專利名稱：可變焦距透鏡、相機模塊以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變焦距透鏡、相機模塊以及電子設(shè)備，并且更具體地，涉及使用液體 介質(zhì)作為光折射介質(zhì)的可變焦距透鏡以及包括該可變焦距透鏡的相機模塊和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在諸如靜態(tài)照相機和視頻便攜式攝像機(video camcorder)的攝像裝置以及內(nèi)置 于移動電話中的相機模塊中，其中一個難題是減小攝像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。另一方面，在 這種攝像裝置和相機模塊中，其中一個高需求的功能是被稱作為光學(xué)變焦功能的焦距改變 功能。然而，在具有光學(xué)變焦功能的現(xiàn)有攝像透鏡(下文中，稱作變焦透鏡)中，通過沿 光軸方向移動變焦透鏡中由玻璃、樹脂或者任何其他合適材料所制成的多個固定焦距透鏡 來改變焦距。因此，現(xiàn)有變焦透鏡通常需要在其中設(shè)置透鏡移動空間，從而造成減小尺寸的 困難。即，在現(xiàn)有攝像裝置或者相機模塊中，增加光學(xué)變焦功能和減小攝像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的 尺寸是此消彼長的。為了解決上述問題，可設(shè)想使用可變焦距透鏡來作為變焦透鏡。形成具有可變焦 距透鏡的變焦透鏡消除了在變焦透鏡中對透鏡移動空間的需要，從而解決了上述問題。作為這種類型的可變焦距透鏡，已經(jīng)提出了使用液體作為光折射介質(zhì)的可變焦距 透鏡(例如，參見JP-A-2000-81504)。在JP-A-2000-81504中所提出的可變焦距透鏡中，通 過向其中密封了液體的容器施加壓力以使液體變形，來使透鏡表面變形，從而調(diào)節(jié)焦距。在已經(jīng)提出的另一技術(shù)中，將使用液體作為折射介質(zhì)的現(xiàn)有可變焦距透鏡用在廣 角增距鏡(wide converter)中(例如，參見 JP-A-2008-185627)。JP-A-2008-185627 提出 了通過驅(qū)動例如外部泵機構(gòu)以改變可變焦距透鏡的液體填充量來使透鏡表面變形的方法。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在攝像裝置或者相機模塊中，可以通過利用使用液體作為光折射介質(zhì) 的可變焦距透鏡(液體透鏡)來實現(xiàn)減小攝像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的尺寸和增加光學(xué)變焦功能的 兩個目標(biāo)。因此，在這種類型的可變焦距透鏡中，期望開發(fā)包括優(yōu)選的驅(qū)動機構(gòu)的可變焦距 透鏡。如上所述，作為用于驅(qū)動液體透鏡的方法，JP-A-2008-185627已經(jīng)提出了用于通 過改變透鏡的液體填充量來改變透鏡表面形狀的驅(qū)動方法。然而，在JP-A-2008-185627 中，用于實現(xiàn)驅(qū)動方法的機構(gòu)(諸如泵機構(gòu))設(shè)置在液體透鏡的外部；液體透鏡本身不包括 該驅(qū)動機構(gòu)。此外，JP-A-2008-185627沒有描述外部泵機構(gòu)的具體構(gòu)造。
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因此，期望提供一種使用液體介質(zhì)作為光折射介質(zhì)并且包括驅(qū)動機構(gòu)的可變焦距 透鏡，該驅(qū)動機構(gòu)改變透鏡的液體介質(zhì)的填充量來使透鏡表面變形。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了一種包括透鏡部和液體介質(zhì)容器的可變焦距透 鏡。該透鏡部包括一對光透射構(gòu)件，其中至少一個是可變形的；以及光透射液體介質(zhì)，其密 封在這對光透射構(gòu)件之間。液體介質(zhì)容器包括與透鏡部連通并且填充有液體介質(zhì)的腔體， 并且通過改變該腔體的體積以調(diào)節(jié)填充透鏡部的液體介質(zhì)的量，來使一個可變形光透射構(gòu) 件或者一對光透射構(gòu)件的表面形狀改變。文中所使用的“液體介質(zhì)”不僅包括液體而且包括諸如凝膠狀介質(zhì)的流體介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的相機模塊包括根據(jù)本發(fā)明的上述實施方式的可變焦 距透鏡；以及攝像器，將通過可變焦距透鏡入射的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號。根據(jù)本發(fā)明又一實施方式的電子設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的上述實施方式的可變焦 距透鏡；攝像器，將通過可變焦距透鏡入射的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號；以及控制器，驅(qū)動 并且控制可變焦距透鏡。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡包括液體介質(zhì)容器，并且通過改 變置于該液體介質(zhì)容器中并存儲液體介質(zhì)的腔體的體積來使一個或多個可變形光透射構(gòu) 件的表面(透鏡表面)的形狀變形。即，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了一種可變焦距透鏡， 其包括通過改變透鏡部內(nèi)的液體介質(zhì)的填充量來使透鏡表面變形的驅(qū)動機構(gòu)。由于根據(jù)本發(fā)明實施方式的相機模塊和電子設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可 變焦距透鏡，所以減小了裝備在相機模塊和電子設(shè)備中的攝像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。


