CN110546543B - 液体透镜 - Google Patents

Abstract

一种液体透镜可包括腔室以及容纳在所述腔室中的第一流体和第二流体。第一流体和第二流体可以不混溶，从而在这两种流体之间形成流体界面。所述液体透镜还可以包括与所述两种流体绝缘的第一电极。所述液体透镜可以包括与第一流体电连通的第二电极。所述液体透镜可被构造成使流体界面的位置至少部分基于施加于各电极的电压。所述透镜还可包括被构造成光沿着光轴从中透射通过的窗口。另外，挠性构件可被构造成使窗口沿着光轴轴向位移以改变腔室的体积。

Description

液体透镜

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)，要求2017年2月9日提交的系列号为62/457,076，题为“LIQUID LENSES”(《液体透镜》)的美国临时专利申请的权益，该申请内容通过引用全文纳入本文并构成本说明书的一部分。

参考文献的引用

2015年12月1日颁发的题为“LIQUID LENS ARRAYS”(《液体透镜阵列》)的第9,201,174号美国专利(“’174专利”)，其通过引用全文纳入本文。2016年10月13日公开的题为“METHOD TO PREVENT EMULSION IN A LIQUID LENS”(《防止液体透镜乳化的方法》)的第2016/0299264号美国专利申请公开(“’264公开”)，其通过引用全文纳入本文。2016年11月15日颁发的题为“ROOM TEMPERATURE GLASS-TO-GLASS,GLASS-TO-PLASTIC AND GLASS-TO-CERAMIC/SEMICONDUCTOR BONDING”(《室温下的玻璃与玻璃、玻璃与塑料及玻璃与陶瓷/半导体的结合》)的第9,492,990号美国专利(“’990专利”)，其通过引用全文纳入本文。

背景

技术领域

本文公开的一些实施方式涉及液体透镜。

相关领域描述

虽然知晓各种液体透镜，但是仍需要得到改进的液体透镜。

发明内容

出于说明的目的，下文概括了某些示例性实施方式。实施方式不限于本文所述的具体的实施方式。实施方式可以包括数个新特征，其中没有哪个特征是必不可少的，或是单独对本文所述的期望属性负责。

本文公开的一些实施方式可涉及液体透镜，其可包括具有体积的腔室，容纳在所述腔室中的第一流体，以及容纳在所述腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以基本不混溶，以在第一流体与第二流体之间形成流体界面。液体透镜可包括与第一和第二流体绝缘的一个或多个第一电极以及与第一流体电连通的一个或多个第二电极。液体透镜可被构造成使流体界面的位置至少部分基于第一电极与第二电极之间施加的电压。液体透镜可包括光从中透射通过的窗口(例如沿着光轴透射通过)。液体透镜可包括挠性件，其被构造成使窗口位移(例如沿着光轴轴向位移)以改变腔室的体积。

在一些实施方式中，挠性件由与窗口相同的材料制成。所述挠性件可与窗口整体形成。所述窗口和挠性件可由玻璃制成。玻璃板可包括窗口和挠性件，并且所述挠性件可包括围绕窗口的多个同心凹部。所述多个同心凹部可在玻璃板的各侧上交替形成。

当液体透镜处于挠曲状态时，窗口可因挠性件的弯曲而位移(例如轴向位移)挠性件位移距离，并且窗口可因窗口的弯曲而位移(例如轴向位移)窗口弯曲距离。挠性件位移距离可大于窗口弯曲距离。挠性件位移距离与窗口弯曲距离的比值可以是至少2:1、至少4:1并且/或者小于或等于12:1，但是也可采用各种其他数值，如本文所述。窗口可以具有挠性。在一些情况中，挠性件的挠性可以高于窗口的挠性。窗口可以挠曲以具有基本为球面曲率或基本为抛物面曲率。窗口的厚度可大于挠性件的厚度。所述挠性件可围绕窗口周向定位。所述挠性件可阻止撞击在挠性件上的光透射通过液体透镜。

所述液体透镜的热致光功率变化率可以不超过0.1屈光度/℃。所述液体透镜的热致光功率变化率可以为至少0.02屈光度/℃。如本文所述，也可采用各种其他数值。

一些实施方式可涉及摄像系统，其包括液体透镜和摄像模组，所述摄像模组可具有成像传感器以及一个或多个固定透镜，所述固定透镜被构造用于将光引导到成像传感器上。操作摄像模组可产生热，该热造成所述一个或多个固定透镜的焦距改变。液体透镜可以与摄像模组热耦合，以使得来自摄像模组的热可传递到液体透镜。传递到液体透镜的热可使窗口挠曲以产生液体透镜的焦距变化，这至少可部分抵消摄像模组中的所述一个或多个固定透镜的焦距变化。

本文公开的一些实施方式可涉及液体透镜，其包括具有体积的腔室，容纳在所述腔室中的第一流体，以及容纳在所述腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以基本不混溶，以在第一流体与第二流体之间形成流体界面。所述液体透镜可具有与第一和第二流体绝缘的一个或多个第一电极以及与第一流体电连通的一个或多个第二电极。液体透镜可被构造成使流体界面的位置至少部分可以基于第一电极与第二电极之间施加的电压。液体透镜可具有光从中透射通过的窗口(例如沿着光轴透射通过)。液体透镜可具有挠性件，其可被构造成使窗口位移(例如沿着光轴轴向位移)以改变腔室的体积。

在一些实施方式中，当液体透镜处于挠曲状态时，挠性件可弯曲，以使窗口的外围部分位移(例如轴向位移)挠性件位移距离。当液体透镜处于挠曲状态时，窗口可弯曲，使得窗口的中心部分可位移(例如轴向位移)总窗口位移距离，其可大于挠性件位移距离。挠性件位移距离可以是总窗口位移距离的60％至95％。挠性件位移距离可以是总窗口位移距离的70％至90％。挠性件位移距离可以是总窗口位移距离的80％至85％。

本文公开的各个实施方式可涉及液体透镜，其可包括具有第一端和第二端的腔体。光轴可通过所述腔体从第一端延伸到第二端。所述液体透镜在所述腔体中可具有多种流体，其中，所述多种流体形成至少一个流体界面。所述光轴可延伸通过所述至少一个流体界面。所述液体透镜可具有支承结构，其可径向位于腔体的第一端之外。材料板可包括窗口部分，其可位于腔体的第一端上方。所述光轴可延伸通过所述窗口部分。所述板可包括附接部分，其可径向位于窗口部分之外。附接部分可附接于支承结构。所述板可包括挠性部分，其可位于窗口部分与附接部分之间。

所述挠性部分可以比所述窗口部分薄。具有窗口部分、附接部分和挠性部分的材料板可以是玻璃板。所述挠性部分可包括多个同心凹部。材料板可具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧。挠性部分可包括在板的第一侧上的第一凹部及与第一凹部相邻的第二凹部。第二凹部可以在板的第二侧上。挠性部分可包括与第二凹部相邻的第三凹部，并且第三凹部可以在板的第一侧上。挠性部分可包括与第三凹部相邻的第四凹部，并且第四凹部可以在板的第二侧上。

如本文所述，挠性部分可由玻璃制成，并且至少一部分挠性部分的厚度可以是0.1微米至0.5微米、0.15微米至0.4微米、0.2微米至0.3微米，但是也可使用各个其他数值。如本文所论述，挠性部分的厚度可以是窗口部分的厚度的5％至40％，或者窗口部分的厚度的10％至30％，但是也可使用各个其他数值。材料板可包括面向腔体的凹陷。凹陷可在至少部分的挠性部分和/或至少部分的窗口部分上延伸。

