光学镜片及其制作方法、棱镜、摄像模组和电子设备与流程

本技术实施例涉及光学器件，具体涉及一种光学镜片及其制作方法、棱镜、摄像模组和电子设备。

背景技术：

1、电子设备(如手机或平板电脑等)一般设置有摄像模组，通过摄像模组可以实现拍照和录像等功能。摄像模组包括透镜组件、棱镜以及光学传感器，透镜组件、棱镜以及光学传感器沿光轴设置。棱镜内设置有微裂纹或者气泡等阻光结构，来遮挡杂光，以消减被光学传感器接收的杂光，提高成像效果。然而，棱镜内的微裂纹或气泡会导致棱镜的力学稳定性较差，棱镜容易发生碎裂。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种光学镜片及其制作方法、棱镜、摄像模组和电子设备，可以提高棱镜的力学稳定性，避免发生碎裂。

2、第一方面，本技术实施例提供一种光学镜片，包括：光学镜片内部设置有光挡墙，光挡墙具有挡光颜色，并且光挡墙无裂纹。

3、光挡墙具有挡光颜色，并且光挡墙无裂纹，即光挡墙通过无损工艺形成。可以理解的是，光挡墙无裂纹应理解为在可视的放大倍率下，例如通过20μm或50μm精度的电子显微镜观察，光挡墙内没有气泡、空腔或者裂缝等明显的结构性变化。使得光学镜片能够保持良好的力学稳定性，避免光学镜片碎裂，提高了棱镜的可靠性。

4、另一角度而言，光挡墙内无裂纹，使得光学镜片在加工光挡墙后，其结构密度不发生较大变化，光学镜片能够保持良好的力学稳定性。示例性的，光学镜片整体的结构密度与光挡墙的结构密度的比值大于或等于97％且小于或等于103％(如97％、100％、103％等)。在一些实施例中，光学镜片整体的结构密度与光挡墙的结构密度的比值大于或等于98％且小于或等于102％(如98％、100％、102％)等。

5、在可以包括上述实施例的一些实施例中，光挡墙可以通过激光内雕工艺成型，也就是说，通过激光照射光学镜片的内部，以对光学镜片内部的局部进行调制而形成改性区，形成无损的光挡墙。其中，光学镜片中被激光作用区域的材料电离形成电子和空穴，并在焦点附近形成晶格畸变，畸变捕获电子/空穴后改变该区域的颜色，形成光挡墙。由于光挡墙是畸变捕获电子/空穴而形成的，因此光挡墙与光学镜片的其他区域(如有效光学区处)的结构，除了颜色的区别之外，在物理外观上看是无区别的，例如在20μm、50μm精度的电镜观察下通常看不出明显的结构差异；两者的区别一般呈现为化学键不同。进而实现无损加工，相应的，无损的光挡墙通常也无爆点破损等物理损伤。

6、在一些实施例中，光挡墙可以采用飞秒激光或皮秒激光进行加工。加工精度在亚微米级至纳米级，加工精度高。在一些示例中，激光内雕工艺可以采用波长1030nm的激光，激光的脉冲能量在100-200mj，扫描速度在10mm/s左右。在保证较高的加工精度的同时，激光的能量适中，可以避免能量过高而产生裂纹。

7、本技术实施例提供的光学镜片，光学镜片的内部设置有光挡墙，光挡墙有挡光颜色并且无裂纹。使得光学镜片在加工光挡墙后，其结构密度不发生较大变化，光学镜片能够保持良好的力学稳定性，避免光学镜片碎裂，提高了棱镜的可靠性。

8、在可以包括上述实施的一些实施例中，光学镜片的材料包括玻璃，玻璃内含有氧化物，光挡墙的颜色与氧化物对应，即在激光内调形成光挡墙的过程中，氧化物决定了光挡墙的颜色。通过使玻璃内包含氧化物，可以使得光挡墙具有一定的挡光颜色，进而提高对杂光的吸收效果。可以理解的是，氧化物的不同，形成的光挡墙的挡光颜色不同，合理的选择氧化物，可以使光挡墙具有特定的挡光颜色。

9、在可以包括上述实施的一些实施例中，氧化物包括氧化硼、钛系氧化物、钡系氧化物、镧系氧化物、铷系氧化物中的至少一者。在一些示例中，氧化物为氧化硼时形成的光挡墙的挡光颜色可以为褐色，在氧化物为钛系氧化物时形成的光挡墙的挡光颜色可以为黑色。

