本技術(shù)涉及電子設備,特別涉及一種光學鏡頭、攝像模組及電子設備。
背景技術(shù):
1、相對于畫質(zhì)有損失的數(shù)碼變焦(digital?zoom),光學變焦(optical?zoom)的畫質(zhì)是無損的,能夠顯著提高成像質(zhì)量,已成為電子設備拍照性能提升的一個關鍵研究方向。目前,為了實現(xiàn)手機等便攜式電子設備的光學變焦功能,通常在電子設備的內(nèi)部設置多個攝像模組,不同攝像模組的焦距不同,電子設備可以根據(jù)用戶拍攝距離的遠近在該多個攝像模組中進行模組切換,以實現(xiàn)接力式的光學變焦功能。
2、然而,對于上述光學變焦方案,多個攝像模組會占用設備較大的內(nèi)部空間,不利于電子設備的輕薄化設計,也會導致實施成本大大增加。此外,由于不同攝像模組的圖像傳感器的畫質(zhì)、顏色和亮度等可能存在不同,這還會導致變焦過程中畫面的變化比較突兀,影響用戶的使用體驗。因此,亟需提供其他光學變焦方案來解決這方面相關的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本技術(shù)實施例提供了一種光學鏡頭、攝像模組及電子設備,通過對光學鏡頭的結(jié)構(gòu)進行改進,使用單個攝像模組即可實現(xiàn)光學變焦功能,能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的多模組接力式光學變焦方案的諸多不足。
2、第一方面,提供了一種光學鏡頭,包括:第一透鏡組、第二透鏡組、導光模塊以及后透鏡組,所述光學鏡頭包括第一成像模式與第二成像模式,其中,所述第一透鏡組和所述第二透鏡組設置于所述導光模塊的物側(cè);當所述光學鏡頭處于所述第一成像模式時,所述導光模塊用于將來自于所述第一透鏡組的第一光線反射至所述后透鏡組,當所述光學鏡頭處于所述第二成像模式時,所述導光模塊用于將來自于所述第二透鏡組的第二光線反射至所述后透鏡組,在所述第一成像模式與所述第二成像模式下所述光學鏡頭具有不同的有效焦距;所述后透鏡組包括沿著物側(cè)到像側(cè)方向依次排列的第三透鏡組和第四透鏡組,所述第三透鏡組和所述第四透鏡組中的至少一個鏡組為可沿光軸移動的對焦透鏡組。
3、本技術(shù)實施例提供的光學鏡頭包括第一透鏡組、第二透鏡組、導光模塊以及后透鏡組,其中,第一透鏡組和第二透鏡組作為前透鏡組被并列設置于導光模塊的物側(cè),后透鏡組被設置于導光模塊的像側(cè)。導光模塊能夠選擇性的將來自于第一透鏡組或者第二透鏡組的光線傳輸至后透鏡組,使得光學鏡頭能夠通過第一透鏡組或者第二透鏡組進行成像,即使得光學鏡頭能夠進入第一成像模式或者進入第二成像模式,而在第一成像模式下與在第二成像模式下光學鏡頭具有不同的有效焦距,即后透鏡組接收來自于不同的前透鏡組的光線時光學鏡頭具有不同的有效焦距,由此使得光學鏡頭具有光學變焦能力,光學鏡頭在不同的拍攝場景下能夠使用不同的焦距(即使用不同的前透鏡組,或者進入不同的成像模式)進行拍攝,可以獲得更高質(zhì)量的圖像,光學鏡頭的場景適應性更好,用戶的拍攝體驗得到極大改善。
4、在該基礎之上,通過單個攝像模組即可實現(xiàn)光學變焦功能,由此解決了現(xiàn)有只能通過多個攝像模組接力才可以實現(xiàn)光學變焦導致的實施成本高、占用體積大等問題。此外,來自于不同的前透鏡組的光線能夠被投射至同一個圖像傳感器上,在實現(xiàn)光學變焦的同時,由于不存在多個圖像傳感器間切換的問題,因而不會導致變焦過程突兀,進而保證了用戶體驗。
5、本技術(shù)實施例提供的光學鏡頭的后透鏡組包括第三透鏡組和第四透鏡組,其中的至少一個鏡組為可沿光軸進行前后移動的對焦透鏡組。由此使得光學鏡頭還具有自動對焦的功能,使光學鏡頭既可以實現(xiàn)遠距離長焦拍攝,并且還具有較強的近景(微距)拍攝能力,實現(xiàn)遠景到近景下的廣物距成像,且具有較高的成像質(zhì)量,成像清晰度高。
