CN208569148U - 光学镜头及摄像模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光学镜头,包括:第一镜头部件,其包括至少一个第一镜片;第二镜头部件,其包括第二镜筒和安装于所述第二镜筒的至少一个第二镜片,所述第一、第二镜片均具有呈曲面的光学面,所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片共同构成可成像的光学系统,并且所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片中的至少一个是具有滤色功能的镜片;以及连接胶材,其位于所述第一镜头部件的底面与所述第二镜头部件的顶面之间。本实用新型还提供了相应的摄像模组。本实用新型可以将滤色功能集成到透镜,从而减小摄像模组的尺寸;可以通过主动校准来补偿具有滤色功能的曲面透镜的制作公差,从而获得优异的成像品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学成像技术领域,具体地说,本实用新型涉及光学镜头及摄像模组。
背景技术
随着移动电子设备的普及,被应用于移动电子设备的用于帮助使用者获取影像(例如视频或者图像)的摄像模组的相关技术得到了迅猛的发展和进步,并且在近年来,摄像模组在诸如医疗、安防、工业生产等诸多的领域都得到了广泛的应用。
为了满足越来越广泛的市场需求,高像素、小尺寸、大光圈是现有摄像模组不可逆转的发展趋势。然而,要在同一摄像模组实现高像素、小尺寸、大光圈三个方面的需求是有很大难度的。例如,手机的紧凑型发展和手机屏占比的增加,让手机内部能够用于摄像模组的空间越来越小,而市场对摄像模组的成像质量又提出了越来越高的需求。
目前市场上主流的手机摄像模组均在透镜组(指用于成像的镜片组)与感光芯片之间设置滤色片(例如IR滤色片)以滤除红外光线,这样可以避免红外光线对感光芯片的成像结果造成干扰(人眼看不到红外光,但感光芯片却可以感应到,如果不滤除,那么感光芯片所接收到的图像将偏离于人眼观察到的图像)。然而,随着市场对摄像模组的小型化提出了越来越高的要求,滤色片以及支撑该滤色片的结构件所占用的空间已无法忽视。在许多情形下,滤色片的存在导致摄像模组尺寸难以再进一步地缩小。
另一方面,现有技术中存在对镜片镀红外线滤光膜的技术路线。镜片的材质一般为玻璃或树脂(树脂镜片有时也被称为塑料镜片)。玻璃镜片镀红外滤光膜一般需要在玻璃镜片上镀覆有中间介质,通过中间介质再实现镀膜的处理,从而满足红外滤光膜所需要的连接强度。这是由于有机物与无机物之间粘接性能不佳,因此需要一种中间介质过渡有机物与无机物之间。然而,中间介质和红外线滤光膜均可能引入公差,使镜片的光学参数偏离原设计,造成成像质量下降。另外,镜片进行镀红外线滤光膜的时候,需要在一些特殊的环境下进行,例如在电阻式蒸发镀膜的方式中,将蒸发材料进行直接加热蒸发,蒸发后的材料依附在被镀物上后完成镀膜。该种环境下可能由于温度的影响造成镀膜时的镜片尺寸与正常环境使用下的镜片尺寸不一致。从而造成镀覆的膜发生变异,从而对镜片的成像质量造成影响。另一方面,在树脂镜片上镀覆红外线滤光膜也可能存在类似的问题,并且,树脂镜片成型时就可能存在因为材料收缩出现的变异问题,如果镀覆红外线滤光膜,这一问题将更加突显。而且在光学设计上考虑阿贝数等,很多树脂材料在设计上便不能满足需求。
再者,现有技术中还存在将染料掺杂到树脂成型材料中,然后通过注塑成型的方式获得具有滤色功能的镜片的技术路线。然而,该技术路线同样存在因引入燃料而导致的公差的问题,进而使镜片的光学参数偏离原设计。
基于上述分析可以看出,无论是对镜片镀红外线滤光膜的技术路线、还是将染料掺杂到成型材料再注塑成型的技术路线,均存在许多有待解决的难题。尤其是在紧凑型摄像模组(例如手机摄像模组)中,镜片的尺寸非常小,镜片状态(例如面型、材料的一致性等等)变化的敏感性相对较高。对于用于成像的镜片来说,镜片状态的微小变异,就可能导致成像质量不能达标,导致产品良率不足。以上诸多问题导致现有技术中无法提供适合于大规模量产的无独立滤色片的紧凑型光学镜头或摄像模组解决方案。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种能够克服现有技术的至少一个缺陷的解决方案。
根据本实用新型的一个方面,提供了一种光学镜头,包括:第一镜头部件,其包括至少一个第一镜片,并且所述第一镜片具有呈曲面的光学面;第二镜头部件,其包括第二镜筒和安装于所述第二镜筒的至少一个第二镜片,所述第二镜片具有呈曲面的光学面,所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片共同构成可成像的光学系统,并且所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片中的至少一个是具有滤色功能的镜片;以及连接胶材,其位于所述第一镜头部件的底面与所述第二镜头部件的顶面之间,并且适于支撑所述第一镜头部件与所述第二镜头部件并固定二者之间的相对位置。
