CN108563012A - 可变光圈的光学镜头以及调节光学镜头光圈大小的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变光圈的光学镜头以及调节光学镜头光圈大小的方法。该可变光圈的光学镜头包括:镜头;光阑,设于所述镜头上方,其具有与所述镜头相对的通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;以及驱动单元,用于驱动所述光阑相对于所述镜头发生位移,以使得所述通光孔的至少一部分与所述镜头之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。本发明提供的可变光圈的光学镜头有利于实现小型化,光圈值的可选范围大。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域,尤其涉及一种可变光圈的光学镜头以及调节光学镜头光圈大小的方法。
背景技术
目前,移动设备的厚度越来越薄,当相机与其他设备(例如移动电话、平板电脑)整合到一起时,相机的尺寸需要尽可能小,以适合安装于更薄的移动设备,因此便会牺牲一些相机的功能,如可变光圈、光学变焦等。
为了增加用户体验,移动设备中运用软件调整的方法,实现了“可变光圈”,由于这属于通过图像处理算法后期调整图像的亮暗程度并实现景深的调整,实际的效果并不是那么理想。而在结构上实现可变光圈,通过调整光圈结构的大小控制相机获取的进光量的大小,不但图像的效果好,还可以控制相机的景深,背景虚化的效果突出,甚至也可以做到很好的“人像模式”拍摄。
现有技术中可变光圈的镜头,主要是通过改变光圈的孔径,实现通光量的改变。其中大部分是通过改变光圈叶片的位置,实现光圈孔径的变化,也有一些是镜头内设置两个或多个孔径不同的光圈,根据需要将不同孔径的光圈移动至光轴处。但是,不论是何种结构,现有的可变光圈体积普遍较大,此外再加上驱动机构,使得具有可变光圈功能的镜头的体积较大,不利于摄像模组的小型化。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的一个目的在于提供一种可变光圈的光学镜头,可调节镜头的进光量。
本发明的另一个目的在于提供一种可变光圈的光学镜头,光圈厚度减小,有利于光学镜头的小型化。
本发明的另一个目的在于提供一种可变光圈的光学镜头,在不改变光圈结构的前提下实现进光量的改变,从而实现光圈结构的简化。
本发明的另一个目的在于提供一种包括上述可变光圈的光学镜头的摄像模组。
本发明的另一个目的在于提供一种包括所述可变光圈的光学镜头的便携式移动电子设备。
本发明的另一个目的在于提供一种调节光学镜头光圈大小的方法,该方法在不改变光圈结构的前提下实现进光量的改变,有利于光圈结构的简化以及小型化。
本发明的另一个目的在于提供一种成像方法,可得到由画面中心向外景深逐渐变化的图像。
本发明的另一个目的在于提供一种成像方法,可得到两侧清晰度不同的图像。
为实现以上目的,本发明的提供一种可变光圈的光学镜头,包括:
镜头;
光阑,设于所述镜头上方,其具有与所述镜头相对的通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;以及
驱动单元,用于驱动所述光阑相对于所述镜头发生位移,以使得所述通光孔的至少一部分与所述镜头之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
所述光阑的通光孔的内径固定,当所述通光孔与所述镜头之间的距离最小时,所述镜头的进光量最大;当所述通光孔与所述镜头之间的距离增加时,相对于光轴倾斜角度较大的部分光线被所述通光孔的边缘遮挡,因此所述镜头的进光量减少。本发明通过调整光阑与镜头的距离,实现了进光量的调整,也即实现了光圈的可变。
由于本发明的所述光阑仅需要在薄片上形成通光孔即可,其占用的体积极小,有利于光学镜头的小型化。此外,本发明与现有技术中改变光阑内径的方法不同,所述光阑的通光孔的内径固定,只是通过改变所述通光孔与所述镜头之间的距离,实现所述镜头进光量的改变,极大地简化了光阑的结构,有利于降低光阑的生产成本。
根据本发明的另外多个实施例,所述驱动单元设于所述镜头的上端面,所述驱动单元适于在温度或电流改变时发生变形,所述光阑安装于所述驱动单元,从而所述光阑随所述驱动单元的变形而发生移动。
根据本发明的另外多个实施例,所述可变光圈的光学镜头还包括光阑定位结构,所述光阑定位结构将所述光阑可移动地保持在所述镜头上方,当所述驱动单元不作用于所述光阑时,所述光阑由所述光阑定位结构保持在初始位置,当所述驱动单元作用于所述光阑时,所述光阑定位结构允许所述光阑在所述驱动单元的作用下发生位移。
根据本发明的一个实施例,所述光阑定位结构包括弹性元件,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述弹性元件设于所述光阑与所述镜筒之间。
进一步地,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述侧面围绕设置在所述镜筒的外侧,以使得所述光阑的位移由所述镜筒限位,所述通光孔形成于所述挡光面上。
根据本发明的一个实施例,所述光阑定位结构包括固定设置的第七磁场发生装置,所述第七磁场发生装置与所述光阑相对,所述光阑与所述第七磁场发生装置相对的部分为铁磁性物质,所述第七磁场发生装置为磁铁,利用所述光阑与所述第七磁场发生装置之间的磁性吸引力将所述光阑保持在固定位置,所述驱动单元包括第八磁场发生装置,所述第八磁场发生装置与所述第七磁场发生装置相对地设于所述光阑,所述第八磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变所述第八磁场发生装置产生的磁场,驱动所述光阑沿光轴发生移动;或者所述光阑定位结构包括设置在所述光阑上的第七磁铁发生装置以及固定设置在所述光阑外侧的铁磁性物质,利用所述第七磁场发生装置与所述铁磁性物质之间的磁性吸引力将所述光阑保持在固定位置,所述驱动单元包括第八磁场发生装置,所述第八磁场发生装置与所述第七磁场发生装置相对地设置,所述第八磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变所述第八磁场发生装置产生的磁场,驱动所述光阑沿光轴发生移动。
进一步地,所述光阑与所述外壳之间设有滚珠,所述光阑的外壁以及所述外壳的内壁均形成安装所述滚珠的导轨,从而所述光阑的移动方向由所述导轨限定。
根据本发明的一个实施例,所述光阑包括设于所述镜头上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述侧面围绕于所述镜头外侧,所述光阑的侧面与所述镜头之间的摩擦力大于所述光阑的重力,所述驱动单元克服所述光阑与所述镜头之间的摩擦力以驱动所述光阑。
根据本发明的多个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述通光孔形成于所述挡光面上,所述驱动单元包括至少三个磁场发生装置,其中一所述磁场发生装置设于所述光阑的侧面,一所述磁场发生装置设于所述镜筒的侧壁,其余至少一所述磁场发生装置围绕设置在所述光阑以及所述镜头外侧,所述驱动单元的各个所述磁场发生装置中至少有两个可选择地产生磁场,从而通过改变各个所述磁场发生装置之间的磁力作用,驱动所述镜头或所述光阑沿光轴发生移动。
根据本发明的多个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述通光孔形成于所述挡光面上,所述驱动单元包括两个磁场发生装置,其中一所述磁场发生装置设于所述光阑的侧面,另一所述磁场发生装置设于所述镜筒外壁或围绕设置在所述光阑的外侧,两所述磁场发生装置中至少一个可选择地产生磁场,从而通过改变两个所述磁场发生装置之间的磁力作用,驱动所述光阑沿光轴移动。
