变焦镜头、成像模组和电子设备
技术领域
本申请涉及成像技术领域,特别涉及一种变焦镜头、成像模组和电子设备。
背景技术
用户存在拍摄近距离场景和拍摄远距离场景的需求,因此可以在电子设备上设置多个摄像头,例如长焦摄像头及普通焦距摄像头(相对长焦而言即为短焦摄像头),通过多个摄像头之间的切换实现电子设备焦距的变化,从而满足用户变焦拍摄的需求。这种多摄像头的设置,占用电子设备的空间,成本也高。
发明内容
本申请实施方式提供一种变焦镜头、成像模组和电子设备。
本申请实施方式的变焦镜头包括棱镜及多个透镜组。所述棱镜用于将第一方向的入射光朝第二方向反射至多个所述透镜组。所述第一方向与所述第二方向不同。在所述透镜组的光轴上且沿远离所述反射棱镜的方向上,多个所述透镜组依次包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组均能够在所述光轴方向上移动。当所述变焦镜头从短焦切换为长焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝接近所述棱镜的方向移动。当所述变焦镜头从长焦切换为短焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝远离所述棱镜的方向移动。所述变焦镜头还包括微透镜阵列。所述微透镜阵列设置在所述光轴上。
本申请实施方式的成像模组包括变焦镜头和感光元件。所述变焦镜头包括棱镜及多个透镜组。所述棱镜用于将第一方向的入射光朝第二方向反射至多个所述透镜组。所述第一方向与所述第二方向不同。在所述透镜组的光轴上且沿远离所述反射棱镜的方向上,多个所述透镜组依次包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组均能够在所述光轴方向上移动。当所述变焦镜头从短焦切换为长焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝接近所述棱镜的方向移动。当所述变焦镜头从长焦切换为短焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝远离所述棱镜的方向移动。所述变焦镜头还包括微透镜阵列。所述微透镜阵列设置在所述光轴上。所述感光元件设置在所述变焦镜头的像侧。所述感光元件能将所述变焦镜头的光信号转换为电信号。
本申请实施方式的电子设备包括成像模组和机壳,所述成像模组包括变焦镜头和感光元件。所述变焦镜头包括棱镜及多个透镜组。所述棱镜用于将第一方向的入射光朝第二方向反射至多个所述透镜组。所述第一方向与所述第二方向不同。在所述透镜组的光轴上且沿远离所述反射棱镜的方向上,多个所述透镜组依次包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组均能够在所述光轴方向上移动。当所述变焦镜头从短焦切换为长焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝接近所述棱镜的方向移动。当所述变焦镜头从长焦切换为短焦时,所述第二透镜组在所述光轴上的位置相对固定,所述第一透镜组和所述第三透镜组沿所述光轴朝远离所述棱镜的方向移动。所述变焦镜头还包括微透镜阵列。所述微透镜阵列设置在所述光轴上。所述感光元件设置在所述透镜组的光轴上且沿远离所述反射棱镜的方向上。所述成像模组安装在所述机壳上。
本申请实施方式的变焦镜头、成像模组和电子设备通过移动第一透镜组和第三透镜组使得变焦镜头的焦距可变,无需在电子设备中安装多个摄像头即可实现光学变焦,提高了成像质量的同时减少了摄像头的占用空间,且节省了成本。进一步地,由于在变焦镜头中加入了微透镜阵列,可以有效降低变焦镜头的光学总长。
本申请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,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请某些实施方式的电子设备的示意图;
图2是本申请某些实施方式的成像模组处于短焦状态的结构示意图;
图3是本申请某些实施方式的成像模组处于长焦状态的结构示意图;
图4a是本申请某些实施方式的成像模组的简化示意图;
图4b是本申请某些实施方式的成像模组的对焦示意图;
图4c是图4b成像模组对焦过程中图像的清晰度的直方图;
图5是本申请某些实施方式的变焦镜头的微透镜阵列呈同心圆阵列分布的示意图;
图6是本申请某些实施方式的变焦镜头的微透镜阵列呈同心圆阵列分布的示意图;
图7是本申请某些实施方式的变焦镜头的微透镜阵列呈矩形阵列分布的示意图;
图8是本申请某些实施方式的成像模组处于短焦状态的结构示意图;
图9是本申请某些实施方式的成像模组处于长焦状态的结构示意图;
图10是本申请某些实施方式的成像模组处于短焦状态的结构示意图;
图11是本申请某些实施方式的成像模组处于长焦状态的结构示意图;
图12是本申请某些实施方式的成像模组处于短焦状态的结构示意图;
图13是本申请某些实施方式的成像模组处于长焦状态的结构示意图;
图14是本申请某些实施方式的成像模组处于短焦状态的结构示意图;
图15是本申请某些实施方式的成像模组处于长焦状态的结构示意图;
图16是本申请某些实施方式的成像模组的装配示意图;
图17是本申请某些实施方式的成像模组的分解示意图;
图18是图16中成像模组沿XVII-XVII线的截面示意图;
图19是本申请某些实施方式的变焦镜头的透镜的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
请参阅图1,本申请实施方式的电子设备2000包括成像模组1000和机壳200。其中,电子设备2000可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、游戏机、智能手表、智能手环、头显设备、无人机、数字相机(Digital Still Camera,DSC)、数字摄录像机(Digital VideoCamcorder,DVC)、行车记录器等监视设备以及其它具备照相机或摄录像机的电子设备。本申请实施方式以电子设备2000是手机为例进行说明,可以理解,电子设备2000的具体形式并不限于手机。
成像模组1000与机壳200结合。机壳200可用于安装成像模组1000,或者说,机壳200可作为成像模组1000的安装载体。机壳200可对成像模组1000起到支撑、连接、保护等作用。机壳200还可用于安装电子设备2000的供电装置、成像装置、通信装置等功能模块,以使机壳200为功能模块提供防尘、防摔、防水等保护。机壳200的材料可为塑料、金属、玻璃等,在此不作限制。
请参阅图2和图3,本申请实施方式的成像模组1000可以包括变焦镜头100和感光元件402,感光元件402能将变焦镜头100汇聚而来的光信号转换为电信号以得到图像。
请参阅图2和图3,本申请实施方式的变焦镜头100括棱镜501及多个透镜组110,所述棱镜501用于将第一方向的入射光朝第二方向反射至多个透镜组110,第一方向与第二方向不同;在透镜组110的光轴o上且沿远离反射棱镜501的方向上,多个透镜组110依次包括第一透镜组10、第二透镜组20和第三透镜组30,第一透镜组10、第二透镜组20和第三透镜组30均能够在光轴o方向上移动。当变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜组30沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动;当变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜30组沿光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动。变焦镜头100还包括微透镜阵列80。微透镜阵列80设置在光轴o上。
本文所说的像侧是指感光元件402所在的一侧,物侧是指与像侧相对的一侧,像侧方向即透镜组110沿光轴运动时的远离棱镜501的方向,物侧方向即与像侧方向相背的方向,后文不再重复说明。
本申请实施方式的电子设备2000、成像模组1000和变焦镜头100通过移动第一透镜组10和第三透镜组30使得变焦镜头100的焦距可变,无需在电子设备2000中安装多个摄像头即可实现光学变焦,提高了成像质量的同时减少了摄像头的占用空间,且节省了成本。进一步地,由于在变焦镜头100中加入了微透镜阵列80,相较于没有设置微透镜阵列而言,有助于将经过透镜组110之后的光线提前汇聚到图像传感器402上,从而可以有效降低变焦镜头100的光学总长。
棱镜501用于改变变焦镜头100的入射光的入射方向,以实现变焦镜头100的潜望式结构,使得成像模组1000能够横向安装在电子设备2000(图1所示)上,尽量占用电子设备2000宽度方向的尺寸,而减少占用电子设备2000厚度方向的尺寸,满足用户对电子设备2000的轻薄需求。
在某些实施方式中,第一方向和第二方向呈90度夹角。此时棱镜501将变焦镜头100的入射光折弯90度。
