CN114077028A - 直立式变焦模组及相应的拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直立式变焦模组，其包括：对焦模块，其包括马达和对焦子镜头，所述马达适于驱动所述对焦子镜头沿着其光轴移动；变焦模块，其包括变焦镜组，所述变焦镜组包括至少一个可调焦镜片，所述可调焦镜片适于通过改变自身光学面的曲率来调整焦距；以及感光模块，其包括感光芯片，其用于接收通过所述对焦模块和所述变焦模块的光线，并输出图像数据；其中，所述对焦模块还包括径向驱动元件，其适于在所述可调焦镜片改变自身光学面的曲率时，通过驱动所述对焦子镜头径向移动，来补偿所述变焦模块的光心径向偏移。本申请所提供的基于变焦镜组的直立式变焦模组具有高成像品质；可以减小模组高度，有助于模组的小型化。

Description

直立式变焦模组及相应的拍摄方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体地说，本发明涉及直立式变焦模组及相应的拍摄方法。

背景技术

光学变焦系统就是指在系统像面不变的前提下，通过改变系统组元之间的间隔实现系统的焦距(连续)变化，从而实现大视场搜索目标，小视场跟踪目标的目的。变焦距光学系统的诸多优点注定了它的应用范围非常广泛，变焦距系统不仅仅适用于照相机、摄像机、望远镜、显微镜、手机摄像等日常领域，还被广泛地应用于国防建设、航天航空、科研教育、工业生产、及医疗卫生等各个方面。众所周知，获取目标的高精度，高距离的信息能够使得人们拍摄实现远距离，跟踪物体移动的效果。

目前，常常使用潜望式摄像模组作为具有远摄能力的变焦模组。潜望式摄像模组相较于传统的直立式摄像模组(例如常见手机多摄模组中的主摄)能提供高倍率的焦距，因此潜望式摄像模组能实现远距离的拍摄。具体来说，潜望式摄像模组通过一棱镜(或反射镜)将光路进行折叠，使得光轴被折叠至平行于手机表面的方向，这样长焦模组的各个光学元件可以沿着平行于手机表面的方向布置，而不必堆叠在手机厚度方向上，因此可以有效地降低搭载长焦模组的手机的厚度。目前，手机中的潜望式摄像模组已能够实现相较于主摄/广角端5X、10X的等效焦距。潜望式摄像模组是手机厂商在保证不增加手机厚度的情况下，实现远摄的较佳选择。然而，由于连续光变模组往往需要至少两个可移动的透镜组，即变焦透镜组和对焦子透镜组，且这至少两个可移动的透镜组往往移动方向相同，均为轴向移动，这就导致潜望式光变模组的长度过长，挤占手机(或其它搭载该潜望式光变模组的电子设备)内部其它部件(例如电池)的空间。

而另一方面，近年来，一种液体镜头技术已逐渐成熟。与传统的基于镜片轴向移动的变焦镜头不同，液体镜头可以通过通电或其它方式来改变液体镜片的光学面的曲率，从而实现变焦功能。由于液体镜头不需要进行轴向移动，因此有能力在不明显增加摄像模组轴向尺寸的前提下即实现高倍率的光学变焦。这样，使得直立式模组实现高倍率的光学变焦称为可能。现有技术中，主摄往往采用具有大像面的感光芯片，以便提供更大的感光像素面积，提高单像素的进光量，同时也能排布更高数量的像素，实现高像素。而此类大像面模组往往采用直立式结构，因此，如果能在直立式模组实现高倍率变焦功能，那么将有助于将大像面和高倍率变焦的优势组合在一起，从而为提升图像拍摄质量提供有力的支撑。例如，利用高倍率变焦功能进行远摄时，往往画面抖动较大，因此有需要缩短曝光时间，如果该高倍率变焦模组本身兼具大像面这一优势，就可以在一定程度上弥补曝光时间减少而造成的进光量不足的问题，从而为提升图像拍摄质量提供有力的支撑。

