1.本技术涉及镜头设计技术领域，尤其涉及一种基于超透镜的潜望式模组与镜头。
背景技术：
2.在日常生活中常通过移动设备拍摄图像、视频来记录发生的事件，在拍摄距离较近的目标时对拍摄焦距的要求不高，因此一般的移动设备镜头即可满足拍摄需求，但在拍摄距离较远的目标时，需要对焦距进行较大幅度的调整，一般手机镜头因自身尺寸以及镜头尺寸原因无法实现拍摄距离较远目标的功能。
3.为了使得移动设备具有更强的变焦能力，可采用潜望式结构对镜头进行设计。光线进入镜头后经过反射镜与成像镜的配合，实现对目标的成像，并进一步由控制器结合图像处理算法生成图像、视频数据。
4.在移动设备体积越来越小的发展趋势下，传统潜望式结构因为需要参与变焦的镜片数量多，相关结构零件也多，进而导致潜望式结构体积增大，不利于在移动设备上安装。
技术实现要素：
5.本技术提供了一种基于超透镜的潜望式模组与镜头，以解决为了通过变焦获得更远的拍摄效果，导致潜望式结构体积增大的问题。
6.第一方面，本技术提供一种基于超透镜的潜望式模组与镜头，包括：进光区、反射区、成像区和外壳；所述进光区包括进光孔；所述反射区包括超透镜、调节支架；所述成像区包括成像传感器；
7.所述调节支架的底面贴合于所述外壳的底面设置，且所述调节支架设置在所述进光孔的出光侧；所述超透镜设置在所述调节支架上；
8.所述成像传感器贴合于所述外壳的侧面设置，且所述成像传感器设置在所述超透镜的出光侧。
9.可选的，所述外壳的顶面设有内凹平台；所述内凹平台围成所述进光孔。
10.可选的，所述进光区还包括：第一镀膜镜片；所述第一镀膜镜片设置在所述进光孔处。
11.可选的，所述第一镀膜镜片的几何中心的切线与所述外壳的底面平行。
12.可选的，所述第一镀膜镜片的几何中心与所述超透镜的几何中心的连线垂直于所述外壳的底面。
13.可选的，所述调节支架上设有固定槽；所述超透镜贴合设置于所述固定槽内。
14.可选的，所述成像区还包括：成像孔和第二镀膜镜片；所述成像孔设置在所述成像传感器和所述超透镜之间，所述第二镀膜镜片设置在所述成像孔处。
15.可选的，所述潜望式模组还包括：柔性电路板；所述柔性电路板与所述成像传感器电连接。
16.可选的，所述超透镜包括超表面结构，所述超表面结构的材质为电介质或等离子
体。
17.可选的，所述超表面结构包括若干个元结构，所述元结构的尺寸小于入射光的波长。
18.第二方面，本技术还提供了一种镜头，包括上述技术内容中任一项潜望式模组和数据线；所述潜望式模组的成像区与所述数据线电连接；所述数据线用于传输所述潜望式模组中成像传感器采集的图像数据。
19.第三方面，本技术还提供了一种移动设备，包括第二方面内容中的镜头与控制器；所述控制器连接所述镜头的数据线，以获取所述镜头采集的图像数据。
20.由上述技术内容可知，本技术提供了一种基于超透镜的潜望式模组与镜头。通过在进光区设置进光孔以接收包含目标信息的光线。在反射区设置超透镜，超透镜反射使光线偏转的同时还可以使得光线在成像区直接成像。超透镜设置在调节支架上，调节支架可以通过调整超透镜的角度、高度以改变反射的角度，和进光孔与超透镜之间的距离，以降低光损失量。成像传感器接收经超透镜反射的光线将光信号转换为电信号，生成相应的图像数据。通过超透镜代替反射镜片与成像镜片的组合，减少在成像过程中镜片的数量，进而减少相关零部件的数量，缩小潜望式模组的体积，以解决潜望式模组体积大的问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