6、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第三透鏡組的焦距為f3,在所述第二成像模式下所述光學鏡頭由對焦于無窮遠處切換至對焦于微距時所述第三透鏡組需要向物側(cè)移動的距離為lm,所述光學鏡頭由所述第二成像模式切換至所述第一成像模式時,所述第三透鏡組需要移動的對焦距離為l1,其中,f3、lm以及l(fā)1滿足:2<f3/(lm+l1)<15。
7、本技術(shù)實施例通過對相關參數(shù)進行以上約束,能夠兼顧光學鏡頭的尺寸(長度)以及拍攝效果。通過以上約束,一方面能夠使光學鏡頭不至于太長,這樣可以空出空間方便電子設備進行小型化設計,另一方面,不僅能夠使光學鏡頭實現(xiàn)長焦拍攝和微距拍攝功能,并且微距拍攝下具有較大的放大倍率,使光學鏡頭具有較佳的成像效果。
8、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第二透鏡組、所述第三透鏡組以及所述第四透鏡組的焦距分別為f2、f3、f4,其中,f2、f3、f4滿足:0.5<(f3-f4)/f2<5。
9、本技術(shù)通過對各個鏡組的焦距進行以上約束,能夠平衡兩種成像模式下的像差和色差,使得兩種成像模式下光學鏡頭均能夠具有較佳的成像效果。并且使得模式切換前后(即變焦過程中)畫面不會發(fā)生突變,由此能夠提高用戶的使用體驗。
10、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第一透鏡組和所述第二透鏡組的焦距不相同。
11、通過以上設置,光學鏡頭在通過第一透鏡組成像時與通過第二透鏡組成像時,更加容易獲得不同的有效焦距,即能夠降低光路設計的難度。
12、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第三透鏡組和所述第四透鏡組中一個鏡組的焦距為正,另一個鏡組的焦距為負。
13、鏡組的焦距為正將會對像差帶來正向的影響,鏡組的焦距為負將會對像差帶來負向的影響,本技術(shù)通過對第三透鏡組和第四透鏡組的焦距進行正負組合能夠使得兩個鏡組帶來的像差相互抵消,即能夠使光學鏡頭獲得更小的像差,有利于提高鏡頭的成像質(zhì)量。
14、例如,第三透鏡組的焦距為正,并且第四透鏡組的焦距為負;或者,第三透鏡組的焦距為負,并且第四透鏡組的焦距為正。
15、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述光學鏡頭還包括位于所述第四透鏡組像側(cè)的第二反射件,所述第二反射件用于對來自于所述第四透鏡組的光線進行偏轉(zhuǎn)。
16、本技術(shù)實施例通過在光路后端額外設置一個反射件來對光線的傳播角度進行偏轉(zhuǎn),從而能夠靈活調(diào)整圖像傳感器的擺放方向,以實現(xiàn)更好的空間利用。此時光線可以被前后一共偏轉(zhuǎn)180度,圖像傳感器所在的平面能夠平行于電子設備的顯示屏,由此使得圖像傳感器的設置不再受限于電子設備的厚度尺寸,能夠設置更大尺寸的圖像傳感器,由此有利于提升成像質(zhì)量。
17、示例性的,第二反射件可以為反射鏡或者棱鏡。
18、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第二反射件包括棱鏡,所述棱鏡具有入射面、第一反射面和第二反射面,所述棱鏡被配置成:來自于所述第四透鏡組的光線通過所述入射面入射至所述棱鏡的內(nèi)部,之后依次通過所述第一反射面、所述第二反射面的反射后從所述第一反射面出射至所述圖像傳感器。
19、通過以上設置,能夠使圖像傳感器相對于模組的厚度方向進行傾斜設置,這樣,當圖像傳感器被用于進行光學防抖時,由于圖像傳感器傾斜設置,使得帶動圖像傳感器進行抖動補償?shù)姆蓝恶R達也可以進行傾斜設置,由此能夠節(jié)約模組在厚度方向上的空間,不會因為防抖馬達的設置而額外或者過多占用厚度空間,即能夠減少攝像模組在厚度方向上的尺寸,有利于減小攝像模組的體積,進而為電子設備的輕薄化設計帶來便利。
20、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述導光模塊包括:可動反射件,可在第一位置與第二位置之間進行移動,當位于所述第一位置時,所述可動反射件用于將所述第一光線反射至所述后透鏡組,當位于所述第二位置時,所述可動反射件用于將所述第二光線反射至所述后透鏡組。
