用於小型相機的光學快門的製作方法

2023-05-05 10:40:31

專利名稱：用於小型相機的光學快門的製作方法
技術領域：
本發明涉及對光學成像設備例如相機中的光學曝光時間的控制。
背景技術：
數字相機包括成像光學器件，其適合用於將對象圖像聚焦在圖 像傳感器上。圖像傳感器包括光敏像素的陣列。通過各像素提供的 多個信號組成對象的數字圖像。對於第一近似，每個單個像素所提 供的信號與重置或者激活所述像素和將所述信號(例如電荷)移位 到移位寄存器或者存儲器之間的時間周期成比例。
典型的低成本圖像傳感器不包括電荷移位寄存器並且不能保持 和存儲信號。這樣，當所有信號的讀取不能同時發生時，從單個像 素獲得的信號對應於不同的時間間隔。這可能導致所記錄的圖像的 失真、圖像偽影，尤其當相機或者對象正在移動時。
這個問題可以通過使用所謂的全局快門基本上同時控制所有像 素的光學曝光來解決。單個像素所提供的信號在全局快門關閉之後 基本上保留恆定，並且即使像素的電讀取不能同時發生，所獲得的 圖像對應於同時曝光。
傳統機械全局快門存在很多缺點，例如複雜機械結構、大尺寸 以及相對較高的功耗。因此，對於集成在小型可攜式設備中的成像 系統，機械式實現的全局快門不是最優的。
美國專利4, 249，814公開了一種相機快門，其使用全內反射原 理作為用於控制光傳輸到相機底片的裝置。快門至少包括兩個稜鏡 元件。通過機械打開或者閉合所述稜鏡之間的隙縫來開啟或者關閉 全內反射。美國專利6, 377， 383公開了 一種基於全內反射的光學開關。加 固的表面部分，例如薄膜，懸浮在液體中。靜電移動加固的表面部 分從而開啟或者關閉界面處的全內反射。
美國專利4， 701,021公開了一種光束強度調製器用於經控制的 光束衰減。調製器包括兩個稜鏡之間的毛細空間。將一定量的流體 靜電在所述毛細空間中位移，從而開啟或者關閉流體與毛細空間的 壁之間的界面處的全內反射。當通過將流體從毛細空間排出而開啟 全內反射時，反射的光指向吸收屏幕，並且基本上衰減了光的透射 部分。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於控制光學成像系統中的光學曝光 的方法和快門。本發明的另 一 目的是提供包括所述快門的光學設備。 根據本發明的第一方面，提供了一種光學快門，其包括 -透明體和毛細空間之間的界面， -至少一個流體貯存器，
- 一定量的流體，
-流體位移裝置，用於在所述流體貯存器和所述毛細空間之間 位移流體從而在快門的第 一 工作狀態和快門的第二工作狀態之間進 行改變，所述第一工作狀態允許照射在所述界面的有效區域上的傾 斜光線的全內反射，並且所述第二工作狀態允許所述傾斜光線的透 射通過所述界面的所述有效區域，
- 一個或者多個流體傳輸管，其與所述有效區域相對，用於遞 送流體到所述毛細空間，以及
-吸收裝置，用於吸收透射通過所述界面的所述有效區域的光線。
根據本發明的第二方面，光學設備包括 -成像光學器件， -圖像傳感器，以及-光學快門，
所述光學快門依次包括
-透明體和毛細空間之間的界面，
-至少一個流體貯存器，
- 一定量的流體，
-流體位移裝置，用於在所述流體貯存器和所述毛細空間之間 位移流體從而在快門的第 一 工作狀態和快門的第二工作狀態之間進 行改變，所述第一工作狀態允許照射在所述界面的有效區域上的傾 斜光線的全內反射，並且所述第二工作狀態允許所述傾斜光線的透 射通過所述界面的所述有效區域，
- 一個或者多個流體傳輸管，其與所述有效區域相對，用於遞 送流體到所述毛細空間，以及
-吸收裝置，用於吸收透射通過所述界面的所述有效區域的光線。
根據本發明的第三方面提供了 一種用於通過快門控制圖像傳感 器的光學曝光的方法，所述快門包括透明體與毛細空間之間的界面， 所述方法包括
