一種手機照相變焦鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手機照相變焦鏡頭，其特征是攝像頭入口所在平面與手機后殼平面平行，在手機后殼的內側固定設置平面反射鏡，平面反射鏡與攝像頭入口所在平面呈45°夾角，使來自攝像頭入口的光線在平面反射鏡上呈90°反射；在平面反射鏡的出射光線A的光路上，沿出射光線A的出射方向設置分光棱鏡，并在分光棱鏡的反射光路和透射光路上分別設置鏡頭，不同光路上的鏡頭是焦路不同的定焦鏡頭。本發(fā)明結構簡單、能耗低，在不增加手機厚度的前提下，通過改變焦距使成像視角可變，從而更有利于獲得好的圖片。
【專利說明】
-種手機照相變焦鏡頭
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及電子技術領域，更具體的說是應用在手機上的一種光學變焦鏡頭，可 W在不增加手機厚度的情況下實現(xiàn)手機鏡頭的光學變焦，提高手機拍攝圖片的分辨率和圖 像質量。
【背景技術】
[0002] 隨著科技與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，手機的功能越發(fā)完善，手機的使用越發(fā)普遍。在日常 生活中，人們會利用手機鏡頭隨時隨地的拍攝需要的圖像。外界景物通過手機鏡頭產生光 學圖像，光學圖像投射到圖像傳感器的表面后轉換為電信號，模數(shù)轉換之后變成數(shù)字圖像 信號，數(shù)字信號處理忍片DSP對數(shù)字圖像信號進行加工處理，最后壓縮成特定的圖片格式存 儲在內置存儲器中，人們就可W很方便的查閱圖片。
[0003] 現(xiàn)今利用手機鏡頭拍照的現(xiàn)象非常普遍，但大多數(shù)手機鏡頭采用的是定焦鏡頭， 不能通過變焦使成像視角發(fā)生變化，而是通過數(shù)碼變焦使像素增大W達到放大的目的是同 時犧牲了圖像的分辨率和圖像質量。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種結構簡單、能耗較低的手機照 相變焦鏡頭，在不增加手機厚度的前提下，通過改變焦距使成像視角可變，從而更有利于獲 得好的圖片。
[0005] 本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：
[0006] 本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點是:攝像頭入口所在平面與手機后殼平面平 行，在手機后殼的內側固定設置平面反射鏡，所述平面反射鏡與攝像頭入口所在平面呈45° 夾角，使來自攝像頭入口的光線在所述平面反射鏡上呈90°反射;在所述平面反射鏡的出射 光線A的光路上，沿出射光線A的出射方向設置分光棱鏡，并在分光棱鏡的反射光路和透射 光路上分別設置鏡頭，不同光路上的鏡頭是焦矩不同的定焦鏡頭。
[0007] 本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點也在于:在所述平面反射鏡的出射光線A的 光路上，沿出射光線A的出射方向依次設置第一分光棱鏡、第二分光棱鏡和第=鏡頭，所述 第一分光棱鏡和第二分光棱鏡的反射光路分處在出射光線A的左右兩側;在所述第一分光 棱鏡的反射光路上設置第二鏡頭，在第二分光棱鏡的反射光路上設置第一鏡頭;在所述第 一鏡頭、第二鏡頭和第=鏡頭的尾部分別設置CMOS圖像傳感器;所述第一鏡頭、第二鏡頭和 第=鏡頭是具有不同焦距的定焦鏡頭。
[000引本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點也在于：
[0009] 所述CMOS圖像傳感器分別是：設置在第一鏡頭的尾部的第一 CMOS圖像傳感器，設 置在第二鏡頭的尾部的第二CMOS圖像傳感器，W及設置在第S鏡頭的尾部的第SCMOS圖像 傳感器；
