专利名称：可变焦距透镜、相机模块以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及可变焦距透镜、相机模块以及电子设备，并且更具体地，涉及使用液体 介质作为光折射介质的可变焦距透镜以及包括该可变焦距透镜的相机模块和电子设备。
背景技术：
在诸如静态照相机和视频便携式摄像机(video camcorder)的摄像装置以及内置 于移动电话中的相机模块中，其中一个难题是减小摄像透镜光学系统的尺寸。另一方面，在 这种摄像装置和相机模块中，其中一个高需求的功能是被称作为光学变焦功能的焦距改变 功能。然而，在具有光学变焦功能的现有摄像透镜(下文中，称作变焦透镜)中，通过沿 光轴方向移动变焦透镜中由玻璃、树脂或者任何其他合适材料所制成的多个固定焦距透镜 来改变焦距。因此，现有变焦透镜通常需要在其中设置透镜移动空间，从而造成减小尺寸的 困难。即，在现有摄像装置或者相机模块中，增加光学变焦功能和减小摄像透镜光学系统的 尺寸是此消彼长的。为了解决上述问题，可设想使用可变焦距透镜来作为变焦透镜。形成具有可变焦 距透镜的变焦透镜消除了在变焦透镜中对透镜移动空间的需要，从而解决了上述问题。作为这种类型的可变焦距透镜，已经提出了使用液体作为光折射介质的可变焦距 透镜(例如，参见JP-A-2000-81504)。在JP-A-2000-81504中所提出的可变焦距透镜中，通 过向其中密封了液体的容器施加压力以使液体变形，来使透镜表面变形，从而调节焦距。在已经提出的另一技术中，将使用液体作为折射介质的现有可变焦距透镜用在广 角增距镜(wide converter)中(例如，参见 JP-A-2008-185627)。JP-A-2008-185627 提出 了通过驱动例如外部泵机构以改变可变焦距透镜的液体填充量来使透镜表面变形的方法。
发明内容
如上所述，在摄像装置或者相机模块中，可以通过利用使用液体作为光折射介质 的可变焦距透镜(液体透镜)来实现减小摄像透镜光学系统的尺寸和增加光学变焦功能的 两个目标。因此，在这种类型的可变焦距透镜中，期望开发包括优选的驱动机构的可变焦距 透镜。如上所述，作为用于驱动液体透镜的方法，JP-A-2008-185627已经提出了用于通 过改变透镜的液体填充量来改变透镜表面形状的驱动方法。然而，在JP-A-2008-185627 中，用于实现驱动方法的机构(诸如泵机构)设置在液体透镜的外部；液体透镜本身不包括 该驱动机构。此外，JP-A-2008-185627没有描述外部泵机构的具体构造。
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因此，期望提供一种使用液体介质作为光折射介质并且包括驱动机构的可变焦距 透镜，该驱动机构改变透镜的液体介质的填充量来使透镜表面变形。根据本发明的实施方式，提供了一种包括透镜部和液体介质容器的可变焦距透 镜。该透镜部包括一对光透射构件，其中至少一个是可变形的；以及光透射液体介质，其密 封在这对光透射构件之间。液体介质容器包括与透镜部连通并且填充有液体介质的腔体， 并且通过改变该腔体的体积以调节填充透镜部的液体介质的量，来使一个可变形光透射构 件或者一对光透射构件的表面形状改变。文中所使用的“液体介质”不仅包括液体而且包括诸如凝胶状介质的流体介质。根据本发明另一实施方式的相机模块包括根据本发明的上述实施方式的可变焦 距透镜；以及摄像器，将通过可变焦距透镜入射的对象光转换为电图像信号。根据本发明又一实施方式的电子设备包括根据本发明的上述实施方式的可变焦 距透镜；摄像器，将通过可变焦距透镜入射的对象光转换为电图像信号；以及控制器，驱动 并且控制可变焦距透镜。如上所述，根据本发明实施方式的可变焦距透镜包括液体介质容器，并且通过改 变置于该液体介质容器中并存储液体介质的腔体的体积来使一个或多个可变形光透射构 件的表面(透镜表面)的形状变形。即，根据本发明的实施方式，提供了一种可变焦距透镜， 其包括通过改变透镜部内的液体介质的填充量来使透镜表面变形的驱动机构。由于根据本发明实施方式的相机模块和电子设备包括根据本发明实施方式的可 变焦距透镜，所以减小了装备在相机模块和电子设备中的摄像透镜光学系统的尺寸。
