CN116466474B - 一种调焦镜头模组、对焦方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种调焦镜头模组、对焦方法及电子设备,涉及光学成像技术领域。该模组包括:反射组件、透镜组和图像传感器。其中,透镜组设置于反射组件的入射光路径上,和/或,透镜组设置于反射组件的反射光路径上,图像传感器接收透镜组的出射光线或反射组件的反射光线以实现成像。反射组件包括形状调节件和反射件,反射件设置于形状调节件上,反射件背离形状调节件的一侧具有反射面。形状调节件控制反射件产生形变,以改变反射面的面型,使透镜组的出射光线或反射组件的反射光线在图像传感器上对焦。反射面的面型参数包括曲率半径和校正参数,校正参数用于校正反射面的反射光在图像传感器上成像的像差。

Description

一种调焦镜头模组、对焦方法及电子设备
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域,尤其涉及一种调焦镜头模组、对焦方法及电子设备。
背景技术
现有的智能设备中,为了获取不同物距下的清晰影像效果,通常会调整镜头和感光芯片的距离,来实现不同物距下的对焦。例如,现有的设备中采用自动对焦(AutomaticFocus,AF)镜头,在进行对焦的过程中,需要采用音圈马达(Voice Coil Motor,VCM),带动透镜进行整体移动。在这种方式中,对摄像模组或电子设备的轴向尺寸有要求,所需占用的空间较大,而且稳定性较差。
发明内容
本申请提供一种调焦镜头模组、对焦方法及电子设备,该调焦镜头模组可以通过调整反射面的面型,以调整反射面的曲率半径和校正系数,来实现对焦,实现在不同物距下都可以清晰成像。无需借助马达,无需移动透镜组的位置,能够有效降低调焦镜头模组尺寸,具有较高的稳定性和对焦范围。该对焦方法可以根据被拍摄物体的物距,来调整反射面的面型,使得采用该调焦镜头模组拍摄远近场景下的物体都可以完成良好的对焦,获得清晰的图像。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
第一方面,本申请提供一种调焦镜头模组,该模组包括:反射组件、透镜组和图像传感器。其中,透镜组设置于反射组件的入射光路径上,和/或,透镜组设置于反射组件的反射光路径上,图像传感器接收透镜组的出射光线或反射组件的反射光线以实现成像。
反射组件包括形状调节件和反射件,反射件设置于形状调节件上,反射件背离形状调节件的一侧具有反射面。形状调节件控制反射件产生形变,以改变反射面的面型,使透镜组的出射光线或反射组件的反射光线在图像传感器上对焦。
反射面的面型参数包括曲率半径和校正参数,校正参数用于校正反射面的反射光在图像传感器上成像的像差。
如此一来,通过设置反射组件和透镜组,反射组件和透镜组均可以改变光线的传输路径,以实现在图像传感器的像面上对焦的目的。其中,透镜组可以设置在反射组件的入射光路径上,也可以设置在反射组件的出射光路径上,也可以将透镜组分为两组,其中一组设置在反射组件的入射光路径上,另一组设置在反射组件的出射光路径上。
本申请中,通过设置反射组件可以进行形状调节,以改变反射面的面型,来调节光线的传输路径,达到在拍摄不同物距下的物体时,仅通过改变反射面的面型来实现对焦,无需移动透镜组,也不需要设置带动透镜组移动的马达,可以省掉部分零件,并且不需要供透镜组移动的空间,可以有效减少调焦镜头模组的尺寸。
在调节反射面的面型时,并非单纯地调节反射面的曲率半径,同时需要调节反射面的校正参数,通过改变反射面的曲率半径可以达到对焦的目的。通过调节反射面的校正参数,可以调节光线经反射面后到达像面的光程,调节经反射面的反射光成像的像差。因此,本申请中,反射面的面型是由曲率半径和校正参数这两个参数共同影响的,通过调整上述的两个参数,使得经反射组件和透镜组处理后的光线在图像传感器的像面上可以完成对焦,清晰地成像。
在第一方面的一种可能的设计方式中,反射面的面型为自由曲面或扩展奇次非球面。
该设计方式示出了反射面的两种具体的面型,此外,本领域技术人员也可以根据实际应用,选择其它的面型进行对焦调节,只要能满足本申请所示例的面型的技术效果即可,本申请并不限制其面型的具体形状。
在第一方面的一种可能的设计方式中,当反射面的面型为自由曲面时,满足以下关系式:
其中,Z为非球面的矢高,c为曲率半径,r为非球面的径向坐标,k为圆锥系数,N为自由曲面项数,C j 为系数,xy为坐标值,αb为整数。
在第一方面的一种可能的设计方式中,反射件为镀设于形状调节件的反射膜层,或者,反射件为反射镜。该设计方式给出了反射件的具体设置形式,其中,反射件的形式可以根据整个反射组件的类型进行具体选择。
在第一方面的一种可能的设计方式中,形状调节件为多个压电驱动器,或者为多个分立电极。
在第一方面的一种可能的设计方式中,透镜组设置于反射组件的反射光路径上,透镜组包括沿光轴由物侧到像侧依次设置的第一透镜至第五透镜。
该设计方式中,对透镜组的设置位置和数量给出了一种具体设置形式,即设置于反射组件的反射光路径上,且设置有五个透镜。此外,可以根据实际需要,设置透镜组的数量和位置,例如,透镜组的数量可以为四至六。
在第一方面的一种可能的设计方式中,透镜组还包括设置在第五透镜与图像传感器之间的滤光片。
在第一方面的一种可能的设计方式中,第一透镜具有正光焦度,第二透镜具有负光焦度,第三透镜具有负光焦度,第四透镜具有正光焦度,第五透镜具有负光焦度。
在第一方面的一种可能的设计方式中,透镜组包括第一透镜组和第二透镜组,第一透镜组设置于反射组件的入射光路径上,第二透镜组设置于反射组件的反射光路径上。
在第一方面的一种可能的设计方式中,第一透镜组中透镜的数量为1,第二透镜组中透镜的数量为3~5。
在第一方面的一种可能的设计方式中,第一透镜组中透镜的数量为1,第二透镜组中透镜的数量为4。
第二方面,本申请提供一种对焦方法,应用于第一方面及其任一种可能的设计方式所提供的调焦镜头模组中,方法包括:
获取被拍摄物体的物距和反射面的初始面型,初始面型为在获取被拍摄物体的物距前,反射面的面型。判断物距和初始面型是否匹配,若物距和初始面型匹配,保持反射面的面型为初始面型。若物距和初始面型不匹配,将反射面的面型调整为与物距相对应的面型。
如此一来,通过获取被拍摄物体的物距和反射面的初始面型,可以判断被拍摄物体的物距与初始面型是否匹配,若匹配,则说明采用初始面型进行拍摄可以形成良好的对焦,则无需对反射面的面型进行调整,保持初始面型即可。若不匹配,则说明采用初始面型进行拍摄无法形成良好的对焦,需要对反射面的面型进行调整,将其调整到与被拍摄物体的物距相对应的面型,以实现拍摄该物距的物体可以形成良好的对焦,从而获得清晰的图像。
在第二方面的一种可能的设计方式中,判断物距和初始面型是否匹配,包括:
获取初始面型所对应的初始物距,若物距与初始物距相等,则保持反射面的面型为初始面型。若物距与初始物距不相等,则将反射面的面型调整为与物距相对应的面型。
该设计方式给出了一种具体的判断物距和初始面型是否匹配的方法。
在第二方面的一种可能的设计方式中,物距对应的面型包括:当物距大于或者等于50m时,反射面的面型为平面。当物距大于或者等于10m,且小于50m时,物距每间隔1m对应一个面型。例如,物距为10~11m时,与物距为11~12m时所对应的面型不同。当物距大于或者等于3m,且小于10m时,物距每间隔0.1m对应一个面型。例如,物距为3~3.1m时,与物距为3.1~3.2m时所对应的面型不同。当物距大于或者等于1m,且小于3m时,物距每间隔0.01m对应一个面型。例如,物距为1.01~1.02m时,与物距为1.02~1.03m时所对应的面型不同。当物距大于或者等于0.15m,且小于1m时,物距每间隔0.005m对应一个面型。例如,物距为0.155~0.16m时,与物距为0.16~0.165m时所对应的面型不同。
第三方面,本申请提供一种电子设备,包括:壳体以及如第一方面及其任一种可能的设计方式所提供的调焦镜头模组,摄像模组安装在壳体上。
