CN114609772A - 透镜、镜头模组、摄像头组件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种透镜、镜头模组、摄像头组件及电子设备。所述透镜包括:第一透光层,所述第一透光层可弹性弯曲;介质层,所述介质层具有弹性,且连接于所述第一透光层的一侧;第一致动器,所述第一致动器包括第一驱动件和第二驱动件,所述第一驱动件设置于所述第一透光层背离所述介质层的一侧,所述第二驱动件设置于所述第一透光层背离所述第一驱动件的一侧,所述第一驱动件和/或所述第二驱动件用于驱动所述第一透光层,以使所述第一透光层弹性弯曲,并通过所述第一透光层带动所述介质层产生弹性形变。本申请提供的透镜应用于摄像头组件时,可减小摄像头组件的体积。
Description
技术领域
本申请涉及光学技术领域,具体涉及一种透镜、镜头模组、摄像头组件及电子设备。
背景技术
随着科技的不断发展,人们对电子设备的性能要求越来越高,尤其是摄像性能。目前,摄像头组件通常是利用马达驱动镜头模组来实现自主变焦,然而,该形式会增加摄像头组件的体积。
发明内容
本申请提供一种透镜、镜头模组、摄像头组件及电子设备,所述透镜应用于摄像头组件时,可减小摄像头组件的体积。
第一方面,本申请提供一种透镜,所述透镜包括:
第一透光层,所述第一透光层可弹性弯曲;
介质层,所述介质层具有弹性,且连接于所述第一透光层的一侧;
第一致动器,所述第一致动器包括第一驱动件和第二驱动件,所述第一驱动件设置于所述第一透光层背离所述介质层的一侧,所述第二驱动件设置于所述第一透光层背离所述第一驱动件的一侧,所述第一驱动件和/或所述第二驱动件用于驱动所述第一透光层,以使所述第一透光层弹性弯曲,并通过所述第一透光层带动所述介质层产生弹性形变。
第二方面,本申请还提供一种镜头模组,所述镜头模组包括上述透镜。
第三方面,本申请还提供一种摄像头组件,所述摄像头组件包括上述镜头模组。
第四方面,本申请还提供一种电子设备,所述电子设备包括上述摄像头组件。
本申请提供的透镜中的第一致动器包含了第一驱动件和第二驱动件,第一驱动件和第二驱动件设置于第一透光层的相背两侧,第一驱动件和/或第二驱动件可驱动第一透光层弯曲,从而通过第一透光层弯曲实现介质的形变,从而改变透镜的物理形状和光学参数,实现更多样化的对焦。因此,本申请提供的透镜应用于摄像头组件时,可减小摄像头组件的体积。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的示意图。
图2为图1所示的电子设备的另一视角的示意图。
图3为本申请实施例提供的摄像头组件的部分器件的示意图。
图4为本申请一实施例提供的透镜的示意图(俯视图)。
图5为本申请另一实施例提供的透镜的示意图。
图6为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图7为本申请实施例提供的第一驱动件的俯视图。
图8为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图9为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图10为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图11为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图12为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图13为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图14为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图15为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图16为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图17为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图18为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图19为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图20为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图21为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图22为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
图23为本申请一实施例提供的透镜的分解图。
图24为图23所示的透镜的装配图。
