CN114637099A - 一种终端设备的镜头、终端设备、终端设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种终端设备的镜头、终端设备及终端设备的控制方法，其中，该终端设备具体可以为手机、平板电脑等。由物侧到像侧，镜头包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和分光元件。第一透镜组具有正光焦度。第二透镜组具有负光焦度。分光元件具有可见光输出端和近红外光输出端。上述镜头还包括可见光传感部件和近红外光传感部件，可见光传感部件设置于可见光输出端靠近像侧的一侧，近红外光传感部件设置于近红外光输出端靠近像侧的一侧。第一透镜组的焦距f₁和镜头的总焦距f之间存在下述关系：0.75<f₁/f<1。

Description

一种终端设备的镜头、终端设备、终端设备的控制方法

技术领域

本申请涉及光学镜头领域，尤其涉及一种终端设备的镜头、终端设备、终端设备的控制方法。

背景技术

随着手机等形式的终端设备的迅猛发展和快速普及，用户对于终端设备的性能要求也越来越高，其中，对于终端设备镜头的性能尤为关注。

近年来，部分品牌的终端设备中加入了3D感知模块，如前置的结构光传感器和后置的TOF（Time of Flight，即飞行时间）传感器等，使得终端设备可以应用在3D人脸识别、虹膜识别、3D 建模以及手势识别、体感游戏等更多的场景中，能够为终端设备带来更多娱乐性和实用性的体验。为了实现3D感知，常规的做法是在用于拍照的可见光成像镜头的旁边增设一个近红外镜头，这就需要在终端设备的壳体上增加开孔，会增加壳体设计的复杂性。

因此，如何提供一种方案，以较好地克服上述的缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种终端设备的镜头、终端设备及终端设备的控制方法，其中，该镜头利用分光元件实现可见光成像和近红外光成像的集成设计，能够减少镜头的数量，进而减少镜头装配对于终端设备壳体的强度以及外观的影响，并有利于获取高清晰度的图像。

第一方面，本申请实施例提供一种终端设备的镜头，该终端设备具体可以为手机、平板电脑等。由物侧到像侧，镜头包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和分光元件。第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组均包括至少一个透镜；在同一透镜组包括多个透镜时，各透镜可以通过胶合工艺进行连接，或者，各透镜也可以在光轴方向上间隔设置。第一透镜组具有正光焦度，能够对光线进行汇聚，可减小球差等像差。第二透镜组具有负光焦度，能够对光线进行发散，可减小彗差等像差。分光元件具有可见光输出端和近红外光输出端。上述镜头还包括可见光传感部件和近红外光传感部件，可见光传感部件设置于可见光输出端靠近像侧的一侧，近红外光传感部件设置于近红外光输出端靠近像侧的一侧。第一透镜组的焦距f₁和镜头的总焦距f之间存在下述关系：0.75<f₁/f<1。

采用上述方案，分光元件可以对可见光和近红外光进行分离，分离的可见光可以被可见光传感部件捕捉，以进行可见光成像，分离的近红外可以被近红外光光传感部件捕捉，以进行近红外光成像。如此，本申请实施例通过一个镜头即可以实现两种方式的成像，相比于常规方案，可以有效地减少镜头的数量，以方便镜头的安装；相应地，终端设备壳体的开孔可以较少，壳体的设计可以相对简单，镜头装配对于终端设备壳体的强度以及外观的影响也可以较小；并且，由于可见光成像和近红外光成像均是通过同一镜头实现，能够较好地保证可见光成像和近红外光成像的同心设置，以方便对于二者的融合，有利于提高图像的清晰度，进而可以较好地克服大雾天、雨天、昏暗环境等光线条件不足的场景下图像不清晰的问题。

上述方案中，第一透镜组的焦距f1和镜头的总焦距f之间存在下述关系：0.75<f1/f<1。这样，可保证第一透镜组的光焦度在合理范围内，减小球差等像差的产生，能够较好地实现大光圈，以增加进光量，提高暗光环境下图像的清晰度，进而提升成像质量。

基于第一方面，本申请实施例还提供了第一方面的第一种实施方式：第一透镜组的焦距f₁和第二透镜组的焦距f₂之间存在下述关系：-1.1<f₁/f₂<-0.7。这样，可以避免第二透镜组的光焦度过大，第二透镜组与第一透镜组相配合，能够减少彗差等像差的产生，有利于大光圈设计。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第二种实施方式：第三透镜组和第四透镜组中，一者具有正光焦度，另一者具有负光焦度。这样，第三透镜组和第四透镜组的光焦度能够互补，可减小场曲、像散等像差。

