CN113777738A - 变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种变焦镜组、摄像装置、电子设备及变焦方法。变焦镜组沿着光轴方向设置在成像镜组的物侧,变焦镜组包括光学件和驱动件,驱动件用于带动光学件沿第一方向移动,以使光学件切入或移出光路,以实现变焦,第一方向与光轴之间形成夹角,光路可理解为光轴所在的位置。本申请通过将变焦镜组设置在成像镜组的物侧,通过光学件的切入或移出光路,不但能实现变焦,且在光学件切入光路状态下,能够得到较大的视场角。

Description

变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法
技术领域
本申请涉及光学技术领域,特别涉及一种变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法。
背景技术
随着前些年开始流行的HDCVI(High Definition Composite Video Interface,高清复合视频接口)技术与SDC(Software defined camera,软件定义摄像机)、IPC(IPCAMERA,网络摄像机)的发展,前端摄像头从最初的标清、高清、超高清到如今的4K高清,画面清晰度实现了质的飞越,搭载1200万像素图像传感器已经广泛应用到智能交通、平安城市等重要领域项目中。各类摄像装置均有变焦及广角的需求。
目前,业界常用横向变焦系统解决方案实现镜头集中在长焦和短焦之间的切换,该技术主要实施步骤为:镜头被分为前组和后组,前组为可移动组,通过轴向移动该组,使镜头实现变倍效果,后组可为固定组或者调焦组,光线经过前组和后组,最终清晰成像在图像传感器上。该技术方案使得镜头焦距在长焦和短焦之间切换,即横向移动镜组方案较易在一颗镜头上实现长焦和广角的功能。
但是,横向变焦系统是通过增大镜组之间的光学间隔实现变焦,这会造成变焦过程中光学系统总体长度TTL增大,这和整机小型化理念相矛盾。
因此,如何实现摄像装置的变焦及广角,又能保证整机小型化为业界研发的方向。
发明内容
本申请提供一种变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法,通过驱动件带动变焦镜组在成像镜组的物侧切入或移出光路,实现变焦,且能扩大视场角,实现广角功能。
第一方面,本申请提供一种变焦镜组,应用于摄像装置内,且沿着光轴方向位于所述摄像装置的成像镜组的物侧,所述变焦镜组包括光学件和驱动件,所述光学件包括镜筒和组装在所述镜筒内的镜片组,镜片组中包括的镜片的数量可以为一片也可以为两片或两片以上,所述驱动件连接至所述镜筒,驱动件用于带动所述光学件沿着第一方向移动,以使所述光学件切入或移出光路,以实现变焦,所述第一方向与所述光轴呈夹角设置,所述光学件切入所述光路时,所述光学件位于所述光轴上,且所述光学件用于扩大所述成像镜组的视场角。具体而言,第一方向和光轴之间的夹角可以为90度或接近90度,使得光学件移动的方向垂直于光轴或接近垂直于光轴,垂直于光轴的方向切入或移出光学件,不会影响光轴方向的光学系统的总长度。
本申请通过变焦镜组设置在成像镜组的物侧,且通过驱动件带动光学件沿第一方向移动将光学件切入或移出光路,来实现变焦,由于第一方向与光轴呈夹角设置,本申请不是沿着光轴的方向移动镜组,而是通过将镜组切入或移出光路的方式实现变焦,本申请通过光学件沿第一方向的移动的方式,相对光轴,利用横向空间(即垂直于光轴方向的空间),不需要沿着光轴的方向移动光学件,因此可以得到较小尺寸的光学系统的总长度。摄像装置安装至电子设备内部时,由于光学系统总长度控制在小尺寸的情况下,使得摄像装置在光轴方向上的尺寸得到了控制,同时,在电子设备内,安装摄像装置的位置外围空间可能会有闲置的空间,为防止电子元件之间的相互干扰,此空间不会布置其它的电子元件,使用本申请提供的变焦镜组,可以有效利用电子设备内摄像装置外围的闲置空间布置变焦镜组,因此,本申请提供的变焦镜组小利于实现电子设备的小型化。而且变焦镜组位于成像镜组的物侧,能够扩大成像镜组的视场角。
本申请通过合理分配变焦镜组的光学件的光焦度,在光学件切入或移出光路的过程中,实现对广角区域成像,变焦镜组的光学件的光焦度为负,因为只有在光学件的光焦度为负的情况下,才具有收集大角度光线的作用,可以扩大视场角度。变焦镜组作为变倍组可改变成像镜组的视场角。一种可能的实施方式中,所述光学件的镜片组包括至少一片透镜,透镜的数量不限,可以为一片、两片、三片或更多。一种可能的实施方式中,靠近物侧的所述一片透镜为第一透镜,所述第一透镜可以为负光焦度,以使所述变焦镜组切入所述光路时,能够扩大摄像装置的视场角。
一种可能的实施方式中,所述光学件包括沿光轴依次排列的第一透镜和第二透镜,所述第一透镜的物侧面近光轴处为凸面,第一透镜的像侧面近光轴处为凹面,第一透镜的光焦度为负;第二透镜的物侧面和像侧面近光轴处均为凹面,第二透镜的光焦度为负。第一透镜和第二透镜组合后放置在成像镜组的物侧,能够实现调节焦距及扩大视场角,本实施方式提供的光学件的光焦度为负。
一种可能的实施方式中,光学件包括沿光轴依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜,第一透镜为光学件的靠近物侧的第一片透镜。第一透镜的物侧面近光轴处为凹面,第一透镜的像侧面近光轴处为凹面,第一透镜的光焦度为负;第二透镜的物侧面近光轴处为凸面,第二透镜的像侧面近光轴处为凹面,第二透镜的光焦度为正;第三透镜的物侧面近光轴处为凸面,第三透镜的像侧面近光轴处为凸面,第三透镜的光焦度为正。第一透镜、第二透镜和第三透镜组合后放置在成像镜组的物侧,能够实现调节焦距及扩大视场角,本实施方式提供的光学件的光焦度为负。
一种可能的实施方式中,光学件只包括一片镜片,所述镜片的光焦度为负。具体而言,此镜片的物侧面半径范围:|R1|>100mm,此镜片的像侧面的半径范围:-35mm<R2<-15mm。
一种可能的实现方式中,所述第一方向垂直于所述光轴,可以理解为:第一方向与光轴之间为接近垂直的状态,包括绝对的呈90度夹角的理想状态,也包括在90度上下浮动的某个角度范围,例如80度至100度之间。
本申请所有实施方式中描述的两个特征之间的垂直关系中的“垂直”的限定均可以理解为:接近垂直的状态,例如第一光学件的物侧面与光轴的夹角为在90度上下浮动的某个允许的公差范围内,例如85度-95度,这个公差可以理解为组装公差,加工光学件过程中形成的平面度的公差等等。(本说明适用于后续其它的实施例,后续实施方式中不再重复解释)
一种可能的实施方式中,变焦镜组包括外壳,光学件收容于外壳内部,外壳与成像镜组连接,具体的连接方式可以为可拆卸连接或者固定连接。
一种可能的实施方式中,所述变焦镜组的外壳围设收容空间,所述光学件收容于所述收容空间内,所述外壳设有相对设置的第一开口和第二开口,所述驱动件带动所述光学件在所述收容空间内移动,当所述光学件移动至所述第一开口和所述第二开口之间时,所述光学件切入所述光路,且所述镜片组位于所述第一开口和所述成像组件之间。具体而言,外壳包括壳主体和盖板,壳主体包括共同围设形成收容空间的底壁和侧壁,底壁连接至侧壁的一端,侧壁的另一端为开口,光学件及驱动件可以从此开口位置安装至主壳体内部,盖板连接至侧壁的另一端。第二开口位于壳主体的底壁,第一开口位于盖板上。
第一开口和第二开口正对设置,第一开口的中心和第二开口的中心的连线与成像镜组的光轴共线。第一开口的尺寸可以大于第二开口的尺寸,由于变焦镜组具扩大视场角的作用,将第一开口的尺寸设置为大于第二开口的尺寸,有利于匹配大视角。当然,第一开口和第二开口可以具相同的形状及尺寸。第一开口处可以设置透明保护片(例如:保护玻璃)。
一种可能的实施方式中,部分成像镜组伸入外壳内,以使光线在外壳内直接进入成像镜组。具体而言,所述第二开口用于供部分所述成像镜组经过并伸入所述收容空间,且所述外壳连接至所述成像镜组的镜筒,以使从所述光学件出射的光线在所述收容空间内进入所述成像镜组。
一种可能的实施方式中,所述成像镜组包括镜片组和镜筒,所述成像镜组的镜筒的外围突出设置固定板,所述固定板呈环状,所述成像镜组的所述镜筒分布在所述固定板的两侧。所述变焦镜组的外壳的外表面突出设置固定部,所述固定部呈环状且包围所述第二开口,部分所述成像镜组的所述镜筒从所述第二开口伸入所述变焦镜组的所述外壳,所述固定板的搭接至所述固定部上,且与所述固定部密封连接。具体而言,可以通过胶水固定的方式密封连接。
本申请通过将变焦镜组的光学件和驱动件组装至外壳,使得变焦镜成为一个模组化的整体结构,变焦镜组可以与成像镜组或光学系统解耦,即它可以独立出来成为一个单独的装置,这样从设计、组装方面均具有易于操作的好处,将变焦镜组安装在光学系统中,例如摄像机内,只需要对外壳做定位,保证第一开口中心和第二开口中心的连线与光轴的位置关系,就可以保证组装的精度。而且独立出来的变焦镜组可以搭配不同类型的成像镜组,使得变焦镜组的应用广泛。
外壳可以与成像镜组固定连接,共同构成固定的光学架构,此种方案适用于定焦摄像头。外壳与成像镜组之间也可以为不固定的连接方式,例如可以相对滑动、相对旋转,它们之间存在自由度,这种方案可以适用于连续变焦摄像头。
