УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЗАТВОРОВ
APPARATUS AND METHODS FOR SOLID-STATE SHUTTERS

Область техники, к которой относится изобретение
Раскрыты устройства и способы твердотельных затворов и, более конкретно, твердотельные затворы камер, включающие в себя переключаемый электронным способом оптический компонент, имеющий период прозрачности, в течение которого он изменяется из являющегося открытым в являющийся закрытым.
Уровень техники
Изготовители мобильных устройств связи, включая изготовителей сотовых телефонов, все более добавляют функциональные возможности в свои устройства. Например, сотовые телефоны обычно включают в себя признаки, такие как камеры неподвижных изображений и видеокамеры. Камера мобильного устройства связи является довольно небольшой.
Затворы камер являются сложными электромеханическими рабочими органами и механизмами. Для небольших камер такие затворы могут быть дорогими для осуществления с точки зрения деталей и производства и могут быть склонны к неправильному функционированию. Кроме того, такие затворы занимают значительное пространство в небольших камерах с ограниченным пространством.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает вариант осуществления переключаемого электронным способом оптического компонента, который включен в устройство, такое как камера мобильного устройства связи;
Фиг.2 изображает один или более вариантов осуществления описанного затвора;
Фиг.3 изображает один или более вариантов осуществления двухслойной конструкции затвора;
Фиг.4 изображает один или более вариантов осуществления многослойной конструкции затвора;
Фиг.5 относится к большому времени экспозиции и является вариантом осуществления способа устройства цифровой камеры, включающего в себя пиксели 106, чтобы принимать изображение, и затвор камеры, по меньшей мере, из одного слоя, имеющего период прозрачности, чтобы обеспечивать большую экспозицию;
Фиг.6 относится к короткому времени экспозиции и является вариантом осуществления способа устройства цифровой камеры, включающего в себя пиксели, чтобы принимать изображение, и затвор камеры, по меньшей мере, из одного слоя, имеющего период прозрачности, чтобы обеспечивать короткую экспозицию;
Фиг.7 - примерная рабочая временная диаграмма короткого времени экспозиции.
Подробное описание изобретения
Раскрыты способы и устройства, предназначенные для переключаемых электронным способом затворов камер и других устройств. Раскрытый немеханический затвор камеры включает в себя твердотельный управляемый электронным способом материал, который обеспечивает изменение оптической плотности для перехода затвора из являющегося открытым в являющийся закрытым. Управляемый электронным способом материал сконфигурирован с возможностью изменения по существу из прозрачного по существу в непрозрачный без рассеяния с помощью изменения состояния материала.
Описанный переключаемый электронным способом оптический компонент включает в себя подложку и прозрачный проводящий слой, ближайший к подложке. Прозрачный проводящий слой сконфигурирован с возможностью приема сигнала, который может быть либо напряжением из источника напряжения, либо током из источника тока. Слой, имеющий период прозрачности, является ближайшим к прозрачному проводящему слою и сконфигурирован с возможностью приема электрического поля с помощью прозрачного проводящего слоя. Период прозрачности является периодом времени, когда слой изменяет прозрачность приблизительно от 100% приблизительно до 0%. Электронные схемы находятся на связи с модулем управления синхронизацией, которые сконфигурированы с возможностью обеспечения выхода сигнала в прозрачный проводящий слой, чтобы инициировать изменение коэффициента пропускания слоя, имеющего период прозрачности, на основании параметров управления синхронизацией устройства, в которое включен переключаемый электронным способом оптический компонент. Таким образом, описанный переключаемый электронным способом оптический компонент добавлял бы небольшой объем или не добавлял бы никакого дополнительного объема к небольшой камере.
Данное раскрытие предоставлено для того, чтобы объяснить доступным способом наилучшие способы создания и использования различных вариантов осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Раскрытие дополнительно предложено для того, чтобы улучшить понимание и восприятие для принципов изобретения и его преимуществ, а не для того, чтобы каким-то образом ограничить изобретение. Несмотря на то что предпочтительные варианты изобретения проиллюстрированы и описаны в настоящей заявке, понятно, что изобретение не ограничено таким образом. Многочисленные модификации, изменения, варианты, замены и эквиваленты придут в голову специалистам в данной области техники, имеющей выгоду от этого раскрытия, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения, как определено с помощью следующей формулы изобретения.
Понятно, что использование относительных понятий, если имеются, таких как первый и второй, вверх и вниз, и тому подобных, применяют, только чтобы отличать один от другого объект или действие, без необходимости требования или подразумевания любой фактической такой зависимости или последовательности между такими объектами или действиями.