-以傾斜角度引導光線到所述界面的有效區域， -通過一個或者多個流體傳輸管在至少一個流體貯存器和所述 毛細空間之間位移一定量的流體，從而在快門的第 一工作狀態和快 門的第二工作狀態之間進行改變，所述第一工作狀態允許照射在所 述界面的有效區域上的傾斜光線的全內反射，並且所述第二工作狀 態允許所述傾斜光線的透射通過所述界面的所述有效區域，至少所 述流體傳輸管之 一 與所述有效區域相對，
-吸收透射通過所述有效區域的光線，以及
-在所述第一工作狀態中，引導從所述有效區域反射的光線到 所述圖像傳感器。
當毛細空間用具有低折射率的介質，例如氣體來填充時，引入 界面的有效區域的傾斜光線通過全內反射而反射。反射的光線可以基本上經由成像光學器件引導至圖像傳感器從而獲取對象的數字圖 像。這樣，圖像傳感器的光學曝光可以通過改變快門的狀態來控制。 通過用具有高折射率的流體快速填充毛細空間而將快門設置為非反 射狀態。結果是光線的全內反射受阻，即禁用。在非反射狀態中， 光線透射通過界面的有效區域並且被流體和/或4皮毛細空間的相對表 面所吸收。
流體通過至少 一 個流體傳輸管引入到毛細空間，該傳輸管與界 面的有效區域相對。因為流體傳輸管與有效區域相對，流體完全覆 蓋有效區域所需的前進距離可以基本上短於有效區域的寬度。這提 高了快門的工作速度。
在 一 個實施方式中，快門可以包括多個相鄰流體傳輸管從而進 一步提高快門的工作速度和/或實現寬有效區域。
在一個實施方式中，流體可以通過靜電吸引力和/或通過壓電泵 來移動。
形成圖像的光線不穿過毛細空間，這有助於最小化所獲取的圖 像的失真。在全內反射時，光線的方向改變，其允許實現緊湊且細 長的光學系統。僅經反射的光線用於成像目的，並且快門後面的實 間可以進一 步用於可攜式設備的組件。流體的移動質量可以非常小， 並且結果是在快門工作期間產生的聲學噪聲和振動較低。而且功耗 非常低。
通過下文給出的描述和示例以及通過所附權利要求書，本發明


在下文示例中，將參考所附附圖對本發明的實施方式進行更詳
細的描述，在這些附圖中
圖1示出了包括光學快門的光學設備，
圖2示意性地示出了反射狀態中的光學快門，
圖3示意性地示出了根據圖2的快門中的第一流體的移動，圖4示意性地示出了非反射狀態中的光學快門， 圖5示出了基本上長方形流體傳輸管的頂視圖， 圖6示意性地示出了包括多個流體傳輸管的光學快門， 圖7示出了兩個基本上長方形且相鄰的流體傳輸管的頂視圖， 圖8示意性地示出了第一流體從根據圖7的傳送管的傳播， 圖9示出了兩個基本上長方形且相鄰的流體傳輸管的頂視圖， 其中流體傳輸管中央的寬度長於其兩端的寬度，
圖10示出了具有十字形狀的流體傳輸管的頂視圖， 圖11示出了圓形流體傳輸管的頂視圖，
圖12示意性地示出了基於第一流體的靜電位移的快門的實施方
式，該快門處於反射狀態，
圖13示出了處於非反射狀態的根據圖12的快門，
圖14示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在位於流體一側
的電極之間，
圖15示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在位於流體一側 的電極之間，該布置包括電極和流體之間的絕緣層，
圖16示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在位於流體兩側 的電極之間，
圖17示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在位於流體兩側 的電極之間，該布置包括電極和流體之間的絕緣層，
圖18示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在一個或者多個 電極與導電流體之間，
圖19示意性地示出了基於壓電流體位移裝置的快門的實施方 式，該快門處於反射狀態，
圖20示出了處於非反射狀態的根據圖19的快門，
