CN214846036U - 镜头模组、保护壳及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种镜头模组、保护壳及电子设备。镜头模组包括广角摄像头，以及沿广角摄像头的光轴依次设置的盖板和可变透镜；盖板设有透光区，允许光线透过并照向可变透镜；可变透镜用于在通电时改变屈光度，以将光线的进光角度由第一角度调整为第二角度，进光角度为透过透光区的光线的视场范围，第一角度小于第二角度。本申请既能获取广视场角，还能减少盖板的透光区的尺寸，有利于产品外观设计，并且无需缩小摄像头与盖板之间的距离，可降低摄像头与盖板撞击的风险，改善结构可靠性。

Description

镜头模组、保护壳及电子设备

技术领域

本申请涉及摄像领域，具体涉及一种镜头模组、保护壳及电子设备。

背景技术

摄像头已成为手机等电子设备的重要元器件，为了满足用户的拍摄需求，很多电子设备都集成有广角摄像头(包括超广角摄像头)。主流广角摄像头的视场角(Field ofview,FOV)一般介于94°至120°，为了增加成像画面表现力，追求更大视场角已成为一种趋势。

更大的视场角意味着盖板需要设置更大尺寸的透光区，透光区尺寸较大会导致盖板的开孔较大，不仅会限制电子设备的外观，而且容易暴露广角摄像头的端面，即广角摄像头朝向盖板的表面，为了让端面与盖板色差缩小以使广角摄像头与盖板一体性更高，需要对天面进行镀黑处理，但镀黑处理会影响产品的制程和良率。而如果要减小透光区尺寸或者保持透光区尺寸不变来获取更大的视场角，则需要缩小广角摄像头与盖板之间的距离，但这在跌落等场景中，会增大摄像头与盖板撞击的风险，降低结构可靠性。

实用新型内容

鉴于此，本申请实施例提供一种镜头模组、保护壳及电子设备，可以改善大视场角需要大尺寸透光区且不利于结构可靠性和外观设计的问题。

第一方面，本申请提供一种镜头模组，包括广角摄像头，以及沿广角摄像头的光轴依次设置的盖板和可变透镜；盖板设有透光区，允许光线透过并照向可变透镜；可变透镜用于在通电时改变屈光度，以将光线的进光角度由第一角度调整为第二角度，进光角度为透过透光区的光线的视场范围，第一角度小于第二角度。