一种可能的实施方式中,所述驱动件包括电机、丝杆和配合件,所述电机带动所述丝杆转动,所述配合件与所述丝杆螺纹配合,所述配合件固定连接至所述镜筒,所述丝杆转动连接至所述外壳且在所述收容空间内沿所述第一方向延伸。本实施方式通过电机带动丝杆旋转,以及丝杆与配合件螺纹配合,实现丝杆的转动转换为配合件的移动,配合结构只需要螺纹配合,占空间较小,从组装方面容易组装,容易保证安装精度,有利于光学件的位置精度,提升变焦模组的光学性能。
一种可能的实施方式中,所述配合件包括设有螺纹通孔的主体及位于所述主体边缘位置的连接部,所述丝杆穿过所述螺纹通孔,所述镜筒的外表面设有凹槽,所述连接部与所述凹槽配合,以使所述镜筒连接至所述配合件。螺纹通孔与丝杆配合的结构,可以保证配合件在丝杆上平衡地滑动,组装过程中,先将配合件与丝杆组装为一个整体,再将配合件的连接部插入镜筒上的凹槽内,连接部与凹槽之间的配合可以为紧密配合,可以理解为过盈配合,通过连接部与镜筒之间的摩擦力实现二者之间的固定连接。
其它可能的实施方式中,由于设计或组装过程中的公差,连接部和凹槽之间可能会存在间隙,间隙的存在会导致连接部与镜筒之间的连接不稳固,移动过程中,产生晃动。此间隙可以通过胶水填充固定。也可以选择其它的方式解决间隙的问题,例如弹性连接,具体为:连接部在凹槽内与镜筒的连接结构可以设置为弹性连接结构,例如在连接部的外围设置弹片,连接部和凹槽内壁之间通过弹片抵持,弹性连接结构可以保证连接部与镜筒之间的可靠连接,防止运动过程的松动,防止镜筒产生晃动。
一种可能的实施方式中,所述电机位于所述外壳的外部,所述丝杆的一端伸出所述外壳并与所述电机的连接。本申请将电机放置在外壳的外部,不但方便电机的接线,电机需要与驱动电路及供电电路电连接,若将电机设置在外壳内,电连接的线路需要伸入外壳,这样会导致接线复杂,外壳的结构也复杂,需要预留接线孔。此外,电机工作过程中会发热,光学件受热也会产生膨胀,影响光学性能,将电机放在外壳外部,能够隔离电机的热,使光学件免于受电机的发热影响产生变形或其它的性能的改变。
一种可能的实施方式中,所述驱动件位于所述外壳的外部,所述光学件部分伸出所述外壳与所述驱动件连接,或者所述驱动件部分伸入所述外壳与所述光学件连接。
一种可能的实施方式中,可以将驱动件组装形成一个整体性的结构,再安装至外壳的外表面,外壳上设有长条状的通槽,通槽的延伸方向为第一方向,即丝杆延伸的方向。变焦镜组的镜筒上设置与驱动件的连接部配合的部分结构从所述通槽位置伸出外壳。其它实施方式中,也可以将驱动件的连接部从此通槽伸入外壳并与镜筒上的凹槽配合。
一种可能的实施方式中,驱动件还包括安装架,丝杆和电机安装至所述安装架,以将驱动件组装为一个整体性的结构,安装架安装至外壳的外表面。安装架包括第一板、第二板和第三板,所述第二板和所述第三板相对设置,所述第一板连接在所述第二板和所述第三板之间,所述第二板和所述第三板自第一板相对的两侧同向弯折延伸,所述第二板和所述第三板均垂直于第一板。丝杆的一端转动连接至第二板,丝杆的另一端穿过第三板后与电机的电机轴固定连接。第三板上设置通孔,用于供丝杆穿过,丝杆与第三板之间为转动连接的关系。安装架连接至外壳。
电机工作中也会产生振动,一种可能的实施方式中,可以在外壳外部空间配置缓冲件,吸收电机的振动,缓冲件设置在外壳的外部,不会影响外壳内的空间布局,有利于变焦组件的小型化设计,而且电机的振动被缓冲件吸收后,会保证外壳的平稳状态,使光学件免受振动的影响,保证光学件的光学性能,提升成像效果。因此电机设置在外壳外部还可以防止电机工作过程产生的热及振动影响光学件的成像。
一种可能的实施方式中,所述缓冲件搭配散热结构共同设置在所述电机的外围,所述散热结构用于辅助所述电机散热。所述散热结构可以为金属导热结构或石墨烯散热材料。
一种可能的实施方式中,所述外壳内设导杆,所述镜筒滑动连接至所述导杆,所述导杆的延伸方向为所述第一方向。本申请通过导杆和丝杆共同构成光学件移动的轨道,可以保证光学件移动的平稳性。导杆为光滑的圆柱形杆状,导杆的数量可以为两个,相对设置,且分别位于光学件的两侧,两个导杆和丝杆构成三角形架构,提升光学件组装位置的稳固性。
一种可能的实施方式中,通过所述光学件与所述外壳的限位配合,将所述光学件限位于切入所述光路的状态和/或移出所述光路的状态。具体而言,所述外壳内包括相对设置的第一限位壁和第二限位壁,所述导杆的两端分别固定至所述第一限位壁和所述第二限位壁,所述变焦镜组还包括限位滑块,所述限位滑块滑动连接至所述导杆,所述限位滑块固定连接至所述镜筒,所述限位滑块与所述第一限位壁顶靠时,所述光学件切入所述光路,所述限位滑块与所述第二限位壁顶靠时,所述光学件移出所述光路。概括而言,本实施方式通过限位结构(第一限位壁、第二限位壁与限位滑块的配合结构)对光学件的移动进行限位。本实施方式通过限位滑块与导杆的配合实现光学件的移动,同时通过限位滑块与第一限位壁和第二限位壁的顶靠,实现光学件移动的位置的确定,所述限位滑块与所述第一限位壁顶靠时,所述光学件切入所述光路,此时,可以通过控制单元采集光学件的位置,并发信号给驱动电路,驱动电路可以发送指令给电机,使电机停止工作,同时,控制单元可以记录光学件的位置状态。所述限位滑块与所述第二限位壁顶靠时,所述光学件移出所述光路,同样,可以通过控制单元采集光学件位置信息,并通过驱动电路发指令给电机,使电机停止工作。
一种可能的实现方式中,第一限位壁和第二限位壁与限位滑块接触的表面上可以设置缓冲垫,例如硅胶垫,缓冲垫可以固定在第一限位壁和第二限位壁的表面,也可以固定在限位滑块的表面,当限位滑块与第一限位壁和第二限位壁顶靠时,由于缓冲垫的存在,缓冲垫会吸收限位滑块移动惯性力,当电机停止工作时,限位滑块停止移动,由于惯性力被吸收,限位滑块的位置会稳定地停靠在第一限位壁和第二限位壁处,不会因惯性力产生回弹。可以理解的,外壳及限位滑块均为刚性材质,在它们的表面设置缓冲垫,可以通过胶粘贴固定,也可以通过一体成型的工艺直接制作在第一限位壁和第二限位壁的表面或限位滑块的表面。
一种可能的实现方式中,变焦镜组还包括位置检测单元,所述位置检测单元电连接至驱动电路,所述驱动件带动所述光学件沿着第一方向移动的过程中触发所述位置检测单元,所述位置检测单元发送信号至所述驱动电路,所述驱动电路用于根据所述位置检测单元所发送的信号驱动所述驱动件,以使所述光学件移动预设距离。位置检测单元可以为光耦合装置,例如光面开关。位置检测单元固定在外壳的内部,且位于光学件移动的路径上。当光学件移动至位置检测单元处时,位置检测单元会检测到光学件,这样可以触发位置检测单元,使其产生位置信号,并将此位置信号发送至驱动电路。
本申请可以通过位置检测单元结合限位结构,来实现光学件的精确定位。
第二方面,本申请提供一种镜头组件,包括成像镜组和第一方面任意一种可能的实施方式提供的变焦镜组,所述变焦镜组位于所述成像镜组的物侧。本申请提供的镜头组件中,成像镜组本身可以单独成像,将变焦镜组设置在成像镜组的物侧,变焦镜组的切入,可以与成像镜组组合起来一起成像,能对成像镜组的成像进行变焦,同时还可以扩大视场角。
一种可能的实施方式中,所述成像镜组为定焦镜组或变焦镜组或调焦镜组。成像镜组的光轴与摄像装置的光轴(或成像镜组所在的光学系统的光轴)一致,且能够沿光轴进行调焦。
一种可能的实施方式中,所述变焦镜组可拆卸地连接至所述成像镜组。可拆卸的连接架构能够实现变焦镜组与成像镜组解耦,即变焦镜组可以搭配多种不同的成像镜组来使用。
一种可能的实施方式中,镜头组件还包括用于固定所述成像镜组的基座,所述基座包括固定筒和定位柱,所述固定筒用于收容所述成像镜组远离所述变焦镜组的一端,所述定位柱位于所述固定筒的外围,所述定位柱用于连接所述变焦镜组。
具体而言,变焦镜组的外壳包括像侧表面,所述像侧表面面对成像镜组,且设有第二开口。所述外壳的像侧表面设有固定杆,固定杆的延伸方向可以垂直于外壳的像侧表面,所述固定杆位于所述安装口的外围,所述固定杆用于连接至安装所述成像镜组的基座。
所述外壳内沿所述第一方向并排设置相连通的第一空间和第二空间,所述光学件在所述第一空间内时,所述光学件位于所述第一开口和所述第二开口之间,所述光学件在所述第二空间内时,所述光学件移出所述光路;所述固定杆位于所述第一空间和所述第二空间之间,或者,所述固定件位于所述第二空间内且邻近所述第一空间的位置。固定杆的位置的设置,能够保证变焦镜组组装的平衡稳定性。
一种可能的实施方式中,所述基座内设有红外线滤光片切換器,所述红外线滤光片切換器位于所述成像镜组的像侧。
红外线滤光片切換器包括IR(Infrared-Reflection,红外截止)片和AR(Anti-Reflection,高透光率防反射)片,红外线滤光片切換器能够实现IR片和AR片之间的切换,以使成像组件适应不同的应用场景,能够提升摄像装置的拍摄效果,当环境光照度较强(例如在白天使用摄像装置)的情况下,使用红外线滤光片切換器中IR片的功能,IR片可以过滤掉红外光,保证成像质量。当环境光照度较弱(例如在夜晚使用摄像装置)的情况下,自动切换为红外光补偿功能,使用红外线滤光片切換器的AR片的功能,AR片可以透过红外光(电子设备启动红外灯,产生红外光),补偿环境光照度较弱的问题。具体而言,通过配置在摄像装置内的光敏器件感受环境光的变化,光敏器件传送环境光照度的信号给控制芯片,通过控制芯片传送信号给驱动件,启动驱动件工作,驱动红外线滤光片切換器切换AR片和IR片。
一种可能的实施方式中,所述变焦镜组和所述成像镜组之间的光路上设有反射元件,所述反射元件能够旋转预设角度,预设角度可以理解为根据具体拍摄场景的需求设置角度,反射元件用于将入射光反射一角度后进入成像镜组。
