CN101292193A - 用于小型相机的光学快门 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于例如数字相机的光学成像系统的快门。快门包括透明体和毛细空间之间的界面。当用气体填充毛细空间时，引入到界面的有效区域的光线通过全内反射而反射。当用液体快速填充毛细空间时，光线透射通过界面。这样，根据快门的状态，光线或者被吸收或者向图像传感器反射。该液体通过至少一个传输管传递到毛细空间，该传输管位于有效区域的对面。
Description
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。
当毛细空间用具有低折射率的介质，例如气体来填充时，引入界面的有效区域的倾斜光线通过全内反射而反射。反射的光线可以基本上经由成像光学器件引导至图像传感器从而获取对象的数字图像。这样，图像传感器的光学曝光可以通过改变快门的状态来控制。通过用具有高折射率的流体快速填充毛细空间而将快门设置为非反射状态。结果是光线的全内反射受阻，即禁用。在非反射状态中，光线透射通过界面的有效区域并且被流体和/或被毛细空间的相对表面所吸收。
流体通过至少一个流体传输管引入到毛细空间，该传输管与界面的有效区域相对。因为流体传输管与有效区域相对，流体完全覆盖有效区域所需的前进距离可以基本上短于有效区域的宽度。这提高了快门的工作速度。
在一个实施方式中，快门可以包括多个相邻流体传输管从而进一步提高快门的工作速度和/或实现宽有效区域。
在一个实施方式中，流体可以通过静电吸引力和/或通过压电泵来移动。
形成图像的光线不穿过毛细空间，这有助于最小化所获取的图像的失真。在全内反射时，光线的方向改变，其允许实现紧凑且细长的光学系统。仅经反射的光线用于成像目的，并且快门后面的实间可以进一步用于便携式设备的组件。流体的移动质量可以非常小，并且结果是在快门工作期间产生的声学噪声和振动较低。而且功耗非常低。
通过下文给出的描述和示例以及通过所附权利要求书，本发明的实施方式以及它们的优势对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
在下文示例中，将参考所附附图对本发明的实施方式进行更详细的描述，在这些附图中：
图1示出了包括光学快门的光学设备，
图2示意性地示出了反射状态中的光学快门，
图3示意性地示出了根据图2的快门中的第一流体的移动，
图4示意性地示出了非反射状态中的光学快门，
图5示出了基本上长方形流体传输管的顶视图，
图6示意性地示出了包括多个流体传输管的光学快门，
图7示出了两个基本上长方形且相邻的流体传输管的顶视图，
图8示意性地示出了第一流体从根据图7的传送管的传播，
图9示出了两个基本上长方形且相邻的流体传输管的顶视图，其中流体传输管中央的宽度长于其两端的宽度，
图10示出了具有十字形状的流体传输管的顶视图，
图11示出了圆形流体传输管的顶视图，
图12示意性地示出了基于第一流体的静电位移的快门的实施方式，该快门处于反射状态，
图13示出了处于非反射状态的根据图12的快门，
图14示意性地示出了电极装置，其中电场产生在位于流体一侧的电极之间，
图15示意性地示出了电极装置，其中电场产生在位于流体一侧的电极之间，该布置包括电极和流体之间的绝缘层，
图16示意性地示出了电极装置，其中电场产生在位于流体两侧的电极之间，
图17示意性地示出了电极装置，其中电场产生在位于流体两侧的电极之间，该布置包括电极和流体之间的绝缘层，
图18示意性地示出了电极装置，其中电场产生在一个或者多个电极与导电流体之间，
图19示意性地示出了基于压电流体位移装置的快门的实施方式，该快门处于反射状态，
图20示出了处于非反射状态的根据图19的快门，
图21示意性地示出了基于压电致动器的快门的实施方式，该快门包括电极装置以便将流体限制于预定区域中，
图22示出了理想光学快门所提供的反射率的变化，
图23通过示例示出了根据本发明的快门所提供的反射率的变化，
图24通过示例示出了作为时间函数的流体前端速率，
图25通过示例示出了作为时间函数的流体前端位移，
图26示出了流体前端和快门的有效区域之间的初始距离，以及
图27示意性地示出了具有多个棱形突起的透明体。
