CN113422892B - 摄像头结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种摄像头结构和电子设备，其中，摄像头结构包括：基板；相接触的镜头和电致变形载体，设于基板上；至少一个电极，与电致变形载体电连接，电极用于向电致变形载体提供电性驱动力；传感器，设于基板上，且传感器与镜头相对设置，以接收经镜头射入的光线，其中，电致变形载体的外轮廓能够在不同的电性驱动力的作用下发生改变，镜头能够在电致变形载体的形变下产生对应的形变以调整焦距。本申请的技术方案中，通过设置电致变形载体和镜头，电致变形载体能够在电极的作用下发生形变，通过对电极进行控制，可使得电致变形载体发生形变，镜头会随之发生形变，以调整镜头的焦距。

Description

摄像头结构和电子设备

技术领域

本申请属于电子设备技术领域，具体涉及一种摄像头结构和电子设备。

背景技术

随着技术的发展，移动终端以摄像头功能的多样化作为功能特点，极大的吸引用户的使用，然而由于对摄像头的拍照效果的要求以及功能需求逐步提高，各个厂家通常会将具有一定变焦能力的镜头加持到移动终端上以满足用户的需求，然而，现有技术中，如图1所示，摄像头100’的变焦能力由于移动终端的厚度限制，会存在一定的削弱，且在变焦过程中通常是通过设置马达102’推动镜片实现的，占据宝贵的内部空间，同时也提高了摄像头100’整体的重量。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本申请旨在提供一种摄像头结构和电子设备，通过设置电致变形载体和镜头，电致变形载体能够在电极的作用下发生形变，通过对电极进行控制，可使得电致变形载体发生形变，镜头会随之发生形变，以调整镜头的焦距。

为了实现上述目的，本申请第一方面的实施例提供的摄像头结构，包括：基板；镜头，设于基板上，基板上设有绕设于镜头外的壳体；电致变形载体，设于基板上，电致变形载体与镜头相接触；至少一个电极，与电致变形载体电连接，电极用于向电致变形载体提供电性驱动力；传感器，设于基板上，且传感器与镜头相对设置，以接收经镜头射入的光线，其中，电致变形载体的外轮廓能够在不同的电性驱动力的作用下发生改变，镜头能够在电致变形载体的形变下产生对应的形变以调整焦距。

根据本申请提供的摄像头结构的实施例，包括基板以及设置在基板上的镜头、电致变形载体和传感器，电致变形载体与镜头相互接触，可在二者中的一者发生形状的改变时，带动另一者发生相对应的形变，从而可对镜头的焦距进行调整，进而改变传感器所收到的光线，也即调整移动终端在拍摄时的焦段。具体地，通过设置一个或多个与电致变形载体电连接的电击，可向电致变形载体提供电性驱动力，也即可为电致变形载体提供不同的电压，从而可使得电致变形载体的外轮廓会发生不同程度的改变，在此基础上，由于电致变形载体和镜头是相接触的，故而在电致变形载体发生形变的基础上，镜头的形状也会发生改变。可以理解，镜头的焦距是与形状相对应的，从而在镜头的形状发生变化的基础上，可使得摄像头结构整体的焦距也会发生变化，以实现变焦。需要强调的是，由于电极的数量可以为多个，故而可对电致变形载体的不同位置产生形变，进而可对镜头产生不同程度以及不同数量的形变，以提高焦段变化的连续性，实现连续变焦。

其中，在基板上设置有绕设在镜头外的壳体，可在壳体的作用下对内部的镜头以及电致变形载体起到保护的作用。

此外，由于本申请的方案仅是通过增加电极和电致变形载体，其重量相较于传统马达会有极大程度的降低，同时，在整个摄像头结构的厚度方向上，也即在镜头的光轴方向上的尺寸会极大的减小，有利于应用摄像头结构的移动终端的轻薄化设计。

需要强调的是，本申请中镜头具有一定的柔性，可随电致变形载体的形变发生相对应的形变，以实现焦距的调整。

当然，对于电极而言，其调整电致变形载体的形状，主要是通过提供不同大小的电压电流实现的，其负载较小，相比于传统的带动马达调整焦距的方案，所需要的功耗也更低，噪音也较小。