基于第一方面的第二种实施方式，本申请实施例还提供了第一方面的第三种实施方式：第三透镜组的焦距f₃和第四透镜组的焦距f₄之间存在下述关系：-50<f₃/f₄<-0.3。如此设置，第三透镜组、第四透镜组可以与第一透镜组、第二透镜组相配合，可保证各透镜组间光焦度的合理分配，降低各透镜组的敏感性，来保证成像品质和组装良率。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式至第三种实施方式中的任一，本申请实施例还提供了第一方面的第四种实施方式：第一透镜组的物侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为TTL，这里所涉及物侧面顶点具体是指物侧面的中心位置；TTL和镜头的总焦距f之间存在下述关系：1<TTL/f<1.25。如此设置，可以对镜头的体积进行控制，进而可以达到缩小体积、减小占用空间的技术目的。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式至第四种实施方式中的任一，本申请实施例还提供了第一方面的第五种实施方式：第四透镜组的像侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为BFL，这里所涉及像侧面顶点具体是指像侧面的中心位置；第一透镜组的物侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为TTL；BFL和TTL之间可以存在下述关系：0.45<BFL/TTL<0.6，以为分光元件预留足够的安装空间。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式至第五种实施方式中的任一，本申请实施例还提供了第一方面的第六种实施方式：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的各透镜中，至少一个透镜的物侧面或者像侧面为非球面。

非球面面型上各点的曲率是存在变化的，相比于曲率恒定的球面面型，非球面面型具有更多的自由度，有利于减少球差，提高聚焦水平，并可改善彗差、场曲、像散、畸变等像差，进而可以提高成像质量。并且，非球面面型可以减少获取给定结果所需的镜片总数，有利于减少镜头的整体重量和轴向尺寸。在一种具体的实施方式中，上述各透镜组的透镜的物侧面和像侧面均可以设计为非球面，以最大程度地保证成像质量。

当然，在具体实践中，也可以将各透镜组中的像侧面和物侧面中的至少一者设置为球面面型，以便降低生产成本。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式至第六种实施方式中的任一，本申请实施例还提供了第一方面的第七种实施方式：上述镜头还设置有至少一光阑，该光阑的设置位置具体可以为下述位置中的任意一个位置或者几个位置：第一透镜组靠近物侧的一侧、各透镜组之间以及第四透镜组靠近像侧的一侧。该光阑的种类可以不作限定，包括诸如孔径光阑、杂光光阑、视场光阑等，可以限制光束的范围，有助于减少杂散光，并提升成像品质。

基于第一方面，或者基于第一方面的第一种实施方式至第七种实施方式中的任一，本申请实施例还提供了第一方面的第八种实施方式：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组所使用的材料至多为两种，且至少有一种材料的折射率Nd和阿贝数Vd满足下述关系：Nd<1.6，Vd>50。低折射率、高阿贝数的材质具有低色散的特性，搭配合理的光焦度，有利于宽波段色差和二级光谱的校正，可实现高品质成像。

第二方面，本申请实施还提供了一种终端设备，具体可以为手机、平板电脑等，其包括壳体、显示屏和镜头，镜头安装于壳体，用于成像。该镜头具体为第一方面或者第一方面的各实施方式中的任一所涉及的终端设备的镜头。

由于前述的镜头常规方案中独立设置的近红外镜头和可见光成像镜头集成为一体，可以有效地减少镜头的数量，相应地，镜头在终端设备内的安装可以变的方便，终端设备的壳体也无需设置过多的开孔，终端设备的壳体的强度以及外观受镜头装配的影响相对较小。并且，本申请实施例所提供终端设备在使用时，可以将可见光成像和近红外光成像进行融合，以提供具有更高清晰度的图像。

第三方面，本申请实施例还提供了一种终端设备的控制方法，该终端设备具体为前述第二方面所涉及的终端设备，该控制方法包括如下步骤：步骤S1，获取拍摄指令；步骤S2，响应拍摄指令，控制可见光传感部件和/或近红外光传感部件进行成像，并在显示屏显示最终图像。

依据不同的拍摄指令，上述控制方法可以控制在显示屏上呈现不同形式的最终图像，以更好地满足用户的使用要求。

基于第三方面，本申请实施例还提供了第三方面的第一种实施方式：上述拍摄指令可以包括进入可见光拍摄模式、进入近红外光拍摄模式、进入超清拍摄模式和进入混拍模式；在拍摄指令为进入可见光拍摄模式时，最终图像为可见光传感部件的成像；在拍摄指令为进入近红外拍摄模式时，最终图像为近红外光传感部件的成像；在拍摄指令为进入超清拍摄模式时，最终图像为可见光传感部件的成像和近红外光传感部件的成像的融合图像；在拍摄指令为进入混拍模式时，最终图像包括可见光传感部件的成像和近红外光传感部件的成像。

基于第三方面，或者基于第三方面的第一种实施方式，本申请实施例还提供了第三方面的第二种实施方式：可见光传感部件和近红外光传感部件均处于常开状态，即任何一次的拍摄行为，两个传感部件均可以进行一次可见光成像和近红外光成像，以简化对于两个传感部件的控制过程，只需在需要时获取相应的成像进行显示即可。

当然，两个传感部件也可以处于常闭状态，然后仅在接收到具体的拍摄指令时，其中的一者或者二者才会有选择地进入工作状态。

附图说明

图1为本申请实施例所提供终端设备的一种具体实施方式的正面视图；

图2为图1的背面视图；

图3为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第一种实施方式的结构示意图；

图4为图3中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图5为图3中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图6为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第二种实施方式的结构示意图；

