专利名称：液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及镜头模组技术领域，尤其涉及一种液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组。
背景技术：
自动对焦技术已广泛应用于相机、摄像机以及影像扫描等成像领域。自动对焦技术使得 镜头模组能根据物体的远近自动调整镜头模组的对焦镜片组的位置，以使得镜头模组的成像 平面上的成像清晰。
现有镜头模组中的每个镜片的形状及焦平面固定不变，因此，只能通过改变各镜片的相 对位置来实现相机模组焦距的变化，从而使得图像中的景物实现放大或縮小。
对固态镜头模组而言，业界一般采用步进马达或伺服马达作为动力源驱动镜片移动以达 到变焦和对焦目的，其虽已具有相对成熟的精确定位技术，但不可避免地存在以下弊端( 1)机械式变焦、对焦镜头一般都需相当多的精密机械传动机构，具有架构复杂、组装步骤 繁琐、体积大、成本高昂、耗电量大及噪音的缺点，难以满足当前便携式成像装置短、小、 轻、薄的发展趋势；(2)所述多个传动机构在机械运动的传递过程中会产生背隙，导致对 焦精度不高；(3)便携式电子装置的元件大多需通电才能工作，这导致所述便携式电子装 置很容易因为电磁干扰而影响正常工作。
为适应便携式成像装置小型化的需求，近年来新兴发展了液态镜头。该液态镜头一般包 括至少两种互不相溶的液体，主要通过向容纳该液体的腔室施加电压而改变液体之间的界面 的曲率来调节焦距。但这种调节焦距的方法需一直对腔室通电以避免液体之间的界面因重力 使曲率变化，功耗仍较大，且仍存在电磁干扰。
因此，有必要提供一种液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组以简化结构和降低功耗。
发明内容
以下结合实施例说明一种液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组。
一种液态镜头，其包括承载体和光学体。该承载体具有与外界相通的腔体。该光学体包 括透明密封体及填满于该透明密封体内的一种透明液体，该光学体收容于该腔体且部分凸出 于腔体。
一种镜头模组，其包括镜筒及设于镜筒内的液态镜头。该液态镜头包括承载体和光学体 。该承载体具有与外界相通的腔体。该光学体包括透明密封体及填满于透明密封体内的一种透明液体，该光学体收容于腔体且部分凸出于腔体。
图l是本技术方案实施例提供的液态镜头的示意图。 图2是本技术方案实施例提供的液态镜头的承载体的示意图。 图3是本技术方案实施例提供的镜头模组的示意图。
具体实施例方式
以下将结合实施例及附图对本技术方案提供的液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组进 行详细说明。
请一并参阅图1及图2，本技术方案实施例提供的液态镜头20包括承载体21和光学体22。 承载体21具有底壁211、侧壁212、顶壁213。顶壁213与底壁211相对且相互平行设置， 侧壁213设于顶壁213与底壁211之间，并分别与顶壁213与底壁211相连，底壁211、侧壁212 与顶壁213配合围合形成腔体214。顶壁213开设有与腔体214相通的通孔215，由此使得腔体 214与外界相通。腔体214用于收容光学体22，并使得收容于其中的部分光学体22具有与其匹 配的形状。承载体21可全由透明导电材料制成，也可仅底壁211由透明导电材料制成。本实 施例中，仅底壁211由透明导电材料制成。所述透明导电材料可是透明的金属氧化物或金属 掺杂氧化物，如铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡、铟掺杂一氧化锡、锡掺杂三氧化二镓、锡掺 杂银铟氧化物、铟锡氧化物、锌掺杂三氧化二铟、锑掺杂二氧化锡、铝掺杂氧化锌等。
光学体22—部分收容于承载体21内，该部分光学体22具有与腔体214匹配的形状，另一 部分光学体22通过通孔215而凸出于顶壁213 。光学体22包括密封体221及填充于密封体221内 的一种液体222。
密封体221用于密封液体222，其由软质透明材质制成。当充满液体222时，密封体221由 于液体222的可流动性而具有不定形状，置于承载体21内时，密封体221由于受承载体21的挤 压，其形状会发生适应性地变化，直至与腔体214形状相同。所述软质透明材料可以是本领 域常用的具有较高透光率和较好柔顺性的塑料薄膜或橡胶薄膜，如聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、 聚碳酸酯薄膜、聚酰亚胺薄膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。此外，密封体221也可由硬质 透明材料制成。