在一个实施例中,所述第一镜筒部件还包括第一镜筒,所述至少一个第一镜片安装于所述第一镜筒内侧,所述连接胶材适于支撑和固定所述第一镜头部件与所述第二镜头部件,以使二者保持在主动校准所确定的相对位置,并且所述第一镜头部件的轴线与所述第二镜头部件的轴线之间具有不为零的夹角,其中所述主动校准是根据所述光学系统的实际成像结果而对所述第一镜头部件和所述第二镜头部件所做的相对位置调整。
在一个实施例中,所述第一镜片的光学面敏感度大于所述第二镜片。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片的数目为一,并且具有滤色功能的镜片为所述第二镜片。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片是位于所述光学镜头的最后端的所述第二镜片。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片由掺杂有光选择吸收剂的塑料以注塑成型的方式制成。
在一个实施例中,所述的掺杂有光选择吸收剂的塑料为有机玻璃,并且所述有机玻璃中掺杂有含有光选择吸收剂的树脂混合物。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片由掺杂有光选择吸收剂的玻璃材料制成。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片包括注塑成型的镜片主体和镀覆于所述镜片主体的表面的滤色膜。
在一个实施例中,所述第一镜片的数目为一,并且所述具有滤色功能的镜片为所述第一镜片。
在一个实施例中,所述第一镜片包括注塑成型的镜片主体以及镀覆于所述镜片主体的表面的滤色膜和减反射膜。
在一个实施例中,所述连接胶材在所述光学镜头的光轴方向上的厚度为30-100μm。
在一个实施例中,在垂直于所述光轴的投影面上,所述第一镜头部件与所述第二镜头部件的几何中心的位置不重合。
根据本实用新型的另一方面,还提供了一种摄像模组,其包括前述任意一光学镜头。
在一个实施例中,所述摄像模组还包括感光组件,所述光学镜头安装于所述感光组件,所述感光组件包括感光芯片,并且所述感光芯片与所述第二镜片之间不具有表面均为平面的滤色片。
根据本实用新型的一个方面,还提供了一种光学镜头,其组装方法包括:准备第一镜头部件和第二镜头部件,其中所述第一镜头部件包括第一镜筒和安装于所述第一镜筒的至少一个第一镜片,并且所述第一镜片具有呈曲面的光学面,所述第二镜头部件包括第二镜筒和安装于所述第二镜筒的至少一个第二镜片,并且所述第二镜片具有呈曲面的光学面,其中所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片中的至少一个是具有滤色功能的镜片;对所述第一镜头部件和所述第二镜头部件进行预定位,以使所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片共同构成可成像的光学系统;基于所述光学系统的实测成像结果对所述第一镜头部件和所述第二镜头部件的相对位置进行主动校准;以及用连接胶材粘合所述第一镜头部件与所述第二镜头部件,以使所述第一镜头部件与所述第二镜头部件保持在主动校准所确定的相对位置。
在一个实施例中,所述主动校准步骤还包括:根据所述光学系统的实测解像力,通过夹持或吸附所述第一镜头部件和/或所述第二镜头部件,来调节并确定所述第一镜头部件和所述第二镜头部件的相对位置关系。
在一个实施例中,所述用连接胶材粘合的步骤包括:在所述第二镜头部件的顶面布置所述连接胶材;将所述第一镜头部件和所述第二镜头部件移动至主动校准所确定的相对位置;以及使所述连接胶材固化。
在一个实施例中,先执行所述主动校准的步骤,再执行布置所述连接胶材的步骤。
在一个实施例中,先执行布置所述连接胶材的步骤,再执行所述主动校准的步骤。
在一个实施例中,所述准备步骤中,由掺杂有光选择吸收剂的塑料以注塑成型的方式制成所述的具有滤色功能的镜片。
在一个实施例中,所述准备步骤中,由掺杂有光选择吸收剂的玻璃材料制成所述具有滤色功能的镜片。
在一个实施例中,所述主动校准步骤还包括:调整所述第一镜头部件和所述第二镜头部件的相对位置,直至所述光学系统的实测解像力和用于识别滤色效果的指标均达到各自对应的阈值。
在一个实施例中,所述主动校准步骤还包括:沿着调整平面移动第一镜头部件,根据所述光学系统的实测解像力,确定所述第一镜片与所述第二镜头部件之间的沿着所述平面的移动方向上的相对位置,其中所述移动包括在所述调整平面上的转动。