Большинство патентоспособных функциональных возможностей или патентоспособных принципов лучше всего осуществлены с помощью программ или инструкций программного обеспечения и интегральных схем (IC) или в программах или инструкциях программного обеспечения или интегральных схемах, таких как IC прикладной ориентации. В интересах краткости и минимизации какого-либо риска затенения принципов и концепций в соответствии с настоящим изобретением обсуждение такого программного обеспечения и IC, если имеются, ограничено существенными моментами относительно принципов и концепций в предпочтительных вариантах осуществления.
Фиг.1 изображает вариант осуществления переключаемого электронным способом оптического компонента 102, который включен в устройство 100, такое как камера мобильного устройства связи. Устройство 100 относится к большому разнообразию устройств. Такие устройства включают в себя, например, сотовые телефоны, устройства обмена сообщениями, персональные цифровые ассистенты (PDA), ноутбук или портативные переносные компьютеры, мобильные терминалы данных, специализированные игровые устройства, видеоигровые устройства и тому подобные. Понятно, что устройство 100, включающее в себя переключаемый электронным способом оптический компонент 102, может быть автономной камерой или любым устройством, включающим в себя любой тип затвора.
В случае использования камеры устройство 100 может включать в себя объектив 104 и датчик 106 изображения. Пиксели датчика 106 изображения сконфигурированы для активации и деактивации и с возможностью приема изображения, когда активированы. Электронные схемы предоставляют сигнал активации в пиксели датчика 106 изображения на основании входного сигнала модуля 108 управления синхронизацией активации пикселей. Модуль 108 управления синхронизацией предусматривает повторную установку пикселей и начало экспозиции. Модуль 108 управления синхронизацией находится на связи с приводом 110 затвора (переключаемого электронным способом оптического компонента) 102.
Начальный сигнал генерируют, чтобы инициировать изменение коэффициента пропускания слоя, имеющего период прозрачности. Сигнал может быть напряжением, которое создает электрическое поле, чтобы изменять ориентацию молекул пленки. В качестве альтернативы, используют ток, чтобы нагревать резистивный проводящий слой таким образом, чтобы изменение температуры изменяло ориентацию молекул пленки. Слой, имеющий период прозрачности, является регулируемым фильтром интерференции. Когда не подано питание, некоторые слои этого фильтра интерференции имеют один преломляющий коэффициент и, следовательно, фильтр имеет видимый отражающий спектр. Когда подано питание, фильтр смещается из своего отражающего спектра, таким образом, что видимый свет будет проходить через фильтр. Предпочтительно прозрачность в прозрачном режиме равна более 90%. Предпочтительно прозрачность в отраженном режиме равна менее 0,5%. Предпочтительно отражение в отражающем режиме равно более 90%. Предпочтительно в переходном состоянии отсутствует рассеяние. Предпочтительно рабочая температура равна от -20°С до 60°С и его температура аккумулирования равна от -40°С до 85°С. Предпочтительно толщина равна менее 0,25 mm. В одном варианте осуществления он состоит из смесей TN жидкого кристалла и полиолефина.
Электронные схемы, включающие в себя привод 110 затвора и модуль 108 управления синхронизацией, сконфигурированы с возможностью обеспечения выхода начального сигнала в прозрачный проводящий слой затвора 102, чтобы инициировать изменение коэффициента пропускания слоя, имеющего период прозрачности, на основании активации пикселей с помощью входного сигнала модуля 108 управления синхронизацией. Модуль 108 управления синхронизацией может быть на связи с измерителем 112 света, чтобы определять длительность времени, когда датчик 106 изображения принимает изображение. Время экспозиции обсуждено подробно ниже.
Модули могут выполнять определенные процессы способов, как описано в настоящей заявке. Этапы способов могут включать в себя модули, а модули могут быть выведены с помощью способов, обсужденных в настоящей заявке. Модули могут быть осуществлены в программном обеспечении, таком как в виде одного или более множеств предварительно сохраненных инструкций, и/или аппаратного обеспечения, которое может облегчать работу мобильной станции или электронного устройства, как обсуждено ниже. Модули могут быть установлены на заводе или могут быть установлены после распространения, например, с помощью операции загрузки. Операции, в соответствии с модулями, будут обсуждены более подробно ниже.
<mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>3</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>3</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow /><mn>3</mn></msub></mrow>
Фиг.2 изображает один или более вариантов осуществления описанного затвора 202. Подложка 220 может быть из любого подходящего вещества, такого как стекло или пластмасса. Прозрачный проводящий слой 222 является ближайшим к подложке 220, причем прозрачный проводящий слой 222 сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника 224 сигнала. Прозрачный проводящий слой 222, например, может быть окисью олова и индия (ITO). Альтернативными проводящими слоями являются SnO
, легированный Sb, F, As, Nb и/или Ta; ZnO, легированный Al, Ga B, In Y, Sc, F, V, Si, Ge, Ti, Zr, Hf, Mg, As и/или H; In
O
, легированный Sn Mo, Ta, W, Zr, Ge, Nb, Hf и/или Mg; CdO, легированный In и/или Sn; Ta
O, GaInO
, легированный Sn и/или Ge; и CdSb
O
, легированный Y. Слой 226, имеющий период прозрачности, ближайший к прозрачному проводящему слою 224, сконфигурирован с возможностью приема электрического поля с помощью прозрачного проводящего слоя 222. Период прозрачности обеспечивает возможность слоя 226 изменять прозрачность приблизительно от 100% приблизительно до 0% в течение предварительно определенного периода времени.
Слой 226, имеющий период прозрачности, может быть, например, электрически хроматическим материалом, таким как холестериновый жидкий кристалл, жидкий кристалл TN и полиолефин. Период прозрачности может быть равен, например, 10 ms. Понятно, что любой материал, который обеспечивает изменение оптической плотности, находится в рамках объема этого обсуждения. То есть при приложении электрического поля к материалу коэффициент отражения слоя 226 может изменяться. Прохождение света через слой 226 может становиться ослабленным по существу без искажения, причем он проходит от ясного до темного без рассеяния. Фильтры, такие как оптические фильтры интерференции, могут быть использованы, чтобы обеспечивать прозрачность во время перехода. В другом варианте осуществления слой 226 может изменяться от прозрачного до отражающего. Длительность перехода может зависеть также от величины электрического поля.
Дополнительно к прозрачному проводящему слою 222, второй прозрачный проводящий слой 228 может быть ближайшим к слою 226 и может быть сконфигурирован с возможностью приема сигнала с помощью слоя 226. Защитный слой или пленка 230 может быть расположена ближайшей к прозрачному проводящему слою 228 или в любом другом подходящем местоположении.
Фиг.3 изображает один или более вариантов осуществления двухслойной конструкции затвора. Подложка 320 находится между двумя пачками. Подложка 320 может быть из любого подходящего вещества, такого как стекло или пластмасса. Прозрачный проводящий слой 322 является ближайшим к подложке 320, причем прозрачный проводящий слой 322 сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника 324 сигнала. Дополнительно к прозрачному проводящему слою 322 второй прозрачный проводящий слой 328 может быть ближайшим к слою 326 и может быть сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника сигнала. Защитный слой или пленка 330 может быть расположена ближайшей к прозрачному проводящему слою 328 или в любом другом подходящем местоположении.
Двухслойная конструкция может предусматривать более низкий уровень рабочего сигнала и лучший коэффициент контрастности. Таким образом, другой прозрачный проводящий слой 332 является ближайшим к подложке 320, причем прозрачный проводящий слой 332 сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника 324 сигнала. Дополнительно к прозрачному проводящему слою 332 другой прозрачный проводящий слой 338 может быть ближайшим к слою 336 и может быть сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника сигнала. Защитный слой или пленка 340 может быть расположена ближайшей к прозрачному проводящему слою 338 или в любом другом подходящем местоположении.
Фиг.4 изображает один или более вариантов осуществления многослойной конструкции затвора. Подложка 420 поддерживает, по меньшей мере, две пачки. Прозрачный проводящий слой 442 является ближайшим к подложке 420, причем прозрачный проводящий слой 422 сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника 424 сигнала. Дополнительно к прозрачному проводящему слою 422 второй прозрачный проводящий слой 428 может быть ближайшим к слою 426 и может быть сконфигурирован с возможностью приема сигнала из источника сигнала.
Многослойная конструкция может позволять более тонкие слои 426 и 436, имеющие период прозрачности, и, следовательно, могут предусматривать более низкий уровень рабочего сигнала. Таким образом, другой прозрачный проводящий слой 432 является ближайшим к слою 436 и может быть сконфигурирован с возможностью приема сигнала из одного или более источников сигнала. Защитный слой или пленка 440 может быть расположена ближайшей к прозрачному проводящему слою 438 или в любом другом подходящем местоположении. Пространство, включающее в себя пунктирную линию 442, указывает вариант размещения большего числа пачек между первой пачкой 422, 426 и 428 и второй пачкой 432, 436 и 438.
