光路转向系统、摄像头模组及电子设备的制作方法

1.本实用新型属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光路转向系统、摄像头模组及电子设备。


背景技术：

2.目前，用户对于手机等拍摄装置的长焦以及变焦的要求越来越高。为了降低手机的厚度，目前手机中使用的长焦距摄像头模组均为潜望式摄像头模组，即通过棱镜等光路转向组件来改变光线的传播方向，从而可以使透镜组、感光组件等元件横向设置在手机外壳内。但相关技术中的摄像头模组的棱镜仅用于延长光路传播路径以实现长焦，无法快速响应变焦。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种光路转向系统，能够实现长焦且快速响应变焦。
4.为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了如下的技术方案：
5.一种光路转向系统，所述光路转向系统用于设置在透镜组和感光元件之间，且所述透镜组、所述光路转向系统和所述感光元件沿光轴依次布置，所述光路转向系统包括：第一光路转向组件，位于所述光轴上；第二光路转向组件和第三光路转向组件，相对地设置在所述光轴的两侧，且同步进行靠近或远离所述光轴的运动；其中，沿所述光轴传播的光线通过所述光路转向系统时，光线通过所述第一光路转向组件进行首次和末次转向，在首次和末次之间，所述光线还在所述第二光路转向组件和所述第三光路转向组件之间转向，末次转向后的光线继续沿所述光轴传播。
6.通过该光路转向系统，能够将长的光线传播路径通过各光路转向组件之间的转向实现仅占用很小的空间，有利于摄像头模组的小型化；同时，光线的多次转向能够实现摄像头模组的长焦甚至超长焦。另外，由于第二光路转向组件与第三光路转向组件同步进行靠近或远离所述光轴的运动，能够缩短光路转向系统响应变焦的时间，实现快速响应变焦，改善用户体验。
7.进一步地，所述第一光路转向组件包括第一光路转向件与第二光路转向件，所述第一光路转向件包括第一反射面，所述第二光路转向件包括第二反射面，光线由所述第一反射面进入所述光路转向系统，并由所述第二反射面射出所述光路转向系统。
8.沿光轴射入的光线经过第一反射面与第二反射面的反射，最终沿光轴射出，有利于减小光路转向系统沿垂直于光轴方向上的尺寸，有利于实现摄像头模组的小型化。
9.进一步地，所述第一光路转向件为平面镜或者棱镜，所述第二光路转向件为平面镜或者棱镜。
10.平面镜与棱镜都能够很好地对于入射的光线进行反射，使光线更好地在光路转向系统内部传播，减少传播过程中的损耗，使得摄像头模组的成像质量更高。
11.进一步地，所述第二反射面和所述第一反射面均为平面，且所述第二反射面与所
述第一反射面互相平行或者相对于所述光轴的一垂线对称。
12.第二反射面和第一反射面均为平面有利于光线进行反射，避免发生透射或者漫反射等现象对于在光路转向系统内部传播的光线发生损耗，使得摄像头模组的成像质量更高；第二反射面与第一反射面互相平行或者相对于所述光轴的一垂线对称有利于使得射出光路转向系统的光线与射入光路转向系统的光线传播方向一致，即都为沿光轴方向，从而可以减小光路转向系统沿垂直于光轴方向上的尺寸，有利于实现摄像头模组的小型化。
13.进一步地，所述第二光路转向组件包括第三光路转向件，所述第三光路转向件包括第三反射面与第四反射面，所述第三反射面与所述第一反射面互相平行，所述第四反射面与所述第三反射面之间形成呈夹角，光线经所述第一反射面射入所述第三反射面，经所述第三反射面反射至所述第四反射面，并由所述第四反射面反射后射入所述第三光路转向组件。
14.第三反射面与第一反射面互相平行，能够使得射出第三反射面与射入第一反射面的光线传播方向一致，经第四反射面反射后实现光路的一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
15.进一步地，所述第三光路转向组件包括第四光路转向件，所述第四光路转向件包括第五反射面与第六反射面，所述第五反射面与所述第四反射面互相平行，所述第六反射面与所述第五反射面之间形成夹角，光线经所述第四反射面射入所述第五反射面，并经所述第五反射面反射至所述第六反射面，并由所述第六反射面射入所述第一光路转向组件或者第二光路转向组件。
16.第五反射面与第四反射面互相平行，能够使得射出第五反射面与射入第四反射面的光线传播方向一致，经第六反射面反射后实现光路的一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
