CN107678082A - 滤光片、镜头模组和成像模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤光片。滤光片包括间隔相对设置的第一镜片和第二镜片。光线从第一镜片入射至滤光片。第一镜片包括与第二镜片相对的第一镜面，第二镜片包括与第一镜片相对的第二镜面。第一镜面与第二镜面上均设置有高反射膜层。滤光片包括位于第一镜片上且与第一镜面相背的入射面，入射面呈弧形，第一镜片用于使入射光线垂直射入设置在第一镜面上的高反射膜层。本发明还公开了一种镜头模组和成像模组。滤光片包括呈弧形的入射面，第一镜片可使入射光线垂直射入设置在第一镜面上的高反射膜层，使得滤光片的出射光的波长容易控制。

Description

滤光片、镜头模组和成像模组

技术领域

本发明涉及成像技术领域，更具体而言，涉及一种滤光片、镜头模组和成像模组。

背景技术

可变滤光装置可包括两个互相平行的镜片，过驱动镜片移动可改变镜片之间的间隙的大 小，以调整可变滤光装置的出射光的波长，然而，由于一般光线不是垂直入射到镜片之间的 间隙内，导致滤光装置的出射光的波长不易控制。

发明内容

本发明实施方式提供一种滤光片、镜头模组和成像模组。

本发明实施方式的滤光片包括间隔相对设置的第一镜片和第二镜片，光线从所述第一 镜片入射至所述滤光片，所述第一镜片包括与所述第二镜片相对的第一镜面，所述第二镜片 包括与所述第一镜片相对的第二镜面，所述第一镜面与所述第二镜面上均设置有高反射膜 层，所述滤光片包括位于所述第一镜片上且与第一镜面相背的入射面，所述入射面呈弧形， 所述第一镜片用于使入射光线垂直射入设置在所述第一镜面上的所述高反射膜层。

本发明实施方式的镜头模组包括：

镜座；

安装在镜座上的镜筒；和

上述实施方式所述的滤光片，所述滤光片设置在所述镜筒或所述镜座内。

本发明实施方式的成像模组包括：

基板；

设置在所述基板上的图像传感器；和

上述实施方式所述的镜头模组，所述镜头模组固定在所述基板上，所述图像传感器 收容在所述镜头模组内。

本发明实施方式的滤光片、镜头模组和成像模组中，滤光片包括呈弧形的入射面，第一镜片可使入射光线垂直射入设置在第一镜面上的高反射膜层，使得滤光片的出射光的波长容易控制。

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得 明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的滤光片的结构示意图；

图2是本发明实施方式的滤光片的结构示意图；

图3是本发明实施方式的滤光片的结构示意图；

图4是本发明实施方式的镜头模组的结构示意图；

图5是本发明实施方式的成像模组的结构示意图；

图6是本发明实施方式的滤光件和驱动件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至 终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实 施方式，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可 以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一 特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上 方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下 方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平 高度小于第二特征。

请参阅图1，本发明实施方式的滤光片10包括第一镜片11、第二镜片12和高反射膜层13。第一镜片11与第二镜片12间隔相对设置，第一镜片11包括与第二镜片12 相对的第一镜面111。第二镜片12包括与第一镜片11相对的第二镜面121。高反射膜 层13设置在第一镜面111和第二镜面121上。光线从第一镜片11入射至滤光片10，滤 光片10包括位于第一镜片11上且与第一镜面111相背的入射面112，入射面112呈弧 形。第一镜片11用于使入射光线垂直射入设置在第一镜面111上的高反射膜层13。

本发明实施方式的滤光片10包括呈弧形的入射面112，第一镜片11可使入射光线垂直射入设置在第一镜面111上的高反射膜层13，使得滤光片10的出射光的波长容易 控制。

请参阅图1，具体地，第一镜片11和第二镜片12可以是玻璃或石英板。高反射膜 层13可以是金属膜或多层介质膜，其中，金属膜可以是银膜、铝膜等。第一镜片11与 第二镜片12构成法布里-珀罗干涉仪，第一镜面111与第二镜面121相对设置，第一镜 面111与第二镜面121可以均是连续的平面；第一镜面111与第二镜面121也可以是其 中一个为连续的平面，另一个为形成有高度差的阶梯面；第一镜面111与第二镜面121 也可以均是形成有高度差的阶梯面。两个高反射膜层13之间构成法布里-珀罗腔。包括 多种波长的光射入到滤光片10，进入法布里-珀罗腔后，波长满足共振条件的光在透射频 谱上会出现很高的峰值，对应着高透射率，因此，该种光会在法布里-珀罗腔内进行多次反 射形成干涉光束，最后穿过滤光片10完全透射出去，而不满足共振条件的光无法通过滤光 片10。光在法布里-珀罗腔的透射率与两个高反射膜层13之间的间隙有关，通常情况下，共 振条件指的是间隙的宽度(d)为光的波长(λ)的二分之一，即d＝λ/2，此时光具有较高的透 射率。