在某些实施方式中,第一透镜组10可包括一个或多个透镜,第二透镜组20可包括一个或多个透镜,第三透镜组30可包括一个或多个透镜。本申请实施方式中,第一透镜组10包括两个透镜,分别为第一透镜101和第二透镜102;第二透镜组20包括三个透镜,分别为第三透镜201、第四透镜202和第五透镜203;第三透镜组30包括两个透镜,分别为第六透镜301和第七透镜302。第一透镜101、第二透镜102、第三透镜201、第四透镜202、第五透镜203、第六透镜301和第七透镜302可以全部是玻璃透镜或全部是塑料透镜,也可是部分为玻璃透镜,部分为塑料透镜。
在某些实施方式中,变焦镜头100在短焦与长焦的切换过程中,第二透镜组20在光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30可同步沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向或像侧方向移动。即,在变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30同步朝变焦镜头100的物侧方向移动;在变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30同步朝变焦镜头100的像侧方向移动。需要说明的是,同步可理解为:第一透镜组10和第三透镜组30在移动过程中二者的相对间距不变,即,第一透镜组10的移动方向和移动量与第三透镜组30的移动方向和移动量均相同。由于第一透镜组10和第三透镜组30为同步移动,可由一个控制器(图未示)同时控制第一透镜组10和第三透镜组30,控制逻辑更简单。
在某些实施方式中,变焦镜头100在短焦与长焦的切换过程中,第二透镜组20在光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30可同时沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向或像侧方向移动。即,在变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30同时朝变焦镜头100的物侧方向移动;在变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上保持固定不动,第一透镜组10和第三透镜组30同时朝变焦镜头100的像侧方向移动。变焦镜头100在短焦与长焦的切换过程中,第一透镜组10和第三透镜组30同时朝变焦镜头100的物侧方向或像侧方向移动,节省了透镜组110的移动时间,缩短了变焦镜头100的变焦时间。需要说明的是,在同时移动的过程中,第一透镜组10的移动方向与第三透镜组30的移动方向相同,而第一透镜组10的移动量与第三透镜组30的移动量可以相同,也可以不相同。
在某些实施方式中,变焦镜头100在短焦与长焦的切换过程中,第二透镜组20在光轴o上保持不动,第一透镜组10和第三透镜组30可先后沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向或像侧方向移动。即,在变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上保持固定不动,可第一透镜组10先朝变焦镜头100的物侧方向移动,然后第三透镜组30也朝变焦镜头100的物侧方向移动;或者第三透镜组30先朝变焦镜头100的物侧方向移动,然后第一透镜组10也朝变焦镜头100的物侧方向移动。在变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在光轴o上保持固定不动,可第一透镜组10先朝变焦镜头100的像侧方向移动,然后第三透镜组30也朝变焦镜头100的像侧方向移动;或者第三透镜组30先朝变焦镜头100的像侧方向移动,然后第一透镜组10也朝变焦镜头100的像侧方向移动。由于两个透镜组110移动的时间不同,第一透镜组10和第三透镜组30之间不会存在干扰的现象,变焦镜头100的变焦精度更高。
在变焦镜头100完成短焦与长焦的切换之后,成像模组1000可以由第二透镜组20沿光轴o移动以实现自动对焦。在自动对焦过程中,第二透镜组20根据感光元件402上得到的图像的清晰度确定在光轴o上的移动方向和在光轴o上的移动量。需要说明是,清晰度可通过对感光元件402上的图像进行处理后得到一个对比度值。即图像清晰与否可通过对比度值的大小来体现,具体地,对比度值越大,图像的清晰度越高。
具体地,自动对焦过程中,采用对比度检测算法实现自动对焦过程,第二透镜组20可沿着光轴o以固定步距移动。例如,如图4a、图4b和图4c所示,图4c的直方图的纵坐标表示在该位置的对比度值的大小,第二透镜组20每到达一个位置,感光元件402就获取一个图像,该图像就会产生一个对应的对比度值。在变焦镜头100完成短焦与长焦之间的切换后,变焦镜头100开始自动对焦,第一透镜组10、第三透镜组30及感光元件402在光轴o上均保持相对固定,第二透镜组20的初始位置为第一位置P1,对应的,感光元件402获取的第一图像具有第一对比度值,且该第一对比度值对应该第一图像的第一清晰度,若第二透镜组20向变焦镜头100的物侧方向移动一步距,到达第二位置P2,对应的,在第二透镜组20位于第二位置P2时,感光元件402获取的第二图像具有第二对比度值,且该第二对比度值对应该第二图像的第二清晰度,通过比较第一对比度值与第二对比度值之间的大小获取第一清晰度和第二清晰度之间的大小关系。若第一对比度值小于第二对比度值,则第一清晰度小于第二清晰度,即第二透镜组20在第二位置P2时,感光元件402获取的第二图像的清晰度高于第二透镜组20在第一位置P1时感光元件402获取的第一图像的清晰度,则第二透镜组20继续向变焦镜头100的物侧方向移动并到达第三位置P3,对应的,在第二透镜组20位于第三位置P3时,感光元件402获取的第三图像具有第三对比度值,且该第三对比度值对应第三图像的第三清晰度,通过比较第二对比度值与第三对比度值之间的大小获取第三清晰度和第二清晰度之间的大小关系,若第二对比度值小于第三对比度值,则第二清晰度小于第三清晰度,即,第二透镜组20在第三位置P3时,感光元件402获取的第三图像的清晰度高于第二透镜组20在第二位置P2时感光元件402获取的第二图像的清晰度,则第二透镜组20继续向变焦镜头100的物侧方向移动一步距并到达第四位置P4,在第二透镜组20位于第四位置P4时,感光元件402获取的第四图像具有第四对比度值,且该第四对比度值对应第四图像的第四清晰度,通过比较第三对比度值与第四对比度值之间的大小获取第四清晰度和第三清晰度之间的大小关系,若第三对比度值小于第四对比度值,则第四清晰度大于第三清晰度,即,第二透镜组20在第四位置P4时,感光元件402获取的第四图像的清晰度高于第二透镜组20在第三位置P3时感光元件402获取的第三图像的清晰度,则第二透镜组20继续向变焦镜头100的物侧方向移动一步距并到达第五位置P5,在第二透镜组20位于第五位置P5时,感光元件402获取的第五图像具有第五对比度值,且该第五对比度值对应第五图像的第五清晰度,通过比较第五对比度值与第四对比度值之间的大小获取第五清晰度和第四清晰之间的大小关系,由直方图可看出第五对比度值小于第四对比度值,则第五清晰度小于第四清晰度,即,第二透镜组20在第五位置P5时,感光元件402获取的第五图像的清晰度低于第二透镜组20在第四位置P4时感光元件402获取的第四图像的清晰度,则第二透镜组20返回第四位置P4,并完成对焦。当然,第二透镜组20也可以先向变焦镜头100的像侧方向移动,对焦方式类似,在此不一一赘述。通过逐步调节第二透镜组20的位置并对应检测感光元件402采集的图像的对比度,直至感光元件402采集的图像为最大对比度时,完成对焦。
在成像过程中,第一透镜组10和第三透镜组30的移动实现了变焦镜头4100在长焦和短焦之间切换,然后移动第二透镜组20实现变焦镜头100的自动对焦过程,第二透镜组20的移动不会对变焦镜头100的变焦产生影响。即,第一透镜组10和第三透镜组30的移动是进行变焦过程,第二透镜组20的移动是进行对焦过程,变焦镜头100的变焦过程和对焦过程互不影响,以使得变焦镜头100的对焦精度更高。在某些实施方式中,第一透镜组10和第三透镜组30是同步移动以实现变焦,此时第一透镜组10和第三透镜组30可看作为一个透镜组110,移动第二透镜组20实现自动对焦的控制逻辑比移动第一透镜组10和第三透镜组30实现对焦的控制逻辑更简单。
请参阅图2和图3,在某些实施方式中,图像传感器402位于光路的末端,光线经过微透镜阵列80的折射后最终汇聚到图像传感器402的表面,图像传感器402将汇聚的光线转换为电信号以成像。图像传感器402可以是互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor,CMOS)图像传感器或者电荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)图像传感器。图像传感器402可以是可见光图像传感器,也可以是红外图像传感器。
