CN112189150A - 液体镜头、相机模块和包括相机模块的光学仪器 - Google Patents

液体镜头、相机模块和包括相机模块的光学仪器 Download PDF

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Abstract

一个实施例提供了一种液体镜头，包括：第一板，在第一板中形成有用于容纳第一导电液体和第二非导电液体的腔体；第一电极，设置在第一板的上部；第二电极，设置在第一板的下部；第二板，设置在第一电极的上部；第三板，设置在第二电极的下部，其中腔体中朝向第二板的开口的直径为1.6mm至1.9mm，第一板的厚度为0.45mm至0.55mm。

Description

液体镜头、相机模块和包括相机模块的光学仪器
技术领域
实施例涉及液体镜头、包括该液体镜头的相机模块以及光学设备。
背景技术
使用便携式设备的人们需要小巧、分辨率高且具有各种拍摄功能的光学设备。例如，各种拍摄功能可以包括以下至少一种功能：光学放大功能/光学缩小功能、自动对焦(AF)功能或手抖动补偿功能或光学防抖(OIS)功能。
传统意义上，为了实现上述各种拍摄功能，采用了将多个镜头组合起来，并直接移动所组合的镜头的方法。但是，在增加镜头数量的情况下，可能会增大光学设备的尺寸。
可以通过沿着光轴或沿垂直于光轴的方向移动或倾斜多个镜头(这些镜头固定在镜头保持器上并与光轴对准)来执行自动对焦功能和手抖动补偿功能。为了这个目的，需要单独的镜头移动设备来移动由多个镜头组成的镜头组件。然而，镜头移动设备会消耗大量电力，并且盖玻璃需要与相机模块分开设置，以保护镜头移动设备，因而导致传统相机模块的整体尺寸增加。为了解决这个问题，已经对液体镜头进行了研究，该液体镜头配置为电性调整两种类型的液体之间的界面的曲率，以执行自动对焦功能和手抖动补偿功能。
在液体镜头中，两种类型的液体的体积可以随温度而变化，如果板的曲率根据液体的体积的变化而在液体镜头的表面发生变化，那么穿过液体镜头的光的屈光度也会改变。
根据温度变化的液体镜头的屈光度的上述变化可能使液体镜头、包括该液体镜头的相机模块和光学设备的光学性能劣化。
发明内容
技术问题
实施例的目的是防止使取决于液体镜头内部的温度变化的液体镜头、包括该液体镜头的相机模块以及光学设备的光学性能劣化。
技术方案
根据实施例的液体镜头可以包括：第一板，容纳第一液体和第二液体的腔体形成在第一板中，第一液体是导电的，第二液体是不导电的；第一电极，设置在第一板上；第二电极，设置在第一板下；第二板，设置在第一电极上；以及第三板，设置在第二电极下。在腔体中形成的与第二板相邻的开口的直径可以为1.6mm至1.9mm，第一板的厚度可以为0.45mm至0.55mm。
例如，厚度与开口的直径的比超过0.3。
例如，第一液体的体积可以为2μl至2.4μl，第二液体的体积可以为0.8μl至1μl。
例如，第一液体的体积与第二液体的体积的比为2至3。
根据另一个实施例的一种相机模块可以包括：保持器，包括：一个侧壁，具有第一开口；另一个侧壁，具有第二开口，第二开口在与光轴方向垂直的方向上面对第一开口；以及上述液体镜头，液体镜头的至少一部分设置在第一开口和第二开口中。
例如，该相机模块可以包括：液体镜头单元，具有液体镜头；以及粘合剂元件，将保持器和液体镜头单元耦接。
例如，该相机模块还可以包括：第一镜头单元，设置在保持器内部，并设置在液体镜头上方；以及第二镜头单元，设置在液体镜头下方，其中第一镜头单元可以包括三个塑料镜头。
例如，第一镜头单元的厚度可以为1.1mm至1.4mm。
例如，液体镜头与第一镜头单元之间在光轴上的间距可以为0.1mm至0.3mm。
根据又一个实施例的光学设备可以包括相机模块；图像传感器，配置为将通过相机模块引入的图像转换成电信号；以及显示模块，包括多个像素，多个像素响应于电信号而改变颜色。
有益效果
根据实施例的液体镜头、包括该液体镜头的相机模块以及光学设备能够减少液体镜头的屈光度的变化，能够更有效地实现手抖动补偿，并且能够在第一液体和第二液体的体积由于温度变化而减小时确保光入射直径。
附图说明
图1示出根据实施例的相机模块的示意性侧视图。
图2示出了图1所示的相机模块的实施例的分解透视图。
图3是图2所示的相机模块的剖视图。
图4是用于说明图2和图3所示的保持器和液体镜头单元的视图。
图5a和图5b是示出液体镜头单元的形状的视图。
图6是示出根据实施例的液体镜头单元的结构的视图。
图7是示出图6所示的液体镜头单元和第一镜头单元的布置的视图。
图8是示出第一液体和第二液体的体积基于温度变化的视图。
图9是示出第二液体的体积和热膨胀的视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述示例性实施例。尽管本公开可以进行各种修改和具有替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了其具体实施例。然而，本公开不应理解为限于本文阐述的实施例，相反，本公开覆盖落入实施例的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
可以理解，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不受这些术语限制。这些术语通常仅用来对元件进行区分。另外，考虑到实施例的构造和操作而特别定义的术语仅用来描述实施例，但不限定实施例的范围。
在下文对实施例进行描述的过程中，应当理解，在提及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，或者也可以间接形成为使得还存在一个或多个介于中间的元件。另外，在提及到元件位于“上”或“下”时，以该元件为基础，可以包括“位于该元件下”以及“位于该元件上”。
