CN203311076U - 晶圆级镜头模组及其阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆级镜头模组及其阵列，晶圆级镜头模组包括叠置且光轴重合的第一镜片和第二镜片、电致变形层、以及抵靠层。电致变形层及抵靠层设置于第一镜片及第二镜片之间，电致变形层夹设于第二镜片和抵靠层之间，抵靠层夹设在电致变形层和第一镜片之间。透过第一镜片的光线可经由电致变形层的透光通孔、抵靠层的透光通孔进入第二镜片，电致变形层能够沿平行第一镜片和第二镜片光轴的变形方向以调整第一镜片和第二镜片的间距。本技术方案的晶圆级镜头模组兼有体积小、可变焦两个特点，且结构简单。另外还设置抵靠层，当外部施加电压给电致变形层时，电致变形层发生形变时，抵靠层起限位作用，避免电致变形层的过度变形而压坏第一镜片。

Description

晶圆级镜头模组及其阵列

技术领域

本实用新型涉及一种镜头模组，尤其涉及一种晶圆级镜头模组及其阵列。

背景技术

随着摄像技术发展，镜头模组与各种便携电子装置如手机，数码相机等的结合，越来越受到消费者的青睐，所以市场对小型化镜头模组的需求增加。目前，小型化的镜头模组多采用晶圆级镜头，其工艺是利用精密压印模具在镜片材料上形成微型镜片阵列，切割成独立的晶圆级镜头(wafer level optics,WLO)，每个晶圆镜头与硅晶圆制成的影像感器电连接、封装，然后切割，得到多个小单元的晶圆级相机模组。虽然每个晶圆级镜头的尺寸非常小，适用于一些便携式电子装置，但传统的变焦驱动器如步进马达、音圈马达不能适用于晶圆级镜头模组，因此这样的镜头模组的焦距无法调节，导致其成像效果一般，不能满足消费者的拍照需求。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种兼有体积小和可变焦两个特点的晶圆级镜头模组及其阵列。

其技术方案为，一种晶圆级镜头模组其包括叠置且光轴重合的第一镜片和第二镜片、电致变形层、以及抵靠层，所述电致变形层及所述抵靠层设置于所述第一镜片及所述第二镜片之间，所述电致变形层夹设于所述第二镜片和所述抵靠层之间，所述抵靠层夹设在电致变形层和所述第一镜片之间；所述电致变形层由人工肌肉材料制成且设有电致变形层透光通孔，抵靠层设有抵靠层透光通孔，且所述电致变形层透光通孔、抵靠层透光通孔的中心轴均与所述第一镜片、所述第二镜片的光轴重合，以使透过所述第一镜片的光线可经由所述电致变形层透光通孔、抵靠层透光通孔进入所述第二镜片，所述电致变形层能够沿平行所述第一镜片和第二镜片光轴的变形方向以调整所述第一镜片和所述第二镜片的间距。

在其中一个实施例中，所述第一镜片具有第一光学部及围绕所述第一光学部的第一支撑部，所述电致变形层具有第一面，所述抵靠层具有相背的第一表面和第二表面，所述第一表面和第一支撑部贴合，所述第二表面和第一面贴合，所述第一表面和所述第二表面相互平行且均垂直于所述镜头模组的光轴。

在其中一个实施例中，所述电致变形层具有第二面，所述第二镜片具有第二光学部及围绕所述第二光学部的第二支撑部，所述第二面与第二支撑部贴合，且所述第一面和所述第二面相互平行且均垂直于所述镜头模组的光轴。

在其中一个实施例中，所述第一面和第二面分别接电源的正负极。

在其中一个实施例中，还包括第一间隔层，所述第一间隔层设有第一间隔层透光通孔，且所述第一间隔层透光通孔的中心与所述第一镜片、第二镜片的光轴重合，所述第一间隔层与所述第一镜片贴合，所述第一间隔层与抵靠层分别位于第一镜片的两侧。

在其中一个实施例中，还包括第二间隔层，所述第二间隔层设有第二间隔层透光通孔，且所述第二间隔层透光通孔的中心与所述第一镜片、第二镜片的光轴重合，所述第二间隔层贴合在第二镜片的表面，所述第二间隔层与电致变形层分别位于第二镜片的两侧。

