一种辅助取景装置、拍摄系统及具有拍摄功能的设备的制作方法

1.本实用新型涉及图像拾取的技术领域，具体而言，涉及一种辅助取景装置、拍摄系统和具有拍摄功能的设备。

背景技术：

2.随着电子及相关技术的发展，能够拍摄照片和视频的单元被应用于各种电子设备当中。
3.当具有拍摄功能的设备进行拍摄时，存在利用设备本身提供的取景确认方式(比如取景窗口或者显示屏幕)无法看到、无法看清或者不方便确认取景范围的情形，例如在利用后置摄像头自拍、距离显示屏幕较远或者观察环境恶劣等情况下，拍摄者只能凭感觉操作，得不到理想的拍摄效果。

技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种可以在拍摄者无法看到、无法看清或者不方便利用传统取景确认方式时，也能确认取景范围的取景装置、摄像系统及具有摄像功能的设备。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种辅助取景装置，包括光源和投射超透镜单元；
6.所述投射超透镜单元配置成，从所述光源发射的光线通过所述投射超透镜单元，在所述投射超透镜单元的另一侧投射出取景轮廓。
7.在一种可能的实现方式中，所述投射超透镜单元为单个超透镜。
8.在一种可能的实现方式中，所述投射超透镜单元为由多个超透镜单元构成的超透镜阵列。
9.在一种可能的实现方式中，所述投射超透镜单元还包括准直超透镜；
10.所述准直超透镜设置在所述光源与所述超透镜阵列之间。
11.在一种可能的实现方式中，通过所述投射超透镜单元可以在所述取景轮廓上投射出辅助取景标记。
12.在一种可能的实现方式中，所述投射超透镜单元配置成，可以调节所述辅助取景标记的内容，以及所述辅助取景标记的像面投射位置或像面投射大小。
13.在一种可能的实现方式中，所述辅助取景标记包括：所述取景轮廓的轮廓图案和/或所述取景轮廓的内部图案。
14.在一种可能的实现方式中，所述轮廓图案包括：所述取景轮廓轮廓的边缘标记和/或所述取景轮廓轮廓的角标记。
15.在一种可能的实现方式中，所述内部图案包括：所述取景轮廓的中心点和/或所述取景轮廓的若干等分点。
16.在一种可能的实现方式中，所述辅助取景标记为十字形图案、米字型图案、圆形图
案或九宫格图案。
17.在一种可能的实现方式中，所述辅助取景标记为投射在物体上的光效图案。
18.在本实用新型的第二方面，还提供了一种拍摄系统，包括：根据本实用新型的辅助取景装置、拍摄模组和控制单元；
19.所述控制单元配置成，控制所述辅助取景装置投射的所述取景轮廓和所述拍摄模组的拍摄范围重合。
20.在一种可能的实现方式中，所述控制单元配置成，控制所述辅助取景装置在拍摄瞬间不投射取景轮廓所述辅助取景标记。
21.在一种可能的实现方式中，所述控制单元配置成，控制所述辅助取景装置投射的所述辅助取景标记的内容，以及所述辅助取景标记的像面投射位置或像面投射大小。
22.在本实用新型的第三方面，还提供了一种具有拍摄功能的设备，其具有根据本实用新型的拍摄系统，所述具有拍摄功能的设备为可携带使用设备或非可携带使用设备。
23.本实用新型实施例上述第一方面提供的方案中，采用了超透镜单元，利用其体积小、结构简单的优势，满足应用于电子设备上时对于体积小、重量轻的需求，同时提高对光源能量的利用率，降低设备的提供电能的负担。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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。
25.图1示出了本实用新型所提供的辅助取景装置的一个实施例的整体结构示意图(选用单个超透镜21)；
26.图2示出了本实用新型所提供的辅助取景装置的另一个实施例的整体结构示意图(选用超透镜阵列25)；
27.图3示出了本实用新型所提供的辅助取景装置的另一个实施例的整体结构示意图(选用超透镜阵列25和准直超透镜27)；
28.图4示出了本实用新型的实施例提供的超透镜的结构图；
29.图5示出了本实用新型的实施例提供的超透镜中纳米结构的结构图；
30.图6示出了本实用新型的实施例提供的辅助取景标记70的一个实施例的示意图；