根据本发明的一个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括安装部、热变形片以及适于使所述热变形片温度升高的电热部件,所述安装部设置在所述镜筒的上端面,所述热变形片的后端设置于所述安装部,其前端悬空向前延伸,所述光阑与所述热变形片的前端连接,以使得所述光阑的通光孔与所述镜筒内的所述镜片相对,所述电热部件通电时使所述热变形片受热并发生弯曲,从而驱动所述光阑沿光轴发生位移。
进一步地,所述安装部为环形,所述驱动单元包括多个所述热变形片,各个所述热变形片设置在所述安装部的不同方向上,每一方向上的所述热变形片控制所述光阑在该方向上的位移,不同方向上的所述热变形片单独控制,从而所述光阑在不同方向的位移量可单独控制。
根据本发明的一个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括安装部以及压电结构,所述安装部设置在所述镜筒的上端面,所述压电结构的后端安装于所述安装部,其前端悬空向前延伸,所述光阑与所述压电结构的前端连接,使得所述光阑的所述通光孔与所述镜片相对,所述压电结构与电源电连接,通电时所述压电结构发生弯曲,带动所述光阑沿光轴发生位移。
根据本发明的一个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括环状的封装部、多个固定极板以及多个可动极板,所述封装部设置在所述镜筒的上端面,各所述固定极板安装在所述封装部的内环边缘,各所述固定极板与电源电连接,各所述可动极板设置在所述固定极板之间,且各个所述可动极板设置在所述封装部的不同方向,所述光阑的边缘与各所述可动极板连接,当所述固定极板通电时,各所述固定极板之间产生电场,改变电场强度可驱动所述可动极板发生移动,从而带动所述光阑沿光轴移动,各个所述可动极片的位移量单独控制,从而所述光阑在不同方向的位移量可单独控制。
进一步地,所述可变光圈的光学镜头还包括用于驱动所述镜头移动的镜头驱动单元。
根据本发明的一个实施例,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑与所述镜筒之间设有弹性元件,所述驱动单元包括多个SMA驱动线,各所述SMA驱动线的一端与所述光阑连接,另一端与所述光学镜头的基座连接,所述SMA驱动线通电时收缩,从而带动所述光阑发生位移。
进一步地,在所述光阑至少两个相对的侧面分别设有两根所述SMA驱动线,每一侧面的两所述SMA驱动线对称地从所述光阑的两端倾斜延伸到所述光学镜头的基座,各个侧面的所述SMA驱动线单独控制,从而所述光阑的各个侧面的位移量可根据需要进行调节,以使得所述光阑可沿光轴移动或相对所述镜头发生倾斜。
本发明还提供一种包括所述可变光圈的光学镜头的摄像模组。
本发明还提供一种包括所述可变光圈的光学镜头的便携式移动电子设备。
本发明还提供一种调节光学镜头光圈大小的方法,包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
使所述通光孔的至少一部分与所述镜头之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
本发明还提供一种成像方法,适于得到由画面中心向外景深逐渐变化的图像,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
获取图像时,沿所述镜头的光轴方向移动光阑,以改变所述通光孔与所述镜头之间的距离。
本发明还提供一种成像方法,适于得到两侧清晰度不同的图像,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
获取图像时,驱动所述光阑相对于所述镜头发生倾斜,使得所述通光孔的一侧与所述镜头之间的距离变化大,另一侧与所述镜头之间的距离变化小。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:本发明提供的可变光圈的光学镜头有利于实现小型化,适用于小型或微型摄像模组;本发明的可变光圈的光学镜头可以在一定的范围内选择不同的光圈值,也即光圈值的可选范围大;本发明提供的可变光圈的光学镜头可以实现“弧度景深”,能够带来很好的凸显主体、背景虚化的效果;使用本发明的可变光圈的光学镜头还可以获得两侧清晰度不同的图像,为摄影者提供了更多的选择;本发明调节光学镜头进光量的方法简单易于操作,是一种改变镜头光圈值的新思路。
附图说明
图1为本发明的一个优选实施例的示意图,其中驱动单元未示出;
图2A为本发明的一个优选实施例的光路示意图,显示了最小光圈的状态;
图2B为本发明的一个优选实施例的光路示意图,显示了最大光圈的状态;
图2C显示了光阑从初始位置发生移动的距离分别与光圈大小以及景深之间的关系。
图3A、3B、3C为本发明的一个优选实施例的光路示意图,显示了光源与光轴之间的距离增加时,空间角以及进光量的变化;
图4A为焦平面及其截面的示意图,显示了“弧形景深”的效果;
图4B为“弧形景深”的立体表达图;
图4C为“弧形景深”立体表达图的俯视图,图4D为“弧形景深”立体表达图的主视图,图4E为“弧形景深”立体表达图的侧视图;
图5为本发明的一个优选实施例的示意图,显示了光阑相对于镜头发生倾斜;
图6A为光阑相对于镜头倾斜时,景深变化效果立体表达的俯视图,图6B为光阑相对于镜头倾斜时,景深变化效果立体表达的主视图,图6C为光阑相对于镜头倾斜时,景深变化效果立体表达的左视图;
图7为本发明的实施例1的示意图;
图8为本发明的实施例2的示意图;
图9为本发明的实施例3的示意图;
图10为本发明的实施例4的示意图;
图11为本发明的实施例5的示意图;
图12为本发明的实施例6的示意图;
图13为本发明的实施例7的示意图;
图14为本发明的实施例8的示意图;
图15为本发明的实施例9的示意图;
图16为本发明的实施例10的示意图;
图17为实施例10的局部放大图;
图18为实施例10的部分示意图,显示了安装部以及热变形片;
图19为实施例10的局部放大图,显示了热变形片变形的示意图;
图20为本发明的实施例11的示意图;
图21为本发明的实施例12的示意图;
图22为实施例12的局部放大图;
图23为实施例12的部分示意图,显示了封装部、固定极片、可动极片以及光阑;
图24为实施例12的局部放大图,显示了可动极片发生位移的示意图;
图25为本发明的实施例13的示意图;
图26为本发明的实施例14的示意图;
图27为本发明的实施例14的示意图,显示了滚珠以及导轨;
图28为本发明的实施例15的主视图;
图29为本发明的实施例15的侧视图;
图30为本发明的实施例15的俯视图;
图31为本发明的实施例15的一个变形的俯视图;
图32为本发明的一个优选实施例的示意图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明提供的可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2以及驱动单元3。光阑2设于镜头1上方,光阑2具有与镜头1相对的通光孔20,外部光线经过通光孔20后进入镜头1,驱动单元3用于驱动光阑2相对于镜头1发生位移,以使得通光孔20的至少一部分与镜头1之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
本发明可变光圈的光学镜头是通过改变通光孔20与镜头1之间的距离,实现镜头1进光量的改变,进而达到可变光圈的效果。
通光孔20与镜头1之间距离的改变包括两种情况:一种情况为光阑2整体沿光轴方向发生移动,也即光阑2移动时,通光孔20的各个部分与镜头1之间距离的变化相等;另一种情况为光阑2相对于镜头1发生倾斜,通光孔20的一侧与镜头1之间的距离变化大,另一侧与镜头1之间的距离变化小,从而光阑2倾斜时,镜头1两侧通光量的变化不相同,进而得到两侧清晰度不同的图像。