在一些实施方式中，挠性件可包括一个或多个起伏，例如至少两个起伏。挠性件的截面形状可包括重复的非线性图案。挠性件可以是环形挠性件。挠性件可围绕窗口。挠性件可被构造成与第一流体和第二流体中的至少一个流体连通。液体透镜可包括附加窗口，其可被构造成使光从中透射通过(例如沿着光轴透射通过)。所述窗口可与所述附加窗口平行。第一流体可以是极性流体。第一流体可以是水溶液。第一流体可以是传导性流体。第一流体可以是绝缘流体。第二流体可以是油。

当第一窗口因为液体透镜中的压力变化而位移时，所述液体透镜可基本上维持液体透镜的一种或多种光学性质。所述一种或多种光学性质可包括液体透镜的焦距。基本上得到维持的一种或多种光学性质可包括球面像差的量。在一些实施方式中，液体透镜在挠曲状态时的焦距比未挠曲状态时的短。

在一些实施方式中，摄像系统可包括液体透镜以及与液体透镜光学连通的摄像模组。摄像模组可与液体透镜传导热连通，以将热(例如由摄像模组产生)传递到液体透镜。摄像模组可包括成像传感器。摄像模组可包括一个或多个聚焦光学元件，其被构造用于将光引导到成像传感器上。所述一个或多个聚焦光学元件可包括一个或多个固定透镜。摄像模组可包括电路。

液体透镜可使第一窗口位移以至少部分抵消由摄像模组中的热膨胀导致的摄像模组的光学性质改变。液体透镜可以将光学性质改变抵消到与摄像模组的光学性质改变相差50％的变化以内。液体透镜可以将光学性质改变抵消到与摄像模组的光学性质改变相差25％的变化以内。光学性质可以是焦距或光学功率。在一些实施方式中，热(例如由操作摄像模组产生)可造成摄像模组的焦距变长，并且热(例如从摄像模组传递到液体透镜的热)可造成液体透镜的焦距变短。摄像模组的焦距可变长第一量，液体透镜的焦距可变短第二量。第二量与第一量可以相差50％以内。第二量与第一量可以相差25％以内。

一些实施方式可涉及用于液体透镜的窗口组件。所述窗口组件可包括透明窗口元件和挠性构件，所述挠性构件可被构造成使透明窗口位移。挠性构件可由与透明窗口相同的材料制成。如本文所述，透明窗口和挠性构件可由玻璃制成，但是也可使用其他材料。

一些实施方式可涉及用于液体透镜的窗口组件。所述窗口组件可包括挠性透明窗口元件和挠性构件，所述挠性构件可被构造成使该透明窗口位移。挠性构件可比挠性透明窗口的挠性更强。所述窗口组件可被构造成使窗口元件挠曲以具有基本为球面曲率或抛物面曲率。

一些实施方式可涉及摄像系统，其可包括具有成像传感器的摄像模组。操作摄像模组可可产生热，该热可造成摄像模组的光学性质改变。在一些情况中，例如，液体透镜可以与摄像模组热耦合，使得来自摄像模组的热可传递到液体透镜。液体透镜可被构造成使热(例如传递到液体透镜的和/或来自周围温度的热)产生了液体透镜的光学性质改变，这至少部分抵消了摄像模组的光学性质改变。摄像模组的光学性质可以是摄像模组的一个或多个聚焦光学元件的焦距。液体透镜的光学性质可以是液体透镜的焦距。

一些实施方式可涉及制造各种液体透镜、摄像系统、窗口元件或本文公开的其他装置中的任一种的方法。一些实施方式可涉及使用各种液体透镜、摄像系统、窗口元件或本文公开的其他装置中的任一种的方法。

一些实施方式可涉及设计用于摄像模组的液体透镜组件的方法。所述方法可包括加热摄像模组，在摄像模组的加热期间监测摄像模组的光学性质，确定该光学性质与摄像模组的温度之间的关系，至少部分基于摄像模组的光学性质与摄像模组的温度之间的关系来设置液体透镜设计的物理参数。

所述方法可包括在操作摄像模组时测试液体透镜，所述液体透镜具有液体透镜设计的物理参数。所述方法可包括至少部分基于所述测试来调整液体透镜设计的物理参数。在操作摄像模组时测试液体透镜可包括将液体透镜与摄像模组传导热连通。在操作摄像模组时测试液体透镜可包括使用计算机模拟温度改变对液体透镜的光学性质的作用。加热摄像模组可包括操作摄像模组以产生热。加热摄像模组可包括从外源向摄像模组施加热。

确定摄像模组的光学性质与摄像模组的温度之间的关系可包括记录多个点，所述多个点中的每个点对应于对应温度下的光学参数的测量值。确定所述关系可包括将曲线拟合到多个点。设置液体透镜的物理参数可包括设置液体透镜的窗口元件的厚度。设置液体透镜的物理参数可包括设置液体透镜的窗口元件的形状。设置液体透镜的物理参数可包括设置液体透镜的挠性构件的弹性。设置液体透镜的物理参数可包括设置液体透镜的绝缘层的厚度。设置液体透镜的物理参数可包括设置液体透镜的腔体的高度。光学性质可包括焦距。光学性质可包括光学功率。

一些实施方式可涉及用于设计液体透镜组件的方法。所述方法可包括加热液体透镜组件，在液体透镜组件的加热期间监测液体透镜组件的光学性质，确定该光学性质与液体透镜组件的温度之间的关系，以及至少部分基于液体透镜组件的光学性质与液体透镜组件的温度之间的关系来设置液体透镜组件的物理参数。

所述方法可包括测试具有物理参数的液体透镜组件的光学性质，在一些情况中，所述方法可包括至少部分基于所述测试来调整液体透镜组件的物理参数。所述光学性质可包括液体透镜组件的焦距或光学功率。所述液体透镜组件的物理参数可包括窗口组件构造，所述窗口组件包含窗口元件和挠性构件，所述挠性构件被构造用于响应于液体透镜的温度改变来移动窗口元件。

一些实施方式可涉及用于设计液体透镜组件的方法。所述方法可包括接收液体透镜组件的光学性质与液体透镜组件的温度之间的关系，以及至少部分基于液体透镜组件的光学性质与液体透镜组件的温度之间的关系来设置液体透镜组件的物理参数。

附图说明

将参考以下附图详细论述某些实施方式，其中，相似的附图标记在整个附图中表示相似特征。提供这些附图以用于说明目的，实施方式不限于附图中例示的具体的实施方式。

图1A是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图1B是包括处于挠曲状态的挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图2A是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图2B是包括处于挠曲状态的挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图3是包括处于挠曲状态的挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图4是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图5是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图6是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图7示出了摄像系统的一个示例性实施方式。

图8是示出了用于设计液体透镜的一种示例性方法的流程图。

图9是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图10是包括挠性部分的液体透镜的一个示例性实施方式的截面图。

图11示出了用于液体透镜的窗口元件的一个示例性实施方式的四分之一部分。

图12示出了用于液体透镜的窗口元件的四分之一部分的一个示例性实施方式的截面图。

图13示出了处于挠曲状态的液体透镜的窗口元件的一个示例性实施方式的四分之一部分。

图14示出了用于液体透镜的挠性窗口元件的一个实例的四分之一部分。

图15示出了用于液体透镜的窗口元件的一个示例性实施方式的顶部透视图。

图16是液体透镜窗口元件的底部透视图。

图17是液体透镜窗口元件的顶视图。

图18是液体透镜窗口元件的底视图。

图19是液体透镜窗口元件的截面图。

图20是包含液体透镜窗口元件的挠性件的部分截面图。

图21示出了处于挠曲构造的挠性件和窗口的一个四分之一部分。

图22也示出了处于挠曲构造的挠性件和窗口的一个四分之一部分。

图23示出了液体透镜的一个示例性实施方式。

图24示出了挠性部分的一个示例性实施方式。

图25是窗口元件的一个示例性实施方式的截面图。

图26是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图27是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图28是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图29是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图30是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图31是窗口元件的另一个示例性实施方式的截面图。

