CN106973203B - 摄像头模组 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种摄像头模组，属于电子技术领域。摄像头模组包括：球面透镜、球面图像传感器；球面透镜包括第一镜面和第二镜面，第一镜面为凸球面，且第一镜面的凸出方向与第二镜面相背离，第二镜面为平面或者凸球面，在第二镜面为凸球面的情况下，第二镜面的凸出方向与第一镜面相背离；球面图像传感器中配置有感光器件的表面为凹球面，凹球面的开口朝向第二镜面，球面透镜的光轴和配置有感光器件的表面的中心轴处于同一直线上；像面被形成在配置有感光器件的表面上，像面也为一凹球面，且像面的曲率等于配置有感光器件的表面的曲率。无论针对物面的哪一个物点进行对焦时，各个物点对应的焦点均能够落在配置有感光器件的表面上，矫正了像差。

Description

摄像头模组

技术领域

本公开涉及电子技术领域，特别涉及一种摄像头模组。

背景技术

随着电子技术的不断发展，手机、平板电脑等电子设备广泛应用于人们的日常生活中，考虑到摄像功能深受广大用户的喜爱，目前的大部分电子设备都会配置摄像头模组，通过摄像头模组进行摄像。

摄像头模组通常如图1A所示，包括球面透镜101、图像传感器102和壳体103，在摄像头模组拍摄被拍摄物体的过程中，被拍摄物体朝向摄像头模组的表面为物面，物面内的点称为物点，球面透镜101用于将物面中各个物点反射的光信号折射到图像传感器配置有感光器件的表面1021上，配置有感光器件的表面1021根据接收到的光信号生成被拍摄物体的图像。

针对某个物点，由该物点反射的各个不同方向的光信号经过球面透镜101的折射后，会汇聚于一点，该点称为该物点对应的焦点。通过调节配置有感光器件的表面1021的位置使得焦点落在配置有感光器件的表面1021的过程称为对焦，当对焦后能够保证该物点形成的图像清晰。如图1B所示，物点A对应于焦点A1，当通过对焦使得焦点A1落在配置有感光器件的表面1021时，物点A形成的图像清晰。

然而，任意物面中都会有多个物点，多个物点对应的多个焦点组成的面称为像面。如图1C所示，对于属于同一个物面而与光轴之间的距离不同的物点A、物点B和物点C而言，焦点A1、焦点B1和焦点C1组成的像面为曲面。那么，当针对物点A进行对焦，使得焦点A1落在配置有感光器件的表面1021上时，由于焦点B1、焦点C1没有落在配置有感光器件的表面1021上，导致物点B、物点C形成的图像失真，最终生成的图像中心清晰、四周失真。同理地，当针对物点B进行对焦时，会导致最终生成的图像四周清晰、中心失真。也即是，无论针对物面的哪一个物点进行对焦，生成的图像与物面的图像始终会存在像差，导致摄像头模组的成像效果不好。

发明内容

为了解决相关技术的问题，本公开实施例提供了一种摄像头模组，所述摄像头模组包括：球面透镜和球面图像传感器；

所述球面透镜包括第一镜面和第二镜面，所述第一镜面为凸球面，且所述第一镜面的凸出方向与所述第二镜面相背离，所述第二镜面为平面或者凸球面，在所述第二镜面为凸球面的情况下，所述第二镜面的凸出方向与所述第一镜面相背离；

所述球面图像传感器中配置有感光器件的表面为凹球面，所述凹球面的开口朝向所述第二镜面，所述球面透镜的光轴和所述配置有感光器件的表面的中心轴处于同一直线上；

其中，凸球面是指外侧表面为反射面的球面，凹球面是指内侧表面为反射面的球面。

所述第一镜面用于接收位于被拍摄物体物面上的每个物点反射的光信号，所述第二镜面用于将所述光信号折射到所述配置有感光器件的表面，所述物面是指所述被拍摄物体朝向所述第一镜面的表面，所述物面内的点为物点；

所述配置有感光器件的表面用于根据所述光信号生成对应于所述物面的像面，所述像面被形成在所述配置有感光器件的表面上，所述像面也为一凹球面，且所述像面的曲率等于所述配置有感光器件的表面的曲率。

在第一种可能实现方式中，所述球面图像传感器还包括上侧表面、下侧表面和与所述配置有感光器件的表面相对的背部球面；

所述上侧表面、所述下侧表面分别与所述配置有感光器件的表面的中心轴平行，所述背部球面的曲率与所述配置有感光器件的表面的曲率相等。

在第二种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括：增距透镜组，所述增距透镜组位于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，且所述增距透镜组分别与所述球面透镜和所述球面图像传感器相隔离，所述增距透镜组包括至少一个透镜，所述至少一个透镜中每个透镜的光轴与所述球面透镜的光轴处于一条直线上；

所述增距透镜组用于增加所述摄像头模组的焦距。

在第三种可能实现方式中，所述增距透镜组包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜朝向所述球面透镜的镜面的曲率均不同于其他每一透镜朝向所述球面透镜的镜面的曲率。

