具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

以下对实施例中涉及到的概念进行简单说明：

镜头：是利用透镜的折射原理，使景物光线通过镜头，在聚焦平面上形成清晰的影像的部件。

光焦度：等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。

曲率半径：曲率是用于表示曲线在某一点的弯曲程度的数值。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大，曲率的倒数就是曲率半径。

孔径光阑：入射孔径角最小的光阑，称为孔径光阑。

液体透镜，由薄膜包裹液体构成，通过音圈马达驱动薄膜体发生面形变化，使得液体透镜的曲率发生变化，进而改变焦距。

阿贝数，透镜的阿贝数就是透镜的色散系数，是指透镜在不同波长下的折射率的差值比，用于表征透镜的色散程度。

热膨胀系数，是用于表征透镜热膨胀程度的物理量，可用平均线膨胀系数或平均体积膨胀系数表示。

折射率温度系数，是用于表征透镜在单位温度改变下引起折射率的变化。

物侧面：透镜上最靠近被摄物的表面为物侧面。

像侧面：透镜上最靠近图像传感器的表面为像侧面。

温度效应，是指当镜头组的温度发生剧烈变化时，镜头组的有效焦距(EffectiveFocal Length)和后法兰距(Flange Back Length)发生变化，发生失焦现象。

如图1所示，图1提供了一种电子设备100的结构示意图。电子设备100例如智能手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、可穿戴设备、增强现实(Augmented Reality，AR)设备、虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、监控设备等，电子设备100包括镜头模组10及处理器20。

本发明实施例还提供一种镜头模组10，包括成像镜头组1、滤光片2以及图像传感器3。

滤光片2设置于所述成像镜头组1与所述图像传感器3之间。滤光片2能够阻挡近红外光波(650nm～1500nm)及紫外光波(<约450nm)，在一种实施方式中，滤光片2为红外滤光片，用于过滤红外光波。

镜头模组10还包括镜筒，所述成像镜头组1固定设置于所述镜筒内。

镜头模组10成像原理为：光线进入成像镜头组1，成像镜头组1对光线具有汇聚成像作用，通过滤光片2把光线中的多余光波(例如红外光波)滤去，最后汇聚在图像传感器3；图像传感器3可以是CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器或者CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器，图像传感器3主要用于对光线的光信号进行光电转换以及A/D(Analog/Digital，模拟信号/数字信号)转换，并输出的图像数据。

成像镜头组1设置于图像传感器3与被摄物(即被拍摄的物体)之间，以形成被摄物的像(光信号)并反映到图像传感器3，在本实施例中，将被摄物所在一侧称为物侧，图像传感器3所在一侧称为像侧。

在本方案中，成像镜头组1包括液体透镜及塑料透镜。

液体透镜为可变焦透镜，采用电控方式推动马达以推动液体挤压薄膜产生面形变化，在不发生透镜移动或者倾斜的情况，使得液体透镜的曲率发生变化，进而使得整个成像镜头组的焦距改变，实现AF(Automatic Focus，自动对焦)/OIS(Optical imagestabilization，光学防抖)、微距、望远等特性，进而可以避免由于透镜移动而导致的成像变差的问题。

图2为液体透镜的结构示意图，如图2所示，液体透镜10包括包裹液体的薄膜体11、抵压元件12、马达13及马达支架14。薄膜体11包括物侧面111及像侧面112，所述抵压元件12呈圆环片状，抵压元件12包括第一抵接部121及与所述第一抵接部121连接的第二抵接部122，在本实施方式中，第一抵接部121为圆环片，第二抵接部122自第一抵接部121的内缘弯折延伸形成。第一抵接部121与马达支架14相连，第二抵接部122与薄膜体11的像侧面112相接触。马达支架14与马达13固定连接。在本实施方式中，处理器20用于推动马达13以使液体透镜的薄膜体111发生面形变化，从而实现对焦。

其中，处理器20控制马达13，使得用于固定马达13的马达支架14推动抵压元件12，然后通过抵压元件12的第二抵接部122来改变薄膜体11的像侧面112，使得像侧面112产生面形变化。在本实施例中，马达13为音圈马达，其数量有四个，液体透镜10变焦时，四个马达13同时工作，产热量较大，容易使得整个镜头模组100受热膨胀，从而产生温度效应。