可以理解地,上述提供的第三方面所提供的电子设备所能达到的有益效果,可参考如第一方面及其任一种可能的设计方式中的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电子设备的立体结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组中反射组件的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的另一种调焦镜头模组中反射组件的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的另一种调焦镜头模组的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的又一种调焦镜头模组的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组在不同拍摄距离情况下的对焦示意图;
图9为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组中反射件的面型示意图;
图10为本申请实施例提供的一种透镜组的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的一透镜组在物距为50m及以上对焦时的轴上色差曲线图;
图12为本申请实施例提供的一种透镜组在物距为50m及以上对焦时的像散曲线图;
图13为本申请实施例提供的一种透镜组在物距为50m及以上对焦时的畸变曲线图;
图14为本申请实施例提供的一种透镜组在物距为1m及以下对焦时的轴上色差曲线图;
图15为本申请实施例提供的一种透镜组在物距为1m及以下对焦时的像散曲线图;
图16为本申请实施例提供的一种透镜组在物距为1m及以下对焦时的畸变曲线图;
图17为本申请实施例提供的一种对焦方法的流程示意图。
100-电子设备;10-屏幕;20-背壳;21-背盖;22-边框;30-调焦镜头模组;
310-反射组件;311-形状调节件;312-反射件;313-反射面;320-透镜组;321-第一透镜组;322-第二透镜组;330-图像传感器。
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。
在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请的实施例中,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一个或者更多个该特征。
应理解,在本文中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例,而并非旨在进行限制。如在对各种所述示例的描述中所使用的那样,单数形式“一个(“a”,“an”)”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外明确地指示。
本申请中,“至少一个”是指一个、两个或者多个,“多个”是指两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a, b, c, a-b, a-c, b-c,或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
还应理解,本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。术语“和/或”,是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中的字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解,在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是滑动连接,还可以是可拆卸连接,或成一体等;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。
还应理解,术语“包括”(也称“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)当在本说明书中使用时指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或部件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件、和/或其分组。
应理解,说明书通篇中提到的“一实施例”、“另一实施例”、“一种可能的设计方式”意味着与实施例或实现方式有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在本申请一实施例中”或“在本申请另一实施例中”、“一种可能的设计方式”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
还应理解,在附图中,为了便于说明,已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。某些附图中,多个透镜可能采用了相同的图形进行表示,但并不限定多个透镜均采用相同的尺寸或者参数。具体来讲,附图中所示出的球面或非球面的形状通过实例的方式示出。即,球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
在本申请实施例中,近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时,则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面;若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时,则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜靠近物侧的表面成为该透镜的物侧面,每个透镜靠近像侧的表面称为该透镜的像侧面。在近轴区域的面形的判断可依据该领域中通常知识者的判断方式,以R值,(R指近轴区域的曲率半径,通常指光学软件中的透镜数据库(lens data)上的R值)正负判断凹凸。以物侧面来说,当R值为正时,判定为凸面,当R值为负时,判定为凹面;以像侧面来说,当R值为正时,判定为凹面,当R值为负时,判定为凸面。
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。
光轴(Optical axis),为光学***传导光线的方向,参考中心视场的主光线。对于对称透射***,一般与光学***旋转中心线重合。对于离轴和反射***,光轴也会呈现为折线。
焦点(focus),与光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的凸透镜应是所有的光线会聚在透镜后的一点,这个会聚所有光线的一点,即为焦点。
焦距(focal length),也称为焦长,是光学***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。对于定焦镜头来说,其光学中心的位置是固定不变的,因此焦距固定;对于变焦镜头来说,镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化,因此焦距可以调节。
像差(aberration),也称为轴向色差、纵向色差或位置色差或轴向像差,是一束平行于光轴的光线,在经过镜头后会聚于前后不同的位置的现象。这是由于镜头对各个波长的光所成像的位置不同,使得最后成像时不同色的光的像其焦平面不能重合,复色光散开形成色散。