31.图7示出了本实用新型的实施例提供的辅助取景标记70的另一个实施例的示意图；
32.图8示出了本实用新型的实施例提供的辅助取景标记70的另一个实施例的示意图；
33.图9示出了本实用新型所提供的摄像系统的一个实施例的示意图(包括拍摄模组3)；
34.图10示出了本实用新型所提供的摄像系统的另一个实施例的示意图(包括拍摄模组3和控制单元4)。
35.附图标记列表：
36.3-拍摄模组、4-控制单元、10-光源、20-投射超透镜单元、21-超透镜、25-超透镜阵列、27-准直超透镜、60-取景轮廓、70-辅助取景标记。
具体实施方式
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，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。
40.随着电子技术的发展带来的拍摄单元的进步，具有拍摄功能的设备越来越多，或者也可以说越来越多的设备新增加了拍摄功能。可携带使用设备，从传统的相机发展到如手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书、电子词典、电子记事本和执法记录仪等。非可携带的设备，如监控摄像头、外接摄像头、行车记录仪、无人机、无人艇、自动驾驶车辆和自动送货送餐机器人等。
41.毋庸置疑，这些设备的拍摄需求中，除了精准清晰的拍摄外，还要求拍摄单位能做到体积小、重量轻，同时尽量降低具有拍摄功能的设备的电能上的负担。因为，需要提供的电能越大，对设备电池或者电源系统的要求就越高，势必会造成体积、重量、成本或使用时间方面的负面影响。
42.在现有技术中，具有拍摄功能的设备为满足各种不同的需求，经常有具备两个或更多摄像头的情形，最具有代表性的就是具备前置和后置摄像头。这样，在满足不同需求的拍摄时，经常会出现利用设备本身提供的取景确认方式(比如取景窗口或者显示屏幕)无法看到、无法看清或者不方便确认取景轮廓的情形，例如利用后置摄像头自拍、距离显示屏幕较远或者观察环境恶劣时。这样拍摄者只能凭感觉操作，得不到理想的拍摄效果。
43.在相关技术中，有利用发射光源、微透镜并叠加图案层来投射出一个辅助图案作为拍摄范围的拍摄辅助方案。但因此增加了设备，势必会造成拍摄单位本身体积增大，不能满足拍摄设备对轻巧的要求。同时又增加了耗电量，增加了设备本身提供电能的负担。这些都是与很多设备的体积小、重量轻、节能环保的要求不相符的。
44.有鉴于此，本技术提出一种辅助取景装置、拍摄系统及具有拍摄功能的设备，能够实现在无法看到、无法看清或者不方便利用传统取景确认方式时也能确认取景范围准确拍摄的同时，满足体积小、重量轻的需求。同时还能提高能量的利用率，降低设备的电能负担。
45.参见图1，本实施方式提供了一种辅助取景装置，包括：光源10和投射超透镜单元20。
46.可选地，投射超透镜单元20由单个超透镜21构成，光源10发射的光线通过超透镜21，在超透镜21的另一侧投射出取景轮廓60。
47.在本技术实施例及各可选实施例中，可以将所述取景轮廓60投射到被拍摄对象一侧的墙面或地面等背景物上形成的一个取景轮廓60供拍摄者参考。因此使得拍摄者在无法看到、无法看清或者不方便通过传统的取景确认方式时，也能确认取景轮廓60。同时，因为投射超透镜单元20的结构简单，可以大大减小装置本身的体积和重量，且由于通过光源10发出的光线经投射超透镜单元20直接投射出取景轮廓60，可以减少设备的电能消耗。
48.在另一个实施例中，如图2所示，投射超透镜单元20是由多个超透镜单元构成的超透镜阵列25，光源10发射的光线通过超透镜阵列25，在超透镜阵列25的另一侧投射出取景轮廓60。
49.在本技术实施例及各可选实施例中，采用超透镜阵列25作为投射超透镜单元，相当于超透镜阵列25中的每一个子单元都可以分别地投射或部分地投射取景轮廓60，并在成像面上叠加，可以提高取景轮廓60和后述将要说明的辅助取景标记的焦深，更有利于投射到倾斜、弯曲或凹凸不平的表面上。
