CN211239926U - 成像装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于成像技术领域，提供了一种成像装置及移动终端。本实用新型所提供的成像装置用于与移动终端的摄像头叠加拍摄，所述成像装置包括：旋转本体，设置在所述摄像头的外侧，可相对于所述摄像头旋转；成像部件，固定在所述旋转本体上，可与所述摄像头叠加；其中，所述成像部件具有多个，各个成像部件的放大倍率不同。由于成像部件具有多个且放大倍率不同，在拍摄过程中，通过旋转本体的旋转带动各成像部件的旋转，可以调整不同的成像部件与摄像头叠加进行拍摄，从而实现了移动终端的放大率的增大和调整，提升了用户体验。

Description

成像装置及移动终端

技术领域

本实用新型属于成像技术领域，尤其涉及一种成像装置及移动终端。

背景技术

目前，为了满足用户不同的拍照需求，电子设备出现了多种功能不同的摄像头。例如，手机摄像头中的镜头可以包括主镜头、广角镜头、长焦镜头、微距镜头等。通过微距镜头，可以进行微距拍摄，即在较近的拍摄距离下以大的放大倍率对物体进行拍摄，常用于拍摄十分细微的物体，如花卉及昆虫等。

微距镜头的放大倍率一般是固定的，无法进行改变，从而不能根据被拍摄物的情况来调整对被拍摄物的放大率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种成像装置及移动终端，以解决拍摄过程中被拍摄物的放大率不能调整的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种成像装置，用于与移动终端的摄像头叠加拍摄，所述成像装置包括：旋转本体，设置在所述摄像头的外侧，可相对于所述摄像头旋转；成像部件，固定在所述旋转本体上，可与所述摄像头叠加；其中，所述成像部件具有多个，各个成像部件的放大倍率不同。

进一步地，所述旋转本体开设有通孔，所述通孔可与所述摄像头叠加。

进一步地，至少一个所述成像部件包括多块镜片。

进一步地，成像装置还包括：转轴，一端与所述旋转本体连接，另一端与所述移动终端的壳体连接；所述摄像头设置在所述壳体内，所述旋转本体绕所述转轴的轴线旋转。

进一步地，所述成像装置设置在所述移动终端的壳体内侧，所述转轴设置在所述摄像头的一侧，所述转轴的轴线与所述摄像头的光轴平行。

进一步地，所述成像装置设置在所述移动终端的壳体外侧，所述转轴的轴线与所述摄像头的光轴平行。

进一步地，所述转轴与所述移动终端的壳体的连接可拆卸。

进一步地，所述旋转本体上开设有多个安装孔，每个所述成像部件固定在一个所述安装孔内。

进一步地，每个所述安装孔的轴线与所述转轴的轴线平行。

进一步地，所述成像装置还包括：驱动件，所述驱动件与所述转轴连接以驱动所述转轴转动。

本实用新型实施例还提供了一种移动终端，包括：壳体；摄像头，设置在所述壳体内；上述的成像装置。

进一步地，所述摄像头包括微距镜头。

进一步地，所述微距镜头为广角微距镜头，所述广角微距镜头的最小工作距离为3mm，所述广角微距镜头的最大视场角为77.6度。

本实用新型实施例所提供的成像装置，包括旋转本体和成像部件，旋转本体设置在摄像头的外侧，可相对于摄像头旋转；成像部件固定在旋转本体上，可与摄像头叠加；成像部件具有多个，各个成像部件的放大率不同。通过上述设置，由于成像部件具有多个且放大倍率不同，在拍摄过程中，通过旋转本体的旋转带动各成像部件的旋转，可以调整不同的成像部件与摄像头叠加进行拍摄，从而实现了移动终端的放大率的增大和调整，提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例中的成像装置的示意图；