22.图1为本技术实施例提供的潜望式模组结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的基于超透镜的潜望式模组安装镜片的结构示意图；
24.图3为本技术实施例提供的基于超透镜的潜望式模组未安装镜片的结构示意图；
25.图4为本技术实施例提供的调节支架效果示意图；
26.图5为本技术实施例提供的第一镀膜镜片、超透镜、底面位置关系示意图。
27.图示说明：
28.其中，1-进光区；11-进光孔；12-第一镀膜镜片；2-反射区；21-超透镜；22-调节支架；3-成像区；31-成像传感器；32-成像孔；33-第二镀膜镜片；4-外壳；41-内凹平台；5-柔性电路板。
具体实施方式
29.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的系统和方法的示例。
30.移动设备，如手机、平板电脑、智能可穿戴设备等，内置有镜头。可通过移动设备拍摄图像、视频来记录发生的事件。在拍摄距离较近的目标时对拍摄焦距的要求不高，因此一般的移动设备镜头即可满足拍摄需求，但在拍摄距离较远的目标时，需要对焦距进行较大幅度的调整，一般的移动设备镜头因自身尺寸以及镜头尺寸原因无法实现拍摄距离较远目
标的功能。
31.为了使得移动设备具有更强的变焦能力，在一些实施例中，可采用潜望式结构对镜头进行设计。如图1所示，入射光线从潜望式镜头孔处进入潜望镜，即潜望式镜头通过反射镜对入射光线进行反射，入射光线进入镜头后经过反射镜偏转至成像镜，并进一步由成像传感器，控制器结合图像处理算法生成图像、视频数据。其中入射光线进入镜片的一侧为进光侧，入射光线经反射、折射离开镜片的一侧为出光侧。在拍摄距离较远的目标时，通过设置多个反射镜的多次反射调整得到较大的焦距，以拍摄更清晰的图像。
32.在移动设备体积越来越小的发展趋势下，上述潜望式结构因为需要参与变焦的镜片数量多，相关结构零件也多，进而导致潜望式结构体积增大，不利于在移动设备上安装。镜片数量的增加还会导致入射光损失量较高，在光线不充足的拍摄情况下，拍摄得到的图像效果不佳。
33.鉴于上述问题，如图1和图2所示，本技术提供了一种基于超透镜的潜望式模组，包括：进光区1、反射区2、成像区3和外壳4。进光区1包括进光孔11，反射区2包括超透镜21、调节支架22，成像区3包括成像传感器31。
34.电动支架22的底面贴合于外壳4的底面设置，且电动支架22设置在进光孔11的出光侧，超透镜21设置在调节支架22上。成像传感器31贴合于外壳4的侧面设置，且成像传感器31设置在超透镜21的出光侧。
35.进光区1用于接收拍摄区域的光线，进光孔11的形状不限，可采用方形孔和圆形孔。因本技术实施例提供的是潜望式模组，光线进入进光孔11后还会经超透镜21进行偏转、成像，因此不涉及方形孔中心曝光量过强，四角处曝光量不足导致图像出现问题的情况。则可以在进光孔11直径已经确定的基础上，采用方形孔获得更大的进光量丰富图像。若考虑到设计美观的问题，也可以采用圆形作为进光孔11的形状。
36.如图2和图3所示，入射光线由潜望式模组外部通过进光孔11进入潜望式模组，则入射光线入射进光孔11的一侧为进光侧，而入射光线由进光孔11出射的一侧为出光侧。可以理解的是，入射光线入射至超透镜21的一侧为进光侧，从超透镜21出射的一侧为出光侧。