入射到滤光片10的包括多种波长的光(例如白光)，在滤光片10的作用下，可输 出特定波长的光，例如红外光、红光、蓝光、绿光等，且通过调整两个高反射膜层13 之间的间隙大小，可以得到不同波长的出射光。在实际使用中，可以将滤光片10应用 于成像模组1000(如图5所示)中，滤光片10可以工作在可见光模式，此时调整两个 高反射膜层13之间的间隙，使得从滤光片10中透射出的光为可见光，成像模组1000 可实现可见光成像以获取彩色图像；滤光片10也可以工作在红外光模式，此时调整两 个高反射膜层13之间的间隙，使得从滤光片10中透射中的光为红外光，成像模组1000 可实现红外成像以获取红外图像。进一步地，若将成像模组1000应用于配置有虹膜识 别功能的移动设备中，此时移动设备仅需要设置一个成像模组1000即可实现彩色图像 拍摄以及虹膜图像的拍摄，从而实现可见光成像与红外成像的复用，减少了移动设备的 硬件成本，同时增大移动设备的屏幕的可用空间。

而在使用中，如果光线不是垂直射入法布里-珀罗腔，也就是说，如果入射光线不是垂直射入设置在第一镜面111上的高反射膜层13，法布里-珀罗腔内的光线的干涉会 受影响，而不能透射出波长λ＝2d的光线，透射出的光线的波长难以控制。本发明实施 方式的滤光片10的入射面112呈弧形，第一镜片11可用于使入射光线垂直射入设置在 第一镜面111上的高反射膜层13。入射面112呈弧形指的是入射面112的截面形状与圆 滑曲线上的任意一段的形状相同，例如入射面112的截面形状可以与圆、椭圆、双曲线、 抛物线等曲线中任意一段的形状相同。当第一镜面111为连续的平面时，由于入射面112 呈弧形且与第一镜面111相背，故第一镜片11至少存在两个位置的厚度是不相等的。

在一个例子中，入射面112为球面，即入射面112的截面形状为圆弧形，球面可以从第 一镜片11中凸出形成，也可以向第一镜片11内凹陷形成。呈球面状的入射面112容易制造， 成本较低。

在另一个例子中，入射面112为非球面，即入射面112的截面形状为曲线且不为圆弧形， 非球面可以从第一镜片11中凸出形成，也可以向第一镜片11内凹陷形成。呈非球面状的入 射面112使得第一镜片11的光学性能较佳，例如第一镜片11的近轴光线与远轴光线所形成 的焦点位置重合，近轴光线与远轴光线都落在同一个焦平面上。

请参阅图1，在某些实施方式中，入射面112向靠近第一镜面111的方向凹陷。

第一镜片11此时可以是平凹透镜，第一镜片11的厚度可以沿中心位置向四周逐渐增大。当入射光线呈汇聚状射入第一镜片11时，第一镜片11可将汇聚状的入射光线矫 正为平行光穿过第一镜面111，并垂直射入设置在第一镜面111上的高反射膜层13。另 外，此时第一镜片11实际上可以用于调整光路的传播方向，因此滤光片10还可以用作 镜头模组100(如图4所示)的对焦镜片40，例如将滤光片10运用于广角镜头中。

请参阅图1，在某些实施方式中，第二镜片12包括出射面122，出射面122与第二 镜面121相背。出射面122呈向远离第二镜面121的方向凸出的弧形。

出射面122呈弧形指的是出射面122的截面形状与圆滑曲线上的任意一段的形状相 同，例如出射面122的截面形状可以与圆、椭圆、双曲线、抛物线等曲线中任意一段的 形状相同。第二镜片12此时可以是平凸透镜，第二镜片12的厚度可以沿中心位置向四 周逐渐减小。当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13后，光线在 第二镜片12的作用下呈汇聚状射出第二镜片12。当第一镜片11为平凹透镜，且第二镜 片12为平凸透镜时，第一镜片11将光束准直，消除了入射光与高反射膜层13不垂直 对滤光片10滤光效果的影响，第二镜片12可以将出射光的方向调整为与入射光的方向 相同，以不影响后续成像时的像高。

