TWI585468B - 光學元件及產生行動透鏡總成之方法 - Google Patents

Description

光學元件及產生行動透鏡總成之方法 [相關申請案]

申請者主張2014年2月21日申請之先前同在申請中的臨時申請案第61/943,151號之權利，該申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。

揭示與具有光電可變孔徑之光學元件有關之實施例。更特定而言，揭示與用於攝影機中之光電可變孔徑透鏡有關之實施例。

攝影機模組已併入於多種消費型電子裝置中，包括智慧型電話、行動音訊播放器、個人數位助理及攜帶型電腦與桌上型電腦。典型攝影機模組包括用於收集來自成像場景之光及使光透射至影像感測器的光學系統。光學系統大體上包括與一孔徑相關聯之至少一透鏡。透鏡收集及透射光。孔徑限制由透鏡收集及透射之光，且因此被稱為光闌孔徑，或替代地被稱為入射光瞳孔徑。與透鏡焦距組合之光闌孔徑的有效直徑判定透鏡之「F數」。具有較低F數之透鏡與具有較大F數之透鏡相比而言產生更亮影像且，因此，減少低光場景中之影像雜訊。然而，隨著F數減小，透鏡景深減小且，因此，透鏡像差增加。因此，存在最佳光闌孔徑直徑(取決於透鏡及被成像之場景)，以最小化影像雜訊並最大化影像解析度。

在大多數攜帶型消費型電子裝置中，最小化裝置剖面為重要設 計目標。因此，裝置剖面要求大體上禁止使用虹彩光闌作為可變光闌孔徑。因此，產品設計常常旨在藉由將光學系統中之孔徑直徑固定用於特定縮放因子來最小化裝置剖面(稱為z高度)。自設計及製造觀點而言，此設計選擇在不會顯著地影響可達成之解析度的情況下最小化F數。作為此設計範例之結果，使用者不能夠調整及最佳化F數以用於行動應用中之特定場景。

揭示具有光電可變孔徑(特定言之，用於攜帶型消費型電子裝置應用中)之光學元件。在一實施例中，提供一種具有一前透鏡、一後透鏡及一光電孔隙之光學元件。該後透鏡可沿一光軸與該前透鏡對準且該光電孔隙可耦接(例如，接合、附接、固定或以其他方式緊固)至該前透鏡或該後透鏡中之至少一者。在一實施例中，該前透鏡附接至該光電孔隙且該光電孔隙介於該前透鏡與該後透鏡之間。

該光電孔隙可包括與一基板耦接之一電致變色元件。舉例而言，該光電孔隙可包括沿該光軸與該前透鏡及該後透鏡對準之一可變光瞳。該光電孔隙之該電致變色元件可包括一液體、一結晶材料或一非結晶材料中之至少一者。

在一實施例中，該前透鏡或該後透鏡中之至少一者包括複數個透鏡層。舉例而言，該複數個透鏡層可由具有不同光學性質之複數個樹脂形成且該等樹脂中之至少一者可藉由紫外線輻射而固化。該前透鏡及該後透鏡可組合以形成一消色差透鏡。

該光學元件可包括其他組件。舉例而言，在一實施例中，該光學元件可包括介於該前透鏡與該後透鏡之間的一光電濾光片。另外，該光學元件可包括該基板上之一電接點，且該電接點可自該前透鏡及該後透鏡曝露。

在一實施例中，提供一種生產一行動透鏡總成之方法。該方法 包括將一前透鏡附接至一光電孔隙之一前表面。該光電孔隙可包括與一基板耦接之一電致變色元件。該方法亦可包括將一後透鏡附接至該光電孔隙之一後表面以形成一可變孔徑透鏡。該附接可包括沿一光軸對準該前透鏡、該後透鏡及該光電孔隙。該附接可進一步包括將該前透鏡或該後透鏡中之至少一者模製於該光電孔隙之正上方。舉例而言，該模製可包括引入處於一未經固化狀態之一透鏡樹脂及將該透鏡樹脂固化成一經固化狀態。該方法可進一步包括組合該可變孔徑透鏡與一透鏡堆疊以形成一行動透鏡總成，從而形成一混合系統。該透鏡堆疊可包括一或多個像差校正透鏡。

在一實施例中，該方法可包括將一第一樹脂模製成一第一透鏡層及將一第二樹脂包覆模製成在該外部透鏡層之上的一第二透鏡層以形成該前透鏡。該第一樹脂及該第二樹脂可具有不同光學性質。在一實施例中，可將一膜沈積於該前表面與該前透鏡或該後透鏡中之至少一者之間。此外，該方法可包括將一第三樹脂模製成該後透鏡。該第一樹脂、該第二樹脂或該第三樹脂中之至少一者可經組態以藉由紫外線輻射而固化。

