镜头、取像装置及电子设备的制作方法

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种镜头、取像装置及电子设备。

背景技术：

目前镜头的变焦是通过应用音圈马达，在电流控制下利用线圈的磁感应效应来使马达动子上下移动，然后通过在动子上搭载镜片的方法来实现镜头的远近焦调节目的。

然而，发明人在实现传统技术的过程中发现：镜头模组的厚度决定着手机的厚度，但是由于镜头变焦需要马达，而马达内部结构需要缠绕线圈来实现电磁感应，因此容易导致镜头模组的厚度增加。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统镜头实现变焦时模组较厚的问题，提供一种改进的镜头。

一种镜头，包括镜筒，所述镜筒内设置有第一透镜单元和第二透镜单元，其中，

所述第一透镜单元上设置有驱动件，在变焦或对焦期间，所述驱动件在温度的作用下收缩或膨胀，以带动所述第一透镜单元沿光轴方向移动；

所述第二透镜单元包括液体透镜，所述液体透镜内充满透明溶液，所述透明溶液在变焦或对焦期间受热膨胀，或是在变焦或对焦期间受冷收缩，以调控所述液体透镜的光焦度。

上述镜头，利用可沿光轴方向移动的所述第一透镜单元以及一个光焦度可调的所述液体透镜来实现镜头变焦与对焦的调整，其中第一透镜单元由在温度作用下收缩或膨胀的驱动件带动，避免了马达动子的使用，进而去除了感应线圈的设置，可以有效降低所述镜头的模组厚度；并利用具有热胀冷缩性质的所述透明溶液填充液体透镜，方便了所述液体透镜光焦度的调控，减少了所述镜头的制备成本。

在其中一个实施例中，所述第一透镜单元包括至少一片透镜，该至少一片透镜从远焦端到近焦端的移动方向是由像侧往物侧移动。

通过将所述第一透镜单元从像侧往物侧方向移动，可以实现所述镜头从远焦到近焦的调整。

在其中一个实施例中，所述第一透镜单元的边缘包覆有保护套，所述保护套与所述镜筒的内壁之间具有间隙，所述保护套靠近物侧的一面设置有至少两个热缩件，所述热缩件的一端与所述保护套连接，远离所述保护套的另一端沿平行于光轴的方向延伸并与所述镜筒的内壁连接。

通过热缩件的受热收缩性质来实现所述第一透镜单元在光轴上的轴向移动，从而可以避免马达动子的使用，且无需设置电磁感应线圈，可以进一步降低所述镜头的厚度；同时在所述第一透镜单元的边缘包覆保护套可以避免热缩件与所述第一透镜单元直接接触而影响成像，另外也能缓冲所述第一透镜单元受到的碰撞。

在其中一个实施例中，所述热缩件以光轴为旋转轴旋转对称设置在所述保护套上。

通过上述方式可以使得所述第一透镜单元在被所述热缩件拉动的过程中保持水平，避免发生倾斜，从而提高所述镜头的成像质量。

在其中一个实施例中，所述镜筒的内壁沿平行于光轴的方向开设有凹槽，所述凹槽具有平行于光轴方向的第一槽壁，以及垂直于光轴方向且靠近物侧的第二槽壁；所述保护套与所述第一槽壁之间设置有滚珠，所述滚珠可转动地嵌设在所述保护套中，所述滚珠与所述第一槽壁接触并能相对于所述第一槽壁运动；所述热缩件远离所述保护套的一端固定于所述第二槽壁。

通过在所述保护套上设置滚珠并使所述滚珠沿所述第一槽壁运动可以进一步保证所述第一透镜单元移动平稳，从而减少或避免成像时暗角、畸变、球差以及解析度不良等问题的产生，提高所述镜头的成像质量。

在其中一个实施例中，所述第二槽壁上还设置有限位弹片，所述限位弹片包括与所述第二槽壁连接的连接部，及与所述连接部远离所述第二槽壁的一端连接且平行于所述第二槽壁的限位部，所述限位部用于限制所述第一透镜单元沿光轴方向的移动距离。

通过设置所述限位弹片可以限制所述第一透镜单元沿光轴方向的移动距离，并可通过调整所述连接部的长度来调控所述限位部与所述第二槽壁之间的距离，如此可以对所述镜头实现精确调焦。

在其中一个实施例中，所述液体透镜包括一透光薄片，连接于所述镜筒的内壁且靠近物侧，所述透光薄片的曲率不为零；以及一弹性透明膜片，连接于所述镜筒的内壁且靠近像侧，所述透明膜片的曲率可调；

