专利名称：固态快门装置和方法
技术领域：
公开的是固态快门装置和方法，并且更具体而言，是固态照相机快门，所述固态照相机快门包括具有透射周期的电子切换光学组件，在该透射周期期间，所述固态照相机快门由打开变为关闭。
背景技术：
包括蜂窝电话的移动通信装置的制造商逐渐地向其装置增加功能性。例如，蜂窝电话通常包括诸如静止和视频照相机的部件。移动通信装置的照相机是相当小的。照相机快门是复杂的机电致动器和机构。对于小的照相机，这样的快门的实现在零件和制造方面会是昂贵的并且会容易出现故障。此外，这样的快门占据了空间受限制的小照相机的宝贵空间。
图1描绘了被并入到诸如移动通信装置的照相机的装置中的电子切换光学组件的实施例；图2描绘了所描述的快门的一个或多个实施例；图3描绘了双层快门设计的一个或多个实施例；图4描绘了多层快门设计的一个或多个实施例；图5涉及长曝光时间并且是包括像素106的数码照相机装置接收图像以及具有透射周期的至少一个层的照相机快门提供长曝光的方法的实施例；图6涉及短曝光时间并且是包括像素的数码照相机装置接收图像以及具有透射周期的至少一个层的照相机快门提供短曝光的方法的实施例；以及图7是用于短曝光时间的操作时序图的示例。
具体实施例方式公开的是用于照相机及其他装置的电子切换光学快门的方法与装置。该公开的非机械的照相机快门包括固态电子控制材料，其提供光密度变化使该快门从打开转变为关闭。该电子控制材料被配置为通过改变该材料的状态来从基本上透明改变为基本上不透明而没有散射。该描述的电子切换光学组件包括衬底和邻近该衬底的透明导电层。该透明导电层被配置为接收信号，该信号可以是来自电压源的电压或来自电流源的电流。具有透射周期的层邻近该透明导电层并配置为接收经由该透明导电层的电场。该透射周期是该层将透射率从约100%变化到约0%的时间段。电子电路与定时控制模块相连通，所述定时控制模块被配置为将信号输出提供到透明导电层以基于其中并入了电子切换光学组件的装置的定时控制参数来发起具有透射周期的层的透射率变化。因此，该描述的电子切换光学组件将对小型照相机增加很少的体积或不增加附加的体积。
即时公开的内容被提供用于以使能的方式解释制作和使用根据本发明的不同实施例的最佳模式。进一步提供该公开以增加对本发明的原理及其优点的理解和评价，而不是以任何方式限制本发明。尽管在这里示出和描述了本发明的优选实施例，应清楚本发明不限制于此。受益于本公开，在不背离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，许多修改、改变、变化、替换和等效对本领域技术人员来说是容易想到的。应理解，相关术语的利用，如果有的话，例如第一和第二、上和下等术语，用于单独地将一个与另一个实体或方式相区别，而不是必须地要求或暗示这样的实体或方式中任何实际这样的关系或次序。许多发明的功能性和许多发明的原理最好利用或在软件程序或指令和诸如专用集成电路(IC)的IC中实现。为了简洁以及使根据本发明的原理和构思模糊的任何风险最小化，即使有的话，讨论这样的软件和IC也仅限于关于该优选实施例内的原理和构思的实质。图1描绘了并入到诸如移动通信装置的照相机的装置100中的电子切换光学组件 102的实施例。装置100指各种各样的装置。这样的装置包括例如蜂窝电话、消息收发装置、个人数字助理(PDA)、笔记本或膝上型计算机、移动数据终端、专用游戏装置、视频游戏装置等。应理解，并入电子切换光学组件102的装置100可以是独立一体(stand-alone) 的照相机或并入任何种类快门的装置。在使用照相机的情况中，装置100可以包括镜头104和图像传感器106。图像传感器106的像素被配置用于激活和去活以及当被激活时接收图像。电子电路基于像素激活定时控制模块108输入向图像传感器106的像素提供激活信号。定时控制模块108提供用于重置像素并开始曝光。定时控制108通过驱动器110与快门(电子切换光学组件)102相连通。产生开始信号以发起具有透射周期的层的透射率变化。该信号可以是电压，其产生电场以改变膜的分子的取向。可替选地，使用电流来加热电阻性导电层，使得温度变化改变膜的分子的取向。具有透射周期的层是可调节的干涉滤波器。当不被施以电压时，这种干涉滤波器的一些层具有一个折射率，并且因此该滤波器具有可见反射光谱。