CN111257980B - 光学滤光装置、光学镜头及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光学滤光装置，包括：本体，由透光材料形成且其一侧具有凹槽；密封元件，由透光材料形成，用于密封所述凹槽；至少一种流体，具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性；以及流体贮存与驱动元件，与所述凹槽连接并与所述凹槽流体连通，适于将所述至少一种流体驱动至所述凹槽中或将所述至少一种流体从所述凹槽驱动至所述流体贮存与驱动元件；其中，所述至少一种流体存储在所述流体贮存与驱动元件和/或所述凹槽中。本申请还提供了光学镜头、滤光装置的组装方法和光学镜头的组装方法。本申请可以实现对不同光线的选取。

Description

光学滤光装置、光学镜头及其组装方法

技术领域

本申请涉及光学滤光装置和光学镜头，以及涉及滤光装置和光学镜头的组装方法，具体地涉及由流体选择通过的光线的滤光装置及光学镜头。

背景技术

现有技术中，人脸识别方式有两种。一种是通过获取二维图像来进行识别，例如直接利使用手机前置摄像头(RGB模组)拍摄照片，通过对获得的二维照片与储存的照片进行比对，从而进行人脸识别。但二维照片识别容易被图像或视频攻击，从而破解人脸识别。为了能够准确判断识别的人脸是否是来自于活体，则需要采集同一人脸的可见光照片与红外光照片，以便在通过可见光进行人脸识别的同时，同时通过可见光图像和红外光图像的融合实现活体检测(红外光可以识别皮肤)。目前的实现方法中，通常采用一个摄像头采集可见光照片，另一个摄像头采集红外光照片(现有技术方案中的方案设计中还带有一个红外照明模块，通过红外照明模块发射出红外光线，红外相机拍摄反射的红外光线，从而获得红外光照片)。另一种人脸识别方式则是通过获取三维图像信息来进行识别，例如结构光摄像模组或TOF(飞行时间)摄像模组。这些方案都是通过红外光发射模块发射带有信息的红外光线，通过红外相机采集反射光线，获取三维图像信息，以实现人脸识别的功能。在部分方案中，可见光模组(RGB模组)也同时进行拍摄，从而结合两者信息，辅助人脸识别。

在上述人脸识别的方案中，都需要增加红外光接收模组。增加的红外接收模组，一方面增加了额外的设备；另一方面，红外光接收模组与可见光接收模组安装的坐标不一样，采集的图片存在不可避免的偏差，会使得后期活体检测的鲁棒性下降，影响人脸识别。

另外，目前的移动设备的厚度越来越薄，当摄像模组与其他设备例如移动电话、平板电脑整合到一起时，摄像模组的尺寸需要尽可能小，以适合安装于更薄的移动设备，因此便会放弃一些相机的功能，诸如可变光圈、光学变焦等等。为了增加用户体验，在移动设备中运用软件调整的方法，实现了“可变光圈”，但是这属于通过图像处理算法进行后期调整图像的亮暗程度，实际的效果并不理想。因此提供一种通光面积可调的滤色装置对于提高成像质量具有重要的意义。

发明内容

本申请旨在提供一种能够克服现有技术的至少一个缺陷的解决方案。

根据本申请的一个方面，提供了一种光学滤光装置，包括：

本体，由透光材料形成且其一侧具有凹槽；

密封元件，由透光材料形成，用于密封所述凹槽；

至少一种流体，具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性；以及

流体贮存与驱动元件，与所述凹槽连接并与所述凹槽流体连通，适于将所述至少一种流体驱动至所述凹槽中或将所述至少一种流体从所述凹槽驱动至所述流体贮存与驱动元件；

其中，所述至少一种流体存储在所述流体贮存与驱动元件和/或所述凹槽中。

在一个实施方式中，所述凹槽的深度为0.005mm～0.4mm，所述凹槽的宽度为0.01mm～1mm，所述凹槽的宽度和深度的比为2～200。

在一个实施方式中，所述本体的厚度为小于等于0.5mm。

在一个实施方式中，所述密封元件的厚度为小于等于0.2mm。

在一个实施方式中，所述凹槽在所述本体的表面呈S形、同心圆或螺旋形分布。

在一个实施方式中，所述凹槽的截面形状为三角形或弧形。

在一个实施方式中，所述凹槽具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别与所述流体贮存与驱动元件连接，所述至少一种流体从所述第一开口流入，从所述第二开口流出。

