CN111510611A - 一种终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种终端设备，包括摄像头、补光灯以及光纤，所述光纤将所述补光灯的光线导向所述摄像头的视场。本申请实施例的终端设备，补光灯发出的光线进入光纤内，经光纤传输后从光纤的出光面进入摄像头的视场，实现对摄像头视场的补光。由于光纤的管径相对较小，而且可以灵活弯曲成需要的形状，便于根据摄像头周围的其他堆叠结构来适度调整弯曲形状，适应性好，能够增加摄像头周围的其他堆叠结构的设计自由度；此外，光纤只占据很少的安装空间，减少对摄像头周围的其他堆叠结构的影响，使得终端设备的结构紧凑，有利于终端设备整机轻薄化设计，例如，可将终端设备整机总厚度控制在9mm以内，提升用户体验感。

Description

一种终端设备

技术领域

本发明属于成像技术领域，尤其涉及一种终端设备。

背景技术

现有手机镜头的补光灯与镜头距离较远，当近距离超微距拍摄时，镜头与物距的距离很近可能只有几个毫米，此时视场内光照度明显不足，无法拍清楚视场内的物体。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种能够在近距离拍摄的情况下进行补光的终端设备。

本申请实施例提供了一种终端设备，包括摄像头、补光灯以及光纤，所述光纤将所述补光灯的光线导向所述摄像头的视场。

一些实施方案中，所述终端设备包括设置于所述摄像头物侧的保护镜片，所述光纤的出光面位于所述保护镜片靠近所述摄像头的一侧。

一些实施方案中，所述终端设备包括设置于所述摄像头物侧的保护镜片，所述保护镜片设置有容纳孔，所述光纤穿设于所述容纳孔中。

一些实施方案中，所述光纤的数量为多根，多根所述光纤的出光面沿所述摄像头的周向间隔布置。

一些实施方案中，至少一个所述补光灯的发光强度可以变化，以调节所述视场中的照度。

一些实施方案中，所述光纤的出光面为朝向所述摄像头的光轴延长线倾斜的倾斜面。

一些实施方案中，所述终端设置包括主板，所述摄像头位于所述主板的一侧，沿所述摄像头的光轴方向，所述摄像头与所述主板间隔设置。

一些实施方案中，所述终端设备包括设置于所述补光灯和所述光纤之间的透镜单元，所述透镜单元将所述补光灯的光线耦合进所述光纤内。

一些实施方案中，所述光纤的一端具有扩张结构，所述补光灯的出光面容纳于所述扩张结构内。

一些实施方案中，所述摄像头能够在工作距离处于超微距范围的情况下成像，所述超微距范围为3mm～10mm。

本申请实施例的终端设备，补光灯发出的光线进入光纤内，经光纤传输后从光纤的出光面进入摄像头的视场，实现对摄像头视场的补光。由于光纤的管径相对较小，而且可以灵活弯曲成需要的形状，便于根据摄像头周围的其他堆叠结构来适度调整弯曲形状，适应性好，能够增加摄像头周围的其他堆叠结构的设计自由度；此外，光纤只占据很少的安装空间，减少对摄像头周围的其他堆叠结构的影响，使得终端设备的结构紧凑，有利于终端设备整机轻薄化设计，例如，可将终端设备整机总厚度控制在9mm以内，提升用户体验感。

附图说明

图1为本申请实施例的摄像头的结构示意图；

图2为手机拍摄被拍摄物的示意图；

图3为本申请一实施例的终端设备的部分结构示意图，其中，虚线箭头示意图光线的传播路径；

图4为本申请另一实施例的终端设备的部分结构示意图，其中，虚线箭头示意图光线的传播路径。

附图标记：

终端设备10；主板11；前壳12；屏幕13；补光灯14；光纤15；保护镜片16；被拍摄物17；被拍摄物实像17′；屏幕放大图像17″；摄像头20；镜头21；Sensor 22；PCB板23；固定器24。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为对本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，“厚度”方位或位置关系为基于附图3所示的方位或位置关系，“厚度”方向为附图3所示的上下方向。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请实施例提供一种终端设备10，本申请实施例中的终端设备10可以包括手机、笔记本电脑、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)和便携计算机等终端设备10。为了便于描述，本申请实施例中，以终端设备10为手机为例进行描述。