100‧‧‧攜帶型消費型電子裝置

102‧‧‧攝影機模組

200‧‧‧行動透鏡總成

202‧‧‧雙合透鏡

204‧‧‧透鏡堆疊

206‧‧‧紅外線濾光片

208‧‧‧影像感測器

210‧‧‧光軸

212‧‧‧外部窗

214‧‧‧透鏡一

216‧‧‧透鏡二

218‧‧‧透鏡三

220‧‧‧透鏡四

222‧‧‧透鏡五

230‧‧‧影像射線

300‧‧‧光電孔隙

500‧‧‧可變孔徑透鏡

502‧‧‧前透鏡

504‧‧‧後透鏡

506‧‧‧電致變色元件

508‧‧‧基板

510‧‧‧前表面

512‧‧‧後表面

513‧‧‧光瞳

514‧‧‧外部透鏡層

516‧‧‧內部透鏡層

706‧‧‧曝光控制器

708‧‧‧快門開關器

710‧‧‧影像儲存器

712‧‧‧較高層攝影機功能

714‧‧‧驅動電路

802‧‧‧前透明導體

804‧‧‧離子源

806‧‧‧離子傳導層

808‧‧‧有效電致變色層

810‧‧‧後透明導體

812‧‧‧電接點

1000‧‧‧外層樹脂

1002‧‧‧外層凹口

1004‧‧‧下型模具

1100‧‧‧膜

1200‧‧‧上型模具

1202‧‧‧外層突起

1300‧‧‧內層樹脂

1302‧‧‧上型模具

1601‧‧‧下型模具

1900‧‧‧晶圓

2300‧‧‧上型模具

圖1為具有攝影機模組之攜帶型消費型電子裝置的圖解視圖。

圖2為行動透鏡總成之側視圖。

圖3為在雙合透鏡(doublet)前方具有光電孔隙之行動透鏡總成的示意圖。

圖4為在雙合透鏡之第一透鏡元件後方具有光電孔隙之行動透鏡總成的示意圖。

圖5為根據實施例之可變孔徑透鏡的橫截面圖。

圖6為根據實施例之具有可變孔徑透鏡之行動透鏡總成的側視圖。

圖7為根據實施例的包括具有可變孔徑透鏡之攝影機模組之攝影機相關元件的示意圖。

圖8為根據實施例之光電孔隙的橫截面圖。

圖9為根據實施例之生產行動透鏡總成之方法的流程圖。

圖10至圖17為說明根據實施例之形成可變孔徑透鏡之操作的圖解視圖。

圖18為根據實施例之生產行動透鏡總成之方法的流程圖。

圖19至圖23為說明根據實施例之形成可變孔徑透鏡之操作的圖解視圖。

實施例描述具有光電可變孔徑(特定言之，用於攜帶型消費型電子裝置應用中)之光學元件。然而，雖然特定關於行動電子裝置內之整合描述一些實施例，但實施例並不受如此限制且某些實施例亦可適用於其他用途。舉例而言，具有光電可變孔徑之光學元件可併入至保持處於固定位置處的攝影機模組(例如，交通攝影機)中，或用於相對靜止應用(例如，作為多媒體光碟播放器中之透鏡)。

在各種實施例中，參看諸圖進行描述。然而，可在無此等特定細節中之一或多者的情況下或結合其他已知方法及組態實踐某些實施例。在以下描述中，闡述諸如特定組態、尺寸及製程之眾多特定細節，以便提供對實施例之透徹理解。在其他情況下，未特定詳細描述熟知製程及製造技術，以便不會不必要地混淆描述。貫穿本說明書的對「一實施例(one embodiment、an embodiment)」或其類似者之參考意謂所描述之特定特徵、結構、組態或特性包括於至少一實施例中。因此，貫穿本說明書在各處出現之片語「一實施例(one embodiment、an embodiment)」或其類似者未必指同一實施例。此外，可在一或多個實施例中以任何合適之方式組合特定特徵、結構、組態或特性。

在一態樣中，攝影機模組併有可變孔徑透鏡，以使得使用者可在不會顯著增加光學系統所需之空間的情況下使透鏡F數變化。在一實施例中，可變孔徑透鏡包括包夾於前透鏡與後透鏡之間的光電孔隙。此外，前透鏡或後透鏡可包括多層構造，從而允許可變孔徑透鏡在不增加z高度之情況下替換消色差雙合透鏡。該多個層可(例如)為球面及非球面輪廓以及具有不同光學性質。

在一態樣中，攝影機模組併有可變孔徑透鏡，以使得使用者可在不會降級系統光學器件之情況下使透鏡F數變化。在一實施例中，可變孔徑透鏡併有產生消色差雙合透鏡之功能性的具有不同光學性質之多個透鏡層。此外，可變孔徑透鏡包括在光學系統中之最佳化位置中介於透鏡層之間的光電孔隙，以使得避免漸暈。此外，可變孔徑透鏡組件可沿光軸相對於彼此固定，以使得可變孔徑透鏡在整個使用中保持光學對準。

參看圖1，展示具有攝影機模組之攜帶型消費型電子裝置的圖解視圖。攜帶型消費型電子裝置100(例如，智慧型電話)係由使用者固持。如上文所提及，攜帶型消費型電子裝置100可為另一(未必攜帶型)裝置。在一實施例中，攜帶型消費型電子裝置100包括併有行動透鏡總成之整合攝影機模組102。

參看圖2，展示行動透鏡總成之側視圖。行動透鏡總成200可被視為具有具固定孔徑之攝影機模組102的典型攜帶型消費型電子裝置100。行動透鏡總成200可併有雙合透鏡202及透鏡堆疊204。一或多個濾光片(諸如，紅外線濾光片206)亦可與行動透鏡總成200對準以反射或阻擋使用者不希望透射至影像感測器208的某些波長之光。因此，行動透鏡總成200可包括在外部窗212與影像感測器208之間沿光軸210對準的眾多透鏡、濾光片及其他光學組件。外部窗212可(例如)為與行動裝置外殼實質上共面定位之透明玻璃或聚合物窗。

行動透鏡總成200之各種光學組件可成對或分組以達成各種光學功能性。舉例而言，雙合透鏡202可充當消色差透鏡以限制色像差之效應。更具體言之，雙合透鏡202可為具有透鏡一214及透鏡二216之消色差雙合透鏡202。透鏡一214可為正型元件且透鏡二216可為負型元件。可形成並安裝透鏡，以便藉由透鏡二216之色像差均衡透鏡一214之色像差。更具體言之，可使透鏡一214及透鏡二216之形狀及材料變化以彼此補充並達成所要色像差校正。