图25为本申请又一实施例提供的透镜的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有付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。
在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着,结合实施例或实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参照图1和图2,本申请提供一种电子设备100,所述电子设备100包括设备本体102以及摄像头组件101,所述摄像头组件101安装于所述设备本体102。
其中,所述电子设备100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、摄像装置、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer,UMPC)、可穿戴设备(如智能手表、手环、VR设备等)、电视机、车载设备、电子阅读器等设备。需说明的是,本申请实施例仅以电子设备100为手机进行示例性说明,但不应视作为是对本申请的限制。
所述设备本体102是指电子设备100的主体部分,主体部分包括实现电子设备100主要功能的电子组件以及保护、承载这些电子组件的壳体。以手机为例(如图2所示),设备本体102可以包括显示屏102a、中框102b、电池盖102c,显示屏102a和电池盖102c均连接于中框102b,且设置于中框102b的相背两侧。
需说明的是,根据实际需求,摄像头组件101可以设置于电子设备100的任意一侧,本申请对此不作限定。以手机为例,所述摄像头组件101可以设置于手机的正面、背面、侧面。其中,所谓正面是指手机具备显示屏102a的一侧;所谓背面是指手机具备电池盖102c的一侧;所谓侧面是指手机的中框102b的环周侧。可以理解的是,电子设备100的类型不同,其正面、背面、侧面等称呼的定义可能不同,对于其它类型的电子设备100在此不一一详述。
请参照图3,本申请还提供一种摄像头组件101,所述摄像头组件101包括镜头模组10和感光芯片20。所述镜头模组10用于改变光线的传播路径。所述感光芯片20用于接收来自镜头模组10的光线,并将光信号转变为电信号。镜头模组10与感光芯片20可以相对设置(如图3所示),也可以非相对设置。当相对设置时,镜头模组10的出射光线直接摄像感光芯片20。当非相对设置时,镜头模组10的出射光线可通过反射镜将光线反射至感光芯片20。
请参照图3,本申请还提供一种镜头模组10,所述镜头模组10包括镜筒12及至少一个透镜11。所述透镜11设置于镜筒12内。所述镜头模组10还可以包括至少一个镜片13,所述镜片13设置于镜筒12内,且与透镜11相对设置。镜头模组10包括物侧和像侧,所谓的物侧是指镜头模组10上靠近所拍摄物体的一侧,所谓的像侧是指镜头模组10上远离所拍摄物体的一侧。所述透镜11可设置于物侧,即光线首先经过透镜11,再达到镜片13。所述透镜11也可以设置多个镜片13之间。当然,在其他实施方式中,透镜11也可以像侧。
请参照图4至图6,本申请还提供一种透镜11,所述透镜11包括:第一透光层111、介质层112及第一致动器113。其中,所述第一透光层111可弹性弯曲。所述介质层112具有弹性,且连接于所述第一透光层111的一侧。所述第一致动器113包括第一驱动件1131和第二驱动件1132。所述第一驱动件1131设置于所述第一透光层111背离所述介质层112的一侧。所述第二驱动件1132设置于所述第一透光层111背离所述第一驱动件1131的一侧。所述第一驱动件1131和/或所述第二驱动件1132用于驱动所述第一透光层111,以使所述第一透光层111弹性弯曲,并通过所述第一透光层111带动所述介质层112产生弹性形变。也就是说,所述第一驱动件1131、所述第二驱动件1132两者中的任意一个可独立驱动所述第一透光层111变形,两者也可共同驱动所述第一透光层111变形。
其中,所述第一透光层111包括第一透光部1111和第一连接部1112。所述第一连接部1112呈环状,且环绕连接于第一透光部1111的外周缘。所述第一透光部1111连接于介质层112。所述第一连接部1112用于承载第一致动器113。所述第一透光层111呈薄膜状,其具备很高的光线透过率,且可在一定范围内弹性弯曲,第一透光层111也可称之为柔性光学薄膜。可选的,第一透光层111的厚度为20um~100um。
在一种实施方式中,第一透光层111的材质可以为玻璃,如采用厚度为20um~100um的超薄玻璃(ultra thin glass,UTG)。所述玻璃可以是包括含硼、磷、硅等元素的玻璃,也可以是石英玻璃,还可以是包括含钠、钾等元素的玻璃。在制备方面,第一透光层111可以是以直径为50mm~300mm的圆形玻璃wafer的形式提供,那么,制备透镜11的后续工艺(形成第一致动器113)则可以直接在wafer上进行,最后在进行切片,从而一次产出多个透镜11,这有助于提高制备效率和大规模生产。当然,在其他实施方式中,也可以在常规厚度为比如150um、或200um或以上厚度的玻璃上,首先制备第一致动器113之后,再将玻璃厚度磨薄以形成厚度为20um~100um的第一透光层111。在另一种实施方式中,第一透光层111也可采用树脂类材质,比如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、烯丙基二甘醇二碳酸酯等。在又一种实施方式中,第一透光层111还可采用二氧化硅,例如,在硅或玻璃基底上用CVD方法沉积一定厚度的二氧化硅作为第一透光层111。
