CN114355707A - 摄像模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种摄像模组和电子设备,摄像模组包括:第一透镜;第一多棱镜设置于第一透镜的一侧,第一多棱镜与第一透镜沿第一透镜的光轴方向依次设置;第一多棱镜与第二多棱镜沿垂直于第一透镜的光轴的方向间隔设置;透过第一透镜的光线入射至第一多棱镜,从第一多棱镜出射的光线入射至第二多棱镜,入射至第二多棱镜的光线在第二多棱镜中经过传输从第二多棱镜出射;成像芯片邻近第二多棱镜设置,从第二多棱镜出射的光线投射至成像芯片。通过多棱镜可以将透过第一透镜的光线进行传输,可以使得光线沿着垂直于第一透镜的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度,在降低模组厚度的同时保证光圈的效果。
Description
技术领域
本申请属于终端技术领域,具体涉及一种摄像模组和电子设备。
背景技术
随着手机等移动终端设备在人们生活中应用越来越普及,消费者对于手机拍照的要求也越来越高,超长焦的应用场景需求越来越大。目前,通过潜望式镜头实现超长焦镜头,随着对潜望镜头解析力的要求越来越高,镜头的光圈变得越来越大,导致镜头模组的高度变得越来越高,不利于手机轻薄化。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种摄像模组和电子设备,用以解决镜头模组的高度较大,不利于手机轻薄化的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种摄像模组,包括:
第一透镜;
第一多棱镜,所述第一多棱镜设置于所述第一透镜的一侧,所述第一多棱镜与所述第一透镜沿所述第一透镜的光轴方向依次设置;
第二多棱镜,所述第一多棱镜与所述第二多棱镜沿垂直于所述第一透镜的光轴的方向间隔设置;
透过所述第一透镜的光线入射至所述第一多棱镜,从所述第一多棱镜出射的光线入射至所述第二多棱镜,入射至所述第二多棱镜的光线在所述第二多棱镜中经过传输从所述第二多棱镜出射;
成像芯片,所述成像芯片邻近所述第二多棱镜设置,从所述第二多棱镜出射的光线投射至所述成像芯片。
第二方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括上述实施例所述的摄像模组;
所述电子设备的厚度方向与所述第一透镜的光轴方向相同。
在本申请实施例的摄像模组中,所述第一多棱镜设置于所述第一透镜的一侧,所述第一多棱镜与所述第一透镜沿所述第一透镜的光轴方向依次设置,所述第一多棱镜与所述第二多棱镜沿垂直于所述第一透镜的光轴的方向间隔设置;透过所述第一透镜的光线入射至所述第一多棱镜,从所述第一多棱镜出射的光线入射至所述第二多棱镜,入射至所述第二多棱镜的光线在所述第二多棱镜中经过传输从所述第二多棱镜出射;成像芯片邻近所述第二多棱镜设置,从所述第二多棱镜出射的光线投射至所述成像芯片,以在成像芯片上成像。通过所述第一多棱镜与所述第二多棱镜可以将透过所述第一透镜的光线进行传输,可以使得光线沿着垂直于所述第一透镜的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度,有利于摄像模组与设备的减薄,有利于设备的小型化。不需要镜片的切边就可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度,避免通过镜片切边降低高度而导致的镜头光圈变小与像质变差的问题,在降低模组厚度的同时保证光圈的效果。
附图说明
图1为本申请实施例的摄像模组的一个结构示意图;
图2为第一透镜与凸起结构配合的一个示意图。
附图标记
第一透镜10;
第一多棱镜20;
第一反射面21;第二反射面22;出射面23;
第二多棱镜30;
入射面31;第三反射面32;第四反射面33;
第二透镜40;
成像芯片50;
滤光片60;
框体70;后盖71;凸起结构72。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图1至图2所示,通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的摄像模组进行详细地说明。