成像模组1000还可包括滤光片401,滤光片401设于图像传感器402之前。滤光片401可采用IR通过滤光片或IR截止滤光片等,可根据实际用途使用不同类型的滤光片。例如,当成像模组1000采用IR通过滤光片,且图像传感器402为红外图像传感器,则仅允许红外光线穿过滤光片401达到图像传感器402上,成像模组1000获取的是红外图像,红外图像可以用来进行虹膜识别,或者作为结构光测距用的结构光图像来获取深度信息,或者与可见光图像一起进行3D建模,或双目测距等。当成像模组1000采用IR截止滤光片,且图像传感器402为可见光图像传感器,则不允许红外光线穿过滤光片401,而允许可见光穿过滤光片401达到图像传感器402上,成像模组1000获取的是可见光图像,可以作为一般的拍摄需求使用。
请参阅图2、图3和图5,微透镜阵列80可包括多个微透镜801。多个微透镜801分布在垂直于光轴o的平面上。换句话说,多个微透镜801的中心所在的平面垂直于光轴o,以使得关于中心对称的入射光线能以相同的角度入射到微透镜阵列80,以减少变焦镜头100成像过程中的畸变。
请参阅图5,在某些实施方式中,多个微透镜801呈同心圆阵列分布。多个微透镜801均匀地分布在以e为圆心的多个同心圆上。相邻的同心圆之间的半径差可以是相等的,每个同心圆上的相邻的微透镜801之间的间隔也可以是相等的。也就是说,每相邻的两个微透镜801之间的间隔可以是相等的。在又一个例子中,每相邻的两个微透镜801之间的间隔为零,也就是说,每相邻的两个微透镜801之间相切。整个微透镜阵列80中的多个微透镜801可以看作是均匀分布的,以使得微透镜阵列80能将入射光线均匀地被折射,以减少成像过程中的畸变。
请参阅图6,在某些实施方式中,多个微透镜801呈同心圆阵列分布。多个微透镜801均匀地分布在以e为圆心的多个同心圆上。相邻的同心圆之间的半径差可以是相等的,每个同心圆上的相邻的微透镜801之间的间隔也可以是相等的,并且每个同心圆上的相邻的微透镜801之间的间隔很小,可以视为相连接,使得光路中大部分光线都经过微透镜801的折射最后汇聚在图像传感器402上,与较为稀疏地设置微透镜801相比,减少光线信号的损耗,提高成像性能。
请参阅图7,在某些实施方式中,多个微透镜801呈矩形阵列分布。在每一行上,相邻的微透镜801之间的间隔可以是相等的;在每一列上,相邻的微透镜801之间的间隔也可以是相等的。也就是说,每相邻的两个微透镜801之间可以间隔相等。在又一个例子中,每一行上相邻的微透镜801之间的间隔为零,且每一列上相邻的微透镜801之间的间隔也为零,也就是说,每相邻的两个微透镜801之间相切。整个微透镜阵列80中的多个微透镜801可以看作是均匀分布的,以使得微透镜阵列80能将入射光线均匀地被折射,以减少成像过程中的畸变。在一个例子中,每一行上,相邻的微透镜801之间的间隔为零,即相邻的微透镜801外切,使得光路中大部分光线都经过微透镜801的折射最后汇聚在图像传感器402上,与较为稀疏地设置微透镜801相比,减少光线信号的损耗,提高成像性能。在另一个例子中,每一列上,邻的微透镜801之间的间隔为零,即相邻的微透镜801外切,使得光路中大部分光线都经过微透镜801的折射最后汇聚在图像传感器402上,与较为稀疏地设置微透镜801相比,减少光线信号的损耗,提高成像性能。
请参阅图8和图9,在某些实施方式中,微透镜阵列80可以为第一透镜组10的一部分,随着第一透镜组10的移动而移动。此时,第一透镜组10包括第一透镜101、第二透镜102和微透镜阵列80;或者第一透镜组10仅包括微透镜阵列80。当第一透镜组10包括第一透镜101、第二透镜102和微透镜阵列80时,微透镜阵列80可以设置在第一透镜101的物侧,第一透镜101和第二透镜102之间或第二透镜102的像侧。当变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10(包括微透镜阵列80)和第三透镜组30沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动;当变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10(包括微透镜阵列80)和第三透镜30组沿光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动。微透镜阵列80为第一透镜组10的一部分,随着第一透镜组10的移动而移动,使得微透镜阵列80可以随着第一透镜组10的移动被调节到合适位置,从而能可调节地对入射光线进行折射,使得变焦镜头100能缩短光学总长的同时具有更好的成像性能。
请参阅图10和图11,在某些实施方式中,微透镜阵列80可以为第二透镜组20的一部分,随着第二透镜组20的移动而移动。此时,第二透镜组20包括第三透镜201、第四透镜202、第五透镜203和微透镜阵列80;或者第二透镜组20仅包括微透镜阵列80。当第二透镜组20包括第三透镜201、第四透镜202、第五透镜203和微透镜阵列80时,微透镜阵列80可以设置在第三透镜201的物侧、第三透镜201和第四透镜202之间、第四透镜202和第五透镜203之间或第五透镜203的像侧。当变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20(包括微透镜阵列80)在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜组30沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动;当变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20(包括微透镜阵列80)在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜30组沿光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动。当变焦镜头100控制第二透镜组20沿光轴o移动以实现自动对焦的时候,微透镜阵列80也对应地沿着光轴o移动以实现自动对焦。微透镜阵列80为第二透镜组20的一部分,随着第二透镜组20的移动而移动,使得微透镜阵列80可以随着第二透镜组20的移动被调节到合适位置,从而能可调节地对入射光线进行折射,使得变焦镜头100能缩短光学总长的同时具有更好的成像性能。
请参阅图12和图13,在某些实施方式中,微透镜阵列80可以为第三透镜组30的一部分,随着第三透镜组30的移动而移动。此时,第三透镜组30包括第六透镜301、第七透镜302和微透镜阵列80;或者第三透镜组30仅包括微透镜阵列80。当第三透镜组30包括第六透镜301、第七透镜302和微透镜阵列80时,微透镜阵列80可以设置在第六透镜301的物侧、第六透镜301和第七透镜302之间或第七透镜302的像侧。当变焦镜头100由短焦切换为长焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜组30(包括微透镜阵列80)沿光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动;当变焦镜头100由长焦切换为短焦时,第二透镜组20在光轴o上的位置相对固定,第一透镜组10和第三透镜组30(包括微透镜阵列80)沿光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动。微透镜阵列80为第三透镜组30的一部分,随着第三透镜组30的移动而移动,使得微透镜阵列80可以随着第三透镜组30的移动被调节到合适位置,从而能可调节地对入射光线进行折射,使得变焦镜头100能缩短光学总长的同时具有更好的成像性能。
请参阅图14和图15,在某些实施方式中,微透镜阵列80可以固定设置在棱镜501和第一透镜组10之间,即第一透镜组10的物侧方向。当变焦镜头100在短焦和长焦之间切换的时候,或者当变焦镜头100控制第二透镜组20沿光轴o移动以实现自动对焦的时候,微透镜阵列80始终保持在第一透镜组10的物侧固定不动。微透镜阵列80固定地设置在第一透镜组10的物侧,使得微透镜阵列80在能缩短变焦镜头100的光学总长的同时,不影响变焦镜头100控制第一透镜组10、第二透镜组20和第三透镜组30的变焦过程或者自动对焦过程,便于实现对变焦过程或者自动对焦过程较为简易的控制。
请参阅图2和图3,在某些实施方式中,微透镜阵列80可以固定设置在第三透镜组30与感光元件402之间,即第三透镜组30的像侧方向。当变焦镜头在短焦和长焦之间切换的时候,或者当变焦镜头100控制第二透镜组20沿光轴o移动以实现自动对焦的时候,微透镜阵列80始终保持在第三透镜组30的像侧固定不动。微透镜阵列80固定地设置在第三透镜组30的物侧,使得微透镜阵列80在能缩短变焦镜头100的光学总长的同时,不影响变焦镜头100控制第一透镜组10110、第二透镜组20110和第三透镜组30110的变焦过程或者自动对焦过程,便于实现对变焦过程或者自动对焦过程较为简易的控制。
当然,在其他实施方式中,微透镜阵列80还可以固定设置在第一透镜组10和第二透镜组20之间或第二透镜组20和第三透镜组30之间,此时微透镜阵列80设置在特定位置,设置在该位置能不阻碍第一透镜组10、第二透镜组20和第三透镜组30在变焦过程或者自动对焦过程中的移动。