图1示出了根据第一实施方式的可变焦距透镜的示意性截面构造；图2是根据第一实施方式的可变焦距透镜的透镜本体的外部透视图；图3A是当从前面观察时的用于根据第一实施方式的可变焦距透镜中的梯形隔膜 的外部透视图，并且图3B是从背面观察的梯形隔膜的外部透视图；图4描述了根据第一实施方式的可变焦距透镜的动作；图5描述了根据第一实施方式的可变焦距透镜的动作；图6A和图6B示意性地描述了对用在根据第一实施方式的可变焦距透镜中的梯形 隔膜的负载特性的评价；图7A和图7B示意性地描述了对平坦隔膜的负载特性的评价；图8示出了隔膜的负载特性的评价结果；图9示出了根据变形例的隔膜的示意性构造；图10是根据本发明第二实施方式的摄像装置的示意性框图；图11是根据本发明第三实施方式的移动通信终端的示意性框图。
具体实施例方式以下将参照附图以下面的顺序，来描述根据本发明实施方式的可变焦距透镜和包 括可变焦距透镜的电子设备的具体实例。本发明不限于以下所述的实施方式。1.第一实施方式可变焦距透镜的示例性基本构造
2.第二实施方式包括根据本发明实施方式的可变焦距透镜的电子设备的示例 性构造3.第三实施方式包括根据本发明实施方式的可变焦距透镜的另一电子设备的 示例性构造<1.第一实施方式>[可变焦距透镜的构造]图1示出了根据本发明第一实施方式的可变焦距透镜的示意性截面构造。可变焦 距透镜1包括透镜本体10和驱动并控制可变焦距透镜1的焦距的驱动器20。本实施方式 的可变焦距透镜1为使用液体介质作为光折射介质的液体透镜。首先，将参照图1和图2来描述透镜本体10的构造。图2是透镜本体10的外部 透视图。透镜本体10包括壳体11、密封构件12、液体透镜部(透镜部)13、固定构件16以 及液体容器(液体介质容器)17。壳体11为在其中具有空腔的箱状构件，并且壳体11的一个表面(图1和图2中 的上表面)具有圆形开口部11a，密封构件12附接至该圆形开口部。壳体11的另一表面 (图1和图2中的下表面)具有圆形开口部11b，后述的透明膜14附接至该圆形开口部；以 及大致矩形开口部lld，后述的隔膜18附接至该大致矩形开口部。开口部llb(透明膜14 附接至其)形成在面对开口部Ila(密封构件12附接至其)的区域中。壳体11具有形成在其中的导管部(channel) 11c，液体透镜部13通过该导管部与 液体容器17相连通。本实施方式将参照设置有一个导管部Ilc的情况来描述，但本发明不 限于此。可选地，可以在壳体11中设置多个导管部11c。密封构件12 (光透射构件)固定在壳体11的开口部Ila处，并且对液体介质15 进行密封。密封构件12可以例如由透明盖玻片、固定透镜或者透明膜形成。在本实施方式 中，使用固定透镜作为密封构件12。密封构件12具有面向液体透镜部13的凸面和远离液 体透镜部13的凹面。密封构件12并不必须以这种方式来形成，而可以根据应用和其他因 素来适当地改变。密封构件12可以由对于通过可变焦距透镜1的光的波长频带具有所需 透射率的任何材料制成。液体透镜部13由透明膜14(光透射构件)和密封在透明膜14和密封构件12之 间的液体介质15形成。透明膜14通过使用固定构件16而固定至壳体11的开口部lib的端部，从而所固 定的透明膜14对液体介质15进行密封。透明膜14的表面(透镜表面)根据密封在透明 膜14和密封构件12之间的液体介质15的量(体积)而变形。具体地，由于透明膜14通 过使用固定构件16而固定至壳体11的开口部lib的端部，所以透明膜14的表面以开口部 lib作为固定端、根据透明膜14与密封构件12之间的空间内的液体介质15的填充量，而在 凹形和凸形之间的范围内变形。透明膜14可以由任何这样的材料制成，这些材料不仅可以根据密封在透明膜14 和密封构件12之间的液体介质15的量的改变而进行所需量的变形，而且对于通过可变焦 距透镜1的光的波长频带具有所需透射率。具体地，透明膜14可以例如由透明薄膜形成， 或者例如由弹性体制成的弹性膜形成。可选地，透明膜14可以由薄板形成，该薄板例如由 玻璃或者透明塑料树脂制成。