另外，诸如“上/上部/上方”和“下/下部/下方”之类的关系术语仅用来对对象或元件进行区分，而不一定要求或涉及这些对象或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
本说明书中使用的术语用于说明具体的示例性实施例，而不是限制本公开。除非上下文另外明确指出，否则单数形式包括复数形式。在说明书中，应理解，术语“包括”或“包含”表示特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元素、部件或其组合的存在或添加。
除非另有定义，否则本文使用的包括技术术语和科学术语在内的所有术语都具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应理解，术语，诸如在常用字典中定义的术语，应理解为具有与相关技术的背景中的含义一致的含义，并且不应理想化或过于形式化地进行理解，除非本文另有明确规定。
在下文中，将使用笛卡尔坐标系来描述根据实施例的液体镜头、包括该液体镜头的镜头组件和包括该组件的相机模块，但是这些实施例不限于此。即，在笛卡尔坐标系中，x轴、y轴和z轴彼此垂直，但是实施例不限于此。即，x轴、y轴和z轴可以彼此相交，而不垂直。
下面参考图1至图4描述根据实施例的相机模块100。
图1示出根据实施例的相机模块100的示意性侧视图。
参考图1，相机模块100可以包括镜头组件22A、控制电路24A和图像传感器26A。
首先，镜头组件22A可以包括多个镜头单元和容纳多个镜头单元的保持器。如下文将描述的，多个镜头单元可以包括液体镜头单元，并且还可以包括第一镜头单元或第二镜头单元。多个镜头单元可以包括第一镜头单元和第二镜头单元以及液体镜头单元。
控制电路24A用于向液体镜头(单元)提供驱动电压(或工作电压)。
上文描述的控制电路24A和图像传感器26A可以设置在单个印刷电路板(PCB)上，但这仅仅是举例说明，实施例不限于此。
在将根据实施例的相机模块100应用于光学设备(或光学仪器)时，可以根据光学设备需要的规格以不同的方式设计控制电路24A的构造。特别地，控制电路24A可以实现为单个芯片，以减小施加到镜头组件22A的驱动电压的大小，从而，可以进一步减小安装在便携式设备中的光学设备的尺寸。
图2示出了图1所示的相机模块100的实施例的分解透视图。
参考图2，相机模块100可以包括镜头组件、主板150和图像传感器182。另外，相机模块100还可以包括第一盖170和中间底座172。另外，相机模块100还可以包括至少一个粘合剂元件。至少一个粘合剂元件用于将液体镜头单元140耦接或固定到保持器120。另外，相机模块100还可以包括传感器底座178和滤光片176。另外，相机模块100还可以包括电路盖154。电路盖154可以具有电磁屏蔽功能。
根据实施例，可以省略图2所示的相机模块100的组间中的至少一个组件。可替代地，相机模块100中还可以包括与图2所示的组件不同的至少一个组件。
图3是图2所示的相机模块100的剖视图。即，图3是沿着图2所示的相机模块100中的线A-A’截取的剖视图。为了方便描述，图2所示的第一盖170、电路盖154和连接器153在图3中未示出，并且，实际上，可以从相机模块100中省略。
参考图2和图3，镜头组件可以包括液体镜头单元140、保持器120、第一镜头单元110或110A或第二镜头单元130或130A中的至少一个，并且可以对应于图1所示的镜头组件22A。镜头组件可以设置在主板150上。
在镜头组件中，为了与液体镜头单元140区分开，第一镜头单元110或110A和第二镜头单元130或130A可以分别称为‘第一固体镜头单元’和‘第二固体镜头单元’。
第一镜头单元110或110A可以设置在镜头组件的上侧，并且可以是来自镜头组件外部的光入射在其上的区域。即，第一镜头单元110或110A可以设置在保持器120内的液体镜头单元140上方。第一镜头单元110或110A可以使用单个镜头来实现，或者可以使用沿着中心轴对准以形成光学系统的两个或更多镜头来实现。
这里，中心轴可以是由包括在相机模块100中的第一镜头单元110或110A、液体镜头单元140和第二镜头单元130或130A形成的光学系统的光轴LX，或者可以是平行于光轴LX的轴。光轴LX可以对应于图像传感器182的光轴。也就是说，第一镜头单元110或110A、液体镜头单元140、第二镜头单元130或130A和图像传感器182可以通过主动对准(AA)沿着光轴LX对准。
这里，主动对准可以是指以下操作：将第一镜头单元110或110A、第二镜头单元130或130A以及液体镜头单元140的光轴彼此对准，并调整图像传感器182与镜头单元110或110A、130或130A以及140之间的轴向关系或距离关系，以获得改善的图像。
在一个实施例中，可以通过分析由图像传感器182生成的图像数据的操作来执行主动对准，图像传感器182经由第一镜头单元110或110A、第二镜头单元130或130A或液体镜头单元140中的至少一个接收从特定物体引入的光。例如，可以按照以下顺序执行主动对准。
在一个示例中，在完成对固定地安装到保持器120上的第一镜头单元110或110A和第二镜头单元130或130A与图像传感器182之间的相对位置进行调整的主动对准(第一对准)之后，可以执行对插入到保持器120中的液体镜头单元140与图像传感器182之间的相对位置进行调整的主动对准(第二对准)。可以在夹持器夹持中间底座172并将中间底座172移动到各个位置时执行第一对准，并且可以在夹持器夹持液体镜头单元140的间隔件143并将间隔件143移动到各个位置时执行第二对准。