在某些实施方式中,微透镜801可以是凸透镜或者凹透镜。例如,当微透镜阵列80固定地设置在第三透镜组30的像侧时,微透镜801可以是凸透镜。在另一个例子中,当微透镜阵列80为第二透镜组20的一部分,随着第二透镜组20的移动而移动,并且设置在第三透镜201的物侧时,微透镜801可以是凹透镜。
在某些实施方式中,变焦镜头100还可包括光阑103,光阑103可设于第一透镜组10上,具体地,光阑103可设于第一透镜101朝向棱镜501的一侧。在变焦镜头100在短焦与长焦的切换过程中,光阑103可与第一透镜组10一起沿光轴o移动。在变焦镜头100的物侧到像侧方向上,棱镜501、第一透镜组10(与光阑103一起)、第二透镜组20、第三透镜组30、滤光片401和感光元件402依次排列。
请一并参阅图2及图16至图18,本申请实施方式的变焦镜头100还包括壳体60、棱镜组件50、第一移动组件11、第二移动组件21以及第三移动组件31。棱镜组件50、第一移动组件11、第二移动组件21、第三移动组件31均收容在壳体60内。棱镜501安装在棱镜组件50内。第一透镜组10与光阑103一起安装在第一移动组件11内。第二透镜组20安装在第二移动组件21内。第三透镜组30安装在第三移动组件31内。需要说明的是,成像模组1000的感光元件402也可收容在壳体60内,具体地,可以固定在壳体60的尾端。
当变焦镜头100在短焦与长焦之间的切换过程中,棱镜组件50和第二移动组件21在光轴o上的位置均保持固定不变,使得棱镜501和第二透镜组20在变焦镜头100的光轴o上的位置也均保持固定不变。当变焦镜头100变焦完成后(即,完成短焦与长焦的切换之后),且变焦镜头100进行自动对焦的过程中,棱镜组件50、第一移动组件11和第三移动组件31在变焦镜头100的光轴o上的位置保持固定不变,使得棱镜501、第一透镜组10和第三透镜组30在变焦镜头100的光轴o上的位置也保持固定不变。
当变焦镜头100在短焦与长焦之间的切换过程中,第一移动组件11和第三移动组件31均能沿着光轴o移动,从而带动第一透镜组10和第三透镜组30也能沿着变焦镜头100的光轴o移动。请结合图3,具体地,当变焦镜头100从短焦切换为长焦时,第一移动组件11沿着变焦镜头100的光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动,从而带动第一透镜组10和光阑103朝变焦镜头100的物侧移动。当变焦镜头100从短焦切换为长焦时,第三移动组件31沿着变焦镜头100的光轴o朝变焦镜头100的物侧方向移动,从而带动第三透镜组30朝变焦镜头100的物侧移动。当变焦镜头100从长焦切换为短焦时,第一移动组件11沿着变焦镜头100的光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动,从而带动第一透镜组10和光阑103朝变焦镜头100的像侧移动。当变焦镜头100从长焦切换为短焦时,第三移动组件31沿着变焦镜头100的光轴o朝变焦镜头100的像侧方向移动,从而带动第三透镜组30朝变焦镜头100的像侧移动。
当变焦镜头100变焦完成后(即,完成短焦与长焦的切换之后),且变焦镜头100在进行自动对焦的过程中,棱镜组件50、第一移动组件11和第三移动组件31在变焦镜头100的光轴o上的位置保持固定不变,使得棱镜501、第一透镜组10和第三透镜组30在变焦镜头100的光轴o上的位置也保持固定不变。而第二移动组件21沿着变焦镜头100的光轴o移动,从而带动第二透镜组20沿着变焦镜头100的光轴o移动,移动方向与移动量采用前述的对比度检测算法来确定,在此不再赘述。
壳体60包括基板611、侧板612和盖板613。基板611、侧板612和盖板613围成收容空间614。棱镜组件50、第一移动组件11、第二移动组件21、第三移动组件31和感光元件402均设置在收容空间614内。
本申请实施方式的成像模组1000将变焦镜头100安装在壳体60内,在保证变焦镜头100可实现变焦和/或对焦的同时,壳体60也能对变焦镜头100起到保护作用。
为方便后续描述,变焦镜头100的光轴为o,平行于光轴o的方向被定义为x方向,垂直x方向的两个方向分别定义为y方向和z方向,即x方向、y方向和z方向两两互相垂直。
基板611包括承载面6111。承载面6111用于承载侧板612、变焦镜头100、滤光片401和感光元件402。基板611可以是长方体结构、正方体结构、圆柱体结构、或其他形状的结构等,在此不作限制,本申请实施方式中,基板611为长方体结构。
承载面6111上开设有滑轨6112,滑轨6112的延伸方向与变焦镜头100的光轴方向o平行,也即是与x方向平行。滑轨6112的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个。本实施方式中,滑轨6112的数量为两个。两个滑轨6112的长度相同。
侧板612自基板611的边缘环绕设置。侧板612垂直于基板611的承载面6111。侧板612可以通过胶合、螺合、卡和等方式设置在基板611上。侧板612还可以与基板611一体成型。
侧板612包括内侧面6121、外侧面6122、上表面6123和下表面6124。内侧面6121与外侧面6122相背,内侧面6121位于收容空间614内,外侧面6122位于收容空间614外,内侧面6121与上表面6123和下表面6124均连接,外侧面6122也与上表面6123和下表面6124均连接。上表面6123与下表面6124相背。下表面6124与基板611的承载面6111结合,上表面6123与基板611的承载面6111相背。
侧板612还包括平行于x方向的第一侧板6125和第二侧板6126。第一侧板6125和第二侧板6126相对。第一侧板6125的内侧面6121和/或第二侧板6126的内侧面6121上开设有滑槽6127和安装槽6128。例如,第一侧板6125的内侧面6121开设有滑槽6127和安装槽6128,或者,第二侧板6126的内侧面6121开设有滑槽6127和安装槽6128,或者,第一侧板6125的内侧面6121和第二侧板6126的内侧面6121上均开设有滑槽6127和安装槽6128。本实施方式中,第一侧板6125的内侧面6121和第二侧板6126的内侧面6121上均开设有滑槽6127和安装槽6128,滑槽6127的延伸方向与承载面6111平行。
滑槽6127与收容空间614连通,滑槽6127的延伸方向还与x方向平行,滑槽6127的槽深小于侧板612的厚度,也即是说,滑槽6127未贯穿侧板612的外侧面6122。在其他实施方式中,滑槽6127可贯穿侧板612的外侧面6122,以使得收容空间614与外界连通。第一侧板6125的内侧面6121和第二侧板6126的内侧面6121开设的滑槽6127的数量均可以是一个或多个。例如,第一侧板6125的内侧面6121开设有一个滑槽6127,第二侧板6126的内侧面6121开设有一个滑槽6127;再例如,第一侧板6125的内侧面6121开设有两个滑槽6127,第二侧板6126的内侧面6121开设有两个滑槽6127;又例如,第一侧板6125的内侧面6121开设有一个滑槽6127,第二侧板6126的内侧面6121开设有两个滑槽6127等等,在此不再一一列举。本实施方式中,第一侧板6125的内侧面6121和第二侧板6126的内侧面6121均开设有一个滑槽6127及两个安装槽6128。滑槽6127被垂直于x方向的面截得的形状为矩形、半圆形、或其他形状,例如其他规则形状或非规则的异形形状。
两个安装槽6128与收容空间614相通,安装槽6128的一端贯穿侧板612的上表面6123,另一端连接滑槽6127,安装槽6128的延伸方向可与滑槽6127的延伸方向垂直或倾斜。例如,安装槽6128的延伸方向与光轴方向垂直;或者安装槽6128的延伸方向与光轴o方向呈一定的倾斜角度(不为0度,可为30度、60度、75度等等)。本申请实施方式中,安装槽6128的延伸方向与x方向垂直,即,安装槽6128的延伸方向与滑槽6127的延伸方向垂直。
盖板613设置在侧板612上,具体地,盖板613可通过卡合、螺合、胶合等方式安装在侧板612的上表面6123。盖板613包括盖板本体6131和抵持部6132。盖板本体6131与侧板612相背的表面开设有入光口6133,入光口6133的深度方向可以与x方向垂直,以使成像模组1000整体呈潜望式的结构。
抵持部6132设置在盖板本体6131的两侧,具体地,抵持部6132位于盖板本体6131的与第一侧板6125和第二侧板6126分别对应的两侧。当盖板613安装在侧板612上时,抵持部6132位于安装槽6128内,且抵持部6132沿z方向的长度等于安装槽6128沿z方向的深度。抵持部6132位于安装槽6128内可以是:抵持部6132位于安装槽6128内并占据安装槽6128的部分空间;抵持部6132位于安装槽6128内还可以是:抵持部6132位于安装槽6128内并完全填充安装槽6128,此时,抵持部6132与安装槽6128的结合更为牢固,以使得盖板613和侧板612的连接更为牢固。在其他实施方式中,入光口6133并不局限于为开口结构,还可为透光实体结构,光线可从该透光实体结构入射进收容空间614内并进入棱镜组件50。
