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光学镜头、镜头模组及电子设备

文献发布时间:2023-06-19 11:16:08


光学镜头、镜头模组及电子设备

技术领域

本申请涉及光学镜头领域,并且更具体地,涉及一种光学镜头、镜头模组及电子设备。

背景技术

高倍光学变焦始终是智能手机摄像的发展趋势,而受限于智能手机轻薄化的趋势,传统镜头模组结构将无法满足高倍光学变焦的要求,因此潜望式镜头走向了手机摄像头的舞台,让远距离变焦成为了可能。

图1是现有的潜望式镜头模组的结构示意图,潜望式镜头模组沿光轴S3方向分别包括直角棱镜1、长焦镜头组2、红外滤光元件3及电子感光器件4等。物侧的光线沿着Y方向(即手机的厚度方向)入射到棱镜1中,通过棱镜1的全反射面发生90°折转,沿着Z方向(即手机侧的长度方向)依次经过长焦镜头组2的会聚作用、红外滤光元件3的过滤作用之后,成像在电子感光器件4上。

如图1所示,现有的潜望式镜头模组的孔径光阑5通常设置在棱镜的像侧,并且沿着手机的厚度方向设置。由于孔径光阑的尺寸受到手机厚度的限制,使得当前的潜望式镜头模组不能满足消费者对大光圈和高成像质量的需求。

发明内容

本申请提供一种光学镜头、镜头模组及电子设备,能够设置更大的孔径光阑,从而能够增大镜头的光圈和衍射极限值,有利于提高镜头的成像质量。

第一方面,提供了一种光学镜头,包括第一镜群、孔径光阑以及第二镜群,其中,第一镜群,具有正光焦度,用于接收光线并对光线进行汇聚,第一镜群包括反射元件,反射元件用于对光线进行反射以将光线传输至第二镜群;孔径光阑,位于反射元件的物侧;第二镜群,包括多个透镜,第二镜群设置于第一镜群的像侧,第二镜群用于将光线成像在聚焦平面上。

本申请孔径光阑设置于反射元件的物侧,也就是说,孔径光阑设置在转折前的光路上,此时孔径光阑所在平面与手机厚度方向相垂直,孔径光阑的厚度不会受到手机厚度的限制,由此使得本申请实施例能够设置更大尺寸的孔径光阑。

在该基础上,由于第二镜群中的多个透镜的尺寸仍然会受到手机厚度的限制,透镜的尺寸无法被设置的更大,因此,本申请的第一镜群具有正的光焦度,能够将光线收敛聚焦以后反射至第二镜群内,从而有利于缩小第二镜群内多个透镜的光学有效径。

本申请提供的光学镜头,能够设置更大尺寸的孔径光阑,进而能够获得更大的入瞳直径,在镜头焦距一定的情况下,能够获得更小的光圈F值,即能够获得更大的光圈和衍射极限值,从而有利于改善潜望式光学镜头的成像质量。

在一种可能的设计中,反射元件具有正光焦度。以上设置的好处是,可以减少设置镜片的数量,降低镜头设计的复杂度,以及节约成本。

在一种可能的设计中,反射元件包括反射面,反射面为球面、非球面或者自由曲面中的任意一种,反射面具有正光焦度。

在一种可能的设计中,反射元件为棱镜,所述棱镜包括所述反射面、以及入射面和出射面,所述入射面为球面或者非球面,所述出射面为球面或者非球面。

在本申请实施例中,反射面、入射面、出射面均为曲面,均具有一定的光焦度,通过上述三个面的光焦度合理分配,能够使得棱镜整体具有正的光焦度。此外,还可以通过对反射面、入射面的光焦度的合理分配,以压缩光线宽度,控制出射面的外径,进而能够控制棱镜的在手机厚度方向的高度。

在一种可能的设计中,反射元件为曲面反射镜。相对于棱镜,曲面反射镜只有一个反射面,而没有入射面和出射面,从而有利于减少光学镜头的面间反射鬼影,提高了镜头的透光率,从而能够提高了镜头的成像质量。此外,相对于棱镜,曲面反射镜重量更轻,从而能够降低镜头模组中作动器设计和制造的难度。