在一實施例中，透鏡堆疊204起作用以限制單色像差之效應。更具體言之，透鏡堆疊204可包括透鏡三218、透鏡四220及透鏡五222，該等透鏡中之每一者經形成並安裝以校正由該等透鏡之幾何形狀造成的光學像差。混合透鏡之數目及形狀係作為實例展示，且可使用透鏡之其他數目或形狀來校正目標光學像差(諸如，球面像差)。

仍參看圖2，在一實施例中，複數個影像射線230係自場景反射或發出並透射穿過外部窗212、行動透鏡總成200及紅外線濾光片206至影像感測器208。藉由影像射線230進行的對影像感測器208之相對照明可取決於孔隙之位置及影像射線230相對於光軸210之入射角(亦即，物角)兩者。舉例而言，隨著孔隙與透鏡一214之間的距離增加或隨著物角增加，影像感測器208之相對照明減少。相對照明之此下降指示漸暈，漸暈現象為大體上不合需要的現象，當將可變孔徑併入至光學系統中時，所述現象為重要的考慮因素。因此，沿光學路徑併有可變孔徑可能需要定位可變孔徑以限制漸暈，以及z高度。

已建議在成像系統中併有可變孔徑以改良聚焦及景深。存在實現此可變孔徑之技術(諸如，人造肌肉或光電孔隙)。光電孔隙可包括(例如)電致變色介質以在來自場景之光通過孔隙時使光衰減。可基於施加至光電孔隙組件之電壓而使光闌孔徑直徑變化。然而，此等解決方案遭受整合問題。

參看圖3，展示在雙合透鏡前方具有光電孔隙之行動透鏡總成的示意圖。在雙合透鏡202前方引入光電孔隙300(諸如，當光電孔隙安裝於外部窗212上時)導致若干折衷。首先，由於光電孔隙300必須與透鏡一214隔開，因此影像感測器208之相對照明(亦即，漸暈)得以增加。為了減輕此漸暈，可增加雙合透鏡202透鏡之半徑。然而，透鏡厚度之此增加以及光電孔隙300需要其自身的平面的事實導致系統z高度之整體增加。此外，在給定系統光學器件之間的間距之情況下，光電孔隙300與雙合透鏡202透鏡沿光軸210之對準可能難以完美，且因此，整體透鏡效能可能被降級。最後，在利用自動聚焦之光學系統中，相對於焦點改變F數之複雜性使得整體系統管理難以達成。

參看圖4，展示在雙合透鏡之第一透鏡元件後方具有光電孔隙之行動透鏡總成的示意圖。在透鏡一214後方引入光電孔隙300導致與關於圖3論述之彼等折衷類似的折衷。舉例而言，將光電孔隙300置放於雙合透鏡202透鏡之間需要透鏡一214與透鏡二216分離增加，從而導致增加之z高度。另外，沿光軸210的在透鏡一214與透鏡二216之間的對準對於整體透鏡效能而言係至關重要的，且因此，由於光電孔隙300在雙合透鏡202透鏡之間的置放可促成未對準，因此可導致影像降級。

參看圖5，根據實施例展示可變孔徑透鏡的橫截面圖。在一實施例中，可變孔徑透鏡500可包括光電孔隙300及整合成單一光學元件之一或多個透鏡。舉例而言，光電孔隙300可位於前透鏡502與後透鏡504之間。因此，在一實施例中，可變孔徑透鏡500替換圖3及圖4之行動透鏡總成200中的雙合透鏡202及光電孔隙300。

在一實施例中，光電孔隙300包括基板508上之電致變色元件506。光電孔隙300有效地提供寬度或大小在電學上可變之光瞳。當已在電學上將光瞳控制成小或窄開口時，高度準直之影像射線230朝向 影像感測器208進入。與此對比，當光瞳經組態成大或寬開口時，未經準直射線朝向影像感測器208進入。如先前論述，光瞳大小控制光闌孔徑，且因此，影響影像品質。下文描述光電孔隙300之各種實施例，但在至少一實施例中，光電孔隙300包括電致變色元件506上之前表面510及基板508上之後表面512。

儘管圖5中未顯而易見，但電致變色元件506可包括進行組合以產生電學上可變之光瞳513之多個組成層。舉例而言，離子源、離子傳導層及有效電致變色層可配置於基板508與電連接至可變電壓源之一或多個透明導體之間，如下文進一步描述。藉由使供應至透明導體之電壓變化，可使有效電致變色層之有效直徑變化以提供所要光瞳513大小。

基板508可為具有適合於本申請案之結構及光學特性的任何材料。更具體言之，基板508可為充分硬質的以支撐電致變色元件506。此外，基板508可為充分透明的以准許光自前透鏡502穿過電致變色元件506向前朝向後透鏡504透射。因此，基板508材料候選者可包括玻璃、藍寶石或聚碳酸酯，僅舉例而言。因此，基板508可包括硬質透明膜或具有一或多個平坦表面之圓柱形物件。在一實施例中，基板508之直徑或最大尺寸大於前透鏡502或後透鏡504之直徑，以使得光電孔隙300之邊緣側向地延伸超出前透鏡502及/或後透鏡504之邊緣。

在一實施例中，前透鏡502及/或後透鏡504可包括多層結構。舉例而言，前透鏡502可包括外部透鏡層514及內部透鏡層516。該等層可具有層狀結構。該多個層可經塑形以達成所要光學特性，例如色像差校正或聚焦性質。作為實例，外部透鏡層514可包括接近光軸210之凸面且內部透鏡層516可在相同區中包括嚙合凹面。此外，該多個層中之每一者(例如，外部透鏡層514及內部透鏡層516)可由相同或不同材料形成且彼等材料可包括相同或不同光學特性(例如，折射率)。因 此，外部透鏡層514與內部透鏡層516之互補幾何形狀及光學性質可形成提供雙合透鏡透鏡之正型元件(如透鏡一214)的複合透鏡結構。