图32示出了液体透镜的测试数据。

具体实施方式

液体透镜可具有腔体或腔室，其被构造成膨胀和/或收缩，以适应热膨胀和/或收缩(例如液体透镜中封装的流体的热膨胀和/或收缩)。施加于液体透镜的热，例如通过操作与液体透镜相关的摄像模组，或者通过环境温度改变等来施加，所述热可在液体透镜中造成热膨胀，例如，造成液体透镜的腔体中所容纳的一种或多种流体热膨胀。液体透镜可具有窗口(例如上窗口和/或下窗口)，其被构造成挠曲或弯曲，以例如减缓液体透镜中的压力改变。在一些情况中，挠曲的窗口的曲率可改变液体透镜的光学功率，这可使利用液体透镜所产生的图像散焦。例如，在一些实施方式中，窗口的部分可偏转(例如以非球面方式)30微米，并且窗口的挠曲可使光学功率改变几个屈光度。并且，窗口的挠曲可将光学像差(例如球面和非球面像差)引入到使用液体透镜产生的图像中。在一些情况中，挠曲的窗口可具有非球面曲率、近似高斯曲率、三阶或四阶曲率或不规则曲率。窗口的挠曲可在图像中造成阴影，例如当使用液体透镜的光学稳像(OIS)功能时。并且，在一些情况中，窗口的挠曲可使液体透镜的结构完整性受损，例如，如果向透镜施加足够的热量，则流体可膨胀到窗口偏转到足以破裂的程度。

在一些实施方式中，液体透镜可被构造成使窗口位移(例如沿着液体透镜的光轴轴向位移)而不是弯曲以适应膨胀或收缩，从而减少或避免液体透镜中的光学像差和/或散焦。液体透镜可包括起伏的玻璃环挠性件，在一些情况中，其可与玻璃窗口整体形成。也可使用其他挠性结构。例如，由金属或其他材料制成的挠性件可结合到玻璃窗口，例如，使用’990专利中公开的室温结合技术，所述专利通过引用纳入本文。挠性构件以围绕窗口的外侧径向向外或周向设置，并且挠性构件可变形以使窗口平移(例如沿着光学轴轴向平移)而不挠曲，或者具有受控的挠曲，以补偿液体透镜腔体内的体积膨胀。在一些实施方式中，窗口可挠曲或弯曲(例如，以球面方式)，例如挠曲或弯曲的量小于挠性构件。窗口可具有厚度不同和/或材料不同的区域(例如同心区域)以控制挠曲的窗口中的曲率形状。可对窗口进行设计，以使得因为液体透镜的热量得到的挠曲的窗口的形状产生光学功率改变，该光学功率改变至少部分抵消在摄像模组中由对应的热量产生的光学功率的改变。

图1A是液体透镜100的一个示例性实施方式的截面图。图1的液体透镜100以及本文公开的其他液体透镜可具有与’174专利和’264公开中公开的液体透镜相同或相似的特征，并且可使用类似于’174专利、’264公开和’990专利中公开的技术制造。液体透镜可具有腔体或腔室102，其容纳有至少两种基本不混溶的流体，例如极性流体104和非极性流体106，从而形成流体界面105。这两种流体104和106可以充分不混溶，使得当弯曲时，流体界面105可作为透镜折射具有光学功率的光。腔体102可包括截头锥或截锥形形状的部分。腔体102可具有成角度的侧壁。腔体可具有侧壁较近地靠在一起的窄部，以及侧壁间隔地较远的宽部。在所示的取向中，窄部可在腔体的底端，宽部可在腔体的顶端，但是本文公开的液体透镜100也可以各种其他取向定位。可包括透明板的下窗口108可位于腔体102的下方，可包括透明板的上窗口110可位于腔体102的上方。下窗口108可以位于腔体102的窄部处或附近，并且/或者上窗口110可位于腔体102的宽部处或附近。一个或多个第一电极112可通过绝缘材料114与腔体中的流体绝缘。一个或多个第二电极116可与极性流体104电连通。所述一个或多个第二电极116可与极性流体104接触。在一些实施方式中，所述一个或多个第二电极116可与极性流体104电容耦合。在电极112与电极116之间可施加电压以控制流体104与流体106之间的流体界面105的形状，例如，用于改变液体透镜的焦距。例如，图1A示出了流体界面105在第一位置(例如，其可以是对应于没有驱动电压的静止位置)处的液体透镜100，图1B示出了流体界面105在第二位置(例如，其可以对应于第一驱动电压值)处的液体透镜100。液体透镜100可通过改变驱动电压而产生不同量的光学功率。

液体透镜100可包括挠性件或挠性构件120，其可被构造用于变形以使窗口110能够移动(例如沿着液体透镜100的对称轴和/或光轴103轴向移动)，如在图1B中可见到的。在图1B的实施方式中，窗口110被轴向向外推动了距离124。例如，如果将热施加于液体透镜100，则液体透镜100的部件(例如流体104和106中的一者或两者)可膨胀(例如由于热膨胀所致)，这可推动上窗口110轴向向外位移距离124。如果施加较少的热，则窗口110会偏转较小的距离，如果施加较多的热，则窗口110会偏转较大的距离。

挠性件或挠性构件120可位于腔体102的边缘处，上窗口110的周界处，和/或从上窗口110径向向外定位。挠性构件120可围绕液体透镜的光轴旋转对称。挠性构件120可延伸完整的360度并且可围绕上窗口110。在一些实施方式中，挠性构件120可由与上窗口110相同的材料(例如玻璃材料)制成。挠性构件120的厚度可小于窗口110的厚度，从而能够使挠性构件120变形，如本文所论述的。例如，挠性构件120的厚度可以是窗口110的厚度的70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％，或者其间的任意数值，或者这些数值中的任意两个数值限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用这些范围之外的其他数值。

如图1A和1B中可见到的，挠性构件120可具有一个或多个起伏，这可促进挠性件120变形而使上窗口110位移。挠性构件的一些实施方式可具有一个、两个、三个、四个、五个或更多个起伏。在一些实施方式中，挠性构件120不具有起伏，如在图2A和2B中可见到的。在一些实施方式中，挠性构件120是与窗口110的径向外边缘直接相邻设置的挠性区域。在一些实施方式中，挠性件或挠性构件120可以是窗口110的外部部分，其比窗口110的内部部分更薄。

挠性构件120可用作挡板以减少进入液体透镜100和/或到达对应的摄像模组的传感器的杂散光的量。挠性构件120可反射杂散光，吸收杂散光、漫射杂散光，沿着不撞击到传感器上的路径引导杂散光等。

在一些实施方式中，当上窗口110位移时，其维持基本为平面，例如，以使液体透镜100的光学功率基本上不因位移的上窗口110的形状而改变。在一些实施方式中，液体透镜110可被构造成温度从20℃改变到60℃使得光学功率改变5屈光度、4屈光度、3屈光度、2屈光度、1屈光度、0.5屈光度、0.25屈光度或更小，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些情况中也可使用其他数值。上窗口110的直径可以是20mm、15mm、12mm、10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm或更小，或者其间的任意数值，或者这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他尺寸。