37.反射区2设置在进光区1的出光侧，通过反射区2的超透镜21对光线进行偏转、成像。超透镜21设置在调节支架22上，调节支架22的结构中可以包括伸缩支架和转动轴。伸缩支架用于调整超透镜21的高度、转动轴用于调整超透镜21的角度。伸缩支架和转动轴均可以通过电动马达驱动，通过电动马达转动带动伸缩支架和转动轴，改变调节支架22的角度、高度等参数，进而带动超透镜21的角度和高度的变化，以实现变焦的功能。电动马达的数量可以是一个或者多个，以更准确的对超透镜21位置参数进行调整。
38.超透镜21是一种具有超表面结构的镜片，超表面结构的材质多为电介质或等离子体。超表面结构由多个元结构组成，每个元结构的尺寸均小于入射光的波长。通过每个元结构的设计以及超表面结构的材质实现无像差、限制衍射情况、无偏振的光线聚焦效果。因此超透镜21在使入射光线偏转至成像区3的同时还具有良好的成像功能，以代替相关技术中采用反射棱镜+成像镜片的组合。
39.成像传感器31设置在成像区3，成像传感器31通过接收超透镜21反射的光线，并进一步的将光线转化为电信号，生成图像数据。
40.外壳4包裹各部件，并为各部件提供安装空间和支撑结构，形成进光区1、反射区2
和成像区3。以进光孔11位于外壳4的位置为外壳4的顶面，则电动支架22设置在进光区1的出光侧，外壳4的底面。为了保证电动支架22的平衡性，不会因电动支架22的位置不稳定导致超透镜21对光线偏转、成像的效果不稳定。电动支架22需要贴合于外壳4的底面设置，且在电动支架22的底座上可以设置螺钉等结构辅助固定，也可以采用磁吸的方式，可拆卸的固定方式便于后期维修以及实现不同规格部件替换，满足不同的需求。成像传感器31则贴合于外壳4的侧面设置，成像传感器31需要接收超透镜21反射的光线，因此成像传感器31所在的侧面，位于超透镜21的出光侧。
41.在一些实施例中，用户使用基于超透镜的潜望式模组的手机拍摄目标物体时，按下拍摄按钮后，包含目标物体信息的光线通过镜头即进光孔11进入潜望式模组。入射光线经一段距离后入射至超透镜21的表面，超透镜21对光线进行反射偏转至成像区3的同时还在成像区3直接成像。成像传感器31接收到光线后，生成电信号传输至移动设备的控制器，移动设备控制器根据电信号生成图像数据，显示在手机屏幕上。
42.在另一些实施例中，用户在拍摄时光线不足。在按下拍摄按钮后，控制器收到传感器反馈的光线不足情况，控制电动马达转动带动调节支架22，超透镜21随调节支架22转动，以尽可能的增加超透镜21在光线不足的场景下可接收到的入射光的数量，使得超透镜21可以接收到更多入射光线。在将超透镜21调节到合适的位置后，入射光线按照上述实施例中的方式进入潜望式模组，并通过成像传感器、控制器的配合生成图像数据，显示在手机屏幕上。
43.在一般拍摄情况下，超透镜21按预设安装位置设置即可满足大多数情况。在光线不足的特殊场景下，则需要保证超透镜21可接受到的入射光线的数量，降低入射光线损失量。例如，入射光线入射至超透镜21的距离越长，入射光线损失的可能性会增加，因此可以调节超透镜21与进光孔11之间的距离，以缩短入射光线传播的距离降低损失量。也可以调节超透镜21与外壳4的底面的夹角，使得超透镜21与进光孔11的相对面积增加，进而降低入射光损失量。通过调整超透镜21的位置参数适应于多种拍摄场景，控制方式简单，且节省潜望式模组的空间，有利于缓解移动设备镜头设置空间不足的问题。
44.此外，上述实施例中提供的潜望式模组通过采用超透镜21对入射光线进行偏转、成像，可降低入射光的损失量，提高入射光的利用率。并且，因为使用的镜片数量以及零件数量减少，潜望式模组的结构高度可以由10mm降至4mm，体积更小更适用于移动设备镜头，安装于移动设备时，镜头凸起的情况得到改善，使得外形美观且不易产生刮蹭。