光阑2整体沿光轴方向发生移动时,光圈改变的原理参考图2A、图2B、图2C:图2A、图2B中,光源与镜头1之间的相对位置不变,当光阑2与镜头1之间的距离为最大时(如图2A所示),镜头1接收到光源的光量为I1,空间角为θ1,当光阑2与镜头1之间的距离最小时(如图2B所示),镜头1接收到光源的光量为I2,空间角为θ2,θ2>θ1,I2比I1多出了虚线部分的光量,也即,在图2B的状态下镜头1的进光量比在图2的状态下镜头的进光量要大,光阑2离镜头1最远时光圈最小,随着光阑2与镜头1之间的距离减小,光圈大小逐渐变大,光阑2离镜头1最近时光圈最大。光阑2与镜头1间隔距离的每个值,都对应一个光圈值,因此通过调节光阑2与镜头1之间的距离,即可以获得期望的光圈值。
图2A、图2B还显示了光圈变化前后,同一位置处景深的变化情况:初始状态时,通光孔20与镜头1之间的距离最大(如图2A所示),此时进光量最少,镜头光圈为最小,景深最大;当通孔光20与镜头1之间的距离最小时(如图2B所示),同一位置处光源的进光量增加,前后弥散圆之间的距离减小,也即景深变小。
图2C显示了光阑2从初始位置发生移动的距离与光圈大小以及景深之间的关系。其中光阑2的初始位置是如图2A所示的远离镜头1的位置,当光阑2与镜头1之间的距离最大,也即光阑2移动距离最小时,进光量以及光圈为最小,此时景深最大;随着光阑2向镜头1方向移动,光阑2的移动距离变大,进光量以及光圈逐渐变大,景深逐渐变小,进光量以及光圈大小的变化参考图2C中的实线曲线,景深的变化参考图2C中的虚线曲线。值得一提的是,图2C中显示的进光量以及景深变化是相对于图像中的同一位置而言。
所述可变光圈的光学镜头还可以通过调节通光孔20与镜头1之间的距离实现“弧度景深”的效果,也即在图像中由画面中心向外,景深逐渐变化。
图3A、3B、3C显示了实现“弧度景深”的原理:随着光源离光轴的距离D增加,光源对镜头的空间角θ会越来越小,如图3A、3B、3C所示,θ3>θ4>θ5;随着光阑2沿光轴方向向下运动,光圈逐渐变大,同一位置的光源的空间角θ也会变大,随着距离D的增加,空间角θ的变化值也在增加,即造成各个位置景深变化速度不同,距离D为零时,空间角θ的变化速度最小,距离D的值越大,空间角θ的变化速度越大。换句话说,在光阑2移动的过程中,靠近光轴处的图像的景深变化最小,越靠近边缘处的图像,景深变化越大,因此在最终呈现的图像中,由画面中心向外,景深逐渐减小。因此,在获取图像时,使光阑2沿光轴向镜头1的方向移动,即可获得具有“弧度景深”效果的图像。
如图4A所示,焦平面中的同心圆环代表景深,焦平面截面中的横线代表景深大小,“弧度景深”能够带来很好的凸显主体、背景虚化的效果。
图4B为弧形景深的立体表达,其外观为中间厚、边缘薄的圆饼形,可以将立体表达图的厚度视为景深。图4C为立体表达图的俯视图,表示圆形的画面,图4D为立体表达图的主视图,其高度表示景深大小,图4E为立体表达图的侧视图。由图4B-图4E可以直观地看出,画面的中心厚度最大,也即画面中心的景深大,由画面的中心向外厚度逐渐减小,也即景深逐渐减小,并且景深的变化是非线性的,越靠近边缘,景深的变化越大。
光阑2相对于镜头1发生倾斜时,如图5所示,通光孔20的一侧与镜头1之间的距离变化大,也即该侧的进光量变化大,通光孔20的另一侧与镜头1之间的距离变化很小,也即该侧的进光量变化小,由于两侧进光量的变化不同,因此可以得到一侧清晰、一侧模糊的图像。
图6A为光阑2倾斜时景深立体表达的俯视图,其表示圆形的画面,图6B为景深立体表达的主视图,其高度表示景深大小,图6C为景深立体表达的左视图。由图6A、6B、6C可以直观地看出,由画面中心向外,一侧的景深逐渐减小,另一侧的景深基本不发生变化。
驱动单元3可以是音圈马达(VCM)、微电机驱动器(MEMS)、记忆合金驱动器(SMA)等能够驱动光阑2或镜头1运动的结构。驱动单元3的具体实施方式,在以下各实施例中具体描述。
进一步地,所述可变光圈的光学镜头还包括光阑定位结构4,光阑定位结构4用于将光阑2可移动地保持在镜头1的上方。当驱动单元3不作用于光阑2时,光阑2由光阑定位结构4保持在初始位置;当驱动单元3作用于光阑2时,光阑定位结构4允许光阑2发生位移。
光阑定位结构4可以是弹性元件,从而利用弹性元件的弹力将光阑2保持在镜头1的上方,驱动单元3克服弹性元件的弹力使光阑2移动;光阑定位结构4也可以是导轨结构,从而利用光阑2与导轨结构之间的摩擦力将光阑2保持在镜头1的上方,驱动单元3克服光阑2与导轨结构之间的摩擦力使光阑2沿导轨结构移动;光阑定位结构4还可以是磁性结构,利用磁性结构与光阑2之间的磁性吸引力将光阑2保持在镜头1的上方,驱动单元3克服磁性吸引力使光阑2发生移动。光阑定位结构4的具体实施方式在下文的实施例中做具体描述。
当然,在一些实施例中,也可以不包括光阑定位结构4,光阑2由驱动单元3定位,并随驱动单元3的移动而移动,具体的实施方式见实施例7、实施例10、实施例11。
【实施例1】
如图7所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3A以及光阑定位结构4A。光阑2A设于镜头1上方,光阑2A具有与镜头1相对的通光孔20,通光孔20起到限制光线的作用,外部光线经过通光孔20后进入镜头1,驱动单元3A用于驱动光阑2A沿镜头1的光轴方向移动。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12。光阑2A包括设于镜筒11上方的挡光面21以及从挡光面21的边缘向下延伸的侧面22。通光孔20形成于挡光面21,外部的光线经过通光孔20后射向镜片12。光阑2A的侧面22延伸到镜筒11的外侧,从而当光阑2A移动时,侧面22沿镜筒11的外壁移动。换句话说,镜头11对光阑2A的移动起到导向的作用,保证光阑2A在移动时始终沿着光轴的方向移动。
驱动单元3A实施为音圈马达,其包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在镜筒11侧壁的第二磁场发生装置32;以及设置在马达壳体39内壁的第三磁场发生装置33。驱动单元3A的至少两磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变各所述磁场发生装置之间的磁力作用,驱动镜头1或光阑2A沿光轴发生移动。
本实施例提供的驱动单元3A不仅可驱动光阑2A沿光轴方向移动,以改变光圈,还可以驱动镜头1沿光轴方向移动,以实现对焦。本实施例将可变光圈与自动对焦的功能整合,尽量利用光学镜头现有的结构来实现可变光圈的功能,有利于保证光学镜头的小型化,避免增加光学镜头的体积。
第二磁场发生装置32设置在镜筒11靠下的位置,以避免光阑2A沿镜筒11移动时,与第二磁场发生装置32发生干涉。
第一磁场发生装置31和第二磁场发生装置32均为线圈,当线圈通电时,第一磁场发生装置31、第二磁场发生装置32产生磁场;第三磁场发生装置33为磁铁,其自身产生磁场,且磁铁的结构确定后,其磁场为不可选择的。第一磁场发生装置31与第二磁场发生装置32为单独控制,当需要改变光圈值时,使第一磁场发生装置31通电,第一磁场发生装置31产生的磁场与第三磁场发生装置33的磁场相互作用,对光阑2施加作用力,使光阑2沿着光轴移动;当需要实现镜头1的对焦时,使第二磁场发生装置32通电,第二磁场发生装置32产生的磁场与第三磁场发生装置33的磁场相互作用,对镜头1施加沿光轴方向运动的力,进而实现镜头1的对焦,镜头1移动时,光阑2随之移动。
值得一提的是,利用音圈马达实现镜头的对焦为现有技术,因此本文不再详述实现镜头1对焦的具体结构,仅描述如何利用驱动单元3A对镜头1施加驱动力。
光圈定位结构4A包括设于光阑2A与镜头1之间的弹性元件41,弹性元件41为弹簧片。弹性元件41适于将光阑2A保持在远离镜头1的位置。也即在初始位置时,光阑2A与镜头1之间的距离最大,为最小光圈;通过调节第一磁场发生装置31与其他磁场发生装置之间的磁力作用,对光阑2A施加向镜头1方向移动的力,当磁力作用与弹性元件41的弹力达到平衡时,光阑2A保持在固定的位置,从而实现光圈值的改变;当需要回复到最小光圈时,撤去第一磁场发生装置31与其他磁场发生装置之间的磁力作用,光阑2A在弹性元件41的作用下复位。