进一步地，手机摄像的拍摄中，使用好10X长焦距系统始终是具备一定专业拍摄能力的操作者才能进行拍摄的。比如拍摄远处飞鸟，使用长焦距让飞鸟占满拍摄画面，从而实现拉近放大的效果。有时候画面内容太杂乱，使用长焦拉近，让画面简洁，去除人们不想要的画面内容。焦距越长，拍摄主体与背景距离越远，景深越浅，背景虚化程度越高，适合拍摄人物、动物等实现背景虚化。对于长焦镜头的拍摄需求而言，实现防抖是较佳的选择，长焦镜头的轻微抖动都会很明显，所以专业级别的拍摄要使用三脚架进行防抖。光线控制也需要一定的补偿，由于长焦镜头的快门速度提高，即使大光圈也不足以保证光线，这时候就要调高ISO了，在夜晚拍摄时，长焦模组因为光圈本身比较小，拍摄画质可能较差，因此一般调整为感光度自动设置，拍摄过程中可以保证进光量的正常。可见使用好长焦模组拍摄，需要一定的图像拍摄知识，对于广大手机的消费者而言，不熟悉长焦拍摄的相关知识，高倍率的长焦模组往往难以发挥其全部价值。因此人们期待长焦模组的使用难度能够降低，以便更好地发挥其性能优势。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种基于变焦镜片的具有高成像品质的直立式变焦模组的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直立式变焦模组，其包括：对焦模块，其包括马达和对焦子镜头，所述马达适于驱动所述对焦子镜头沿着其光轴移动；变焦模块，其包括变焦镜组，所述变焦镜组包括至少一个可调焦镜片，所述可调焦镜片适于通过改变自身光学面的曲率来调整焦距；以及感光模块，其包括感光芯片，其用于接收通过所述对焦模块和所述变焦模块的光线，并输出图像数据；其中，所述对焦模块还包括径向驱动元件，其适于在所述可调焦镜片改变自身光学面的曲率时，通过驱动所述对焦子镜头径向移动，来补偿所述变焦模块的光心径向偏移。

其中，所述变焦镜组为聚合物可调焦镜头。

其中，所述变焦镜组为液体镜头。

其中，所述变焦模块中，通过改变施加在所述可调焦镜片的电压来改变其光学面的曲率。

其中，所述直立式变焦模组的有效焦距为5-7mm。

其中，径向驱动元件驱动所述对焦子镜头径向移动的行程至少为±200μm。

其中，所述变焦镜组采用裸片结构，其包括硅基底和位于硅基底表面的可调焦光学元件。

其中，所述变焦模块还包括支撑座，所述支撑座中央具有通孔，所述硅基底安装于所述通孔内。

其中，所述硅基底的外形呈矩形，所述硅基底的四角设置焊接引脚并且所述焊接引脚通过打线工艺与所述支撑座电连接。

其中，所述支撑座的一个侧壁具有开口朝上的凹槽，所述凹槽内设置支撑座外接引脚，所述支撑座外接引脚与所述对焦模块或所述感光模块导通。

其中，所述马达具有向下延伸的马达引脚，所述马达引脚与所述支撑座外接引脚接触并导通。

其中，所述感光组件还包括线路板、镜座和滤光片；所述感光芯片安装于所述线路板表面，所述镜座安装于或形成于所述线路板表面并围绕在所述感光芯片周围，所述滤光片安装于所述镜座，所述镜座的顶面安装所述变焦模块。

其中，所述镜座为模塑镜座。

其中，所述硅基底的外侧面的四角区域粘贴于所述支撑座的内侧面。

其中，所述感光组件还包括线路板、镜座和滤光片；所述感光芯片安装于所述线路板表面，所述镜座安装于或形成于所述线路板表面并围绕在所述感光芯片周围，所述滤光片安装于所述镜座；并且所述支撑座与所述镜座一体成型。

其中，在所述径向驱动元件未工作时，所述对焦子镜头的光心的径向位置与所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移匹配；其中，所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移是：所述可调焦镜片的光学面的曲率由其最小值变化到最大值的区间内，所测得的所述可调焦镜片的光心径向偏移的平均值。

其中，所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移是：对所述可调焦镜片施加电压，在该电压从最小值到最大值的区间内所测得的所述可调焦镜片的光心径向偏移的平均值。

其中，所述直立式变焦模组的变倍比为1.5-4。

其中，所述直立式变焦模组的变倍比为2-3。

其中，所述可调焦镜片的中心厚度为0.15-0.2mm。

其中，所述直立式变焦模组的最大有效焦距被配置为4.5-7.5mm。

根据本申请的另一方面，还提供了一种基于前述直立式变焦模组的拍摄方法，其包括：通过三次曝光分别获得所述感光芯片三原色所对应的图像；其中每次曝光对应于三原色中的一种颜色，并且每次曝光前均通过改变所述可调焦镜片的光学面的曲率来调整焦距，同时调整所述对焦模块进行补偿，以使该次曝光所对应颜色的像的像面落在所述感光芯片上；以及将三次曝光所得到的分别对应于三原色的图像合成为彩色图像。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.本申请可以通过驱动所述对焦子镜头径向移动，来补偿所述变焦模块的光心径向偏移，从而提供一种具有高成像品质的直立式变焦模组。