当被施以电压时，该滤波器移动它的反射光谱，使得可见光将通过滤波器。优选地，透明模式的透射率大于90 %。优选地，反射模式的透射率小于0. 5 %。优选地，反射模式的反射率大于90 %。优选地，在转变状态中，没有散射。优选地，工作温度是-20°C至60°C，并且其存储温度是-40°C 至85°C。优选地，厚度小于0. 25mm。在一个实施例中，其由TN液晶和聚烯烃的混合物组成。包括快门驱动器110和定时控制模块108的电子电路被配置为提供开始信号，该开始信号输出到快门102的透明导电层以基于定时控制模块108输入的像素激活来发起具有透射周期的层的透射率变化。定时控制模块108可以与测光计112相连通以确定图像传感器106接收图像的时间长度。曝光时间将在下面详细地讨论。这些模块可以执行这里描述的方法的特定程序。方法的步骤可以包括模块，并且模块可以是由在此讨论的方法来推断。这些模块能够以软件实现，诸如以一组或多组预存储指令的形式，和/或以硬件实现，其可以促进移动站或电子装置的操作，如下所讨论的。 这些模块可以在工厂安装或可以通过例如下载操作在分销之后被安装。根据这些模块的操作将要在下面更详细地讨论。
图2描绘了所描述的快门202的一个或多个实施例。衬底220可以是诸如玻璃或塑料的任何适当的物质。透明导电层222邻近衬底220，透明导电层222被配置为接收来自信号源224的信号。透明导电层222可以是例如铟锡氧化物(ITO)。可替选的导电层是掺杂有 Sb、F、As、Nb 禾Π / 或 Ta 的 Sr^2 ；掺杂有 Al、Ga B、In Y、&、F、V、Si、Ge、Ti、Zr、Hf、 Mg,As 和 / 或 H 的 ZnO ；掺杂有 SN Mo、Ta、W、Zr、Ge、Nb、Hf 和 / 或 Mg 的 In2O3 ；掺杂有 In 和 /或Sn的CdO ；掺杂有Sn和/或Ge的Ta2OXaInO3 ；以及掺杂有Y的CdSb2O30邻近透明导电层224的具有透射周期的层2 被配置为接收经由透明导电层222的电场。透射周期提供层2 在预定时间段上将透射率从约100%改变为约0%的能力。具有透射周期的层2 可以是例如电致变色材料(electrochromatic material)，例如胆甾型液晶(Cholesteric liquid crystal)、TN液晶和聚烯烃。透射周期可以是例如10ms。应理解的是，提供光密度变化的任何材料都在本讨论的范围内。也就是说，通过向该材料施加电场，层226的折射率可以变化。穿过层2 的光可以变得被削弱并且基本上不扭曲，从明亮到黑暗而没有散射。诸如干涉光学滤波器的滤波器可以用于在转变期间提供透明度(clarity)。在另一个实施例中，层2 可以从透明变化到反射。转变的长度也可以取决于电场的量值。除了透明导电层222之外，第二透明导电层2 可以邻近层2 并且可以配置为接收经由层226的信号。保护层或膜230可以置于邻近透明导电层2 或在任何其他的适
当位置。图3描绘了双层快门设计的一个或多个实施例。衬底320位于两个堆叠之间。衬底320可以是诸如玻璃或塑料的任何适当的物质。透明导电层322邻近衬底320，透明导电层322配置为接收来自信号源324的信号。除了透明导电层322之外，第二透明导电层 328可以邻近层326并且可以配置为接收来自信号源的信号。保护层或膜330可以置于邻近透明导电层3 或在任何其他的适当位置。双层设计可以提供较低的操作信号电平和较好的对比率。因此，另一透明导电层 332邻近衬底320，透明导电层332被配置为接收来自信号源324的信号。除了透明导电层 332之外，另一透明导电层338可以邻近层336并且可以被配置为接收来自信号源的信号。 保护层或膜340可以置于邻近透明导电层338或在任何其他的适当位置。图4描绘了多层快门设计的一个或多个实施例。衬底420支撑至少两个堆叠。透明导电层422邻近衬底420，透明导电层422被配置为接收来自信号源4M的信号。除了透明导电层422之外，第二透明导电层4 可以邻近层似6并且可以被配置为接收来自信号源的信号。多层设计可以允许具有透射周期的较薄层似6和436，并且因此可以提供较低的操作信号电平。因此，另一透明导电层432邻近层436并且可以被配置为接收来自一个或多个信号源的信号。保护层或膜440可以置于邻近透明导电层438或在任何其他的适当位置。