弹性元件41设置在镜筒11的上表面与光阑2的挡光面21之间。
【实施例2】
如图8所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3B以及光阑定位结构4B。
实施例2的镜头1以及光阑2A的结构参考实施例1,实施例2与实施例1的不同之处在于驱动单元与光阑定位结构。
在实施例2中,驱动单元3B包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在镜筒11侧壁的第二磁场发生装置32;以及设置在马达壳体39内壁的第三磁场发生装置33。其中,第一磁场发生装置31和第三磁场发生装置33均为线圈,当线圈通电时,第一磁场发生装置31、第三磁场发生装置33产生磁场;第二磁场发生装置32为磁铁,其自身产生磁场。第一磁场发生装置31与第三磁场发生装置33为单独控制,当需要改变光圈时,分别使第一磁场发生装置31和第三磁场发生装置33通电,第一磁场发生装置31产生的磁场与第三磁场发生装置33产生的磁场相互作用,对光阑2施加作用力,光阑2沿着光轴移动;当需要实现镜头1的对焦时,使第三磁场发生装置33通电,第三磁场发生装置33产生的磁场与第二磁场发生装置32的磁场相互作用,对镜头1施加沿光轴方向运动的力,进而实现镜头1的对焦。
值得一提的是,当第一磁场发生装置31和第三磁场发生装置33均通电时,控制第三磁场发生装置33的通电量,以保证第三磁场发生装置33与第二磁场发生装置32之间的磁力作用不足以驱动镜头1发生位移,从而避免调整光圈时镜头1移动所引起的误差。
在实施例2中,光阑定位结构4B的弹性元件41为具有弹性形变能力的胶状材料。光阑定位结构4B还包括形成于镜筒11的侧壁的安装凸台42,安装凸台42与光阑2A的侧面22的底部相对,弹性元件41设置在安装凸台42与光阑2的侧面22的底部之间。
【实施例3】
如图9所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3C以及光阑定位结构4A。
实施例3的镜头1、光阑2A以及光阑定位结构4A的结构参考实施例1,实施例3与实施例1的不同之处在于驱动单元。
在实施例3中,驱动单元3C包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在镜筒11侧壁的第二磁场发生装置32;以及设置在马达壳体39内壁的第三磁场发生装置33。其中,第一磁场发生装置31为磁铁,其自身产生磁场;第二磁场发生装置32和第三磁场发生装置33均为线圈,当线圈通电时,第二磁场发生装置32、第三磁场发生装置33产生磁场。第二磁场发生装置32与第三磁场发生装置33为单独控制,当需要改变光圈时,使第三磁场发生装置33通电,第一磁场发生装置31的磁场与第三磁场发生装置33产生的磁场相互作用,对光阑2施加作用力,使光阑2沿着光轴移动;当需要实现镜头1的对焦时,使第二磁场发生装置32、第三磁场发生装置33通电,第三磁场发生装置33的磁场与第二磁场发生装置32的磁场相互作用,对镜头1施加沿光轴方向运动的力,进而实现镜头1的对焦。
值得一提的是,当第二磁场发生装置32和第三磁场发生装置33均通电时,控制第三磁场发生装置33的通电量,保证第三磁场发生装置33与第一磁场发生装置31之间的磁力作用不足以驱动光阑2发生位移,从而避免对焦时光阑2移动所引起的误差。
实施例1-3中,驱动单元3均包括三个磁场发生装置,为实现镜头1的驱动以及光阑2的驱动,至少两磁场发生装置可选择地产生磁场,也即其产生的磁场可以根据需要发生变化,从而根据需要驱动的对象,改变相应磁场发生装置之间的磁力作用,通过产生的磁力驱动镜头1或光阑2A沿光轴发生移动。当然,可以三个磁场发生装置均为线圈,但是考虑到成本以及控制的便捷性,优选地实施方式为两个磁场发生装置为线圈,一个磁场发生装置为磁铁。
【实施例4】
如图10所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3D以及光阑定位结构4A。
实施例4的镜头1、光阑2A以及光阑定位结构4A的结构参考实施例1,实施例4与实施例1的不同之处在于驱动单元。
在实施例4中,驱动单元3D包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在镜筒11侧壁的第二磁场发生装置32;设置在马达壳体39内壁、且与第一磁场发生装置31相对的第四磁场发生装置34;以及设置在马达壳体39内壁、且与第二磁场发生装置相对的第五磁场发生装置35。第一磁场发生装置31与第四磁场发生装置34中至少一个可选择地产生磁场,第二磁场发生装置32与第五磁场发生装置35中至少一个可选择地产生磁场,从而通过改变各所述磁场发生装置的磁力作用,驱动镜头1或光阑2A沿光轴发生移动。
其中,第一磁场发生装置31以及第五磁场发生装置35为磁铁,其自身产生磁场;第二磁场发生装置32以及第四磁场发生装置34为线圈,当线圈通电时,第二磁场发生装置32和第四磁场发生装置34产生磁场。需要单独改变光圈时,使第四磁场发生装置34通电,第一磁场发生装置31的磁场与第四磁场发生装置34产生的磁场相互作用,对光阑2施加作用力,使光阑2沿光轴方向移动;需要单独对焦时,使第二磁场发生装置32通电,第二磁场发生装置32产生的磁场与第五磁场发生装置35的磁场相互作用,对镜头1施加沿光轴方向运动的力,进而实现镜头1的对焦。当先完成对焦后,再需要改变光圈时,由于驱动单元3D的内部已经产生新的磁场,此时如果调整光阑2的移动,则需要根据已产生磁场对相应线圈中的电流作出校准,进行实现精确控制光圈值。
在其他的一些实施例中,还可以是第一磁场发生装置31以及第五磁场发生装置35分别为线圈,第二磁场发生装置32以及第四磁场发生装置34分别为磁铁。还可以第一磁场发生装置31以及第二磁场发生装置32分别为磁铁,第四磁场发生装置34以及第五磁场发生装置35分别为线圈。或者第一磁场发生装置31以及第二磁场发生装置32分别为线圈,第四磁场发生装置34以及第五磁场发生装置35分别为磁铁。具体实施方式参考实施例4,不再详述。
【实施例5】
如图11所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3E以及光阑定位结构4A。
实施例5的镜头1、光阑2A以及光阑定位结构4A的结构参考实施例1,实施例5与实施例1的不同之处在于驱动单元。
在实施例5中,驱动单元3E包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在马达壳体39内壁、且与第一磁场发生装置31相对的第六磁场发生装置36。其中,第一磁场发生装置31为线圈,第六磁场发生装置36为磁铁,需要改变光圈时,使第一磁场发生装置31通电,第一磁场发生装置31的产生磁场与第六磁场发生装置36的磁场相互作用,对光阑2A施加作用力,使光阑2A沿光轴方向移动。
【实施例6】
如图12所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3F以及光阑定位结构4A。
实施例6的镜头1、光阑2A以及光阑定位结构4A的结构参考实施例1,实施例6与实施例1的不同之处在于驱动单元。
在实施例6中,驱动单元3F包括:围绕设置在镜筒11以及光阑2A外侧的马达壳体39;设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;设置在马达壳体39内壁、且与第一磁场发生装置31相对的第六磁场发生装置36。其中,第一磁场发生装置31为磁铁,第六磁场发生装置36为线圈,需要改变光圈时,使第六磁场发生装置36通电,第一磁场发生装置31的磁场与第六磁场发生装置36产生的磁场相互作用,对光阑2A施加作用力,使光阑2A沿光轴方向移动。