然而，可以以不同于上述顺序的任何其他顺序进行主动对准。
假设省略了中间底座172的情况，则可以在夹持器夹持保持器120的突出部124的状态下进行主动对准。此时，在突出部124的厚度较薄时，可能无法准确执行主动对准。为了防止这种情况发生，相机模块100可以包括厚度比保持器120的突出部124的厚度厚的中间底座172。为了使用注射成型等形成保持器120，需要管理保持器120的厚度，保持器120的形状与中间底座172的形状相比比较复杂。在用于进行主动对准的保持器120的一部分的厚度不足以进行夹持时，可以增加中间底座172，从而可以在夹持器夹持中间底座172的一部分的状态下进行主动对准。然而，在突出部124的厚度足够大时，可以省略中间底座172。另外，突出部124和中间底座172可以使用粘合剂元件(例如，环氧树脂)彼此耦接。
在另一个示例中，在完成对固定地安装到保持器120上的第一镜头单元110或110A、第二镜头单元130或130A与液体镜头单元140之间的相对位置进行调整的主动对准(第三对准)之后，可以执行对已经完全进行了第三对准的镜头组件的镜头与图像传感器182之间的相对位置进行调整的主动对准(第四对准)。可以在夹持器夹持液体镜头单元140的间隔件143并且将间隔件移到各个位置时执行第三对准，可以在夹持器夹持中间底座172并且将中间底座移到各个位置时执行第四对准。
另外，如图3所示，第一镜头单元110A可以包括，例如，三个镜头L1、L2和L3，但这仅仅是举例说明，第一镜头单元110A可以包括一个镜头、或三个或更多镜头。
另外，曝光镜头可以设置在第一镜头单元110或110A的上侧。这里，曝光镜头可以是第一镜头单元110或110A中包括的多个镜头之中的最外侧镜头。即，位于第一镜头单元110A的最上侧的镜头L1可以向上突出，因此可以用作曝光镜头。曝光镜头由于从保持器120向外突出，因而面临表面遭受损坏的风险。当曝光镜头的表面损坏时，相机模块100拍摄的图像的质量可能会变差。因此，为了防止损坏曝光镜头的表面或为了使曝光镜头的表面受到的损坏降到最低，可以设置盖玻璃，或者可以在曝光镜头的上面形成涂层。可替代地，为了防止损坏曝光镜头的表面，曝光镜头可以由耐磨材料形成，该耐磨材料的刚度比其他镜头单元的镜头的刚度高。
另外，第一镜头单元110A中包括的镜头L1、L2和L3中的每个镜头的外径可以沿接近底部的方向(例如，-z轴方向)逐渐增大，但是实施例不限于此。
图4是用于说明图2和图3所示的保持器120和液体镜头单元140的视图。即，图4示出了保持器120和液体镜头单元140的分解透视图。图4中示出的保持器120可以包括第一孔H1和第二孔H2以及第一侧壁至第四侧壁。
图2示出了在第一连接基板141和第二连接基板144沿-z轴方向弯曲之前的状态的平面图，图4示出了在第一连接基板141沿-z轴方向弯曲之后的状态。另外，如图3所示，间隔件143可以设置在第一连接基板141和第二连接基板144之间，并且可以设置为从保持器120中的第一开口OP1或第二开口OP2中的至少一个突出。
另外，间隔件143可以设置为呈环形围绕液体镜头142的侧表面。间隔件143可以在其上部和下部包括不平坦部分，以便使用粘合剂材料增加与连接基板141和144的耦接力。连接基板141和144的形状可以与间隔件143的形状对应，并且可以包括环形。
第一孔H1和第二孔H2可以分别在保持器120的上部和下部形成，以分别对保持器120的上部和下部进行开口。这里，第一孔H1和第二孔H2可以是通孔。第一镜头单元110或110A可以容纳在第一孔H1中、安装在第一孔H1中、设置在第一孔H1中，与第一孔H1接触，固定至第一孔H1、临时固定至第一孔H1，由第一孔H1支撑，与第一孔H1耦接，或可以布置在第一孔H1中，第一孔H1形成在保持器120中，并且第二镜头单元130或130A可以容纳在第二孔H2中、安装在第二孔H2中、设置在第二孔H2中、与第二孔H2接触，固定至第二孔H2、临时固定至第二孔H2，由第二孔H2支撑，与第二孔H2耦接，或可以布置在第二孔H2中，第二孔H2形成在保持器120中。
另外，保持器120的第一侧壁和第二侧壁可以设置为沿与光轴LX的方向垂直的方向(例如，沿x轴方向)彼此面对，并且第三侧壁和第四侧壁可以设置为沿与光轴LX的方向垂直的方向(例如，沿y轴方向)彼此面对。另外，如图4所示，保持器120的第一侧壁可以包括第一开口OP1，保持器120的第二侧壁可以包括第二开口OP2，第二开口OP2的形状与第一开口OP1的形状相同或相似。因此，设置在第一侧壁中的第一开口OP1和设置在第二侧壁中的第二开口OP2可以设置为沿垂直于光轴LX的方向的方向(例如，沿x轴方向)彼此面对。
由于第一开口OP1和第二开口OP2，设置有液体镜头单元140的保持器120中的内部空间可以是开口的。在这种情况下，液体镜头单元140可以通过第一开口OP1或第二开口OP2插入，从而可以安装在保持器120的内部空间中、设置在保持器120的内部空间中，与保持器120的内部空间接触，固定至保持器120的内部空间、临时固定至保持器120的内部空间，由保持器120的内部空间支撑，与保持器120的内部空间耦接，或设置在保持器120的内部空间中。例如，液体镜头单元140可以通过第一开口OP1插入到保持器120的内部空间中。
这样，为了使液体镜头单元140通过第一开口OP1或第二开口OP2插入保持器120的内部空间中，保持器120中的第一开口OP1或第二开口OP2的在光轴LX的方向上的大小可以大于液体镜头单元140在y轴方向和z轴方向上的横截面积。例如，与第一开口OP1和第二开口OP2中的每个在光轴LX的方向上的尺寸对应的高度H可以比液体镜头单元140的厚度TO大。
