CN101169571A - 快门装置及相机模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种快门装置，所述快门装置包括一透明基底、一透明上盖及一电压源，所述透明基底与透明上盖配合形成一密闭容器。所述密闭容器内封装有一形成于所述透明基底上的第一透明电极层，一形成于所述第一透明电极层上的疏水性透明介电层，一位于所述疏水性透明介电层上的不透光绝缘油墨层，一位于所述不透光绝缘油墨层上的导电水液层，以及一形成于所述导电水液层上的第二透明电极层。所述电压源用于在所述第一透明电极层与第二透明电极层间提供一工作电压以使所述导电水液层发生电湿润效应。所述快门装置易于微型化，且成本低，功耗低，适用于不同类型的相机。另外，本发明还提供一种采用所述快门装置的相机模组。

Description

快门装置及相机模组
技术领域
本发明涉及摄影技术，特别涉及一种快门装置及采用所述快门装置的相机模组。
背景技术
快门是相机的重要零组件，其可控制相机中感光元件的曝光时间，从而控制成像的清晰程度。通常，快门需具备以下条件：1)良好的光开闭效果，快门关闭时，光线无法通过快门，快门开启时，具备极高光通过率；2)高响应速率，快门开闭切换时间短，曝光时间可精密控制。
当前，快门主要可分为两种：机械快门及电子快门。机械快门是大多数传统相机及数码相机所采用的快门装置，其通过机械方式控制光线的通过与否，如利用弹簧或电磁力控制快门叶片的开闭以控制光线的通过与否，进而达到控制感光元件曝光时间的目的。电子快门主要应用于采用电荷耦合器(Charge Coupled Device，CCD)影像感测器的数码相机上，其主要通过控制CCD影像感测器的通电时间来控制CCD影像感测器的曝光时间，并不存在实在的“门”。
机械快门及电子快门在光开闭效果及响应速率方面均有优秀的表现。然而，所述两种快门仍存在待改进的缺点。机械快门结构复杂，体积大，不利于相机小型化，机械驱动致使其功耗大。电子快门适用产品范围小(只适用于部分采用CCD影像感测器的数码相机)，且采用电子快门会造成CCD影像感测器一直暴露于镜头的凝聚光中，此将缩短CCD影像感测器的使用寿命。
另外，机械快门及电子快门均不适用于当前流行的便携式电子装置附带相机(如手机相机)。对于机械快门，其成本高、体积大，不符合便携式电子装置附带相机低成本、小型化的要求。对于电子快门，便携式电子装置附带相机多采用低廉的补充性金属半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)影像感测器作为感光元件，此类CMOS影像感测器一般无法设置电子快门功能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种适用于便携式电子装置附带相机的快门装置。
另外，本发明还提供一种采用所述快门装置的相机模组。
一种快门装置，其包括一透明基底、一透明上盖及一电压源，所述透明基底与透明上盖配合形成一密闭容器。所述密闭容器内封装有一形成于所述透明基底上的第一透明电极层，一形成于所述第一透明电极层上的疏水性透明介电层，一位于所述疏水性透明介电层上的不透光绝缘油墨层，一位于所述不透光绝缘油墨层上的导电水液层，以及一形成于所述导电水液层上的第二透明电极层。所述电压源用于在所述第一透明电极层与第二透明电极层间提供一工作电压以使所述导电水液层发生电湿润效应以排挤所述不透光绝缘油墨层开启所述快门装置。
一种相机模组，其包括一镜头及一与所述镜头相对设置的感光元件。所述镜头包括一镜筒多个嵌设于所述镜筒内的镜片。所述相机模组还包括一嵌设于所述镜筒内的快门装置。所述快门装置包括一透明基底、一透明上盖及一电压源，所述透明基底与透明上盖配合形成一密闭容器。所述密闭容器内封装有一形成于所述透明基底上的第一透明电极层，一形成于所述第一透明电极层上的疏水性透明介电层，一位于所述疏水性透明介电层上的不透光绝缘油墨层，一位于所述不透光绝缘油墨层上的导电水液层，以及一形成于所述导电水液层上的第二透明电极层。所述电压源用于在所述第一透明电极层与第二透明电极层间提供一工作电压以使所述导电水液层发生电湿润效应以排挤所述不透光绝缘油墨层开启所述快门装置。