所述透光薄片、所述透明膜片与所述镜筒的内壁构成一容置空间，所述容置空间中填入有所述透明溶液，在变焦或对焦期间，所述透明溶液受热膨胀压迫所述透明膜片变形，或所述透明溶液受冷收缩外界气压压迫所述透明膜片变形。

通过将所述液体透镜的物侧面材料设置为透光薄片，像侧面材料设置为弹性透明膜片，并在所述容置空间中填入所述透明溶液，可以使得所述透明溶液膨胀时压迫所述透明膜片变形，或是所述透明溶液受冷收缩外界气压压迫所述透明膜片变形，从而改变所述透明膜片的曲率，此时所述液体透镜的光焦度也随之改变，可以满足所述镜头的变焦或对焦要求。

在其中一个实施例中，所述镜筒的内壁开设有溶液槽，所述透光薄片、所述溶液槽和所述透光膜片依次连接构成所述容置空间。

通过所述溶液槽可以对所述透明溶液的膨胀或收缩进行缓冲，避免所述透明膜片因所述透明溶液的胀缩幅度过大而变形。

在其中一个实施例中，所述溶液槽包括环形槽，所述环形槽沿平行于光轴的方向延伸。

通过将所述溶液槽设置为所述环形槽，可以使得所述透明溶液的胀缩更均匀，从而避免所述透明膜片发生不规则形变。

在其中一个实施例中，所述溶液槽包括多个条形槽，所述多个条形槽沿平行于光轴的方向延伸，且以光轴为旋转轴旋转对称设置于所述镜筒内壁。

通过将所述溶液槽设置为以光轴为旋转轴旋转对称设置的多个条形槽，可以使得所述透明溶液的胀缩更均匀，避免所述透明膜片发生不规则形变。

在其中一个实施例中，所述镜筒上设置有第一电源端口和第二电源端口，所述溶液槽的外壁设置有电阻丝，所述电阻丝接入在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

通过电流的热效应使电阻丝发热，从而来加热所述透明溶液，便于利用系统程序对所述透明溶液的膨胀幅度进行调控，以实现精准的变焦或对焦调整。

在其中一个实施例中，所述电阻丝缠绕式地设置在所述溶液槽周围。

通过将所述电阻丝缠绕设置在所述溶液槽周围，可以使所述透明溶液均匀受热膨胀，避免所述透明膜片发生不规则形变。

在其中一个实施例中，所述驱动件包括记忆金属，所述记忆金属接入在所述第一电源端口和所述第二电源端口之间。

通过将所述驱动件设置为记忆金属，从而可将所述记忆金属与所述电阻丝接入同一控制电路，通过相同的额定电流来对所述记忆金属的收缩行程以及所述透明溶液的膨胀幅度进行调控，方便了所述镜头的变焦或对焦调整。

在其中一个实施例中，所述镜筒的材质为隔热材料。

通过将所述镜筒的材质设置为隔热材料，可以避免环境温度对所述镜头的变焦或对焦调整造成影响。

在其中一个实施例中，所述镜筒内还设有第三透镜单元，所述第三透镜单元位于光轴上的固定位置，所述第二透镜单元位于所述第一透镜单元和所述第三透镜单元之间。

通过设置所述第三透镜单元可以进一步满足所述镜头的成像要求，同时也可以对所述镜头的像差进行调整，改善成像质量。

本申请还提供一种取像装置。

一种取像装置，包括如前所述的镜头；以及感光元件，所述感光元件设于所述镜头的像侧，以接收由所述镜头形成的携带图像信息的光。

上述取像装置，利用所述镜头可以降低所述取像装置的模组厚度，同时也能快速实现变焦和对焦的调整，提高成像质量。

本申请还提供一种电子设备。

一种电子设备，包括壳体以及如前所述的取像装置，所述取像装置安装在所述壳体上用以获取图像。

上述电子设备，利用如前所述的取像装置可以拍摄得到远近不同的景物图像，同时成像质量也得到提升，满足人们的专业化拍摄需求。

附图说明

图1为本发明一实施例的镜头调整为远焦端时的结构示意图；

图2为图1所述实施例x部分的放大示意图；

图3为本发明一实施例的镜头调整为近焦端时的结构示意图；

图4为图3所述实施例y部分的放大示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统镜头中的马达动子通常需要使用线圈产生磁感应力驱动，因此镜头的镜头模组通常做的较厚。另外，大多数马达动子在上下移动的过程中，并不能完全保持水平，从而容易导致搭载的镜头相对感光元件有所倾斜，使得在成像上造成暗角、畸变、相差增加、球差增加以及解析度不良等问题。除此之外，由于存在马达磁化以及其他外界因素，在镜片运动过程中也容易出现马达动子运动倾斜以及额定电流未达额定行程等问题，进而影响镜头的成像效果。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