第三方面,本申请提供一种摄像装置,包括图像传感器和第二方面任意一种可能的实施方式提供的镜头组件,所述图像传感器位于所述成像镜组的像侧。具体而言,图像传感器设置在电路板上,电路板固定至基座,这样,基座即连接了电路板,又安装了成像组件,同时变焦镜组也连接至基座,使得摄像装置的光学部分形成一个整体,易于组装,定位精度可以控制的良好。而且光路在变焦镜组的外壳内部直接进入成像镜组的镜筒,再通过基座进入图像传感器,光路与外界隔离,可以做到较好的密封,防止灰尘等杂物进入光路,可以提升成像质量。
第四方面,本申请提供一种电子设备,包括控制单元如第三方面提供的摄像装置,所述控制单元与所述图像传感器电连接,用于从所述摄像装置获取图像数据,并处理所述图像数据。
一种可能的实施方式中,所述电子设备为用于视频会议的智慧屏,当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到会议室内的全景,实现全景观看。当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,成像镜组也可以与其它的光学件结合,例如成像镜组与反射镜结合,反射镜可以旋转,这样可以分别定位至与会人员,实现特写的拍摄效果。
一种可能的实施方式中,所述电子设备为移动终端,当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到更广阔的摄影范围,如在拍建筑、桥梁等需要广角的场景时;当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,如拍摄人像时。
一种可能的实施方式中,所述电子设备为监控摄像机,当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到更广阔的监控范围,而不需要多台小角度监控摄像机组合。当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,分辨被摄物体具体细节,如人脸或者车牌等信息等。
一种可能的实施方式中,所述电子设备还包括图像传输单元,所述图像传输单元用于将所述图像数据传输至显示单元,具体而言,图像传输单元可以为有线传输或无线传输,显示单元可以为电子设备本身所具有的显示屏,例如智慧屏的屏幕,显示单元也可以为独立于电子设备的其它的显示设备,例如电子设备为监控摄像机时,通过无线传输的方式,可以将图像传送至远端的显示屏上。
第五方面,本申请提供一种变焦方法,应用于摄像装置,所述摄像装置包括沿着光轴方向依次布置的变焦镜组、成像镜组和图像传感器,所述变焦镜组包括光学件和驱动件,所述光学件包括镜筒和组装在所述镜筒内的镜片组,所述驱动件连接至所述镜筒;所述变焦方法包括:
接收视场角调节需求的指令;
根据所述指令启动所述驱动件,以使所述驱动件带动所述光学件沿着第一方向移动,使得所述光学件切入或移出光路,以实现视场角的调节,所述第一方向与所述光轴呈夹角设置。
具体而言,当所述视场角调节需求的指令为扩大视场角时,所述驱动件带动所述光学件切入所述光路。当所述视场角调节需求的指令为缩小视场角时,所述驱动件带动所述光学件移出所述光路。
一种可能的实施方式中,摄像装置内设位置检测单元,通过所述位置检测单元检测所述光学件的位置,所述光学件在移动的过程中,当所述光学件触发所述位置检测单元时,所述位置检测单元发送信号给驱动电路,所述驱动电电路根据所述位置检测单元所发送的信号驱动所述驱动件,以使所述光学件移动预设距离。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的示意图,其中光学件为切入光路状态;
图2为图1所示的摄像装置中的光学件移出光路的状态的示意图;
图3所示为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置中,光学件移出光路状态下的光路图;
图4所示为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置中,光学件切入光路状态下的光路图;
图5为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的示意图,其中光学件为切入光路状态;
图6为图5所示的摄像装置中的光学件移出光路的状态的示意图;
图7为本申请一种可能的实施方式提供的变焦镜组中的光学件的镜片组的架构示意图;
图8为本申请一种可能的实施方式提供的变焦镜组中的光学件的镜片组的架构示意图;
图9A为本申请一种实施方式提供的变焦镜组的组装后的一个方向的立体示意图;
图9B为本申请一种实施方式提供的变焦镜组的组装后的另一个方向的立体示意图;
图10为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的剖面图;
图11为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的一个方向的立体示意图;
图12为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的另一个方向的立体示意图;
图13为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的立体分解示意图;
图14为本申请一种可能的实施方式提供的变焦镜组的部分立体组装示意图;
图15为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的一个方向的剖面图;
图16为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的一个方向的剖面图的局部视图;
图17为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的另一个方向的剖面图,其中光学件为切入光路状态;
图18为图17所示的剖面图的光学件移出光路的状态示意图;
图19为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的一个方向的剖面图的局部视图;
图20为本申请一种可能的实施方式提供的摄像装置的一个方向的剖面图,其中光学件为切入光路状态;
图21为图20所示的剖面图的光学件移出光路的状态示意图;
图22为本申请一种实施方式提供的摄像装置的示意图,其中变焦镜组为移出光路的状态;
图23为本申请一种实施方式提供的摄像装置的示意图,其中变焦镜组为切入光路的状态;
图24为本申请一种实施方式提供的电子设备的示意图;
图25为本申请另一种实施方式提供的电子设备的示意图;
图26为本申请另一种实施方式提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
为方便理解,下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
分辨率(Resolution):代表镜头的解析能力,数值越高,解析能力越强,成像越清晰,市面上有100万像素(1mega pixels,简称1M)、2M、4M、6M、4K摄像机。
变焦镜头(zoom lens):是在一定范围内可以通过改变镜组之间的距离来变换焦距,从而得到不同宽窄的视场角、不同大小的影像和不同景物范围的照相机镜头,镜头中通常含有zoom群与focus镜组群。
图像传感器(sensor):它是一种半导体器件,作用就像胶片一样,但它是把光信号转换成电荷信号,sensor上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel),一块sensor上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。
光学总长(TTL,Total Track Length):光学镜头最前表面到图像传感器之间的长度。
视场角(FOV):在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗地说,目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。
光焦度(focal power):像方光束会聚度与物方光束会聚度之差,它表征光学系统对入射平行光束的屈折本领,折射球面透镜的光焦度
Figure BDA0002630180090000081
其中,n'为透镜的折射率,n为透镜所处介质的折射率,通常透镜处于空气中,n则为1。
Figure BDA0002630180090000082
的数值越大,平行光束折得越厉害;
Figure BDA0002630180090000084
时,为正屈光力,屈折是会聚性的;
Figure BDA0002630180090000083
时,为负屈光力,屈折是发散性的。
Figure BDA0002630180090000085
时,即为平面折射,也称为无光焦度,这时沿轴平行光束经折射后仍是沿轴平行光束,不出现屈折现象。
光轴,是一条垂直穿过透镜中心的光线。镜头光轴是通过镜头中心的线。与光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的凸透镜应是所有的光线会聚在透镜后的一点,这个会聚所有光线的一点,即为焦点。