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液体介质15例如由液体或者流体材料(诸如凝胶状材料)制成，这些材料对于通 过可变焦距透镜1的光的波长频带具有所需透射率。此外，液体介质15优选地由高非挥发 性材料制成。具有上述特性的液体介质15可以为硅油或者任何其他合适的光透射液体。考 虑到应用、折射率在透镜界面处的必然偏差以及其他因素来适当地选择液体介质15。液体容器17主要由附接至壳体11的开口部Ild的隔膜18、以及由隔膜18和面向 隔膜18的壳体11的内壁lie所限定的液体腔19形成。液体腔19填充有液体介质15，并 且经由导管部Ilc与液体透镜部13的内部相连通。S卩，在本实施方式的可变焦距透镜1中，液体介质15密封在透镜本体10中由壳体 11的内壁、密封构件12、透明膜14以及隔膜18所限定的空间内。在本实施方式中以实例 的方式呈现了具有导管部Ilc的构造，但本发明不限于此。可选地，可以使用液体腔19直 接与液体透镜部13的内部相连通而不使用导管部Ilc的结构。隔膜18响应于由驱动器20所施加的压力而变形，并改变液体腔19的体积。体积 变化改变了液体透镜部13内的液体介质15的填充量(体积)，并因此使透明膜14变形。 后文将详细描述该动作。图3A和图3B示出了用于本实施方式中的隔膜18的示意性构造。图3A是从前面 (从图1中的液体介质15)观察的隔膜18的外部透视图，而图3B是从后面(从图1中的驱 动器20)观察的隔膜18的外部透视图。隔膜18由具有底部且为筒状的隔膜本体18a和设置在隔膜本体18a的开口部18c 处的固定部18b形成。隔膜18的开口部18c具有大致矩形形状，其两个端边侧为圆弧形。 隔膜18的开口部18c的面积被构造为大于隔膜本体18a底部的面积。换而言之，本实施方 式中的隔膜18为一侧开口的大致梯形箱状构件。因此，下文中，将本实施方式中的隔膜18 称作梯形隔膜18。隔膜18的形状可以根据应用、透镜本体10的形状以及其他因素来适当 地改变。梯形隔膜18可以由当通过驱动器20施加压力时可变形的任何材料制成。梯形隔 膜18可以例如由柔性橡胶材料(EPDM 三元乙丙橡胶)、腈橡胶(NBR 丁腈橡胶)或者丁基 橡胶(IIR 异丁橡胶)制成。可选地，梯形隔膜18例如可以由可变形片(薄膜)或者柔性 成型塑料树脂材料制成。将参照图1来描述驱动器20的构造。驱动器20包括壳体21、压制构件22和驱动 压制构件22的驱动致动器23。在本实施方式中，透镜本体10的壳体11的一部分以这样的 方式连接至驱动器20的壳体21的一部分，使驱动器20固定至透镜本体10的液体腔19的 下部。驱动致动器23驱动压制构件22，从而该压制构件向梯形隔膜18的底部施加压力。 压制构件22的末端附接至梯形隔膜18的底部。在本实施方式中，驱动致动器23在与梯形 隔膜18的底部表面垂直的方向上(图1中的竖直方向上)移动压制构件22，以使梯形隔膜 18变形。压制构件22包括用于保持后述的驱动致动器23的棒状构件23a的保持器22a。 保持器22a可以例如由V形槽和面向该槽的金属部形成。驱动致动器23在与梯形隔膜18的底部表面垂直的方向上(图1中的竖直方向 上)驱动压制构件22。将参照把称为SIDM (平滑冲击驱动机构)的致动器用作驱动致动器 23的情况，来描述本实施方式。
驱动致动器23包括棒状构件23a、附接至棒状构件23a的压电器件23b (压电致动 器)和驱动压电器件23b的超声波电机(未示出)。驱动致动器23的棒状构件23a被插入 到压制构件22的保持器22a中并且固定于此。超声波电机驱动压电器件23b，以使棒状构 件23a在其轴向上产生超声波振动。在该动作中，利用在压制构件22的保持器22a与棒状 构件23a之间所产生的摩擦和压制构件22的惯性来使压制构件22沿着棒状构件23a的轴 向移动。已经参照将SIDM用作驱动致动器23的情况而描述了本实施方式，但本发明不限 于此。可以使用能够在竖直方向上驱动压制构件22的任何致动器。可使用的实例可以包 括使用电动机来使导螺杆旋转的致动器和使用音圈的电磁线性致动器。[可变焦距透镜的动作]将参照图4和图5来描述当本实施方式的可变焦距透镜1被驱动时的动作。图4 示出了当朝向液体介质15推动梯形隔膜18时可变焦距透镜1是怎样动作的，并且图5示 出了当朝向驱动器20拉动梯形隔膜18时可变焦距透镜1是怎样动作的。首先，考虑这样的状态(下文中，称作初始状态)，其中，液体透镜部13以如下方式 填充有液体介质15，其中液体透镜部13的透明膜14通过将梯形隔膜18的底部表面升高至 壳体11的开口部Ild的附近(升高到固定部18b的高度)而具有平坦表面(平坦透镜表 面)°驱动致动器23进一步将压制构件22从初始状态朝向液体介质15 (图4中的虚箭 头)移动，以朝向液晶介质15抬高梯形隔膜18的底部表面。