2.本申请的直立式变焦模组基于变焦镜片实现，可以减小模组高度，有助于模组的小型化。

3.本申请的一些实施例适于将裸片结构的变焦镜头组装到直立式变焦模组中，有助于降低模组的径向尺寸。

4.本申请的一些请的一些实施例适于将裸片结构的变焦镜头与对焦模块和感光模块进行高良率的组装。

5.本申请的一些实施例中，可以通过驱动所述对焦子镜头径向移动，来补偿所述变焦模块的光心径向偏移，从而改善大像面模组近焦不良的问题。

6.本申请的一些实施例中，通过对变焦镜片施加电信号改变其光学面的曲率，通过匹配模块快速调整对焦模块的轴向位置，从而实现快速变焦。

7.本申请的一些实施例中，可以通过三次曝光分别获得三原色所对应的图像，再将三次曝光所得到的分别对应于三原色的图像合成为彩色图像。由于每次曝光前均可以通过改变所述可调焦镜片的光学面的曲率来调整焦距，同时调整所述对焦模块进行补偿，以使该次曝光所对应颜色的像的像面准确落在所述感光芯片上，所以合成后的彩色图像是无色差的清晰图像。

8.本申请的直立式变焦模组特别适合进行夜间或其它弱光场景下的长焦拍摄。

附图说明

图1示出了本申请一个实施例中的直立式变焦模组的立体示意图；

图2示出了本申请一个实施例中液体镜头调焦过程的侧视示意图；

图3示出了本申请一个实施例中液体镜头在几个不同变焦状态下的中心偏移；

图4a示出了一种裸片结构的T-lens的立体示意图；

图4b示出了一种具有注塑件的非裸片结构的T-lens的立体示意图；

图5a示出了本申请一个实施例中的变焦模块的立体结构示意图；

图5b示出了变焦模块和对焦模块组装后的底部视角的立体示意图

图6示出了本申请一个实施例中对焦模块和变焦模块的组装后的立体示意图；

图7示出了在本申请一个实施例中的感光模块的立体示意图；

图8示出了本申请一个实施例中的具有模塑基座的感光模块和变焦模块的组合体的剖面示意图；

图9示出了本申请一个实施例中的具有模塑基座的感光模块和变焦模块的组合体的立体示意图；

图10示出了本申请一个实施例中的直立式变焦模组的剖面示意图；

图11示出了本申请一个实施例中的变焦镜头在不同变焦电压下对应的对焦模块位置的示意图；

图12示出了变焦镜片在高、中、低三个变焦倍率下的变焦镜片中心的坐标位置。

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。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

图1示出了本申请一个实施例中的直立式变焦模组的立体示意图。参考图1，本实施例中，直立式变焦模组100包括对焦模块10、变焦模块20和感光模块30。所述对焦模块10包括马达和对焦子镜头，所述变焦模块20具有至少一个可调焦镜片，所述可调焦镜片是指可通过改变光学面的曲率来改变自身焦距的镜片。例如，本实施例中，所述变焦模块可以采用Optotune的液体镜头，或者选择采用Polight公司的聚合物可调焦镜头，或者飞利浦公司的液体镜头等。感光模块30包括感光芯片和线路板。所述感光芯片可以安装于所述线路板的表面。所述线路板表面还可以安装镜座(例如模塑镜座)，该镜座可以围绕在感光芯片的周围。进一步地，所述感光模块可以集成滤光元件，即可以将滤光元件安装于所述感光模块，使得感光模块兼具滤光功能。具体来说，可以将所述滤光元件可以安装于所述镜座。需注意，所述镜座的顶面的至少一部分暴露，以便安装变焦模块20或对焦模块10。所述镜座可以预先成型再安装于所述线路板表面，也可以直接在所述线路板表面模塑成型。本实施例中，对焦模块10可以位于所述直立式变焦模组100的最上端(即最靠近物侧端)，所述对焦模块10、变焦模块20和感光模块30沿着光轴依次布置。所述对焦模块10的马达具有马达壳体和马达载体，所述对焦子镜头可以安装于所述马达载体内。所述马达具有第一驱动元件，其适于驱动所述马达载体相对于所述马达壳体沿着光轴移动，从而实现对焦功能。进一步地，所述马达还具有第二驱动元件，所述第二驱动元件适于驱动所述马达载体径向移动(即沿着垂直于光轴的方向移动)以实现OIS功能(即光学防抖功能)。

现有光学理论中，物距和像距是有共轭关系的，理想系统中像距会随着物距的改变而改变，但是通过调整对焦子镜头的位置是可以将像面拉回来，使其稳定在原来的位置。然而，实际的成像系统并不是理想的，尤其是，对于不同的视场，物距与像距的共轭关系是不一样的，这样物距变化导致的每个视场的像的位置的变化就不一样。在直立式变焦模组中，可以利用连续变焦机构的基本原理，即通过光学系统中两个或两个以上光学透镜组的移动来改变该光学系统的组合焦距，同时保持像面位置不动，且在变焦过程中成像质量始终保持良好。并且，直立式变焦模组还可以平衡无穷远和近距拍摄的成像品质，防止在特定物距下出现严重场曲的问题。