可选地，可变透镜在通电时的屈光度为负值。

可选地，可变透镜包括依次设置的压电膜、透光膜和可形变件；压电膜用于在受到电场作用后发生形变，并带动透光膜发生形变，透光膜用于在形变时带动可形变件发生形变。

可选地，可变透镜还包括透光基底，可形变件设于透光基底上，发生形变的可形变件的第一表面未形变，第一表面为可形变件与透光基底贴合的面。

可选地，压电膜呈环状，沿光轴的正投影，压电膜、透光膜和可形变件的中心重合。

可选地，可变透镜在压电膜未受电场作用时的屈光度为零，且可变透镜的屈光度与压电膜受到的电场强度成正比例关系。

可选地，可变透镜还包括引脚，引脚与压电膜电连接。

可选地，可变透镜通过胶粘贴或者卡扣连接固定于盖板的第一侧面，第一侧面为朝向广角摄像头的一侧面。

可选地，镜头模组还包括电池，电池设于盖板的第一侧面，电池与可变透镜电连接。

可选地，镜头模组还包括电连接的电池和充电接口组件，电池与可变透镜电连接，充电接口组件用于连接供电线路，以对电池充电。

可选地，镜头模组还包括充电接口组件，与可变透镜电连接。

可选地，盖板为透光盖板，盖板除透光区之外的区域设置有遮光层，用于阻挡光线透过并照向所述可变透镜。

可选地，盖板为遮光盖板，盖板除透光区之外的区域用于阻挡光线透过并照向可变透镜，透光区设有通孔和透光板，透光板覆盖通孔。

第二方面，本申请实施例提供的一种保护壳，包括上述任一项的镜头模组。

可选地，遮光层包括贴纸，贴纸形成有通孔，通孔暴露透光区。

可选地，遮光层包括多种类型的贴纸，多种类型的贴纸的通孔大小不同。

第三方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括上述任一项镜头模组或者上述任一项的保护壳。

在本申请的镜头模组、保护壳及电子设备中，沿光轴在广角摄像头之前设置可变透镜，可变透镜在通电时改变屈光度，能够光线的传输路径，使得在不影响广角摄像头的视场角的情况下，减少光线的的进光角度，以此实现较小的透光区，使得盖板实现较小的开孔，例如，在一些实施例中，可变透镜通电改变屈光度为负值，可变透镜相当于凹透镜，用于对光线进行发散，使得盖板的透光区的尺寸减小，而不遮挡广角摄像头的视场角，从而有利于产品外观设计及制程，并且无需缩小广角摄像头与盖板之间的距离，可降低摄像头与盖板撞击的风险，改善结构可靠性。

附图说明

图1是本申请一实施例的镜头模组的结构示意图；

图2是本申请的镜头模组执行拍摄时的光路示意图；

图3是本申请另一实施例的镜头模组的结构示意图；

图4是本申请一实施例的可变透镜在未通电时的截面示意图；

图5是图4所示的可变透镜在通电时的截面示意图；

图6是本申请一实施例的可变透镜的立体结构示意图；

图7为本申请一实施例的拍摄方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例将可变透镜与广角摄像头相结合，通过可变透镜的形变来改变屈光度，调整光线的传输路径，使得在不影响广角摄像头的视场角的情况下，减少光线的进光角度，实现较小的透光区，使得盖板实现较小的开孔。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

应理解，在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

请一并参阅图1和图2所示，本申请一实施例的镜头模组10包括可变透镜11、盖板12和广角摄像头13。盖板12和可变透镜11沿广角摄像头13的光轴O依次设置。

盖板12开设有透光区12a，透光区12a允许光线透过并照向可变透镜11。盖板12覆盖可变透镜11，例如可以为手机等电子设备的后盖，以对镜头模组10进行例如防水、防尘等保护。

在一实现中，盖板12可以为透光盖板，例如透明玻璃盖板，盖板12的第一侧面设置有遮光层121，第一侧面为盖板12朝向广角摄像头13的一侧面。遮光层121用于阻挡光线透过并照向可变透镜11，因此该遮光层121可用于限定透光区12a，即，第一侧面未设置遮光层121的区域可用于形成透光区12a。应理解，遮光层121也可以设于盖板12的第二侧面，该第二侧面与第一侧面相对设置。另外，本实施例不限定遮光层121的材料，例如可以为油墨、或者贴纸等。

在另一实现中，如图3所示，盖板12可以为遮光盖板，即，盖板12除透光区12a之外的区域用于阻挡光线透过并照向可变透镜11，透光区12a设有通孔和透光板12b，透光板12b覆盖通孔，用于对镜头模组10进行例如防水、防尘等保护。

可变透镜11是一种在通电时形状可变的透镜，在通电时改变屈光度，例如通电发生形变以改变屈光度，以此调整光线的传输路径，使得能够被广角摄像头13接收的光线范围可调节，在不影响广角摄像头13的视场角的情况下，减少光线的进光角度，以此实现较小的透光区12a。

如图1所示，可变透镜11在自然状态下(即未通电时)为平面透镜，光线穿过可变透镜11后的路径不变。应理解，虽然光线在不同介质中传输时会发生折射，但折射所导致的路径变化较小，另外也为了清楚的描述可变透镜11的工作原理，因此本申请实施例不考虑折射对光路的影响，而认为光线在穿过平面透镜后的路径不变。另外，在图1和图2中，虚线箭头表示视场角相对两边缘的光线路径，光线在穿过可变透镜11及其他各元件后的路径，仅为示例性展示，在实际场景中，光路根据实际成像适应性改变。在图1中，α0表示广角摄像头13的视场角，Ф0表示在可变透镜11未通电时透光区12a的半径。

在图1所示的场景中，可变透镜11为平面透镜，光线的传输路径可视为与现有技术中的相同，光线的进光角度未发生变化，透光区12a的半径Ф0等于可视为现有技术中盖板的开孔半径。