圖1示出了根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡的示意性截面構(gòu)造；圖2是根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡的透鏡本體的外部透視圖；圖3A是當(dāng)從前面觀察時的用于根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡中的梯形隔膜 的外部透視圖，并且圖3B是從背面觀察的梯形隔膜的外部透視圖；圖4描述了根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡的動作；圖5描述了根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡的動作；圖6A和圖6B示意性地描述了對用在根據(jù)第一實施方式的可變焦距透鏡中的梯形 隔膜的負(fù)載特性的評價；圖7A和圖7B示意性地描述了對平坦隔膜的負(fù)載特性的評價；圖8示出了隔膜的負(fù)載特性的評價結(jié)果；圖9示出了根據(jù)變形例的隔膜的示意性構(gòu)造；圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的攝像裝置的示意性框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的移動通信終端的示意性框圖。
具體實施例方式以下將參照附圖以下面的順序，來描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡和包 括可變焦距透鏡的電子設(shè)備的具體實例。本發(fā)明不限于以下所述的實施方式。1.第一實施方式可變焦距透鏡的示例性基本構(gòu)造
2.第二實施方式包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡的電子設(shè)備的示例 性構(gòu)造3.第三實施方式包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡的另一電子設(shè)備的 示例性構(gòu)造<1.第一實施方式>[可變焦距透鏡的構(gòu)造]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的可變焦距透鏡的示意性截面構(gòu)造。可變焦 距透鏡1包括透鏡本體10和驅(qū)動并控制可變焦距透鏡1的焦距的驅(qū)動器20。本實施方式 的可變焦距透鏡1為使用液體介質(zhì)作為光折射介質(zhì)的液體透鏡。首先，將參照圖1和圖2來描述透鏡本體10的構(gòu)造。圖2是透鏡本體10的外部 透視圖。透鏡本體10包括殼體11、密封構(gòu)件12、液體透鏡部(透鏡部)13、固定構(gòu)件16以 及液體容器(液體介質(zhì)容器)17。殼體11為在其中具有空腔的箱狀構(gòu)件，并且殼體11的一個表面(圖1和圖2中 的上表面)具有圓形開口部11a，密封構(gòu)件12附接至該圓形開口部。殼體11的另一表面 (圖1和圖2中的下表面)具有圓形開口部11b，后述的透明膜14附接至該圓形開口部；以 及大致矩形開口部lld，后述的隔膜18附接至該大致矩形開口部。開口部llb(透明膜14 附接至其)形成在面對開口部Ila(密封構(gòu)件12附接至其)的區(qū)域中。殼體11具有形成在其中的導(dǎo)管部(channel) 11c，液體透鏡部13通過該導(dǎo)管部與 液體容器17相連通。本實施方式將參照設(shè)置有一個導(dǎo)管部Ilc的情況來描述，但本發(fā)明不 限于此。可選地，可以在殼體11中設(shè)置多個導(dǎo)管部11c。密封構(gòu)件12 (光透射構(gòu)件)固定在殼體11的開口部Ila處，并且對液體介質(zhì)15 進(jìn)行密封。密封構(gòu)件12可以例如由透明蓋玻片、固定透鏡或者透明膜形成。在本實施方式 中，使用固定透鏡作為密封構(gòu)件12。密封構(gòu)件12具有面向液體透鏡部13的凸面和遠(yuǎn)離液 體透鏡部13的凹面。密封構(gòu)件12并不必須以這種方式來形成，而可以根據(jù)應(yīng)用和其他因 素來適當(dāng)?shù)馗淖?。密封?gòu)件12可以由對于通過可變焦距透鏡1的光的波長頻帶具有所需 透射率的任何材料制成。液體透鏡部13由透明膜14(光透射構(gòu)件)和密封在透明膜14和密封構(gòu)件12之 間的液體介質(zhì)15形成。透明膜14通過使用固定構(gòu)件16而固定至殼體11的開口部lib的端部，從而所固 定的透明膜14對液體介質(zhì)15進(jìn)行密封。