在一實施例中，前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504可沿光軸210對準。更具體言之，前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504中之每一者之光軸210可沿光軸210共軸配置。由於前透鏡502、後透鏡504及光電孔隙300可相對於彼此固定，因此可維持此共軸配置而無關於系統移動。此外，由於前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504之界接表面可分別在前表面510及後表面512處相對於彼此以共面方式固定，因此可維持可變孔徑透鏡500組件之間的角度對準而無關於系統移動。因此，可變孔徑透鏡500組件之間的光學對準一旦經設定便可在整個系統使用中保持穩定。

可在本發明之範疇內以眾多方式建構可變孔徑透鏡500。在一實施例中，可分別形成前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504中之每一者且接著使用熱或黏著劑結合製程將其彼此對準並整合。在另一實施例中，可經由包括複數個包覆模製或複製步驟之單一製程形成可變孔徑透鏡500，在包覆模製或複製步驟中，形成前透鏡502，在前透鏡502上沈積光電孔隙300，且在光電孔隙300之上形成後透鏡504。可直接執行在光電孔隙上模製透鏡之操作，亦即，可在光電孔隙之表面之上引入未經固化之樹脂並使其固化至固化狀態，以便形成具有光電孔隙及透鏡之整合體。在一替代實施例中，可使用模製與結合步驟之混合製程。在其他實施例中，可使用壓入配合、機械扣件或其他已知加固技術來實體地連接可變孔徑透鏡500組件。下文關於圖9至圖23更詳細地描述此等製程之實例。因此，應瞭解，可根據眾多方法製造可變孔徑透鏡500。

參看圖6，根據實施例展示具有可變孔徑透鏡之行動透鏡總成之側視圖。可變孔徑透鏡500可替換行動透鏡總成200中之雙合透鏡 202。亦即，由於多層結構形狀及光學性質，前透鏡502可有效地替換行動透鏡總成200中之透鏡一214之功能。舉例而言，具有一或多個層之前透鏡502可提供正型元件。類似地，後透鏡504之形狀及光學性質可使得後透鏡504可有效地替換上文所描述的行動透鏡總成200中之透鏡二216的功能。舉例而言，後透鏡504可提供負型元件。可使可變孔徑透鏡500之每一透鏡以及每一透鏡中的每一層之幾何形狀及光學性質變化以彼此補充並達成所要色像差校正。此外，在給定可變孔徑透鏡500組件彼此配對並保持穩固地對準之情況下，光電孔隙300之整合並不需要前透鏡502與後透鏡504之間的額外實體分離或引入對準不穩定性。因此，可變孔徑透鏡500可用於行動透鏡總成200中，而不會明顯地增加裝置z高度或降級光學系統效能。

參看圖7，根據實施例展示包括具有可變孔徑透鏡之攝影機模組之攝影機相關元件的示意圖。在一實施例中，攜帶型消費型電子裝置100包括具有與影像感測器208軸向對準之行動透鏡總成200的攝影機模組102。在一實施例中，行動透鏡總成200包括可變孔徑透鏡500，可變孔徑透鏡500包括彼此實體地連接及軸向對準之前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504。可變孔徑透鏡500及透鏡堆疊204以及可變孔徑透鏡500及透鏡堆疊204之每一子組件或子元件可沿光軸210光學對準。然而，在一些實施例中，並非沿直線實體地定位每一光學元件，而是可使用一或多個鏡面或光學偏轉器來允許光學元件中之一或多者以非線性方式實體地配置。儘管如此，在給定影像射線230可自場景沿光軸210傳播穿過此等光學元件及鏡面之情況下，可變孔徑透鏡500及透鏡堆疊204可被視為在任何狀況下沿光軸210光學對準。

儘管至此之論述主要集中於行動透鏡總成200校正色度及單色像差之功能，但應瞭解，各種透鏡最終起作用以將來自場景之影像射線230聚焦至影像感測器208上。更具體言之，行動透鏡總成200之某一 部分可包括固定焦點光學子系統或實施自動聚焦機制之可變焦點子系統。亦可能存在作為行動透鏡總成200之一部分的光學變焦機構。因此，前透鏡502、後透鏡504或透鏡堆疊204之各種透鏡中的一或多者起作用以用於在影像感測器208之有效像素陣列部分上產生光學影像。因此，影像感測器208可為能夠俘獲經聚焦之光學影像的任何習知固態成像感測器，諸如互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器晶片。

影像俘獲可受與影像感測器208介接之曝光控制器706及用以調整行動透鏡總成200之各種機構影響。影像感測器208可自曝光控制器706接收用於判定用於拍照之曝光量的某些參數。感測器參數可包括像素積分時間，其可由曝光控制器706根據考慮各種輸入變數(例如，場景照明之位準及閃光燈或頻閃燈照明之可用性)的任何合適之曝光控制演算法來設定。曝光控制器706可自動地執行演算法以判定適當曝光設定且接著回應於快門開關器708之致動而發信給影像感測器208以更新其參數。曝光控制器706可連同所儲存之參數選項一起實施為程式化處理器或完全固線式邏輯狀態機。在一實施例中，曝光控制器706設定可用以驅動機構以控制光學變焦透鏡或自動聚焦機構的透鏡位置之參數。

一旦影像感測器208在所選曝光設定下俘獲到表示影像射線230之數位影像，便可將數位影像傳送至影像儲存器710。影像儲存器710可為固態揮發性或非揮發性記憶體。可存取儲存於影像儲存器710中之數位影像以用於供較高層攝影機功能712進行進一步處理及分析。此處理可產生(作為實例)呈JPEG格式之壓縮影像檔案或呈MPEG格式之壓縮視訊檔案。