如图2所示，可变透镜11通电，可变透镜11朝向广角摄像头13的一侧发生凹陷并形成凹面，其屈光度变为负值，此时可变透镜11等效于凹透镜，用来发散光线。对于广角摄像头13而言，凹透镜对入射光线进行折射，允许较小角度的入射光线被广角摄像头13接收，光线的进光角度变小，进光角度为透过透光区12a的光线的视场范围。在图2中，α1表示传输至透光区12a但未透过透光区12a的光线的范围，可称为第一角度，对应地，透过透光区12a的光线的传输范围具有第二角度，该第二角度可落入广角摄像头13的视场角内，第二角度可以等于广角摄像头13的视场角α0，也可以小于广角摄像头13的视场角α0。以第二角度等于广角摄像头13的视场角α0为例，光线的进光角度由第一角度α1变为第二角度α0，α1＜α0，即光线的进光角度变小。

结合图1和图2所示，如果需要广角摄像头13的视场角α0不被盖板12遮挡，本实施例中透光区12a的尺寸2Ф1小于现有技术中透光区所要开设的尺寸2Ф0，2Ф1＜2Ф0。小尺寸的透光区12a不容易暴露广角摄像头13的端面，因此无需对端面进行镀黑处理，有利于改善产品的制程和良率。另外，无需缩小广角摄像头13与盖板12之间的距离，即可获取更大的视场角，在跌落等场景中有利于降低广角摄像头13与盖板12撞击的风险，改善结构可靠性。

本申请实施例可以根据如下关系式计算透光区12a的尺寸：

Ф＝tan(α/2)*(d1+d2)+k

其中，Ф为透光区12a的半径，α为所要获取的视场角，d1为广角摄像头13与盖板12之间的距离，d2为广角摄像头13的光线入射深度，k为单边误差，即由于生产加工、装配等原因导致的透光区12a的边缘与最近的视场角边缘之间的距离。

应理解，可变透镜11改变屈光度包括三种情况中的至少一种：一、屈光度在正值和负值之间改变，即在凸透镜和凹透镜之间进行形态切换；二、屈光度在正值范围内调整，即可变透镜11保持为凸透镜，并调整凸透镜的凸面的曲率半径，以此调整凸透镜的屈光度；三、在负值范围内调整，即可变透镜11保持为凹透镜，并调整凹透镜的凹面的曲率半径，以此调整凹透镜的屈光度。根据拍摄场景的需求，本申请实施例可以选取其中一种或多种进行光路调节。

在一实现中，可变透镜11可以具有逆压电效应，即，可变透镜11的形变量(即屈光度)与施加给可变透镜11电压成正比例关系，即，随着电压增加，可变透镜11的屈光度变大；而随着电压减小，可变透镜11的屈光度变小。于此，在执行如图2所示场景的拍摄时，首先确定可变透镜11的目标屈光度(值)，然后通过例如查找预置的屈光度与电压值的关系图(或关系表)，获取目标屈光度对应的电压值，以此对可变透镜11施加电压，从而实现对可变透镜11形变的精确控制。

在镜头模组10中，可变透镜11的种类及结构，本申请实施例不予限制，下面以图4所示的一种可变透镜11为例进行描述。

如图4所示，可变透镜11包括沿光轴O依次设置的压电膜(Pizeo-film)111、透光膜(例如Glass membrane)112、可形变件113。

压电膜111采用可以产生逆压电效应的材料，在对压电膜111通电时，结合图5所示，压电膜111受到电场作用而发生形变，带动透光膜112发生形变，透光膜112在形变时带动可形变件113发生形变。可选地，沿光轴O，透光区12a的正投影与可形变件113的正投影重叠。在图5所示的场景中，可形变件113形变为中间厚、两边薄的凸透镜，此时，可变透镜11的屈光度变为正值，用于对光线进行汇聚。

在一些实现中，如图4和图5所示，可变透镜11还可以设置有透光基底114，可形变件113承载于该透光基底114上，在可形变件113发生形变时其第一表面未形变，该第一表面为可形变件113与透光基底114贴合的面。由于透光基底114对可形变件113的支撑，可形变件113仅由透光膜112的挤压导致形变，可以提高对可形变件113的形变可控性，从而确保可变透镜11的屈光率变化的可控性。