在这种情况下，液体腔19的体 积减小，并且与体积减小相对应的液体介质15通过导管部Ilc流到液体透镜部13 (在密封 构件12和透明膜14之间)中(图4中的空心箭头)。结果，填充液体透镜部13的液体介 质15的量增大，并且液体透镜部13的透明膜14从透镜本体10向外突出(图4中的粗实 线箭头)。由于透明膜14的外边缘通过使用固定构件16而固定至壳体11的开口部11b， 因此透明膜14的形状变为凸形(图4中所示的状态)。相反地，驱动致动器23将压制构件22从初始状态移动远离液体介质15 (图5中 的虚线箭头)，以降低梯形隔膜18的底部表面。在这种情况下，液体腔19的体积增大，并且 与体积增大相对应的液体介质15通过导管部Ilc而从液体透镜部13的内部流到液体腔19 中(图5中的空心箭头)。结果，填充液体透镜部13的液体介质15的量减小，并且朝向液 体介质15来拉动液体透镜部13的透明膜14(图5中的粗实线箭头)。由于透明膜14的外 边缘通过使用固定构件16而固定至壳体11的开口部11b，所以透明膜14的形状变为凹形 (图5中所示的状态)。由此，在本实施方式的可变焦距透镜1中，与透镜本体10 —体形成 的驱动器20改变了透明膜14的形状(透镜表面的形状)。如上所述，在本实施方式的可变焦距透镜1中，可以通过使用驱动器20调节液体 腔19的体积，来控制液体透镜部13的透镜表面的形状(诸如曲率)。在本实施方式的可变焦距透镜1中，如图5所示，可以通过使用驱动致动器23连 同压制构件22降低梯形隔膜18的底部，而使液体透镜部13的透镜表面为凹形，从而减小 透镜厚度。即，可以在本实施方式中容易地形成更薄的透镜。例如，迄今为止，当制造例如 玻璃或者塑料材料的固体凹透镜时，由于制造约束和其他因素，凹透镜的最薄部分的厚度 几乎无法等于或小于0. 5mm。相反地，本实施方式允许容易地形成诸如薄凹透镜。
[隔膜的负载特性]已经参照将梯形隔膜18用作用于调节如图4和图5所示的液体腔19的体积的可 变形构件的情况而描述了本实施方式，但本发明不限于此。可以根据应用、透镜本体10的 形状以及其他因素来使用具有任何形状的隔膜。在各种隔膜中，当使用具有面积小于开口 部面积的底部表面的箱状隔膜(具有底部的筒状隔膜)时，与梯形隔膜18 —样，与其他类 型的隔膜相比可以减小用于使隔膜变形的驱动力(负载)。下文将更具体地描述通过减小 驱动力所提供的优点。图6A和图6B示意性地示出了在本实施方式中所执行的用于测量梯形隔膜18加 有负载时的特性的方法。图6A示出了具有开口部31a的壳体31、梯形隔膜18以及用于测 量梯形隔膜18的负载特性的压制构件30的布局图。图6B示出了当从在图6A中的压制构 件30观察时的压制构件30与壳体31的开口部31a之间的位置关系。在图6A和图6B所示的实例中，梯形隔膜18具有以下尺寸底部长度=6. 5mm，底 部宽度=1. 5mm，底部的各端边侧的曲率半径=0. 5mm，深度=1. 5mm，包括开口部的端面的 长度=7. 5mm，包括开口部的端面的宽度=2. 5mm,以及包括开口部的端面的各端边侧的曲 率=1mm。梯形隔膜18由EPDM制成并具有0. Imm的厚度。压制构件30的上表面和梯形隔 膜18的底部具有相同的形状，并且壳体31的开口部31a和梯形隔膜18的开口部具有相同 的形状。以下面的步骤测量梯形隔膜18的负载特性首先，将梯形隔膜18以这样的方式设 置在壳体31上，使得包括梯形隔膜18的开口部的端面抵住壳体31的开口部31a。然后，将 压制构件30设置在梯形隔膜18的底部上。下文中，从梯形隔膜18没有变形的状态(如图 6A所示的预变形状态)开始，使用压制构件30将梯形隔膜18的底部朝壳体31推动3mm。 此时，测量梯形隔膜18被推动的量与在推动过程中施加给压制构件30的负载之间的关系。当将梯形隔膜18的底部朝向壳体31推动3mm时，梯形隔膜18取代了约30mm3的 体积。此外，当将梯形隔膜18的底部朝壳体31推动3mm时，梯形隔膜18的形状相对于壳 体31的表面变为反转的预变形形状(图6A中所示的状态)。下文中，从将梯形隔膜18的底部朝壳体31推动3mm的状态开始，压制构件30用 于将梯形隔膜18的底部拉回到梯形隔膜18的预变形状态。