專利名稱：移動相機(jī)的光圈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，特別是小型數(shù)碼相機(jī)。特別地，本發(fā)明關(guān)于移動相機(jī)的光圈調(diào)整。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今的移動相機(jī)，例如數(shù)碼相機(jī)和移動電話相機(jī)是非常普遍的。當(dāng)移動相機(jī)和其他移動設(shè)備例如移動電話、手表、MP3播放器或掌上電腦整合到一起時，移動相機(jī)的尺寸扮演著很重要的角色。相機(jī)的尺寸可以通過減小相機(jī)部件如鏡頭、快門、光圈結(jié)構(gòu)(有時快門和光圈結(jié)合在一起，稱為光圈快門)和圖象傳感器的尺寸來減小。相機(jī)部件越小，相機(jī)就越小，最終產(chǎn)品也就越小。同樣，在移動相機(jī)設(shè)備中，相機(jī)部件的簡易性、可靠性和功耗也是非常重要的因素。為了達(dá)到小型化，將部件數(shù)量減到最小或是限制它們的可調(diào)節(jié)性同樣很普遍。這些解決方法通常都是在整體尺寸和獲得的圖象質(zhì)量間尋求折衷，或是導(dǎo)致可用性范圍減少。本發(fā)明致力于改進(jìn)相機(jī)部件，特別是光圈結(jié)構(gòu)。相機(jī)的光圈是用于控制到達(dá)膠片或數(shù)碼傳感器的光量。光圈意味著鏡頭開口的直徑。光圈直徑越大，到達(dá)膠片/數(shù)碼傳感器的光越多。光圈用F-數(shù)表示，F(xiàn)-數(shù)(或f/值)越小，鏡頭開口(光圈)越大。光圈尺寸影響景深。小的光圈(大f_值，如圖IA中f/22)增加了遠(yuǎn)距離物體的銳度，或者換句話來說增加了景深，即表示圖片中從前景到后景更多的元素變得可以銳利的聚焦。這對于照片可以產(chǎn)生明顯的深度感，將觀看者帶入圖片中。眾所周知，小光圈特別適用于大多數(shù)的風(fēng)景照片。大光圈(小的f_值，如f/4)的效果如圖IB所示。大光圈產(chǎn)生了淺的景深，即意味著圖象中銳聚焦的區(qū)域很小。眾所周知，小光圈特別是用于孤立圖片中的對象而將背景和其他干擾元素排除出聚焦范圍。大光圈一些有益的應(yīng)用包括人像以及野生動物的特寫?？偟膩碚f，由于光圈數(shù)的增加(光圈尺寸變小)，未聚焦的光線會變得銳利?？烧{(diào)整光圈的傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的裝置的分解視圖如圖2所示?，F(xiàn)有技術(shù)的裝置包括復(fù)雜的翅片機(jī)構(gòu)，其需要一個致動裝置如步進(jìn)電機(jī)來運轉(zhuǎn)(部件數(shù)量通常超過10片)。 如圖2A-2D所示，翅片結(jié)構(gòu)可以通過致動裝置運轉(zhuǎn)以達(dá)到需要的光圈尺寸。但是，現(xiàn)有技術(shù)的光圈裝置存在一些問題。首先，它們非常復(fù)雜以致于有損壞或卡住的風(fēng)險。其次，現(xiàn)有技術(shù)的光圈的形狀不是完全的圓形，這會影響到圖象變形。另外，通過傳統(tǒng)的方法不能夠輕易的減小現(xiàn)有技術(shù)的光圈的重量和尺寸。此外，由于光圈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，現(xiàn)有技術(shù)光圈裝置的制造非常復(fù)雜以及耗時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中光圈裝置的相關(guān)問題。特別地，本發(fā)明的目的是減小現(xiàn)有技術(shù)光圈的復(fù)雜程度和尺寸，簡化制造工藝以及提供一種圓形和最小功耗的可充分、無極地調(diào)整的光圈。本發(fā)明的目的通過獨立權(quán)利要求中所述的特征來達(dá)到。特別是，本發(fā)明的目的通過以下的可調(diào)整的光圈結(jié)構(gòu)來達(dá)到。該可調(diào)整的光圈結(jié)構(gòu)包括至少兩個電極，一個向電極提供電壓以在電極之間產(chǎn)生電場的電路，用電活性材料制成、基本位于電極之間的中間單元，其中中間單元的形狀通過所述電路在所述電極之間產(chǎn)生的電場而改變，從而調(diào)整光圈。本發(fā)明涉及一種裝置，包括至少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為使該電活性材料變形以調(diào)整該光圈。另外，本發(fā)明涉及一種包括可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)的移動相機(jī)，該可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)包括少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為通過使該電活性材料的形狀變形以調(diào)整該光圈。此外，本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整光圈大小的方法，包括在至少兩個電極之間產(chǎn)生電場，該至少兩個電極圍繞中間單元，該中間單元包括電活性材料并且通過其限定該光圈；以及調(diào)整該電場使該電活性材料變形以控制該光圈的尺寸。