球面(sphere)和非球面(aspherical surface),主要是针对镜头(各种相机、显微镜等镜头)、眼镜(包括隐形眼镜)的镜片几何形状而言,即球面镜片与非球面镜片。二者在几何形状上的差别决定了它们在平行的入射光的折射方向上产生差异,从而影响其成像效果的好坏。
球面镜片(Spherical lens),其镜片呈球面的弧度,其横切面亦呈弧状。当不同波长的光线,以平行光轴入射后镜片上不同的位置时,在菲林平面(与镜片中心和镜片焦点联机相垂直的、通过焦点的平面)上不能聚焦成一点,而形成像差的问题,影响影像的质素,例如出现清晰度下降和变形等现象。
球面镜片(Aspherical lens),其镜片并非呈球面的弧度,而是镜片边缘部份被削去少许,其横切面呈平面状。当光线入射到非球面镜面时,光线能够聚焦于一点,亦即菲林平面上,以消除各种像差。
以透镜为界,被拍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,被拍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。
正光焦度,表示镜片有正的焦距、有会聚光线的效果;负光焦度,表示镜片有负的焦距、有发散光线的效果。
轴向色差(axial colour aberration),也称为纵向色差或位置色差或轴向像差,一束平行于光轴的光线,在经过镜头后会聚于前后不同的位置,这种像差称为位置色差或轴向色差。这是由于镜头对各个波长的光所成像的位置不同,使得最后成像时不同色的光的像其焦平面不能重合,复色光散开形成色散。
横向色差(lateral chromatic abatement),也称为倍率色差,光学***对不同色光的放大率的差异称为倍率色差。波长引起光学***的放大率的变化,像的大小随之变化。
畸变(distortion),也称为失真,光学***对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度。畸变是由于光阑球差的影响,不同视场的主光线通过光学***后与高斯像面的交点高度不等于理想像高,两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置,使像的形状产生失真,但不影响像的清晰度。
光学畸变(optical distortion),是指光学理论上计算所得到的变形度。
物距(object distance),物体到透镜光心的距离。在本申请实施例中,远距可以是指物距为50m以上,微距是指物距在1m以内。
焦距(focal length),是光学***中衡量光的聚集或发散的度量方式,指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离,焦距大多用f表示。
现有的智能设备中,例如手机、平板电脑等电子设备,采用自动对焦技术,使得透镜沿光轴方向连续移动。例如,现有的设备中采用潜望式自动对焦(Automatic Focus,AF)镜头,在进行对焦的过程中,需要采用音圈马达(Voice Coil Motor,VCM),带动透镜进行整体移动。在这种方式中,对摄像模组或电子设备的轴向尺寸有要求,所需占用的空间较大,难以实现摄像模组或电子设备的小型化设计,而且稳定性较差。
为解决上述问题,本申请实施例提供一种调焦镜头模组,该调焦镜头模组应用于电子设备中。该调焦镜头模组通过设置具有形状调节件和反射件的反射组件,利用形状调节件对反射件的形状进行调整,对反射面的面型进行调整,实现同时改变反射件上反射面的曲率半径和校正参数。通过改变反射面的曲率半径可以达到对焦的目的,通过调整反射面的校正参数,可以调节经反射面的反射光成像的像差。也即,通过同时调节反射组件反射面的曲率半径和校正参数,实现对焦功能,从而实现远近场景的自动对焦,使得拍摄清晰。由于该调焦镜头模组中的反射件是设置在形状调节件上的,调焦镜头模组是直接通过改变反射面的曲率半径和校正参数来实现对焦的,因此,调焦镜头模组无需预留供透镜或者是透镜组发生位移所需的空间,也无需设置音圈电机等驱动件,有利于实现调焦镜头模组的小型化设计。
由于本申请实施例中的调焦镜头模组应用于电子设备中,因此,为了便于理解,以下结合附图详细介绍本申请的实施例,且在介绍本申请的实施例之前,首先介绍本申请的应用场景,也即,对调焦镜头模组可应用的电子设备进行简单的介绍。
本申请提供一种电子设备,该电子设备可以是便携式电子装置或其他合适的电子装置。例如,电子设备可以是手机、平板电脑(tablet personal computer)、膝上型电脑(laptop computer)、个人数码助理(personal digital assistant,PDA)、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、增强现实(augmented reality,AR)眼镜、AR头盔、虚拟现实(virtual reality,VR)眼镜或者VR头盔等。
请参阅图1,图1为本申请实施例提供的一种电子设备的立体结构示意图。在本实施例中,电子设备100为手机。电子设备100包括屏幕10、背壳20、后置的调焦镜头模组30、闪光灯模组、主板和电池等。
可以理解的是,图1仅示意性的示出了电子设备100包括的一些部件,这些部件的实际形状、实际大小、实际位置和实际构造不受图1的限制。在其他一些示例中,电子设备100也可以不包括屏幕10。
屏幕10用于显示图像、视频等。屏幕10包括透光基板和显示屏(英文名称:panel,也称为显示面板)。透光基板与显示屏层叠设置。透光基板主要用于对显示屏起到保护以及防尘作用。透光基板的材质包括但不限于玻璃。显示屏可以采用柔性显示屏,也可以采用刚性显示屏。例如,显示屏可以为有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示屏,有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrix organiclight-emitting diode,AMOLED)显示屏,迷你发光二极管(mini organic light-emittingdiode)显示屏,微型发光二极管(micro organic light-emitting diode)显示屏,微型有机发光二极管(micro organic light-emitting diode)显示屏,量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes,QLED)显示屏,液晶显示屏(liquid crystaldisplay,LCD)。
背壳20用于保护电子设备100的内部电子器件。背壳20包括背盖21和边框22。背盖21位于显示屏远离透光基板的一侧,并与透光基板、显示屏层叠设置。边框22位于背盖21与透光基板之间。背盖21固定于边框22上,示例性的,背盖21可以通过粘胶固定连接于边框22上,背盖21也可以与边框22为一体成型结构,即背盖21与边框22为一个结构件整体。透光基板通过胶粘固定于边框22上。透光基板、背盖21与边框22围成电子设备100的内部容纳空间。该内部容纳空间将显示屏、调焦镜头模组30、闪光灯模组、主板和电池容纳在内。
电池用于为显示屏、电路板供电,调焦镜头模组30则连接于电路板。在一些实施方式中,调焦镜头模组30可用于执行后置摄像头的功能,例如用户可以通过调焦镜头模组30进行近景、远景拍摄或者视频录制等操作。在另一些实施方式中,调焦镜头模组30可用于执行前置摄像头的功能,即用户可以通过调焦镜头模组30进行自拍、视频通话等操作。本申请以智能手机的调焦镜头模组30为例进行说明,但可以理解的是,本申请公开的调焦镜头模组30,对于其他类型的终端设备10也是适用的。
下面结合附图对本申请实施例中的调焦镜头模组30的结构进行详细说明。