红外线滤光片切換器(ICR):滤光片的切换,决定影像感测器是否能接收红外光,滤光片切换时间,则取决于摄影机上感测器侦测到的可见光强度。
以透镜或透镜组为界,被摄物体所在的一侧为物侧,被摄物体的图像所在的一侧为像侧;透镜靠近物侧的表面可以称为物侧面,透镜靠近像侧的表面可以称为像侧面。
成像面,位于变焦镜头中所有透镜的像侧、且光线依次穿过变焦镜头中各透镜后形成像的载面。
本申请所有实施方式中描述的两个特征之间的垂直关系中的“垂直”的限定均可以理解为:接近垂直的状态,例如第一光学件的物侧面与光轴的夹角为在90度上下浮动的某个允许的公差范围内,例如80-100度,这个公差可以理解为组装公差,加工光学件过程中形成的平面度的公差等等。
参阅图1,本申请提供一种变焦镜组10,应用在摄像装置1000中,摄像装置1000包括镜头组件100和图像传感器200,镜头组件100包括变焦镜组10和成像镜组20,变焦镜组10位于成像镜组20的物侧,用于实现光学系统的变焦及扩大视场角。如图1所示,变焦镜组10、成像镜组20和图像传感器200沿着光轴P的延伸方向依次布置,图像传感器200的位置为光学系统的成像面,目标物体(待拍摄物)位于变焦镜组10远离图像传感器200的一侧。成像镜组20为定焦镜组或变焦镜组或调焦镜组。图1只是示意性地表达了变焦镜组10与成像镜组20和图像传感器200之间的位置关系,可以理解的是,摄像装置1000中还可以包括其它的光学件,例如可以为滤光片、用于改变光路方向的旋转反射件、光阑等。其它的光学件可以设置在成像镜组20和图像传感器200之间,例如在成像镜组20和图像传感器200之间设置滤光片,其它的光学件也可以设置在成像镜组20和变焦镜组10之间,例如在成像镜组20和变焦镜组10之间设置用于改变光路方向的旋转反射件,其它的光学件也可以设置在变焦镜组10的物侧,例如在变焦镜组10的物侧设置光阑。
成像镜组20的光轴与摄像装置1000的光轴(或成像镜组所在的光学系统的光轴)一致,均位于光轴P上,成像镜组20能够沿光轴P进行调焦,或者通过旋转的方式调节成像镜组20,以实现防抖。
变焦镜组10包括光学件11和驱动件12,驱动件12用于带动光学件11沿着第一方向F运动,以使所述光学件11切入或移出光路。“切入光路”可以理解为光学件11在光学系统的光路上,光线经过光学件11后再进入成像镜组20。“移出光路”可以理解为光线进入摄像装置1000的镜头组件100后,不会经过光学件11,而是直接进入成像镜组20,即光学件11不在光的传播路径上。图1所示为光学件11切入光路的状态示意图,图2为光学件11移出光路的状态示意图。通过光学件11在成像镜组20的物侧方向切入或移出光路,可以实现变焦,同时可以扩大视场角。所述第一方向F与所述光轴P呈夹角设置。具体而言,所述夹角可以为90度或接近90度,使得光学件11移动的方向垂直于光轴或接近垂直于光轴P。相较传统的沿着光轴P的方向移动光学件进行变焦的方案,垂直于光轴P的方向切入或移出光学件11的变焦方案,不会影响光轴P方向的光学系统的总长度TTL,有利于满足摄像装置小型化的设计需求。
图3和图4所示分别为光学件11未切入光路时的光路图和光学件11切入后的光路图,可以看到本申请提供的摄像装置在通过变焦组件10进行变焦过程中,视场角的变化情况。其中,最左侧为目标物体S,最右侧为图像传感器200。如图3所示,光学件11未切入光路时,成像组件20单独用于成像,即成像镜组20可以将目标物体S清晰地成像在成像面上。对比图3和图4所示,光学件11切入光路后,目标物体S处的高度增加了,H2大于H1,明显视场角变大了,可以收集到大视场角光线,即可实现广角拍摄功能。
图5和图6所示为本申请一种实施方式提供的摄像装置1000的示意图,本实施方式与图1和图2所示的实施方式的区别在于:本实施方式增加了外壳13,且通过外壳13将变焦镜组10与成像镜组20组装在一起,使得镜头组件100为组装为一体的架构,整体性好,镜头组件100安装至摄像装置1000内时,需要与图像传感器200进行精确对位,本实施方式有利于提高对位精度。具体而言,变焦镜组10包括外壳13,光学件11和驱动件13安装至外壳13,成像镜组20也连接至外壳13,通过外壳13的设置使得变焦镜组10与成像镜组20组装在一起。而且部分成像镜组20伸入外壳13的内部,使得光学件11和成像镜组20之间的光路设置在外壳13的内部,外壳13可以具密闭性,能够保护光路,有利于保证光路的稳定性。
本申请通过光学件11的切入或移出光路,实现变焦,且通过合理分配变焦镜组10的光学件11的光焦度,使得在光学件11切入光路时,能实现对广角区域的成像。变焦镜组10的光学件11的光焦度为负,变焦镜组作为变倍组可改变成像镜组的视场角,因为只有在光学件的光焦度为负的情况下,才具有收集大角度光线的作用,可以扩大视场角度。所述光学件11的镜片组包括至少一片透镜,透镜的数量不限,可以为一片、两片、三片或更多。靠近目标物体的所述一片透镜为第一透镜,一种具体的实施方式中,所述第一透镜具负光焦度,以使所述变焦镜组切入所述光路时,能够扩大摄像装置的视场角。
图7和图8所示为两种具体实施方式提供的变焦镜组10中的光学件11的镜片组的架构。
如图7所示,光学件11包括沿光轴P依次排列的第一透镜1101和第二透镜1102,第一透镜1101为光学件11的靠近物侧的第一片透镜。第一透镜1101的物侧面S1近光轴P处为凸面,第一透镜1101的像侧面S2近光轴P处为凹面,第一透镜1101的光焦度可以为负;第二透镜1102的物侧面S3和像侧面S4近光轴处均为凹面,第二透镜1102的光焦度为负。第一透镜1101和第二透镜1102组合后放置在成像镜组的物侧,能够实现调节焦距及扩大视场角,本实施方式提供的光学件11的光焦度为负。
如图8所示,光学件11包括沿光轴P依次排列的第一透镜1101、第二透镜1102和第三透镜1103,第一透镜1101为光学件11的靠近物侧的第一片透镜。第一透镜1101的物侧面S1近光轴P处为凹面,第一透镜1101的像侧面S2近光轴P处为凹面,第一透镜1101的光焦度为负;第二透镜1102的物侧面S3近光轴处为凸面,第二透镜1102的像侧面S4近光轴处均为凹面,第二透镜1102的光焦度为正;第三透镜1103的物侧面S5近光轴处为凸面,第三透镜1103的像侧面S6近光轴处为凸面,第三透镜1103的光焦度为正。第一透镜1101、第二透镜1102和第三透镜1103组合后放置在成像镜组的物侧,能够实现调节焦距及扩大视场角,本实施方式提供的光学件11的光焦度为负。
图8中对第一透镜1101和第二透镜1102的标号与图7中的第一透镜和第二透镜的标号相同,采用相同的标号只是想表达第一透镜和第二透镜在两种实施方式中的位置是相同的,即于光轴上的排序相同,分别为第一片透镜和第二片透镜。两个实施方式中同个位置的透镜采用相同的标号并不能代表:这两个实施例中的第一透镜和第二透镜的结构形态是相同的,也不能代表第一透镜和第二透镜的尺寸及光学参数是相同的。
其它可能的实施方式中,光学件11也可以只包括一枚镜片,此镜片的光焦度为负,此镜片的物侧面半径范围:|R1|>100mm,此镜片的像侧面的半径范围:-35mm<R2<-15mm。
图9A和图9B所示为本申请一种实施方式提供的变焦镜组10的组装后的立体示意图,变焦镜组10包括外壳13,外壳13包括壳主体131和盖板132,盖板132上设第一开口1321,第一开口1321为入光口。壳主体131包括共同围设形成收容空间的底壁1312和侧壁1313,底壁1312上设第二开口1311,底壁1312连接至侧壁1313的一端,侧壁1313的另一端为开口(图9A中此开口被盖板132遮挡),光学件11及驱动件12可以从此开口位置安装至主壳体131内部,盖板132连接至侧壁1313的另一端的开口位置。本申请通过将变焦镜组的光学件和驱动件组装至外壳,使得变焦镜成为一个模组化的整体结构,变焦镜组可以与成像镜组或光学系统解耦,即它可以独立出来成为一个单独的装置,这样从设计、组装方面均具有易于操作的好处,将变焦镜组安装在光学系统中,例如摄像机内,只需要对外壳做定位,保证第一开口中心和第二开口中心的连线与光轴的位置关系,就可以保证组装的精度。而且独立出来的变焦镜组可以搭配不同类型的成像镜组,使得变焦镜组的应用广泛。
具体而言,盖板132和壳主体131的底壁1312均为平板状,盖板132和壳主体131的底壁1312相互平行,且均垂直于光轴。盖板132与壳主体131之间可以通过卡扣结构固定,也可以通过粘胶固定,或者或能螺丝固定。图9A和图9B所示的实施例中,盖板132与壳主体131之间通过螺丝固定,具体而言,盖板132的边缘位置突出设置固定片1322,盖板132与壳主体131扣合时,固定片1322位于壳主体131的外侧,通过螺丝穿过固定片1322并锁固至壳主体131,以实现固定连接。结合图9A和图9B所示,固定片1322的数量可以为三个,形成三角形固定架构。
在光轴的延伸方向上,第一开口1321和第二开口1311正对设置,第一开口1321的中心和第二开口1321的中心的连线与光轴共线。第一开口1321的尺寸可以大于第二开口1311的尺寸,由于变焦镜组10具扩大视场角的作用,将第一开口1321的尺寸设置为大于第二开口1311的尺寸,有利于匹配大的视场角。当然,第一开口1321和第二开口1311可以具相同的形状及尺寸。第一开口1321处可以设置光学件或透明保护片,例如保护玻璃,为了保证变焦镜组10的外壳13的密闭性,第一开口1321处的光学件或透明保护片与外壳13之间通过密封胶粘贴固定,形成具防尘防水效果的密封结构,可以保护光路不受环境中的灰尘或水汽影响,保证成像质量。
