專利名稱：具有使各個透鏡組裝元件相互夾緊的夾緊裝置的變焦透鏡組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦透鏡組件，其包括-環(huán)形體，其具有提供穿過環(huán)形體的光路的通孔，其中至少一個環(huán)形體的表面層包含導(dǎo)電材料；-關(guān)閉所述通孔的蓋，其在所述光路內(nèi)是光學(xué)透明的；-包含在流體腔內(nèi)的電絕緣流體和導(dǎo)電流體，所述流體腔由所述蓋和環(huán)形體的通孔的內(nèi)表面圍成，所述流體是不可混溶的并且它們在凹凸透鏡上方接觸，所述凹凸透鏡的形狀在環(huán)形體的導(dǎo)電表面與導(dǎo)電流體之間的電壓的作用下進行變化；以及-覆蓋至少部分環(huán)形體表面的電絕緣層，其與所述導(dǎo)電流體接觸。
在變焦透鏡組件內(nèi)，光被兩種流體之間的凹凸透鏡所折射，其中所述凹凸透鏡的形狀在電壓的影響下變化，這種變焦透鏡組件是公知的。通常，變焦透鏡組件具有使光透過的通孔，其在兩端被關(guān)閉從而獲得用于包含流體的封閉的流體腔。其中一種流體具有電絕緣性質(zhì)，而另一種流體具有導(dǎo)電性質(zhì)。所述流體是不可混溶的并且易于構(gòu)成由凹凸透鏡分開的兩種流體。就其功能來說，所述兩種流體具有不同的折射率。
為了施加電壓，所述變焦透鏡組件包括兩個電連接器，至少一部分電連接器設(shè)置在透鏡組件的外部。第一電連接器與所述導(dǎo)電流體分開，而第二電連接器與導(dǎo)電流體直接接觸或電容地連接到導(dǎo)電流體。
WO03/069380公開了一種變焦透鏡組件，在所述變焦透鏡組件內(nèi)，通孔內(nèi)表面由疏水流體接觸層所覆蓋。當(dāng)沒有施加電壓時，流體接觸層關(guān)于電絕緣流體的潤濕性不同于流體接觸層關(guān)于導(dǎo)電流體的潤濕性。由于電潤濕的影響，流體接觸層關(guān)于導(dǎo)電流體的潤濕性在第一連接器與第二連接器之間的電壓的作用下是變化的。流體接觸層潤濕性的變化導(dǎo)致了凹凸透鏡的接觸角度在流體接觸層與兩種流體之間的接觸線上的變化，從而調(diào)整凹凸透鏡的形狀。因此，凹凸透鏡的形狀取決于所施加的電壓。
雖然提供變焦透鏡的電潤濕作用的應(yīng)用是一種較新的技術(shù)，但是大量的變焦透鏡組件已經(jīng)被研制出來。本發(fā)明的目的在于提供一種全新設(shè)計的緊湊而結(jié)實耐用的變焦透鏡組件。本發(fā)明的變焦透鏡組件尤其必會適用于移動電話，并且由此必能夠滿足與這種應(yīng)用相關(guān)的所有需求。
通過變焦透鏡組件獲得了所述目的，其包括-環(huán)形體，其具有提供穿過環(huán)形體的光路的通孔，其中至少環(huán)形體的表面層包含導(dǎo)電材料；-關(guān)閉所述通孔的蓋，其在光路內(nèi)是光學(xué)透明的；-電絕緣流體和導(dǎo)電流體，所述流體被包含在由所述蓋和環(huán)形體的通孔的內(nèi)表面所圍成的流體腔內(nèi)，所述兩種流體是不可混溶的并在凹凸透鏡的上方接觸，所述凹凸透鏡的形狀在環(huán)形體的導(dǎo)電表面與導(dǎo)電流體之間的電壓的作用下進行變化；-覆蓋至少部分環(huán)形體表面的電絕緣層接觸導(dǎo)電流體；-用于密封流體腔的密封裝置；以及-在施加的夾緊力的作用下使環(huán)形體、所述蓋和密封裝置相互固定的夾緊裝置。
在本發(fā)明的變焦透鏡組件中，所述流體腔通過分離的密封裝置而被密封，所述密封裝置防止了所述流體通過環(huán)形體與所述蓋之間的空間露出流體腔。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，所述變焦透鏡組件包括在施加的夾緊力的作用下使環(huán)形體、所述蓋和密封裝置相互固定的夾緊裝置。
本發(fā)明的變焦透鏡組件的設(shè)計較為簡單，從而獲得了結(jié)實耐用并易于生產(chǎn)的透鏡組件。由于具有夾緊裝置，利用釬焊技術(shù)來結(jié)合所述環(huán)形體、蓋和密封裝置是必要的。
此外，在開始組裝變焦透鏡組件之前，可利用絕緣層來覆蓋至少部分環(huán)形體表面，以便不必要在使用絕緣層期間測量透鏡組件的其它元件的防護。
本發(fā)明的變焦透鏡組件的重要優(yōu)點在于所述夾緊裝置不但可用于夾住各個透鏡組件元件而且還可用于構(gòu)成一個連接器甚至是透鏡組件的兩個連接器。例如，為了構(gòu)成變焦透鏡組件的兩個連接器，一方面所述夾緊裝置接觸導(dǎo)電流體，另一方面還要接觸環(huán)形體的導(dǎo)電表面。可以理解，在這種情況下，所述夾緊裝置需要包括兩個分離的部分，以便避免在變焦透鏡組件內(nèi)發(fā)生短路。另外，可以理解，所述夾緊裝置需要包含導(dǎo)電材料以便能用作連接器。
結(jié)合附圖將對本發(fā)明做更加詳盡的說明，在附圖中相似的元件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識，其中