透明膜14的表面(透鏡表面)根據(jù)密封在透明 膜14和密封構(gòu)件12之間的液體介質(zhì)15的量(體積)而變形。具體地，由于透明膜14通 過使用固定構(gòu)件16而固定至殼體11的開口部lib的端部，所以透明膜14的表面以開口部 lib作為固定端、根據(jù)透明膜14與密封構(gòu)件12之間的空間內(nèi)的液體介質(zhì)15的填充量，而在 凹形和凸形之間的范圍內(nèi)變形。透明膜14可以由任何這樣的材料制成，這些材料不僅可以根據(jù)密封在透明膜14 和密封構(gòu)件12之間的液體介質(zhì)15的量的改變而進(jìn)行所需量的變形，而且對于通過可變焦 距透鏡1的光的波長頻帶具有所需透射率。具體地，透明膜14可以例如由透明薄膜形成， 或者例如由彈性體制成的彈性膜形成?？蛇x地，透明膜14可以由薄板形成，該薄板例如由 玻璃或者透明塑料樹脂制成。
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液體介質(zhì)15例如由液體或者流體材料(諸如凝膠狀材料)制成，這些材料對于通 過可變焦距透鏡1的光的波長頻帶具有所需透射率。此外，液體介質(zhì)15優(yōu)選地由高非揮發(fā) 性材料制成。具有上述特性的液體介質(zhì)15可以為硅油或者任何其他合適的光透射液體?？?慮到應(yīng)用、折射率在透鏡界面處的必然偏差以及其他因素來適當(dāng)?shù)剡x擇液體介質(zhì)15。液體容器17主要由附接至殼體11的開口部Ild的隔膜18、以及由隔膜18和面向 隔膜18的殼體11的內(nèi)壁lie所限定的液體腔19形成。液體腔19填充有液體介質(zhì)15，并 且經(jīng)由導(dǎo)管部Ilc與液體透鏡部13的內(nèi)部相連通。S卩，在本實施方式的可變焦距透鏡1中，液體介質(zhì)15密封在透鏡本體10中由殼體 11的內(nèi)壁、密封構(gòu)件12、透明膜14以及隔膜18所限定的空間內(nèi)。在本實施方式中以實例 的方式呈現(xiàn)了具有導(dǎo)管部Ilc的構(gòu)造，但本發(fā)明不限于此?？蛇x地，可以使用液體腔19直 接與液體透鏡部13的內(nèi)部相連通而不使用導(dǎo)管部Ilc的結(jié)構(gòu)。隔膜18響應(yīng)于由驅(qū)動器20所施加的壓力而變形，并改變液體腔19的體積。體積 變化改變了液體透鏡部13內(nèi)的液體介質(zhì)15的填充量(體積)，并因此使透明膜14變形。 后文將詳細(xì)描述該動作。圖3A和圖3B示出了用于本實施方式中的隔膜18的示意性構(gòu)造。圖3A是從前面 (從圖1中的液體介質(zhì)15)觀察的隔膜18的外部透視圖，而圖3B是從后面(從圖1中的驅(qū) 動器20)觀察的隔膜18的外部透視圖。隔膜18由具有底部且為筒狀的隔膜本體18a和設(shè)置在隔膜本體18a的開口部18c 處的固定部18b形成。隔膜18的開口部18c具有大致矩形形狀，其兩個端邊側(cè)為圓弧形。 隔膜18的開口部18c的面積被構(gòu)造為大于隔膜本體18a底部的面積。換而言之，本實施方 式中的隔膜18為一側(cè)開口的大致梯形箱狀構(gòu)件。因此，下文中，將本實施方式中的隔膜18 稱作梯形隔膜18。隔膜18的形狀可以根據(jù)應(yīng)用、透鏡本體10的形狀以及其他因素來適當(dāng) 地改變。梯形隔膜18可以由當(dāng)通過驅(qū)動器20施加壓力時可變形的任何材料制成。梯形隔 膜18可以例如由柔性橡膠材料(EPDM 三元乙丙橡膠)、腈橡膠(NBR 丁腈橡膠)或者丁基 橡膠(IIR 異丁橡膠)制成?？蛇x地，梯形隔膜18例如可以由可變形片(薄膜)或者柔性 成型塑料樹脂材料制成。將參照圖1來描述驅(qū)動器20的構(gòu)造。驅(qū)動器20包括殼體21、壓制構(gòu)件22和驅(qū)動 壓制構(gòu)件22的驅(qū)動致動器23。在本實施方式中，透鏡本體10的殼體11的一部分以這樣的 方式連接至驅(qū)動器20的殼體21的一部分，使驅(qū)動器20固定至透鏡本體10的液體腔19的 下部。驅(qū)動致動器23驅(qū)動壓制構(gòu)件22，從而該壓制構(gòu)件向梯形隔膜18的底部施加壓力。 壓制構(gòu)件22的末端附接至梯形隔膜18的底部。在本實施方式中，驅(qū)動致動器23在與梯形 隔膜18的底部表面垂直的方向上(圖1中的豎直方向上)移動壓制構(gòu)件22，以使梯形隔膜 18變形。壓制構(gòu)件22包括用于保持后述的驅(qū)動致動器23的棒狀構(gòu)件23a的保持器22a。 保持器22a可以例如由V形槽和面向該槽的金屬部形成。驅(qū)動致動器23在與梯形隔膜18的底部表面垂直的方向上(圖1中的豎直方向 上)驅(qū)動壓制構(gòu)件22。將參照把稱為SIDM (平滑沖擊驅(qū)動機構(gòu))的致動器用作驅(qū)動致動器 23的情況，來描述本實施方式。
