CN113272708A - 用于成像系统的电动学装置的应用 - Google Patents

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Abstract

一种电动学装置被配置为用于例如移动装置的成像组件的动态镜头盖和/或滤光器，以在所述动态镜头盖处于第一操作状态时选择性地允许电磁辐射穿过所述成像组件的镜头，或在所述动态镜头盖处于第二操作状态时防止电磁辐射到达所述成像组件的所述镜头。所述电动学装置包括透明的第一基板和第二基板，以及围绕所述成像组件的所述镜头的压实沟槽。当所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时，所述压实沟槽存储颜料。在所述第二操作状态下，颜料分散在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内。

Description

用于成像系统的电动学装置的应用
相关申请
本申请要求2019年1月16日提交的美国临时申请号62/793,250的优先权。
技术领域
本发明涉及一种电动学装置，且更具体地，涉及一种被配置为用于成像系统的动态镜头盖和/或动态红外(IR)滤光器的电动学(EK)装置。
背景技术
在常规单反(SLR)摄像机中，镜头盖通常用于保护摄像机的镜头免于划伤或损坏。然而，镜头盖在大多数情况下不适用于与手机或其他电子装置(例如，膝上型电脑、触摸板、显示器等)集成的微型摄像机。由于此类微型摄像机的几何轮廓，没有简单的方法来将可拆卸镜头盖附接到镜头，并且即使镜头盖可附接，这种镜头盖也由于其小尺寸而将容易丢失。因此，微型摄像机通常覆盖有无法移除或“关闭”的永久且透明的保护盖。本文描述一种用于成像系统的动态镜头盖，且更一般地，用于成像系统的电动学装置的应用。
附图说明
图1A描绘了具有成像组件(例如，摄像机)的电子装置。
图1B描绘了根据本发明一个实施例的图1A的电子装置的成像组件，其中成像组件的镜头已经被动态镜头盖覆盖。
图2描绘了根据本发明一个实施例的在“透明状态”下操作时的动态镜头盖(且更一般地，电动学(EK))装置的顶视图。
图3描绘了根据本发明一个实施例的沿着图2的线I-I的剖视图。
图4描绘了根据本发明一个实施例的在“不透明状态”操作时的电动学(EK)装置的顶视图。
图5描绘了根据本发明一个实施例的沿着图4的线II-II的剖视图。
图6至图9描绘了根据本发明另一个实施例的例示被配置为动态镜头盖和动态红外(IR)滤光器两者的EK装置的剖视图。
图10A和图10B描绘了根据本发明另一个实施例的具有带有中心电极和围绕中心电极的一系列同心环形环的图案化透明电极的EK装置的透视图。
图11描绘了根据本发明另一个实施例的可向图案化透明电极的每个部分施加以便将颜料拉向外部“存储”环的电压波形的概览。
图12描绘了根据本发明另一个实施例的邻近成像组件设置的图9的EK装置的透视图。
图13更详细地描绘了根据本发明另一个实施例的图9的图案化透明电极的顶视图。
图14描绘了本发明各种实施例中可存在的部件的系统图。
图15描绘了其中可存储和执行实例化本发明方法的计算机可读指令的计算机系统的部件。
具体实施方式
在以下对优选实施例的详细描述中，参考形成其一部分并且其中以例示方式示出可实践本发明的具体实施例的附图。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可利用其他实施例并且可作出结构改变。与任一附图相关联的描述可适用于包含相似或类似部件/步骤的不同附图。虽然序列图各自以特定次序呈现一系列步骤，但某些步骤的次序可改变。
图1A描绘了具有成像组件(例如，摄像机)的电子装置10。在图1A中，电子装置10是移动装置，且更具体地，是手机。然而，应理解，电子装置10也可以是膝上型电脑、触摸板、监视器、网络摄像头、安全摄像机或具有成像组件的任何其他电子装置。图1A中已经标记成像组件的第一基板104(例如，玻璃层)和镜头102。
图1B描绘了图1A的电子装置的成像组件，其中成像组件的镜头已经被动态镜头盖106覆盖(因此镜头102在图1B中不再可见)。动态镜头盖106可具有两种或更多种操作状态。在一个实施例中，动态镜头盖102具有两种操作状态：透明和不透明。在透明状态下，动态镜头盖106允许电磁辐射穿过成像组件的镜头102。在这种状态下，成像组件可捕获电子装置10周围环境的图像。在不透明状态下(其中动态镜头盖102用作镜头盖)，一层颜料(在下面的附图中更详细地描述)阻止电磁辐射到达成像组件的镜头102。在这种状态下，成像组件无法捕获电子装置10周围环境的图像。
