JP2020027285A - レンズモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学結像技術分野に関し、特にレンズモジュールに関する。【解決手段】レンズモジュールは、第１レンズモジュールと第２レンズモジュールとを含み、前記第１レンズモジュールは、オートフォーカスモジュールであり、結像のための第１レンズと、前記第１レンズのオートフォーカスを駆動するためのフォーカスアクチュエータとを含み、前記フォーカスアクチュエータは、前記第１レンズを収容するための第１収容空間を含み、前記第２レンズモジュールは、固定焦点モジュールであり、第２レンズを含む。本発明に係るこのようなレンズモジュールは、品質が良い画像を形成することができ、コストが相対的に低い。【選択図】図２

Description

本発明は、光学結像技術分野に関し、特にレンズモジュールに関する。

科学技術の進歩に伴い、より広い撮影視野を得るために、または、より遠くのものをより鮮明に撮影可能にするために、ますます多くの結像装置は、複数のレンズ（またはカメラ）が配備されている。携帯電話を例にすると、現在では、多くの携帯電話は２つのカメラまたは複数のカメラを含むレンズモジュールが配備されてズームの効果が実現されているが、その中、ユーザ体験を向上し、ユーザの使用および操作を容易にして、効果が相対的に良い写真を撮影するために、これらのレンズモジュールには、通常、広角レンズと望遠レンズとからなるレンズモジュール、広角レンズと超広角レンズとからなるレンズモジュールなどのいくつかの種類が含まれている。

図１に示すように、レンズモジュール１００’の設計過程において、含まれる２つのレンズモジュールは、何れもオートフォーカスの機能が配備されており、このような機能により、ユーザは、確実な品質の写真を撮影することができる。しかし、一般に、オートフォーカス機能は、通常、対応するアクチュエータによって実現する必要があり、アクチュエータの実装がレンズモジュール内の一定の空間を占有するため、レンズモジュールのサイズが大きくなってしまう。また、オートフォーカス機能自体に制限があるため、レンズモジュールから遠く離れたものは、その結像効果も大幅に低減され、望遠レンズのオートフォーカス機能があるべき効果を反映できないため、製品に過剰設計の課題が出現してしまう。

一方、より良い仕様、例えば、広角と望遠との組み合わせをユーザが探しており、光学折り曲げ解決手段がなくまたは製品の厚みが明らかに増加しない場合、２倍以上の光学ズーム率を実現する。

本発明は、現在のレンズ製品に存在する過剰設計の課題を解決して２倍を超える光学ズーム率を実現可能なレンズモジュールおよび結像装置を提供する。

本発明の第１様態は、レンズモジュールを提供し、当該レンズモジュールは、第１レンズモジュールと、第２レンズモジュールとを含み、
前記第１レンズモジュールは、オートフォーカスモジュールであり、結像のための第１レンズと、前記第１レンズのオートフォーカスを駆動するためのフォーカスアクチュエータとを含み、前記フォーカスアクチュエータは、前記第１レンズを収容するための第１収容空間を含み、
前記第２レンズモジュールは、固定焦点モジュールであり、第２レンズを含む。

好ましくは、前記第１レンズの厚み方向に垂直な方向に沿って、前記第１レンズモジュールと前記第２レンズモジュールとは、並んで配置されている。

好ましくは、前記第１レンズモジュールは、防振のための第１防振アクチュエータをさらに含み、前記第１防振アクチュエータと前記フォーカスアクチュエータとは、一体的な構造である。

好ましくは、前記第２レンズモジュールは、防振のための第２防振アクチュエータをさらに含み、前記第２防振アクチュエータは、前記第２レンズを収容するための第２収容空間を含む。

好ましくは、前記第１レンズは、広角レンズであり、第１焦点距離ｆ１を有し、前記第２レンズは、望遠レンズであり、第２焦点距離ｆ２を有する。

好ましくは、ｆ２／ｆ１≧２を満たす。

好ましくは、前記第１レンズモジュールと前記第２レンズモジュールとは、厚みが同じである。

本発明に係る解決手段は、以下の有利な作用効果を達成することができる。

本発明に係るレンズモジュールでは、第１レンズモジュールと第２レンズモジュールとが含まれ、両者とも結像に使用することができる。当該レンズモジュールにおける第１レンズモジュールは、フォーカスアクチュエータを含み、フォーカスアクチュエータは、第１レンズを収容する第１収容空間を有し、フォーカスアクチュエータの作用の下で、第１レンズモジュールは、オートフォーカスの機能を有する。それと同時に、レンズモジュールにおける第２レンズモジュールは、第２レンズを含み、第２レンズモジュールは、固定焦点モジュールである。上述から分かるように、本発明に係るレンズモジュールは、オートフォーカスの機能を有し、撮影技術が相対的に不足しているユーザによって撮影される写真の品質をある程度向上することができ、レンズモジュール全体によって撮影される写真がニーズを満たす品質を有することを保証する。同時に、当該レンズモジュールの第２レンズモジュールは、固定焦点モジュールであり、その内部にフォーカスアクチュエータが設けられないことで、レンズモジュール全体の設計および生産コストを低減するとともに、光学設計に対してより大きな余地を与え、２倍を超える光学ズーム率を達成し、レンズモジュール全体の製品競争力を向上させる。