当然，在某些实施方式中，出射面122也可以呈向靠近第二镜面121的方向凹陷的弧形。此时当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13后，光线在第 二镜片12的作用下呈发散状射出第二镜片12。

在某些实施方式中，出射面122也可以是平面。此时当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13后，从第二镜片12射出的光线依然为平行光。

请参阅图2，在某些实施方式中，入射面112向远离第一镜面111的方向凸出。

第一镜片11此时可以是平凸透镜，第一镜片11的厚度可以沿中心位置向四周逐渐减小。当入射光线呈发散状射入第一镜片11时，第一镜片11可将发散状的入射光线矫 正为平行光穿过第一镜面111，并垂直射入设置在第一镜面111上的高反射膜层13。另 外，此时第一镜片11实际上可以用于调整光路的传播方向，因此滤光片10还可以用作 镜头模组100的对焦镜片40，例如将滤光片10运用于长焦镜头中。

请参阅图2，在某些实施方式中，第二镜片12包括出射面122，出射面122与第二 镜面121相背。出射面122呈向靠近第二镜面121的方向凹陷的弧形。

第二镜片12此时可以是平凹透镜，第二镜片12的厚度可以沿中心位置向四周逐渐增大。当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13后，光线在第二镜 片12的作用下呈发散状射出第二镜片12。当第一镜片11为平凸透镜，且第二镜片12 为平凹透镜时，第一镜片11将光束准直，消除了入射光与高反射膜层13不垂直对滤光 片10滤光效果的影响，第二镜片12可以将出射光的方向调整为与入射光的方向相同， 以不影响后续成像时的像高。

当然，请参阅图3，在某些实施方式中，出射面122也可以呈向远离第二镜面121 的方向凸出的弧形。此时当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13 后，光线在第二镜片12的作用下呈汇聚状射出第二镜片12。

在某些实施方式中，出射面122也可以是平面。此时当光线以平行光的方式透过第二镜面121上的高反射膜层13后，从第二镜片12射出的光线依然为平行光。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，滤光片10还包括致动器14，致动器14用于驱动第一镜片11和/或第二镜片12以使第一镜片11与第二镜片12相对运动。

致动器14通过带动第一镜片11和第二镜片12相对运动以改变两个高反射膜层13之间 的间隙d的大小，从而实现光的调谐过滤。具体地，致动器14可以是MEMS致动器、磁致伸缩致动器、压电致动器中的一种或多种。致动器14可以设置在第一镜片11与第二镜片 12之间。致动器14可以仅用于驱动第一镜片11运动；致动器14可以仅用于驱动第二镜片 12运动；致动器14也可以用于同时驱动第一镜片11和第二镜片12运动。

在一个例子中，滤光片10可以工作在可见光模式下以用于可见光成像，致动器14可以 分多次驱动第一镜片11或第二镜片12以获取多种颜色的光。例如致动器14分三次改变间 隙d的大小，以获得穿过滤光片10的三种不同波长的光，例如波长为700纳米(即红光)、 540纳米(即绿光)、460纳米(即蓝光)的光，这三种颜色的光可用于后续的成像处理。致 动器14也可分六次改变滤光片10的间隙以分别通过波长为700纳米、740纳米、510纳米、550纳米、460纳米、480纳米的光，其中，波长为700纳米和740纳米的光均为红光，波 长为510纳米和550纳米的光均为绿光，波长为460纳米和480纳米的光均为蓝光。如此， 滤光片10不仅可通过红光、绿光和蓝光，还可分别对红光、绿光和蓝光进行分层，以获取 更多的色彩信息，有利于后续的成像处理，使得最终得到的图像的色彩更加真实和丰富。

请参阅图4，本发明实施方式的镜头模组100包括镜座20、安装在镜座20上的镜筒30、 以及上述任意一实施方式中的滤光片10。滤光片10设置在镜筒30或镜座20内。