所述介质层112本身具备弹性和很高的光线透过率。由于介质层112和第一透光层111相连,当第一透光层111弯曲时,介质层112将被第一透光层111带动而相应的发生弹性形变。第一透光层111和介质层112产生形变后,则可以使光线偏转,也就是说,穿过透镜11的光线的传播方向将发生变化。因此,所述透镜11可参与摄像头组件101的成像过程,相当于一枚镜片13。此外,第一透光层111的弯曲程度可随第一致动器113的驱动力的变化而变化,从而使得所述透镜11的焦距可调。在图5中,虚线代表光线。
所述介质层112具备一定的折射率,比如1.5。可选的,介质层112的折射率大于第一透光层111的折射率。介质层112的折射率越大,其对光线的偏转能力则越强,对第一透光层111的弯曲要求则越低,即第一透光层111产生微小的弯曲变形即可实现相同的聚焦效果,可以理解的是,这将有利于延长第一透光层111的寿命。
所述介质层112可以但不仅限于为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、氟硅氧烷等。介质层112中可添加有机或无机酸的脂肪族作为添加剂以改善稳定性和调整折射率;在其他实施例中,介质层112也可以包含二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化锌等用于改变折射率。所述介质层112可由完全液态的硅油,如甲基硅油、苯基硅油、羟基硅油等,通过添加一定比例的偶联剂,制备成固化的弹性体,弹性体的软硬可以通过添加的偶联剂比例来调整。
所述第一致动器113用于驱使第一透光层111弹性弯曲,进而通过第一透光层111带动介质层112产生弹性形变。当第一致动器113停止工作后,第一透光层111和介质层112均可恢复原状。在本申请中,第一致动器113包含第一驱动件1131和第二驱动件1132,第一驱动件1131和第二驱动件1132设置于第一透光层111的相背两侧,第一透光层111可在第一驱动件1131和第二驱动件1132的共同作用下而弯曲。所述第一驱动件1131和第二驱动件1132可以但不仅限于为压电材料、音圈马达、记忆合金马达、步进电机等。本申请以下内容仅以压电材料进行示例性说明。
需说明的是,虽说本申请提供的透镜11中的第一致动器113包含了第一驱动件1131和第二驱动件1132,但是在工作过程中,第一驱动件1131和第二驱动件1132可独立工作。也就是说,在一种实施方式中,第一驱动件1131和第二驱动件1132同时工作,以共同驱使第一透光层111弯曲。在另一种实施方式中,第一驱动件1131和第二驱动件1132两者中的仅有一个工作,并单独驱使第一透光层111弯曲。
还需说明的是,当第一驱动件1131和第二驱动件1132两者中的任意一个独立工作时,第一透光层111只能向外凸出或向内凹陷,从而使得透镜11成为球面镜。当第一驱动件1131和第二驱动件1132同时工作时,透镜11可以形成球面镜(如图5所示),也可以形成非球面镜(如图6所示)。关于球面镜和非球面镜的情况将在后面的实施例中详细介绍。
相关技术中,透镜11中仅设置了一个驱动件,通过该驱动件来调整第一透光层111的弯曲程度,进而实现焦距可调。然而,通过一个驱动件来驱使第一透光层111弯曲,仅能使第一透光层111向外凸出或向内凹陷,相应的,透镜11只能形成球面镜。此外,由于一个驱动件的驱动力有限,导致第一透光层111的弯曲幅度范围小,从而使得透镜11的焦距变化范围小。
相较于相关技术而言,本申请提供的透镜11中的第一致动器113包含了第一驱动件1131和第二驱动件1132,第一驱动件1131和第二驱动件1132设置于第一透光层111的相背两侧,且可相互配合共同驱动第一透光层111弯曲。因此,本申请提供的透镜11不仅可以形成相关技术中可以构成的球面镜,还可以形成相关技术中不能构成的非球面镜,因而本申请提供的透镜11可适用于更多的应用摄像场景。此外,当第一驱动件1131和第二驱动件1132共同驱动第一透光层111弯曲时,相较于相关技术而言,第一透光层111可以获得更大的弯曲幅度,也就是说,共同驱动的形式可使第一透光层111具备更大的弯曲幅度范围,更大的弯曲幅度则意味着透镜11的焦距变化范围更大,即焦距可调范围更广,对光线具有更多不同的偏转效果,因此也可以适用于更多的摄像场景。
可选的,请参照图5和图6,所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132在所述第一透光层111上的正投影至少部分重合,也就是说,第一驱动件1131和第二驱动件1132相对设置,如此有利于摄像头组件101成像。可以理解的是,若上述正投影不重合,将导致第一透光层111的弯曲形状不对称,使得光线分布不均,从而造成成像质量低。进一步可选的,第一驱动件1131和第二驱动件1132在赌徒透光层上的正投影弯曲重合。