圖21示意性地示出了基於壓電致動器的快門的實施方式，該快 門包括電極裝置以便將流體限制於預定區域中，
圖22示出了理想光學快門所提供的反射率的變化，
圖23通過示例示出了根據本發明的快門所提供的反射率的變化，
圖24通過示例示出了作為時間函數的流體前端速率，
圖25通過示例示出了作為時間函數的流體前端位移，
圖26示出了流體前端和快門的有效區域之間的初始距離，以及
圖27示意性地示出了具有多個稜形突起的透明體。
具體實施例方式
圖1中所示的光學設備500包括成像系統。該成像系統包括成 像光學器件300,其適合用於將來自對象卯0的光線B1聚焦到圖像 傳感器200從而形成對象900的圖像。圖像傳感器200的光學曝光 至少部分地通過快門IOO來定義。
當快門IOO設置為反射狀態時，經反射的光線B2通過成像光學 器件300引導至圖像傳感器200。當快門IOO設置為非反射狀態時， 光線Bl被吸收到快門100中。
成像工作至少部分地通過控制單元400來控制，其直接或者間 接控制成像光學器件300的聚焦和孔徑、快門IOO以及圖像傳感器 200。設備500可以進一步包括致動器單元420從而提供發送到快門 100的信號的電壓放大和/或數模轉換。
成像光學器件300還可以位於快門100前面。成像光學器件300 的單個組件可以位於快門IOO前面或者快門100後面。
光線B1被快門100反射並且因此光學設備500可以非常細長， 即尺寸D5可以較小。入射光線B1和經反射的光線B2之間的夾角 可以基本上為90度。
圖2示出了處於其反射狀態的快門100。將光線B1通過基本上 透明體10引導至透明體IO和毛細空間30之間的界面20。用第二流 體15填充毛細空間30，該第二流體15具有比透明體IO低的折射率。 以與界面20的法線N1成傾斜角度a將光線Bl引導至界面20。選 擇入射光線B1的入射角度a、透明體10的折射率以及第二流體15 的折射率，使得通過全內反射將光線Bl從界面20的有效區域A1反射。將經反射的光線B2引導至圖像傳感器200 (圖1)。第二流 體15可以例如是氣體從而最小化第二流體15的折射率。
快門IOO還包括含有第一流體50的至少一個液體貯存器70、至 少一個流體傳輸管40、以及流體位移裝置60。選擇具有比第二流體 15更高折射率的第一流體50。第一流體15可以例如是液體。選搏， 互不相溶的第一流體50和第二流體15。
透明體10可以是玻璃、石英或者塑料，例如聚碳酸酯。
參考圖3，快門IOO可以通過利用流體位移裝置60位移第一流 體50設置為非反射狀態，使得第一流體50撞擊在界面20上，並且 傳播到空腔30中。
圖4示出了非反射狀態中的快門100,非反射狀態即受阻的內反 射的狀態。第一流體50的折射率大於第二流體15的折射率，使得 入射光束B1不滿足針對全內反射的標準。結果，光線B1透射通過 界面20並且被吸收在吸收表面99中和/或被第一流體50所吸收。第 一流體50可以包括用於吸收光線B1的顏料。
選擇第一流體50的折射率基本上大於第二流體40的折射率， 使得光線B1不從有效區域Al反射。假設入射角c與如圖2中相同。 第一流體50的折射率可以基本上等於透明體10的折射率。
有效區域Al是界面20的區域，其可以通過用第一流體50將其 完全覆蓋而設置為非反射狀態，並且其可以通過用第二流體15將其 完全覆蓋而設置為反射狀態。有效區域Al依賴於光線Bl的入射角。
用於全內反射的光線的最小角度依賴於透明體IO和第二流體15 的折射率之差。用於受阻內反射的最大角度依賴於透明體IO和第一 流體50的折射率之差。這樣，最大化第一流體50的折射率與第二 流體15的折射率之差提供了用於快門IOO的最大視場，即最大傳播 角度a,在該處有效區域Al可以在反射狀態和非反射狀態之間進行 改變。
