CN110402414B - 液体透镜、相机模块和包括相机模块的光学仪器 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例的一种液体透镜，所述液体透镜与固体透镜一起形成一个光学系统，所述液体透镜包括：第一板，第一板中设置有用于容纳导电液体和非导电液体的腔体；第一电极，设置于第一板上；第二电极，设置于第一板下；第二板，设置于第一电极上；第三板，设置于第二电极下，其中可以设计导电液体和非导电液体的总体积以及第二板的下表面与导电液体接触的面积，以满足特定条件。

Description

液体透镜、相机模块和包括相机模块的光学仪器
技术领域
实施例涉及液体透镜、包括该液体透镜的相机模块和光学设备。更具体地，实施例涉及一种透镜，这种透镜能够在液体随着温度变化产生热膨胀期间减少屈光度由于包含液体透镜所含有的液体的结构变形而发生变化的情形。
背景技术
使用便携式设备的人们对具有下列功能的光学设备具有需求：分辨率高、尺寸小、具有各种拍摄功能(如自动聚焦(AF)功能、手抖动补偿或光学防抖(Optical ImageStabilization,OIS)功能等等)。通过直接移动组合在一起的多个透镜可以实现这些拍摄功能。然而，在透镜的数量增加的情况下，光学设备的尺寸就会增加。自动聚焦和手抖动补偿功能可以通过倾斜或移动包括多个透镜的镜头模块来执行，这些透镜在这些透镜的光轴沿着光轴或者沿垂直于光轴的方向对准的状态下固定到镜头支架。附加的镜头移动装置可以用来移动镜头模块。
然而，镜头移动装置的功率消耗高，并且附加的盖玻璃需要与相机模块分开地设置，以保护透镜移动装置，从而导致光学设备的总厚度增加。因此，已经进行了有关液体透镜的研究，这种液体透镜配置为电动调节两种液体之间的界面的曲率，以执行自动聚焦和手抖动补偿功能。
发明内容
技术问题
实施例可以提供一种透镜和包括透镜的相机模块，这种透镜能够使用电能调节焦距，并能够补偿由于包含透镜所含有的液体的结构随着温度变化发生变形而引起的屈光度的变化。
然而，本公开所要实现的目的不限于上述目的，本领域技术人员通过以下描述能够清楚地了解没有提及的其他目的。
技术方案
在一个实施例中，一种液体透镜，所述液体透镜与固体透镜一起形成一个光学系统，所述液体透镜包括：第一板，第一板包括形成于其中的腔体，以容纳导电液体和非导电液体；第一电极，设置于第一板上；第二电极，设置于第一板下；第二板，设置于第一电极上；第三板，设置于第二电极下。导电液体和非导电液体的总体积(LV)以及第二板的下表面与导电液体接触的面积(A)满足以下方程1。
[方程1]
3LV≤A≤15LV
在一些实施例中，在温度升高时，液体透镜的屈光度在与固体透镜的屈光度改变的方向相反的方向上改变。
在一些实施例中，第二板的下表面的面积(A)可以是在第二板为平坦时计算的面积。
在一些实施例中，固体透镜的屈光度可以随着温度升高而减小，而液体透镜的屈光度可以随着温度升高而增大。
在一些实施例中，包括液体透镜和固体透镜在内的整个镜头的屈光度的变化在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内可以不超过1屈光度。
在另一个实施例中，镜头组件可以包括至少一个固体透镜和液体透镜，液体透镜与固体透镜一起形成一个光学系统，并且具有导电液体和非导电液体之间的界面受控的构造。液体透镜可以包括：第一板，第一板包括形成于其中的腔体，以容纳导电液体和非导电液体；第一电极，设置于第一板上；第二电极，设置于第一板下；第二板，设置于第一电极上；第三板，设置于第二电极下。固体透镜的屈光度可以随着温度升高而减小，而液体透镜的屈光度可以随着温度升高而增大。
在一些实施例中，导电液体和非导电液体的总体积(LV)以及第二板的下表面与导电液体接触的面积(A)可以满足以下方程1。
[方程1]
3LV≤A≤15LV
在一些实施例中，在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内，液体透镜的屈光度的变化的绝对值可以大于固体透镜的屈光度的变化的绝对值。
在一些实施例中，包括液体透镜和固体透镜在内的整个镜头的屈光度在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内的变化可以不超过1屈光度。