本發(fā)明同樣涉及一種可變形電活性材料在用于相機(jī)的可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)中的使用，該可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)包括至少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為通過使該中間單元的該電活性材料的形狀變形來調(diào)整該光圈。本發(fā)明的實施方式將由幾個運動機(jī)件(其通常用于構(gòu)成可調(diào)整的孔)實現(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)，改成一個沒有運動機(jī)件和內(nèi)置傳感性能的元件。因此系統(tǒng)的復(fù)雜程度會顯著降低，尺寸也變的更小。本發(fā)明的光圈(結(jié)構(gòu))一個重要的部分就是中間單元。沒有單獨的運動機(jī)件的中間單元能夠膨脹和收縮中心的光圈。發(fā)明的一個優(yōu)點就是基于對位于電極之間的電活性材料例如介電材料或是電致伸縮聚合物的利用。供給電壓可以在電極之間產(chǎn)生電場，從而對電活性材料“擠壓”使其變形，導(dǎo)致膨脹和/或收縮。光圈尺寸通過工作電路由工作電壓來控制，通過電路的電容或電阻來測量。因此，通過內(nèi)置傳感性能而實現(xiàn)非常簡單的應(yīng)用。本發(fā)明的實施方式相對于已知的現(xiàn)有技術(shù)顯示出明顯的優(yōu)點。系統(tǒng)的復(fù)雜程度可以減小到一個元件來代替10-20片的小零件。而且，現(xiàn)在的光圈尺寸可以很容易并精確的通過控制中間單元的電路的電容或電阻而電氣化的感應(yīng)。光圈單元的重量和尺寸也比傳統(tǒng)光圈小很多。另外，本發(fā)明光圈僅在光圈尺寸改變時消耗電能。在靜止?fàn)顟B(tài)(保持固定的光圈尺寸)，系統(tǒng)是不通過電流的。而且，可以做出沒有運動機(jī)件的可充分調(diào)整(無極)的光圈和完全圓形的光圈形狀。由于光圈的中間單元使用的電活性材料的快速的響應(yīng)時間(毫秒級)，本發(fā)明的光圈還可以用作光圈快門(快門和光圈的組合)。本文中對于所描述的發(fā)明的示范的實施方式的解釋并不對附加的權(quán)利要求的范圍造成限制。本文中使用的動詞“包括”作為開放式的限制，并沒有排除同樣沒有陳述的特征的存在。從屬權(quán)利要求中所述的特征除非明確表述了不能結(jié)合之外可以自由的互相組
I=I O


以下，將對照附圖參照示范的實施方式來更詳細(xì)的描述本發(fā)明。圖IA-B在兩幅示范的圖片中圖示了不同光圈尺寸(f_數(shù))對于景深的影響；圖2圖示了已知現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)整光圈結(jié)構(gòu)的裝置的示范分解視圖；圖2A-D圖示了已知現(xiàn)有技術(shù)中通過翅片機(jī)構(gòu)與致動裝置獲得不同光圈尺寸；圖3A作為示例，示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光圈結(jié)構(gòu)的截面圖；圖;3B作為示例，示出了當(dāng)在電極之間施加電場時，根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光圈結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖4A-D作為示例，示出了通過改變電極之間的電場獲得不同光圈尺寸的根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光圈結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實施例方式圖IA-B在兩幅示范的圖片中圖示了不同光圈尺寸(f-數(shù))對于景深的影響，圖2 圖示了已知現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)整光圈結(jié)構(gòu)的裝置的示范分解視圖，圖2A-D圖示了已知現(xiàn)有技術(shù)中通過翅片機(jī)構(gòu)與致動裝置獲得不同的光圈尺寸，與現(xiàn)有技術(shù)描述(本發(fā)明的背景技術(shù)章節(jié))相聯(lián)系已經(jīng)做過論述。圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光圈結(jié)構(gòu)300的截面圖，其中光圈結(jié)構(gòu)包括正電極302和負(fù)電極304。在正負(fù)電極之間放置一個中心有孔308的中間單元306。中間單元由電活性材料制成。此外，光圈結(jié)構(gòu)還包括用于向電極302、304供給電壓以便在電極之間產(chǎn)生電場從而控制光圈尺寸的電路310。電路310還用于基于電路電容或電阻測量光圈尺寸。在電活性材料306的周圍具有剛性金屬框架312形成光圈結(jié)構(gòu)的構(gòu)架。通過使中間單元306變形來調(diào)整光圈(孔308的尺寸)，其形狀是通過利用所述電路裝置310改變所述電極302、304之間的電場來改變的。