快門100包括與有效區域Al相對的一個或者多個流體傳輸管 40。這樣，在方向SIX中和與S1X相反的方向中，由流體前端行進的側距D2可以基本上短於有效區域Al的寬度D1。結果是，當與 設想的快門相比時(其中第一流體50可以從有效區域A1的邊緣引 入)，快門的工作速度可以基本上提高。流體傳輸管40的方位可以 基本上垂直於有效區域Al。至少一個流體傳輸管40可以與有效區 域A1的中心或者中心區域相對。
使用全內反射的方法需要毛細空間30的厚度基本上大於光線 Bl的波長。該厚度可以例如大於或者等於l|im。較小厚度對應於第 一流體50的較小移動量。但是，較厚毛細空間的實現，例如具有 100pm的厚度，減小了流動阻力。
有利地，對快門IOO密封封裝。存在一個或者多個傳輸管(參 見圖12或者19)從而允許第二流體15從毛細空間30流出/流動到 毛細空間30，以^便防止壓力增加。
為了最小化第一流體50令界面20變溼，第一流體50的表面張 力可以大於界面20的臨界表面張力和吸收表面99。這樣，表面排斥 第一流體50。這促進了維持毛細空間30中第一流體50的未破損的 穩定形狀。該表面可以塗覆適合材料的薄塗層，例如含氟聚合物或 者矽基材料，以便修改臨界表面張力。表面結構還可以修改為實現 超疏水(superhydrophobic )表面。
參見圖5,流體傳輸管40的橫截面可以基本上是長方形。拐角 可以是圓的。
參見圖6,快門IOO可以包括多個相鄰流體傳輸管40a、 40b，從 而提高工作速度。這樣，單個流體前端僅需要移動短距離從而覆蓋 有效區域A1。針對第一近似，工作速度與流體40a、 40b的數量成 反比。
例如，有效區域的寬度D1可以是5mm並且快門可以包括17(十 七)個流體傳輸管40a、 40b。單個流體傳輸管40的寬度D4可以是 0.1mm並且相鄰傳輸管之間的間隔可以是0.2mm。結果是，當34 (= 2x17)個流體前端中的每個流體前端4黃向移動距離O.lmm時，可以 將有效區域A1的整個寬度覆蓋。這樣，10cm/s的流體前端速率將提供大約lms的切換速度。
參見圖7,相鄰流體傳輸管40a、 40b可以具有基本上長方形的 橫截面。
圖8示出了起源於流體傳輸管40a、 40b的第一流體50a、 50b 的區域如何在毛細空間30中融合。重要的是避免夾帶第二流體15， 即當流體前端彼此相遇時避免泡沫形成。
參見圖9,流體傳輸管40a、 40b的中央寬度可以大於其兩端寬 度從而避免夾帶泡沫。
參考圖10,流體傳輸管40的橫截面可以是十字形。參見圖11, 流體傳輸管40的橫截面可以是圓形。流體傳輸管40的橫截面還可 以是橢圓形。
參見圖12，快門IOO可以包括多個電極5、 6從而靜電位移第一 流體50。可以選擇第一流體50具有高於第一流體15的介電常數。 結果是，當電勢差連接在電極5、 6之間時，相鄰電極5、 6之間產 生的電場吸引第一流體50。
圖12示出了處於其反射狀態中的快門100。電壓可以連接到電 極5、 6的第二組E2，使得靜電吸引力牽引第一流體50離開毛細空 間30和界面20，並且將第一流體50限制在流體傳輸管40a、 40b和 流體貯存器70中。
透明體10可以是稜鏡。快門100可以包括傳輸管部分92用於 實現流體傳輸管40a、 40b以及一個或者多個排出管80。毛細空間 30的厚度可以用隔離物91來限定。流體貯存器70可以用第二隔離 物93和底部部分94來實現。
圖13示出了處於其非反射狀態中的快門100。通過用電極的第 一組E1施加電場，快門IOO從反射狀態改變到非反射狀態，使得靜 電吸引力牽引第 一流體50到毛細空間30。分別關掉連接到電極的第 二組E2的電勢差。