请参阅图2,图2为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组的结构示意图。如图2所示,该调焦镜头模组30包括反射组件310、透镜组320和图像传感器330,反射组件310可以改变光线的光路,并且可以汇聚或者发散光线,透镜组320主要用于对光线进行汇聚,通过对反射组件310和透镜组320的位置进行调节,可以使进入到调焦镜头模组30的入射光线在图像传感器330的像面上进行对焦,以实现清晰的成像。
在本申请实施例中,反射组件310为可变形反射组件310,可变形反射组件310是指可以控制该反射组件310的反射面313的形状,以改变该反射面313的曲率半径和校正参数,从而改变经该反射面313反射后的光线的传输路径。调节反射面313的曲率半径,可以调节调焦镜头模组30的焦距,以实现对焦。改变反射面313的校正参数,可以调节经反射面313反射后的反射光线成像的像差。像差(全称色像差,aberration)是指实际光学***中,由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致,与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差主要分为球差、彗差、场曲、像散、畸变、色差以及波像差等。通过对反射面313反射后的反射光线的像差进行调整,可以使得反射光线在像面上的成像更加清晰。
需要说明的是,本申请实施例中,在调节反射组件310上反射面313的形状时,需要同时调整反射面313的曲率半径和校正参数。在只调节曲率半径的情况下,虽然可以对焦距进行调节,但是像面上的成像并不清晰。这是因为,只调整曲率半径,改变了调焦镜头模组30的焦距,同时也改变了光线的传输路径,影响了光线的像差。因此,需要在改变反射面313的曲率半径的基础上,进一步改变反射面313的形状。使得调节反射面313的曲率半径的基础上,调节反射面313的校正参数,使得经该反射面313反射后的光线最终在像面上可以对焦,并且在像面上的成像是清晰的。
具体的,本申请实施例中的反射组件310包括形状调节件311和反射件312,其中,反射件312设置于形状调节件311上,反射件312背离所述形状调节件311的一侧具有反射面313。形状调节件311可以改变反射件312的形状,从而改变反射件312上反射面313的形状。一般而言,可以对形状调节件311进行通电,通过对输入形状调节件311的电压大小或电流频率进行控制,实现对形状调节件311的运动的控制,进而有效地控制反射面313的曲率半径和校正参数。
下面对本申请实施例中的反射组件310的结构进行介绍。
参考图3,图3为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组中反射组件310的结构示意图。如图3所示,该反射组件310为一压电式变形镜。反射组件310包括可变形镜片、压电驱动器和基板,基板上设置有多个压电驱动器,相邻两个压电驱动器之间具有一定的间隔,形成压电驱动器阵列。其中,可变形镜片为反射件312,压电驱动器阵列为形状调节件311。
压电驱动器的一端连接有导线,导线用于为压电驱动器进行供电,以便控制压电驱动器的运动。可变形镜片连接在压电驱动器的另一端,且可变形反射镜与每个压电驱动器之间都进行连接,以便通过多个压电驱动器来精确的控制可变形反射镜的形状。基板上设置的压电驱动器的数量越多,则对可变形反射镜的形状的调节就越精确。
其中,可变形反射镜一般由玻璃、石英或者硅等制成,在可变形反射镜远离压电驱动器的一侧镜面镀以金属,该侧晶面称为反射面313。可变形反射镜与压电驱动器之间可以通过粘合剂进行固定。通过改变压电驱动器阵列的电压组合,可以使镜面产生不同的形变。
参考图4,图4为本申请实施例提供的另一种调焦镜头模组中反射组件310的结构示意图。其中,图4中(a)示出了反射组件310的整体结构,图4中(b)示出了反射组件310中控制电极的结构。如图4中(a)所示,该反射组件310为一薄膜变形镜。反射组件310包括框架、透明电极、薄膜镜、控制电极和控制电路,薄膜镜的边缘固定在框架上,薄膜镜的下方设置有控制电极,控制电极与控制电路相连接,薄膜镜的上方设置有透明电极。薄膜镜一般采用金属薄膜作为镜面材料,薄膜镜远离控制电极的一侧为反射面313,入射光可以穿过透明电极到达薄膜镜的反射面313,在反射面313上产生反射。其中,薄膜镜为反射件312,控制电极为形状调节件311,控制电极中包括多个分立电极,可以对每个分立电极通电进行单独调整。如图4中(b)所示,控制电极中分立电极的设置两越多,则对薄膜镜的形变控制越精确。
薄膜镜一般具有多层结构,主要包括电介质层(dielectic stack)、金属层(metal)、氮化硅层(Silicon nitride)等。厚度一般为0.5~10微米,直径为5~50毫米。
当在薄膜镜下方的控制电极上施加控制电压时,控制电极和薄膜镜之间产生静电吸引(eletrostatic attraction),从而导致薄膜镜发生形变,进而改变反射面313的形状,实现对反射面313的曲率半径和校正参数进行调整。根据控制电压和控制电极的形变之间的定量关系,可以实现对镜面形变的高精度控制。
如果在所有的控制电极上施加相同的电压,则薄膜镜会产生球形的形变(球形凹陷)。在不同的控制电极上施加不同电压(即不同的电压组合),则可以使薄膜镜产生不同的形变,有利于将反射面313调整成所需的形状。
此外,由于控制电极与薄膜镜之间只存在吸引力而不能产生排斥力,因此薄膜镜只能朝着控制电极的方向产生形变(即凹面形变),而不能产生凸面形变。
在实际使用过程中,为了使薄膜镜产生双向变形(能凹能凸),通常在校准光路的时候给变形镜先施加一个偏置电压,使变形镜产生偏置形变,这样变形镜就可以此为基础产生凹凸变形。
可以理解的是,本申请实施例中的反射组件310可以在通电后,控制输入的电压或电流,对反射组件310的反射面313的形状进行调整,以调整反射面313的曲率半径和校正参数。上述实施例中所介绍的压电式变形镜和薄膜变形镜为反射组件310的两种具体形式。
由于调焦镜头模组30在拍摄不同距离的物体时,其需要调整的焦距和校正参数不同。本申请实施例中,通过调节反射组件310中反射件312的形状,来实现远近场景下的自动对焦,使得该调焦镜头模组30在远近场景下的拍摄都比较清晰。
当物距的距离较远时,此时无需调节焦距,反射组件310中的反射面313可以为平面。参考图2,此时,经反射组件310反射和经透镜组320聚焦后的光线,其聚焦位置位于像面上,成像清晰,可以实现对远处的物体进行清晰地拍摄。
需要说明的是,上述实施例主要是对压电式变形镜和薄膜变形镜的主要工作原理和结构进行介绍,其详细的结构可以参考现有技术中的相关技术。
在设置反射组件310和透镜组320的位置时,可以将透镜组320设置于反射组件310的入射光路径上,也可以将透镜组320设置于反射组件310的反射光路径上。本申请实施例将对不同的设置位置进行介绍。
参阅图5至图7,图5为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组的结构示意图。如图5所示,透镜组320可以设置于反射组件310的反射光路径上,图像传感器330设置在透镜组320的出射光路径上。透镜组320对反射组件310反射的光线进行汇聚,图像传感器330接收透镜组320的出射光线,以实现成像。
图6为本申请实施例提供的另一种调焦镜头模组的结构示意图,如图6所示,透镜组320可以设置于反射组件310的入射光路径上,图像传感器330设置在反射组件310的反射光路径上。透镜组320对进入到调焦镜头模组30的入射光线进行汇聚,反射组件310对被透镜组320进行汇聚后的光线进行反射,图像传感器330接收反射组件310的反射光线,以实现成像。
