CN111133745B - 相机和包括该相机的图像显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种相机和一种包括该相机的图像显示设备。根据本发明的实施例的相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第一光学结构包括被构造为用于反射第一输入光束的第一反射表面，并且其中，第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。因此，相机的厚度可被减小。

Description

相机和包括该相机的图像显示设备
技术领域
本发明涉及一种相机和包括该相机的图像显示设备，更具体地说，涉及一种具有减小的厚度的相机和包括该相机的图像显示设备。
背景技术
相机是用于拍摄图像的设备。近来，由于相机已经被安装在移动终端中，因此正在进行对紧凑型相机的研究。
伴随紧凑型相机的发展趋势，越来越多地采用自动聚焦功能和防止手颤动的功能。
这样，随着更多的功能被添加到移动终端的相机中，可能更难以使相机紧凑。具体地，如果相机具有多个光学结构和透镜结构，则难以实现具有小厚度的相机。
发明内容
技术问题
鉴于上述问题，已提出了本发明，并且本发明提供了一种具有减小的厚度的相机和包括该相机的图像显示设备。
本发明还提供了一种包括相机的图像显示设备，该设备具有减小的厚度。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第一光学结构包括被构造为用于反射第一输入光束的第一反射表面，并且其中，第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。
同时，第一光学结构的高度以第一反射表面与正交表面之间的角度为基础，使得该高度随着角度接近0°而增大，并且该高度随着角度接近45°而减小。
第一光学结构的高度小于第一输入光束的宽度。
当第一光束是圆形的时，第二光束是椭圆形的并且第三光束是圆形的。
第二光束的宽度与第一输入光束的宽度的比率大于0.5且小于1。
第一光学结构包括第一棱镜，该第一棱镜包括第一反射表面。
第一光束可被第一棱镜的第一光入射表面折射，并且第一光束可被第一棱镜的第一光出射表面折射。
第二光学结构可包括被构造为用于反射第二光束的第二反射表面，并且第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
第二光学结构可包括被构造为用于反射第二光束的第二反射表面，并且第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二反射表面之间的第四角度等于第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度。
第二光学结构可包括第二棱镜，并且第二棱镜的第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二棱镜的第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
第一光学结构可包括第一凸透镜、第一镜子和第一凹透镜，并且第一镜子包括第一反射表面。
第二光学结构可包括第二凸透镜、第二镜子和第二凹透镜，并且第二镜子的第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二镜子的第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
相机还可包括设置在第一光学结构与第二光学结构之间的透镜结构，其中，该透镜结构包括多个透镜，并且所述多个透镜中的至少一个是能移动的，以实现可变焦距。
相机还可包括图像传感器，该图像传感器被构造为将来自第二光学结构的光转换为与图像相对应的电信号。
根据本发明的另一个方面，一种相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第二光束的宽度与第一输入光束的宽度的比率大于0.5且小于1。
第一光学结构可包括第一反射表面以反射第一输入光束，并且第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。
根据本发明的实施例的图像显示设备包括：壳体；显示器；相机，设置在壳体的后部处；和控制器，被构造为控制显示器以显示由相机捕捉的图像，其中，相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第一光学结构包括被构造为用于反射第一输入光束的第一反射表面，并且其中，第一反射表面与第二光束之间的第一角度、正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度以及后壳体的后表面与第一反射表面之间的第三角度均大于0°且小于45°。
技术效果