液体222可以是一种导电液体，也可以是一种绝缘液体，但必须具有较高的透明度，以 不影响光线入射以及图像的形成。液体222可以是本领域常用的材料，例如盐水、硫酸钠溶 液、硅酮油溶液、溴代十二烷溶液中的一种。液体222的体积大于腔体214的体积，以使填充 有液体222的密封体221放置于腔体214时，密封体221受承载体21的挤压作用而部分凸出于顶壁213。
请参见图3，本技术方案实施例提供的镜头模组100包括镜筒10、液态镜头20、压电驱动 装置30、镜片组40、间隔体50、镜头座60和影像感测器元件70。其中，液态镜头20、镜片组 40、间隔体50沿光轴设于镜筒10内，压电驱动装置30与液态镜头20相连。
镜筒10在光轴方向设有光孔101，以使光线能射入液态镜头20。为防止灰尘等杂物进入 镜头装置IOO，可在光孔101处设置一透明挡板。镜筒10可由射出成型方式制得，其材质可选 用金属如铜合金或铝合金，塑料如聚丙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯或聚四氟乙烯 或其它本领域常用材料。镜筒10的外壁可设有螺纹，其用于与镜头座60所设的螺纹相配合， 使得镜筒10可固定于镜头座60。镜筒10也可通过其它方式固定于镜头座60。
请一并参阅图l、图2及图3，液态镜头20的部分光学体22凸出于顶壁213，由此形成与光 孔101对应的光学部223和围绕于该光学部223并与光学部223相连的挤压部224。优选地，光 学部223于底壁211的投影与光孔101于底壁211的投影重合。挤压部224与光学部223相连，且 与光学部223具有相同中心轴线。此外，光孔101于底壁211的投影可位于光学部223于底壁 211的投影内。
压电驱动装置30包括压电结构31和直流电压供给器32。
压电结构31可以为采用电子束热蒸镀等技术沉积于挤压部224表面的压电陶瓷薄膜层， 也可以是通过胶合粘结等机械固定方式固定于挤压部224表面的压电陶瓷片。压电结构31具 机电转换功能，可将施加其上的电能转换为相应的机械能，因而，压电结构31在电场作用下 可发生一定形状的机械形变。由于锆钛酸铅(Pb(ZrTi)03，简称PZT)具有较高灵敏度，且 易于物体表面粘贴或内部嵌埋，因此压电结构31优选由锆钛酸铅制成。
直流电压供给器32—端与接触于压电结构31的电极(图未示)相连，另一端与设于底壁 211的电极(图未示)相连，用于根据需要在压电结构31和底壁211之间提供直流电压，从而 使得压电结构31在其极化方向产生直流电场，而带动挤压部224产生机械形变。直流电压供 给器32可以是DC/DC转换器或AC/DC转换器，本实施例中，采用DC/DC转换器。压电结构31的 机械形变与施加其上的电场强度E成正比例关系，可用下述简单公式表示压电结构31的机械 形变量与电场强度E的比例关系S=dE， S为压电结构31在某一电场强度E时的形变量，d为压 电结构31的压电常数。由上述公式可知，若要使压电结构31发生一定的形变S时，可施加电 场强度E为S/d的直流电场。
当给压电结构31施加一个与极化方向相同(或相反)的电场时，由于电场方向与极化方 向相同(或相反)，起着极化强度增大(或减小)的作用，使压电结构31引起沿极化方向增长(或縮短)的机械形变。本实施例中，压电结构31的极化方向垂直于挤压部224与压电结 构31相连的表面，直流电压供给器32提供与压电结构31极化方向相同的电场，从而使得压电 结构31具有垂直于挤压部224与压电结构31相连的表面方向的机械形变。
镜片组40的个数及各镜片的种类根据实际需要而定。本实施例中，镜片组40包括第一镜 片41、第二镜片42和第三镜片43。
第一镜片41和第二镜片42可为球面镜片或非球面镜片，第一镜片41和第二镜片42以本领 域常见的互卡方式固定于镜筒10内，还可以本领域常见的其它方式固定于镜筒10内，如点胶 或于镜筒10内壁设置螺纹。
第三镜片43为滤光片，用于消除因红外线引起的色偏，其既可为红外滤光片，也可为红 外-紫外复合的滤光片。镜片组40亦可不设置第三镜片43。
间隔体50设于第一镜片41与第二镜片42之间、液态镜头20与第一镜片41之间以及第二镜 片42与第三镜片43之间，用以控制光通量的大小和间隔相邻两光学元件。间隔体50可以是本 领域常用的光圈或间隔环。
镜头座60具有容置腔61，用于容纳固定镜筒10和影像感测器元件70。镜头座60具有第一 基座部62和与第一基座部62相连的第二基座部63。第一基座部62内壁设有螺纹，其与镜筒 IO的外壁的螺纹相配合，用于将镜筒10固定于镜头座60。第二基座部63可用于与其它元件或 装置相连，如连接于封装有影像感测器元件的电路板。