图7为本申请实施例提供的又一种调焦镜头模组的结构示意图,如图7所示,透镜组320包括第一透镜组321和第二透镜组322,其中,第一透镜组321设置于反射组件310的入射光路径上,第二透镜组322设置于反射组件310的反射光路径上。图像传感器330设置于第二透镜组322的出射光路径上。第一透镜组321可以对进入到调焦镜头模组30的入射光线进行汇聚或发散,反射组件310对第一透镜组321的出射光线进行反射,调整其传输路径。经反射组件310反射后的光线进入到第二透镜组322,第二透镜组322对反射组件310的反射光进行汇聚,使得光线可以在图像传感器330的像面上进行对焦,图像传感器330接收第二透镜组322的出射光线,进行成像。
本申请实施例中,透镜组320中一般设置有多块透镜,通过多块透镜的组合,有利于将光线的传输路径调整到需要的位置,实现对光线的汇聚。参考图5和图6,如果将透镜组320全部设置于反射组件310的出射光路径上,或者将透镜组320全部设置于反射组件310的入射光路径上,此时透镜组320中的所有透镜均位于反射组件310的一侧。具体的,可以设置透镜组320中的透镜数量为四至六。透镜组320中的透镜的具体数量可以根据实际需求进行确定,本申请实施例中对其不作限定。
此外,当透镜组320包括第一透镜组321和第二透镜组322时,第一透镜组321和第二透镜组322分别位于反射组件310的两侧。参考图7,第一透镜组321设置于反射组件310的入射光路径上,第二透镜组322设置于反射组件310的反射光路径上。可以设置第一透镜组321中透镜的数量为1,第二透镜组322中透镜的数量为3-5。使得第一透镜组321和第二透镜组322中透镜的数量之和为4-6。当然,第一透镜组321和第二透镜组322中也可以设置更多数量的透镜,本申请实施例中对透镜组320的数量并不做限定。
需要说明的是,图5-图7中,透镜组320中的每个透镜的参数可以相同也可以不同,图中的形状仅仅是对每个透镜进行示意,并不限定每个透镜的参数和形状相同。
参考图8,图8为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组在不同拍摄距离情况下的对焦示意图。图8中是以透镜组320设置在反射组件310的反射光路径上,图像传感器330设置在透镜组320的出射光路径上为例进行介绍的。其中,图8中(a)为调焦镜头模组30在拍摄远距物体的对焦示意图,如图8中(a)所示,当采用本申请实施例中的调焦镜头模组30拍摄远距的物体(包括人或者物)时,可以调整反射组件310中反射件312的反射面313为平面,此时经过反射件312反射和透镜组320调节后的光刚好在图像传感器330的像面上对焦。也即,采用图8中(a)所示的调焦镜头模组30拍摄的远距的物体是清晰的。
图8中(b)为调焦镜头模组30调整前拍摄微距物体的对焦示意图,图8中(b)与图8中(a)的区别在于:图8中(b)为拍摄微距状态下的物体,而图8中(a)为拍摄远距状态下的物体。其中,调整前是指:在不改变任何参数,继续采用图8中(a)所示的调焦镜头模组30进行拍摄,当采用图8中(a)所示的调焦镜头模组30拍摄微距的物体,其对焦示意图如图8中(b)所示。从图8中(b)可以看出,经过反射件312反射和透镜组320调节后的光未在图像传感器330的像面上对焦,其焦点位于像面之后(像面远离透镜组320/反射面313的一侧)。因此,在该种情况下所拍摄的物体的成像是不清晰的。
参考图8中(c),图8中(c)为调焦镜头模组30调整后拍摄微距物体的对焦示意图。图8中(c)与图8中(b)的区别在于:图8中(c)所示的反射件312是调整为用于拍摄微距状态下物体的反射件312,而图8中(b)所示的反射件312是用于拍摄远距状态下物体的反射件312。
由于采用图8中(b)中的调焦镜头模组30拍摄微距物体,其成像效果较差,不清晰。因此,对调焦镜头模组30中的反射件312进行调整。具体的,可以控制反射组件310中的形状调节件311进行运动,带动反射件312产生变形,调整反射面313的面型以调整反射面313的曲率半径和校正参数,使得来自物体的光可以在像面上进行对焦。通过调整反射面313的曲率半径,可以改变光的传输路径,通过调整反射面313的面型可以调整反射面313的校正参数,从而调节反射面313的反射光成像的像差。如图8中(c)所示,通过对调焦镜头模组30进行调整,采用调整后的调焦镜头模组30在微距情况下进行拍摄时,可以使得来自物体的光可以在像面上对焦,实现对微距物体的清晰拍摄。
其中,图8中(c)中反射组件310中反射件312的面型变化可以参考图9,图9为本申请实施例提供的一种调焦镜头模组中反射件312的面型示意图,该反射件312为用于拍摄微距状态下的物体。如图9所示,该通过改变反射件312的形状,调整反射面313的曲率半径和面型(从图9中可以看出反射件312呈现出不同的凹陷和凸起),使得来自微距状态下物体的光,在经过反射件312上反射面313和透镜组320的调整后,可以在像面上形成对焦,从而实现清晰地拍摄。
在本申请一实施例中,反射组件310中的反射件312的面型可以是自由曲面或者扩展奇次非球面,其中,具体是指反射件312上反射面313的面型为自由曲面或者扩展奇次非球面。
自由曲面指表面形状不能被连续加工的,具有传统加工成型的任意性特点的曲面。
本申请一实施例中,反射面313为自由曲面面型时,可利用但不限于以下自由曲面面型公式进行限定。
其中,Z为非球面的矢高,c为曲率半径,r为非球面的径向坐标,k为圆锥系数,N为自由曲面项数,C j 为系数,xy为坐标值,αb为整数。
可以理解地,调焦镜头模组30中反射件312上反射面313的自由曲面可以使用上述自由曲面公式所示的自由曲面,也可以使用其他自由曲面公式,本申请实施例不做限定。
表1
表2
其中,表1和表2为本申请实施例提供的一种设计参数,表2中的C0~C20为不同物距下的图系数,自由曲面项数为21。需要说明的是,可以设置更多的自由曲面项数,每项对应的设置有一个系数,本申请实施例中仅仅只是进行示例性说明,并不限定其具体的自由曲面项数和系数。
在本申请一实施例中,参考图10,图10为本申请实施例提供的一种透镜组320的结构示意图。如图10所示,透镜组320沿光轴由物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和光阑。其中,第一透镜E1具有正光焦度,第一透镜靠近入射侧的面S1为凸面,第一透镜的靠近出射侧的面S2为凸面。第二透镜E2具负光焦度,第二透镜靠近入射侧的面S3为凹面,第二透镜靠近出射侧的面S4为凹面。
第三透镜E3具有负光焦度,第三透镜靠近入射侧的面S5为凸面,第三透镜靠近出射侧的面S6为凹面。
第四透镜E4具有正光焦度,第四透镜靠近入射侧的面S7为凹面,第四透镜靠近出射侧的面S8为凸面。
第五透镜E5具有负光焦度,第五透镜靠近入射侧的面S9为凹面,第四透镜靠近出射侧的面S10为凹面。
滤光片E6具有靠近入射侧的面S11和靠近出射侧的面S12。来自物体的光依序穿过各表面S1至S12并最终成像在成像面S13上。
在本申请实施例中,透镜组320的总有效焦距f为14.45mm,透镜组320的最大半视场角FOV为10.5°。光学成像透镜组320的Fno(Fno为焦距/入射孔径或有效口径)为3.5。
通过合理的分配各个透镜的光焦度,有利于平衡透镜组320产生的像差,增加透镜组320的成像质量。通过限制光学成像透镜组320的最大视场角在合理的范围内,有利于光学***具备较好的平衡色差和畸变的能力,并有利于提升成像质量。
表3示出了本申请实施例中的一种透镜组320的基本结构参数表,其中,曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm),折射率和阿贝数是表征透镜的镜片材料,厚度表征镜片间的距离和镜片厚度。
表3
表4给出了可用于本申请实施例中各非球面镜面S1-S10的高次项系数A0-A8。
表4
在本申请一实施例中,第一透镜E1至第五透镜E5中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面,各非球面透镜的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中,X为非球面的矢高,r为非球面的径向坐标,c为非球面顶点球曲率,其中,曲率半径为曲率的倒数,K为圆锥系数,为非球面系数(对应表中的A0~A8),rm为径向半径坐标最大值,/>