圖;3B圖示了當(dāng)在電極302、304之間施加電場314時，根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的光圈結(jié)構(gòu)300的截面圖。光圈結(jié)構(gòu)300的一個示例包括位于兩個電極302、304之間，中心有個孔的圓形薄片/片狀介電材料(基于硅/聚合物)。當(dāng)施加電壓時，電極302、304由于產(chǎn)生的電場314而互相吸引。絕緣體(=介電片)如圖:3B中粗箭頭所示在厚度方向上受到擠壓，而在x_y方向上膨脹(保持體積不變)。在圓形片外部有剛性金屬框架312迫使所有的膨脹朝向中心點，從而改變光圈尺寸(通?？椎某叽缈梢宰兓瘮?shù)個毫米)。電場可以通過輸入電壓[v(+)，v(-)]的值來調(diào)整。 僅當(dāng)光圈尺寸改變時才會消耗電能，而當(dāng)保持所需形狀時沒有電流流通。圖4A-D圖示了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的通過改變電極(+，-)之間的電場獲得不同光圈尺寸A的光圈結(jié)構(gòu)300的透視圖。本發(fā)明通過參照上述實施例已經(jīng)作了說明，發(fā)明的一些優(yōu)點也得以證實。很明顯的，本發(fā)明不僅限于這些實施例，發(fā)明構(gòu)思和以下的專利權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所有可能的實施形態(tài)也包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括-至少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，-放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中 -在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為使該電活性材料變形以調(diào)整該光圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括在該中間單元的外部周界處的框架，該框架配置為迫使該中間單元向該光圈膨脹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述中間單元是一件式元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光圈位于所述中間單元的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述中間單元配置為當(dāng)產(chǎn)生所述電場時，進(jìn)行以下至少一個膨脹該光圈和收縮該光圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述中間單元一般是圓形，在該中間單元的中點處包括所述光圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一個權(quán)利要求所述的裝置，其中所述中間單元由介電材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一個權(quán)利要求所述的裝置，其中所述中間單元由電致伸縮聚合物制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一個權(quán)利要求所述的裝置，包括配置為提供操作電壓的電路，該光圈尺寸的大小由該操作電壓來控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中通過確定該電路的電容和電阻中的至少一個來測量該光圈的尺寸。
11.一種包括可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)的移動相機(jī)，該可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)包括 -至少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，-放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中 -在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為通過使該電活性材料的形狀變形以調(diào)整該光圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元是一件式元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元式?jīng)]有移動部件的一件式元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動相機(jī)，其中所述光圈位于所述中間單元的中部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元配置為當(dāng)產(chǎn)生所述電場時， 進(jìn)行以下至少一個膨脹該光圈和收縮該光圈。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元一般是圓形，在該中間單元的中點處包括所述光圈。