参考图3，在一些实施方式中，窗口110可被构造成像挠性件或挠性构件120一样挠曲。窗口110的挠性可小于挠性构件120的挠性。当挠曲时，来自挠性构件120的轴向位移距离124可大于挠曲的窗口110的轴向位移距离126。来自挠性件120的轴向位移距离124与来自窗口110的轴向位移距离126的比值可以是1比1、1.5比1、2比1、2.5比1、3比1、4比1、5比1、6比1、8比1、10比1、12比1，或者其间的任意数值，或者由这些比值的任意组合限定的任意范围，但是一些实施方式也可产生其他比值。总的轴向位移距离(例如，距离124和126之和)与窗口110的弯曲的轴向位移距离126的比值可以是2比1、2.5比1、3比1、4比1、5比1、6比1、8比1、10比1、12比1、15比1，或者其间的任意数值，或者由这些比值的任意组合限定的任意范围，但是一些实施方式也可产生其他比值。例如，在轴向方向上，挠性件120的弯曲(例如距离124)可产生总窗口位移(例如距离124加上距离126)的50％、60％、70％、80％、85％、90％、93％、95％、96％、97％、98％或99％，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是另一些实施方式也是可行的。

在一些实施方式中，挠性构件120和/或窗口110可被构造成使窗口110的曲率基本是球面形的，或基本是抛物面形的，或者具有三阶或二阶曲率形状。对于挠曲的窗口110，其他曲率形状也是可行的。挠性构件120和/或窗口110可被构造成使窗口110可位移(例如在一些实施方式中挠曲)而不向由液体透镜产生的图像引入大的球面像差，在一些情况中，不引入大的光学像差。当在20℃至60℃之间操作液体透镜100时，其可产生1微米、0.7微米、0.5微米、0.4微米、0.3微米、0.2微米、0.1微米或更小的波前误差，或者波前误差为其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中，其他数值也是可行的。

参考图4，液体透镜100可具有成形的窗口110。窗口110可具有厚度不同和/或材料不同的区域(例如同心区域)，使得当窗口110挠曲时，窗口110呈特定的形状(例如基本球面形、基本抛物面形等)。窗口110可具有厚度连续改变的区域。当静止时，窗口110的一个或两个表面可弯曲。在图4的实施方式中，窗口是平凹的，具有基本为平面的顶表面或外表面以及凹形的底表面或内表面。这种构造可引起窗口110在较薄的中心区域处挠区得更多，而在较厚的外区域挠曲得更少。也可采取多种变化形式。窗口110可以是平凸的，例如具有基本为平面的顶表面或外表面以及凸形的底表面或内表面，如图5所示。平凸窗口110可造成窗口110的较厚的中心部分比窗口110的较薄的外部部分挠曲得更少。在一些情况中，当未挠曲时，呈平面的顶表面或外表面可降低通过窗口110引入的光学功率，尤其是如果窗口110的材料的折射率接近于极性流体104的折射率时(例如，使得极性流体与窗口的弯曲底表面或内表面之间的界面不显著折射光)。在一些情况中，顶表面或外表面和底表面或内表面二者均可以是弯曲的(例如，具有双凹、双凸或弯月形状)。根据窗口110的所需挠性，可采用各种不同的窗口形状。在一些实施方式中，例如，在图6的实施方式中，可以省略确切的挠性件或挠性构件120。窗口110自身的厚度和/或材料可被构造成当窗口110在没有确切的挠性构件120的情况下挠曲时，窗口110呈现所需的形状。

在一些实施方式中，窗口110可挠曲并可引入光学功率以补偿当产生热时在对应的摄像模组中发生的光学功率改变。图7示出了摄像系统200的一个示例性实施方式。摄像系统200可包括液体透镜100和摄像模组202，所述液体透镜100可具有关于本文公开的任何一种液体透镜描述的特征。摄像模组202可包括成像传感器(例如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器)和电子电路。在一些实施方式中，摄像模组202可包括一个或多个固定透镜(例如透镜堆叠)和/或一个或多个可移动透镜，或者其他聚焦光学元件。在一些实施方式中，液体透镜100可与摄像模组一起操作以提供可变的聚焦和/或光学稳像。在一些实施方式中，操作摄像模组202可产生热，例如，来自电子电路和/或移动部件(如可移动的透镜)。由摄像模组202产生的热可传递到液体透镜100，并且可引起热膨胀。如本文所论述的，液体透镜100可适应热膨胀(例如，通过位移和/或挠曲窗口110)。

在一些情况中，来自摄像模组202的热可影响摄像模组202的一种或多种光学性质。例如，热可造成摄像模组部件(例如所述一个或多个固定或可移动的透镜)热膨胀。随着摄像模组202运行并产生热，摄像模组202的光学功率可有所改变。例如，热可造成热膨胀，该热膨胀可造成所述一个或多个透镜膨胀和/或造成安装部件移动所述一个或多个透镜的位置。在一些情况中，来自摄像模组202的热可造成摄像模组的焦距变长。这可导致由摄像模组202产生的图像有些散焦。摄像模组202的热可导致许多光学效应。在一些情况中，这种热可造成摄像模组的焦距变短。

如上所述，来自摄像模组202的热可传递到对应的液体透镜100，并且可造成窗口110移动(例如挠曲)，这可影响液体透镜100的一种或多种光学性质。从摄像模组202传递到液体透镜的热的光学效应至少可部分地抵消由摄像模组202的热在摄像模组202中所产生的光学效应。例如，如果摄像模组202中的热量造成摄像模组的所述一个或多个透镜的焦距变长，则传递到液体透镜100的对应的热可造成液体透镜的焦距变短。如果摄像模组202中的热量造成摄像模组的所述一个或多个透镜的焦距变短，则传递到液体透镜100的对应的热可造成液体透镜的焦距变长。液体透镜100可被构造成如果摄像模组202中的热量造成摄像模组的光学功率改变某个量(例如1屈光度)，则传递到液体透镜100的对应的热造成液体透镜的光学功率改变相反的对应量(例如-1屈光度)。在一些实施方式中，液体透镜100中的热的光学效应可将摄像模组202中的对应的热的光学效应抵消到相差2％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％的变化以内，或其间的任意数值，或者由任意这些数值限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用这些范围之外的数值。例如，产生1屈光度的光学功率改变的摄像模组中的热可在液体透镜中产生热，该热造成窗口移动以产生-0.5屈光度、-0.75屈光度、-1屈光度、-1.25屈光度、-1.5屈光度(或其间的任意数值)的光学功率改变。

图8是示出了用于设计液体透镜100的示例性方法300的流程图，所述液体透镜100例如具有窗口110，其被构造成抵消由摄像模组202中的热所产生的光学效应。在框302处，可操作摄像模组202以在摄像模组202中产生热。在一些实施方式中，热可从外部热源施加，例如升高摄像模组202处的周围温度。在框304处，可随着产生的热所导致的温度改变监测摄像模组202的焦距和/或光学功率。图8的实例是针对光学功率或焦距改变来提供的，但是可应用类似的方法来补偿因为产生的热所导致的其他光学性质的改变。在框306处，可相对于温度变化绘制焦距或光学功率改变的函数。这可提供液体透镜100中期望的对应响应的指示。

