[发明专利]用于小型相机的光学快门

说明书

技术领域

本发明涉及对光学成像设备例如相机中的光学曝光时间的控制。

背景技术

数字相机包括成像光学器件，其适合用于将对象图像聚焦在图像传感器上。图像传感器包括光敏像素的阵列。通过各像素提供的多个信号组成对象的数字图像。对于第一近似，每个单个像素所提供的信号与重置或者激活所述像素和将所述信号(例如电荷)移位到移位寄存器或者存储器之间的时间周期成比例。

典型的低成本图像传感器不包括电荷移位寄存器并且不能保持和存储信号。这样，当所有信号的读取不能同时发生时，从单个像素获得的信号对应于不同的时间间隔。这可能导致所记录的图像的失真、图像伪影，尤其当相机或者对象正在移动时。

这个问题可以通过使用所谓的全局快门基本上同时控制所有像素的光学曝光来解决。单个像素所提供的信号在全局快门关闭之后基本上保留恒定，并且即使像素的电读取不能同时发生，所获得的图像对应于同时曝光。

传统机械全局快门存在很多缺点，例如复杂机械结构、大尺寸以及相对较高的功耗。因此，对于集成在小型便携式设备中的成像系统，机械式实现的全局快门不是最优的。

美国专利4,249,814公开了一种相机快门，其使用全内反射原理作为用于控制光传输到相机底片的装置。快门至少包括两个棱镜元件。通过机械打开或者闭合所述棱镜之间的隙缝来开启或者关闭全内反射。

美国专利6,377,383公开了一种基于全内反射的光学开关。加固的表面部分，例如薄膜，悬浮在液体中。静电移动加固的表面部分从而开启或者关闭界面处的全内反射。

美国专利4,701,021公开了一种光束强度调制器用于经控制的光束衰减。调制器包括两个棱镜之间的毛细空间。将一定量的流体静电在所述毛细空间中位移，从而开启或者关闭流体与毛细空间的壁之间的界面处的全内反射。当通过将流体从毛细空间排出而开启全内反射时，反射的光指向吸收屏幕，并且基本上衰减了光的透射部分。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制光学成像系统中的光学曝光的方法和快门。本发明的另一目的是提供包括所述快门的光学设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学快门，其包括：

-透明体和毛细空间之间的界面，

-至少一个流体贮存器，

-一定量的流体，

-流体位移装置，用于在所述流体贮存器和所述毛细空间之间位移流体从而在快门的第一工作状态和快门的第二工作状态之间进行改变，所述第一工作状态允许照射在所述界面的有效区域上的倾斜光线的全内反射，并且所述第二工作状态允许所述倾斜光线的透射通过所述界面的所述有效区域，

-一个或者多个流体传输管，其与所述有效区域相对，用于递送流体到所述毛细空间，以及

-吸收装置，用于吸收透射通过所述界面的所述有效区域的光线。

根据本发明的第二方面，光学设备包括：

-成像光学器件，

-图像传感器，以及

-光学快门，

所述光学快门依次包括：

-透明体和毛细空间之间的界面，

-至少一个流体贮存器，

-一定量的流体，

-流体位移装置，用于在所述流体贮存器和所述毛细空间之间位移流体从而在快门的第一工作状态和快门的第二工作状态之间进行改变，所述第一工作状态允许照射在所述界面的有效区域上的倾斜光线的全内反射，并且所述第二工作状态允许所述倾斜光线的透射通过所述界面的所述有效区域，

-一个或者多个流体传输管，其与所述有效区域相对，用于递送流体到所述毛细空间，以及

-吸收装置，用于吸收透射通过所述界面的所述有效区域的光线。

根据本发明的第三方面提供了一种用于通过快门控制图像传感器的光学曝光的方法，所述快门包括透明体与毛细空间之间的界面，所述方法包括：

-以倾斜角度引导光线到所述界面的有效区域，

-通过一个或者多个流体传输管在至少一个流体贮存器和所述毛细空间之间位移一定量的流体，从而在快门的第一工作状态和快门的第二工作状态之间进行改变，所述第一工作状态允许照射在所述界面的有效区域上的倾斜光线的全内反射，并且所述第二工作状态允许所述倾斜光线的透射通过所述界面的所述有效区域，至少所述流体传输管之一与所述有效区域相对，

-吸收透射通过所述有效区域的光线，以及

-在所述第一工作状态中，引导从所述有效区域反射的光线到所述图像传感器。