17.进一步地，当光线由所述第六反射面射入所述第二光路转向组件时，所述第二光路转向组件还包括第五光路转向件，所述第五光路转向件包括第七反射面与第八反射面，所述第七反射面与所述第六反射面互相平行，所述第七反射面之间形成夹角，且所述第八反射面位于所述第七反射面沿所述光轴方向远离所述第一反射面的一侧，光线经所述第六反射面射入所述第七反射面，并经所述第七反射面反射至所述第八反射面，并由所述第八反射面射入所述第二反射面。
18.光线由所述第六反射面射入所述第二光路转向组件时，光线经第五光路转向件的第七反射面与第八反射面的两次反射又实现一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
19.进一步地，所述第三光路转向件与所述第五光路转向件为一体设置或者相互独立设置。
20.第三光路转向件与第五光路转向件可以是一体设置可以是相互独立设置。二者一体设置时，有利于实现二者的同步运动，可以仅通过一个驱动组件同时驱动二者运动，节省驱动组件进而节省摄像头模组的制造成本；二者相互独立设置时，可通过不同的驱动组件分别控制二者运动，从而使得光路转向系统的可靠性更高，对于二者的控制也更为灵活。
21.本实用新型还提出一种摄像头模组，包括透镜组、感光元件以及如上任一项所述的光路转向系统，所述透镜组、所述光路转向系统和所述感光元件沿光轴依次布置，光线经
所述透镜组进入所述光路转向系统，再由所述光路转向系统射出后进入所述感光元件。
22.通过该光路转向系统对于光线的转向，能够使得摄像头模组实现长焦甚至超长焦，更好地满足用户需求；同时由于该光路转向系统对于光线的转向，有利于在实现长焦的基础上实现摄像头模组的小型化；另外，由于光路转向系统能够实现快速响应变焦，该摄像头模组也能够快速响应变焦，改善用户体验。
23.本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括本体与上述的摄像头模组，所述摄像头模组安装于所述本体。
24.该电子设备能够实现摄像头模组的长焦；且在实现长焦的基础上实现摄像头模组的小型化，从而使得该电子设备也能实现小型化；同时能够实现快速响应变焦，改善用户体验。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是一种实施方式的摄像头模组的示意图；
27.图2是一种实施方式的光路转向系统的结构示意图；
28.图3是另一种实施方式的光路转向系统的结构示意图；
29.图4是又一种实施方式的光路转向系统的结构示意图；
30.图5是再一种实施方式的光路转向系统的结构示意图；
31.图6是一种实施方式的电子设备的示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
34.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
35.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
37.下面将结合具体实施例和附图对本技术的技术方案作进一步的说明。
38.请参阅图1，本实用新型提供一种摄像头模组500，包括透镜组200、感光元件300以及光路转向系统100。透镜组200、光路转向系统100和感光元件300沿光轴s依次布置，光线经透镜组200进入光路转向系统100，再由光路转向系统100射出后进入感光元件300。光路转向系统100用于将透镜组200所接收并传播进入摄像头模组500的光线进行转向，并使其最终在感光元件300上形成汇聚形成清晰的像。
39.感光元件300可以是cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)，也可以是ccd(charge couple device，电荷耦合器件)或者一些其他的感光元件。
40.透镜组200可以是单片透镜也可以是多片透镜，如四片、五片、六片、七片、八片等。本实用新型对于感光元件300的类型与透镜组200的透镜片数不做具体限制。
41.通过该光路转向系统100对于光线的转向，能够使得摄像头模组500实现长焦甚至超长焦，更好地满足用户需求。同时由于该光路转向系统100对于光线的转向，也即可将原本沿光轴s方向传播的光线通过光路转向系统100使其在垂直于光轴s的方向上传播，从而缩短长焦镜头所引起的后焦过长导致摄像头模组500无法小型化的问题，有利于在实现长焦的基础上实现摄像头模组500的小型化。