图7为图6中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图8为图6中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图9为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第三种实施方式的结构示意图；

图10为图9中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图11为图9中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图12为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第四种实施方式的结构示意图；

图13为图12中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图14为图12中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图；

图15为本申请实施例所提供终端设备的控制方法的流程示意图；

图16为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在可见光拍摄模式下显示区域的示意图；

图17为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在近红外光拍摄模式下显示区域的示意图；

图18为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在混拍模式下显示区域的示意图。

图1-图18中的附图标记说明如下：

100终端设备、101壳体、102显示屏、102a第一显示区域、102b第二显示区域、103摄像头模组、104保护镜片；

L1第一透镜组、L2第二透镜组、L3第三透镜组、L4第四透镜组、L5分光元件、Image1可见光传感部件、Image2近红外光传感部件、Stop光阑。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步的详细说明。

为方便理解，下面先对本申请实施例中所涉及的部分技术术语进行解释和描述。

光轴，为光学系统传导光线的方向，参考中心视场的主光线。对于对称透射系统，一般与光学系统旋转中心线重合。

焦距，也称为焦长，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指无限远的景物通过透镜在焦平面结成清晰影像时，透镜的光学中心至焦点的距离。对于定焦镜头来说，其光学中心的位置是固定不变的，因此焦距固定；对于变焦镜头来说，镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化，因此焦距可以调节。

光焦度，等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。在近似认为空气的折射率为1时，一般光焦度表示为像方焦距的倒数。

以透镜为界，被摄物体所在的一侧为物侧，透镜靠近物侧的表面可以称为物侧面。以透镜为界，被摄物体的图像所在的一侧为像侧，透镜靠近像侧的表面可以称为像侧面。

本申请实施例涉及一种终端设备，该终端设备可以包括手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。还可以包括蜂窝电话(cellular phone)、智能手机(smart phone)、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)电脑、平板型电脑、手提电脑、膝上型电脑(laptop computer)、摄像机、录像机、照相机、智能手表(smart watch)、智能手环(smart wristband)、车载电脑以及其他具有成像功能的终端设备。本申请实施例对上述终端设备的具体形式不做特殊限制，为了方便理解，以下是以终端设备为手机为例进行的说明。

请参考图1和图2，图1为本申请实施例所提供终端设备的一种具体实施方式的正面视图，图2为图1的背面视图。

如图1所示，终端设备100可以包括壳体101、显示屏102和摄像头模组103。

壳体101形成有容纳空间，用于布置终端设备100的各种零部件，如电池、天线、电路板以及前述的摄像头模组103等。同时，壳体101还可以起到保护终端设备100的作用。显示屏102可以安装于壳体101。在一些实施例中，壳体101包括后盖和中框，显示屏102和摄像头模组103可以固定于中框上。壳体101的材质可以是金属的、塑料的、陶瓷的或者玻璃的。

显示屏102可以为液晶显示（liquid crystal display，LCD）屏、有机发光二极管（organic light emitting diode，OLED）显示屏等，其中，OLED显示屏可以为柔性显示屏或硬质显示屏。显示屏102可以是普通的规则屏幕，也可以为异形屏幕、折叠屏幕等，例如显示屏102可相对自由转动和折叠形成弧形、球形、圆柱等等。显示屏102可以设置于终端设备100的正面，也可以设置于终端设备100的背面，还可以在终端设备100的正面和背面均设置。终端设备100的正面可以理解为用户使用该终端设备100时面向用户的一侧，具体可以如图1所示；终端设备100的背面可以理解为用户使用终端设备100时背向用户的一侧，具体可以如图2所示。

以设置于终端设备100的正面为例。就布置范围而言，显示屏102可以覆盖终端设备100正面的所有区域，即可以形成全面屏的终端设备100，此时，显示屏102不仅具有显示功能，其通常还具备触控功能，即通过点击显示屏102即可以对终端设备100进行操作。或者，显示屏102也可以仅覆盖终端设备100正面的局部区域，此时，显示屏102可以具备触控功能，也可以仅具备显示功能；在仅具备显示功能时，壳体101未设置显示屏102的区域可以配置相应的按键等人机操作元件，以便对终端设备100进行操作，这些人机操作元件可以设置在终端设备100的正面、背面或者侧面等任意位置。

摄像头模组103用于捕获静态图像或视频。摄像头模组103设置于终端设备100的正面时，可用于拍摄位于终端设备100正面一侧的景象，在一些实施例中，位于正面的摄像头模组103可以称之为前置摄像头；摄像头模组103设置于终端设备100的背面时，可用于拍摄位于终端设备100背面一侧的景象，在一些实施例中，位于背面的摄像头模组103可以称之为后置摄像头。在拍摄时，用户可以根据拍摄需求选择相应的摄像头模组103。摄像头模组103可以用于拍摄不同距离例如远处、近处或微距的景象，本申请实施例不做特殊限定。