在一个实施方式中，所述至少一种流体具有与所述本体相同的光折射率。

在一个实施方式中，在所述至少一种流体的数量大于等于两种时，流体之间互不相溶，或者在每两种流体之间再插入分隔流体，所述分隔流体适于避免两种相邻流体的混合。

在一个实施方式中，所述至少一种流体包括第一流体和第二流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光。

在一个实施方式中，所述近红外光的波长在800nm至960nm。

在一个实施方式中，所述至少一种流体包括第一流体和第三流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光。

在一个实施方式中，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

在一个实施方式中，所述至少一种流体包括第一流体、第二流体和第三流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光。

在一个实施方式中，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

在一个实施方式中，所述至少一种流体包括第一流体、第二流体、第三流体和第四流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光，所述第四流体允许同时通过可见光和所述近红外光。

在一个实施方式中，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

在一个实施方式中，所述本体为菲涅尔透镜。

在一个实施方式中，所述菲涅尔透镜为平面形或弧形。

在一个实施方式中，所述至少一种流体的光折射率与所述菲涅尔透镜的光折射率不同。

在一个实施方式中，所述菲涅尔透镜具有所述凹槽的一侧具有透光膜，所述透光膜与所述菲涅尔透镜的光折射率不同。

在一个实施方式中，所述凹槽在所述菲涅尔透镜表面呈同心圆形分布时，所述菲涅尔透镜具有通道，所述通道的侧壁具有不透光膜。

在一个实施方式中，所述凹槽具有一个开口，所述一个开口与所述流体贮存与驱动元件连接。

在一个实施方式中，所述凹槽在所述本体表面呈双螺旋形分布。

在一个实施方式中，所述至少一种流体的不透光率大于等于1％。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光学镜头，包括以上实施方式中任一项所述的滤光装置。

根据本发明的还一个方面，提供了一种光学滤光装置的组装方法，包括：

提供由透光材料形成的本体，所述本体的一侧具有凹槽；

通过由透光材料形成的密封元件对所述凹槽进行密封形成流体通道；以及

在流体贮存与驱动元件中填充至少一种流体并与所述凹槽流体连通，并且适于将所述至少一种流体驱动至所述流体通道中或将所述至少一种流体从所述凹槽驱动至所述流体贮存与驱动元件；

其中，所述至少一种流体具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性。

根据本发明的又一个方面，提供了一种光学镜头的组装方法，包括：

准备彼此分离的滤光装置和镜头部件，其中所述滤光装置为本体为菲涅尔透镜的滤光装置，所述镜头部件包括镜筒和安装在所述镜筒内的至少一个镜片；

对所述滤光装置和所述镜头部件进行预定位，使所述滤光装置与所述镜头部件共同构成可成像的光学系统；

基于主动校准来调整和确定所述滤光装置和所述镜头部件的相对位置；以及

通过胶材粘结所述滤光装置和所述镜头部件，所述胶材固化后使所述滤光装置和所述镜头部件固定并保持在所述主动校准所确定的位置。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1、本申请通过在滤色装置中设置至少一种具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性的流体，从而可以实现对特定光线的选择，进而有利于滤色装置所在的光学设备拍摄不同类型的图像。

2、本申请的滤色装置的本体采用菲涅尔透镜，使得滤色装置在具有光线选择的功能的同时，还具有对光线的汇聚或发散的功能。

3、本申请的滤色装置的至少一种流体的不透光率大于等于1％，从而可以通过调整本体凹槽中的流体来实现滤色装置通光面积的调整，进而实现滤色装置所在的光学设备的通光调整。

附图说明

在参考附图中示出示例性实施例。本文中公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。

图1示出了本申请一个实施方式的滤光装置的剖视图；

图2A示出了图1的滤光装置的俯视图；

图2B示出了本申请一个实施方式的滤光装置的俯视图；

图3示出了本申请一个实施方式的滤光装置的剖视图；

图4示出了本申请一个实施方式的滤光装置俯视图；

图5示出了本申请一个实施方式的滤光装置俯视图；

图6示出了本申请一个实施方式的滤光装置俯视图；

图7A示出了本发明一个实施方式中的主动校准中相对位置调节方式；

图7B示出了本发明另一个实施方式的主动校准中的旋转调节；

图7C示出了本发明又一个实施方式主动校准中的增加了v、w方向调节的相对位置调节方式。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本申请一个实施方式的滤光装置的剖视图。如图1所示，滤光装置100包括本体10、密封元件20和流体贮存与驱动元件(未示出)。