图2是摄像头组成结构的剖面示意图；

图3是放大率计算原理示意图；

图4是成像装置与移动终端的一种装配示意图；

图5是成像装置与移动终端的另一种装配示意图；

图6是本实用新型另一个实施例中的成像装置的示意图；

图7是本实用新型一个实施例中的成像部件分布示意图；

图8是本实用新型另一个实施例中的成像部件分布示意图；

图9是本实用新型另一个实施例中的成像部件分布示意图。

附图标记说明：

10、成像装置；11、旋转本体；12、成像部件；13、通孔；14、转轴；141、轴线；15、粘胶；16、安装孔；17、被摄物；18、屏幕；19、屏幕放大图像；2，移动终端；20、摄像头；21、PCB板；22、图像传感器；23、固定器；24、镜头；25、壳体；26、光轴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在本实用新型的实施例中，外侧指靠近被拍摄物的一侧，内侧即远离被摄物的一侧；多个指大于或等于两个。

如图1所示，本实用新型实施例提供的成像装置10，用于与移动终端2(参照图4)的摄像头20叠加拍摄。其中，移动终端2可以包括手机，笔记本电脑，平板电脑等移动移动终端2设备。摄像头20作为移动终端2的组成部件，可实现移动终端2的拍照功能。以下实施例，以移动终端2为手机为例进行描述。

如图2所示，摄像头包括PCB板21、图像传感器22、固定器23、镜头24。手机中通常使用CMOS作为图像传感器，CMOS图像传感器将DSP(数字处理芯片)集成于一体，外观上显示为一个部件。图像传感器22(集成有DSP的CMOS图像传感器)固定在PCB板21上，固定器23设置在图像传感器22的外侧(即靠近被拍摄物的一侧)并与PCB板21连接，固定器23设置有容纳镜头24的空腔，镜头24与图像传感器22相对。在拍照过程中，被拍摄物的光线进入摄像头，光线首先经过镜头24，然后到达图像传感器22，光线中的光子打到图像传感器22上产生可移动电荷，这是内光电效应，可移动电荷汇集形成电信号，经过A/D转换器进行数模转换，即把电荷信号转换成数字信号，数字信号送到DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)处理，最终传输到移动终端2的屏幕上形成显示图像，即实现了对被拍摄物的拍照。具体的，DSP的结构包括ISP(Image Signal Processor，镜像信号处理器)和JPEG encoder(JPEG图像解码器)，其中，ISP是决定影像流畅的关键。

可以理解的是，对于CMOS，可以将DSP集成在CMOS内。CMOS具有集成度高、功耗低、成本低等优点，比较适合安装空间受限的手机。

本实用新型实施例的成像装置10与摄像头20叠加拍摄，具体为成像装置10与摄像头20中的镜头24层叠设置，光线经过成像装置10和摄像头20中的镜头24后才达到摄像头20中的图像传感器22，并进行后续的处理直至在移动终端2的屏幕上形成被拍摄物的图像。

如图1所示，成像装置10包括旋转本体11和成像部件12。其中，旋转本体11设置在摄像头20的外侧，即设置在摄像头20的靠近被拍摄物的一侧。旋转本体11可相对于摄像头20旋转。具体的，镜头24通常具有光轴，拍摄物体时，被拍摄物的光线通常以平行与镜头24的光轴的方向射入镜头24，将摄像头20中的镜头24的光轴定义为摄像头20的光轴，旋转本体11绕摄像头20的光轴旋转。旋转本体11与摄像头20的镜头24相邻并具有一定的距离，从而能够实现旋转本体11的旋转且不干扰摄像头20。

成像部件12固定在旋转本体11上。随着旋转本体11的旋转，成像部件12相对摄像头20旋转。成像部件12在旋转过程中可与摄像头20叠加，具体的，叠加的含义是指成像部件12能够层叠在摄像头20的镜头24的外侧，与摄像头20的镜头24一起形成新的镜头24，改变被摄物到镜头24的物距以及镜头24的光学参数，对射入的光线进行处理。

其中，成像部件12具有多个，并且每个成像部件12的放大倍率是不同的。需要说明的是，放大率是指屏幕上影像与实物的大小比例，例如放大率为2，说明屏幕上的图像的大小是实物大小的两倍。