在第四种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括第一镜筒，所述第一镜筒内有第一通孔，所述球面透镜和所述增距透镜组位于所述第一通孔，所述球面图像传感器位于所述第一镜筒的外部，且所述球面透镜的光轴、所述配置有感光器件的表面的中心轴、所述增距透镜组中每个透镜的光轴和所述第一通孔的中心轴均位于同一直线上；

所述第一通孔的内径小于或等于5毫米，且所述第一通孔的内径大于所述球面透镜的高度值和所述增距透镜组的高度值中的较大值，所述球面透镜的高度方向以及所述摄像头模组的高度方向均垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线方向。

在第五种可能实现方式中，所述摄像头模组的第一等效焦距大于或等于所述配置有感光器件的表面的曲率半径的20％，所述第一等效焦距是指将所述球面透镜和所述增距透镜组等效为一个虚拟透镜时，所述虚拟透镜的焦点和所述虚拟透镜的中心之间的距离，且所述第一等效焦距是根据所述球面透镜的焦距、所述增距透镜组的焦距,和所述球面透镜与所述增距透镜组之间的距离，基于预设仿真算法确定的；

所述第一等效焦距和所述摄像头模组的第一光程长之间的比值大于或等于1.5，所述第一光程长为所述配置有感光器件的表面与所述第一镜面之间的最大距离。

在第六种可能实现方式中，所述摄像头模组的机械后焦大于或等于0.65毫米，所述机械后焦为所述增距透镜组中距离所述球面图像传感器最近的一个透镜朝向所述球面图像传感器的表面与所述配置有感光器件的表面之间的最大距离。

在第七种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括固定块和电路板，所述固定块包括第一固定表面和第二固定表面，所述电路板包括第一电路板表面；

所述球面图像传感器还包括与所述配置有感光器件的表面相对的背部球面，且所述背部球面贴合在所述第一固定表面上；

所述第二固定表面贴合在所述第一电路板表面上。

在第八种可能实现方式中，所述电路板还包括与所述第一电路板表面相对的第二电路板表面，所述摄像头模组的厚度是指所述第二电路板表面与所述第一镜筒第一端的端面之间的距离，所述第一端是指所述第一镜筒的两端中远离所述球面图像传感器的一端，所述厚度小于或等于6.5毫米。

在第九种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括滤光片；

所述滤光片设置于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，所述球面透镜和所述滤光片相隔离，且所述滤光片和所述球面图像传感器相隔离；

所述滤光片垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线，所述球面透镜在第一平面内的投影和所述球面图像传感器在所述第一平面内的投影均落在所述滤光片在所述第一平面内的投影的范围内，所述第一平面是指垂直于所述球面透镜的光轴所在直线的平面；

所述滤光片用于透射波长处于指定范围内的光信号，所述指定范围包括第一指定范围和第二指定范围，所述第一指定范围为大于或等于400纳米且小于或等于700纳米的范围，所述第二指定范围为大于或等于800纳米且小于或等于900纳米的范围。

在第十种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括垫片，所述垫片位于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，所述球面透镜和所述垫片相隔离，且所述垫片和所述球面图像传感器相隔离，所述垫片垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线；

所述垫片包括内孔，通过调节所述内孔的大小能够调节折射到所述配置有感光器件的表面的通光量，所述垫片在第二平面内的投影落在所述球面透镜在所述第二平面上的投影的范围内，所述第二平面是指与所述光轴所在的直线垂直的平面。

在第十一种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括红外线发光二极管(IRlight emitting diode，IR led)；

所述IR led用于发射指定光信号，所述指定光信号的波长处于所述第二指定范围，当所述指定光信号经过人眼虹膜反射后，得到的光信号经过所述球面透镜后，折射到所述滤光片，并通过所述滤光片滤波后，传输到所述配置有感光器件的表面上，所述配置有感光器件的表面基于接收到的光信号，生成所述虹膜的图像。

在第十二种可能实现方式中，所述摄像头模组还包括广角透镜、平面图像传感器和第二镜筒，所述第二镜筒内有第二通孔，所述广角透镜位于所述第二通孔，所述平面图像传感器位于所述第二镜筒的外部，且所述广角透镜的光轴、所述平面图像传感器的中心轴和所述第二通孔的中心轴均位于同一直线上。

所述广角透镜包括第一广角透镜镜面和第二广角透镜镜面。所述第一广角透镜镜面为凸球面，且所述第一广角透镜镜面的凸出方向和所述第二广角透镜镜面相背离，所述第二广角透镜镜面为平面或者凸球面，在第二广角透镜镜面为凸球面的情况下，所述第二广角透镜镜面的凸出方向与所述第一广角透镜镜面相背离。

所述第一广角透镜镜面用于接收所述物面中的各个物点反射的光信号，所述第二广角透镜镜面用于将光信号折射到平面图像传感器配置有感光器件的表面,所述平面图像传感器配置有感光器件的表面用于基于接收到的光信号，生成物面的图像。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