可选地，透光基底114包括但不限于为玻璃基板。

请一并参阅图4、图5和图6，在一些实现中，压电膜111呈环状，包括但不限于圆环形或矩形环状等，并且，沿光轴O的正投影，压电膜111、透光膜112和可形变件113的中心重合。基于此，压电膜111在形变过程中对透光膜112的压力更加均匀，使透光膜112形变带动可形变件113形变时，可形变件113在垂直于光轴O的平面上各处的形变量接近中心对称，使可变透镜11形变后在各个方向上的屈光度较为均匀。

在一些实现中，可形变件113的材质包括但不限于为高透光的聚合物(polymer)，例如硅胶，通过采用透光聚合物作为可形变件113，在透光率较高的同时，可以使可形变件113具备符合上述形变需求的性能，从而确保屈光度改变时的光线通过率，由此确保成像效果。

请继续参阅图6，在一实现中，可变透镜11还可以包括外框116，外框116围设透光基底114的边缘。透光基底114、压电膜111、透光膜112和可形变件113可视为镶嵌于外框116内。外框116可以对透光基底114、压电膜111、透光膜112和可形变件113进行保护，提高这些元器件的抗损坏性能。

在可变透镜11中，对压电膜111通电的方式包括但不限于为：直接对压电膜111施加电压。在一些实现中，如图6所示，可变透镜11还包括引脚115，引脚115与压电膜111电连接，压电膜111通过引脚115接收电压，以对压电膜111施加电场产生形变。

进一步可选地，引脚115从外框116的侧边伸出，例如图6所示，两个引脚115均从外框116的同一侧边伸出。

可变透镜11可以自带电池并向引脚115提供电压，即，镜头模组10还包括电连接的电池和充电接口组件，电池与可变透镜11(例如引脚115)电连接，充电接口组件用于连接供电线路，以对电池充电。

或者，镜头组件10包括电池而未设置充电接口组件，电池可以固定于盖板12的第一侧面，电池与可变透镜11电连接，可变透镜11自带电池并向引脚115提供电压。

又或者，镜头组件10包括充电接口组件而未设置电池，充电接口组件与可变透镜11(例如引脚115)电连接，可变透镜11接收外部电压。

可变透镜11可以实现为一个单独组件存在，不仅利于满足生产、销售及运输需求，而且能够灵活的装配于不同类型的电子设备，从而有利于确保镜头模组10的兼容性，利于普及。

在一具体场景中，可变透镜11还可以单独配置有驱动芯片，压电膜111通过引脚115与驱动芯片连接，驱动芯片与镜头模组10或者电子设备的处理模块连接。处理模块用于获取变焦参数，确定与变焦参数对应的电压值，并输出电压值至驱动芯片。驱动芯片用于输出与电压值对应的驱动电压至压电膜111，以使压电膜111在驱动电压的作用下发生预定形变量的形变，实现对可变透镜11的屈光度的控制。

图7为本申请一实施例的拍摄方法的流程示意图。请参阅图7，所述方法可以包括如下步骤S91至S94。

S91：开启相机，进入拍摄模式。

S92：判断是否执行广视角拍摄还是窄视角拍摄。

如果执行广视角拍摄，则执行步骤S93。如果执行窄视角拍摄，则执行步骤S94。

S93：处理模块发出指令，控制驱动芯片输出第一电压，使得可变透镜的屈光度改变为正值，产生凸透镜功能。

S94：处理模块发出指令，控制驱动芯片输出第二电压，使得可变透镜的屈光度改变为负值，产生凹透镜功能。

请继续参阅图1，盖板12还可以用于装配并固定可变透镜11。在一实现中，可变透镜11可以固定于盖板12的第一侧面上。可变透镜11(的外框116或者透光基底114)通过胶14粘贴固定于盖板12的第一侧面。

或者，可变透镜11通过卡扣连接固定于盖板12的第一侧面。卡扣的类型、数量以及结构，可以根据实际所需予以选定，本申请实施例不予以限制，例如可以为弹臂卡扣和/或台阶卡扣。