45.在对入射光的光通量、强度等需求改变的情况下，只需要通过电动马达带动电动支架22，调整超透镜21的位置即可对超透镜21接收到的入射光量进行调整，从控制的方式上，只调整超透镜21的方式也要更简单一些。超透镜21由于超表面结构，偏转与聚焦能力更强，在调整位置参数时，对于光的偏转与成像能力因位置变化受到的影响较低，不会影响图像质量。
46.如图2和图3所示，外壳4的顶面设有内凹平台41，内凹平台41围成进光孔11。由于潜望式模组多用于手机、平板电脑等移动设备，因此对于镜头或潜望式模组来说，需要尽量减少突出移动设备表面部分的体积。因此在设计进光孔11时，采用内凹平台的设计，降低了突出感，既起到了保护镜头减少摩擦、刮蹭的目的，又能减小潜望式模组的体积，以适应于移动设备厚度小的特点。
47.在一些实施例中，在将基于超透镜的潜望式模组安装至手机时，为了避免进光孔11处裸露，灰尘、杂物容易直接通过进光孔11进入潜望式模组内部，在进光孔11处还需要设置遮挡镜片。在设置遮挡镜片时，将遮挡镜片设置在内凹平台41处，并通过内凹平台上41设置的固定零件固定。
48.内凹平台41因其内凹的形状，相当于在安装表面额外提供了安装空间，增加空间利用率，安装空间增加则适用于更多尺寸的遮挡镜片。同时，内凹平台41上还便于设置利于卡口、固定槽等固定结构，有利于遮挡镜片的固定。
49.在入射光线进入进光孔11处时，还可以在进光孔11处设置第一镀膜镜片12。第一镀膜镜片12可以设置在内凹平台41上并进行固定安装，也可以通过在内凹平台41的边缘设置类似于夹持、卡扣等固定零件设置在潜望式模组内部。
50.第一镀膜镜片12对普通玻璃、树脂等镜片表面进行镀膜工艺处理，在镜片表面镀覆高透膜，以降低其对光的反射率，提升光的透射率。以使得进入进光孔11的入射光线更加丰富，有利于后续的光线偏转以及成像。第一镀膜镜片12与上述实施例中提到的遮挡镜片可以为同一个，也可以额外设置。
51.在一些实施例中，在选择遮挡镜片时，将遮挡镜片进行特殊处理以形成第一镀膜镜片12。在安装的过程中优选将第一镀膜镜片12作为遮挡玻璃的安装方式，将第一镀膜镜片12设置在内凹平台41上以起到遮挡灰尘杂物的作用。并且第一镀膜镜片12因其表面镀层包含特殊的光学材料膜层，利用光干涉效果消除反射光提高入射光的透过率，使得入射光线通过进光孔11进入潜望式模组。
52.在安装第一镀膜镜片12时尽量采用单层结构，在入射光线经过任何一种玻璃时都会产生一定程度的反射，为了降低入射光线的光损失量，采用单层的第一镀膜镜片12则可以极大程度上降低光损失量，增加入射光线的透射率，进而使得生成的图像色彩对比更强烈，目标更清晰。
53.如图5所示，第一镀膜镜片12的几何中心的切线与外壳4的底面平行。为了充分利用第一镀膜镜片12可以提高入射光线穿透率，降低光损失量的特性，在设置第一镀膜镜片12时需要保证第一镀膜镜片12平行于外壳4的底面，进而保证了第一镀膜镜片12均匀的接收入射光线。因第一镀膜镜片12可以为平面镜、凸透镜、凹透镜中的任意一种，因此在设置时需要保证第一镀膜镜片12的几何中心的切线与外壳4的底面平行，才保证第一镀膜镜片12的设置为最佳情况。
54.需要说明的是，对于平面镜、凸透镜、凹透镜因结构不均匀，几何中心偏移的特殊情况不予考虑，因为在光学镜头、成像的领域中，采用的平面镜、凸透镜、凹透镜都是严格遵守根据几何中心所在的对称轴对称的原则，结构不均匀的镜片不在本技术实施例的重点描述范围内。