薄膜体11受马达13所施加的作用力变化实现曲率变化，四个马达13所施加的作用力可以是对称相同的，也可以是对称不相同的；当作用力对称相同时，可以实现液体透镜曲率的均匀变化；当四个马达所施加的作用力对称不同时，液体透镜曲率的并非均匀变化，能够改变光线的方向，使得焦点呈一定角度的发生移动，当镜头模组10存在抖动时，可以通过对液体透镜的像侧面施加不同的作用力，改变焦点的位置，也可以避免由于抖动带来的成像变差的问题。

可选的，液体透镜的曲率变化范围为Infinity～10，Infinity表示无限大，在本实施例中，对液体透镜的形状不做限定，可以理解地，液体透镜的曲率变化范围较大，能够使得成像镜头组可调整的焦距范围更大，扩宽成像镜头组的适用范围。

在其他实施方式中，液体透镜还可以是由多个液体透镜组成的多镜头系统。

塑料透镜为是指由塑料材质制成的透镜，塑料材质可以为PC(Polycarbonate，聚碳酸脂)、PMMA(化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，即有机玻璃，俗称亚克力)、环烯烃类等高分子材料，塑料透镜重量轻、成本低是目前成像镜头组中常用的透镜，但是，塑料透镜也容易受热膨胀的影响产生温度漂移。塑料透镜的热膨胀系数与镜筒的热膨胀系数尽量接近。

为了改善成像镜头组的温度效应，在本申请的一个实施例中，成像镜头组还包括功能光学元件，功能光学元件、液体透镜及塑料透镜沿光轴对准。功能光学元件为功能透镜和/或衍射光学元件。

在本实施例中，液体透镜的焦距可以改变，塑料透镜及功能光学元件均为固定焦距的光学元件。

其中，功能透镜的折射率温度系数β满足：-9×10^-5≤β≤9×10^-5。功能透镜的选用低折射率温度系数材料制成，例如玻璃材质，在其他实施方式中，也可以选用其他低折射率温度系数的材料来制作功能透镜。从而降低整个成像镜头组对温度的敏感度，提高热稳定性，从而有效改善成像镜头组的温度效应。

具体实施例中，功能透镜的数量为一个或两个，当选择两个功能透镜时，两个功能透镜的材料可以相同，也可以不同。

在一种实施方式中，功能透镜为玻璃透镜，其对温度不敏感，并且还具有耐腐蚀、耐划伤等特性，能够提高成像镜头组的热稳定性。具体地，玻璃透镜例如可以是模压工艺的非球面透镜，也可以是球面研磨工艺或者模压工艺的球面透镜。

可选地，功能透镜的色散系数Vd1满足：15≤Vd1≤100，通过合理分配成像镜头组中各个透镜的色散系数可以矫正成像镜头组的综合色差。

功能透镜可以为球面透镜或非球面透镜，可选地，功能透镜的物侧面和像侧面中，有一个面为非球面。非球面能够改善像差，从而提高成像质量。

图3为衍射光学元件的结构示意图，如图3所示，衍射光学元件包括两层不同的光学材料(两个透镜)以及位于两者之间的光学衍射光栅。

具体的，衍射光学元件由两个透镜(A及B)夹合所述光学衍射光栅而形成，衍射光学元件包括三个面，分别称为第一面、第二面和第三面。第一面和第三面为位于衍射光学元件外部的面，第一面和第三面中至少一个面采用非球面，以便于平衡球差、像散等像差。

可选地，第一面为物侧面且为凸表面，第三面为像侧面且为凹表面。第二面为位于衍射光学元件内部的光学衍射光栅所形成的面，第二面可以采用球面也可以采用非球面。在一种实施方式中，第二面为非球面。

具体地，衍射光学元件中的透镜A厚度为H1，H1满足：0＜H1<0.8mm；透镜B的厚度为H2，H2满足：0＜H2<0.8mm。光学衍射光栅设置在透镜A和透镜B之间，其光栅高度Gh满足0＜Gh<60um，亦即光学衍射光栅的厚度在0～60um之间，该衍射光学元件具有负色散的性质，因而可用衍射光学元件来抵消折射元件(如塑料透镜)的正色散。