动态镜头盖106可提供若干益处。一是它可为电子装置10周围环境中的人们提供额外的隐私感。如今，电子装置周围环境中的人们难以确定电子装置的成像装置(例如，摄像机)是否正在主动地记录图像，或者它是否仅仅处于空闲状态。在成像装置的镜头被遮盖的情况下，电子装置周围环境中的这些人可自信地知道他们没有被记录(和/或窥视)。当用于提供额外的隐私感时，动态镜头盖当在其不透明状态下操作时优选地容易被用户看到。例如，如果镜头102周围的材料呈黑色(如在图1B中)，则动态镜头盖106在其不透明状态下可呈白色(或黑色以外的另一种颜色)(如在图1B中)。
在监测应用中，当成像组件不在记录图像时，动态镜头盖106可对成像组件(例如，安全摄像机)的镜头进行伪装。很多时候，人们通过识别安全摄像机的镜头的外观而注意到安全摄像机(或其他摄像机)的存在。通过使(当处于不透明状态时)动态镜头盖的颜色与镜头外部的周围区域的颜色匹配，可对成像组件的镜头进行伪装，使人们不太可能注意到安全摄像机的存在。当然，镜头只在不使用成像组件时进行伪装，而镜头在使用摄像机时仍将可见。然而，在不使用摄像机时对镜头进行伪装的能力仍然增加了摄像机不被人注意到的可能性。
动态镜头盖106还可增加电子装置的美感。例如，许多用户将他们的手机放在手机壳中，以便在手机意外跌落时保护手机。当在不透明状态下操作时，动态镜头盖的颜色可与手机壳的颜色匹配，使得成像组件(例如，摄像机)的颜色与手机壳的颜色更紧密匹配。更一般地，当在不透明状态下操作时，动态镜头盖的颜色可与包含具有成像组件的电子装置(诸如智能电话或膝上型计算机)的电子装置外壳的颜色匹配。
如以上所提及，除了透明和不透明之外，动态镜头盖106还可具有其他操作状态。在此类情况下，更一般地将动态镜头盖称为电动学装置可能更合适，因为它可提供除动态镜头盖之外的功能。例如，在透明状态与不透明状态之间的状态下，电动学装置可用作动态滤光器(即，可打开或关闭的滤光器)。例如，在明亮的室外环境中，电动学装置可过滤掉一部分可见光以防止所捕获图像的饱和。
电动学装置还可动态过滤特定波长的光，一个受关注示例是动态过滤红外(IR)光。在常规手机摄像机中，静态红外滤光器通常集成到摄像机中，从而防止红外光到达摄像机的图像传感器。在许多情况下，需要静态IR滤光器，因为人眼无法看到IR光。然而，在某些情况下，可能需要捕获IR光，例如当人们试图对热源(其发出IR光)成像时，诸如在夜间对森林中的野生动物成像。为了提供这种功能，可用电动学装置代替常规手机摄像机的静态红外滤光器，所述电动学装置(单独地或与动态镜头盖一起)用作动态IR滤光器。当在默认模式下拍摄图像时，可启用IR滤光器，使得图像传感器仅捕获可见光。当在启用IR的模式下捕获图像时，可禁用IR滤光器，从而允许图像传感器捕获IR光(可能还有可见光)。
动态镜头盖/电动学装置的控制可以多种方式实现。在两种操作模式(即透明和不透明)的自动控制中，动态镜头盖可在摄像机记录图像时设置为透明状态，并且可在所有其他情况下设置为不透明状态。在三种操作模式(即启用IR滤光器、禁用IR滤光器和不透明)的自动控制中，电动学装置可在摄像机在日光条件下记录图像时设置为启用IR滤光器的模式，在摄像机在夜间(或低光)条件下记录图像时设置为禁用IR滤光器的模式，并且在所有其他情况下设置为不透明模式。
在两种操作模式(即透明和不透明)的手动控制中，用户接口可显示单选按钮(或用于在两种状态之间进行选择的其他用户接口元件)以供用户启用/禁用动态镜头盖。在三种操作模式(即启用IR滤光器、禁用IR滤光器和不透明)的手动控制中，用户接口可显示两个单选按钮。一个单选按钮可允许用户启用/禁用动态镜头盖，并且另一个单选按钮可允许用户启用/禁用动态IR滤光器。
动态镜头盖的技术约束包括以下要求：在不透明状态下阻止(例如，通过吸收、散射或反射)90％或更多的可见光到达成像装置的镜头，并且在透明状态下允许85％或更多的可见光到达成像装置的镜头。进一步的技术约束包括从透明状态到不透明状态的100-1000毫秒的切换时间以及类似地从不透明状态返回到透明状态的100-1000毫秒的切换时间。进一步的技术约束包括针对直径为0.01mm至10mm的镜头尺寸阻挡光线的能力。以下在附图及其相关联描述中描述用于满足这些技术约束的动态镜头盖(且更一般地，电动学装置)的各种实施例的结构。
图2描绘了当EK装置在透明状态下操作时EK装置和成像组件的顶视图。EK装置邻近成像组件设置(例如，在其顶部)。EK装置可包括第一基板104，其是透明的并且由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或任何非导电透明材料制成。EK装置还可包括压实沟槽110(其位于第一基板104后面)和位于压实沟槽110内的颜料128。压实沟槽110可在横向尺寸(即，平行于图2的页面的尺寸)上围绕成像组件的镜头102。镜头102可将电磁辐射导向成像组件的图像传感器108(即，位于镜头102后面的图像传感器108)。图像传感器108可以是电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)或能够将电磁辐射转换成电子的其他传感器。