参考图11-图13,图11为本申请实施例提供的一透镜组320在物距为50m及以上对焦时的轴上色差曲线图,其表示不同波长的光线经由光学成像透镜组320后的会聚焦点偏离。图12为本申请实施例提供的一种透镜组320在物距为50m及以上对焦时的像散曲线图,其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图13为本申请实施例提供的一种透镜组320在物距为50m及以上对焦时的畸变曲线图,其表示不同视场角对应的畸变大小值。
根据图11至图13可知,本申请实施例所给出的透镜组320能够实现良好的成像品质。
参考图14-图16,图14为本申请实施例提供的一种透镜组320在物距为1m及以下对焦时的轴上色差曲线图,其表示不同波长的光线经由光学成像透镜组320后的会聚焦点偏离。图15为本申请实施例提供的一种透镜组320在物距为1m及以下对焦时的像散曲线图,其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图16为本申请实施例提供的一种透镜组320在物距为1m及以下对焦时的畸变曲线图,其表示不同视场角对应的畸变大小值。
根据图14至图16可知,可以发现,在不同距离下重新对焦后也能维持良好的成像品质。
在本申请一实施例中,还提供一种对焦方法。参考图17,图17为本申请实施例提供的一种对焦方法的流程示意图。如图17所示,具体的,在进行拍摄时,首先通过电子设备中的检测模块对被拍摄物体的物距进行检测,获取被拍摄物体的物距;并获取此时调焦镜头模组30中反射面313的初始面型。其中,在获取被拍摄物体的物距前,调焦镜头模组30中反射面313的面型为初始面型。也即,在进行拍摄前,调焦镜头模组30中各组件的参数为初始参数,反射面313的面型为初始面型。需要说明的是,上述的初始参数和初始面型均是指某一次拍摄前,调焦镜头模组30对应的参数和面型。初始参数和初始面型均是针对每一次拍摄而言,在进行多次拍摄时,每一次拍摄所对应的初始参数和初始面型并不一定相同。
通过在拍摄前获取被拍摄物体的物距和反射面313的初始面型,可以判断采用当前参数(反射面313的面型为初始面型)的调焦镜头模组30,来拍摄该物距下的被拍摄物体是否能得到清晰的图像,以判断物距和初始面型是否匹配,进而判断是否需要进行调焦。
判断物距和初始面型是否匹配,也即根据物距和初始面型判断是否需要进行重新对焦。若物距和初始面型匹配,则保持反射面313的面型为初始面型,即可实现对焦;若物距和初始面型不匹配,则采用初始面型的反射面313进行拍摄,无法进行对焦,需要将反射面313的面型调整为与物距相对应的面型,以实现对焦。
在每次拍摄前,需要判断当前状态下的调焦镜头模组30的参数(初始参数/初始面型)在用于该次拍摄时,能否形成清晰的对焦。由于调焦镜头模组30的参数( 主要是反射件312上反射面313的参数)是与被拍摄物体的物距进行对应的。因此,可以根据调焦镜头模组30的初始面型(在获取被拍摄物体的物距前的参数),得出初始面型所对应的初始物距,将被拍摄物体的物距与初始面型所对应的初始物距进行对比,即可判断所获取的物距与初始面型是否匹配。
若被拍摄物体的物距与初始面型所对应的初始物距相等,则说明需要被拍摄的物体的物距和初始面型匹配,直接采用当前状态下的调焦镜头模组30来拍摄该物距下的被拍摄物体,即可形成良好的对焦,因此不需要对调焦镜头模组30的参数进行调整。使调焦镜头模组30继续保持当前状态,保持反射组件310中的反射面313的面型,进行对焦和拍摄。
若被拍摄物体的物距与初始面型所对应的初始物距不相等,则说明需要被拍摄的物体的物距和初始面型不匹配,直接采用当前状态下的调焦镜头模组30来拍摄该物距下的被拍摄物体,无法形成良好的对焦。因此需要对调焦镜头模组30的参数进行调整,实现在拍摄所获取的物距下的物体时,可以进行重新对焦。具体的,需要根据所获取的物距,将调焦镜头模组30的参数调整为与该物距所对应的参数,使得调整后的调焦镜头模组30在拍摄处于所获取的物距下的被拍摄物体时,可以重新形成良好的对焦,进而实现清晰的拍摄。
需要说明的是,本申请实施例中的相等可以是指数值上的完全相等,也可以是指两个值均处于同一个范围内,例如,在范围10~11(包含10,但不包含11)内的所有物距均对应同一个反射面313面型,因此可以认为该范围内所有数是相等的,比如可以认为物距为10.1与初始物距为10相等,物距为10.2与初始物距为10.9相等。再例如,在范围3~3.1(包含3,但不包含3.1)内的所有物距均对应同一个反射面313面型,因此可以认为该范围内所有数是相等的,比如可以认为初始物距为3与物距为3.09相等,物距为3.02与初始物距为3.04相等。
其中,物距所对应的参数是指:当拍摄不同物距下的物体时,需要根据物距调整反射面313的面型,不同的物距对应着不同的面型参数。反射组件310可以根据物距所对应的面型参数调整反射件312的形状,从而调整反射件312上的反射面313的面型,实现对反射面313的曲率半径和校正参数进行调整,使得经过该曲率半径和面型下的反射面313所反射的光线可以在像面上完成对焦。也即,不同的物距对应着不同的反射面313面型。
本申请实施例中,可以根据物距的远近来设置不同的面型参数,即不同的距离对应有不同的面型参数,面型参数可以转化为反射组件310中的电压参数,来控制反射件312的形变。例如,反射组件310为压电式变形镜时,面型参数可以转化为压电驱动器的控制电压,通过控制压电驱动器的运动状态来控制可变形镜片的形变。反射组件310为薄膜变形镜时,面型参数可以转化为控制电极的控制电压,通过改变控制电压的大小来改变控制电极和薄膜镜之间额静电吸引力,从而实现对薄膜镜的形变进行控制。
具体的,当检测到物距处于第一范围内:物距大于或者等于50m时,此时可以认为处于远距状态下,可以设置该距离所对应的面型参数为面型参数A,当反射组件310中的形状调节件311根据面型参数A调整反射件312时,此时的反射件312为平面反射件312,也即反射件312的反射面313为平面。也即,当采用本申请实施例所提供的调焦镜头模组30进行拍摄时,当检测到物距大于或者等于50m时,将反射件312的反射面313调整为平面即可实现清晰的拍摄。
当检测到物距处于第二范围内:物距大于或者等于10m,且小于50m时,可以设置该距离所对应的面型参数为面型参数B。由于该物距的跨度范围较大,当物距为10m和物距为49m时,若采用相同的面型参数B进行拍摄,则所获取到的图像会存在不清晰的情况。因此,需要对不同的物距更精确地设置对应的面型参数B。为了避免所设置的面型参数B过多,导致运行速度变慢,本申请实施例中,当检测到物距大于或者等于10m,且小于50m时,物距每隔1m设置一组对应的面型参数B。也即,物距每间隔1m对应一个反射面313面型。具体的,当物距为10m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数B1;当物距为11m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数B2;当物距为12m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数B3……当物距为48m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数B39;当物距为49m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数B40。