驅(qū)動致動器23包括棒狀構(gòu)件23a、附接至棒狀構(gòu)件23a的壓電器件23b (壓電致動 器)和驅(qū)動壓電器件23b的超聲波電機(未示出)。驅(qū)動致動器23的棒狀構(gòu)件23a被插入 到壓制構(gòu)件22的保持器22a中并且固定于此。超聲波電機驅(qū)動壓電器件23b，以使棒狀構(gòu) 件23a在其軸向上產(chǎn)生超聲波振動。在該動作中，利用在壓制構(gòu)件22的保持器22a與棒狀 構(gòu)件23a之間所產(chǎn)生的摩擦和壓制構(gòu)件22的慣性來使壓制構(gòu)件22沿著棒狀構(gòu)件23a的軸 向移動。已經(jīng)參照將SIDM用作驅(qū)動致動器23的情況而描述了本實施方式，但本發(fā)明不限 于此?？梢允褂媚軌蛟谪Q直方向上驅(qū)動壓制構(gòu)件22的任何致動器。可使用的實例可以包 括使用電動機來使導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)的致動器和使用音圈的電磁線性致動器。[可變焦距透鏡的動作]將參照圖4和圖5來描述當(dāng)本實施方式的可變焦距透鏡1被驅(qū)動時的動作。圖4 示出了當(dāng)朝向液體介質(zhì)15推動梯形隔膜18時可變焦距透鏡1是怎樣動作的，并且圖5示 出了當(dāng)朝向驅(qū)動器20拉動梯形隔膜18時可變焦距透鏡1是怎樣動作的。首先，考慮這樣的狀態(tài)(下文中，稱作初始狀態(tài))，其中，液體透鏡部13以如下方式 填充有液體介質(zhì)15，其中液體透鏡部13的透明膜14通過將梯形隔膜18的底部表面升高至 殼體11的開口部Ild的附近(升高到固定部18b的高度)而具有平坦表面(平坦透鏡表 面)°驅(qū)動致動器23進(jìn)一步將壓制構(gòu)件22從初始狀態(tài)朝向液體介質(zhì)15 (圖4中的虛箭 頭)移動，以朝向液晶介質(zhì)15抬高梯形隔膜18的底部表面。在這種情況下，液體腔19的體 積減小，并且與體積減小相對應(yīng)的液體介質(zhì)15通過導(dǎo)管部Ilc流到液體透鏡部13 (在密封 構(gòu)件12和透明膜14之間)中(圖4中的空心箭頭)。結(jié)果，填充液體透鏡部13的液體介 質(zhì)15的量增大，并且液體透鏡部13的透明膜14從透鏡本體10向外突出(圖4中的粗實 線箭頭)。由于透明膜14的外邊緣通過使用固定構(gòu)件16而固定至殼體11的開口部11b， 因此透明膜14的形狀變?yōu)橥剐?圖4中所示的狀態(tài))。相反地，驅(qū)動致動器23將壓制構(gòu)件22從初始狀態(tài)移動遠(yuǎn)離液體介質(zhì)15 (圖5中 的虛線箭頭)，以降低梯形隔膜18的底部表面。在這種情況下，液體腔19的體積增大，并且 與體積增大相對應(yīng)的液體介質(zhì)15通過導(dǎo)管部Ilc而從液體透鏡部13的內(nèi)部流到液體腔19 中(圖5中的空心箭頭)。結(jié)果，填充液體透鏡部13的液體介質(zhì)15的量減小，并且朝向液 體介質(zhì)15來拉動液體透鏡部13的透明膜14(圖5中的粗實線箭頭)。由于透明膜14的外 邊緣通過使用固定構(gòu)件16而固定至殼體11的開口部11b，所以透明膜14的形狀變?yōu)榘夹?(圖5中所示的狀態(tài))。由此，在本實施方式的可變焦距透鏡1中，與透鏡本體10 —體形成 的驅(qū)動器20改變了透明膜14的形狀(透鏡表面的形狀)。如上所述，在本實施方式的可變焦距透鏡1中，可以通過使用驅(qū)動器20調(diào)節(jié)液體 腔19的體積，來控制液體透鏡部13的透鏡表面的形狀(諸如曲率)。在本實施方式的可變焦距透鏡1中，如圖5所示，可以通過使用驅(qū)動致動器23連 同壓制構(gòu)件22降低梯形隔膜18的底部，而使液體透鏡部13的透鏡表面為凹形，從而減小 透鏡厚度。即，可以在本實施方式中容易地形成更薄的透鏡。例如，迄今為止，當(dāng)制造例如 玻璃或者塑料材料的固體凹透鏡時，由于制造約束和其他因素，凹透鏡的最薄部分的厚度 幾乎無法等于或小于0. 5mm。相反地，本實施方式允許容易地形成諸如薄凹透鏡。
[隔膜的負(fù)載特性]已經(jīng)參照將梯形隔膜18用作用于調(diào)節(jié)如圖4和圖5所示的液體腔19的體積的可 變形構(gòu)件的情況而描述了本實施方式，但本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用、透鏡本體10的 形狀以及其他因素來使用具有任何形狀的隔膜。在各種隔膜中，當(dāng)使用具有面積小于開口 部面積的底部表面的箱狀隔膜(具有底部的筒狀隔膜)時，與梯形隔膜18 —樣，與其他類 型的隔膜相比可以減小用于使隔膜變形的驅(qū)動力(負(fù)載)。下文將更具體地描述通過減小 驅(qū)動力所提供的優(yōu)點。圖6A和圖6B示意性地示出了在本實施方式中所執(zhí)行的用于測量梯形隔膜18加 有負(fù)載時的特性的方法。圖6A示出了具有開口部31a的殼體31、梯形隔膜18以及用于測 量梯形隔膜18的負(fù)載特性的壓制構(gòu)件30的布局圖。圖6B示出了當(dāng)從在圖6A中的壓制構(gòu) 件30觀察時的壓制構(gòu)件30與殼體31的開口部31a之間的位置關(guān)系。在圖6A和圖6B所示的實例中，梯形隔膜18具有以下尺寸底部長度=6. 5mm，底 部寬度=1. 5mm，底部的各端邊側(cè)的曲率半徑=0. 5mm，深度=1. 5mm，包括開口部的端面的 長度=7. 5mm，包括開口部的端面的寬度=2. 5mm,以及包括開口部的端面的各端邊側(cè)的曲 率=1mm。梯形隔膜18由EPDM制成并具有0. Imm的厚度。壓制構(gòu)件30的上表面和梯形隔 膜18的底部具有相同的形狀，并且殼體31的開口部31a和梯形隔膜18的開口部具有相同 的形狀。以下面的步驟測量梯形隔膜18的負(fù)載特性首先，將梯形隔膜18以這樣的方式設(shè) 置在殼體31上，使得包括梯形隔膜18的開口部的端面抵住殼體31的開口部31a。然后，將 壓制構(gòu)件30設(shè)置在梯形隔膜18的底部上。下文中，從梯形隔膜18沒有變形的狀態(tài)(如圖 6A所示的預(yù)變形狀態(tài))開始，使用壓制構(gòu)件30將梯形隔膜18的底部朝殼體31推動3mm。 