应理解，图1中摄像头模组103的安装位置仅仅是示意性的。摄像头模组103作为前置摄像头时，可以安装于终端设备100的正面上除显示屏102之外的任意位置，例如听筒的左侧、终端设备100的上部中间、终端设备100的下部(或称下巴)或者终端设备100的四个角落等；事实上，对于全面屏手机，摄像头模组103也可以位于显示屏102的下方。摄像头模组103作为后置摄像头时，可以安装于终端设备100背面的任意位置上，例如左上角或右上角。在其他一些实施例中，摄像头模组103还可以不设置在终端设备100的主体上，而设置在相对终端设备100的主体突出的边缘上，或者设置于相对终端设备100可移动或转动的部件上，该部件可以从终端设备100的主体上伸缩或旋转等。当摄像头模组103相对终端设备100可以旋转时，摄像头模组103相当于前置摄像头和后置摄像头，即通过旋转同一个摄像头模组103既可以拍摄位于终端设备100正面一侧的景象，也可以拍摄位于终端设备100背面一侧的景象。在另一些实施例中，对于具备折叠功能的终端设备100，当显示屏102可以折叠时，摄像头模组103可以随着显示屏102的折叠作为前置摄像头或作为后置摄像头。

本申请实施例对摄像头模组103的设置个数不做限定，可以是一个、两个、四个甚至更多，例如可以在终端设备100正面设置一个或多个摄像头模组103，和/或在终端设备100背面设置一个或多个摄像头模组103。当设置多个摄像头模组103时，该多个摄像头模组103可以是完全相同的，也可以是不同的，例如该多个摄像头模组103的透镜光学参数不同，透镜的设置位置不同，透镜的形态不同等。本申请实施例对多个摄像头模组设置时的相对位置也不做任何限定。

在一些可选的实施方式中，终端设备100还可以包括用于保护摄像头模组103的保护镜片104。保护镜片104设置于壳体101上，并覆盖摄像头模组103。保护镜片104用于保护前置摄像头时，保护镜片104可以只覆盖前置摄像头模组或覆盖终端设备100的整个正面，其中当保护镜片104覆盖终端设备100的整个正面时，可同时用于保护前置摄像头模组和显示屏102，保护镜片104即为盖板玻璃(cover glass，CG)。保护镜片104用于保护后置摄像头时，保护镜片104可以覆盖终端设备100的整个背面，也可以只设置于后置摄像头模组对应的位置上。保护镜片104的材质可以是玻璃、蓝宝石、陶瓷等，本申请实施例不做特殊限定。在一些实施例中，保护镜片104为透明的，终端设备100外部的光线能够通过保护镜片104进入摄像头模组103中。

应理解，图1中示意的结构并不构成对终端设备100的具体限定，终端设备100可以包括比图示更多或更少的部件，例如终端设备100还可以包括电池、闪光灯、指纹识别模组、听筒、按键、传感器等元器件的一种或多种，终端设备100也可以设置与图示不同的部件布置方式。为便于理解，也可以将终端设备100中除摄像头模组103外的其余部件均称之为本体，摄像头模组103可以安装于本体。

传统的终端设备100中，摄像头模组103通常仅配置有可见光成像镜头，以满足用户对于风景、人物等的日常拍摄需求。随着社会的不断发展、用户需求的不断提高以及应用场景的不断多元化，3D感知技术逐渐被应用在终端设备中，为此，常规的做法是增设一个近红外镜头，该近红外镜头独立于原有的可见光成像镜头，这就会增加镜头设计以及安装布局的复杂性，并且需要在壳体101增加开孔，这也会增加壳体101设计的复杂性，同时，还会影响终端设备100的强度和外观。

针对此，本申请实施例提供一种镜头，可用于终端设备100，其通过设置分光元件将常规方案中独立设置的近红外镜头和可见光成像镜头集成为一体。如此设置，可以有效地减少镜头的数量，以方便镜头的安装；相应地，壳体101的开孔可以较少，壳体101的设计可以相对简单，镜头装配对于终端设备100壳体101的强度以及外观的影响也可以较小；并且，由于可见光成像和近红外光成像均是通过同一镜头实现，能够较好地保证可见光成像和近红外光成像的同心设置，以方便对于二者的融合，有利于提高图像的清晰度，进而可以较好地克服大雾天、雨天、昏暗环境等光线条件不足的场景下图像不清晰的问题。

详细的说明，由物侧到像侧，上述镜头包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和分光元件。第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组均可以仅包括一个透镜，以便简化各透镜组的结构；或者，各透镜组中也可以存在至少一个透镜组，该透镜组可以包括两个以上的透镜，此时，该透镜组的各透镜可以通过胶合工艺进行连接，以组合形成胶合透镜，可方便地形成具有特定参数和特定形状的透镜组，从而可以简化透镜组的加工过程；当然，同一透镜组的各透镜也可以是在光轴方向间隔设置。第一透镜组具有正光焦度，能够对光线进行汇聚，并可减小球差等像差。第二透镜组可以具有负光焦度，能够对光线进行发散，可减小彗差等像差。

分光元件具体可以为分光棱镜，用于对可见光和近红外光进行分离。该分光元件可以具有可见光输出端和近红外光输出端，分离的可见光可以从可见光输出端输出，分离的近红外光可以自近红外输出端输出。

