CN112188062B

CN112188062B - 电子设备

Info

Publication number: CN112188062B
Application number: CN202011062846.XA
Authority: CN
Inventors: 孔德卿; 陈毅权
Original assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Current assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112188062A

Abstract

本申请公开了一种电子设备，包括设备壳体(600)、摄像装置和摄像头盖板(300)，摄像头盖板(300)设置于设备壳体(600)，摄像装置设置于设备壳体(600)之内，摄像装置包括透镜机构(200)和感光芯片(100)，摄像头盖板(300)包括衍射结构(310)，在朝向感光芯片(100)投射光线的方向上，衍射结构(310)、透镜机构(200)和感光芯片(100)依次设置，通过摄像头盖板(300)的环境光线可被衍射结构(310)衍射，且经过衍射后的环境光线可经过透镜机构(200)投射至感光芯片(100)上。上述方案可以解决目前电子设备存在厚度与摄像装置的尺寸之间的矛盾。

Description

电子设备

技术领域

本申请属于通信设备技术领域，具体涉及一种电子设备。

背景技术

电子设备通常配置有摄像装置，进而实现摄像功能。随着用户的拍摄需求的提升，摄像装置的性能持续在优化。为了提升成像质量，电子设备配置的摄像装置的尺寸越来越大，进而能够实现更好的光学性能。

我们知道，电子设备向着轻薄化的方向发展，电子设备的厚度较难随意增加。在此种情况下，摄像装置的尺寸越来越大会与电子设备的轻薄化的需求产生矛盾，使得电子设备较难配置性能更优的摄像装置，很显然，这会影响电子设备的性能。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种电子设备，能够解决背景技术中的电子设备存在厚度与摄像装置的尺寸之间的矛盾。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

一种电子设备，包括设备壳体、摄像装置和摄像头盖板，所述摄像头盖板设置于所述设备壳体，所述摄像装置设置于所述设备壳体之内，所述摄像装置包括透镜机构和感光芯片，其中：

所述摄像头盖板包括衍射结构，在朝向所述感光芯片投射光线的方向上，所述衍射结构、所述透镜机构和所述感光芯片依次设置，通过所述摄像头盖板的环境光线可被所述衍射结构衍射，且经过衍射后的所述环境光线可经过所述透镜机构投射至所述感光芯片上。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的电子设备，通过对背景技术中的电子设备的结构进行改进，使得摄像头盖板包括衍射结构，在环境光线经过衍射结构时，衍射结构能够使得衍射产生的色差和折射产生的色差相互抵消。在此种情况下，衍射结构使得电子设备的摄像装置无需额外配置用于消除或平衡色差的镜片，此种结构能够使得摄像装置既能消除色差而保证成像质量，又能够减小摄像装置的镜片数量，进而能使得摄像模组的尺寸变小，最终解决电子设备存在厚度与摄像装置的尺寸之间的矛盾。

附图说明

图1为本申请实施例公开的电子设备的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的第一种电子设备的部分结构示意图；

图3为图2中虚线方框所围区域的放大示意图；

图4为本申请实施例公开的第二种电子设备的结构示意图；

图5为图4中虚线方框所围区域的放大示意图。

附图标记说明：

100-感光芯片；

200-透镜机构、210-镜片支架、220-镜片；

300-摄像头盖板、310-衍射结构、311-基层、311a-第一表面、311b-第二表面、311c-第三表面、312-衍射凸起、320-透光基部；

400-滤光片；

500-反射机构、

600-设备壳体。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1-图5所示，本申请实施例公开一种电子设备，所公开的电子设备包括设备壳体600、摄像装置和摄像头盖板300。

设备壳体600为电子设备的基础部件，设备壳体600可以为电子设备中的一些其他部件提供安装基础。具体的，摄像头盖板300设置于设备壳体600，设备壳体600具有壳体内腔，摄像装置设置于设备壳体600之内。在具体的工作过程中，环境光线能够通过摄像头盖板300进入到壳体内腔中，进而进入摄像装置，最终使得摄像装置实现拍摄功能。