在一个实施例中,所述主动校准步骤中,所述移动还包括在所述调整平面上的平移。
在一个实施例中,所述主动校准还包括:根据所述光学系统的实测解像力,调节并确定所述第一镜头部件的轴线相对于所述第二镜头部件的轴线的夹角。
在一个实施例中,所述主动校准还包括:沿着垂直于所述调整平面的方向移动所述第一镜头部件,根据所述光学系统的实测解像力,确定所述第一镜头部件与所述第二镜头部件之间的在垂直于所述调整平面的方向上的相对位置。
与现有技术相比,本实用新型具有下列至少一个技术效果:
1、本实用新型可以将滤色功能集成到光学面为曲面的透镜,从而可以省略额外的滤色片,进而减小摄像模组的尺寸。
2、本实用新型可以通过主动校准来补偿具有滤色功能的曲面透镜的制作公差,从而获得优异的成像品质。
3、本实用新型可以在主动校准阶段对滤色效果进行校准,从而提升摄像模组的成像品质(例如可以减小阴影问题)。
4、本实用新型可以减小摄像模组的沿光轴方向的尺寸。
5、本实用新型可以减小摄像模组的垂直于光轴方向的尺寸。
附图说明
在参考附图中示出示例性实施例。本文中公开的实施例和附图应被视作说明性的,而非限制性的。
图1示出了本实用新型一个实施例的光学镜头的剖面示意图;
图2示出了成型后的镜片面型902偏离于设计的镜片面型901示意图;
图3示出了本实用新型另一个实施例的光学镜头的剖面示意图;
图4示出了本实用新型一个实施例中的在已成型的镜片主体904 的表面镀滤色膜903的示意图;
图5示出了本实用新型一个实施例中的摄像模组;
图6示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组;
图7示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组;
图8示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组;
图9示出了阴影图片的一个示例。
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本实用新型一个实施例的光学镜头的剖面示意图。参考图1,该光学镜头包括第一镜头部件100、第二镜头部件200和连接胶材300。其中第一镜头部件100包括第一镜筒102和安装于所述第一镜筒102的一个第一镜片101,所述第一镜片101具有呈曲面的光学面。第二镜头部件200包括第二镜筒202和安装于所述第二镜筒202 的四个第二镜片201,所述第二镜片201均具有呈曲面的光学面。所述一个第一镜片101和所述四个第二镜片201共同构成可成像的光学系统。并且,位于最后端的第二镜片201(指离感光芯片401最近的第二镜片201,即图1中最下方的第二镜片201)具有滤色功能。连接胶材300位于所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200之间,并且适于支撑所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200并固定二者之间的相对位置,以使二者保持在主动校准所确定的相对位置,其中所述主动校准是根据所述光学系统的实际成像结果而对所述第一镜头部件100和所述第二镜头部件200所做的相对位置调整。下文中还会结合实施例进一步描述主动校准的各项技术细节。
在一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片900由掺杂有光选择吸收剂的塑料以注塑成型的方式制成。所述的掺杂有光选择吸收剂的塑料可以是有机玻璃(即聚甲基丙烯酸甲酯,其英文缩写为PMMA),该有机玻璃中掺杂有含有光选择吸收剂的树脂混合物以便实现滤色功能。光吸收剂选择可以为:用有机或无机染料/颜料,其实例包括亚硝基,硝基,单偶氮,重氮基,二苯基甲烷,三苯基甲烷,吖嗪型,三嗪型,三唑型,喹啉型,靛蓝型,蒽醌型,酞菁型,有机化合物如镍,钴,镨,钕,钐,铕,镝。为了调整各波长带的透光率,适当选择它们可以组合1种或2种以上。
在另一个实施例中,所述具有滤色功能的镜片900可以由掺杂有光选择吸收剂的玻璃材料以注塑成型的方式制成。
在本实用新型的其他实施例中,用于形成具有滤色功能的镜片 900的注塑成型的材料还可以由专利文献JP15560898、JP19843698、 JP2003337499、JP2005292702、CN03108353.6、CN201610487336.4等任何一个中所披露的方法获得,本文中不再一一赘述。