进一步地，本申请的一个实施例中，通过对焦模组的光学防抖功能，对对焦子镜头的径向位置进行调节，从而与不同焦距状态下的可调焦镜片适配，以改善不同焦距下的成像品质。具体来说，本实施例中，可调焦镜片(有时也称为变焦镜片)通过改变自身曲率来改变焦距，然而由于制造误差、组装误差等因素，可调焦镜片的光学中心可能发生偏移。尤其是在变焦过程中，可调焦镜片需要通过外部作用来改变光学面的曲率，例如有的液体镜头需要通电后以改变液体表面的曲率，从而实现焦距的调整。受限于制造误差、组装误差等因素，该外部作用可能导致可调焦镜片的光学中心发生径向偏移。以液体镜头为例进行说明。图2示出了本申请一个实施例中液体镜头调焦过程的侧视示意图。参考图2，向液体镜头通电后，其变焦镜片21发生变形，从而使变焦镜片21的曲率改变以实现焦距调节。然而，在变焦镜片21发生变形的同时，其光学中心可能也会发生偏移。本实施例中，对焦模块10能够在变焦镜片21出现光学中心偏移(下文中有时也会成为中心偏移)时对其进行补偿。其中，该AF模块例如可以搭配有OIS防抖组件以实现对焦子镜头的径向移动(即垂直于光轴方向的移动)。这样，变焦镜片21在改变自身光学面的曲率时，即便其光学中心发生偏移，也可以通过将对焦子镜头径向移动来补偿这种偏移。图3示出了本申请一个实施例中液体镜头在几个不同变焦状态下的中心偏移。参考图3，在本申请的一个实施例中，在无变焦时，光学中心位于原基准中心位置，即光学中心无偏移；在变焦1.1X、变焦1.2X、1.5X时，光学中心出现偏移，且偏移量随着变焦倍率的加大而加大。一般来说，对于目前的可调焦镜片，变焦过程的光学中心偏移与光学成像系统的像差值有关，变焦镜片的径向偏移越大时，光学系统像差也就越大。本实施例通过对焦模块上搭配的OIS防抖组件，可以对变焦模块的径向方向的偏移进行一定补偿，从而减少光学成像系统(下文中有时简称为光学系统)的像差，进而改善在变焦镜片变形时对于光学成像系统的负面影响。

进一步地，所述直立式变焦模组中，当焦距越大时，变焦镜片的光学中心的径向偏移对于光学系统像点的影响越大，变焦镜片的径向偏移越大时，系统像差值越大。在本申请的一个优选实施例中，优选变焦系统的最大EFL(EFL即有效焦距)被配置为4.5-7.5mm。这个范围的最大有效焦距，可以较好地适配直立式变焦模组。

变焦系统像点的径向变化越大，说明变焦镜片的径向偏移量越大，像面的径向偏移量也就越大。换句话说，对于直立式变焦模组来说，放大倍率越大时，像面的偏移程度越大。在焦距一定的时候，像点径向偏移量Δy’与变焦组径向偏移量Δy之间成线性关系.在变焦时，会造成像点径向偏移量Δy’与变焦组径向偏移量Δy线性关系的斜率不同。简单地说，即焦距越大时由变焦镜片偏心造成的影响也越大，越需要对变焦镜片的变焦中心(即变焦镜片的光学中心)进行补偿。变焦镜片有时可以由可调节光学面曲率的镜片组(即多个镜片)来代替，因此也可以称为变焦镜组或变焦组或T-lens。不论变焦镜头由单个变焦镜片实现，还是由变焦镜组实现，前文变焦过程中的光学中心偏移问题都是存在的，并且都可以通过对焦模块的光学防抖组件进行补偿。在本申请的一个实施例中，对焦模块的光学防抖组件可驱动对焦子镜头实现±200μm的径向偏移。

进一步地，本申请一个实施例中，变焦镜片(T-lens)的厚度(此处厚度是指该变焦镜片的中心厚度)大致为0.15-0.2mm。

本申请的一个实施例中，所述变焦镜片可以采用裸片结构的T-lens，图4a示出了一种裸片结构的T-lens的立体示意图。参考图4a，本实施例中，所述裸片结构的T-lens 21a包括硅基底22和形成在所述硅基底22表面的可调焦光学元件23(图4a中未示出，可结合参考图4b)。硅基底22的中央可以具有通光孔23b，可调焦光学元件23适于设置在所述通光孔23b。裸片结构的T-lens 21可以取消位于裸片周围的作为结构件的注塑件，因此有助于减小体积。并且，采用裸片结构的T-lens，可以实现更大的孔径，以提供更大的光圈和进光量。图4b示出了一种具有注塑件的非裸片结构的T-lens的立体示意图。参考图4b，在非裸片结构的T-lens 21b中，裸片T-lens(即裸片结构的T-lens 21a)安装于注塑件24中间，该裸片T-lens还通过导线与注塑件24电连接。注塑件24上设置引脚24a，以便于摄像模组的其它部件电连接。