在一种实施方式中，衍射光学元件的两个透镜(A及B)为两个塑料透镜，例如透镜A采用低色散的硫代树脂材料，该材料的折射率N1的范围条件为1.62<N1<1.76；透镜A所采用材料的阿贝数Vd_A满足的范围条件为30<Vd_A<80。

透镜B采用采用高色散的聚碳酸酯类或者改性烷烃类材料，该材料的折射率N2的范围条件为1.55<N2<1.64；透镜B所采用材料的阿贝数Vd_B满足的范围条件为10<Vd_B<50。采用塑料材质的透镜制作衍射光学元件，能够减轻成像镜头组的重量，降低成本。

透镜A及透镜B中的至少一个为非球面透镜。两个塑料透镜的材质可以不同，也可以相同。

可以理解地，成像镜头组固定设置于镜头模组的镜筒中，在固定后，成像镜头组中除了液体透镜，其他透镜都是定焦透镜，而塑料透镜受热容易膨胀，塑料透镜膨胀后会导致镜头的有效焦距及后法兰距发生变化。

由于衍射光学元件中的光学衍射光栅的厚度极小，为0～60um，光学衍射光栅的微结构对温度的敏感性较低，光学衍射光栅受温度影响的变化与多个透镜受温度影响的变化相比是微乎其微的。

具体实施例中，衍射面(即第三面)可以用相移函数来表征，通过设计相移函数使得其中，r为从顶点起的径向距离，λ为光波波长，A4、A6、A8表示非球面系数。因此，可以通过设计相移函数来设计符合镜头模组的需求的光学衍射光栅。

衍射光学元件的焦距变化仅仅是透镜(A和B)材料热膨胀系数α的函数，并不是透镜材料因热而引起的折射率变化的函数，利用折射和衍射透镜的独特热特性，选择合适的透镜和镜筒(用于固定成像镜头组)材料，使衍射光学元件的热膨胀系数和镜筒的热膨胀系数尽量接近，以便于使像的位置随温度的变化恰好对应于焦面(即物焦点或像焦点垂直于光轴O的平面)位置随温度的变化，从而改善整个镜头模组的温度效应。

进一步地，成像镜头组从物侧至像侧包括光轴O互为重合的多个透镜，所述多个透镜的数量为大于或等于5且小于或等于9的整数。镜头模组可以包括5或6或7或8或9片独立透镜。

其中，液体透镜为位于沿所述光轴从物侧至像侧的前三片透镜中的任意一片，可以理解地，将液体透镜设置于成像镜头组口径较小的位置(如第一片、第二片或第三片)，能够满足镜头模组的小型化需求。在本实施例中，液体透镜的单体焦距大于10mm，色散系数Vd满足：Vd>100，实现自动对焦时没有色差引入。本实施例并不仅限于单个液体透镜，也可以衍生到含多液体透镜的透镜系统中，例如，采用液体透镜阵列的透镜系统。

功能光学元件可以位于多个透镜中任意一个位置，在此不做限定。

可选地，从物侧至像侧，液体透镜为位于第一片的透镜，所述功能光学元件为位于第二片和/或第三片的透镜，所述多个透镜中的其他透镜为所述塑料透镜。将功能光学元件设置于成像镜头组的前半部，使得功能光学元件相对于塑料透镜更靠近液体透镜，有利于利用功能光学元件改善温度效应，提高镜头模组的稳定性。

在具体实施例中，从物侧至像侧，液体透镜为位于第一片的透镜，所述功能透镜为位于第二片的透镜，其他透镜为所述塑料透镜。选用低折射率温度系数的功能透镜，降低整个成像镜头组对温度的敏感度，提高热稳定性，从而有效改善成像镜头组的温度效应。

或者，液体透镜为位于第一片的透镜，所述衍射光学元件为位于第三片的透镜，其他透镜为所述塑料透镜。由于衍射光学元件中的光学衍射光栅的厚度极小，其受温度影响微乎其微，从而使得镜头模组在受热膨胀时，衍射光学元件能够与镜筒同步膨胀，改善有效焦距和后法兰距随温度的变化量，以便于使像的位置随温度的变化恰好对应于焦面位置随温度的变化，从而改善整个镜头模组的温度效应。