在图2的顶视图中，只有EK装置的某些部件和成像组件是可见的，并且另外的部件在下面图3的侧视图中进行进一步描述。进一步地，在顶视图中，压实沟槽110具有环圈的形状，镜头具有圆的形状，并且环形沟槽的开口的直径与圆形镜头的直径相等。然而，在其他实施例(未描绘)中，环形沟槽的直径可大于圆形镜头的直径或小于圆形镜头的直径(在这种情况下，颜料128—当存放于环形沟槽中时—可形成镜头102的孔径。此外，虽然环形沟槽是优选实施例(因为大多数镜头具有圆形轮廓)，但是具有其他形状的沟槽也是可能的，包括方形沟槽或椭圆形沟槽(即，指代顶视图中的沟槽形状的沟槽形状)。
图3描绘了沿着图2的线I-I的剖视图。电动学装置100邻近与成像组件101设置(例如，在其顶部)。电动学装置100可包括对于电磁辐射来说均透明的第一基板104和第二基板120。与第一基板类似，第二基板120可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或任何非导电透明材料构成。第一基板104和第二基板120可以是彼此平行的平面层。
第一电极112(和第二电极118)可分别邻近第一基板104(和第二基板120)设置。第一电极112和第二电极118对于电磁辐射来说也是透明的(例如，由氧化铟锡、掺氟氧化锡等构成)。在图3所描绘的实施例中，第一电极和第二电极都是“非图案化电极”，这意味着它们被制造为平面层而无任何后续的图案化(光刻)步骤。然而，如下所述，在其他实施例中，图案化电极也是可能的。
电介质层116可邻近第二电极118设置并且可由透明的有机或无机电介质材料形成。电介质层116可以是图案化层，并且可包括通过对电介质层116的一部分进行图案化而形成的压实沟槽110。
壁122可设置在第一基板104与电介质层116之间并且可形成腔体，所述腔体填充有载液114。关于载液114的附加细节可见于美国专利号8,183,757。
在所描绘的实施例中，压实沟槽110完全穿过电介质层116图案化，使得第二电极118暴露于载液114。然而，在另一个实施例(未描绘)中，可在电介质层116中形成压实沟槽而不蚀刻穿过电介质层116，使得第二电极118不暴露于载液114。
跨第一电极112和第二电极118施加合适的偏压可导致带电颜料128被吸引朝向第二电极118并聚集在压实沟槽110中。在透明操作模式下，大部分颜料128(例如，超过99％)位于压实沟槽110中，而不是位于电介质116与第一电极112之间的区域中。在滤光操作模式下，颜料128的第一部分可位于压实沟槽110中，并且颜料128的第二部分可位于电介质116与第一电极112之间的区域中。
本发明中可使用多种类型的颜料。一些类型的颜料包括但不限于：碳和碳基颜料；金属、准金属和非金属氧化物；偶氮颜料；色淀颜料；酞菁颜料；喹吖啶酮颜料；和IR反射颜料。示例包括但不限于：炭黑(1333-86-4)、TPX 1409(CabotCorporation,Billerica,MA)、二氧化钛(CAS 13463-67-7)、二氧化硅(CAS7631-86-9)、颜料黄14(CAS 5468-75-7)、颜料黄83(CAS 5567-15-7)、颜料黄17(CAS 4531-49-1)、颜料黄65(CAS 6528-34-3)、颜料黄3(CAS 6486-23-3)、颜料红53:1CAS(5160-02-1)、颜料红122(CAS 980-26-7)、喹吖啶酮(CAS1047-16-1)、颜料红49:1CAS(1103-38-4)、颜料红4(CAS 2814-77-9)、颜料蓝29(CAS57455-37-5)、颜料蓝1(CAS 1325-87-7)和(29H,31H-酞菁(2-)-N29,N30,N31,N32)铜(CAS147-14-8)。红外反射颜料的具体示例包括PY182(CAS 67906-31-4)、PY 195、蓝385(CAS1345-16-0)、蓝217、绿179(CAS68187-49-5)。云母涂布的颜料是一大类红外反射颜料。
成像组件101可包括镜头102，其被配置来将电磁辐射导向图像传感器108。一个或多个滤光器可设置在镜头102与图像传感器108之间，以便选择性地将电磁辐射传递到图像传感器108。滤色器126可包括二维单元阵列，每个单元选择性地将红光、绿光或蓝光传递到图像传感器108。在一个实施例中，IR滤光器124可以是静态IR滤光器，其(总是)阻止将IR光传输到图像传感器108。在另一个实施例中，IR滤光器124可以是动态IR滤光器，其在启用动态IR滤光器时阻挡IR光并且在禁用动态IR滤光器时传递IR光。除了某些区别之外，动态IR滤光器可以是构造与电动学装置100类似的电动学装置。例如，动态IR滤光器的压实沟槽可以是正方形或矩形形状以匹配图像传感器108的正方形或矩形轮廓。
在透明操作模式下，电磁辐射111穿过电动学装置100传输到镜头102，然后基于IR滤光器124和滤色器126的操作和/或配置从镜头102选择性地传输到图像传感器108。更具体地，电磁辐射在穿过电动学装置100的光路中传输。穿过电动学装置100的光路可由第一基底104的至少一部分、第一电极112的至少一部分、载液114的至少一部分、电介质层116的至少一部分、第二电极118的至少一部分和第二基板120的至少一部分形成。