在框308处，可设计液体透镜100。在一些实施方式中，液体透镜100的各个方面可受应用参数的限制，或者这些方面在框308之前就可被设计。在框308处，液体透镜100的一个或多个方面(例如窗口110和/或挠性构件120)可被设计成当热传递到液体透镜100时，造成液体透镜100至少部分地抵消在框306处绘制的光学功率或焦距的改变。在一些实施方式中，计算机建模可用于设计液体透镜100的所述一个或多个方面，例如以预测具体的窗口形状将对液体透镜100的温度改变作出何种反应。在一些实施方式中，液体透镜100中的温度可以不同于摄像模组202中的温度。例如，某些热可损失到周围空气中，并且液体透镜100连接到摄像模组202的方式可影响从摄像模组202传递到液体透镜100的热的多少。在一些实施方式中，从摄像模组202到液体透镜100的预测的传热可用于影响液体透镜100的设计。例如，如果相对较少量的热从摄像模组202传递到液体透镜100，则窗口110可被设计成较薄，以在仅该相对较少量的热传递到液体透镜100时，窗口110能够充分地挠曲而提供足够的抵消光学功率。计算机建模可用于预测或估计从摄像模组202到液体透镜100的传热。可进行调整以控制由于热导致的光学功率改变的液体透镜100的示例性参数包括窗口110的厚度、挠性件120的厚度、挠性件120的起伏的数目、窗口110的尺寸(例如直径)、腔体102的尺寸、用于窗口110和/或挠性件120的材料、以及本文所述的液体透镜100的其他特征。

在框310处，可测试液体透镜100。在一些情况中，可制造液体透镜100并对其进行物理测试。例如，可结合液体透镜100和摄像模组202，并且可操作摄像模组202以产生热。当产生热并温度升高时，可监测包括摄像模组202和液体透镜100二者的摄像系统200的焦距或光学功率。在框312处，可任选地调整液体透镜100的设计，例如根据框310处的测试结果来调整。如果当摄像模组产生热时，摄像系统200的焦距或光学功率改变得比期望的多，则可调整液体透镜100的设计以更好地抵消摄像模组中的热的光学效应。在一些实施方式中，可在没有摄像模组202的情况下，在框310处测试液体透镜100。可将热施加于液体透镜，并且可监测光学功率或焦距的改变并将其与摄像模组202中的光学功率或焦距的改变进行比较。在一些实施方式中，可使用计算机建模而不是凭经验测试制造出来的样品来测试液体透镜310。可重复方法300的各个框。例如，可进行多个回合的液体透镜测试(框310)和液体透镜设计调整(框312)。在一些实施方式中，也可或者替代地对摄像模组202进行调整，并且/或者可对用于将液体透镜101连接到摄像模组202的安装机械进行调整(例如以增加或减少传递到液体透镜100的热量)。在一些实施方式中，可测试多个摄像模组202和液体透镜100，以例如改进测试精确度。例如，框302和304可进行多次(例如20、50、100次或更多次)并且框306的绘制可结合(例如平均)各种结果。类似地，可制造并测试多个液体透镜，以例如改进测试精确度。

也可采取多种变化形式。例如，所述方法可跳过框306处的绘制焦距或光学功率的改变的函数。计算机建模程序可使用测试摄像模组202得到的数据，以无需在框306处生成图而设计出推荐的液体透镜或产生设计参数。在一些实施方式中，可跳过框312，例如如果不需要调整时。在一些实施方式中，可使用计算机建模来进行所有的测试和设计。

虽然本文中各个实施方式是关于上窗口110来论述的，但是这些特征也可应用于下窗口108。在一些实施方式中，上窗口110和下窗口108中的一者或两者可具有挠性件或挠性构件120，并且/或者可被构造用于挠曲，如本文所公开。图9示出了具有下窗口108(例如在腔体102的窄端处或附近)的液体透镜100的一个示例性实施方式，所述下窗口108连接到挠性件120以使得下窗口108可位移(例如轴向向下位移)以适应热导致的热膨胀。图10示出了针对上窗口110和下窗口108均具有挠性件120的液体透镜100的一个示例性实施方式，使得窗口108和110可位移(例如轴向)以适应热膨胀(例如流体104和106的热膨胀)。下窗口108和上窗口110可被构造成响应于温度改变而在相反的方向上移动。下窗口108和上窗口110可被构造成响应于温度改变而移动相同的量或不同的量。响应于温度改变，下窗口108移动(例如轴向)的距离可以是上窗口110移动(例如轴向)的距离的50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％、140％或150％。窗口108和/或110移动的距离可在窗口108和/或110的位移得最多的部分处(例如，在弓形窗口形状的顶点处)测量。本文所述的各种特征、参数、方法等可以通过仅针对上窗口110的挠性件120，仅针对下窗口108的挠性件或既针对上窗口110又针对下窗口108的挠性件120来实现。并且，虽然各个实施方式是关于增加腔体或腔室102的体积以适应热膨胀来论述的，但是本文论述的液体透镜100可以被构造成减小腔体或腔室102的体积以适应热收缩(例如由于温度降低)。例如，窗口110可朝向流体界面105位移(例如轴向位移)或位移到腔体102中，这可减小腔体102的体积。窗口110也可朝向流体界面105向内弯曲以减小腔室或腔体102的体积。

图11是液体透镜窗口元件的部分透视图。图12是液体透镜窗口元件的截面图。图13是处于挠曲构造的液体透镜窗口元件的部分透视图。在图11-13中，示出了窗口元件的一个四分之一部分。本文公开的窗口元件实施方式可用于上窗口110和/或下窗口108，但是为了便于论述，一般关于上窗口110来论述。窗口元件可包括透明窗口110、挠性件120和附接部分128。透明窗口110可位于中心区域处，同时挠性件120从透明窗口110径向向外定位，并且/或者同时附接部分128从挠性件120径向向外定位。附接部分128可位于窗口元件的外围。附接部分128可附接于基材或其他下方的支承结构或材料(例如，如’990专利中公开的使用室温结合技术，或者使用粘合剂、紧固件或任何其他合适的方式)，以使窗口元件位于液体透镜100上，例如，如图1A至6中可见到的。挠性件120可将附接部分128连接到透明窗口110。挠性件120的挠性可以大于透明窗口110的挠性，并且/或者可以大于附接部分128的挠性。挠性件120可以比透明窗口110薄，并且/或者可以比附接部分128薄。例如，挠性件120的材料可具有厚度130，其是透明窗口110和/或附接部分128的厚度132的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％，或者其间的任意数值，或者这些数值任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他数值。在一些情况中，透明窗口110和附接部分128可具有相同厚度，或者它们中的任一者的厚度可以比另一者的厚度厚或薄5％、10％、15％、20％、25％、30％，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围。

挠性件120可以由与透明窗口110和/或附接部分128相同的材料(例如玻璃材料)整体形成，例如，作为一个整体件形成。可使用各种类型的透明材料，例如玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷或聚合材料。例如，透明材料可包括硅酸盐玻璃(例如硅铝酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃)、石英、丙烯酸类[例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)]、聚碳酸酯等。透明元件可以由具有厚度132的透明材料(例如玻璃)件(例如板)形成。可移除材料以形成挠性件120的较薄区域(例如具有厚度130)。可使用蚀刻、光刻、激光烧蚀、研磨、计算机数字控制(CNC)研磨或任何其他合适的技术。令人惊奇的是，虽然玻璃一般是比较脆的材料，但是发现薄的玻璃挠性件120可弯曲而不会破裂，例如，如图13所示。