包括虚线442的空间表示定位在第一堆叠422、似6和似8与第二堆叠432、436和438 之间的更多堆叠的选项。图5涉及长曝光时间并且是包括像素106的数码照相机装置100(见图1)接收图像以及具有透射周期的至少一个层226的照相机快门102提供长曝光的方法的实施例。该方法包括打开照相机快门阳0以及重置像素并且在透射周期期间开始曝光552。由于当像素被激活时能够接收图像，只要快门通过施加信号开始关闭阳4，像素就将接收图像。施加信号5M将使照相机快门开始在透射周期期间从打开变到关闭。该方法进一步包括等待照相机快门完全地关闭阳6，然后读出像素558。图6涉及短曝光时间并且是包括像素106的数码照相机装置100(见图1)接收图像以及具有透射周期的至少一个层的照相机快门102提供短曝光的方法的实施例。该方法包括打开照相机快门660并且施加电压662以使照相机快门开始在透射周期期间从打开变为关闭。当快门正在关闭时，该方法包括重置像素以及在透射周期期间开始曝光664。该方法可以进一步包括等待照相机快门完全地关闭666，然后读出像素668。图7是用于短曝光时间的示例操作时序图。正如以上所讨论，透射周期是预定时间段，其可以是例如在约1和约IOms之间。在透射周期期间，快门透射率770在预定时间段上能够从约100%变化到约0%。可替选地，透射率可以由约0%变为约100%。定时控制模块108(见图1)发信号到快门驱动器110以使快门102从打开转变到关闭。通过发起快门转变772，快门透射率770可以从100%透射变化到0%透射。在那段时间期间，像素重置释放774可以重置像素106，并且在特定的时间处，像素曝光能够开始774。如所提及的， 该示例操作时序图代表短曝光时间。对于更长的曝光时间，开始像素曝光774可以更快发生。对于长曝光时间，步骤的次序由图5来描述。曝光时间778可以由测光计112(见图1)确定或人工地确定。在曝光时间778的结尾780，像素读出782可以开始784。为了说明机械照相机快门和所描述的固态快门的方法之间的比较，示出了机械快门的时序操作786。如上所述，机械快门是复杂的机电致动器和机构。对于小型照相机，机械快门的实现在零件和制造方面会是昂贵的并且会容易出现故障。此外，机械快门占据了空间受限制的小型照相机的宝贵空间。受益地，描述的电子切换光学组件生产将会便宜、将会更不容易发生故障并且对于小型照相机增加很少体积或者不增加附加的体积。本公开意图解释根据该技术怎样形成和使用各种实施例而不是限制其真实的、意图的和合理的范围和精神。前述的描述不希望是穷尽的或限于所公开的精确形式。按照上述教导，可以进行修改或变化。实施例被选择并且被描述为提供所描述的技术和其实际应用的最佳实例，并且允许本领域技术人员在各种实施例中利用该技术并按适合于具体使用意图进行各种修改。当按照正当地、合法地和公正地给予的宽度来解释时，所有这样的修改和变化都在由权利要求或其所有等效物确定的该发明范围内，权利要求可能在本申请专利悬而未决期间进行修改。
权利要求
1.一种包括用于接收图像的像素和具有透射周期的至少一个层的照相机快门的数码照相机的方法，包括施加打开信号以打开所述照相机快门；基于曝光时间，从下列步骤中选择一个步骤作为第二步骤、一个步骤作为第三步骤 施加开始信号以使所述照相机快门开始从打开变到关闭； 重置所述像素并且开始曝光；以及等待所述照相机快门完全地关闭；以及读出所述像素。
2.如权利要求1所述的方法，其中，针对长曝光时间，所述选择步骤提供按照以下顺序的步骤重置所述像素并且开始曝光；以及施加开始信号以使所述照相机快门开始从打开变到关闭。
3.如权利要求1所述的方法，其中，针对短曝光时间，所述选择步骤提供按照以下顺序的步骤施加开始信号以使所述照相机快门在所述透射周期期间开始从打开变到关闭；以及重置所述像素并且开始曝光。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述透射周期包括在预定时间段上透射率从约 100%变化到约0%。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述透射周期包括在预定时间段上透射率从约0% 变化到约100%。
