CN109634002A - 一种光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统，该光阑结构包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于第一透明电极和第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，可调透光结构用于调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。本发明提供的光阑结构能够对任意位置的液晶聚合物的光透过比例或光透过面积进行调节，在将该光阑结构应用在摄像头模组时，即入射至摄像头模组的任意位置的光束可调，可以提高摄像头模组的成像要求。

Description

一种光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统

技术领域

本发明涉及光学成像系统设计领域，特别涉及一种光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统。

背景技术

随着手机、笔记本等显示产品超窄边框的技术发展需求，要求液晶显示模组的边框越来越窄。制约模组窄边框的一个重要因素是摄像头模组的尺寸，但减小摄像头模组的尺寸会限制像素数、影响成像质量。

传统的摄像头模组，如图1所示，通常由镜头组01、音圈马达02、红外滤光片03、支架04和感光器件05组成。此种摄像模组只有一个通光孔径，为保证足够的入射光能量，通光孔径一般大于3mm，具有通光口径大，厚度大的问题(一般手机前摄镜头模组厚度3mm-4mm，后摄5mm-6mm)，影响成像质量及不利于实现窄边框。

复眼透镜是人们基于仿生学原理，设计的一种具有阵列透镜结构的成像系统。每个透镜单元独立成像，形成一个子图像，多个单透镜成像后合成一个完整图像。昆虫的复眼可自动调焦，让每个成像单元都可以成像清晰。人工仿真的复眼结构，一般由微透镜阵列、光阑阵列和感光单元组成。光阑阵列对微透镜阵列成像的清晰度至关重要。但是现有的光阑阵列的通光孔径固定，限制了摄像头模组的成像要求。

发明内容

本发明实施例提供一种光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统，用以提高摄像头模组的成像要求。

因此，本发明实施例提供了一种光阑结构，包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，所述第一透明基板和所述第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一所述可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，所述可调透光结构用于调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，所述第一透明电极为独立的块状电极；通过控制施加在所述第一透明电极和所述第二透明电极的电压大小调节所述液晶聚合物的光透过比例。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，所述第一透明电极包括中心电极，以及围绕所述中心电极的至少一个环状电极；通过施加在所述中心电极的电压控制所述液晶聚合物的光透过面积，或通过同时施加在所述中心电极和所述环状电极的电压控制所述液晶聚合物的光透过面积。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，所述中心电极和所述环状电极同层设置。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，还包括：将多个所述中心电极相连的第一电极引线，以及将多个所述环状电极相连的第二电极引线。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，所述第一电极引线、所述第二电极引线与所述中心电极同层设置，且所述环状电极在所述第一电极引线处断开。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，所述第二透明电极与所述第一透明电极的结构相同，或各所述第二透明电极为一整块的面状电极。

相应地，本发明实施例还提供了一种复眼成像系统，包括：感光器件，以及位于所述感光器件一侧的光阑结构和复眼透镜，所述光阑结构为本发明实施例提供的上述光阑结构。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述复眼成像系统中，还包括光阑结构电控系统，所述光阑结构电控系统用于通过电极引线向所述第一透明电极和所述第二透明电极施加电压，调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。

相应地，本发明实施例还提供了一种光阑结构的驱动方法，包括：

向所述第一透明电极和所述第二透明电极施加电压，调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构的显示方法中，确定所述补偿像素的补偿电压，具体包括：

接收的检测信号越大，所述补偿像素的补偿电压越大。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供的光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统，该光阑结构包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于第一透明电极和第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，可调透光结构用于调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。本发明提供的光阑结构能够对任意位置的液晶聚合物的光透过比例或光透过面积进行调节，在将该光阑结构应用在摄像头模组时，即入射至摄像头模组的任意位置的光束可调，可以提高摄像头模组的成像要求。