此时，测量梯形隔膜18被拉动 的量与在拉动过程中施加给压制构件30的负载之间的关系。在上述负载特性的评价中，还测量了用作隔膜的平坦橡胶膜的负载特性。图7A和 图7B示意性地示出了怎样测量平坦橡胶膜的负载特性。图7A示出了具有开口部37a的壳 体37、平坦橡胶膜35以及用于测量平坦橡胶膜35的负载特性的压制构件36的布局图。图 7B示出了当从图7A中的压制构件36观察时的压制构件36与壳体37的开口部37a之间的 位置关系。在图7A和图7B中所示的实例中，平坦橡胶膜35的厚度为100 μ m。由平坦橡胶膜 35抵住的壳体37的开口部37a的形状为具有6. 8mm直径的圆，并且压制构件36的上表面 的形状为具有3. 6mm直径的圆。在测量时，压制构件36设置在开口部37a的中心处。在测量平坦橡胶膜35的负载特性时，首先，使用压制构件36在远离壳体37的方 向上拉动平坦橡胶膜35，以使平坦橡胶膜35与压制构件36之间的接触表面离开壳体37的 表面以间隔0. 7mm。从这种状态开始，使用压制构件36而朝向壳体37的开口部37a推动平
8坦橡胶膜35，并且测量平坦橡胶膜35被压制的量与在压制过程中施加给压制构件36的负 载之间的关系。在该步骤中，推动平坦橡胶膜35，直到平坦橡胶膜35与压制构件36之间的 接触表面在壳体37内部而距离壳体37的表面0. 7mm。由此，与梯形隔膜18的负载特性的 评价一样，平坦橡胶膜35也取代了约30mm3的体积。图8示出了如上所述的测量出的梯形隔膜18和平坦橡胶膜35的负载特性。在图 8中所示的特性中，水平轴表示通过梯形隔膜18或者平坦橡胶膜35所改变的体积，而垂直 轴表示施加给压制构件的负载。在图8中，通过连接的实心测量点所表示的特性代表梯形 隔膜18的负载特性，并且通过连接的空心矩形测量点所表示的特性代表平坦橡胶膜35的 负载特性。图8示出了由实线和虚线所表示的两种类型的梯形隔膜18的负载特性。当朝向 壳体31推动预变形梯形隔膜18时，得到由实线所表示的梯形隔膜18的负载特性。当将已 推入壳体31中的梯形隔膜18拉回到预变形状态时，得到由图8中的虚线所表示的梯形隔 膜18的负载特性。图8中所示的负载特性清楚地示出了在梯形隔膜18情况下取代约30mm3体积所 需的负载小于在平坦橡胶膜35情况下的负载。其原因是，当压制构件推动或者拉动如本实 施方式中那样的梯形箱状隔膜时所产生的反作用力小于当使用平坦隔膜时所产生的反作 用力。如上所述，当将梯形隔膜18用作用于调节如本实施方式中那样的透镜表面的形 状的可变形构件时，可以通过更小的驱动力来驱动透镜。只要该隔膜为具有面积小于开口 部面积的底部的筒状隔膜，就可以通过具有任何形状的隔膜来提供这种有利效果。例如，通 过使用具有底部的筒状隔膜和开口部(它们各自为例如圆形、椭圆形或者多边形)来提供 上述有利效果。[变形例]在上述第一实施方式的梯形隔膜18中，梯形隔膜18的将底部(其与压制构件相 接触)连接至固定部18b的部分(即，梯形隔膜18的侧壁部)具有线性截面形状，但侧壁 部的截面形状在本发明中并不必须为线性。例如，可以将隔膜的侧壁部构造为具有折叠形 状。在变形例中，将描述由此构造的隔膜的实例。图9示出了根据变形例的隔膜的示意性构造。在根据变形例的隔膜40中，隔膜40 的将底部40a (其与压制构件相接触)连接至固定部40c的侧壁部40b具有U形截面形状。 即，根据变形例的侧壁部40b在隔膜40的底部40a与固定部40c之间弯曲一次。此外，通 过这样的方式来构造根据变形例的隔膜40，使得隔膜40的底部40a的表面基本上与固定部 40c (壳体45)的表面齐平。如上所述，在第一实施方式中，为了使梯形隔膜18达到初始状态，使用驱动器20 朝液体介质15推动梯形隔膜18的底部，以使梯形隔膜18的底部与梯形隔膜18的固定部 18b齐平。即，在第一实施方式中，通过向梯形隔膜18施加负载以使梯形隔膜18变形而实 现图9中所示的状态。相反，与第一实施方式不同，由于通过预先弯曲侧壁部40c来制作根据变形例的 隔膜40，所以无需施加给隔膜40的任何负载就可以使隔膜40达到其初始状态。此外，在第一实施方式中，由于梯形隔膜18被设计为使得通过推动或者拉动梯形