由于图像传感器的配置有感光器件的表面的曲率等于物面对应的像面的曲率，无论针对物面的哪一个物点进行对焦时，各个物点对应的焦点均能够落在配置有感光器件的表面上，保证各个物点生成的图像均清晰，矫正了像差，提升了摄像头模组的成像效果。

可选地，通过设置增距透镜组，能够增加摄像头模组的焦距，并且修正球面透镜拍摄物面时引起的图像畸变。

可选地，摄像头模组的第一等效焦距可以大于球面图像传感器曲率半径的20％，从而满足用户拍摄远距离物面的需求。

可选地，摄像头模组的第一光程长较小，能够满足摄像头模组厚度更小的需求。

可选地，摄像头模组的机械后焦大于0.65毫米，可供设计的剩余空间较大，灵活性较高。

可选地，通过设置滤光片和红外线发光二极管IR led，保证了摄像头模组能够进行虹膜辨识，扩展了摄像头模组的功能。

可选地，通过设置广角透镜、平面图像传感器，能够增大拍摄的视角，调节拍摄到的图像的大小。

附图说明

图1A是相关技术提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图1B是采用相关技术提供的摄像头模组进行对焦的示意图；

图1C是采用相关技术提供的摄像头模组进行对焦的示意图；

图2A是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图2B是采用本公开实施例提供的摄像头模组进行对焦的示意图；

图2C是采用本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图3A是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图3B是采用本公开实施例提供的摄像头模组进行对焦的示意图；

图3C是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图8采用本公开实施例提供的摄像头模组进行虹膜辨识的示意图；

图9是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图10是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图；

图11是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作详细描述。

图2A是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图，参见图2A，该摄像头模组包括：球面透镜201和球面图像传感器202。

球面透镜201包括第一镜面2011和第二镜面2012，该第一镜面2011为凸球面，且该第一镜面2011的凸出方向和该第二镜面2012相背离，该第二镜面2012为平面或者凸球面(图2A仅以平面为例)，而在该第二镜面2012为凸球面的情况下，该第二镜面2012的凸出方向与该第一镜面2011相背离。其中，凸球面是指外侧表面为反射面的球面，球面是指曲率半径处处相等的曲面。

另外，该球面透镜201可以为正焦距透镜，正焦距透镜在拍摄物面时，可以形成实像，该实像和物面在该正焦距透镜的两侧，或者，该球面透镜201可以为负焦距透镜，负焦距透镜在拍摄物面时，可以形成虚像，该虚像和物面在该负焦距透镜的同一侧。

如图2A所示，该球面图像传感器202中配置有感光器件的表面2021为凹球面，该凹球面的开口朝向该第二镜面2012，该球面透镜201的光轴和该配置有感光器件的表面2021的中心轴处于同一直线上。

在摄像头模组拍摄某个被拍摄物体的过程中，被拍摄物体朝向该第一镜面2011的表面为物面，物面内的点为物点。该第一镜面2011用于接收位于被拍摄物体物面上的每个物点反射的光信号，该第二镜面2012用于将该光信号折射到该配置有感光器件的表面2021，该配置有感光器件的表面2021用于根据该光信号生成对应于该物面的像面。

像面为利用该摄像头模组拍摄该被拍摄物体得到的图像；或者说，该像面是利用该摄像头模组拍摄该被拍摄物体的物面得到的图像，像面被形成在该配置有感光器件的表面2021上，该像面也为一凹球面，且像面的曲率等于该配置有感光器件的表面的曲率。

其中，该被拍摄物体是指该摄像头模组拍摄的目标，可以为人、植物或动物等，该感光器件可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、金属氧化物半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)等。

其中，由于像面的曲率等于该配置有感光器件的表面2021的曲率，因此像面会被形成在该配置有感光器件的表面上，根据该像面生成图像，能够矫正第一镜面2011对物面拍摄造成的像差。

参见图2B，对于属于同一个物面而与光轴之间的距离不同的物点A、物点B和物点C而言，物点A对应于焦点A3，物点B对应于焦点B3，物点C对应于焦点C3，焦点A3、焦点B3和焦点C3组成的像面和配置有感光器件的表面2021的曲率相等。那么，当针对物点A进行对焦，焦点A3落在配置有感光器件的表面2021上时，焦点B3、焦点C3也会落在配置有感光器件的表面2021上，同理，当针对物点B进行对焦，焦点B3落在配置有感光器件的表面2021上时，焦点A3、焦点C3也会落在配置有感光器件的表面2021上，也即是，无论针对物面的哪一个物点进行对焦，只要任一个物点对应的焦点落在配置有感光器件的表面2021上，所有物点对应的焦点都会落在配置有感光器件的表面2021上，保证生成的图像每个点均清晰，矫正了像差。