可选的,请参照图7,所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132在所述第一透光层111上的投影均为环状。如此设置,可使第一透光层111在环周上的变形更均匀,从而有利于透镜11的调焦精确度。进一步可选的,所述第一驱动件1131和第二驱动件1132为圆环,从而可使第一透光层111在环周上的变形一致。当然,在其他实施方式中,第一驱动件1131和第二驱动件1132的形状也可以是矩形环、椭圆环等。
进一步的,所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132为压电材料。所述压电材料具有以下特性:当压电材料在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷,当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态。相反,当在压电材料的极化方向上施加电场,压电材料将会发生变形,当电场去掉后,压电材料的变形随之消失。因此,当所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132受到电场作用时,所述第一驱动件1131和第二驱动件1132将产生形变,进而带动所述第一透光层111弯曲。可以理解的是,利用压电材料自身的变形来带动第一透光层111弯曲的驱动形式,压电材料只需要简单的结构形式即可实现,这有利于实现透镜11的结构简单化及小型化。而且压电材料本身的制作也比较简单,容易制成所需形状,成本相应较低,适合批量化生产。
第一驱动件1131和第二驱动件1132的单独厚度可以为1um~100um,比如1um、2um、3um、4um、15um等。所述压电材料可以但不仅限于为锆钛酸铅(PZT)。
在制备方面,在一种实施方式中,可以通过溶胶-凝胶方法、或者磁控溅射方法直接将压电材料附着于第一透光层111上,从而获得第一驱动件1131和第二驱动件1132。在另一种实施方式中,可提前将压电材料按所需厚度和形状提前制备成块体,然后再粘结到第一透光层111上,从而获得第一驱动件1131和第二驱动件1132。在又一种实施方式中,还可采用丝印法,将压电材料做成浆料,然后丝印到薄膜上,从而获得第一驱动件1131和第二驱动件1132。
下面结合附图介绍第一透光层111在第一致动器113的驱动下产生的几种弯曲形式。
请参照图8,第一致动器113还包括分别连接于第一驱动件1131的相背两侧的第一电极1133、第二电极1134。第一电极1133和第二电极1134用于形成可使第一驱动件1131产生形变的电场。第一致动器113还包括分别连接于第二驱动件1132的相背两侧的第三电极1135、第四电极1136。第三电极1135和第四电极1136用于形成可使第二驱动件1132产生形变的电场。上述各电极的材料可以但不仅限于为含有铂(Pt)的金属。电极和驱动件可通过透明的光学胶进行粘接。
请结合图8参照图9和图10,在图9和图10中,F1代表拉伸形变,F2代表压缩形变,与其对应的箭头方向即为形变方向。以第一驱动件1131进行示例性说明(请结合参照图7),当第一驱动件1131发生拉伸形变时,其内径R1变小,外径R2变大;当第一驱动件1131发生压缩形变时,其内径R1变大,外径R2变小。需说明的是,后续涉及到F1拉伸形变、F2压缩形变的附图及描述请参考此处的描述。所述第一透光层111具有背离所述介质层112的第一表面M1。当所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132所受到的电场作用的方向相反时,所述第一表面M1形变为球面。其中。所述球面可以是凹球面或凸球面。所述球面是指弯曲处的曲率一致。
具体的,由于加载于第一驱动件1131和第二驱动件1132上的电场的方向相反,此时,第一驱动件1131和第二驱动件1132的形变方向也就相反。同时,由于第一驱动件1131和第二驱动件1132设置于第一透光层111的相背两侧,因而当第一驱动件1131和第二驱动件1132的形变方向相反时,两者使第一透光层111弯曲的方向也就相同(即同为凸球面,或同为凹球面)。从另一个角度来讲,当第一驱动件1131和第二驱动件1132单独工作时,若要使第一透光层111形成凸球面,第一驱动件1131和第二驱动件1132的形变方向需要相反;同样,若要使第一透光层111形成凹球面,第一驱动件1131和第二驱动件1132的形变方向也需要相反。因此,在第一驱动件1131上和第二驱动件1132上加载相反的电场后,第一透光层111的最终弯曲幅度为两个相同方向弯曲变形叠加后的弯曲效果,如此可使第一透光层111产生更大的弯曲幅度,进而获得更大的调焦范围。