第二方面，本申请提出一种电子设备的实施例，包括：设备本体；上述任一实施例中的摄像头结构，设于设备本体上。

通过本申请第二方面提供的电子设备，包括设备本体和摄像头结构，其中，通过将摄像头结构设置在设备本体上，以便于实现电子设备的拍照或录像等基本功能，在此基础上，由于电子设备包括上述第一方面实施例中的摄像头结构，故而具有上述任一实施例的有益效果，在此不再赘述。

其中，电子设备可以为智能手机、平板、智能手表、智能手环或其他具有摄像需求的设备。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据现有技术中摄像头的结构示意图；

图2示出了根据本申请的一个实施例的摄像头结构的结构示意图；

图3示出了根据本申请的一个实施例的摄像头结构的结构示意图；

图4示出了根据本申请的一个实施例的摄像头结构的结构示意图；

图5示出了根据本申请的一个实施例的镜头的结构示意图；

图6示出了根据本申请的一个实施例的电致变形载体的结构示意图；

图7示出了根据本申请的一个实施例的电子设备的结构示意图。

其中，图2至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100：摄像头结构；102：基板；103：壳体；104：镜头；1042：镜头膜体；106：电致变形载体；1062：载体膜体；108：电极；110：传感器；112：电致变形材料；114：滤光片；200：电子设备；210：设备本体。

图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100’：摄像头；102’：马达。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例中提供的摄像头结构主要用于电子设备，如手机等移动终端、可穿戴式设备、平板电脑、膝上型电脑、移动计算机、掌上游戏机、录像机和摄录机等等。当然，也可以不限于电子设备，而应用于其他需要随机纹理的设备。

下面参照图2至图7描述根据本申请实施例提供的摄像头结构和电子设备。

如图2所示，本申请的一个实施例提出一种摄像头结构100，包括：基板102；镜头104，设于基板102上；电致变形载体106，设于基板102上，电致变形载体106与镜头104相接触；至少一个电极108，与电致变形载体106电连接，电极108用于向电致变形载体106提供电性驱动力；传感器110，设于基板102上，且传感器110与镜头104相对设置，以接收经镜头104射入的光线，其中，电致变形载体106的外轮廓能够在不同的电性驱动力的作用下发生改变，镜头104能够在电致变形载体106的形变下产生对应的形变以调整焦距。

根据本申请提供的摄像头结构100的实施例，包括基板102以及设置在基板102上的镜头104、电致变形载体106和传感器110，电致变形载体106与镜头104相互接触，可在二者中的一者发生形状的改变时，带动另一者发生相对应的形变，从而可对镜头104的焦距进行调整，进而改变传感器110所收到的光线，也即调整移动终端在拍摄时的焦段。具体地，通过设置一个或多个与电致变形载体106电连接的电击，可向电致变形载体106提供电性驱动力，也即可为电致变形载体106提供不同的电压，从而可使得电致变形载体106的外轮廓会发生不同程度的改变，在此基础上，由于电致变形载体106和镜头104是相接触的，故而在电致变形载体106发生形变的基础上，镜头104的形状也会发生改变。可以理解，镜头的焦距是与形状相对应的，从而在镜头104的形状发生变化的基础上，可使得摄像头结构100整体的焦距也会发生变化，以实现变焦。需要强调的是，由于电极108的数量可以为多个，故而可对电致变形载体106的不同位置产生形变，进而可对镜头104产生不同程度以及不同数量的形变，以提高焦段变化的连续性，实现连续变焦。

其中，在基板102上设置有绕设在镜头外的壳体103，可在壳体10³的作用下对内部的镜头104以及电致变形载体106起到保护的作用。

此外，由于本申请的方案仅是通过增加电极108和电致变形载体106，其重量相较于传统马达会有极大程度的降低，同时，在整个摄像头结构100的厚度方向上，也即在镜头104的光轴方向上的尺寸会极大的减小，有利于应用摄像头结构100的移动终端的轻薄化设计。