在又一个实施例中，相机模块可以包括上述镜头组件和控制电路，控制电路配置为控制导电液体和非导电液体之间的界面。
然而，本公开文本的以上方面仅是本公开文本的示例性实施例的一部分，根据下文对本公开的详细描述，本领域技术人员可以设计和理解基于本公开技术特征的各种实施例。
有益效果
下面将描述根据实施例的设备的效果。
基于根据实施例的液体透镜、包括液体透镜的相机模块和光学设备，设计液体透镜具有温度相关的屈光度变化特性，能够抵消固体透镜组的屈光度随温度变化的变化。因此，无论温度如何，整个镜头的屈光度可以保持一致。
然而，公开内容所实现的效果不限于上述效果，本领域技术人员通过以下描述能够清楚地了解没有提及的其他效果。
附图说明
在本文中包括附图来提供对本公开的进一步理解，这些附图连同详细的描述示出了公开内容的实施例。本公开的技术特征不限于特定附图，可以组合附图中示出的特征来构造新的实施例。
图1是根据实施例的相机模块的剖视图。
图2是包括在相机模块中的镜头组件的一个示例的剖视图。
图3示出了一种界面响应于驱动电压调节的透镜。
图4a和图4b示出了液体透镜的一个示例。
图5a和图5b示出了图4a和图4b所示的液体透镜的取决于温度的变化的特性。
图6a是示出固体透镜的屈光度取决于温度变化的变化以及用于补偿屈光度变化的液体透镜的一个示例的图。
图6b是示出固体透镜的屈光度取决于温度变化的变化以及用于补偿屈光度变化的液体透镜的另一个示例的图。
具体实施方式
现在详细参考实施例，其示例在附图中示出。虽然本公开易于进行各种修改，并具有多种替换形式，但是在附图中通过举例的方式示出其具体实施例。然而，不应将本公开理解为局限于本文阐述的实施例，相反，本公开涵盖落入实施例的精神和范围内的所有修改、等同物和可选方案。
应当理解的是，尽管本文使用术语"第一"、"第二"等来描述各种元件，但是这些元件不受这些词语限制。通常来说，仅使用这些词语来区分元件。另外，考虑到实施例的构造和操作而特别限定的多个术语仅被用来描述实施例，但是它们并不限定实施例的范围。
在下文的这些实施例描述中，应当理解，在提到每个元件位于另一个元件"上"或"下"时，这个元件可以"直接"位于另一个元件上或下，或者它可以"间接"形成，从而也可以存在中间元件。另外，在提到一个元件位于"上"或"下"时，针对该元件，可以包括"位于元件下"以及"位于元件上"两种情况。
此外，仅使用诸如"上/上部/上方"和"下/下部/下方"之类的关系词语来对对象或元件彼此区分，但是不一定要求或包括这些对象或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
图1是根据实施例的相机模块1的剖视图。
参见图1，相机模块1可以包括镜头组件2、控制电路4和图像传感器6，镜头组件2包括液体透镜和多个透镜。
镜头组件2中包含的液体透镜响应于施加在公共电极和多个单独电极中的每一个电极之间的驱动电压来调节焦距。
控制电路4发送用于将驱动电压提供给液体透镜的信号。图像传感器2可以与镜头组件2对准，并且可以将传输通过镜头组件2的光转换成电信号。
相机模块1可以包括设置于单个印刷电路板(PCB)上的多个电路4和6以及包括多个透镜的镜头组件2。然而，这仅仅是说明性的，本公开不限于此。控制电路4的构造可以根据光学设备所需的规格而设计为不同形式。特别地，为了降低施加到镜头组件2的工作电压的强度，可以将控制电路4实现为单个芯片。结果是，可以进一步减小安装在便携式设备中的相机模块的尺寸。
图2是相机模块1中包括的镜头组件2的一个示例22的剖视图。
参见图2，镜头组件2和22可以包括第一透镜单元100、第二透镜单元200、液体透镜单元300、支架400和连接单元500。所示出的镜头组件2和22的结构仅仅是一个示例，镜头组件2和22的结构可以根据相机模块所需的规格而改变。例如，在所示出的示例中，液体透镜单元300设置在第一透镜单元100和第二透镜单元200之间。然而，在另一个示例中，液体透镜单元300可以设置在第一透镜单元100上(或者第一透镜单元的前表面上)，并且可以省略第二透镜单元200。