在一實施例中，驅動電路714控制光電孔隙300之有效光瞳大小。驅動電路714可自曝光控制器706接收控制信號或命令，其表示所 要光瞳大小。回應於此命令，驅動電路714可輸出適當驅動電壓至可變孔徑透鏡500中之光電孔隙300上的電接點，以便產生所要光闌孔徑以用於拍攝之影像。

除上文所描述的功能性之外，攜帶型消費型電子裝置100亦可包括由未展示之組件實施的眾多其他功能。舉例而言，攜帶型消費型電子裝置100可包括通信網路介面、顯示螢幕、觸控式螢幕、鍵盤或音訊轉換器，僅舉例而言。因此，上文所描述之攜帶型消費型電子裝置100之系統組態並非限制性的。

參看圖8，根據實施例展示光電孔隙之橫截面圖。應瞭解，圖8表示光電孔隙300之實施例，但存在可整合於可變孔徑透鏡500中的電學上可變孔徑之許多不同實施例，包括固態及液態光電孔隙300兩者。此等實施例中之若干者描述於2014年1月2日申請之題為「光電孔徑裝置(Electro-Optic Aperture Device)」的美國專利申請案第14/146,259號中，該申請案以引用之方式併入本文中。預期屬於本發明之範疇內的光電孔隙之範圍包括經陽極化、連續可變或離散可變的光電孔隙。因此，孔隙可由置放於基板508之任何及全部表面上之電致變色層的多個離散台階形成。一個此實施例之一般描述如下。

光電孔隙300可具有包括基板508上之電致變色元件506的堆疊。電致變色元件506可包括：前透明導體802、離子源804、離子傳導層806、有效電致變色層808及後透明導體810。每一堆疊元件可與鄰近堆疊元件實體接觸。在一實施例中，離子源804可藉由離子傳導層806與有效電致變色層808完全分離。離子源804層可儲存合適之離子(例如，鋰離子)以在於前透明導體802與後透明導體810之間產生充分電荷場時啟動電致變色層808。因此，離子傳導層806可允許由離子源804產生之離子朝向有效電致變色層808透射並進入有效電致變色層808中。

後透明導體810可直接形成於基板508上。光電孔隙300之其他元件可順序地形成於後透明導體810之上。在其他實施例中，第二基板(圖中未示)可位於前透明導體802上方，且在一些狀況下，前透明導體802可直接形成於第二基板上。在再其他實施例中，諸如在液態光電孔隙中，第二基板可為蓋玻片(諸如，薄玻璃層)，其保持液態電致變色材料。

透明導體可包括形成為薄層的氧化銦錫層或其他透明導電材料層。透明導體可提供導電路徑以供將來自驅動電路714之電荷施加至離子源804同時允許影像射線230自由通過。因此，前透明導體802及後透明導體810可與各別電接點812電連接。同樣，電接點812中之每一者可與驅動電路714電連接，驅動電路714可提供適當輸入電荷。

在一實施例中，電接點812可形成於前表面510、後表面512或光電孔隙300之側壁上。舉例而言，可在各別透明導體802、810上濺鍍、印刷、焊接或以其他方式沈積電接點812。替代地，可在基板508上形成電接點812且可將適當電連接(例如，導線或介層孔)佈線至對應透明導體802、810。此外，可以可接近方式定位電接點812。舉例而言，在一實施例中，電接點812可位於光電孔隙300上，以使得其可可見地曝露或至少不被前透鏡502、後透鏡504或可變孔徑透鏡500之任何其他膜或塗層覆蓋

在一實施例中，有效電致變色層808自外邊緣朝向光軸210逐漸變窄。換言之，有效電致變色層808之厚度可以逐漸方式或台階狀方式自外邊緣朝向光軸210減小。因此，有效電致變色層808可在光軸210處具有基本上為零之厚度。在操作中，有效電致變色層808之逐漸變窄剖面在無電壓自驅動電路714施加時產生具最大大小之孔隙開口，但隨著驅動電路714增加透明導體中之電荷，逐漸變窄層將使得孔隙開口直徑朝向最小值逐漸減小。因此，可藉由增加及減少由驅動 電路714供應至透明導體802、810之電荷而使光電孔隙300之光闌孔徑可逆地變化。在一實施例中，啟動電壓可介於零伏特與2伏特之間。此啟動電壓可(例如)導致在有效電致變色層808之外邊緣處的約2伏特至與有效電致變色層808之孔隙直徑一致的位置處的零伏特之間的逐漸變化電壓。

在其他實施例中，光電孔隙300可包括經獨立地驅動以達成不同效應之複數個經堆疊電致變色元件506。舉例而言，前電致變色元件506可由第一驅動電路714驅動且第二電致變色元件(圖中未示)可由第二驅動電路(圖中未示)驅動。以此方式，可整體地控制光電孔隙300以使其充當展現來自成像場景的跨越所關注之全部可見色彩或波長之光的強度之實質上均勻減少的中性密度濾光片。在其他應用中，可控制光電孔隙300以提供偏光偵測。因此，可在本發明之範疇內使光電孔隙300變化以提供超出光闌孔徑控制之光學效應。

參看圖9，根據實施例展示生產行動透鏡總成之方法的流程圖。下文特定參看圖10至圖17描述圖9之操作，圖10至圖17提供根據實施例的說明形成可變孔徑透鏡500之操作之圖解視圖。

在操作900處，可在模製製程中形成外部透鏡層514。參看圖10，可將外層樹脂1000注入、傾入或以其他方式裝載至形成於第一下型模具(mold drag)1004中之一或多個外層凹口1002中。可將外層樹脂1000以液體形式引入至第一下型模具1004中。外層凹口1002可具有對應於外部透鏡層514之所要形狀的曲率。舉例而言，外層凹口1002可具有球面輪廓。外層凹口1002之修整可為重要的以達成可接受之透鏡修整，且因此，可使用工具機械加工或放電加工製程繼之以化學或電解拋光製程在第一下型模具1004中形成外層凹口1002。替代地，可在透鏡形成之後(例如)藉由蒸氣拋光改變透鏡表面修整。