具体实施方式
图1中所示的光学设备500包括成像系统。该成像系统包括成像光学器件300，其适合用于将来自对象900的光线B1聚焦到图像传感器200从而形成对象900的图像。图像传感器200的光学曝光至少部分地通过快门100来定义。
当快门100设置为反射状态时，经反射的光线B2通过成像光学器件300引导至图像传感器200。当快门100设置为非反射状态时，光线B1被吸收到快门100中。
成像工作至少部分地通过控制单元400来控制，其直接或者间接控制成像光学器件300的聚焦和孔径、快门100以及图像传感器200。设备500可以进一步包括致动器单元420从而提供发送到快门100的信号的电压放大和/或数模转换。
成像光学器件300还可以位于快门100前面。成像光学器件300的单个组件可以位于快门100前面或者快门100后面。
光线B1被快门100反射并且因此光学设备500可以非常细长，即尺寸D5可以较小。入射光线B1和经反射的光线B2之间的夹角可以基本上为90度。
图2示出了处于其反射状态的快门100。将光线B1通过基本上透明体10引导至透明体10和毛细空间30之间的界面20。用第二流体15填充毛细空间30，该第二流体15具有比透明体10低的折射率。以与界面20的法线N1成倾斜角度α将光线B1引导至界面20。选择入射光线B1的入射角度α、透明体10的折射率以及第二流体15的折射率，使得通过全内反射将光线B1从界面20的有效区域A1反射。将经反射的光线B2引导至图像传感器200(图1)。第二流体15可以例如是气体从而最小化第二流体15的折射率。
快门100还包括含有第一流体50的至少一个液体贮存器70、至少一个流体传输管40、以及流体位移装置60。选择具有比第二流体15更高折射率的第一流体50。第一流体15可以例如是液体。选择互不相溶的第一流体50和第二流体15。
透明体10可以是玻璃、石英或者塑料，例如聚碳酸酯。
参考图3，快门100可以通过利用流体位移装置60位移第一流体50设置为非反射状态，使得第一流体50撞击在界面20上，并且传播到空腔30中。
图4示出了非反射状态中的快门100，非反射状态即受阻的内反射的状态。第一流体50的折射率大于第二流体15的折射率，使得入射光束B 1不满足针对全内反射的标准。结果，光线B1透射通过界面20并且被吸收在吸收表面99中和/或被第一流体50所吸收。第一流体50可以包括用于吸收光线B1的颜料。
选择第一流体50的折射率基本上大于第二流体40的折射率，使得光线B1不从有效区域A1反射。假设入射角α与如图2中相同。第一流体50的折射率可以基本上等于透明体10的折射率。
有效区域A1是界面20的区域，其可以通过用第一流体50将其完全覆盖而设置为非反射状态，并且其可以通过用第二流体15将其完全覆盖而设置为反射状态。有效区域A1依赖于光线B1的入射角。
用于全内反射的光线的最小角度依赖于透明体10和第二流体15的折射率之差。用于受阻内反射的最大角度依赖于透明体10和第一流体50的折射率之差。这样，最大化第一流体50的折射率与第二流体15的折射率之差提供了用于快门100的最大视场，即最大传播角度α，在该处有效区域A1可以在反射状态和非反射状态之间进行改变。
快门100包括与有效区域A1相对的一个或者多个流体传输管40。这样，在方向S1X中和与S1X相反的方向中，由流体前端行进的侧距D2可以基本上短于有效区域A1的宽度D1。结果是，当与设想的快门相比时(其中第一流体50可以从有效区域A1的边缘引入)，快门的工作速度可以基本上提高。流体传输管40的方位可以基本上垂直于有效区域A1。至少一个流体传输管40可以与有效区域A1的中心或者中心区域相对。
使用全内反射的方法需要毛细空间30的厚度基本上大于光线B1的波长。该厚度可以例如大于或者等于1μm。较小厚度对应于第一流体50的较小移动量。但是，较厚毛细空间的实现，例如具有100μm的厚度，减小了流动阻力。
有利地，对快门100密封封装。存在一个或者多个传输管(参见图12或者19)从而允许第二流体15从毛细空间30流出/流动到毛细空间30，以便防止压力增加。