10、可以理解的是，钛系氧化物是一类以钛元素为主要成分的氧化物材料，例如一氧化钛、二氧化钛等。钡系氧化物是一类以钡元素为主要成分的氧化物材料，例如氧化钡等。镧系氧化物是一类以镧系元素(元素周期表中由镧到镥)为主要成分的氧化物材料，例如氧化镧、氧化铈、氧化镨等。铷系氧化物一类以铷元素为主要成分的氧化物材料，例如氧化铷、过氧化铷等。

11、可以理解的是，光挡墙的颜色深浅与厚度(深度)相关，厚度为竖直方向的尺寸，厚度越厚，则颜色越深。光挡墙的颜色也与局部调制的程度相关，多次对同一位置进行激光调制，该位置的颜色也就越深。

12、在可以包括上述实施的一些实施例中，氧化物的含量大于或等于5％。此时，光挡墙可以具有较深的颜色，阻光效果较佳。在一些示例中，氧化物成分的含量可以大于或等于10％(如10％、20％、30％等)，以进一步提高光挡墙的阻光效果。

13、在可以包括上述实施的一些实施例中，光挡墙的颜色包括黑色或褐色黑色和褐色的吸光效果较好，可以提高挡光效果。

14、在可以包括上述实施的一些实施例中，光学镜片的折射率为1.49-2.1(如1.49、2、2.1等)，如此设置，可以保证棱镜具有较好的光学性能。

15、在可以包括上述实施的一些实施例中，光挡墙包括层叠设置的多个阻挡层，相邻的阻挡层相连或相间隔。其中，光挡墙的厚度与阻挡层的层数相关，阻挡层的层数越多，光挡墙越厚。通过上述设置，多个阻挡层组成光挡墙，可以保证光挡墙具有足够的深度，进而提高对杂光的吸收效果。

16、可以理解的是，在通过激光内雕工艺制作光挡墙时，通过激光照射的方式在同一深度行成阻挡层，之后调整激光照射的深度，在另一深度内形成另一阻挡层，以此类推，在光学镜片的内部形成层叠的多个阻挡层。在垂直于深度方向的平面内，相邻阻挡层的投影可以至少部分重叠。

17、在可以包括上述实施的一些实施例中，阻挡层的数量大于或等于10层(如10层、20层、30层等)，如此设置，光挡墙具有一定的厚度，使得光挡墙的透过率低，例如可以将透过率降低至0.3％以下，从而具有很好的挡光效果。

18、在可以包括上述实施的一些实施例中，阻挡层的数量可以在10层至20层的范围内(如10层、15层、20层等)。此时，光挡墙可以兼顾低透过率和高加工效率的需求。

19、在可以包括上述实施的一些实施例中，阻挡层的厚度为100μm-300μm(如100μm、200μm、300μm等)。如此设置，可以提高阻挡层的制作精度，进而提高光挡墙的制作精度；另外，阻挡层的厚度适中，也减小了激光内雕工艺的难度。

20、在可以包括上述实施的一些实施例中，多个阻挡层沿光挡墙的深度方向层叠设置，光挡墙的深度方向与光学镜片内的杂光光线之间具有预设夹角。如此设置，也可以避免光挡墙的深度方向与杂光光线平行，进而避免杂光光线经相邻阻挡层之间通过，进而提高挡光效果。

21、示例性的，预设夹角可以为170°至10°(如170°、90°、60°、10°等)。光挡墙的深度方向与杂光光线之间具有足够的夹角，保证挡光效果。

22、在可以包括上述实施的一些实施例中，光挡墙沿平行于其厚度方向的截面形状为三角形、矩形、阶梯形、波浪形、圆环形中的至少一个。

23、在可以包括上述实施的一些实施例中，光学镜片中靠近光挡墙的表面上设置有雾化结构。通过上述设置，雾化结构可以阻止外界杂光进入光学镜片内，同时雾化结构可以进一步吸收光学镜片内的杂光，提高摄像模组的成像效果。

24、在可以包括上述实施的一些实施例中，光学镜片中靠近光挡墙的表面上覆盖有遮光层。示例性的，遮光层可以包括遮光油墨。如此设置，通过遮光层可以阻止外界杂光进入光学镜片内，同时遮光层可以吸收光学镜片内的杂光，提高摄像模组的成像效果。