在一种可能的设计中,多个透镜包括从物侧到像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜。

在其他实施方式中,第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜也可以按照其他方式分配光焦度,本申请对此不做限定。例如,第一透镜可以具有负光焦度,第二透镜可以具有负光焦度,第三透镜可以具有正光焦度,第四透镜可以具有正光焦度。

可选地,第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜中的每个表面可以均采用非球面面型,非球面面型具有更佳的曲率半径特性,具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点,从而能够提高成像质量。在其他实施方式中,各个透镜也可以根据需要选择其他面型,本申请对此不作限定。

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的材质可以相同,也可以不同,本申请对此不做限定。

例如,第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜可采用相同的材料制成,这样,各个透镜的光学性质接近,从而有助于降低光学镜头的工程实现难度。

可选地,各个透镜的材质可以是树脂、塑料、玻璃等中的任意一种。

在一种可能的设计中,第一镜群还包括第五透镜,第五透镜位于反射元件的物侧,第五透镜具有正光焦度或者负光焦度。第一镜群包括第五透镜和反射元件,第一镜群具有正光焦度,也就是说,第五透和棱镜的总的光焦度为正,在第五透镜和反射元件的共同作用下,能够将入射的光线进行汇聚并且反射至第二镜群内,本申请并不对第五透镜和反射元件光焦度为正还是为负进行限定。

在一种可能的设计中,孔径光阑设置于第五透镜的物侧,或者,孔径光阑设置于第五透镜和反射元件之间,或者,孔径光阑设置于第五透镜上。

在一种可能的设计中,第五透镜和反射元件之间通过光学胶连接。

在一种可能的设计中,反射面上设置高反射膜层。为了提高成像质量,可以在反射面上设置高反射膜层。具体地,反射面可以采用高反射膜层设计,膜层厚度通常在层以上,根据系统设计定义的反射率要求,可以扩展到更多的膜层。

可选地,反射面的反射率可以要求在可见光带宽范围内95%以上,对紫外和近红外不做反射率约束。

可选地,考虑到光学系统对近红外和紫外光的截止能力,可以把反射面的膜层设计为具备可见光(380nm~780nm)高反射的特性,紫外波段(380nm以下)和近红外波段(780nnm以上)高透射的特性,从而能够减少非可见光进入到图像传感器中,提高成像的质量。

在一种可能的设计中,反射元件由树脂材料构成。反射元件由树脂材料构成,由此能够控制反射元件的重量,降低镜头模组中作动器设计和制造的难度。此外,根据注塑成型的工艺特点,树脂材料可以实现高精度要求的球面、非球面以及自由曲面等面型,能够满足本申请对反射元件的面型要求。

在一种可能的设计中,光学镜头还包括红外滤光片,红外滤光片设置于第二镜群的像侧。红外滤光片用于实现对红外线进行截止、滤光等,红外滤光片例如可以为白玻璃滤光片或者蓝玻璃滤光片等。

在一种可能的设计中,光学镜头还包括镜筒,镜筒用于设置该多个透镜。

第二方面,提供了一种镜头模组,包括图像传感器和前述第一方面中任一种设计所提供的光学镜头,该光学镜头用于将光线成像至图像传感器。

可选地,图像传感器200可以是互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)图像传感器或者电荷耦合元件(charge coupled cevice,CCD)图像传感器。

可选地,镜头模组还可以包括固定器(holder)、自动聚焦驱动组件、线路板、连接器、以及周边电子元件等元件。

第三方面,提供了一种电子设备,电子设备包括前述第二方面提供的镜头模组。

可选地,该电子设备还包括壳体和显示屏,显示屏安装于壳体上,壳体内形成有容置空间,镜头模组可以安装于该容置空间内,显示屏能够用于显示镜头模组拍摄的图片或者视频。

可选地,壳体可以是为金属壳体,比如镁合金、不锈钢等金属。此外,还可以是塑胶壳体、玻璃壳体、陶瓷壳体等,但不限于此。

可选地,显示屏可以是发光二极管(light emitting diode,LED)显示屏、液晶(liquid crystal display,LCD)显示屏或者有机发光二极管(organic light-emittingdiode,OLED)显示屏等,但不限于此。