请参阅图3和图4,，终端设备10包括摄像头20、光纤15以及补光灯14。示例性地，终端设备10还包括前壳12、后盖、屏幕13以及主板11。前壳12和后壳共同围设呈容纳空间，主板11和摄像头20设置于容纳空间内，屏幕13设置于前壳12背离后盖的一侧。

本申请实施例中的摄像头20可以实现近距离拍摄，具体地，请参阅图1，摄像头20包括镜头21、Sensor(图像传感器)22、PCB板23和固定器24。Sensor22包括但不限于CCD(Charged Coupled Device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)。Sensor22固定在PCB板23上，固定器24设置在Sensor22的靠近被拍摄物17的一侧并与PCB板23连接，固定器24设置有用于容纳镜头21的空腔，镜头21与Sensor22相对。在拍照过程中，被拍摄物17的光线进入摄像头20，入射光首先进入镜头21，经镜头21形成倒立的被拍摄物实像17′，然后到达Sensor22，光线中的光子打到Sensor22上产生可移动电荷，这是内光电效应，可移动电荷汇集形成电信号，经过A/D转换器进行数模转换，即把电荷信号转换成数字信号，数字信号送到DSP(Digital SignalProcessor，数字信号处理器)处理，最终传输到终端设备10的屏幕18上形成显示图像，即实现了对被拍摄物17的拍照。具体的，DSP的结构包括ISP(Image Signal Processor，图像信号处理器)和JPEG encoder(JPEG图像解码器)，其中，ISP是决定影像流畅的关键。可以理解的是，对于CMOS，可以将DSP集成在CMOS内。CMOS具有集成度高、功耗低、成本低等优点，比较适合安装空间受限的手机。

PCB板23可以是硬板、软板或者软硬结合板。当手机采用CMOS时，CMOS可适用硬板、软板或者软硬结合板中的任何一种。当手机采用CCD，则只能用软硬结合板，而软硬结合板在上述三种板中的价格最高，因此，当采用CCD时，会导致手机成本偏高。

在一些实施例中，摄像头20可以是微距摄像头，微距摄像头是指通过镜头21的光学能力，在保证被拍摄物成像清楚的前提下，在距离被拍摄物较近时以较大的光学放大率进行拍摄的摄像头20，其中，光学放大率指的是sensor的成像高度与被拍摄物的高度之间的比值。

需要说明的是，用户感受到的放大率＝光学放大率*屏幕放大率*数码放大率，光学放大率指sensor上成像的高度与被拍摄物的高度的比值，屏幕放大率指屏幕尺寸与sensor尺寸的比值，数码放大率是用户人为放大屏幕中部分而产生同一部分的放大后在屏幕上的尺寸与放大前在屏幕上的尺寸的比值。具体地，举例说明用户在拍摄后所感受到的图像的放大原理，如图2所示，被拍摄物17上反射的光线在经过镜头21后到达Sensor22上，然后产生电信号，经过模数转换器件，电信号转换成数字信号，经过DSP数字信号处理芯片处理后，传输到终端设备10的屏幕上形成图像，而用户可在屏幕18上按需对图像的局部进行放大，此时在屏幕18上所显示的图像便为屏幕放大图像17″。

具体地，根据基本的光学成像原理，tan(FOV/2)＝成像高度/焦距＝被拍摄物高度/物距，光学放大率＝成像高度/被拍摄物高度＝焦距/物距。其中，FOV(Field Of View)为视场角，视场角是指光学仪器中以光学仪器的镜头中心为顶点，以被测或被拍摄物可通过镜头中心的最大范围的两条边构成的夹角。FOV通常用于衡量镜头的视野范围，例如，常规的标准镜头的视角在45度左右，广角镜头的视角在60度以上。根据上面的光学放大率的计算公式，要增大光学放大率，可通过减小工作距离或增大焦距来实现，即在保证成像清楚的前提下，镜头尽可能的靠近被拍摄物和增加镜头的焦距来实现。其中，工作距离指的是被拍摄物到镜头前端的距离。