第二镜头单元130或130A可以设置在保持器120内的液体镜头单元140的下方。第二镜头单元130或130A可以在光轴方向(例如，z轴方向)上与第一镜头单元110间隔开。
从相机模块100的外部引入第一镜头单元110或110A的光可以穿过液体镜头单元140，并且可以引入第二镜头单元130或130A。第二镜头单元130或130A可以使用单个镜头来实现，或者可以使用沿中心轴对准以形成光学系统的两个或更多镜头来实现。例如，如图3所示，第二镜头单元130A可以包括三个镜头L4、L5和L6，但这仅仅是举例说明，第二镜头单元130或130A中可以包括两个或更少的镜头或四个或更多的镜头。
另外，第二镜头单元130A中包括的镜头L4、L5和L6中的每个镜头的外径可以沿接近底部的方向(例如，-z轴方向)逐渐增大，但是实施例不限于此。
与液体镜头单元140不同，第一镜头单元110或110A和第二镜头单元130或130A中的每一个镜头可以是由玻璃或塑料形成的固体镜头，但是关于第一镜头单元110或110A和第二镜头单元130或130A的具体材料，实施例不受限制。
另外，参照图3，液体镜头单元140可以包括第一区域至第五区域A1、A2、A3、A4和A5。
第一区域A1是设置在保持器120中的第一开口OP1内部的区域，第二区域A2是设置在保持器120中的第二开口OP2内部的区域，第三区域A3是位于第一区域A1与第二区域A2之间的区域。第四区域A4是从保持器120中的第一开口OP1突出并且在第一开口OP1侧设置在保持器120外部的区域。第五区域A5是从保持器120中的第二开口OP2突出并且在第二开口OP2侧设置在保持器120外部的区域。
第一连接基板141可以将液体镜头单元140中包括的多个第一电极(未示出)电连接到主板150。第一连接基板141可以实现为柔性印刷电路板(FPCB)。
另外，第一连接基板141可以经由连接焊盘(未示出)电连接到形成在主板150上的电极焊盘(未示出)，其中连接焊盘电连接到多个第一电极中的每一个电极。为此，在将液体镜头单元140插入保持器120的内部空间之后，第一连接基板141可以朝向主板150沿-z轴方向弯曲，然后，连接焊盘(未示出)和电极焊盘(未示出)可以通过导电环氧树脂彼此电连接。在另一个实施例中，第一连接基板141可以连接到第一保持器表面电极(其是导电的并且被设置、形成或涂覆在保持器120的表面上)的，以便经由设置在保持器120的表面上的导电的第一保持器表面电极电连接到主板150，但是实施例不限于此。
第二连接基板144可以将第二电极(未示出)电连接到主板150。第二连接基板144可以实现为FPCB或单个金属基板(导电金属板)。
第二连接基板144可以经由电连接到第二电极的连接焊盘而电连接到形成在主板150上的电极焊盘。为此，在将液体镜头单元140插入到保持器120的内部空间之后，第二连接基板144可以朝向主板150沿-z轴方向弯曲。在另一个实施例中，第二连接基板144可以连接到第二保持器表面电极(其是导电的并且被设置、形成或涂覆在保持器120的表面上)，以便经由设置在保持器120的表面上的导电的第二保持器表面电极电连接到主板150，但是实施例不限于此。
液体镜头142可以包括腔体CA。如图3所示，将光引入腔体CA所沿的方向上的开口区域可以小于相反方向上的开口区域。可替代地，可以将液体镜头142设置成使得腔体CA的倾斜方向与示出的方向相反。即，与图3的图示不同，将光引入腔体CA所沿的方向上的开口区域可以大于相反方向上的开口区域。另外，在液体镜头142设置为使得腔体CA的倾斜方向与示出的方向相反时，根据液体镜头单元142的倾斜方向，可以改变液体镜头单元140中包括的全部或一些组件的布置，或者可以仅改变腔体CA的倾斜方向，而不改变其余组件的布置。
间隔件143可以设置为包围液体镜头142，并且可以保护液体镜头142免受外部冲击。为此，间隔件143的形状可以使液体镜头142可安装在间隔件中、设置在间隔件中、与间隔件接触、固定到间隔件、临时固定到间隔件、由间隔件支撑、耦接至间隔件，或布置在间隔件中。
例如，间隔件143可以包括容纳有液体镜头142的中空区域143H以及配置为包围形成在其中心的中空区域143H的框架。这样，间隔件143可以具有中空的方形平面形状(以下称为‘□’形)，但是实施例不限于此。
另外，间隔件143可以设置在第一连接基板141和第二连接基板144之间，并且可以设置为从保持器120中的第一开口OP1或第二开口OP2中的至少一个突出。也就是说，间隔件143的至少一部分可以成形为沿与光轴LX(例如，x轴方向)垂直的方向从保持器120的第一侧壁或第二侧壁中的至少一个沿着第一连接基板141和第二连接基板144突出。其原因在于，间隔件143在x轴方向上的长度大于保持器120在x轴方向上的长度。因此，间隔件143的从第一侧壁和第二侧壁突出的部分可以分别对应于图3所示的第四区域A4和第五区域A5。
另外，在将间隔件143插入到保持器120中时，以及在主动对准期间，间隔件143可以与夹持器接触。
另外，间隔件143的至少一部分可以设置在第一开口OP1或第二开口OP2中的至少一个中。在图3的情况下，示出的间隔件143没有设置在第一开口OP1和第二开口OP2中。然而，与该图示不同，如图2和图4所示，可以看出，由于间隔件143具有‘□’形状并且包围液体镜头142，因而间隔件143的至少一部分可以设置在第一开口OP1和第二开口OP2中的每一个中。
另外，液体镜头142的至少一部分可以设置在第一开口OP1或第二开口OP2中的至少一个中。参考图3，可以看出，作为液体镜头142的组件的第一板147设置在第一开口OP1和第二开口OP2的每一个中。