可选地,壳体内还可以包括其他器件,例如电池、闪光灯、指纹识别模组、听筒、电路板、传感器等,但不限于此。

可选地,电子设备可以为具有摄像或拍照功能的终端设备,例如手机、平板电脑、手提电脑、摄像机、录像机、照相机、智能机器人或其他形态的具有拍照或摄像功能的设备。

附图说明

图1是现有的潜望式镜头模组的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的光学镜头的一例的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的光学镜头的又一例的结构示意图。

图4是本申请实施例提供的光学镜头的再一例的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的光学镜头的再一例的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的镜头模组的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。

以下,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

还需说明的是,本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。

为方便理解,下面先对本申请所涉及的技术术语进行解释和描述。

镜头:是利用透镜的折射原理,使景物光线通过镜头,在聚焦平面上形成清晰的影像的部件。

光轴:为光学系统传导光线的方向,参考中心视场的主光线。对于对称透射系统,一般与光学系统旋转中心线重合。对于离轴和反射系统,光轴也会呈现为折线。

物侧、像侧:以透镜为界,被摄物体所在的一侧为物侧,透镜靠近物侧的表面可以称为物侧面;以透镜为界,被摄物体的图像所在的一侧为像侧,透镜靠近像侧的表面可以称为像侧面。

焦距(focal length):也称为焦长,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时,透镜或透镜组的光学中心至焦点的距离,也可以理解为透镜或透镜组的光学中心至焦平面的垂直距离。从实用的角度可以理解为镜头中心至成像平面的距离。

光焦度(focal power):等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差,它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度常用字母

光焦度表征光学系统对入射平行光束的屈折本领。

光阑(diaphragm):指用来限制成像光束大小或成像空间单位的光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障。

孔径光阑(aperture stop,STO):是限制轴上点成像光束中边缘光线的最大倾角的光阑,即入射孔径角最小的光阑。

入瞳:入瞳是限制入射光束的有效孔径,是孔径光阑对前方光学系统所成的像。入瞳和出瞳相对应,把孔径光阑在物空间的共轭像称为“入瞳”,入瞳的位置和直径代表了入射光束的位置和口径。

光圈(aperture):是用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小用F/数值表示。

光圈F值:等于镜头焦距除以入瞳直径。在镜头焦距不变的情况下,入瞳直径越大,则光圈越大,光圈F值越小,进光量越多,画面比较亮,主体背景虚化越大;相反,入瞳直径越小,则光圈越小,光圈F值越大,进光量越少,画面比较暗,主体前后越清晰。

光学总长(total track length,TTL):指从镜筒头部至成像面的总长度,是形成相机高度的主要因素。

衍射极限(diffraction limit):是指一个理想物点经光学系统成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像点,而是得到一个夫朗和费衍射像。由于一般光学系统的口径都是圆形,夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。这样每个物点的像就是一个弥散斑,两个弥散斑靠近后就不好区分,这样就限制了系统的分辨率,这个斑越大,分辨率越低。

在光学系统中,镜头影响着成像质量,而镜头的一个关键指标即为光圈F值,光圈F值直接影响摄像头的夜景、抓拍、背景虚化、视频等核心功能。由于使用大光圈(光圈F值更小)镜头拍摄时可以增加照片的虚化背景并突显主体,还可以提高快门速度和对焦速度,并具有较好的成像质量,因此大光圈/超大光圈会是手机摄像头的主流趋势。

要想获得较大的光圈以获得更好的成像质量,需要设置较大尺寸的孔径光阑,然而,如背景技术所述,现有的潜望式镜头的孔径光阑通常沿着手机的厚度方向设置(即沿着图1中的Y方向设置),这与消费者对超薄手机的需求构成矛盾。

换句话说,现有的潜望式镜头由于受到手机厚度的限制,无法设置尺寸更大的孔径光阑,由此使得光圈的尺寸也受到限制,影响了镜头的成像质量。

本申请实施例提供一种光学镜头、镜头模组及电子设备,能够解决现有潜望式镜头中孔径光阑受限的问题,使得本申请提供的镜头可以具有更大的孔径光阑,从而能够增大镜头的光圈和衍射极限值,有利于提高镜头的成像质量。

