CN114924397A

CN114924397A - 相位板、镜头及电子设备

Info

Publication number: CN114924397A
Application number: CN202210551513.6A
Authority: CN
Inventors: 陈嘉伟; 韦怡; 李响; 王文涛; 高玉婵
Original assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Current assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2022-08-19

Abstract

本申请公开了一种相位板、镜头及电子设备。相位板的一侧设有相位面，相位面包括第一区域，第一区域包括相邻的第一子区及第二子区；其中，在沿第一区域的中心向第一区域的边缘的方向上，位于第一子区上各点的相位逐渐增大，第二子区上各点的相位逐渐减小。本申请通过对位于相位面上各点的的相位分布进行设计，以使在沿相位面的第一区域的中心向第一区域的边缘的方向上，位于第一区域的第一子区上各点的相位逐渐增大，位于第一区域的第二子区上各点的相位逐渐减小，如此能够提高采用该设计的相位板的镜头的景深，从而降低电子设备实现显微功能的难度。

Description

相位板、镜头及电子设备

技术领域

本申请涉及光学技术领域，更具体而言，涉及一种相位板、镜头及电子设备。

背景技术

近年来，随着手机镜头的不断发展，用户希望手机能够实现的功能的越来越多。例如，用户希望手机能够实现显微功能，即希望手机镜头能够超微距拍摄图像。然而，由于镜头的对焦镜头比较短，通常在几毫米，因此景深会很浅，拍照时要求手不能抖动，不利于日常使用。

发明内容

本申请实施方式提供一种相位板、镜头及电子设备。

本申请实施方式的相位板的一侧设有相位面，所述相位面包括第一区域，所述第一区域包括相邻的第一子区及第二子区；其中，在沿所述第一区域的中心向所述第一区域的边缘的方向上，位于所述第一子区上各点的相位逐渐增大，所述第二子区上各点的相位逐渐减小。

本申请实施方式的镜头包括图像传感器、透镜组件及相位板。沿所述图像传感器的入光方向，所述相位板、所述镜头组件及所述图像传感器依次排列。所述相位板的一侧设有相位面，所述相位面包括第一区域，所述第一区域包括相邻的第一子区及第二子区；其中，在沿所述第一区域的中心向所述第一区域的边缘的方向上，位于所述第一子区上各点的相位逐渐增大，所述第二子区上各点的相位逐渐减小。

本申请实施方式的镜头电子设备包括壳体及镜头。镜头包括图像传感器、透镜组件及相位板。沿所述图像传感器的入光方向，所述相位板、所述镜头组件及所述图像传感器依次排列。所述相位板的一侧设有相位面，所述相位面包括第一区域，所述第一区域包括相邻的第一子区及第二子区；其中，在沿所述第一区域的中心向所述第一区域的边缘的方向上，位于所述第一子区上各点的相位逐渐增大，所述第二子区上各点的相位逐渐减小。

本申请的相位板、镜头及电子设备，通过对位于相位面上各点的的相位分布进行设计，以使在沿相位面的第一区域的中心向第一区域的边缘的方向上，位于第一区域的第一子区上各点的相位逐渐增大，位于第一区域的第二子区上各点的相位逐渐减小，如此能够提高采用该设计的相位板的镜头的景深，从而降低电子设备实现显微功能的难度。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的相位板的结构示意图；

图2是本申请某些实施方式的相位面的一个视角的示意图；

图3是本申请某些实施方式的相位面的另一个视角的示意图；

图4是本申请某些实施方式的相位板一个截面的相位分布示意图；

图5至图7是本申请某些实施方式的相位面的另一个视角的示意图；

图8是本申请某些实施方式的镜头的结构示意图；

图9是传统镜头及本申请某些实施方式的镜头获得的图像的示意图；

图10是本申请某些实施方式的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

近年来，随着手机镜头的不断发展，用户希望手机能够实现的功能的越来越多。例如，用户希望手机能够实现显微功能，即希望手机镜头能够超微距拍摄图像。然而，目前手机镜头由于对焦距离短，通常在几毫米，因此景深会很浅，拍照时要求手不能抖动，不利于日常使用。

为了解决上述技术问题，请参阅图1至图3，本申请实施方式提供一种相位板10。相位板10的一侧设有相位面11，相位面11包括第一区域111，第一区域111包括相邻的第一子区1111及第二子区1112。其中，在沿第一区域111的中心向第一区域111的边缘的方向上，位于第一子区1111上各点的相位逐渐增大，位于第二子区1112上各点的相位逐渐减小。