圖1簡要地示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的環(huán)形體的視圖；圖2簡要地示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的夾緊元件的視圖；圖3-6簡要地示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實施例組裝變焦透鏡組件的方式；圖7簡要地示出了包含在本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件內(nèi)的筒和其它光學(xué)元件的視圖，其中省略了一部分筒和筒內(nèi)的元件。
圖8簡要地示出了圖7所示的筒和所述筒按照到其上的照相機模塊的視圖；圖9簡要地示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的剖面圖；圖10-14簡要地示出了組裝本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的方式；圖15簡要地示出了本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的視圖；圖16簡要地示出了本發(fā)明第四實施例的變焦透鏡組件的截面和兩個透鏡元件的剖視圖。
圖1簡要地示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的環(huán)形體10。為了清晰起見，圖1中略去了部分環(huán)形體10。
所述環(huán)形體10為環(huán)形，并且包括通孔11。在所示的示例中，通孔11被制作成具有圓形橫截面的圓筒形。
環(huán)形體10的內(nèi)部部分12為類似于中空筒的形狀。在環(huán)形體10的底面和頂面，環(huán)形體10的外部部分包括斜切表面13。此外，在環(huán)形體10的底面和頂面，在環(huán)形體10的外圓周和內(nèi)圓周之間的位置具有環(huán)形加厚部分14。
例如，環(huán)形體10可為銅制元件。至少環(huán)形體10的內(nèi)部部分12的內(nèi)表面15具有多個涂層。例如，第一涂層可包含黑氧化銅，第二涂層可包含諸如聚對二甲苯的電絕緣材料，并且第三涂層可包含疏水層。
環(huán)形體10的形狀的細節(jié)在組裝具有環(huán)形體10的第一變焦透鏡組件的過程中具有一定的作用，而環(huán)形體和所述層的細節(jié)在使用第一變焦透鏡組件的過程中具有一定的作用。組裝第一變焦透鏡組件的過程和第一變焦透鏡組件的功能將會在下面進行描述。
圖2簡要地示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的第一變焦透鏡組件的夾緊元件20。為了清晰起見，圖2中略去了部分夾緊元件20。
夾緊元件20包括環(huán)21和多個伸出所述環(huán)21外圓周的夾緊臂22。夾緊裝臂22的端部具有彎曲部分23。在圖2中，夾緊臂22被示為處于基本垂直于環(huán)21的伸出位置。在夾緊元件20的初始成型基礎(chǔ)上，通過彎曲夾緊臂22的端部以便獲得彎曲部分23并改變夾緊臂22相對于環(huán)21的朝向，從而獲得夾緊元件的這種外觀，在所述初始成型階段，所述夾緊臂22在環(huán)21的平面內(nèi)全部伸出?？梢岳斫猓瑸榱嗽谒龅某跏汲尚偷幕A(chǔ)上獲得夾緊元件20的所示外觀，夾緊元件20含有可彎曲的材料是重要的。
在所示的示例中，夾緊元件20用于組成第一變焦透鏡組件的一個連接器。因此，夾緊元件20包含導(dǎo)電材料。另外，在所示的示例中，夾緊元件20包括兩個夾緊臂22，這兩個夾緊臂22的彎曲方向與與大多數(shù)夾緊臂22彎向環(huán)21的一側(cè)相反。這兩個夾緊臂22中的一個用于構(gòu)成第一變焦透鏡組件的第一連接器臂24。夾緊元件20的設(shè)置方式和用作連接器的方式將在下面描述。
圖3-6示出了組裝本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件的方式。后面將敘述組裝的步驟。
在第一組裝步驟中，底部透鏡元件30被設(shè)置在夾緊元件20的環(huán)21的頂部。所述底部透鏡元件30具有圓環(huán)狀圓周，其中底部透鏡元件30的直徑基本上與夾緊元件20的環(huán)21的外徑一致，以便底部透鏡元件30通過夾緊元件20的夾緊臂22與所述環(huán)21對準(zhǔn)。
底部透鏡元件30包括透鏡體31和用于制成透鏡體31的階梯式底座板32，其中所述透鏡體31位于底座板32的最高階33上。在所示的示例中，底部透鏡元件30還包括最低階35和位于最高階33與最低階35之間的中間階34。至少透鏡體31是光學(xué)透明的。底部透鏡元件30的頂面36具有導(dǎo)電材料層，例如包含金屬的層。
圖3示出了透鏡組裝元件20，30的整體，其在第一組裝步驟之后獲得。
在第二組裝步驟期間，連接器元件40包括環(huán)41和兩個從環(huán)41的外圓周伸出的臂42，將所述連接器元件40設(shè)置在底部透鏡元件30的頂部。在所述步驟中確保了連接器元件40的環(huán)41接觸底部將頭元件30的導(dǎo)電層。連接器元件40的一個臂42用于構(gòu)成第一變焦透鏡組件的第二連接器臂43。為了使連接器元件40能夠真正地作為連接器，所述連接器元件40包含導(dǎo)電材料，如金屬。