在一种实施方式中,请进一步参照图9,当所述第一驱动件1131在电场的作用下产生拉伸形变,且所述第二驱动件1132在电场的作用下产生压缩形变时,所述第一表面M1形变为球面且朝向背离所述介质层112的方向凸出,即第一表面M1为凸球面。
具体的,定义第一电极1133朝向第二电极1134的方向为第一方向,第一电极1133和第二电极1134向第一驱动件1131施加第一方向的电场(第一电极1133可加载正电压,比如+50伏特),第一驱动件1131在第一方向的电场作用下产生拉伸形变,该拉伸形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凸球面。同理,定义第四电极1136朝向第三电极1135的方向为第二方向,第三电极1135和第四电极1136向第二驱动件1132施加第二方向的电场(第三电极1135可加载负电压,比如-50伏特),第二驱动件1132在第二方向的电场作用下产生压缩形变,该压缩形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凸球面。因此,第一透光层111在第一驱动件1131和第二驱动件1132的叠加作用下最终形成如图9所示的形态。
在另一种实施方式中,请参照图10,当所述第一驱动件1131在电场的作用下产生压缩形变,且所述第二驱动件1132在电场的作用下产生拉伸形变时,所述第一表面M1形变为球面且朝向靠近所述介质层112的方向凹陷,即第一表面M1为凹球面。
具体的,定义第二电极1134朝向第一电极1133的方向为第三方向,第一电极1133和第二电极1134向第一驱动件1131施加第三方向的电场(其中,第一电极1133可加载负电压,比如-50伏特),第一驱动件1131在第三方向的电场作用下产生压缩形变,该压缩形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凹球面。同理,定义第三电极1135朝向第四电极1136的方向为第四方向,第三电极1135和第四电极1136向第二驱动件1132施加第四方向的电场(其中,第三电极1135可加载正电压,比如+50伏特),第二驱动件1132在第四方向的电场作用下产生拉伸形变,该拉伸形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凹球面。因此,第一透光层111在第一驱动件1131和第二驱动件1132的叠加作用下最终形成如图10所示的形态。
请结合图8参照图11和图12,所述第一透光层111具有背离所述介质层112的第一表面M1。当所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132所受到的电场作用的方向相同时,所述第一表面M1形变为非球面。所述非球面是指弯曲处的曲率不一致,存在多个弯曲曲率。
具体的,由于加载于第一驱动件1131和第二驱动件1132上的电场的方向相同,此时,第一驱动件1131和第二驱动件1132的形变方向也就相同。同时,由于第一驱动件1131和第二驱动件1132位于第一透光层111的相背两侧,因而第一驱动件1131和第二驱动件1132驱使第一透光层111弯曲的方向就不同,不同的弯曲方向叠加后则使第一表面M1形成弯曲曲率不一致的非球面。
在一种实施方式中,请参照图11,当所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132都产生压缩形变时,所述第一表面M1形变为非球面且朝向背离所述介质层112的方向凸出。
具体的,定义第二电极1134朝向第一电极1133的方向为第五方向,第一电极1133和第二电极1134向第一驱动件1131施加第五方向的电场(其中,第一电极1133可加载负电压,比如-50伏特),第一驱动件1131在第五方向的电场作用下产生压缩形变,该压缩形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凹球面。同理,定义第四电极1136朝向第三电极1135的方向为第六方向,第三电极1135和第四电极1136向第二驱动件1132施加第六方向的电场(其中,第三电极1135可加载负电压,比如-50伏特),第二驱动件1132在第六方向的电场作用下产生压缩形变,该压缩形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凸球面。因此,第一透光层111在第一驱动件1131和第二驱动件1132的叠加作用下最终形成如图11所示的形态。
在另一种实施方式中,请参照图12,当所述第一驱动件1131和所述第二驱动件1132都产生拉伸形变时,所述第一表面M1形变为非球面且朝向靠近所述介质层112的方向凹陷。
具体的,定义第一电极1133朝向第二电极1134的方向为第七方向,第一电极1133和第二电极1134向第一驱动件1131施加第七方向的电场(其中,第一电极1133可加载正电压,比如+50伏特),第一驱动件1131在第七方向的电场作用下产生拉伸形变,该拉伸形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凸球面。同理,定义第三电极1135朝向第四电极1136的方向为第八方向,第三电极1135和第四电极1136向第二驱动件1132施加第八方向的电场(其中,第三电极1135可加载正电压,比如+50伏特),第二驱动件1132在第八方向的电场作用下产生拉伸形变,该拉伸形变使得第一透光层111的第一表面M1形成凹球面。因此,第一透光层111在第一驱动件1131和第二驱动件1132的叠加作用下最终形成如图12所示的形态。