以上の一般的な説明および詳細な説明が単なる例示に過ぎず、本発明を制限することができないことは、理解されるべきである。

従来技術におけるレンズモジュールの概略構成図である。 本発明の実施例に係るレンズモジュールの概略構成図である。

ここでの図面は、明細書に組み込まれて本明細書の一部を形成し、本発明に適する実施例を示し、明細書とともに本発明の原理を解釈するために使用される。

以下では、具体的な実施例によって図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。

図２に示すように、本発明の実施例は、レンズモジュール１００を提供し、当該レンズモジュール１００は、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２とを含み、二者とも結像に使用することができる。結像装置については、それが最終画像を出力する前に、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２とによって与えられる２グループの画像を素材とし、結像装置内のハードウェア、予めインストールされたソフトウェアおよび設定されたアルゴリズムによって、上記２グループの画像を最適化し、長所を引き出すと共に短所を補うことで、できるだけ最高品質の画像をユーザに出力する。その中、第１レンズモジュール１は、オートフォーカスモジュールであり、結像のための第１レンズ１１と、前記第１レンズ１１のオートフォーカスを駆動するためのフォーカスアクチュエータ１３とを含み、フォーカスアクチュエータは、第１レンズ１１を収容する第１収容空間１２を含む。具体的に、第１レンズ１１は、複数のレンズを含んでもよく、複数のレンズは、異なる種類のレンズを同時に含んでもよい。第１レンズ１１における複数のレンズの具体的な配分案および複数のレンズの間の配列案は、実際ニーズおよび設計案に応じて具体的に展開可能であり、贅言しない。図２は、本発明の具体的な実施例の概略構成図に過ぎない。第１レンズ１１とフォーカスアクチュエータ１３とは、ネジによって接続固定され、必要に応じて相対的に動くことで、フォーカスアクチュエータの作用の下で第１レンズモジュール１の被写体距離を変えて画像品質を向上させることができる。第２レンズモジュール２については、第２レンズモジュール２は、固定焦点モジュールであり、第２レンズ２１を含み、対応的に、第２レンズ２１内も複数の異なる種類のレンズを含んでもよく、複数のレンズの構成および配列方式は何れも実際の状況に応じて対応的に設計することができる。第２レンズモジュール２が固定焦点モジュールであるとき、コストを低減することができ、第２レンズモジュール２によって占められる実装空間を小さくすることができ、具体的に、その焦点距離値は、設計ニーズに応じて対応的に選定することができる。レンズモジュールの組立過程において、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２とは、第１レンズ１１の厚み方向に垂直な方向に沿って配列されてもよく、二者とも電気的接続方式を用いて、結像装置における画像受信ユニットと通信接続する目的を実現してもよい。同時に、結像装置については、第２レンズモジュール２内にフォーカスアクチュエータが設けられていないため、第２レンズモジュール２によって占められる実装空間が相対的に少なく、節約される空間が結像装置などの機器における他のデバイスを実装または収容するのに使用され、過剰設計の課題を解決することができる。または、第２レンズモジュール２の予約空間が一定であるとき、節約される空間を用いて第２レンズ２１の設計自由度を向上できて、レンズモジュール全体の他の様態における性能を向上し、２倍を超える光学ズーム率を実現し、レンズモジュール全体の製品競争力を向上することができる。

以上のように、本発明に係るレンズモジュールには、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２とが含まれ、二者とも結像に使用することができる。当該レンズモジュールにおける第１レンズモジュール１は、フォーカスアクチュエータを含み、フォーカスアクチュエータは、第１レンズ１１を収容する第１収容空間１２を有し、フォーカスアクチュエータの作用の下で、第１レンズモジュール１は、オートフォーカスの機能を有する。同時に、レンズモジュールにおける第２レンズモジュール２は、第２レンズ２１を含み、第２レンズモジュール２は、固定焦点モジュールである。上述から分かるように、本発明に係るレンズモジュールは、オートフォーカスの機能を有し、撮影技術が相対的に不足しているユーザによって撮影される写真の品質をある程度向上することができて、レンズモジュール全体によって撮影される写真がニーズを満たす品質を有することを保証する。同時に、当該レンズモジュールの第２レンズモジュール２は、固定焦点モジュールであり、その内部にはフォーカスアクチュエータが設けられないことで、レンズモジュール全体の設計および生産コストを低減し、レンズモジュール全体の製品競争力を向上させる。