进一步地，图5a示出了本申请一个实施例中的变焦模块的立体结构示意图。参考图5，本实施例中，所述变焦模块20可以包括一支撑座25，所述变焦镜头安装于所述支撑座25内。具体来说，变焦镜头可以采用Polight公司提供的聚合物可调焦镜头(T-lens)作为变焦镜头。本实施例中，可以采用裸片结构(即裸片结构的T-lens21a)，即变焦镜头的结构件可以仅包括硅基底22，所述硅基底22的外轮廓可以呈矩形，其四角位置可以具有四个焊脚，即裸片引脚22a。相应地，支撑座25的四角上也具有四个焊脚，即支撑座引脚25a。T-lens的裸片引脚22a和支撑座引脚25a通过导线26连接。本实施例中，裸片引脚22a和支撑座引脚25a可以通过打金线的方式电连接。进一步地，所述支撑座的一个侧壁25b可以具有凹槽25c，该凹槽25c的开口朝上，所述凹槽内可以设置支撑座外接引脚25d，该支撑座外接引脚25d可以用于与对焦模块10(或感光模块30)导通。进一步地，图5b示出了变焦模块和对焦模块组装后的底部视角的立体示意图。所述支撑座25的底面还可以设置触点阵列25e，以便于感光模块30电连接。

由于变焦镜片通常设置在硅基底上侧的，因此T-Lens的焊脚(例如裸片引脚22a)一般设置在上表面。这是因为T-lens的焊脚需要往往需要用于对变焦镜片中的压电驱动件施加电信号以便进行驱动，因此通常T-Lens的焊脚设置在与变焦镜片的光学面相同的一侧。而本实施例中，为防止构成变焦镜片的可受控变形的聚合物(即构成可调焦镜片的聚合物)在组装时的变异过大，所以避免将变焦镜片倒置。这是因为，如果将聚合物朝下进行组装，由于没有压电驱动件的限位作用，受到重力后聚合物可能发生变形，继而影响变焦精度。另外，聚合物朝下时，驱动力还需要考虑到抵消物体的重力的影响，理论上说需要增大驱动力，这也给电路设计增加了难度。因此，在组装过程中需要避免变焦镜片倒置。

进一步地，在本申请的一个实施例中，变焦镜头的外侧没有注塑件，即采用裸片结构。裸片结构的所述变焦镜片与所述支撑座粘接，粘接位置如果太靠近聚合物镜片中心，可能会造成聚合物变形受到阻碍的情况，因此，本实施例中优选粘接位置为变焦镜片的四角区域，即硅基底22(如图5所示)的四角区域。具体来说，可以在硅基底22的四角区域的外侧面将该硅基底22与所述支撑座25的四角区域的内侧面粘结。

进一步地，图6示出了本申请一个实施例中对焦模块和变焦模块的组装后的立体示意图。参考图6，本实施例中，在变焦镜头和支撑座安装和导通后，可以将对焦模块10安装于支撑座25的顶面。对焦模块10也可以称为马达镜头组件。马达可以采用传统的音圈马达，无需进行改动。可以将马达引脚11直接焊接到支撑座外接焊脚25d上，从而导通马达和支撑座25。本实施例中，所述支撑座25的外侧面可以设置表面电路(LDS)，这种表面电路是指利用数控激光直接把电路图案转移到模塑塑料原件表面上，利用立体工件的三维表面形成电路互通结构。表面电路的相邻导线之间通常具有300μm以上的间距，以保证相邻导线之间预留安全距离。

进一步地，图7示出了本申请一个实施例中的感光模块的立体示意图。参考图7，本实施例中，所述感光模块30可以在一侧方向上设置导电线路31，其中该感光模块上的导电线路可以包括8条线路。这些导电线路31可以分别用于导通连接至变焦镜头(T-lens)的引脚和对焦模块的马达引脚。进一步地，本实施例中，所述感光模块30还可以包括滤光片32。

进一步地，在本申请的另一个实施例中，所述直立式变焦模组可以不具有所述的支撑座，该支撑座可以被模塑基座所替代，以便减小模组高度。图8示出了本申请一个实施例中的具有模塑基座的感光模块和变焦模块的组合体的剖面示意图。图9示出了本申请一个实施例中的具有模塑基座的感光模块和变焦模块的组合体的立体示意图。参考图8和图9，本实施例中，模塑基座33包括滤光片承靠部33a，变焦镜头承靠部33b，其中该滤色片承靠部33a用于承靠滤光片32，该种方式减少了镜座所需要的高度，进而降低了摄像模组的高度，该变焦镜头承靠部33b用于承靠变焦镜头(即裸片结构的T-lens 21a)。