为了最小化第一流体50令界面20变湿，第一流体50的表面张力可以大于界面20的临界表面张力和吸收表面99。这样，表面排斥第一流体50。这促进了维持毛细空间30中第一流体50的未破损的稳定形状。该表面可以涂覆适合材料的薄涂层，例如含氟聚合物或者硅基材料，以便修改临界表面张力。表面结构还可以修改为实现超疏水(superhydrophobic)表面。
参见图5，流体传输管40的横截面可以基本上是长方形。拐角可以是圆的。
参见图6，快门100可以包括多个相邻流体传输管40a、40b，从而提高工作速度。这样，单个流体前端仅需要移动短距离从而覆盖有效区域A1。针对第一近似，工作速度与流体40a、40b的数量成反比。
例如，有效区域的宽度D1可以是5mm并且快门可以包括17(十七)个流体传输管40a、40b。单个流体传输管40的宽度D4可以是0.1mm并且相邻传输管之间的间隔可以是0.2mm。结果是，当34(＝2×17)个流体前端中的每个流体前端横向移动距离0.1mm时，可以将有效区域A1的整个宽度覆盖。这样，10cm/s的流体前端速率将提供大约1ms的切换速度。
参见图7，相邻流体传输管40a、40b可以具有基本上长方形的横截面。
图8示出了起源于流体传输管40a、40b的第一流体50a、50b的区域如何在毛细空间30中融合。重要的是避免夹带第二流体15，即当流体前端彼此相遇时避免泡沫形成。
参见图9，流体传输管40a、40b的中央宽度可以大于其两端宽度从而避免夹带泡沫。
参考图10，流体传输管40的横截面可以是十字形。参见图11，流体传输管40的横截面可以是圆形。流体传输管40的横截面还可以是椭圆形。
参见图12，快门100可以包括多个电极5、6从而静电位移第一流体50。可以选择第一流体50具有高于第一流体15的介电常数。结果是，当电势差连接在电极5、6之间时，相邻电极5、6之间产生的电场吸引第一流体50。
图12示出了处于其反射状态中的快门100。电压可以连接到电极5、6的第二组E2，使得静电吸引力牵引第一流体50离开毛细空间30和界面20，并且将第一流体50限制在流体传输管40a、40b和流体贮存器70中。
透明体10可以是棱镜。快门100可以包括传输管部分92用于实现流体传输管40a、40b以及一个或者多个排出管80。毛细空间30的厚度可以用隔离物91来限定。流体贮存器70可以用第二隔离物93和底部部分94来实现。
图13示出了处于其非反射状态中的快门100。通过用电极的第一组E1施加电场，快门100从反射状态改变到非反射状态，使得静电吸引力牵引第一流体50到毛细空间30。分别关掉连接到电极的第二组E2的电势差。
通过连接电压到电极装置E2并且从电极装置E1断开电压，快门100可以再次设置为反射状态。
恒定电势差、脉冲电势差或者交流电势差可以施加于电极5、6之间。电压可以是脉冲的从而减小功耗。电极之间的间隔可以例如是100μm并且施加于电极上的电势差可以是100伏至1000伏，分别提供1V/μm至10V/μm的电场。通过流体15、50的介电击穿和/或绝缘层来限制电势差和吸引力。另外，称为电荷俘获的现象限制吸引力的大小。电势差可以通过电切换设备(未示出)例如晶体管来施加。外部电容器可以用于稳定电压。低电池电压可以通过电压升压设备来提高。
第一流体50可以从碳氢化合物中选择，诸如链烷(例如己烷)、酮(例如丙酮、环己酮、丁酮)或者硝基衍生物(例如硝基甲烷、硝基苯、硝基甲苯)。第一流体50可以包括防冻剂。
第二流体15可以是具有低介电常数的气体或者液体。第二流体可以是例如空气、氩气或者氮气。具有高介电击穿强度的液体，例如硅酮油可以用于代替气体。
当第一流体50是导电的并且第二流体15是电绝缘时，电场吸引第一流体50。在这种情况下，电极5、6必须具有绝缘层从而提供电极5、6和第一流体50之间的绝缘。第一流体50可以是导电盐溶液，例如氯化钠的基于水的溶液。
可选地，第一流体50可以是绝缘的并且第二流体15可以是导电的。
可选地，可以选择第二流体15具有高于第一流体15的介电常数，而第二流体15仍具有低于第一流体30的折射率。
第二流体15可以通过排出管80从毛细空间流出到流体贮存器70/从流体贮存器70流出，从而防止压力增加。
排出管80可以窄到由于表面张力的原因而使第一流体50不渗透到排出管80。