用户感受到的放大率＝光学放大率*屏幕放大率*数码放大率，光学放大率指图像传感器上成像的高度与被摄物的高度的比值，屏幕放大率指屏幕尺寸与图像传感器尺寸的比值，数码放大率是用户人为放大屏幕中部分而产生同一部分的放大后在屏幕上的尺寸与放大前在屏幕上的尺寸的比值。具体的，举例说明用户在拍摄后所感受到的图像的放大原理为，如图3所示，被摄物17上反射的光线在经过镜头24后到达图像传感器22上，然后产生电信号，电信号转换成数字信号，经过DSP数字信号处理芯片(集成在CMOS图像传感器中)处理后，传输到移动终端2的屏幕18上形成图像，而用户可在屏幕18上按需对图像的局部进行放大，此时在屏幕18上所显示的图像便为屏幕放大图像19。

具体的，根据基本的光学成像原理，tan(FOV/2)＝成像高度/焦距＝被摄物高度/物距。其中，FOV为视场角，视场角是指光学仪器中以光学仪器的镜头中心为顶点，以被测或被拍摄物体可通过镜头中心的最大范围的两条边构成的夹角。FOV通常用于衡量镜头的视野范围，例如，常规的标准镜头的视角在45度左右，广角镜头的视角在60度以上，但近处的物体拍摄会发生变形。根据上面的光学放大率的计算公式，要增大光学放大率，可通过减小物距或增大焦距来实现，即在保证成像清楚的前提下，镜头尽可能的靠近被拍摄物和增加镜头的焦距来实现。

根据高斯成像公式，1/f＝1/u+1/v。其中f为焦距；u为物距；v为像距；当u>2f，在图像传感器上成缩小倒立的像；当u＝2f，v＝f，即焦距等于像距，在图像传感器上成等大倒立的像；f<u<2f，在图像传感器上成放大倒立的像；当u＝f，不成像；当u<f，呈虚像，不能在图像传感器上成像。因此，在焦虑f不变的情况下，v和u呈相反的变化趋势，u增加，则v减小，u减小，则v增加。由于微距拍摄是一种近距离拍摄以得到放大的被拍摄物的图像的拍摄方式，即在图像传感器上成放大的实像，因此，微距拍摄时，需要调整物距u和像距v的大小，物距u的大小满足：f<u<2f，且像距和物距满足上述的高斯成像公式。

镜头24的焦距与镜头24本身的光学性能相关，对应的镜头24本身也具有自己的放大倍率；光学仪器或者移动终端2的光学放大率与镜头24本身的放大倍率有关。镜头24和成像部件12的放大倍率与组成他们的透镜的放大倍率有关，透镜的放大倍率是指物体通过透镜，在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。如图1所示，成像部件12可以包括一个或者多个透镜镜片，每个成像部件12的放大倍率不同是指在同样的图像传感器22(参照图2)的情况下，采用不同的成像部件12所对应的光学放大率是不同的。

通过上述设置，由于成像部件12具有多个且放大倍率不同，在拍摄过程中，通过旋转本体11的旋转带动各成像部件12的旋转，可以调整不同的成部部件与摄像头叠加进行拍摄。根据上面的分析，成像部件12与移动终端2的摄像头20叠加后，一方面成像部件12在摄像头的外侧，叠加组合后的镜头24更为靠近被拍摄物从而光学放大率更大；另一方面，叠加组合后的镜头24的本身的放大倍率由于成像部件12的加入而发生了改变，从而实现移动终端2的放大率的增加和调整，提升了用户体验。