在设置球面图像传感器202的过程中，可以在距离球面透镜201的指定位置处设置一个参考物面，采用球面透镜201对参考物面进行模拟拍摄，得到参考物面对应的参考像面，该参考像面为参考物面中的各个物点对应的各个焦点组成的面，并确定参考像面的曲率，将配置有感光器件的表面2021的曲率设置为参考像面的曲率，进而可以确定要设置的配置有感光器件的表面2021的形状。其中，该指定位置可以为逆着光信号的传输方向且与该球面透镜201的距离为预设距离的位置，该预设距离可以根据设置需求确定。

具体地，参考像面的曲率可以通过预设仿真算法确定，该预设仿真算法可以实现模拟拍摄的功能，能够针对确定的物面获取该物面对应的像面的曲率。那么，进行仿真时，可以获取球面透镜201的表面形状、第一镜面2011和第二镜面2012上各个点的折射率和球面透镜201的最小厚度和最大厚度等参数，并获取参考物面所在的指定位置和球面透镜201之间的距离，将该参数和该距离输入至预设仿真算法中，该预设仿真算法能够输出参考像面的曲率。

在摄像头模组拍摄物面时，无论物面位于哪一个位置，该物面与第一镜面2011之间的最小距离均会远远大于球面透镜201和配置有感光器件的表面2021之间的最大距离，即可以认为位于球面透镜201的无穷远处，并且，物面的尺寸也会远远大于球面透镜201的尺寸以及配置有感光器件的表面2021的尺寸，因此可以认为对于摄像头模组而言，物面的位置和尺寸造成的差异可以忽略不计，可以认为摄像头模组对每个物面进行拍摄时，得到的像面均类似于该参考像面，那么，将配置有感光器件的表面2021的曲率设置为等于参考像面的曲率，就可以保证该配置有感光器件的表面2021的曲率与任一物面对应的像面的曲率相差不大，对任一物面进行拍摄时均可以矫正像差，保证图像清晰。

本实施例提供的摄像头模组，由于图像传感器的配置有感光器件的表面的曲率等于物面对应的像面的曲率，无论针对物面的哪一个物点进行对焦时，各个物点对应的焦点均能够落在配置有感光器件的表面上，保证各个物点生成的图像均清晰，矫正了像差，提升了摄像头模组的成像效果。

可选地，由于光信号经过透镜时，会造成一定程度的损失，而本实施例中无需设置矫正像差的透镜，可以减少对光信号造成的损失，增加传输到配置有感光器件的表面2021上的通光量，保证生成的图像更加清晰。

在另一实施例中，针对该球面图像传感器202除了配置有感光器件的表面2021以外的其它表面，参见图2C，球面图像传感器202还包括上侧表面2022、下侧表面2023和与配置有感光器件的表面2021相对的背部球面2024。

该上侧表面2022、该下侧表面2023分别与该配置有感光器件的表面2021的中心轴平行，该背部球面2024的曲率与该配置有感光器件的表面2021的曲率相等。

图3A是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图，在上述实施例的基础上，参见图3A，该摄像头模组还包括：增距透镜组203，该增距透镜组203位于该球面透镜201和该球面图像传感器202之间，且该增距透镜组203分别与该球面透镜201和该球面图像传感器202相隔离。

该增距透镜组203包括至少一个透镜(图3A仅是以一个透镜为例)，该至少一个透镜中每个透镜的光轴与该球面透镜201的光轴处于一条直线上，该增距透镜组203用于增加该摄像头模组的焦距，还能够修正球面透镜201拍摄物面时引起的图像畸变。

由于摄像头模组的焦距是根据该球面透镜201的焦距、增距透镜组203的焦距以及球面透镜201和增距透镜组203之间的最大距离，通过预设仿真算法确定的。实际应用中，可以根据对摄像头模组的需求，确定摄像头模组的理想焦距，并确定球面透镜201的焦距，根据该理想焦距和该球面透镜201的焦距，根据预设仿真算法计算增距透镜组203与球面透镜201的理论最大距离以及增距透镜组203的理论焦距，并设置与该理论最大距离和理论焦距匹配的增距透镜组203，从而保证摄像头模组的焦距为理想焦距。

进一步地，该增距透镜组203可以包括多个透镜，该多个透镜中每一透镜朝向该球面透镜201的镜面的曲率均不同于其他每一透镜朝向该球面透镜201的镜面的曲率。

其中，对于该增距透镜组203中的任一透镜，该透镜可以包括第一增距透镜镜面和第二增距透镜镜面，第一增距透镜镜面2031更靠近第二镜面2012，第二增距透镜镜面2032更靠近配置有感光器件的表面2021。任一透镜的第一增距透镜镜面可以为平面或曲面；在第一增距透镜镜面为曲面的情况下，第一增距透镜镜面可以为凸面或者凹面；进一步地，在第一增距透镜镜面为凸面的情况下，第一增距透镜镜面可以为球面。类似地，任一透镜的第二增距透镜镜面也可以为平面或曲面，在第二增距透镜镜面为曲面的情况下，第二增距透镜镜面可以为凸面或者凹面；进一步地，在第二增距透镜镜面为凸面的情况下，第二增距透镜镜面可以为球面。并且任一透镜均可以为正焦距透镜或负焦距透镜中的任一种。该增距透镜组中的多个透镜可以为不同的类型。