另外，仅间隔件143的至少一部分可以设置在第一开口OP1和第二开口OP2的每个中，而液体镜头142可以不设置在其中。
另外，参考图3，保持器120可以包括设置在液体镜头单元140上方的保持器上部区域120U以及设置在液体镜头单元140下方的保持器下部区域120D。在这种情况下，第一粘合剂元件和第二粘合剂元件中的每一个可以将保持器上部区域120U和保持器下部区域120D中的每一个耦接到液体镜头单元140。
第一盖170可以设置为包围保持器120、液体镜头142和中间底座172，并且可以保护这些组件120、142和172免受外部冲击。特别地，由于设置了第一盖170，因而可以保护形成光学系统的多个镜头免受外部冲击。
另外，为了使设置在保持器120中的第一镜头单元110或110A暴露于外部光，第一盖170可以包括在第一盖170的上表面形成的上部开口170H。
另外，可以在上部开口170H中设置由透光材料形成的窗口，从而可以防止诸如灰尘或湿气等异物进入相机模块100。
另外，第一盖170可以设置为覆盖保持器120的上表面以及第一侧壁至第四侧壁。
同时，参考图2和图3，中间底座172可以设置为包围保持器120中的第二孔H2。为此，中间底座172可以包括用于容纳第二孔H2的容纳孔172H。中间底座172的内径(即，容纳孔172H的直径)可以等于或大于第二孔H2的外径。
这里，示出的中间底座172中的容纳孔172H和第二孔H2中的每一个具有圆形形状，但是实施例不限于此，这些孔可以改变为各种其他形状。
以与第一盖170中的上部开口170H相同的方式，容纳孔172H可以在与设置在相机模块100中的图像传感器182的位置对应的位置处、在中间底座172的中心附近形成。
中间底座172可以安装在主板150上，与主板150上的电路元件151间隔开。即，保持器120可以设置在主板150上，与电路元件151间隔开。
主板150可以设置在中间底座172的下方，并且可以包括凹部、电路元件151、连接部件(或FPCB)152和连接器153，其中图像传感器182可以安装在该凹部中、设置在该凹部中、紧密布置在该凹部中、固定到该凹部、临时固定到该凹部、由该凹部支撑、接到该凹部，或可以容纳在该凹部中。
主板150的电路元件151可以构成控制模块，该控制模块控制液体镜头单元140和图像传感器182。电路元件151可以包括无源元件或有源元件中的至少一个，并且可以具有各个面积和高度中的任何面积和高度。电路元件151可以设置为多个，并且其高度可以大于主板150的高度，从而向外突出。多个电路元件151可以设置为在平行于光轴LX的方向上不与保持器120重叠。例如，多个电路元件151可以包括功率电感器、陀螺仪传感器等，但是实施例不限于电路元件151的具体类型。
主板150可以包括设置保持器120的保持器区域以及设置多个电路元件151的元件区域。
主板150可以实现为包括FPCB 152的刚性柔性印刷电路板(RFPCB)。根据安装相机模块100的空间要求，FPCB 152可以进行弯曲。
图像传感器182可以执行以下功能：将通过镜头组件110、120、130和140的第一镜头单元110、液体镜头单元140和第二镜头单元130的光转换成图像数据(或电信号)。更具体地，图像传感器182可以通过经由包括多个像素的像素阵列将光转换成模拟信号，并合成与模拟信号对应的数字信号，来生成图像数据。
同时，连接器153可以将主板150电连接到相机模块100外部的电源或一些其他设备(例如，应用处理器)。
同时，图2所示的多个电路元件151中的一些电路元件可能会产生电磁干扰(EMI)或噪音。特别地，在多个电路元件151中，功率电感器151-1与其他元件相比可能引起更大的EMI。为了阻挡EMI或噪音，可以设置电路盖154来覆盖设置在主板150的元件区域中的电路元件151。
另外，在设置电路盖154来覆盖电路元件151的情况下，可以保护主板150上设置的电路元件151免受外部冲击。为此，考虑到在主板150上设置的电路元件151的形状和位置，电路盖154可以包括用于容纳并覆盖电路元件151的容纳空间。
同时，滤光片176可以过滤穿过了第一镜头单元110或110A、液体镜头单元140以及第二镜头单元130或130A的光中的处于特定波长范围的光。滤光片176可以是阻红外(IR)光滤光片或阻紫外(UV)光滤光片，但是实施例不限于此。滤光片176可以设置在图像传感器182的上方。滤光片176可以设置在传感器底座178的内部。例如，滤光片176可以设置或安装在传感器底座178的内部凹部中或者其台阶部分上。
传感器底座178可以设置在中间底座172的下方，并且可以连接到主板150上。传感器底座178可以包围图像传感器182，并且可以保护图像传感器182免受异物或外部冲击的影响。
主板150可以设置在传感器底座178下方，传感器底座178可以安装在主板150上，与电路元件151间隔开，并且其中设置有中间底座172、第二镜头单元130或130A、液体镜头单元140以及第一镜头单元110或110A的保持器120可以设置在传感器底座178上方。
图5A和图5B是示出液体镜头的形状的视图。
液体镜头单元140可以包括液体镜头142、间隔件143以及第一连接基板141和第二连接基板144。
液体镜头142可以包括多种不同类型的液体LQ1和LQ2、第一板至第三板147、145和146、第一电极E1和第二电极E2以及绝缘层148。
液体LQ1和LQ2可以容纳在形成于第一板147中的腔体CA中，并且可以包括导电的第一液体LQ1和非导电的第二液体(或绝缘液体)LQ2。第一液体LQ1和第二液体LQ2可以彼此不混合，并且界面可以形成在第一液体LQ1和第二液体LQ2之间的接触部分上。例如，第二液体LQ2可以设置在第一液体LQ1上，但是实施例不限于此。