25、第二方面，本技术实施例还提供一种棱镜，包括如上所述的光学镜片，光学镜片上设置有入光面、出光面以及至少一个反射面，棱镜用于调节光线的方向和/或位置。

26、本技术实施例中的棱镜包括上述任一实施例中的光学镜片，因此能够实现相同的技术效果，解决相同的技术问题，在此不再赘述。

27、在可以包括上述实施的一些实施例中，光学镜片呈柱状，光学镜片的截面呈梯形，入光面和出光面间隔的设置于梯形下底对应的第一表面上，梯形的两个腰对应的第二表面均设置有反射面，光挡墙靠近梯形的上底对应的第三表面设置。通过上述设置，棱镜的截面大致呈梯形，棱镜为船型棱镜，棱镜可以将光线弯折180°，即经入光面射入的光线和经出光面射出的光线方向相反。

28、在可以包括上述实施的一些实施例中，光挡墙包括墙体以及挡光层，挡光层设置于墙体和第三表面之间；在第三表面上，墙体的投影面积小于挡光层的投影面积。也就是说，挡光层沿平行于第三表面的方向延伸，以覆盖更大的面积，而墙体沿垂直于第三表面的方向(深度方向)延伸。在一些示例中，沿垂直于第三表面的方向，墙体的尺寸大于挡光层的尺寸。可以理解的是，墙体和挡光层均可以通过激光内雕工艺形成。通过上述设置，挡光层和墙体均可以实现挡光，以进一步实现对杂光的吸收，提高摄像模组的成像效果。

29、在可以包括上述实施的一些实施例中，墙体为多个，多个墙体在第三表面上的投影间隔的设置。如此设置，可以进一步提高对杂光的吸收效果。

30、在可以包括上述实施的一些实施例中，挡光层包括多个挡光体，多个挡光体在第三表面上的投影阵列设置，即多个挡光体构成微结构，通过微结构也可以实现对杂光的吸收，起到挡光的作用。

31、在可以包括上述实施的一些实施例中，棱镜包括第一光学镜片和第二光学镜片，第一光学镜片和第二光学镜片均呈柱状，第一光学镜片和第二光学镜片的中心线平行设置；第一光学镜片呈三棱柱状，第一光学镜片包括与中心线平行设置的第一表面、第二表面、第三表面、第一入光面、第一反射面、第二反射面、第三反射面以及第一出光面，第一入光面和第三反射面均设置在第一表面上，第二反射面设置在第二表面上，第一出光面和第三反射面均设置在第三表面上

32、第二光学镜片包括与中心线平行设置的第四表面、第五表面、第六表面、第七表面、第二入光面、第四反射面、第五反射面以及第二出光面，第四表面和第六表面位于第五表面和第七表面之间，第四表面面向第三表面设置，第二入光面和第五反射面均设置在第四表面上，第四反射面设置在第六表面上，第二出光面设置在第七表面上；光挡墙位于靠近第三表面、且靠近第三表面和第二表面的交汇处的位置。

33、可以理解的是，上述实施例中的棱镜大致由两个棱镜构成，第一光学镜片为屋脊形棱镜，第二光学镜片为梯形棱镜。通过上述设置，光线经第一入光面射入后，依次经第一反射面、第二反射面、第三反射面反射后经第一出光面射出，由第一出光面射出的光线经第二入光面射入第二光学镜片，光线依次经第四反射面和第五反射面反射，并由第二出光面射出。

34、在可以包括上述实施的一些实施例中，光挡墙还位于靠近第二表面、且靠近第二表面与第一表面交汇处的位置；和/或，光挡墙还位于靠近第三表面、且靠近第三表面与第一表面交汇处的位置；和/或，光挡墙还位于靠近第四表面、且靠近第四表面与第七表面交汇处的位置；和/或，光挡墙还位于靠近第六表面、且靠近第六表面与第五表面交汇处的位置；和/或，光挡墙还位于靠近第六表面、且靠近第六表面与第七表面交汇处的位置。如此设置，可以进一步对杂光进行挡光，进而提高镜头模组的成像效果。

35、在可以包括上述实施的一些实施例中，入光面包括外凸的曲面或内凹的曲面；和/或，出光面包括外凸的曲面或内凹的曲面。如此设置，使得棱镜可以实现对光线的调节(如汇聚或发散)，进而可以简化透镜组件的结构。

36、在可以包括上述实施的一些实施例中，棱镜呈柱状，垂直于中心线的截面大致呈平行四边形，即该棱镜为平行四边形棱镜。非有效光学区可以包括四个，其中两个非有效光学区可以靠近第三表面设置、并且分别位于靠近第一表面和第二表面的位置，其余两个非有效光学区可以靠近第四表面设置、并且分别位于靠近第一表面和第二表面的位置。相应的，可以在上述非有效光学区中的至少一个内设置有光挡墙。