55.在一些实施例中，入射光线首先通过第一镀膜镜片12投射至进光区1，经过一段距离后，入射至超透镜21。超透镜21对入射光线进行偏转，并在成像区3处成像，进一步的由成像传感器31与控制器配合生成图像数据。
56.第一镀膜镜片12应与进光孔11处的内凹平台41紧密、充分结合以保证灰尘杂物不会进入潜望式模组。在第一镀膜镜片12具有一定偏转能力时，则可以使得入射光线均可以实现第一次偏转以确保能够入射至超透镜21处，以降低光损失量。
57.第一镀膜镜片12与外壳4的底面平行设置的方式，从设计外形的角度上看起来更为美观，并且在第一镀膜镜片12本身能够提高入射光线穿透率的基础上，增加了接收入射光线区域的面积，使得入射光线进入潜望式模组时的光损失量进一步降低，有利于提升最终生成图像的质量。
58.如图1所示，第一镀膜镜片12的几何中心与超透镜21的几何中心的连线垂直于外壳4的底面。入射光线在进入潜望式模组后，会入射至超透镜21表面进行偏转成像，为了保证更多的进入潜望式模组的入射光线，使第一镀膜镜片12的几何中心与超透镜21的几何中心连线垂直于外壳4的底面。这种设置方式同时也限制了超透镜21的初始位置，几何中心的连线垂直于外壳4的底面，意味着第一镀膜镜片12与超透镜21以各自的几何中心为基准，极大程度上将各自的镜面对准，使得超透镜21可以接收到更多的入射光线。
59.在一些实施例中，入射光线经过第一镀膜镜片12进入潜望式模组，并按照原有光路入射至超透镜21的表面，超透镜21根据自身的结构特性将入射光线偏转至成像区3成像，超透镜21会将入射光线集中偏转至成像区3的特定区域，因此在成像传感器31接收偏转后的入射光线时，获得的光信号更强，配合控制器的成像效果更好。
60.超透镜21设置在调节支架22的可调节端，为了更好的调整超透镜21并且保护超透镜21，在调节支架上可以设置固定槽221以容纳超透镜21。固定槽221的尺寸根据超透镜21的尺寸设置。固定槽221的边缘可以留有一些空隙用于设置辅助固定的结构，固定槽不宜过深从而避免对超透镜21出射光路的阻碍。
61.如图4所示，在一些实施例中，用户在拍摄目标物体时，光线不是十分充足，移动设备控制器为了降低进入镜头的入射光线的光损失量，进而在光线不足的情况下不影响拍摄质量，可以通过电动马达、调节支架22对超透镜21的位置参数进行改变。
62.在电动马达带动调节支架22逆时针转动至预设位置以改变入射光线到达超透镜21表面的距离时，入射光线聚焦至成像区31，且聚焦点的位置下移。在电动马达带动调节支架22顺时针转动至预设位置以改变入射光线到达超透镜21表面的距离时，入射光线聚焦至成像区31，且聚焦点的位置上移。通过电动马达带动调节支架22进行移动，改变超透镜21的位置参数：角度和高度，以保证接收到更多光线。
63.通过电动马达与调节支架22调节超透镜21的位置参数可以适应于多种拍摄场景，并且可以设置多个电动马达以实现对超透镜21的多自由度调整。入射光线的损失量越小，则成像传感器31对光信号携带的信息处理越精密，最后呈现的拍摄图像效果越好。
64.如图2和图3所示，成像区3还包括成像孔32和第二镀膜镜片21，成像孔32设置在成像传感器31和超透镜21之间，第二镀膜镜片33设置在成像孔32处。成像传感器31用于接收最终偏移成像的光信号并且传输至控制器进行数据处理，生成图像数据，因此设置于潜望式模组的侧面即可。在成像传感器31与超透镜21的光路之间还设置第二镀膜镜片33的优势在于，可以进一步的聚集超透镜21反射过来的光线，降低光损失量，提高图像质量。成像传感器31将光信号转化为电信号，并且入射光经超透镜21偏转后入射至成像传感器31时的强度越高，成像效果会越好。