摄像头盖板300能够起到防护摄像装置的作用，摄像头盖板300由透光材料(例如玻璃、透光树脂等)制成，从而不影响壳体内腔中的摄像装置的拍摄。具体的，摄像头盖板300可以通过粘接、嵌件注塑等方式实现与设备壳体600 之间的固定装配。

在本申请实施例中，摄像装置包括透镜机构200和感光芯片100。感光芯片100是摄像装置中用于成像的部件。在具体的拍摄过程中，所拍摄的物体反射的环境光线最终能够投射到感光芯片100上，感光芯片100的感光面可以将光信号转换为与光信号相对应的电信号，从而达到成像的目的。在通常情况下，感光芯片100可以是CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合)器件，也可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体) 器件，本申请实施例中不限制感光芯片100的具体种类。

透镜机构200和衍射结构310均为配光器件，在通常情况下，摄像装置还可以包括镜头支架，透镜机构200可以安装在摄像装置的镜头的镜筒中，然后通过镜头安装在镜头支架，进而实现透镜机构200的安装。

透镜机构200可以使得环境光线进入到摄像装置中，透镜机构200可以认为是摄像装置中较先供环境光线通过的结构，透镜机构200能够对环境光线进行光学调节，达到配光的目的。透镜机构200可以包括普通的镜片220，例如凸透镜、凹透镜等，本申请实施例不限制透镜机构200所包含的镜片220的具体种类及数量。一种可选的方案中，透镜机构200可以包括镜片支架210和至少两个镜片220，所述的至少两个镜片220安装在镜片支架210上，在此种情况下，镜片220与镜片支架210预先组装成整体后安装在摄像装置的安装位置，进而实现更高效地组装。

一种具体的实施方式中，透镜机构200的镜片220数量N可以满足4≤N ≤9，透镜机构200所包含的所有镜片220的透镜面中可以至少包含有4个非球面。

如上文所述，摄像头盖板300包括衍射结构310。在朝向感光芯片100投射光线的方向上，衍射结构310、透镜机构200和感光芯片100依次设置。在具体的工作过程中，通过摄像头盖板300的环境光线可被衍射结构310衍射，且经过衍射后的环境光线可经过透镜机构200投射至感光芯片100上，最终实现感光芯片100的感光成像。

由于光穿过透光件均会发生折射，因此在具体的工作过程中，衍射结构310 能够对通过的环境光线进行衍射，也会对环境光线进行折射，根据折射和衍射的原理可知，对环境光线的折射和衍射的过程均会产生色差。由于衍射结构310 既能够对环境光线进行折射，又能够对环境光线进行衍射，因此衍射结构310 对环境光线进行衍射产生的色差和对环境光线进行折射产生的色差会相互抵消，从而能够缓解甚至消除拍摄过程中环境光线产生的色差，也就是说，衍射结构310能够起到等效专门用于消除色差的镜片的作用。

本申请实施例公开的电子设备，通过对背景技术中的电子设备的结构进行改进，使得摄像头盖板300包括衍射结构310，在环境光线经过衍射结构310 时，衍射结构310能够使得衍射产生的色差和折射产生的色差相互抵消。在此种情况下，衍射结构310使得电子设备的摄像装置无需额外配置用于消除或平衡色差的镜片，此种结构能够使得摄像装置既能消除色差而保证成像质量，又能够减小摄像装置的镜片数量，进而能使得摄像模组的尺寸变小，最终解决电子设备存在厚度与摄像装置的尺寸之间的矛盾。

与此同时，摄像头盖板300由于包含衍射结构310，衍射结构310能够通过衍射使得环境光线汇聚，进而能够使得摄像装置减少用于对环境光线进行汇聚的镜片的数量，这无疑能够进一步减少摄像装置的镜片的数量，进而能够使得摄像模组的尺寸变小。

