变焦透镜结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了变焦透镜结构及其制造方法。该变焦透镜结构包括：框架，具有用光学流体填充的流体腔室并由含有预定流体的聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成；透明盖，设置在框架的顶表面上以覆盖流体腔室；透明弹性膜，设置在框架的底表面上以形成流体腔室的下盖；以及致动器，设置在弹性膜上。

【技术实现步骤摘要】

根据示范性实施例的装置和方法涉及变焦透镜结构，更具体地，涉及使用光学流体的。
技术介绍
现代便携式通讯设备已经发展为包括各种功能(诸如照相机功能、玩游戏功能、 音乐播放功能、广播功能、互联网功能等以及简单的电话功能和信息发送功能)的多用途电子设备。而且，已经进行了将更多的功能集成在便携式通讯设备的小空间中的尝试。在要被集成在便携式通讯设备中的模块当中，照相机模块最难减小尺寸。在减小照相机模块中的成像光学系统的尺寸上受到限制。为了获得更好的图像质量，自动聚焦功能、防手抖功能、缩放功能等是必需的。然而，由于尺寸限制，将这些功能添加到照相机模块是不容易的。在照相机模块中起到自动聚焦功能的方法的示例是使用步进电机的方法、使用音圈电机(VCM)的方法、使用液体透镜的方法等。然而，使用步进电机的方法和使用音圈电机的方法由于尺寸限制而不适于便携式通讯设备。此外，在通过批量工艺制造使用步进电机和VCM 方法的便携式通讯设备方面存在许多困难，因此不容易降低其制造成本。为了避开这些问题，近来已经发展了微小的变焦透镜结构，其具有小的厚度、其调节透镜的焦距、并以晶圆级制造。在变焦透镜结构中，当致动器被驱动时施加到光学流体的压力改变，该压力改变导致膜(membrane)变形从而改变透镜的焦距。变焦透镜结构通常设置在照相机模块的前面并起到自动聚焦功能。在变焦透镜结构中，用作透镜的透明光学流体的轮廓改变，变焦透镜结构的焦点改变。然而，与相邻材料的热膨胀系数相比，光学流体具有相对高的热膨胀系数。因此，如果光学流体的操作温度改变，则光学流体的形状由于光学流体的体积的变化而变形。因而，期望发展一种变焦透镜结构，该变焦透镜结构具有能够补偿光学流体的由于温度变化引起的变形的结构。
技术实现思路
一个或更多示范性实施例包括使用光学流体的。额外的示范性实施例将在以下的描述中部分阐述并将从该描述变得显然，或者可以通过实践给出的示范性实施例而习知。根据一示范性实施例，一种变焦透镜结构包括框架，具有用光学流体填充的流体腔室并由含有预定流体的聚二甲基硅氧烷(PDMQ形成；透明盖，设置在框架的顶表面上从而覆盖流体腔室；透明弹性膜，设置在框架的底表面上从而形成流体腔室的下盖；以及致动器，设置在弹性膜上。在示范性实施例中，光学流体和预定流体可以具有比PDMS高的热膨胀系数。微气泡(micro bubble)(也就是，空腔)形成在用于形成框架的PDMS中，预定流体填充在该微气泡中。微气泡的直径可以等于或小于约10 μ m。根据示范性实施例，光学流体和预定流体的每个可以由不渗入PDMS的透明液体形成。光学流体和预定流体的每个可以由包括氟官能团的液体形成。例如，包括氟官能团的透明液体可以包括基于全氟聚醚(PFPE)的油。在示范性实施例中，在PDMS中预定流体的浓度可以等于或大于约10%的重量百分比。根据示范性实施例，框架的高度可以与光学流体的深度相同。在其他示范性实施例中，框架的高度可以大于光学流体的深度。在这样的示范性实施例中，透明盖可以接触光学流体的顶表面和框架的顶表面。透明盖可以具有小于光学流体的热膨胀系数。具有比光学流体小的热膨胀系数的透明膜可以设置在光学流体的顶表面上，透明盖可以接触透明膜的顶表面和框架的顶表面。根据示范性实施例，透明盖可以由玻璃或聚合物形成。弹性膜可以由PDMS形成。 致动器可以包括聚合物致动器。其他示范性实施例包括制造变焦透镜结构的方法。