需注意,上述实施例中,由于成型材料中掺入了光吸收剂,因此具有滤色功能的镜片900的成型难度会大于未掺入光吸收剂的普通镜片。换句话说,具有滤色功能的镜片900的制作公差可能会大于普通镜片。尤其是当具有滤色功能的镜片900具有的光学面呈曲面时,成型难度将进一步增大,导致制作公差也相应增大。例如,掺入的光吸收剂很难绝对均匀地分散到液态的成型材料中,掺入光吸收剂还可能导致成型材料不同位置的收缩率不一致。因此成型后的镜片的光学性能可能偏离于所设计的镜片。图2示出了成型后的镜片面型902偏离于设计的镜片面型901示意图。参考图2,掺入光吸收剂后,通过注塑成型的方式获得的镜片可能相比原设计存在厚度变化,并且各个位置的收缩程度可能是不一致的,因此体现在光学性能上就有非均匀传输的特性吗,导致实际成型的镜片的光学性能偏离于原设计。并且,掺入光吸收剂后,镜片制造的一致性也难以控制。同一批次产品中的每个镜片的变异(指相对于原设计的变异)可能各不相同(例如变异的类型不同、变异的位置不同),这将给镜片的组装(尤其是大规模量产)带来很大的难题。
本实用新型的上述实施例可以通过分体式设计和主动校准技术很好地解决以上难题。上述实施例中,光学设计阶段将用于成像的镜片组(或者称为透镜组)分成分体式的两个群组,这两个群组分别安装在两个镜筒中,从而形成两个分离的镜头部件。然后再基于实际成像结果,对这两个镜头部件的相对位置进行主动校准,以获得成像品质达到预设设计标准的光学系统。最后,基于主动校准所获得的相对位置,用连接胶材300粘合两个镜头部件。其中连接胶材300位于所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200之间,并且适于支撑所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200并固定二者之间的相对位置,以使二者保持在主动校准所确定的相对位置。由于在主动校准阶段,所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200是完全分离的,因此具有足够的自由度(例如可以是六轴可调)来对光学系统进行主动校准,从而补偿具有滤色功能的镜片900的制作公差。并且,上述补偿可以是个性化的。例如,对于不同的光学镜头,其第一镜头部件 100和第二镜头部件200的相对位置可以是各不相同的,因此非常适于对成型材料中掺入了光吸收剂的以注塑成型方式形成的镜片的制作公差进行个性化的补偿,从而保障光学镜头的整体成像品质。这样,摄像模组中可以不再提供单独的滤色片(例如位于光学镜头与感光芯片401之间的专用平面滤色片),从而可以缩小摄像模组的尺寸(包括沿着光轴方向的尺寸和垂直于光轴方向的尺寸)。具体来说,一方面,由于专用平面滤色片被取消,镜片组(例如最后端的第二镜片201) 可以设置在更加接近感光芯片401的位置处,因此有助于缩小摄像模组的沿着光轴方向的尺寸。另一方面,传统的专用平面滤色片需要用相应的镜座支撑,该专用平面滤色片粘附于镜座时需要占用一定的粘附面,导致摄像模组垂直于光轴方向的尺寸增大,而本实施例由于可以省略用平面滤色片,因此可以减小摄像模组垂直于光轴方向的尺寸。
进一步地,如图1所示,在一个实施例中,具有滤色功能的镜片是位于最后端的第二镜片201(指离感光芯片最近的第二镜片201,即图1中最下方的第二镜片201),以便减小具有滤色功能的镜片的制作公差对成像品质的影响。主动校准需要由外部摄取机构摄取至少一个镜头部件,以便以较高的自由度(例如六轴可调)来调整两个镜头部件之间的相对位置关系。本实施例中,第一镜片101的敏感度大于第二镜片201的敏感度。通常来说,由于第一镜片相比第二镜片更加靠近物方,因此第一镜片的位置改变可能会被后端的多个第二镜片放大,造成第一镜片比第二镜片更加敏感。在一个实施例中,还可以将第一镜片101设计为曲率较高的镜片,例如第一镜片101的曲率可以大于第二镜片201的曲率半径(此处曲率是指光学面的曲率),以便以较小的位置调整获得较大的光学状态补偿效果。由于第二镜片201的敏感性相对较低,并且由于最后端的第二镜片201远离光线的入射面(即远离镜头前端),因此具有滤色功能的镜片900的制作公差对成像品质的影响可以被减小。再配合个性化的主动校准,具有滤色功能的镜片 900的制作公差可以被更好地补偿,从而获得具有高成像品质的紧凑型光学镜头或摄像模组。