本申请的相位板10通过对位于相位面11上各点的的相位分布进行设计，以使在沿相位面11的第一区域111的中心向第一区域111的边缘的方向上，位于第一区域111的第一子区1111上各点的相位逐渐增大，位于第一区域111的第二子区1112上各点的相位逐渐减小，如此能够提高采用该设计的相位板10的镜头100(如图8所示)的景深，从而降低电子设备1000(如图10所示)实现显微功能的难度。

需要说明的是，相位板10可设置在被摄物和成像面之间，物体通过有相位板10的光学系统时，在像面上成中间模糊像，且保证打景深范围内所成的像的模糊程度一致，然后，利用中间模糊程度一致的特点，采用频域或空间域等各种算法对它们进行图像恢复，从而得到最终清晰像。

具体地，请参阅图3，在一些实施例中，相位面11的包括第一区域111。第一区域111呈圆形且位于相位面11的中心。第一区域111包括相连的第一子区1111及第二子区1112，在沿第一区域111的中心区域自边缘区域的方向上，位于第一子区1111中的各个点的相位逐渐增大，位于第二子区1112上各点的相位逐渐减小，如此能够提高采用该设计的相位板10的镜头100(如图8所示)的景深。例如，假设点A、点B位于第一子区1111，点C、点D位于第二子区1112，且点A相较于点B更靠近第一区域111的中心，点C相较于点D更靠近第一区域111的中心，则点A处的相位小于点B处的相位，点C处的相位大于点D处的相位。

请参阅图1至3，在一些实施例中，相位面11的相位分布满足z＝a*x³+b*x²y+c*xy²+d*y³，其中，a、b、c、d表示预设的参数，x表示在相位面11的X轴上的坐标，y表示在相位面11Y轴上的坐标，z表示坐标为(x,y)点的相位，并且0.01<a<0.15、0.01<b<0.15、0.01<c<0.15、0.01<d<0.15，如此能够提高采用该设计的相位板10的镜头100(如图8所示)的景深。

需要说明的是，在一些实施例中，以相位面11的中心为坐标原点，以第一方向为X轴，以第二方向为Y轴，以第三方向为Z轴，并且第一方向、第二方向及第三方向均相互垂直。z表示坐标为(x,y)点的相位，也即该处平行于z轴方向的面的矢高。下文中，X轴及Y轴也做此解释，不再赘述。

此外，在一些实施例中，预设参数a、b、c、d的值可以完全相同，例如，a＝b＝c＝d＝0.02；或者，在一些实施例中，预设参数a、b、c、d的值可以不完全相同，例如，a＝d＝0.045，c＝0.02，d＝0.03；或者，在一些实施例中，预设参数a、b、c、d的值可以完全不相同，例如，a＝0.045，c＝0.02，d＝0.03，d＝0.04，在此均不作限制，只需要预设参数a、b、c、d的值均满足小于0.15且大于0.01即可。

请参阅图1至3，在一些实施例中，相位面11的相位分布满足z＝a*x³+b*x²y+c*xy²+d*y³，其中，a、b、c、d表示预设的参数，x表示在相位面11的X轴上的坐标，y表示在相位面11Y轴上的坐标，z表示坐标为(x,y)点的相位，并且0.01<a＝d<0.15，b＝c＝0，如此能够提高采用该设计的相位板10的镜头100(如图8所示)的景深。

在一些实施例中，相位面11是关于X轴、Y轴对称的面型。示例地，如图4所示，图4是在预设参数a和预设参数d相等时，相位面11的第一截面的相位分布示意图。其中，在第一截面中的各点的Y轴坐标相同，例如，第一截面可以是如沿图2所述的虚线切割相位面11获得的截面。图4中的横坐标表示在相位面11的X轴上的坐标，纵坐标表示该点的相位，也即该点的矢高。可以看到，在具有相同Y轴坐标的多个点中，若两点的X轴坐标的绝对值相同，则这两个点的矢高的绝对值也相同。

请参阅图3，在一些实施例中，相位面11还包括第二区域112，第二区域112环绕第一区域111。相位面11还包括定位区113，定位区113位于第一区域111及第二区域112之间，并用于标定第一区域111的位置。具体地，定位区113中各点的相位小于第一阈值，第一区域111及第二区域112的中各点的相位均大于第二阈值，且第一阈值小于第二阈值。

