電光光圈器件的制作方法
【專利說明】電光光圈器件
[0001]相關內容
[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先權。
[0003]本發明的實施例涉及用于可集成在便攜式消費電子設備內的相機的可變固態光圈。還描述了其他實施例。
【背景技術】
[0004]相機模塊已經被結合到各種消費電子設備中，諸如智能電話、移動音頻播放器、個人數字助理、膝上型計算機和平板計算機，以及臺式個人計算機。典型的數字相機模塊是已經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，諸如柔性電路結構，其承載傳感器芯片和消費電子設備內的其他電路之間的電力連接和信號連接；以及光學系統，其包括固定焦距鏡頭子系統或自動聚焦鏡頭子系統。可存在附加光學元件，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)的大多數消費電子便攜式設備諸如智能電話和平板計算機中，光學系統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可變光圈不僅復雜(增加了整個設備的成本)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，從而導致智能電話或平板計算機較厚。
[0005]已經建議在成像系統中使用電光光圈，以便避免使用活動零件，同時實現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，其響應于正施加到一對透明導體層的電壓來衰減來自景物的穿過光圈的光，其中EC介質夾置在這對透明導體層之間。在透明導體層中的一個透明導體層中形成陡突的空隙或間隙，以便形成環狀光圈，其內部區域在EC介質被激勵時保持透明，并且其外部區域變暗，從而實際上產生較小光瞳。電光光圈可定位在系統的聚焦鏡頭與正被成像的景物之間。
【發明內容】
[0006]本發明的一個實施例是一種便攜式消費電子設備，其被描述為具有手持便攜式設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體介質、電解質介質、有源EC介質和后透明導體介質的疊層。可產生可變電壓的驅動器電路耦接到透明導體，以便施加可變電壓，從而使有源EC介質根據需要在暗狀態與透光狀態之間改變。在一個實施例中，可連續改變電壓以在EC介質中實現連續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生較小光瞳，即較大光圈數。在這種情況下，光圈傳遞較少的光，使得較暗的光學圖像被投射到成像傳感器上。相反，如果驅動器產生較小激活電壓，則EC介質變得較暗和/或具有較少顏色，從而實際上產生較大或較寬光瞳；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，因為驅動器還可產生使EC介質返回到其透光狀態的電壓。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。
[0007]在一個實施例中，EC介質具有有源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狀或環形的，因為漸縮的厚度在該層的內部區域中下降到基本為零，其中這個內部區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，前透明導體介質是圖案化層，使得當向導體介質施加激活電壓(以從而實際上實現較小光瞳)時穿過EC介質生成環狀電荷流。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體材料不同并且具有所需折射率的光學材料，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，在前透明導體介質中形成內部插接區域，其中插接區域具有與透明導體介質的外部區域相同的材料但與透明導體介質的外部區域電隔離。該技術也可穿過EC介質產生環狀電荷場(當向前透明導體介質的外部區域和后導體介質施加激活電壓以便有效地產生較小光瞳時)。
[0010]在另一個實施例中，電解質介質具有離子源介質(其鄰近前導體定位)，該離子源介質與離子傳導介質(其鄰近EC介質)接觸。在該實施例中，離子傳導介質是圖案化層，使得再一次地當向透明導體介質施加激活電壓時，穿過EC介質產生環狀電荷場。具體地，可在離子傳導介質層的內部區域內形成孔，使得即使當正在施加激活電壓時，穿過位于該孔正下方的EC介質生成微弱電流，從而允許EC介質的該部分保持透光。
[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電區段，該導電區段將前透明導體介質和后透明導體介質直接連接。當驅動器電路向透明導體介質施加電壓(其可為可變電壓)以便使有源EC介質在暗狀態與透光狀態之間改變時，EC介質的位于導電區段處并且直接圍繞導電區段的區域由于該區兩端的基本為零的電壓或電勢差(由于存在導電區段)而保持相對透光。同時，隨著遠離導電區段移動，即在朝向成像路徑的橫截面周邊的橫向方向上移動，EC介質變得越來越暗，因為EC介質兩端的電勢差在此方向上穩定地增大。在一個實施例中，導電區段的寬度或厚度可控制最小光瞳尺寸，其中較大的導電區段在成像路徑中產生較大區域，該較大區域保持處于基本為零的電勢差。
[0012]以上概述不包括本發明的所有方面的詳盡列表。預期本發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提交的權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和方法。此類組合具有在以上概述中未特別列舉的特定優點。
【附圖說明】
[0013]本發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。應當指出，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備，具有電光可變光圈的相機模塊集成在該設備中。
[0015]圖2是包括相機模塊和相關聯的電子電路的相機相關元件的框圖。
[0016]圖3是根據本發明的實施例的電光可變光圈的剖視圖。
[0017]圖4是根據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是相機電光光圈結構的剖視圖，該相機電光光圈結構可具有至少三個狀態，包括中性密度濾光狀態。
[0021]圖8示出集成在消費電子設備中的相機模塊的光學系統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是本發明的實施例的剖視圖，其中已經在成像路徑內添加了導電區段以直接連接透明導體層。
【具體實施方式】
[0024]現在將參考所附附圖來解釋本發明的若干實施例。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，但應當理