21、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述導光模塊還包括:第一反射件,位于所述第二透鏡組與所述可動反射件之間,用于將所述第二光線反射至所述可動反射件。
22、通過設置第一反射件來將第二光線反射至可動反射件,能夠減小可動反射件的移動范圍,使得可動反射件僅需要進行反射角度的偏轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)第一光線和第二光線的切換,而無需進行大范圍移動,由此能夠簡化驅(qū)動設計,有利于減小鏡頭或者模組的體積。
23、在一種可能的實現(xiàn)方式中,當所述可動反射件位于所述第一位置時,所述可動反射件的反射平面與所述第二光線的光軸平行,當所述可動反射件位于所述第二位置時,所述可動反射件的反射平面與所述第一光線的光軸平行。
24、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述導光模塊包括第一反射件和可動反射件,其中,所述第一反射件用于將所述第二光線反射至所述后透鏡組;所述可動反射件可在第一位置與第二位置之間進行移動,當位于所述第一位置時,所述可動反射件將所述第一光線反射至所述后透鏡組并遮擋所述第二光線,當位于所述第二位置時,所述可動反射件避開所述第二光線。
25、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述導光模塊包括第一反射件和可控透反鏡,其中,所述第一反射件用于將所述第二光線反射至所述后透鏡組;所述可控透反鏡位于所述第一反射件與所述后透鏡組之間,所述可控透反鏡具有透射模式和反射模式,當處于所述反射模式時,所述可控透反鏡將所述第一光線反射至所述后透鏡組并遮擋所述第二光線,當處于所述透射模式時,所述第二光線透過所述可控透反鏡射向所述后透鏡組。
26、在一種可能的實現(xiàn)方式中,在所述第一成像模式下所述光學鏡頭的等效焦距為f1,在所述第二成像模式下所述光學鏡頭的等效焦距為f2,f1與f2滿足以下關系:1<f2/f1<10。
27、通過以上設置,能夠使光學鏡頭具有較大的變焦比,能夠提高光學鏡頭的拍攝性能,滿足用戶在不同拍攝距離下的拍攝需求,進而保證了用戶體驗。例如,f2與f1的比值可以為2、3、4、5、6或7等。
28、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述光學鏡頭還包括遮光件,所述遮光件被配置成:當所述可動反射件被移動至所述第二位置時,所述遮光件遮擋所述第一光線,以阻止所述第一光線進入所述可動反射件;和/或,當所述可動反射件被移動至所述第一位置時,所述遮光件遮擋所述第二光線,以阻止所述第二光線進入所述可動反射件。
29、通過以上設置,光學鏡頭在通過第一光線成像(即工作在第一成像模式下)時不會引入第二光線,能夠有效避免第二光線對成像的干擾。光學鏡頭在通過第二光線成像(即工作在第二成像模式下)時不會引入第一光線,能夠有效避免第一光線對成像的干擾。這樣,可以避免不同的光線之間產(chǎn)生干擾,可以避免來自不同的前透鏡組的光線同時進入圖像傳感器導致在圖像傳感器上形成鬼像的問題,即能夠避免引入雜光,有利于提高成像的質(zhì)量。
30、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述遮光件包括位置可變的遮光板,當所述可動反射件被移動至所述第二位置時,所述遮光板被移動至第三位置以遮擋所述第一光線;當所述可動反射件被移動至所述第一位置時,所述遮光板被移動至第四位置以遮擋所述第二光線。
31、本技術(shù)實施例通過設置位置可變的遮光板來實現(xiàn)對第一光線或者第二光線的遮擋,能夠?qū)崿F(xiàn)對光路的精準控制,確保具有良好的遮擋效果。并且實施方法簡單、容易實現(xiàn),有利于節(jié)約鏡頭空間和實施成本,并且運行穩(wěn)定性較高,有利于提高光學鏡頭使用可靠性。
