专利名称：相机模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于光学成像领域的相机模块。
背景技术：
光圈是成像装置的相机模块上用以控制进入成像装置内的感光元件(如感光胶 片、影像传感器等)上的进光量，该光圈的大小决定着透过镜头进入感光元件的进光量，且 光圈值越大表示进入感光元件的光线越多。但是，有些时候，如拍摄较大景深需要足够的进 光量，反而不需要光圈，因此，如何需要在有光圈与无光圈之间变换成为需要解决的技术问 题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能在有光圈与无光圈之间变换的相机模块。一种相机模块，其包括一控制单元及沿从该相机模块的物侧至像侧方向依次排列 的一透光腔体、一感光元件及一电磁铁组件。该腔体内充满透明磁性流体。该电磁铁组件 包括呈圆环状的第一电磁铁及缠绕在该第一电磁铁上且与该控制单元电性连接的第一线 圈。该腔体包括一物侧表面及一与该物侧表面相对的像侧表面。该磁性流体包括一透明载 液及多个均勻分散在该透明载液内且由表面活性剂包覆的磁性纳米微粒。该控制单元通过 控制该第一线圈通电使该第一电磁铁产生磁场以吸引该磁性纳米微粒聚集至该腔体的像 侧表面上并构成一光圈；该控制单元撤销该第一线圈的电流使该第一电磁铁产生的磁场消 失时，构成该光圈的磁性纳米微粒均勻分散在该透明载液中。与现有技术相比，所述相机模块将大量由表面活性剂包覆的磁性纳米微粒与透明 载液构成的透明磁性流体容纳在透光腔体内，通过控制单元控制缠绕在第一电磁铁上的第 一线圈的通电与断电，从而控制该第一电磁铁产生磁场，进而控制该大量磁性纳米微粒构 成光圈或均勻分散在该载液中，使该相机模块能在有光圈与无光圈之间变换。
图1为本发明第一实施方式提供的一种相机模块的截面示意图。图2为图1中相机模块的状态示意图。图3为图1中相机模块的另一种状态示意图。图4为本发明第二实施方式提供的一种相机模块的截面示意图。图5为本发明第三实施方式提供的一种相机模块的截面示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细说明。请一并参阅图1及图2，为本发明第一实施方式提供的相机模块100。该相机模块 100包括一个控制单元10及沿从该相机模块100的物侧至像侧方向依次排列的一个镜头
320、一个用于承载该镜头20的基座30、一个透光腔体40、一个感光元件50、一个用于电性连 接该感光元件50的电路板60及一电磁铁组件70。该透光腔体40、该感光元件50、该电路 板60及该电磁铁组件70收容在该基座30内。该控制单元10电性设置在该电路板60上。镜头20包括一个镜筒21、一个透镜22、一个间隔环23及一个滤光片24。该镜筒 21用于收容透镜22、间隔环23及滤光片24。该透镜22用于汇聚被拍摄物体反射的光线以 在该感光元件50上形成影像。该间隔环23设置在透镜22与滤光片24之间，用于在透镜 22与滤光片24之间隔开一定距离，防止二者接触或碰撞而造成损坏。该滤光片24设置于 透镜22靠近该感光元件50的一侧，用于截止某种波段的光线的通过。该基座30通过螺纹 与镜筒21耦合，并将镜筒21收容在内。该腔体40内充满透明磁性流体41，且该腔体40包括一个物侧表面42、一个与该 物侧表面42相对的像侧表面43及一个垂直连接该物侧表面42与该像侧表面43的一个侧 壁45。优选地，该侧壁45的形状为环型。该物侧表面42及该像侧表面43是可透光的；而 该侧壁45的材质则以不透光材料为佳。容纳在该腔体40内的磁性流体41包括大量磁性纳米微粒410及透明载液412。 该磁性纳米微粒410由表面活性剂包覆，其均勻分布在该载液412中。该磁性纳米微粒410 可选用四氧化三铁(Fe3O4)、锰钴铁氧磁体(MnFe204、CoFe2O4)等磁性纳米微粒，其粒径大小 优选为10 100纳米。该磁性纳米微粒410在该磁性流体41中的含量优选为1 4%。 该载液412可选用水、硅油、乙醇、甲醇、环己烷或正辛烷等透明液态物质。该表面活性剂可 选用聚乙烯醇、油酸、亚油酸或橄榄油等高分子材料。在本实施方式中，该载液412为水，该 表面活性剂为油酸。由于磁性纳米微粒410 —般由Fe3CV MnFe2O4, CoFe2O4等单晶所构成， 其不溶于水，因此需要在磁性纳米微粒410表面披覆上一层亲水性的表面活性剂，以使磁 性纳米微粒410能稳定地分散在水中。在无外加磁场下，该磁性流体41无自发性磁偶极。 但当有磁场施加在该磁性流体41时，液体中的磁性纳米微粒410之磁矩会倾向沿着外加磁 场方向，因而产生了磁偶极。