请参考图1，本申请实施例提供一种镜头100，包括镜筒10，以及设于镜筒10内的第一透镜单元20、第二透镜单元和第三透镜单元40，第二透镜单元位于第一透镜单元20和第三透镜单元40之间。以图1所示为例，第一透镜单元20、第二透镜单元和第三透镜单元40沿着光轴从物侧至像侧依序设置。

第一透镜单元20上设置有驱动件，在变焦或对焦期间，驱动件在温度的作用下收缩或膨胀，从而带动第一透镜单元20沿光轴方向移动。具体的，第一透镜单元20包括至少一片透镜，该至少一片透镜可活动地连接于镜筒10的内壁且光焦度不为零，该至少一片透镜从远焦端调整到近焦端的移动方向是像侧往物侧移动。优选的，第一透镜单元20采用一片透镜时可以进一步地降低镜头100的镜头模组厚度。驱动件的收缩或膨胀受温度影响，因此其材质可以选用热缩材料或是具有记忆效应的材料。

第二透镜单元连接于镜筒10的内壁，包括液体透镜30，液体透镜30内充满透明溶液32，透明溶液32在变焦或对焦期间受热膨胀，或是在变焦或对焦期间受冷收缩，以调控液体透镜30的光焦度。具体的，液体透镜30的的物侧面材料和像侧面材料至少一个设置为透明弹性材料。例如透明溶液32受热膨胀时可以使得上述至少一种透明弹性材料产生形变，进而使得该透明弹性材料的曲率发生变化，实现对液体透镜30的光焦度的调整。考虑到折射率、透射率以及膨胀率等因素，透明溶液32可以是具有热膨胀性质的聚酯类化合物溶液。当然，透明溶液32可以是单一溶液。

第三透镜单元40设置在光轴上的固定位置，第三透镜单元40的光焦度不为零。需要说明的是，第三透镜单元40可以根据镜头100的成像要求进行设置，例如可以通过设置第三透镜单元40来改善镜头100的像差，提高成像质量。在一实施方式中，第三透镜单元40可以是多个透镜的组合。当然，在另一实施方式中，若第一透镜单元20和第二透镜单元30已实现所需的基本成像要求，则也可以不设置第三透镜单元40，从而可以减小光学系统总长，实现镜头100的小型化。

调整镜头100的焦距时，可以利用电路控制系统来控制第一透镜单元20的移动距离，以及透明溶液32的膨胀程度(即对液体透镜30的光焦度进行调控)。借助电路控制系统可以更精确地实现镜头100变焦与对焦的调整。

具体的，如图1和图3所示，镜头100的上侧(即靠近第一透镜单元20的一侧)为物侧，镜头100的下侧(即靠近第三透镜单元40的一侧)为像侧。例如，以图3所示为例，将镜头100的焦距从远焦端调整至近焦端时，第一透镜单元20沿光轴上升，透明溶液32在液体透镜20中受热膨胀使得液体透镜30的物侧面和/或像侧面膨胀凸出，进而液体透镜30的光焦度得以改变。

利用上述方式，在带动第一透镜单元20沿光轴方向移动时避免了马达动子的使用，从而可以去除感应线圈的设置，有效降低了镜头100的模组厚度；同时利用具有热膨胀性质的透明溶液32填充液体透镜30可以对液体透镜30的光焦度进行调控，有利于降低镜头100的制备成本。

在示例性实施方式中，如图2所示，第一透镜单元20的边缘包覆有保护套21，保护套21与镜筒10的内壁之间具有间隙，保护套21靠近物侧的一面设置有至少两个热缩件22，热缩件22的一端与保护套21连接，远离保护套21的另一端沿平行于光轴的方向延伸并与镜筒10的内壁连接。变焦透镜100调整至近焦端时，如图4所示，热缩件22在温度作用下收缩从而带动第一透镜单元20上升。在温度恢复至原温度时，热缩件22便会膨胀以带动第一透镜单元20复位。具体的，热缩件22的材质可以是受热收缩的高分子材料，也可以是具有热缩性质的金属，例如锑、镓或是镍铁合金等。

通过热缩件22的热缩性质来实现第一透镜单元20在光轴上的轴向移动，避免了马达动子的使用，且无需设置电磁感应线圈，可以进一步降低镜头100的模组厚度；同时在第一透镜单元20的边缘包覆保护套21可以避免热缩件22与第一透镜单元20直接接触而影响成像，另外也能缓冲第一透镜单元20受到的碰撞。