从以上描述显而易见的是，根据本发明的实施例的相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第一光学结构包括被构造为用于反射第一输入光束的第一反射表面，并且其中，第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。因此，相机的厚度可以减小。
同时，第一光学结构的高度以第一反射表面与正交表面之间的角度为基础，使得该高度随着角度接近0°而增大，且该高度随着角度接近45°而减小。因此，相机的厚度可以减小。
第一光学结构的高度小于第一输入光束的宽度。因此，相机的厚度可以减小。
当第一光束是圆形的时，第二光束是椭圆形的并且第三光束是圆形的。因此，相机的厚度可以减小。
第二光束的宽度与第一输入光束的宽度的比率大于0.5且小于1。因此，相机的厚度可以减小。
第一光学结构包括第一棱镜，第一棱镜包括第一反射表面。因此，相机的厚度可以减小。
第一光束可被第一棱镜的第一光入射表面折射，并且第一光束可被第一棱镜的第一光出射表面折射。因此，相机的厚度可以减小。
第二光学结构可包括被构造为用于反射第二光束的第二反射表面，并且第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二反射表面之间的第四角度均大于0°并且小于45°。因此，相机的厚度可以减小。
第二光学结构可包括被构造为用于反射第二光束的第二反射表面，并且第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二反射表面之间的第四角度等于第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度。因此，相机的厚度可以减小。
第二光学结构可包括第二棱镜，并且第二棱镜的第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二棱镜的第二反射表面之间的第四角度均大于0°并且小于45°。因此，相机的厚度可以减小。
第一光学结构可包括第一凸透镜、第一镜子和第一凹透镜，并且第一镜子包括第一反射表面。因此，相机的厚度可以减小。
第二光学结构可包括第二凸透镜、第二镜子和第二凹透镜，并且第二镜子的第二反射表面与第二光束之间的第三角度和正交于第三光束的正交表面与第二镜子的第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。因此，相机的厚度可以减小。
相机还可包括设置在第一光学结构与第二光学结构之间的透镜结构，其中，该透镜结构包括多个透镜，并且所述多个透镜中的至少一个是能移动的，以实现可变焦距。因此，相机的厚度可以减小。
根据本发明的另一实施例的相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第二光束的宽度与第一输入光束的宽度的比率大于0.5且小于1。因此，相机的厚度可以减小。
第一光学结构可包括第一反射表面以反射第一输入光束，并且第一反射表面与第二光束之间的第一角度和正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。因此，相机的厚度可以减小。
根据本发明的实施例的图像显示设备包括：壳体；显示器；相机，设置在壳体的后部处；和控制器，被构造为控制显示器以显示由相机捕捉的图像，其中，相机包括：第一光学结构，被构造为折射和反射第一输入光束以输出第二光束，第二光束的宽度小于第一输入光束的宽度；和第二光学结构，被构造为折射和反射来自第一光学结构的第二光束以输出第三光束，第三光束的宽度大于第二光束的宽度，其中，第一光学结构包括被构造为用于反射第一输入光束的第一反射表面，并且其中，第一反射表面与第二光束之间的第一角度、正交于第一输入光束的正交表面与第一反射表面之间的第二角度以及后壳体的后表面与第一反射表面之间的第三角度均大于0°且小于45°。因此，包括相机的图像显示设备的厚度可以减小。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，本发明的目的、特征和优点将更加显而易见，其中：
图1A是作为根据本发明的实施例的图像显示设备的示例的移动终端的立体图；
图1B是图1A所示的移动终端的后立体图；
图2是图1的移动终端的框图；
图3A是图2的相机的内部剖视图；
图3B是图2的相机的内部框图；
图4A至图4C是示出现有相机结构的图示；
图5A至图5C是示出根据本发明的实施例的相机结构的图示；
图6A至图6C是示出根据本发明的另一实施例的相机结构的图示；
图7A至图7C是示出根据本发明的又一实施例的相机结构的图示；以及
图8A至图8C是示出根据本发明的又一实施例的相机结构的图示。
具体实施例
在下文中，将参照附图详细描述本发明。关于在以下描述中使用的构成元件，后缀“模块”和“单元”仅考虑便于说明书的准备而给出，而不具有或用作不同的含义。因此，后缀“模块”和“单元”可以互换使用。
图1A是作为根据本发明的实施例的图像显示设备的示例的移动终端的立体图，图1B是图1A所示的移动终端的后立体图。