可选的,当所述第一透光层111在第一致动器113驱动下弯曲时,第一透光层111的弯曲曲率小于或等于100mm,比如32mm、50mm、80mm等。可以理解的是,弯曲曲率数值越小,代表弯曲幅度越大。
可选的,请参照图13,所述透镜11还包括第二透光层116,所述第二透光层116连接于所述介质层112背离所述第一透光层111的一侧,且所述第二透光层116的刚度大于所述第一透光层111的刚度。也就是说,在一定的作用力下,第二透光层116的形变量小于第一透光层111的形变量,即第二透光层116相较于第一透光层111不容易产生形变。如此设置,在工艺流程中,介质层112、第一透光层111等部分则可以在第二透光层116的基础上形成,即第二透光层116作为制备基底,可以理解的是,这样有利于提高生产制造效率。所述第二透光层116对光线具有很高的透过率,其材质可以但不仅限于为玻璃、塑料等。第二透光层116具有背离第一透光层111的第二表面M2,所述第二表面M2可以为平面、球面、非球面等,本申请对此不作限定。
可选的,请参照图14,所述透镜11还包括第二透光层116和第二致动器114。所述第二透光层116连接于所述介质层112背离所述第一透光层111的一侧。所述第二致动器114连接于所述第二透光层116。所述第二致动器114用于驱动所述第二透光层116弯曲,并通过所述第二透光层116带动所述介质层112产生弹性形变。也就是说,第二透光层116也可用于改变光线的传播方向,从而可进一步扩大透镜11的适用摄像场景。所述第二透光层116的材料、形状、大小等参数可以和第一透光层111完全相同,在此不再赘述,具体请参照前面实施例中的介绍。需说明的是,第一致动器113和第二致动器114可以同时工作,也可以非同时工作。
下面以第二透光层116可弯曲为基础进行说明。
请参照图14至图17,所述第二透光层116具有背离所述介质层112的第二表面M2。所述第二致动器114包括第三驱动件1141,所述第三驱动件1141为压电材料,关于压电材料的介绍请参照前面实施例中的描述。当所述第三驱动件1141受到电场作用时,所述第二表面M2发生弯曲形变。需说明的是,所述第三驱动件1141可以设置于所述第二透光层116面向所述第一透光层111的一侧,也可以设置于所述第二透光层116背离所述第一透光层111的一侧。下面结合附图分情况说明。
在一种实施方式中,所述第三驱动件1141设置于所述第二透光层116面向所述第一透光层111的一侧。请参照图14,当所述第三驱动件1141在电场作用下产生压缩形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向背离所述第一透光层111的方向凸出。请参照图15,当所述第三驱动件1141在电场作用下产生拉伸形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向靠近所述第一透光层111的方向凹陷。
在另一种实施方式中,所述第三驱动件1141设置于所述第二透光层116背离所述第一透光层111的一侧。请参照图16,当所述第三驱动件1141在电场作用下产生拉伸形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向背离所述第一透光层111的方向凸出。请参照图17,当所述第三驱动件1141在电场作用下产生压缩形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向靠近所述第一透光层111的方向凹陷。
进一步的,请参照图18至图19,所述第二致动器114还包括第四驱动件1142,所述第四驱动件1142为压电材料,关于压电材料的介绍请参照前面实施例中的描述。所述第三驱动件1141和所述第四驱动件1142分别设置于所述第二透光层116的相背两侧。当所述第三驱动件1141和所述第四驱动件1142都受到电场作用时,所述第二表面M2形变为球面或非球面。需说明的是,所述第三驱动件1141和第四驱动件1142可以同时工作,也可以非同时工作。所述第三驱动件1141可以设置于所述第二透光层116面向所述第一透光层111的一侧,也可以设置于所述第二透光层116背离所述第一透光层111的一侧。本申请对此不作限定。
下面以第三驱动件1141设置于第二透光层116靠近第一透光层111的一侧为基础进行示例性说明。
请参照图18,当第三驱动件1141在电场作用下产生压缩形变,且第四驱动件1142在电场作用产生拉伸形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向背离第一透光层111的方向凸出。