影像感测器元件70可设于镜筒10内，也可设于镜头座60。本实施例中，影像感测器元件 70收容于容置腔61，其将从光孔101进入液态镜头20，并依次透过镜片组40的光信号转换成 电信号，从而获取数字图像信号。影像感测器元件70可为电荷耦合元件或者互补金属氧化物 半导体元件。
镜头模组100还可进一步包括套设于镜头座60的外表面的电磁屏蔽套，以进一步屏蔽外 界电磁波对影像感测器元件70的干扰，从而提升成像质量。所述电磁屏蔽套的材料选自铜、 铝、银、镍、钛和不锈钢等的其中一种，其厚度根据实际需要设计，优选为1微米至50微米
使用本实施例的液态镜头模组100进行两段式变焦以近拍时，只需利用直流电压供给器 32施加压电结构31—个与压电结构31极化方向相同且强度适当的直流电场即可使压电结构 31产生形变，以驱动与压电结构31相连的挤压部224产生相应的机械形变，从而改变光学部 223形状，使其达到近拍焦距所需曲率。当需远焦距拍摄时，停止直流电压供给器32的工作 ，使压电结构31和光学体22形变回复，即可使镜头模组100达到远拍时的焦距。本实施例的镜头模组具有以下优点(1)承载体具有与外界相通的腔体，部分光学体 凸出于腔体而形成光学部和挤压部，以压电驱动装置驱动挤压部快速产生形变，进而带动光 学部产生形变至近拍焦距所需曲率，停止压电驱动装置工作即可恢复光学部形状，使其快速 回复至远焦段拍摄所需曲率，变焦速度快、操作简单。(2)以压电驱动装置取代现有技术 的音圈马达，结构小巧，降低了电磁波干扰。(3)仅以一种液体作为工作液体，无需一直
给腔体施加电压以维持液体的曲率不变，因而可降低电耗。
权利要求
1.一种液态镜头，其包括承载体和光学体，其特征是，该承载体具有与外界相通的腔体，该光学体包括透明密封体及填满于该透明密封体内的一种透明液体，该光学体收容于该腔体且部分凸出于腔体。
2.如权利要求l所述的液态镜头，其特征是，透明密封体由软质材料制成。
3.如权利要求2所述的液态镜头，其特征是，该软质材料选自聚甲基 丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚酰亚胺薄膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
4.如权利要求l所述的液态镜头，其特征是，该承载体包括底壁、侧 壁和与底壁相对且平行的顶壁，该侧壁设于底壁和顶壁之间并与底壁和顶壁相连，该底壁、 侧壁和顶壁围合形成腔体，该顶壁设有与腔体连通的通孔，该光学体部分从该通孔凸出于腔 体。
5.如权利要求l所述的液态镜头，其特征是，该液体选自盐水、硫酸 钠溶液、硅酮油溶液和溴代十二烷溶液中的一种。
6.如权利要求4所述的液态镜头，其特征是，该承载体由透明导电材 料制成，该透明导电材料选自铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡、铟掺杂一氧化锡、锡掺杂三氧 化二镓、锡掺杂银铟氧化物、铟锡氧化物、锌掺杂三氧化二铟、锑掺杂二氧化锡、铝掺杂氧 化锌中的一种。
7. 一种镜头模组，其包括镜筒及设于镜筒内的如权利要求1 6任一项 所述的液态镜头，该镜筒在光轴方向设有光孔，该凸出于腔体的部分光学体与光孔相对，以 使从光孔进入的光线透过该液态镜头。
8.如权利要求7所述的镜头模组，其特征是，该凸出于腔体的部分光 学体包括与光孔相对的光学部及围绕且连接于光学部的挤压部，该镜头模组进一步包括压电 驱动装置，该压电驱动装置包括压电结构和直流电压供给器，该压电结构设于该挤压部的表 面，该直流电压供给器与压电结构相连，用于提供与该压电结构极化方向相同或相反的直流电场。
9.如权利要求7所述的镜头模组，其特征是，该压电结构为压电陶瓷 薄膜层或压电陶瓷片。
10.如权利要求8所述的镜头模组，其特征是，该镜头模组进一步包 括用于收容镜筒的镜头座，该镜头座的外表面套设有电磁屏蔽套。
全文摘要
本发明涉及一种液态镜头及包括该液态镜头的镜头模组。该液态镜头包括承载体和光学体。该承载体具有与外界相通的腔体。该光学体包括透明密封体及填满于该透明密封体内的一种透明液体，该光学体收容于该腔体且部分凸出于腔体。
文档编号G02B3/14GK101604035SQ20081030213
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者游祥杰, 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