根据高斯成像公式，1/f＝1/u+1/v。其中f为焦距；u为物距；v为像距；

当u>2f，被拍摄物在Sensor22上成缩小倒立的实像；

当u＝2f，v＝f，即焦距等于像距，被拍摄物在Sensor22上成等大倒立的实像；

当f<u<2f，被拍摄物在Sensor22上成放大倒立的实像；

当u＝f，被拍摄物在Sensor22上不成像；

当u<f，呈虚像，被拍摄物不能在Sensor22上成实像。

因此，在焦距f不变的情况下，v和u呈相反的变化趋势，u增加，则v减小，u减小，则v增加。由于微距拍摄是一种近距离拍摄以得到放大的被拍摄物的图像的拍摄方式，即被拍摄物在Sensor上成放大的实像，因此，近景微距拍摄时，物距u比较小，工作距离也相应地较小，因此，为了满足合焦的需要，镜头21的焦距需要更小，以保证f<u<2f，且像距和物距满足上述的高斯成像公式。

摄影界国际公认的说法是，达到1∶1～1∶4左右光学放大率的拍摄都属微距摄影，本申请实施例中，超微距摄像头指的是工作距离小于10mm时仍能够实现合焦的微距镜头，即工作距离小于10mm时sensor仍能够清晰成像。

超微距摄像头20可以是长焦超微距镜头，也可以是广角超微距镜头。示例性地，广角超微距镜头的焦距f的取值范围为1.3mm～2.2mm，FOV为70°～78°，示例性地，广角超微距镜头的有效焦距f为1.335mm，最大像高处的FOV为77.6度，光圈值(f-number)为2.8，工作距离为3mm的情况下能够清晰成像，也就是说镜头21能够对工作距离在3mm左右的被拍摄物体合焦，该实施例中，超微距范围为3mm～10mm。

本申请实施例中，视场是指在终端设备10的屏幕上能够看到被拍摄物的区域；物侧指靠近被拍摄物的一侧。

相关技术中，对于某些摄像头20，比如，微距摄像头和超微距摄像头来说，当进行微距或超微距拍摄时，由于摄像头20与被拍摄物之间的距离一般只有1-2厘米，甚至只有几毫米，为了保证视场内的照度能够满足拍摄要求，需要向视场补光。

为此，本申请实施例中，请参阅图3和图4，光纤15将补光灯14的光线导向摄像头20的视场。

本申请实施例的终端设备10，补光灯14发出的光线进入光纤15内，经光纤15传输后从光纤15的出光面进入摄像头20的视场，实现对摄像头20视场的补光。由于光纤15的管径相对较小，而且可以灵活弯曲成需要的形状，便于根据摄像头20周围的其他堆叠结构来适度调整弯曲形状，适应性好，能够增加摄像头20周围的其他堆叠结构的设计自由度；此外，光纤15只占据很少的安装空间，减少对摄像头20周围的其他堆叠结构的影响，使得终端设备10的结构紧凑，有利于终端设备10整机轻薄化设计，例如，可将终端设备10整机总厚度控制在9mm以内，提升用户体验感。

需要说明的是，补光灯14可以是在开启近距离拍摄模式时自动打开；也可以是在近距离拍摄模式下，终端设备10根据视场的照度来决定是否打开补光灯14；还可以是用户手动打开，在此不做限制。

一实施例中，为了使得摄像头20的视场具有较为均匀的补光光线，补光灯14的数量有多个，光纤15的数量有多个，多个光纤15的出光面沿摄像头20的周向间隔设置。

一实施例中，至少一个补光灯14的发光强度可以变化，以调节视场中的照度。例如，终端设备根据视场的照度来决定不需补光的强度，以此来控制补光灯14的发光强度，例如，视场的照度低于预设值时，增大补光灯14的发光强度；当视场的照度低于预设值时，降低补光灯14的发光强度。

在补光灯14的数量有多个的实施例中，可以是所有补光灯14的发光强度均可以调节，也可以是只有部分补光灯14的发光强度可以调节。通过独立调节各个补光灯14之间的发光强度，可以调节视场内的相对照度。

补光灯14可以是LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯、金卤灯、荧光灯、高压钠、白炽灯、碘钨灯、氙气灯中的任一种。示例性地，一实施例中，补光灯14为LED灯，LED灯运行稳定，发热量低，低能耗，使用寿命长。

一实施例中，请参阅图3，终端设置包括设置于摄像头20物侧的保护镜片16，光纤15的出光面位于保护镜片16靠近摄像头20的一侧。也就是说，光纤15不会穿透保护镜片16。