附图说明

图1为相关技术中提供的摄像头模组的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之一；

图3A为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之二；

图3B为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之四；

图5为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之五；

图6为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之六；

图7为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之七；

图8为本发明实施例提供的光阑结构的结构示意图之八；

图9为本发明实施例提供的复眼成像系统的结构示意图之一；

图10为本发明实施例提供的复眼成像系统的结构示意图之二。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各层薄膜厚度和形状不反映光阑结构的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的光阑结构，如图2所示，图2为光阑结构的剖面结构示意图，包括：相对设置的第一透明基板1和第二透明基板2，第一透明基板1和第二透明基板2之间具有多个阵列排布的可调透光结构(图2以一个可调透光结构为例进行说明)，每一可调透光结构包括相对设置的第一透明电极3和第二透明电极4，以及位于第一透明电极3和第二透明电极4之间的液晶聚合物5；其中，可调透光结构用于调节液晶聚合物5的光透过比例或光透过面积。

本发明实施例提供的光阑结构包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于第一透明电极和第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，可调透光结构用于调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。本发明提供的光阑结构能够对任意位置的液晶聚合物的光透过比例或光透过面积进行调节，在将该光阑结构应用在摄像头模组时，即入射至摄像头模组的任意位置的光束可调，可以提高摄像头模组的成像要求。

需要说明的是，液晶聚合物的光透过比例是指，液晶聚合物中液晶分子在电场作用下会发生偏转，液晶聚合物中的液晶分子的长轴沿平行于电场方向排列，光阑结构呈透明态，使光线顺利通过光阑结构，施加的电压不同，液晶分子偏转的程度也不同，透过液晶聚合物的光透过比例也不同，因此可以通过调节施加的电压的大小来调节光透过比例。液晶聚合物的光透过面积是指，在第一透明电极面积不同的情况下，通过对不同面积的第一透明电极施加电压，不同面积的第一透明电极对应不同面积的液晶聚合物中的液晶分子翻转，得到不同的液晶聚合物的光透过面积。