本体10由透光材料形成，并且其一侧具有凹槽11。本体10可选地由一平板透光材料通过研磨、雕刻或蚀刻形成凹槽，或者直接由模具模压形成。密封元件20由透光材料形成，设置在本体10具有凹槽11的一侧，并将凹槽11密封，从而形成流体通道。凹槽11可例如在本体10的一个表面呈螺旋形分布(参见图2A)，在其它实施例，凹槽11可选地在本体10的表面呈S形或者同心圆分布。图1中，凹槽11的截面为弧形，在其它实施例中，凹槽11的截面形状可选的为三角形、梯形等形状。其中，在一个实施例中，形成本体10和密封元件20的透光材料优选为无色透光材料，以避免给成像带来颜色误差。其中在一个实施例中，形成本体10和密封元件20的透光材料可以带有某一种颜色，以满足部分特殊成像需求。

其中，在一个实施例中，凹槽的深度例如为0.005mm～0.4mm，凹槽的宽度例如为0.01mm～1mm，凹槽的宽度和深度的比值例如为2～200。优选的，凹槽的宽度和深度的比值相对较大，比值越大，凹槽的结构越扁平，同样面积的有效滤光区，扁平结构相对来说所需要的流体体积更小，利于流体的驱动和模组的小型化。其中，在一个实施例中，本体的厚度例如为小于等于0.5mm。其中，在一个实施例中，所述密封元件的厚度例如为小于等于0.2mm。在摄像模组设计中，滤光装置厚度的选择与镜头本身设计有关，常见的厚度规格有0.11mm、0.21mm、0.3mm等。以上实施例中的尺寸有利于滤色装置更好的应用在光学成像系统，特别是手机、平板电脑等设备中。

流体贮存与驱动元件与流体通道连通，流体贮存与驱动元件与流体通道可存储至少一种流体，其中，流体贮存与驱动元件适于将至少一种流体驱动至流体通道中或将至少一种流体从流体通道驱动至流体贮存与驱动元件。其中，至少一种流体具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性。图2A示出了图1的滤光装置的俯视图。如图2A所示，凹槽11(流体通道)在本体10的表面呈双螺旋形分布，流体贮存与驱动元件30和流体通道可存储至少一种流体，流体贮存与驱动元件30适于将至少一种流体沿着图中箭头方向驱动至流体通道中或将至少一种流体从流体通道驱动回流体贮存与驱动元件30中。参考图2A，流体通道具有第一开口111和第二开口112，第一开口111和第二开口112分别与流体贮存与驱动元件30连接，至少一种流体从第一开口111流入，从第二开口112流出；或者可选地，至少一种流体从第二开口112流入，从第一开口111流出。在该实施方式中，至少一种流体具有与本体10相同的光折射率，以使流体填充在流体通道内时，不会对成像产生不必要的影响，使经过滤光装置的光平行通过。在该实施方式中，当至少一种流体的数量大于等于两种时，流体之间互不相溶，或者在每两种流体之间再插入分隔流体，分隔流体将各个流体分隔，以避免两种相邻流体的混合，分隔流体可以与其他各个流体具有不同的性质，例如分隔流体具有疏水性，而其他流体具有亲水性，两者互不相溶；或者分隔流体具有亲水性，而其他流体具有疏水性，两者同样不会相溶。

在一个实施例中，流体贮存与驱动元件30以及流体通道中的至少一种流体按照次序顺序排列，流体贮存与驱动元件30可选地包括微型泵，并且通过微型泵驱动流体贮存与驱动元件30中的至少一种流体流动，从而实现在流体通道中的流体的切换。其中，微型泵可选地可以为微机械泵或者非机械微型泵，优选地为非机械微型泵，例如电驱动泵和磁驱动泵等。

图2B示出了本申请一个实施方式的滤光装置100”的俯视图。与图2A中的实施方式相比，不同之处在于：图2B中的凹槽11”在本体10”的表面呈同心圆形分布，其中，本体10”具有通道12”，通道12”用于将内外两圈同心圆流体通道连接，使流体能通过该通道流通，该通道12”的侧壁具有不透光膜，从而避免不必要的光反射与折射，以减小杂光等问题对光学成像产生不利影响。