图4描绘了在不透明状态下操作时EK装置的顶视图。第一基板104的一部分与形成动态镜头盖的颜料128一起可见。颜料128可以是不透明的，从而防止从顶视图看到镜头102(和镜头102之后的其他部件)。在一个实施例(未描绘)中，载液可存在于第一基板104的整个底表面之下，从而允许颜料128在第一基板104的整个表面之下形成不透明层。相比之下，应注意，在图4所描绘的实施例中，由颜料128形成的不透明层仅存在于第一基板104的表面之下的中心区域中。
图5描绘了沿着图4的线II-II的剖视图。可跨第一电极112和第二电极118施加偏压，使得颜料128分散在载液114中。由于颜料128被吸引向第一电极112，颜料可主要积聚在载液114的靠近第一电极112的区域中。当被配置成处于不透明操作模式时，颜料128基本上阻止电磁辐射穿过电动学装置100。在优选实施例中，阻止90％或更多的可见光穿过电动学装置100。然而，一小部分的可见光仍可穿过电动学装置100，如表示弱电磁辐射的灰色箭头所示。
图6至图9描述了本发明的替代实施例，其中EK装置100既用作动态镜头盖又用作动态红外(IR)滤光器。通过这种双重功能，可不需要设置在镜头102与图像传感器108之间的IR滤光器124(因此在图6至图9中未对其进行描绘)。为了实现这种双重功能，可使用两种不同的颜料(在图6中标记为颜料A 128A和颜料B 128B)。颜料A(128A)可阻挡至少可见光范围内的电磁辐射，而颜料B(128B)可仅阻挡IR辐射。上述IR反射颜料可用于颜料B。
使用带相反电荷的两种颜料可允许两种颜料分别由图案化的第二电极118A/118B控制。例如，第二电极118A的外部环形部分可用于吸引外部压实沟槽110A中的颜料A(128A)，并且第二电极118B的内部中央部分可用于吸引内部压实沟槽110B中的颜料B(128B)。此外，电介质环117可存在于第二电极的部分118A与部分118B之间，以便将这些区域彼此电隔离。
如图6所示，当在禁用IR滤光器的完全透明模式下操作时，颜料A和B可分别聚集在压实沟槽110A和110B中。第二电极的两个区域118A/118B都可(用彼此相反的电压)通电以吸引压实沟槽110A/110B中的带电颜料。
当在启用IR滤光器的模式下操作时，颜料A可聚集在压实沟槽110A中，而颜料B可分散在载液114中以阻止IR辐射的传输，如图7所示。第二电极的外部部分118A可通电以吸引压实沟槽110A中的颜料A，而第二电极的内部部分118B可接地。
当在仅IR模式(或不透明模式)下操作时，颜料B可聚集在压实沟槽110B中，而颜料A分散在载液114中以便阻止可见光范围内的电磁辐射的传输，如图8所示。第二电极的内部部分118B可通电以吸引压实沟槽110B中的颜料B，而第二电极的外部部分118A可接地。
当在不透明模式下操作时，颜料A和B都可分散在载液114中以便阻止IR和可见光两个范围内的电磁辐射的传输，如图9所示。第二电极的内部部分和外部部分都可接地，使得两种带电颜料都不被吸引到聚集通道110A/110B。
图10A至图10B和图11至图13描述了具有环形相控阵列颜料泵的EK装置的替代实施例。环形相控阵列颜料泵包括图案化电极设计，其包括嵌套同心环以将带电颜料颗粒从载液的中心区域移向外部区域。这种EK装置适用于具有直径大于100微米、特别是直径为1-5mm(这是小型摄像机模块所特有的)的圆形光路的成像或其他光学系统。
图10A描绘了具有图案化第一电极112的EK装置100的透视图，第一电极112包括中心电极112a和围绕中心电极的多个同心环形环112b、112b、112c、112d、112e、112f和112g。中心电极和同心环形环可彼此电隔离并单独连接到一个或多个装置驱动器(图14中的元件204)。图案化第一电极可附接到第一基板104的底表面，并且类似于上述第一电极112由透明材料构成。第二电极(未描绘)可附接到第二基板120的顶表面。类似于上述第二电极118，第二电极可由透明材料构成。载液114可容纳在第一基板104与第二基板120之间的空间中。透明间隔珠130(例如，玻璃、PMMA等)可设置在第一基板104与第二基板120之间，以便在第一基板104与第二基板120之间保持限定间距。
在图10A中，图案化第一电极112a-112g和第二电极(未描绘)未通电(例如，在EK装置操作之前)，导致颜料128均匀地分散在载液114中。在图10B中，环形环112g(也称为“储存环”)保持在相对于接地的第二电极的恒定正电位(或与带电颜料的电位相反的恒定电位)，导致颜料128聚集在储物环112g附近。图10B示出了在透明状态下操作、从而允许电磁辐射穿过由颜料128包围的光路的EK装置100。应注意，储存环112g的宽度(即，指代环圈的外边界的半径减去环形中心开口的半径的差的宽度)可大于其他同心环形环的宽度。