请参照图19,当第三驱动件1141在电场作用下产生拉伸形变,且第四驱动件1142在电场作用产生压缩形变时,所述第二表面M2形变为球面且朝向靠近第一透光层111的方向凹陷。
当第三驱动件1141和第四驱动件1142在电场的作用下产生压缩形变时,所述第二表面M2形变为非球面且朝向远离第一透光层111的方向凸出。
当第三驱动件1141和第四驱动件1142在电场的作用下产生拉伸形变时,所述第二表面M2形变为非球面且朝向靠近第一透光层111的方向凹陷。
请结合参照图14至图17,当所述第三驱动件1141和所述第四驱动件1142两者中仅有一个受到电场作用时,所述第二表面M2形变为球面。换而言之,在一种实施方式中,当第三驱动件1141单独受到电场作用,而第四驱动件1142不受电场作用时,第二表面M2形变为球面。在另一种实施方式中,当第四驱动件1142单独受到电场作用,而第三驱动件1141不受电场作用时,第二表面M2形变为球面。需说明的是,在上述两种实施方式中,当第二表面M2形变为球面时,其可以往靠近第一透光层111的方向凹陷(即凹球面),也可以往远离第一透光层111的方向凸出(即凸球面)。
由上述介绍可知,第一透光层111和第二透光层116可以在第一驱动件1131、第二驱动件1132、第三驱动件1141、第四驱动件1142的控制下组合产生多种透镜11类型,比如双凹透镜(见图20)、正透镜(见图21)、双凸透镜(见图22)等。因此,当应用于摄像头组件101时,可带来更广范围的焦距变化,且可适用于多种摄像场景。需说明的是,第一驱动件1131、第二驱动件1132、第三驱动件1141、第四驱动件1142的形状、大小、材料等特征可均相同,在此区分仅是为了便于理解。
可选的,第二致动器114还包括分别连接于第三驱动件1141的相背两侧的第五电极、第六电极。第五电极和第六电极用于形成可使第三驱动件1141产生形变的电场。第二致动器114还包括分别连接于第四驱动件1142的相背两侧的第七电极、第八电极。第七电极和第八电极用于形成可使第四驱动件1142产生形变的电场。第三驱动件1141、第四驱动件1142及其对应电极的相互作用关系请对应参照前面实施例中关于第一驱动件1131、第二驱动件1132及其对应电极作用关系的介绍,在此不再一一赘述。
进一步的,请参照图22,所述透镜11还包括第二透光层116和支撑架115。所述第二透光层116连接于所述介质层112背离所述第一透光层111的一侧。支撑架115具有透光孔K1,透光孔K1贯穿支撑架115的相背两侧,从而使得支撑架115呈封闭环形。介质层112设置于透光孔K1内。所述第一透光层111和所述第二透光层116连接于所述支撑架115的相背两端。第一透光层111和第二透光层116从支撑架115的相背两侧覆盖所述透光孔K1,且所述第一透光层111和所述第二透光层116的周缘连接于所述支撑架115。可以理解的是,对于第一透光层111、第二透光层116、介质层112等部分而言,支撑架115可以起到支撑的作用,使得透镜11成为一个整体,以便于在摄像头组件101中装配和拆卸。
所述支撑架115可以为硅或二氧化硅,如单晶硅、多晶硅、玻璃等。在一些实施例中,支撑架115可以为稳定耐用的金属结构(如不锈钢),也可以为稳定耐用的塑胶材料(如LCP)。在其他的实施方式中,支撑架115的材料还可以同时包含以上所述的各种材料。当用硅或二氧化硅材料时,可以用蚀刻的方法在一个平面型的材料中,蚀刻出一个开口,这个开口作为透光区域并用于设置介质层112。
可选的,第一透光层111和第二透光层116通过所述支撑架115拉紧而始终处于绷紧状态。如此设置,更有利于使第一透光层111和第二透光层116弯曲,从而获得所需曲率的形状。可以理解的是,第一透光层111和第二透光层116在经过若干次弯曲变形后会逐渐松弛,两者松弛后则不能跟随第一致动器113和第二致动器114的驱动而产生相应的弯曲效果。因此,将第一透光层111和第二透光层116设置为绷紧状态,从而可以在一定程度上确保透镜11能够正常发挥自身的调焦功能,以及调焦精确度。
可选的,请参照图23和图24,所述透镜11还包括均呈环状的第一压环117、第二压环118。支撑架115具有相背设置的第一凹槽C1和第二凹槽C2。所述第一凹槽C1和第二凹槽C2均为环形槽。其中,第一压环117用于将第一透光层111压入至第一凹槽C1内,以使对应透光孔K1的第一透光层111绷紧。第二压环118用于将第二透光层116压入至第二凹槽C2内,以使对应透光孔K1的第二透光层116绷紧。
可选的,请参照图25,所述第二透光层116的刚度大于所述第一透光层111的刚度,且所述第二透光层116与所述支撑架115为一体式结构。所谓的一体式结构是指第二透光层116和支撑架115一体式加工而成。可以理解的是,一体式结构既可以提高透镜11的整体强度,又可以提高生产效率。当然,在其他实施方式中,第二透光层116与支撑架115也可以是分体式结构,所谓分体式结构是指第二透光层116与支撑架115分别独立加工而成,然后再装配在一起。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (22)