图10为本申请提供的摄像装置1000的剖面图,图11和图12为本申请提供的摄像装置1000的立体示意图,图13为图11和图12所示的摄像装置1000的立体分解示意图。本实施方式中,摄像装置1000为定焦摄像头,变焦镜组10、成像镜组20和图像传感器200组装在一起,形成一个整体。其中,图像传感器200是固定在电路板201上的,图12所示的电路板201上的虚线框表示的器件为图像传感器200,它被电路板201遮挡,不可见,用虚线表示。
如图11所示,光学件11处于切入光路的状态,光学件11正对盖板132上的第一开口1321。如图12所示,第二开口的位置处连接成像镜组20,在图12中第二开口被成像镜组20遮挡,不可见。参阅图13,成像镜组20包括镜片组21和镜筒22,镜片组21安装在镜筒22内,镜筒22的外围突出设置固定板221,固定板221呈环状,固定板221与镜筒22的圆柱状外表面之间形成夹角,此夹角可为90度或接近90度,即固定板221在镜筒20的外表面垂直向外延伸。具体而言,固定板221位于镜筒22的柱状本体的中间区域,固定板221的两侧均有部分镜筒22的柱状本体。部分所述成像镜组20经过第二开口并伸入外壳13内的所述收容空间,且镜筒22连接至变焦镜组的外壳13,以使从所述光学件11出射的光线在所述收容空间内进入所述成像镜组20。图13所示的固定板221左侧的部分镜筒22伸入变焦组件10的外壳13,固定板221与外壳13固定连接。结合图9B、图10和图12,外壳13的外表面突设固定部133,固定部133呈环状且包围第二开口1311,固定板221的外边缘搭接在固定部133上,固定板221与固定部133之间可以通过胶水粘贴固定。
因此,本实施方式中,变焦镜组10的外壳13与成像镜组20固定连接共同构成固定的光学架构,此种方案适用于定焦摄像头。其它实施方式中,外壳13与成像镜组20之间也可以为不固定的连接方式,例如二者之间可以相对滑动、相对旋转,可以通过移动或旋转的方式调节变焦镜组10或成像镜组20的位置,这种方案可以适用于连续变焦摄像头。
本申请用于驱动光学件11移动的驱动件12可以采用电机和丝杆配合的方案,也可以采用气缸作为动力推动光学件移动。以电机和丝杆配合的方案进行详细的描述,如下。
参阅图13、图14和图15,驱动件12包括电机121、丝杆122和配合件123,丝杆122的一端与电机121的输出轴固定连接,电机121工作的状态下,能够带动所述丝杆122转动。丝杆123的外表面设有螺纹,用于螺纹连接配合件123。所述配合件123固定连接至光学件11。所述配合件123包括设有螺纹通孔1231的主体1232及位于所述主体1232边缘位置的连接部1234,所述丝杆122穿过所述螺纹通孔1231,以实现所述配合件123与所述丝杆122螺纹配合。
具体而言,如图15所示,所述镜筒112的外表面设有凹槽1124,所述连接部1234与所述凹槽1124配合,以使所述镜筒112连接至所述配合件123。本申请通过螺纹通孔1231与丝杆122配合的结构,可以保证配合件123在丝杆122上平衡地滑动,组装过程中,先将配合件123与丝杆122组装为一个整体,再将配合件123的连接部1234插入镜筒112上的凹槽1124内,连接部1234与凹槽1124之间的配合可以为紧密配合,可以理解为过盈配合,通过连接部1234与镜筒112之间的摩擦力实现二者之间的固定连接。
其它可能的实施方式中,由于设计或组装过程中的公差,连接部1234和凹槽1124之间可能会存在间隙,间隙的存在会导致连接部1234与镜筒112之间的连接不稳固,移动过程中,产生晃动。此间隙可以通过胶填充固定。也可以选择其它的方式解决间隙的问题,例如弹性连接,具体为:连接部1234在凹槽1124内与镜筒112的连接结构可以设置为弹性连接结构,例如在连接部1234的外围设置弹片,连接部1234和凹槽1124内壁之间通过弹片抵持,弹性连接结构可以保证连接部1234与镜筒112之间的可靠连接,防止运动过程的松动,防止镜筒112产生晃动。
本实施方式通过电机121带动丝杆122旋转,以及丝杆122与配合件123螺纹配合,实现丝杆122的转动转换为配合件123的移动,配合结构只需要螺纹配合,占空间较小,从组装方面容易组装,容易保证安装精度,有利于光学件11的位置精度,提升变焦模组10的光学性能。
参阅图13,光学件11的具体结构如下:
光学件11包括镜片组111和镜筒112,镜筒112包括筒状本体1121、第一连接部1122和第二连接部1123。筒状本体1121包围形成安装空间,镜片组111收容于安装空间内,且固定连接至镜筒112。第一连接部1122的数量为两个,分别位于筒状本体1121相对的两侧。第二连接部1123上设有凹槽1124,凹槽1124用于与配合件123固定连接。第二连接部1123和其中一个第一连接部1122位于筒状本体1121的同侧。
所述丝杆122转动连接至所述外壳13且在所述收容空间内沿所述第一方向延伸。外壳13内还设置导杆134,所述导杆134固定在外壳13内,且其延伸方向为所述第一方向。具体而言,壳主体131的侧壁1313上设安装孔,导杆134的两端伸入安装孔以将导杆134固定连接至壳主体131。导杆134为光滑的圆柱形杆状,镜筒112滑动连接至所述导杆134,导杆134的数量为两个,分布在光学件11的两侧,其中一个导杆134与丝杆122位于光学件11的镜筒的同侧。本申请通过导杆134和丝杆122共同构成光学件11移动的轨道,可以保证光学件11移动的平稳性。两个导杆134和丝杆122构成三角形架构,提升光学件11组装位置的稳固性。
具体而言,镜筒112的两个第一连接部1122与导杆134配合实现滑动连接,第一连接部1122包括配合部1122A和连接段1122B,连接段1122B连接在配合部1122A和镜筒本体1121之间,连接段1122B可以为平板状,也可以呈杆状或条状等任意形状,配合部1122A设有通孔或通槽1122C,导杆134穿过通孔或通槽1122C且与镜筒112滑动连接。如图13所示,两个配合部1122A的结构形态不一样,其中一个配合部1122A(图13中镜筒本体1121左侧的)远离连接段1122B的一端凹设通槽1122C,此通槽1122C可以为半圆柱状的收容空间。另一个配合部1122A(图13中镜筒本体1121右侧的)呈框状结构,且于第一方向延伸(即此配合部1122A呈长条形的框状架构,其长度延伸方向与导杆134的延伸方向一致),此配合部1122A围设中空区域,配合部1122A设一对通孔1122D,此对通孔1122D沿着第一方向正对设置,导杆134穿过此对通孔1122D。框状结构的配合部1122A与导杆134的配合的稳定性会更好,中空区域的设置,有利于减轻重量,使得整个镜组的具轻型化的优势。
具体而言,位于镜筒本体1121两侧的两个连接段1122B均为平板状,且二者共面。连接框状配合部1122A的连接段1122B(图13中镜筒本体1121右侧的)为第一连接段,另一个连接段(图13中镜筒本体1121左侧的)为第二连接段,一种实施方式中,第一连接段在第一方向上延伸的尺寸大于第二连接段在第一方向上延伸的尺寸,第二连接段与第一连接段的中部对应设置,相应地,其中一个配合部1122A与另一个配合部1122A的中部对应设置,这样的两个第一连接部1122与导杆134配合可以实现更稳固地支撑镜筒本体1121。
光学件11的镜筒112为一体成型的结构,具体为塑料材质,通过注塑工艺一体成型制作。
本申请具体实施方式采用电机121作为驱动件12的动力源,带动光学件11移动。一种实施方式中,本申请可以将所述电机121设置在所述外壳13的外部,丝杆122安装在外壳13的内部,所述丝杆122的一端伸出所述外壳13并与所述电机121的连接,具体而言,外壳13上可以设通孔,供丝杆122的一端伸出,此通孔的尺寸大于丝杆122的外径,可以保证丝杆122在其内部转动。丝杆122的另一端在所述外壳13的内部且与外壳13形成转动连接的关系。
参阅图13、图14和图15,一种实施方式中,本申请将驱动件12均设置在外壳13的外部,驱动件12组装形成一个整体性的结构,再安装至外壳13的外表面。具体而言,驱动件12还包括安装架124,电机121和丝杆122安装至安装架124,构成一个整体后,再通过安装架124安装至外壳13的外表面。安装架124包括第一板1241、第二板1242和第三板1243,所述第二板1242和所述第三板1243相对设置,所述第一板1241连接在所述第二板1242和所述第三板1243之间,所述第二板1242和所述第三板1243自第一板1241相对的两侧同向弯折延伸,所述第二板1242和所述第三板1243均垂直于第一板1241。图13中,由于丝杆122被安装架124遮挡,不可见,为了方便理解丝杆122的位置及连接关系,用虚线表示的部分表示丝杆122。图14可以看到丝杆122和安装架124中的第一板1241之间的位置关系。丝杆122的一端转动连接至第二板1242,丝杆122的另一端穿过第三板1243后与电机121的电机轴固定连接。第三板1243上设置通孔,用于供丝杆122穿过,丝杆122与第三板1243之间为转动连接的关系。配合件123套设在丝杆122上。安装架124连接至壳主体131的侧壁1313上。