在其中一个实施例中，所述第一间隔层及所述第二间隔层由硬性塑料或铝制成。

还提供一种晶圆级镜头模组阵列，其包括叠置的第一镜片阵列、第二镜片阵列、电致变形层以及抵靠层，所述第一镜片阵列包括多个第一镜片，所述第二镜片阵列包括多个第二镜片，一个第一镜片对应一个第二镜片，且所述第一镜片和所述第二镜片的光轴重合，所述电致变形层及所述抵靠层设置于所述第一镜片及所述第二镜片之间，所述电致变形层夹设于所述第二镜片和所述抵靠层之间，所述抵靠层夹设在电致变形层和所述第一镜片之间；所述电致变形层电致变形层由人工肌肉材料制成且设有多个电致变形层通孔，抵靠层设有抵靠层透光通孔，所述电致变形层通孔、抵靠层通孔一一对应，每个所述电致变形层通孔、抵靠层通孔的中心轴均与一个所述第一镜片、所述第二镜片的光轴重合，所述电致变形层能够沿平行所述第一镜片阵列和第二镜片阵列光轴的变形方向以调整所述第一镜片阵列和所述第二镜片阵列的间距。

在其中一个实施例中，还包括第一间隔层，第一间隔层开设多个第一间隔层通孔，且每个第一间隔层上的第一间隔层通孔的中心轴和一个第一镜片的光轴、第二镜片的光轴重合，第一间隔层与第一镜片阵列贴合。

在其中一个实施例中，还包括第二间隔层、第二间隔层开设多个第二间隔层通孔，且每个第二间隔层上的第二间隔层通孔的中心轴和一个第一镜片的光轴、第二镜片的光轴重合，第二间隔层与第二镜片阵列贴合。

上述提供的晶圆级镜头模组及其阵列的镜片间夹设有电致变形层，该电致变形层加电压后发生平行光轴方向的形变，使得与之上下连接的镜片或镜片阵列的位置发生移动，从而改变晶圆级镜头模组的焦距，本发明提供的晶圆级镜头模组兼有体积小、可变焦两个特点，且结构简单。另外还设置抵靠层，当外部施加电压给电致变形层时，电致变形层发生形变时，抵靠层起限位作用，避免电致变形层的过度变形而压坏第一镜片。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的晶圆级镜头模组的结构示意图；

图2为图1所示的晶圆级镜头模组的电致变形层加电压后的变化示意图；

图3为本实用新型二实施例提供的晶圆级镜头模组阵列的结构示意图；

附图标记说明

10、晶圆级镜头模组，21、710、第一镜片，210、第一光学部，211、第一支撑部，22、第二镜片，220、第二光学部，221、第二支撑部，30、73、电致变形层，31、电致变形层透光通孔，301、第一面，302、第二面，40、72、抵靠层，41、抵靠层透光通孔，401、第一表面，402、第二表面，50、80、第一间隔层，501、第一间隔层透光通孔，60、90、第二间隔层，601、第二间隔层透光通孔，71、第一镜片阵列，74、第二镜片阵列。

具体实施方式

下面将结合多个附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

请参阅图1和图2，本实用新型第一实施例提供的晶圆级镜头模组10包括一第一镜片21、一第二镜片22、一电致变形层30及一抵靠层40。电致变形层30及抵靠层40设置于第一镜片21及所述第二镜片22之间，其中，电致变形层30夹设于第二镜片22和该抵靠层40之间，抵靠层40夹设在电致变形层30和第一镜片21之间。第一镜片21和第二镜片22是晶圆级镜片。第一镜片21具有第一光学部210和围绕第一光学部210的第一支撑部211。第二镜片22具有第二光学部220和围绕第二光学部220的第二支撑部221。

电致变形层30的中央开设电致变形层透光通孔31，抵靠层40的中央开设抵靠层透光通孔41，以使经过第一镜片21的光线能够到达第二镜片22。第一镜片21、电致变形层30、抵靠层40、和第二镜片22的中心轴重合。

电致变形层30具有相背的第一面301和第二面302，第一面301和抵靠层40贴合，第二面302和第二支撑部221贴合。第一面301和第二面302相互平行且均垂直于镜头模组10的光轴。电致变形层30的第一面301和第二面302分别接电源(图未示)的正负极。

电致变形层30本身设有正负电极(图未示)，将正负电极和外部电路(图未示)连接，该外部电路写有控制程序，该控制程序将根据镜头模组成像的清晰与否增加或减小施加在该电致变形层30上的电压，从而实现自动变焦。该电致变形层30所采用的材料在光轴方向施加电压后所产生的变形发生在光轴方向，即电致变形层30的厚度增加或减小。

电致变形层30由人工肌肉材料制成，特别地，在下述材料中选择其一制成：铁电聚合物(ferroelectric polymers)或电介弹性体(dielectric elastomers)。人工肌肉材料的特点是在通电后会产生可预期的变形，且该变形可恢复可重复、响应时间短，比压电陶瓷(piezoceramics)材料的张力(strain)大。