需要强调的是，本实施例中镜头具有一定的柔性，可随电致变形载体的形变发生相对应的形变，以实现焦距的调整。

当然，对于电极108而言，其调整电致变形载体106的形状，主要是通过提供不同大小的电压电流实现的，其负载较小，相比于传统的带动马达调整焦距的方案，所需要的功耗也更低，噪音也较小。

进一步地，如图3所示，电致变形载体106环绕设置于镜头和壳体之间，且电致变形载体呈对称状：镜头104设于电致变形载体的内侧，且镜头104与电致变形载体的内壁面相接触。

电致变形载体106的位置在镜头和壳体之间，且对称环绕设置，通过将镜头104设置在电致变形载体106的内部，可在电致变形载体106的作用下，同时对镜头104周向的形状产生形变驱动，可有效提高镜头104在进行变焦时的速度。可以理解，摄像头结构100本身的空间是有限的，通过在周向同时对镜头104的形状起到驱动作用，使得镜头104周向的形状变化较为平衡，减少发生在变焦后光轴偏移无法准确对焦的可能性。

进一步地，电致变形载体106的形状可以为管状，例如圆管、方管，还可以为任意环绕对称结构。

进一步地，如图5和图6所示，镜头104包括镜头膜体104²以及填充于镜头膜体1042内的电致变形材料112；电致变形载体106包括载体膜体1062以及填充于载体膜体1062内的电致变形材料，其中，镜头膜体1042和载体膜体1062具有透光性，光线穿过电致变形材料112能够发生折射。

镜头104和电致变形载体106均是由膜体和电致变形材料组合而成，不同的是，镜头104是在镜头膜体1042内填充的电致变形材料112，而电致变形载体106则是在载体膜体1062内填充的电致变形材料112。对于镜头膜体1042和载体膜体1062而言，二者均具有一定的透光性，以便于减少对光线的干扰，在此基础上，通过设置具有一定折射作用的电致变形材料112，可使得光线在电致变形材料中会发生折射，从而在电致变形载体106的作用下，将镜头104的形状发生改变，可使得光线会在镜头104和电致变形载体106中均发生折射，实现类凸透镜和凹透镜的效果，以便于实现摄像头结构100整体的焦段的调整，也即实现变焦。

当然，镜头膜体1042和载体膜体1062的透光率需要设定的较高一点，例如透光率为90％～99％，进而减少对不同频段光的过滤，以保证色彩的还原度。

进一步地，电极108的数量为多个，多个电极108沿镜头104的光路方向设置，其中，每个电极108能够驱动与电极108的位置相对的部分电致变形载体106的形状。

通过设置多个电极108，可对不同位置的电致变形载体106的形状起到独立的驱动，其中，多个电极108的设置方向为沿镜头104的光路方向，通过多个电极108的独立控制，可使得镜头104所发生形变的可能性增大，在不同部分不同箱状的电致变形载体106的作用下，可使得镜头104所对应的焦距的调整幅度显著增大，在有限的空间内实现更大程度的焦距调节，极大的提高了产品的竞争力。

当然，多个电极108对电致变形载体106的形状进行驱动时，形变程度可以相同也可以不同，多个电极108之间的控制是相互独立的，以便于满足不同的变焦需求，实现连续性变焦的效果。

进一步地，多个电极108中至少存在一个电极108的位置与镜头104的初始位置相对设置，其中，镜头104的初始位置为所有电极108不通电时镜头104的位置。

在设置有一个或更多个电极108的位置与镜头104的初始位置相对设置，可使得在所有电极108不通电时，镜头104在光轴方向的尺寸不受电致变形载体106的形变限制，其在该方向的尺寸较小，减少与摄像头结构100所处环境中其他器件产生干涉甚至碰撞损坏的可能性。

需要说明的，镜头104的初始位置，即为镜头104在所有电极108均不通电时的位置，此时，与该位置相对设置的位置，即为在光轴方向上，电极108的中心与镜头104的中心相重合的位置。

进一步地，电极108设于电致变形载体106远离镜头的一侧，电极108与电致变形载体106电连接，其中，电极108能够随电致变形载体106的形变产生相对于基板102的位移。