第一方面,本申请实施例首先提供一种光学镜头。图2是本申请实施例提供的光学镜头100的结构示意图。

如图2所示,本申请实施例提供的光学镜头100包括孔径光阑10、第一镜群20、以及第二镜群30。

其中,第一镜群20具有正光焦度,用于接收光线并对光线进行汇聚,第一镜群20包括反射元件(例如图1中的棱镜21),反射元件用于对光线进行反射以将光线传输至第二镜群30。

孔径光阑10位于反射元件的物侧;

第二镜群30包括多个透镜,第二镜群30设置于第一镜群20的像侧,第二镜群30用于将光线成像在聚焦平面上。

在本申请实施例中,第一镜群20能够将对光线进行汇聚并且将光线反射至成像透镜组30内,本申请对第一镜群20包括的镜片形态、数量等并不限定,只要能够达到上述功能的一个镜片或者多个镜片的组合均应当在本申请的保护范围内,也就是说,在本申请中,第一镜群20可以只包括一个镜片。在这里,镜片至少包括透镜和反射镜。

容易理解的,第一镜群20除了包括至少一个反射元件之外,还应当包括至少一个具有正光焦度的镜片,在一些实施例中,该反射元件和具有正光焦度的镜片可以是同一个光学镜片,例如下文中即将详细介绍的图2中的具有正光焦度的棱镜21,该棱镜21能够反射光线的同时,也能够对光线起到汇聚作用。以上设置的好处是,可以减少设置镜片的数量,降低镜头设计的复杂度,以及节约成本。

在本申请实施例中,孔径光阑10设置于反射元件的物侧,也就是说,孔径光阑10设置在转折前的光路上,此时孔径光阑10所在平面与手机厚度方向相垂直(即垂直于图2中Y方向),孔径光阑10的厚度不会受到手机厚度的限制,由此使得本申请实施例能够设置更大尺寸的孔径光阑10。

在该基础上,由于第二镜群30中的多个透镜的尺寸仍然会受到手机厚度的限制,透镜的尺寸无法被设置的更大,因此,本申请的第一镜群20具有正的光焦度,能够将光线收敛聚焦以后反射至第二镜群30内,从而有利于缩小第二镜群30内多个透镜的光学有效径。

本申请实施例提供的光学镜头,能够设置更大尺寸的孔径光阑10,进而能够获得更大的入瞳直径,在镜头焦距一定的情况下,能够获得更小的光圈F值,即能够获得更大的光圈和衍射极限值,从而有利于改善潜望式光学镜头100的成像质量。

下面结合附图2对本申请实施例提供的光学镜头100进行详细介绍。

在本申请实施例中,第一镜群20包括反射元件,该反射元件为棱镜21。更进一步的,棱镜21具有正光焦度,能够将光线进行汇聚并且反射至成像透镜组30内。

具体地,如图2所示,光学镜头100包括沿着光轴S3从物侧S1到像侧S2依次设置的孔径光阑10、棱镜21以及第二镜群30。

孔径光阑10的有效通光口的形状可为圆形,有效通光口的面可以垂直于光轴S3,并且有效通光口的中心可以位于光轴S3上。孔径光阑10可采用铝合金、铍铝合金、钛合金、铝、铍等中的任意一种材料制成。

在本申请实施例中,棱镜21可以以任何需要的角度设置以弯折光路。棱镜21可设置成使得入射光路发生预设度数(例如但不限于90度)的偏折,例如,使得入射光路由沿竖直光轴(如,图1中的Y方向)传播转为沿水平光轴传播(如,图1中的Z方向)。