当然，也可以将功能透镜及衍射光学元件混合运用于多个透镜中，例如，液体透镜位于多个透镜中的第一片，功能透镜位于多个透镜中的第二片，衍射光学元件位于多个透镜中的第三片，其余透镜为塑料透镜。将两种功能光学元件混合运用于镜头模组，既能够矫正综合色差，又能改善温度效应，双重保障镜头模组的成像稳定性。

在一种实施方式中，功能透镜为玻璃透镜，为了减轻镜头模组的总重量，玻璃透镜为多个透镜中厚度最薄的透镜。

在一种实施方式中，功能透镜为玻璃透镜，为了考虑成像镜头组的重心位置，玻璃透镜为离成像镜头组的重心最近的透镜，从而提高镜头模组的稳定性。

多个透镜均具有光焦度。光焦度用于表征光学系统对入射光线的偏折能力，光焦度的绝对值越大则偏折能力越大。

其中，每个透镜可以具有正光焦度或负光焦度，在此不做限定。光焦度为正值时表示光学系统对平行于光轴的入射平行光束的偏折是汇聚的，光焦度为负值时表示光学系统对平行于光轴的入射平行光束的偏折是发散的。

在一种实施方式中，多个透镜中，除了液体透镜的光焦度可以调整，其余透镜均具有正光焦度。如此设置有利于调节光路，缩短光路长度，在保证镜头小型化的同时实现更大的视角。

进一步地，成像镜头组还包括孔径光阑，孔径光阑可以设置于位于第一片的透镜与位于第二片的透镜之间，也可以设置于位于第二片的透镜与位于第三片的透镜之间，孔径光阑的厚度0.01～1mm，孔径光阑可有效提高镜头的成像质量。需要说明的是，孔径光阑也可设置于其他位置，在此不做限定。

另外，成像镜头组中的每个透镜有两个表面(物侧面和像侧面)，所述表面一般包括凹表面和/或凸表面，将成像镜头组中的至少一片透镜的一个表面设计成非球面，以减少像差等引起的投影图案畸变。需要说明的是，上述凸表面和凹表面的限定是对各表面在近轴区域的限定，即靠近光轴O附近的区域的限定。

以下通过几种不同的实施例对本方案进行详细的解释；

对比实施例

图4所示为对比实施例的镜头模组的结构示意图，如图4所示，镜头模组沿光轴O从物侧至像侧依次包括第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206。其中，第一透镜为201液体透镜，第二透镜202至第六透镜206为塑料透镜。

镜头模组还包括孔径光阑207，孔径光阑207设置于第二透镜202与第三透镜203之间。镜头模组还包括滤光片211及图像传感器212，滤光片211设置于第六透镜206与图像传感器212之间。本实施例中，焦距为9mm，光圈为2.4，视场角为30°，镜头模组适用的波长范围为可见光谱范围，约为620nm～450nm。表1A中给出了各个透镜的具体参数：

其中，为了区分各个透镜朝向物侧和像侧的曲面，从物侧到像侧，依次对多个透镜的曲面进行编号，例如，第一透镜的物侧面为S111，像侧面为S112，第二透镜的物侧面为S121，像侧面为S122，依此类推。为了能够达到更好的成像效果，在多个透镜中增加了控制通光量的孔径光阑以及滤光片，本实施例中选取的滤光片211为红外滤光片，是指可以将光线中的红外线滤除的器件。孔径光阑与红外滤光片对应的面形状为平面，曲率半径为infinity，即无穷大；各个透镜对应的曲面的形状为非球面，曲面半径为顶点曲率半径。

针对多个透镜的厚度，每个透镜对应两个数值，第一个数值表示透镜的厚度，第二个数值表示透镜朝向像侧的曲面中心点到下一个透镜朝向物侧的曲面的中心点之间的距离，单位为毫米；以第二透镜为例，第一个数值为1.10，表示第二透镜的厚度为1.10mm，第二个数值为0.09，表示第二透镜的曲面S22和孔径光阑的平面ST0的中心点之间的距离为0.09mm。

针对多个透镜的材料，液体透镜包括薄膜体，即由薄膜包裹着液体形成的，外侧为薄膜，内部为液体。液体透镜的物侧面的曲率半径为Infinity，即无穷大，像侧面的曲率半径为Infinity～10，厚度为1mm，折射率为30，色散系数为80。