【实施例7】
如图13所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A以及驱动单元3F。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12。光阑2A包括设于镜筒11上方的挡光面21以及从挡光面21的边缘向下延伸的侧面22。通光孔20形成于挡光面21,外部的光线经过通光孔20后射向镜片12。光阑2A的侧面22延伸到镜筒11的外侧,从而当光阑2A移动时,侧面22沿镜筒11的外壁移动。换句话说,镜头11对光阑2A的移动起到导向的作用,保证光阑2A在移动时始终沿着光轴的方向移动。
实施例7的驱动单元3F的结构参考实施例6。此处不再赘述。
在实施例7中,侧面22围绕在镜筒11的外侧,且侧面22与镜筒11之间接触,侧面22与镜筒11之间的摩擦力大于光阑2A的重力,从而利用摩擦力可将光阑2A保持在镜筒11上。驱动单元3F驱动光阑2A时,对光阑2A施加的外力克服光阑2A与镜筒11之间的摩擦力,使光阑2A沿镜筒11发生位移。值得一提的时,镜筒11的中心轴与镜头1的光轴重合,镜筒11起到导向的作用,保证光阑2A始终沿着光轴移动。
在该实施例中,不需要增加光阑定位结构4,可以在一定程度上简化镜头的整体结构。
【实施例8】
如图14所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2A、驱动单元3G以及光阑定位结构4A。
实施例7的镜头1、光阑2A以及光阑定位结构4A的结构参考实施例1,实施例7与实施例1的不同之处在于驱动单元。
在实施例7中,驱动单元3G包括:设置在光阑2A的侧面22的第一磁场发生装置31;以及设置在镜筒11外壁的第二磁场发生装置32,第一磁场发生装置31以及第二磁场发生装置32中至少一磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变所述磁场发生装置产生的磁场,驱动光阑2A沿光轴移动。
其中,第一磁场发生装置31为线圈,第二磁场发生装置32为磁铁。
【实施例9】
如图15所示,实施例8与实施例7的不同之处在于,第一磁场发生装置31为磁铁,第二磁场发生装置32为线圈。
【实施例10】
如图16-图19所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2B、驱动单元3H。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12,光阑2B为环状结构,光阑2B的中间通孔形成通光孔20。
驱动单元3H实施为MEMS微电热驱动器。驱动单元3H包括安装部301、热变形片302以及适于使热变形片302温度升高的电热部件。安装部301设置在镜筒11的上端面,热变形片302的后端设置于安装部301,其前端悬空向前延伸。光阑2B与热变形片302的前端连接,以使得光阑2B的通光孔20与镜筒11内的镜片12相对。电热部件通电时使热变形片302受热发生弯曲,从而带动光阑2B沿光轴发生位移。
由于热变形片302形变发生弯曲时,其后端受到安装部301的限位,因此只能使其前端发生弯曲,从而带动光阑2B发生位移。通过控制热变形片302的温度,可以控制其形变量,进而控制光阑2B的移动距离。
安装部301为环形,驱动单元3H包括多个热变形片302,各个热变形片302沿圆周设置在安装部301的内环边缘,且各个热变形片302从安装部301的内环边缘沿径向向内延伸。光阑2B的外环边缘与各个热变形片302的前端连接,从而当各热变形片302的前端向上或向下弯曲时,光阑2B随热变形片302的弯曲沿光轴向上或向下移动。
各个热变形片302可单独控制,从而各个热变形片302的形变量可以不同,以使得光阑2B相对镜头1发生倾斜,通光孔20一侧与镜头1之间的距离变化大,另一侧与镜头1之间的距离变化小。
热变形片302至少为四个,各个热变形片302设置在安装部301的不同方向上,每一方向上的热变形片302控制光阑2B在该方向上的位移,不同方向上的热变形片302单独控制,当需要光阑2B整体沿光轴移动时,使各个方向的热变形片302的形变量相同;当需要光阑2B向某一方向发生倾斜时,使该方向上的热变形片302的形变量大于或小于其他方向上的热变形片302的形变量,从而得到两侧清晰度不同的图像。
图18显示了多个热变形片302依次沿圆周设置的实施例,其中每一热变形片302可单独控制,从而光阑2B可以在多个方向上发生倾斜,此外,通过控制热变形片302的形变量,可以控制光阑2B的倾斜角度。
当然在其他的实施例中,各个热变形片302也可以不单独控制,从而简化热变形片302的位移。在这种情况下,各个热变形片302的位移量始终保持相同,光阑2B只沿光轴发生位移,不发生倾斜。
【实施例11】
如图20所示,实施例11提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2B、驱动单元3H以及镜头驱动单元5。
实施例11的镜头1、光阑2B以及驱动单元3H的结构参考实施例10。
实施例11还包括用于驱动镜头1移动的镜头驱动单元5,镜头驱动单元5包括驱动线圈51、驱动磁铁52以及驱动壳体53,驱动壳体53围绕设置在镜筒11的外侧,驱动线圈51和驱动磁铁52分别设置在镜筒11的侧壁以及驱动壳体53的内壁,驱动线圈51与驱动磁铁52之间适于产生磁力作用,从而驱动镜头1发生移动,实现对焦。
驱动单元3还可以实施为MEMS压电式马达。当驱动单元3为MEMS压电式马达时,驱动单元3与实施例11的区别在于,将热变形片302替换为由压电陶瓷材料做成的压电结构,当压电结构通电时,其发生弯曲,进而带动光阑2沿光轴移动。
【实施例12】
如图21-图24所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2B、驱动单元3I。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12,光阑2B为环状结构,光阑2B的中间通孔形成通光孔20。
驱动单元3I实施为MEMS静电式马达。驱动单元3I包括环状的封装部311、多个固定极板312以及多个可动极板313。封装部311设置在镜筒11的上端面,各固定极板312设置在封装部311的内环边缘,各固定极板312通过导线与电源电连接,各可动极板313设置在固定极板312之间,当固定极板312通电时,各固定极板312之间产生电场,改变电场强度可驱动可动极板313发生移动。光阑2B与各可动极板313连接,从而当可动极板313移动时,带动光阑2B沿光轴移动。
可动极板313至少为四个,各可动极板313设置在封装部311的不同方向上,每一方向上的可动极板313控制光阑2B在该方向上的位移,不同方向上的可动极板313单独控制,当需要光阑2B整体沿光轴移动时,使各个方向的可动极板313的位移量相同;当需要光阑2B向某一方向发生倾斜时,使该方向上的可动极板313的位移量大于或小于其他方向上的可动极板313的位移量,从而得到两侧清晰度不同的图像。
图23显示了多个可动极板313依次沿圆周设置的实施例,其中每一可动极板313可单独控制,从而光阑2B可以在多个方向上发生倾斜,此外,通过控制可动极板313的位移量,可以控制光阑2B的倾斜角度。
当然在其他的实施例中,各可动极板313也可以不单独控制,从而简化各可动极板313的位移。在这种情况下,各可动极板313的位移量始终保持相同,光阑2B只沿光轴发生位移,不发生倾斜。
【实施例13】
如图25所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2B、驱动单元3I以及镜头驱动单元5。
实施例13的镜头1、光阑2B以及驱动单元3I的结构参考实施例12。