さらに、第１レンズモジュール１は、第１防振アクチュエータをさらに含んでもよく、第１防振アクチュエータとフォーカスアクチュエータ１３とは、一体的な構造として設けられてもよく、これは、レンズモジュールの組立効率を大幅に向上することができる。第１防振アクチュエータは、電気信号によって結像装置内の制御ユニットとの通信接続を実現してもよい。例を挙げると、結像装置内またはレンズモジュール内には、ジャイロスコープなどの部品が設けられてもよく、これによって、ジャイロスコープはレンズモジュールが振れていると感じたときに、タイムリーにレンズモジュールの振れ状況を電気信号などの方式で制御ユニットに出力する。制御ユニットは、プレインストールされたプログラムおよび予め設けたアルゴリズム等によって、レンズモジュールに出現する振れ状況を迅速に分析し、上記振れ状況に対応する解決案を形成し、当該解決案を電気信号の方式で第１防振アクチュエータに伝達することで、第１防振アクチュエータは、第１レンズ１１の位置、すなわち、第１レンズモジュール１の結像平面に対する位置を変えることによって、ある程度レンズモジュール振れによる画像への悪影響を基本的に解消する。具体的に、レンズモジュールに振れが出現するとき、防振コントローラは、第１レンズ１１を連動させて上記振れ動作と方向が逆で距離（幅）が同じ防振運動を発生させることができ、それによって、ある程度ひいては完全にレンズモジュールが不意に生じる振れ動作による結像効果への悪影響を基本的に解消し、さらにレンズモジュールの良好な撮影品質を保証する。

同様に、レンズモジュールに不意な振れが出現する場合でも、第２レンズモジュール２が品質の良い写真を撮影可能にするために、好ましくは、第２レンズモジュール２内に第２防振アクチュエータ２３が含まれてもよく、第２防振アクチュエータ２３の構造は、第１防振アクチュエータの構造と同じであってもよい。第２防振アクチュエータ２３は、第２レンズ２１を収容するための第２収容空間２２を含み、それによって、結像装置の制御ユニットから発された防振信号を受信した後、第２レンズ２１を制御して対応する防振運動を発生させることで、レンズモジュールに出現する不意な振れ動作による第２レンズモジュール２の結像品質への悪影響を相殺する。

なお、本発明の具体的な内容を容易に説明及び限定するために、本発明におけるレンズはカメラレンズを指してもよく、携帯電話またはタブレットＰＣなどの携帯機器におけるカメラを指してもよいが、本明細書ではそれを区別しない。また、制御ユニットはレンズモジュール外に設けられてもよく、レンズモジュール内に設けられてもよいが、制御ユニットの実装位置に関わらず、制御ユニットとフォーカスアクチュエータおよび防振アクチュエータとの間は何れも通信接続の関係を有する。これにより、制御ユニットは、レンズモジュールがフォーカス動作を行う必要が生じることおよび防振ニーズが出現することを検出した場合、対応する信号、すなわち、フォーカス信号と防振信号とをフォーカスアクチュエータと防振アクチュエータに出力することができて、対応する動作をフォーカスアクチュエータと防振アクチュエータとに発生可能させて、オートフォーカスおよび防振目的を完成する。