本发明实施例提供的上述调节液晶聚合物的透光原理为：该光阑结构应用在成像系统中，当成像系统处于工作状态时，对可调透光结构的第一透明电极和第二透明电极施加交流电，第一透明电极和第二透明电极之间形成电场，在电场的作用下，液晶聚合物中的液晶分子的长轴沿平行于电场方向排列，光阑结构呈透明态，使光线顺利通过光阑结构参与系统成像；光阑结构中可调透光结构以外的区域，因未受到电场作用，在高分子网络作用下液晶分子的指向矢无规则分布，光阑结构呈现光散射状态，因此光线不能顺利通过光阑结构；当成像系统处于非工作状态下，不对光阑结构施加电场作用，整个光阑结构内的液晶分子的指向矢在高分子网络作用下均呈现无规则分布，光阑结构呈现光散射状态，因此光线不能顺利通过光阑结构。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，如图3A所示，图3A为光阑结构的俯视结构示意图，第一透明电极3为独立的块状电极，具体地，第一透明电极3可以为圆形电极；第二透明电极4可以与第一透明电极3的结构相同，即第二透明电极4也为独立的块状电极，并且第二透明电极4与第一透明电极3一一对应的相对设置；或者各第二透明电极4为一整块的面状电极，即第二透明电极4是一整面的结构。为了达到调控光透过比例的最佳效果，本发明实施例中均是以第二透明电极4与第一透明电极3的结构相同为例进行说明的；通过控制施加在第一透明电极3和第二透明电极4的电压大小调节液晶聚合物5的光透过比例。由于第一透明电极3和第二透明电极4的尺寸固定，则可以通过调节电压大小来调节液晶聚合物5的光透过比例。具体地，由于第一透明电极3和第二透明电极4为一一对应的相对设置的独立的块状电极，在后续进行成像时，可以根据实际需要来调节任意位置的光透过比例，具体地，各个可调透光结构中各第一透明电极3和各第二透明电极4可以单独引线，独立控制施加给各个可调透光结构中第一透明电极3和第二透明电极4的电压；也可以以行或列为单位，如图3A所示，每一行或每一列的第一透明电极3通过一条引线连接，每一行或每一列的第二透明电极3通过一条引线连接，通过引线同时给一行或一列的第一透明电极3和第二透明电极4施加电压，实现同时调节一行或一列的第一透明电极3和第二透明电极4对应的液晶聚合物5的光透过比例，并且每一行或每一列的电极还可以施加不同的电压，实现每一行或每一列电极对应的液晶聚合物5的光透过比例，实现分区域控制各个位置的液晶聚合物5的光透过比例，实现了光阑结构的光透过比例的可调性，提高了成像要求；当然，具体实施时，如图3B所示，还可以将光阑结构分为中心区域A和外围区域B，将中心区域A的所有第一透明电极3采用一根引线连接，将中心区域A的所有第二透明电极4采用一根引线连接，将外围区域B的所有第一透明电极3采用一根引线连接，将外围区域B的所有第二透明电极4采用一根引线连接，由于一般对中心区域A的成像质量要求较高，对外围区域B的成像质量要求较低，可以根据成像需要施加电压来调节中心区域A和外围区域B的光透过比例，实现原理跟上述相同，在此不做详述。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，如图4所示，图4的左侧为光阑结构中所有第一透明电极3的俯视结构示意图，右侧为单个第一透明电极3的放大示意图，第一透明电极3包括中心电极31，以及围绕中心电极31的至少一个环状电极32(本发明中以包括一个环状电极32为例进行说明)；具体地，第一透明电极3可以为圆形电极；第二透明电极4可以与第一透明电极3的结构相同，并且第二透明电极4与第一透明电极3一一对应的相对设置；或者各第二透明电极4为一整块的面状电极，即第二透明电极4是一整面的结构。为了达到调控光透过面积的最佳效果，本发明实施例中均是以第二透明电极4与第一透明电极3的结构相同为例进行说明的；中心电极31和环状电极32同层设置，这样可以通过一次构图工艺形成中心电极31和环状电极32，可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。假设中心电极31对应的液晶聚合物5的光透过面积为S1，环状电极32对应的液晶聚合物5的光透过面积为S2，在具体实施时，当需要光透过面积为S1时，则可以仅通过施加在中心电极31的电压控制液晶聚合物5的光透过面积，而环状电极32不需要施加电压，这样仅中心电极31对应的液晶聚合物5中的液晶分子发生偏转，呈透明态，透过光线，而环状电极32对应的液晶聚合物5中的液晶分子不发生偏转，指向矢无规则，呈散射态，不透过光线；当需要光透过面积为S2时，则可以通过同时施加在中心电极31和环状电极32的电压控制液晶聚合物5的光透过面积，中心电极31和环状电极32对应的液晶聚合物5中的液晶分子均发生偏转，呈透明态，透过光线。

在具体实施时，如图4所示，本发明实施例提供的上述光阑结构中的所有中心电极31和环状电极32的电极极性相同。

具体地，第一透明电极3和第二透明电极4采用均包括中心电极31，以及围绕中心电极31的至少一个环状电极32的实施例中，在具体实施时，可以包括多种调节液晶聚合物5的光透过比例或光透过面积的实施例。例如，可以仅对中心电极31施加电压，而对环状电极32不施加电压，即是通过调节施加在各电极上的电压大小来调节液晶聚合物5的光透过比例，具体包括的实施例可以参照上述对图3A所示的结构的描述，在此不做赘述；可以对中心电极31和环状电极32均施加电压，也可以以行、列、中心区域或外围区域为单位将各电极采用同一条引线连接，实现分区域控制，具体原理参照上述对图3A和图3B所示的结构的描述，在此不做赘述。

具体地，如图5所示，图5的结构分为中心区域A和外围区域B，可以将中心区域A和外围区域B对应的各第一透明电极3均采用图3A所示的圆形电极结构，位于中心区域A的各圆形的第一透明电极3的尺寸小于位于外围区域B的各圆形的第一透明电极3的尺寸，将每一列的圆形电极通过同一条引线相连，在施加电压时，得到对外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，这样可以实现对中心区域A的成像要求高，对外围区域B的成像要求低的方案，即外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，成像效果中心区域A清晰，外围区域B渐变模糊。