需要说明的是，对于包括增距透镜组203的摄像头模组与不包括增距透镜组203的摄像头模组，两者形成的参考像面的曲率不同，针对包括增距透镜组203的摄像头模组，要采用球面透镜201和增距透镜组203两者对参考物面进行模拟拍摄，得到参考像面，将配置有感光器件的表面2021的曲率设置为参考像面的曲率。那么，参见图3B，当进行对焦时，同样能够保证像面被形成在配置有感光器件的表面2021上。

其中，可以获取球面透镜201的表面形状、第一镜面2011和第二镜面2012上各个点的折射率和球面透镜201的最小厚度和最大厚度等参数；增距透镜组203中的每个透镜的表面形状、第一增距透镜镜面和第二增距透镜镜面上各个点的折射率和每个透镜的最小厚度和最大厚度等参数；球面透镜201与增距透镜组203之间的距离；以及增距透镜组203中各个相邻的透镜之间的距离；并获取参考物面所处的指定位置和球面透镜201之间的最小距离，将这些参数和这些距离输入至预设仿真算法中，该预设仿真算法能够输出参考像面的曲率。

在一种可能实现方式中，参见图3C，该摄像头模组还可以包括第一镜筒204，该第一镜筒204内有第一通孔，该球面透镜201和该增距透镜组203位于该第一通孔，该球面图像传感器位于该第一镜筒204的外部，且该球面透镜201的光轴、该配置有感光器件的表面2021的中心轴，该增距透镜组203中每个透镜的光轴和该第一通孔的中心轴均位于同一直线上。

第一通孔的内径小于或等于5毫米，且该第一通孔的内径大于该球面透镜201的高度值和该增距透镜组203的高度值中的较大值，该球面透镜201的高度方向以及该摄像头模组的高度方向均垂直于该球面透镜201的光轴所在的直线方向。

其中，该第一镜筒204用于保护该球面透镜201和该增距透镜组203，防止该球面透镜201和增距透镜组203蒙受尘土，物面反射的光信号沿着该第一镜筒204的第一通孔能够传输到该球面透镜201上，并保证增距透镜组203折射的光信号能够传输到球面图像传感器202上。

需要说明的第一点是，摄像头模组的焦距越大，能拍摄的物面的距离越远。针对本公开提供的摄像头模组，可以将球面透镜201和增距透镜组203等效为一个虚拟透镜，并将该虚拟透镜的焦点和该虚拟透镜的中心之间的距离定义为第一等效焦距，该第一等效焦距可以根据球面透镜201的焦距、增距透镜组203的焦距、该球面透镜201和该增距透镜组203之间的距离，基于预设仿真算法确定，该第一等效焦距可以大于或等于配置有感光器件的表面2021曲率半径的20％，从而满足用户拍摄远距离物面的需求。

需要说明的第二点是，摄像头模组的光程长越小，厚度越小。针对本公开提供的摄像头模组，可以将配置有感光器件的表面2021与第一镜面2011之间的最大距离定义为第一光程长，该第一等效焦距和第一光程长之间的比值大于或等于1.5，由于该第一光程长较小，能够满足摄像头模组厚度更小的需求。

需要说明的第三点是，摄像头模组的机械后焦越大，可供设计的剩余空间越大，灵活性越高，针对本实施例提供的摄像头模组，该机械后焦为该增距透镜组203中距离该球面图像传感器202最近的一个透镜朝向该球面图像传感器202的表面与该配置有感光器件的表面2021之间的最大距离。该机械后焦大于0.65毫米，灵活性较高。

在符合以上三点的基础之上，本实施例提供的摄像头模组的第一等效焦距可以为7.76毫米，第一光程长可以为4.15毫米。

本实施例无需设置任何一个用于矫正像差的透镜，仅通过球面图像传感器即能矫正像差，能节省出极大的空间。在节省的空间内增设了增距透镜组，能够实现增加焦距的效果。

图4是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图，在上述实施例的基础之上，该摄像头模组还包括固定块205和电路板206。

该固定块205用于固定球面图像传感器202，该球面图像传感器202包括与配置有感光器件的表面2021相对的背部球面2024，该固定块包括第一固定表面2051和第二固定表面2052，该第一固定表面2051的曲率与背部球面2024的曲率相等，且该背部球面2024贴合在该第一固定表面2051上，该贴合方式可以为胶水黏接或者其他材料的黏接。

该电路板206包括第一电路板表面2061和第二电路板表面2062，第二固定表面2052贴合在该第一电路板表面2061上，该贴合方式同样可以为胶水黏接或者其他材料的黏接。