参照图1A，形成移动终端100的外观的壳体可由前壳体100-1和后壳体 100-2形成。各种电子部件可以嵌入在由前壳体100-1和后壳体100-2形成的空间中。
具体地说，显示器180、第一声音输出模块153a、第一相机195a、以及第一至第三用户输入单元130a、130b和130c可被设置在前壳体100-1中。此外，第四用户输入单元130d、第五用户输入单元130e以及第一至第三麦克风123a、123b和123c可被设置在后壳体100-2的侧向表面(lateral surface，横向表面)上。
在显示器180中，触摸板可以以层结构叠置，使得显示器180可以作为触摸屏操作。
第一声音输出模块153a可以以接收器或扬声器的形式实现。第一相机 195a可以以适于拍摄用户的图像或移动影像的形式实现。麦克风123可以以适于接收用户的语音、其它声音等的形式实现。
下面描述的第一至第五用户输入单元130a、130b、130c、130d和130e 以及第六和第七用户输入单元130f和130g可以统称为用户输入单元130。
第一麦克风123a和第二麦克风123b可被设置在后壳体100-2的上侧中，即，被设置在移动终端100的上侧中，以收集音频信号，并且第三麦克风123c可被设置在后壳体100-2的下侧中，即，被设置在移动终端100的下侧中，以收集音频信号
参照图1B，第二相机195b、第三相机195c和第四麦克风123d可以额外地安装在后壳体100-2的后表面上，并且第六和第七用户输入单元130f、 130g以及接口175可被设置在后壳体100-2的侧表面上。
第二相机195b具有与第一相机195a的拍摄方向基本上相对的拍摄方向，并且可以具有与第一相机195a不同的像素。闪光灯(未示出)和镜子(未示出)可被额外地设置在第二相机195b附近。此外，可以邻近第二相机195b 安装另一相机，以用于摄制三维立体图像。
第二相机195b可具有与第一相机195a的拍摄方向基本上相对的拍摄方向，并且可以具有与第一相机195a不同的像素。闪光灯(未示出)和镜子(未示出)可以额外地设置在第二相机195b附近。此外，可以邻近第二相机195b 安装另一相机，以用于拍摄三维立体图像。
第二声音输出模块(未示出)可以额外地设置在后壳体100-2中。第二声音输出模块可以与第一声音输出模块153a一起实现立体声功能，并且可用于在扬声器电话模式下通话。
用于向移动终端100供电的电力供应单元190可以安装在后壳体100-2 中。电力供应单元190可以是例如可再充电电池，并且可以可拆卸地联接到后壳体100-2以便充电等。
第四麦克风123d可被设置在后壳体100-2的前表面中，即，被设置在移动终端100的后表面中，以收集音频信号。
图2是图1的移动终端的框图。
参照图2，移动终端100可包括无线通信单元110、音频/视频(A/V) 输入单元120、用户输入单元130、传感单元140、输出单元150、存储器 160、接口175、控制器170和电力供应单元190。当在实际应用中实施这些部件时，如果必要，可以将两个或更多个部件组合成一个部件，或者可以将一个部件分成两个或更多个部件。
无线通信单元110可包括广播接收模块111、移动通信模块113、无线互联网模块115、短程通信模块117和GPS模块119。
广播接收模块111可以通过广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和广播相关信息中的至少一个。通过广播接收模块111接收的广播信号和 /或广播相关信息可以存储在存储器160中。
移动通信模块113可向移动通信网络上的服务器、基站和外部终端中的至少一个发送和接收无线信号。此处，无线信号可包括根据字符/多媒体消息发送/接收、语音呼叫信号或视频呼叫信号的各种类型的数据。
无线互联网模块115是指用于无线互联网接入的模块，并且无线互联网模块115可被嵌入在移动终端100中或被设置在外部。
短程通信模块117是指用于短程通信的模块。蓝牙、射频识别 (RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂(ZigBee)和近场通信(NFC)可以用作短程通信技术。
全球定位系统(GPS)模块119可以从多个GPS卫星接收位置信息。
音频/视频(A/V)输入单元120可以用于输入音频信号或视频信号，并且可包括相机195、麦克风123等。
相机195可以处理图像帧，诸如在视频呼叫模式或拍摄模式中由图像传感器获得的静止图像或移动影像。随后，经处理的图像帧可以显示在显示器 180上。
由相机195处理的图像帧可以存储在存储器160中或者通过无线通信单元110发送到外部。可以根据终端的构造提供两个或更多个相机195。
麦克风123可以在显示关闭模式(例如，呼叫模式、记录模式或语音识别模式)下通过麦克风接收外部音频信号，并且可以将音频信号处理为电子语音数据。
同时，多个麦克风123可被设置在不同的位置。在每个麦克风中接收的音频信号可以是在控制器170中处理的音频信号等。
用户输入单元130可以生成用户输入的用于控制终端的操作的键输入数据。用户输入单元130可包括能够通过用户的按压或触摸操作而接收命令或信息的键盘、圆顶开关和触摸板(静压方案/电容方案)。具体地，当触摸板与稍后描述的显示器180具有共同的层结构时，其可以称为触摸屏。