具体地，如图6所示，图6的结构分为中心区域A和外围区域B，可以将中心区域A和外围区域B对应的各第一透明电极3均采用图3A所示的圆形电极结构，位于中心区域A的各圆形的第一透明电极3的尺寸小于位于外围区域B的各圆形的第一透明电极3的尺寸，将位于中心区域A的各圆形电极通过同一条引线相连，将位于外围区域B的各圆形电极通过同一条引线相连，在施加电压时，得到对外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，这样可以实现对中心区域A的成像要求高，对外围区域B的成像要求低的方案，即外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，成像效果中心区域A清晰，外围区域B渐变模糊。

具体地，如图7所示，图7的结构分为中心区域A和外围区域B，可以将中心区域A和外围区域B对应的各第一透明电极3均采用图3A所示的圆形电极结构，位于中心区域A的各圆形的第一透明电极3的尺寸小于位于外围区域B的各圆形的第一透明电极3的尺寸，可以将中心区域A和外围区域B的所有圆形电极均通过同一条引线相连，在施加电压时，得到对外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，这样也可以实现对中心区域A的成像要求高，对外围区域B的成像要求低的方案，即外围区域B的光透过面积大于中心区域A的光透过面积，成像效果中心区域A清晰，外围区域B渐变模糊。

当然，具体实施时，上述图3A-图7只是本发明基于本发明提供的光阑结构列举的其中几种调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积的实施方式，只要是采用本发明的光阑结构得到的调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积的方案均属于本发明保护的范围，在此不做一一列举。

当然，在具体实施时，本发明实施例中的中心电极和环状电极也可以不同层，这时环状电极的最外侧轮廓在透明基板上的正投影面积大于中心电极的最外侧轮廓在透明基板上的正投影面积，具体实施原理参见上述图3A至图7的实施方式。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，如图8所示，图8为图4所示的光阑结构中一个第一透明电极3的放大示意图，该光阑结构还包括：将多个中心电极31相连的第一电极引线L1，以及将多个环状电极32相连的第二电极引线L2；具体地，第一电极引线L1和第二电极引线L2均具有输入端Input和输出端Output。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述光阑结构中，如图8所示，第一电极引线L1、第二电极引线L1与中心电极31同层设置，这样可以通过一次构图工艺形成第一电极引线L1、第二电极引线L1与中心电极31，可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。为了保证电极和电极引线同层设置，环状电极32在第一电极引线L1处断开，即环状电极32被分为两个部分，左侧半环状电极321和右侧半环状电极322，即环状电极32被中心电极31的第一电极引线L1分为两部分，中心电极31与环状电极32之间具有大于2um间隔d，便于进行区域划分，调控光透过面积。

本发明实施例提供的上述光阑结构厚度较薄，既可应用于视场光阑，也可以做为孔径光阑，应用灵活。

本发明实施例提供的上述光阑结构，通过光阑结构电控系统对不同位置的光透过比例或光透过面积进行调节，从而实现对成像画面不同位置清晰度的调节。

具体实施时，本发明实施例中的第一透明基板和第二透明基板可以为PET基材，也可以为PC基材或其它具有光学塑胶基材。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述光阑结构的驱动方法，包括：

向第一透明电极和第二透明电极施加电压，调节液晶聚合物的光透过比例。

本发明实施例提供的光阑结构的驱动方法，能够对任意位置的液晶聚合物的光透过比例进行调节，在将该光阑结构应用在摄像头模组时，即入射至摄像头模组的任意位置的光束可调，可以提高摄像头模组的成像要求。