进一步地，图10示出了本申请一个实施例中的直立式变焦模组的剖面示意图。参考图10，本实施例中，所述直立式变焦模组包括对焦模块10、变焦模块20和感光模块30。其中感光模块30具有图8和图9所示的模塑基座33，该模塑基座33可以用于承靠变焦模块20，同时该模塑基座33的顶面可以承靠和连接对焦模块10。本实施例中，对焦模块10可以是马达镜头组件，其包括马达和安装于马达载体内的对焦子镜头。马达壳体的底面与模塑基座33的顶面连接。本实施例中，模塑基座33可以具有与变焦镜头适配的感光模块引脚。进一步地，模塑基座33的外侧面可以具有表面电路33c(LDS)，这种表面电路是指利用数控激光直接把电路图案转移到模塑元件表面上，利用立体工件的三维表面形成电路互通结构，线路的一端通过焊接或者导电材料连接到线路板35上，从而实现线路板35与变焦镜头的电路的导通(例如表面电路33c可以通过线路板焊脚35a焊接于线路板35，进而实现线路板35与变焦镜头的电路导通)。本实施例中，感光芯片34可以安装于线路板35，并且感光芯片34位于滤光片32下方。

如前文所述，上述实施例中，对焦模块设置在支撑座或模塑基座的上方。由于变焦镜头在变形的时候容易发生中心偏移，因此，在一些优选实施例中，可以通过对焦模块中配置有OIS的马达来移动对焦子镜头，实现平面方向(即垂直于光轴的方向)上中心偏移的补偿。

进一步地，根据本申请的一个实施例，还提出了一种针对该变焦镜头(T-Lens)的中心偏移进行弥补的方案。本实施例中，对变焦镜头(T-Lens)的中心偏移进行补偿的方案包括：先将T-lens进行导通，通入工作所需要的电流，按照该种方式可以先初步确定T-lens变焦后，光线从外界进入感光芯片后的光斑的位置，可以按照不同电流下的变形确定感光芯片上亮斑中心发生的偏移情况，本实施例中优选将T-lens光斑中心的偏移量控制在±50μm以内。如果在通电后发现T-lens变焦后，感光芯片的中心亮斑的偏移超出50μm，可以认为该T-lens组装为不良状态，可以不进行后续对焦模块的安装。在确定T-lens组装状态为良品状态后，可以从上往下，夹持AF马达镜头(即对焦模块)进行组装，AF马达镜头的x、y方向的中心偏移可以使用光心检测方法来确定，将检测到的实际光心与理论光心比较得到的x轴偏移量delta_x、y轴偏移量delta_y来调整AF马达镜头和感光芯片的径向位置。例如，可以测试多张不同曝光强度下的感光芯片输出图像，计算图像中心坐标并取平均作为光心位置，绕z轴旋转方向的偏移(z轴方向即光轴方向)，则可以通过四角的MTF值(或其他可以表征解像力的参数值)来计算。

进一步地，由于T-lens的变焦状态与AF马达镜头的高度有相关性，因此，本申请的一个实施例中，可以对一定高度范围下的AF马达镜头所对应的感光芯片的中心亮斑进行检测，以判定T-lens组装状态是否不良。图11示出了本申请一个实施例中的变焦镜头在不同变焦电压下对应的对焦模块位置的示意图。参考图11，本实施例中，可以在T-lens不工作状态下(0v工作电压时),夹持AF马达镜头在设计距离A(±25μm)范围内进行移动，用于确认在0v状态下时，T-lens与AF马达镜头所组成的成像系统的光学中心偏移，并记录该状态下AF马达镜头的中心优选位置记为(X1，Y1)；在T-lens的一个中间工作状态下(优选为，变焦倍率适中的时候，如20v工作电压时)，用于确认在中间工作状态下时，T-lens的与AF马达的成像中心的偏移，并记录该状态下AF马达镜头的中心优选位置记为(X2，Y2)；在T-lens极限工作状态下(优选为，变焦倍率最大时候，如40v工作电压时)，用于确认在极限工作状态下时，T-lens的与AF马达的成像中心的偏移，并记录该状态下AF马达镜头的中心优选位置记为(X3，Y3)。通过对上述三个数据进行处理，例如通过对三个光学中心偏移量(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)进行限定，如果三者两两差异在±250μm以内，则认为可以通过OIS防抖功能进行补偿，如果超过±250μm，则认为该T-lens组装不良，取消后续组装。

在本申请的一个实施例中，变焦镜片在高、中、低三个变焦倍率的状态下进行测量，分别获取变焦镜片中心偏移的偏移量(含x轴偏移量和y轴偏移量，即该偏移量是在基准平面xoy上的矢量)，然后利用对焦模块的马达进行校正。本实施例中，优选为对中间倍率进行校正。图12示出了变焦镜片在高、中、低三个变焦倍率下的变焦镜片中心的坐标位置。参考图12，其中(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)分别为变焦镜片在高、中、低三个变焦倍率的测量对焦模块所需补偿的偏移量，本实施例中优选对(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)进行加权后，取三者的中间位置(例如加权平均后的偏移量)进行补偿，以减少T-lens中心偏移过大而出现对焦模块的OIS组件无法补偿的情况。本实施例中，高倍率对应0V，此时光焦度最小，焦点最远，即对应于远焦的情形。低倍率对应最大电压，此时光焦度最大，焦点最近，即对应于近焦的情形。