參看圖11，可視情況將膜置放於外層樹脂1000之上。膜1100可為 可撓性的且在外層樹脂1000與隨後添加之透鏡樹脂之間提供透明障壁以避免在透鏡固化之前混合樹脂。膜1100可為任何材料及大小，其提供充分透明性及可撓性以免干擾外部透鏡層514及內部透鏡層516之功能及形成。作為實例，膜1100可為具有約200μm厚度之聚碳酸酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚酯或聚胺基甲酸酯。

在一實施例中，膜1100可包括為經固化之透鏡提供某些光學特性之光學性質。舉例而言，膜1100可包括包括抗反射及/或紅外線濾光片性質之材料。因此，可有效地重新定位行動透鏡總成200中之紅外線濾光片206以與前透鏡502重合。

參看圖12，可使第一上型模具(rmold cope)1200朝向第一下型模具1004靠攏以將外層樹脂1000擠壓成外部透鏡層514之所要形狀。更具體言之，第一上型模具1200之外層突起1202可靠近第一下型模具1004之外層凹口1002，從而形成具有外部透鏡層514之形狀的空腔。舉例而言，該空腔可展現大體上球面外部曲率及具有接近光軸210之凸面的內部曲率，或另一非球面輪廓。

在將外層樹脂1000擠壓於外層突起1202與外層凹口1002之間的空腔內之後，可提取截留在外層樹脂內之任何殘餘包含物。舉例而言，可維持填充樹脂之第一下型模具1004處於真空下歷時足以允許被截留氣泡逸出之時間段。接著可使外層樹脂1000固化以形成前透鏡502之外部透鏡層514。

在操作902處，可在包覆模製或複製製程中在經固化之外部透鏡層514之上形成內部透鏡層516。參看圖13，可將內層樹脂1300注入或傾入於仍位於第一下型模具1004內的經固化之外部透鏡層514之上。如上文所描述，外層樹脂1000及內層樹脂1300可為不同樹脂及/或可具有不同光學性質。舉例而言，外層樹脂可包括聚碳酸酯且內層樹脂可包括聚苯乙烯。替代地，外層樹脂及內層樹脂兩者可包括聚碳酸 酯，然而，包括於樹脂中之聚碳酸酯可具有不同光學性質，例如折射率。

在一實施例中，可使具有大體上平坦下表面之第二上型模具1302朝向第一下型模具1004靠攏以相對於第一下型模具1004擴展並擠壓內層樹脂1300。如上文，可將內層樹脂1300置放於真空下並使其固化以使得經固化之樹脂形成內部透鏡層516形狀，例如，具有接近光軸210之凹面。參看圖14，在使內層樹脂1300固化及移除第二上型模具1302之後，可整體地形成前透鏡502且前透鏡502包括外部透鏡層514、內部透鏡層516及視情況包括膜1100。

在操作904處，可將前透鏡502結合至光電孔隙300。舉例而言，參看圖15，可拾取並置放光電孔隙300以使得前表面510接觸內部透鏡層516。在置放之前，可將黏著劑添加至光電孔隙300或內部透鏡層516以形成組件之間的化學結合。黏著層可包括固化以形成具有約5至150μm厚度之實質上透明薄層的輻射活化或熱固性黏著劑。替代地，可將接觸組件加熱以在其間形成熱結合，或以其他方式附接、接合、固定、緊固或加固該等接觸組件。

在一替代實施例中，可在將前透鏡502結合至光電孔隙300之前分離前透鏡502。舉例而言，可將第一下型模具1004中所展示之複數個前透鏡502在自第一下型模具1004移除之前或之後彼此分離。可使用遮罩藉由雷射切割(例如，準分子雷射切割)或任何其他已知技術形成分離。在將前透鏡502分離之後，可使用黏著劑(例如，紫外線輻射、熱或以化學方式活化之黏著劑)將其結合至光電孔隙300。

在操作906處，可使用與用於形成前透鏡502之方法類似之方法形成後透鏡504。參看圖16，第二下型模具1601可包括在上表面中具有後透鏡504之形狀的一或多個凹口。因此，可藉由以下操作在第二下型模具1601中形成後透鏡504：將適當樹脂傾入或注入至凹口中， 視情況使樹脂平坦化及將樹脂置放於真空下，及接著使後透鏡504固化成所要最終形式。在一實施例中，在固化之前並未(例如)藉由另一上型模具使後透鏡504平坦化，且在此狀況下，可藉由在固化之前填充第二下型模具1601中之凹口以包括凸彎月面而適應樹脂材料之收縮。彎月面可在固化之後收縮成平坦化表面。後透鏡504可由與外層樹脂1000及內部層樹脂1300相同或不同之後透鏡504樹脂形成。因此，前透鏡502及後透鏡504可包括不同折射率及/或與預期透鏡設計一致之其他材料或光學性質。

在操作908處，可將後透鏡504結合至光電孔隙300之後表面512以形成可變孔徑透鏡500。參看圖17，在一實施例中，可使具有經固化之後透鏡504之第二下型模具1601朝向第一下型模具1004靠攏以使後透鏡504與光電孔隙300之後表面512接觸。可在使配對表面接觸之前將黏著劑置放於配對表面中之任一者上，或可使表面經受加熱以在其間形成結合。因此，可形成具有前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504之垂直堆疊。更具體言之，可整體地形成可變孔徑透鏡500。可在結合期間控制可變孔徑透鏡500之組件中的每一者之間的對準以確保每一者沿光軸210實質上對準，並相對於彼此固定。