與夾緊元件20類似，連接器元件40可在初始成型階段的基礎(chǔ)上制造，在初始成型階段，連接器臂42完全在與環(huán)41相同的平面內(nèi)延伸。
連接器元件40的環(huán)41的外徑基本上與底部透鏡元件30的直徑一致。連接器元件40的環(huán)41處于底部透鏡元件30的最低階35上，其中環(huán)41的內(nèi)徑適于中間階34的外徑，以便環(huán)41能夠沒有間隙地圍繞在中間階34的周圍。通過這種方式，連接器元件40與底部透鏡元件30對齊。
在第三組裝步驟的過程中，底部密封環(huán)50部分地位于連接器元件40的環(huán)41的頂部，并且部分地位于底部透鏡元件30的底座板32的中間階34上。底部密封環(huán)50例如由橡膠制成。為了獲得部密封環(huán)50的內(nèi)圓周與底部透鏡元件30的底座板32的最高階33之間的環(huán)形間隙51需要對底部密封環(huán)50的大小進行選擇。
圖4示出了透鏡組裝元件20，30，40，50的整體，其是在第三組裝步驟之后獲得的。
在第四組裝步驟期間，將環(huán)形體10設(shè)置在底部密封環(huán)50的頂部。在該步驟中，當(dāng)?shù)撞客哥R元件30的底座板32的最高階33被沒有間隙地容納在環(huán)形體10的通孔11時，使環(huán)形體10與底部透鏡元件30對齊。環(huán)形體10的內(nèi)部部分12的底部部分被容納在環(huán)形間隙51內(nèi)。此外，環(huán)形體10底面的加厚部分14被壓在底部密封環(huán)50內(nèi)。
在第五組裝步驟期間，為了夾緊底部透鏡元件30、連接器元件40、底部密封環(huán)50、夾緊臂22的彎曲部分23與夾緊裝置20的環(huán)21之間的環(huán)形體10，使夾緊裝置20的多個夾緊臂22彎曲。在該過程中，夾緊臂22的彎曲部分23的端部由環(huán)形體10頂面的斜切表面13引導(dǎo)。在斜切表面13上具有涂層的情況下，彎曲部分23的端部擦過這些涂層，從而形成與環(huán)形體10的直接接觸。
圖5示出了透鏡組裝元件10，20，30，40，50的整體，其是在第五組裝步驟之后獲得的。
在第六組裝步驟期間，將預(yù)定量的導(dǎo)電流體置在敞口容器內(nèi)，所述容器由底部透鏡元件30的頂面36和環(huán)形體10的通孔11的內(nèi)表面限定。所述導(dǎo)電流體例如為含有鹽溶液的水，并在此之后稱作為“水”。
在第七組裝步驟期間，如在前面段落描述的敞口容器還充滿了電絕緣流體。這種電絕緣流體如為包含有硅油或烷烴的流體，并在此之后稱為“油”。所述油不與所述水混合。所述油和水而是在環(huán)形體10的通孔11內(nèi)構(gòu)成了兩種分離的流體。就其功能來說，所述油和水具有不同的折射率。優(yōu)選油和水的密度相等，以便變焦透鏡組件的操作不受其方向的影響，換句話說，以便變焦透鏡組件的操作不受油和水之間重力的影響。
在第八組裝步驟期間，將頂部密封環(huán)60設(shè)置在環(huán)形體10的頂部。與底部密封環(huán)50類似，頂部密封環(huán)60如為由橡膠制成。為了使頂部密封環(huán)60能夠覆蓋內(nèi)部部分12與斜切表面13之間的環(huán)形體10的環(huán)形區(qū)域，需要對頂部密封環(huán)60的大小進行選擇。在該過程中，環(huán)形體10的頂面上的加厚部分14被壓在頂部密封環(huán)60內(nèi)。
在第九組裝步驟期間，將頂部透鏡元件70設(shè)置在頂部密封環(huán)60的頂部。在該過程中，頂部透鏡元件70的中心部分71沒有間隙地插入環(huán)形體10的通孔11，以便頂部透鏡元件70與環(huán)形體10對齊，從而與底部透鏡元件30對齊。在底面，頂部透鏡元件70涂有疏水涂層。通過這種涂層，防止了溶解在油內(nèi)的水形成水珠。可選擇地是，在頂面透鏡元件70包括金屬防護環(huán)72。
在第十組裝步驟期間，夾緊元件20的夾緊臂22還沒有用于夾緊底部透鏡元件30、連接器元件40、底部密封環(huán)50和靠在夾緊元件20的環(huán)21的環(huán)形體10，彎曲所述夾緊臂22以便夾緊整套底部透鏡元件30、連接器元件40、底部密封環(huán)50、環(huán)形體10、頂部密封環(huán)60、頂部透鏡元件70，以及可選擇的夾緊臂22的彎曲部分23與夾緊裝置20的環(huán)21之間的防護環(huán)72。
第十組裝步驟的結(jié)果是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件1。在圖6中示出了第一變焦透鏡組件1。
在圖7中示出了筒80，第一變焦透鏡組件1就容納在所述筒80內(nèi)。除了第一變焦透鏡組件1之外，筒80還容納有兩個透鏡元件81，82，所述透鏡元件81，82設(shè)置在第一變焦透鏡組件1的下方。為了清晰起見，在圖7中省略了部分第一變焦透鏡組件1、筒80和透鏡元件81，82。