[0010] 平面反射鏡的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡反射后進入第二鏡頭，由所述第二CMOS 圖像傳感器檢測獲得對應的圖像信息；
[0011] 平面反射鏡的出射光線A依次經(jīng)第一分光棱鏡和第二分光棱鏡透射進入第=鏡 頭，由所述第=CMOS圖像傳感器檢測獲得對應的圖像信息；
[0012] 平面反射鏡的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡透射、再經(jīng)第二分光棱鏡反射后進入第 一鏡頭，由所述第一 CMOS圖像傳感器檢測獲得對應的圖像信息。
[0013] 本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點也在于：由所述第一 CMOS圖像傳感器、第二 CMOS圖像傳感器和第SCMOS圖像傳感器檢測獲得的對應的圖像信息在同一塊切換忍片上 實現(xiàn)選通，手機屏幕上顯示的是由被選通一只CMOS圖像傳感器檢測獲得的圖像信息。
[0014] 本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點也在于:用于控制切換忍片的選通狀態(tài)的選 通控制信號是通過手機照相界面輸入。
[0015] 本發(fā)明手機照相變焦鏡頭的結構特點也在于:各定焦鏡頭嵌裝在手機后殼上，由 蓋板通過螺栓固定封裝，形成整體結構。
[0016] 與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0017] 1、本發(fā)明提供了一種結構簡單、能耗較低的光學變焦技術方案，采用基于多鏡頭 方案的變焦系統(tǒng)，通過光路的優(yōu)化設計不會增加手機的厚度。
[0018] 2、本發(fā)明相對于機械補償式變焦系統(tǒng)更加輕巧靈活，可W實現(xiàn)小型化，因而能有 效應用于手機相機。
[0019] 3、本發(fā)明相對于液體透鏡和充氣透鏡類的光學變焦系統(tǒng)受外界環(huán)境的干擾較小， 且可W在手機供電的3V~4.2V，350mA條件下使用。
[0020] 4、本發(fā)明通過采用基于多鏡頭的光學變焦系統(tǒng)，實現(xiàn)了手機鏡頭的=倍光學變 焦，改變了現(xiàn)今手機相機僅能數(shù)碼變焦的現(xiàn)狀，提高了手機拍攝圖片的質量。
[0021] 5、本發(fā)明采用了 ZEMAX軟件對鏡頭進行設計優(yōu)化，優(yōu)化后的S個鏡頭參數(shù)完全能 滿足手機攝像的要求。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明中=塊CMOS傳感器的選通方式；
[0023] 圖2為本發(fā)明中變焦系統(tǒng)整體外觀；
[0024] 圖3和圖4為發(fā)明不同視角的總體結構示意圖；
[0025] 圖中標號：1攝像頭入口； 2平面反射鏡;3第一分光棱鏡;4第二鏡頭;4a第二CMOS圖 像傳感器;5第二分光棱鏡;6第S鏡頭;6a第SCMOS圖像傳感器;7第一鏡頭;7a第一 CMOS圖 像傳感器;8蓋板;9螺栓。
【具體實施方式】
[0026] 參見圖3和圖4,本實施例中手機照相變焦鏡頭的結構形式是：
[0027] 攝像頭入口 1所在平面與手機后殼平面平行，在手機后殼的內側固定設置平面反 射鏡2，平面反射鏡2與攝像頭入口 1所在平面呈45°夾角，使來自攝像頭入口 1的光線在平面 反射鏡2上呈90°反射;在平面反射鏡2的出射光線A的光路上，沿出射光線A的出射方向設置 分光棱鏡，并在分光棱鏡的反射光路和透射光路上分別設置鏡頭，不同光路上的鏡頭是焦 矩不同的定焦鏡頭。