在一个实施例中，成像装置10可设置在手机的主摄像头的外侧，与主摄像头进行叠加拍摄。需要说明的是，主摄像头是指手机常规情况下所主要使用的摄像头，其采用的镜头24为常规镜头，而非长焦或广角镜头。以成像装置10包括两个成像部件12为例，在主摄像头不与成像部件12叠加而单独工作时，进行常规的拍摄；一个成像部件12由单片镜片或两片及以上的镜片组成，与主摄像头的镜头24叠加组合后可实现工作距离(WD)10cm～1cm，手机拍摄的光学放大率达到5～20倍；另一个成像部件12由单片镜片或两片及以上的镜片组成，与主摄像头的镜头24叠加组合后可实现工作距离(WD)1～5mm，手机拍摄的光学放大率达到20～40倍。在使用时可以根据不同的需求通过成像部件12的旋转与主摄像头进行叠加组合，达到不同的放大倍率，从而提升用户体验。需要说明的是，工作距离是指被拍摄物到移动终端2的镜头24第一个表面(距离被拍摄物最近的表面)的透镜顶点(中心)的距离。

在另一个实施例中，成像装置10可设置在手机的微距摄像头的外侧，与微距摄像头进行叠加拍摄。以成像装置10包括两个成像部件12为例，当微距摄像头的镜头24未与成像部件12叠加时，微距摄像头单独工作，微距摄像头的放大倍率为其本身的放大倍率，采用微距摄像头进行拍摄的光学放大率大概在5倍左右，工作距离在5cm左右；在一个成像部件12与微距摄像头的镜头24叠加组合后，组合成新的镜头24曲率半径、厚度、折射率等参数，使得组合后的镜头24可以实现光学放大率达到10倍左右，工作距离在1cm左右；在另一个成像部件12与微距摄像头的镜头24叠加组合后，使得组合后的镜头24可以实现光学放大率达到20倍左右，工作距离在5mm左右。每一个成像部件12可以由单片或者两片及以上的镜片组成。

可选的，如图5所示，旋转本体11开设通孔13，通孔13可与摄像头20(参照图1)叠加。具体的，通孔13与多个成像部件12都分布在旋转本体11上。由于旋转本体11设在摄像头的外侧，通过旋转本体11的旋转，实现通孔13或某个成像部件12与摄像头20的镜头24(参照图2)在内外方向的叠加。当通孔13与摄像头20叠加时，光线先经过通孔13然后进入摄像头20的镜头24，即：摄像头20单独动作，移动终端2的放大率为摄像头的放大率。通孔13优选为圆柱形，其直径大于或等于摄像头20的镜头24的直径，以不妨碍摄像头的工作为前提。通过在旋转本体11上设置通孔13与多个成像部件12并列，可以通过成像装置10的旋转即实现摄像头的单独以及与不同成像部件12的叠加组合，操作方便简单。

可选的，旋转本体11上也可以不设置通孔，在不需要成像部件12与摄像头20的叠加组合的情况下，成像装置10位于摄像头20一侧，并在内外方向上不阻挡摄像头；而在需要进行叠加时，才启动旋转本体11旋转，带动成像部件12旋转并由一个成像部件12与摄像头的镜头24叠加组合成新的镜头。

如图1所示，可选的，成像装置10还包括转轴14，其一端与旋转本体11固定连接，与该端相对的另一端与移动终端2的壳体连接。需要说明的是，转轴14与旋转本体11的固定连接的方式可以有多种，例如卡接、螺纹连接等。移动终端2的壳体指一般使用过程中用户可以接触的外壳，优选的为后壳，例如手机或者IPAD的后壳。转轴14与移动终端2的壳体的连接可以是直接连接，也可以是通过其他部件的连接而形成的间接连接。并且，参照图4，摄像头设置壳体25内，即移动终端2的摄像头为内置摄像头。旋转本体11绕转轴14的轴线141旋转，转轴14的轴线141与摄像头的光轴26平行，旋转本体11在垂直于转轴14的轴线141的平面内旋转，从而实现成像部件12与摄像头20叠加的切换。