相较于传统的快门，所述快门装置可制成(采用半导体工艺)极其微小尺寸，利于产品小型化；还可批量生产(采用半导体工艺)，成本低；所述快门装置的光开闭状态切换只需很小的电压驱动，耗电量小；所述快门装置具备实在的“门”，利于保护感光元件，延长感光元件的使用寿命；所述快门装置适用于所有类型的相机，特别是便携式电子装置附带相机，适用范围广。
附图说明
图1是电湿润效应原理示意图(电源接通瞬间)；
图2是本发明较佳实施例的快门装置处于关闭状态的剖面示意图；
图3是本发明较佳实施例的快门装置处于开启状态的剖面示意图；
图4是本发明较佳实施例的相机模组的剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示，在疏水性介电层10a的一侧设置一电极11a，在其另一侧滴加少量水液，水液在疏水性介电层10a上凝聚为一液滴12a。然后，在电极11a与液滴12a之间施加一电压差，受静电力作用，液滴12a在疏水性介电层10a表面扩散，湿润疏水性介电层表面，该现象即为介电材料的电湿润效应。
本发明的快门装置利用电湿润效应进行工作。请参阅图2，为本发明较佳实施例的快门装置100处于关闭状态的剖面示意图。所述快门装置100包括一透明基底10、一透明上盖11及一电压源12，所述透明基底10与透明上盖11配合形成一密闭容器13。所述密闭容器13内封装有一形成于所述透明基底10上的第一透明电极层14，一形成于所述第一透明电极层14上的疏水性透明介电层15，一位于所述疏水性透明介电层上15的不透光绝缘油墨层16，一位于所述不透光绝缘油墨层上的导电水液层17，以及一形成于所述导电水液层上的第二透明电极层18；所述电压源12用于在所述第一透明电极层14与第二透明电极层间18提供一电压差以使所述导电水液层17发生电湿润效应以排挤所述不透光绝缘油墨层16开启所述快门装置100。
本实施例的透明基底10及透明上盖11采用透明玻璃制成，当然，其材料并不限于所述实施例，也可采用其他透明材料。透明基底10呈圆筒状(图未示)，其一端为开口，另一端具有一平整底面。透明上盖11为一圆板，所述圆板覆盖于透明基底10的开口处便可与透明基底10配合成一密闭容器。
所述第一透明电极层14及第二透明电极层18采用氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)薄膜，当然，也可采用其他透明电极材料制成透明电极层。
所述透明介电层15采用二氧化硅薄膜，当然，也可采用其他透明介电材料制成透明介电层。
所述不透光绝缘油墨层16采用黑色绝缘油墨制成，当然，也可采用其他不透光绝缘油墨。所述黑色绝缘油墨进一步的掺杂有绝缘金属纳米颗粒，如铜纳米颗粒或铁纳米颗粒，本实施例采用铜纳米颗粒。金属纳米颗粒可吸收全部波长的光波，且本身具有散射效果，将其掺杂于黑色绝缘油墨中可增加黑色绝缘油墨的纯度，增强其遮光能力。
具体的，制作所述快门装置100时，采用两块购得的ITO玻璃作为原材料；在其中一ITO玻璃上粘结一个玻璃圆筒，玻璃圆筒与ITO玻璃结合成带有第一透明电极层14的透明基底10；在透明基底10上镀上二氧化硅薄膜作为透明介电层15；然后，在透明介电层15上滴加适量制备的黑色绝缘油墨形成不透光绝缘油墨层16；在玻璃圆筒内注满导电水液，形成导电水液层17，并用另一ITO玻璃封装在玻璃圆筒的开口端，作为带有第二透明电极层18的透明上盖11；最后，引出两透明电极层的接线，并接至电压源12，将多余ITO玻璃切割掉，便得到所述快门装置100。采用半导体工艺制作，薄膜层的厚度控制在几十纳米的厚度，整个装置的尺寸可小至几十微米。当然，还可以在ITO玻璃上粘结多个玻璃圆筒，进行批量制造，降低单个快门装置的成本。
下面结合图2及图3描述所述快门装置的工作原理。
请参考图2，所述电压源12断开时，所述快门装置100未受到电场力作用，所述不透光绝缘油墨层16覆盖所述疏水性透明介电层15，光线无法穿过，所述快门装置100处于关闭状态
请参阅图3，当所述电压源12接通时，所述第一透明电极层14与第二透明电极层18间存在电压差。所述导电水液层17与第二透明电极层18相接，故导电水液层17与第一透明电极层14间存在电压差。导电水液层17在静电作用下湿润所述疏水性透明介电层15表面，并将不透光油墨排挤到所述疏水性透明介电层15表面边缘。如此，光线可通过透明上盖11、第二透明电极层18、导电水液层17、疏水性透明介电层15、第一透明电极层14及透明基底10，所述快门装置100处于开启状态。
