[发明专利]非机械式可调孔径的光圈组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种非机械式可调孔径的光圈组件，特别是一种透过改变通电电压调整透光强度的光圈组件。

背景技术

光圈是光学成像系统中重要的组件之一，利用光圈、快门、透镜组与其它光学组件在系统中的相对位置的组成，能有效调整影像撷取的清晰度，例如:景深、通光量、特殊效果的拍摄等，尽管已有许多文献提出各种不同的可调变光圈制作技术与理论，但用以结合日常摄影设备仍是一大考验，特别是提供在智能手机的照相功能使用，除了需精密控制光圈开关调整光圈大小及通光量，亦需减少其组件所占体积。

一般来说，现有的光圈包括以下几种：

(1)机械式虹膜光圈：由多个相互重迭的弧形薄金属叶片组成，叶片的展开与收缩能够改变中心圆形孔径的大小。弧形薄金属叶片越多，孔径越近圆形。传统的多利用步进马达驱动，现今则发展出电磁驱动的形式。

(2)猫眼式光圈：由一片中心有椭圆形或菱形孔的金属薄片平分为二组成，将两片有半椭圆形或半菱形孔的金属薄片对排，相对移动便可调整光圈大小。

(3)微机电(Microelectromechanical Systems，简称MEMS)光圈：包含a.刀刃式结构光圈：常见的微机电刀刃式光圈有两层，每层有四个叶片，两层交迭达到如机械式光圈效果。利用静电驱动调变光圈开孔。b.光流体式光圈：光流体式光圈为在一空腔中填入不透光的液体，利用压力来调变腔体中溶液，进而调变光圈大小，压力的调变形式依类型不同，有利用毛细现象式，油压式与气压式三种。c.电致变色光圈：利用电致变色材料受电流变色特性达到调变光圈效果。

上述光圈各有缺点，利用步进马达驱动的传统虹膜光圈及猫眼光圈，体积过大无法放于小型摄影器材中，且若未妥善使用，内部机械结构容易生锈损坏；另一方面，目前使用的可调变光圈为以光流体式光圈以及刀刃式结构光圈居多，其制作过程以及使用上将会遇到许多问题，例如：光流体组件的液体封装、液体的使用寿命、液体的不稳定性等；再者，刀刃式结构光圈则是因为制作过程相对繁复且耗费成本高，此外，长时间的使用亦容易造成磨损而影响光圈组件寿命；而电致变色光圈由于变色后的光圈颜色不是黑色，仍会漏光，且其需要多组独立电极。

目前而言，手机及平板计算机是现今最常使用的摄影工具，然而手机中的相机镜头中，光圈往往无法调整影像的景深与通光量，只能透过手机内建的数字功能作调整，这种方式往往会造成影像失真甚至影像模糊。至今虽有许多文献提出不同型式之微型可调光圈，其中大多为光流体式调变光圈，亦有利用微机电型式制作之微机械式光圈，然而很少有研究适用于智能型手机镜头的可调变光圈，因这类的光圈需具备使用寿命长、低成本、小尺寸(5mm以下)、高速制作、稳定性高、卓越的可调性以及良好的光学特性。因此，开发一种适用于手机镜头或其它摄影电子产品的可调变光圈即为一刻不容缓的市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种非机械式可调孔径的光圈组件，其具备低成本、小尺寸、结构简易、组件轻薄、寿命长、非机械式光圈等特点，其主要利用分散型液晶的液晶分子受电场影响而偏转，产生透明通光区域，可作为一可调变光圈。

本发明提供的可调孔径的光圈组件，其包含：一透明基板；一分散型液晶层，具有一凹槽平面涂布一导电层，其由金属银或一高分子导电材料(conductive and transparent polymer coating，简称CTPC)所构成，且凹槽平面与透明基板接合，而分散型液晶层由一分散型液晶材料(polymer dispersed liquid crystal，简称PDLC)所构成，其中，当通电时，该分散型液晶材料具有透光性，反之，当未通电时，该分散型液晶材料具有遮旋光性；一光圈结构层，填充凹槽平面并与透明基板接合，其由一光固化胶所构成；一薄膜层，与液晶层相对凹槽平面的另一平面接合，其由氧化铟锡(Indium tin oxide，简称ITO)所构成；以及，一透明封装板，与透明基板夹合分散型液晶层、导电层、光圈结构层以及薄膜层。