一种变焦透镜组件、变焦镜头及变焦方法

技术领域

本发明涉及摄像领域，尤其涉及一种变焦透镜组件、变焦镜头及变焦方法。

背景技术

目前，手机摄像头的拍照功能越来越强大，但是，成像画质始终无法真正达到专业相机的水准，究其原因是，手机摄像头中难以实现光学变焦功能，而专业相机中的纵向伸缩镜头方式的光学变焦方案又不适用于手机、平板等追求轻薄化的产品中。

在一份公布号为CN108182499A的专利文件中公开了一种紧凑型可切换焦距的变焦镜头及变焦方法，该变焦镜头通过在一光学镜片切换面板上设置不同焦距的多块切换镜片，通过驱动所述光学镜片切换面板转动以切换第一固定光学镜片后方的切换镜片，实现光学变焦功能。

但是，该变焦镜头的所有切换镜片都在同一平面上，一次只能使用一块切换镜片进行成像，这种方案存在以下缺陷：1、光学变焦的范围较窄，假如该变焦镜头只有三块切换镜片，那么就只能实现三种焦距的光学变焦；2、光学变焦的倍数较小，仅能实现1.2倍、1.4倍等较小的变焦倍数，只改变一块切换镜片的方式连2倍的变焦倍数也很难实现的；3、体积太大，每块切换镜片至少需要占用一个镜头的面积，而光学镜片切换面板上至少需要设置两块切换镜片，再加上光学镜片切换面板自身的面积和切换机构所占用的空间，虽然能够大大缩小光轴方向上的厚度，但是光轴的垂直平面上的宽度会变得很大，实际体积要比想象中的大，完全无法实现轻薄化的目的。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种变焦透镜组件，可实现光学变焦功能，光学变焦的范围宽、倍数大，而且还能实现小型化、轻薄化。

本发明还提供一种变焦镜头和变焦方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种变焦透镜组件，包括多块固定透镜和多块切换透镜，所有固定透镜的光轴同轴，所有切换透镜的光轴与所述固定透镜的光轴平行；所有切换透镜沿所述固定透镜的光轴方向前后分布在不同平面上，且可在平面内移动，以使其光轴与所述固定透镜的光轴对齐。

进一步地，所述固定透镜和切换透镜之间、不同的固定透镜之间或不同的切换透镜之间具有不同或相同的焦距。

进一步地，所有切换透镜的移动走向相同，且在其光轴移动至与所述固定透镜的光轴对齐之前，所有切换透镜的光轴同轴。

一种变焦镜头，包括上述的变焦透镜组件。

进一步地，还包括多个驱动机构，一个驱动机构连接控制一块切换透镜的移动。

进一步地，所述驱动机构包括分别连接控制所述切换透镜在平面内往相反的两个方向移动的第一驱动组件和第二驱动组件。

进一步地，所述切换透镜的一面上具有第一齿条，另一面上具有第二齿条，所述第一齿条和第二齿条的走向均与该切换透镜的移动走向相同；所述第一驱动组件与第一齿条相适配连接，所述第二驱动组件与第二齿条相适配连接。

进一步地，所述第一驱动组件包括第一压电晶体、第一爪杆以及同轴固定的第一齿轮和第一棘轮，所述第一齿轮与第一齿条相适配，所述第一棘轮与第一爪杆相适配，所述第一爪杆设置在所述第一压电晶体上；所述第二驱动组件包括第二压电晶体、第二爪杆以及同轴固定的第二齿轮和第二棘轮，所述第二齿轮与第二齿条相适配，所述第二棘轮与第二爪杆相适配，所述第二爪杆设置在所述第二压电晶体上。

一种利用上述的变焦透镜组件或上述的变焦镜头的变焦方法，包括如下步骤：

步骤1：在拍摄时选择变焦倍数；

步骤2：根据选择的变焦倍数、各块固定透镜的焦距和各块切换透镜的焦距，计算出需叠加的切换透镜；

步骤3：移动需叠加的切换透镜，使其光轴与所述固定透镜的光轴对齐。

进一步地，所述步骤2包括：

步骤2.1：根据选择的变焦倍数和所有固定透镜的总焦距，计算出需叠加的切换透镜的总焦距；

步骤2.2：根据需叠加的切换透镜的总焦距和各块切换透镜的焦距，计算出需叠加的切换透镜。

本发明具有如下有益效果：该变焦透镜组件和变焦镜头通过移动切换透镜，使切换透镜和固定透镜相配合，实现光学变焦功能；每块切换透镜均可单独驱动，在不同的平面内进行移动切换，相互独立不干扰，光学变焦倍数可随切换透镜之间的组合不同而不同，光学变焦的范围宽；多块长焦距的切换透镜进行叠加可形成短焦距，实现大倍数的光学变焦；所有切换透镜沿所述固定透镜的光轴方向前后分布在不同的平面上，厚度和宽度均可大大缩小，真正实现小型化、轻薄化。

附图说明

图1为本发明提供的变焦透镜组件的示意图一；

图2为本发明提供的变焦透镜组件的示意图二；

图3为本发明提供的变焦镜头中的切换透镜和驱动机构的示意图一；

图4为本发明提供的变焦镜头中的切换透镜和驱动机构的示意图二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例一