进一步地,图3示出了本实用新型另一个实施例的光学镜头的剖面示意图。本实施例与图1所示的实施例的区别在于具有滤色功能的镜片900是第一镜片101。进一步地,在一个实施例中,该第一镜片 101可以通过在已成型的镜片表面镀覆滤色膜的方式实现。本实施例中,第一镜片101上镀有红外线滤光膜,该红外线滤光膜可吸收光源中的可见光波段(较短端波长),降低可见光波段光源的干扰,因此使得镜头所成的像中排除了一些干扰波段的因素。另外由于第一镜片 101本身具有屈折力,不管是正负屈折力都是光学透镜中的对光线进行折射进而实现光学系统成像。综上,本实施例中该第一镜片101起到了滤色和屈折光线的效果,因此在原有的屈折光线的效果上额外附加了过滤红外光线的效果。图4示出了本实用新型一个实施例中的在已成型的镜片主体904的表面镀滤色膜903的示意图。如图4所示,镜片在进行镀膜时,镜片因为出现尺寸差异的问题而导致光学性能相对于镜片的原设计发生变异。例如,材料成膜过程是材料的物质形态发生转变的过程,因此成膜的膜层中不可避免地会有应力的存在。这种情况在多层膜来说有不同膜料的组合,各个膜层采用不同材料、不同厚度时会表现出不同的应力。这些应力可以是张应力、可以是压应力,还可以是膜层及镜片的热应力等。这些应力都可能对镜片的面型造成改变,从而影响光学性能。而本实施例中,可以通过分体式设计和个性化的主动校准来补偿因镜片镀膜而造成的变异。
进一步地,在一个实施例中,除滤色膜903外,第一镜片101的表面还镀有一层抗反射光学膜(Anti-Reflective Coating,简称AR Coating)以增加光的透光性,抗反射光学膜有时也称为减反射膜。如果对滤除光线的性能进行定制时,就需要多种膜的相互配合,因此可能有许多种膜层的叠加。本实施例中,兼具滤色功能的镜片的表面即具有滤色膜903,也具有抗反射光学膜。该抗反射光学膜可以是单面的抗反射光学膜。滤光膜可以提升3~5%的透光率,如果加上双层甚至四层抗反射光学膜,兼具滤色功能的镜片可达到98%以上的透光率,从而让图像更清晰且让滤光片不容易起雾。
进一步地,在一个实施例中,由于第一镜头部件100和第二镜头部件200的相对位置是由个性化地主动校准所确定,因此所述第一镜头部件100的轴线与所述第二镜头部件200的轴线之间可以具有不为零的夹角。
在一个实施例中,由于第一镜头部件100和第二镜头部件200的相对位置是由个性化地主动校准所确定,因此在垂直于所述光轴的投影面上,所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200的几何中心的位置可以是不重合的。
在一个实施例中,由于第一镜头部件100和第二镜头部件200的相对位置是由个性化地主动校准所确定,所述连接胶材300在所述光学镜头的光轴方向上的厚度可以由主动校准所确定,该厚度可以是 30-100μm。
图5示出了本实用新型一个实施例中的摄像模组。该摄像模组可以是自动对焦(AF)模组。该摄像模组包括第一镜头部件100、第二镜头部件200和感光组件400。其中镜头部件200还包括马达500(或者其它类型的光学致动器)。第二镜筒安装于马达载体上。第一镜头部件100通过所述连接胶材300与第二镜头部件200连接。该连接胶材 300可以支撑和固定第一镜头部件100与第二镜头部件200,以使二者保持主动校准所确定的相对位置关系。第二镜头部件200和感光组件 400之间可以通过HA(Holder attach)工艺连接。感光组件400可以包括线路板403、安装于线路板403表面的感光芯片401,以及通过模塑工艺形成于线路板403表面的环形模塑部402,所述环形模塑部402 围绕所述感光芯片401并覆盖所述感光芯片401的边缘区域(例如围绕在感光区域周围的边缘区域)。本实施例中,环形模塑部402具有平坦的顶面,所述第二镜头部件200的环形底面(本实施例中第二镜头部件200的环形底面位于马达500的基座)承靠于所述环形模塑部402 的顶面4028。环形模塑部402中央形成通光孔,该通光孔的侧壁为斜面4029,并且该通光孔的面积由上至下逐渐缩小。这样,环形模塑部 402可以形成光阑以防止或抑制杂散光进入感光芯片401的感光区域。另一个实施例中,第二镜头部件200可以通过AA工艺(即传统的主动校准工艺)粘结所述感光组件400。当采用HA工艺连接第二镜头部件200和感光组件400时,胶材厚度优选为30-70μm,宽度为 100-150μm。当采用AA(Active Alignment)主动校准工艺连接第二镜头部件200和感光组件400时,胶材厚度优选为100-150μm,胶材宽度为300-400μm。其中胶材厚度是指胶材在沿光轴方向的尺寸,胶材宽度是指胶材在垂直于光轴方向上的尺寸。需注意,第二镜头部件200 与感光组件400之间的AA校准主要用于对像面倾斜问题进行校准,这种校准不会改变或优化光学镜头本身的光学性能。而前文中所述的第一镜头部件100和第二镜头部件200之间的主动校准是可以改变和优化光学镜头本身的光学性能的。如果没有特别说明,本文中所提及的主动校准均指第一镜头部件100和第二镜头部件200之间的主动校准。需注意,在本实用新型的一个实施例中,可以先完成第一镜头部件100和第二镜头部件200之间的主动校准并固化第一胶材得到光学镜头,然后进行光学镜头和感光组件400之间的AA校准和粘合得到摄像模组。在本实用新型的另一个实施例中,可以同时进行第一镜头部件100和第二镜头部件200之间的主动校准、以及第二镜头部件200 和感光组件400之间的AA校准,然后再粘合第一镜头部件100和第二镜头部件200以及粘合第二镜头部件200和感光组件400,从而得到摄像模组。需注意,在本实用新型并不限于自动对焦模组,在另一实施例中,摄像模组也可以是定焦模组(FF模组),定焦模组中马达可以被取消。
