[发明专利]微型成像系统的光学变焦装置

说明书

相关申请

本申请对美国临时申请61/856，639，“微型成像系统的光学变焦装置”，申请日2013年7月19日，宣称优先权。所述申请全文在此以引用的形式被包括在本申请说明书内。

技术领域

本发明公开的实施一般涉及光学变焦装置。具体而言，所公开的实施涉及到微型成像系统，如智能/普通手机相机的光学变焦装置。

背景技术

在许多成像应用中其空间制约严重限制了图像采集系统的设计（例如，照相机和其中的透镜系统）。例如，为保持智能/普通手机在市场上的竞争力，这些装置必须保持足够小以避免给随身携带它们的用户在任何时间造成不便（例如，它们常处于用户的口袋中）。同样，隐藏的监控摄像头也一定要小，以避免注意。在许多其他存在的成像应用中，有限的空间限制了或严重制约了对光学和机械部件的设计。

虽然在这样的成像应用中光学变焦是高度需要的，然而由于可资使用的有限设计空间，光学变焦并没有在此类成像应用中被有效实施。此外，智能/普通手机相机趋向于向更薄，更小的尺寸发展。由于许多智能手机/普通手机的相机光轴位于垂直于薄的移动装置的表面，并且传统的光学变焦装置依赖于沿着光轴移动的光学-机械部件，在这类装置上采用传统的光学变焦装置本质上是不良的或违背趋势的。因此，这类的成像装置经常使用具有一个固定焦距的单透镜或透镜单元，从而放弃了光学变焦能力。

因此，需要有一个袖珍的光学变焦装置来克服受限制的空间要求。

发明内容

为了解决上述问题，一些实施方式提供了一种光学装置。此光学装置包括第一反射元件，其被配置为将成像光从第一光轴反射至基本垂直于第一光轴的一个光学平面内。此光学装置进一步包括了在光学平面内设置的第一透镜单元，在光学平面内设置的第二透镜单元，以及一套机械致动系统。该致动系统机械式耦合了上述第一透镜单元，并使第一透镜单元产生从在光学平面内的第一位置到在光学平面内的第二位置的第一位移；该系统也机械耦合到第二透镜单元，并且使第二透镜单元产生从在光学平面内的第三位置到光学平面内的第四位置的第二位移。所述第一和第二位移同时发生。此外，所述第一透镜单元的第一位移由第二透镜单元的第二位移所补偿，其结果是：成像光通过在第一位置的第一透镜单元和通过在第三位置的第二透镜单元后以第一倍率被成像在特定的焦平面；以及，成像光通过在第二位置的第一透镜单元和通过在第四位置的第二透镜单元，然后以不同于第一倍率的第二倍率被成像在同样的焦平面上，从而实现光学变焦效果。

在一些实施方式中，致动器被机械地耦合到所述第一透镜单元，并使其产生具有第一传动比的第一传动；同时它也被机械地耦合到所述第二透镜单元，并使其产生具有第二传动比的第二传动。第一和第二传动比的设置要使得致动器的致动运动产生所述第一透镜单元从第一位置到第二位置的第一位移，和产生所述第二透镜单元从第三位置到第四位置的第二位移。

在一些实施方式中，该光学装置还包括第二个反射元件，其设置为把通过第一和第二透镜单元的成像光从光学平面内反射到平行于第一光轴的第二光轴。

在一些实施方式中，相应的焦平面是垂直于第二光轴的，并且此光学装置还包括沿着第二光轴设置的成像传感器。

在一些实施方式中，第一反射元件将光从第一光轴反射至位于光学平面内的第三光轴。在一些实施方式中，该光学装置还包括第三反射元件，并设置为将成像光从位于光平面内的第三光轴反射至同一平面内的第四光轴；以及包括第四反射元件并配置为把光从位于光学平面内的第四光轴反射至同一平面内的第五光轴。在一些实施方式中，第一透镜单元是沿着第三光轴设置的，而第二透镜单元则是沿第五学轴设置的。

在一些实施方式中，第一反射元件将光从第一光轴反射至位于光学平面内的第六光轴。在一些实施方式中，该光学装置还包括第五反射元件，其被设置为把光从第六光轴反射至在同一光学平面内的第七光轴。在一些实施方式中，所述第一透镜单元是沿第六光轴而第二透镜单元则沿第七光轴设置。

在一些实施方式中，所述装置是集成到移动电话相机中的光学变焦单元的一部分。在一些实施方式中，该装置被配置为用户可拆卸交换型。