電光光圈器件的制作方法
【專利說明】電光光圈器件
[0001]相關(guān)內(nèi)容
[0002]本非臨時申請要求2013年I月4日提交的臨時申請61/748，988、2013年4月30日提交的臨時申請61/817，498和2013年10月21日提交的臨時申請61/893，609的較早提交日期的優(yōu)先權(quán)。
[0003]本發(fā)明的實施例涉及用于可集成在便攜式消費電子設(shè)備內(nèi)的相機的可變固態(tài)光圈。還描述了其他實施例。
【背景技術(shù)】
[0004]相機模塊已經(jīng)被結(jié)合到各種消費電子設(shè)備中，諸如智能電話、移動音頻播放器、個人數(shù)字助理、膝上型計算機和平板計算機，以及臺式個人計算機。典型的數(shù)字相機模塊是已經(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電子設(shè)備內(nèi)的其他電路之間的電力連接和信號連接；以及光學(xué)系統(tǒng)，其包括固定焦距鏡頭子系統(tǒng)或自動聚焦鏡頭子系統(tǒng)?？纱嬖诟郊庸鈱W(xué)元件，諸如紅外濾光器和中性密度濾光器。通常，在具有相對較薄輪廓(或所謂的淺的z高度)的大多數(shù)消費電子便攜式設(shè)備諸如智能電話和平板計算機中，光學(xué)系統(tǒng)中的各個光路光圈具有固定種類。這部分地是因為例如使用葉片的常規(guī)可變光圈不僅復(fù)雜(增加了整個設(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算機較厚。
[0005]已經(jīng)建議在成像系統(tǒng)中使用電光光圈，以便避免使用活動零件，同時實現(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)于正施加到一對透明導(dǎo)體層的電壓來衰減來自景物的穿過光圈的光，其中EC介質(zhì)夾置在這對透明導(dǎo)體層之間。在透明導(dǎo)體層中的一個透明導(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)被激勵時保持透明，并且其外部區(qū)域變暗，從而實際上產(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】

[0006]本發(fā)明的一個實施例是一種便攜式消費電子設(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模塊。該模塊具有用于聚焦來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自景物的不同量的光到達成像傳感器(穿過聚焦鏡頭)。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。在一個實施例中，可連續(xù)改變電壓以在EC介質(zhì)中實現(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。在一個例子中，施加較大激活電壓實際上產(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，從而實際上產(chǎn)生較大或較寬光瞳；這允許來自景物的更多光到達成像傳感器。該過程是可逆的，因為驅(qū)動器還可產(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用于捕獲景物的照片的最終曝光進行靈活微調(diào)。
[0007]在一個實施例中，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，因為漸縮的厚度在該層的內(nèi)部區(qū)域中下降到基本為零，其中這個內(nèi)部區(qū)域可基本上以光軸為中心或與光軸對齊。
[0008]在另一個實施例中，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(以從而實際上實現(xiàn)較小光瞳)時穿過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，或者其可被簡單地保留為充滿空氣的開放空間。
[0009]在另一個實施例中，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EC介質(zhì)產(chǎn)生環(huán)狀電荷場(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)。
[0010]在另一個實施例中，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，穿過EC介質(zhì)產(chǎn)生環(huán)狀電荷場。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，穿過位于該孔正下方的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。
[0011]在另一個實施例中，電光可變光圈的疊層還包括位于成像路徑中的導(dǎo)電區(qū)段，該導(dǎo)電區(qū)段將前透明導(dǎo)體介質(zhì)和后透明導(dǎo)體介質(zhì)直接連接。當(dāng)驅(qū)動器電路向透明導(dǎo)體介質(zhì)施加電壓(其可為可變電壓)以便使有源EC介質(zhì)在暗狀態(tài)與透光狀態(tài)之間改變時，EC介質(zhì)的位于導(dǎo)電區(qū)段處并且直接圍繞導(dǎo)電區(qū)段的區(qū)域由于該區(qū)兩端的基本為零的電壓或電勢差(由于存在導(dǎo)電區(qū)段)而保持相對透光。同時，隨著遠離導(dǎo)電區(qū)段移動，即在朝向成像路徑的橫截面周邊的橫向方向上移動，EC介質(zhì)變得越來越暗，因為EC介質(zhì)兩端的電勢差在此方向上穩(wěn)定地增大。在一個實施例中，導(dǎo)電區(qū)段的寬度或厚度可控制最小光瞳尺寸，其中較大的導(dǎo)電區(qū)段在成像路徑中產(chǎn)生較大區(qū)域，該較大區(qū)域保持處于基本為零的電勢差。
[0012]以上概述不包括本發(fā)明的所有方面的詳盡列表。預(yù)期本發(fā)明包括可由上文概述的各個方面以及在下文的【具體實施方式】中公開并且在隨該申請?zhí)峤坏臋?quán)利要求中特別指出的各個方面的所有合適的組合來實施的所有系統(tǒng)和方法。此類組合具有在以上概述中未特別列舉的特定優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的實施例以舉例的方式進行說明，而不以限制附圖的圖形的方式進行說明，在附圖中類似的附圖標號表示類似的元件。應(yīng)當(dāng)指出，本公開中提到“一”或“一個”實施例未必是同一實施例，并且它們表示至少一個。
[0014]圖1示出了便攜式消費電子設(shè)備，具有電光可變光圈的相機模塊集成在該設(shè)備中。
[0015]圖2是包括相機模塊和相關(guān)聯(lián)的電子電路的相機相關(guān)元件的框圖。
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電光可變光圈的剖視圖。
[0017]圖4是根據(jù)另一個實施例的電光可變光圈的剖視圖。
[0018]圖5是另一個實施例的剖視圖。
[0019]圖6是電光可變光圈的另一個實施例的剖視圖。
[0020]圖7是相機電光光圈結(jié)構(gòu)的剖視圖，該相機電光光圈結(jié)構(gòu)可具有至少三個狀態(tài)，包括中性密度濾光狀態(tài)。
[0021]圖8示出集成在消費電子設(shè)備中的相機模塊的光學(xué)系統(tǒng)中的可放置電光光圈的兩個位置。
[0022]圖9是電光光圈的剖視圖。
[0023]圖10是本發(fā)明的實施例的剖視圖，其中已經(jīng)在成像路徑內(nèi)添加了導(dǎo)電區(qū)段以直接連接透明導(dǎo)體層。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在將參考所附附圖來解釋本發(fā)明的若干實施例。無論何時實施例中所描述的部件的形狀、相對位置和其他方面未被明確限定，本發(fā)明的范圍都不只限于僅旨在用于說明的目的所示出的部件。另外，盡管闡述了許多細節(jié)，但應(yīng)當(dāng)理