Фиг.5 относится к большому времени экспозиции и является вариантом осуществления способа устройства 100 цифровой камеры (смотри фиг.1), включающей в себя пиксели 106, чтобы принимать изображение, и затвор 102 камеры, по меньшей мере, из одного слоя 226, имеющий период прозрачности, чтобы предусматривать большую экспозицию. Способ включает в себя открытие затвора 550 камеры, и повторную установку пикселей, и начало экспозиции 552 в течение периода прозрачности. Поскольку пиксели могут принимать изображение, когда активированы, пиксели будут принимать изображение, как только затвор начинает закрываться с помощью приложения сигнала 554. Приложение сигнала 554 начнет изменять затвор камеры от являющегося открытым до являющегося закрытым в течение периода прозрачности. Способ дополнительно включает в себя ожидание, чтобы затвор камеры полностью закрылся 556, а затем считывания пикселей 558.
Фиг.6 относится к короткому времени экспозиции и является вариантом осуществления способа устройства 100 цифровой камеры (смотри фиг.1), включающей в себя пиксели 106, чтобы принимать изображение, и затвор 102 камеры, по меньшей мере, из одного слоя, имеющего период прозрачности, чтобы обеспечивать короткую экспозицию. Способ включает в себя открытие затвора 660 камеры и приложение напряжения 662, чтобы начать изменять затвор камеры из являющегося открытым в являющийся закрытым в течение периода прозрачности. Когда затвор закрывается, способ включает в себя повторную установку пикселей и начало экспозиции 664 в течение периода прозрачности. Способ дополнительно может включать в себя ожидание, чтобы затвор камеры полностью закрылся 666, а затем считывания пикселей 668.
Фиг.7 является примерной рабочей временной диаграммой для короткого времени экспозиции. Как обсуждено выше, период прозрачности является предварительно определенным периодом времени, который может быть приблизительно между 1 и 10 ms. В течение периода прозрачности прозрачность 770 затвора может изменяться приблизительно от 100% приблизительно до 0% в течение предварительно определенного периода времени. В качестве альтернативы, прозрачность может изменяться приблизительно от 0% приблизительно до 100%. Когда модуль 108 управления синхронизацией (смотри фиг.1) сигнализирует приводу 110 затвора для перехода затвора 102 из являющегося открытым в являющегося закрытым, при инициировании перехода 772 затвора прозрачность 770 затвора может изменяться от 100% прозрачности до 0% прозрачности. В течение этого времени освобождение 774 повторной установки пикселей может повторно установить пиксели 106, и в определенный момент времени может начаться 774 экспозиция пикселей. Как упомянуто, эта примерная рабочая временная диаграмма представляет короткое время экспозиции. Для большего времени экспозиции начало экспозиции 774 пикселей может происходить раньше. Для большого времени экспозиции последовательность этапов описана с помощью фиг.5.
Время 778 экспозиции может быть определено с помощью измерителя 112 света (смотри фиг.1) или вручную. В конце 780 времени 778 экспозиции может начаться 784 считывание 782 пикселей. Чтобы отметить сравнение между описанным способом твердотельного затвора и механическим затвором камеры, проиллюстрирована операция синхронизации механического затвора 786. Как упомянуто выше, механические затворы являются сложными электромеханическими рабочими органами и механизмами. Для небольших камер механические затворы могут быть дорогими для осуществления с точки зрения деталей и производства и могут быть склонны к неправильному функционированию. Кроме того, механические затворы занимают значительное пространство в небольших камерах с ограниченным пространством. Благоприятно описанный переключаемый электронным способом оптический компонент был бы недорогим для изготовления, был бы менее склонен к неправильному функционированию и добавлял бы небольшой объем или не добавлял бы никакого дополнительного объема к небольшой камере.
Это раскрытие предназначено для того, чтобы объяснить, как сформировать и использовать различные варианты осуществления, в соответствии с технологией, а не ограничить их истинные, предполагаемые и четкие рамки объема и сущности. Подразумевают, что предыдущее описание не является исчерпывающим или ограниченным раскрытыми точными формами. В свете вышеприведенных уроков возможны модификации или варианты. Вариант (варианты) осуществления были выбраны и описаны, чтобы предоставить наилучшую иллюстрацию принципов описанной технологии и ее практическое применение и чтобы дать возможность обычному специалисту в данной области техники использовать технологию в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, которые являются подходящими для предполагаемого конкретного использования. Все такие модификации и варианты находятся в рамках объема изобретения, как определено с помощью прилагаемой формулы изобретения, как может быть исправлено во время ожидания рассмотрения этой заявки на патент, и всех ее эквивалентов, когда интерпретированы, в соответствии с широтой, на которую они явно, законно и сопоставимо уполномочены.