50.在另一个实施例中，如图3所示，该投射超透镜单元20还包括：准直超透镜27，准直超透镜27设置在光源10与所述超透镜阵列25之间。在本技术实施例及各可选实施例中，光源10发射的光线先经过准直超透镜27，再通过超透镜阵列25，在超透镜阵列25的另一侧投射出取景轮廓60，可以降低超透镜阵列25上各个组成超透镜相位设计的复杂程度。
51.在本技术实施例及各可选实施例中，超透镜或超透镜单元是一种超表面，超表面为一层亚波长的人工纳米结构膜，可通过其上设置的纳米结构单元来对入射光的振幅、相位和偏振进行调制，其中需要说明的是，纳米结构可理解为包含全介质或电浆子的、能够导致相位突变的亚波长结构，而纳米结构单元为通过对超透镜进行划分而得到以每个纳米结构为中心的结构单元。在超透镜中纳米结构周期性排布在基底上，其中每个周期中的纳米结构组成一个超结构单元，其中超结构单元为可密堆积图形，例如可以为正四边形、正六边形等等，每个周期中包含一组纳米结构，并且超结构单元的顶点和/或中心例如可以设置有纳米结构。在超结构单元为正六边形的情况下，正六边形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。或者，在其为正方形的情况下，正方形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。理想状态下，超结构单元应为六边形顶点及中心排布的纳米结构，或者为正方形顶点及中心排布的纳米结构，应当理解，实际产品可能因超透镜形状的限制，在超透镜边缘有纳米结构的缺失，使其不满足完整的六边形/正方形。具体的，如图4所示，所述超结构单元由纳米结构按照规律排布而成，若干个超结构单元成阵列排布形成超表面结构。
52.如图4中的(1)示出的一个实施例，超结构单元包括一个中间的纳米结构和环绕其的6个与其距离相等的周边的纳米结构，各周边纳米结构沿着环周均匀分布，组成正六边形，也可理解为多个纳米结构组成的正三角形互相组合。
53.如图4中的(2)示出的一个实施例，超结构单元包括一个中间的纳米结构和环绕其的4个与其距离相等的周边的纳米结构，组成正方形。
54.超结构单元及其密堆/阵列的形式也可以是圆周排列的扇形，如图4中的(3)示出
的，包括两个弧形边的扇形，也可以是一个弧形边的扇形，如图4中的(3)的左下角区域，在扇形的各边交点以及中心设置有纳米结构。
55.为简洁和清楚起见，实施例附图中只绘制了超结构单元中心设置的纳米结构，应理解，在图中六边形、正方形的轮廓顶点/交点处也设置有纳米结构。
56.示例性地，本技术实施例提供的纳米结构可以是偏振无关结构，此类结构对入射光施加一个传播相位。根据本技术的实施方式，纳米结构可以是正结构，也可以是负结构。例如，纳米结构的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形棱柱、中空正方形棱柱等。图5左部分示出了纳米结构为圆柱时的纳米结构单元的结构示意图。
57.示例性地，纳米结构可以是偏振相关结构，此类结构对入射光施加一个几何相位。纳米结构可以是正结构也可以是负结构。例如，纳米结构可以是椭圆形柱、纳米鳍等结构。图5右部分示出了纳米结构为纳米鳍时的纳米结构单元的结构示意图。根据本技术的实施方式，纳米结构的特征尺寸大于或等于0.2λc，且小于或等于0.8λc；λc为入射辐射的中心波长。
58.在辅助取景装置工作时，光线可以通过投射超透镜单元20，在取景轮廓60上投射出辅助取景标记70。辅助取景标记70可以是取景轮廓60的轮廓图案、取景轮廓60的内部图案，或上述二者的组合。
59.可选地，参见图6，取景轮廓60的轮廓图案可以为沿取景轮廓60边缘投射出的光亮标记，沿取景轮廓60轮廓投射出的虚线标记，在光源发出光线功率一定的情况下，相较于实线标记，可以增加光线的利用率。使得投射的辅助取景标记70有着更高的亮度和清晰度，能够让拍摄者更准确地确认取景轮廓60，特别是在取景轮廓60边缘的取景尤为重要的场合。
60.在另一个实施例中，参见图7，取景轮廓60的轮廓图案可以为在取景轮廓60轮廓上的各个角上投射出的光亮标记，通过四角上的辅助取景光亮标记，能够让拍摄者更准确地确认取景轮廓60，特别是在取景轮廓60角落的取景尤为重要的场合。