传感单元140可以检测移动终端100的当前状态，诸如移动终端100的打开/关闭状态、移动终端100的位置、用户的接触等，并且可以生成用于控制移动终端100的操作的传感信号。
传感单元140可包括接近传感器141、压力传感器143、运动传感器 145、触摸传感器146等。
接近传感器141可以在没有机械接触的情况下检测接近移动终端100的对象或者位于移动终端100附近的对象。具体地，接近传感器141可以通过使用交变磁场的变化或静磁场的变化，或者通过使用电容的变化率来检测附近的对象。
压力传感器143可以检测压力是否被施加到移动终端100，或者检测压力的大小等。
运动传感器145可以通过使用加速度传感器、陀螺仪传感器等来检测移动终端100的位置或运动。
触摸传感器146可以检测用户手指的触摸输入或专用笔的触摸输入。例如，当触摸屏面板设置在显示器180上时，触摸屏面板可包括用于检测触摸输入的位置信息和强度信息的触摸传感器146。由触摸传感器146检测到的传感信号可以发送到控制器180。
输出单元150可用于输出音频信号、视频信号或警报信号。输出单元 150可包括显示器180、声音输出模块153、警报单元155和触觉模块157。
显示器180可以显示和输出由移动终端100处理的信息。例如，当移动终端100处于呼叫模式时，可以显示与呼叫相关的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频呼叫模式或拍摄模式时，可以单独或同时显示所拍摄或接收到的图像，并且可以显示UI和GUI。
同时，如上所述，当显示器180和触摸板形成共同的层结构以构成触摸屏时，显示器180除了用作输出设备以外，还可以用作能够通过用户的触摸来输入信息的输入设备。
声音输出模块153可以在呼叫信号接收、呼叫模式或记录模式、语音识别模式、广播接收模式等中输出从无线通信单元110接收到的或存储在存储器160中的音频数据。声音输出模块153可以输出与移动终端100中执行的功能相关的音频信号，例如呼叫信号接收音、消息接收音等。声音输出模块 153可包括扬声器、蜂鸣器等。
警报单元155可以输出用于通知移动终端100的事件的发生的信号。警报单元155可以以不同于音频信号或视频信号的形式输出用于通知事件的发生的信号。例如，可以以振动的形式输出信号。
触觉模块157可以生成用户可以感觉到的各种触觉效果。由触觉模块157生成的触觉效果的典型示例可以是振动效果。当触觉模块157生成具有触觉效果的振动时，由触觉模块157生成的振动的强度和模式可以被转换，并且不同的振动可以被合成并输出或按顺序输出。
存储器160可以存储用于控制器170的处理和控制的程序，并且可以用于临时存储输入或输出的数据(例如，电话簿、消息、静止图像、移动影像等)。
接口175可以用作与连接到移动终端100的所有外部装置的接口。接口 175可以从外部装置接收数据或者从外部装置接收电力，以传送到移动终端 100中的每个部件，并且允许移动终端100中的数据被传送到外部装置。
控制器170通常可以控制每个单元的操作以控制移动终端100的整体操作。例如，控制器170可以执行用于语音呼叫、数据通信、视频呼叫等的相关控制和处理。此外，控制器170可包括用于播放多媒体的多媒体播放模块 181。多媒体播放模块181可以以硬件形式被构造在控制器170内部中，或者可以以软件形式与控制器170分开构造。同时，控制器170可包括用于驱动应用的应用处理器(未示出)。或者，应用处理器(未示出)可以与控制器 170分开设置。
电力供应单元190可以在控制器170的控制下接收外部电力或内部电力，以提供用于每个部件的操作所需的电力。
图3A是图2的相机的内部剖视图。
参照附图，图3A是在相机195内部的第二相机195b的剖视图的示例。
第二相机195b可包括光圈194b、棱镜结构192b、透镜结构193b和图像传感器820b。
光圈194b可以打开和关闭入射在透镜结构193b上的光。
图像传感器820b可包括RGB滤波器915b和用于将光信号转换成电信号的传感器阵列911b，以感应RGB颜色。
因此，图像传感器820b可分别感应并输出RGB图像。
图3b是图2所示的相机的内部框图。
参考附图，图3B是相机195中的第二相机195b的框图的示例。
第二相机195b可以根据光透射顺序包括第一光学结构192ba、透镜结构 193b、第二光学结构192bb、图像传感器820b和图像处理器830。
图像处理器830可基于来自图像传感器820b的电信号生成RGB图像。
同时，图像传感器820b可以基于电信号调整曝光时间。
同时，由图像处理器830生成的RGB图像可被传递到移动终端100的控制器170。
同时，移动终端100的控制器170可以将控制信号输出到透镜结构 193b，用于透镜结构193b中的透镜的移动。例如，用于自动聚焦的控制信号可被输出到透镜结构193b。
同时，相机的厚度通过第一光学结构192ba、透镜结构193b和第二光学结构192bb如何被构造来确定，因此，各种设计都是可行的。