[0028] 本實施例中，具體是在平面反射鏡2的出射光線A的光路上，沿出射光線A的出射方 向依次設置第一分光棱鏡3、第二分光棱鏡5和第=鏡頭6,第一分光棱鏡3和第二分光棱鏡5 的反射光路分處在出射光線A的左右兩側;在第一分光棱鏡3的反射光路上設置第二鏡頭4， 在第二分光棱鏡5的反射光路上設置第一鏡頭7;在第一鏡頭7、第二鏡頭4和第=鏡頭6的尾 部分別設置CMOS圖像傳感器;第一鏡頭7、第二鏡頭4和第=鏡頭6是具有不同焦距的定焦鏡 頭。采用運種布局可W在幾乎不增加手機能耗、體積、成本和技術難度的情況下，實現(xiàn)手機 相機的=倍光學變焦，有效的增加了像機的清晰拍攝距離，而傳統(tǒng)變焦方式因需要電機驅 動鏡頭伸縮而增加能耗。
[0029] 具體實施中，如圖1和圖3所示，CMOS圖像傳感器分別是:設置在第一鏡頭7的尾部 的第一CMOS圖像傳感器7曰，設置在第二鏡頭4的尾部的第二CMOS圖像傳感器4曰，W及設置在 第S鏡頭6的尾部的第SCMOS圖像傳感器6曰?？紤]到CMOS圖像傳感器成本低、體積小、圖像 切換方便，因此在此處設置S個CMOS圖像傳感器有利于使得系統(tǒng)的結構更加緊湊、光路更 加簡單、能耗更低、變焦更方便。
[0030] 平面反射鏡2的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡3反射后進入第二鏡頭4,由第二CMOS圖 像傳感器4a檢測獲得對應的圖像信息。
[0031] 平面反射鏡2的出射光線A依次經(jīng)第一分光棱鏡3和第二分光棱鏡5透射進入第= 鏡頭6，由第=CMOS圖像傳感器6a檢測獲得對應的圖像信息。
[0032] 平面反射鏡2的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡3透射、再經(jīng)第二分光棱鏡5反射后進入 第一鏡頭7，由第一CMOS圖像傳感器7a檢測獲得對應的圖像信息。
[0033] 如圖1所示，本實施例中由第一 CMOS圖像傳感器7曰、第二CMOS圖像傳感器4a和第S CMOS圖像傳感器6a檢測獲得的對應的圖像信息在同一塊切換忍片上實現(xiàn)選通，手機屏幕上 顯示的是由被選通一只CMOS圖像傳感器檢測獲得的圖像信息，用于控制切換忍片的選通狀 態(tài)的選通控制信號是通過手機照相界面輸入。
[0034] 圖2所示，各定焦鏡頭嵌裝在手機后殼上，由蓋板8通過螺栓9固定封裝，形成整體 結構。
[0035] 本實施例中使用=種不同焦距的定焦鏡頭，通過兩塊分光棱鏡實現(xiàn)光路的分轉， 實現(xiàn)不同光路的選通。本發(fā)明可W達到=倍變焦的效果，在不增加手機厚度的前提下，并在 保證像質的同時，使成像視角有一定的變化，有效增加像機的清晰拍照距離。
[0036] W第一鏡頭7為例，通過ZEMAX軟件對第一鏡頭7進行優(yōu)化，W使鏡頭的成像達到最 優(yōu)。比如:設置第一鏡頭7的光學總長為7.16mm，焦距為4.72mm，工作距為1mm，崎變小于2%， 像高大于2.3mm，其與第一 CMO姻像傳感器7a配合良好，可W滿足手機相機在中近距離上的 拍攝需求。第二鏡頭4主要用于中遠距離的拍攝，第=鏡頭6主要用于對近距離的拍攝。=個 鏡頭相互配合，使手機相機的像質得到提高。
[0037] W下為一組鏡頭的設計參數(shù)，從表1中可W看出鏡頭的外形尺寸較，不會增加目前 手機的厚度。目前一般手機照相鏡頭的等效焦距為30mm左右，等效焦距越長，成像視角越 小，可W清晰成像的距離越大。從表1中可W看出，=個鏡頭的等效焦距接近=倍。本發(fā)明的 實用性可W通過等效焦距比較體現(xiàn)出來。等效焦距為30.33mm鏡頭的視角比較大，多用于拍 風景，也適合于拍室內人多的場合;等效焦距44.46mm鏡頭與人眼視角比較接近，是一個比 較標準的焦距，可拍環(huán)境，也可拍特寫。而等效焦距為86. IOmm的鏡頭視角較小，適合于在室 外遠距離拍攝特寫，虛化效果很好?？梢姡景l(fā)明讓手機鏡頭的拍攝更能滿足人們的需求。 [00；3引 表1