实施例13还包括用于驱动镜头1移动的镜头驱动单元5,镜头驱动单元5包括驱动线圈51、驱动磁铁52以及驱动壳体53,驱动壳体53设置在镜头1外侧,驱动线圈51和驱动磁铁52分别设置在镜筒11的侧壁以及驱动壳体53的内壁,驱动线圈51与驱动磁铁52之间使用产生磁力作用,也驱动镜头1发生移动,实现对焦。
【实施例14】
如图26、27所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2C、驱动单元3J以及光阑定位结构4C。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12。光阑2C包括设于镜筒11上方的挡光面21以及从挡光面21的一侧向下延伸的侧面22C。通光孔20形成于挡光面21,外部的光线经过通光孔20后射向镜片12。光阑2C的侧面围绕于镜筒11的一侧。
光阑定位结构4C包括设置在光阑2C外侧的外壳42以及设置在外壳42内壁的第七磁场发生装置43,第七磁场发生装置43与光阑2C相对。光阑2C与第七磁场发生装置43相对的部分为铁磁性物质,第七磁场发生装置43为磁铁,从而光阑2C与第七磁场发生装置43之间的磁性吸引力将光阑2C保持在固定位置。
驱动单元3J包括设置在光阑2C的侧面22C的第八磁场发生装置38,第八磁场发生装置38与第七磁场发生装置43相对。第八磁场发生装置38为线圈,其可选择地产生磁场,当第八磁场发生装置38未通电时,光阑2C与第七磁场发生装置43之间的磁性吸引力将光阑2C稳定为保持在固定的位置;当第八磁场发生装置38通电时产生磁场,第八磁场发生装置38与第七磁场发生装置43之间的磁性作用力克服光阑2C与第七磁场发生装置43之间的作用力,使光阑2C在外力的作用下沿光轴移动。
光阑2C与外壳42之间设有滚珠44,光阑2C的侧面22C以及外壳42的内壁均形成安装滚珠44的导轨45,导轨45与镜头1的光轴平行,通过滚珠44以及导轨45可以限定光阑2C的运动方向,保证光阑2C沿光轴方向移动。
在其他的实施例中,也可以是第七磁场发生装置43设置在光阑2C上,外壳42与第七磁场发生装置43相对的部分为铁磁性物质,第八磁场发生装置38设置在外壳42上。
【实施例15】
如图28、29所示,提供一种可变光圈的光学镜头,包括镜头1、光阑2D、驱动单元3K以及光阑定位结构4A。光阑2D设于镜头1上方,光阑2D具有与镜头1相对的通光孔20,通光孔20起到限制光线的作用,外部光线经过通光孔20后进入镜头1,驱动单元3K用于驱动光阑2D沿镜头1的光轴方向移动。
镜头1包括镜筒11以及设置在镜筒11内的镜片12。光圈定位结构4A包括设于光阑2D与镜头1上端面之间的弹性元件41,弹性元件41为弹簧片或具有弹性形变能力的胶状材料。弹性元件41适于将光阑2D保持在远离镜头1的位置。
驱动单元3K实施为记忆合金驱动器,其包括多个SMA驱动线310,各SMA驱动线310的一端与光阑2D连接,另一端与所述光学镜头的基座连接,SMA驱动线310通电时收缩,从而驱动光阑2D向镜头1的方向移动,SMA驱动线310断电后恢复原始长度,光阑2D在弹性元件41的作用下复位。
在光阑2D至少两个相对的侧面分别设有两根SMA驱动线310,每一侧面的两SMA驱动线对称地从光阑2D的两端倾斜延伸到所述光学镜头的基座,同一侧面的两根SMA驱动线310同时收缩,可以保证光阑2D在该侧面的受力均匀。
在如图28、29、30所示的实施例中,驱动单元3K包括4根SMA驱动线310,4根驱动线分为两组分别设置在光阑2D两个相对的侧面。
在如图31所示的实施例中,驱动单元3K包括8根SMA驱动线310,8根驱动线分为4组分别设置在光阑2D的四个侧面。
各个侧面的SMA驱动线310可单独控制,从而各个侧面的位移量可以不同,以使得光阑2D可相对镜头1发生倾斜,也即通光孔20一侧与镜头1之间的距离变化大,另一侧与镜头1之间的距离变化小。
实施例1-实施例15中,镜筒11的上端具有挡光圈112(见图1),挡光圈112可以防止杂光进入镜片12。在本发明中,由于光阑2的存在,可以避免杂光进入镜片12,因此可以取消镜筒11上端的挡光圈,如图32所示。
本发明还提供一种包括上述各实施例的可变光圈的光学镜头的摄像模组。
本发明还提供一种包括上述各实施例的可变光圈的光学镜头的便携式移动电子设备,如手机、平板电脑等。
本发明还提供一种调节光学镜头光圈大小的方法,包括以下步骤:
于一镜头1的进光方向上提供一光阑2,光阑2具有通光孔20,光线经过通光孔20后进入镜头1;
使通光孔20的至少一部分与镜头1之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
在一个实施例中,驱动光阑2沿镜头1的光轴方向整体移动,使得通光孔20的各个部分与镜头1之间的距离变化相等。
在另一个实施例中,驱动光阑2相对于镜头1的光轴方向发生倾斜,使得通光孔20的一侧与镜头1之间的距离变化大,另一侧与镜头1之间的距离变化小。
本发明还提供一种成像方法,所述成像方法适于得到具有弧度景深效果的图像,也即在图像中,由画面中心向外,景深逐渐变化,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头1的进光方向上提供一光阑2,光阑2具有通光孔20,光线经过通光孔20后进入镜头1;
获取图像时,沿镜头1的光轴方向移动光阑2,以改变通光孔20与镜头1之间的距离。
进一步地,获取图像时,使光阑2向靠近镜头1的方向移动。
本发明还提供一种成像方法,所述成像方法适于得到两侧清晰度不同的图像,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头1的进光方向上提供一光阑2,光阑2具有通光孔20,光线经过通光孔20后进入镜头1;
获取图像时,驱动光阑2相对于镜头1发生倾斜,使得通光孔20的一侧与镜头1之间的距离变化大,另一侧与镜头1之间的距离变化小。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (22)
1.一种可变光圈的光学镜头,其特征在于,包括
镜头;
光阑,其设于所述镜头上方,具有与所述镜头相对的通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;以及
驱动单元,用于驱动所述光阑相对于所述镜头发生位移,以使得所述通光孔的至少一部分与所述镜头之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
2.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述驱动单元设于所述镜头的上端面,所述驱动单元适于在温度或电流改变时发生变形,所述光阑安装于所述驱动单元,从而所述光阑随所述驱动单元的变形而发生移动。
3.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,还包括光阑定位结构,所述光阑定位结构将所述光阑可移动地保持在所述镜头上方,当所述驱动单元不作用于所述光阑时,所述光阑由所述光阑定位结构保持在初始位置,当所述驱动单元作用于所述光阑时,所述光阑定位结构允许所述光阑在所述驱动单元的作用下发生位移。
4.根据权利要求3所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述光阑定位结构包括弹性元件,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述弹性元件设于所述光阑与所述镜筒之间。
5.根据权利要求4所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述侧面围绕设置在所述镜筒的外侧,以使得所述光阑的位移由所述镜筒限位,所述通光孔形成于所述挡光面上。