61.可选地，参见图8，取景轮廓60的内部图案可以为在取景轮廓60中心点处的光亮标记(图8中心的标记)，也可以为在取景轮廓60的三等分点处的光亮标记(图8中心点外其余4处标记)；需要说明的是，取景轮廓60的内部的辅助取景标记70并不局限于如图8所示出的组合和排列方式，可以是一个中心点、也可以是若干分点(并不局限于图8的三分点)，也可以是它们的组合，同时，标记的形状也不局限于本实施方式的加号形(“+”)，还可以是例如圆形、多边形等。
62.在另一个实施例中，参见图6，取景轮廓60的内部图案可以为在取景轮廓60内部的九宫格形光亮标记，需要说明的是，取景轮廓60内部的辅助取景标记70的图案形状不仅局限于此，还可以是例如十字图案、米字形图案等。通过取景轮廓内部的辅助取景标记，能够让拍摄者更准确地确认取景轮廓，还可以更好地掌控拍摄时的构图。
63.图6至图8还分别表示了辅助取景标记70的取景轮廓边缘轮廓标记与取景轮廓内部九宫格标记的组合，取景轮廓四角标记与取景轮廓内部中心点标记的组合，取景轮廓四角标记与取景轮廓内部中心点、三等分点标记的组合。
64.本技术实施例中，并不局限于以上实施例，辅助取景标记70的图案可以是取景轮廓60的轮廓的角的标记、轮廓边缘的标记、取景轮廓60内的中心点、若干等分点、十字形图案、米字型图案和九宫格图案的任何一种或者两种以上的组合。可以让拍摄者更准确地确
认取景轮廓，并且适用于注重取景轮廓角落或边缘、掌控拍摄对象的位置布局、注重整体构图等的不同拍摄要求。
65.在本技术实施例及各可选实施例中，投射超透镜单元20可以在外加激励下调节超透镜相位，进而改变所述辅助取景标记70的形状、投射范围、投射距离及所述辅助取景标记70的像面投射位置和大小等。超透镜单元中的用于投射的超透镜21或超透镜阵列25中的纳米结构或纳米结构之间的填充材料可以是相变材料(例如，gesbte(gst)材料等)，从而形成可调超透镜。
66.gst作为常用的相变材料，其由锗(ge)、锑(sb)和碲(te)三种元素组成,在可重写光盘技术上被广泛应用。固态gst有晶态和非晶态两种相态,两态的介电常数存在较大的差别。
67.当非晶态gst温度超过结晶温度(多为160℃)时,非晶态会首先相变为亚稳态的面心立方晶体结构,类似于nacl。如果温度继续升高,亚稳态晶体结构会变为稳态的六方结构。非晶态到晶态的相变过程可通过把gst放置于加热板上加热、使用激光脉冲照射、外加电压等手段来实现。
68.相反地,把晶态gst加热超过其熔点(多为640℃)并液化,后经急速冷却可形成非晶态gst。整个冷却凝固过程需要在10ns内急速完成,如果凝固时间过长,液态gst有充足时间重组为晶态结构。在应用激光的情况下,gst从晶态到非晶态的相变往往需要较大功率的短脉冲(脉宽《10ns)激光。
69.gst晶态或非晶态的相变过程一旦完成,即使撤去外部激励并回到室温环境,gst仍可长时间保持相变后的晶态或非晶态。gst的晶化比例可通过控制晶化过程的物理参数获得，例如,对非晶态gst进行加热,晶化比例可通过改变加热温度或加热时间来调控,以获得不同的折射率。因此，当超透镜单元20中用于投射的超透镜21或超透镜阵列25为可调超透镜时，辅助取景标记70的形状、投射范围和投射距离可以随拍摄模组的焦距变化进行调节。
70.本实用新型实施例还提供了一种拍摄系统，该拍摄系统包括拍摄模组3，以及如上任一实施例所提供的辅助取景装置。
71.在本技术实施例及各可选实施例中，拍摄模组3可以为可变焦距的摄像头。可选地，在投射超透镜单元20相位不可调的情况下，此时如图9所示，辅助取景装置可以仅生成取景轮廓60内部中心点处的标记，在摄像系统工作时，将中心点标记对准被拍摄对象即可以起到辅助拍摄者进行定位的作用。
72.在本技术实施例及各可选实施例中，该拍摄系统还可以包括：控制单元4；控制单元4可以控制辅助取景装置投射的辅助取景标记70的内容及辅助取景标记70的像面投射位置和大小。如图10所示，在控制单元4的控制之下，投射超透镜单元20相位发生改变，使得辅助取景标记70的像面投射位置和大小可以随拍摄模组3的焦距不断变化，实现了对取景轮廓60的准确拍摄。
73.在本技术实施例及各可选实施例中，控制单元4可以控制辅助取景装置在拍摄瞬间不投射所述取景轮廓60和所述辅助取景标记70。
74.本实用新型实施例还提供了一种具有拍摄功能的设备，该设备包括如上任一实施例所提供的拍摄系统。