通过将电极108设置在电致变形载体106的另一侧，可减少对镜头104产生形变调整焦距的干涉，也减少光线在穿过镜头104时，会被电极108所遮挡的可能性，保证拍摄效果。需要强调的是，电极108与电致变形载体106电连接，同时限制电极108可随电致变形载体106的移动而移动，故而在电致变形载体106发生形变时，电极108的位置也会随之发生变化，以便于后续电极108持续对电致变形载体106的供电，保证电致变形载体106的形状固定。

进一步地，电致变形载体106与镜头104相接触的一侧的外轮廓能够在电性驱动力的作用下发生改变。

其中，电致变形载体106在发生变化时，可限制仅与镜头104相接触的一侧发生形变，另一侧不发生形变，也即可限制位于靠近镜头104一侧的载体膜体1062具有一定的柔性，而原理镜头104的载体膜体1062的刚性较大，可使得整体摄像头结构100的外轮廓不会发生太大的变化，仅在内部即可实现镜头104的变焦。

进一步地，电致变形载体106的外轮廓的强度大于镜头104的外轮廓的强度。

通过限制电致变形载体106的强度较大，镜头104的强度较小，可使得在电极108驱动电致变形载体106发生形变时，可对镜头104产生一定的形变驱动力，减少无法驱动镜头104发生形变的可能性。

进一步地，还包括：滤光片114，设于基板上，且滤光片114设于镜头104与传感器110之间，经镜头104射出的光线经滤光片114射入传感器110。

通过在基板上设置滤光片114，并将滤光片114设置在镜头104和传感器110之间，可使得在滤光片114的作用下滤除部分频段的光线，保证传感器110的成像效果。

在一个具体的实施例中，提供了一种伸缩式可连续变焦摄像头结构，主要包括：

芯片(即传感器110)：光电传感器，把光信号转化为可以传输的电信号；

滤光片组件(即滤光片114)：用来滤除一定波段的光线，保证成像效果；

镜头(即镜头104)：实际为电致面型可变材料A(电致变变形材料)，材料A被塑型膜A1(即镜头膜体1042)包裹，在不同的电性驱动力下面型可变，材料A和塑型膜A1均具有光线高透过性，材料A对光线有折射作用，相比空气的折射率为N1，A1的折射率不考虑，本方案中设定塑型膜A1下侧面型不可变，仅上侧可变，便于进行正文方案的说明；

载体(即电致变形载体106)：实际为电致面型可变材料B(电致变形材料)，材料B被塑型膜B1(即载体膜体1062)包裹，在不同的电性驱动力下面型可变，材料B和塑型膜B1均具有光线高透过性，材料B对光线有折射作用，相比空气的折射率为N2，B1的折射率不考虑，且塑型膜B1表面强度大于塑型膜A1；

第一电极(即位于最下方的电极108)：镶嵌在外壳内，与载体表面接触，可对载体供电，第一电极的位置与镜头的初始位置在相同高度；

外壳：实际为塑胶件等绝缘物质，位于镜头周围，起到保护作用；

焊盘：位于芯片下方，芯片固定所需,同时具有电性导通作用；

基板102：内部有走线，通过焊盘与芯片相连，实现电信号传输，最终与移动设备或平台相连，基板102对整个摄像头结构100起到承载作用；

此外，还设有第二电极、第三电极和第四电极(位于第一电极上方，由下至上依次排列的电极108)，均镶嵌在外壳内，电极108均经过外壳内电路与基板102内走线相连，可以由移动设备或平台控制，且各电极108可以被单独控制互不干扰，用于驱动与其在相同高度位置的载体，用来改变载体的局部面型，与镜头搭配，形成光学系统，控制光路，实现连续变焦。

应用本具体实施例的伸缩式可连续变焦摄像头结构100，在发生第一次变焦时，第二电极和第三电极在电信号输入时，对与其等高的载体即电致面型可变材料B作用，塑型膜B1面型改变，随后第一电极在对应电信号输入时对与其等高的材料B作用，进而对位于初始状态的塑型膜A1和材料A进行挤压，迫使起向上移动，由于前文已设定塑型膜A1下侧面型不可变，仅上侧可变，且塑型膜B1表面强度大于塑型膜A1表面强度，塑型膜A1和材料A整体会半流动性的充满塑型膜B1所限定的空间。

