子设备均朝小型化设计方向发展，该成像***在不仅在有效提高成像质量的前提下，还实现了小型化设计需要。
本申请实施例提供的成像***采用包括非球面透镜和微透镜阵列形成的主光角调节透镜2时，通过改变非球面面型和/或微透镜面型，以使透射至图像传感器的主光角愈小，则图像传感器的不同像素单元之间的波长串扰愈小，这样会相对应的降低图像传感器的性能要求；同时，透射至图像传感器内的滤波器后的波长漂移、串扰愈小，对后续校正整个成像***带来了方便。
为了提高成像质量，在一些实施方式中，参照图5，微透镜阵列202的一个微透镜与图像传感器3的像素单元阵列301的一个像素单元相对设置，微透镜贴近与其相对应的像素单元，即微透镜阵列202与像素单元阵列301均是M*N的阵列，且微透镜阵列202内的微透镜与像素单元阵列301内的像素单元是一对一的，其中，每一个微透镜均贴近对应的像素单元，M和N均为大于1的整数。
需要说明的是：微透镜贴近像素单元指微透镜的表面紧贴像素单元，或者微透镜的表面靠近像素单元(即微透镜的表面与像素单元301之间的间距小于或等于20μm)。通过将微透镜贴近与其相对应的像素单元，这样微透镜透射的光线基本全部折射至相对应的像素单元上，相比微透镜与像素单元之间具有较大间距而言，避免微透镜透射的光线透射至相邻的像素单元上，以使像素单元之间出现波长串扰的现象，提高透射至图像传感器的像素单元上的光强度，有利于提高图像传感器接收信号的信噪比，所以，将微透镜贴近与其相对应的像素单元，可有效保障成像性能。
为了进一步提高该成像***的成像质量，在另外一些实施方式中，参照图5，微透镜的中心轴线P1与像素单元的中心轴线同轴P2。即将微透镜的中心轴线P1与像素单元的中心轴线P2为同一直线，这样所达到的技术效果为：从微透镜折射出的大部分光线朝像素单元的中心靠拢，以使微透镜折射出的光线能量更多的透射至像素单元的中心，进而提高图像传感器3的光能接收效率，最终会提高整个成像***的成像质量，例如，成像照度、成像色彩等。
光角调节透镜2具有多种实现方式，在一些实施方式中，在透明衬底202的一侧通过纳米压印的方式形成非球面201，与非球面201相对的另一面通过纳米压印的方式形成微透镜阵列202,也就是说，透明衬底203作为载体，将非球面201和微透镜阵列202承载于透明衬底203上。采用此种结构，在保障能够减小主光角的前提下，结构简单，制造方便，且不会对整个成像***的TTL增加较多。在另外一些实施方式中，参照图8，采用注塑或者模压的方式将非球面201和微透镜阵列202一体成型，即不需要透明衬底，例如，沉积光敏聚合物层，将光敏聚合物层的一侧施加高温回流工艺以形成微透镜阵列，同样在光敏聚合物层的另一侧施加高温回流工艺以形成非球面，或者也可以采用掩膜曝光形成微透镜阵列和非球面。当然，非球面201和微透镜阵列202也可以采用以其他实现方式，任何结构均在本申请保护的范围之内。
光角调节透镜2的材料可以选择透明塑料、透明玻璃或者其他透明高分子材料。
微透镜阵列具有多种可实现的结构，示例的，微透镜阵列可选择球形微透镜阵列、非球形微透镜阵列、柱形微透镜阵列或菲涅尔微透镜阵列中的一种。
图像传感器3的结构具有多种情况，示例的，图像传感器3包括但不限于电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)、互补金属氧化物半导体器件(Complementary MetalOxide Semiconductor、CMOS)。具体实施时，可根据需求对图像传感器的像素分辨率、像素尺寸、量子效率、灵敏度或动态范围等参数选用。
在一些实施方式中，该成像***的光波不包括红外波段时，如图9所示，光学透镜组1与主光角调节透镜2之间的光路上设置有红外滤光片4，即通过红外滤光片4以使近红外光截止可见光透过；在另外一些实施方式中，该成像***的光波包括红外波段不包括可见光波段时，光学透镜组1与主光角调节透镜2之间的光路上设置有可见光滤光片，即通过可见光滤光片以使近红外光透过可见光截止。所以，滤光片的选择根据成像***的所要透过的波段选择。
主光角调节透镜2可以与图像传感器3封装呈一个模组，也可以是主光角调节透镜2和图像传感器3为两个独立的模组，若采用封装结构将主光角调节透镜2与图像传感器3封装在一起时，在成像***具体装配时，便于安装，调整。
在一些实施方式中，参照图4，光学透镜组包括沿入射光线依次布设的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凹面，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凸面，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面。即具有正光焦度的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜以及主光角调节透镜，这样形成的成像***可满足现有手机、平板电脑的成像需求。尤其是，可将该成像***设置在手机的正面，和数字影像处理器相结合以形成前置摄像模组，可充分利用手机正面的空间，这样会有效提高前置摄像模组的成像性能。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种成像***，其特征在于，包括：
光学透镜组，包括多个沿光入射方向依次布设的透镜；
图像传感器，位于所述光学透镜组的成像侧，用于将透射至其上的光学图像转化为电信号；
主光角调节透镜，设置在所述光学透镜组与所述图像传感器之间的光路上，且具有第一透射面和第二透射面，所述第一透射面为非球面，所述第二透射面上集成有微透镜阵列，所述微透镜阵列与所述图像传感器的像素单元阵列相对设置，所述非球面用于将所述光学透镜组透射的主光线朝靠近所述成像***的光轴方向会聚，所述微透镜阵列用于将所述非球面透射的主光线朝靠近所述光轴方向会聚。
2.根据权利要求1所述的成像***，其特征在于，所述微透镜阵列与所述像素单元阵列均是M*N的阵列，且所述微透镜阵列内的微透镜与所述像素单元阵列内的像素单元是一对一的，其中，每一个微透镜均贴近对应的像素单元，M和N均为大于1的整数。
3.根据权利要求2所述的成像***，其特征在于，每一微透镜的中心轴线与对应的像素单元的中心轴线同轴。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的成像***，其特征在于，还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置在所述光学透镜组与所述主光角调节透镜之间的光路上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的成像***，其特征在于，所述主光角调节透镜为一体成型件。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的成像***，其特征在于，所述主光角调节透镜的材质为玻璃、塑料或纤维。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的成像***，其特征在于，所述图像传感器为电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体器件。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的成像***，其特征在于，所述光学透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面，所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凹面。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括：
成像***，所述成像***如权利要求1～8中任一项所述的成像***；
数字影像处理器，所述数字影像处理器用于将所述图像传感器传送的电信号进行处理，以形成图像。
10.一种移动终端，其特征在于，包括：
机壳，具有可视窗口；
摄像模组，设置在所述机壳内，且所述摄像模组为如权利要求9所述的摄像模组；
显示屏，设置在所述可视窗口处，用于显示所述数字影像处理器形成的图像。
11.根据权利要求10所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端为手机，所述成像***设置在所述手机的正面。
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