在某些实施方式中,至少一个移动组件包括滚珠,滚珠设置在对应移动组件的外壳与基板相对的底面上;和/或滚珠设置在对应移动组件的外壳与盖板相对的底面上。例如,第一移动组件11、第二移动组价21和第三移动组件31上均可设置滚珠;或者,第一移动组件11上设置滚珠,第二移动组件21和第三移动组件31上不设置滚珠;或者,第一移动组件11和第二移动组件21上均设置滚珠,第三移动组件31上不设置滚珠等等。本申请实施方式中,在第一移动组件11、第二移动组件21和第三移动组件31上均设置滚珠,以实现更好的移动第一移动组件11、第二移动组件21和第三移动组件31,减小移动过程中的阻力。滚珠可设置在第一移动组件11、第二移动组件21和第三移动组件31的外壳与基板611相对的底面上;或者,滚珠可分别设置在第一移动组件11、第二移动组件21和第三移动组件31的外壳与盖板613相对的底面上;或者,第一移动组件11上的滚珠是设置在第一移动组件11外壳与盖板613相对的底面上,第二移动组件21与第三移动组件31上的滚珠是分别设置在第二移动组件21与第三移动组件31的外壳与基板613相对的底面上等等。本申请实施方式中,滚珠设置在第一移动组件11、第二移动组件21和第三移动组件31的外壳与基板613相对的底面上。
第一移动组件11包括第一本体111和设置在第一本体111两侧的第一滑块112。第一本体111开设有与第一透镜组10对应的第一进光口113和第一出光口114,第一本体111形成有第一容置空间115以收容第一透镜组10,第一容置空间115通过第一进光口113和第一出光口114与收容空间614连通。
第一本体111包括相背的第一顶面116和第一底面117。第一顶面116与盖板613相对。第一底面117与基板611的承载面6111相对。第一移动组件11还可包括第一滚珠118,第一滚珠118设置在第一底面117上。具体地,第一底面117开设有第一凹槽119,第一滚珠118设于第一凹槽119内,位于第一底面117的第一凹槽119内的第一滚珠118与滑轨6112的底部抵触。
具体地,第一凹槽119与第一滚珠118的形状相匹配,例如,第一滚珠118为球形,运动阻力较小,第一凹槽119为半圆形凹槽,第一滚珠118的直径和第一凹槽119的直径相等,也即是说,第一滚珠118的一半位于第一凹槽119内,第一滚珠118和第一凹槽119的结合较为紧密,在第一滚珠118运动时,可带动第一本体111移动。滑轨6112可以是承载面6111上形成的延伸方向与x方向平行的凹槽,滑轨6112也可以是设置在承载面6111上延伸方向与x方向平行的凸块,凸块的与第一本体111的第一底面117相对的表面形成有与第一滚珠118配合的凹槽。在本实施方式中,滑轨6112为承载面6111上形成的延伸方向与x方向平行的凹槽。在第一移动组件11安装在收容空间614后,第一滚珠118的一部分位于滑轨6112内,并与滑轨6112的底面抵触。当然,第一顶面116上也可设置第一滚珠118,相应的第一顶面116上也可开设有第一凹槽119,此时,盖板613的内表面也可形成第一轨道,位于第一顶面116的第一凹槽119内的第一滚珠118与第一轨道的底部抵触,其中,第一轨道的结构与滑轨6112的结构类似,在此不再赘述。在第一顶面116上开设第一凹槽119,并对应设置第一滚珠118,使得第一本体111在移动过程中与第一顶面116之间的移动阻力更小。
在第一底面117或第一顶面116上,第一凹槽119的数量可为一个或多个。例如,第一凹槽119的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第一凹槽119的数量为三个。在第一底面117或第一顶面116上,第一滚珠118的数量可以是一个或多个。本实施方式中,第一滚珠118的数量与第一凹槽119的数量相同,也为三个。三个第一凹槽119间隔设置在第一底面117或第一顶面116上。
下面仅以第一底面117上的第一凹槽119、第一滚珠118、及滑轨6112为例进行说明,第一顶面116上的第一凹槽119、第一滚珠118、及第一轨道之间的关系以此参考,不做详细说明。具体地,在第一底面117上,滑轨6112的数量可根据三个第一凹槽119的位置确定,例如,三个第一凹槽119的连线平行于光轴O,则只需要设置一个滑轨6112即可;再例如,三个第一凹槽119分两组(下称第一组和第二组),第一组包括一个第一凹槽119,第二组包括两个第一凹槽119,且第一组的第一凹槽119不在第二组的两个第一凹槽119的连线上(即,三个第一凹槽119可围成三角形),则需要两个滑轨6112与第一组和第二组分别对应。本实施方式中,三个第一凹槽119分为第一组和第二组,第一组包括一个第一凹槽119,第二组包括两个第一凹槽119,第一组的第一凹槽119和第一滑轨6113对应,第二组的第一凹槽119和第二滑轨6114对应。如此,第一组的第一凹槽119对应的第一滚珠118在第一滑轨6113内运动(包括滑动、滚动、或边滚边滑),第二组的第一凹槽119对应的第一滚珠118在第二滑轨6114内运动,第一组对应的第一滚珠118和第二组对应的第一滚珠118分别被限制在第一滑轨6113和第二滑轨6114内,三个第一滚珠118围成三角形(位于第一滑轨6112内的第一滚珠118的中心为三角形的顶点),在保证运动稳定性的前提下,尽量减少第一滚珠118的数量,可减小运动阻力。而且,由于在y方向上,第一组对应的第一滚珠118的外壁的相背两侧被第一滑轨6113的内壁的相背两侧抵触,第二组对应的第一滚珠118的外壁的相背两侧被第二滑轨6114的内壁的相背两侧抵触,三个第一滚珠118围成三角形,可防止第一本体111在y方向上发生晃动或倾斜,从而保证成像模组1000的成像质量不受影响。
第一滑块112位于第一本体111的与第一侧板6125和/或第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。例如,第一滑块112位于第一本体111的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面;或,第一滑块112位于第一本体111的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面;或,第一滑块112位于第一本体111的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第一本体111的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。本实施方式中,第一滑块112位于第一本体111的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第一本体111的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。第一滑块112穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内,以使得第一滑块112可滑动地设置在滑槽6127内。
第一滑块112的数量与对应的安装槽6128的数量相匹配。具体地,位于第一本体111的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第一滑块112的数量与第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第一滑块112与两个安装槽6128一一对应;位于第一本体111的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第一滑块112的数量与第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第一滑块112与两个安装槽6128一一对应。在其他实施方式中,第一滑块112的数量也可少于安装槽6128的数量,例如位于第一本体111的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第一滑块112的数量少于第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量,位于第一本体111的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第一滑块112的数量少于第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量。而且,第一滑块112沿x方向的长度小于或等于安装槽6128沿x方向的长度,从而方便第一滑块112穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内。
第一透镜组10设置在第一容置空间115内。具体地,第一透镜组10可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第一容置空间115内。
第二移动组件21包括第二本体211和设置在第二本体211两侧的第二滑块212。第二本体211开设有与第二透镜组20对应的第二进光口213和第二出光口214,第二本体211形成有第二容置空间215以收容第二透镜组20,第二容置空间215通过第二进光口213和第二出光口214与收容空间614连通。