參看圖18，根據實施例展示生產行動透鏡總成之方法的流程圖。下文特定參看圖19至圖23描述圖18之操作，圖19至圖23提供根據實施例的說明形成可變孔徑透鏡500之操作之圖解視圖。

在操作1800處，可在模製製程中形成內部透鏡層516。參看圖19，可提供複數個光電孔隙300。舉例而言，可在薄片或晶圓1900上提供光電孔隙300。在一實施例中，光電孔隙包括層壓於前表面510及/或後表面512上之膜1100。膜1100可為(例如)經濺鍍、生長或以其他方式沈積之介電材料。

可將內層樹脂1300以未經固化狀態注入、傾入或以其他方式裝 載於光電孔隙300之上。舉例而言，可將內層樹脂1300以液體形式引入。

參看圖20，可使第一上型模具1200朝向光電孔隙300靠攏以將內層樹脂1300擠壓成內部透鏡層516之所要形狀。更具體言之，第一上型模具1200之外層突起1202可靠近光電孔隙300，從而形成具有內部透鏡層516之形狀的複製空腔。舉例而言，該空腔可展現接近光軸210之凹面，或另一非球面輪廓。

在將內層樹脂1300擠壓於外層突起1202與光電孔隙300之間的空腔內之後，可在真空下提取截留於內層樹脂1300內之任何殘餘包含物。接著可使內層樹脂1300固化以形成前透鏡502之內部透鏡層516。

在操作1802處，可在包覆模製或複製製程中在經固化之內部透鏡層516之上形成外部透鏡層514。參看圖21，可將外層樹脂1000注入或傾入於經固化之內部透鏡層516之上。參看圖22，在一實施例中，可使具有大體上平坦下表面之第二上型模具1302朝向光電孔隙300靠攏以相對於內部透鏡層516擴展並擠壓外層樹脂1000。如上文，可將外層樹脂1000置放於真空下並使其固化，以使得經固化之樹脂形成外部透鏡層514形狀，例如，具有大體上球面外表面及接近光軸210之凸面。在使外層樹脂1000固化之後，可整體地形成前透鏡502且前透鏡502包括外部透鏡層514及內部透鏡層516。在一實施例中，膜1100位於外部透鏡層514與內部透鏡層516之間。舉例而言，取代光電孔隙300表面之上的膜1100或除光電孔隙300表面之上的膜1100之外，亦可在引入及固化外部透鏡樹脂1000之前在經固化之內部透鏡層516之上沈積膜1100。因此，可在外部透鏡層514與內部透鏡層516之間提供介電膜層。

在操作1804處，可使用與用於形成前透鏡502之方法類似之方法形成後透鏡504。參看圖23，可自晶圓1900移除光電孔隙300。舉例而 言，前透鏡502可保持與第二上型模具1302嚙合並遠離晶圓1900提昇。接著可將第二上型模具1302翻轉以使得光電孔隙300具有面向上之後表面512，但表面之方向性並非限制性的。可將適當後透鏡樹脂傾入於光電孔隙之上，且可使具有對應於後透鏡504之形狀之凹口的第三上型模具2300朝向光電孔隙300靠攏。因此，可將後透鏡樹脂擠壓成後透鏡504之形狀。接著可將後透鏡樹脂置放於真空下並使其固化以形成後透鏡504。因此，可形成具有前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504之垂直堆疊。更具體言之，可整體地形成可變孔徑透鏡500。可在模製及包覆模製製程期間控制可變孔徑透鏡500之組件中的每一者之間的對準以確保每一者沿光軸210實質上對準，並相對於彼此固定。

在一實施例中，可固化樹脂可包括在固化後維持透明性之可固化樹脂。此等樹脂之實例包括可藉由紫外線輻射固化之組合物，諸如：聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酯化合物、聚矽氧、丙烯酸類樹脂、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、enthiol樹脂或硫胺甲酸酯樹脂或光聚合物。在一實施例中，外層樹脂1000及內層樹脂1300之固化可涉及在大約一分鐘之時間段內將未經固化之樹脂曝光於具有介於約100至2000W/cm²之間的強度的紫外線輻射。模具之數部分可為透明的，或可使用特殊透射插入物，以允許紫外線輻射照射透鏡樹脂。在其他實施例中，可根據預定時間及溫度特徵曲線使樹脂固化。經固化之透鏡亦可經後固化。舉例而言，可使透鏡穩定處於高溫下歷時一時間段，例如，處於約攝氏100度至攝氏150度之間歷時6至12小時。

可進一步處理透鏡及/或光電孔隙300以將額外光學特性引入至可變孔徑透鏡500。舉例而言，可對前透鏡502、後透鏡504或光電孔隙300之一或多個表面塗佈抗反射塗層或光學濾光片材料(例如，紅外線濾光片206材料)以為可變孔徑透鏡500提供光學濾光能力。如上文所 描述，在一實施例中，可將膜1100在光電孔隙之任何及全部表面之上分層以提供額外光學特性。

製造製程亦可考慮上文未直接解決之額外特徵之引入。舉例而言，可能有必要在可接近以允許提供電連接以用於使至電致變色元件之電壓變化的位置處在光電孔隙300上形成電接點812。因此，可將電接點812置放於前表面510、後表面512上或光電孔隙300之側壁上及基板508上(詳言之)以允許形成此等電連接。因此，可在透鏡包覆模製之前形成電接點812。替代地，可將在包覆模製之後專用於形成接點之位置曝露於視野及/或可經由可變孔徑透鏡500之前透鏡502或後透鏡504接近該等位置。