在上述实施方式中，滤光装置通过流体通道中的流体对光线进行选择，而通过流体贮存与驱动元件实现流体通道中流体的切换，从而实现对光线的选择与切换。该实施方式能够通过流体的切换在同一光学设备中实现不同光线的选择，从而实现不同的摄像功能。

在一个实施例中，至少一种流体包括第一流体和第二流体，其中第一流体适于截止或吸收近红外光，第二流体仅允许通过近红外光。其中，第一流体所适于截止或吸收的近红外光的波长范围可选地在800nm至960nm。在第一流体位于流体通道中时，第一流体截止或吸收近红外光，从而可以实现可见光线的通过，有利于光学设备排除近红外光对拍摄的影响，拍摄清晰的可见光图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第一流体进入流体贮存与驱动元件，而第二流体进入流体通道中时，由于第二流体允许近红外光线通过，从而有利于光学设备拍摄红外图像。在该实施例中，通过第一流体和第二流体的切换，可以通过相同的光学设备获取同一位置的可见光图像和红外图像，由于获取的红外图像和可见光图像没有位置差，有利于图像特征点的提取、识别和合成，提高了识别精度。在本实施例中，也可以将流体通道内的流体预先储存为第二流体，先进行红外图像的拍摄，而后进行流体切换，通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第一流体进入流体通道，并使得原先在流体通道中的第二流体流入流体贮存与驱动元件，从而进行可见光图像的拍摄。

在一个实施例中，滤光装置所在的光学设备具有发射元件。发射元件用于投射特定波长的红外线，其中特定波长的红外线的波长通常为850nm或940nm。该实施例设置发射元件的原因是因为850nm和940nm的红外线在自然环境中相对较少，所以通过设置发射元件发射850nm或940nm的红外线，从而提供该两种波长的红外光，以用于照射被拍摄物，有利于拍摄特殊波长的红外光图像，同时可以不被自然界中其他波长的红外线所干扰。另外，至少一种流体包括第一流体和第三流体，其中第一流体适于截止或吸收近红外光，第三流体允许通过部分红外光，可选地，该部分红外光的波长为850nm或940nm。

在第一流体位于流体通道中时，第一流体截止或吸收近红外光，从而可以实现可见光线的通过，有利光学设备拍摄可见图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第一流体进入流体贮存与驱动元件，而第三流体进入流体通道中时，第三流体允许部分红外光通过，从而有利于光学设备拍摄红外图像。

在另一实施例中，红外发射元件可以发射带有特殊的光学信息的红外线，从而获取红外3D深度图。3D深度图本身即可用于信息比对和人脸识别，但在结合了可见光图像后，可以将可见光图像的特征与3D深度图像的特征结合，不仅具有更快的识别速度，还可以具有更高的准确率。而具有本申请的该实施例的滤光装置的光学设备，可以实现用同一个摄像头获取两种图像，并且没有位置差，图像更精确。在散斑结构光方案中，红外发射模块投射的是密集的红外光点，滤光装置100将流体通道内的第一流体切换为第三流体，光学设备可以获得红外点阵图案，通过红外点阵图案可以建立3D深度图。在编码结构光方案中，红外发射元件投射的是红外线光源，当红外线光源投射到被测物上后，在被测物体表面形成畸变的形状，然后滤光装置将流体通道内的第一流体切换第三流体，光学设备可以获得红外图像从而建立3D深度图。此外，在TOF(飞行时间)光学设备中，红外发射元件给被摄物发送红外光脉冲，然后用光学设备在第三流体状态下获取被摄物体反射的光线，得到发射信号与接受信号的相位差，进而来计算深度，以获得3D深度图。

在一个实施例中，滤光装置所在的光学设备具有发射元件。发射元件用于投射特定波长或波段的红外线，其中特定波长的红外线通常为850nm或940nm。另外，至少一种流体包括第一流体、第二流体和第三流体，其中第一流体适于截止或吸收近红外光，第二流体仅允许通过近红外光，第三流体允许通过部分红外光。可选地，近红外光的波长可选地在800nm至960nm，部分红外光的波长为850nm或940nm。

当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第一流体进入流体通道时，第一流体截止或吸收近红外光，从而可以实现可见光线的通过，有利于光学设备拍摄可见光图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第二流体进入流体通道时，第二流体仅允许近红外光线通过，从而有利于光学设备拍摄红外图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第三流体进入流体通道时，第三流体允许部分红外光通过，从而有利于光学设备获取被摄物体反射发射元件照射在被摄物体上的红外图案信息，通过850nm或940nm波长的红外图案信息，可以得到被摄物体的红外3D深度图像。