棱镜21还具有正光焦度,能够将入射的光线收敛聚焦以后偏转至成像透镜组30内。

如图2所示,在本申请实施例中,棱镜21包括能够反射光线的反射面21a、面向物侧的入射面(即物侧面)21b、面向像侧的出射面(即像侧面)21c。

可选地,反射面21a、入射面21b、出射面21c中的至少一个应当具有正光焦度,从而能够满足棱镜21具有正光焦度的要求。

本申请实施例对棱镜21的三个侧面的面型并不做限定,只要能够满足棱镜21整体具有正光焦度即可。

例如,反射面21a、入射面21b、出射面21c中的至少一个为曲面。

再例如,反射面21a可以为曲面,而入射面21b和出射面21c可以为平面。

再例如,反射面21a可以为平面,而入射面21b和出射面21c中的至少一个可以为曲面。

在本申请实施例中,反射面21a、入射面21b、出射面21c均为曲面,均具有一定的光焦度,通过上述三个面的光焦度合理分配,能够使得棱镜21整体具有正的光焦度。

此外,本申请实施例还可以通过对反射面21a、入射面21b的光焦度的合理分配,以压缩光线宽度,控制出射面21c的外径,进而能够控制棱镜21的在手机厚度方向的高度。

可选地,反射面21a可以为球面、非球面或者自由曲面等面型中的任意一种。

可选地,入射面21b可以为球面或者非球面面型。

可选地,出射面21c可以为球面或者非球面面型。

在本申请实施例中,各表面的非球面面型方程可以为:

其中,z是非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r是非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c是曲率;k是圆锥系数;A至J是非球面系数。

在本申请实施例中,各表面的自由曲面面型方程可以为:

其中:z是光学表面的矢高;k为圆锥系数;c为曲率;r为光轴方向的半径高度,有r

在本申请实施例中,为了提高成像质量,可以在反射面21a上设置高反射膜层。具体地,反射面21a可以采用高反射膜层设计,膜层厚度通常在4层以上,根据系统设计定义的反射率要求,可以扩展到更多的膜层。

可选地,反射面21a的反射率可以要求在可见光带宽范围内95%以上,对紫外和近红外不做反射率约束。

可选地,考虑到光学系统对近红外和紫外光的截止能力,可以把反射面21a的膜层设计为具备可见光(380nm~780nm)高反射的特性,紫外波段(380nm以下)和近红外波段(780nnm以上)高透射的特性,从而能够减少非可见光进入到图像传感器中,提高成像的质量。

此外,当孔径光阑增大时,棱镜21的尺寸也随之增大,导致棱镜21的重量增加,需要更大推力的作动器(actuator),由此增加了作动器的设计难度。针对该问题,本申请实施例采用树脂材料来取到传统的玻璃材料来制作棱镜21。

本申请实施例提供的棱镜21由树脂材料构成,由此能够控制棱镜21的重量,降低镜头模组中作动器设计和制造的难度。此外,根据注塑成型的工艺特点,树脂材料可以实现高精度要求的球面、非球面以及自由曲面等面型,能够满足本申请对棱镜21的面型要求。

在本申请实施例中,棱镜21接收到光线后,将光线进行汇聚并且反射至第二镜群30内,第二镜群30能够将进入的光线成像在图像传感器的聚焦平面上。

本申请对第二镜群30的透镜数量,以及每个透镜的相关配置参数等不做限定。

如图2所示,在本申请实施例中,本申请实施例的第二镜群30包括四个透镜,分别为沿着光轴S3从物侧S1至像侧S2依次设置的第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34。其中,各个透镜的中心可以位于光轴S3上,各个相邻透镜之间均可具有空气间隔。容易理解的,在其他实施例中,第二镜群30根据需要也可以包括更多或者更少的透镜。

在本申请实施例中,第一透镜31可以具有负光焦度,第二透镜32可以具有正光焦度,第三透镜33可以具有负光焦度,第四透镜34可以具有正光焦度。

在其他实施例中,第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34也可以按照其他方式分配光焦度,本申请对此不做限定。例如,第一透镜31可以具有负光焦度,第二透镜32可以具有负光焦度,第三透镜33可以具有正光焦度,第四透镜34可以具有正光焦度。

在本申请实施例中,第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34中的每个表面可以均采用非球面面型,非球面面型具有更佳的曲率半径特性,具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点,从而能够提高成像质量。在其他实施例中,各个透镜也可以根据需要选择其他面型,本申请对此不作限定。

第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34的材质可以相同,也可以不同,本申请对此不做限定。

例如,第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34可采用相同的材料制成,这样,各个透镜的光学性质接近,从而有助于降低光学镜头100的工程实现难度。