抵靠层40具有第一表面401和与第一表面401相背的第二表面402，第一表面401和第一镜片21的第一支撑部211贴合，第二表面402和电致变形层30的第一面301贴合。抵靠层透光通孔41的中心轴和第一镜片21、第二镜片22的光轴重合。第一表面301和第二表面302相互平行且均垂直于镜头模组的光轴。当外部提供电压给电致变形层时，电致变形层发生形变时，起限位作用，避免电致变形层的过度变形而压坏第一镜片。

可以理解，电致变形层30、抵靠层40的结构不限于本实施例所示，尤其是当上下镜片的支撑部的结构是斜面、具有多层台阶时，电致变形层30、抵靠层40的结构要与上下镜片的支撑部相配合，以使镜片的间距在各处的位移相同，不会出现偏心。

在图示的实施例中，晶圆级镜头模组10还包括一第一间隔层50、一第二间隔层60，第一间隔层50设有第一间隔层透光通孔501，且第一间隔层透光通孔501的中心与第一镜片21、第二镜片22的光轴重合，第一间隔层50与第一镜片21的第一支撑部211贴合且与该抵靠层40相背，即抵靠层40与第一间隔层50分别位于第一镜片21的两侧。第二间隔层60设有第二间隔层透光通孔601，且第二间隔层透光通孔601的中心与第一镜片21、第二镜片22的光轴重合，第二间隔层60贴合在第二镜片22第二支撑部221的表面且与该电致变形层30相背，即第二间隔层60与电致变形层30分别位于第二镜片22的两侧。第一间隔层50、第二间隔层60为硬性塑料或铝等硬质材料。第一间隔层、抵靠层将第一镜片固定在中间，且电致变形层变形时，抵靠层将向电致变形层施加反作用力，防止电致变形层过度变形压坏第一镜片。在其他实施方式中，也可以不设置第二间隔层，只需要第一间隔层将第一镜片进行保护即可。

请参阅图2，向电致变形层30施加电压后，电致变形层30发生收缩变形从而拉动第二镜片22的沿平行于光轴的方向从实线移动至虚线部分(即所述第二镜片22向所述第一镜片21移动)，调整所述第一镜片21及第二镜片22之间的距离从而实现变焦。当切断电源电压后，第二镜片22又从虚线部分回复至实线部分。

请参阅图3，本实用新型第二实施例提供的晶圆级镜头模组阵列70，该晶圆级晶头模组阵列70包括叠置的第一镜片阵列71、抵靠层72、电致变形层73和第二镜片阵列74。所述电致变形层73及所述抵靠层72设置于所述第一镜片阵列71及所述第二镜片阵列74之间，其中，该电致变形层73夹设于该第二镜片阵列74和该抵靠层72之间，该抵靠层72夹设在电致变形层73和第一镜片阵列71之间。

第一镜片阵列71包括多个第一镜片710，第二镜片阵列73包括多个第二镜片(图未示)，一个第一镜片710对应一个第二镜片，且第一镜片710和第二镜片的光轴重合，电致变形层73，电致变形层73上开设多个电致变形层通孔，每一个电致变形层通孔的中心轴和一个第一镜片710的光轴、第二镜片的光轴重合。抵靠层72也开设多个抵靠层通孔，抵靠层72上的每一个通孔的中心轴和一个第一镜片710的光轴、第二镜片的光轴重合。

电致变形层73由人工肌肉材料制成，特别地，在下述材料中选择其一制成：铁电聚合物(ferroelectric polymers)或电介弹性体(dielectric elastomers)。

在图示的实施例中，晶圆级镜头模组阵列70还包括一第一间隔层80、一第二间隔层90。第一间隔层80上开设多个第一间隔层通孔，第二间隔层90上开设多个第二间隔层通孔，且每个第一间隔层80上的第一间隔层通孔、第二间隔层90上的第二间隔层通孔的中心轴和一个第一镜片710的光轴、第二镜片的光轴重合。第一间隔层80与第一镜片阵列71贴合，第二间隔层90与第二镜片阵列74贴合。第一间隔层、抵靠层将第一镜片固定在中间，且电致变形层变形时，抵靠层将向电致变形层施加反作用力，防止电致变形层过度变形压坏第一镜片。在其他实施方式中，也可以不设置第二间隔层只需要第一间隔层将第一镜片进行保护即可。