在上述实施例中，通过三种流体的切换，可以通过相同的光学设备获取同一位置的可见光图像、红外图像、3D深度图和3D图像。

在一个实施例中，滤光装置100所在的光学设备具有发射元件。发射元件用于投射特定波长的红外线，其中特定波长的红外线通常为850nm或940nm。另外，至少一种流体包括第一流体、第二流体、第三流体和第四流体，其中第一流体适于截止或吸收近红外光，第二流体仅允许通过近红外光，第三流体允许通过部分红外光，第四流体允许同时通过可见光和近红外光。可选地，近红外光的波长可选地在800nm至960nm，部分红外光的波长为850nm或940nm。

当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第一流体进入流体通道时，第一流体截止或吸收近红外光，从而可以实现可见光线的通过，有利光学设备拍摄可见光图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第二流体进入流体通道时，第二流体允许近红外光线通过，从而有利于光学设备拍摄红外图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第三流体进入流体通道时，第三流体允许部分红外光通过，从而有利于光学设备得到被摄物体的红外3D图像。当通过流体贮存与驱动元件的驱动，使第四流体进入流体通道时，第四流体允许同时通过可见光和近红外光，可以获取具有红外图像和可见光图像的图像，该图像既有可见光信息又有红外信息，在将使用第一流体获得的可见光图像和第二流体获得的红外光图像的特征信息进行结合的时候，可以使用第四流体获得的图像作为对照，从而更准确、更快速的对比可见光图像和红外光图像的特征点，将可见光图像和红外光图像结合。在将使用第一流体获得的可见光图像和第三流体获得的红外3D图像的特征信息进行结合的时候，可以使用第四流体获得的图像作为对照，从而更准确、更快速的对比可见光图像和红外3D图像的特征点，将可见光图像和红外3D图像结合。

在上述实施例中，通过四种流体的切换，可以通过相同的光学设备获取同一位置的可见光图像、红外图像、可见光+红外图像和3D深度图，以及对使用第一流体和第二流体获得的图像、使用第一流体和第三流体获得的图像进行处理以得到所需要的特征信息或3D图像。

图3示出了本申请一个实施方式的滤光装置的剖视图。如图3所示，滤光装置100’包括本体10’、密封元件20’和流体贮存与驱动元件(未示出)。其中，本体10’为菲涅尔透镜，由透光材料形成的密封元件20’设置在本体10’具有凹槽11’的一侧，将凹槽11’密封形成流体通道。流体贮存与驱动元件包括至少一种流体，与流体通道连接并与流体通道流体连通，适于将至少一种流体驱动至流体通道中或将至少一种流体从流体通道驱动至流体贮存与驱动元件；其中，至少一种流体具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性。

其中，在一个实施例中，本体10’的光折射率与至少一种流体的光折射率不同，从而可以避免在至少一种流体位于流体通道中时，滤光装置100’的各部分的光折射率相同，而使得光线平行的通过滤光装置100’。在图3的实施例中，菲涅尔透镜具有凹槽11’的一侧为平面形，在其它实施例中，菲涅尔透镜具有凹槽11’的一侧可选地为弧形以满足不同的成像需求。在一个实施例中，可选地，在菲涅尔透镜的凹槽11’表面上设置光折射率与菲涅尔透镜不同的透光膜，在该实施例中，本体10’的光折射率与至少一种流体的光折射率可以相同。在图3实施例中，本体10’表面的凹槽11’为同心圆形，在其它实施例中，本体10’表面的凹槽11’可以为双螺旋形。当本体10’表面的凹槽11’为同心圆形时，本体10’具有通道，该通道的侧壁具有不透光膜，从而避免不必要的反射与折射，以减小杂光等问题对光学成像产生不利影响。

上述实施方式中，当流体的折射率与凹槽表面透光膜不同时，滤光装置100’类似于胶合的透镜结构，该滤光装置100’能起到消除色差等像差，提高成像质量的作用。另外，由于本体10’采用菲涅尔透镜，因此滤光装置100’除了具有光线过滤功能外，还具有与透镜一样的汇聚或发散光的作用，可以作为镜片在镜头中使用。

图4示出了本申请滤光装置一个实施方式的俯视图。如图4所示，滤光装置1000包括本体200、密封元件300和流体贮存与驱动元件400。其中，在一个实施例中，本体200可选地为菲涅尔透镜。