42.值得注意的是，图1仅用于示例性给出本实用新型的一种实施方式的摄像头模组500的示意图，不应当将图档中给出的示意性结构理解为对于本实用新型的技术方案的限制。
43.请参阅图2-图5，光路转向系统100包括第一光路转向组件10、第二光路转向组件20以及第三光路转向组件30。第一光路转向组件10位于光轴s上，用于接收由镜头组200传播射入光路转向系统100的光线，并使光线射出光路转向系统100后继续沿光轴s方向射入感光元件300。第二光路转向组件20和第三光路转向组件30相对地设置在光轴s的两侧，并且第二光路转向组件20和第三光路转向组件30可同步进行靠近或远离光轴s的运动。
44.其中，沿光轴s传播的光线通过光路转向系统100时，光线通过第一光路转向组件10进行首次和末次转向，光线还在第二光路转向组件20和第三光路转向组件30之间转向，末次转向后的光线继续沿光轴s传播射入感光元件300。
45.通过该光路转向系统100，能够将长的光线传播路径通过各光路转向组件之间的转向实现仅占用很小的空间，有利于摄像头模组500的小型化；同时，光线的多次转向能够实现摄像头模组500的长焦甚至超长焦。另外，由于第二光路转向组件20与第三光路转向组件30同步进行靠近或远离光轴s的运动，能够缩短光路转向系统100响应变焦的时间，实现快速响应变焦，改善用户体验。
46.可以理解的是，第二光路转向组件20和第三光路转向组件30可同步进行靠近或远离光轴s的运动是指第二光路转向组件20在靠近光轴s运动时，第三光路转向组件30也在靠近光轴s运动；同理，第二光路转向组件20在远离光轴s运动时，第三光路转向组件30也在远离光轴s运动。如此，通过第二光路转向组件20和第三光路转向组件30同步进行靠近或远离
光轴s的运动，可以使光路转向系统100快速响应摄像头模组500变焦，迅速地在感光元件300上形成清晰的高质量图像，有利于改善用户体验。
47.第一光路转向组件10包括第一光路转向件11与第二光路转向件12，第一光路转向件11包括第一反射面111，第二光路转向件12包括第二反射面122，光线由第一反射面111进入光路转向系统100，并由第二反射面122射出光路转向系统100。
48.沿光轴s射入的光线经过第一反射面111与第二反射面122的反射，最终沿光轴s射出，有利于减小光路转向系统100沿垂直于光轴s方向上的尺寸，有利于实现摄像头模组500的小型化。
49.在一些实施例中，第一光路转向件10可以为棱镜，如三棱镜等，如图2与图4所示。以图2为例进行说明，第一光路转向件10为三棱镜时，光线射入棱镜后在第一反射面111时会发生全反射，从而可以避免光线发生折射射出第一反射面111导致光线能量出现损耗，有利于提高最终在感光原价300上成像的品质。
50.全反射是一种光学现象，当光线从较高折射率的介质(又称光密介质)进入到较低折射率的介质(又称光疏介质)时，如果入射角大于某一临界角(光线远离法线)时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质。
51.棱镜的材质可以为透明塑料或者玻璃。玻璃或者塑料相对于空气的临界角约为41.5
°
，在实际使用时，可将三棱镜设计为等腰直角三角形形状，使光线垂直于直角边射入三棱镜，则射入反射面也即三棱镜的斜面时入射角度为45
°
，大于玻璃或者塑料相对于空气的临界角，则光线会在反射面发生全反射，避免光线发生折射产生损耗影响最终成像品质。
52.当然，可以理解的，上述实施方式仅为一种优选的实施方式，并不意味着对于本实用新型的技术方案的限制，也可以通过其他的方式实现全反射，本实用新型的保护范围应当以权利要求为准。
53.在另一些实施例中，第一光路转向件12也可以为平面镜，如图3与图5所示。平面镜可以使光线发生镜面反射，且平面镜成本较低，有利于节约成本。
54.同理，第二光路转向件12也可以为平面镜或者棱镜。
55.平面镜与棱镜都能够很好地对于入射的光线进行反射，使光线更好地在光路转向系统100内部传播，减少传播过程中的损耗，使得摄像头模组500的成像质量更高。
56.第二反射面122和第一反射面111均为平面。第二反射面122和第一反射面111均为平面有利于光线进行反射，避免发生透射或者漫反射等现象对于在光路转向系统100内部传播的光线发生损耗，使得摄像头模组500的成像质量更高；同时平面更便于第一光路转向件10与第二光路转向件20的成型，有利于节约制造成本。