如图1所示,本申请实施例的摄像模组包括:第一透镜10、第一多棱镜20和第二多棱镜30、成像芯片50,其中,第一多棱镜20设置于第一透镜10的一侧,第一多棱镜20与第一透镜10可以沿第一透镜10的光轴方向依次设置,第一多棱镜20与第一透镜10可以沿第一透镜10的光轴方向间隔设置,第一透镜10的光轴可以垂直于第一多棱镜20的入射面。第一多棱镜20与第二多棱镜30可以沿垂直于第一透镜10的光轴的方向间隔设置,使得透过第一透镜10的光线可以沿着垂直于第一透镜10的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度。透过第一透镜10的光线可以入射至第一多棱镜20,从第一多棱镜20出射的光线可以入射至第二多棱镜30,入射至第二多棱镜30的光线在第二多棱镜30中经过传输从第二多棱镜30出射,使得透过第一透镜10的光线可以沿着垂直于第一透镜10的光轴的方向传输,以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度。成像芯片50邻近第二多棱镜30设置,从第二多棱镜30出射的光线投射至成像芯片50,以在成像芯片50上成像。通过第一透镜10可以收集全视场光线和平衡球差和慧差,通过两个含有自由曲面反射面的第一多棱镜20与第二多棱镜30可以折叠光路并平衡像差,可以压缩光线高度,降低镜头模组的尺寸。
在本申请实施例的摄像模组中,通过第一多棱镜20与第二多棱镜30可以将透过第一透镜10的光线进行传输,可以使得光线沿着垂直于第一透镜10的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度,有利于摄像模组与设备的减薄,有利于设备的小型化。不需要镜片的切边就可以减小模组在第一透镜的光轴方向上的厚度,避免通过镜片切边降低高度而导致的镜头光圈变小与像散问题,在降低模组厚度的同时保证光圈的效果。多棱镜的反射面可以为自由曲面,可以根据具体设备厚度调整自由曲面多棱镜的形状和位置。
在一些实施例中,如图1所示,第一多棱镜20具有第一反射面21、第二反射面22和出射面23,透过第一透镜10的光线从第一反射面21入射至第一多棱镜20,从第一反射面21入射的光线投射至第二反射面22,第二反射面22反射的光线投射至第一反射面21,第一反射面21反射的光线经过出射面23出射。第一反射面21的一部分区域可以为半透半反射膜,半透半反射膜可以透过和反射光线,第一反射面21的另一部分区域可以为全反射膜,透过第一透镜10的光线可以从第一反射面21的半透半反射膜区域透过。
在另一些实施例中,第一反射面21与第一透镜10可以沿第一透镜10的光轴方向依次设置,第一反射面21与第一透镜10可以沿第一透镜10的光轴方向间隔设置,第一透镜10的光轴与第一反射面21可以垂直,便于配合设置,便于透过第一透镜10的光线可以从第一反射面21透过。
可选地,第二反射面22可以设置于第一反射面21的远离第一透镜10的一侧,使得从第一反射面21透过的光线可以投射至第二反射面22,第二反射面22反射的光线可以投射至第一反射面21。第二反射面22与第一反射面21之间的夹角可以为锐角,有利于减小第二反射面22与第一反射面21的空间占用,可以减小模组在第一透镜10的光轴方向上的厚度。
在一些实施例中,第一反射面21的与第一透镜10对应的区域可透过和反射光线,第一反射面21的位于第一透镜10外周区域的反射面为全反射面,也即是第一反射面21的未与第一透镜10对应的区域的反射面为全反射面。第一反射面21的与第一透镜10对应的区域可以为半透半反射膜,半透半反射膜可以透过和反射光线,第一反射面21的未与第一透镜10对应的区域的反射面为全反射面,提高光线的反射效果。
在一些实施例中,出射面23可以邻近第二多棱镜30设置,出射面23位于第一反射面21与第二反射面22之间,第一反射面21与第二反射面22位于出射面23的远离第二多棱镜30的一侧,使得第一反射面21反射的光线可以透过出射面23出射,可以减小出射面23、第二反射面22、第一反射面21的空间占用,可以减小第一多棱镜20在第一透镜10的光轴方向上的厚度,有利于减小模组在第一透镜10的光轴方向上的厚度。
可选地,第一反射面21与出射面23可以为非球面,第二反射面22可以为自由曲面。第一多棱镜20的第二反射面22设计成反光自由曲面,不仅能够改变光线的传播方向,能够平衡像差,降低光线高度,有利于减小模组的厚度。
在本申请的实施例中,如图1所示,第二多棱镜30可以具有入射面31、第三反射面32和第四反射面33,第一多棱镜20出射的光线可以从入射面31入射至第二多棱镜30,从入射面31入射至第二多棱镜30的光线可以投射至第三反射面32,第三反射面32反射的光线可以投射至第四反射面33,第四反射面33反射的光线可以从第三反射面32出射,从第三反射面32出射的光线可以在成像芯片50上成像。
