CN113810573A - 镜头模组、相机和终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式的镜头模组包括镜头、滤光片和图像传感器。所述镜头包括多个透镜，所述透镜的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；所述滤光片可滤除所述红外波段之外的光线；所述图像传感器用于接收依次穿过所述镜头和所述滤光片的光线，以生成图像。本申请的镜头模组、相机和终端通过太阳光在红外波段的辐射曲线来设计镜头的面形，有利于提升镜头对红外光的解析力，从而提高图像传感器接收红外光后生成的图像的成像质量。

Description

镜头模组、相机和终端

技术领域

本申请涉及消费性电子技术领域，尤其是涉及一种镜头模组、相机和终端。

背景技术

目前，红光相机通常是通过滤光片滤除红外波段的光线之外的光线，实现红外波段的光线的接收，以进行红外成像，然而，常规的镜头都是针对可见光设计的，导致进行红外成像时的成像效果较差。

发明内容

本申请的实施方式提供一种镜头模组、相机和终端。

本申请实施方式的镜头模组包括镜头、滤光片和图像传感器。所述镜头包括多个透镜，所述透镜的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；所述滤光片可滤除所述红外波段之外的光线；所述图像传感器用于接收依次穿过所述镜头和所述滤光片的光线，以生成图像。

本申请一个实施方式的相机包括壳体和镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体。所述镜头模组包括镜头、滤光片和图像传感器。所述镜头包括多个透镜，所述透镜的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；所述滤光片可滤除所述红外波段之外的光线；所述图像传感器用于接收依次穿过所述镜头和所述滤光片的光线，以生成图像。

本申请另一个实施方式的终端包括机壳和相机。所述相机安装在所述机壳上。相机包括镜头模组。所述镜头模组包括镜头、滤光片和图像传感器。所述镜头包括多个透镜，所述透镜的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；所述滤光片可滤除所述红外波段之外的光线；所述图像传感器用于接收依次穿过所述镜头和所述滤光片的光线，以生成图像。

本申请的镜头模组、相机和终端通过太阳光在红外波段的辐射曲线来设计镜头的面形，有利于提升镜头对红外光的解析力，从而提高图像传感器接收红外光后生成的图像的成像质量。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的镜头模组的截面示意图。

图2是本申请某些实施方式的终端的平面示意图。

图3是本申请某些实施方式的辐射曲线图。

图4是本申请某些实施方式的图像传感器的响应曲线图。

图5是本申请某些实施方式的透镜的结构示意图。

图6是本申请某些实施方式的滤光片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

近红外摄像头模组是指工作波长在780nm至2500nm波段的成像摄像头，由于物体都会向外辐射红外能量，近红外摄像头可以不依赖太阳光的反射对物体进行成像。因此，近红外摄像头目前常用于夜视、安防和监控领域。通常，为了提高摄像头模组在近红外光的响应，安防监控用摄像头的sensor尺寸和pixel都较大，分辨率较低，这样的模组无法直接在移动终端使用。

而常规的移动终端中的镜头一般是针对可见光设计，对于红外波段的光线的解析力较低，且图像传感器对红外波段的响应程度也较低，导致红外成像的噪声较强，成像质量较差。

请参阅图1，本申请实施方式的镜头模组10包括镜头11、滤光片12和图像传感器13。镜头11包括多个透镜111，透镜111的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；滤光片12可滤除红外波段之外的光线；图像传感器13用于接收依次穿过镜头11和滤光片12的光线，以生成图像。

本申请的镜头模组10通过太阳光在红外波段的辐射曲线来设计镜头11的面形，有利于提升镜头11对红外光的解析力，从而减少红外成像的噪声，提高图像传感器13接收红外光后生成的图像的成像质量。

请参阅图1及图2，本申请实施方式的终端1000包括机壳200和相机100。相机100安装在机壳200上。

终端1000可以是智能手表、手机、平板电脑、显示设备、笔记本电脑、柜员机、闸机、头显设备、游戏机等。如图2所示，本申请实施方式以终端1000是手机为例进行说明，可以理解，终端1000的具体形式并不限于手机。机壳200还可用于安装终端1000的显示装置、成像装置、供电装置、通信装置等功能模块，以使机壳200为功能模块提供防尘、防摔、防水等保护。

相机100包括壳体20和镜头模组10。镜头模组10设置在壳体20上，壳体20可以是机壳200的一部分，或者壳体20安装在机壳200以使得相机100安装在机壳200。相机100可以是前置相机100、后置相机100、或屏下相机100等。

镜头模组10包括镜头11、滤光片12、图像传感器13和镜筒14，镜头11、滤光片12和图像传感器13均设置在镜筒14内。

镜头11包括多个透镜111，在设计镜头11的每个透镜111的面形时，可根据实际应用场景，获取该场景在太阳光下红外波段的辐射曲线，从而根据红外波段的辐射曲线确定红外波段中每个波长的权重。