另一实施例中，请参阅图4，保护镜片16设置有容纳孔，光纤15穿设于容纳孔中。可以理解的是，容纳孔可以是通孔，也可以是盲孔。在容纳孔为通孔的实施例中，从光纤15出来的光线不会进入保护镜片16内，而是直接导向摄像头20的视场，因此光能量损失较小，导光效率高。在容纳孔为盲孔的实施例中，光纤15的端部位于容纳孔内，但是光纤15并不穿透保护镜片16，一方面容纳孔对光纤15的出光位置起到定位作用，防止光纤15相对保护镜片16产生位移，另一方面，光纤15出来的光线不必穿透整个保护镜片16，能够在一定程度上减少光能量的损失。

一实施例中，光纤15的出光面为朝向摄像头20的光轴的延长线倾斜的倾斜面。如此从光纤15中出射的光线能够向摄像头20的视场汇集，提升视场内的照度，提高光线的利用率。

需要说明的是，本申请实施例中，摄像头20的光轴方向与终端设备的厚度方向相同。

一些实施例中，请参阅图3和图4，终端设置包括主板11，摄像头20位于主板11的一侧，沿摄像头20的光轴方向，摄像头20与主板11间隔设置。该实施例中，由于采用光纤15导光，光纤15不额外增大沿摄像头20光轴方向的安装空间，也就是说，光纤15基本不会对终端设备10的厚度产生实质性影响，如此，可以在主板11不进行破板设计的情况下使得终端设备10较为轻薄。

光纤15的具体类型不限，可以是石英光纤，也可以是塑料光纤(Plastic OpticalFiber，POF)，还可以是其他类型的光纤15。光纤15主要用于导光，因此，光纤15不限定是通信用的光纤15，普通的塑料光纤也可以满足使用要求。

塑料光纤具有质轻、柔软，耐振动和耐弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点，而且成本低廉。由于塑料光纤的大直径和数值孔径，光传导能力大。由于有较大直径，塑料光纤与其他光学器件的光耦连接更容易。

可以理解的是，通信用的塑料光纤多采用直径1mm的光纤，是石英光纤的8～20倍。粗的塑料光纤的光耦连接比石英光纤要容易得很多。因此，采用塑料光纤的实施例中，可以直接将塑料光纤的入光端面对准补光灯14，并且使得补光灯14的出光面的面积与塑料光纤的横截面积匹配，如此，补光灯14发出的光线即可大部分进入塑料光纤内；而且由于塑料光纤的横截面尺寸相对较大，因此，对补光灯14的出光面积要求较低，不会额外增大补光灯14的制造难度，不会额外增加终端设备10的制造成本。

一些实施例中，终端设备10包括设置于补光灯14和光纤15之间的透镜单元，透镜单元将补光灯14的光线耦合进光纤15内。该实施例中，无论光纤15的粗细，通过设置透镜单元均能将补光灯14的大量光线耦合进光纤15内。

透镜单元可以是单个透镜，也可以是由多个透镜构成的透镜组，在此不做限制，只要能够将补光灯14的光线耦合进光纤15内即可。

另一些实施例中，光纤15的一端设置有扩张结构，补光灯14的出光面容纳于扩张结构内，也就是说，将补光灯14的部分结构伸入光纤15的端部内，如此能够使得补光灯14发出的光线全部进入光纤15内，极大地提升补光灯14的光能量利用率。

上述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种终端设备，其特征在于，包括：

摄像头；

补光灯，

光纤，所述光纤将所述补光灯的光线导向所述摄像头的视场。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括设置于所述摄像头物侧的保护镜片，所述光纤的出光面位于所述保护镜片靠近所述摄像头的一侧。

3.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括设置于所述摄像头物侧的保护镜片，所述保护镜片设置有容纳孔，所述光纤穿设于所述容纳孔中。

4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述光纤的数量为多根，多根所述光纤的出光面沿所述摄像头的周向间隔布置。

5.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，至少一个所述补光灯的发光强度可以变化，以调节所述视场中的照度。

6.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述光纤的出光面为朝向所述摄像头的光轴延长线倾斜的倾斜面。

7.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述终端设置包括主板，所述摄像头位于所述主板的一侧，沿所述摄像头的光轴方向，所述摄像头与所述主板间隔设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括设置于所述补光灯和所述光纤之间的透镜单元，所述透镜单元将所述补光灯的光线耦合进所述光纤内。

9.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述光纤的一端具有扩张结构，所述补光灯的出光面容纳于所述扩张结构内。

10.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述摄像头能够在工作距离处于超微距范围的情况下成像，所述超微距范围为3mm～10mm。

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