与之相应地，本申请实施例所涉及镜头还包括可见光传感部件和近红外光传感部件，可见光传感部件设置于可见光输出端靠近像侧的一侧，用于对输出的可见光进行捕捉，并进行可见光成像，近红外光传感部件设置于近红外光输出端靠近像侧的一侧，用于对输出的近红外光进行捕捉，并进行近红外光成像。这样，本申请实施例所提供镜头可以实现可见光拍照和近红外3D感知的一体化设计，能够在不缺失功能的前提下减少镜头的使用数量，以方便镜头的安装，进而简化壳体101的设计。

在实际应用中，可见光传感部件和近红外光传感部件的工作模式可以不作限定。在一些实施方式中，可见光传感部件和近红外光传感部件可以是处于常开状态，即任何一次的拍摄行为，两个传感部件均可以进行一次可见光成像和近红外光成像，然后可以根据具体的拍摄指令选择其中的一个像进行单独显示，或者两个像进行分别显示，或者将两个像进行融合后显示。在另一些实施方式中，可见光传感部件和近红外传感部件可以均处于常闭状态，然后可以仅在收到具体的拍摄指令时，可见光传感部件和近红外传感部件中的一者或者二者才会有选择地进入工作状态，以按照要求进行成像并显示。这些与终端设备100的具体控制过程有关，在此可以不做明确的限定。

在一些可选的实施方式中，第一透镜组的焦距f1和镜头的总焦距f之间存在下述关系：0.75<f1/f<1。这样，可保证第一透镜组的光焦度在合理范围内，减小球差等像差的产生，能够较好地实现大光圈，以增加进光量，提高暗光环境下图像的清晰度，进而提升成像质量。

在一些可选的实施方式中，第一透镜组的焦距f1和第二透镜组的焦距f2之间可以存在下述关系：-1.1<f1/f2<-0.7。这样，可以避免第二透镜组的光焦度过大，第二透镜组与第一透镜组相配合，能够减少彗差等像差的产生，有利于大光圈设计。

在一些可选的实施方式中，第三透镜组和第四透镜组中，一者具有正光焦度，另一者具有负光焦度。这样，第三透镜组和第四透镜组的光焦度能够互补，可减小场曲、像散等像差。

在一些可选的实施方式中，第三透镜组的焦距f3和第四透镜组的焦距f4之间可以存在下述关系：-50<f3/f4<-0.3。如此设置，第三透镜组、第四透镜组可以与第一透镜组、第二透镜组相配合，可保证各透镜组间光焦度的合理分配，降低各透镜组的敏感性，来保证成像品质和组装良率。

在一些可选的实施方式中，第一透镜组的物侧面顶点（即物侧面中心）与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为光学总长TTL，光学总长TTL和镜头的总焦距f之间可以存在下述关系：1<TTL/f<1.25，以利于对镜头的体积进行控制，进而可以达到缩小体积、减小占用空间的技术目的。

在一些可选的实施方式中，第四透镜组的像侧面顶点（即像侧面中心）与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为BFL，第一透镜组的物侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离可以记为光学总长TTL，BFL和TTL之间可以存在下述关系：0.45<BFL/TTL<0.6，以为分光元件预留足够的安装空间。可以理解的是，BFL/TTL的具体值与分光元件的尺寸存在关联。

在一些可选的实施方式中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的各透镜中，至少一个透镜的物侧面或者像侧面为非球面。

非球面面型是指自透镜的面型中心到透镜的面型边缘，其上各点的曲率是存在变化的，相比于曲率恒定的球面面型，非球面面型具有更多的自由度，有利于减少球差，提高聚焦水平，并可改善彗差、场曲、像散、畸变等像差，进而可以提高成像质量；并且，非球面面型可以减少获取给定结果所需的镜片总数，还有利于减少镜头的整体重量和轴向尺寸。作为一种示例性的说明，上述各透镜组的透镜的物侧面和像侧面均可以设计为非球面，以最大程度地保证成像质量。

当然，各透镜组的像侧面和物侧面中，也可以至少存在部分侧面设计为球面面型，球面面型相对更易生产，成本可以较低。

在一些可选的实施方式中，上述镜头还可以包括光阑，光阑的数量为至少一个。光阑的安装位置为下述各位置中的任意一个或者几个：第一透镜组靠近物侧的一侧、各透镜组之间以及第四透镜组靠近像侧的一侧。光阑和相邻透镜组的间距在此不作限定，实际应用中，本领域技术人员可以根据具体需要进行设计，只要能够满足使用要求即可。光阑的种类包括诸如孔径光阑、杂光光阑、视场光阑等，可限制光束的范围，有助于减少杂散光，并提升成像品质。

在一些可选的实施方式中，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组以及第四透镜组的透镜均可以采用单一材料制备，且用于生产各透镜的材料可以仅包括两种，以便对镜头的生产成本进行控制，并可简化镜头的加工制备过程。这两种材料的具体种类在此不做明确的限定。作为一种示例性的说明，至少有一种材料的折射率Nd和阿贝数Vd满足下述关系：Nd<1.6，Vd>50。低折射率、高阿贝数的材质具有低色散的特性，搭配合理的光焦度，有利于宽波段色差和二级光谱的校正，可实现高品质成像。