在本申请实施例中，摄像头盖板300还可以包括透光基部320，衍射结构 310设置在透光基部320上。透光基部320具有透光性，环境光线能够通过透光基部320。透光基部320能够为衍射结构310提供设置基础，使得衍射结构 310的结构更加稳定，不易发生损坏。具体的，衍射结构310可以通过光学胶粘接在透光基部320上。当然，衍射结构310可以与透光基部320为一体式成型结构。作为摄像头盖板300的基部，透光基部320可以与设备壳体600相连，从而实现摄像头盖板300与设备壳体600之间的装配。

具体的，衍射结构310可以设置在透光基部320朝向设备壳体600的壳体内腔的一侧，也可以设置在透光基部320背离设备壳体600的壳体内腔的一侧。衍射结构310设置在透光基部320朝向设备壳体600的壳体内腔的一侧，能够使得透光基部320在外侧，由于透光基部320的形状较为规则，因此更容易与设备壳体600的外侧表面形成电子设备较为规则的外轮廓面。另外，此种设计能够避免衍射结构310外露于电子设备之外，进而能够避免衍射结构310受到磕碰、磨损等情况，最终能够较好地保护衍射结构310。

在本申请实施例中，衍射结构310可以包括多个同心设置的衍射凸起312，多个同心设置的衍射凸起312形成衍射结构310。具体的，衍射凸起312朝向设备壳体600的壳体内腔。环境光线经过衍射凸起312时会进行衍射和折射，进而达到折射和衍射产生的色差相互抵消的目的。

多个同心设置的衍射凸起312，使得衍射结构310为锯齿状结构，一种可选的方案中，在衍射结构310的中心向远离该中心的径向上，相邻的两个衍射凸起312的顶端之间的距离(即衍射结构310的周期Λ)递减，进而衍射结构 310的周期Λ从衍射结构310的中心到衍射结构310的边缘逐渐递减。衍射结构310为圆形镜片，多个衍射凸起312为同心设置的环状凸起。

在进一步的技术方案中，相邻的两个衍射凸起312的顶端之间的距离(与衍射结构310的周期Λ相等)可以大于0.5μm且小于300μm，需要说明的是，衍射凸起312具有根部和顶部，衍射凸起312的顶部则为衍射凸起312的顶端，衍射凸起312的根部则为衍射凸起312的底端。经过检测，上述相邻的两个衍射凸起312的顶端之间的距离，能够较好地确保衍射效果，有助于使得衍射产生的色差来抵消折射产生的色差。

在进一步的技术方案中，衍射凸起312的高度h_d可以大于0.1μm且小于 30μm。经过检测，上述衍射凸起312的高度，能够较好地确保衍射效果。需要说明的是，衍射凸起312的高度，指的是衍射凸起312的底端至顶端方向上的尺寸。具体的，在衍射结构310的中心向远离该中心的径向上，衍射凸起312 的高度递减或递增，当然，衍射结构310的所有衍射凸起312的高度均可以相等。

在进一步的技术方案中，衍射结构310还可以包括基层311，衍射凸起312 可以设置在基层311上，基层311能够为衍射凸起312提供设置基础，从而使得衍射凸起312的强度较高，不易损坏。与此同时，基层311也方便衍射凸起 312的成型。当然，基层311也为透光材料，需要能够确保环境光线的通过。具体的，基层311的材质与衍射凸起312的材质相同，均可以为玻璃材质、光学塑料等材料制成。

基层311背离衍射凸起312的表面为第一表面311a，第一表面311a可以是平面、凹面或凸面，具体面型可以是球面或非球面，具体面型可以根据需求优化决定，本申请实施例不限制第一表面311a的具体面型。在基层311背离衍射凸起312的表面为球面或非球面的情况下，能够更加优化衍射结构310的折射效果。