为了促进颜料的横向运动，可向中心电极112a和同心环形环112b-112f中的每一个施加电波形。更具体地，控制器(图14中的元件208)可控制一个或多个装置驱动器(图14中的元件204)以向中心电极112a和同心环形环112b-112f中的每一个传送零电压、正电压或负电压。通过在一个或多个相邻环之间交替电压，可以多步骤顺序将颜料脉冲从中心电极112a稳定地向外拉向存储环112g，从而产生径向蠕动泵送作用。当一个颜料脉冲向外移动时，另一个脉冲可开始，并且随着每个向外脉冲，位于光路内的颜料体积被逐渐清除颜料。可向中心电极112a和同心环形环112b-112f施加相反顺序的电位以从存储环112g向中心电极112a抽吸颜料，以便达到不透明状态(未描绘)。
图11更详细地描述了电波形。为了便于参考，图11的左侧部分描绘了第一图案化电极的一部分，并且图11的右侧部分描绘了提供对传送到第一图案化电极的每个部分的相应波形的高级描述的表格。表格的每一列记录传送到第一图案化电极的每个部分的13步电位序列。例如，第一列描述在时间t0传送到中心电极112a的零电位、在时间t1传送到中心电极112a的负电位，等等。当然，序列中的步数是示例性的，并且在其他实施例中确切步数可变化。在图11的示例中，13步序列以三个“波纹”或“脉冲”清除第一图案化电极下方的区域。
首先，在时间t0，相对于彼此且相对于邻近第二基板120的第二电极(未描绘)，所有环形环和中心电极上都可存在零电位。在时间t1，可使存储环112g为正以吸引带负电的颜料。而且，在时间t1，可使中心电极112a为负，以从中心排斥带负电的颜料，并且可使相邻环形环112b为正，以吸引离开中心电极112a的颜料。时间t2处的下一步继续从中心排斥颜料，但使(先前被吸引到环形环112b的)颜料“滑”到环形环112c，此时使环形环112c为正且使环形环112b为负。接下来在时间t3，颜料继续在横向方向上径向向外移动，而中心电极112a被设置为零电位。由于零比环形环112b上的负电位更正，因此目前在环形环112d处尚未在向外脉冲中传输的一些剩余色素将聚集在中心电极112a处。在时间t4，此剩余颜料再次被中心电极112a上的负电位排斥并聚集在环形环112b处，所述环形环112b再次具有正电位，从而开始第二脉冲，所述第二脉冲将跟随朝向存储环112g的第一向外脉冲。到时间t13，所有三个脉冲都向外波动，随后是EK装置的空闲状态的零电位，并且最后在时间t14，只有存储环112g被激励，并且它将以前在中央区域中的基本上所有颜料保持在紧邻存储环112g的压缩环形区域中。
图12描绘了邻近成像组件101定位的图9的EK装置的透视图。EK装置100(也可称为光学调制膜)可包括分散在载液中的颜料、间隔珠和具有透明导电内表面的两个阻挡层，两个阻挡层之一被图案化，如图9所述。成像组件101可以是单片成像器装置，包括CMOS成像器IC、CCD成像器IC或完整的微型摄像机模块。第一图案化电极的电连接可电耦接到位于成像组件101外部或内部的控制器。
图13更详细地描绘了图9的图案化透明电极的顶视图。应理解，图13中描绘的五个“泵环”、存储环和中心电极并未按比例绘制。尤其应注意，为了清楚起见，连接迹线的宽度相对于环的宽度被放大。此外，应理解，泵环的数量(即，五)是示例性的，并且在实践中可采用更多或更少数量的泵环。
图14描绘了本发明各种实施例中可存在的部件的系统图200。EK装置206和动态IR滤光器210可由一个或多个装置驱动器204产生的电波形驱动。装置驱动器204进而可由电源202供电。控制器208可控制一个或多个装置驱动器204的操作以及从成像组件212的图像传感器214接收图像数据。
如从前面的讨论显而易见，本发明的方面涉及各种计算机系统和其上存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质的使用。图15提供了可表示本文讨论的任何计算系统(例如，控制器208)的系统300的示例。系统300的示例可包括智能电话、台式机、膝上型电脑、大型计算机、嵌入式系统等，或其一部分。应注意，各种计算机系统并非全都具有系统300的所有功能。例如，上面讨论的某些计算机系统可不包括显示器，因为显示功能可由通信地耦接到计算机系统的客户端计算机提供，或者显示功能可能不是必要的。这些细节对于本发明来说不是关键的。
系统300包括用于传达信息的总线302或其他通信机构，以及与总线302耦接以用于处理信息的处理器304。计算机系统300还包括主存储器306，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，其耦接到总线302以用于存储信息和供处理器304执行的指令。主存储器306还可用于在执行供处理器304执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统300还包括只读存储器(ROM)308或其他静态存储装置，其耦接到总线302以用于存储静态信息和用于处理器304的指令。提供存储装置310，例如硬盘、基于闪存的存储介质或处理器304可从中读取的其他存储介质，并将其耦接到总线302以用于存储信息和指令(例如，操作系统、应用程序等)。