可以理解的是，采用两种材料制备各透镜组的方案仅是本申请实施例的一种可选方案，但并非唯一方案，在具体实践中，本领域技术人员也可以仅采用一种材料、或者采用更多种的材料来制备各透镜组。例如，各透镜组均可以采用不同的材料制备，或者，一个透镜组也可以采用多种的材料制备。

综上，本申请实施例所提供镜头可以包括四个透镜组、一个分光元件、一个光阑以及两个传感部件，能够实现可见光拍照和近红外3D感知的一体化设计，并且具备大光圈、成像品质高、透镜组数量少、结构简单、成本低等诸多技术优势。

以下本申请实施例还将参照附图具体化满足上述条件的镜头的四个具体示例。

实施例一

请参考图3-图5，图3为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第一种实施方式的结构示意图，图4为图3中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图，图5为图3中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。

如图3所示，在第一种实施方式中，镜头包括光阑Stop、第一透镜组L1、第二透镜组L2、第三透镜组L3、第四透镜组L4、分光元件L5、可见光传感部件Image1以及近红外光传感部件Image2。其中，各透镜组与分光元件L5、可见光传感部件Image1组合形成可见光拍摄模式下的拍摄光路，各透镜组与分光元件L5、近红外光传感部件Image2组合形成近红外光拍摄模式下的拍摄光路。

表1 实施例一中光阑、各透镜组以及分光元件的相关参数表

第一透镜组L1、第二透镜组L2、第三透镜组L3以及第四透镜组L4均仅包括一个透镜，有利于简化结构。第一透镜组L1具有物侧面L1S1和像侧面L1S2，第二透镜组L2具有物侧面L2S1和像侧面L2S2，第三透镜组L3具有物侧面L3S1和像侧面L3S2，第四透镜组L4具有物侧面L4S1和像侧面L4S2，分光元件L5具有物侧面L5S1和像侧面L5S2/L5S3。

光阑Stop、各透镜组以及分光元件L5的相关参数参见上表1。

如表1所示，四个透镜组可以仅采用两种材料制备，以便简化结构，降低成本。其中，第一透镜组L1、第三透镜组L3和第四透镜组L4可以采用第一种材料制备，第一种材料的折射率为1.544，阿贝数为56.1，该材料的阿贝数较大，色散可以较小，有利于矫正色差，提高成像品质，且成本可以较低；第二透镜组L2可以采用第二种材料制备，第二种材料的折射率为1.639，阿贝数为23.5。

上述各透镜组的各面型均可以设计为非球面面型，非球面面型的矢高可以通过下述公式计算：

其中，Z（r）为非球面面型的矢高，c为非球面面型顶点的曲率，k为二次圆锥系数，r为径向距离，

，Ai为i阶非球面系数。下表2给出了可用于实施例一中各透镜组非球面面型的系数k、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16。

如下表3所示，采用上述参数的透镜所制备的镜头，其光圈较大，可以达到2，焦距可以达到8.12mm。

如下表4所示，本实施例的各条件式的值均可以在前述的设定范围内。

表2 实施例一中非球面面型的系数

表3 实施例一中镜头的参数表

表4 实施例一中镜头的各条件式的值

图4和图5分别示出了实施例一中的镜头在可见光拍摄模式下和近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。其中，MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）用于反映镜头的反差和分辨率；FIELD ANGLE为视场角，其单位Degrees为度；LP/mm为单位长度之内的成对的黑白条纹数目；Sagittal为弧矢方向，也叫径向；Tangential为子午方向，也叫切向。

如图4和图5所示，在两种拍摄模式下，100LP/MM的低频曲线均处于较高的位置，镜头的反差特性较佳，清晰度较高；300LP/MM的高频曲线的位置也相对较高，镜头的分辨率可以较高；弧矢曲线和子午曲线的距离较为接近，镜头的像散较小；各曲线也相对较为平直，镜头边缘位置和中心位置的一致性可以较佳。整体而言，本实施例中的镜头可以具有较佳的成像质量。

实施例二

请参考图6-图8，图6为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第二种实施方式的结构示意图，图7为图6中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图，图8为图6中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。

表5 实施例二中光阑、各透镜组以及分光元件的相关参数表

图6示出了本申请所提供镜头的第二种实施方式，其具体结构形式与前述实施例一基本一致，在此不做重复性的说明。实施例二中光阑Stop、各透镜组以及分光元件L5的相关参数参见下上表5；第一透镜组L1、第三透镜组L3和第四透镜组L4可以采用第一种材料制备，第一种材料的折射率为1.544，阿贝数为55.9，第二透镜组L2可以采用第二种材料制备，第二种材料的折射率为1.635，阿贝数为24.0。实施例二中各透镜组非球面面型的系数k、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16可以参见下表6。