当检测到物距处于第三范围内:大于或者等于3m,且小于10m时,可以设置该距离所对应的面型参数为面型参数C。由于该物距的跨度范围较大,当物距为3m和物距为9.9m时,若采用相同的面型参数B进行拍摄,则所获取到的图像会存在不清晰的情况。因此,需要对不同的物距更精确地设置对应的面型参数C。为了避免所设置的面型参数C过多,导致运行速度变慢,本申请实施例中,当检测到物距大于或者等于3m,且小于10m时,每隔0.1m设置一组对应的面型参数C 。具体的,当物距为3m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数C1;当物距为3.1m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数C2;当物距为3.2m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数C3……当物距为9.8m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数C69;当物距为9.9m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数C70。
当检测到物距处于第四范围内:大于或者等于1m,且小于3m时,可以设置该距离所对应的面型参数为面型参数D。由于该物距的跨度范围较大,若该范围内的所有物距均采用相同的面型参数B进行拍摄,则所获取到的图像会存在不清晰的情况。因此,需要对不同的物距更精确地设置对应的面型参数D。为了避免所设置的面型参数D过多或者过少,本申请实施例中,当检测到物距大于或者等于3m,且小于10m时,每隔0.01m设置一组对应的面型参数D 。具体的,当物距为1m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数D1;当物距为1.01m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数D2;当物距为1.03m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数D3……当物距为2.98m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数D199;当物距为2.99m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数D200。
当检测到物距处于第五范围内:大于或者等于0.15m,且小于1m时,可以设置该距离所对应的面型参数为面型参数F。由于该物距的跨度范围较大,若该范围内的所有物距均采用相同的面型参数B进行拍摄,则所获取到的图像会存在不清晰的情况。因此,需要对不同的物距更精确地设置对应的面型参数F。为了避免所设置的面型参数F过多或者过少,本申请实施例中,当检测到物距大于或者等于0.15m,且小于1m时,每隔0.005m设置一组对应的面型参数F 。具体的,当物距为0.15m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数F1;当物距为0.155m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数F2;当物距为0.16m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数F3……当物距为0.99m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数F169;当物距为0.995m时,设置该物距所对应的面型参数为面型参数F170。
需要说明的是,本申请实施例中的第一范围、第二范围、第三范围、第四范围和第五范围构成一个连续的物距区间,第一范围、第二范围、第三范围、第四范围和第五范围的大小都是可调的,例如,第一范围可以是:大于或者等于40m;第二范围可以是大于或者等于10m,且小于40m。其中,每个范围内的间隔密度也是可以调整的,例如,第二范围内的间隔密度可以从间隔1m调整为间隔0.5m;第三范围内的间隔密度可以从间隔0.1m调整为间隔0.05m。也即,本申请中并不限定面型参数的具体数量,也不限制每一个面型参数所对应的物距范围,可以根据实际的需求进行调整。当然,物距越小,则设置的面型参数密度越高,换言之,当物距越来越小时,每一组面型参数所对应的物距范围越小。
此外,本申请实施例中,按照物距从大到小或者从小到大,每个物距所对应的面型参数反应在反射件312的反射面313上,反射面313的面型变化是连续的。具体的,按照面型参数A、面型参数B40至面型参数B1、面型参数C70至面型参数C1、面型参数D200至面型参数D1、面型参数F170至面型参数F1的顺序对反射件312上反射面313的形状进行调整,反射面313的形状变化是连续的。
需要说明的是,上述的物距并非指一个具体的值,而是可以为一个范围。例如,物距为L,该物距L在实际中可以是指范围:L~L+d(包含L,不包含L+d),其中d为间隔大小。
示例一,当10≤L<50时,此时可以设置间隔d为1m。若L为10m,则L所指的范围可以是10m~11m;若L为11m,则L所指的范围可以是11m~12m;若L为49m,则L所指的范围可以是49m~50m。
示例二,当3≤L<10时,此时可以设置间隔d为0.1m。若L为3m,则L所指的范围可以是3m~3.1m;若L为9.9m,则L所指的范围可以是9.9m~10m。
示例三,当1≤L<3时,此时可以设置间隔d为0.01m。若L为1m,则L所指的范围可以是1m~1.01m;若L为2.99m,则L所指的范围可以是2.99m~3m。
本申请实施例中,当调焦镜头模组30中各器件的物理参数确定后,可以根据其具体的尺寸大小确定该调焦镜头模组30的预设面型参数。但是由于调焦镜头模组30中光学***的加工存在公差,因此,当该调焦镜头模组30应用到电子设备时,可以在应用过程和使用过程对调焦镜头模组30的初始面型参数进行调整,以适配应用于电子设备中的调焦镜头模组30。上述实施例中所介绍的面型参数,以及面型参数所对应的物距,以及相邻两个面型参数所对应的物距间隔,都可以根据实际所搭配的镜头参数、芯片参数以及成像需求进行调整。
例如,当检测到物距处于第一范围内:大于或者等于50m时,此时的物距满足本申请实施例中所定义的远距,当检测到物距为远距时,理论上可以设置反射件312上的反射面313为平面。但是,为了矫正反射件312在加工或者安装过程中所产生的公差,在实际应用中,当检测到物距为远距时,可以设置反射件312上的反射面313不为平面,对反射件312的公差进行矫正,使得不为平面的反射面313在实际中所产生的效果,与在理论上为平面的反射面313所产生的效果相同。
在本申请实施例中,当采用具有上述实施例所述的调焦镜头模组30的电子设备进行拍照时,首先通过电子设备中的检测模块对被拍摄物体的物距进行检测,然后根据检测到的物距和当前的调焦镜头模组30参数(反射面313的初始面型),判断是否需要调整反射面313的面型。若采用当前的调焦镜头模组30,对被拍摄物体进行拍摄可以进行对焦,获得清晰的图像,则不需要调整反射面313的面型。若采用当前的调焦镜头模组30,对被拍摄物体进行拍摄无法进行对焦,无法获得清晰的图像,则需要调整反射面313的面型,实现重新对焦,以实现在拍摄所测量的物距下的物体时,可以获得清晰的图像。也即,本申请实施例中所提供的调焦方法是,根据物距的远近,实时地调整调焦镜头模组30的参数,实现良好的对焦。若调焦镜头模组30当前的参数与需要被拍摄的物体的物距刚好匹配时,则不需要对调焦镜头模组30的参数进行调整,即可实现良好的对焦。
电子设备在拍摄前,其调焦镜头模组30中各个组件此时所对应的参数为初始参数,反射件312的参数为初始面型参数,初始面型参数可以是上述所介绍的任意一种面型参数。
示例的,在一次拍摄前,调焦镜头中反射件312的初始面型参数为面型参数A,该初始面型参数对对应的物距为50m及以上。采用具有该初始面型参数的调焦镜头模组30进行拍摄,当电子设备检测被拍摄物体的物距为50m时,由于被拍摄物体的物距与调焦镜头模组30当前状态下的参数(初始参数)所对应的物距相等或者处于同一范围内,因此,保持调焦镜头模组30为当前状态下的参数,即可以使被拍摄物体得成像在像面上对焦,实现对被拍摄物体进行清晰的拍摄。