挠性件120可以是围绕窗口110的环形挠性件。在材料中可形成一个或多个环状凹部134a-d。凹部134a-d可延伸完全的360度以形成闭合形状，例如圆形，但是也可采用其他形状，例如椭圆形、正方形、矩形或其他多边形。凹部134a-d可以是同心的，例如具有相同的中心点，但是具有不同的半径或不同的宽度。第一凹部134a可毗邻透明窗口110定位。凹部134a的径向内边缘可限定透明窗口110的外周界。凹部134a-d可以在径向方向上与各相邻的凹部间隔基本相等的距离。径向向外移动，凹部134a-d可位于各交替的侧上。例如，第一凹部134a可位于顶侧上，第二凹部134b可位于底侧上，第三凹部134c可位于顶侧上，第四凹部134d可位于底侧上。例如在图12中可见到的，凹部134a-d可形成一个或多个起伏。挠性件120的截面形状可包括重复的非线性图案。将一个凹部134a与相邻的凹部134b(例如在相对的侧上形成的凹部)分开的壁可具有厚度130。凹部134a-d可具有深度，使得在凹部基底处的材料的厚度基本上可等于相邻凹部134a-d之间的壁的厚度130。在一些实施方式中，基底和壁的厚度可相差5％、10％、15％、20％、25％或30％，或其间的任意数值，或由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是其他构造也是可行的。各凹部134a-d可具有基本相同的截面形状、截面尺寸和/或深度。凹部134a-d可具有梯形截面形状，但是也可采用其他形状，例如半圆形、部分椭圆形、三角形、正方形、矩形或其他多边形形状。除了各凹部134a-d的位置的半径或宽度可以变化之外，各凹部134a-d可具有相同的尺寸和形状。

图13示出了处于挠曲状态的挠性件120和透明窗口110，所述挠性状态例如可由液体透镜100中的热膨胀引起。由于挠性件120比透明窗口110更薄且挠性更强，因此挠性件120比透明窗口110变形得更多。如本文中所论述的，挠性件120的位移距离124可大于透明窗口110的位移距离126。图14示出了无挠性件120情况下的液体透镜窗口110的一个实例。图14示出了处于挠曲位置的窗口110，所述挠曲位置例如可由液体透镜中的热膨胀引起。挠性窗口110整体可具有基本恒定的厚度。图13中的窗口110的轴向位移126可显著小于图14中的窗口110的轴向位移126，这是因为图13中的挠性件120的变形可适应大量的膨胀。而且，图13的窗口110可比图14的窗口110更厚(例如，因为在图14中整个窗口110被制造得更薄且挠性更强，使得其可适应热膨胀而无需专门的挠性部分120)，这可使得图13的窗口110变形得更少。如果仅考虑图14的窗口110的径向内部(例如半径与图13的窗口110相同的部分)的轴向位移，则图13的实施方式仍将具有较小的窗口位移126。在图13的实施方式中，透射光并且该光到达光学传感器以产生图像的窗口110的部分可比图14的方案变形得更少。因此，由于温度改变，图13的实施方式可产生更少的光学功率改变。当挠曲时，图14的窗口可具有大致的高斯形状。图13的窗口可具有大致球面或抛物面形状，这可产生比图14的高斯形状更少的光学像差。

图15示出了液体透镜窗口元件的一个示例性实施方式的顶部透视图。图16是液体透镜窗口元件的底部透视图。图17是液体透镜窗口元件的顶视图。图18是液体透镜窗口元件的底视图。图19是液体透镜窗口元件的截面图。图20是包含液体透镜窗口元件的挠性件120的部分截面图。图21和22示出了处于挠曲构造的挠性件120和窗口110的一个四分之一部分。虽然液体透镜窗口元件是关于液体透镜100的上窗口110来论述，但是类似的窗口元件也可用作液体透镜100中的下窗口元件108。虽然不进行重复论述，但是图15-22的窗口元件可类似于图11-13的窗口元件，并且关于图11-13来论述的特征可应用于图15-22的实施方式。

径向内部凹部134a(例如第一凹部134a)可在底侧上形成(例如面向液体透镜100中的腔体102的侧)。第二凹部134b可在顶侧上形成(例如背向液体透镜100的腔体102的侧)。第三凹部134c可在底侧上形成。第四凹部134d(例如径向外部凹部134d)可在顶侧上形成。凹部134a-d可具有半圆形截面形状。凹部134a-d可通过蚀刻形成，但是也可使用各种其他技术来形成凹部134a-d，包括本文论述的那些技术。由于凹部134a-d的各侧的弯曲形状，因此相邻各凹部134a-d之间的壁可具有变化的厚度。例如，在凹部的边缘136处，相邻各凹部之间的壁可以相对较厚。在凹部134a-d的约一半深度处(例如在图20的位置138处)，相邻各凹部之间的壁可以相对较薄。相邻各凹部之间的壁(例如凹部134c和134d之间的壁)在薄部分处可具有厚度130a，如图20所示。凹部134a-d可具有深度，使得在凹部134a-d的基底处的材料可具有厚度130b。壁的厚度130a和基底的厚度130b可以基本上相同。在一些实施方式中，壁的厚度130a和基底的厚度130b可相差5％、10％、15％、20％、25％或30％，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可使用其他构造。

图21和22示出了处于挠曲构造的挠性件120和窗口110。挠性件120的轴向位移可大于窗口110的轴向位移(例如在窗口的顶点或位移最多的部分处测量)。来自挠性件120的轴向位移距离124与来自窗口110的轴向位移距离126的比值可以是1比1、1.5比1、2比1、2.5比1、3比1、4比1、5比1、6比1、8比1、10比1、12比1，或者其间的任意数值，或者由这些比值的任意组合限定的任意范围，但是一些实施方式也可产生其他比值。总的轴向位移距离(例如，距离124和126之和)与窗口110的轴向位移距离126的比值可以是2比1、2.5比1、3比1、4比1、5比1、6比1、8比1、10比1、12比1、15比1，或者其间的任意数值，或者由这些比值的任意组合限定的任意范围，但是一些实施方式也可产生其他比值。

在一些实施方式中，面向腔体102的窗口元件的侧(例如上窗口110的底侧)可具有凹陷140。凹陷140可在挠性件120的部分或全部上延伸。凹陷140可在透明窗口110的部分或全部上延伸。附接部分128可比窗口110厚。附接部分128可厚于挠性件120的高度(例如由凹部134a-d建立的起伏的高度)。例如，如图20所示，附接部分128可具有厚度142，窗口110可具有厚度144。挠性件120的高度144可与窗口110的厚度相同。如图20所示，凹陷140可具有深度146。在一些情况中，透明窗口110和/或挠性件120的高度可比附接部分128的厚度小5％、10％、15％、20％、25％、30％，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围。凹陷140可在凹部134a-d之前或之后形成。例如，凹陷140可在玻璃板的一侧上形成(例如，使用蚀刻或任何其他合适的技术)。凹部134a和134c可在凹陷140的基底中形成(例如使用蚀刻或任何其他合适的技术)。在凹陷140和/或凹部134a和134c之前或之后，可在玻璃板的另一侧上形成凹部134b和134d(例如使用蚀刻或任何其他合适的技术)。在一些情况中，可在凹部134a和134c之后形成凹陷140。例如，在一些实施方式中，形成凹陷140会减小凹部134a和134c的深度。

凹陷140可在挠性件120和/或窗口110与液体透镜100的下方结构之间产生间隙。该间隙可阻止挠性件120和/或窗口110接触下方结构。该间隙可在液体透镜中提供电极与流体之间的电连接。图23示出了上窗口110的窗口元件的下侧上具有凹陷140的液体透镜100的一个示例性实施方式。截锥结构可向上延伸到窗口元件的附接部分128的高度。凹陷140可阻止挠性件120和/或窗口110触碰截锥结构的顶表面或顶端。在一些情况中，第二电极116可在截锥结构上方位置处，或者截锥结构的顶表面上的位置处接触极性流体104。第二电极116可在挠性件120正下方的位置处接触极性流体104。凹陷140可产生间隙，因而极性流体104可填充挠性件120下方的区域并接触第二电极116。在一些实施方式中，一些或全部的挠性件120可径向位于腔体102的截锥部分之外，如在图23中可见到的。