图4A至图4C是示出现有相机结构的图示。
首先，参照图4A和图4B，现有相机500可包括用于反射被输入的第一光束Rlax的第一棱镜OPTbax、用于反射来自第一棱镜OPTbax的第二光束 R1bx的第二棱镜OPTbx以及设置在第一棱镜OPTbax与第二棱镜OPTbx之间并包括多个透镜的透镜结构193x，所述多个透镜中的至少一个被移动以实现可变焦距。
第一光束Rlax入射在第一棱镜OPTbax的光入射表面FRAx上，第一光束Rlax被第一棱镜OPTbax的反射表面RFax反射，并且第二光束R1bx从第一棱镜OPTbax的光出射表面FRbx被输出。
在这种情况下，第一光束Rlax的宽度A和第二光束Rlbx的宽度彼此相同。
同时，由第一棱镜OPTbax的反射表面RFax与第二光束Rlbx形成的角度θx或者由正交于第一光束Rlax的正交表面GD与第一反射表面RFax形成的角度θx约为45°。
即，如图4A或图4B所示，如果第一光束Rlax是圆形光束，则第二光束Rlbx同样被保持为圆形光束。
类似地，第二棱镜OPTbx在反射表面RFbx上反射第二光束Rlbx，以输出第三光束Rlcx。在这种情况下，第二光束Rlbx的宽度A与第三光束Rlcx 的宽度A彼此相同。
因此，如图4A或图4C所示，第一棱镜OPTbax、第二棱镜OPTbx和透镜结构193x可具有相同的厚度或高度。
同时，图4C是移动终端100x的侧视图，其中BAkx表示移动终端100x 的后壳体，FRTx表示移动终端100x的前壳体。
如图4C所示，设置在移动终端100x内部的相机500具有相当大的厚度 hx，并且移动终端100x的厚度被表示为DDx。
同时，在本发明中，与图4A至图4C的示例不同，提出了一种减小相机厚度的方法。具体地，提出了一种基于光束整形(beam shaping)减小相机厚度的方法。对此，将由图5A提供详细描述。
图5A至图5C是示出根据本发明的实施例的相机结构的图示。
首先，图5A是示出根据本发明实施例的相机600a的结构的图示，图 5B是图5A中所示的第一光学结构OPTaa的放大视图，图5C是包括图5A 中所示的相机的移动终端100a的侧视图。
参照附图，根据本发明实施例的相机600a可包括：第一光学结构 OPTaa，其折射和反射被输入的第一光束Rlaa，以输出第二光束Rlba，第二光束的宽度小于第一光束Rlaa的宽度；和第二光学结构OPTba，其折射和反射来自第一光学结构OPTaa的第二光束Rlba，以输出第三光束Rlca，第三光束的宽度大于第二光束Rlba的宽度。
同时，第一光学结构OPTaa可包括用于反射第一光束Rlaa的第一反射表面RFaa，并且有望使得由第一反射表面RFaa和第二光束Rlba形成的角度θ1a或者由正交于第一光束Rlaa的正交表面GD与第一反射表面RFaa形成的角度θ1a大于0°且小于45°。
与图4A至图4C中所示的由相机500的第一棱镜OPTbax的反射表面 RFax与第二光束Rlbx形成的角度θx或者由正交于第一光束Rlax的正交表面GD与第一反射表面RFax形成的角度θx大约为45°不同，本发明有望使由第一反射表面RFaa与第二光束Rlba形成的角度θ1a或者由正交于第一光束Rlaa的正交表面GD与第一反射表面RFaa形成的角度θ1a大于0°且小于 45°。
根据这种设计，第一光学结构OPTAa的第一反射表面RFaa与后壳体 100-2的后表面之间的角度大于0°且小于45°，因此，不仅可以减小第一光学结构OPTaa的厚度，而且可以减小透镜结构693a的厚度。
因此，可以减小包括第一光学结构OPTaa、透镜结构693a和第二光学结构OPTba的相机600a的厚度ha。
此外，根据相机600a的结构，如果第一光束Rlaa是圆形光束，则执行光束整形，使得第二光束Rlba是椭圆形光束。具体地，由于第二光束Rlba 的宽度变为小于第一光束Rlaa的宽度，因此可以减小相机600a的厚度。
具体地，图5A至图5C中所示的相机600a的厚度ha可以小于图4A至图4C中所示的现有相机500的厚度hx。
因此，如图5C所示，包括具有减小的厚度的相机600a的移动终端的厚度DDa可以小于图4C中所示的厚度DDx。因此，可以实现纤薄的移动终端。
同时，第一光学结构OPTaa可以被实现为棱镜，如图5A至图5C所示。
第一光束Rlaa被第一光学结构OPTaa(即，第一棱镜OPTaa)的光入射表面FRaa折射，第一光束Rlaa被第一棱镜OPTaa的反射表面FRaa反射，并且第一光束Rlaa被第一棱镜OPTaa的光出射表面FRab折射，使得第二光束Rlba沿着朝向透镜结构693a的方向被输出。
图5A和图5B示出了其中第一棱镜OPTaa倾斜以使得第一棱镜OPTaa 的反射表面RFaa与正交于第一光束Rlaa的正交表面GD之间的角度大于0°且小于45°的示例。
同时，第一光束Rlaa可以被第一棱镜OPTaa的光入射表面FRaa折射、被第一棱镜OPTaa的反射表面RFaa反射、被第一棱镜OPTaa的光入射表面 FRaa反射，随后被第一棱镜OPTaa的光出射表面FRab折射。