在一些实施例中，如图4所示，成像装置10可设置在移动终端2的壳体25的内侧。即成像装置10内置于移动终端2中，从外观上看，具有成像装置的移动终端与未具有成像装置的移动终端没有不同。转轴14设置在摄像头20的一侧，转轴14的轴线141与摄像头20的光轴26平行。具体的，转轴14沿移动终端2的厚度方向延伸，在移动终端2的长度或宽度方向上位于摄像头20的一侧，旋转本体11固定在转轴14靠近于被拍摄物的一端，而转轴14相对的另一端与壳体25连接或与壳体25中的其它部件相连。通过绕转轴14的轴线141旋转，使成像装置10在镜头24拍摄方向的前方与摄像头叠加。此种通过内置于移动终端2的方式来设置成像装置10，能够提升具有成像装置的移动终端2的美观性。

在另一些实施例中，如图5所示，成像装置10设置在移动终端2的壳体25外侧。即成像装置10外置于移动终端2中，从外观上看，具有成像装置的移动终端与未具有成像装置的移动终端具有明显不同，具有成像装置的移动终端2具有向外突出的结构。转轴14的轴线141与摄像头20的光轴26平行。具体的，转轴14沿移动终端2的厚度方向朝向移动终端2的壳体25外侧延伸，旋转本体11固定在转轴14靠近于被拍摄物的一端，而转轴14相对的另一端与壳体25连接。通过绕转轴14的轴线141旋转，使成像装置10在镜头24拍摄方向的前方与摄像头叠加。通过外置于移动终端2的方式来设置成像装置，能够提升成像装置的适用范围，容易将成像装置加载在各种现有的移动终端2上。

可选的，如图6所示，在成像装置10外置的情况下，转轴14与移动终端2的壳体25的连接可拆卸。具体的，可以在转轴14与壳体25连接的一端上设置粘胶15，粘胶15可多次使用。还可以在转轴14与壳体25连接的一端上设置吸盘，实现可拆卸的与移动终端2的壳体25连接。通过转轴与移动终端2的壳体的可拆卸的连接，实现了成像装置的即装即用，提高了成像装置的携带和使用方便，进一步的优化了用户体验。

如图7至图9所示，旋转本体11上开设有多个安装孔16，每个成像部件12固定在一个安装孔16内。具体的，安装孔16均是在旋转本体11上开设的通孔，并且，旋转本体11上除了安装孔16外，还可以有不安装任何部件的通孔13，安装孔16与通孔13的延伸方向相同，优选的，它们均为圆柱形孔且直径相同。由一个或多个镜片组成一个成像部件12固定在一个安装孔16内，具体的固定方式可以有多种，例如粘接、卡接等。在其他的实施例中，旋转本体11上也可以仅开设安装孔16而不开设不安装任何部件的通孔13。

以下以旋转本体11上开设多个安装孔16和一个通孔13为例说明他们的分布方式，本领域技术人员应当知晓，以下分布方式仅为示例而并不是限定。根据实际需求，本领域技术人员可以构造其他的分布方式或者不设置通孔13。

具体的，每个安装孔16为轴对称的孔，优选为圆柱形孔，安装孔16的轴线与转轴14的轴线平行。并优选将各安装孔16的轴线设置成与转轴14的轴线的距离均相等；并且通孔13的轴线也与转轴14的轴线平行，且与转轴14的轴线的距离等于任一个安装孔16的轴线到转轴14的轴线的距离。即，安装孔16和通孔13围绕在转轴14的周围且与转轴的间距相同。

具体的分布方式可以有多种。例如，如图5所示，有两个安装孔16和一个通孔13，各个孔间隔分布，在垂直于转轴14的轴线的平面上，各个孔的轴线的投影点形成正三角形，转轴14的轴线的投影点位于正三角形的中心。在另一个实施例中，如图6所示，有两个安装孔16和一个通孔13，在垂直于转轴14的轴线的平面上，各个孔的投影为圆面且依次相切，各个孔的轴线的投影点形成圆弧，转轴14的轴线的投影点位于该圆弧的圆心。在另一个实施例中，如图7所示，有三个安装孔16和一个通孔13，各个孔间隔分布，在垂直于转轴14的轴线的平面上，各个孔的轴线的投影点形成正方形，转轴14的轴线的投影点位于正方形的中心。