采用具有该初始面型参数A的调焦镜头模组30进行拍摄,当电子设备检测被拍摄物体的物距为40m时,由于被拍摄物体的物距(40m)与调焦镜头模组30当前状态下的参数(初始参数)所对应的物距(50m及以上)不相等,因此,若继续采用当前状态下的参数所对应的摄像头模组进行拍摄,无法实现清晰的成像,需要对调焦镜头模组30中的参数进行调整。需要说明的是,本申请实施例中,对调焦镜头模组30中的参数进行调整,主要是指对调焦镜头模组30中的反射件312的参数进行调整,以调整反射面313的参数。
由于此时,被拍摄物体的物距为40m,因此根据被拍摄物体的物距调整反射件312的参数,使得被调整后的反射件312在用于拍摄该物距下的物体时,可以在像面上形成良好的对焦,从而实现清晰的拍摄。由于物距为40m时,反射件312所对应的面型参数为面型参数B31。因此,可以将面型参数B31转化为对应的电压参数,控制反射组件310中的形状调节件311产生形变,带动反射件312进行形变,调整反射件312上反射面313的面型为面型参数B31所对应的面型,使得来自物距为40m的被拍摄物体的光在经过该面型的反射面313反射后,以及其它光学组件的处理后,可以在像面上对焦。需要说明的是,其它光学组件在过程中为一定量,其参数保持不变,该过程主要通过调整反射面313的面型来实现对不同物距下的被拍摄物体的对焦。
当反射件312被调整到面型参数B31所对应的面型时,此时调焦镜头模组30种反射件312的初始参数为面型参数B31。若检测到被拍摄物体的物距为10m,而被拍摄物体的物距与调焦镜头模组30当前状态下的参数所对应的物距(40m)不相等,则需要将调焦镜头模组30中反射件312的参数调整为拍摄物体的物距所对应的面型参数。由于物距为10m,根据预设的面型参数,可以确定物距为10m时,所对应的面型参数为面型参数B1。因此,可以将面型参数B1转化为对应的电压参数,控制反射组件310中的形状调节件311产生形变,带动反射件312进行形变,调整反射件312上反射面313的面型为面型参数B1所对应的面型,使得来自物距为10m的被拍摄物体的光在经过该面型的反射面313反射后,以及其它光学组件的处理后,可以在像面上对焦。
参照上述所介绍的方法,当检测到被拍摄物体的物距进与调焦镜头模组30当前状态下的参数(初始参数)所对应的物距不一致时,则根据被拍摄物体的物距所对应的面型参数,调整调焦镜头模组30中反射件312的面型,使得反射件312上反射面313的面型可以满足在拍摄当前物距的物体时,形成对焦,成像清晰。当检测到被拍摄物体的物距进与调焦镜头模组30当前状态下的参数(初始参数)所对应的物距一致时,则继续采用当前状态下的调焦镜头模组30进行拍摄,则可以完成对焦,获得清晰的图像。
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。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,本申请保护范围包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
以上对本申请所提供的一种装配设备,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的传输电路及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
以上内容,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,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,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。

Claims (11)

1.一种对焦方法,其特征在于,应用于调焦镜头模组,所述调焦镜头模组包括反射组件、透镜组和图像传感器,所述透镜组设置于所述反射组件的入射光路径上,和/或,所述透镜组设置于所述反射组件的反射光路径上,所述图像传感器接收所述透镜组的出射光线或所述反射组件的反射光线以实现成像;
所述反射组件包括形状调节件和反射件,所述反射件设置于所述形状调节件上,所述反射件背离所述形状调节件的一侧具有反射面,所述形状调节件的结构为蜂窝状,所述方法包括:
获取被拍摄物体的物距和所述反射面的初始面型,所述初始面型为获取所述被拍摄物体的物距前所述反射面的面型;
判断所述物距对应的面型是否为初始面型;
若所述物距对应的面型是初始面型,保持所述反射面的面型为所述初始面型;
若所述物距对应的面型不是初始面型,所述形状调节件控制所述反射件产生形变以调节所述反射面的曲率半径和校正参数,使所述透镜组的出射光线或所述反射组件的反射光线在所述图像传感器上对焦,所述校正参数用于校正所述反射面的反射光在所述图像传感器上成像的像差;
所述物距对应的面型包括:
当所述物距大于或者等于50m时,所述反射面的面型为平面;
当所述物距大于或者等于10m,且小于50m时,所述物距每间隔1m对应一个面型;
当所述物距大于或者等于3m,且小于10m时,所述物距每间隔0.1m对应一个面型;
当所述物距大于或者等于1m,且小于3m时,所述物距每间隔0.01m对应一个面型;
当所述物距大于或者等于0.15m,且小于1m时,所述物距每间隔0.005m对应一个面型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反射面的面型为自由曲面或扩展奇次非球面。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当所述反射面的面型为自由曲面时,满足以下关系式:
其中,Z为非球面的矢高,c为曲率半径,r为非球面的径向坐标,k为圆锥系数,N为自由曲面项数,Cj为系数,x,y为坐标值,α,b为整数。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于,所述反射件为镀设于所述形状调节件的反射膜层。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述形状调节件为多个分立电极。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于,所述透镜组设置于所述反射组件的反射光路径上,所述透镜组包括沿光轴由物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述透镜组还包括设置在所述第五透镜与所述图像传感器之间的滤光片。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第一透镜具有正光焦度,所述第二透镜具有负光焦度,所述第三透镜具有负光焦度,所述第四透镜具有正光焦度,所述第五透镜具有负光焦度。
9.根据权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于,所述透镜组包括第一透镜组和第二透镜组,所述第一透镜组设置于所述反射组件的入射光路径上,所述第二透镜组设置于所述反射组件的反射光路径上。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第一透镜组中透镜的数量为1,所述第二透镜组中透镜的数量为3~5。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第一透镜组中透镜的数量为1,所述第二透镜组中透镜的数量为4。
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