壳主体131的一个侧壁1313上设有安装槽位1314,安装槽位1314的底壁为外壳13的一部分,安装槽位1314的底壁设有通槽1315,此通槽1315将外壳13的内部空间(即壳主体131的内部空间)与外壳的外部空间相通,也可以理解为:通槽1315将外壳13的内部空间与安装槽位1314内的空间相通。通槽1315呈长条状,其延伸方向为第一方向。
驱动件12安装在安装槽位1314位置处,具体为安装架124安装至安装槽位1314处,安装架124通过螺丝固定的方式固定连接至壳主体131。安装架124安装至壳主体131后,第一板1241与通槽1315相对设置,丝杆122和配合部123位于安装架124和壳主体131共同限定的空间内,此空间为密闭空间,防止外界杂物灰尘等影响丝杆122和配合部123之间的配合关系,若有杂物或灰尘进入丝杆122和配合部123的配合处,可能会导致二者之间的螺纹连接不顺畅,驱动的过程容易出现声响或卡住的状况。
参阅图13和图15,镜筒112部分伸出壳主体131,具体为镜筒112的第二连接部1123从通槽1315处伸出壳主体113,在安装架124和壳主体131共同限定的空间内,第二连接部1123与,配合部123的连接部1234固定连接。
其它实施方式中,也可以采用这样的方案:配合部123部分从通槽1315处伸入壳主体131的内部,以与镜筒121上的凹槽1124配合,具体而言,配合部123的连接部1234伸入壳主体131,并插入镜筒121的凹槽1124内,并与镜筒121固定连接。
驱动件12还包括电连接至电机121的传输线125,传输线125一端与电机121电连接,另一端设有连接器,用于插接至电路板上的对应的连接器,电路板上可以设置控制单元,控制单元包括驱动电路和供电电路。
本申请将电机121放置在外壳13的外部,不但方便电机121的接线,电机121需要与驱动电路及供电电路电连接,若将电机121设置在外壳13内,电连接的线路需要伸入外壳13,这样会导致接线复杂,外壳13的结构也复杂,不但要有安装固定电机121的结构,还要需要预留接线孔。此外,电机121工作过程中会发热,光学件11受热也会产生膨胀,影响光学性能,将电机121放在外壳13的外部,能够隔离电机121的热,使光学件11免于受电机121的发热影响产生变形或其它的性能的改变。
参阅图16,电机121在工作中也会产生振动,可以在外壳12外部空间配置缓冲件126,吸收电机的振动电机121的振动,缓冲件126设置在外壳13的外部,不会影响外壳13内的空间布局,有利于变焦组件的小型化设计。图16所示的实施方式中,缓冲件126设置在电机121的外围,电机121和壳主体131外表面之间填充缓冲件126,电机121远离壳主体131外表面的一侧也可以设置缓冲件126,缓冲件126的数量可以为一个,环绕电机121的外表面设置,可以完全包围电机121,也可以部分包围电机121。缓冲件126的材质可以为泡棉或硅胶等具缓冲性能的材质。缓冲件126可以搭配散热结构共同设置在电机121的外围,因为若只有缓冲件121环绕电机121设置,缓冲件126可能会影响电机121的散热,影响电机121的使用寿命。通过缓冲件126搭配散热结构,可以在为电机121提供缓冲振动的过程中,保证电机121的发热可以散发出去。散热结构可以为金属导热结构或石墨烯散热结构等。本实施方式中,电机121的振动被缓冲件126吸收后,会保证外壳13的平稳状态,使光学件11免受振动的影响,保证光学件11的光学性能,提升成像效果。
驱动件12在带动光学件11在外壳13内移动,使光学件11切入或移出光路的过程中,需要对光学件11的位置进行限位,确定其是在切入光路或移出光路的状态。
一种可能的实施方式中,参阅图17,所述外壳13内包括相对设置的第一限位壁135和第二限位壁136,所述导杆134的两端分别固定至所述第一限位壁135和所述第二限位壁136,所述变焦镜组10还包括限位滑块,所述限位滑块滑动连接至所述导杆134,所述限位滑块固定连接至所述镜筒112,结合图13、图17和图18,本实施方式中,限位滑块为第一连接部1122的配合部1122A,且为呈框状结构的配合部1122A。所述配合部1122A(即限位滑块)与所述第一限位壁135顶靠时(即图17所示的配合部1122A所在的位置),所述光学件11切入所述光路,于成像镜组和待成像物体之间,用于变焦及扩大视场角。所述配合部1122A(即限位滑块)与所述第二限位壁136顶靠时(即图18所示的配合部1122A所在的位置),所述光学件移出所述光路。
概括而言,本实施方式通过限位结构(第一限位壁135、第二限位壁136与限位滑块(第一连接部1122的配合部1122A)的配合结构)对光学件11的移动进行限位。本实施方式通过配合部1122A与导杆134的配合实现光学件的移动的导向,同时通过限位滑块与第一限位壁135和第二限位壁136的顶靠,实现光学件11移动的位置的确定。所述限位滑块与所述第一限位壁135顶靠时,代表所述光学件11切入所述光路,此时,可以通过控制单元采集光学件11的位置,并发信号给驱动电路,驱动电路可以发送指令给电机121,使电机121停止工作,同时,控制单元可以记录光学件11的位置状态。所述限位滑块与所述第二限位壁136顶靠时,代表所述光学件11移出所述光路,同样,可以通过控制单元采集光学件位置信息,并通过驱动电路发指令给电机121,使电机121停止工作。
一种可能的实现方式中,参阅图19,第一限位壁135和第二限位壁136与限位滑块接触的表面上可以设置缓冲垫137,例如硅胶垫或泡棉,缓冲垫137可以固定在第一限位壁135和第二限位壁135的表面,也可以固定在限位滑块的表面,图19示意性地表达了缓冲垫137设置在第一限位壁135和第二限位壁135的表面的架构。当限位滑块与第一限位壁135和第二限位壁135顶靠时,由于缓冲垫137的存在,缓冲垫137会吸收限位滑块移动惯性力,当电机121停止工作时,限位滑块停止移动,由于惯性力被吸收,限位滑块的位置会稳定地停靠在第一限位壁135和第二限位壁136处,不会因惯性力产生回弹。如图19所示的实施方式中,可以理解的是,限位滑块具体停靠的位置为设置在第一限位壁135和第二限位壁136表面上的缓冲垫137的位置处。限位滑块停止运动时,缓冲垫137夹设在限位滑块和第一限位壁135或第二限位壁136之间。外壳13及限位滑块均为刚性材质,在它们的表面设置缓冲垫,可以通过胶粘贴固定,也可以通过一体成型的工艺直接制作在第一限位壁135和第二限位壁136的表面或限位滑块的表面。
参阅图17和图18,一种可能的实现方式中,变焦镜组10还包括位置检测单元138,所述位置检测单元138电连接至驱动电路,驱动电路可以位于外壳13的外部,也可以设置在外壳13的内部,由于本申请可能的实施方式中,电机121设置在外壳13的外部,因此,驱动电路13亦设置在外壳13的外部,位置检测单元138通过导线电连接至驱动电路,导线可以从外壳13的外部延伸至外壳13的内部,当然,位置检测单元138与驱动电路之间也可以通过无线传输的方式进行电连接。所述驱动件12带动所述光学件11沿着第一方向移动的过程中触发所述位置检测单元138,所述位置检测单元138发送信号至所述驱动电路,所述驱动电路用于根据所述位置检测单元138所发送的信号驱动所述驱动件12,以使所述光学件11移动预设距离。位置检测单元138可以为光耦合装置,例如光面开关。位置检测单元138固定在外壳13的内部,且位于光学件11移动的路径上。当光学件11移动至位置检测单元138处时,位置检测单元138会检测到光学件11,这样可以触发位置检测单元138,使其产生位置信号,并将此位置信号发送至驱动电路。图17和图18所示的实施方式中,位置检测单元138固定在第一限位壁135和第二限位壁136之间的位置上。位置检测单元138为光耦合装置时,只要它的发光口朝向光学件11,光学件11在移动的过程中,会经过位置检测单元138所对应的区域,这样位置检测单元138就是感测到光学件11。本申请可以通过位置检测单元结合限位结构(即第一限位壁135、第二限位壁136与限位滑块(第一连接部1122的配合部1122A)的配合结构),来实现光学件的精确定位。
一种可能的实施方式中,所述变焦镜组10可拆卸地连接至所述成像镜组20。可拆卸的连接架构能够实现变焦镜组10与成像镜组20解耦,即变焦镜组10可以搭配多种不同的成像镜组来使用。具体的可拆卸的连接方式可以为:卡扣连接、螺纹连接、凹槽和凸柱配合的连接方式,等等,本申请不做具体的限定。
参阅图11、图12和图13,镜头组件100还包括用于固定所述成像镜组20的基座30,所述基座30包括固定筒32和定位柱34,所述固定筒32用于收容所述成像镜组20远离所述变焦镜组10的一端,成像镜组20与基座30螺纹配合,以实现二者之间的固定连接,成像镜组20的镜筒22部分伸入基座30的固定筒32内,二者螺纹配合,通过旋转的方式将成像镜组20安装至基座30,当需要调节成像镜组20于光轴上的位置时,只需要旋转成像镜组20,或旋转基座30,即可以调节成像镜组20于光轴上的位置,可以实现调焦。
所述定位柱34位于所述固定筒32的外围,所述定位柱34用于连接所述变焦镜组10。