通過連接電壓到電極裝置E2並且從電極裝置El斷開電壓，快 門IOO可以再次設置為反射狀態。恆定電勢差、脈衝電勢差或者交流電勢差可以施加於電極5、 6 之間。電壓可以是脈沖的從而減小功耗。電極之間的間隔可以例如 是100pm並且施加於電極上的電勢差可以是100伏至1000伏，分別 提供1V m至10V/)im的電場。通過流體15、 50的介電擊穿和/或絕 緣層來限制電勢差和吸引力。另外，稱為電荷俘獲的現象限制吸引 力的大小。電勢差可以通過電切換設備(未示出)例如電晶體來施 加。外部電容器可以用於穩定電壓。低電池電壓可以通過電壓升壓 設備來提高。
第一流體50可以從碳氫化合物中選擇，諸如鏈烷(例如己烷)、 酮(例如丙酮、環己酮、丁酮)或者硝基衍生物(例如硝基曱烷、硝 基苯、硝基曱苯)。第一流體50可以包括防凍劑。
第二流體15可以是具有低介電常數的氣體或者液體。第二流體 可以是例如空氣、氬氣或者氮氣。具有高介電擊穿強度的液體，例 如珪酮油可以用於代替氣體。
當第一流體50是導電的並且第二流體15是電絕緣時，電場吸 引第一流體50。在這種情況下，電極5、 6必須具有絕緣層從而提供 電極5、 6和第一流體50之間的絕緣。第一流體50可以是導電鹽溶 液，例如氯化鈉的基於水的溶液。
可選地，第一流體50可以是絕緣的並且第二流體15可以是導 電的。
可選地，可以選擇第二流體15具有高於第一流體15的介電常 數，而第二流體15仍具有低於第一流體30的折射率。
第二流體15可以通過排出管80從毛細空間流出到流體貯存器 70/從流體貯存器70流出，/人而防止壓力增加。
排出管80可以窄到由於表面張力的原因而使第一流體50不滲 透到排出管80。
圖14示例性地示出了電極裝置，其中電場產生在第一流體50 一側上的多個電極5、 6之間。施加於電極5、 6之間的電勢差產生 電場，該電場吸引第一流體50。在這種情況中，第一流體50具有相對高的介電常數但其將是電絕緣的。貴金屬電極可以用於最小化侵蝕。
填充物7提供了平滑表面和電極5、 6之間的絕緣。 圖15示意性地示出了電極裝置，其中通過絕緣層8電極5、 6 與第一流體50電絕緣。在這種情況中，第一流體50還可以是導電的。
圖16示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在位於第一流體 50兩側的電極5、 6之間。在這種情況中，第一流體50應該具有相 對高的介電常數但其將是電絕緣的。
另外，根據圖14或者圖15的電極裝置可以實現在第一流體50 的兩側上從而進一步增加吸引力的大小。第一流體50的相對兩側上 的電極可以調整為具有相反的極性，如根據圖12和圖13的流體傳 輸管40a、 40b中所示。
圖17示意性地示出了電極裝置，其中通過絕緣層8將電極5、 6 與第一流體50電絕緣。在這種情況中，第一流體50還可以是導電 的。
有利地，有效區域Al沒有電極結構，從而提供非常平坦的光學 表面。然而，在一些應用中，可以有利地在界面20的有效區域Al 上實現透明電極。透明電極可以使用例如氧化銦錫(ITO)來實現。 可選地，可以使用網狀或者柵格模式的電極。
圖18示意性地示出了電極裝置，其中電場產生在一個或者多個 電極與導電第一流體50之間。換言之，電勢差施加於一個或者多個 電極與第一流體50之間。
參見圖19,快門IOO可以包括一個或者多個壓電致動器77a、77b 從而位移第一流體50。薄膜78和傳輸管部分95的腔限定了流體貯 存器70a、 70b。
傳輸管部分95可以包括一個或者多個排出管82。傳輸管部分 95和薄膜78還可以限定排出貯存器82。毛細空間30的厚度可以用 隔離物91來限定。壓電致動器可以通過底部部分94來支撐。圖19示出了處於其反射狀態中的快門100。參見圖20,快門100 可以通過擴大壓電致動器77a、 77b而設置為非反射狀態。結果是， 流體貯存器70a、 70b的內部壓力增加並且第一流體50噴出到毛細 空間30從而覆蓋有效區域Al。流出的第二流體15通過排出管80 排出到排出貯存器82。
快門IOO可以通過縮小壓電致動器77a、 77b而再次設置為反射 狀態。結果是，在流體貯存器70a、 70b中壓力減小並且來自毛細空 間30的第一流體50吸入到流體貯存器70a、 70b中。