第二本体211包括相背的第二顶面216和第二底面217。第二顶面216与盖板613相对。第二底面217与基板611的承载面6111相对。第二移动组件20还可包括第二滚珠218,第二滚珠218设置在第二底面217上。具体地,第二底面217开设有第二凹槽219,第二滚珠218设于第二凹槽219内,位于第二底面217的第二凹槽219内的第二滚珠218与滑轨6112的底部抵触。
具体地,第二凹槽219与第二滚珠218的形状相匹配,例如,第二滚珠218为球形,运动阻力较小,第二凹槽219为半圆形凹槽,第二滚珠218的直径和第二凹槽219的直径相等,也即是说,第二滚珠218的一半位于第二凹槽219内,第二滚珠218和第二凹槽219的结合较为紧密,在第二滚珠218运动时,可带动第二本体211移动。在第二移动组件21安装在收容空间614后,第二滚珠218的一部分位于滑轨6112内,并与滑轨6112的底面抵触。当然,第二顶面216上也可设置第二滚珠218,相应的第二顶面216上也可开设有第二凹槽219,此时,盖板613的内表面也可形成第二轨道,位于第二顶面216的第二凹槽219内的第二滚珠218与第二轨道的底部抵触,其中,第二轨道的结构与滑轨6112的结构类似,在此不再赘述。第一轨道和第二轨道可互为贯通,形成同一轨道。轨道与滑轨6112的结构类似。
在第二底面217或第二顶面216上,第二凹槽219的数量可为一个或多个。例如,第二凹槽219的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第二凹槽219的数量为三个。在第二底面217或第二顶面216上,第二滚珠218的数量可以是一个或多个。本实施方式中,第二滚珠218的数量与第二凹槽219的数量相同,也为三个。三个第二凹槽219间隔设置在第二底面217或第二顶面216上。
下面仅以第二底面217上的第二凹槽219、第二滚珠218、及滑轨6112为例进行说明,第二顶面216上的第二凹槽219、第二滚珠218、及第二轨道之间的关系以此参考,不做详细说明。具体地,在第二底面217上,三个第二凹槽219分为第一组和第二组,第一组包括一个第二凹槽219,第二组包括两个第二凹槽219,第一组的第二凹槽219和第一滑轨6113对应,第二组的第二凹槽219和第二滑轨6114对应。如此,第一组的第二凹槽219对应的第二滚珠218在第一滑轨6113内运动(包括滑动、滚动、或边滚边滑),第二组的第二凹槽219对应的第二滚珠218在第二滑轨6114内运动,第一组对应的第二滚珠218和第二组对应的第二滚珠218分别被限制在第一滑轨6113和第二滑轨6114内,三个第二滚珠218围成三角形(位于第一滑轨6113内的第二滚珠218的中心为三角形的顶点),在保证运动稳定性的前提下,尽量减少第二滚珠218的数量,可减小运动阻力。而且,由于在y方向上,第一组对应的第二滚珠218的外壁的相背两侧被第一滑轨6113的内壁的相背两侧抵触,第二组对应的第二滚珠218的外壁的相背两侧被第二滑轨6114的内壁的相背两侧抵触,三个第二滚珠218围成三角形,可防止第二本体211在y方向上发生晃动或倾斜,从而保证成像模组1000的成像质量不受影响。
第二滑块212位于第二本体211的与第一侧板6125和/或第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。例如,第二滑块212位于第二本体211的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面;或,第二滑块212位于第二本体211的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面;或,第二滑块212位于第二本体211的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第二本体211的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。本实施方式中,第二滑块212位于第二本体211的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第二本体211的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。第二滑块212穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内,以使得第二滑块212可滑动地设置在滑槽6127内。
第二滑块212的数量与对应的安装槽6128的数量相匹配。具体地,位于第二本体211的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第二滑块212的数量与第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第二滑块212与两个安装槽6128一一对应;位于第二本体211的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第二滑块212的数量与第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第二滑块212与两个安装槽6128一一对应。在其他实施方式中,第二滑块212的数量也可少于安装槽6128的数量,例如位于第二本体211的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第二滑块212的数量少于第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量,位于第二本体211的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第二滑块212的数量少于第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量。而且,第二滑块212沿x方向的长度小于或等于安装槽6128沿x方向的长度,从而方便第二滑块212穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内。
第二透镜组20设置在第二容置空间215内。具体地,第二透镜组20可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第二容置空间215内。
第三移动组件31包括第三本体311和设置在第三本体311两侧的第三滑块312。第三本体311开设有于第三透镜组30对应的第三进光口313和第三出光口314,第三本体311形成有第三容置空间315以收容第三透镜组30,第三容置空间315通过第三进光口313和第三出光口314与收容空间614连通。
第三本体311包括相背的第三顶面316和第三底面317。第三顶面316与盖板613相对。第三底面317与基板611的承载面6111相对。第三移动组件31还可包括第三滚珠318,第三滚珠318设置在第三底面317上。具体地,第三底面317开设有第三凹槽319,第三滚珠318设于第三凹槽319内,位于第三底面317的第三凹槽319内的第三滚珠318与滑轨6112的底部抵触。
具体地,第三凹槽319与第三滚珠318的形状相匹配,例如,第三滚珠318为球形,运动阻力较小,第三凹槽319为半圆形凹槽,第三滚珠318的直径和第三凹槽319的直径相等,也即是说,第三滚珠318的一半位于第三凹槽319内,第三滚珠318和第三凹槽319的结合较为紧密,在第三滚珠318运动时,可带动第三本体311移动。在第三移动组件31安装在收容空间614后,第三滚珠318的一部分位于滑轨6112内,并与滑轨6112的底面抵触。当然,第三顶面316上也可设置第三滚珠318,相应的第三顶面316上也可开设有第三凹槽319,此时,盖板613的内表面也可形成第三轨道,位于第三顶面316的第三凹槽319内的第三滚珠318与第二轨道的底部抵触,其中,第三轨道的结构与滑轨6112的结构类似,在此不再赘述。第一轨道、第二轨道和第三轨道可互为贯通,形成同一轨道。轨道与滑轨6112的结构类似。
在第三底面317或第三顶面316上,第三凹槽319的数量可为一个或多个。例如,第三凹槽319的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第三凹槽319的数量为三个。在第三底面317或第三顶面316上,第三滚珠318的数量可以是一个或多个。本实施方式中,第三滚珠318的数量与第三凹槽319的数量相同,也为三个。三个第三凹槽319间隔设置在第三底面317上。