此時，測量梯形隔膜18被推動的量與在推動過程中施加給壓制構(gòu)件30的負(fù)載之間的關(guān)系。當(dāng)將梯形隔膜18的底部朝向殼體31推動3mm時，梯形隔膜18取代了約30mm3的 體積。此外，當(dāng)將梯形隔膜18的底部朝殼體31推動3mm時，梯形隔膜18的形狀相對于殼 體31的表面變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的預(yù)變形形狀(圖6A中所示的狀態(tài))。下文中，從將梯形隔膜18的底部朝殼體31推動3mm的狀態(tài)開始，壓制構(gòu)件30用 于將梯形隔膜18的底部拉回到梯形隔膜18的預(yù)變形狀態(tài)。此時，測量梯形隔膜18被拉動 的量與在拉動過程中施加給壓制構(gòu)件30的負(fù)載之間的關(guān)系。在上述負(fù)載特性的評價中，還測量了用作隔膜的平坦橡膠膜的負(fù)載特性。圖7A和 圖7B示意性地示出了怎樣測量平坦橡膠膜的負(fù)載特性。圖7A示出了具有開口部37a的殼 體37、平坦橡膠膜35以及用于測量平坦橡膠膜35的負(fù)載特性的壓制構(gòu)件36的布局圖。圖 7B示出了當(dāng)從圖7A中的壓制構(gòu)件36觀察時的壓制構(gòu)件36與殼體37的開口部37a之間的 位置關(guān)系。在圖7A和圖7B中所示的實例中，平坦橡膠膜35的厚度為100 μ m。由平坦橡膠膜 35抵住的殼體37的開口部37a的形狀為具有6. 8mm直徑的圓，并且壓制構(gòu)件36的上表面 的形狀為具有3. 6mm直徑的圓。在測量時，壓制構(gòu)件36設(shè)置在開口部37a的中心處。在測量平坦橡膠膜35的負(fù)載特性時，首先，使用壓制構(gòu)件36在遠(yuǎn)離殼體37的方 向上拉動平坦橡膠膜35，以使平坦橡膠膜35與壓制構(gòu)件36之間的接觸表面離開殼體37的 表面以間隔0. 7mm。從這種狀態(tài)開始，使用壓制構(gòu)件36而朝向殼體37的開口部37a推動平
8坦橡膠膜35，并且測量平坦橡膠膜35被壓制的量與在壓制過程中施加給壓制構(gòu)件36的負(fù) 載之間的關(guān)系。在該步驟中，推動平坦橡膠膜35，直到平坦橡膠膜35與壓制構(gòu)件36之間的 接觸表面在殼體37內(nèi)部而距離殼體37的表面0. 7mm。由此，與梯形隔膜18的負(fù)載特性的 評價一樣，平坦橡膠膜35也取代了約30mm3的體積。圖8示出了如上所述的測量出的梯形隔膜18和平坦橡膠膜35的負(fù)載特性。在圖 8中所示的特性中，水平軸表示通過梯形隔膜18或者平坦橡膠膜35所改變的體積，而垂直 軸表示施加給壓制構(gòu)件的負(fù)載。在圖8中，通過連接的實心測量點所表示的特性代表梯形 隔膜18的負(fù)載特性，并且通過連接的空心矩形測量點所表示的特性代表平坦橡膠膜35的 負(fù)載特性。圖8示出了由實線和虛線所表示的兩種類型的梯形隔膜18的負(fù)載特性。當(dāng)朝向 殼體31推動預(yù)變形梯形隔膜18時，得到由實線所表示的梯形隔膜18的負(fù)載特性。當(dāng)將已 推入殼體31中的梯形隔膜18拉回到預(yù)變形狀態(tài)時，得到由圖8中的虛線所表示的梯形隔 膜18的負(fù)載特性。圖8中所示的負(fù)載特性清楚地示出了在梯形隔膜18情況下取代約30mm3體積所 需的負(fù)載小于在平坦橡膠膜35情況下的負(fù)載。其原因是，當(dāng)壓制構(gòu)件推動或者拉動如本實 施方式中那樣的梯形箱狀隔膜時所產(chǎn)生的反作用力小于當(dāng)使用平坦隔膜時所產(chǎn)生的反作 用力。如上所述，當(dāng)將梯形隔膜18用作用于調(diào)節(jié)如本實施方式中那樣的透鏡表面的形 狀的可變形構(gòu)件時，可以通過更小的驅(qū)動力來驅(qū)動透鏡。只要該隔膜為具有面積小于開口 部面積的底部的筒狀隔膜，就可以通過具有任何形狀的隔膜來提供這種有利效果。例如，通 過使用具有底部的筒狀隔膜和開口部(它們各自為例如圓形、橢圓形或者多邊形)來提供 上述有利效果。[變形例]在上述第一實施方式的梯形隔膜18中，梯形隔膜18的將底部(其與壓制構(gòu)件相 接觸)連接至固定部18b的部分(即，梯形隔膜18的側(cè)壁部)具有線性截面形狀，但側(cè)壁 部的截面形狀在本發(fā)明中并不必須為線性。例如，可以將隔膜的側(cè)壁部構(gòu)造為具有折疊形 狀。在變形例中，將描述由此構(gòu)造的隔膜的實例。圖9示出了根據(jù)變形例的隔膜的示意性構(gòu)造。在根據(jù)變形例的隔膜40中，隔膜40 的將底部40a (其與壓制構(gòu)件相接觸)連接至固定部40c的側(cè)壁部40b具有U形截面形狀。 即，根據(jù)變形例的側(cè)壁部40b在隔膜40的底部40a與固定部40c之間彎曲一次。此外，通 過這樣的方式來構(gòu)造根據(jù)變形例的隔膜40，使得隔膜40的底部40a的表面基本上與固定部 40c (殼體45)的表面齊平。如上所述，在第一實施方式中，為了使梯形隔膜18達(dá)到初始狀態(tài)，使用驅(qū)動器20 朝液體介質(zhì)15推動梯形隔膜18的底部，以使梯形隔膜18的底部與梯形隔膜18的固定部 18b齊平。即，在第一實施方式中，通過向梯形隔膜18施加負(fù)載以使梯形隔膜18變形而實 現(xiàn)圖9中所示的狀態(tài)。相反，與第一實施方式不同，由于通過預(yù)先彎曲側(cè)壁部40c來制作根據(jù)變形例的 隔膜40，所以無需施加給隔膜40的任何負(fù)載就可以使隔膜40達(dá)到其初始狀態(tài)。此外，在第一實施方式中，由于梯形隔膜18被設(shè)計為使得通過推動或者拉動梯形