共用流體貯存器和共用致動器可以用於多個流體傳輸管40a、德。
另外，其它類型的靜電致動器或者電磁致動器可以取代壓電致 動器而使用。電磁致動器可以基於例如移動磁體附近的線圏或者另 一線圈。靜電致動器可以基於例如電極附近的帶電金屬薄片。
參見圖21,快門IOO可以包括電極裝置5、 6從而限制有效區域 Al中的第一流體50,即防止第一流體50流到排出管80。換言之， 第一流體50的邊界可以是靜電穩定的。
圖22示出了理想快門的時間特性。R表示反射率並且t表示時 間。當命令在時間to發送到快門時，快門的反射率R立即從全值改 變為零。
參見圖23，實際的快門IOO在命令之後檢測到任何變化之前具 有延遲t,-t。。反射率的變化發生在另一時間間隔t2-t!中。有利地， 時間間隔t2-t,非常短，例如以O.Ols或者O.OOls的量級，從而準確 地限定光學曝光。
圖24示出了流體前端的速度並且圖25示出了作為時間函數的 流體前端位置。流體前端在to開始移動。第一流體50的速度基本上 在時間間隔trto期間加速。在時間h，流體50撞擊到有效區域上。 在時間12，第一流體50已經完全覆蓋了有效區域。可以在h之前已 經達到第一流體50的最大速度，或者可以在時間間隔t2- h期間最大 化平均速度，乂人而最小化時間間隔t2-h。參見圖26，有效區域Al和流體前端的初始位置之間的距離D3 可以大於或者等於有效區域Al的寬度D1的0.5倍。距離D3允許 流體前端基本上在流體前端撞擊在有效區域Al之前加速。距離D3 的增加縮短了時間間隔t2-1,,這是將快門從反射狀態改變到非反射 狀態所需要的。然而，距離D3的增加還對延遲trto產生不利的影 響。這樣，應該根據應用對距離D3進行選擇。
參見圖27,透明體IO可以包括多個稜形突起從而將光線耦合進 透明體10和/或耦合出透明體10。
透明體IO可以包括衍射光柵從而耦合光線到透明體10中。透 明體IO可以包括傾斜的表面從而耦合光線到透明體10中。透明體 IO可以集成在成像光學器件300 (圖1 )中。透明體IO可以具有至 少一個曲線的、球面的或者非球面的表面作為透鏡。 一個或者多個 透鏡可以通過粘合劑固定於透明體10。
再參見圖1,設備500可以是數字相機。設備500可以是數字視 頻相機。設備500可以是包括成像系統的可攜式設備。該設備可以 是包括成像系統的行動裝置。設備500可以是，例如，包括成像系 統的行動電話。另外，設備500可以是包括成像系統的數據處理設 備。
圖像傳感器200包括光敏像素陣列。圖像傳感器200可以使用 例如電荷耦合設備(CCD)技術，或者互補金屬氧化物半導體技術 (CMOS)來實現。圖像傳感器200還可以使用光電電晶體或者矽光 電二極體來實現。
對象900的圖像可以通過至少包括以下步驟的方法而獲得
-將快門IOO設置為反射狀態，
-重置或者激活圖像傳感器200的基本所有像素，
-在預定曝光時間期間曝光像素，
-將快門IOO設置為非反射狀態，以及
-從像素讀取信號到存儲器或者信號處理單元。
在這種情況下，從非反射狀態改變到反射狀態可以發生得較慢，
17即開啟快門IOO的時機選擇不重要。
可選地，對象900的圖像可以通過至少包括以下步驟的方法而 獲得
-重置或者激活圖像傳感器200的基本所有像素，
-將快門IOO設置為反射狀態，
-在預定曝光時間期間曝光像素，
-將快門IOO設置為非反射狀態，以及
-從像素讀取信號到存儲器或者信號處理單元。
在這種情況下，開啟和關閉快門IOO兩者都是重要的。
原則上，快門IOO還可以僅用於控制圖像傳感器200的曝光的
開始，並且如果希望的化，可以以某種其他方式控制曝光周期的結束。
對於本領域技術人員而言，可以清楚地理解到根據本發明的設 備和方法的修改和變形。參考附圖的上述特定實施方式僅為說明目 的而並不意味著限制本發明的範圍，本發明的範圍通過所附權利要 求書來限定。