表6 实施例二中非球面面型的系数

表7 实施例二中镜头的参数表

如上表7所示，采用上述参数的透镜所制备的镜头，其光圈较大，可以达到2.1，焦距可以达到8.5mm。

表8 实施例二中镜头的各条件式的值

如上表8所示，本实施例的各条件式的值均可以在前述的设定范围内。

图7和图8分别示出了实施例二中的镜头在可见光拍摄模式下和近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。从图7和图8可以看出，本实施例中的镜头可以具有较佳的成像质量。

实施例三

请参考图9-图11，图9为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第三种实施方式的结构示意图，图10为图9中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图，图11为图9中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。

图9示出了本申请所提供镜头的第三种实施方式，其具体结构形式与前述实施例一基本一致，在此不做重复性的说明。实施例三中光阑Stop、各透镜组以及分光元件L5的相关参数参见下表9；第一透镜组L1、第三透镜组L3和第四透镜组L4可以采用第一种材料制备，第一种材料的折射率为1.535，阿贝数为56.3，第二透镜组L2可以采用第二种材料制备，第二种材料的折射率为1.639，阿贝数为23.5。实施例三中各透镜组非球面面型的系数k、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16可以参见下表10。

表9 实施例三中光阑、各透镜组以及分光元件的相关参数表

如下表11所示，采用上述参数的透镜所制备的镜头，其光圈较大，可以达到2.22，焦距可以达到8.22mm。

表10 实施例三中非球面面型的系数

如下表12所示，本实施例的各条件式的值均可以在前述的设定范围内。

图10和图11分别示出了实施例三中的镜头在可见光拍摄模式下和近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。从图10和图11可以看出，本实施例中的镜头可以具有较佳的成像质量。

表11 实施例三中镜头的参数表

表12 实施例三中镜头的各条件式的值

实施例四

请参考图12-图14，图12为本申请实施例所提供终端设备的镜头的第四种实施方式的结构示意图，图13为图12中镜头在可见光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图，图14为图12中镜头在近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。

图12示出了本申请所提供镜头的第四种实施方式，其具体结构形式与前述实施例一基本一致，在此不做重复性的说明。实施例四中光阑Stop、各透镜组以及分光元件L5的相关参数参见下表13；第一透镜组L1、第三透镜组L3和第四透镜组L4可以采用第一种材料制备，第一种材料的折射率为1.544，阿贝数为56.1，第二透镜组L2可以采用第二种材料制备，第二种材料的折射率为1.635，阿贝数为24.0。实施例四中各透镜组非球面面型的系数k、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16可以参见下表14。

如下表15所示，采用上述参数的透镜所制备的镜头，其光圈较大，可以达到2.3，焦距可以达到8.8mm。

如下表12所示，本实施例的各条件式的值均可以在前述的设定范围内。

图13和图14分别示出了实施例四中的镜头在可见光拍摄模式下和近红外光拍摄模式下的MTF vs Field曲线图。从图13和图14可以看出，本实施例中的镜头可以具有较佳的成像质量。

表13 实施例四中光阑、各透镜组以及分光元件的相关参数表

表14 实施例四中非球面面型的系数

表15 实施例四中镜头的参数表

表16 实施例四中镜头的各条件式的值

请参考图15-图18，图15为本申请实施例所提供终端设备的控制方法的流程示意图，图16为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在可见光拍摄模式下显示区域的示意图，图17为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在近红外光拍摄模式下显示区域的示意图，图18为本申请实施例所提供终端设备的显示屏在混拍模式下显示区域的示意图。

如图15所示，本申请实施例还提供了一种终端设备的控制方法，适用于前述各实施方式所涉及的终端设备，该控制方法具体包括如下步骤：步骤S1，获取拍摄指令；步骤S2，响应拍摄指令，控制可见光传感部件和/或近红外光传感部件进行成像，并在显示屏上显示最终图像。

上述的拍摄指令包括进入可见光拍摄模式、进入近红外光拍摄模式、进入超清拍摄模式和进入混拍模式。在具体实践中，用户可以通过触控显示屏102的虚拟按键或者按压设置于壳体101的实体按键，来切换输入不同的拍摄指令。

在拍摄指令为进入可见光拍摄模式时，显示屏上显示的最终图像为可见光传感部件的成像，其第一显示区域102a可以示例性地参见图16。在拍摄指令为进入近红外拍摄模式时，显示屏上显示的最终图像为近红外光传感部件的成像，其第二显示区域102b可以示例性地参见图17，第二显示区域102b和第一显示区域102a的形状、大小可以不同。在拍摄指令为进入超清拍摄模式时，可以先对可见光传感部件的成像和近红外光传感部件的成像进行融合，以获得融合图像；显示屏上显示的最终图像为该融合图像，以便提高最终图像的清晰度，超清模式下的显示区域可以示例性地参见图16中的第一显示区域102a；超清拍摄模式具体可以是在大雾天、雨天、昏暗环境等光线不足的条件下使用。在拍摄指令为进入混拍模式时，显示屏上可以形成两片显示区域，如图18所示的第一显示区域102a和第二显示区域102b，其中，第一显示区域102a可用于显示可见光传感部件的成像，第二显示区域102b可用于显示近红外光传感部件的成像。