9隔膜18来使其形状反转，所以当反转形状时，梯形隔膜18的底部依赖于侧壁部的弹性、状 态以及其他因素而可能无法平滑地移动。相反，由于通过使用压模(die)使侧壁部40c预 先弯曲来制作根据变形例的隔膜40，所以消除了在反转隔膜的形状时所产生的上述问题， 从而可以平滑地移动底部40a。<2.第二实施方式>将参照包括根据本发明实施方式的可变焦距透镜的示例性电子设备来描述第二 实施方式。将参照根据本发明实施方式的可变焦距透镜装备在诸如静态照相机和视频便携 式摄像机的摄像装置中的情况来进行描述。图10是根据本实施方式的摄像装置的示意性框图。根据本实施方式的摄像装置 100包括摄像光学系统101、摄像器件102 (摄像器)、图像信号处理器103、图像信号记录/ 再生单元104、内部存储器105、显示单元106以及控制器107。以上所述的各个组件的功能 和构造如下摄像光学系统101捕捉对象光并且将该光聚焦在摄像器件102的摄像面(成像 面，未示出)上。摄像光学系统101包括根据本发明实施方式的可变焦距透镜101a。可变 焦距透镜IOla可以为根据本发明实施方式的可变焦距透镜。例如，可以使用例如在第一实 施方式或者其变形例中所述的可变焦距透镜。摄像器件102将通过摄像光学系统101所聚焦的对象光转换为电图像信号。摄像 器件102的输出端子连接至图像信号处理器103的输入端子，并且摄像器件102将所生成 的图像信号输出至图像信号处理器103。摄像器件102可以为诸如CCD (电荷耦合器件)图 像传感器和CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器的各种图像传感器中的任一种。图像信号处理器103对于从摄像器件102输入的图像信号执行预定图像处理，诸 如校正和去噪。图像信号处理器103的输出端子连接至图像信号记录/再生单元104的输 入端子，并且图像信号处理器103将经过图像处理的信号输出至图像信号记录/再生单元 104。图像信号记录/再生单元104包括诸如微型计算机(CPU 中央处理单元)的计算 电路，并且控制从图像信号处理器103输入的图像信号的记录和/或再生。具体地，图像信 号记录/再生单元104连接至内部存储器105，并且当期望记录图像信号时，将从图像信号 处理器103所输入的图像信号输出至内部存储器105。此外，图像信号记录/再生单元104 连接至显示单元106，并当期望再生和显示图像信号时，将从图像信号处理器103所输入的 图像信号输出至显示单元106。内部存储器105可以由例如HDD(硬盘驱动器)、半导体存储器或光盘形成。内部 存储器105存储从图像信号记录/再生单元104所输入的图像信号。显示单元106将从图像信号记录/再生单元104所提供的图像信号转换为以可在 显示监视器上显示的格式所表示的信号，并随后在其上显示该图像信号。显示单元106不 仅包括显示监视器，而且包括驱动该显示监视器的监视器驱动器。该显示监视器可以例如 由LCD(液晶显示器)或者有机EL(电致发光)面板形成。控制器107控制摄像装置100中的各个组件的动作。控制器107还控制可变焦距 透镜IOla的动作，具体地，例如，基于当操作变焦按钮时所生成的操作信号(与焦距相对应 的信号)，可以控制可变焦距透镜IOla的液体透镜部的透镜表面(折射表面)的形状(曲
10率)。如上所述，在本发明的摄像装置100中，将根据本发明实施方式的可变焦距透镜 IOla用在摄像光学系统101中，从而可以减小摄像光学系统101的尺寸。<3.第三实施方式>已经参照通过装备有根据本发明实施方式的可变焦距透镜的电子设备的实例来 展示电子设备的情况而描述了第二实施方式，但本发明不限于此。可以将根据本发明实施 方式的可变焦距透镜装备在诸如个人计算机和PDA(个人数字助理)的具有摄像功能(相 机模块)的移动通信终端和信息终端中。将参照根据本发明实施方式的可变焦距透镜装备在包括相机模块的移动通信终 端中的情况，来描述第三实施方式。本文中所使用的移动通信终端是所谓的移动电话，即与 无线电话的基站进行无线通信的终端。[移动通信终端的构造]图11是根据本实施方式的移动通信终端的示意性框图。移动通信终端200包括 控制器201、R0M(只读存储器)202、RAM(随机存取存储器)203、天线204、通信控制器205、 显示控制器206以及显示器207。该移动通信终端200还包括相机模块208和相机控制器 209(控制器)。