针对本实施例提供的摄像头模组，可以将第一镜筒204的第一端2041的端面与第二电路板表面2062之间的距离定义为该摄像头模组的厚度，第一端是指第一镜筒204的两端中远离球面图像传感器202的一端，该厚度小于或等于6.5毫米。

图5是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图，在上述实施例的基础之上，该摄像头模组还包括滤光片207。

该滤光片207设置于球面透镜201和球面图像传感器202之间，球面透镜201和该滤光片207相隔离，且该滤光片207和该球面图像传感器202相隔离。

该滤光片207垂直于该球面透镜201的光轴所在的直线，该球面透镜201在第一平面内的投影和该球面图像传感器202在该第一平面内的投影均落在该滤光片207在该第一平面内的投影的范围内，该第一平面是指垂直于该球面透镜201的光轴所在直线的平面；

该滤光片207能够透射处于指定范围的波长。也即是，当波长处于该指定范围的光信号传输到滤光片207上时，能够从该滤光片207透射出去，当波长不处于该指定范围的光信号传输到滤光片207上时，不能够从该滤光片207透射出去。

该指定范围包括第一指定范围和第二指定范围，该第一指定范围为大于或等于400纳米且小于或等于700纳米的范围，为可见光信号的波长范围，该第二指定范围为大于或等于800纳米且小于或等于900纳米的范围，为红外光信号的波长范围。

那么，当物面反射可见光信号时，可见光信号能够从该滤光片207透射出去，传输到配置有感光器件的表面2021上，配置有感光器件的表面2021能够生成物面在可见光信号照射下的图像。同理，当物面反射红外光信号时，红外光信号能够从该滤光片207透射出去，传输到配置有感光器件的表面2021上，配置有感光器件的表面2021能够生成物面在红外光信号照射下的图像。另外，当物面反射除了可见光信号和红外光信号以外的其他光信号时，其他光信号不能从滤光片207透射出去，也就不能传输到配置有感光器件的表面2021上，避免了其他光信号对配置有感光器件的表面2021的干扰。

图6是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图。在图2A所示的实施例的基础之上，参见图6，该摄像头模组还包括垫片208，该垫片208位于球面透镜201和球面图像传感器202之间，该球面透镜201和该垫片208相隔离，且该垫片208和该球面图像传感器202相隔离，该垫片208垂直于该球面透镜201的光轴所在的直线。

该垫片208包括内孔，通过调节该内孔的大小能够调节折射到该配置有感光器件的表面2021的通光量，该垫片208在第二平面内的投影落在该球面透镜201在该第二平面上的投影的范围内，该第二平面是指与该光轴所在的直线垂直的平面。

具体地，可以根据对生成的图像亮暗程度的需求，调节该内孔的半径，控制摄像头模组的光圈，即控制折射到配置有感光器件的表面2021上的通光量。例如，当要生成更亮的图像时，可以增加内孔的半径，调大摄像头模组的光圈，增加折射到配置有感光器件的表面2021上的通光量。同理，当要生成更暗的图像时，可以减少内孔的半径，调小摄像头模组的光圈，减少折射到配置有感光器件的表面2021上的通光量。

在另一实施例中，参见图7，该摄像头模组还包括IR led209，通过设置IR led209，该摄像头模组能够进行虹膜辨识。

具体地，参见图8，该IR led209用于发射指定光信号，该指定光信号的波长处于该第二指定范围，为红外光信号。当该指定光信号照射到人眼虹膜，并经过人眼虹膜反射后，得到的光信号经过该球面透镜201后，折射到该滤光片207，并通过该滤光片207滤波后，传输到配置有感光器件的表面2021上，该配置有感光器件的表面2021基于接收到的光信号，生成虹膜的图像。

其中，该球面图像传感器202的尺寸可以为1/3寸，像素数量可以为1200万，第一等效焦距可以为15毫米，第一光程长可以为5毫米，该摄像头模组的虹膜辨识距离为80厘米，该虹膜辨识距离用于规定生成虹膜的图像时虹膜与球面透镜201之间的最大距离。那么，只要虹膜与球面透镜201的距离小于80厘米，配置有感光器件的表面2021即可生成虹膜的图像。该球面图像传感器202的尺寸是指沿着配置有感光器件的表面2021的弯曲方向将球面图像传感器202抻平铺展，以使配置有感光器件的表面2021变为平面后，该平面对角线的长度。

在另一实施例中，参见图9，本公开还提供一种摄像头系统，该摄像头系统包括图2A所示的摄像头模组以及在摄像头模组外部设置的IR led209，该IR led209与摄像头模组相隔离。

图10是本公开实施例提供的一种摄像头模组的结构示意图，在图2A所示的实施例的基础之上，参见图10，该摄像头模组还包括广角透镜211、平面图像传感器212和第二镜筒213，该第二镜筒213内有第二通孔，该广角透镜211位于该第二通孔，该平面图像传感器212位于该第二镜筒213的外部，且该广角透镜211的光轴、该平面图像传感器212的中心轴和该第二通孔的中心轴均位于同一直线上。