图14示例性地示出了电极装置，其中电场产生在第一流体50一侧上的多个电极5、6之间。施加于电极5、6之间的电势差产生电场，该电场吸引第一流体50。在这种情况中，第一流体50具有相对高的介电常数但其将是电绝缘的。贵金属电极可以用于最小化侵蚀。
填充物7提供了平滑表面和电极5、6之间的绝缘。
图15示意性地示出了电极装置，其中通过绝缘层8电极5、6与第一流体50电绝缘。在这种情况中，第一流体50还可以是导电的。
图16示意性地示出了电极装置，其中电场产生在位于第一流体50两侧的电极5、6之间。在这种情况中，第一流体50应该具有相对高的介电常数但其将是电绝缘的。
另外，根据图14或者图15的电极装置可以实现在第一流体50的两侧上从而进一步增加吸引力的大小。第一流体50的相对两侧上的电极可以调整为具有相反的极性，如根据图12和图13的流体传输管40a、40b中所示。
图17示意性地示出了电极装置，其中通过绝缘层8将电极5、6与第一流体50电绝缘。在这种情况中，第一流体50还可以是导电的。
有利地，有效区域A1没有电极结构，从而提供非常平坦的光学表面。然而，在一些应用中，可以有利地在界面20的有效区域A1上实现透明电极。透明电极可以使用例如氧化铟锡(ITO)来实现。可选地，可以使用网状或者栅格模式的电极。
图18示意性地示出了电极装置，其中电场产生在一个或者多个电极与导电第一流体50之间。换言之，电势差施加于一个或者多个电极与第一流体50之间。
参见图19，快门100可以包括一个或者多个压电致动器77a、77b从而位移第一流体50。薄膜78和传输管部分95的腔限定了流体贮存器70a、70b。
传输管部分95可以包括一个或者多个排出管82。传输管部分95和薄膜78还可以限定排出贮存器82。毛细空间30的厚度可以用隔离物91来限定。压电致动器可以通过底部部分94来支撑。
图19示出了处于其反射状态中的快门100。参见图20，快门100可以通过扩大压电致动器77a、77b而设置为非反射状态。结果是，流体贮存器70a、70b的内部压力增加并且第一流体50喷出到毛细空间30从而覆盖有效区域A1。流出的第二流体15通过排出管80排出到排出贮存器82。
快门100可以通过缩小压电致动器77a、77b而再次设置为反射状态。结果是，在流体贮存器70a、70b中压力减小并且来自毛细空间30的第一流体50吸入到流体贮存器70a、70b中。
共用流体贮存器和共用致动器可以用于多个流体传输管40a、40b。
另外，其它类型的静电致动器或者电磁致动器可以取代压电致动器而使用。电磁致动器可以基于例如移动磁体附近的线圈或者另一线圈。静电致动器可以基于例如电极附近的带电金属薄片。
参见图21，快门100可以包括电极装置5、6从而限制有效区域A1中的第一流体50，即防止第一流体50流到排出管80。换言之，第一流体50的边界可以是静电稳定的。
图22示出了理想快门的时间特性。R表示反射率并且t表示时间。当命令在时间t0发送到快门时，快门的反射率R立即从全值改变为零。
参见图23，实际的快门100在命令之后检测到任何变化之前具有延迟t1-t0。反射率的变化发生在另一时间间隔t2-t1中。有利地，时间间隔t2-t1非常短，例如以0.01s或者0.001s的量级，从而准确地限定光学曝光。
图24示出了流体前端的速度并且图25示出了作为时间函数的流体前端位置。流体前端在t0开始移动。第一流体50的速度基本上在时间间隔t1-t0期间加速。在时间t1，流体50撞击到有效区域上。在时间t2，第一流体50已经完全覆盖了有效区域。可以在t1之前已经达到第一流体50的最大速度，或者可以在时间间隔t2-t1期间最大化平均速度，从而最小化时间间隔t2-t1。
参见图26，有效区域A1和流体前端的初始位置之间的距离D3可以大于或者等于有效区域A1的宽度D1的0.5倍。距离D3允许流体前端基本上在流体前端撞击在有效区域A1之前加速。距离D3的增加缩短了时间间隔t2-t1，这是将快门从反射状态改变到非反射状态所需要的。然而，距离D3的增加还对延迟t1-t0产生不利的影响。这样，应该根据应用对距离D3进行选择。
参见图27，透明体10可以包括多个棱形突起从而将光线耦合进透明体10和/或耦合出透明体10。