32、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述可動反射件與所述遮光板由同一個驅(qū)動件同步驅(qū)動。
33、通過以上設置,可以復用同一個驅(qū)動件來實現(xiàn)遮光板與可動反射件的位置切換,即不需要額外設置驅(qū)動部件來驅(qū)動遮光板,有利于節(jié)約鏡頭空間和實施成本,并且通過同一個驅(qū)動件實現(xiàn)同步驅(qū)動,有利于快速響應用戶的切換操作,縮短切換所需的時間,避免因為位置切換步調(diào)不一致影響用戶的使用體驗。
34、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述遮光板與所述可動反射件固定連接,所述遮光板具有漏光區(qū)域;當所述可動反射件被移動至所述第二位置時,所述第二光線通過所述漏光區(qū)域射入所述可動反射件,所述遮光板的非漏光區(qū)域遮擋所述第一光線。
35、本技術(shù)實施例通過將遮光板與可動反射件進行固定連接,這樣有利于通過同一個驅(qū)動件對上述兩個部件進行同步驅(qū)動,能夠節(jié)約鏡頭空間和實施成本,有利于快速響應用戶的切換操作,縮短切換所需的時間。通過在遮光板上設置與可動反射件位置相對的漏光區(qū)域,這樣通過改變漏光區(qū)域的位置即可以實現(xiàn)光路的選通。并且由于漏光區(qū)域的存在,這樣能夠?qū)⒄诠獍逶O置于前透鏡組與可動反射件之間,并且遮光板能夠從可動反射件的一側(cè)橫跨至另一側(cè),方便遮光板與可動反射件進行固定連接,簡化了二者的連接結(jié)構(gòu),例如此時遮光板可以被固定設置于可動反射件的安裝座上,進而實現(xiàn)二者的固定連接。
36、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述遮光件包括模式可變的遮光板,當所述可動反射件被移動至所述第二位置時,所述遮光板對應所述第二透鏡組的第二區(qū)域切換至透光模式,所述第二光線透過所述第二區(qū)域射向所述可動反射件,所述遮光板對應所述第一透鏡組的第一區(qū)域切換至遮光模式以遮擋所述第一光線;當所述可動反射件被移動至所述第一位置時,所述遮光板對應所述第一透鏡組的所述第一區(qū)域切換至透光模式,所述第一光線透過所述第一區(qū)域射向所述可動反射件,所述遮光板對應所述第二透鏡組的所述第二區(qū)域切換至遮光模式以遮擋所述第二光線。
37、本技術(shù)實施例通過以上設置,能夠通過改變不同區(qū)域的透光屬性來達到不同區(qū)域的遮光效果,此時遮光板是靜置的而無需進行移動,因此也無需進行驅(qū)動設計,有利于簡化模組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
38、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述導光模塊還被用于進行抖動補償以實現(xiàn)光學防抖。例如,前述的可動反射件、第一反射件或者可控透反鏡還被用于進行抖動補償以實現(xiàn)光學防抖。
39、本技術(shù)實施例中的導光模塊被可活動的配置于鏡頭內(nèi),在防抖馬達的驅(qū)動下能夠進行移動(例如旋轉(zhuǎn)或者平移)以進行抖動補償,進而實現(xiàn)光學防抖。由于導光模塊能夠選擇性的將第一透鏡組或者第二透鏡組的光線反射至圖像傳感器,使得光學鏡頭無論通過第一透鏡組還是第二透鏡組進行成像,即無論光學鏡頭工作在第一成像模式下還是工作在第二成像模式下,均可以通過導光模塊來實現(xiàn)光學防抖,能夠提高光學鏡頭在不同使用場景下拍攝質(zhì)量。本技術(shù)實施例提供的光學鏡頭在實現(xiàn)光學變焦的同時還能夠?qū)崿F(xiàn)光學防抖,具有良好的成像質(zhì)量,成像清晰度高,提高了用戶的使用體驗。