进一步地,图6示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组。本实施例与图5所示实施例的区别在于用环形镜座402’替换了环形模塑部402,所述第二镜头部件200的环形底面承靠于环形镜座402’的顶面,并且本实施例为定焦模组(马达被取消)。本实施例中环形镜座402’可以作为光阑以避免杂散光进入感光芯片401的感光区域。
进一步地,图7示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组。本实施例的摄像模组为自动对焦(AF)模组。其中第二镜头部件200 包括马达500。连接胶材300位于第二镜筒的顶面与第一镜头部件的底面之间的间隙309。本实施例中,可以将第一镜筒的底面视为第一镜头部件的底面。
进一步地,图8示出了本实用新型另一个实施例中的摄像模组。本实施例的摄像模组为自动对焦(AF)模组。与图7所示的实施例的区别在于,本实施例中第一镜筒被取消,第一镜头部件100仅包括一个第一镜片101。本实施例中,连接胶材300位于第二镜筒202的顶面与第一镜片101的底面(第一镜片的结构区的底面)之间的间隙。当第一镜筒被取消时,第一镜片的底面可以视为第一镜头部件的底面。本实施例中,第一镜片时单体镜片,需注意,本实用新型并不限于此,在其他实施例中,第一镜片可以由多个相互嵌合的子镜片构成。
本实用新型中,连接胶材被布置于第一镜头部件的底面和第二镜头部件的顶面之间,以使第一镜头部件和第二镜头部件保持在主动校准所确定的相对位置。需注意,其中第二镜头部件的顶面通常是指第二镜筒和/或第二镜片的顶面,第二镜头部件的顶面通常不包括马达的顶面。第一镜头部件的底面通常是指第一镜筒和/或第一镜片的底面。
进一步地,根据本实用新型的一个实施例,还提供了一种光学镜头组装方法,包括步骤S10~S40。
步骤S10,准备第一镜头部件100和第二镜头部件200,其中所述第一镜头部件100包括第一镜筒102和安装于所述第一镜筒102的至少一个第一镜101片,并且所述第一镜片101具有呈曲面的光学面,所述第二镜头部件200包括第二镜筒202和安装于所述第二镜筒202 的至少一个第二镜片201,并且所述第二镜片201具有呈曲面的光学面,其中所述至少一个第一镜片101和所述至少一个第二镜片201中的至少一个是具有滤色功能的镜片。
步骤S20,对所述第一镜头部件100和所述第二镜头部件200进行预定位,以使所述至少一个第一镜片101和所述至少一个第二镜片 201共同构成可成像的光学系统。
步骤S30,基于所述光学系统的实测成像结果对所述第一镜头部件100和所述第二镜头部件200的相对位置进行主动校准。
步骤S40,用连接胶材300粘合所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200,以使所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200 保持在主动校准所确定的相对位置。
在一个实施例中,所述步骤40包括:在所述第二镜头部件200的顶面布置所述连接胶材300;将所述第一镜头部件100和所述第二镜头部件200移动至主动校准所确定的相对位置;以及使所述连接胶材300 固化。其中可以先执行所述主动校准的步骤,再执行布置所述连接胶材300的步骤,也可以先执行布置所述连接胶材300的步骤,再执行所述主动校准的步骤。
在一个实施例中,所述步骤S40中,利用摄取机构摄取并移动第一镜头部件100,使其保持在主动校准(即步骤S30中的主动校准) 所确定的位置,然后对布置好的连接胶材300进行预固化(例如通过曝光进行预固化)。然后摄取机构松开第一镜头部件100,此时通过预固化的连接胶材300支撑和固定第一镜头部件100和第二镜头部件 200,使二者的相对位置仍然保持在主动校准所确定的相对位置。最后对第一镜头部件100和第二镜头部件200的结合体进行永久固化以增强第一镜头部件100和第二镜头部件200的连接强度,提升成本的可靠性。其中永久固化可以是将第一镜头部件100和第二镜头部件200 的结合体下料,并在下料后进行一定时长的烘烤,使得连接胶材300 永久固化。