可选地,入射面31可以邻近第一多棱镜20设置,入射面31可以位于第三反射面32与第四反射面33之间,入射面31可以与出射面23相对设置,以便于从出射面23出射的光线透过入射面31进入第二多棱镜30中传输。第三反射面32与第四反射面33可以位于入射面31的远离第一多棱镜20的一侧,使得光线可以沿着垂直于第一透镜10的光轴的方向传输。第三反射面32与第四反射面33之间的夹角可以为锐角。
在一些实施例中,第一反射面21与第三反射面32之间可以在第一透镜10的光轴的方向上间隔平行设置,第二反射面22与第四反射面33可以在垂直于第一透镜10的光轴的方向上间隔设置,第二反射面22与第四反射面33可以平行,使得光线可以垂直于第一透镜10的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜10的光轴方向上的厚度。
在本申请的实施例中,第三反射面32的远离入射面31的区域的反射面可透过和反射光线,第四反射面33反射的光线可以从第三反射面32的远离入射面31的区域出射。第三反射面32的远离入射面31的区域可以为半透半反射膜,半透半反射膜可以透过和反射光线,第四反射面33反射的光线从半透半反射膜透过,从第三反射面32的远离入射面31的区域出射的光线可以在成像芯片50上成像,有利于减小模组的厚度。
可选地,第三反射面32与入射面31可以为非球面,第四反射面33可以为自由曲面。第一多棱镜20的第二反射面22与第二多棱镜30的第四反射面33设计成反光自由曲面,不仅能够改变光线的传播方向,能够平衡像差,降低光线高度,有利于减小模组的厚度。
在一些实施例中,如图1所示,摄像模组还可以包括:第二透镜40,第二透镜40可以设置于第一多棱镜20与第二多棱镜30之间,从第一多棱镜20出射的光线可以透过第二透镜40入射至第二多棱镜30。第二透镜40可以为高折射率低阿贝数的透镜,通过在第一多棱镜20与第二多棱镜30之间设置第二透镜40可以平衡色差和场曲,最终实现增加潜望长焦镜头光圈,降低镜头模组厚度。
在一些实施例中,如图1所示,成像芯片50可以邻近第二多棱镜30设置,从第二多棱镜30出射的光线可以投射至成像芯片50,以在成像芯片50上成像。成像芯片50可以设置于第三反射面32的远离第四反射面33的一侧,第三反射面32的远离入射面31的区域可以为半透半反射膜,半透半反射膜可以透过和反射光线,成像芯片50可以对应半透半反射膜设置,从第三反射面32的半透半反射膜出射的光线可以在成像芯片50上成像。
在另一些实施例中,如图1所示,摄像模组还可以包括:滤光片60,滤光片60设置于成像芯片50与第二多棱镜30之间。通过滤光片60可以滤除不需要的光线,比如,滤光片60可以为红外滤光片,滤光片60可以是镀上红外反射膜的玻璃片,可以过滤掉红外光线,以减小不需要的光线对于成像的影响。
摄像模组还可以包括壳体,摄像模组中的其他结构可以设置在壳体的内部,比如,成像镜片10、第一多棱镜20、第二多棱镜30、成像芯片50和滤光片60可以设置于壳体的内部。壳体可以由轻质高强的合金钢组成,实现模组整体的封装和内部器件的保护,且其厚度方向的尺寸可以远小于常规模组。摄像模组还可以包括驱动机构,比如马达,马达可以为OIS(光学防抖)马达,可以实现镜头的自动对焦及光学防抖作用。
第一透镜10与第二透镜40可以是两片塑料偶次非球面镜片,第一透镜10可以具有低折射率高阿贝数,第二透镜40可以具有高折射率低阿贝数,通过第一透镜10与第二透镜40可以用于矫正光线像差,使光线可以在成像芯片50上清晰成像。
两个非球面镜片面型满足描述非球面表面的非球面公式:
其中,Z是与Z轴平行的表面的垂度(Z轴与光轴一致),c是表面的曲率(表面的曲率半径r的倒数),K是圆锥系数,A、B、C、D、E、F、G和H是非球面系数。面型设计系数可以见表1和表2a、表2b。
表1面型设计系数
表2a面型设计系数
面号 | A | B | C | D |
S1 | -1.264E-03 | 3.196E-05 | 4.500E-06 | -6.203E-08 |
S2 | -8.916E-04 | 5.810E-05 | 2.784E-06 | 0.000E+00 |
S3 | -8.674E-04 | -4.496E-04 | 6.155E-04 | -2.632E-04 |
S4 | -2.796E-02 | 3.173E-02 | -1.943E-02 | 7.497E-03 |
表2b面型设计系数
面号 | E | F | G | H |