该移动通信终端200还包括音频处理器211，在通话期间对于音频数据执行数字 /模拟转换；扬声器212，用于在通话期间输出音频；以及麦克风213，用于在通话期间接收 音频。该移动通信终端200还包括存储卡接口 214、存储卡215、操作单元216、红外线接口 217以及红外线通信单元218。如图11所示，上述组件经由信号总线210直接或间接地彼 此电连接。上述各个组件的功能和构造如下控制器201由CPU或者任何其他合适的计算控制单元形成，并且控制整个移动通 信终端200的动作。具体地，控制器201读取存储在ROM 202中的控制程序，将该控制程序 在RAM 203中反归档(展开，imarchive)，并且经由信号总线210来控制整个移动通信终端 200的动作。通信控制器205经由天线204将发送信号(transmission signal)发送至移动电 话基站(未示出)，并且从移动电话基站(未示出)接收接收信号。通信控制器205还调 制发送至移动电话基站的无线电波，并且解调从移动电话基站接收的无线电波。具体地，通 信控制器205对所接收的音频信息执行预定处理，并且在音频通话模式下经由音频处理器 211将处理后的信号输出至扬声器212。通信控制器205还经由音频处理器211获取通过 麦克风213所收集的音频，对所获取的信息执行预定处理，并且然后经由天线204来发送处 理后的信号。显示控制器206将经由信号总线210提供的图像信号转换为以可在显示器207上 显示的格式所表示的信号，并且将转换后的信号输出至显示器207。显示器207可以例如由 IXD (液晶显示器)或者有机EL (电致发光)面板形成，并且将从显示控制器206所提供的 信号作为图像而显示在显示屏幕上。相机模块208捕捉对象光，使光聚焦，并且将聚焦的对象光转换为电图像信号。然 后，相机模块208将图像信号输出至相机控制器209。该相机模块208包括摄像光学系统 (未示出)，该摄像光学系统包括可变焦距透镜208a和摄像器件208b (摄像器)。
可以将根据本发明实施方式的可变焦距透镜用作可变焦距透镜208a。例如，可以 使用例如在第一实施方式或者其变形例中所述的可变焦距透镜。摄像器件208b将通过摄 像光学系统所聚焦的对象光转换为电图像信号。摄像装置208b可以为诸如CCD图像传感 器和CMOS传感器的各种类型的图像传感器中的任一种。存储卡215例如可以由半导体存储器形成。经由存储卡接口 214来获取通过相机 模块208所拍摄的图像信息(诸如静态图像和视频图像)、音频通话期间所获得的音频信息 以及其他信息，并将它们存储在存储卡215中。操作单元216例如由逐帧移动拨盘(转点通，jog dial)和小键盘形成。操作单 元216可以用来输入电话号码、邮件文本和其他信息，以及用于设置各种模式的输入操作 信号。该操作单元216还用来通过相机模块208来拍摄图像，并设置相机模块208中的模 式。尽管没有示出，但红外线通信单元218包括红外光发射器和红外光接收器，并且 可以将信息发送至能够执行红外线通信的外部信息装置(例如，移动电话、个人计算机和 PDA)，并从中接收信息。更具体地，红外线通信单元218经由红外线接口 217获取存储在存 储卡215或者任何其他介质中的图像、音频和其他信息，并将所获取的信息发送至外部信 息装置。该红外线通信装置218还接收从外部信息装置发送的信息，并且经由红外线接口 217而将所接收的信号输出至存储卡215或者任何其他介质。尽管在图11中没有示出，但移动通信终端200还包括将电力提供给移动通信终端 200中的组件的电源。[记录和再生图像信息]将对图像信号的记录和再生进行简要描述，该图像信号由本实施方式的移动通信 终端200中的相机模块208所拍摄。首先，相机控制器209驱动并控制相机模块208来拍摄静态图像、视频图像或者其 他图像。例如，相机控制器209通过使用JPEG、MPEG或者任何其他适当的压缩技术来压缩 所获取的图像信息。然后，相机控制器209将压缩的图像信息输出至信号总线210。下文中，RAM 203经由信号总线210获取该图像信息，并临时存储该信息。在该过 程中，RAM 203不仅可以获取图像信息，而且可以获取与图像信息同时的通过麦克风213所 记录的音频信息，并且临时存储该图像信息和音频信息。