包含第一變焦透鏡組件1和透鏡元件81，82的筒80構(gòu)成了一個堅固單元，其適用于移動電話中。圖8簡要地示出了筒80和照相機模塊90的組合。通過第一變焦透鏡組件1的連接器，所述透鏡組件1連接到所述照相機模塊90上，所述連接器包括第一連接器臂24和第二連接器臂43，所述照相機模塊90裝配有驅(qū)動器和用于透鏡組件1的其它元件。第一變焦透鏡組件1與照相機模塊90之間的電連接可以任意合適的方式實現(xiàn)，例如通過釬焊、焊接、夾緊或粘結(jié)。
圖6中所示的變焦透鏡組件1包括一系列三透鏡。投射在第一變焦透鏡組件1上的光沿著光路穿過透鏡組件1，所述光經(jīng)過頂部透鏡元件70、油、水以及這兩種流體之間的凹凸透鏡、以及底部透鏡元件30。通過改變油和水之間凹凸透鏡的形狀，使所述光聚集是可能的。改變所述凹凸透鏡的形狀的方式將在下面進行描述。
通過夾緊元件20的環(huán)21和與環(huán)形體10的頂面上的斜切表面13，第一連接器臂24連接到銅制環(huán)形體10上。通過設(shè)置在底部透鏡元件30上的導(dǎo)電材料層，第二連接器臂43連接所述水。當(dāng)在連接器臂24，43之間沒有施加電壓時，環(huán)形體10的通孔11的內(nèi)表面15上的疏水層相對于油的潤濕性不同于所述層相對于水的潤濕性。由于電潤濕的作用，疏水層相對于水的潤濕性在連接器臂24，43之間電壓的作用下是可變的。疏水層潤濕性的改變導(dǎo)致了油與水之間的凹凸透鏡在疏水層與兩種流體之間的接觸線上的接觸角度的改變，從而調(diào)整所示凹凸透鏡的形狀。因此，凹凸透鏡的形狀取決于所施加的電壓。當(dāng)將凹凸透鏡設(shè)置在光路上并用于折射光時，這種凹凸透鏡可被看作具有可變焦距的透鏡。
為了使第一變焦透鏡組件1適用在移動電話中，各種組裝元件的尺寸需要較小。例如，環(huán)形體10的內(nèi)徑為3mm，環(huán)形體10的外徑為6mm，環(huán)形體的高度為1mm。
圖9簡要地示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件2。
第二變焦透鏡組件2包括塑料環(huán)形體10，其至少部分地由含有導(dǎo)電材料(如金屬)的層所覆蓋。所述導(dǎo)電材料層由電絕緣材料(如聚對二甲苯)覆蓋，因而所述電絕緣層由含有疏水材料的層所覆蓋。覆蓋部分環(huán)形體10的三層利用較厚的線簡要地在圖9中示出，其由附圖標(biāo)記16標(biāo)識。
與第一變焦透鏡組件1的環(huán)形體10類似，第二變焦透鏡組件2的環(huán)形體10包括位于外部部分上的斜切表面13。此外，在底面，環(huán)形體10具有環(huán)形凹槽17。在頂面，環(huán)形體10包括兩個平的環(huán)形部分18，19，其中內(nèi)部環(huán)形部分18在環(huán)形體10的外圓周的方向上從環(huán)形體10的內(nèi)圓周伸出，并且其中的外部環(huán)形部分19位于內(nèi)圓周與外圓周之間的位置上。外部環(huán)形部分19處于比內(nèi)部環(huán)形部分18較高的位置，環(huán)形部分18，19之間的過度部分由垂直壁46構(gòu)成。
通過環(huán)形體10底面上的底部透鏡元件30和環(huán)形體10頂面上的頂部透鏡元件70關(guān)閉環(huán)形體10的通孔11。兩個透鏡元件30，70構(gòu)成了所說的復(fù)制透鏡。這種透鏡包括玻璃底座板32，74和塑料透鏡體31，75，并且其利用用于模制塑料的模具和處理模具內(nèi)的塑料的UV光以已經(jīng)公知的方式進行生產(chǎn)。在圖9中，透鏡元件30，70的透鏡體31，75的中心部分未被示出，因為透鏡體31，75的實際形狀與本發(fā)明無關(guān)。底部透鏡元件30的頂部表面36覆蓋有層37，層37既是疏水的又是導(dǎo)電的，并且其例如包含有金屬。
第二變焦透鏡組件2包括用于密封流體腔85的底部密封環(huán)50和頂部密封環(huán)60，所述流體腔85由環(huán)形體10的通孔11的內(nèi)表面15、頂部透鏡元件70的底部表面76和底部透鏡元件30的頂部表面36限定。頂部密封環(huán)60位于環(huán)形體10的內(nèi)部環(huán)形部分18與頂部透鏡元件70的底座板74之間，因而底部密封環(huán)50位于環(huán)形體10的底面上的凹槽17內(nèi)，并與底部透鏡元件30的頂部表面36接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，在底部透鏡元件30的頂部表面36與頂部透鏡元件70的底部表面76上，定位環(huán)38，77設(shè)置在透鏡元件30，70上。定位環(huán)38，77使透鏡元件30，70相互對齊并使透鏡元件30，70關(guān)于環(huán)形體10的通孔11對齊。一方面，為了當(dāng)將底部透鏡元件設(shè)置在相對于環(huán)形體10的合適位置時使底部定位環(huán)38的外圓周沒有間隙地接觸凹槽17的外壁45，需要對底部定位環(huán)38的外徑進行選擇。以這種方式，使底部透鏡元件30的透鏡體31的中心軸線精確地與環(huán)形體10的通孔11的中心軸線對齊。另一方面，為了當(dāng)將頂部透鏡元件70設(shè)置在關(guān)于環(huán)形體10的合適位置時使頂部定位環(huán)77的外圓周沒有間隙地接觸垂直壁46，需要對頂部定位環(huán)77的外徑進行選擇。以這種方式，使頂部透鏡元件70的透鏡體75的中心軸線精確地與環(huán)形體10的通孔11的中心軸線對齊，從而也與底部透鏡元件30的透鏡體31的中心軸線對齊。
