[发明专利]电光光圈器件

说明书

相关内容

本非临时申请要求2013年1月4日提交的临时申请61/748,988、2013年4月30日提交的临时申请61/817,498和2013年10月21日提交的临时申请61/893,609的较早提交日期的优先权。

本发明的实施例涉及用于可集成在便携式消费电子设备内的相机的可变固态光圈。还描述了其他实施例。

背景技术

相机模块已经被结合到各种消费电子设备中，诸如智能电话、移动音频播放器、个人数字助理、膝上型计算机和平板计算机，以及台式个人计算机。典型的数字相机模块是已经集成至少以下部件的组件：微电子成像传感器集成电路芯片；印刷电路载体，诸如柔性电路结构，其承载传感器芯片和消费电子设备内的其他电路之间的电力连接和信号连接；以及光学系统，其包括固定焦距镜头子系统或自动聚焦镜头子系统。可存在附加光学元件，诸如红外滤光器和中性密度滤光器。通常，在具有相对较薄轮廓(或所谓的浅的z高度)的大多数消费电子便携式设备诸如智能电话和平板计算机中，光学系统中的各个光路光圈具有固定种类。这部分地是因为例如使用叶片的常规可变光圈不仅复杂(增加了整个设备的成本)并且更易于受到物理冲击或破坏，而且其还在z高度方向上需要额外余量，从而导致智能电话或平板计算机较厚。

已经建议在成像系统中使用电光光圈，以便避免使用活动零件，同时实现改善的聚焦效果和更大的景深。电光光圈可包括电致变色(EC)介质，其响应于正施加到一对透明导体层的电压来衰减来自景物的穿过光圈的光，其中EC介质夹置在这对透明导体层之间。在透明导体层中的一个透明导体层中形成陡突的空隙或间隙，以便形成环状光圈，其内部区域在EC介质被激励时保持透明，并且其外部区域变暗，从而实际上产生较小光瞳。电光光圈可定位在系统的聚焦镜头与正被成像的景物之间。

发明内容

本发明的一个实施例是一种便携式消费电子设备，其被描述为具有手持便携式设备壳体和集成在壳体中的电子相机模块。该模块具有用于聚焦来自景物的光的聚焦镜头和用于接收所聚焦的光的成像传感器。提供电光可变光圈以允许来自景物的不同量的光到达成像传感器(穿过聚焦镜头)。该光圈具有包括前透明导体介质、电解质介质、有源EC介质和后透明导体介质的叠层。可产生可变电压的驱动器电路耦接到透明导体，以便施加可变电压，从而使有源EC介质根据需要在暗状态与透光状态之间改变。在一个实施例中，可连续改变电压以在EC介质中实现连续可变的所需暗度或颜色水平，或者电压可跨离散水平变化。在一个例子中，施加较大激活电压实际上产生较小光瞳，即较大光圈数。在这种情况下，光圈传递较少的光，使得较暗的光学图像被投射到成像传感器上。相反，如果驱动器产生较小激活电压，则EC介质变得较暗和/或具有较少颜色，从而实际上产生较大或较宽光瞳；这允许来自景物的更多光到达成像传感器。该过程是可逆的，因为驱动器还可产生使EC介质返回到其透光状态的电压。这种可变光圈允许对用于捕获景物的照片的最终曝光进行灵活微调。

在一个实施例中，EC介质具有有源EC材料层，该有源EC材料层基本上垂直于相机模块的光轴取向但具有渐缩的厚度。具体地，有源EC材料层可为基本上环状或环形的，因为渐缩的厚度在该层的内部区域中下降到基本为零，其中这个内部区域可基本上以光轴为中心或与光轴对齐。

在另一个实施例中，前透明导体介质是图案化层，使得当向导体介质施加激活电压(以从而实际上实现较小光瞳)时穿过EC介质生成环状电荷流。图案化层可具有形成于其中的间隙或孔，该间隙或孔可基本上以光轴为中心或与光轴对齐。该间隙可被填充与透明导体材料不同并且具有所需折射率的光学材料，或者其可被简单地保留为充满空气的开放空间。

在另一个实施例中，在前透明导体介质中形成内部插接区域，其中插接区域具有与透明导体介质的外部区域相同的材料但与透明导体介质的外部区域电隔离。该技术也可穿过EC介质产生环状电荷场(当向前透明导体介质的外部区域和后导体介质施加激活电压以便有效地产生较小光瞳时)。

在另一个实施例中，电解质介质具有离子源介质(其邻近前导体定位)，该离子源介质与离子传导介质(其邻近EC介质)接触。在该实施例中，离子传导介质是图案化层，使得再一次地当向透明导体介质施加激活电压时，穿过EC介质产生环状电荷场。具体地，可在离子传导介质层的内部区域内形成孔，使得即使当正在施加激活电压时，穿过位于该孔正下方的EC介质生成微弱电流，从而允许EC介质的该部分保持透光。