第一透镜单元100设置在镜头组件2和22的前侧，接收来自镜头组件2和22外部的光。第一透镜单元100可以包括至少一个透镜，并且包括两个或更多透镜时，可以将这些透镜沿着中心轴PL对准，以形成一个光学系统。
第一透镜单元100和第二透镜单元200可以安装在支架400中。这里，可以在支架400中形成通孔，第一透镜单元100和第二透镜单元200可以设置在通孔中。此外，液体透镜300可以插入支架400中的第一透镜单元100和第二透镜单元200之间的空间中。
同时，第一透镜单元100可以包括曝光透镜110。另外，曝光透镜110可以突出到支架400的外部。曝光透镜110的表面可能由于暴露在外而受到损坏。如果透镜表面损坏了，那么相机模块捕获的图像的质量可能会劣化。为了防止或最小化对曝光透镜110表面的损坏，可以设置盖玻璃(未示出)、可以形成涂层(未示出)、或曝光透镜110可以由耐磨材料制成，以防止对其表面的损坏。
第二透镜单元200可以设置在第一透镜单元100和液体透镜单元300的后面，从外部入射到第一透镜单元100上的光可以通过液体透镜单元300，并入射到第二透镜单元200上。第二透镜单元200可以与第一透镜单元100间隔开，并且可以设置在形成于支架400中的通孔中。
与此同时，第二透镜单元200可以包括至少一个透镜，并且在包括两个或更多透镜时，可以将这些透镜沿着中心轴PL对准，以形成一个光学系统。
液体透镜单元300可以设置在第一透镜单元100和第二透镜单元200之间，并且可以插入到形成在支架400中的插入孔410中。液体透镜单元300以与第一透镜单元100和第二透镜单元200相同的方式沿着中心轴PL对准。
液体透镜单元300可以包括透镜区域310。透镜区域310可以是穿过了第一透镜单元100的光从中通过的区域，并且在其至少一部分中可以包含液体。例如，透镜区域310中可以包括两种液体，即导电液体和非导电液体，并且导电液体和非导电液体之间可以形成界面，而不会彼此混合。导电液体和非导电液体之间的界面可能由于通过连接单元500施加到其上的驱动电压而产生变形，由此液体透镜单元300的曲率和/或焦距可能发生改变。在控制界面的变形及其曲率的变化时，液体透镜单元300、包括液体透镜单元300的镜头组件2和22、以及相机模块1可以执行自动聚焦(AF)功能、手抖动补偿或光学防抖(OIS)功能等。
图3(a)和图3(b)示出一种透镜，其界面响应于驱动电压来进行调节。具体而言，图3(a)示出了镜头组件22(参见图2)中包括的液体透镜28，图3(b)示出了图3(a)所示的液体透镜28的等效电路。
首先，参见图3(a)，其界面响应于施加的电压调整的液体透镜28可以通过多个单独电极L1、L2、L3和L4接收驱动电压，单独电极L1、L2、L3和L4沿四个不同的方向设置。多个单独电极可以按照固定的角度间隔进行设置。在通过单独电极L1、L2、L3和L4将驱动电压施加到液体透镜时，透镜区域310中设置的导电液体和非导电液体之间的界面可能由于与施加到公共电极的电压相互作用而产生变形，这在后文进行描述。导电液体和非导电液体之间的界面的变形程度和类型可以由控制电路4控制，以实现AF功能或OIS功能。
此外，参见图3(b)，可以将液体透镜28限定为多个电容器29，每个电容器的一侧从单独电极L1、L2、L3和L4中的相应的一个电极接收驱动电压，每个电容器的另一侧连接到公共电极C0。
尽管通过示例描述了设置有四个单独电极的实施例，但是本公开不限于此。
图4a和图4b示出了液体透镜的一个示例。具体而言，图4a是液体透镜的一个示例的俯视图，图4b是液体透镜的一个示例的剖视图。
参见图4a和图4b，液体透镜可以包括两种不同的液体、第一板14和电极。
液体透镜中包含的两种液体25和24可以包括导电液体和非导电液体。第一板14可以包括腔体50，导电液体和非导电液体设置在腔体50中。腔体50的侧壁可以包括倾斜表面。电极可以设置于第一板14上，或者可以设置于第一板14下。液体透镜还可以包括第二板16，第二板16可以设置于电极上(或下)。另外，液体透镜还可以包括第三板12，第三板12可以设置于电极下(或上)。如图所示，液体透镜28的一个示例可以包括由两种不同的液体25和24形成的界面30。另外，液体透镜28可以包括向液体透镜28提供电压的至少一个基板47和49。液体透镜28的角部可以比液体透镜28的中心部分薄。