如图1和2所示，一种变焦透镜组件，包括多块固定透镜1和多块切换透镜2，所有固定透镜1的光轴同轴，所有切换透镜2的光轴与所述固定透镜1的光轴平行；所有切换透镜2沿所述固定透镜1的光轴方向前后分布在不同平面上，且可在平面内移动以使其光轴与所述固定透镜1的光轴对齐。

该变焦透镜组件由两部分组成，一部分是所述多块固定透镜1，这部分形成的总焦距D是固定的，另一部分是所述多块切换透镜2，这部分形成的总焦距L是变化的，根据切换透镜2之间的组合不同而不同，当所述多块切换透镜2以不同的组合移动至所述固定透镜1的光轴上时，该变焦透镜组件在所述固定透镜1的光轴方向上的成像可获得不同的光学放大倍数，实现光学变焦功能。

该变焦透镜组件中的每块切换透镜2均可单独驱动，在不同的平面内进行移动切换，相互独立不干扰，光学变焦的范围宽，假如所述切换透镜2有三块，焦距分别为A、B、C，那么该变焦透镜组件的总焦距就有：D、DA、DB、DC、DAB、DAC、DBC和DABC，能够实现8种不同焦距的光学变焦。

所述切换透镜2的焦距越短，对光线成像的光学放大倍数越大，同时曲率也越大，多块小曲率长焦距的切换透镜2进行叠加可形成大曲率短焦距，实现大倍数的光学变焦。

所述固定透镜1和切换透镜2之间、不同的固定透镜1之间或不同的切换透镜2之间具有不同或相同的焦距。

当然，所述固定透镜1和切换透镜2除了是具有光学放大功能的凸透镜之外，还能使具有光学缩小功能的凹透镜。

所有切换透镜2的移动走向相同，比如：所有切换透镜2均为左右走向移动或上下走向移动，且在其光轴移动至与所述固定透镜1的光轴对齐之前，所有切换透镜2的光轴同轴。这样可尽量减少该变焦透镜组件所占用的空间，进一步实现小型化、轻薄化。

实施例二

一种变焦镜头，包括实施例一中所述的变焦透镜组件，还包括多个驱动机构，一个驱动机构连接控制一块切换透镜2的移动。

具体的，如图3和4所示，所述驱动机构包括分别连接控制所述切换透镜2在平面内往相反的两个方向移动的第一驱动组件31和第二驱动组件32。

所述切换透镜2的一面上具有第一齿条21，另一面上具有第二齿条22，所述第一齿条21和第二齿条22的走向均与该切换透镜2的移动走向相同；所述第一驱动组件31与第一齿条21相适配连接，所述第二驱动组件32与第二齿条22相适配连接；所述第一驱动组件31包括第一压电晶体311、第一爪杆312以及同轴固定的第一齿轮314和第一棘轮313，所述第一齿轮与第一齿条21相适配，所述第一棘轮313与第一爪杆312相适配，所述第一爪杆312设置在所述第一压电晶体311上；所述第二驱动组件32包括第二压电晶体321、第二爪杆322以及同轴固定的第二齿轮324和第二棘轮323，所述第二齿轮与第二齿条22相适配，所述第二棘轮323与第二爪杆322相适配，所述第二爪杆322设置在所述第二压电晶体321上。

每块切换透镜2均包括透光区域23和外围区域24，所述透光区域23用于光线透过进行成像，所述第一齿条21和第二齿条22设置在所述外围区域24上。

所述第一压电晶体311和第二压电晶体321在通电后会产生振动，并分别带动所述第一爪杆312和第二爪杆322转动所述第一棘轮313和第二棘轮323，进而分别带动所述第一齿轮314和第二齿轮324，最终实现所述切换透镜2的移动，因棘轮只能实现单向移动，因此需要两组驱动组件实现所述切换透镜2的往返。

实施例三

一种利用实施例一中所述的变焦透镜组件或实施例二中所述的变焦镜头的变焦方法，包括如下步骤：

步骤1：在拍摄时选择变焦倍数。

该步骤1中，当用户用手机或平板拍摄时，在手机或平板的预览模式下，操作拍摄界面，选择放大或缩小，或者直接选择变焦倍数。

步骤2：根据选择的变焦倍数、各块固定透镜1的焦距和各块切换透镜2的焦距，计算出需叠加的切换透镜2。

该步骤2中，需叠加的切换透镜2至少为一块。具体包括如下步骤：

步骤2.1：根据选择的变焦倍数和所有固定透镜1的总焦距D，计算出需叠加的切换透镜2的总焦距L。

该步骤2.1中，由于所有固定透镜1的位置都是不变的，而每块固定透镜1的焦距在所述变焦透镜组件或变焦镜头制作完成后也都是固定的，因此，所有固定透镜1的总焦距D是固定值，这个固定值可以出厂时预设在驱动芯片中。

步骤2.2：根据需叠加的切换透镜2的总焦距和各块切换透镜2的焦距，计算出需叠加的切换透镜2。

在该步骤2.2中，驱动芯片根据步骤1中输入的变焦倍数和预设的所有固定透镜1的总焦距D，直接计算出需叠加的切换透镜2的总焦距L及其对应的切换透镜2，计算方法和公式为本领域公知常识。

步骤3：移动需叠加的切换透镜2，使其光轴与所述固定透镜1的光轴对齐。

该步骤3中，驱动芯片通过向控制需叠加的切换透镜2的压电晶体通入电流，即可驱动切换透镜2移动。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。