在第一表面311a为平面的情况下，基层311能够与透光基部320实现贴合，进而有利于减小衍射结构310与透光基部320的装配体积，进而能够减小占用空间。

一种具体的实施方式中，基层311的厚度h_i可以大于0.5μm且小于200μm。

在本申请实施例中，衍射结构310的折射率n_i可以大于1.3RIU且小于 1.9RIU(RIU，Refractive index unit，折射率单位)，经过检测，此种折射率范围的衍射结构310能够使得投射的环境光线在通过时，得到较佳的折射效果，从而能够使得折射产生的色差较好地抵消衍射产生的色差，最终能够得到较好的成像质量。

一种可选的方案中，基层311用于支撑衍射凸起312的表面为第二表面 311b，第二表面311b可以认为是衍射结构310的基准面，第二表面311b可以是平面、球面或非球面，同样，本申请实施例不限制第二表面311b的具体面型。所有的衍射凸起312的顶端所在的表面为第三表面311c，衍射凸起312的高度可以认为是第二表面311b与第三表面311c之间的距离。

在第二表面311b和第三表面311c均为平面的情况下，衍射结构310的面型方程为以下公式(1)所示：

x_d＝(n-(C₂r²+C₄r⁴+C₆r⁶+…+C_2nr²ⁿ)/λ)×h_d (1)

其中：x_d为衍射结构310的各个点距衍射结构310的基准面的距离，该距离为沿光轴方向的距离，C_2n为2n次方的相位系数，λ为环境光线的波长，r 是环境光线距光轴的距离，本文中的光轴，指的是衍射结构310的光轴。n为衍射结构310的中心向边缘计数的衍射环带数，也就是衍射凸起312的数量，在衍射凸起312为环状凸起的情况下，一个环状凸起为一个衍射环带，h_d为由标量衍射理论计算出的衍射结构310的高度，即衍射凸起312的高度，也就是第三表面311c与第二表面311b之间的距离，0.1μm<h_d<30μm。

一种可选的方案中，衍射结构310可以为压印胶层，压印胶层可以为紫外光固化压印胶，也可以为热固性压印胶，本申请对压印胶层的材料不做具体限制。衍射结构310压印于透光基部320上。在此种情况下，衍射结构310可以通过在透光基部320上直接压印制成，此种衍射结构310的成型方法具有物料成本低、工艺难度较小等优势，使得衍射结构310的制造方法具有较强的可操作性，适合大批量的制造生产。需要说明的是，本申请实施例公开的摄像装置中，衍射结构310可以为一个，也可以为多个，在衍射结构310为多个的情况下，多个衍射结构310可以在环境光线的投射方向上依次设置，从而形成多级衍射，实现更好的衍射效果。本申请不对衍射结构310的具体数量进行限制。

一种具体的实施方式中，透光基部320可以为平板玻璃，也可以为非平板玻璃，本申请不对透光基部320的形状进行限制，平板玻璃具有良好的透光性，环境光线能够通过平板玻璃到达衍射结构310。

本申请实施例公开的电子设备中，摄像装置还可以包括滤光片400，滤光片400位于感光芯片100与透镜机构200之间，经过透镜机构200的环境光线能够经过滤光片400的滤光后再投射至感光芯片100上。滤光片400能够滤除摄像装置在拍摄过程中的干扰光，滤光片400的种类可以有多种，一种可选的方案中，滤光片400可以为红外滤光片，红外滤光片能够吸收经过透镜机构200 的环境光线中的红外光，进而使得摄像装置的成像效果较好。

一种具体的实施方式中，透镜机构200可以位于感光芯片100与摄像头盖板300之间，感光芯片100与透镜机构200相对设置，感光芯片100的朝向与摄像头盖板300的朝向一致。在此种情况下，环境光线直接依次穿过摄像头盖板300、透镜机构200投射至感光芯片100上，有利于实现更紧凑地装配。