液体透镜28可以包括两种不同的液体，即导电液体25和非导电液体24，并且可以通过改变提供给液体透镜28的驱动电压来调节由两种液体形成的界面30的曲率和形状。提供给液体透镜28的驱动电压可以通过第一基板49和第二基板47来传输。第一基板49可以用于传输四个不同的驱动电压，而第二基板47可以用于传输公共电压。公共电压可以包括DC电压或AC电压。在以脉冲形式施加公共电压的情况下，脉冲的宽度或其占空比可以是一致的。通过第二基板47和第一基板49提供的电压可以施加到在液体透镜28的各个角部处暴露的多个电极74和76。导电环氧树脂可以设置在电极和电路板之间，这些电极和电路板可以通过导电环氧树脂彼此耦接和电连接。
另外，液体透镜28可以包括第一板14。第一板14可以位于包括透明材料的第三板12和第二板16之间，并且可以包括具有预定倾斜表面的开口区域。
第二板16可以是具有第一宽度D1的矩形形状。第二板16可以在靠近其边缘的接合区域中与第一板14接触并接合到第一板14。第一板14可以包围周边区域46的直径D2，直径D2大于具有倾斜表面的大开口区域48的直径D3。周边区域46可以是这样一个区域：其在上下方向上或与光轴平行的方向上与第一板14的上表面和液体重叠。第一电极74的设置于第一板14上的一部分可以暴露以接触腔体50。这样做的原因是形成在第一板14上的一些电极图案需要暴露于导电液体。因此，根据实施例，第二板16可以包括周边区域46，周边区域46的直径D2大于第一板14中的大开口区域的直径D3，并且周边区域46与第一板14间隔开。
周边区域46的面积可以定义为横截面积A。在周边区域46是圆形的情况下，可以通过将π乘以直径D2的一半(即，半径)的平方来计算具有直径D2的周边区域46的横截面积A。然而，在一些实施例中，周边区域46可能不是圆形，因此，其横截面积A的计算可以发生变化。
液体透镜28的实际有效透镜区域可以小于第一板14中的大开口区域的直径D3。例如，在光实际上沿着由液体透镜28的中心部周围的小直径区域限定的路径传输的情况下，第二板16的周边区域46的直径D2可以小于第一板14中的大开口区域的直径D3。
另外，液体透镜28可以包括腔体50，腔体50由第三板12、第二板16、以及第一板14中的开口区域限定。这里，腔体50可以填充有具有不同特性的两种液体25和24(例如导电液体和非导电液体)，界面30可以形成在具有不同特性的两种液体25和24之间。
这里，将导电液体25的体积定义为第一体积V1，将非导电液体24的体积定义为第二体积V2。另外，可以将导电液体25的体积和非导电液体24的体积之和，即第一体积V1和第二体积V2之和，定义为液体体积LV。在腔体50完全充满导电液体25和非导电液体24而其中不存在未填充空间时，液体体积LV可以与腔体50的体积相同。
另外，液体透镜28中包含的两种液体25和24中的至少一种液体可以是导电的，液体透镜28还可以包括绝缘层72，绝缘层72设置在两个电极74和76以及倾斜表面上，电极74和76分别设置在第一板14上和下，该倾斜表面可以与导电液体接触。绝缘层72可以设置在第一板14的内倾斜表面和液体25和24之间。这里，绝缘层72可以覆盖两个电极74和76中的一个电极(例如，第二电极76)，并且可以暴露两个电极74和76中的另一个电极(例如，第一电极74)的一部分，使得电能施加到导电液体(例如25)。这里，第一电极74可以包括至少一个电极扇区，第二电极76可以包括两个或更多个电极扇区。例如，第二电极76可以包括多个电极扇区，这些电极扇区沿着围绕光轴的顺时针方向顺序设置。
一个或两个或更多个基板47和49可以连接到液体透镜28中包括的两个电极74和76，以便向其传输驱动电压。液体透镜28中形成的界面30的曲率和倾斜度可以响应于驱动电压改变，由此可以调节液体透镜28的焦距。
参见图4b，第二板16的与开口区域48对应的中心部以及其周边区域46可以具有相同的厚度，并且可以是平坦的。第二板16的中心部和周边区域46中的每一个的厚度可以小于接合区域的厚度，接合区域靠近耦接至第一板14的边缘。中心部或中心区域可以是包含光轴并由周边区域46包围的区域。