上述提供的晶圆级镜头模组及其阵列的镜片间夹设有电致变形层，该电致变形层加电压后发生平行光轴方向的形变，使得与之上下连接的镜片或镜片阵列的位置发生移动，从而改变晶圆级镜头模组的焦距，本实用新型提供的晶圆级镜头模组兼有体积小、可变焦两个特点，且结构简单。另外还设置抵靠层，当外部施加电压给电致变形层时，电致变形层发生形变时，抵靠层起限位作用，避免电致变形层的过度变形而压坏第一镜片。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆级镜头模组，其特征在于，其包括叠置且光轴重合的第一镜片和第二镜片、电致变形层、以及抵靠层，所述电致变形层及所述抵靠层设置于所述第一镜片及所述第二镜片之间，所述电致变形层夹设于所述第二镜片和所述抵靠层之间，所述抵靠层夹设在电致变形层和所述第一镜片之间；所述电致变形层由人工肌肉材料制成且设有电致变形层透光通孔，所述抵靠层设有抵靠层透光通孔，且所述电致变形层透光通孔、抵靠层透光通孔的中心轴均与所述第一镜片、所述第二镜片的光轴重合，以使透过所述第一镜片的光线可经由所述电致变形层透光通孔、抵靠层透光通孔进入所述第二镜片，所述电致变形层能够沿平行所述第一镜片和第二镜片光轴的变形方向以调整所述第一镜片和所述第二镜片的间距。

2.如权利要求1所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，所述第一镜片具有第一光学部及围绕所述第一光学部的第一支撑部，所述电致变形层具有第一面，所述抵靠层具有相背的第一表面和第二表面，所述第一表面和第一支撑部贴合，所述第二表面和第一面贴合，所述第一表面和所述第二表面相互平行且均垂直于所述镜头模组的光轴。

3.如权利要求2所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，所述电致变形层具有第二面，所述第二镜片具有第二光学部及围绕所述第二光学部的第二支撑部，所述第二面与第二支撑部贴合，且所述第一面和所述第二面相互平行且均垂直于所述镜头模组的光轴。

4.如权利要求3所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，所述第一面和第二面分别接电源的正负极。

5.如权利要求1所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，还包括第一间隔层，所述第一间隔层设有第一间隔层透光通孔，且所述第一间隔层透光通孔的中心与所述第一镜片、第二镜片的光轴重合，所述第一间隔层与所述第一镜片贴合，所述第一间隔层与抵靠层分别位于第一镜片的两侧。

6.如权利要求1所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，还包括第二间隔层，所述第二间隔层设有第二间隔层透光通孔，且所述第二间隔层透光通孔的中心与所述第一镜片、第二镜片的光轴重合，所述第二间隔层贴合在第二镜片的表面，所述第二间隔层与电致变形层分别位于第二镜片的两侧。

7.如权利要求5或6所述的晶圆级镜头模组，其特征在于，所述第一间隔层及所述第二间隔层由硬性塑料或铝制成。

8.一种晶圆级镜头模组阵列，其特征在于，其包括叠置的第一镜片阵列、第二镜片阵列、电致变形层以及抵靠层，所述第一镜片阵列包括多个第一镜片，所述第二镜片阵列包括多个第二镜片，一个第一镜片对应一个第二镜片，且所述第一镜片和所述第二镜片的光轴重合，所述电致变形层及所述抵靠层设置于所述第一镜片及所述第二镜片之间，所述电致变形层夹设于所述第二镜片和所述抵靠层之间，所述抵靠层夹设在电致变形层和所述第一镜片之间；所述电致变形层电致变形层由人工肌肉材料制成且设有多个电致变形层通孔，所述抵靠层设有多个抵靠层通孔，所述电致变形层通孔、抵靠层通孔一一对应，每个所述电致变形层通孔、抵靠层通孔的中心轴均与一个所述第一镜片、所述第二镜片的光轴重合，所述电致变形层能够沿平行所述第一镜片阵列和第二镜片阵列光轴的变形方向以调整所述第一镜片阵列和所述第二镜片阵列的间距。

9.如权利要求8所述的晶圆级镜头模组阵列，其特征在于，还包括第一间隔层，所述第一间隔层开设多个第一间隔层通孔，且每个所述第一间隔层上的第一间隔层通孔的中心轴和一个所述第一镜片的光轴、第二镜片的光轴重合，所述第一间隔层与第一镜片阵列贴合。

10.如权利要求8所述的晶圆级镜头模组阵列，其特征在于，还包括第二间隔层、第二间隔层开设多个第二间隔层通孔，且每个所述第二间隔层上的第二间隔层通孔的中心轴和一个所述第一镜片的光轴、第二镜片的光轴重合，所述第二间隔层与第二镜片阵列贴合。

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