需要说明的是，在组装镜头100(如图8所示)的过程中，相位板10的第一区域111需要与镜头100中的图像传感器30的中心对应。因此，在组装镜头100的过程中，组装机器需要能够准确识别到相位面11的中心，也即需要能够准确识别到相位面11的第一区域111。由于在本实施例中，定位区113位于第一区域111及第二区域112之间，且定位区113中各点的相位小于第一阈值，第一区域111及第二区域112的中各点的相位均大于第二阈值，第一阈值小于第二阈值。如此位于第一区域111与第二区域112之间的定位区113中各点的相位均小于，位于第一区域111及第二区域112中的各点的相位，也即定位区113的相位小于其两侧的相位，从而能够准确识别到定位区113，并通过定位区113确定第一区域111的位置。例如，在组装镜头100的过程中，组装机器只需要识别到某一区域的相位小于其两侧区域的相位，即可确定该区域为定位区113，再根据定位区113确定第一区域111。

进一步地，在一些实施例中，第一阈值与第二阈值之间的差值大于第一预设差值，以使第一阈值远小于第二阈值。如此能够增加位于定位区113中各点的相位与位于非定位区113中各点的相位之间的差值，有利于在组装镜头100的过程中能够快速识别到定位区113。

此外，在一些实施例中，定位区113可以完全间隔第一区域111及第二区域112，例如，如图5所示，图5中相位面11的中心的圆形为第一区域111，环绕第一区域111的圆环为定位区113，其余部分为第二区域112。当然，在一些实施例中，定位区113也可以仅间隔部分第一区域111及第二区域112，例如，如图3所示，图3中中心的圆形为第一区域111，环绕第一区域111的3/4圆环为定位区113，其余部分为第二区域112。本申请中并不限制定位区113能否完全间隔第一区域111及第二区域112，对定位区113的大小也不作限制，只需要能够通过定位区113确定第一区域111即可。

请参阅图6及图7，在一些实施例中，第二区域112包括标定区1121，标定区1121用于标记相位面11的X轴和/或Y轴。在第二区域112中，位于标定区1121内各点的相位均小于位于标定区1121外的各点的相位。例如，假设点E及点F均为第二区域112中的点，其中，点E位于标定区1121内，点F位于标定区1121外。点E处的相位小于点F处的相位。

需要说明的是，X轴包括自坐标原点向相背两侧延伸的X正半轴及X负半轴，Y轴包括自坐标原点向相背两侧延伸的Y正半轴及Y负半轴。在组装镜头100的过程中，相位面11的X轴与Y轴需要与图像传感器30上的X轴与Y轴对应，如此能使镜头100实现更好的景深效果。在本实施例中，由于在相位面11的X轴和/或Y轴上，设置有相位较小的标定区1121，如此能够通过识别标定区1121来确定相位面11的X轴及Y轴，有利于降低组装镜头100的难度。

在一些实施例中，第二区域112包括一个标定区1121，且该标定区1121用于标定相位面11的X轴。示例地，如图7所示，第二区域112包括一个标定区1121，标定区1121的中心位于相位面11的X正半轴。如此能够根据该标定区1121的中心及相位面11的中心确定X正半轴，随后将X正半轴分别逆时针旋转90°、180°及270°即可确定相位面11的Y负半轴、X负半轴及Y轴正半轴。当然，在一些实施例中，第二区域112中也可以包括一个用于确定相位面11的Y轴的标定区1121，在此不作限制。

需要说明的是，在一些实施例中，如图7所示，标定区1121包括两个相连的标定子区1122，两个标定子区1122相交的点即为该标定区1121的中心点。如此有利于快速获取到标定区1121的中心，从而有利于提升确定相位面11的X轴及Y轴的速度。

在一些实施例中，第二区域112的标定区1121的数量还可以是多个，以下实施例以标定区1121的数量为四个为例进行说明。示例地，如图6所示，第一区域111位于相位面11中心，在第一区域111的中心上侧的X轴为X正半轴，在第一区域111的中心下侧的X轴为X负半轴，在第一区域111的中心右侧的Y轴为Y正半轴，在第一区域111的中心左侧的Y轴为Y负半轴。第二区域112包括第一标定区1123、第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126。第一标定区1123及第二标定区1124沿相位面11的X轴排列，且分别位于第一区域111的相对两侧；第三标定区1125及第四标定区1126沿相位面11的Y轴排列，且分别位于第一区域111的相对两侧。在第一标定区1123，第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126中，存在至少两个标定区1121内的标定点1127的数量不同，标定点1127的相位小于第一阈值。如此四个标定区1121分别位于相位面11的X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴，并且可以通过标定区1121中标定点1127的数量区分这四个标定区1121，从而确定相位面11的X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴。