57.在一些实施例中，第二反射面122与第一反射面111互相平行，如图4与图5所示。在另一些实施例中，第二反射面122与第一反射面111相对于光轴s的一垂线n对称，如图2与图3所示。
58.第二反射面122与第一反射面111互相平行或者相对于光轴s的一垂线n对称有利于使得射出光路转向系统100的光线与射入光路转向系统100的光线传播方向一致，即都为沿光轴s方向，从而可以减小光路转向系统100沿垂直于光轴s方向上的尺寸，有利于实现摄像头模组500的小型化。
59.第二光路转向组件20包括第三光路转向件23，第三光路转向件23包括第三反射面
233与第四反射面234，第三反射面233与第一反射面111互相平行，第四反射面234与第三反射面233之间形成夹角，即第四反射面234与第三反射面233不平行。且第四反射面234位于第三反射面233沿光轴s方向远离第一反射面111的一侧，也即第四反射面234相对于第三反射面233更靠近光线从光路转向系统100射出的出射点。光线经第一反射面111射入第三反射面233，经第三反射面233反射至第四反射面234，并由第四反射面234反射后射入第三光路转向组件30。
60.第三反射面233与第一反射面111互相平行，能够使得射出第三反射面233与射入第一反射面111的光线传播方向一致，经第四反射面234反射后实现光路的一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
61.第三光路转向组件30包括第四光路转向件34，第四光路转向件34包括第五反射面345与第六反射面346，第五反射面345与第四反射面234互相平行，第六反射面346与第五反射面345之间形成夹角，即第六反射面346与第五反射面345不平行。且第六反射面346位于第五反射面345沿光轴s方向远离第一反射面111的一侧，也即第六反射面346相对于第五反射面345更靠近光线从光路转向系统100射出的出射点。光线经第四反射面234射入第五反射面345，并经第五反射面345反射至第六反射面346。
62.第五反射面345与第四反射面234互相平行，能够使得射出第五反射面345与射入第四反射面234的光线传播方向一致，经第六反射面346反射后实现光路的一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
63.在一些实施例中，光线可由第六反射面346射入第一光路转向组件10，并由第二光路转向件12的第二反射面122反射后沿光轴s射出光路转向系统100，如图4与图5所示。
64.在另一些实施例中，光线可由第六反射面346射入第二光路转向组件20，如图2与图3所示，此时第二光路转向组件20还包括第五光路转向件25，第五光路转向件25包括第七反射面257与第八反射面258，第七反射面257与第六反射面346互相平行，第八反射面258与第七反射面257之间形成夹角，即第八反射面258与第七反射面257不平行。且第八反射面258位于第七反射面257沿光轴s方向远离第一反射面111的一侧，也即第八反射面258相对于第七反射面257更靠近光线从光路转向系统100射出的出射点。光线经第六反射面346射入第七反射面257，并经第七反射面257反射至第八反射面258，并由第八反射面258射入第二反射面122。
65.光线由第六反射面346射入第二光路转向组件20时，光线经第五光路转向件25的第七反射面257与第八反射面258的两次反射又实现一次转向，如此即可实现将该部分光路长度减半的效果，有利于更好地实现长焦与小型化。
66.可以理解的，上述的第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25也可以是棱镜或者平面镜。例如一些实施例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25都为棱镜，如图2所示；另一些实施例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34(无第五光路转向件25)都为棱镜，如图4所示；另一些实施例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25都为平面镜，如图3所示；另一些实施例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34(无第五光路转向件25)都为平面镜，如图5所示。