40、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第一透鏡組的焦距為elfg1,所述第二透鏡組的焦距為elfg2,在所述第一成像模式下所述光學鏡頭的有效焦距為elf1,在所述第二成像模式下所述光學鏡頭的有效焦距為elf2,其中,elfg1、elfg2、elf1以及elf2滿足以下關系:eflg1/efl1>0.5,eflg2/efl2>1.0,并且efl1<efl2。
41、通過以上設置,能夠確保無論使用第一透鏡組成像還是使用第二透鏡組來成像,即光學鏡頭無論是工作在第一成像模式下還是工作在第二成像模式下,導光模塊在不同的防抖狀態(tài)下(即不同的位置)反射入圖像傳感器的光線量均不會產(chǎn)生較大的差異,即在不同的防抖狀態(tài)下能夠確保成像清晰度不會產(chǎn)生較大差異,確保光學鏡頭始終具有較佳的成像質(zhì)量。
42、第二方面,提供了一種攝像模組,包括圖像傳感器和第一方面中任一種可能的實現(xiàn)方式所提供的光學鏡頭,所述光學鏡頭用于將光線投射在所述圖像傳感器上。
43、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述后透鏡組具有第三光軸,所述攝像模組還包括:棱鏡,所述棱鏡具有入射面、第一反射面和第二反射面,所述棱鏡被配置成:來自于所述后透鏡組的光線通過所述入射面入射至所述棱鏡的內(nèi)部,之后依次通過所述第一反射面、所述第二反射面的反射后從所述第一反射面出射至所述圖像傳感器;所述圖像傳感器的感光面朝向所述第一反射面,所述感光面相對于所述第三光軸傾斜設置,所述圖像傳感器還被用于進行抖動補償以實現(xiàn)光學防抖。
44、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的攝像模組,來自后透鏡組的光線射入棱鏡后能夠先后經(jīng)過第一反射面和第二反射面的兩次反射,之后由第一反射面出射至圖像傳感器。該圖像傳感器的感光面朝向第一反射面,并且該感光面相對于第三光軸傾斜設置。圖像傳感器通常為片狀結(jié)構(gòu),感光面相對于第三光軸傾斜設置,也即圖像傳感器相對于第三光軸傾斜設置。本技術(shù)實施例中的圖像傳感器還被用于進行抖動補償以實現(xiàn)光學防抖,由于圖像傳感器傾斜設置,使得帶動圖像傳感器進行抖動補償?shù)姆蓝恶R達也可以進行傾斜設置,由此能夠節(jié)約模組在垂直于第三光軸的厚度方向上的空間,不會因為防抖馬達的設置而額外或者過多占用厚度空間,即能夠減少攝像模組在厚度方向上的尺寸,有利于減小攝像模組的體積,進而為電子設備的輕薄化設計帶來便利。
45、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述感光面與所述第三光軸之間的夾角為θ,15°≤θ<45°。例如,θ的值可以為20°、25°、27.5°、30°、35°或者40°等。
46、通過以上設置,一方面能夠使得圖像傳感器盡量傾斜設置,盡可能的節(jié)約厚度空間。另一方面,能夠兼顧光學設計方面的角度要求,例如方便光線在第一反射面上發(fā)生全內(nèi)反射(total?internal?reflection,tir),方便光線以垂直角度從第一反射面出射,并且以垂直角度射入感光面,即以上角度選擇還能夠降低光學設計的難度,并且有利于提高成像質(zhì)量。
47、在一種可能的實現(xiàn)方式中,所述第二反射面與所述第三光軸相互平行,所述第一反射面與所述入射面之間的夾角為α,所述第一反射面與所述第二反射面之間的夾角為β,其中,0°≤|α-2β|≤10°,例如0°≤|α-2β|≤5°。
48、因為第二反射面與第三光軸相互平行,α與2β的值應當盡量接近,二者的絕對值越小,則光線越能夠以接近垂直的角度從第一反射面出射。例如,當α=2β時,則光線可以以垂直于第一反射面的90度角出射至圖像傳感器。通過以上設置,能夠確保光線以垂直角度或者接近垂直的從第一反射面出射,并且此時僅需要使感光面與第一反射面平行即可確保出射光線以垂直角度或者接近垂直的射入感光面,有利于降低光學設計難度。
49、在一種可能的實現(xiàn)方式中,α=55°,β=27.5°或者,α=60°,β=30°。
50、第三方面,提供了一種電子設備,所述電子設備包括前述第二方面中任一種可能實現(xiàn)方式所提供的攝像模組。