示例地，在一些实施例中，第一标定区1123、第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126中只有一个标定区1121中的标定点1127的数量与另外三个标定区1121中标定点1127的数量不同。例如，假设第一标定区1123、第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126分别与X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴对应，且第一标定区1123中存在2个标定点1127，第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126中均只存在1个标定点1127。在组装镜头100的过程中，可以先通过第二区域112中的各点的相位获取到相位比周围更低的四个标定区1121。由于第一标定区1123中标定点1127的数量不同于其他三区，即可根据四个标定区1121中标定点1127的数量确定出第一标定区1123。在确定第一标定区1123后，可以将与第一标定区1123相对的标定区1121确定为第二标定区1124，将位于第一标定区1123左侧的标定区1121确定为第四标定区1126，将位于第一标定区1123右侧的标定区1121确定为第三标定区1125；随后，再根据相位面11的中心、第一标定区1123的中心、第二标定区1124的中心、第三标定区1125的中心及第四标定区1126的中心确定相位面11的X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴。

进一步地，请参阅图6，在一些实施例中，第一标定区1123内的标定点1127的数量，与第二标定区1124及第三标定区1125内的标定点1127的数量不同，且第三标定区1125内的标定点1127的数量，与第四标定区1126内的标定点1127的数量不同。其中，第二标定区1124内的标定点1127的数量与第四标定区1126内的标定点1127的数量可以相同，也可以不同。例如，假设第一标定区1123、第二标定区1124、第三标定区1125及第四标定区1126分别与X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴对应，且第一标定区1123中存在2个标定点1127，第三标定区1125中存在3个标定点1127，第二标定区1124及第四标定区1126中标定点1127的数量均为0。在组装镜头100的过程中，可以先通过第二区域112中的各点的相位获取到相位比周围更低的四个标定区1121。随后，分别识别四个标定区1121内标定点1127的数量，若识别到某一标定区1121内标定点1127的数量为2，则确定该标定区1121为第一标定区1123；若识别到某一标定区1121内标定点1127的数量为3，则确定该标定区1121为第三标定区1125。在确定第一标定区1123及第三标定区1125后，可以将与第一标定区1123相对的标定区1121确定为第二标定区1124，将与第三标定区1125相对的标定区1121确定为第四标定区1126。随后，再根据相位面11的中心、第一标定区1123的中心、第二标定区1124的中心、第三标定区1125的中心及第四标定区1126的中心确定相位面11的X正半轴、X负半轴、Y正半轴及Y负半轴。如此有利于提升确定相位面11X轴及Y轴的速度，及有利于降低组装镜头100的难度。

需要说明的是，标定点1127的相位小于第三阈值，标定区1121中除标定点1127外的相位均大于第三阈值，如此可以通过获取标定区1121内相位小于第三阈值的点的数量，以获取标定区1121中的标定点1127的数量。特别地，在一些实施例中，标定点1127的相位还可以远小于标定区1121中除标定点1127外的相位，如此有利于更快速的获取标定点1127的数量。

请参阅图8，本申请实施方式还提供一种镜头100。镜头100包括图像传感器30、透镜组件20及上述任意一项实施例中所述的相位板10，沿图像传感器30的入光方向，相位板10、镜头100组件及图像传感器30依次排列。

本申请实施例中的镜头100，通过对其内相位板10的相位面11上各点的的相位分布进行设计，以提高采用该设计的相位板10的镜头100的景深，从而降低电子设备1000(如图10所示)实现显微功能的难度。

具体地，请参阅图8，在一些实施例中，相位面11位于相位板10远离透镜组件20的一侧，以使光线经过相位面11的相位调制后，再穿过透镜组件20入射至图像传感器30。其中，如图9所示，图9中第一行为传统镜头获得的图像，图9中中间一行为本申请实施例中的镜头获得的图像，图9最后第一行为由本申请实施例中的镜头获取的图像经过算法处理后的图像。可以清楚的看到，传统镜头只有在某一距离下才能获得清晰的图像，而本申请实施例中的镜头在不同距离下获得图像的模糊程度是一致的，在经过后续图像处理，例如解卷积算法、神经网络算法等，即可在不同距离下均获得清晰的图像。如此提高采用该设计的相位板10的镜头100的景深，从而降低电子设备1000(如图10所示)实现显微功能的难度。