进一步地,在一个实施例中,所述步骤S10中,具有滤色功能的镜片的制作方法可以是:在熔化的玻璃中引入有色添加剂实现着色,然后使上述熔化的玻璃成型为(例如通过注塑成型的方式)具有所需要面型的镜片。在另一个实施例中,所述步骤S10中,具有滤色功能的镜片的制作方法可以是:对塑料进行着色,然后使着色的塑料颗粒注塑成型,得到具有所需要面型的镜片。在另一个实施例中,所述步骤S10中,具有滤色功能的镜片的制作方法可以是:由硬树脂透镜浸入热的液体燃料溶液中,染料进入树脂后可获得有色透镜。
进一步地,在一个实施例中,所述步骤S30中包括对滤色功能的测试和校准。例如在步骤S30中,将测试光源配置为可在两种状态间切换。其中一种状态是发出含有滤色截止波段(例如700nm左右的波段)的光,另一种状态是发出不含有滤色截止波段(例如700nm左右的波段)的光。在主动校准时通过切换光源状态的方式测试光学系统的滤色功能。例如可以通过主动校准对标板拍照时的图像的质量判读滤色的效果是否达到预设标准。滤色的效果可以通过例如阴影指标(即 Shading指标)等来评价。与体积庞大的单反相机不同,手机为了将拍照功能集成到狭小的机身空间内,对镜头模块进行了小型化处理。一般相机因为空间宽松,可以把焦距拉得很长,而手机则只能尽量缩短焦距,让光在镜片组后端非常近的距离聚焦。由于焦距非常短,导致感光芯片401表面各部位获得的光能量有差异,从而导致影像四角与中心存在明暗差异。这个明暗差异就构成了阴影(Shading)问题。图 9示出了阴影图片的一个示例,从图9可以看出影像四角(图中四个圆圈所圈出的区域)与中心存在明暗差异。通常来说,如果滤色效果较好,阴影问题就相对较小,如果滤色效果不好,阴影问题就相对较大。因此可以利用阴影指标来评价滤色效果的好坏。进一步地,本实施例中,可以通过比较基于含有滤色截止波段的光所拍摄的图像和基于不含有滤色截止波段的光所拍摄的图像,来获得当前光学系统的阴影指标。进一步地,在一个变形的实施例中,测试光源可以包括并排设置的两个光源,它们分别是发出含有滤色截止波段(例如700nm左右的波段)的光的第一光源,和不含有滤色截止波段(例如700nm左右的波段)的光的第二光源。所拍摄图像中会具有分别对应于第一光源和第二光源的区域。比较对应于第一光源的区域和第二光源的区域,可以获得当前光学系统的阴影指标。
基于上述分析,在一个实施例中,所述步骤S30可以包括:调整第一镜头部件100和第二镜头部件200的相对位置,使所述光学系统的实测解像力达到预设的阈值,同时还使该光学系统的阴影指标达到预设的阈值。将实测解像力和阴影指标均达标的所述相对位置作为主动校准所确定的相对位置。可以看出,与不含滤色功能的主动校准相比,本实施例的主动校准兼顾了阴影指标,即需要判断第一镜头部件 100和第二镜头部件200的相对位置是否能确保光学系统的阴影指标能够达标。如果在一个相对位置下,实测解像力可以达标但阴影指标不能达标,则还需要进一步调整第一镜头部件100和第二镜头部件200 的相对位置,直至实测解像力和阴影指标均达标。
进一步地,本申请中所述的主动校准可以在多个自由度上对第一镜头部件100和第二镜头部件200的相对位置进行调整。本实用新型的一个实施例中,所述第一镜头部件100(也可以是第一镜片101)可以相对于所述第二镜头部件200沿着x、y、z方向移动(即该实施例中的相对位置调整具有三个自由度)。其中z方向为沿着光轴的方向, x,y方向为垂直于光轴的方向。x、y方向均处于一个调整平面P内,在该调整平面P内平移均可分解为x、y方向的两个分量。
在本实用新型的另一个实施例中,相对位置调整除了具有前一实施例的三个自由度外,还增加了旋转自由度,即r方向的调节。本实施例中,r方向的调节是在所述调整平面P内的旋转,即围绕垂直于所述调整平面P的轴线的旋转。
进一步地,在本实用新型的又一个实施例的主动校准中的增加了 v、w方向调节的相对位置调节方式。其中,v方向代表xoz平面的旋转角,w方向代表yoz平面的旋转角,v方向和w方向的旋转角可合成一个矢量角,这个矢量角代表总的倾斜状态。也就是说,通过v方向和w方向调节,可以调节第一镜头部件100相对于第二镜头部件200 的倾斜姿态(也就是所述第一镜头部件100的光轴相对于所述第二镜头部件200的光轴的倾斜)。
上述x、y、z、r、v、w六个自由度的调节均可能影响到所述光学系的成像品质(例如影响到解像力的大小)。在本实用新型的其它实施例中,相对位置调节方式可以是仅调节上述六个自由度中的任一项,也可以其中任两项或者更多项的组合。
进一步地,在一个实施例中,主动校准步骤中,所述移动还包括在所述调整平面上的平移,即x、y方向上的运动。
进一步地,在一个实施例中,所述主动校准还包括:根据所述光学系统的实测解像力,调节并确定所述第一镜头部件100的轴线相对于所述第二镜头部件200的轴线的夹角,即w、v方向上的调节。所组装的光学镜头或摄像模组中,所述第一镜头部件100的轴线与所述第二镜头部件200的轴线之间可以具有不为零的夹角。