6.根据权利要求3所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述光阑定位结构包括固定设置的第七磁场发生装置,所述第七磁场发生装置与所述光阑相对,所述光阑与所述第七磁场发生装置相对的部分为铁磁性物质,所述第七磁场发生装置为磁铁,利用所述光阑与所述第七磁场发生装置之间的磁性吸引力将所述光阑保持在固定位置,所述驱动单元包括第八磁场发生装置,所述第八磁场发生装置与所述第七磁场发生装置相对地设于所述光阑,所述第八磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变所述第八磁场发生装置产生的磁场,驱动所述光阑沿光轴发生移动;或者所述光阑定位结构包括设置在所述光阑上的第七磁铁发生装置以及固定设置在所述光阑外侧的铁磁性物质,利用所述第七磁场发生装置与所述铁磁性物质之间的磁性吸引力将所述光阑保持在固定位置,所述驱动单元包括第八磁场发生装置,所述第八磁场发生装置与所述第七磁场发生装置相对地设置,所述第八磁场发生装置可选择地产生磁场,从而通过改变所述第八磁场发生装置产生的磁场,驱动所述光阑沿光轴发生移动。
7.根据权利要求6所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述光阑与所述外壳之间设有滚珠,所述光阑的外壁以及所述外壳的内壁均形成安装所述滚珠的导轨,从而所述光阑的移动方向由所述导轨限定。
8.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述光阑包括设于所述镜头上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述侧面围绕于所述镜头外侧,所述光阑的侧面与所述镜头之间的摩擦力大于所述光阑的重力,所述驱动单元克服所述光阑与所述镜头之间的摩擦力以驱动所述光阑。
9.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述通光孔形成于所述挡光面上,所述驱动单元包括至少三个磁场发生装置,其中一所述磁场发生装置设于所述光阑的侧面,一所述磁场发生装置设于所述镜筒的侧壁,其余至少一所述磁场发生装置围绕设置在所述光阑以及所述镜头外侧,所述驱动单元的各个所述磁场发生装置中至少有两个可选择地产生磁场,从而通过改变各个所述磁场发生装置之间的磁力作用,驱动所述镜头或所述光阑沿光轴发生移动。
10.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑包括设于所述镜筒上方的挡光面以及从所述挡光面的边缘向下延伸的侧面,所述通光孔形成于所述挡光面上,所述驱动单元包括两个磁场发生装置,其中一所述磁场发生装置设于所述光阑的侧面,另一所述磁场发生装置设于所述镜筒外壁或围绕设置在所述光阑的外侧,两所述磁场发生装置中至少一个可选择地产生磁场,从而通过改变两个所述磁场发生装置之间的磁力作用,驱动所述光阑沿光轴移动。
11.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括安装部、热变形片以及适于使所述热变形片温度升高的电热部件,所述安装部设置在所述镜筒的上端面,所述热变形片的后端设置于所述安装部,其前端悬空向前延伸,所述光阑与所述热变形片的前端连接,以使得所述光阑的通光孔与所述镜筒内的所述镜片相对,所述电热部件通电时使所述热变形片受热并发生弯曲,从而驱动所述光阑沿光轴发生位移。
12.根据权利要求11所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述安装部为环形,所述驱动单元包括多个所述热变形片,各个所述热变形片设置在所述安装部的不同方向上,每一方向上的所述热变形片控制所述光阑在该方向上的位移,不同方向上的所述热变形片单独控制,从而所述光阑在不同方向的位移量可单独控制。
13.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括安装部以及压电结构,所述安装部设置在所述镜筒的上端面,所述压电结构的后端安装于所述安装部,其前端悬空向前延伸,所述光阑与所述压电结构的前端连接,使得所述光阑的所述通光孔与所述镜片相对,所述压电结构与电源电连接,通电时所述压电结构发生弯曲,带动所述光阑沿光轴发生位移。
14.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑为环状结构,所述驱动单元包括环状的封装部、多个固定极板以及多个可动极板,所述封装部设置在所述镜筒的上端面,各所述固定极板安装在所述封装部的内环边缘,各所述固定极板与电源电连接,各所述可动极板设置在所述固定极板之间,且各个所述可动极板设置在所述封装部的不同方向,所述光阑的边缘与各所述可动极板连接,当所述固定极板通电时,各所述固定极板之间产生电场,改变电场强度可驱动所述可动极板发生移动,从而带动所述光阑沿光轴移动,各个所述可动极片的位移量单独控制,从而所述光阑在不同方向的位移量可单独控制。
15.根据权利要求11-14任一所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,还包括用于驱动所述镜头移动的镜头驱动单元。
16.根据权利要求1所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜片,所述光阑与所述镜筒之间设有弹性元件,所述驱动单元包括多个SMA驱动线,各所述SMA驱动线的一端与所述光阑连接,另一端与所述光学镜头的基座连接,所述SMA驱动线通电时收缩,从而带动所述光阑发生位移。
17.根据权利要求16所述的可变光圈的光学镜头,其特征在于,在所述光阑至少两个相对的侧面分别设有两根所述SMA驱动线,每一侧面的两所述SMA驱动线对称地从所述光阑的两端倾斜延伸到所述光学镜头的基座,各个侧面的所述SMA驱动线单独控制,从而所述光阑的各个侧面的位移量可根据需要进行调节,以使得所述光阑可沿光轴移动或相对所述镜头发生倾斜。
18.一种摄像模组,其特征在于,包括如权利要求1-17任一所述的可变光圈的光学镜头。
19.一种包括如权利要求1-17任一所述的可变光圈的光学镜头的便携式移动电子设备。
20.一种调节光学镜头光圈大小的方法,其特征在于,包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
使所述通光孔的至少一部分与所述镜头之间的距离在沿光轴的方向上发生变化。
21.一种成像方法,适于得到由画面中心向外景深逐渐变化的图像,其特征在于,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
获取图像时,沿所述镜头的光轴方向移动光阑,以改变所述通光孔与所述镜头之间的距离。
22.一种成像方法,适于得到两侧清晰度不同的图像,其特征在于,所述成像方法包括以下步骤:
于一镜头的进光方向上提供一光阑,所述光阑具有通光孔,光线经过所述通光孔后进入所述镜头;
获取图像时,驱动所述光阑相对于所述镜头发生倾斜,使得所述通光孔的一侧与所述镜头之间的距离变化大,另一侧与所述镜头之间的距离变化小。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110475055A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-19 | Oppo广东移动通信有限公司 | 光圈组件、摄像头模组和电子设备 |
CN110764334A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-02-07 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 光学装置、照相机及便携式电子设备 |
CN110989140A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学摄像镜头 |