S1 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
S2 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
S3 | 6.401E-05 | -9.685E-06 | 9.250E-07 | -5.407E-08 |
S4 | -1.947E-03 | 3.538E-04 | -4.579E-05 | 4.219E-06 |
第一多棱镜20可以是具有高折射率低阿贝数的玻璃三棱镜,由3个面组成,第一多棱镜20具有第一反射面21(P11)、第二反射面22(P12)和出射面23(P13)。第一反射面21可以为非球面且该面可以为半透半反面,第一反射面21面上有光线进入的右侧部分(虚线对应的区域)可以镀半透半反膜(通过介质膜实现50%透射,50%反射),无光线进入的左侧部分(无虚线对应的区域)可以镀金属反射膜,以实现折叠光路减小镜头体积的同时兼顾平衡像差的作用。第二反射面22可以为自由曲面反射面,反射面起到折叠光路的作用,自由曲面能够很好的平衡系统的色差和场曲。出射面23可以为非球面,可以起到平衡像差的作用。
第二多棱镜30可以是具有低折射率高阿贝数的玻璃三棱镜,由3个面组成,第二多棱镜30可以具有入射面31(P21)、第三反射面32(P22)和第四反射面33(P23)。入射面31可以为非球面,可以起到平衡像差和调节CRA(光线在芯片上的入射角度)的作用。第三反射面32可以为非球面且该面为半透半反面,第三反射面32上有光线射出的左侧部分(虚线对应的区域)可以镀半透半反膜(通过介质膜实现30-70%透射,30-70%反射),无光线射出的右侧部分(无虚线对应的区域)可以镀金属反射膜,以实现折叠光路减小镜头体积的同时兼顾平衡像差的作用。第四反射面33可以为自由曲面反射面,反射面起到折叠光路的作用,自由曲面能够很好的平衡系统的色差和场曲。
两个多棱镜中的面P11、P13、P21、P22是非球面,满足非球面公式:
其中,Z是与Z轴平行的表面的垂度(Z轴与光轴一致),c是表面的曲率(表面的曲率半径r的倒数),K是圆锥系数,A、B、C、D、E、F、G和H是非球面系数。
棱镜中的面P11、P13、P21、P22的设计系数可以见表3与表4a、表4b。
表3面P11、P13、P21、P22的设计系数
表4a面P11、P13、P21、P22的设计系数
面号 | A | B | C | D |
P11 | 5.230E-03 | -6.188E-03 | 1.058E-02 | -1.138E-02 |
P13 | -8.916E-04 | 5.810E-05 | 2.784E-06 | 0.000E+00 |
P21 | -2.426E-02 | 3.048E-03 | 8.650E-04 | -5.351E-04 |
P22 | -1.403E-02 | -1.818E-05 | -5.870E-04 | 4.245E-04 |
表4b面P11、P13、P21、P22的设计系数
两个棱镜中的面P12、P23是自由曲面满足自Zernike多项式:
其中Z是与Z轴平行的表面的垂度(Z轴与光轴一致),c是表面的曲率(表面的曲率半径r的倒数),K是圆锥系数,ZPj是泽尼克多项式的阶数,C(j+1)对应阶的系数。棱镜中的面P12、P23的设计系数可以见表5与表6。
表5面P12、P23的设计系数
表6面P12、P23的设计系数
本申请实施例提供一种电子设备,包括上述实施例中所述的摄像模组,电子设备的厚度方向与第一透镜10的光轴方向相同。通过第一多棱镜20与第二多棱镜30可以将透过第一透镜10的光线进行传输,可以使得光线沿着垂直于第一透镜10的光轴的方向传输,可以减小模组在第一透镜10的光轴方向上的厚度,有利于减小设备的厚度,在降低设备厚度的同时保证光圈的效果,提高拍摄效果,提高用户的使用体验。
在一些实施例中,如图2所示,电子设备可以包括:框体70和后盖71,后盖71设置于框体70上,后盖71远离框体70的一侧具有凸起结构72,第一透镜10设置于凸起结构72,有利于更大光圈潜望长焦系统的设计。其中,Z方向可以为电子设备的厚度方向,X可以为电子设备的长度方向,Y可以为电子设备的宽度方向。摄像模组的部分结构可以设置于凸起结构52,不会增加电子设备(比如手机)的整体厚度,可以解决大光圈潜望镜头带来的厚度尺寸增加的问题,有利于设备的轻薄化。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。