本体200由透光材料形成，并且其一侧具有凹槽201。密封元件300由透光材料形成，设置在本体200具有凹槽201的一侧，并将凹槽201密封形成流体通道。在图4的实施例中，凹槽201呈同心圆分布，可选地，本体200具有通道202，该通道202的侧壁具有不透光膜，从而避免不必要的反射与折射。可选地，凹槽201具有均匀的高度，从而使得滤光装置1000的厚度是均匀的，从而避免杂光，有利于光学系统的成像。

凹槽201具有一个开口2011，一个开口2011与流体贮存与驱动元件400流体连通，存贮在流体贮存与驱动元件400中的流体通过流体贮存与驱动元件400驱动至凹槽2011中。其中，存贮在流体贮存与驱动元件400中的流体的不透光率大于等于1％，优选的流体的不透光率为100％，该流体可以挡住所有的可见光。当不透光率为1％～100％时，该流体可以挡住部分的可见光，但其同样具有光圈变小的效果，可选地可向流体中添加颜色，用于给成像图片染色。

其中，在一个实施例中，流体贮存与驱动元件400包括第一部分和第二部分，第一部分与第二部分之间由弹性薄膜隔开，第一部分存储至少一种流体，第二部分存储例如空气的气体。流体贮存与驱动元件400通过对第二部分的气体进行加热或冷却，使得第二部分的气体膨胀或收缩，进而使得第一部分中的至少一种流体流入或流出流体通道，从而调节滤光装置1000的通光面积。其中，在另一个实施例中，流体贮存与驱动元件400中的至少一种流体中溶解有例如空气的气体，流体贮存与驱动元件400通过对至少一种流体进行加热或冷却，使得至少一种流体中的气体析出或者融入，从而使至少一种流体流入或流出流体通道，进而调节滤光装置1000的通光面积。其中，在还一个实施例中，流体贮存与驱动元件400中的至少一个侧壁为弹性薄膜，流体贮存与驱动元件400通过推动该弹性薄膜侧壁，进而使至少一种流体流入或流出流体通道，进而调节滤光装置1000的通光面积。

在该实施例中，流体贮存与驱动元件400将不透光率大于等于1％的流体驱动至凹槽201中，从而可以改变滤光装置1000通过光线的面积。另外，因为凹槽201只有一个开口2011，所以当流体贮存与驱动元件400取消驱动力时，凹槽201中的流体在凹槽201的内部压缩气体的压力作用下返回至流体贮存与驱动元件400中或者流体贮存与驱动元件400中的流体在流体贮存与驱动元件400的内部压缩气体的压力作用下返回至凹槽201中，从而恢复滤光装置1000的通光面积。

图5示出了本申请滤光装置一个实施方式的俯视图。如图5所示的滤光装置1000’与图4中的滤光装置1000相比，区别在于流体通道是顺时针或逆时针的螺旋形结构，与图4中的通道的设计相比流体流动具有更小的形体阻力，流体在流体通道中流动的能量损失更小。

图6示出了本申请滤光装置一个实施方式的俯视图。如图6所示的滤光装置1000”与图5中的滤光装置1000’相比，区别在于本体200”的表面的凹槽201”是螺旋形的，螺旋形通道的截面分布更均匀，与图5中通道的设计相比具有更小的形体阻力，流体在流体通道中流动的能量损失更小。在该实施例中，凹槽201”为单螺旋形状，具有一个开口2011”，在其它实施例中，凹槽可以为双螺旋形。与单螺旋形相比，在凹槽截面积一定的情况下，双螺旋形的光圈变化速度更快，但其通光面积的调整精度相对较低。