窗口元件(例如由玻璃板形成的窗口元件)可具有厚度(例如图12中的厚度132或图20中的厚度142)，该厚度可以是0.5微米、0.7微米、1.0微米、1.2微米、1.4微米、1.5微米、1.7微米、2.0微米、2.5微米、3微米，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他尺寸(例如用于规模更大的液体透镜)。在一些情况中，附接部分128和/或窗口110的厚度可以是0.5微米、0.7微米、1.0微米、1.2微米、1.4微米、1.5微米、1.7微米、2.0微米、2.5微米、3微米，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他尺寸(例如用于规模更大的液体透镜)。窗口110可具有板的总厚度(例如与附接部分128的厚度142相同)，或者窗口110可具有被凹陷140的厚度146减小的厚度144。在一些实施方式中，凹陷140的厚度146可以是0.1微米、0.15微米、0.2微米、0.25微米、0.3微米、0.35微米、0.4微米、0.45微米、0.5微米，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可使用其他尺寸。相邻凹部之间(例如凹部134c与134d之间)的壁的厚度130a可以是0.1微米、0.15微米、0.2微米、0.25微米、0.3微米、0.35微米、0.4微米、0.45微米、0.5微米，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可使用其他尺寸。凹部134a-d的基底的厚度130b可以是0.1微米、0.15微米、0.2微米、0.25微米、0.3微米、0.35微米、0.4微米、0.45微米、0.5微米，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可使用其他尺寸。本公开预期包括本文所述和/或附图所示的各种特征的各种尺寸之间的比值和比较。

也可采取多种变化形式。例如，在一些实施方式中，可以省略凹陷140。例如，图24示出了与图20相似但不具有凹陷140的挠性件120和窗口110。图24的实施方式可与具有用于接合附接部分128的支柱(post)或其他突起结构的液体透镜100一起使用。图24的实施方式可与挠性件120悬于腔体102的截锥部分上方的液体透镜100(例如，参见图1A和1B)一起使用。

参考图25，在一些实施方式中，一些或全部的窗口110不包括凹陷140。凹陷140可在挠性件120的一些或全部上延伸，但是不在窗口110上延伸。凹陷140可以是可围绕窗口110的环状凹陷。在一些情况中，凹陷140可重叠到部分的窗口110上，但是不延伸到窗口110的中心区域(例如不延伸到透射光并且该光到达传感器以产生图像的窗口110的部分)。挠性件120的高度(例如起伏的高度)可比窗口110的厚度小例如5％、10％、15％、20％、25％、30％，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围。

本文公开的挠性件120可具有任何合适数目的凹部和/或起伏。虽然一些实施方式显示出具有四个凹部134a-d，但是也可使用其他数目的凹部。图26示出了具有六个凹部134a-f的挠性件120的一个示例性实施方式。图27示出了具有三个凹部134a-c的挠性件120的一个示例性实施方式。挠性件120可具有1个、2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个凹部134，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可采用其他构造。挠性件120可具有1个、2个、3个、4个、5个、6个或更多个起伏，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是也可采用其他构造。

在一些实施方式中，挠性件120不包括起伏。挠性件120可包括相对较薄的区域。可在材料(例如玻璃)中形成凹部134以产生挠性件120的薄区域。图28示出了与图20相似但是单个凹部134产生薄的挠性部分120的一个示例性实施方式。在一侧上的凹陷140a和在另一侧上的凹部134可产生薄的挠性件120。挠性件120的厚度可以是透明窗口110和/或附接部分128的厚度的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％，或者其间的任意数值，或者这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他数值。凹陷140的深度可以是凹部134的深度的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％，或者其间的任意数值，或者这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他数值。

参考图29，在一些实施方式中，可以省略凹陷140。挠性件120可通过凹部134形成，例如，在窗口元件的背向液体透镜的腔体的一侧上形成，如针对上窗口110的图29中所示。在一些情况中，挠性件120可通过凹部134形成，例如，在窗口元件的面向液体透镜的腔体的一侧上形成，如针对上窗口110的图30中所示。参考图31，第一凹部134a和第二凹部134b可位于材料的相对侧上，以在这两个凹部134a-b之间的材料处形成挠性件120。凹部134a和134b可至少部分对称，例如具有相同的形状、深度、尺寸和/或位置。

利用图15-22的上窗口110和挠性件120对液体透镜进行测试。图32示出了随着温度从22℃变化到60℃，以屈光度为单位测得的光学功率的改变。对于该测试，以50伏驱动液体透镜。线A表示对具有图15-22的挠性件120的液体透镜进行测试得到的数据。线B表示对不具有挠性件120的液体透镜(例如类似于图14)进行测试得到的数据。对于具有挠性件120的液体透镜(线A)，光学功率从约18.7屈光度改变到约22.1屈光度，改变了约3.4屈光度。对于不具有挠性件120的液体透镜(线B)，光学功率从约15.5屈光度改变到约21.8屈光度，改变了约6.3屈光度。因此，挠性件120可减少因为温度变化而热膨胀所导致的光学功率的改变。如本文所公开的，具有挠性件120的液体透镜的热致光学功率变化率可以是0.15屈光度/℃、0.14屈光度/℃、0.13屈光度/℃、0.12屈光度/℃、0.11屈光度/℃、0.1屈光度/℃、0.09屈光度/℃、0.08屈光度/℃、0.07屈光度/℃、0.06屈光度/℃、0.05屈光度/℃、0.04屈光度/℃、0.03屈光度/℃、0.02屈光度/℃，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围。液体透镜可具有窗口110，并且该窗口110的直径是20mm、15mm、12mm、10mm、8mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm或更少，或者其间的任意数值，或者由这些数值的任意组合限定的任意范围，但是在一些实施方式中也可使用其他尺寸。

尽管本公开包含了某些实施方式和实例，但是本领域技术人员应理解，本公开的范围超出具体公开的实施方式，扩展到其他替代性实施方式和/或用途及显而易见的修改及其等同变化。另外，虽然已经详细示出并描述了实施方式的一些变化形式，但是基于本公开，其他修改对于本领域技术人员是显而易见的。还设想了可以对实施方式的特定特征和方面进行各种组合或子项组合，并且它们仍然落入本公开的范围内。应理解，所公开的实施方式的各个特征和方面可以相互组合或替代，以形成实施方式的变化模式。本文公开的任何方法无需以所述顺序来进行。因此，本公开的范围不旨在受上文所述的具体实施方式限制。

除非另有明确说明，或在所使用的上下文中有另外的解释，否则条件性语言例如“可”，“会”，“可能”或“可以”等通常旨在传达某些实施方式包括某些特征、要素和/或步骤，而其他实施方式不包括这些特征、要素和/或步骤。因此，这样的条件性语言通常不旨在暗示特征、要素和/或步骤对于一个或多个实施方式来说无论如何都是必需的，或者暗示一个或多个实施方式必然包括用于在有或无用户输入或提示的情况下决定在任何具体的实施方式中是否包含或者要实施这些特征、要素和/或步骤的逻辑。本文使用的标题仅为方便读者起见，不旨在限制范围。

另外，虽然本文所述的装置、系统和方法可以易于得到各种修改和替代形式，但是在附图中示出并在本文中详细描述了具体的实例。但是应当理解，本公开不限于所公开的具体形式或方法，相反，本公开旨在涵盖落入所述各个实施方式的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。另外，与实施方案或实施方式有关的任何具体的特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、要素等的本文的公开内容可以在本文阐述的所有其他实施方案或实施方式中使用。本文公开的任何方法无需以所述顺序来进行。本文公开的方法可以包括实施者采取的某些行动；然而，所述方法也可包括这些行动的任何第三方指示，无论是明示的还是暗示的。