进一步的，热缩件22以光轴为旋转轴旋转对称设置在保护套21上。以图1所示为例，热缩件22设置有四个(图1中仅显示出两个)，并以光轴为旋转轴、旋转角为90°设置在保护套21上，换言之，即任意一个热缩件22绕光轴旋转90°后均能与另一热缩件重合。通过上述四角连接的方式可以使得第一透镜单元20在被热缩件22拉动的过程中保持水平，避免发生倾斜，从而提高镜头100的成像质量。当然，在其他实施方式中，热缩件也可以设置为两个、三个、五个等，旋转角对应可以是180°、120°、72°等。

在示例性实施方式中，如图2所示，镜筒10的内壁沿平行于光轴的方向开设有凹槽11，凹槽11具有平行于光轴方向的第一槽壁111以及垂直于光轴方向且靠近物侧的第二槽壁112，保护套21与第一槽壁111之间设置有滚珠211，滚珠211可转动地嵌设在保护套21中，滚珠211与第一槽壁111接触并能相对于第一槽壁111运动，热缩件22远离保护套21的一端固定于第二槽壁112。变焦透镜100调整至近焦端时，如图4所示，滚珠211随第一透镜单元20沿第一槽壁111上升，提高了第一透镜单元20上升过程中的稳定性。

具体的，凹槽11对应于热缩件22也具有两个或两个以上，进一步的，凹槽11可以是条形槽，该条形槽的开口宽度略大于滚珠211的直径，以减小滚珠211与条形槽槽壁之间的摩擦。

通过在保护套21上设置滚珠211并将滚珠211限位在凹槽11中，可使滚珠211平稳地沿第一槽壁111运动，进而保证第一透镜单元20的平稳移动。优选的，滚珠211对应每个凹槽11可以具有多个且均沿平行于光轴的方向排列，以进一步保证第一透镜单元20的移动稳定性。由于第一透镜单元10移动是否平稳会影响镜头100的成像，因此通过上述方式，可以减少或避免成像时暗角、畸变、球差以及解析度不良等问题的产生，提高镜头100的成像质量。

进一步的，如图2所示，第二槽壁112上还设置有限位弹片23，限位弹片23包括与第二槽壁112连接的连接部231，及与连接部231远离第二槽壁112的一端连接且平行于第二槽壁112的限位部232，限位部232用于限制第一透镜单元20沿光轴方向的移动距离。变焦透镜100调整至近焦端时，如图3所示，弹片23与第一透镜单元20的物侧面接触，从而阻止第一透镜单元20继续移动。

通过设置限位弹片23可以限制第一透镜单元20的移动距离，防止第一透镜单元20与第二槽壁112发生碰撞，同时还可通过调整连接部231的长度来调控限位部232与第二槽壁112之间的距离，进而调控第一透镜单元20沿光轴方向的移动距离，以对镜头100实现精确调焦。

在示例性实施方式中，液体透镜30包括一透光薄片31，透光薄片31连接于镜筒10的内壁且靠近物侧，透光薄片30的曲率不为零；以及一弹性透明膜片33，连接于镜筒10的内壁且靠近像侧，透明膜片33的曲率可调，其中，透光薄片31、透明膜片33与镜筒10的内壁构成一容置空间，该容置空间中填入有透明溶液32，在变焦或对焦期间，透明溶液32受热膨胀压迫透明膜片33变形，或透明溶液32受冷收缩外界气压压迫透明膜片33变形。

具体的，透明薄片31可以是硬质的薄镜片，不会受透明溶液32的膨胀影响；透明膜片33可以是弹性高透纳米膜，能够随透明溶液32的膨胀而膨胀，随透明溶液32的收缩而收缩。需要指出的是，透明溶液32对应于镜头100的不同焦距具有对应的膨胀限度，因此在镜头100由远焦端调整至近焦端时，透明膜片33对应于不同焦距其膨胀程度不同。以图3所示为例，热缩件22已移动最大行程，透明膜片33的膨胀幅度也最大，表示此时镜头100的焦距已调整至近焦端。

通过将液体透镜30的物侧面材料设置为透光薄片31，像侧面材料设置为弹性透明膜片33，并在容置空间中填入透明溶液32，可以使得透明溶液32膨胀或收缩时透明膜片33随之发生形变，从而改变透明膜片33的曲率，此时液体透镜30的光焦度也会发生改变，可以满足镜头100的变焦或对焦要求。