当然，在一些实施例中，相位面11还可以位于相位板10靠近透镜组件20的一侧。镜头100还可以包括光阑(图未示)，光阑设于相位板10与透镜组件20之间，将相位面11设于相位板10靠近透镜组件20的一侧，相较于将相位面11设于相位板10远离透镜组件20的一侧，能够使相位面更加靠近光阑，更有利于进一步地扩大镜头100的景深。

需要说明的是，在一些实施例中，请参阅图8，镜头100还可以包括红外线滤光片40，红外线滤光片40位于透镜组件20及图像传感器30之间，并用于滤除红外线。此外，透镜组件20可以仅包括一个透镜，也可以包括多个透镜，在此不作限制。

请参阅图10，本申请实施方式还提供一种电子设备1000。电子设备1000包括壳体200及上述任意一项实施例中所述的镜头100，镜头100与壳体200结合。其中，电子设备1000可以是手机、平板电脑、笔记本、智能手表、智能手环等，在此不作限制。

本申请实施例中的电子设备1000，通过对其内相位板10的相位面11上各点的的相位分布进行设计，以提高采用该设计的相位板10的镜头100的景深，从而降低电子设备1000实现显微功能的难度。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种相位板，其特征在于，所述相位板的一侧设有相位面，所述相位面包括第一区域，所述第一区域包括相邻的第一子区及第二子区；其中，在沿所述第一区域的中心向所述第一区域的边缘的方向上，位于所述第一子区上各点的相位逐渐增大，所述第二子区上各点的相位逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的相位板，其特征在于，所述相位面的相位分布满足：z＝a*x³+b*x²y+c*xy²+d*y³，其中，a、b、c、d表示预设的参数，x表示在所述相位面的X轴上的坐标，y表示在所述相位面Y轴上的坐标，z表示坐标为(x,y)点的相位，并且0.01<a<0.15、0.01<b<0.15、0.01<c<0.15、0.01<d<0.15。

3.根据权利要求1所述的相位板，其特征在于，所述相位面的相位分布满足：z＝a*x³+b*x²y+c*xy²+d*y³，其中，a、b、c、d表示预设的参数，x表示在所述相位面的X轴上的坐标，y表示在所述相位面Y轴上的坐标，z表示坐标为(x,y)点的相位，并且0.01<a＝d<0.15，b＝c＝0。

4.根据权利要求1所述的相位板，其特征在于，所述相位面还包括：

第二区域，所述第二区域环绕所述第一区域；及

定位区，所述定位区位于所述第一区域及所述第二区域之间；其中，所述定位区中各点的相位小于第一阈值，所述第一区域及所述第二区域的中各点的相位均大于第二阈值，且所述第一阈值小于所述第二阈值。

5.根据权利要求1所述的相位板，其特征在于，所述相位面还包括环绕所述第一区域的第二区域，所述第二区域包括标定区，所述标定区用于标记相位面的X轴和/或Y轴，并且在所述第二区域中，位于所述标定区内各点的相位均小于位于所述标定区外的各点的相位。

6.根据权利要求5所述的相位板，其特征在于，所述第二区域包括第一标定区、第二标定区、第三标定区及第四标定区，所述第一标定区及所述第二标定区沿所述相位面的X轴排列，且分别位于所述第一区域的相对两侧；所述第三标定区及所述第四标定区沿所述相位面的Y轴排列，且分别位于所述第一区域的相对两侧；

在所述第一标定区，所述第二标定区、所述第三标定区及所述第四标定区中，存在至少两个所述标定区内的标定点的数量不同，所述标定点的相位小于第三阈值。

7.根据权利要求6所述的相位板，其特征在于，所述第一标定区内的所述标定点的数量，与所述第二标定区及第三标定区内的所述标定点的数量不同，且所述第三标定区内的所述标定点的数量，与所述第四标定区内的所述标定点的数量不同。

8.一种镜头，其特征在于，包括图像传感器、透镜组件及权利要求1至7任意一项所述的相位板，沿所述图像传感器的入光方向，所述相位板、所述镜头组件及所述图像传感器依次排列。

9.根据权利要求8所述的镜头，其特征在于

所述相位面位于所述相位板远离所述透镜组件的一侧；或

所述相位面位于所述相位板靠近所述透镜组件的一侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

壳体；及

权利要求8或9所述的镜头，所述镜头与所述壳体结合。