75.随着电子及相关技术的进步，越来越多的设备可以具备或者需要具备拍摄功能。采用了本实用新型提供的拍摄系统的具有拍摄功能的设备具备本说明书中所描述的所有技术效果，从而使该设备能更好的实现其应有的功能。
76.这里的具有拍摄功能的设备可以大体上分为携带使用设备和非携带使用设备。携带使用设备中有手机、平板电脑、相机、笔记本电脑、电子书、电子词典、电子记事本和执法记录仪等。非携带使用设备中有监控摄像头、外接摄像头、行车记录仪，无人机、无人艇、自动驾驶车辆和自动送货送餐机器人等。
77.上述实施例及优选实施例中，拍摄者可以随时同步确认具有拍摄功能的设备的取景轮廓；辅助取景装置体积小、重量轻，能量利用率高，设备负担小。
78.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种辅助取景装置，其特征在于，所述辅助取景装置包括光源(10)和投射超透镜单元(20)；所述投射超透镜单元(20)配置成，从所述光源(10)发射的光线通过所述投射超透镜单元(20)，在所述投射超透镜单元(20)的另一侧投射出取景轮廓(60)。2.根据权利要求1所述的辅助取景装置，其特征在于，所述投射超透镜单元(20)为单个超透镜(21)。3.根据权利要求1所述的辅助取景装置，其特征在于，所述投射超透镜单元(20)为由多个超透镜单元构成的超透镜阵列(25)。4.根据权利要求3所述的辅助取景装置，其特征在于，所述投射超透镜单元(20)还包括准直超透镜(27)；所述准直超透镜(27)设置在所述光源(10)与所述超透镜阵列(25)之间。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的辅助取景装置，其特征在于，通过所述投射超透镜单元(20)，在所述取景轮廓(60)上投射出辅助取景标记(70)；所述辅助取景标记(70)包括：所述取景轮廓(60)的轮廓图案或所述取景轮廓(60)的内部图案。6.根据权利要求5所述的辅助取景装置，其特征在于，所述轮廓图案包括：所述取景轮廓(60)轮廓的边缘标记或所述取景轮廓(60)轮廓的角标记。7.根据权利要求5所述的辅助取景装置，其特征在于，所述内部图案包括：所述取景轮廓(60)的中心点和/或所述取景轮廓(60)的若干等分点。8.根据权利要求5所述的辅助取景装置，其特征在于，所述辅助取景标记(70)为十字形图案、米字型图案、圆形图案或九宫格图案。9.根据权利要求5所述的辅助取景装置，其特征在于，所述辅助取景标记(70)为投射在物体上的光效图案。10.根据权利要求5所述的辅助取景装置，其特征在于，所述投射超透镜单元(20)配置成，可以调节所述辅助取景标记(70)的内容，以及调节所述辅助取景标记(70)的像面投射位置或像面投射大小。11.一种拍摄系统，其特征在于，包括权利要求1至10任意一项所述的辅助取景装置和拍摄模组(3)，所述拍摄系统还包括：控制单元(4)；所述控制单元(4)配置成，控制所述辅助取景装置投射的所述取景轮廓(60)和所述拍摄模组(3)的拍摄范围重合。12.根据权利要求11所述的拍摄系统，其特征在于，所述控制单元(4)配置成，控制所述辅助取景装置在拍摄瞬间不投射所述取景轮廓(60)和辅助取景标记(70)。13.根据权利要求11所述的拍摄系统，其特征在于，所述控制单元(4)配置成，控制所述辅助取景装置投射的辅助取景标记(70)的内容，以及控制所述辅助取景标记(70)的像面投射位置或像面投射大小。14.一种具有拍摄功能的设备，其特征在于，包括权利要求11至13所述的拍摄系统，所述具有拍摄功能的设备为可携带使用设备或非可携带使用设备。

技术总结

本实用新型提供了一种辅助取景装置，属于图像拾取的技术领域。所述辅助取景装置包括光源和投射超透镜单元；从光源发射的光线通过投射超透镜单元，可以在投射超透镜单元的另一侧投射出取景轮廓。本实用新型提供的辅助取景装置，可以令拍摄者在无法看到、无法看清或者不方便利用传统取景确认方式时，也能确认取景轮廓；同时，引入超透镜单元，满足体积小、重量轻的需求，并可以提高对光源能量的利用率，降低设备的提供电能的负担。设备的提供电能的负担。设备的提供电能的负担。