透明体10可以包括衍射光栅从而耦合光线到透明体10中。透明体10可以包括倾斜的表面从而耦合光线到透明体10中。透明体10可以集成在成像光学器件300(图1)中。透明体10可以具有至少一个曲线的、球面的或者非球面的表面作为透镜。一个或者多个透镜可以通过粘合剂固定于透明体10。
再参见图1，设备500可以是数字相机。设备500可以是数字视频相机。设备500可以是包括成像系统的便携式设备。该设备可以是包括成像系统的移动设备。设备500可以是，例如，包括成像系统的移动电话。另外，设备500可以是包括成像系统的数据处理设备。
图像传感器200包括光敏像素阵列。图像传感器200可以使用例如电荷耦合设备(CCD)技术，或者互补金属氧化物半导体技术(CMOS)来实现。图像传感器200还可以使用光电晶体管或者硅光电二极管来实现。
对象900的图像可以通过至少包括以下步骤的方法而获得：
-将快门100设置为反射状态，
-重置或者激活图像传感器200的基本所有像素，
-在预定曝光时间期间曝光像素，
-将快门100设置为非反射状态，以及
-从像素读取信号到存储器或者信号处理单元。
在这种情况下，从非反射状态改变到反射状态可以发生得较慢，即开启快门100的时机选择不重要。
可选地，对象900的图像可以通过至少包括以下步骤的方法而获得：
-重置或者激活图像传感器200的基本所有像素，
-将快门100设置为反射状态，
-在预定曝光时间期间曝光像素，
-将快门100设置为非反射状态，以及
-从像素读取信号到存储器或者信号处理单元。
在这种情况下，开启和关闭快门100两者都是重要的。
原则上，快门100还可以仅用于控制图像传感器200的曝光的开始，并且如果希望的化，可以以某种其他方式控制曝光周期的结束。
对于本领域技术人员而言，可以清楚地理解到根据本发明的设备和方法的修改和变形。参考附图的上述特定实施方式仅为说明目的而并不意味着限制本发明的范围，本发明的范围通过所附权利要求书来限定。
Claims (11)
1.一种光学快门包括：
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，并且所述第二动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。
2.根据权利要求1所述的光学快门，其中所述位移装置包括电极装置从而静电位移所述流体。
3.根据权利要求1所述的光学快门，其中所述位移装置包括用于改变至少一个流体贮存器的内部压力的装置。
4.根据权利要求3所述的光学快门，其中所述内部压力适应用于通过至少一个致动器来改变，所述至少一个致动器选自压电致动器、电磁致动器以及静电致动器。
5.根据权利要求1所述的光学快门，其中当快门处于第一工作状态时，流体和有效区域之间的距离大于有效区域的宽度的0.5倍。
6.根据权利要求1所述的光学快门，其中所述快门包括电极装置从而静电地限制流体于所述有效区域的边界内。
7.一种光学设备包括：
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，并且所述第二动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。
8.根据权利要求7所述的光学设备，其中所述光学设备是便携式设备。
9.根据权利要求7所述的光学设备，其中所述光学设备包括无线数据通信能力。
10.一种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，
通过一个或者第一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，并且所述第二动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。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法至少包括以下步骤：
将快门设置为第一工作状态，
重置或者激活图像传感器的所有像素，
在预定曝光时间期间曝光将所述像素曝光到经反射的光线，
将快门设置为第二工作状态，以及
从所述像素读取信号到存储器或者信号处理单元。
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