而当外加磁场移除时，由于磁性纳米微粒410受水分子热扰动 的作用，再度呈现出零磁偶极，这现象即所谓的超顺磁性(superparamagnetism)。由于水分 子之热扰动现象会加速磁性纳米微粒410安定的分散在水中，该相机模块100还可配置有 加热元件47，该加热元件47可为电阻丝等。该加热元件47可设置在该腔体40的侧壁45 内，且该加热元件47由该控制单元10控制加热与否。进一步说明，该加热元件47与该控 制单元10的电性连接可以通过埋藏在该侧壁45内的导线(图未示)连接。该感光元件50可为电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD)传感器或互补 金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)传感器等。该电磁铁组件70包括呈圆环状的电磁铁71及缠绕在该电磁铁71上的线圈73。该 线圈73与该控制单元10电性连接，并由该控制单元10控制该线圈73的通电与断电。该线 圈73通电时，该电磁铁71产生磁场；该线圈73断电时，该电磁铁71产生的磁场消失。进 一步说明，该线圈73与该控制单元10的电性连接可以通过埋藏在该侧壁45内的导线(图 未示)连接。请结合图3，对物体进行拍摄前，从物侧表面42 —侧入射至该腔体40内的光线， 经过透明磁性流体41到达像侧表面43。该控制单元10通过控制该线圈73通电使该电磁 铁71产生磁场以吸引该磁性纳米微粒410聚集至腔体40的像侧表面43上构成一光圈49。可以理解，该光圈49的形状与该电磁铁71的形状相同，均呈圆环型。该控制单元10撤销 该线圈73的电流使该电磁铁71产生的磁场消失时，构成该光圈49的磁性纳米微粒410均 勻分散在该透明载液412中。该控制单元10控制该加热元件47产生热量以加热磁性流体 41，从而可加快磁性纳米微粒410退磁，使其更快地均勻地分散在透明载液412中。可以理 解，通过设计该控制单元10的运行程序就可以控制该加热元件47与该线圈73的通电顺序 及通电时间。综上所述，对物体进行拍摄时，相机模块100具有两种工作状态(a)第一状态，参见图3，给缠绕在该电磁铁71上的线圈73供电，该电磁铁71将 产生一磁场，磁化分散在透明载液412中的磁性纳米微粒410，从而使该磁性纳米微粒410 聚集至腔体40的像侧表面43上形成该光圈49。(b)第二状态，参见图2，停止给缠绕在该电磁铁71上的线圈73供电，由于该电磁 铁71不产生磁场，所述腔体40内的磁性纳米微粒410将立即退磁，当停止给线圈73供电 的时给加热元件47供电，使加热元件47产生热量以加热磁性流体41，从而可加快磁性纳米 微粒410退磁，使其更快地均勻地分散在透明载液412中。所述相机模块100将大量由表面活性剂包覆的磁性纳米微粒410与透明载液412 构成的透明磁性流体41容纳在透光腔体40内，通过控制单元10控制缠绕在电磁铁71上的 线圈73的通电与断电，从而控制该电磁铁71产生磁场，进而控制该大量磁性纳米微粒410 构成光圈49或均勻分散在该载液412中，使该相机模块100能在有光圈49与无光圈49之 间变换，具有变换光圈49的功能。请参阅图4，为本发明第二实施方式提供的相机模块100a。该相机模块IOOa与第 一实施方式提供的相机模块100的区别在于该相机模块IOOa的电磁铁组件70a包括两 个直径不同并呈圆环型的第一电磁铁71a与第二电磁铁71b及两个分别缠绕在该第一电磁 铁71a与该第二电磁铁71b上的第一线圈73a与第二线圈73b，该第二电磁铁71b收容在 该第一电磁铁71a内且该第一电磁铁71a与该第二电磁铁71b同心设置；该相机模块IOOa 的控制单元IOa控制该第一线圈73a通电使第一电磁铁71a产生磁场，该磁场构成一光圈 49a ；该控制单元控制该第二线圈73b通电使第二电磁铁71b产生磁场，该磁场构成另一光 圈49b。该光圈49b收容在该光圈49a内，且该光圈49a与该光圈49b同心设置，该光圈49a 与该光圈49b构成多段光圈491。该相机模块可以变换该多段光圈491。请参阅图5，为本发明第三实施方式提供的相机模块100c。该相机模块IOOc与第 一实施方式提供的相机模块100相比，该相机模块100的电磁铁组件70c包括两个呈圆环 型的第一电磁铁71c与第二电磁铁71d及分别缠绕在该第一电磁铁71c、该第二电磁铁71d 上的第一线圈73c、第二线圈73d。该第一电磁铁71c与第一线圈73c在该相机模块IOOc 中的设置第一实施方式中的相机模块100的电磁铁71与线圈73在该相机模块100中的设 置相同，在此不再细述。该第二电磁铁71d收容在该侧壁45a内且与该侧壁45a同心设置。