さらに、レンズモジュール全体がより良い撮影効果を有するために、代替的に、第２レンズモジュール２内には虹彩絞りがさらに含まれてもよく、虹彩絞りを第２レンズ２１の光指向側、すなわち、光がレンズに入る前の位置に設けてもよい。我々に分かるように、製造済みのレンズについては、その直径を任意に変えることができないので、個別のレンズについては、その光入射量が固定であるが、レンズモジュールの光入射量を変えるために、レンズの一方側に多角形または円形などの形状であって面積が可変な孔状格子を追加することにより、レンズの光入射量を制御するという目的を達成することができ、このような構造が虹彩絞りであり、それはレンズの光入射量を変えることにより、効果および品質がより良い写真を撮影することができる。第２レンズモジュール２内に虹彩絞りを増加することにより、第２モジュール内の実装空間を十分に利用できるだけではなく、同時に、異なるシーンにおいて、ユーザまたは結像装置自体が虹彩絞りによって第２レンズモジュール２の光入射量を変えて写真の品質を最適にすることができる。例えば、外部光が相対的に暗い場合、虹彩絞りの光入射量を増加することにより、撮影品質を向上することができる。また、背景をぼかしまたはテーマを強調する必要があるシーンにおいて、虹彩絞りの光入射量を増加することを採用してもよい。長時間露光のものを撮影する必要があるとき、虹彩絞りの光入射量を減少することを採用してもよく、これによって、シャッタの時間を増加して、撮影品質を向上する。以上から分かるように、第２レンズモジュール２内に虹彩絞りを増加することにより、レンズモジュール全体が多種の光条件および多種の撮影シーンを両立させることができ、さらにレンズモジュールによって撮影される写真の品質を改善して、製品競争力を向上することができる。当然ながら、虹彩絞りと制御ユニットとの間は電気信号などの方式によって通信接続の目的を実現してもよく、制御ユニットは、画像の鮮鋭度または感光素子などの方式によってレンズモジュールの所在する環境のリアルタイム光状況を取得して、予め設けたアルゴリズム等により調節信号を虹彩絞りに発することで、虹彩絞りは、上記調節信号に応じて対応する動作を行って、第２レンズモジュール２の光入射量を変える。

当然ながら、第２レンズモジュール２内には他の部件が実装されてもよく、代替的に、第２レンズモジュール２内にはメカニカルシャッタが実装されてもよい。科学技術の進歩に伴い、コストが低く構造が簡単な電子式シャッタはますます普及しているが、メカニカルシャッタはその特有の構造および機能を有するため、依然として電子シャッタに完全に置き換えることができない。例えば、長時間露光が必要なシーンにおいて、電子シャッタを使用することはできない。また、電子シャッタが物理遮光を欠いており、その感光体が連続的に光に照射される状態にあり、かつ光を電気信号に変換して出力するので、たとえシャッタ動作が実行され始める時でも、感光体の感光体ユニット上には残留電荷もあり、それは画質へ悪影響を及ぼす。しかし、メカニカルシャッタの作業動作により、感光体は、一瞬で非照射環境にあることもあり、この瞬間で、感光体は、最適状態に初期化することができるため、幾つかの場合に、メカニカルシャッタの性能が電子シャッタより優れており、さらにレンズモジュール全体の結像品質を大幅に向上させる。具体的に、メカニカルシャッタとしては、純粋なメカニカル駆動またはメカニカルと電磁との協力駆動という２種類を採用してもよく、メカニカル駆動としては、メカニカル伝動、ばね遅延の方式を採用してシャッタの幕またはヒンジを駆動して動作させてもよい。電磁とメカニカルとの協力駆動の方式としては、メカニカル伝動、電磁トリガの方式を採用してシャッタの幕またはヒンジの動作を駆動する。レンズモジュールの組立過程において、第２レンズモジュール２の実際サイズに応じて、対応するサイズのメカニカルシャッタを第２レンズ２１の光指向側、すなわち、光が第２レンズ２１に入る側に実装してもよい。

さらに、レンズモジュールの実際設計および生産過程において、クライアントまたはユーザの異なるニーズに応じて、第１レンズモジュール１を標準レンズ、広角レンズ、超広角レンズおよび望遠レンズのうちの１つとして設けてもよく、これによって、第２レンズモジュール２とともに、異なる撮影効果を有するレンズモジュールを構成して異なる使用ニーズに適させる。好ましくは、第１レンズ１１と第２レンズ２１とはそれぞれ、焦点距離がｆ１の広角レンズと焦点距離がｆ２の望遠レンズであってもよく、広角レンズは、より良い視野範囲を得ることができ、望遠レンズは、焦点距離が長く、視角が小さく、このようなレンズの間の組み合わせで形成されるレンズモジュールは、より良い撮影効果を有する。より具体的に、より良い結像品質を与えるために、第１レンズ１１の焦点距離と第２レンズ２１の焦点距離とが条件式ｆ２／ｆ１≧２を満たすようにしてもよい。両者の組合せ過程の装着難易度を低減するために、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２の厚みを等しくしてもよく、異なる組付け環境に応じるために、等しくしなくてもよい。

代替的に、第２レンズモジュール２については、その焦点距離が一定であり、内部の実装空間が十分であるが、第２レンズモジュール２を広角レンズとして設計してもよい。通常に言えば、固定焦点広角レンズは、光入射量が相対的に大く、光が相対的に不足である場合でも、撮影作業もうまく完成できる。固定焦点広角レンズの最短フォーカス距離が相対的に小さいため、レンズモジュールは非常に近く被写体に接近することができ、大きな結像が得られ、その広角部分の結像効果が良い。対応的に、固定焦点広角レンズは、体積が相対的に小さく、重量が軽く、実装が便利で、空間が節約される。または、両者の組合せ過程の装着難易度を低減するために、第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２の厚みとを等しくしてもよい。