进一步地，结合参考图12，在本申请的一个实施例中，可以先测出高、中、低变焦倍率状态下所测得的偏移量(X1，Y1)、(X2，Y2)和(X3，Y3)，然后基于这些偏移量进行线性回归拟合(也可以采用其他拟合方法)得出x轴偏移量和y轴偏移量的关系式，进而根据该关系式推算出在所设定范围内的任意变焦倍率所对应的偏移量(Xn,Yn)。这样，在对应的变焦倍率，可以根据所推算的偏移量(Xn,Yn)，使用OIS组件调整对焦子镜头的径向偏移量，从而对该变焦倍率下的变焦镜片的中心偏移进行补偿。需注意，本申请中，获取多个不同变焦倍率下的偏移量的方法并不限于本实施例所提供的方法，例如在其他实施例中，也可以通过直接测量来获得多个(例如8个、16个等)不同变焦倍率下的偏移量。

进一步地，上述实施例中，变焦距系统在系统像面稳定的基础上实现焦距的(连续)变化，并且要求系统像质在整个焦距范围内基本保持不变，变焦距系统在焦距变化过程中其焦距有两个极值，即长焦距和短焦距。长焦距和短焦距的比值c称为系统的变倍比。

本申请的一个实施例中，变倍比c＝fmax/fmin。变倍比c的值通常为1.5-4，优选地，变倍比c为2-3。

相较于两群轴向移动实现变焦的方案，本申请的各个实施例中，由于其中一群(即镜片群，例如变焦群或对焦群)的放大倍率由T-LENS提供，而T-LENS由驱动信号控制其光学面的曲率变化以实现变焦。因此，在本申请的一个实施例中，可以在驱动模块中预先设置好变焦距离、倍率、对焦子镜头的轴向移动距离以及径向补偿偏移量等的映射关系，以实现对光学变焦倍率的控制。在一个例子中，可以预先将各变焦倍率对应的变焦镜片驱动电流(或者曲率)与对焦子镜头的轴向偏移量(或者对焦子镜头的位置或对焦子镜头的对焦模块通入电流)的对应关系储存在一个对照表中，并进行储存，下面的表1示出了一个变焦倍率(其对应于变焦镜片的曲率)和对焦子镜头的位置的关系。

表1

从表1中可以得到的是该变焦镜片的曲率与对焦子镜头位移的code关系，AF模块的位移可以通过通入电流的大小进行控制。其中code是驱动马达的一个控制参数，1code对应于马达移动中的一段基本单位距离。表格中24code代表移动24个基本单位距离。24也可以被称为code值。通常来说，code值越大，对应于越大的驱动电流。每个code所对应的电流大小通常烧录在马达的驱动IC中。表1中，用code值来表示对焦模块通入的驱动电流，它可以表征对焦模块在轴向的偏移量。本实施例中，第一驱动IC用于控制驱动AF模块的电流大小，在该变焦驱动过程中，所述变焦镜片由第二驱动IC所控制，所述第二驱动IC用于向所述变焦镜片通入电流以实现对变焦镜片的变焦倍率的调节。本实施例中还额外设置有一匹配模块，该匹配模块用于使第一、二驱动IC通入的电流相互适配。例如匹配模块可以包括上述变焦镜片倍率和对焦子镜头位置的关系表，从而使第一驱动IC所提供的驱动电流与第二驱动IC所提供的驱动电流自动适配。第二驱动IC用于控制变焦镜片的变焦倍率，在该实施例中，由于变焦镜片采用压电材料进行驱动，因此第二驱动IC可以采用对电流的占空比进行控制的方式来调整变焦倍率。例如，本实施例中，第二驱动IC的电流占空比可以从10％到40％变化，当占空比增加时，相应的变焦镜片的压电材料形变量也随之变大。在本申请的一个实施例中，该第二驱动IC电流的占空比可以由匹配模块控制，其中随着该占空比提高后，该压电材料形变量也会随之变大。

进一步地，根据本申请的一个实施例，还提供了一种基于上述直立式变焦模组的降低色差的拍摄方法。该方法通过在短时间内的三次拍摄，分别获得红光、绿光和蓝光的清晰图像，然后将三种原色的图像进行合成，得到彩色图像。具体来说，由于不同颜色实际上对应于不同的波段，因此同一透镜对不同颜色的光实际上具有不同的折射率，这就导致同一次拍摄时，不同颜色的光所对应的像面实际上并不是精确重合的，这样必然有部分颜色的光无法在感光芯片上清晰成像，造成色差问题。而本实施例中，例如变焦镜片的特性，可以针对三原色(例如红、绿、蓝三原色)各自的波长进行三次曝光，每次曝光前将针对一种颜色进行调焦，使得该颜色的像可以准确地落在感光芯片上，且可以同时确保感光芯片轴向位置不变(即，分别改变透镜组的焦距后，三种颜色的光线都聚焦在同一像面上，从而校正了三种颜色在不同焦距的像面上的像差)。这样，三次曝光所获得的对应于三原色的图像可以合并成无色差的清晰彩色图像。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (22)