為了使各底部透鏡元件10，30，50，70相互之間固定，本發(fā)明提供了兩個夾緊元件20a，20b。夾緊元件20，20a包括環(huán)21a，21b和多個從環(huán)21a，21b的外圓周伸出的多個夾緊臂22a，22b。夾緊臂22a，22b的端部具有彎曲部分23a，23b。
為了將底部透鏡元件30夾靠在環(huán)形體10上，設(shè)置了底部夾緊元件20a，其中底部密封環(huán)50被夾在底部透鏡元件30與環(huán)形體10之間。在組裝第二變焦透鏡元件2期間，夾緊臂22a的彎曲部分23a的端部由環(huán)形體10的頂面上的斜切表面13引導(dǎo)。在該過程中，彎曲部分23的端部擦過疏水層和電絕緣層，從而形成與導(dǎo)電層的直接接觸。
為了將頂部透鏡元件70夾靠在環(huán)形體10上，設(shè)置了頂部夾緊元件20b，其中頂部密封環(huán)60被夾在頂部透鏡元件70與環(huán)形體10之間。夾緊臂22b的彎曲部分23b的端部接觸覆蓋在底部透鏡元件30的頂部表面36上的層37。在所示的示例中，彎曲部分23b的端部包括偏向彈簧外側(cè)的彈性指形件25，以便所述端部被緊緊地夾在環(huán)形體10的底面上的斜切表面13與底部透鏡元件30的頂部表面36之間。以這種方式，保證了彎曲部分23b的端部與覆蓋底部透鏡元件30的頂部表面36的層37之間的接觸。
與第一變焦透鏡組件1類似，第二變焦透鏡組件2包括一定量的水86和一定量的油87。所述水86和所述油87存在于流體腔85中，其中所述水86處于流體腔85的底面，其中所述油87處于流體腔85的頂面。所述水86和油87由凹凸透鏡88分開。由于疏水層相對于水的潤濕性在施加電壓的作用下是可變的，所以凹凸透鏡88的形狀在環(huán)形體10的導(dǎo)電材料層與水86之間的電壓的影響下是可變的。在第二變焦透鏡組件2中，用于供應(yīng)電壓的連接器由夾緊元件20a，20b構(gòu)成。在這一方面，為了完整，應(yīng)該指出地是，底部夾緊元件20a的夾緊臂22a的彎曲部分23b的端部通過底部透鏡元件30的導(dǎo)電層37與水86接觸。
頂部密封環(huán)60由彈性環(huán)65圍繞，例如，其由金屬制成。為了能夠膨脹和收縮設(shè)置了頂部密封環(huán)60和圍繞的彈性環(huán)65。以這種方式，通過使流體腔85內(nèi)的壓力保持在基本固定的水平，頂部密封環(huán)60和圍繞的彈性環(huán)65能夠彌補水86和油87的體積的變化。水86和油87的體積的變化可出現(xiàn)在第二變焦透鏡組件2的操作期間，例如在溫度的影響下。如果水86和油87的體積的變化不能被彌補，就會在流體86，87中產(chǎn)生氣泡，這樣會妨礙第二變焦透鏡組件2的操作以致使該透鏡組件2變得不能使用。
第二變焦透鏡組件2在多個步驟組裝，這些步驟將在下面列出。所述的組裝起始于底部夾緊元件20a，其在圖10中示出。
在第一組裝步驟期間，底部透鏡元件30被設(shè)置在底部夾緊元件20a的環(huán)21a的頂部。在該過程中，底部透鏡元件30的底座板32設(shè)置在底部夾緊元件20a的夾緊臂22a之間。
圖11示出了透鏡組裝元件20a，30的整體，其在第一組裝步驟之后獲得。
在第二組裝步驟期間，底部密封環(huán)50在環(huán)形體10的底面上被設(shè)置在凹槽17內(nèi)。隨后，將環(huán)形體10放置在關(guān)于底部透鏡元件30的合適位置處，其中底部定位環(huán)38的外圓周接觸凹槽17的外壁45，因而環(huán)形體10的位置在橫向方向上關(guān)于底部透鏡元件30固定。
在第三組裝步驟期間，底部夾緊元件20a圍繞環(huán)形體10和底部透鏡元件30彎曲，底部夾緊元件20a的環(huán)21a靠在底部透鏡元件30的底部表面39上，夾緊臂22a的彎曲部分23a在斜切表面13之外的位置靠在環(huán)形體10的頂面上。在該過程中，夾緊臂22a的彎曲部分23a的端部由環(huán)形體10的頂面處的斜切表面13引導(dǎo)，彎曲部分23的端部擦過疏水層和電絕緣層，從而形成與導(dǎo)電層的直接接觸。
圖12示出了透鏡組裝元件10，20a，30，50的整體，其是在第三組裝步驟之后獲得的。
在第四組裝步驟期間，將預(yù)定量的水86放置在敞口容器內(nèi)，所述敞口容器由底部透鏡元件30的頂部表面36和環(huán)形體10的通孔11的內(nèi)表面15所限定。隨后將所述敞口容器充滿油。