根据本申请的另一方面，本申请包括一种光学镜头，该光学镜头包括以上实施例中的任一种的滤光装置。

根据本申请的还一方面，本申请包括一种光学滤光装置的组装方法，该方法包括：

S10)提供由透光材料形成的本体，该本体的一侧具有凹槽。

S20)通过由透光材料形成的密封元件对凹槽进行密封形成一流体通道。

S30)在流体贮存与驱动元件中填充至少一种流体并与流体通道流体连通，流体贮存与驱动元件适于将至少一种流体驱动至凹槽中或将至少一种流体从凹槽驱动至流体贮存装置；

其中，步骤S30)中的至少一种流体具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性。

根据本申请的又一方面，本申请包括一种光学镜头的组装方法，该方法包括：

S100)准备彼此分离的滤光装置和镜头部件，其中滤光装置为以上滤光装置实施例中本体为菲涅尔透镜的任一项的滤光装置，镜头部件包括镜筒和安装在镜筒内的至少一个镜片。

S200)对滤光装置和镜头部件进行预定位，使滤光装置与镜头部件共同构成可成像的光学系统。

S300)基于主动校准来调整和确定滤光装置和镜头部件的相对位置。

S400)通过胶材粘结滤光装置和镜头部件，胶材固化后使滤光装置和镜头部件固定并保持在主动校准所确定的位置。

进一步地，本申请中的主动校准可以在多个自由度上对滤光装置和镜头部件的相对位置进行调整。主动校准指的是根据光学系统的实测解像力，控制一个镜头部件相对于另一镜头部件进行调整来校准整个光学系统，使得各个镜头部件的光轴调整一致，进而使光学系统的实测解像力达到标准。

图7A示出了本发明一个实施例中的主动校准中相对位置调节方式。在该调节方式中，滤光装置可以相对于镜头部件沿着x、y、z方向移动(即该实施例中的相对位置调整具有三个自由度)。其中z方向为沿着光轴的方向，x，y方向为垂直于光轴的方向。x、y方向均处于一个调整平面P内，在该调整平面P内平移均可分解为x、y方向的两个分量。

图7B示出了本发明另一个实施例的主动校准中的旋转调节。在该实施例中，相对位置调整除了具有图7A的三个自由度外，还增加了旋转自由度，即r方向的调节。本实施例中，r方向的调节是在调整平面P内的旋转，即围绕垂直于调整平面P的轴线的旋转。

进一步地，图7C示出了本发明又一个实施例的主动校准中的增加了v、w方向调节的相对位置调节方式。其中，v方向代表xoz平面的旋转角，w方向代表yoz平面的旋转角，v方向和w方向的旋转角可合成一个矢量角，这个矢量角代表总的倾斜状态。也就是说，通过v方向和w方向调节，可以调节滤光装置相对于镜头部件的倾斜姿态(也就是滤光装置的光轴相对于镜头部件的光轴的倾斜)。

上述x、y、z、r、v、w六个自由度的调节均可能影响到光学系的成像品质(例如影响到解像力的大小)。在本发明的其它实施例中，相对位置调节方式可以是仅调节上述六个自由度中的任一项，也可以其中任两项或者更多项的组合。

进一步地，在一个实施例中，主动校准步骤中，移动还包括在调整平面上的平移，即x、y方向上的运动。

进一步地，在一个实施例中，主动校准还包括：根据光学系统的实测解像力，调节并确定滤光装置的轴线相对于镜头部件的轴线的夹角，即w、v方向上的调节。所组装的光学镜头或摄像模组中，滤光装置的轴线与镜头部件的轴线之间可以具有不为零的夹角。

进一步地，在一个实施例中，主动校准还包括：沿着垂直于调整平面的方向移动滤光装置(即z方向上的调节)，根据光学系统的实测解像力，确定滤光装置与镜头部件之间的在垂直于调整平面的方向上的相对位置。

进一步地，在一个实施例中，预定位步骤中，使滤光装置的底面和镜头部件的顶面之间具有间隙。

在一个实施例中，主动校准步骤中，可以固定镜头部件，通过夹具夹持滤光装置，在与夹具连接的六轴运动机构的带动下，移动滤光装置，从而实现滤光装置和镜头部件之间的上述六个自由度下的相对移动。其中，夹具可以承靠于或部分承靠于滤光装置的侧面，从而将滤光装置夹起。

在上述实施方式中，作为示例，光学镜头的镜头部件数量未被描述出，但光学镜头中的镜头部件的数目不受特定限制，即，镜头部件的数目不限于两个，根据具体的设计需要，镜头部件的数目可为三个或四个等。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (27)

1.一种光学滤光装置，其特征在于，包括：

本体，由透光材料形成且其一侧具有凹槽；

密封元件，由透光材料形成，用于密封所述凹槽；

至少一种流体，具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性；以及

流体贮存与驱动元件，与所述凹槽连接并与所述凹槽流体连通，适于将所述至少一种流体驱动至所述凹槽中或将所述至少一种流体从所述凹槽驱动至所述流体贮存与驱动元件；

其中，所述至少一种流体存储在所述流体贮存与驱动元件和/或所述凹槽中；

所述凹槽在所述本体的表面呈S形、同心圆或螺旋形分布；以及

所述光学滤光装置的通光面积可调节，所述至少一种流体中溶解有气体，通过对所述至少一种流体加热或者冷却，使所述气体析出或者融入，从而调节所述光学滤光装置的通光面积。

2.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽的深度为0.005mm～0.4mm，所述凹槽的宽度为0.01mm～1mm，所述凹槽的宽度和深度的比为2～200。