因此，入射在第一棱镜OPTaa的光入射表面FRaa上的第一光束Rlaa的宽度为A，而从第一棱镜OPTaa的光出射表面FRab输出的第二光束Rlba的宽度为小于A的aa。
在本发明中，为了实现纤薄的相机，第二光束Rlba的宽度aa与第一光束的宽度A的比率被设计为大于0.5且小于1。因此，可以减小相机600a的厚度。
同时，如果第一光束Rlaa是圆形光束，则可以执行光束整形，使得第二光束Rlba是椭圆形光束，第三光束Rlca是圆形光束。因此，可以减小相机600a的厚度。
同时，参考图5B，cos(θ1a)可被计算为A/Araa，cos(θ2a)可被计算为Araa/Arba，cos(θ3a)可被计算为Arba/Arca，cos(θ4a)可被计算为Arca/Arda，并且cos(θ5a)可被计算为Arda/aa。
同时，第一光学结构OPTaa的高度可以小于第一光束Rlaa的宽度A。因此，可以基于光束整形来减小相机600a的宽度。
同时，与第一光学结构OPTaa类似，第二光学结构OPTba可包括用于反射第二光束Rlba的第二反射表面RFba。
此外，第二光学结构OPTba的第二反射表面RFba与第二光束Rlba之间的角度或正交于第三光束Rlca的正交表面GD与第二反射表面RFba之间的角度可有望大于0°且小于45°。因此，甚至可以减小第二光学结构OPTba的厚度。
具体地，有望使得第二光学结构OPTba的第二反射表面RFba与第二光束Rlba之间的角度或正交于第三光束Rlca的正交表面GD之间的角度等于由第一光学结构OPTaa的第一反射表面RFaa与第二光束Rlba形成的角度θ1a或由正交于第三光束Rlaa的正交表面GD与第一反射表面RFaa形成的角度θ1a。因此在第一光学结构OPTaa和第二光学结构OPTba维持在相同厚度的情况下，可以减小相机600a的厚度。
同时，第二光学结构OPTba可以实施为棱镜，如图5A至图5C所示。
因此，有望使得第二棱镜OPTba的第二反射表面RFba与第二光束Rlba 之间的角度或正交于第三光束Rlca的正交表面GD与第二棱镜OPTba的第二反射表面RFba之间的角度大于0°且小于45°。
同时，第二光束Rlba被第二光学结构OPTba(即，第二棱镜OPTba) 的光入射表面折射，第二光束Rlba被第二棱镜OPTba的反射表面RF
Figure BDA0002424639520000141
a 反射，并且第二光束Rlba被第二棱镜OPTba的光出射表面折射，以使得第三光束Rlca沿着朝向透镜结构693a的方向被输出。
在这种情况下，第三光束Rlca经受光束整形，并且如果第二光束Rlba 是椭圆形光束，则第三光束Rlca可以是圆形光束。因此，可以将已经从其中去除了光束失真的第三光束Rlca输入到图像传感器620。因此，可以无失真地拍摄照片。
同时，图5C是移动终端100a的侧视图，其中BAk表示移动终端100a 的后壳体(对应于图1B中的100-2)，FRTa表示移动终端100a的前壳体(对应于图1B中的100-1)。
如图5C所示，设置在移动终端100a中的相机600a具有纤薄厚度ha，因此，甚至移动终端100a也可以实现为具有纤薄厚度DDa。
同时，随着由第一光学结构OPTaa的第一反射表面RFaa与第二光束 Rlba形成的角度θ1a或由正交于第一光束Rlaa的正交表面GD与第一反射表面RFaa形成的角度θ1a变得更接近0°，第一光学结构OPTaa的高度减小。随着由第一光学结构OPTaa的第一反射表面RFaa与第二光束Rlba形成的角度θ1a或者由正交于第一光束Rlaa的正交表面GD与第一反射表面RFaa形成的角度θ1a变得更接近45°，第一光学结构OPTaa的高度增大。对此，将参考图6A至图7C提供详细描述。
图6A至图6C是根据本发明的另一实施例的相机结构的图示。
图6A至图6C中所示的相机600b和包括该相机的移动终端100b与图 5A至图5C中所示的相机600a和移动终端100a类似，但图6A至图6C示出了其中由第一光学结构OPTab的第一反射表面RFab与第二光束Rlbb形成的角度θ1b或者由正交于第一光束Rlab的正交表面GD与第一反射表面RFab 形成的角度θ1b小于图5A至图5C中的角度θ1a的示例。
因此，入射在第一棱镜OPTab的光入射表面FRba上的第一光束Rlab 的宽度为A，从第一棱镜OPTab的光出射表面FRbb输出的第二光束RLbb 的宽度为小于aa的ab。
具体地，第二光束的宽度Rlbb为ab，其小于图5A和图5C的示例中的 aa。
因此，图6A至图6C中的相机600b的宽度hb小于图5A至图5C中的相机600a的厚度ha。
结果是，移动终端100b的厚度DDb小于图5c中所示的移动终端100a 的厚度DDa。
图7A至图7C是示出根据本发明的又一实施例的相机结构的图示。
图7A至图7C中的相机600c和包括该相机的移动终端100c与图5A至图5C中的相机600a和移动终端100a类似，但是图7A至图7C示出了其中由第一光学结构OPTac的第一反射表面RFac与第二光束Rlbc形成的角度θ1c或者由正交于第一光束Rlac的正交表面GD与第一反射表面RFac形成的角度θ1c小于图5A至图5C中的角度θ1a的示例。