可选地,各个透镜的材质可以是树脂、塑料、玻璃等中的任意一种。

需要说明的是,图2中透镜的形状、尺寸、厚度以及物侧面与像侧面的凹凸程度等仅仅是示意性的,对本申请实施例不造成任何限定。

如图2所示,在本申请实施例中,光学镜头100还包括镜筒40,该镜头40能够用于设置第二镜群30的四个透镜。

如图2所示,为了提高成像质量,在第二镜群30的像侧还设置红外滤光片50,用于实现对红外线进行截止、滤光等,红外滤光片50例如可以为白玻璃滤光片或者蓝玻璃滤光片等。

本申请实施例提供的光学镜头100的组装过程中,棱镜21与第二镜群30构成系统的成像组,需要通过精密组装工艺保障组装的良率。在光机结构上可以采用分离式的结构形式,即把第二镜群30的四个透镜设计成群组G2,棱镜21与孔径光阑10设计成群组G1。考虑系统光学性能对G1与G2群组的相对偏心、倾斜以及空气间隔比较敏感,需要引入主动式校准(active alignment,AA)工艺完成群组G1和G2的组装,然后与红外滤光片50、图像传感器等进行二次主动式校准。

在组装过程也可以采用其他顺序,可以把群组G2与红外滤光片50、图像传感器进行组装,由于群组G2不具备独立的光学性能,这两组之间的组装结果无法检测光学性能。在上述基础上增加群组G1,进行主动校准工艺,并检测整体的光学性能。

图3示出了本申请又一实施例的光学镜头100的示意图。参阅图3,本实施例与图2所示的实施例大致相同,不同的是,本实施例提供的第一镜群20包括反射元件,并且反射元件为曲面反射镜22。

具体地,相比于前述图2所示的实施例,本实施例中反射元件为曲面反射镜22,该曲面反射镜22具有正光焦度,同样能够将入射的光线进行汇聚并且反射至第二镜群30内。

可选地,曲面反射镜22可以为球面反射镜、非球面反射镜或者自由曲面反射镜等中的任意一种。该曲面反射镜22包括反射面22a,即该反射面22a的面型可以为球面、非球面或者自由曲面等面型中的任意一种。

相对于图2所示的实施例,本实施例反射元件为曲面反射镜22,相对于前述的棱镜21,本实施例只有一个反射面22a,而没有入射面和出射面,从而有利于减少光学镜头100的面间反射鬼影,提高了镜头的透光率,从而能够提高了镜头的成像质量。此外,相对于棱镜21,曲面反射镜22重量更轻,从而能够降低镜头模组中作动器设计和制造的难度。

可选地,为了进一步降低曲面反射镜22的重量,曲面反射镜22可以由树脂材料构成,并且,为了满足反射面面型的高精度要求,可以通过注塑工艺形成上述曲面反射镜22。

可选地,为了提高成像质量,可以在反射面22a上设置高反射膜层。

本申请实施例提供的光学镜头100的组装过程中,曲面反射镜22与与第二镜群30构成系统的成像组,需要进行分群的精密组装。在光机结构上进行分离式结构设计,由于曲面反射镜22形状为非旋转对称型,因此需要把曲面反射镜22单独组装。如可以把系统结构分成三群,即孔径光阑设计成群组G1,曲面反射镜22设计成群组G2,第二镜群30设计成群组G3。群组G3与近红外滤光片、图像传感器进行组装,然后再装入群组G2,该状态下的临时镜头不具备独立的光学性能,无法检测系统的光学性能。在上述基础上,增加群组G1,需要引入主动式校准工艺完成群组G1与群组G2和G3的精密组装,主要解决相对偏心、倾斜与空间间隔等组装问题。

图4示出了本申请再一实施例的光学镜头100的示意图。参阅图4,本实施例与图2、3所示的实施例大致相同,不同的是,本实施例提供的第一镜群20包括反射元件和第五透镜,并且反射元件为棱镜21。

具体地,相比于前述图2、3所示的实施例,本实施例中第一镜群20包括第五透镜23和棱镜21,第一镜群20具有正光焦度,也就是说,第五透镜23和棱镜21的总的光焦度为正,在第五透镜23和棱镜21的共同作用下,能够将入射的光线进行汇聚并且反射至第二镜群30内。