本文公开的范围还涵盖任何和所有的重叠、子范围及其组合。诸如“最高达”、“至少”、“大于”、“小于”、“在……之间”等的语言包括所述数字。在诸如“约”或“大约”之类的术语之后的数字包括所述数字，并应根据情况来解释(例如，在一些情况下尽可能合理地准确，例如±5％、±10％、±15％等)。例如，“约3.5mm”包括“3.5mm”。在诸如“基本上”之类的术语之后的短语包括所述短语，并应根据情况来解释(例如，在一些情况下尽可能合理地准确)。例如，“基本上恒定”包括“恒定”除非另有说明，否则所有的测量在标准条件(包括环境温度和压力)下进行。

Claims (30)

1.一种液体透镜，其包括：

具有体积的腔室；

容纳在所述腔室中的第一流体；

容纳在所述腔室中的第二流体，其中，第一流体和第二流体基本上不混溶，以在第一流体与第二流体之间形成流体界面；

与第一流体和第二流体绝缘的一个或多个第一电极；以及

与第一流体电连通的一个或多个第二电极，其中，所述液体透镜被构造成使流体界面的位置至少部分基于第一电极与第二电极之间施加的电压；

窗口，其被构造成使光沿着光轴从中透射通过；和

挠性件，其被构造成使窗口沿着光轴轴向位移以改变腔室的体积，其中，所述挠性件由与窗口相同的材料制成，

其中，当液体透镜处于挠曲状态时，所述窗口因挠性件弯曲而轴向位移挠性件位移距离，并且所述窗口因窗口弯曲而轴向位移窗口弯曲距离，其中，所述挠性件位移距离大于所述窗口弯曲距离。

2.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述挠性件与所述窗口整体形成。

3.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述窗口和所述挠性件由玻璃制成。

4.如权利要求1所述的液体透镜，其中，玻璃板包括所述窗口和所述挠性件，其中，所述挠性件包括围绕窗口的多个同心凹部，所述多个同心凹部在玻璃板的各侧上交替形成。

5.如权利要求1所述的液体透镜，其中，当液体透镜处于挠曲状态时，挠性件位移距离与窗口弯曲距离的比值是至少2比1。

6.如权利要求1所述的液体透镜，其中，当液体透镜处于挠曲状态时，挠性件位移距离与窗口弯曲距离的比值是至少4比1。

7.如权利要求5所述的液体透镜，其中，所述比值小于或等于12比1。

8.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述窗口是具有挠性的并且所述挠性件比所述窗口的挠性更强。

9.如权利要求8所述的液体透镜，其中，所述窗口挠曲以具有基本上为球面曲率或基本上为抛物面曲率。

10.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述窗口的厚度大于所述挠性件的厚度。

11.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述挠性件围绕所述窗口周向定位。

12.如权利要求1所述的液体透镜，其中，所述挠性件阻止撞击在挠性件上的光透射通过液体透镜。

13.如权利要求1所述的液体透镜，其包含不超过0.1屈光度/℃的热致光学功率变化率。

14.如权利要求13所述的液体透镜，其包含至少0.02屈光度/℃的热致光学功率变化率。

15.一种摄像系统，其包括：

如权利要求1至14中任一项所述的液体透镜；和

摄像模组，所述摄像模组包括：

成像传感器；和

一个或多个固定透镜，其被构造用于将光引导到成像传感器上，其中，操作摄像模组产生热，该热造成所述一个或多个固定透镜的焦距改变；

其中，所述液体透镜热耦合到所述摄像模组以将来自摄像模组的热传递到液体透镜，其中，传递到液体透镜的热使窗口挠曲以使液体透镜的焦距发生改变，这至少部分抵消摄像模组中的所述一个或多个固定透镜的焦距改变。

16.一种液体透镜，其包括：

具有体积的腔室；

容纳在所述腔室中的第一流体；

容纳在所述腔室中的第二流体，其中，第一流体和第二流体基本上不混溶，以在第一流体与第二流体之间形成流体界面；

与第一流体和第二流体绝缘的一个或多个第一电极；以及

与第一流体电连通的一个或多个第二电极，其中，所述液体透镜被构造成使流体界面的位置至少部分基于第一电极与第二电极之间施加的电压；

窗口，其被构造成使光沿着光轴从中透射通过；和

挠性件，其被构造成使窗口沿着光轴轴向位移以改变腔室的体积；

其中，当液体透镜处于挠曲状态时，挠性件弯曲以使窗口的外围部分轴向位移挠性件位移距离；

其中，当液体透镜处于挠曲状态时，窗口弯曲以使得窗口的中心部分轴向位移总窗口位移距离，其大于挠性件位移距离；

其中，挠性件位移距离是总窗口位移距离的60％至95％。

17.如权利要求16所述的液体透镜，其中，挠性件位移距离是总窗口位移距离的70％至90％。

18.如权利要求16所述的液体透镜，其中，挠性件位移距离是总窗口位移距离的80％至85％。

19.一种摄像系统，其包括：

如权利要求16至18中任一项所述的液体透镜；和

摄像模组，所述摄像模组包括：

成像传感器；和

一个或多个固定透镜，其被构造用于将光引导到成像传感器上，其中，

操作摄像模组产生热，该热造成所述一个或多个固定透镜的焦距改变；

其中，所述液体透镜热耦合到所述摄像模组以将来自摄像模组的热传递到液体透镜，其中，传递到液体透镜的热使窗口挠曲以使液体透镜的焦距发生改变，这至少部分抵消摄像模组中的所述一个或多个固定透镜的焦距改变。

20.一种液体透镜，其包括：

具有第一端和第二端的腔体，其中，光轴通过所述腔体从第一端延伸到第二端；

在腔体中的多种流体，其中，所述多种流体形成至少一个流体界面，并且所述光轴延伸通过所述至少一个流体界面；

径向位于腔体的第一端之外的支承结构；和

材料板，所述材料板包括：

位于腔体的第一端上方的窗口部分，其中，光轴延伸通过窗口部分；

径向位于窗口部分之外的附接部分，所述附接部分附接于支承结构；和

在窗口部分与附接部分之间的挠性部分，其中，所述挠性部分比窗口部分薄，

其中，当液体透镜处于挠曲状态时，所述窗口因挠性件弯曲而轴向位移挠性件位移距离，并且所述窗口因窗口弯曲而轴向位移窗口弯曲距离，其中，所述挠性件位移距离大于所述窗口弯曲距离。

21.如权利要求20所述的液体透镜，其中，包括窗口部分、附接部分和挠性部分的材料板是玻璃板。

22.如权利要求20所述的液体透镜，其中，所述挠性部分包括多个同心凹部。

23.如权利要求20所述的液体透镜，其中，所述材料板具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧，并且所述挠性部分包括：

在材料板的第一侧上的第一凹部；和

与第一凹部相邻的第二凹部，所述第二凹部在材料板的第二侧上。

24.如权利要求23所述的液体透镜，其中，挠性部分包括：

与第二凹部相邻的第三凹部，所述第三凹部在材料板的第一侧上；和

与第三凹部相邻的第四凹部，所述第四凹部在材料板的第二侧上。

25.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述挠性部分由玻璃制成，并且至少一部分的挠性部分的厚度在0.1微米至0.5微米之间。

26.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述挠性部分由玻璃制成，并且至少一部分的挠性部分的厚度在0.15微米至0.4微米之间。

27.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述挠性部分由玻璃制成，并且至少一部分的挠性部分的厚度在0.2微米至0.3微米之间。

28.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述挠性部分的厚度是所述窗口部分的厚度的5％至40％。

29.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述挠性部分的厚度是所述窗口部分的厚度的10％至30％。

30.如权利要求20至24中任一项所述的液体透镜，其中，所述材料板包含面向所述腔体的凹陷，所述凹陷在至少部分的挠性部分和至少部分的窗口部分上延伸。

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