该广角透镜211包括第一广角透镜镜面2111和第二广角透镜镜面2112。该第一广角透镜镜面2111为凸球面，且该第一广角透镜镜面2111的凸出方向和该第二广角透镜镜面2112相背离，该第二广角透镜镜面2112为平面或者凸球面，在第二广角透镜镜面2112为凸球面的情况下，该第二广角透镜镜面2112的凸出方向与该第一广角透镜镜面2111相背离。

该第一广角透镜镜面2111用于接收物面中的各个物点反射的光信号，该第二广角透镜镜面2112用于将光信号折射到平面图像传感器212配置有感光器件的表面2121,该配置有感光器件的表面2121用于基于接收到的光信号，生成物面的图像。

其中，该平面图像传感器212可以与球面图像传感器202均固定于电路板206上，通过电路板206实现电气连接。该球面图像传感器202和该平面图像传感器212的像素数量可以均为1200万。球面图像传感器202的尺寸和平面图像传感器212的尺寸可以均为1/2.86寸，当然也可以为其他尺寸，并且，球面图像传感器202的尺寸可以略小于平面图像传感器212的尺寸，该平面图像传感器212的尺寸是指配置有感光器件的表面2121的对角线的长度。

本实施例中还设置了广角透镜211和平面图像传感器212，结构的变化导致本实施例提供的摄像头模组与上述图3A所示实施例的摄像头模组的参数不同。可选地，摄像头模组的第一光程长为5毫米，第一等效焦距为15毫米，第二光程长为4.15毫米，第二等效焦距为3.86毫米，该第二光程长为配置有感光器件的表面2121与第一广角透镜镜面2111之间的最大距离，该第二等效焦距为该广角透镜211的焦距，该第二等效焦距小于第一等效焦距。

本实施例提供的摄像头模组，将广角透镜211与球面透镜201搭配起来，共同拍摄目标物，相对于单独通过球面透镜201拍摄目标物而言，能够增大拍摄的视角。

具体地，透镜的焦距越小，拍摄的视角越大而能拍摄到的最远距离越小。同理，透镜的焦距越大，拍摄的视角越小而能拍摄到的最远距离越大。参见图11，摄像头模组的第一等效焦距大，能拍摄到的最远距离a大而视角x小。广角透镜211的第二等效焦距小，能拍摄到的最远距离b小而视角y大。在拍摄目标物的过程中，可以通过球面透镜201拍摄距离大、视角小的目标物，生成第一图像，通过广角透镜211拍摄距离小、视角大的目标物，生成第二图像，将第一图像和第二图像合成为第三图像，则第三图像既包括视角大的目标物，也包括距离大的目标物。

并且，还能够调节拍摄到的图像的大小。在第一种可能的实现方式中，摄像头模组可以通过光学变焦调节拍摄到的图像的大小，该光学变焦是指通过改变焦距对图像的大小进行调节的方式。摄像头模组可以通过调节球面透镜201和球面图像传感器202之间的距离，调节球面透镜201的第一等效焦距，并可以通过调节广角透镜211和平面图像传感器212之间的距离，调节广角透镜211的第二等效焦距。通过调节第一等效焦距和第二等效焦距，可以实现光学变焦，从而调节图像的大小。在光学变焦的过程中，图像的分辨率始终不变。

光学变焦的倍数为通过改变焦距对图像的大小进行调节时的放大倍数，该光学变焦的倍数等于该摄像头模组的第一等效焦距和第二等效焦距之间的比值。本实施例提供的摄像头模组的光学变焦的倍数可以为大于1倍且小于或者等于3.88倍，那么，在保证图像的分辨率保持不变的前提下，最多可以对图像放大3.88倍。

在第二种可能的实现方式中，该摄像头模组可以通过数码变焦调节拍摄到的图像的大小，该数码变焦是指通过图像处理算法对图像的大小进行调节的方式，摄像头模组可以存储图像处理算法，通过图像处理算法对生成的图像进行处理，实现数码变焦，从而调节图像的大小。在数码变焦的过程中，图像的分辨率会发生变化，数码变焦的倍数越大，图像的分辨率越低。

该数码变焦的倍数为通过图像处理算法对图像的大小进行调节时的放大倍数。本实施例提供的摄像头模组的数码变焦的倍数可以大于1倍且小于或者等于14.9倍，即在不要求分辨率的前提下，最多可以对图像放大14.9倍。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组包括：球面透镜、球面图像传感器和第一镜筒，以及广角透镜、平面图像传感器和第二镜筒；

所述球面透镜包括第一镜面和第二镜面，所述第一镜面为凸球面，且所述第一镜面的凸出方向与所述第二镜面相背离，所述第二镜面为平面或者凸球面，在所述第二镜面为凸球面的情况下，所述第二镜面的凸出方向与所述第一镜面相背离；