第一板14可以包括开口区域48，开口区域48由于第一板14的内倾斜表面而包括大开口区域和小开口区域。大开口区域48的直径D3可以根据液体透镜所需的视场(FOV)或液体透镜在相机模块中的作用而变化。开口区域48可以形成为具有圆形截面的孔的形状。开口区域48的倾斜表面可以以55°至65°的角度倾斜。由两种液体形成的界面30可以沿着开口区域48的倾斜表面移动。
图5a和图5b示出了图4a和图4b所示的液体透镜随温度的变化的特性。具体而言，图5a是处于室温的液体透镜的剖视图，图5b是处于高温的液体透镜的剖视图。
如上所述，由第二板16、第一板14和第三板12限定的腔体填充有两种具有彼此不同特性的液体。液体随着温度升高而膨胀(例如热膨胀)。
填充在腔体中的两种液体可以包括电解(或导电)液体和非电解(或非导电)液体。液体的热膨胀程度可以大于固体的热膨胀程度。随着材料的温度升高，分子的运动变得更加活跃，分子间的距离增大，这可能导致材料体积增大。特别地，由于液体分子移动比固体分子移动更自由，因而对于相同的温度变化，液体的热膨胀程度可以比固体的热膨胀程度更大。液体透镜使用的电解(导电)液体的代表性实例是水(H2O)。在电解液体是水的情况下，如果温度在4℃或更高的范围内升高，那么水的体积增加，但是，如果温度在4℃以下的范围内升高，那么水的体积就会减小。已知水的热膨胀系数为大约1.8(单位：10-5/℃)。
参见图5a，如果室温下腔体内的两种液体的体积没有发生变化，通过第二板16入射的光可以被腔体中的两种液体所形成的界面44折射，并且可以穿过第三板12。在这种情况下，可以通过向液体透镜施加电能来改变界面44的曲率，在期望的方向上控制液体透镜。
参见图5b，由于腔体中的两种液体在高温下体积发生变化，因而第二板16可能发生膨胀。由于第二板16的中心部(中心区域)和周边区域没有接合到第一板14，并且第二板的中心部和周边区域的每一个的厚度相对较小，第二板16可以响应于由于温度变化引起的两种液体的膨胀(即其体积增加)或两种液体的收缩而弯曲。
另一方面，尽管温度发生变化，但是第三板12不发生膨胀。此外，即使第三板12随着温度的变化而膨胀，第三板12膨胀的程度与第二板16相比也可能较小。这是因为第三板12和液体之间的接触面积可能小于第二板16和液体之间的接触面积，或者是因为第二板16的在上下方向上或与光轴平行的方向上与液体接触和重叠的区域的厚度可能小于第三板12的在上下方向上或与光轴平行的方向上与液体接触和重叠的区域的厚度。
在将其上设置有多个电极图案的第一板14固定在第三板12上之后，可以形成绝缘层(未示出)以防止电极图案暴露于腔体。例如，两个电极图案中的一个可以用绝缘层覆盖，可以仅暴露另一个，从而防止腔体中的两种液体的性质被改变。即使两种液体响应于温度变化而热膨胀，第三板12几乎不膨胀，但是具有较低刚度的第二板16可能由于形成在第一板14和第三板12上的绝缘层72而膨胀。
在第二板16膨胀时，通过第二板16入射的光可能由于与界面44分开的第二板16中产生的曲率而折射，界面44的曲率使用电能来控制。在这种情况下，在设计液体透镜时可能不考虑在第二板16中产生的曲率，并且可能无法根据两种液体随温度变化的热膨胀系数来控制焦距。
图6a是示出固体透镜的屈光度随温度变化的变化以及用于补偿屈光度变化的液体透镜的一个示例的图。图6b是示出固体透镜的屈光度随温度变化的变化以及用于补偿屈光度变化的液体透镜的另一个示例的图。
参见图6a，固体透镜可以指固体透镜组，即整体镜头组件(例如，图2中的22)除了液体透镜之外的部分，并且可以包括至少一个固体透镜。即，在图2所示的示例中，固体透镜可以包括第一透镜单元100和第二透镜单元200，并且可以不包括液体透镜单元300。
因此，固体透镜的屈光度随温度变化的变化可以表示为第一透镜单元100的屈光度的变化和第二透镜单元200的屈光度的变化之和。由于屈光度与焦距成反比关系，因而屈光度的变化可以表示焦距的变化。
这里，可以根据固体透镜中包含的每个透镜的诸如材料、尺寸和形状等各种因素来改变固体透镜的随温度变化的屈光度。例如，与通过仅组合塑料透镜所设计的固体透镜相比，包含玻璃透镜的固体透镜的随温度变化的屈光度的变化较小。