在第五組裝步驟期間，頂部密封環(huán)60和彈性環(huán)65設(shè)置在環(huán)形體10的頂面處的內(nèi)部環(huán)形部分18的頂部。隨后將頂部透鏡元件70放置在關(guān)于環(huán)形體10的合適位置，頂部定位環(huán)77的外圓周與垂直壁46接觸，因而頂部透鏡元件70的位置在橫向方向上關(guān)于環(huán)形體10固定。
圖13示出了透鏡組裝元件10，20a，30，50，60，65，70的整體，其是在第五組裝步驟之后獲得的。
在第六組裝步驟期間，頂部夾緊元件20b被設(shè)置在合適的位置，并且在環(huán)形體10和頂部透鏡元件70周圍彎曲，其中頂部夾緊元件20b的環(huán)21b靠在頂部透鏡元件70的頂部表面78上，并且夾緊臂22b的彎曲部分23b被夾在環(huán)形體10的底面處的斜切表面13與底部透鏡元件30的頂部表面36之間。因而，彎曲部分23b的端部形成與底部透鏡元件30的導(dǎo)電層37的直接接觸。
第六組裝步驟的結(jié)果為本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件2。圖14簡要地示出了這種第二變焦透鏡組件2。通過向穿過透鏡組件2的連接器施加電壓使該透鏡組件2的焦距變化，所述連接器由夾緊元件20a，20b構(gòu)成。
總體來說，第二變焦透鏡組件2可被描述為第二變焦透鏡組件2包括具有通孔11的環(huán)形體10，所述通孔11通過透鏡元件30，70關(guān)閉并通過密封環(huán)50，60密封。所述通孔11由一定量的水86和油87所充滿，所述水和油由凹凸透鏡88分開。各透鏡組裝元件通過夾緊元件20a，20而相互之間固定。通過這種方式，獲得了一種非常緊湊和結(jié)實耐用的透鏡組件2。
一部分環(huán)形體10的表面覆蓋有導(dǎo)電層。凹凸透鏡88的形狀在導(dǎo)電層與水86之間的電壓的作用下進行變化。以這種方式，凹凸透鏡88可被用作焦距可調(diào)的透鏡。
圖15簡要地示出了本發(fā)明第三實施例的變焦透鏡組件3的視圖，其在很大程度上類似于第二變焦透鏡組件2。兩種變焦透鏡組件2，3之間的相對區(qū)別為第三變焦透鏡組件3還包括用于接觸底部透鏡元件30的導(dǎo)電層37的連接器元件40。因此，第三變焦透鏡組件3的連接器由底部夾緊元件20a和連接器元件40構(gòu)成?？梢岳斫?，在第三變焦透鏡組件3中，第二變焦透鏡組件2的頂部夾緊元件20b的夾緊臂22b的彎曲部分的端部處的彈性指形件25被省略了。
與第一變焦透鏡組件1的連接器元件40類似，第三變焦透鏡組件3的連接器元件40包括環(huán)41和兩個從環(huán)41的外圓周伸出的臂42。
除具有連接器元件40并且缺少頂部夾緊元件20b的夾緊臂22b的彎曲部分23b的端部與底部透鏡元件30的導(dǎo)電層37之間的接觸之外，第三變焦透鏡組件3與第二變焦透鏡組件2之間沒有結(jié)構(gòu)上的差別。
對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯而易見的是本發(fā)明的范圍并不局限于前述的示例，而是在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的保護范圍的情況下，可具有多種改變和變化。
例如，可以理解，利用除所示的橡膠密封環(huán)50，60之外的其它方式來密封變焦透鏡組件1，2，3的流體腔85，如O形環(huán)。
不一定非要利用夾緊元件20作為變焦透鏡組件1，2，3的連接器，盡管這是一種非常有益的選擇。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，設(shè)置另外的連接器是可能的，其中一個連接器與環(huán)形體10的導(dǎo)電部分接觸，而其它連接器與變焦透鏡組件1，2，3的流體腔85內(nèi)的水86接觸。
透鏡元件30，70的底座板32，74可具有任意合適的形狀，例如可為正方形和六邊形。后者就是所示的第二變焦透鏡組件2和所示的第三變焦透鏡組件3中的情況。夾緊元件20的形狀，尤其是夾緊臂22的位置適于底座板32，74的形狀。
在本發(fā)明的變焦透鏡組件1，2，3的所示實施例中應(yīng)用了底部透鏡元件30和頂部透鏡元件70，以便透鏡組件1，2，3實際上包括一系列的三透鏡。應(yīng)用另外的透鏡是不必要的。然而，由沒有用作聚光的蓋代替至少一個透鏡元件30，70是可能的。
為了彌補水86和油87體積的變化，存在多種解決方案，其歸結(jié)起來是應(yīng)用了膨脹元件。應(yīng)用在第二變焦透鏡組件2和第三變焦透鏡組件3中的方案包括圍繞頂部密封環(huán)60的彈性環(huán)65。另一種可行的方案包括設(shè)置在環(huán)形體10內(nèi)的凹槽和覆蓋所述凹槽的薄膜，所述薄膜至少部分地具有柔性。
圖16簡要地示出了本發(fā)明第四優(yōu)選實施例的變焦透鏡組件4的截面剖視圖和設(shè)置在透鏡組件4下方的兩個常規(guī)的塑料透鏡元件81，82。