因此，入射在第一棱镜OPTac的光入射表面FRca上的第一光束Rlac的宽度为A，并且从第一棱镜OPTac的光出射表面FRcb输出的第二光束Rlbc 的宽度为小于A的ac。
具体地，第二光束Rlbc的宽度为ac，其小于图5A至图5C的示例中的 aa。
因此，图7A至图7C所示的相机600c的厚度hc可以大于图5A至图5C 所示的相机600a的厚度ha，或者可以小于图4A至图4C所示的相机500的厚度hx。
结果是，移动终端100c的厚度DDc大于图5C中所示的移动终端100a 的厚度DDa，但小于图4C中所示的移动终端100x的厚度DDx。
图8A至图8C是示出了根据本发明的又一实施例的相机结构的图示。
首先，图8A示出了其中第一光学结构OPTad包括第一凸透镜LNda、第一镜子Mrd和第一凹透镜LNdb而不包括棱镜的示例。
第一光束Rlad由第一凸透镜LNda折射，第一光束Rlad由第一镜子Mrd 反射，且第一光束Rlad由第一凹透镜LNdb折射，以使得第二光束Rlbd沿着朝向透镜结构693d的方向被输出。
同时，有望使得第一镜子Mrd与第二光束Rlbd之间的角度或正交于第一光束Rlad的正交表面GD与第一镜子Mrd之间的角度大于0°且小于45°。
同时，图8A示出了其中第二光学结构OPTbd被实施为棱镜的示例。
因此，有望使得第二棱镜OPTbd的第二反射表面RFbd与第二光束Rlbd 之间的角度或者正交于第三光束Rlcd的正交表面GD与第二棱镜OPTbd的第二反射表面RFbd之间的角度大于0°且小于45°。
接下来，图8B示出了其中第二光学结构OPTbe包括第二凸透镜LNea、第二镜子Mre和第二凹透镜LNeb而不包括棱镜的示例。
同时，图8B示出了其中第一光学结构OPTae被实施为棱镜的示例。
因此，有望使得第一棱镜OPTae的第一反射表面RFae与第二光束Rlbe 之间的角度或者正交于第一光束Rlae的正交表面GD与第一棱镜OPTae的第一反射表面RFae之间的角度大于0°且小于45°。
同时，第二光束Rlbe被第二凸透镜LNea折射，第二光束Rlbe被第二镜子Mre反射，并且第二光束Rlbe被第二凹透镜LNeb折射，以使得第三光束Rlce沿朝向图像传感器620的方向被输出。
同时，有望使得第二镜子Mre与第二光束Rlbe之间的角度或者正交于第三光束Rlce的正交表面GD与第二镜子Mre之间的角度大于0°且小于 45°。
接下来，图8C示出了以下示例，其中第一光学结构OPTaf包括第一凸透镜LNfa、第一镜子Mrfa和第一凹透镜LNfb而不包括棱镜，并且第二光学结构OPTbf包括第二凸透镜LNfc、第二镜子Mrfb和第二凹透镜LNfd而不包括棱镜。
第一光束Rlaf被第一凸透镜LNfa折射，第一光束Rlaf被第一镜子Mrfa 反射，第一光束Rlaf被第一凹透镜LNfb折射，以使得第二光束Rlbf沿朝向透镜结构693f的方向被输出。
同时，有望使得第一镜子Mrfa与第二光束Rlbf之间的角度或者正交于第一光束Rlaf的正交表面Gf与第一镜子Mrfa之间的角度大于0°且小于 45°。
同时，第二光束Rlbf被第二凸透镜LNfc折射，第二光束Rlbf被第二镜子Mrfb反射，并且第二光束Rlbf被第二凹透镜LNfd折射，以使得第三光束 Rlcf沿着朝向图像传感器620的方向被输出。
同时，第二镜子Mrfb与第二光束Rlbf之间的角度或者正交于第三光束 Rlcf的正交表面GD与第二镜子Mrfb之间的角度大于0°且小于45°。
同时，参照图5A至图8C描述的相机600a至600f可被应用于各种电子装置，包括图2中的移动终端100、车辆、TV、无人机、机器人、机器人清洁器等。
在上文中，尽管已经参照示例性实施例和附图描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以由本发明所属领域的技术人员在不脱离所附权利要求中要求保护的本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和改变。
工业应用性
本发明可应用于具有减小的厚度的相机。

Claims (20)

1.一种相机，包括：
第一光学结构，被构造为折射和反射从第一方向输入的第一光束以向第二方向输出第二光束，所述第二光束的宽度小于所述第一光束的宽度；和
第二光学结构，被构造为折射和反射来自所述第一光学结构的所述第二光束以向所述第一方向输出第三光束，所述第三光束的宽度大于所述第二光束的宽度，
其中，所述第一光学结构包括被构造为用于反射所述第一光束的第一反射表面，并且
其中，所述第一反射表面与所述第二光束之间的第一角度、和正交于所述第一光束的正交表面与所述第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°，
其中，所述第一光学结构的高度和所述第二光学结构的高度相同，
其中，所述第一光束的宽度和所述第三光束的宽度相同。
2.根据权利要求1所述的相机，其中：