9隔膜18來使其形狀反轉(zhuǎn)，所以當(dāng)反轉(zhuǎn)形狀時，梯形隔膜18的底部依賴于側(cè)壁部的彈性、狀 態(tài)以及其他因素而可能無法平滑地移動。相反，由于通過使用壓模(die)使側(cè)壁部40c預(yù) 先彎曲來制作根據(jù)變形例的隔膜40，所以消除了在反轉(zhuǎn)隔膜的形狀時所產(chǎn)生的上述問題， 從而可以平滑地移動底部40a。<2.第二實施方式>將參照包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡的示例性電子設(shè)備來描述第二 實施方式。將參照根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡裝備在諸如靜態(tài)照相機和視頻便攜 式攝像機的攝像裝置中的情況來進(jìn)行描述。圖10是根據(jù)本實施方式的攝像裝置的示意性框圖。根據(jù)本實施方式的攝像裝置 100包括攝像光學(xué)系統(tǒng)101、攝像器件102 (攝像器)、圖像信號處理器103、圖像信號記錄/ 再生單元104、內(nèi)部存儲器105、顯示單元106以及控制器107。以上所述的各個組件的功能 和構(gòu)造如下攝像光學(xué)系統(tǒng)101捕捉對象光并且將該光聚焦在攝像器件102的攝像面(成像 面，未示出)上。攝像光學(xué)系統(tǒng)101包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡101a?？勺?焦距透鏡IOla可以為根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡。例如，可以使用例如在第一實 施方式或者其變形例中所述的可變焦距透鏡。攝像器件102將通過攝像光學(xué)系統(tǒng)101所聚焦的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號。攝像 器件102的輸出端子連接至圖像信號處理器103的輸入端子，并且攝像器件102將所生成 的圖像信號輸出至圖像信號處理器103。攝像器件102可以為諸如CCD (電荷耦合器件)圖 像傳感器和CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的各種圖像傳感器中的任一種。圖像信號處理器103對于從攝像器件102輸入的圖像信號執(zhí)行預(yù)定圖像處理，諸 如校正和去噪。圖像信號處理器103的輸出端子連接至圖像信號記錄/再生單元104的輸 入端子，并且圖像信號處理器103將經(jīng)過圖像處理的信號輸出至圖像信號記錄/再生單元 104。圖像信號記錄/再生單元104包括諸如微型計算機(CPU 中央處理單元)的計算 電路，并且控制從圖像信號處理器103輸入的圖像信號的記錄和/或再生。具體地，圖像信 號記錄/再生單元104連接至內(nèi)部存儲器105，并且當(dāng)期望記錄圖像信號時，將從圖像信號 處理器103所輸入的圖像信號輸出至內(nèi)部存儲器105。此外，圖像信號記錄/再生單元104 連接至顯示單元106，并當(dāng)期望再生和顯示圖像信號時，將從圖像信號處理器103所輸入的 圖像信號輸出至顯示單元106。內(nèi)部存儲器105可以由例如HDD(硬盤驅(qū)動器)、半導(dǎo)體存儲器或光盤形成。內(nèi)部 存儲器105存儲從圖像信號記錄/再生單元104所輸入的圖像信號。顯示單元106將從圖像信號記錄/再生單元104所提供的圖像信號轉(zhuǎn)換為以可在 顯示監(jiān)視器上顯示的格式所表示的信號，并隨后在其上顯示該圖像信號。顯示單元106不 僅包括顯示監(jiān)視器，而且包括驅(qū)動該顯示監(jiān)視器的監(jiān)視器驅(qū)動器。該顯示監(jiān)視器可以例如 由LCD(液晶顯示器)或者有機EL(電致發(fā)光)面板形成。控制器107控制攝像裝置100中的各個組件的動作?？刂破?07還控制可變焦距 透鏡IOla的動作，具體地，例如，基于當(dāng)操作變焦按鈕時所生成的操作信號(與焦距相對應(yīng) 的信號)，可以控制可變焦距透鏡IOla的液體透鏡部的透鏡表面(折射表面)的形狀(曲
10率)。如上所述，在本發(fā)明的攝像裝置100中，將根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡 IOla用在攝像光學(xué)系統(tǒng)101中，從而可以減小攝像光學(xué)系統(tǒng)101的尺寸。<3.第三實施方式>已經(jīng)參照通過裝備有根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡的電子設(shè)備的實例來 展示電子設(shè)備的情況而描述了第二實施方式，但本發(fā)明不限于此?？梢詫⒏鶕?jù)本發(fā)明實施 方式的可變焦距透鏡裝備在諸如個人計算機和PDA(個人數(shù)字助理)的具有攝像功能(相 機模塊)的移動通信終端和信息終端中。將參照根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡裝備在包括相機模塊的移動通信終 端中的情況，來描述第三實施方式。本文中所使用的移動通信終端是所謂的移動電話，即與 無線電話的基站進(jìn)行無線通信的終端。