计算机系统300可通过总线302耦接到显示器312，诸如平面显示器，以用于向计算机用户显示信息。输入装置314(诸如包括字母数字键和其他键的键盘)可耦接到总线302以用于向处理器304传达信息和命令选择。另一种类型的用户输入装置是用于向处理器304传达方向信息和命令选择以及控制显示器312上的光标移动的光标控制装置316，诸如鼠标、轨迹板或类似输入装置。其他用户接口装置(诸如麦克风、扬声器等)未详细示出，但可涉及用户输入的接收和/或输出的呈现。
本文所提及的过程可通过处理器304执行包含在主存储器306中的适当的计算机可读指令序列来实现。此类指令可从另一计算机可读介质(诸如存储装置310)读入主存储器306，并且包含在主存储器306中的指令序列的执行致使处理器304执行相关联动作。在替代实施例中，替代或结合处理器304及其相关联计算机软件指令，可使用硬连线电路或固件控制的处理单元来实现本发明。计算机可读指令可以任何计算机语言呈现。
一般而言，所有上述过程描述旨在涵盖按顺序执行以实现给定目的的任何系列的逻辑步骤，这是任何计算机可执行应用程序的标志。除非另外具体说明，否则应理解，在本发明的整个描述中，对诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“显示”、“接收”、“传输”等术语的使用是指适当编程的计算机系统(诸如计算机系统300或类似电子计算装置)的行为和过程，所述计算机系统将其寄存器和存储器中表示为物理量的数据操纵和转换成其存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。
计算机系统300还包括耦接到总线302的通信接口318。通信接口318可提供与计算机网络的双向数据通信信道，所述双向数据通信信道提供到上面讨论的各种计算机系统以及在它们之间的连接性。例如，通信接口318可以是局域网(LAN)卡以提供到兼容LAN的数据通信连接，兼容LAN本身通过一个或多个互联网服务提供商网络通信地耦接到互联网。此类通信路径的精确细节对于本发明来说不是关键的。重要的是计算机系统300可通过通信接口318发送和接收消息和数据，并以这种方式与可通过互联网访问的主机进行通信。应注意，系统300的部件可位于单个装置中或位于多个物理和/或地理上分布的装置中。
因此，已经描述了用于成像系统的电动学装置的应用。本发明的实施例包括：
实施例1：一种装置，其包括第一电动学(EK)装置，所述第一EK装置包括：第一电极；第二电极；电介质层，所述电介质层邻近所述第二电极设置；载液，所述载液设置在至少所述第一电极与所述电介质层之间；以及压实沟槽，所述压实沟槽被配置来在所述第一EK装置在第一操作状态下操作时容纳颜料，以及成像组件，所述成像组件邻近所述第一EK装置设置，所述成像组件包括：镜头；以及图像传感器；其中，在所述第一操作状态下，第一光路允许电磁辐射穿过所述第一电极的至少一部分、所述载液的至少一部分、所述电介质层的至少一部分和所述第二电极的至少一部分，之后到达所述成像组件的所述镜头，并且其中所述压实沟槽围绕所述第一光路，使得在所述第一操作状态下，所述颜料基本上位于所述压实沟槽中而不是位于所述第一光路中。
实施例2：如实施例1所述的装置，进一步包括邻近所述第一电极设置的第一基板；以及邻近所述第二电极设置的第二基板。
实施例3：如实施例1或2中任一项所述的装置，进一步包括设置在所述镜头与所述图像传感器之间的滤色器。
实施例4：如实施例1-33中任一项所述的装置，进一步包括设置在所述镜头与所述滤色器之间的动态红外(IR)滤光器，其中所述动态IR滤光器包括第二EK装置。
实施例5：如实施例1-4中任一项所述的装置，其中所述颜料包括被配置为吸收至少红外(IR)光谱中的电磁辐射的第一类型颜料和被配置为吸收至少可见光谱中的电磁辐射的第二类型颜料。
实施例6：实施例1-5中任一项的装置，其中(i)所述压实沟槽的横向截面被成形为环圈，(ii)所述镜头的横向截面被成形为圆，并且(iii)所述环圈的中心开口的直径等于所述圆的直径。
实施例7：一种移动装置，其包括：成像组件，所述成像组件具有镜头，所述镜头将光引导至成像传感器；以及电动学装置，所述电动学装置被装配为动态镜头盖，并且被配置来在所述动态镜头盖处于第一操作状态时允许电磁辐射穿过所述成像组件的所述镜头，并且在所述动态镜头盖处于第二操作状态时，防止电磁辐射到达所述成像组件的所述镜头，所述动态镜头盖能配置来在至少所述第一操作状态或所述第二操作状态下操作。
实施例8：如实施例7所述的移动装置，其中其中所述移动装置是手机、膝上型电脑、触摸板、监视器、网络摄像头或摄像机中的任一者。
