[發(fā)明專利]電光光圈器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480003916.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104903788B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·N·格雷森;H·H·楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘋果公司
• 主分類號(hào): G02F1/153
• 分類號(hào): G02F1/153;G01J1/04;H04N5/225
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 李玲

相關(guān)內(nèi)容

本非臨時(shí)申請(qǐng)要求2013年1月4日提交的臨時(shí)申請(qǐng)61/748,988、2013年4月30日提交的臨時(shí)申請(qǐng)61/817,498和2013年10月21日提交的臨時(shí)申請(qǐng)61/893,609的較早提交日期的優(yōu)先權(quán)。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于可集成在便攜式消費(fèi)電子設(shè)備內(nèi)的相機(jī)的可變固態(tài)光圈。還描述了其他實(shí)施例。

背景技術(shù)

相機(jī)模塊已經(jīng)被結(jié)合到各種消費(fèi)電子設(shè)備中，諸如智能電話、移動(dòng)音頻播放器、個(gè)人數(shù)字助理、膝上型計(jì)算機(jī)和平板計(jì)算機(jī)，以及臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)。典型的數(shù)字相機(jī)模塊是已經(jīng)集成至少以下部件的組件：微電子成像傳感器集成電路芯片；印刷電路載體，諸如柔性電路結(jié)構(gòu)，其承載傳感器芯片和消費(fèi)電子設(shè)備內(nèi)的其他電路之間的電力連接和信號(hào)連接；以及光學(xué)系統(tǒng)，其包括固定焦距鏡頭子系統(tǒng)或自動(dòng)聚焦鏡頭子系統(tǒng)。可存在附加光學(xué)元件，諸如紅外濾光器和中性密度濾光器。通常，在具有相對(duì)較薄輪廓(或所謂的淺的z高度)的大多數(shù)消費(fèi)電子便攜式設(shè)備諸如智能電話和平板計(jì)算機(jī)中，光學(xué)系統(tǒng)中的各個(gè)光路光圈具有固定種類。這部分地是因?yàn)槔缡褂萌~片的常規(guī)可變光圈不僅復(fù)雜(增加了整個(gè)設(shè)備的成本)并且更易于受到物理沖擊或破壞，而且其還在z高度方向上需要額外余量，從而導(dǎo)致智能電話或平板計(jì)算機(jī)較厚。

已經(jīng)建議在成像系統(tǒng)中使用電光光圈，以便避免使用活動(dòng)零件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)改善的聚焦效果和更大的景深。電光光圈可包括電致變色(EC)介質(zhì)，其響應(yīng)于正施加到一對(duì)透明導(dǎo)體層的電壓來(lái)衰減來(lái)自景物的穿過(guò)光圈的光，其中EC介質(zhì)夾置在這對(duì)透明導(dǎo)體層之間。在透明導(dǎo)體層中的一個(gè)透明導(dǎo)體層中形成陡突的空隙或間隙，以便形成環(huán)狀光圈，其內(nèi)部區(qū)域在EC介質(zhì)被激勵(lì)時(shí)保持透明，并且其外部區(qū)域變暗，從而實(shí)際上產(chǎn)生較小光瞳。電光光圈可定位在系統(tǒng)的聚焦鏡頭與正被成像的景物之間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種便攜式消費(fèi)電子設(shè)備，其被描述為具有手持便攜式設(shè)備殼體和集成在殼體中的電子相機(jī)模塊。該模塊具有用于聚焦來(lái)自景物的光的聚焦鏡頭和用于接收所聚焦的光的成像傳感器。提供電光可變光圈以允許來(lái)自景物的不同量的光到達(dá)成像傳感器(穿過(guò)聚焦鏡頭)。該光圈具有包括前透明導(dǎo)體介質(zhì)、電解質(zhì)介質(zhì)、有源EC介質(zhì)和后透明導(dǎo)體介質(zhì)的疊層。可產(chǎn)生可變電壓的驅(qū)動(dòng)器電路耦接到透明導(dǎo)體，以便施加可變電壓，從而使有源EC介質(zhì)根據(jù)需要在暗狀態(tài)與透光狀態(tài)之間改變。在一個(gè)實(shí)施例中，可連續(xù)改變電壓以在EC介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的所需暗度或顏色水平，或者電壓可跨離散水平變化。在一個(gè)例子中，施加較大激活電壓實(shí)際上產(chǎn)生較小光瞳，即較大光圈數(shù)。在這種情況下，光圈傳遞較少的光，使得較暗的光學(xué)圖像被投射到成像傳感器上。相反，如果驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生較小激活電壓，則EC介質(zhì)變得較暗和/或具有較少顏色，從而實(shí)際上產(chǎn)生較大或較寬光瞳；這允許來(lái)自景物的更多光到達(dá)成像傳感器。該過(guò)程是可逆的，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器還可產(chǎn)生使EC介質(zhì)返回到其透光狀態(tài)的電壓。這種可變光圈允許對(duì)用于捕獲景物的照片的最終曝光進(jìn)行靈活微調(diào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，EC介質(zhì)具有有源EC材料層，該有源EC材料層基本上垂直于相機(jī)模塊的光軸取向但具有漸縮的厚度。具體地，有源EC材料層可為基本上環(huán)狀或環(huán)形的，因?yàn)闈u縮的厚度在該層的內(nèi)部區(qū)域中下降到基本為零，其中這個(gè)內(nèi)部區(qū)域可基本上以光軸為中心或與光軸對(duì)齊。

在另一個(gè)實(shí)施例中，前透明導(dǎo)體介質(zhì)是圖案化層，使得當(dāng)向?qū)w介質(zhì)施加激活電壓(以從而實(shí)際上實(shí)現(xiàn)較小光瞳)時(shí)穿過(guò)EC介質(zhì)生成環(huán)狀電荷流。圖案化層可具有形成于其中的間隙或孔，該間隙或孔可基本上以光軸為中心或與光軸對(duì)齊。該間隙可被填充與透明導(dǎo)體材料不同并且具有所需折射率的光學(xué)材料，或者其可被簡(jiǎn)單地保留為充滿空氣的開(kāi)放空間。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在前透明導(dǎo)體介質(zhì)中形成內(nèi)部插接區(qū)域，其中插接區(qū)域具有與透明導(dǎo)體介質(zhì)的外部區(qū)域相同的材料但與透明導(dǎo)體介質(zhì)的外部區(qū)域電隔離。該技術(shù)也可穿過(guò)EC介質(zhì)產(chǎn)生環(huán)狀電荷場(chǎng)(當(dāng)向前透明導(dǎo)體介質(zhì)的外部區(qū)域和后導(dǎo)體介質(zhì)施加激活電壓以便有效地產(chǎn)生較小光瞳時(shí))。

在另一個(gè)實(shí)施例中，電解質(zhì)介質(zhì)具有離子源介質(zhì)(其鄰近前導(dǎo)體定位)，該離子源介質(zhì)與離子傳導(dǎo)介質(zhì)(其鄰近EC介質(zhì))接觸。在該實(shí)施例中，離子傳導(dǎo)介質(zhì)是圖案化層，使得再一次地當(dāng)向透明導(dǎo)體介質(zhì)施加激活電壓時(shí)，穿過(guò)EC介質(zhì)產(chǎn)生環(huán)狀電荷場(chǎng)。具體地，可在離子傳導(dǎo)介質(zhì)層的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)形成孔，使得即使當(dāng)正在施加激活電壓時(shí)，穿過(guò)位于該孔正下方的EC介質(zhì)生成微弱電流，從而允許EC介質(zhì)的該部分保持透光。