需要说明的是，图16-图18仅是对不同拍摄模式下的第一显示区域102a、第二显示区域102b的形状和大小进行了示例性的说明，并不表示对于本申请实施例实施范围的限定，在实际应用中，本领域技术人员也可以根据具体要求对相应显示区域的形状和大小进行设计。

在上述的控制方法中，可见光传感部件和近红外光传感部件可以是处于常开状态，即任何一次的拍摄行为，两个传感部件均可以进行一次可见光成像和近红外光成像，然后可以根据具体的拍摄指令选择其中的一个像进行单独显示，或者两个像进行分别显示，或者将两个像进行融合后显示。举例说明，在拍摄指令为进入可见光拍摄模式时，近红外光传感部件也会同时成像，但该成像不会被使用；同样地，在拍摄指令为进入近红外光拍摄模式时，可见光传感部件也可以同时进行成像，但该成像也不会被使用。

除此之外，可见光传感部件和近红外传感部件可以均处于常闭状态，然后可以仅在收到具体的拍摄指令时，可见光传感部件和近红外传感部件中的一者或者二者才会有选择地进入工作状态，以按照要求进行成像并显示，进而可降低能量消耗。举例说明，在拍摄指令为进入可见光拍摄模式时，近红外光传感部件不工作，仅可见光传感部件进行成像、并用于显示；在拍摄指令为进入近红外光拍摄模式时，可见光传感部件不工作，仅近红外传感部件进行成像、并用于显示；在拍摄指令为进入超清拍摄模式时，两个传感部件均进行成像，且两个成像可以在融合之后进行显示；在拍摄指令为进入混拍模式时，两个传感部件均可以进行成像，并分别进行显示。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种终端设备的镜头，其特征在于，由物侧到像侧，所述镜头包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和分光元件，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组均包括至少一个透镜，所述第一透镜组具有正光焦度，所述第二透镜组具有负光焦度，所述分光元件具有可见光输出端和近红外光输出端；

还包括可见光传感部件和近红外光传感部件，所述可见光传感部件设置于所述可见光输出端靠近像侧的一侧，所述近红外光传感部件设置于所述近红外光输出端靠近像侧的一侧；

所述第一透镜组的焦距f₁和所述镜头的总焦距f之间存在下述关系：0.75<f₁/f<1。

2.根据权利要求1所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第一透镜组的焦距f₁和所述第二透镜组的焦距f₂之间存在下述关系：-1.1<f₁/f₂<-0.7。

3.根据权利要求1所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第三透镜组和所述第四透镜组中，一者具有正光焦度，另一者具有负光焦度。

4.根据权利要求3所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第三透镜组的焦距f₃和所述第四透镜组的焦距f₄之间存在下述关系：-50<f₃/f₄<-0.3。

5.根据权利要求1所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第一透镜组的物侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离TTL和所述镜头的总焦距f之间存在下述关系：1<TTL/f<1.25。

6.根据权利要求1所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第四透镜组的像侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离BFL和所述第一透镜组的物侧面顶点与可见光成像面在光轴方向上的距离TTL之间存在下述关系：0.45<BFL/TTL<0.6。

7.根据权利要求1-6中任一项所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组以及所述第四透镜组的各透镜中，至少一个透镜的物侧面或者像侧面为非球面。

8.根据权利要求1-6中任一项所述终端设备的镜头，其特征在于，设置至少有一光阑，所述第一透镜组靠近物侧的一侧、相邻两透镜组之间、所述第四透镜组靠近像侧的一侧中的至少一个位置设置有所述光阑。

9.根据权利要求1-6中任一项所述终端设备的镜头，其特征在于，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组以及所述第四透镜组所使用的材料至多为两种，且至少有一种材料的折射率Nd和阿贝数Vd满足下述关系式：Nd<1.6，Vd>50。

10.一种终端设备，包括壳体、显示屏和镜头，所述镜头安装于所述壳体，其特征在于，所述镜头为权利要求1-9中任一项所述终端设备的镜头。

11.一种终端设备的控制方法，其特征在于，所述终端设备为权利要求10所述终端设备，所述控制方法包括如下步骤：

步骤S1，获取拍摄指令；

步骤S2，响应所述拍摄指令，控制所述可见光传感部件和/或所述近红外光传感部件进行成像，并在所述显示屏显示最终图像。

12.根据权利要求11所述终端设备的控制方法，其特征在于，所述拍摄指令包括进入可见光拍摄模式、进入近红外光拍摄模式、进入超清拍摄模式和进入混拍模式；

在所述拍摄指令为进入可见光拍摄模式时，所述最终图像为所述可见光传感部件的成像；

在所述拍摄指令为进入近红外拍摄模式时，所述最终图像为所述近红外光传感部件的成像；

在所述拍摄指令为进入超清拍摄模式时，所述最终图像为所述可见光传感部件的成像和所述近红外光传感部件的成像的融合图像；

在所述拍摄指令为进入混拍模式时，所述最终图像包括所述可见光传感部件的成像和所述近红外光传感部件的成像。

13.根据权利要求11或12所述终端设备的控制方法，其特征在于，所述可见光传感部件和所述近红外光传感部件均处于常开状态。

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