與上述的透鏡組件1，2，3類似，第四透鏡組件4包括底部透鏡元件30、具有通孔11的環(huán)形體10、底部密封環(huán)50和頂部密封環(huán)60、以及頂部透鏡元件70，底部透鏡元件30的頂面表面36由導(dǎo)電層37覆蓋。此外，與上述的透鏡組件1，2，3類似，第四透鏡組件4包括一定量的水和油(在圖16中未示出)，所述水和油由凹凸透鏡分開，凹凸透鏡的形狀在環(huán)形體10和水之間電壓的作用下進行變化。
在所示的示例中，底部透鏡元件30包括具有三個層的復(fù)制透鏡。所述復(fù)制透鏡包括玻璃底座板32，其夾在塑料底部透鏡層31a中間，所述層的中心部分構(gòu)成了凹透鏡體。另外，在所示的示例中，頂部透鏡元件70還包括復(fù)制透鏡。頂部透鏡元件70的這種復(fù)制透鏡包括玻璃底座板74和塑料頂部透鏡層75，所述頂部透鏡層的中心部分構(gòu)成了凸透鏡體。
第四變焦透鏡組件4的一個重要特征為環(huán)形體10本身可用作透鏡組件4的電連接器，使用另外的元件來接觸環(huán)形體10是不必要的。為了避免環(huán)形體10與底部透鏡元件30的層37之間的短路，環(huán)形體10的底部表面26，至少在環(huán)形體10靠在底部透鏡元件30上的區(qū)域，覆蓋有電絕緣層27。所示的環(huán)形體10被設(shè)計成在環(huán)形體10的內(nèi)部部分12的端部不接觸底部透鏡元件30的頂部表面。
環(huán)形體10可包括用于夾住底部透鏡元件30的夾緊臂(在圖16中未示出)。然而，提供用于將底部透鏡元件30夾靠在環(huán)形體10上的夾緊裝置是可能的，其不是環(huán)形體10的整體部分。頂部透鏡元件70可以任意合適的方式關(guān)于環(huán)形體10固定，例如也可通過夾緊裝置。
除了由環(huán)形體10構(gòu)成的連接器之外，第四變焦透鏡組件4還需要包括另外的連接器(在圖16中未示出)，其與底部透鏡元件30的導(dǎo)電層接觸，以便通過所述層37與水接觸。這一連接器可被成型并以任意合適的方式進行設(shè)置。其中不使所述連接器與環(huán)形體10接觸是重要的。
變焦透鏡組件1，2，3，4可用在手持式設(shè)備中，如移動電話和用于數(shù)字記錄儀器中的光學(xué)掃描設(shè)備中。
可將多個透鏡組件1，2，3，4定位成一行，其中透鏡組件1，2，3，4的通孔11相互之間對齊，以便形成變焦透鏡。
本發(fā)明的透鏡組件1，2，3，4特別適用于照相機，其還包括成像傳感器和互連體，所述互連體包括設(shè)置在互連體第一表面和第二表面上的導(dǎo)電軌道，使導(dǎo)電軌道成型以便能夠在成像傳感器與變焦透鏡組件1，2，3，4之間建立連接，以便驅(qū)動其上的電子儀器或接觸墊。在這方面應(yīng)該指出的是，各種變焦透鏡組件1，2，3，4與照相機模塊90的組合已經(jīng)在與第一透鏡組件1相關(guān)的部分進行了描述。
所述照相機可以為上述手持式設(shè)備的一部分，其還可包括輸入裝置、信息處理裝置和顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡組件(1，2，3)，包括-環(huán)形體(10)，其具有提供穿過環(huán)形體(10)的光路的通孔(11)，其中至少環(huán)形體(10)的表面層包含導(dǎo)電材料；-關(guān)閉所述通孔(11)的蓋(30，70)，其在光路內(nèi)是光學(xué)透明的；-電絕緣流體(87)和導(dǎo)電流體(86)，所述流體被包含在由所述蓋(30，70)和環(huán)形體(10)的通孔(11)的內(nèi)表面(15)所圍成的流體腔(85)內(nèi)，所述兩種流體是不可混溶的并在凹凸透鏡(88)的上方接觸，其中所述凹凸透鏡(88)的形狀在環(huán)形體(10)的導(dǎo)電表面與導(dǎo)電流體(86)之間的電壓的作用下進行變化；-覆蓋至少部分環(huán)形體(10)的表面的電絕緣層，其接觸導(dǎo)電流體(86)；-用于密封流體腔(85)的密封裝置(50，60)；以及-在施加的夾緊力的作用下使環(huán)形體(10)、所述蓋(30，70)和密封裝置(50，60)相互固定的夾緊裝置(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述夾緊裝置(20)接觸環(huán)形體(10)的導(dǎo)電表面和導(dǎo)電流體(86)至少之一。
3.如權(quán)利要求2所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述夾緊裝置包括至少一個夾緊元件(20)，所述夾緊元件(20)具有環(huán)(21)和從所述環(huán)(21)的外圓周伸出的夾緊臂(22)。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于至少一個蓋(30，70)能夠用作透鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述能夠用作透鏡的所述蓋(30，70)包括玻璃底座板(32，74)和連接到底座板(32，74)上的塑料透鏡體(31，75)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于其包括用于使能夠用作透鏡的蓋(30，70)關(guān)于電絕緣流體(87)與導(dǎo)電流體(86)之間的凹凸透鏡(88)對齊的對齊裝置(33，71；38，77)。