[移動通信終端的構(gòu)造]圖11是根據(jù)本實施方式的移動通信終端的示意性框圖。移動通信終端200包括 控制器201、R0M(只讀存儲器)202、RAM(隨機存取存儲器)203、天線204、通信控制器205、 顯示控制器206以及顯示器207。該移動通信終端200還包括相機模塊208和相機控制器 209(控制器)。該移動通信終端200還包括音頻處理器211，在通話期間對于音頻數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換；揚聲器212，用于在通話期間輸出音頻；以及麥克風(fēng)213，用于在通話期間接收 音頻。該移動通信終端200還包括存儲卡接口 214、存儲卡215、操作單元216、紅外線接口 217以及紅外線通信單元218。如圖11所示，上述組件經(jīng)由信號總線210直接或間接地彼 此電連接。上述各個組件的功能和構(gòu)造如下控制器201由CPU或者任何其他合適的計算控制單元形成，并且控制整個移動通 信終端200的動作。具體地，控制器201讀取存儲在ROM 202中的控制程序，將該控制程序 在RAM 203中反歸檔(展開，imarchive)，并且經(jīng)由信號總線210來控制整個移動通信終端 200的動作。通信控制器205經(jīng)由天線204將發(fā)送信號(transmission signal)發(fā)送至移動電 話基站(未示出)，并且從移動電話基站(未示出)接收接收信號。通信控制器205還調(diào) 制發(fā)送至移動電話基站的無線電波，并且解調(diào)從移動電話基站接收的無線電波。具體地，通 信控制器205對所接收的音頻信息執(zhí)行預(yù)定處理，并且在音頻通話模式下經(jīng)由音頻處理器 211將處理后的信號輸出至揚聲器212。通信控制器205還經(jīng)由音頻處理器211獲取通過 麥克風(fēng)213所收集的音頻，對所獲取的信息執(zhí)行預(yù)定處理，并且然后經(jīng)由天線204來發(fā)送處 理后的信號。顯示控制器206將經(jīng)由信號總線210提供的圖像信號轉(zhuǎn)換為以可在顯示器207上 顯示的格式所表示的信號，并且將轉(zhuǎn)換后的信號輸出至顯示器207。顯示器207可以例如由 IXD (液晶顯示器)或者有機EL (電致發(fā)光)面板形成，并且將從顯示控制器206所提供的 信號作為圖像而顯示在顯示屏幕上。相機模塊208捕捉對象光，使光聚焦，并且將聚焦的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號。然 后，相機模塊208將圖像信號輸出至相機控制器209。該相機模塊208包括攝像光學(xué)系統(tǒng) (未示出)，該攝像光學(xué)系統(tǒng)包括可變焦距透鏡208a和攝像器件208b (攝像器)。
可以將根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡用作可變焦距透鏡208a。例如，可以 使用例如在第一實施方式或者其變形例中所述的可變焦距透鏡。攝像器件208b將通過攝 像光學(xué)系統(tǒng)所聚焦的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號。攝像裝置208b可以為諸如CCD圖像傳感 器和CMOS傳感器的各種類型的圖像傳感器中的任一種。存儲卡215例如可以由半導(dǎo)體存儲器形成。經(jīng)由存儲卡接口 214來獲取通過相機 模塊208所拍攝的圖像信息(諸如靜態(tài)圖像和視頻圖像)、音頻通話期間所獲得的音頻信息 以及其他信息，并將它們存儲在存儲卡215中。操作單元216例如由逐幀移動撥盤(轉(zhuǎn)點通，jog dial)和小鍵盤形成。操作單 元216可以用來輸入電話號碼、郵件文本和其他信息，以及用于設(shè)置各種模式的輸入操作 信號。該操作單元216還用來通過相機模塊208來拍攝圖像，并設(shè)置相機模塊208中的模 式。盡管沒有示出，但紅外線通信單元218包括紅外光發(fā)射器和紅外光接收器，并且 可以將信息發(fā)送至能夠執(zhí)行紅外線通信的外部信息裝置(例如，移動電話、個人計算機和 PDA)，并從中接收信息。更具體地，紅外線通信單元218經(jīng)由紅外線接口 217獲取存儲在存 儲卡215或者任何其他介質(zhì)中的圖像、音頻和其他信息，并將所獲取的信息發(fā)送至外部信 息裝置。該紅外線通信裝置218還接收從外部信息裝置發(fā)送的信息，并且經(jīng)由紅外線接口 217而將所接收的信號輸出至存儲卡215或者任何其他介質(zhì)。盡管在圖11中沒有示出，但移動通信終端200還包括將電力提供給移動通信終端 200中的組件的電源。[記錄和再生圖像信息]將對圖像信號的記錄和再生進(jìn)行簡要描述，該圖像信號由本實施方式的移動通信 終端200中的相機模塊208所拍攝。首先，相機控制器209驅(qū)動并控制相機模塊208來拍攝靜態(tài)圖像、視頻圖像或者其 他圖像。例如，相機控制器209通過使用JPEG、MPEG或者任何其他適當(dāng)?shù)膲嚎s技術(shù)來壓縮 所獲取的圖像信息。然后，相機控制器209將壓縮的圖像信息輸出至信號總線210。下文中，RAM 203經(jīng)由信號總線210獲取該圖像信息，并臨時存儲該信息。在該過 程中，RAM 203不僅可以獲取圖像信息，而且可以獲取與圖像信息同時的通過麥克風(fēng)213所 記錄的音頻信息，并且臨時存儲該圖像信息和音頻信息。