下面仅以第三底面317上的第三凹槽319、第三滚珠318、及滑轨6112为例进行说明,第三顶面316上的第三凹槽319、第三滚珠318、及第三轨道之间的关系以此参考,不做详细说明。具体地,在第二底面217上,三个第三凹槽319分为第一组和第二组,第一组包括一个第三凹槽319,第二组包括两个第三凹槽319,第一组的第三凹槽319和第一滑轨6113对应,第二组的第三凹槽319和第二滑轨6114对应。如此,第一组的第三凹槽319对应的第三滚珠318在第一滑轨6113内运动(包括滑动、滚动、或边滚边滑),第二组的第三凹槽319对应的第三滚珠318在第二滑轨6114内运动,第一组对应的第三滚珠318和第二组对应的第三滚珠318分别被限制在第一滑轨6113和第二滑轨6114内,三个第三滚珠318围成三角形(位于第一滑轨6113内的第三滚珠318的中心为三角形的顶点),在保证运动稳定性的前提下,尽量减少第三滚珠318的数量,可减小运动阻力。而且,由于在y方向上,第一组对应的第三滚珠318的外壁的相背两侧被第一滑轨6113的内壁的相背两侧抵触,第二组对应的第三滚珠318的外壁的相背两侧被第二滑轨6114的内壁的相背两侧抵触,三个第三滚珠318围成三角形,可防止第三本体311在y方向上发生晃动或倾斜,从而保证成像模组1000的成像质量不受影响。
第三滑块312位于第三本体311的与第一侧板6125和/或第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。例如,第三滑块312位于第三本体311的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面;或,第三滑块312位于第三本体311的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面;或,第三滑块312位于第三本体311的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第三本体311的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。本实施方式中,第三滑块312位于第三本体311的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面,且位于第三本体311的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面。第三滑块312穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内,以使得第三滑块312可滑动地设置在滑槽6127内。
第三滑块312的数量与对应的安装槽6128的数量相匹配。具体地,位于第三本体311的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第三滑块312的数量与第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第三滑块312与两个安装槽6128一一对应;位于第三本体311的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第三滑块312的数量与第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量相同,均为两个,两个第三滑块312与两个安装槽6128一一对应。在其他实施方式中,第三滑块312的数量也可少于安装槽6128的数量,例如位于第三本体311的与第一侧板6125的内侧面6121相对的表面的第三滑块312的数量少于第一侧板6125的内侧面6121开设的安装槽6128的数量,位于第三本体311的与第二侧板6126的内侧面6121相对的表面的第三滑块312的数量少于第二侧板6126的内侧面6121开设的安装槽6128的数量。而且,第三滑块312沿x方向的长度小于或等于安装槽6128沿x方向的长度,从而方便第三滑块312穿设安装槽6128后滑入滑槽6127内。
第三透镜组30设置在第三容置空间315内。具体地,第三透镜组30可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第三容置空间315内。
棱镜组件50可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在承载面6111上,棱镜组件50还可与基板611一体成型。棱镜组件50包括进光通孔512、出光通孔511和第四容置空间513。进光通孔512和出光通孔513将第四容置空间513与收容空间614连通。棱镜组件50包括棱镜501,棱镜501设置在第四容置空间513内。具体地,棱镜501可通过胶合、卡合等方式安装在棱镜组件50内。棱镜501包括入射面5011、反射面5012和出射面5013,反射面5012倾斜连接入射面5011和出射面5013,反射面5012与承载面6111的夹角可以是15度、30度、45度、60度、75度等等,本实施方式中,反射面5012与承载面6111的夹角为45度。入射面5011与进光通孔512相对,出射面5013与出光通孔511相对。棱镜501用于改变从进光通孔512进入的光线的出射方向。棱镜501可以是三棱镜,具体地,棱镜501的截面为直角三角形,直角三角形的两条直角边分别由入射面5011和出射面5013形成,直角三角形的斜边由反射面5012形成。
本申请实施方式的变焦镜头100还包括驱动件70,驱动件70设置在壳体60内,驱动件70包括第一驱动件71、第二驱动件72和第三驱动件73。第一驱动件71与第一移动组件11的第一本体111连接,第二驱动件72与第二移动组件21的第二本体211连接,第三驱动件73与第三移动组件31的第三本体311连接。第一驱动件71用于驱动第一本体111移动,以带动第一本体111内的第一透镜组10移动;第二驱动件72用于驱动第二本体211移动,以带动第二本体211内的第二透镜组20移动;第三驱动件73用于驱动第三本体311移动,以带动第三本体311内的第三透镜组30移动。
第一驱动件71包括第一线圈711和第一磁铁712。
第一线圈711为一个或多个,例如,第一线圈711的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第一线圈711的数量为一个。第一线圈711设置在第一侧板6125或第二侧板6126上,本实施方式中,第一线圈711设置在第一侧板6125上,第一线圈711可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第一侧板6125上。在其他实施方式中,第一线圈711为两个,两个第一线圈711分别相对设置在第一侧板6125和第二侧板6126上。第一线圈711可以设置在第一侧板6125的任意位置,例如,第一线圈711可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第一透镜组10和第二透镜组20之间;或者,第一线圈711可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于棱镜组件50和第一透镜组10之间等等,在此不再赘述。本实施方式中,第一线圈711设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第一透镜组10和第二透镜组20之间。在其他实施方式中,第一线圈711可以设置在第一移动组件11上并与第一磁铁712相对。
第一磁铁712与第一本体111连接,第一磁铁712可设置在第一本体111的任意位置上,例如,第一磁铁712设置在第一本体111的与第二移动组件21相对的表面,或者,第一磁铁712设置在第一本体111的与棱镜组件50相对的表面等。本实施方式中,第一磁铁712设置在第一本体111的与第二移动组件21相对的表面。第一磁铁712可通过螺合、胶合、卡合等方式安装在第一本体111上。第一磁铁712可以是具有磁性的金属,例如,第一磁铁712可以是铁、钴和镍中任意一种,或者,第一磁铁712可以是由铁、钴和镍中至少两种组成的合金。
在其他实施方式中,第一磁铁712设置在第一侧板6125或第二侧板6126上,第一线圈711设置在第一本体111上。第一线圈711还可设置在棱镜组件50上的任意位置,例如,第一线圈711设置在棱镜组件50的与第一本体111相对的表面,此时,第一磁铁712可设置在第一本体111上的任意位置,例如,第一磁铁712设置在第一本体111的与棱镜组件50相对的表面。第一线圈711和第一磁铁712的安装位置可以互换,例如,第一磁铁712设置在棱镜组件50的与第一本体111相对的表面;第一线圈711设置在第一本体111的与棱镜组件50相对的表面。
第二驱动件72包括第二线圈721和第二磁铁722。
第二线圈721为一个或多个,例如,第二线圈721的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第二线圈721的数量为一个。第二线圈721设置在第一侧板6125或第二侧板6126上,本实施方式中,第二线圈721设置在第一侧板6125上,第二线圈721可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第一侧板6125上。在其他实施方式中,第二线圈721为两个,两个第二线圈721分别相对设置在第一侧板6125和第二侧板6126上。第二线圈721可以设置在第一侧板6125的任意位置,例如,第二线圈721可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第二透镜组20和第三透镜组30之间;或者,第二线圈721可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第一透镜组10和第二透镜组20之间等等,在此不再赘述。本实施方式中,第二线圈721设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第二透镜组20和第三透镜组30之间。在其他实施方式中,第二线圈721可以设置在第二移动组件21上并与第二磁铁722相对。