请再参阅图4，在某些实施方式中，镜头模组100还包括对焦镜片40，对焦镜片40与滤光片10位于同一光路上。具体地，对焦镜片40设置在镜筒30内，滤光片10可以设置在 镜筒30或者镜座20内。在滤光片10位于镜座20内时，对焦镜片40设置在滤光片10的上 方，即镜筒30内。在滤光片10镜筒30内时，对焦镜片40可设置在滤光片10的上方或下 方，换句话说，在滤光片10位于镜筒30内时，外部光线可依次经过滤光片10及对焦镜片 40，或者依次经过对焦镜片40及滤光片10。

对焦镜片40的数量可以为多个，镜头模组100可以为变焦镜头。具体地，镜头模组100 还包括对焦驱动器50，多个对焦镜片40与对焦驱动器50连接，对焦驱动器50驱动对焦镜 片40移动以改变镜头模组100的对焦焦距。当然，镜头模组100还可以为定焦镜头，即，对焦镜片40为固定在镜筒30内不可移动。

请参阅图5，本发明实施方式的成像模组1000包括基板300、设置在基板300上的图像 传感器200和上述任一实施方式的镜头模组100。镜头模组100固定在基板300上。图像传感器200收容在镜头模组100内。

图像传感器200接收通过滤光片10的光并生成相应的电信号输出，由与成像模组1000 连接的处理器进行信号处理以得到拍摄图像。当滤光片10工作在可见光模式下时，图像传 感器200接收穿过滤光片10的多种不同波长的可见光(例如红光、绿光和蓝光)并分多次 输出相应的电信号，处理器进行信号处理即可得到彩色图像。当滤光片10工作在红外光模 式下时，图像传感器200接收穿过滤光片10的多种不同波长的红外光并输出相应的电信号， 处理器进行信号处理即可得到红外图像。

请参阅图5，在某些实施方式中，成像模组1000还包括滤光件400，滤光件400设置在 图像传感器200和滤光片10之间的光路上，滤光件400用于可选择地通过可见光或红外光。

可以理解，滤光片10中第一镜片11与第二镜片12之间形成的法布里-珀罗干涉腔在理 想条件下可以仅通过预定类型的光，以红外光为例，此时滤光片10对于红外光的透射率占 实际入射光的比例可高达99％，而其他波长的光的透射率的占比几乎为零，此时在红外光的 波长的边界位置，滤光片10的透射率的占比呈垂直下降的趋势。但在实际操作中，在红外 光的波长的边界位置，滤光片10的透射率的占比是有一定的下降过程的。也即是说，此时 滤光片10不仅能够通过红外光，还能少量地通过除红外光之外的其他波长的光。同理，在 实际操作中，滤光片10在大量通过可见光时，还能少量地通过除可见光之外的其他波长的 光。因此，为使图像传感器200接收到的光线更为准确，以获得更好的成像质量，可在成像 模组1000中设置一个滤光件400以可选择地过滤掉除可见光或红外光。

请再参阅图5，在某些实施方式中，镜筒30或镜座20上开设有安装孔22，光线穿过滤 光片10后穿过安装孔22，以进一步到达图像传感器200。滤光件400可动地安装在安装孔22内。成像模组1000还包括驱动件500。驱动件500用于驱动滤光件400运动以开放或遮 挡安装孔22。

驱动件500包括定子502和转子504。定子502安装在镜筒30或镜座20的内壁上。滤光件400的一端套设在转子504上。转子504转动带动滤光件400转动以开放或遮挡安装孔22。

具体地，安装孔22开设在镜筒30上时，驱动件500相应地设置在镜筒30上，定子502也相应地设置在镜筒30上；安装孔22开设在镜座20上时，驱动件500相应地设置在镜座 20上，定子502也相应地设置在镜座20上。

在一个例子中，需要将图像传感器200用于可见光成像时，若滤光件400为红外截止滤 光片(仅用于通过红外光之外的光)，滤光片10处于可见光模式(仅通过可见光)时，驱动 件500可用于驱动滤光件400遮挡或开放安装孔22；若滤光件400为红外通过滤光片(仅用于通过红外光)，滤光片10处于可见光模式时，驱动件500可用于驱动滤光件400开放安装孔22。

在另一个例子中，需要将图像传感器200用于红外光成像时，若滤光件400为红外截止 滤光片，滤光片10处于红外光模式(仅通过红外光)时，驱动件500可用于驱动滤光件400 开放安装孔22；若滤光件400为红外通过滤光片，滤光片10处于红外光模式时，驱动件500 可用于驱动滤光件400遮挡或开放安装孔22。