通过各种分布方式设置安装孔16，从而能够根据实际需求实现多种放大倍率不同的成像部件12的分布设置方式和旋转方式，实现与移动终端2的摄像头20的叠加组合。

可选的，成像装置10还包括驱动件，驱动件与转轴14连接以驱动转轴14转动。例如，驱动件可以是与移动终端2的摄像头20所共有的马达或者独立的用于驱动转轴14的马达。用户在使用过程中，可以通过用户手动控制马达动作或者根据主摄像头或者微距摄像头。

本实用新型实施例还提供了一种移动终端2，包括：壳体25、设置在壳体25内的摄像头20和上述的成像装置10。具体的，成像装置10可内置或者外置于移动终端2。由于成像部件12具有多个且放大倍率不同，在拍摄过程中，通过旋转本体11的旋转带动各成像部件12的旋转，可以调整不同的成像部件12与摄像头叠加进行拍摄，从而减少了物距以及调整了叠合组合后的镜头24的焦距，折射率等光学参数，实现了移动终端2的放大率的增大和调整，提升了用户体验。

其中，与成像装置10叠加的摄像头20包括微距镜头。即在物距很小的情况下能够清晰的进行大光学放大率的拍摄的镜头。微距镜头独立拍摄时能够放大被拍摄物，在与不同的成像部件12叠加后，能够进一步的增加放大率以及实现放大率的调整。摄影界国际公认的说法是，达到1∶1～1∶4左右光学放大率的拍摄都属微距摄影，而达到10∶1～200∶1则属显微摄影。

微距镜头可以是长焦超微距镜头，也可以是广角超微距镜头。本实用新型实施例中，微距镜头为广角超微距镜头，示例性地，广角超微距镜头的有效焦距f为1.335mm，最大像高处的视场角(Field Of View，FOV)为77.6度，光圈值(f-number)为2.8，最小工作距离为3mm，其中，工作距离为被拍摄物到镜头前端的距离，也就是说镜头能够对物距在3mm左右的被拍摄物体对焦。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种成像装置，用于与移动终端的摄像头叠加拍摄，其特征在于，所述成像装置包括：

旋转本体，设置在所述摄像头的外侧，可相对于所述摄像头旋转；

成像部件，固定在所述旋转本体上，可与所述摄像头叠加；

其中，所述成像部件具有多个，各个成像部件的放大倍率不同。

2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述旋转本体开设有通孔，所述通孔可与所述摄像头叠加。

3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，至少一个所述成像部件包括多块镜片。

4.如权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括：

转轴，一端与所述旋转本体连接，另一端与所述移动终端的壳体连接；所述摄像头设置在所述壳体内，所述旋转本体绕所述转轴的轴线旋转。

5.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置设置在所述移动终端的壳体内侧，所述转轴设置在所述摄像头的一侧，所述转轴的轴线与所述摄像头的光轴平行。

6.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置设置在所述移动终端的壳体外侧，所述转轴的轴线与所述摄像头的光轴平行。

7.如权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述转轴与所述移动终端的壳体的连接可拆卸。

8.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述旋转本体上开设有多个安装孔，每个所述成像部件固定在一个所述安装孔内。

9.如权利要求8所述的成像装置，其特征在于，每个所述安装孔的轴线与所述转轴的轴线平行。

10.如权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括：

驱动件，所述驱动件与所述转轴连接以驱动所述转轴转动。

11.一种移动终端，其特征在于，包括：

壳体；

摄像头，设置在所述壳体内；

如权利要求1至10中任一项所述的成像装置。

12.如权利要求11所述的移动终端，其特征在于，所述摄像头包括微距镜头。

13.如权利要求12所述的移动终端，其特征在于，所述微距镜头为广角微距镜头，所述广角微距镜头的最小工作距离为3mm，所述广角微距镜头的最大视场角为77.6度。

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