示范性实施例的方法包括将预定流体混合到包括硬化剂的聚二甲基硅氧烷(PDMQ溶液中从而在PDMS溶液中形成用预定流体填充的微气泡；半硬化包含用预定流体填充的微气泡的PDMS溶液，然后处理该半硬化的PDMS溶液从而制造具有流体腔室的框架；将框架附接到透明盖；用光学流体填充框架的流体腔室；以及将透明弹性膜附接到框架从而密封光学流体。根据示范性实施例，将框架附接到透明盖可以包括表面处理透明盖；将PDMS溶液涂覆在透明盖的表面上，然后半硬化PDMS溶液；将PDMS溶液涂覆在框架的表面上，然后半硬化PDMS溶液；以及将框架附接到透明盖。在示范性实施例中，将透明弹性膜附接到框架可以包括表面处理预定膜层；将 PDMS溶液涂覆在膜层的一个表面上，然后半硬化PDMS溶液；将膜层上的涂层附接到框架从而密封光学流体；以及将膜层从半硬化的PDMS溶液分离。附图说明从以下结合附图对示范性实施例的描述，示范性实施例的这些和/或其他方面将变得显然并更易于理解，在附图中图IA至图IC是根据现有技术的变焦透镜结构的截面图；图2是根据一示范性实施例的变焦透镜结构的截面图；图3是图2的变焦透镜结构在高温操作的截面图；图4是曲线图，示出关于包括基于全氟聚醚(PFPE)的油的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 的位移与温度的关系曲线；图5是根据另一示范性实施例的变焦透镜结构的截面图；以及图6是根据另一示范性实施例的变焦透镜结构的截面图。具体实施例方式现在将详细参照示范性实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。在这点上，本专利技术的示范性实施例可以具有不同的形式而不应解释为限于这里阐述的描述。因而，仅在下面通过参照附图来描述示范性实施例，从而解释示范性实施例的各方面。图IA至图IC是根据现有技术的变焦透镜结构的截面图。具体地，图1A、图IB和图IC分别示出在室温操作的变焦透镜结构、在相对高的温度操作的变焦透镜结构和在相对低的温度操作的变焦透镜结构。参照图IA至图1C，流体腔室50形成在框架10中，光学流体60填充到流体腔室50 中。流体60可以为例如透明油等。例如，框架10可以由硅形成。透明盖20设置在框架10 的顶表面上并形成流体腔室50的上盖，透明弹性膜30设置在框架10的底表面上并形成流体腔室50的下盖。致动器40设置在弹性膜30的底表面上。弹性膜30包括致动器40设置在其上的驱动单元30b以及位于驱动单元30b内的可变透镜单元30a。在该结构中，当致动器40被驱动时，弹性膜30的驱动单元30b变形，压力施加到光学流体50。压力导致弹性膜30的可变透镜单元30a变形，从而改变透镜的焦距。图IA示出变焦透镜结构在室温(例如，约20°C)操作的情形。在图IA中，弹性膜 30的可变透镜单元30a具有平坦形状。当变焦透镜结构的操作温度从室温变化到相对高的温度(例如，变化到约60°C)时，弹性膜30的可变透镜单元30a具有在向下方向上的凸起形状，如图IB所示。此外，当变焦透镜结构的操作温度从室温变化到相对低的温度(例如， 变化到约-20°C )时，弹性膜30的可变透镜单元30a可以具有在向上方向上的凸起形状。 通常，用于形成光学流体60的透明油具有约1000ppm/°C的相对高的热膨胀系数(体积膨胀系数)，而用于形成框架10的硅具有约2. 3ppm/°C的相对低的热膨胀系数(线性膨胀系数)。因而，由于光学流体60具有比框架10高得多的热膨胀系数，所以当变焦透镜结构的操作温度改变时，弹性膜30的可变透镜单元30a由于光学流体60的膨胀或收缩而变形，如图IB和图IC所示。这样，在变焦透镜结构中，光学流体60根据操作温度的改变而膨胀或收缩。因此，光学流体60的屈光力(refractive power)不是一致的(uniform)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李升浣，金云培，丁奎东，李政烨，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：