第一液体LQ1可以是水，或者可以由乙二醇和溴化钠(NaBr)的混合物形成，第二液体LQ2可以包括油。
第一液体LQ1和第二液体LQ2中的每一个可以包括消毒剂或抗氧化剂中的至少一种。消毒剂可以是苯基抗氧化剂或磷(P)基抗氧化剂。另外，消毒剂可以是醇基消毒剂、醛基消毒剂和酚基消毒剂中的任何一种。当第一液体LQ1和第二液体LQ2中的每一个均包含抗氧化剂和消毒剂时，可以防止由第一液体LQ1和第二液体LQ2的氧化或微生物繁殖引起的第一液体LQ1和第二液体LQ2的物理性质的变化。
第一板147的内表面可以形成腔体CA的侧壁。第一板147可以包括具有预定倾斜表面的上部开口和下部开口。即，腔体CA可以被定义为由第一板147的倾斜表面、与第二板145接触的第三开口以及与第三板146接触的第四开口围绕的区域。
可以根据液体镜头142所需的视场(FOV)或液体镜头142在相机模块100中的作用来改变第三开口和第四开口中较宽的那个开口的直径。根据实施例，第四开口的尺寸(面积或宽度)可以大于第三开口的尺寸(面积或宽度)。这里，第三开口和第四开口中的每一个的尺寸可以是水平方向(例如，x轴方向和y轴方向)上的横截面积。例如，第三开口和第四开口中的每一个的尺寸，在开口具有圆形横截面时，可以表示半径，而在开口具有方形横截面时，可以表示对角线长度。
第三开口和第四开口中的每一个可以呈具有圆形横截面的孔的形式，并且其倾斜表面可以具有处于55°(度)到65°范围的倾斜度或处于50°到70°范围的倾斜度。由两种液体LQ1和LQ2形成的界面可以通过驱动电压沿着腔体CA的倾斜表面移动。
第一液体LQ1和第二液体LQ2被填充、容纳或设置在位于第一板147中的腔体CA中。另外，腔体CA是使通过了第一镜头单元110或110A的光通过的区域。因此，第一板147可以由透明材料形成，或者可以包含杂质，从而使光不容易通过。
电极可以分别设置在第一板147的一个表面和另一个表面上。多个第一电极E1可以设置在第一板147的一个表面(例如，上表面、侧表面和下表面)上，与第二电极E2间隔开。第二电极E2可以设置在第一板147的另一个表面(例如，下表面)的至少一部分上，并且可以与第一液体LQ1直接接触。
另外，第一电极E1可以是“n”个电极(以下称为‘独立的电极’)，第二电极E2可以是单个电极(以下称为‘公共电极’)。这里，“n”可以是2以上的正整数。
第一电极E1和第二电极E2中的每一个可以包括至少一个电极扇区。例如，第一电极E1可以包括两个或更多电极扇区，第二电极E2可以包括至少一个电极扇区。例如，多个第一电极E1可以包括围绕光轴沿顺时针方向(或沿逆时针方向)依次设置的多个电极扇区。这里，电极扇区表示电极的一部分。
设置在第一板147的另一个表面上的第二电极E2的一部分(即，第二电极E2的电极扇区)可以暴露于导电的第一液体LQ1。
第一电极E1和第二电极E2中的每一个可以由导电材料(例如，金属)形成，具体地，可以包含铬(Cr)。铬或铬合金是一种有光泽的银白色过渡金属，质硬且脆、不易变色且熔点高。另外，由于包含铬的合金具有较高的耐腐蚀性和刚性，因而铬可以与其他金属铸成合金来使用。特别地，由于铬(Cr)不容易受到腐蚀或变色，因而铬对填充在腔体中的导电的第一液体LQ1具有较高的耐受性。
另外，第二板145可以设置在第一电极E1的一个表面上。即，第二板145可以设置在第一板147上方。具体地，第二板145可以设置在第一电极E1的上表面和腔体CA上方。
第三板146可以设置在第二电极E2的一个表面上。即，第三板146可以设置在第一板147下方。具体地，第三板146可以设置在第二电极E2的下表面和腔体CA下方。
第二板145和第三板146可以设置为彼此面对，第一板147设置在第二板145和第三板146之间。另外，可以省略第二板145或第三板146中的至少一个。
第二板145或第三板146中的至少一个可以具有矩形的平面形状。第三板146可以在位于边缘附近的接合区域上与第一板147接触并接合到第一板147。
第二板145和第三板146中的每一个可以是使光通过的区域，并且可以由透光材料形成。例如，第二板145和第三板146中的每一个可以由玻璃形成，并且为了方便处理，可以由相同的材料形成。另外，第二板145和第三板146中的每一个的边缘可以具有矩形形状，但这不一定局限于此。
第二板145可以配置为允许从第一镜头单元110或110A引入的光传播到第一板147中的腔体CA中。
第三板146可以配置为允许已经通过第一板147中的腔体的光传播到第二镜头单元130或130A。第三板146可以与第一液体LQ1直接接触。
根据实施例，第三板146的直径可以大于第一板147中的第三开口和第四开口中较宽的那个开口的直径。另外，第三板146可以包括与第一板147间隔开的外围区域。
绝缘层148可以设置为覆盖位于腔体的上部区域中的第二板145的下表面的一部分。即，绝缘层148可以设置在第二液体LQ2和第二板145之间。
另外，绝缘层148可以设置为覆盖第一电极E1的一部分，该部分形成腔体CA的侧壁。另外，绝缘层148可以设置在第一板147的下表面上，以覆盖第一电极E1、第一板147和第二电极E2的一部分。因此，绝缘层148可以防止第一电极E1与第一液体LQ1接触以及第一电极E1与第二液体LQ2接触。
绝缘层148可以由，例如，涂层剂(诸如聚对二甲苯C)形成，还可以包括白色染料。白色染料可以提高来自形成腔体的侧壁的那部分绝缘层148的光的反射率。
绝缘层148可以覆盖第一电极E1和第二电极E2中的一个电极(例如，第一电极E1)，并且可以暴露另一个电极(例如，第二电极E2)的一部分，使得电能施加到导电的第一液体LQ1。