所述球面图像传感器中配置有感光器件的表面为凹球面，所述凹球面的开口朝向所述第二镜面，所述球面透镜的光轴和所述配置有感光器件的表面的中心轴处于同一直线上；

所述第一镜面用于接收位于被拍摄物体物面上的每个物点反射的光信号，所述第二镜面用于将所述光信号折射到所述配置有感光器件的表面，所述物面是指所述被拍摄物体朝向所述第一镜面的表面，所述物面内的点为物点；

所述配置有感光器件的表面用于根据所述光信号生成对应于所述物面的像面，所述像面被形成在所述配置有感光器件的表面上，所述像面也为一凹球面，且所述像面的曲率等于所述配置有感光器件的表面的曲率；

所述第一镜筒内有第一通孔，所述球面透镜位于所述第一通孔，所述球面图像传感器位于所述第一镜筒的外部；

所述第二镜筒内有第二通孔，所述广角透镜位于所述第二通孔内，所述平面图像传感器位于所述第二镜筒的外部。

2.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组还包括：增距透镜组，所述增距透镜组位于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，且所述增距透镜组分别与所述球面透镜和所述球面图像传感器相隔离，所述增距透镜组包括至少一个透镜，所述至少一个透镜中每个透镜的光轴与所述球面透镜的光轴处于一条直线上；

所述增距透镜组用于增加所述摄像头模组的焦距。

3.根据权利要求2所述的摄像头模组，其特征在于，所述增距透镜组包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜朝向所述球面透镜的镜面的曲率均不同于其他每一透镜朝向所述球面透镜的镜面的曲率。

4.根据权利要求2或3所述的摄像头模组，其特征在于，所述增距透镜组也位于所述第一通孔，且所述球面透镜的光轴、所述配置有感光器件的表面的中心轴、所述增距透镜组中每个透镜的光轴和所述第一通孔的中心轴均位于同一直线上；

所述第一通孔的内径小于或等于5毫米，且所述第一通孔的内径大于所述球面透镜的高度值和所述增距透镜组的高度值中的较大值，所述球面透镜的高度方向以及所述摄像头模组的高度方向均垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线方向。

5.根据权利要求2所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组的第一等效焦距大于或等于所述配置有感光器件的表面的曲率半径的20％，所述第一等效焦距是指将所述球面透镜和所述增距透镜组等效为一个虚拟透镜时，所述虚拟透镜的焦点和所述虚拟透镜的中心之间的距离，且所述第一等效焦距是根据所述球面透镜的焦距、所述增距透镜组的焦距,和所述球面透镜与所述增距透镜组之间的距离，基于预设仿真算法确定的；

所述第一等效焦距和所述摄像头模组的第一光程长之间的比值大于或等于1.5，所述第一光程长为所述配置有感光器件的表面与所述第一镜面之间的最大距离。

6.根据权利要求5所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组的机械后焦大于或等于0.65毫米，所述机械后焦为所述增距透镜组中距离所述球面图像传感器最近的一个透镜朝向所述球面图像传感器的表面与所述配置有感光器件的表面之间的最大距离。

7.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组还包括固定块和电路板，所述固定块包括第一固定表面和第二固定表面，所述电路板包括第一电路板表面；

所述球面图像传感器还包括与所述配置有感光器件的表面相对的背部球面，且所述背部球面贴合在所述第一固定表面上；

所述第二固定表面贴合在所述第一电路板表面上。

8.根据权利要求7所述的摄像头模组，其特征在于，所述电路板还包括与所述第一电路板表面相对的第二电路板表面，所述摄像头模组的厚度是指所述第二电路板表面与所述第一镜筒第一端的端面之间的距离，所述第一端是指所述第一镜筒的两端中远离所述球面图像传感器的一端，所述厚度小于或等于6.5毫米。

9.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组还包括滤光片；

所述滤光片设置于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，所述球面透镜和所述滤光片相隔离，且所述滤光片和所述球面图像传感器相隔离；

所述滤光片垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线，所述球面透镜在第一平面内的投影和所述球面图像传感器在所述第一平面内的投影均落在所述滤光片在所述第一平面内的投影的范围内，所述第一平面是指垂直于所述球面透镜的光轴所在直线的平面；

所述滤光片用于透射波长处于指定范围内的光信号，所述指定范围包括第一指定范围和第二指定范围，所述第一指定范围为大于或等于400纳米且小于或等于700纳米的范围，所述第二指定范围为大于或等于800纳米且小于或等于900纳米的范围。

10.根据权利要求1所述的摄像头模组，其特征在于，所述摄像头模组还包括垫片，所述垫片位于所述球面透镜和所述球面图像传感器之间，所述球面透镜和所述垫片相隔离，且所述垫片和所述球面图像传感器相隔离，所述垫片垂直于所述球面透镜的光轴所在的直线；

所述垫片包括内孔，通过调节所述内孔的大小能够调节折射到所述配置有感光器件的表面的通光量，所述垫片在第二平面内的投影落在所述球面透镜在所述第二平面上的投影的范围内，所述第二平面是指与所述光轴所在的直线垂直的平面。

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