具体而言,参阅图10,变焦镜组10的外壳13之面对所述成像镜组20一侧的表面为设置所述第二开口1311的所述外壳13的像侧表面,所述外壳13的像侧表面突设固定杆139,所述固定杆139位于所述安装口1311的外围,所述固定杆139用于连接至安装所述成像镜组20的基座30。定位柱34可以为中空套筒状结构(如图20和图21所示),其它实施方式中,定位柱34整体可以为实心柱状结构,定位柱34朝向变焦镜组10的一端设有固定孔,变焦镜组10的固定杆139的一端插入定位柱34的固定孔内。
参阅图20和图21,所述外壳13内沿所述第一方向并排设置相连通的第一空间C1和第二空间C2,所述光学件11在所述第一空间C1内时,如图20所示的光学件11的位置,所述光学件11位于所述第一开口1321和所述第二开口1311之间,即光学件11位于第一开口1321和成像镜组20之间,光学件11的光轴与成像镜组20的光轴一致,二者可以重合,由于组装精度及组装公差的存在,光学件11的光轴与成像镜组20的光轴可能会存在一定的偏差,此偏差在允许范围内,就不会影响成像。所述光学件11在所述第二空间C2内时,如图21所示的光学件11的位置,所述光学件11移出所述光路。
所述固定杆139位于所述第一空间C1和所述第二空间C2之间。或者,所述固定件139位于所述第二空间C2内且邻近所述第一空间C1的位置。固定杆139的位置的设置,能够保证变焦镜组10组装的平衡稳定性。
一种可能的实施方式中,参阅图20和图21,所述基座30内设有红外线滤光片切換器40,所述红外线滤光片切換器40位于所述成像镜组20的像侧,红外线滤光片切換器40位于成像镜组20和图像传感器200之间。具体而言,电路板201固定至基座30远离变焦镜组10的一侧,设于电路板201上的图像传感器200被封闭于电路板201和基座30所构成的包围空间中,可以理解为,基座30设有收纳空间,电路板201连接至基座30的表面的同时,图像传感器200收容在此收纳空间内。
红外线滤光片切換器40包括IR(Infrared-Reflection,红外截止)片和AR(Anti-Reflection,高透光率防反射)片,红外线滤光片切換器能够实现IR片和AR片之间的切换,以使成像组件适应不同的应用场景,能够提升摄像装置的拍摄效果,当环境光照度较强(例如在白天使用摄像装置)的情况下,使用红外线滤光片切換器中IR片的功能,当环境光照度较弱(例如在夜晚使用摄像装置)的情况下,使用红外线滤光片切換器的AR片的功能。具体而言,通过配置在摄像装置内的光敏器件感受环境光的变化,光敏器件传送环境光照度的信号给控制芯片,通过控制芯片传送信号给驱动件,启动驱动件工作,驱动红外线滤光片切換器切换AR片和IR片。
图10至图21所示的实施方式中,摄像装置1000的光轴为直线状,光线进入变焦镜组10后沿着光轴直接进入成像镜组20,然后进入图像传感器200,光线未经过反射。
图22和图23为本申请提供的另一个实施方式,本实施方式中,光轴不再是直线状,而是经过一次反射。具体而言,摄像装置1000包括变焦镜组10、成像镜组20、反射元件50和图像传感器200,图像传感器200位于成像镜组20的像侧,反射元件50设置在成像镜组20的物侧,反射元件50能够旋转预设角度,预设角度可以理解为根据具体拍摄场景的需求设置角度,通过反射元件50可以调节拍摄物体的位置。反射元件50、成像镜组20和图像传感器200设置在摄像装置1000的外壳60内,外壳60设有入光口601,反射元件50能够反射光线,将从入光口601入射的光线反射至成像镜组20内。
其中,成像镜组20和图像传感器200可以固定安装至外壳60,当然,成像镜组20也可以滑动连接至外壳60,可以理解的是,在外壳60内设滑轨,将成像镜组20安装在此滑轨上,通过驱动件带动成像镜组20在滑轨上滑动,进行调节焦距,滑轨的延伸方向可以与光轴同向,即,通过调节成像镜组20于光轴上的位置,进行变焦。反射元件50可以转动连接至外壳60,通过驱动件带动反射元件50相对外壳60转动,改变反射元件50的角度,这样可以调节反射元件50对光线的反射角度。
变焦镜组10包括光学件11和驱动件12,光学件11滑动连接至外壳60,具体而言,光学件11设置在外壳60的外表面,且滑动连接至外壳60,驱动件12用于驱动光学件11相对外壳60滑动,以使光学件11移动至入光口601的位置处,或者光学件11移动至离开入光口601,当光学件11移动至入光口601的位置处时(如图23所示),光学件11切入光路,光线经过光学件11后再进入外壳60,且照射至反射元件50上,经过反射元件50反射至成像镜组20内。光学件11移动至离开入光口601时(如图22所示),光学件11为移出光路的状态,此时,光线从入光口601直接进入外壳60,并由反射元件50反射至成像镜组20。
一种可能的实施方式中,参阅图24,电子设备内设摄像装置1000和控制单元2000,摄像装置1000和控制单元2000电连接,控制单元2000从摄像装置获取图像数据,并处理所获得的图像数据,控制单元2000可以为设置在电子设备中的主板上的芯片。本实施方式中,所述电子设备为用于视频会议的智慧屏,当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到会议室内的全景,实现全景观看。当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,成像镜组也可以与其它的光学件结合,例如成像镜组与反射镜结合,反射镜可以旋转,这样可以分别定位至与会人员,实现特写的拍摄效果,具体而言,此反射镜可以理解为图22和图23所示的实施方式中的反射元件50。
一种可能的实施方式中,参阅图25,所述电子设备为监控摄像机,其中也包括摄像装置1000和控制单元2000,摄像装置1000和控制单元2000电连接,控制单元2000从摄像装置获取图像数据,并处理所获得的图像数据。当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到更广阔的监控范围,而不需要多台小角度监控摄像机组合。当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,分辨被摄物体具体细节,如人脸或者车牌等信息等。
一种可能的实施方式中,参阅图26,所述电子设备为移动终端,其中也包括摄像装置1000和控制单元2000,摄像装置1000和控制单元2000电连接,控制单元2000从摄像装置获取图像数据,并处理所获得的图像数据。当变焦镜组中的光学件切入光路时,由于变焦镜组具变焦及扩大视场角的功能,变焦镜组和成像镜组结合能够使得摄像装置采集到更广阔的摄影范围,如在拍建筑、桥梁等需要广角的场景时;当光学件移出光路时,通过成像镜组进行拍摄,如拍摄人像时。
一种可能的实施方式中,电子设备可以为车载摄像装置,车载摄像装置可以对汽车周围的环境进行拍摄,获取图像数据,并通过控制单元对图像进行处理。车载摄像装置安装在车身的适当位置,当汽车驶入特定环境时,需要拍摄大视场角的图像,此时,控制驱动件工作,使得光学件切入光路,车载摄像装置可以获得较大的视场角,拍摄更大范围的影像,可以为用户提供更好的体验。
所述电子设备还包括图像传输单元,图像传输单元可以有电子设备内的有线传输,也可以为无线传输,例如5G传输方式。所述图像传输单元用于将所述图像数据传输至显示单元,显示单元可以为电子设备内的显示屏,也可以为独立于电子设备的其它显示设备。具体而言,电子设备以智慧屏或移动终端为例,显示单元为电子设备的屏幕,电子设备内的摄像装置拍摄到的图像数据通过图像传输单元直接传输至显示单元。电子设备以监控摄像机或车载摄像装置为例,显示单元可以为远端的终端设备,例如监控摄像机可以通信连接至远端的电脑屏幕或者移动终端(手机),车载摄像装置可以通信连接至车载显示屏或移动终端(例如手机)。
本申请还提供一种变焦方法,应用于摄像装置,所述变焦方法包括如下步骤:
接收视场角调节需求的指令,即当需要大视角和小视角相互转换时,用户发送指令给摄像装置;
启动驱动件,根据视场角调节需求的指令,所述驱动件带动所述光学件沿着第一方向移动,以使所述光学件切入或移出光路,以实现调节视场角,所述第一方向与所述光轴呈夹角设置。
当所述视场角调节需求的指令为扩大视场角时,所述驱动件带动所述光学件切入所述光路。当所述视场角调节需求的指令为缩小视场角时,所述驱动件带动所述光学件移出所述光路。
本申请提供的变焦方法还包括光学件位置检测步骤,具体为:通过所述位置检测单元检测所述光学件的位置,所述光学件在移动的过程中,当所述光学件触发所述位置检测单元时,所述位置检测单元发送信号给驱动电路,所述驱动电电路根据所述位置检测单元所发送的信号驱动所述驱动件,以使所述光学件移动预设距离。
以上对本申请实施例所提供的变焦镜组、镜头组件、摄像装置、电子设备及变焦方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施例进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施例及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (33)

1.一种变焦镜组,其特征在于,应用于摄像装置内,且沿着光轴方向位于所述摄像装置的成像镜组的物侧,所述变焦镜组包括光学件和驱动件,所述驱动件用于带动所述光学件沿着第一方向移动,以使所述光学件切入或移出光路,以实现变焦,所述第一方向与所述光轴呈夹角设置,所述光学件切入所述光路时,所述光学件用于扩大视场角。