例如，请参阅图3，曲线A和B分别为太阳光在大气上界的辐射曲线和到达地面的太阳光的辐射曲线。在相机100需要拍摄远处的山脉时，可确定实际应用场景为远摄场景，此时可确定用于设计镜头11的辐射曲线为曲线A，从而能提高镜头11对穿过大气的红外波段的光线的解析力，从而提升成像质量。

或者，在相机100需要拍摄常规地面场景时，可确定实际应用场景为近摄场景，此时可确定用于设计镜头11的辐射曲线为曲线B，从而提高镜头11对到达地面的红外波段的光线的解析力，从而提升成像质量。

例如，红外波段可为700纳米(nm)至1100nm，以700nm、800nm、900nm、1000nm和1100nm为红外波段中的标志波长，根据标志波长在辐射曲线的纵轴的数值，可确定每个标志波长的权重，如图3所示，以曲线A为例，700nm、800nm、900nm、1000nm和1100nm对应的数值的权重比例分别为30:25:20:15:10，即700nm的波长权重为0.3，800nm的波长权重为0.25，900nm的波长权重为0.2，1000nm的波长权重为0.15，1100nm的波长权重为0.1。如此，可确定每个标志波长的权重，从而使得针对该波长的权重设计的镜头11的每个透镜111的面形，对700nm-1100nm的红外波段的光线的解析力更强。本实施方式的镜头11对波长位于700纳米到1100纳米之间的光线，110线对每毫米的调制传递函数值大于71.9％，其中，对于外视场而言，110线对每毫米的调制传递函数值也大于64％。

镜头11的视场角位于区间[85度，89度]，视场角较大。镜头11的焦距位于区间[1.94毫米(mm)，2.06mm]，镜头11的焦距较小，有利于缩小镜头11的光学总长，以使得镜头11的光学总长位于区间[3.03mm，3.17mm]。且本申请的镜头11的畸变小于2％，具有良好的成像效果。

图像传感器13可接收穿过镜头11的红外波段的光线以成像，但图像传感器13对不同波长的响应程度不同，因此，波长的权重还可根据图像传感器13对不同波长的响应程度的响应曲线进行调整。

请参阅图4，为图像传感器13对红外波段的光线的响应曲线C，根据红外波段的每个波长在响应曲线C的纵轴对应的数值(可表示对光线的响应程度，最大为1)，可确定每个波长的第一补偿系数，第一补偿系数为波长的权重的系数值，调整后的波长权重为调整前的波长权重和第一补偿系数的乘积。

例如，数值小于第一阈值(如第一阈值为0.1)时，说明图像传感器13对该数值对应的波长的光线的响应程度较低，如图4所示，1000nm对应的数值已经接近0，此时可不对小于第一阈值的数值对应的波长进行补偿，或者对小于第一阈值的数值对应的波长进行负补偿(即，第一补偿系数小于或等于1)，如数值越大，第一补偿系数越大，即波长的权重的第一补偿系数与数值呈正相关关系。如对于1000nm的波长的权重的第一补偿系数为1，对于1100nm的波长的权重的第一补偿系数为0.5，则标志波长的权重比例调整为30：25：20：15：5。

波长的权重还可根据波长确定的第二补偿系数进行调整，第二补偿系数可大于、小于或等于第一补偿系数，第二补偿系数为波长的权重的系数值，调整后的波长权重为调整前的波长权重和第二补偿系数的乘积。例如，对于远摄场景，需提高对穿透性更强(即，波长越大)的波长的光线的接收能力，因此，波长越大，则可确定波长的权重对应的第二补偿系数越大，即第二补偿系数和波长呈正相关关系。如对于700nm的波长的权重的第二补偿系数为5/6，对于800nm的波长的权重的第二补偿系数为6/5，对于800nm的波长的权重的第二补偿系数为5/4，则标志波长的权重比例调整为25：30：25：15：5。

当然，还可设置第二阈值，对于小于第二阈值的数值对应的波长而言，如第二阈值可大于第一阈值，如第二阈值为0.2，波长对应的响应程度过低，此时波长对波长权重的影响程度较小，即使赋予较高的权重，图像传感器13对穿透性更强的光线的接收能力依旧较低。而数值大于第二阈值(如第二阈值为0.2)时，说明图像传感器13对该数值对应的波长的光线的响应程度较高，此时波长对波长的权重的影响程度较大，第二补偿系数则可和波长呈正相关关系，从而提高图像传感器13对穿透性更强的光线的接收能力。此外，对于位于第一阈值和第二阈值之间的数值对应的波长的权重，可不进行调整。在其他实施方式中，第二阈值也可等于第一阈值，从而对整个红外波段的波长权重均进行调整。