在藉由將前透鏡502、光電孔隙300及後透鏡504結合成最終總成而形成可變孔徑透鏡500之薄片或晶圓之後，可使用已知分離技術分離可變孔徑透鏡500中之每一者。舉例而言，可使用各種化學、雷射、機械等切割操作將可變孔徑透鏡500分成個別部分。可在自可變孔徑透鏡移除下型模具之前或之後執行分離。

在(例如)在操作910或操作1806處形成可變孔徑透鏡之後，可將可變孔徑透鏡500與透鏡堆疊204組合以形成攝影機透鏡總成。更特定而言，可變孔徑透鏡500可實體地與一或多個光學組件(諸如，透鏡堆疊204、紅外線濾光片206、影像感測器208等)相關聯以形成用於攜帶型消費型電子裝置100中之行動透鏡總成200。可藉由將可變孔徑透鏡500併入於底盤、圓筒、框架或相對於行動透鏡總成200中之其他透鏡支撐並定位可變孔徑透鏡500的其他機械固持器或載體內而形成此實體關聯。在一實施例中，固持器或載體不需要旋轉以便將影像聚焦於影像感測器208上。

在前述說明書中，已參照本發明之特定例示性實施例描述了本發明。顯而易見的是，在不脫離如以下申請專利範圍中所闡述的本發 明之較寬廣精神及範疇的情況下，可對本發明進行各種修改。因此，應以說明性意義而非限制性意義來理解本說明書及圖式。

210‧‧‧光軸

300‧‧‧光電孔隙

500‧‧‧可變孔徑透鏡

502‧‧‧前透鏡

504‧‧‧後透鏡

506‧‧‧電致變色元件

508‧‧‧基板

510‧‧‧前表面

512‧‧‧後表面

513‧‧‧光瞳

514‧‧‧外部透鏡層

516‧‧‧內部透鏡層

Claims (20)

1. 一種光學元件，其包含：一光電孔隙，其包括一電可變光瞳，其中該光電孔隙具有一平坦前表面及一平坦後表面；一前透鏡，其具有一平坦前透鏡表面，該平坦前透鏡表面係附接至該該光電孔隙之平坦前表面；及一後透鏡，其具有一平坦後透鏡表面，該平坦後透鏡表面係附接至該該光電孔隙之平坦後表面，其中該後透鏡沿一光軸與該前透鏡對準；其中該前透鏡及該後透鏡至少一者包含一被層壓於一第二透鏡層上之第一透鏡層。
2. 如請求項1之光學元件，其中該光電孔隙介於該前透鏡與該後透鏡之間。
3. 如請求項2之光學元件，其中該光電孔隙、該前透鏡及後透鏡沿該光軸對準。
4. 如請求項1之光學元件，其中該第一透鏡層及該第二透鏡層具有不同光學性質，其中該前透鏡係一用以限制色差的消色差透鏡的一第一部份，而且其中該後透鏡係該消色差透鏡的一第二部份。
5. 如請求項4之光學元件，其中該消色差透鏡係一消色差雙合透鏡，其中該前透鏡係該消色差雙合透鏡的一正型元件，及其中該後透鏡係該消色差雙合透鏡的一負型元件。
6. 如請求項1之光學元件，其中該前透鏡及該後透鏡中之至少一者包括一樹脂材料。
7. 如請求項6之光學元件，其中該樹脂材料經組態以藉由紫外線輻 射固化。
8. 如請求項1之光學元件，其中該光電孔隙包含一電致變色元件，及其中該電致變色元件包括一液體、一結晶材料及一非結晶材料中之至少一者。
9. 如請求項1之光學元件，其進一步包含介於該前透鏡與該後透鏡之間的一光電濾光片。
10. 如請求項1之光學元件，其進一步包含一電接點，其自該前透鏡及該後透鏡曝露。
11. 如請求項1之方法，其進一步包含位於該第一鏡層及該第二透鏡層之間的一介電膜。
12. 一種生產一行動透鏡總成之方法，其包含：將一前透鏡之一平坦前透鏡表面附接至一光電孔隙之一平坦前表面，其中該光電孔隙包括一電可變光瞳；將一後透鏡之一平坦後透鏡表面附接至該光電孔隙之一平坦後表面以形成一可變孔徑透鏡，其中該後透鏡沿一光軸與該前透鏡對準；及組合該可變孔徑透鏡與一透鏡堆疊以形成一行動透鏡總成，其中該透鏡堆疊包括一或多個像差校正透鏡；其中該前透鏡及該後透鏡至少一者包含一被層壓於一第二透鏡層上之第一透鏡層。
13. 如請求項12之方法，其進一步包含：將一第一樹脂模製成該第二透鏡層；及將一第二樹脂包覆模製成該第二透鏡層之上的一第一透鏡層以形成該前透鏡或該後透鏡。
14. 如請求項13之方法，其中該第一樹脂及該第二樹脂具有不同光學性質，其中該前透鏡係一用以限制色差的消色差透鏡的一部 第一部份，其中該後透鏡係該消色差透鏡的一第二部份，而且其中該後透鏡堆疊係用以限制單色像差。
15. 如請求項14之方法，其進一步包含：將一第三樹脂模製成該後透鏡。
16. 如請求項15之方法，其中該第一樹脂、該第二樹脂及該第三樹脂中之至少一者經組態以藉由紫外線輻射固化。
17. 如請求項12之方法，其中該附接進一步包括：沿一光軸對準該前透鏡、該後透鏡及該光電孔隙。
18. 如請求項17之方法，其中該附接進一步包括：將該前透鏡及該後透鏡中之至少一者模製於該光電孔隙正上方。
19. 如請求項18之方法，其中該模製包括：引入處於一未經固化之狀態之一透鏡樹脂；及使該透鏡樹脂固化成一經固化之狀態。
20. 如請求項13之方法，其進一步包含：將一膜沈積於該第一鏡層及該第二透鏡層之間。