此外，在該過程中，控制器201可以根據(jù)需要而經(jīng)由存儲卡接口 214將該圖像信息 和/或音頻信息存儲在存儲卡215中。而且，在該過程中，控制器201可以根據(jù)需要而經(jīng)由 顯示控制器206將圖像信息顯示在顯示器207上，并且經(jīng)由音頻處理器211將音頻信息輸 出至揚聲器212。控制器201還可以根據(jù)需要而經(jīng)由紅外線通信單元218將所獲取的圖像信息和音 頻信息發(fā)送到能夠執(zhí)行紅外線通信的外部裝置。為了在顯示器207上讀取和顯示存儲在RAM 203或者存儲卡215中的圖像信息， 相機控制器209臨時讀取存儲在RAM 203或者存儲卡215中的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼 或者解壓縮。然后，相機控制器209經(jīng)由信號總線210而將處理后的圖像數(shù)據(jù)提供給顯示 控制器206。如上所述，本實施方式的移動通信終端200包括相機模塊208，該相機模塊包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變焦距透鏡208a。因此，設(shè)置在本實施方式中的移動通信終端200 可以配備有更小的攝像機構(gòu)(光學(xué)變焦機構(gòu))。已經(jīng)參照相機模塊208與相機控制器209分離的情況而描述了本實施方式，但本 發(fā)明不限于此，并且相機模塊208可以包括相機控制器209。此外，當(dāng)控制器201可以執(zhí)行 與通過上述相機控制器209所執(zhí)行的相同的控制操作時，可以省略相機控制器209。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以有各種修改、組合、 子組合和變形，只要它們包含在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種可變焦距透鏡，包括透鏡部，包括一對光透射構(gòu)件，其中至少一個是可變形的光透射構(gòu)件，以及光透射液體介質(zhì)，其密封在所述一對光透射構(gòu)件之間；以及液體介質(zhì)容器，包括與所述透鏡部連通并且填充有所述液體介質(zhì)的腔體，所述液體介質(zhì)容器通過改變所述腔體的體積來調(diào)節(jié)所述透鏡部內(nèi)的液體介質(zhì)的填充量，以使所述可變形的光透射構(gòu)件的表面形狀改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距透鏡，其中，所述液體介質(zhì)容器還包括將所述液體介質(zhì)密封在所述腔體中的隔膜， 所述隔膜為具有底部的筒狀，所述底部的面積小于所述隔膜的開口部的面積，并且 通過所述隔膜變形來改變所述腔體的體積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變焦距透鏡， 還包括使所述隔膜變形的驅(qū)動器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變焦距透鏡，其中，所述液體介質(zhì)容器使所述可變形的光透射構(gòu)件的表面形狀在凹形和凸形之間的 范圍內(nèi)變形。
5.一種相機模塊，包括 可變焦距透鏡，包括透鏡部，包括一對光透射構(gòu)件，其中至少一個是可變形的光透射構(gòu)件，以及光透射液體 介質(zhì)，其密封在所述一對光透射構(gòu)件之間，以及液體介質(zhì)容器，包括與所述透鏡部連通并且填充有所述液體介質(zhì)的腔體，所述液體介 質(zhì)容器通過改變所述腔體的體積來調(diào)節(jié)所述透鏡部內(nèi)的液體介質(zhì)的填充量，以使所述可變 形的光透射構(gòu)件的表面形狀改變；以及攝像器，將通過所述可變焦距透鏡入射的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號。
6.一種電子設(shè)備，包括 可變焦距透鏡，包括透鏡部，包括一對光透射構(gòu)件，其中至少一個是可變形的光透射構(gòu)件，以及光透射液體 介質(zhì)，其密封在所述一對光透射構(gòu)件之間，以及液體介質(zhì)容器，包括與所述透鏡部連通并且填充有所述液體介質(zhì)的腔體，所述液體介 質(zhì)容器通過改變所述腔體的體積來調(diào)節(jié)所述透鏡部內(nèi)的液體介質(zhì)的填充量，以使所述可變 形的光透射構(gòu)件的表面形狀改變；攝像器，將通過所述可變焦距透鏡入射的對象光轉(zhuǎn)換為電圖像信號；以及 控制器，驅(qū)動并控制所述可變焦距透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供了可變焦距透鏡、相機模塊以及電子設(shè)備。該可變焦距透鏡包括透鏡部，包括一對光透射構(gòu)件，其中至少一個是可變形的光透射構(gòu)件，以及光透射液體介質(zhì)，其密封在這對光透射構(gòu)件之間；以及液體介質(zhì)容器，包括與透鏡部連通并且填充有液體介質(zhì)的腔體，該液體介質(zhì)容器通過改變腔體的體積來調(diào)節(jié)透鏡內(nèi)部的液體介質(zhì)的填充量，以使可變形的光透射構(gòu)件的表面形狀改變。
文檔編號H04N5/225GK101930120SQ20101020734
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者前田史貞, 瀨尾勝弘, 田中佳世子, 鈴木守, 鈴木彰 申請人:索尼公司