65.并且，为了减少冗余运算量，在入射光最后射至成像传感器31之前，需要对杂光进行过滤。因此第二镀膜镜片33可以采用滤波玻璃(ir cut filter)，对一定波长的光线进行过滤，具体过滤光线波长的大小可以根据镀膜材料的种类、配比改变。
66.在一些实施例中，使用镜头拍摄的过程中会产生杂光，杂光的波长与拍摄所需光线的波长具有很大差距，因此在数据处理是会形成冗余计算量，在算法不完善时可能还会呈现在最终的图像上，影响拍摄效果。杂光可以因为灰尘沾污例如透镜、光栅等光学元件产生，也可以是由于光学系统中各个部件因长时间使用位置产生偏移、热辐射等多方面因素造成，因此在成像传感器31前设置第二镀膜镜片33用于过滤杂散光。
67.第二镀膜镜片33可以有效地过滤杂散光，通过在玻璃表面进行单层镀膜或多层镀膜，在拍摄的过程中对350nm-950nm波段范围内的光进行色差纠正，以获得更好的拍摄效果。在一些使用红外进行辅助拍摄的场景下，也可以有效的过滤红外光降低运算量，同时可以过滤自然光中的红外光以保证图像质量。进行色差纠正的波长范围可以根据实际需要对镀膜进行调整，不局限于350nm-950nm的范围。此外，超透镜21本身也具有过滤波段光线的能力，通过超透镜21的设计与第二镀膜镜片33的配合可以有效地过滤杂光，提高图像质量。
68.如图2和图3所示，潜望式模组还包括柔性电路板5，柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性的印刷电路板。其质量轻、厚度薄、可自由弯曲折叠的特性适用于潜望式模组的弯折结构。并且根据其散热性好的特点，在使用时可以不另加散热装置，节省安装空间。
69.上述实施例中，柔性电路板5与成像传感器31电连接，并且将成像传感器31根据光信号转换的电信号传输至控制器。柔性电路板在潜望式模组中可以贴合于侧面、底面、顶面进行设置，并且可以进行一定程度的弯折，提高空间利用率，有利于减小潜望式模组的体积。柔性电路板5还可以与电动马达、调节支架22进行连接以辅助控制器实现对电动马达、调节支架22的控制。
70.本技术部分实施例中还提供一种镜头，包括上述实施例中描述的潜望式模组和数据线。所述潜望式模组的成像区3与所述数据线电连接；所述数据线用于传输所述潜望式模组中成像传感器采集的图像数据。
71.本技术部分实施例中还提供一种移动设备，包括上述实施例中描述的镜头以及控制器。所述控制器连接所述镜头的数据线，以获取所述镜头采集的图像数据。所述控制器还执行控制移动设备各部分零件的功能。
72.本技术提供了一种基于超透镜的潜望式模组与镜头。通过在进光区1设置进光孔11以接收包含目标信息的光线。在反射区2设置超透镜21，超透镜21反射使光线偏转的同时还可以使得光线在成像区直接成像。超透镜21设置在调节支架22上，调节支架22可以通过调整超透镜21的角度、高度以改变反射的角度，和进光孔11与超透镜21之间的距离，以降低光损失量。成像传感器31接收经超透镜21反射的光线将光信号转换为电信号，生成相应的图像数据。通过超透镜21代替反射镜片与成像镜片的组合，减少在成像过程中镜片的数量，进而减少相关零部件的数量，缩小潜望式模组的体积，以解决潜望式模组体积大的问题。
73.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。