[0039]
[0040] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人 員來說在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做若干的改進和修飾，如采改變鏡頭的數(shù)量、 安裝形式、安裝方位和變焦倍數(shù)等，運些改進和修飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種手機照相變焦鏡頭，其特征是:攝像頭入口（I)所在平面與手機后殼平面平行， 在手機后殼的內側固定設置平面反射鏡(2)，所述平面反射鏡(2)與攝像頭入口（1)所在平 面呈45°夾角，使來自攝像頭入口（1)的光線在所述平面反射鏡(2)上呈90°反射;在所述平 面反射鏡(2)的出射光線A的光路上，沿出射光線A的出射方向設置分光棱鏡，并在分光棱鏡 的反射光路和透射光路上分別設置鏡頭，不同光路上的鏡頭是焦矩不同的定焦鏡頭。2. 根據(jù)權利要求1所述的手機照相變焦鏡頭，其特征是：在所述平面反射鏡（2)的出射 光線A的光路上，沿出射光線A的出射方向依次設置第一分光棱鏡(3)、第二分光棱鏡(5)和 第三鏡頭(6)，所述第一分光棱鏡(3)和第二分光棱鏡(5)的反射光路分處在出射光線A的左 右兩側;在所述第一分光棱鏡(3)的反射光路上設置第二鏡頭(4)，在第二分光棱鏡(5)的反 射光路上設置第一鏡頭(7);在所述第一鏡頭(7)、第二鏡頭(4)和第三鏡頭(6)的尾部分別 設置CMOS圖像傳感器;所述第一鏡頭(7)、第二鏡頭(4)和第三鏡頭(6)是具有不同焦距的定 焦鏡頭。3. 根據(jù)權利要求2所述的手機照相變焦鏡頭，其特征是： 所述CMOS圖像傳感器分別是:設置在第一鏡頭(7)的尾部的第一 CMOS圖像傳感器(7a)， 設置在第二鏡頭(4)的尾部的第二CMOS圖像傳感器(4a)，以及設置在第三鏡頭(6)的尾部的 第三CMOS圖像傳感器(6a); 平面反射鏡(2)的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡(3)反射后進入第二鏡頭(4)，由所述第二 CM0i5圖像傳感器(4a)檢測獲得對應的圖像信息； 平面反射鏡（2)的出射光線A依次經(jīng)第一分光棱鏡（3)和第二分光棱鏡(5)透射進入第 三鏡頭(6 )，由所述第三CMOS圖像傳感器(6a)檢測獲得對應的圖像信息； 平面反射鏡(2)的出射光線A經(jīng)第一分光棱鏡(3)透射、再經(jīng)第二分光棱鏡(5)反射后進 入第一鏡頭(7)，由所述第一CMOS圖像傳感器(7a)檢測獲得對應的圖像信息。4. 根據(jù)權利要求3所述的手機照相變焦鏡頭，其特征是：由所述第一CMOS圖像傳感器 (7a)、第二CMOS圖像傳感器(4a)和第三CMOS圖像傳感器(6a)檢測獲得的對應的圖像信息在 同一塊切換芯片上實現(xiàn)選通，手機屏幕上顯示的是由被選通一只CMOS圖像傳感器檢測獲得 的圖像信息。5. 根據(jù)權利要求4所述的手機照相變焦鏡頭，其特征是：用于控制切換芯片的選通狀態(tài) 的選通控制信號是通過手機照相界面輸入。6. 根據(jù)權利要求1或2所述的手機照相變焦鏡頭，其特征是：各定焦鏡頭嵌裝在手機后 殼上，由蓋板(8)通過螺栓(9)固定封裝，形成整體結構。
【文檔編號】G02B27/10GK105954881SQ201610579581
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】李瑞君, 雷英俊, 沈玉姣, 范光照
【申請人】合肥工業(yè)大學