进一步地,在一个实施例中,所述主动校准还包括:沿着垂直于所述调整平面的方向移动所述第一镜头部件100(即z方向上的调节),根据所述光学系统的实测解像力,确定所述第一镜头部件100与所述第二镜头部件200之间的在垂直于所述调整平面的方向上的相对位置。
进一步地,在一个实施例中,所述预定位步骤中,使所述第一镜头部件100的底面和所述第二镜头部件200的顶面之间具有间隙;以及所述粘结步骤中,所述胶材布置于所述间隙。
在一个实施例中,主动校准步骤中,可以固定第二镜头部件200,通过夹具夹持第一镜头部件100,在与夹具连接的六轴运动机构的带动下,移动第一镜头部件100,从而实现第一镜头部件100和第二镜头部件200之间的上述六个自由度下的相对移动。其中,夹具可以承靠于或部分承靠于第一镜头部件100的侧面,从而将第一镜头部件100 夹起。
以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的实用新型范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (15)
1.一种光学镜头,其特征在于,包括:
第一镜头部件,其包括至少一个第一镜片,并且所述第一镜片具有呈曲面的光学面;
第二镜头部件,其包括第二镜筒和安装于所述第二镜筒的至少一个第二镜片,所述第二镜片具有呈曲面的光学面,所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片共同构成可成像的光学系统,并且所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片中的至少一个是具有滤色功能的镜片;以及
连接胶材,其位于所述第一镜头部件的底面与所述第二镜头部件的顶面之间,并且适于支撑所述第一镜头部件与所述第二镜头部件并固定二者之间的相对位置。
2.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一镜头部件还包括第一镜筒,所述至少一个第一镜片安装于所述第一镜筒内侧,所述连接胶材适于支撑和固定所述第一镜头部件与所述第二镜头部件,以使二者保持在主动校准所确定的相对位置,并且所述第一镜头部件的轴线与所述第二镜头部件的轴线之间具有不为零的夹角,其中所述主动校准是根据所述光学系统的实际成像结果而对所述第一镜头部件和所述第二镜头部件所做的相对位置调整。
3.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一镜片的光学面敏感度大于所述第二镜片。
4.根据权利要求3所述的光学镜头,其特征在于,所述具有滤色功能的镜片的数目为一,并且具有滤色功能的镜片为所述第二镜片。
5.根据权利要求4所述的光学镜头,其特征在于,所述具有滤色功能的镜片是位于所述光学镜头的最后端的所述第二镜片。
6.根据权利要求4所述的光学镜头,其特征在于,所述具有滤色功能的镜片由掺杂有光选择吸收剂的塑料以注塑成型的方式制成。
7.根据权利要求6所述的光学镜头,其特征在于,所述的掺杂有光选择吸收剂的塑料为有机玻璃,并且所述有机玻璃中掺杂有含有光选择吸收剂的树脂混合物。
8.根据权利要求4所述的光学镜头,其特征在于,所述具有滤色功能的镜片由掺杂有光选择吸收剂的玻璃材料制成。
9.根据权利要求3所述的光学镜头,其特征在于,所述具有滤色功能的镜片包括注塑成型的镜片主体和镀覆于所述镜片主体的表面的滤色膜。
10.根据权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述第一镜片的数目为一,并且所述具有滤色功能的镜片为所述第一镜片。
11.根据权利要求10所述的光学镜头,其特征在于,所述第一镜片包括注塑成型的镜片主体以及镀覆于所述镜片主体的表面的滤色膜和减反射膜。
12.根据权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述连接胶材在所述光学镜头的光轴方向上的厚度为30-100μm。
13.根据权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,在垂直于所述光学镜头的光轴的投影面上,所述第一镜头部件与所述第二镜头部件的几何中心的位置不重合。
14.一种摄像模组,其特征在于,包括:权利要求1-13中任意一项所述的光学镜头。
15.根据权利要求14所述的摄像模组,其特征在于,还包括感光组件,所述光学镜头安装于所述感光组件,所述感光组件包括感光芯片,并且所述感光芯片与所述第二镜片之间不具有表面均为平面的滤色片。
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