6.一种电子切换光学组件，包括 衬底；邻近所述衬底的透明导电层，所述透明导电层被配置为接收来自一个信号源或多个信号源的信号；邻近所述透明导电层的、具有透射周期的层，并且所述层被配置为接收经由所述导电层的信号，其中，所述透射周期包括所述层在预定时间段上将透射率从约100%变化到约 0%的能力；以及与定时控制模块相连通的电子电路，所述电子电路被配置为提供信号输出到所述透明导电层以发起具有透射周期的层的透射率的变化。
7.如权利要求6所述的组件，其中，提供信号输出是基于其中并入了所述电子切换光学组件的装置的定时控制参数。
8.如权利要求6所述的组件，进一步包括第二透明导电层，所述第二透明导电层被配置为接收来自邻近具有透射周期的层的一个信号源或多个信号源的信号。
9.如权利要求6所述的组件，以及保护膜，所述保护膜邻近所述第二导电层。
10.如权利要求6所述的组件，其中，所述衬底具有非平面的顶表面。
11.如权利要求6所述的组件，其中，所述衬底具有非平面的底表面。
12.如权利要求6所述的组件，其中，所述衬底具有顶表面和底表面，进一步包括邻近所述衬底的第三透明导电层，所述第三透明导电层被配置为接收来自一个信号源或多个信号源的信号，所述第三透明导电层邻近所述衬底的底表面，而第一透明导电层邻近所述衬底的顶表面；具有透射周期的第二层，所述第二层邻近所述第三导电层，并且所述第二层被配置为接收经由所述第三导电层的信号。
13.如权利要求12所述的组件，进一步包括邻近具有透射周期的所述第二层的第四透明导电层，所述第四透明导电层被配置为接收来自一个信号源或多个信号源的信号。
14.如权利要求6所述的组件，其中，所述的具有透射周期的层包括电致变色且透明的聚合物膜。
15.一种照相机，包括图像传感器，所述图像传感器具有配置用于激活和去活并且当激活时接收图像的像素；电子电路，所述电子电路用于基于像素激活定时控制输入提供到所述像素的激活信号；以及快门，其中，所述快门包括 衬底；邻近所述衬底的透明导电层，所述透明导电层被配置为接收来自信号源的信号；以及邻近所述透明导电层的、具有透射周期的层，并且所述层被配置为接收经由所述导电层的信号，其中，所述透射周期包括所述层在预定时间段上将透射率从约100%变化到约 0%的能力；以及与定时控制模块相连通的电子电路，所述电子电路被配置为提供信号输出到所述透明导电层以基于像素激活定时控制输入来发起具有透射周期的层的透射率的变化。
16.如权利要求15所述的照相机，进一步包括测光计，其中，所述定时控制输入基于所述测光计的环境光读数。
17.如权利要求15所述的照相机，进一步包括邻近具有透射周期的层的第二透明导电层，并且所述第二透明导电层被配置为接收来自所述电子电路的信号。
18.如权利要求15所述的照相机，其中，所述衬底具有顶表面和底表面，进一步包括 邻近所述衬底的第三透明导电层，所述第三透明导电层被配置为接收来自信号源的信号，所述第三透明导电层邻近所述衬底的底表面，而第一透明导电层邻近所述衬底的顶表具有透射周期的第二层，所述第二层邻近所述第三透明导电层并且被配置为接收经由所述第三导电层的信号。
19.如权利要求15所述的照相机，进一步包括邻近所述的具有透射周期的第二层的第四透明导电层，所述第四透明导电层被配置为接收来自一个信号源或多个信号源的信号。
20.如权利要求15所述的照相机，其中，所述的具有透射周期的层包括电致变色膜以及透明的聚合物膜。
全文摘要
公开的是用于照相机(100)和其他装置的固态电子切换光学快门(102)的方法和装置。该公开的非机械的照相机快门包括电子控制材料，所述电子控制材料提供光密度变化以将该快门从打开转变为关闭。该电子控制材料的层(226)被配置为通过材料状态的改变来从基本上透明变化到基本上不透明而没有散射。该透射周期是该层透射率从约100％变化到约0％的时间段。电子电路(110)与定时控制模块(108)相连通，所述定时控制模块(108)被配置为向透明导电层(222，228)提供信号输出以发起其透射率变化，所述透明导电层(222，228)邻近电子控制材料的层。该描述的电子切换光学快门对小型照相机增加很少的体积或不增加附加的体积。
文档编号G03B9/08GK102576183SQ201080032937
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月30日
发明者何帆, 卡尔·L·舒尔博夫 申请人:摩托罗拉移动公司