在本实施例中,只需要满足第五透镜23和棱镜21的总的光焦度为正即可,而无需对第五透镜23和棱镜21各自的光焦度是正光焦度还是负光焦度进行限制。

例如,棱镜21为正光焦度,第五透镜23为负光焦度。

再例如,棱镜21为正光焦度,第五透镜23也为正光焦度。

再例如,棱镜21为负光焦度,第五透镜23为正光焦度。

可选地,第五透镜23可以设置在棱镜21的物侧,也可以设置在棱镜21的像侧。

如图4所示,在本实施例中,第五透镜23设置于棱镜21的物侧。当第五透镜23设置于棱镜21的物侧时,本申请并不对第五透镜23和孔径光阑10的在光轴上的前后顺序进行限定。

可选地,如图4所示,在本实施例中,孔径光阑10设置于第五透镜23的物侧。在其他实施例中,孔径光阑10也可以设置于第五透镜23和棱镜21之间,或者,孔径光阑10也可以设置于第五透镜23上,即二者可以并排设置。

相对于前述实施例,本实施例的第一镜群20还包括一个能够提供光焦度的第五透镜23,从而能够增加棱镜23光学设计的灵活性,降低棱镜23的设计难度,棱镜23的各个面可以更加灵活的选择合适的面型以及外径。

例如,可以通过第五透镜23的物侧面和像侧面、棱镜23的反射面23a和入射面23b在内一共四个面的曲率半径的组合,来压缩光线宽度,控制棱镜23的出射面23c的外径,进而能够对棱镜23在手机厚度方向(即图4中Y方向)的高度进行控制。

可选地,第五透镜23和棱镜21之间可以通过光学胶(optically clear adhesive,OCA)连接,从而有利于改善光学镜头100的色差。光学胶是一种无基体材料的双面贴合胶带,具有无色透明、高透光性(全光穿透率>99%)、高黏着力、耐高温、抗紫外线等特点,且具有受控制的厚度,能提供均匀的间距,长时间使用不会产生黄化、剥离及变质的问题。

应理解,本申请并不对第一镜群20所包含的镜片数量进行限定,前述图2和图3所示的实施例第一镜群20包括一个反射元件,本实施例中第一镜群20包括一个反射元件和一个透镜,在其他实施例中,第一镜群20也可以包括更多的镜片,例如可以包括一个反射元件和多个透镜。

本申请实施例提供的光学镜头100的组装过程中,第五透镜23、棱镜21与第二镜群30构成镜头的成像组,需要进行分群的精密组装。在光机结构上进行分离式结构设计,由于棱镜21与第五透镜23进行光学胶合,组成群组G1,第二镜群30设计成群组G2。棱镜21与第五透镜23的光学胶合过程需要精确控制两元件的光学偏心和倾斜等指标,对光学胶合工艺精度要求较高。群组G2与前端的群组G1进行主动式校准组装,优化这两群间的相对偏心和倾斜以及空间间隔等参数,组成具备光学性能的光学镜头。光学镜头与红外滤光片50、图像传感器等进行二次主动式校准,完成光学镜头的组装。

在组装过程也可以采用其他顺序,可以把群组G2与红外滤光片50、图像传感器进行组装,由于临时镜头不具备独立的光学性能,因此组装结果无法检测光学性能。在上述基础上增加第五透镜23和棱镜21的光学胶合件群组G1,进行主动校准工艺,获得完整的光学性能。

图5示出了本申请再一实施例的光学镜头100的示意图。参阅图5,本实施例与图2-4所示的实施例大致相同,不同的是,本实施例提供的第一镜群20包括反射元件和第五透镜,并且反射元件为曲面反射镜22。

具体地,相比于前述图2-4所示的实施例,本实施例中第一镜群20包括第五透镜23和曲面反射镜22,第一镜群20具有正光焦度,也就是说,第五透镜23和曲面反射镜22的总的光焦度为正,在第五透镜23和曲面反射镜22的共同作用下,能够将入射的光线进行汇聚并且反射至第二镜群30内。