胶粘贴和卡扣连接均使得可变透镜11与盖板12之间的组装更为方便，二者在组装时无需外设其余的连接部件。

本申请另一实施例提供一种保护壳，包括壳体以及设置于壳体上的上述任一实施例的镜头模组10。保护壳用于套设于电子设备的外表面，对电子设备提供保护，例如包裹电子设备的至少部分表面，以减少电子设备表面的磨损，或在电子设备跌落或受到冲击时提供一定的缓冲以减少对电子设备的损伤等。保护壳与电子设备的连接方式可以是卡接、粘接等，或通过磁铁、螺栓等连接，实现可拆卸式连接即可，在此不作限定。

在保护壳套设于电子设备的外表面时，镜头模组10可以与电子设备的摄像头对应设置，例如广角摄像头设置于图像传感器的光轴上、广角摄像头与电子设备的已有摄像头进行组合使用，相当于为电子设备提供了一外接的广角摄像头，不仅能够实现前述镜头模组10的有益效果，还可以丰富电子设备的拍摄功能。

上述透光区12a的形状及设置方式，本申请实施例不予以限定，可以根据实际场景而定。例如，在盖板12为透光盖板的场景中，该盖板12上可以设置有用于阻挡光线透过的贴纸，贴纸形成有圆形或矩形的通孔，通孔暴露透光区12a。贴纸的图案可以根据用户喜好等需求选定，能够提高用户体验及美化外观。

进一步可选地，镜头模组10可以提供有多种类型的贴纸，多种类型的贴纸的通孔大小不同。由此可以得到不同尺寸的透光区，可以适用于不同类型的广角摄像头，有利于丰富应用场景。

本申请又一实施例提供一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例的镜头模组10或者保护壳。电子设备可以以各种具体形式来实施，例如，手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环等具有拍摄功能的移动终端。

本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于具有拍摄功能的固定类型的电子设备。

由于电子设备具有前述任一实施例的镜头模组10，因此，该电子设备能够产生对应实施例的镜头模组10具有的有益效果。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (10)

1.一种镜头模组，包括广角摄像头，其特征在于，所述镜头模组还包括：沿所述广角摄像头的光轴依次设置的盖板和可变透镜，

所述盖板设有透光区，允许光线透过并照向所述可变透镜；

所述可变透镜用于在通电时改变屈光度以将所述光线的进光角度由第一角度调整为第二角度，所述进光角度为透过所述透光区的光线的视场范围，所述第一角度小于所述第二角度。

2.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述可变透镜包括依次设置的压电膜、透光膜和可形变件；

所述压电膜用于在受到电场作用后发生形变，并带动所述透光膜发生形变，所述透光膜用于在形变时带动所述可形变件发生形变。

3.根据权利要求2所述的镜头模组，其特征在于，所述可变透镜还包括透光基底，所述可形变件设于所述透光基底上，发生形变的可形变件的第一表面未形变，所述第一表面为可形变件与透光基底贴合的面。

4.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述可变透镜在通电时的屈光度为负值。

5.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，

所述镜头模组还包括电池，所述电池设于所述盖板的第一侧面，所述第一侧面为朝向所述广角摄像头的一侧面，所述电池与所述可变透镜电连接；

或者，所述镜头模组还包括电连接的电池和充电接口组件，所述电池与所述可变透镜电连接，所述充电接口组件用于连接供电线路，以对所述电池充电；

或者，所述镜头模组还包括充电接口组件，所述充电接口组件与所述可变透镜电连接。

6.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，

所述盖板为透光盖板，所述盖板除所述透光区之外的区域设置有遮光层，用于阻挡光线透过并照向所述可变透镜；

或者，所述盖板为遮光盖板，所述盖板除所述透光区之外的区域用于阻挡光线透过并照向所述可变透镜，所述透光区设有通孔和透光板，所述透光板覆盖所述通孔。

7.一种保护壳，其特征在于，所述保护壳包括如上述权利要求1至6任一项所述的镜头模组。

8.根据权利要求7所述的保护壳，其特征在于，所述盖板为透光盖板，所述盖板除所述透光区之外的区域设置有遮光层，用于阻挡光线透过并照向所述可变透镜，所述遮光层包括贴纸，所述贴纸形成有通孔，所述通孔暴露所述透光区。

9.根据权利要求8所述的保护壳，其特征在于，所述遮光层包括多种类型的贴纸，所述多种类型的贴纸的通孔大小不同。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如上述权利要求1至6任一项所述的镜头模组，或者权利要求7至9任一项所述的保护壳。

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