所述第一光学结构的高度以所述第一反射表面与所述正交表面之间的角度为基础，使得所述高度随着所述角度接近0°而增大，且所述高度随着所述角度接近45°而减小。
3.根据权利要求1所述的相机，其中，所述第一光学结构的高度小于所述第一光束的宽度。
4.根据权利要求1所述的相机，其中，当所述第一光束是圆形的时，所述第二光束是椭圆形的并且所述第三光束是圆形的。
5.根据权利要求1所述的相机，其中，所述第二光束的宽度与所述第一光束的宽度的比率大于0.5且小于1。
6.根据权利要求1所述的相机，其中，所述第一光学结构包括第一棱镜，所述第一棱镜包括所述第一反射表面。
7.根据权利要求6所述的相机，其中：
所述第一光束被所述第一棱镜的第一光入射表面折射，并且
所述第一光束被所述第一棱镜的第一光出射表面折射。
8.根据权利要求1所述的相机，其中：
所述第二光学结构包括被构造为用于反射所述第二光束的第二反射表面，并且
所述第二反射表面与所述第二光束之间的第三角度、和正交于所述第三光束的正交表面与所述第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
9.根据权利要求1所述的相机，其中：
所述第二光学结构包括被构造为用于反射所述第二光束的第二反射表面，并且
所述第二反射表面与所述第二光束之间的第三角度、和正交于所述第三光束的正交表面与所述第二反射表面之间的第四角度等于所述第一反射表面与所述第二光束之间的第一角度、和正交于所述第一光束的正交表面与所述第一反射表面之间的第二角度。
10.根据权利要求1所述的相机，其中：
所述第二光学结构包括第二棱镜，并且
所述第二棱镜的第二反射表面与所述第二光束之间的第三角度、和正交于所述第三光束的正交表面与所述第二棱镜的第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
11.根据权利要求1所述的相机，其中：
所述第一光学结构包括第一凸透镜、第一镜子和第一凹透镜，并且所述第一镜子包括第一反射表面。
12.根据权利要求11所述的相机，其中：
所述第二光学结构包括第二凸透镜、第二镜子和第二凹透镜，并且
所述第二镜子的第二反射表面与所述第二光束之间的第三角度、和正交于所述第三光束的正交表面与所述第二镜子的第二反射表面之间的第四角度均大于0°且小于45°。
13.根据权利要求1所述的相机，还包括设置在所述第一光学结构与所述第二光学结构之间的透镜结构，其中，所述透镜结构包括多个透镜，并且所述多个透镜中的至少一个是能移动的，以实现可变焦距。
14.根据权利要求1所述的相机，还包括图像传感器，所述图像传感器被构造为将来自所述第二光学结构的光转换为与图像相对应的电信号。
15.一种相机，包括：
第一光学结构，被构造为折射和反射第一光束以输出第二光束，所述第二光束的宽度小于所述第一光束的宽度；和
第二光学结构，被构造为折射和反射来自所述第一光学结构的第二光束以输出第三光束，所述第三光束的宽度大于所述第二光束的宽度，
其中，所述第二光束的宽度与所述第一光束的宽度的比率大于0.5且小于1，
其中，所述第一光学结构的高度和所述第二光学结构的高度相同，
其中，所述第一光束的宽度和所述第三光束的宽度相同。
16.根据权利要求15所述的相机，其中：
所述第一光学结构包括第一反射表面以反射所述第一光束，并且
所述第一反射表面与所述第二光束之间的第一角度和正交于所述第一光束的正交表面与所述第一反射表面之间的第二角度均大于0°且小于45°。
17.一种图像显示设备，包括：
壳体；
显示器；
相机，设置在所述壳体的后部处；和
控制器，被构造为控制所述显示器以显示由所述相机捕捉的图像，
其中，所述相机包括：
第一光学结构，被构造为折射和反射第一光束以输出第二光束，所述第二光束的宽度小于所述第一光束的宽度；和
第二光学结构，被构造为折射和反射来自所述第一光学结构的第二光束以输出第三光束，所述第三光束的宽度大于所述第二光束的宽度，
其中，所述第一光学结构包括被构造为用于反射所述第一光束的第一反射表面，并且
其中，所述第一反射表面与所述第二光束之间的第一角度、正交于所述第一光束的正交表面与所述第一反射表面之间的第二角度、以及后壳体的后表面与所述第一反射表面之间的第三角度均大于0°且小于45°，
其中，所述第一光束的宽度和所述第三光束的宽度相同，
其中，所述第一光学结构的高度和所述第二光学结构的高度相同。
18.根据权利要求17所述的图像显示设备，其中，所述第二光束的宽度与所述第一光束的宽度的比率大于0.5且小于1。
19.根据权利要求17所述的图像显示设备，其中，所述第一光学结构包括第一凸透镜、第一镜子和第一凹透镜，并且所述第一镜子包括第一反射表面。
20.根据权利要求17所述的图像显示设备，其中，所述相机还包括：
透镜结构，设置在所述第一光学结构与所述第二光学结构之间，其中，所述透镜结构包括多个透镜，并且所述多个透镜中的至少一个是能移动的，以实现可变焦距；和
图像传感器，被构造为将来自所述第二光学结构的光转换为与图像相对应的电信号。
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