因为材料A和材料B都具备良好的光线透过性和折射性，如图3所示，此状态相互搭配形成了三个凸透镜和两个凹透镜的效果，实现了镜头焦距的变化。

在发生第二次变焦时，如图4所示，第二电极和第三电极位置输入的电信号改变，分别对与其等高的载体即电致面型可变材料B作用，塑型膜B1面型改变，随后第一电极在新的电信号输入时对与其等高的材料B作用，进而对塑型膜A1和材料A进行挤压，迫使起向上移动，半流动性的充满新的塑型膜B1所限定的空间(图示三个椭圆状区域)。各电极108信号之间微调配合，确保塑型膜A1和B1之间面型配合，保证成像效果。

如图7所示，本申请的另一个实施例提供了一种电子设备200，如包括设备本体210和摄像头结构100，其中，通过将摄像头结构100设置在设备本体210上，以便于实现电子设备200的通讯、显示等基本功能，在此基础上，由于电子设备200包括上述第一方面实施例中的摄像头结构100，故而具有上述任一实施例的有益效果，在此不再赘述。

其中，电子设备200可以为智能手机、平板、智能手表、智能手环或其他可被用户使用的设备。

根据本申请的摄像头结构和电子设备的实施例，通过设置电致变形载体和镜头，电致变形载体能够在电极的作用下发生形变，通过对电极进行控制，可使得电致变形载体发生形变，镜头会随之发生形变，以调整镜头的焦距。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种摄像头结构，其特征在于，包括：

基板；

镜头，设于所述基板上，所述基板上设有绕设于所述镜头外的壳体；

电致变形载体，设于所述壳体上，所述电致变形载体设置于所述镜头与所述壳体的绕设于所述镜头外的部分之间，且所述电致变形载体与所述镜头的相对两侧相接触，所述镜头设于所述电致变形载体的内侧，且所述镜头与所述电致变形载体的内壁面相接触；

至少一个电极，与所述电致变形载体电连接，所述至少一个电极沿所述镜头的光路方向设置，所述电极设于所述电致变形载体与所述壳体的绕设于所述镜头外的部分之间，所述电极能够随所述电致变形载体的形变产生相对于所述基板的位移，所述电极与所述电致变形载体电连接，所述电极用于向所述电致变形载体提供电性驱动力；

传感器，设于所述基板上，且所述传感器与所述镜头相对设置，以接收经所述镜头射入的光线，

其中，所述电致变形载体的外轮廓能够在不同的电性驱动力的作用下发生改变，所述镜头能够在所述电致变形载体的形变下产生对应的形变以调整焦距。

2.根据权利要求1所述的摄像头结构，其特征在于，所述电致变形载体环绕设置于所述镜头和所述壳体之间，且所述电致变形载体呈对称状。

3.根据权利要求1所述的摄像头结构，其特征在于，

所述镜头包括镜头膜体以及填充于所述镜头膜体内的电致变形材料；

所述电致变形载体包括载体膜体以及填充于所述载体膜体内的电致变形材料，

其中，所述镜头膜体和所述载体膜体具有透光性，光线穿过所述电致变形材料能够发生折射。

4.根据权利要求1所述的摄像头结构，其特征在于，所述电极的数量为多个，多个所述电极沿所述镜头的光路方向设置，

其中，每个所述电极能够驱动与所述电极的位置相对的部分所述电致变形载体的形状。

5.根据权利要求4所述的摄像头结构，其特征在于，多个所述电极中至少存在一个所述电极的位置与所述镜头的初始位置相对设置，

其中，所述镜头的初始位置为所有所述电极不通电时所述镜头的位置。

6.根据权利要求1所述的摄像头结构，其特征在于，所述电致变形载体与所述镜头相接触的一侧的外轮廓能够在电性驱动力的作用下发生改变。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像头结构，其特征在于，所述电致变形载体的外轮廓的强度大于所述镜头的外轮廓的强度。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像头结构，其特征在于，还包括：

滤光片，设于所述基板上，且所述滤光片设于所述镜头与所述传感器之间，经所述镜头射出的光线经滤光片射入所述传感器。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

设备本体；

如权利要求1至8中任一项所述的摄像头结构，设于所述设备本体上。

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