图6a所示出的示例涉及一种固体透镜，固定透镜通过仅组合塑料透镜设计而成，并且屈光度随温度变化的变化相对较大，图6b所示出的示例涉及一种固体透镜，固定透镜包括玻璃透镜，并且屈光度随温度变化的变化相对较小。
理想地，整体透镜具有一致的屈光度，而与使用温度无关。希望的是，液体透镜的焦距和形状仅根据屈光度的主动控制而变化，而与温度无关。
然而，从图6a和图6b可以看出，随着温度升高，固体透镜的屈光度或多或少地减小。相反，随着温度升高，液体透镜的屈光度或多或少地增大。
因此，在确定了固体透镜的屈光度随温度变化的变化时，可以设计液体透镜，使得液体透镜抵消固体透镜的屈光度随温度变化的变化。即，在设计液体透镜，使得其屈光度随温度变化的变化抵消了固体透镜的屈光度随温度变化的变化时，无论温度变化如何，包括固体透镜和液体透镜的整体透镜的屈光度可以是一致的。另外，虽然并不一致，但是包括液体透镜和固体透镜在内的整体透镜的屈光度的变化在零下40摄氏度至60摄氏度的温度范围内可以不超过1个屈光度。在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内的整体透镜的屈光度的变化可以在±0.5个屈光度的范围内。另外，在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内，液体透镜的屈光度变化的绝对值可以大于固体透镜的屈光度变化的绝对值。
可以基于液体体积LV和横截面积A之间的比例关系来确定液体透镜的屈光度随温度变化的变化，液体体积LV是导电液体25的体积和非导电液体24的体积之和，横截面积A是第二板16和液体之间的接触界面的面积。第二板16和液体之间的接触界面的横截面积A可以与第二板16的与液体接触的下表面的横截面积或液体的与第二板16接触的上表面的横截面积大体相同。
也就是说，可以使用下面的方程1来确定液体透镜的屈光度随温度变化的变化。
[方程1]
A＝k*LV
这里，A表示第二板16和液体之间的接触界面的横截面积(或在第二板16处于非膨胀状态(或平坦状态)时的第二板16的下表面的面积)，其单位可以是mm2，LV表示液体体积，其单位可以是mm3。另外，k表示晶体常数，其单位可以是1/mm。通常而言，k可以在3至15的范围内变化，但是本公开不限于此。
另外，可以根据介电常数k来确定液体透镜的屈光度随温度变化的变化。
在完成镜头组件的除了液体透镜之外的固体透镜的设计时，可以确定固体透镜的屈光度随温度变化的变化。另外，可以基于液体透镜相对于固体透镜设置的位置(例如，第一透镜单元和第二透镜单元之间的插入液体透镜的位置，如图2所示)、所需的有效透镜区域和固体透镜的尺寸，来确定图4b所示的液体透镜的周边区域46的横截面积A。
在晶体常数是K1时，通过将确定的横截面积A1和晶体常数K1代入方程1中来进行计算，晶体常数与液体透镜的屈光度随温度变化的变化对应，液体透镜的屈光度随温度变化的变化能够抵消固体透镜的屈光度随温度变化的变化。
在另一个实施例中，可以首先确定液体体积，然后可以确定横截面积。
即，可以确定晶体常数，晶体常数与液体透镜的屈光度随温度变化的变化对应，液体透镜的屈光度随温度变化的变化能够抵消固体透镜的屈光度随温度变化的变化，之后，可以设计液体透镜，以基于晶体常数满足横截面积和液体体积之间的比例关系。结果是，可以抵消固体透镜的屈光度取决于温度变化的变化，因此，无论温度如何，整个透镜的屈光度可以保持一致。换句话说，在横截面积与液体体积的比值与对应于固体透镜的屈光度随温度变化的变化的晶体常数相同时，液体透镜的屈光度随温度变化的变化可以与固体透镜的屈光度随温度变化的变化相同。
在图6a中，在固体透镜的屈光度随温度变化的变化是每度-0.01屈光度，并且确定横截面积A为12.6mm2时，如果确定液体体积LV具有A＝15LV的关系，那么液体透镜的屈光度随温度变化的变化可以是每度0.01屈光度。
另外，在图6b中，在固体透镜的屈光度随温度变化的变化是每度-0.33屈光度，并且确定横截面积A为12.6mm2时，如果确定液体体积LV具有A＝3LV的关系，那么液体透镜的屈光度随温度变化的变化可以是每度0.33屈光度。
在确定固体透镜的屈光度随温度变化的变化时，固体透镜与液体透镜一起构成一个光学系统，可以设计液体透镜具有适合于抵消固体透镜的屈光度随温度变化的变化的横截面积和液体体积。这是有可能的，因为固体透镜的屈光度随温度变化的变化(或屈光度改变的方向)与液体透镜的屈光度随温度变化的变化(或屈光度改变的方向)是相反的。