实施例9：如实施例7或8中任一项所述的移动装置，其中所述动态镜头盖在处于所述第二操作状态时与所述移动装置包括在其内的外壳的颜色相同，或者所述动态镜头盖能配置为与所述外壳的颜色匹配。
实施例10：如实施例7-9中任一项所述的移动装置，其中除了所述第一操作状态和所述第二操作状态，所述动态镜头盖还能配置来在其他操作状态下操作。
实施例11：如实施例7-10中任一项所述的移动装置，其中所述电动学装置被配置来作为动态滤光器操作以过滤掉特定波长的光。
实施例12：如实施例7-11中任一项所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能配置来在所述成像组件记录图像时在所述第一操作状态下操作，并且在所有其他情况下在所述第二操作状态下操作。
实施例13：如实施例7-12中任一项所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能配置来根据通过所述移动装置的用户接口进行的手动控制来在所述第一操作状态或所述第二操作状态下操作。
实施例14：如实施例7-13中任一项所述的移动装置，其中当处于所述第二操作状态时，所述动态镜头盖能操作来阻挡90％或更多的可见光到达所述成像装置的所述镜头。
实施例15：如实施例7-14中任一项所述的移动装置，其中当处于所述第一操作状态时，所述动态镜头盖能操作来允许85％或更多的可见光到达所述成像装置的所述镜头。
实施例16：如实施例7-15中任一项所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能操作来在100-1000毫秒内从所述第一操作状态切换到所述第二操作状态或从所述第二操作状态切换到所述第一操作状态。
实施例17：如实施例7-16中任一项所述的移动装置，其中所述动态镜头盖被设定尺寸以便能操作来为直径在0.01mm至10mm之间的镜头尺寸阻挡光。
实施例18：如实施例7-17中任一项所述的移动装置，其中所述电动学装置包括：透明的第一基板和第二基板；以及围绕所述成像组件的所述镜头的压实沟槽，所述压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储颜料，所述颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内。
实施例19：如实施例7-18中任一项所述的移动装置，其中所述压实沟槽被成形为与图像传感器的轮廓匹配。
实施例20：如实施例7-18中任一项所述的移动装置，其中所述电动学装置包括透明的第一基板和第二基板；以及围绕所述成像组件的所述镜头的多个压实沟槽，每个相应压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储相应颜料，所述相应颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内。
实施例21：如实施例7-18中任一项所述的移动装置，其中所述电动学装置包括：透明的第一基本和第二基板；压实沟槽，所述压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储颜料，所述颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内；以及位于所述第一基板与所述第二基板之间的多个同心环形电极。
实施例22：一种操作移动装置的成像组件的方法，其包括：配置装配为用于所述成像装置的镜头的动态镜头盖的电动学装置，以使其在允许电磁辐射穿过所述成像组件的所述镜头到达成像传感器的第一操作状态下操作；并且随后配置所述电动学装置，以使其在第二操作状态下操作以防止电磁辐射到达所述成像组件的所述镜头。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
第一电动学(EK)装置，所述第一EK装置包括：
第一电极；
第二电极；
电介质层，所述电介质层邻近所述第二电极设置；
载液，所述载液设置在至少所述第一电极与所述电介质层之间；以及
压实沟槽，所述压实沟槽被配置来在所述第一EK装置在第一操作状态下操作时容纳颜料，以及
成像组件，所述成像组件邻近所述第一EK装置设置，所述成像组件包括：
镜头；以及
图像传感器；并且
其中，在所述第一操作状态下，第一光路允许电磁辐射穿过所述第一电极的至少一部分、所述载液的至少一部分、所述电介质层的至少一部分和所述第二电极的至少一部分，之后到达所述成像组件的所述镜头，并且
其中所述压实沟槽围绕所述第一光路，使得在所述第一操作状态下，所述颜料基本上位于所述压实沟槽中而不是位于所述第一光路中。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括邻近所述第一电极设置的第一基板；以及邻近所述第二电极设置的第二基板。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述镜头与所述图像传感器之间的滤色器。