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任意一個權(quán)利要求所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元由介電材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任意一個權(quán)利要求所述的移動相機(jī)，其中所述中間單元由電致伸縮聚合物制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任意一個權(quán)利要求所述的移動相機(jī)，包括配置為提供操作電壓的電路，該光圈尺寸的大小由該操作電壓來控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的移動相機(jī)，其中通過確定該電路的電容和電阻中的至少一個來測量該光圈的尺寸。
21.一種用于調(diào)整光圈大小的方法，包括-在至少兩個電極之間產(chǎn)生電場，該至少兩個電極圍繞中間單元，該中間單元包括電活性材料并且通過其限定該光圈；以及-調(diào)整該電場使該電活性材料變形以控制該光圈的尺寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述中間單元是一件式元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述光圈位于所述中間單元的中部。
24.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任意一個權(quán)利要求所述的方法，包括向該電極施加電壓以產(chǎn)生該電場。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任意一個權(quán)利要求所述的方法，包括通過在該電極之間施加電場來膨脹該中間單元中的該光圈和收縮該光圈。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-23中任意一個權(quán)利要求所述的方法，包括由該電路的操作電壓來控制該光圈的尺寸。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，包括通過確定該電路的電容和電阻中的至少一個來測量該光圈的尺寸。
28.—種可變形電活性材料在用于相機(jī)的可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)中的使用，該可調(diào)光圈結(jié)構(gòu)包括-至少兩個電極，其間產(chǎn)生有電場，-放置于該電極之間的中間單元，該中間單元由電活性材料制成并且具有光圈，其中-在所述電極之間產(chǎn)生的該電場配置為通過使該中間單元的該電活性材料的形狀變形來調(diào)整該光圈。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的使用，其中所述中間單元是一件式元件。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的使用，其中所述光圈位于所述中間單元的中部。
31.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的使用，其中所述中間單元配置為當(dāng)產(chǎn)生所述電場時，進(jìn)行以下至少一個膨脹該光圈和收縮該光圈。
32.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的使用，其中所述中間單元一般是圓形，在該中間單元的中點處包括所述光圈。
33.根據(jù)權(quán)利要求觀-33中任意一個權(quán)利要求所述的使用，其中所述中間單元由介電材料制成。
34.根據(jù)權(quán)利要求觀-33中任意一個權(quán)利要求所述的使用，其中所述中間單元由電致伸縮聚合物制成。
35.根據(jù)權(quán)利要求觀-33中任意一個權(quán)利要求所述的使用，包括配置為提供操作電壓的電路，該光圈尺寸的大小由該操作電壓來控制。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的使用，其中通過確定該電路的電容和電阻中的至少一個來測量該光圈的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明大體上涉及數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，特別是小型數(shù)碼相機(jī)。特別地，本發(fā)明關(guān)于移動相機(jī)的光圈調(diào)整。本發(fā)明的可調(diào)整的光圈結(jié)構(gòu)包括兩個電極，和一個向電極提供電壓以在電極之間產(chǎn)生電場的電路。另外，此結(jié)構(gòu)包括位于電極之間、中部有一孔的中間單元，中間單元由電活性材料例如介電體材料或是電致伸縮聚合物制成。光圈可以通過改變中間單元的形狀進(jìn)行調(diào)整。中間單元可以通過所述電路產(chǎn)生的電極之間的電場方便的改變形狀。
文檔編號G03B7/085GK102520563SQ20121001208
公開日2012年6月27日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者M·埃羅瑪基 申請人:諾基亞公司