进一步的，镜筒10的内壁开设有溶液槽12，透光薄片31、溶液槽12和透光膜片33依次连接构成可以容纳透明溶液32的容置空间。具体的，溶液槽12具有一开口端，透明薄片31和透明膜片33分别与该开口端连接，如此，透明薄片31和透明膜片32之间的空间便与溶液槽12连通，从而形成上述容置空间。通过溶液槽12可以对透明溶液32的膨胀或收缩进行缓冲，避免透明膜片33因透明溶液32的胀缩幅度过大而变形。优选的，对透明溶液32进行加热的器件可以设置在溶液槽12周围，如此可以避免透明薄片31和透明膜片33之间的透明溶液直接受热，使得透明膜片33不会因为膨胀幅度过大而发生额定外的亦或是不规则的变形。另外，溶液槽12的表面材质为不随透明溶液32膨胀而变化的材料，例如碳纤维材料。

进一步的，溶液槽12包括环形槽，该环形槽沿平行于光轴的方向延伸。通过上述方式可以使得透明溶液32的胀缩更均匀，从而避免透明膜片33发生不规则形变。

另一实施方式中，溶液槽12包括多个条形槽，该多个条形槽沿平行于光轴的方向延伸并以光轴为旋转轴旋转对称设置于镜筒10内壁。其中条形槽可以设置为两个、三个、四个，对应的其旋转角可以是180°、120°或是90°，条形槽的数量可以根据实际需求进行设置通过设置多个条形槽，可以使得透明溶液32的胀缩更均匀，避免透明膜片33发生不规则形变，同时也可以减少镜筒材料的消耗，使镜筒10更为坚实。

进一步的，如图1和图3所示，镜筒10上设置有第一电源端口13和第二电源端口14，溶液槽12的外壁设置有电阻丝121，电阻丝121接入在第一电源端口13和第二电源端口14之间。以图1和图3所示为例，第一电源端口13设置为正极，第二电源端口14设置为负极，通电后利用电流的热效应使电阻丝121发热，以此来加热溶液槽12中的透明溶液。进一步的，还可以通过系统程序来调控电流大小，进而调控透明溶液32的膨胀幅度，实现更加精准的变焦或对焦调整。

进一步的，电阻丝121缠绕式地设置在溶液槽12周围。具体的，电阻丝121既可以直接绕设在溶液槽12的外壁上，也可以通过槽排线的方式设置在溶液槽12周围。通过使电阻丝121与溶液槽12缠绕接触，可以使透明溶液32受热更加均匀，避免透明膜片33发生不规则形变。

进一步的，热缩件22包括记忆金属，记忆金属接入在第一电源端口13和第二电源端口14之间。具体的，该记忆金属可以是锑、镓或镍铁合金等。通过将热缩件22设置为记忆金属，可将记忆金属与电阻丝121接入同一控制电路，并通过相同的额定电流来对记忆金属的收缩行程以及透明溶液32的膨胀幅度进行调控，方便了镜头100的变焦或对焦调整。

在示例性实施方式中，镜筒10的材质为隔热材料。通过将镜筒10的材质设置为隔热材料，可以避免环境温度对镜头100的变焦或对焦调整造成影响。

本申请还提供一种取像装置，包括如前文所述的镜头100以及感光元件，该感光元件设于镜头100的像侧，以接收由镜头100形成的携带图像信息的光。

具体地，感光元件可以采用互补金属氧化物半导体(cmos，complementarymetaloxidesemiconductor)图像传感器或者电荷耦合元件(ccd,charge-coupleddevice)图像传感器。

上述取像装置，利用镜头100可以降低取像装置的模组厚度，同时也能快速实现变焦和对焦的调整，提高成像质量。该取像装置可以适配至如便携式电子设备等尺寸受限的装置。

本申请还提供一种电子设备，包括壳体以及如前文所述的取像装置，取像装置安装在壳体上用以获取图像。

具体地，取像装置设置在壳体内并从壳体暴露以获取图像，壳体可以给取像装置提供防尘、防水防摔等保护，壳体上开设有与取像装置对应的孔，以使光线从孔中穿入或穿出壳体。

上述电子设备，利用如前文所述的取像装置可以拍摄得到远近不同的景物图像，同时成像质量也得到提升，满足人们的专业化拍摄需求。需要指出的是，本申请实施方式的电子设备包括但不限于移动电话、汽车车载镜头、个人平板、个人数字助理、游戏机、个人计算机、相机以及智能手表等信息终端设备或具有拍照功能的家电产品等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。