镜头组件或相机模块可以设计为满足以下方程，所述镜头组件或相机模块包括含有固体镜头和液体镜头的光学系统：
[方程2]
3LV≤A≤15LV
在A小于3LV时，液体透镜的屈光度随温度变化的变化可能太大。在液体透镜的屈光度的变化大于固体透镜的屈光度的变化时，这可能导致整个光学系统的性能劣化。也就是说，在液体透镜的屈光度随温度变化的变化与固体透镜随温度变化的屈光度的变化不同时，整体焦距发生改变。在A小于3LV时，整体焦距可能会在整个镜头所需的焦深范围之外发生改变，这可能导致图像分辨率劣化。
在A大于15LV时，液体透镜的横截面积可能变得比所需的面积大，因此镜头组件或相机模块的尺寸可能变得比所需的尺寸要大。另外，厚度与面积之比可能减小，因此液体透镜的屈光度的最大变化可能减小，这使得可能难以实现足够的焦点调节。
设计根据实施例的液体透镜具有屈光度随温度变化而特性，这种特性能够抵消固体透镜组的屈光度随温度变化的变化。结果是，无论温度如何，都可以将整个透镜的屈光度保持一致，或者可以将整个光学系统的屈光度的变化在一个范围内保持到一定水平，整个光学系统的性能在该范围内不受变化影响。
上述液体透镜可以包括在相机模块中。相机模块可以包括：包含安装在壳体中的液体透镜的镜头组件；以及至少一个固体透镜，设置在液体透镜的前表面或后表面上；图像传感器，将传输通过镜头组件的光学信号转换成电信号；以及控制电路，将驱动电压提供给液体透镜。
尽管上文仅描述了数量有限的实施例，但是各种其他实施例也是可行的。只要彼此之间不存在相互矛盾，就可以将上述实施例的技术内容组合成各种形式，因此它们可以在新的实施例中进行实现。
例如，可以实现包括上述相机模块的光学设备(或光学仪器)，其中，上述相机模块包括上述液体透镜。这里，光学设备可以包括可以处理或分析光学信号的装置。光学设备的示例可以包括相机/视频设备、望远设备、显微设备、干涉仪、光度计、旋光仪、光谱仪、反射计、自动准直仪和检镜仪，并且实施例可以应用于可以包括液体透镜的光学设备。另外，光学设备可以在诸如智能手机、膝上型电脑或平板电脑等便携式设备中实现。这样的光学设备可以包括相机模块、配置为输出图像的显示单元、以及安装有相机模块和显示单元的主体壳体。可以与其他设备通信的通信模块可以安装在光学设备的主体壳体中，光学设备还可以包括能够存储数据的存储单元。
在不脱离本文阐述的公开内容的精神和必要特征的情况下，形式和细节上可以进行各种改变，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，上文的详细描述不应理解为在所有方面限制公开内容，而仅认为是通过举例方式进行考虑。公开内容的范围应当通过所附权利要求的合理解释来确定，并且在不脱离本公开的情况下做出的所有等同修改应当包含在本公开的范围内。
具体实施方式
已经在用于实施本公开的最佳实施方式中描述了各种实施例。
工业适用性
根据实施例的液体透镜、包括液体透镜的相机模块和光学设备可以在诸如相机/视频设备、望远设备、显微设备、干涉仪、光度计、旋光仪、光谱仪、反射计、自动准直仪和检镜仪、智能手机、膝上型电脑和平板电脑等便携式设备中使用。

Claims (19)

1.一种液体透镜，所述液体透镜与固体透镜一起形成一个光学系统，所述液体透镜包括：
第一板，所述第一板包括形成于其中的腔体，以容纳导电液体和非导电液体；
第一电极，设置于所述第一板上；
第二电极，设置于所述第一板下；
第二板，设置于所述第一电极上；
第三板，设置于所述第二电极下，
其中所述导电液体和所述非导电液体的总体积LV以及所述第二板与所述导电液体接触的接触界面的横截面积A满足以下方程1：
[方程1]
3LV≤A≤15LV。
2.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，在温度升高时，所述液体透镜的屈光度在与所述固体透镜的屈光度变化的方向相反的方向上变化。
3.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，所述横截面积A是在所述第二板平坦时所计算的面积。