至少一个基板，例如，第一连接基板141和第二连接基板144，用于向液体镜头142提供电压。为此，多个第一电极E1可以电连接到第一连接基板141，第二电极E2可以电连接到第二连接基板144。
在通过第一连接基板141和第二连接基板144向第一电极E1和第二电极E2施加驱动电压时，第一液体LQ1和第二液体LQ2之间的界面可能发生变形，因此可以改变(或调节)液体镜头142的形状(诸如曲率)或焦距中的至少之一。例如，在根据驱动电压改变形成在液体镜头142中的界面的弯曲度或倾斜度中的至少之一时，可以调节液体镜头142的焦距。在控制界面的变形或曲率半径时，包括液体镜头单元140的镜头组件110、120、130和140、相机模块100和光学设备可以执行自动对焦(AF)功能和人手抖动补偿功能或光学防抖(OIS)功能。
第一连接基板141可以向液体镜头142传输四个不同的驱动电压(以下称为“独立电压”)，第二连接基板144可以向液体镜头142传输一个驱动电压(以下称为‘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时，脉冲宽度或占空比可以是恒定的。可以将经由第一连接基板141提供的独立电压施加到在液体镜头142的各个角部处暴露的多个第一电极E1(或多个电极扇区)。
尽管未示出，但是在导电环氧树脂设置在第一连接基板141和多个第一电极E1之间时，第一连接基板141和多个第一电极E1可以彼此接触、可以彼此耦接、可以彼此导电。另外，在导电环氧树脂设置在第二连接基板144和第二电极E2之间时，第二连接基板144和第二电极E2可以彼此接触、可以彼此耦接、可以彼此导电。
另外，第一连接基板141和多个第一电极E1可以实现为独立的元件，或者可以一体形成。另外，第二连接基板144和第二电极E2可以实现为独立的元件，或者可以一体地形成。
第一液体LQ1和第二液体LQ2的体积可以根据温度而变化，例如，它们的体积可以随着温度升高而增加。这时，如图5B所示，在填充在腔体CA中的第一液体LQ1和第二液体LQ2的体积增加时，第三板146，特别是第三板146的下表面会发生变形，从而向下膨胀。为了减少由第一液体LQ1和第二液体LQ2的体积增加引起的液体镜头142的屈光度的变化，可能优选的是使用少量的第一液体LQ1和第二液体LQ2。在任何其他方面，有必要减小第一液体LQ1和第二液体LQ2的体积，而不使液体镜头142的光学性能恶化。
为了这个目的，在改变以下表1中示出的各项的同时，有必要改变液体镜头142的结构。表1中示出的各项可以在图6的液体镜头中示出。
图6是示出根据实施例的液体镜头单元的结构的视图。
图6所示的液体镜头单元可以与图5A所示的液体镜头单元140相同。第一板147的厚度可以是t0，第二板145的厚度可以是t1，第三板146的厚度可以是t2。第三板146的实际上使光通过的那一部分的厚度t2可以是t21。
另外，与第二板145接触的开口的直径可以是d2，与第三板146接触的开口的直径可以是d1。另外，第一板147的整体直径或长度可以是d0，第三板146的内表面的直径或长度可以是d3。另外，腔体CA的倾斜角度由θ1表示。
表1示出了在液体镜头142的实施例1和实施例2中屈光度随温度的变化，其中实施例1和实施例2中的各项具有彼此不同的值。
[表1]
类别 实施例1 实施例2
t0(㎜) 0.4370 0.5
d2(㎜) 1.36 1.61
Δdpt/℃ 0.109 0.125
第二液体的体积(μl) 0.5000 0.8100
第一液体的体积(μl) 1.7380 2.122
t0/d2 0.32 0.31
表1示出了通过在θ1恒定的状态下改变t0和d2而获得的数据，Δdpt/℃表示液体镜头142的屈光度随温度变化的变化率，第一液体LQ1和LQ2的体积由微升(μl)表示。t0/d2是与OIS相关的因数，在t0/d2超过大约0.30时，可以在微距状态(macro state)(62.1屈光度)下恰当地执行手抖动补偿。
在实施例1中，与OIS相关的因数是0.32，大于0.30，但是使光进入液体镜头的开口的直径d2是1.36mm，这个直径很小，从而可能会大大降低入射的光量和视场。
在实施例2中，与OIS相关的因数是0.31，使光进入液体镜头142的开口的直径d2是1.61mm，因此可以在所需范围内实现光量和视场。
因此，为了确保液体镜头142的视场，可以将引入光的开口的尺寸d2设定在1.60mm至1.9mm的范围内。如果尺寸d2小于1.61mm，那么入射的光量和视场可能太小，如果d2大于1.9mm，那么入射的光量和视场可能会增加，但是第一液体和第二液体的量可能会增加，因此不能解决取决于温度变化的屈光度的变化增加的问题。
在液体镜头142的实施例2的情况下，表1示出第一板147的厚度t0是0.5毫米(mm)，但是根据本公开的第一板147的厚度t0可以是0.45mm至0.55mm。另外，与第二板145接触的开口的直径d2可以是1.60mm至1.9mm。腔体CA的内表面的倾斜角度θ1可以在55°至65°的范围内。另外，第一液体LQ1的体积可以是2微升(μl)至2.4μl，例如，可以是2.122μl，第二液体LQ2的体积可以是0.8μl至1μl，例如，可以是0.81μl，并且第一液体LQ1的体积与第二液体LQ2的体积的比可以为2至3。另外，取决于温度变化的屈光度变化可以为0.13dpt/℃，例如，可以是0.125dpt/℃。
图7是示出图6所示的液体镜头单元和第一镜头单元的布置的视图。
参考图7，组成第一镜头单元110A的第一镜头L1至第三镜头L3设置在液体镜头单元上方。这里，第一镜头单元110A的厚度T1可以是1.1mm至1.4mm，例如，可以是1.275mm，液体镜头142的第二板145与第三镜头L3之间在光轴上的间距g1可以是0.1mm至0.3mm，例如可以是0.2mm。