2.根据权利要求1所述的变焦镜组,其特征在于,所述光学件的光焦度为负。
3.根据权利要求2所述的变焦镜组,其特征在于,所述第一方向垂直于所述光轴。
4.根据权利要求3所述的变焦镜组,其特征在于,所述变焦镜组还包括外壳,所述光学件收容于所述外壳内部,所述外壳用于与所述成像镜组连接。
5.根据权利要求4所述的变焦镜组,其特征在于,所述外壳设有相对设置的第一开口和第二开口,当所述光学件移动至所述第一开口和所述第二开口之间时,所述光学件切入所述光路,且所述光学件位于所述第一开口和所述成像组件之间。
6.根据权利要求5所述的变焦镜组,其特征在于所述第二开口用于供部分所述成像镜组经过并伸入所述外壳。
7.根据权利要求4所述的变焦镜组,其特征在于,所述驱动件位于所述外壳的外部,所述光学件部分伸出所述外壳与所述驱动件连接,或者所述驱动件部分伸入所述外壳与所述光学件连接。
8.根据权利要求7所述的变焦镜组,其特征在于,所述驱动件包括安装架、丝杆、电机和配合件,所述丝杆和所述电机安装至所述安装架,所述电机带动所述丝杆转动,所述配合件与所述丝杆螺纹配合,所述配合件固定连接至所述光学件,所述丝杆转动连接至所述安装架且沿所述第一方向延伸,所述安装架连接至所述外壳的外表面。
9.根据权利要求4所述的变焦镜组,其特征在于,所述驱动件包括电机、丝杆和配合件,所述电机带动所述丝杆转动,所述配合件与所述丝杆螺纹配合,所述配合件固定连接至所述光学件,所述丝杆转动连接至所述外壳且沿所述第一方向延伸。
10.根据权利要求9所述的变焦镜组,其特征在于,所述电机位于所述外壳的外部,所述丝杆的一端伸出所述外壳并与所述电机的连接。
11.根据权利要求10所述的变焦镜组,其特征在于,所述变焦镜组还包括缓冲件,设于所述外壳的外部,且与所述电机连接,所述缓冲件用于吸收所述电机工作过程中的振动。
12.根据权利要求11所述的变焦镜组,其特征在于,所述变焦镜组还包括散热结构,所述缓冲件与所述散热结构结合围设在所述电机外围。
13.根据权利要求9所述的变焦镜组,其特征在于,所述光学件包括镜筒和组装在所述镜筒内的镜片组,所述镜筒设有凹槽,所述配合件包括主体和位于所述主体边缘位置的连接部,所述主体与所述丝配螺纹配合,所述连接部与所述凹槽配合。
14.根据权利要求13所述的变焦镜组,其特征在于,所述连接部与所述凹槽之间的间隙内设胶水,所述胶水固定连接所述连接部和所述镜筒。
15.根据权利要求13所述的变焦镜组,其特征在于,所述连接部在所述凹槽内与所述镜筒之间通过弹性连接结构连接。
16.根据权利要求9所述的变焦镜组,其特征在于,所述外壳内设导杆,所述光学件滑动连接至所述导杆,所述导杆的延伸方向为所述第一方向。
17.根据权利要求16所述的变焦镜组,其特征在于,通过所述光学件与所述外壳的限位配合,将所述光学件限位于切入所述光路的状态和/或移出所述光路的状态。
18.根据权利要求17所述的变焦镜组,其特征在于,所述外壳内包括相对设置的第一限位壁和第二限位壁,所述导杆的两端分别固定至所述第一限位壁和所述第二限位壁,所述变焦镜组还包括限位滑块,所述限位滑块滑动连接至所述导杆,所述限位滑块固定连接至所述镜筒,所述限位滑块与所述第一限位壁和所述第二限位壁限位配合,所述限位滑块与所述第一限位壁顶靠时,所述光学件切入所述光路,所述限位滑块与所述第二限位壁顶靠时,所述光学件移出所述光路。
19.根据权利要求1至18任一项所述的变焦镜组,其特征在于,还包括位置检测单元,所述位置检测单元电连接至驱动电路,所述驱动件带动所述光学件沿着第一方向移动的过程中触发所述位置检测单元,所述位置检测单元发送信号至所述驱动电路,所述驱动电路用于根据所述位置检测单元所发送的信号驱动所述驱动件,以使所述光学件移动预设距离。
20.一种镜头组件,其特征在于,包括成像镜组和如权利要求1-19任一项所述的变焦镜组,所述变焦镜组位于所述成像镜组的物侧。
21.根据权利要求20所述的镜头组件,其特征在于,所述成像镜组为定焦镜组或变焦镜组或调焦镜组。
22.根据权利要求20所述的镜头组件,其特征在于,所述变焦镜组可拆卸地连接至所述成像镜组。
23.根据权利要求20所述的镜头组件,其特征在于,还包括用于固定所述成像镜组的基座,所述基座包括固定筒和定位柱,所述固定筒用于收容所述成像镜组远离所述变焦镜组的一端,所述定位柱位于所述固定筒的外围,所述定位柱用于连接所述变焦镜组。
24.根据权利要求23所述的镜头组件,其特征在于,所述基座内设有红外线滤光片切換器,所述红外线滤光片切換器位于所述成像镜组的像侧。
25.根据权利要求20所述的镜头组件,其特征在于,所述变焦镜组和所述成像镜组之间的光路上设有反射元件,所述反射元件能够旋转预设角度。
26.一种摄像装置,其特征在于,包括图像传感器和如权利要求20-25任一项所述的镜头组件,所述图像传感器位于所述成像镜组的像侧。
27.一种电子设备,其特征在于,包括控制单元和如权利要求26所述的摄像装置,所述控制单元与所述图像传感器电连接,用于从所述摄像装置获取图像数据,并处理所述图像数据。
28.根据权利要求27所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备为用于视频会议的智慧屏,或移动终端,或监控摄像机,或车载摄像装置。
29.根据权利要求27所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括图像传输单元,所述图像传输单元用于将所述图像数据传输至显示单元。
30.一种变焦方法,其特征在于,应用于摄像装置,所述摄像装置包括沿着光轴方向依次布置的变焦镜组、成像镜组和图像传感器,所述变焦镜组包括光学件和驱动件;所述变焦方法包括:
接收视场角调节需求的指令;
根据所述指令启动所述驱动件,以使所述驱动件带动所述光学件沿着第一方向移动,使得所述光学件切入或移出光路,以实现视场角的调节,所述第一方向与所述光轴呈夹角设置。
31.根据权利要求30所述的变焦方法,其特征在于,当所述视场角调节需求的指令为扩大视场角时,所述驱动件带动所述光学件切入所述光路。
32.根据权利要求30所述的变焦方法,其特征在于,当所述视场角调节需求的指令为缩小视场角时,所述驱动件带动所述光学件移出所述光路。
33.根据权利要求30-32任一项所述的变焦方法,其特征在于,所述摄像装置内设位置检测单元,通过所述位置检测单元检测所述光学件的位置,所述光学件在移动的过程中,当所述光学件触发所述位置检测单元时,所述位置检测单元发送信号给驱动电路,所述驱动电电路根据所述位置检测单元所发送的信号驱动所述驱动件,以使所述光学件移动预设距离。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115052093B (zh) * 2022-04-15 2023-07-18 华为技术有限公司 摄像头模组和电子设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58200207A (ja) * 1982-05-18 1983-11-21 Canon Inc ズ−ムレンズの撮影画角の変化方法
SG102526A1 (en) * 1994-04-12 2004-03-26 Canon Kk Lens control device
JP2003270532A (ja) * 2002-03-14 2003-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 結像光学装置とこれを用いた撮像装置、携帯情報端末装置、及び虹彩認証装置
US6839185B2 (en) * 2002-11-01 2005-01-04 Ricoh Company, Ltd. Compact zoom lens system and digital camera using the compact zoom lens system
JP2005301110A (ja) * 2004-04-15 2005-10-27 Sony Corp 変倍レンズ系及び撮像装置
JP4411533B2 (ja) * 2004-10-20 2010-02-10 ソニー株式会社 変倍光学系及び撮像装置
US20120002958A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Nokia Corporation Method And Apparatus For Three Dimensional Capture
CN105301770B (zh) * 2015-12-01 2018-02-06 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种可见光三视场光学成像系统
CN106443953B (zh) * 2016-12-09 2019-06-21 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种多用途视场中的透镜切换机构
WO2019078221A1 (ja) * 2017-10-17 2019-04-25 ソニー株式会社 可変焦点距離レンズ系および撮像装置

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