此外，在该过程中，控制器201可以根据需要而经由存储卡接口 214将该图像信息 和/或音频信息存储在存储卡215中。而且，在该过程中，控制器201可以根据需要而经由 显示控制器206将图像信息显示在显示器207上，并且经由音频处理器211将音频信息输 出至扬声器212。控制器201还可以根据需要而经由红外线通信单元218将所获取的图像信息和音 频信息发送到能够执行红外线通信的外部装置。为了在显示器207上读取和显示存储在RAM 203或者存储卡215中的图像信息， 相机控制器209临时读取存储在RAM 203或者存储卡215中的数据，并对该数据进行解码 或者解压缩。然后，相机控制器209经由信号总线210而将处理后的图像数据提供给显示 控制器206。如上所述，本实施方式的移动通信终端200包括相机模块208，该相机模块包括根据本发明实施方式的可变焦距透镜208a。因此，设置在本实施方式中的移动通信终端200 可以配备有更小的摄像机构(光学变焦机构)。已经参照相机模块208与相机控制器209分离的情况而描述了本实施方式，但本 发明不限于此，并且相机模块208可以包括相机控制器209。此外，当控制器201可以执行 与通过上述相机控制器209所执行的相同的控制操作时，可以省略相机控制器209。本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有各种修改、组合、 子组合和变形，只要它们包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。
权利要求
一种可变焦距透镜，包括透镜部，包括一对光透射构件，其中至少一个是可变形的光透射构件，以及光透射液体介质，其密封在所述一对光透射构件之间；以及液体介质容器，包括与所述透镜部连通并且填充有所述液体介质的腔体，所述液体介质容器通过改变所述腔体的体积来调节所述透镜部内的液体介质的填充量，以使所述可变形的光透射构件的表面形状改变。
2.根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述液体介质容器还包括将所述液体介质密封在所述腔体中的隔膜， 所述隔膜为具有底部的筒状，所述底部的面积小于所述隔膜的开口部的面积，并且 通过所述隔膜变形来改变所述腔体的体积。
3.根据权利要求2所述的可变焦距透镜， 还包括使所述隔膜变形的驱动器。
4.根据权利要求2所述的可变焦距透镜，其中，所述液体介质容器使所述可变形的光透射构件的表面形状在凹形和凸形之间的 范围内变形。
5.一种相机模块，包括 可变焦距透镜，包括透镜部，包括一对光透射构件，其中至少一个是可变形的光透射构件，以及光透射液体 介质，其密封在所述一对光透射构件之间，以及液体介质容器，包括与所述透镜部连通并且填充有所述液体介质的腔体，所述液体介 质容器通过改变所述腔体的体积来调节所述透镜部内的液体介质的填充量，以使所述可变 形的光透射构件的表面形状改变；以及摄像器，将通过所述可变焦距透镜入射的对象光转换为电图像信号。
6.一种电子设备，包括 可变焦距透镜，包括透镜部，包括一对光透射构件，其中至少一个是可变形的光透射构件，以及光透射液体 介质，其密封在所述一对光透射构件之间，以及液体介质容器，包括与所述透镜部连通并且填充有所述液体介质的腔体，所述液体介 质容器通过改变所述腔体的体积来调节所述透镜部内的液体介质的填充量，以使所述可变 形的光透射构件的表面形状改变；摄像器，将通过所述可变焦距透镜入射的对象光转换为电图像信号；以及 控制器，驱动并控制所述可变焦距透镜。
全文摘要
本发明提供了可变焦距透镜、相机模块以及电子设备。该可变焦距透镜包括透镜部，包括一对光透射构件，其中至少一个是可变形的光透射构件，以及光透射液体介质，其密封在这对光透射构件之间；以及液体介质容器，包括与透镜部连通并且填充有液体介质的腔体，该液体介质容器通过改变腔体的体积来调节透镜内部的液体介质的填充量，以使可变形的光透射构件的表面形状改变。
文档编号H04N5/225GK101930120SQ20101020734
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年6月26日
发明者前田史贞, 濑尾胜弘, 田中佳世子, 铃木守, 铃木彰 申请人:索尼公司