1.一种透镜,其特征在于,所述透镜包括:
第一透光层,所述第一透光层可弹性弯曲;
介质层,所述介质层具有弹性,且连接于所述第一透光层的一侧;
第一致动器,所述第一致动器包括第一驱动件和第二驱动件,所述第一驱动件设置于所述第一透光层背离所述介质层的一侧,所述第二驱动件设置于所述第一透光层背离所述第一驱动件的一侧,所述第一驱动件和/或所述第二驱动件用于驱动所述第一透光层,以使所述第一透光层弹性弯曲,并通过所述第一透光层带动所述介质层产生弹性形变。
2.如权利要求1所述的透镜,其特征在于,所述第一驱动件和所述第二驱动件为压电材料,当所述第一驱动件和所述第二驱动件受到电场作用时,所述第一驱动件和第二驱动件将产生形变,进而带动所述第一透光层弯曲。
3.如权利要求2所述的透镜,其特征在于,所述第一透光层具有背离所述介质层的第一表面,当所述第一驱动件和所述第二驱动件所受到的电场作用的方向相反时,所述第一表面形变为球面。
4.如权利要求3所述的透镜,其特征在于,当所述第一驱动件在电场的作用下产生拉伸形变,且所述第二驱动件在电场的作用下产生压缩形变时,所述第一表面形变为球面且朝向背离所述介质层的方向凸出。
5.如权利要求3所述的透镜,其特征在于,当所述第一驱动件在电场的作用下产生压缩形变,且所述第二驱动件在电场的作用下产生拉伸形变时,所述第一表面形变为球面且朝向靠近所述介质层的方向凹陷。
6.如权利要求2所述的透镜,其特征在于,所述第一透光层具有背离所述介质层的第一表面,当所述第一驱动件和所述第二驱动件所受到的电场作用的方向相同时,所述第一表面形变为非球面。
7.如权利要求6所述的透镜,其特征在于,当所述第一驱动件和所述第二驱动件都产生压缩形变时,所述第一表面形变为非球面且朝向背离所述介质层的方向凸出。
8.如权利要求6所述的透镜,其特征在于,当所述第一驱动件和所述第二驱动件都产生拉伸形变时,所述第一表面形变为非球面且朝向靠近所述介质层的方向凹陷。
9.如权利要求1-8任意一项所述的透镜,其特征在于,所述透镜还包括第二透光层,所述第二透光层连接于所述介质层背离所述第一透光层的一侧,且所述第二透光层的刚度大于所述第一透光层的刚度。
10.如权利要求1-8任意一项所述的透镜,其特征在于,所述透镜还包括第二透光层和第二致动器,所述第二透光层连接于所述介质层背离所述第一透光层的一侧,所述第二致动器连接于所述第二透光层,所述第二致动器用于驱动所述第二透光层弯曲,并通过所述第二透光层带动所述介质层产生弹性形变。
11.如权利要求10所述的透镜,其特征在于,所述第二透光层具有背离所述介质层的第二表面,所述第二致动器包括第三驱动件,所述第三驱动件为压电材料;当所述第三驱动件受到电场作用时,所述第二表面发生弯曲形变。
12.如权利要求11所述的透镜,其特征在于,所述第三驱动件连接于所述第二透光层面向所述第一透光层的一侧;
当所述第三驱动件在电场作用下产生压缩形变时,所述第二表面形变为球面且朝向背离所述第一透光层的方向凸出;
当所述第三驱动件在电场作用下产生拉伸形变时,所述第二表面形变为球面且朝向靠近所述第一透光层的方向凹陷。
13.如权利要求11所述的透镜,其特征在于,所述第三驱动件连接于所述第二透光层背离所述第一透光层的一侧;
当所述第三驱动件在电场作用下产生拉伸形变时,所述第二表面形变为球面且朝向背离所述第一透光层的方向凸出;
当所述第三驱动件在电场作用下产生压缩形变时,所述第二表面形变为球面且朝向靠近所述第一透光层的方向凹陷。
14.如权利要求11所述的透镜,其特征在于,所述第二致动器还包括第四驱动件,所述第四驱动件为压电材料,所述第三驱动件和所述第四驱动件分别设置于所述第二透光层的相背两侧,当所述第三驱动件和所述第四驱动件都受到电场作用时,所述第二表面形变为球面或非球面。
15.如权利要求14所述的透镜,其特征在于,当所述第三驱动件和所述第四驱动件两者中仅有一个受到电场作用时,所述第二表面形变为球面。
16.如权利要求1所述的透镜,其特征在于,所述透镜还包括第二透光层和支撑架,所述第二透光层连接于所述介质层背离所述第一透光层的一侧,所述第一透光层和所述第二透光层连接于所述支撑架的相背两端。
17.如权利要求16所述的透镜,其特征在于,所述支撑架具有透光孔,所述透光孔用于容纳所述介质层,所述第一透光层和所述第二透光层自所述支撑架的相背两侧覆盖所述透光孔,且所述第一透光层和所述第二透光层的周缘连接于所述支撑架。
18.如权利要求1所述的透镜,其特征在于,所述第一驱动件和所述第二驱动件在所述第一透光层上的投影均为环状。
19.如权利要求1所述的透镜,其特征在于,所述第一驱动件和所述第二驱动件在所述第一透光层上的正投影至少部分重合。
20.一种镜头模组,其特征在于,所述镜头模组包括如权利要求1-19任意一项所述的透镜。
21.一种摄像头组件,其特征在于,所述摄像头组件包括如权利要求20所述的镜头模组。
22.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括如权利要求21所述的摄像头组件。
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