4.根据权利要求2所述的液体透镜，其中，所述固体透镜的所述屈光度随着温度升高而减小，以及
其中所述液体透镜的所述屈光度随着温度升高而增大。
5.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，包括所述液体透镜和所述固体透镜在内的整个镜头的屈光度的变化在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内不超过1屈光度。
6.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，所述接触界面的所述横截面积A是所述第二板与所述导电液体接触的下表面的横截面积。
7.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，所述接触界面的所述横截面积A是所述导电液体与所述第二板接触的上表面的横截面积。
8.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，在所述固体透镜的屈光度随温度变化的变化是每摄氏度-0.01屈光度以及所述横截面积A确定为12.6mm2的情况下，如果所述总体积LV被确定为具有A＝15LV的关系，所述液体透镜的屈光度随温度变化的变化是每摄氏度0.01屈光度。
9.根据权利要求8所述的液体透镜，其中，所述固体透镜包括塑料镜头。
10.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，在所述固体透镜的屈光度随温度变化的变化为每摄氏度-0.33屈光度以及所述横截面积A确定为12.6mm2的情况下，如果所述总体积LV被确定为具有A＝3LV的关系，所述液体透镜的屈光度随温度变化的变化为每摄氏度0.33屈光度。
11.根据权利要求10所述的液体透镜，其中，所述固体透镜包括玻璃透镜。
12.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，采用预定的晶体常数和预定的横截面积A来确定所述总体积LV，以满足以下方程1：
[方程1]
3LV≤A≤15LV。
13.根据权利要求1所述的液体透镜，其中，采用预定的晶体常数和预定的总体积LV来确定所述横截面积A，以满足以下方程1：
[方程1]
3LV≤A≤15LV。
14.一种镜头组件，包括：
固体透镜；以及
液体透镜，所述液体透镜与所述固体透镜一起形成一个光学系统，所述液体透镜具有控制导电液体和非导电液体之间的界面的构造，
其中，所述液体透镜包括：
第一板，所述第一板包括形成于其中的腔体，以容纳所述导电液体和所述非导电液体；
第一电极，设置于所述第一板上；
第二电极，设置于所述第一板下；
第二板，设置于所述第一电极上；
第三板，设置于所述第二电极下，
其中，所述固体透镜的屈光度随着温度升高而减小，以及
其中，所述液体透镜的屈光度随着温度升高而增大，
其中，所述导电液体和所述非导电液体的总体积LV以及所述第二板与所述导电液体的接触界面的横截面积A满足以下方程1：
[方程1]
3LV≤A≤15LV。
15.根据权利要求14的镜头组件，其中，在温度升高时，所述固体透镜的屈光度减小的量与所述液体透镜的屈光度增大的量相同。
16.根据权利要求14所述的镜头组件，其中，在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内，所述液体透镜的所述屈光度的变化的绝对值大于所述固体透镜的所述屈光度的变化的绝对值。
17.根据权利要求14所述的镜头组件，其中，包括所述液体透镜和所述固体透镜在内的整个镜头的屈光度的变化在25摄氏度至60摄氏度的温度范围内不超过1屈光度。
18.根据权利要求14所述的镜头组件，其中，所述接触界面的所述横截面积A是所述第二板与所述导电液体接触的下表面的横截面积或者所述导电液体与所述第二板接触的上表面的横截面积。
19.一种相机模块，包括：
根据权利要求14所述的镜头组件；
控制电路，配置为控制所述导电液体和所述非导电液体之间的界面。
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