具体的，五个塑料透镜的非球面系数如表1B所示，其中，S表示各个塑料透镜曲面的标号，R表示曲率半径，K表示圆锥系数，A4表示4阶非球面系数，A6表示6阶非球面系数，A8表示8阶非球面系数，A10表示10阶非球面系数，A12表示12阶非球面系数，A14表示14阶非球面系数。

为了测试镜头模组随温度变化对有效焦距(Effective Focal Length，EFL)及后法兰距(Flange Back Length，FBL)产生的变化，将成像透镜分别在环境温度-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下对有效焦距及后法兰距的变化量进行测定，结果如表1C所示。

具体实施例一

图5所示为具体实施例一的镜头模组的结构示意图，如图5所示，镜头模组沿光轴O从物侧至像侧依次包括第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第四透镜304、第五透镜305、第六透镜306。其中，第一透镜为301液体透镜，第二透镜302为玻璃透镜，第三透镜303至第六透镜306为塑料透镜。

镜头模组还包括孔径光阑307，孔径光阑307设置于第二透镜302与第三透镜303之间。在本实施例中，孔径光阑307与对比实施例的规格相同，镜头模组还包括滤光片311及图像传感器312，滤光片311设置于第六透镜306与图像传感器312之间。镜头模组的焦距、光圈、视场角以及适用的波长范围与对比实施例相同。表2A中给出了各个透镜的具体参数：

表2A中各个参数表示的意义看参见对表1A的相关描述，此处不再赘述。

表2B中各个参数表示的意义看参见对表1B的相关描述，此处不再赘述。

为了测试镜头模组随温度变化对有效焦距(Effective Focal Length，EFL)及后法兰距(Flange Back Length，FBL)产生的变化，将镜头模组分别在环境温度-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下对有效焦距及后法兰距的变化量进行测定，结果如表2C所示。

由表1C及表2C可知，采用玻塑混合式设计，无论是在低温还是高温状态，都能够改善有效焦距和后法兰距随温度的变化量，相比于液体透镜与塑料透镜组合设计，液体透镜与玻塑混合式设计能够使得有效焦距和后法兰距随温度的变化量缩小7～10倍。具体实施例一的成像镜头组可以在保证镜头小型化的前提下，能够有效改善成像镜头组的温度效应。

具体实施例二

图6所示为具体实施例一的镜头模组的结构示意图，如图6所示，镜头模组沿光轴O从物侧至像侧依次包括第一透镜401、第二透镜402、第三透镜403、第四透镜404、第五透镜405、第六透镜406。其中，第一透镜为401液体透镜，第二透镜402、第四透镜404、第五透镜405及第六透镜406为塑料透镜，第三透镜403为衍射光学元件，即第三透镜403包括两个透镜(A与B)及夹设于透镜A与透镜B之间的光学衍射光栅。

镜头模组还包括孔径光阑408，孔径光阑408设置于第二透镜402与第三透镜403之间。镜头模组还包括滤光片411及图像传感器412，滤光片411设置于第七透镜407与图像传感器412之间。镜头模组的焦距、光圈、视场角以及适用的波长范围也与对比实施例相同。表3A中给出了各个透镜的具体参数：

表3A中各个参数表示的意义看参见对表1A的相关描述，此处不再赘述。

表3B中各个参数表示的意义看参见对表1B的相关描述，此处不再赘述。

为了测试镜头模组随温度变化对有效焦距(Effective Focal Length，EFL)及后法兰距(Flange Back Length，FBL)产生的变化，将镜头模组分别在环境温度-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下对有效焦距及后法兰距的变化量进行测定，结果如表3C所示。

由表1C及表3C可知，采用折衍混合式设计，由于衍射光学元件中的光学衍射光栅的厚度极小，其受温度影响微乎其微，从而使得镜头模组在受热膨胀后，能够改善有效焦距和后法兰距随温度的变化量，相比于液体透镜与塑料透镜组合设计，采用折衍混合式设计能够使得有效焦距和后法兰距随温度的变化量缩小7～10倍。具体实施例二的镜头模组可以在保证镜头小型化的前提下，能够有效改善镜头模组的温度效应。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。