4.如权利要求3所述的装置，进一步包括设置在所述镜头与所述滤色器之间的动态红外(IR)滤光器，其中所述动态IR滤光器包括第二EK装置。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述颜料包括被配置为吸收至少红外(IR)光谱中的电磁辐射的第一类型颜料和被配置为吸收至少可见光谱中的电磁辐射的第二类型颜料。
6.如权利要求1所述的装置，其中(i)所述压实沟槽的横向截面被成形为环圈，(ii)所述镜头的横向截面被成形为圆，并且(iii)所述环圈的中心开口的直径等于所述圆的直径。
7.一种移动装置，包括：成像组件，所述成像组件具有镜头，所述镜头将光引导至成像传感器；以及电动学装置，所述电动学装置被装配为动态镜头盖，并且被配置来在所述动态镜头盖处于第一操作状态时允许电磁辐射穿过所述成像组件的所述镜头，并且在所述动态镜头盖处于第二操作状态时，防止电磁辐射到达所述成像组件的所述镜头，所述动态镜头盖能配置来在至少所述第一操作状态或所述第二操作状态下操作。
8.如权利要求7所述的移动装置，其中所述移动装置是手机、膝上型电脑、触摸板、监视器、网络摄像头或摄像机中的一者。
9.如权利要求7所述的移动装置，其中所述动态镜头盖在处于所述第二操作状态时与所述移动装置包括在其内的外壳的颜色相同，或者所述动态镜头盖能配置为与外壳的颜色匹配。
10.如权利要求7所述的移动装置，其中除了所述第一操作状态和所述第二操作状态，所述动态镜头盖还能配置来在其他操作状态下操作。
11.如权利要求7所述的移动装置，其中所述电动学装置被配置来作为动态滤光器操作以过滤掉特定波长的光。
12.如权利要求7所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能配置来在所述成像组件记录图像时在所述第一操作状态下操作，并且在所有其他情况下在所述第二操作状态下操作。
13.如权利要求7所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能配置来根据通过所述移动装置的用户接口进行的手动控制来在所述第一操作状态或所述第二操作状态下操作。
14.如权利要求7所述的移动装置，其中当处于所述第二操作状态时，所述动态镜头盖能操作来阻挡90％或更多的可见光到达所述成像装置的所述镜头。
15.如权利要求7所述的移动装置，其中当处于所述第一操作状态时，所述动态镜头盖能操作来允许85％或更多的可见光到达所述成像装置的所述镜头。
16.如权利要求7所述的移动装置，其中所述动态镜头盖能操作来在100-1000毫秒内从所述第一操作状态切换到所述第二操作状态或从所述第二操作状态切换到所述第一操作状态。
17.如权利要求7所述的移动装置，其中所述动态镜头盖被设定尺寸以便能操作来为直径在0.01mm至10mm之间的镜头尺寸阻挡光。
18.如权利要求7所述的移动装置，其中所述电动学装置包括：透明的第一基板和第二基板，以及(a)围绕所述成像组件的所述镜头的压实沟槽，所述压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储颜料，所述颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内；(b)围绕所述成像组件的所述镜头的多个压实沟槽，每个相应压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储相应颜料，所述相应颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内；或(c)压实沟槽以及位于所述第一基板与所述第二基板之间的多个同心环形电极，所述压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储颜料，所述颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内。
19.如权利要求7所述的移动装置，其中所述电动学装置包括：透明的第一基板和第二基板；围绕所述成像组件的所述镜头的压实沟槽，所述压实沟槽用于在所述动态镜头盖处于所述第一操作状态时存储颜料，所述颜料悬浮在位于所述第一基板与所述第二基板之间的载液内，其中所述压实沟槽被成形为与所述图像传感器的轮廓匹配。
20.一种操作移动装置的成像组件的方法，其包括：配置装配为用于所述成像装置的镜头的动态镜头盖的电动学装置，以使其在允许电磁辐射穿过所述成像组件的所述镜头到达成像传感器的第一操作状态下操作；并且随后配置所述电动学装置，以使其在第二操作状态下操作以防止电磁辐射到达所述成像组件的所述镜头。
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