请结合图5和图6，在某些实施方式中，滤光件400包括可见光滤光部402和红外光滤 光部404。成像模组1000还包括驱动件500，驱动件500用于切换可见光滤光部402和红外光滤光部404之中的一个位于图像传感器200和滤光片10之间的光路上。

具体地，在某些实施方式中，驱动件500包括定子502和转子504，定子502安装在镜筒30或镜座20的内壁上，可见光滤光部402和红外光滤光部404均与转子504固定连接。 转子504能够转动，以带动可见光滤光部402和红外光滤光部404之中的一个转动至图像传 感器200和滤光片10之间的光路上。

可见光滤光部402用于通过可见光，且过滤掉其他波段的光线。红外光滤光部404用于 通过红外光，且过滤掉其他波段的光线。

当滤光片10处于可见光模式时，驱动件500驱动可见光滤光部402转动至图像传感器 200和滤光片10之间的光路上，具体地，此时可见光滤光部402遮挡安装孔22。当滤光片10处于红外光模式时，驱动件500驱动红外光滤光部404转动至图像传感器200和滤光片 10之间的光路上，具体地，此时红外光滤光部404遮挡安装孔22。请参阅图6，在本发明 实施例中，可见光滤光部402与红外光滤光部404之间的夹角α大于或等于90度。以使得 当可见光滤光部402完全遮挡安装孔22时，红外光滤光部404完全开放安装孔22，同理， 当红外光滤光部404完全遮挡安装孔22时，可见光滤光部402完全开放安装孔22。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实 施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意 指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少 一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的 实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多 个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重 要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征 可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至 少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性 的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种滤光片，其特征在于，包括间隔相对设置的第一镜片和第二镜片，光线从所述第一镜片入射至所述滤光片，所述第一镜片包括与所述第二镜片相对的第一镜面，所述第二镜片包括与所述第一镜片相对的第二镜面，所述第一镜面与所述第二镜面上均设置有高反射膜层，所述滤光片包括位于所述第一镜片上且与第一镜面相背的入射面，所述入射面呈弧形，所述第一镜片用于使入射光线垂直射入设置在所述第一镜面上的所述高反射膜层。

2.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述入射面向靠近所述第一镜面的方向凹陷。

3.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，所述第二镜片包括与所述第二镜面相背的出射面，

所述出射面呈向远离所述第二镜面的方向凸出的弧形；或

所述出射面呈向靠近所述第二镜面的方向凹陷的弧形；或

所述出射面为平面。

4.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述入射面向远离所述第一镜面的方向凸出。

5.根据权利要求4所述的滤光片，其特征在于，所述第二镜片包括与所述第二镜面相背的出射面，

所述出射面呈向远离所述第二镜面的方向凸出的弧形；或

所述出射面呈向靠近所述第二镜面的方向凹陷的弧形；或

所述出射面为平面。

6.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片还包括致动器，所述致动器用于驱动所述第一镜片和/或所述第二镜片以使所述第一镜片与所述第二镜片相对运动。

7.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述入射面为非球面。

8.一种镜头模组，其特征在于，包括：

镜座；

安装在所述镜座上的镜筒；和

权利要求1-7任意一项所述的滤光片，所述滤光片设置在所述镜筒或所述镜座内。

9.根据权利要求8所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头模组还包括设置在所述镜筒内的对焦镜片，所述对焦镜片与所述滤光片位于同一光路上。

10.一种成像模组，其特征在于，包括：

基板；

设置在所述基板上的图像传感器；和

权利要求8或9所述的镜头模组，所述镜头模组固定在所述基板上，所述图像传感器收容在所述镜头模组内。

11.根据权利要求10所述的成像模组，其特征在于，所述成像模组还包括滤光件，所述滤光件设置在所述图像传感器和所述滤光片之间的光路上，所述滤光件用于可选择地通过可见光或红外光。

12.根据权利要求11所述的成像模组，其特征在于，所述滤光件包括可见光滤光部和红外光滤光部，所述成像模组还包括驱动件，所述驱动件用于切换所述可见光滤光部和所述红外光滤光部之中的一个位于所述图像传感器和所述滤光片之间的光路上。

13.根据权利要求12所述的成像模组，其特征在于，所述驱动件包括定子和转子，所述定子安装在所述镜筒或所述镜座的内壁上，所述可见光滤光部和所述红外光滤光部均与所述转子固定连接，所述转子能够转动，以带动所述可见光滤光部和所述红外光滤光部之中的一个转动至所述图像传感器和所述滤光片之间的光路上。