1.一种直立式变焦模组，其特征在于，包括：

对焦模块，其包括马达和对焦子镜头，所述马达适于驱动所述对焦子镜头沿着其光轴移动；

变焦模块，其包括变焦镜组，所述变焦镜组包括至少一个可调焦镜片，所述可调焦镜片适于通过改变自身光学面的曲率来调整焦距；以及

感光模块，其包括感光芯片，其用于接收通过所述对焦模块和所述变焦模块的光线，并输出图像数据；

其中，所述对焦模块还包括径向驱动元件，其适于在所述可调焦镜片改变自身光学面的曲率时，通过驱动所述对焦子镜头径向移动，来补偿所述变焦模块的光心径向偏移。

2.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述变焦镜组为聚合物可调焦镜头。

3.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述变焦镜组为液体镜头。

4.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述变焦模块中，通过改变施加在所述可调焦镜片的电压来改变其光学面的曲率。

5.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述直立式变焦模组的有效焦距为5-7mm。

6.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述径向驱动元件驱动所述对焦子镜头径向移动的行程至少为±200μm。

7.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述变焦镜组采用裸片结构，其包括硅基底和位于硅基底表面的可调焦光学元件。

8.根据权利要求7所述直立式变焦模组，其特征在于，所述变焦模块还包括支撑座，所述支撑座中央具有通孔，所述硅基底安装于所述通孔内。

9.根据权利要求8所述直立式变焦模组，其特征在于，所述硅基底的外形呈矩形，所述硅基底的四角设置焊接引脚并且所述焊接引脚通过打线工艺与所述支撑座电连接。

10.根据权利要求9所述直立式变焦模组，其特征在于，所述支撑座的一个侧壁具有开口朝上的凹槽，所述凹槽内设置支撑座外接引脚，所述支撑座外接引脚与所述对焦模块或所述感光模块导通。

11.根据权利要求10所述直立式变焦模组，其特征在于，所述马达具有向下延伸的马达引脚，所述马达引脚与所述支撑座外接引脚接触并导通。

12.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述感光组件还包括线路板、镜座和滤光片；所述感光芯片安装于所述线路板表面，所述镜座安装于或形成于所述线路板表面并围绕在所述感光芯片周围，所述滤光片安装于所述镜座，所述镜座的顶面安装所述变焦模块。

13.根据权利要求12所述直立式变焦模组，其特征在于，所述镜座为模塑镜座。

14.根据权利要求9所述直立式变焦模组，其特征在于，所述硅基底的外侧面的四角区域粘贴于所述支撑座的内侧面。

15.根据权利要求8所述直立式变焦模组，其特征在于，所述感光组件还包括线路板、镜座和滤光片；所述感光芯片安装于所述线路板表面，所述镜座安装于或形成于所述线路板表面并围绕在所述感光芯片周围，所述滤光片安装于所述镜座；并且所述支撑座与所述镜座一体成型。

16.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，在所述径向驱动元件未工作时，所述对焦子镜头的光心的径向位置与所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移匹配；其中，所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移是：所述可调焦镜片的光学面的曲率由其最小值变化到最大值的区间内，所测得的所述可调焦镜片的光心径向偏移的平均值。

17.根据权利要求16所述直立式变焦模组，其特征在于，所述可调焦镜片在其变焦范围内的平均径向偏移是：对所述可调焦镜片施加电压，在该电压从最小值到最大值的区间内所测得的所述可调焦镜片的光心径向偏移的平均值。

18.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述直立式变焦模组的变倍比为1.5-4。

19.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述直立式变焦模组的变倍比为2-3。

20.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述可调焦镜片的中心厚度为0.15-0.2mm。

21.根据权利要求1所述直立式变焦模组，其特征在于，所述直立式变焦模组的最大有效焦距被配置为4.5-7.5mm。

22.一种基于权利要求1-21中任意一项所述的直立式变焦模组的拍摄方法，其特征在于，包括：

通过三次曝光分别获得所述感光芯片三原色所对应的图像；其中每次曝光对应于三原色中的一种颜色，并且每次曝光前均通过改变所述可调焦镜片的光学面的曲率来调整焦距，同时调整所述对焦模块进行补偿，以使该次曝光所对应颜色的像的像面落在所述感光芯片上；以及

将三次曝光所得到的分别对应于三原色的图像合成为彩色图像。

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