權利要求
1.一種光學快門包括透明體和毛細空間之間的界面，至少一個流體貯存器，一定量的流體，流體位移裝置，用於在所述流體貯存器和所述毛細空間之間位移流體從而在快門的第一工作狀態和快門的第二工作狀態之間進行改變，所述第一工作狀態允許照射在所述界面的有效區域上的傾斜光線的全內反射，並且所述第二動作狀態允許所述傾斜光線的透射通過所述界面的所述有效區域，一個或者多個流體傳輸管，其與所述有效區域相對，用於遞送流體到所述毛細空間，以及吸收裝置，用於吸收透射通過所述界面的所述有效區域的光線。
2. 根據權利要求1所述的光學快門，其中所述位移裝置包括電 極裝置從而靜電位移所述流體。
3. 根據權利要求1所述的光學快門，其中所述位移裝置包括用 於改變至少一個流體貯存器的內部壓力的裝置。
4. 根據權利要求3所述的光學快門，其中所述內部壓力適應用 於通過至少一個致動器來改變，所述至少一個致動器選自壓電致動 器、電磁致動器以及靜電致動器。
5. 根據權利要求1所述的光學快門，其中當快門處於第一工作 狀態時，流體和有效區域之間的距離大於有效區域的寬度的0.5倍。
6. 根據權利要求1所述的光學快門，其中所述快門包括電極裝 置從而靜電地限制流體於所述有效區域的邊界內。
7. —種光學設備包括 成像光學器件， 圖像傳感器，以及 光學快門，所述光學快門依次包括透明體和毛細空間之間的界面，至少一個流體貯存器，一定量的流體，流體位移裝置，用於在所述流體貯存器和所述毛細空間之間位 移流體從而在快門的第 一 工作狀態和快門的第二工作狀態之間進行 改變，所述第一工作狀態允許照射在所述界面的有效區域上的傾斜 光線的全內反射，並且所述第二動作狀態允許所述傾斜光線的透射 通過所述界面的所述有效區域，一個或者多個流體傳輸管，其與所述有效區域相對，用於遞送 流體到所述毛細空間，以及吸收裝置，用於吸收透射通過所述界面的所述有效區域的光線。
8. 根據權利要求7所述的光學設備，其中所述光學設備是便攜 式設備。
9. 根據權利要求7所述的光學設備，其中所述光學設備包括無 線數據通信能力。
10. —種通過快門控制圖像傳感器的光學曝光的方法，所述快門 包括透明體與毛細空間之間的界面，所述方法包括以傾斜角度引導光線到所述界面的有效區域，通過一個或者第一個流體傳輸管在至少一個流體貯存器和所述 毛細空間之間位移一定量的流體從而在快門的第 一工作狀態和快門 的第二工作狀態之間進行改變，所述第一工作狀態允許照射在所述 界面的有效區域上的傾斜光線的全內反射，並且所述第二動作狀態 允許所述傾斜光線的透射通過所述界面的所述有效區域，至少所述 流體傳輸管之 一 與所述有效區域相對，吸收透射通過所述有效區域的光線，以及在所述第一工作狀態中，引導從所述有效區域反射的光線到所 述圖像傳感器。
11. 根據權利要求10所述的方法，所述方法至少包括以下步驟:將快門設置為第一工作狀態，重置或者激活圖像傳感器的所有像素，在預定曝光時間期間曝光將所述像素曝光到經反射的光線, 將快門設置為第二工作狀態，以及從所述像素讀取信號到存儲器或者信號處理單元。
全文摘要
本發明涉及一種用於例如數字相機的光學成像系統的快門。快門包括透明體和毛細空間之間的界面。當用氣體填充毛細空間時，引入到界面的有效區域的光線通過全內反射而反射。當用液體快速填充毛細空間時，光線透射通過界面。這樣，根據快門的狀態，光線或者被吸收或者向圖像傳感器反射。該液體通過至少一個傳輸管傳遞到毛細空間，該傳輸管位於有效區域的對面。
文檔編號G02B6/35GK101292193SQ200680038853
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月19日 優先權日2005年10月21日
發明者J·林克, P·裡伊特蒂 申請人:諾基亞公司