在具体实施时，上述光阑结构的驱动方法的原理可以参见上述光阑结构中描述的原理，在此不做赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种复眼成像系统，如图9和图10所示，包括：感光器件100，以及位于感光器件100一侧的光阑结构200和复眼透镜300，光阑结构200为本发明实施例提供的上述光阑结构。具体地，如图9所示，光阑结构200位于感光器件100和复眼透镜300之间，或者，如图10所示，光阑结构200位于复眼透镜300背向感光器件100一侧；该复眼成像系统解决问题的原理与前述光阑结构相似，因此该复眼成像系统的实施可以参见前述光阑结构的实施，重复之处在此不再赘述。

具体地，如图9和图10所示，复眼透镜300包括阵列排布的多个透镜单元，各透镜单元与光阑结构200的可调透光结构一一对应。每一个透镜单元、可调透光结构和感光器件构成了一个成像单元。

可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述复眼成像系统中，如图9和图10所示，还包括光阑结构电控系统400，光阑结构电控系统400用于通过电极引线L向第一透明电极(图9和图10中未示出)和第二透明电极(图9和图10中未示出)施加电压，调节液晶聚合物(图9和图10中未示出)的光透过比例。

本发明实施例提供的上述复眼成像系统的膜层结构较少，结构简单，解决了传统显示用摄像模组尺寸过大、不容易实现超窄边框的问题。

本发明实施例提供的上述复眼成像系统采用光阑结构电控系统，既解决了传统单个光阑或光阑阵列与透镜一一对应的高精度问题，又降低了生产难度，降低生产成本。

本发明实施例提供的上述光阑结构可放置于复眼透镜与感光器件之间的任意位置，通过电极结构的设计调整光透过比例或光透过面积即可满足使用要求，利于系统结构设计。

本发明实施例提供的光阑结构、其驱动方法及复眼成像系统，该光阑结构包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于第一透明电极和第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，可调透光结构用于调节液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。本发明提供的光阑结构能够对任意位置的液晶聚合物的光透过比例或光透过面积进行调节，在将该光阑结构应用在摄像头模组时，即入射至摄像头模组的任意位置的光束可调，可以提高摄像头模组的成像要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光阑结构，其特征在于，包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板，所述第一透明基板和所述第二透明基板之间具有多个阵列排布的可调透光结构，每一所述可调透光结构包括相对设置的第一透明电极和第二透明电极，以及位于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的液晶聚合物；其中，所述可调透光结构用于调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。

2.如权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述第一透明电极为独立的块状电极；通过控制施加在所述第一透明电极和所述第二透明电极的电压大小调节所述液晶聚合物的光透过比例。

3.如权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述第一透明电极包括中心电极，以及围绕所述中心电极的至少一个环状电极；通过施加在所述中心电极的电压控制所述液晶聚合物的光透过面积，或通过同时施加在所述中心电极和所述环状电极的电压控制所述液晶聚合物的光透过面积。

4.如权利要求3所述的光阑结构，其特征在于，所述中心电极和所述环状电极同层设置。

5.如权利要求4所述的光阑结构，其特征在于，还包括：将多个所述中心电极相连的第一电极引线，以及将多个所述环状电极相连的第二电极引线。

6.如权利要求5所述的光阑结构，其特征在于，所述第一电极引线、所述第二电极引线与所述中心电极同层设置，且所述环状电极在所述第一电极引线处断开。

7.如权利要求2-6任一项所述的光阑结构，其特征在于，所述第二透明电极与所述第一透明电极的结构相同，或各所述第二透明电极为一整块的面状电极。

8.一种复眼成像系统，其特征在于，包括：感光器件，以及位于所述感光器件一侧的光阑结构和复眼透镜，所述光阑结构为如权利要求1-7任一项所述的光阑结构。

9.如权利要求8所述的复眼成像系统，其特征在于，还包括光阑结构电控系统，所述光阑结构电控系统用于通过电极引线向所述第一透明电极和所述第二透明电极施加电压，调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。

10.一种如权利要求1-7任一项所述的光阑结构的驱动方法，其特征在于，包括：

向所述第一透明电极和所述第二透明电极施加电压，调节所述液晶聚合物的光透过比例或光透过面积。