37、在可以包括上述实施的一些实施例中，棱镜呈柱状，垂直于中心线的截面大致呈三角形，即该棱镜为三角棱镜。非有效光学区可以为三个，其中两个非有效光学区位于靠近第一表面、并且分别靠近第二表面和第三表面的位置，另一非有效光学区位于靠近第三表面、并且靠近第三表面和第二表面交汇处的位置。相应的，可以在上述非有效光学区中的至少一个内设置有光挡墙。

38、在可以包括上述实施的一些实施例中，棱镜为直角棱镜，非有效光学区可以为三个，其中两个非有效光学区位于靠近第一表面、并且分别靠近第二表面和第三表面的位置，另一非有效光学区位于靠近第三表面、并且靠近第三表面和第二表面交汇处的位置。相应的，可以在上述非有效光学区中的至少一个内设置有光挡墙。

39、在可以包括上述实施的一些实施例中，棱镜为五棱镜，非有效光学区可以为三个，其中两个非有效光学区位于靠近第一表面、并且分别靠近第二表面和第五表面的位置，另一非有效光学区位于靠近第三表面、并且靠近第三表面和第二表面交汇处的位置。相应的，可以在上述非有效光学区中的至少一个内设置有光挡墙。

40、第三方面，本技术实施例还提供一种摄像模组，包括：透镜组件、光学传感器以及如上所述的棱镜，透镜组件、棱镜和光学传感器沿光轴设置。本技术实施例中的摄像模组包括上述任一实施例中的棱镜，因此能够实现相同的技术效果，解决相同的技术问题，在此不再赘述。

41、第四方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：主板以及如上所述的摄像模组，摄像模组与主板电连接。本技术实施例中的电子设备包括上述任一实施例中的摄像模组，因此能够实现相同的技术效果，解决相同的技术问题，在此不再赘述。

42、第五方面，本技术实施例还提供一种光学镜片制作方法，包括：提供预制件；通过激光内雕工艺在预制件内部形成光挡墙；光挡墙具有挡光颜色，并且光挡墙无裂纹。

43、通过本技术实施例中的光学镜片制作方法制作的光学镜片，光学镜片内设置有光挡墙，光挡墙用于阻光，进而可以吸收杂光，以减小或消除由出光面射出的光线中含有杂光，进而减少或消除光杂光。

44、在上述实现方式中，光挡墙具有挡光颜色，并且光挡墙无裂纹，即光挡墙通过无损工艺形成。可以理解的是，光挡墙无裂纹应理解为在可视的放大倍率下，例如通过20μm或50μm精度的电子显微镜观察，光挡墙内没有气泡、空腔或者裂缝等明显的结构性变化。使得光学镜片能够保持良好的力学稳定性，避免光学镜片碎裂，提高了棱镜的可靠性。

45、在可以包括上述实施的一些实施例中，激光内雕工艺中的激光波长为1030nm-1064nm，激光的脉冲能量为100-200mj，激光的扫描速度为10mm/s。在保证较高的加工精度的同时，激光的能量适中，可以避免能量过高而产生裂纹。

46、在可以包括上述实施的一些实施例中，激光内雕工艺中的激光包括飞秒激光或皮秒激光，加工精度高。

47、在可以包括上述实施的一些实施例中，通过激光内雕工艺在预制件的内部形成光挡墙包括：使用激光多次照射预制件的内部，以形成多个光斑，相邻光斑邻接或者至少部分重叠，以形成光挡墙。如此设置，多个光斑拼接成光挡墙，可以缩小每次激光照射时的能量，进而避免光学镜片碎裂。

48、在可以包括上述实施的一些实施例中，相邻光斑重合部分的宽度为光斑宽度的一半。可以保证形成的光挡墙具有较好的挡光效果。

49、在可以包括上述实施的一些实施例中，通过激光内雕工艺在预制件的内部形成光挡墙包括：在预制件的内部层叠形成多个阻挡层，相邻的阻挡层相连或相间隔；和/或，阻挡层的数量大于或等于10层；和/或，阻挡层的厚度为100μm-300μm。如此设置，可以提高阻挡墙的制作精度，进而提高光挡墙的制作精度；另外，阻挡层的厚度适中，也减小了激光内雕工艺的难度。