CN111050043A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-21 | 维沃移动通信(杭州)有限公司 | 摄像模组及电子设备 |
CN114827483A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | 华为技术有限公司 | 驱动装置以及电子设备 |
TWI828317B (zh) * | 2022-09-16 | 2024-01-01 | 大立光電股份有限公司 | 成像鏡頭模組、相機模組與電子裝置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1031164A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Olympus Optical Co Ltd | 暗視野用対物レンズ |
JPH11183961A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Konica Corp | レンズ付きフィルムユニット |
CN2335165Y (zh) * | 1998-01-14 | 1999-08-25 | 力捷电脑股份有限公司 | 新式切换光圈机构 |
JP2004246127A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Konica Minolta Holdings Inc | 撮像装置及び携帯端末 |
JP2007249064A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Casio Comput Co Ltd | 可動絞り付き移動レンズ機構及びこのレンズ機構を備えたプロジェクタ |
CN102023457A (zh) * | 2009-09-09 | 2011-04-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 光圈装置及具有该光圈装置的取像模组 |
US20130242150A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | Michael B. Wittenberg | Electronic Device with Shape Memory Devices |
CN208506367U (zh) * | 2018-03-27 | 2019-02-15 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 可变光圈的光学镜头 |
-
2018
- 2018-03-27 CN CN201810260124.1A patent/CN108563012B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1031164A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Olympus Optical Co Ltd | 暗視野用対物レンズ |
JPH11183961A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Konica Corp | レンズ付きフィルムユニット |
CN2335165Y (zh) * | 1998-01-14 | 1999-08-25 | 力捷电脑股份有限公司 | 新式切换光圈机构 |
JP2004246127A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Konica Minolta Holdings Inc | 撮像装置及び携帯端末 |
JP2007249064A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Casio Comput Co Ltd | 可動絞り付き移動レンズ機構及びこのレンズ機構を備えたプロジェクタ |
CN102023457A (zh) * | 2009-09-09 | 2011-04-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 光圈装置及具有该光圈装置的取像模组 |
US20130242150A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | Michael B. Wittenberg | Electronic Device with Shape Memory Devices |
CN208506367U (zh) * | 2018-03-27 | 2019-02-15 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 可变光圈的光学镜头 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110764334A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-02-07 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 光学装置、照相机及便携式电子设备 |
CN110764334B (zh) * | 2019-01-31 | 2021-08-20 | 诚瑞光学(常州)股份有限公司 | 光学装置、照相机及便携式电子设备 |
CN110475055A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-19 | Oppo广东移动通信有限公司 | 光圈组件、摄像头模组和电子设备 |
CN110475055B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-08-31 | Oppo广东移动通信有限公司 | 光圈组件、摄像头模组和电子设备 |
CN111050043A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-21 | 维沃移动通信(杭州)有限公司 | 摄像模组及电子设备 |
CN111050043B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-06-04 | 维沃移动通信(杭州)有限公司 | 摄像模组及电子设备 |
CN110989140A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学摄像镜头 |
CN110989140B (zh) * | 2019-12-26 | 2022-05-03 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学摄像镜头 |
CN114827483A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | 华为技术有限公司 | 驱动装置以及电子设备 |
CN114827483B (zh) * | 2021-01-28 | 2023-08-22 | 华为技术有限公司 | 驱动装置以及电子设备 |
TWI828317B (zh) * | 2022-09-16 | 2024-01-01 | 大立光電股份有限公司 | 成像鏡頭模組、相機模組與電子裝置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108563012B (zh) | 2024-06-04 |
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