第２レンズモジュール２が固定焦点レンズであるため、その内部にフォーカスアクチュエータが設けられておらず、これは、第２レンズモジュール２のサイズが第１レンズモジュール１の外部と等しい場合において第２レンズモジュール２の残りの実装空間が相対的に大きいことを意味する。つまり、第２レンズモジュール２の予め設けることができる焦点距離の範囲も相対的に広い。代替的に、第２レンズモジュール２は、望遠レンズとして設けられてもよく、望遠レンズは、焦点距離が長く、視角が小さいため、遠い位置の対象に対してより優れた撮影効果を有する。同時に、望遠レンズは、被写界深度が相対的に小さいため、背景をより効率的にぼかしてフォーカス主体を強調することができる。また、望遠レンズが人物画像の透視において生じる変形量が相対的に小さいため、望遠レンズを用いて撮影された人物像がより鮮明であり、レンズモジュール全体は人物像撮影のシーンにおいてより優れた性能を有する。

上記何れか１項の実施例に係るレンズモジュールによれば、本発明は、結像装置をさらに提供し、当該結像装置は、制御ユニットと、画像受信ユニットと、上記何れか１項の実施例に係るレンズモジュールとを含み、制御ユニットは、マイクロコンピュータ、または画像やデータ処理機能を有する他の電子素子であってもよい。制御ユニットとフォーカスアクチュエータとの間は、電気信号の方式によって通信接続関係を確立してもよい。これによって、制御ユニットは、第１レンズモジュール１で形成された初期画像を分析や照合した後、フォーカス信号をフォーカスアクチュエータに発することができる。こうして、第１レンズ１１を連動させて変位するようにフォーカスアクチュエータを制御することで、第１レンズモジュール１の焦点距離を変えて、さらに結像品質を向上させる。対応的に、画像受信ユニットは、電気信号の方式によっても第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２とに通信接続されてもよい。第１レンズモジュール１がオートフォーカス機能を有するため、多くの場合にレンズモジュールによって撮影された対象のフォーカス動作を完成できる。撮影しようとする対象がレンズモジュールから相対的に遠く離れる場合に、ユーザは、結像装置の所在する位置を移動することで、焦点距離が固定である第２レンズモジュール２によって、撮影しようとする対象をその結像平面上においてより鮮明な画像を形成可能にさせる。これは、異なる撮影シーンまたは異なる撮影ニーズにおいて、画像受信ユニットが第１レンズモジュール１と第２レンズモジュール２で形成される画像を最適化処理して、品質及び効果が最良な最終画像を出力することができる。

以上の説明は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を制限するためのものではなく、当業者にとっては、本発明は様々な変更や変形を有してもよい。本発明の精神および原則内で行われる任意の補正、均等物による置換、改善などは何れも本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (7)

1. 結像装置に用いられるレンズモジュールであって、
   第１レンズモジュールと、第２レンズモジュールとを含み、
   前記第１レンズモジュールは、オートフォーカスモジュールであり、結像のための第１レンズと、前記第１レンズのオートフォーカスを駆動するためのフォーカスアクチュエータとを含み、前記フォーカスアクチュエータは、前記第１レンズを収容するための第１収容空間を含み、
   前記第２レンズモジュールは、固定焦点モジュールであり、第２レンズを含む、ことを特徴とするレンズモジュール。
2. 前記第１レンズの厚み方向に垂直な方向に沿って、前記第１レンズモジュールと前記第２レンズモジュールとは、並んで配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
3. 前記第１レンズモジュールは、防振のための第１防振アクチュエータをさらに含み、前記第１防振アクチュエータと前記フォーカスアクチュエータとは、一体的な構造である、ことを特徴とする請求項２に記載のレンズモジュール。
4. 前記第２レンズモジュールは、防振のための第２防振アクチュエータをさらに含み、
   前記第２防振アクチュエータは、前記第２レンズを収容するための第２収容空間を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
5. 前記第１レンズは、広角レンズであり、第１焦点距離（ｆ１）を有し、
   前記第２レンズは、望遠レンズであり、第２焦点距離（ｆ２）を有する、ことを特徴とする請求項３または４に記載のレンズモジュール。
6. ｆ２／ｆ１≧２を満たす、ことを特徴とする請求項５に記載のレンズモジュール。
7. 前記第１レンズモジュールと前記第２レンズモジュールとは、厚みが同じである、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。

Images