该控制单元IOa控制该第一线圈73c的通电使该第一电磁铁71c产生磁场，此时 由该磁场构成一光圈49c (如图5中的虚线所示)。该控制单元IOa控制该第二线圈73d 的通电使该第二电磁铁71d产生磁场，此时由该磁场构成一光圈49d。该光圈49c与该光 圈49d直径不同，因此，该相机模块IOOc可改变光圈的直径大小。进一步说明，该第一线圈 73c与该第二线圈73d不同时供电，从而该光圈49c与该光圈49d不同时出现。该相机模块IOOc可变换直径不同的光圈49c与光圈49d。可以理解，第二实施方式提供的电磁铁组件70a中的第二电磁铁71b及第二线圈 73b还可以增加在第三实施方式提供的电磁铁组件70c中，使相应的光圈不仅实现变换功 能，还实现直径可变及多段功能。虽然本发明已以较佳实施方式披露如上，但是，其并非用以限定本发明，另外，本 领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化等。当然，这些依据本发明精神所做的变 化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种相机模块，其特征在于，其包括一控制单元及沿从该相机模块的物侧至像侧方向依次排列的一透光腔体、一感光元件及一电磁铁组件，该腔体内充满透明磁性流体，该电磁铁组件包括呈圆环状的第一电磁铁及缠绕在该第一电磁铁上且与该控制单元电性连接的第一线圈，该腔体包括一物侧表面及一与该物侧表面相对的像侧表面，该磁性流体包括一透明载液及多个均匀分散在该透明载液内的磁性纳米微粒，该控制单元通过控制该第一线圈通电使该第一电磁铁产生磁场以吸引该磁性纳米微粒聚集至该腔体的像侧表面上并构成一光圈，该控制单元撤销该第一线圈的电流使该第一电磁铁产生的磁场消失时，构成该光圈的磁性纳米微粒均匀分散在该透明载液中。
2.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该腔体还包括一个垂直连接该物侧表 面与该像侧表面的侧壁，该相机模块还包括一收容在该侧壁内的加热元件以在该第一电磁 铁产生的磁场消失时，加热该磁性流体以加快该磁性纳米微粒快速退磁而均勻分散在该透 明载液中。
3.如权利要求2所述的相机模块，其特征在于，该加热元件为电阻丝。
4.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该腔体还包括一个垂直连接该物侧表 面与该像侧表面的环形侧壁，该电磁铁组件还包括一个收容在该环型侧壁内且与该环型侧 壁同心的呈圆环状的第二电磁铁及缠绕在该第二电磁铁上的第二线圈，该控制单元与该第 二线圈电连接以控制第二线圈的通电与断电。
5.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该磁性纳米微粒的材质选自四氧化三 铁及锰钴铁氧磁体中的一种。
6.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该磁性纳米微粒的重量比含量范围为 1 4%。
7.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该透明载液选自水、硅油、乙醇、甲醇、 环己烷及正辛烷中的一种。
8.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该磁性流体还包括表面活性剂，该表面 活性剂自聚乙烯醇、油酸、亚油酸及橄榄油中的一种。
9.如权利要求1所述的相机模块，其特征在于，该电磁铁组件还包括一呈圆环状的第 二电磁铁及分别缠绕在该第二电磁铁上的一第二线圈，且该第二电磁铁与该第一电磁铁同 心设置。
全文摘要
本发明涉及一种相机模块，其包括控制单元及沿从相机模块的物侧至像侧方向依次排列的透光腔体、感光元件及电磁铁组件。腔体内充满透明磁性流体。电磁铁组件包括呈圆环状的第一电磁铁及缠绕在第一电磁铁上且与控制单元电性连接的第一线圈。腔体包括物侧表面及与物侧表面相对的像侧表面。磁性流体包括一透明载液及多个均匀分散在透明载液内且由表面活性剂包覆的磁性纳米微粒。控制单元通过控制第一线圈通电使第一电磁铁产生磁场以吸引磁性纳米微粒聚集至腔体的像侧表面上并构成一光圈；控制单元撤销第一线圈的电流使第一电磁铁产生的磁场消失时，构成光圈的磁性纳米微粒均匀分散在透明载液中。所述相机模块能在有光圈与无光圈之间变换。
文档编号H01F1/10GK101902568SQ200910302589
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者周代栩, 黄友谦 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司