第二磁铁722与第二本体211连接,第二磁铁722可设置在第二本体211的任意位置上,例如,第二磁铁722设置在第二本体211的与第三移动组件31相对的表面,或者,第二磁铁722设置在第二本体211的与第一移动组件11相对的表面等。本实施方式中,第二磁铁722设置在第二本体211的与第三移动组件31相对的表面。第二磁铁722可通过螺合、胶合、卡合等方式安装在第二本体211上。第二磁铁722可以是具有磁性的金属,例如,第二磁铁722可以是铁、钴和镍中任意一种,或者,第二磁铁722可以是由铁、钴和镍中至少两种组成的合金。
第三驱动件73包括第三线圈731和第三磁铁732。
第三线圈731为一个或多个,例如,第三线圈731的数量为一个、两个、三个、四个、甚至更多个等,本实施方式中,第三线圈731的数量为一个。第三线圈731设置在第一侧板6125或第二侧板6126上,本实施方式中,第三线圈731设置在第一侧板6125上,第三线圈731可通过胶合、螺合、卡合等方式安装在第一侧板6125上。在其他实施方式中,第三线圈731为两个,两个第三线圈731分别相对设置在第一侧板6125和第二侧板6126上。第三线圈731可以设置在第一侧板6125的任意位置,例如,第三线圈731可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第三透镜组30和感光元件402之间;或者,第三线圈731可以设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第二透镜组20和第三透镜组30之间等等,在此不再赘述。本实施方式中,第三线圈731设置在第一侧板6125的内侧面6121,并位于第三透镜组30和感光元件402之间。在其他实施方式中,第三线圈731可以设置在第三移动组件31上并与第三磁铁732相对。
第三磁铁732与第三本体311连接,第三磁铁732可设置在第三本体311的任意位置上,例如,第三磁铁732设置在第三本体311的与第三移动组件31相对的表面,或者,第三磁铁732设置在第三本体311的与第二移动组件21相对的表面等。本实施方式中,第三磁铁732设置在第三本体311的与感光元件402相对的表面。第三磁铁732可通过螺合、胶合、卡合等方式安装在第三本体311上。第三磁铁732可以是具有磁性的金属,例如,第三磁铁732可以是铁、钴和镍中任意一种,或者,第三磁铁732可以是由铁、钴和镍中至少两种组成的合金。
在第一线圈711通电时,第一线圈711和第一磁铁712之间产生洛伦兹力,由于第一线圈711是固定在第一侧板6125或第二侧板6126上,所以第一磁铁712被洛伦兹力推动以使得第一移动组件11的第一本体111沿着第一滑轨6113和第二滑轨6114移动。在第二线圈721通电时,第二线圈721和第二磁铁722之间产生洛伦兹力,第二磁铁722被洛伦兹力推动以使得第二移动组件21的第二本体211沿第一滑轨6113和第二滑轨6114移动。在第三线圈731通电时,第三线圈731和第三磁铁732之间产生洛伦兹力,第三磁铁732被洛伦兹力推动以使得第三移动组件31的第三本体311沿第一滑轨6113和第二滑轨6114移动。变焦镜头100对第一线圈711通电以控制第一本体111在x方向上移动,通过对第二线圈721通电以控制第二本体211在x方向上移动,通过对第三线圈731通电以控制第三本体311在x方向上移动。另外,第一线圈711和第三线圈731可同时通电,即第一透镜组10和第三透镜组30同时进行移动,以节省变焦镜头100的移动变焦时间。需要说明的是,第一线圈711和第三线圈731通入的电流方向相同,以使得第一透镜组10和第三透镜组30同时在光轴o上朝同一个方向移动。第一线圈711和第三线圈731的电流大小可以相同也可以不同,当第一线圈711和第三线圈731的电流大小相同时,使得第一透镜组10和第三透镜组30同步在光轴o上移动。第一线圈711和第三线圈731同时通电,且通入的电流大小和电流方向都相同,实现了第一透镜组10和第三透镜组30在光轴o上同步移动,降低了变焦镜头100的变焦控制逻辑。当然,第一线圈711和第三线圈731可不同时通电,从而防止第一线圈711和第三线圈731通电后产生的磁场相互影响,可提高移动精度。
在变焦镜头100由长焦切换为短焦的过程中,同时控制第一线圈711和第三线圈731通电。例如,控制第一线圈711和第三线圈731通入第一方向的电流,以使得第一透镜组10向变焦镜头100的像侧方向移动,及第三透镜组30向变焦镜头100的像侧方向移动,从而实现变焦镜头100由长焦切换为短焦。在变焦镜头100由短焦切换为长焦时,同时控制第一线圈711和第三线圈731通电。例如,控制第一线圈711和第三线圈731通入与第一方向相反的电流,以使得第一透镜组10向变焦镜头100的物侧方向移动,及第三透镜组30向变焦镜头100的物侧方向移动,从而实现变焦镜头100由短焦切换为长焦。这里给第一线圈711和第三线圈731通入的电流大小可以相同,以实现第一透镜组10和第三透镜组30同步移动,降低变焦镜头100在变焦过程中的控制逻辑。
在变焦镜头100的自动对焦过程中,控制第一线圈711和第三线圈731停止通电,以使得第一透镜组10和第三透镜组30在光轴o的位置保持不变。通过获取感光元件402上的图像的清晰度确定第二透镜组20的移动方向和移动量。根据移动方向控制第二线圈721的通电的电流方向,根据移动量控制第二线圈721的通电的电流大小,从而实现第二透镜组20向变焦镜头100的物侧方向或像侧方向移动,直到感光元件402上的图像的清晰度最大时,控制第二线圈721停止通电,从而实现变焦镜头100的自动对焦。
本申请实施方式的第一透镜组10可包括一个或多个透镜,第二透镜组20可包括一个或多个透镜,第三透镜组30可包括一个或多个透镜。例如,第一透镜组10包括一个透镜,第二透镜组20包括一个透镜,第三透镜组30包括一个透镜;或者第一透镜组10包括一个透镜,第二透镜组20包括两个透镜,第三透镜组30包括三个透镜。在本实施方式中,第一透镜组10包括两个透镜,分别为第一透镜101和第二透镜102;第二透镜组20包括三个透镜,分别为第三透镜201、第四透镜202和第五透镜203;第三透镜组30包括两个透镜,分别为第六透镜301和第七透镜302。
一个或多个透镜可以均为回转体的一部分,或者部分为回转体,部分为回转体的一部分。本实施方式中,每个透镜均为回转体的一部分。以第一透镜101为例,如图19所示,第一透镜101首先通过模具形成回转体透镜s1,回转体透镜s1被垂直于变焦镜头100的光轴o的面截得的形状为圆形,该圆形的直径为R,然后对回转体透镜s1的边缘进行切割,以形成第一透镜101。第一透镜101被垂直于光轴o的面截得的形状为矩形,矩形的两条边长分别为T1和T2,T1/R∈[0.5,1),T2/R∈[0.5,1)。例如,T1/R可以是0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、0.95等等,T2/R可以是0.55、0.65、0.7、0.75、0.85、0.9等等。可以理解,T1/R和T2/R的具体比例根据电子设备2000的内部空间的大小、变焦镜头100的光学参数(如第一透镜101有效光学区域大小)等因素确定。或者,第一透镜101使用特制的模具直接制作,模具的模腔即为已经确定好T1/R和T2/R的具体比例的回转体的一部分,从而直接制成第一透镜101。如此,第一透镜101为回转体透镜s1的一部分,相较于完整的回转体透镜s1而言,体积较小,从而使得变焦镜头100的整体体积减小,有利于电子设备2000的小型化。当然,其他透镜(包括第二透镜102、第三透镜201、第四透镜202、第五透镜203、第六透镜301和第七透镜302中的至少一个)也可以采用同样的方式进行处理。需要注意的是,图19仅用于示意第一透镜101,并不用于表示第一透镜101的尺寸,更不应理解为每个透镜的尺寸都相同。
综上,本申请实施方式的电子设备2000、成像模组1000和变焦镜头100通过移动第一透镜组10和第三透镜组30使得变焦镜头100的焦距可变,无需在电子设备2000中安装多个摄像头即可实现光学变焦,提高了成像质量的同时减少了摄像头的占用空间,且节省了成本。进一步地,由于在变焦镜头100中加入了微透镜阵列80,相较于没有设置微透镜阵列而言,有助于将经过透镜组110之后的光线提前汇聚到图像传感器402上,从而可以有效降低变焦镜头100的光学总长。
在本说明书的描述中,参考术语“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该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换。