67.当然，可以理解的，第一光路转向件11、第二光路转向件12、第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25分别都可以是棱镜与平面镜的任意组合，由于其组
合较多，本实用新型在此就不再一一赘述。
68.另外，第三光路转向组件30与第二光路转向组件20也可以具有更多的光路转向件，从而使得光线能够在光路转向系统100内进行更多次的转向，从而能够使得摄像头模组500实现更大范围的长焦，且在此基础上实现摄像头模组500的小型化。
69.另外，由于第三光路转向组件30与第二光路转向组件20同步做靠近或远离所述光轴s的运动能够缩短光路转向系统100响应变焦的时间，实现快速响应变焦，改善用户体验。
70.可以理解的是，当第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25为棱镜时，如图2与图4(图4没有第五光路转向件25)所示，在一些实例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25可以分别为一个棱镜，例如第三光路转向件23可以为一个完整的棱镜，该棱镜具有第三反射面233与第四反射面234，第四光路转向件34与第五光路转向件25也是如此，就不再一一赘述。
71.在另一些实施例中，第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25可以分别为两个棱镜组合而成，例如第三光路转向件23也可以为两个棱镜拼合而成，其中一个棱镜具有第三反射面233，另一个棱镜具有第四反射面234，第四光路转向件34与第五光路转向件25也是如此，就不再一一赘述。
72.当第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25为平面镜时，如图3与图5(图5没有第五光路转向件25)所示，第三光路转向件23、第四光路转向件34以及第五光路转向件25可由两块平面镜组合而成。以图3所示的实施方式为例，第三光路转向件23包括第一平面镜231与第二平面镜232，第四光路转向件34包括第三平面镜341与第四平面镜342，第五光路转向件25包括第五平面镜251与第六平面镜252。第一平面镜231具有包括反射面233，第二平面镜232包括第四反射面234，第三平面镜341包括第五反射面345，第四平面镜342包括第六反射面346，第五平面镜251包括第七反射面257，第六平面镜252包括第八反射面258。
73.在一些实施例中，第三光路转向件23与第五光路转向件25可以为一体设置，比如可以通过模塑封装体或者支架(图中未示出)等将第三光路转向件23与第五光路转向件25封装成一个整体，使其可以同步运动，即当一者发生运动时，另一者发生与其相同的运动。如此，可以仅通过一个驱动器(图中未示出)即可驱动第三光路转向件23与第五光路转向件25同步运动，节省驱动器进而节省摄像头模组500的制造成本。
74.在另一些实施例中，第三光路转向件23与第五光路转向件25也可以为相互独立设置，即二者的运动状态相互独立，一者的运动另一者并不跟随其同步运动。如此可通过不同的驱动器分别控制二者运动，从而使得光路转向系统100的可靠性更高，对于二者的控制也更为灵活。
75.请参阅图6，本实用新型还提出一种电子设备1000，电子设备1000包括本体600与上述的摄像头模组500，摄像头模组500安装于本体600。该电子设备1000能够实现摄像头模组500的长焦；且在实长焦的基础上实现摄像头模组500的小型化，从而使得该电子设备1000也能实现小型化；同时能够实现快速响应变焦，改善用户体验。
76.可以理解的是，在一些实施例中，在光线进入透镜组200之前还可以经过如棱镜或者平面镜的反射，也即，光线经过棱镜或者平面镜反射之后再射入透镜组200。如此，可使得摄像头模组500在设置时可平放于电子设备1000的本体600内，即摄像头模组500的光轴s不
沿本体600的厚度方向设置，而是可以沿本体600的长度或者宽度方向进行设置，如此有利于降低电子设备1000的厚度，进一步实现小型化。
77.电子设备1000包括但不限于手机、平板电脑，智能手表等。本实用新型对于电子设备1000的具体种类不做限制。
78.以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。