另外，第一镜头单元110A的视场θ2可以是75度(°)至80度，例如，可以是78.95度。这里，视场θ2是光从第一镜头L1的上表面的开口入射到液体镜头142的第一板147的上部的开口的角度。
表2示出了可以用作第一液体LQ1的导电液体和可以用作第二液体LQ2的绝缘液体的基于温度的体积变化。
[表2]
类别 导电液体 绝缘液体
温度(℃) 体积(μl＝mm<sup>3</sup>) 体积(μl＝mm<sup>3</sup>)
0 937.4 897.8
10 943.4 907.7
20 948.4 916.3
30 953.6 925.9
40 959.1 934.8
50 964.9 944.0
60 971.1 953.4
图8是示出第一液体LQ1和第二液体LQ2的体积基于温度变化的视图。图8示出了第一液体LQ1(其为表2所示的导电液体)和第二液体LQ2(其为表2所示的绝缘液体)的体积根据温度的变化，可以看出，第二液体LQ2的体积的膨胀率大于第一液体LQ1的体积的膨胀率。
图9是示出在第二液体LQ2的温度均匀变化的条件下第二液体LQ2的体积和热膨胀的视图，其中水平轴表示第二液体LQ2的体积，竖直轴表示第二液体LQ2的体积的变化量。可以看出，第二液体LQ2的量越大，随着温度升高体积增加就越大。
[表3]
Figure BDA0002793097320000201
Figure BDA0002793097320000211
表3中的实施例2和实施例3分别与表1中的实施例1和实施例2相同。表3示出了通过在20℃测量第二液体LQ2和第一液体LQ1的体积，并且在将温度升高至50℃之后计算第二液体LQ2的体积膨胀率获得的结果。例如，表3中的实施例3示出了在50℃下的第二液体LQ2的体积是在20℃下的第二液体LQ2的体积的1.140889倍。另外，总体积表示在50℃下的第一液体LQ1和第二液体LQ2的总体积。
可以实现包括根据上述实施例的相机模块的光学设备(或光学仪器)。这里，光学设备可以包括可处理或分析光学信号的设备。光学设备的例子可以包括摄像头/视频设备、望远镜设备、显微镜设备、干涉仪、光度计、偏振计、光谱仪、反射仪、自动准直仪和检镜仪，并且本公开的实施例可以应用于可以包括液体镜头的光学设备。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。这种光学设备可以包括相机模块、配置为输出图像的显示单元(或显示模块)以及安装相机模块、显示单元的主体外壳。显示模块可以包括多个像素，像素的颜色响应于图像传感器中生成的电信号而改变。能够与其他设备通信的通信模块可以安装在光学设备的主体外壳中，光学设备还可以包括能够存储数据的存储器单元。
虽然已经参考示例性实施例具体示出并描述了本公开，但是这些实施例仅出于说明目的而提出，并不限制本公开，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本文阐述的实施例的本质特征的情况下，形式和细节可以作出各种改变。例如，可以修改和应用在实施例中阐述的各个构造。此外，应理解，这些修改和应用的差异落入由所附权利要求书限定的本公开的范围内。
具体实施方式
已经以本公开的最佳实施方式描述了各种实施例。
工业适用性
根据实施例的液体镜头、包括该液体镜头的相机模块以及光学设备可以用于摄像头/视频设备、望远镜设备、显微镜设备、干涉仪、光度计、偏振计、光谱仪、反射仪、自动准直仪和检镜仪、智能手机、膝上型电脑、平板电脑等。

Claims (10)

1.一种液体镜头，包括：
第一板，容纳第一液体和第二液体的腔体形成在所述第一板中，所述第一液体是导电的，所述第二液体是不导电的；
第一电极，设置在所述第一板上；
第二电极，设置在所述第一板下；
第二板，设置在所述第一电极上；以及
第三板，设置在所述第二电极下，
其中在所述腔体中形成的与所述第二板相邻的开口的直径为1.6mm至1.9mm，并且
其中所述第一板的厚度为0.45mm至0.55mm。
2.根据权利要求1所述的液体镜头，其中所述厚度与所述开口的所述直径的比超过0.3。
3.根据权利要求1所述的液体镜头，其中所述第一液体的体积为2μl至2.4μl，并且
其中所述第二液体的体积为0.8μl至1μl。
4.根据权利要求3所述的液体镜头，其中所述第一液体的所述体积与所述第二液体的所述体积的比为2至3。
5.一种相机模块，包括：
保持器，包括：一个侧壁，具有第一开口；另一个侧壁，具有第二开口，所述第二开口在与光轴方向垂直的方向上面对所述第一开口；以及
根据权利要求1所述的液体镜头，所述液体镜头的至少一部分设置在所述第一开口和所述第二开口中。
6.根据权利要求5所述的相机模块，包括：
液体镜头单元，具有所述液体镜头；以及
粘合剂元件，将所述保持器和所述液体镜头单元耦接。
7.根据权利要求5所述的相机模块，包括：
第一镜头单元，设置在所述保持器内部，所述第一镜头单元设置在所述液体镜头上方；以及
第二镜头单元，设置在所述液体镜头下方，
其中所述第一镜头单元包括三个塑料镜头。
8.根据权利要求7所述的相机模块，其中所述第一镜头单元的厚度为1.1mm至1.4mm。
9.根据权利要求7所述的相机模块，其中所述液体镜头与所述第一镜头单元之间在光轴上的间距为0.1mm至0.3mm。
10.一种光学设备，包括：
根据权利要求5所述的相机模块；
图像传感器，配置为将通过所述相机模块引入的图像转换成电信号；以及
显示模块，包括多个像素，所述多个像素配置为响应于所述电信号而改变颜色。
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