3.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述本体的厚度为小于等于0.5mm。

4.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述密封元件的厚度为小于等于0.2mm。

5.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽的截面形状为三角形或弧形。

6.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别与所述流体贮存与驱动元件连接，所述至少一种流体从所述第一开口流入，从所述第二开口流出。

7.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体具有与所述本体相同的光折射率。

8.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，在所述至少一种流体的数量大于等于两种时，流体之间互不相溶，或者在每两种流体之间再插入分隔流体，所述分隔流体适于避免两种相邻流体的混合。

9.如权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体包括第一流体和第二流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光。

10.如权利要求9所述的滤光装置，其特征在于，所述近红外光的波长在800nm至960nm。

11.如权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体包括第一流体和第三流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光。

12.如权利要求11所述的滤光装置，其特征在于，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

13.如权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体包括第一流体、第二流体和第三流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光。

14.如权利要求13所述的滤光装置，其特征在于，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

15.如权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体包括第一流体、第二流体、第三流体和第四流体，所述第一流体截止或吸收近红外光，所述第二流体仅允许通过所述近红外光，所述第三流体仅允许通过部分红外光，所述第四流体允许同时通过可见光和所述近红外光。

16.如权利要求15所述的滤光装置，其特征在于，所述近红外光的波长在800nm至960nm，所述部分红外光的波长为850nm或940nm。

17.如权利要求1-6和8-16中任一项所述的滤光装置，其特征在于，所述本体为菲涅尔透镜。

18.如权利要求17所述的滤光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜为平面形或弧形。

19.如权利要求17所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体的光折射率与所述菲涅尔透镜的光折射率不同。

20.如权利要求17所述的滤光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜具有所述凹槽的一侧具有透光膜，所述透光膜与所述菲涅尔透镜的光折射率不同。

21.如权利要求17所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽在所述菲涅尔透镜表面呈同心圆形分布时，所述菲涅尔透镜具有通道，所述通道的侧壁具有不透光膜。

22.如权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽具有一个开口，所述一个开口与所述流体贮存与驱动元件连接。

23.如权利要求22所述的滤光装置，其特征在于，所述凹槽在所述本体表面呈双螺旋形分布。

24.根据权利要求22-23中任一项所述的滤光装置，其特征在于，所述至少一种流体的不透光率大于等于1％。

25.一种光学镜头，其特征在于，包括权利要求1-24中任一项所述的滤光装置。

26.一种光学滤光装置的组装方法，其特征在于，包括：

提供由透光材料形成的本体，所述本体的一侧具有凹槽，其中所述凹槽在所述本体的表面呈S形、同心圆或螺旋形分布；

通过由透光材料形成的密封元件对所述凹槽进行密封形成流体通道；以及

在流体贮存与驱动元件中填充至少一种流体并与所述凹槽流体连通，并且适于将所述至少一种流体驱动至所述流体通道中或将所述至少一种流体从所述凹槽驱动至所述流体贮存与驱动元件；

其中，所述至少一种流体具有适于选择地使特定波长或波长范围的光线通过的属性；以及

所述光学滤光装置的通光面积可调节，所述至少一种流体中溶解有气体，通过对所述至少一种流体加热或者冷却，使所述气体析出或者融入，从而调节所述光学滤光装置的通光面积。

27.一种光学镜头的组装方法，其特征在于，包括：

准备彼此分离的滤光装置和镜头部件，其中所述滤光装置为权利要求17-21中任一项所述的滤光装置，所述镜头部件包括镜筒和安装在所述镜筒内的至少一个镜片；

对所述滤光装置和所述镜头部件进行预定位，使所述滤光装置与所述镜头部件共同构成可成像的光学系统；

基于主动校准来调整和确定所述滤光装置和所述镜头部件的相对位置；以及

通过胶材粘结所述滤光装置和所述镜头部件，所述胶材固化后使所述滤光装置和所述镜头部件固定并保持在所述主动校准所确定的位置。

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