Claims (15)
1.一种摄像模组,其特征在于,包括:
第一透镜;
第一多棱镜,所述第一多棱镜设置于所述第一透镜的一侧,所述第一多棱镜与所述第一透镜沿所述第一透镜的光轴方向依次设置;
第二多棱镜,所述第一多棱镜与所述第二多棱镜沿垂直于所述第一透镜的光轴的方向间隔设置;
透过所述第一透镜的光线入射至所述第一多棱镜,从所述第一多棱镜出射的光线入射至所述第二多棱镜,入射至所述第二多棱镜的光线在所述第二多棱镜中经过传输从所述第二多棱镜出射;
成像芯片,所述成像芯片邻近所述第二多棱镜设置,从所述第二多棱镜出射的光线投射至所述成像芯片。
2.根据权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,所述第一多棱镜具有第一反射面、第二反射面和出射面,透过所述第一透镜的光线从所述第一反射面入射至所述第一多棱镜,从所述第一反射面入射的光线投射至所述第二反射面,所述第二反射面反射的光线投射至所述第一反射面,所述第一反射面反射的光线经过所述出射面出射。
3.根据权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述第一反射面与所述第一透镜沿所述第一透镜的光轴方向依次设置,所述第一透镜的光轴与所述第一反射面垂直。
4.根据权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述第二反射面设置于所述第一反射面的远离所述第一透镜的一侧。
5.根据权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述第一反射面的与所述第一透镜对应的区域可透过和反射光线,所述第一反射面的位于所述第一透镜外周区域的反射面为全反射面。
6.根据权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述出射面邻近所述第二多棱镜设置,所述出射面位于所述第一反射面与所述第二反射面之间,所述第一反射面与所述第二反射面位于所述出射面的远离所述第二多棱镜的一侧。
7.根据权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述第一反射面与所述出射面为非球面,所述第二反射面为自由曲面。
8.根据权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,所述第二多棱镜具有入射面、第三反射面和第四反射面,所述第一多棱镜出射的光线从所述入射面入射至所述第二多棱镜,从所述入射面入射至所述第二多棱镜的光线投射至所述第三反射面,所述第三反射面反射的光线投射至所述第四反射面,所述第四反射面反射的光线从所述第三反射面出射。
9.根据权利要求8所述的摄像模组,其特征在于,所述入射面邻近所述第一多棱镜设置,所述入射面位于所述第三反射面与所述第四反射面之间,所述第三反射面与所述第四反射面位于所述入射面的远离所述第一多棱镜的一侧。
10.根据权利要求8所述的摄像模组,其特征在于,所述第三反射面的远离所述入射面的区域的反射面可透过和反射光线,所述第四反射面反射的光线从所述第三反射面的远离所述入射面的区域出射。
11.根据权利要求8所述的摄像模组,其特征在于,所述第三反射面与所述入射面为非球面,所述第四反射面为自由曲面。
12.根据权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,还包括:
第二透镜,所述第二透镜设置于所述第一多棱镜与所述第二多棱镜之间,从所述第一多棱镜出射的光线透过所述第二透镜入射至所述第二多棱镜。
13.根据权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,还包括:
滤光片,所述滤光片设置于所述成像芯片与所述第二多棱镜之间。
14.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1-13中任一项所述的摄像模组;
所述电子设备的厚度方向与所述第一透镜的光轴方向相同。
15.根据权利要求14所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
框体和后盖,所述后盖设置于所述框体上,所述后盖远离所述框体的一侧具有凸起结构,所述第一透镜设置于所述凸起结构。
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