在本实施例中,只需要满足第五透镜23和曲面反射镜22的总的光焦度为正即可,而无需对第五透镜23和曲面反射镜22各自的光焦度是正光焦度还是负光焦度进行限制。

例如,曲面反射镜22为正光焦度,第五透镜23为负光焦度。

再例如,曲面反射镜22为正光焦度,第五透镜23也为正光焦度。

再例如,曲面反射镜22为负光焦度,第五透镜23为正光焦度。

可选地,第五透镜23可以设置在曲面反射镜22的物侧,也可以设置在曲面反射镜22的像侧。

如图5所示,在本实施例中,第五透镜23设置于曲面反射镜22的物侧,孔径光阑10设置于第五透镜23的物侧。在其他实施例中,孔径光阑10也可以设置于第五透镜23和曲面反射镜22之间,或者,孔径光阑10也可以设置于第五透镜23上,即二者可以并排设置。

本申请实施例提供的光学镜头100的组装过程中,第五透镜23、曲面反射镜22与第二镜群30构成镜头的成像组,需要进行分群的精密组装。在光机结构上进行分离式结构设计,由于曲面反射镜22位于第五透镜23和第二镜群30之间,且曲面反射镜22的形状为非旋转对称型,因此需要把曲面反射镜22单独组装。如可以把系统结构分成三群,即第五透镜23与孔径光阑10设计成群组G1,曲面反射镜22设计成群组G2,第二镜群30设计成群组G3。群组G3与红外滤光片50、图像传感器进行组装,然后再装入群组G2,该状态下的临时镜头不具备独立的光学性能,无法检测系统的光学性能。在该基础上,增加群组G1,需要引入主动式校准工艺完成群组G1与临时镜头的精密组装,主要解决相对偏心、倾斜与空间间隔等组装问题。

另一方面,本申请实施例还提供了一种镜头模组500,图6是本申请实施例提供的镜头模组500的结构示意图。

如图6所示,该镜头模组500包括图像传感器200和前述任一实施例提供的光学镜头100,光学镜头100用于将光线成像至图像传感器200。

具体地,镜头100用于形成被摄体的光信号并反映到图像传感器200,图像传感器200于将对应于被摄体的光信号变换为图像信号。图像传感器200可以是互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)图像传感器或者电荷耦合元件(charge coupled cevice,CCD)图像传感器,图像传感器200主要用于对光线的光信号进行光电转换以及模拟信号/数字信号(Analog/Digital,A/D)转换,从而输出用于显示屏等显示单元显示的图像数据。

由于镜头模组500采用了上述任意一实施例的光学镜头100,因此使得镜头模组500也具有与光学镜头100相应的技术效果,在此不再赘述。

可选地,镜头模组500还可以包括固定器(holder)、自动聚焦驱动组件、线路板、连接器、以及周边电子元件等元件中部分或全部元件(图中未示出)。固定器可以来固定镜头,自动对焦驱动组件可以包括音圈马达、驱动集成电路等,用于对镜头进行自动对焦或光学防抖。线路板可以是柔性电路板(flexible printed circuit,FPC)或印刷电路板(printedcircuit board,PCB),用于传输电信号,其中,FPC可以是单面柔性板、双面柔性板、多层柔性板、刚柔性板或混合结构的柔性电路板等。对于镜头模组500还可能包括的其他元件在此不再一一详述。

再一方面,本申请实施例还提供了一种电子设备,图7是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

图7中的(a)和(b)部分分别是电子设备的正面视图和背面视图,如图7所示,该电子设备包括前述实施例提供的镜头模组500,此外,还包括壳体600和显示屏700,显示屏700安装于壳体600上,壳体600内形成有容置空间,镜头模组500可以安装于该容置空间内,显示屏700能够用于显示镜头模组500拍摄的图片或者视频。

可选地,壳体600可以是为金属壳体,比如镁合金、不锈钢等金属。此外,还可以是塑胶壳体、玻璃壳体、陶瓷壳体等,但不限于此。

可选地,显示屏700可以是发光二极管(light emitting diode,LED)显示屏、液晶(liquid crystal display,LCD)显示屏或者有机发光二极管(organic light-emittingdiode,OLED)显示屏等,但不限于此。

可选地,壳体600内还可以包括其他器件,例如电池、闪光灯、指纹识别模组、听筒、电路板、传感器等,但不限于此。

可选地,电子设备可以为具有摄像或拍照功能的终端设备,例如手机、平板电脑、手提电脑、摄像机、录像机、照相机、智能机器人或其他形态的具有拍照或摄像功能的设备。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

相关技术
  • 光学镜头、镜头模组及电子设备
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06120112860781