如此，通过图像传感器13的响应曲线C辅助调整波长的权重，可提高图像传感器13对红外波段的光线的接收能力，提高红外成像质量。

请参阅图5，透镜111包括透镜本体1111和增透膜1112，增透膜1112设置在透镜本体1111。增透膜1112用于增强红外波段的光线在透镜111上的透过率。

透镜本体1111和增透膜1112对所有波长的光线均具有良好的透过率，如透镜本体1111为玻璃透镜111，且透镜111的面形经过调整后的波长权重设计后，对红外波段的光线的解析力更强。增透膜1112则进一步提升红外波段的光线在透镜111的透过率。

请参阅图6，滤光片12包括滤光片本体121和滤光膜122，滤光膜122设置在滤光片本体121，滤光膜122能够滤除红外波段之外的光线，从而使得穿过镜头11的红外波段的光线穿过滤光片本体121，然后进入图像传感器13以成像。

滤光片12可以是白玻璃滤光片，白玻璃对所有波段的光线均具有良好的透过率(白玻璃滤光片对可见光波段和红外波段(即，350nm至1100nm)的透过率均超过92％)，可以理解，为了防止除红外波段之外的光线进入图像传感器13，影响红外成像效果，因此需要设置滤光膜122，将红外波段之外的光线滤除。例如，滤光膜122可以是反射式滤光膜或吸收式滤光膜，在一实施方式中，以反射式滤光膜为例，其可在700-1100nm平均透过率超过92％，400-700nm可见光波段平均透过率小于3％，从而可以大大拦截可见光，减少对红外信息的覆盖。

当然，本实施方式中的图像传感器13对于超过1100nm的波长的光线，响应程度基本为0，因此，在进行滤光时，只需滤除可见光波段(如400nm至700nm)的光线，即可达到滤除红外波段之外的光线相同的效果(镀膜后的白玻璃滤光片对可见光波段和红外波段的透过率，在400nm至700nm的透过率小于3％，在700-1100nm透过率超过92％)，对滤光膜122的滤光要求较低，有利于降低滤光膜122的成本。

滤光片111的厚度位于区间[0.27毫米，0.33毫米]，厚度较薄，有利于降低镜头模组10的体积。

请再次参阅图1，镜筒14包括收容空间141，镜头11和滤光片12设置在镜筒14并位于收容空间141。镜头模组10还包括电路板15，镜筒14设置在电路板15，图像传感器13设置在电路板15并与电路板15电性连接，图像传感器13位于收容空间141内。

本申请实施方式的镜头模组10、相机100和终端1000通过太阳光在红外波段的辐射曲线来设计镜头11的面形，并通过图像传感器13的响应曲线来对波长的权重进行调整，从而调整镜头11的面形，使得镜头11对红外波段的光线的解析力，且滤光片12对全波段均具有较高的透过率的同时并可滤除红外波段之外的光线，从而提高了滤光片12对红外波段的透过率，从而提高图像传感器13接收红外光后生成的图像的成像质量。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种镜头模组，其特征在于，包括：

镜头，所述镜头包括多个透镜，所述透镜的面形根据太阳光在红外波段的辐射曲线确定；

滤光片，所述滤光片可滤除所述红外波段之外的光线；

图像传感器，所述图像传感器用于接收依次穿过所述镜头和所述滤光片的光线，以生成图像。

2.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述透镜的面形根据镜头设计时所述红外波段的不同波长的权重确定，所述波长的权重根据所述辐射曲线确定，所述波长的权重可根据所述图像传感器对所述红外波段的响应曲线进行调整。

3.根据权利要求2所述的镜头模组，其特征在于，所述波长在所述响应曲线对应的数值小于第一阈值时，所述波长的权重的第一补偿系数与所述数值呈正相关关系。

4.根据权利要求3所述的镜头模组，其特征在于，所述波长的权重还可根据所述波长确定的第二补偿系数进行调整。

5.根据权利要求4所述的镜头模组，其特征在于，在所述波长在所述响应曲线对应的数值大于第二阈值时，所述第二补偿系数和所述波长呈正相关关系，所述第二阈值大于所述第一阈值。

6.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述透镜包括透镜本体和增透膜，所述增透膜设置于所述透镜本体，以增强所述红外波段的光线在所述透镜上的透过率。

7.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述滤光片包括滤光片本体和滤光膜，所述滤光膜设置于所述滤光片本体，所述滤光膜可滤除所述红外波段之外的光线，以使得所述红外波段的光线穿过所述滤光片本体后进入所述图像传感器。

8.根据权利要求7所述的镜头模组，其特征在于，所述滤光膜为反射式滤光膜，或者，所述滤光膜为吸收式滤光膜。

9.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述滤光片的厚度位于区间[0.27毫米，0.33毫米]。

10.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头的视场角位于区间[85度，89度]。

11.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头的焦距位于区间[1.94毫米，2.06毫米]。

12.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头的总长位于区间[3.03毫米，3.17毫米]。

13.根据权利要求1所述的镜头模组，其特征在于，所述镜头的畸变小于2％。

14.一种相机，其特征在于，包括壳体和权利要求1-9任一所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体。

15.一种终端，其特征在于，包括机壳和权利要求14所述的相机，所述相机设置在所述机壳。

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