所述快门装置100可通过控制电压源12的开闭状态进而控制自身开闭状态。快门装置100关闭时，不透光绝缘油墨层16具有极佳的遮光效果，而开启时，各层采用透明材料制成，具备很高的光通过率。因此，所述快门装置100具有良好的光开闭效果。另外，电湿润效应具有很高的响应速率，其开闭状态切换可在几十微秒的时间内完成。故所述快门装置100具有高响应速率。故所述快门装置100满足快门装置所需具备的条件：良好的光开闭效果及高响应速率。
相较于传统的快门，所述快门装置100可制成(采用半导体工艺)极其微小尺寸，利于产品小型化；还可批量生产(采用半导体工艺)，成本低；所述快门装置100的光开闭状态切换只需很小的电压驱动，耗电量小；所述快门装置100适用于所有类型的相机，特别是便携式电子装置附带相机，适用范围广。
请参阅图4，为本发明较佳实施例的相机模组200剖面示意图。所述相机模组200包括一镜头20及一与所述镜头20相对设置的感光元件30。所述镜头20包括一镜筒21及多个嵌设于所述镜筒内的镜片22。所述相机模组200还包括一个嵌设于所述镜筒21内快门装置100。
本实施的相机模组200的镜头20采用两镜片22，当然，为获得更佳的成像效果，可采用更多的镜片。所述镜片22可采用非球面透镜或球面透镜，由于非球面透镜组成的镜头模组比球面镜透镜组成的镜头模组轻巧且成像质量优于球面镜透镜组成的镜头模组，本实施例的镜片22采用非球面透镜。所述镜筒21内壁设置有间隔环23，通过间隔环23将所述两镜片22固定于镜21筒内。
所述感光元件30可采用CCD影像感测器、CMOS影像感测器或胶片，本实施例采用CMOS影像感测器。
所述镜头20还可包括一光圈片24，所述光圈片23嵌设于所述镜筒内。优选的，所述光圈片设置于两镜片22之间。如此，可通过镜片22间的夹持力固定光圈片24，不必另外设置固定装置固定光圈片24。
所述快门装置100切割成与镜筒21相配合的形状，其可安装于镜筒21光线入口处，也可安装于镜筒21邻接感光元件30的一端，还可安装于镜片22之间。本实施例的快门装置100安装于镜片22之间，可通过镜片22间的夹持力固定快门装置100，不必进行附加的固定工艺固定快门装置100。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种快门装置，其包括一透明基底、一透明上盖及一电压源，所述透明基底与透明上盖配合形成一密闭容器；所述密闭容器内封装有一形成于所述透明基底上的第一透明电极层，一形成于所述第一透明电极层上的疏水性透明介电层，一位于所述疏水性透明介电层上的不透光绝缘油墨层，一位于所述不透光绝缘油墨层上的导电水液层，以及一形成于所述导电水液层上的第二透明电极层；所述电压源用于在所述第一透明电极层与第二透明电极层间提供一电压差以使所述导电水液层发生电湿润效应以排挤所述不透光绝缘油墨层开启所述快门装置。
2.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于：所述透明基底及透明上盖采用透明玻璃制成。
3.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于：所述第一透明电极层及第二透明电极层采用氧化铟锡薄膜。
4.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于：所述透明介电层采用二氧化硅薄膜。
5.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于：所述不透光绝缘油墨层采用黑色绝缘油墨制成。
6.如权利要求5所述的快门装置，其特征在于：所述黑色绝缘油墨层掺杂有绝缘金属纳米颗粒。
7.一种相机模组，其包括一镜头及一与所述镜头相对设置的感光元件：所述镜头包括一镜筒及多个嵌设于所述镜筒内的镜片；其特征在于：所述相机模组还包括一如权利要求1所述的快门装置，所述快门装置嵌设于所述镜筒内。
8.如权利要求7所述的相机模组，其特征在于：所述感光元件采用电荷耦合器影像感测器、补充性金属半导体影像感测器或胶片。
9.如权利要求7所述的相机模组，其特征在于：所述镜头还包括一光圈片，所述光圈片嵌设于所述镜筒内。
10.如权利要求7所述的相机模组，其特征在于：所述快门装置设置于两个镜片之间。
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