在另一种具体的实施方式中，感光芯片100的朝向可以与摄像头盖板300 的朝向相交，例如，感光芯片100的朝向与摄像头盖板300的朝向呈90°，如图4所示。在此种情况下，本申请实施例公开的电子设备还可以包括反射机构 500，通过摄像头盖板300的环境光线可经过反射机构500的反射后穿过透镜机构200投射至感光芯片100。此种情况下，摄像装置可以横放在壳体内腔中，也就是说，感光芯片100的朝向可以是电子设备的长度或宽度方向，进而能够使得摄像装置的尺寸对电子设备的厚度尺寸影响较小，更有利于电子设备向着更薄的方向设计。

此种情况下，摄像装置的长度不再受到电子设备的厚度的限制，从而较容易布置焦距更长的摄像装置，摄像头盖板300能够较好地缓解焦距更长的摄像装置存在的色差更为严重的问题。

反射机构500可以为反射棱镜，也可以为反射平面镜，本申请实施例不限制反射机构500的具体种类。

在本申请实施例中，衍射结构310的1级衍射为成像用衍射级次，而其它级次衍射光会成为眩光，进而对成像产生不良影响，为了使得1级衍射达到最大效率而削减眩光现象，衍射结构310的高度h_d根据衍射结构310的折射率和空气折射率差Δn＝|n_i-n_Air|并由标量衍射理论计算决定，其中，n_i为衍射结构 310的折射率，n_Air为空气的折射率。

本申请实施例公开的电子设备可以是智能手机、微摄影装备、AR (AugmentedReality，增强现实)设备、平板电脑、电子书阅读器、可穿戴设备(例如智能手表)、电子游戏机等设备，本申请实施例不限制电子设备的具体种类。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims

1.一种电子设备，其特征在于，包括设备壳体(600)、摄像装置和摄像头盖板(300)，所述摄像头盖板(300)设置于所述设备壳体(600)，所述摄像装置设置于所述设备壳体(600)之内，所述摄像装置包括透镜机构(200)和感光芯片(100)，其中：

所述摄像头盖板(300)包括衍射结构(310)，在朝向所述感光芯片(100)投射光线的方向上，所述衍射结构(310)、所述透镜机构(200)和所述感光芯片(100)依次设置，通过所述摄像头盖板(300)的环境光线可被所述衍射结构(310)衍射，且经过衍射后的所述环境光线可经过所述透镜机构(200)投射至所述感光芯片(100)上。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述摄像头盖板(300)还包括透光基部(320)，所述衍射结构(310)设置在所述透光基部(320)上。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述衍射结构(310)位于所述透光基部(320)朝向所述设备壳体(600)的壳体内腔的一侧。

4.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述衍射结构(310)包括基层(311)和设置于所述基层(311)上的多个同心设置的衍射凸起(312)，所述基层(311)的厚度大于0.5μm且小于200μm。

5.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述衍射结构(310)为压印胶层，所述衍射结构(310)压印于所述透光基部(320)上。

6.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述透光基部(320)为平板玻璃。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述衍射结构(310)的折射率大于1.3RIU且小于1.9RIU。

8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述衍射结构(310)包括多个同心设置的衍射凸起(312)，在所述衍射结构(310)的中心向远离所述中心的径向上，相邻的两个所述衍射凸起(312)的顶端之间的距离递减。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，相邻的两个所述衍射凸起(312)的顶端之间的距离大于0.5μm且小于300μm。

10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述衍射凸起(312)的高度大于0.1μm且小于30μm。

11.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括滤光片(400)，所述滤光片(400)位于所述感光芯片(100)与所述透镜机构(200)之间。

12.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述透镜机构(200)位于所述感光芯片(100)与所述摄像头盖板(300)之间，所述感光芯片(100)与所述透镜机构(200)相对设置，所述感光芯片(100)的朝向与所述摄像头盖板(300)的朝向一致。

13.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述感光芯片(100)的朝向与所述摄像头盖板(300)的朝向相交，所述电子设备还包括反射机构(500)，通过所述摄像头盖板(300)的所述环境光线可经过所述反射机构(500)的反射后穿过所述透镜机构(200)投射至所述感光芯片(100)。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述反射机构(500)为反射棱镜。