7.如權(quán)利要求6所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述對齊裝置包括設(shè)置在能夠用作透鏡的蓋(30，70)上的環(huán)形定位元件(38，77)。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述密封裝置包括至少一個密封環(huán)(50，60)，所述密封環(huán)優(yōu)選含有橡膠。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于其包括至少一個膨脹元件(60，65)，所述膨脹元件部分地具有柔性并為流體腔(85)的部分邊界，所述膨脹元件(60，65)通過使流體腔(85)內(nèi)的壓力保持基本固定而能夠彌補所述流體(86，86)的體積的變化。
10.如權(quán)利要求9所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述膨脹元件包括密封裝置(60)。
11.變焦透鏡組件(1，2，3)，其包括-環(huán)形體(10)，其具有提供穿過環(huán)形體(10)的光路的通孔(11)，其中至少環(huán)形體(10)的表面層包含導(dǎo)電材料；-關(guān)閉所述通孔(11)的蓋(30，70)，其在光路內(nèi)是光學(xué)透明的；-電絕緣流體(87)和導(dǎo)電流體(86)，所述流體被包含在由所述蓋(30，70)和環(huán)形體(10)的通孔(11)的內(nèi)表面(15)所圍成的流體腔(85)內(nèi)，所述兩種流體是不可混溶的并在凹凸透鏡(88)的上方接觸，所述凹凸透鏡(88)的形狀在環(huán)形體(10)的導(dǎo)電表面與導(dǎo)電流體(86)之間的電壓的作用下進行變化；-覆蓋至少部分環(huán)形體(10)的表面的電絕緣層，其接觸導(dǎo)電流體(86)；-用于密封流體腔(85)的密封裝置(50，60)；其中至少一個所述蓋(3，70)能夠作為透鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的變焦透鏡組件(1，2，3)，其特征在于所述能夠用作透鏡的蓋(3，70)包括玻璃底座板(32，74)和連接到底座板(32，74)上的塑料透鏡體(31，75)。
13.變焦透鏡組件(4)，其包括-環(huán)形體(10)，其具有提供穿過環(huán)形體(10)的光路的通孔(11)，其中至少環(huán)形體(10)的表面層包含導(dǎo)電材料；-關(guān)閉所述通孔(11)的蓋(30，70)，其在光路內(nèi)是光學(xué)透明的；-電絕緣流體(87)和導(dǎo)電流體(86)，所述流體被包含在由所述蓋(30，70)和環(huán)形體(10)的通孔(11)的內(nèi)表面(15)所圍成的流體腔(85)內(nèi)，所述兩種流體是不可混溶的并在凹凸透鏡(88)的上方接觸，所述凹凸透鏡(88)的形狀在環(huán)形體(10)的導(dǎo)電表面與導(dǎo)電流體(86)之間的電壓的作用下進行變化；-覆蓋至少部分環(huán)形體(10)的表面的電絕緣層，其接觸導(dǎo)電流體(86)；-用于密封流體腔(85)的密封裝置(50，60)；-用于施加電壓的兩個電連接器，其中至少一部分電連接器設(shè)置在變焦透鏡組件(4)的外部，其中一個電連接器與導(dǎo)電流體(86)接觸，環(huán)形體(10)用作另一個電連接器。
14.包括照相機模塊(90)和權(quán)利1-13任一所述的變焦透鏡組件(1，2，3，4)的照相機。
15.包括權(quán)利要求14所述的照相機的手持式設(shè)備，所述裝置還包括輸入裝置、信息處理裝置和顯示裝置。
全文摘要
一種變焦透鏡組件(2)包括具有通孔(11)的環(huán)形體(10)，通過透鏡元件(30，70)關(guān)閉所述通孔(11)，并且利用密封環(huán)(50，60)密封所述通孔(11)。所述通孔(11)充滿一定量的水(86)和油(87)，這兩種流體由凹凸透鏡(88)分開。利用夾緊元件(20a，20b)使個透鏡組裝元件相互固定。通過這種方式，獲得了一種非常緊湊、結(jié)實耐用的透鏡組件(2)。環(huán)形體(10)的部分表面由導(dǎo)電層(16)覆蓋。所述凹凸透鏡(88)的形狀在環(huán)形體(10)的導(dǎo)電層(16)與水(86)之間的電壓的作用下進行變化。以這種方式，所述凹凸透鏡(88)被用作具有可調(diào)焦距的透鏡。
文檔編號G02B7/02GK1914521SQ200580003420
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者J·W·維坎普, E·M·沃爾特林克, K·倫克馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司