CN110709746B - 液体透镜控制***和方法 - Google Patents

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Abstract

液体透镜的控制***可以使用反馈控制，该反馈控制使用指示液体透镜中的流体界面的位置的一个或多个测量参数。液体透镜中的流体和电极之间的电容可以取决于流体界面的位置而变化。电流镜可以被用于进行指示电容和/或流体界面位置的测量。可以使用当在整个工作范围内驱动电压时的指示电容和/或流体界面位置的测量校准液体透镜。控制***可以使用脉冲宽度调制(PWM)以用于驱动液体透镜，并且可以改变PWM信号的载波频率以控制液体透镜中的功耗。转换速率可以是可调节的以控制液体透镜中的功耗。

Description

液体透镜控制***和方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119(e)，要求于2017年4月5日提交的题为“液体透镜反馈和控制(LIQUID LENS FEEDBACK AND CONTROL)”的美国临时专利申请No.62/482,149、于2017年5月25日提交的题为“液体透镜反馈和控制(LIQUID LENS FEEDBACK AND CONTROL)”的美国临时专利申请No.62/511,286、以及于2017年5月25日提交的题为“液体透镜控制***和方法(LIQUID LENS CONTROL SYSTEMS AND METHODS)”的美国临时专利申请No.62/511,264的权益。上文提及的申请的每一篇的整体内容通过引用并入本文并且它们所公开的全部内容成为本说明书的部分。
通过参考并入
于2015年12月1日发布的题为“液体透镜阵列(LIQUID LENS ARRAYS)”的美国专利No.9,201,174通过引用整体并入本文。
背景技术
技术领域
本公开的一些实施例涉及液体透镜，包括用于液体透镜的控制***和控制方法。一些实施例涉及电气反馈和控制***、校准和调节。
相关技术说明
尽管已知各种液体透镜，但是仍然需要改进的液体透镜。
特定实施例概述
出于说明性目的，下文概述了某些示例实施例。这些实施例不限于本文叙述的具体实施方式。实施例可以包括几个新颖的特征，没有任何一个单独地负责其期望的属性或对于实施例是必不可少的。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜***，该液体透镜***可以包括具有腔室、容纳在腔室中的第一流体、和容纳在腔室中的第二流体的液体透镜。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。流体透镜可以包括与第一流体和第二流体绝缘的多个电极。该多个电极可以被设置在液体透镜中的对应的多个位置处。液体透镜可以包括与第一流体电气通信的公共电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于施加到该多个电极和公共电极的电压。***可以包括信号发生器，该信号发生器被配置为向该多个电极和公共电极供应电压脉冲。信号发生器可以被配置为将独立的相位延迟应用于被供应给对应的多个电极的电压脉冲，以在公共电极和对应的多个电极之间产生独立的均方根(RMS)电压。***可以包括传感器电路，该传感器电路可以具有与该多个电极对应的多个采样电容器，以及多个电流镜，该多个电流镜被配置为对被输送至对应的该多个电极的电流进行镜像。该多个电流镜可以被配置为将经镜像的电流引导至该多个采样电容器。传感器电路可以包括多个电压检测器，该多个电压检测器被配置为检测该多个采样电容器的电压值，并且检测到的电压值可以指示第一流体和对应的该多个电极之间的电容值。***可以包括控制器，该控制器被配置为至少部分地基于检测到的电压值，调节应用于供应给该多个电极的电压脉冲的相位延迟。
该多个电极可以包括被设置在液体透镜的四个对应象限处的四个电极。传感器电路可以包括在对应的采样电容器和电流镜之间的多个采样开关。传感器电路可以包括被耦合到该多个采样电容器的多个放电开关。该多个放电开关可以具有闭合状态和打开状态。放电开关的闭合状态可以将对应的采样电容器耦合到地面以用于将该多个采样电容器放电。液体透镜***可以包括至少一个温度传感器，该温度传感器被配置为测量液体透镜中的温度。控制器可以被配置为至少部分地基于所测量的温度调节相位延迟。控制器可以被配置为过驱动(overdrive)RMS电压中的至少一个。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜***，该液体透镜***可以包括容纳第一流体和第二流体的腔室。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。***可以包括与第一流体和第二流体绝缘的第一电极、与第一流体电气通信的第二电极、以及信号发生器，该信号发生器被配置为在第一电极和第二电极之间供应电压差。***可以包括透镜传感器，该透镜传感器被配置为进行测量并输出指示流体界面的位置的值。
透镜传感器可以被配置为输出指示第一流体和第一电极之间的电容的电压值。液体透镜***可以包括控制器，该控制器被配置为至少部分地基于由透镜传感器输出的值调节由信号发生器供应的电压差。***可以包括温度传感器，该温度传感器被配置为测量液体透镜的温度。控制器可以被配置为至少部分地基于所测量的温度调节由信号发生器供应的电压差。信号发生器可以被配置为向第一电极提供第一电压波形，并向第二电极提供第二电压波形。第二电压波形可以具有相对于第一电压波形的相位延迟。控制器可以被配置为至少部分地基于由透镜传感器输出的值改变相位延迟。透镜传感器可以包括采样电容器、电流镜、以及电压检测器，该电流镜被配置为对被输送至第二电极的电流进行镜像并将经镜像的电流引导至采样电容器；该电压检测器被配置为读取采样电容器的电压值。透镜传感器可以包括电流镜和采样电容器之间的采样开关。透镜传感器可以包括具有闭合状态和打开状态的放电开关。闭合状态可以将采样电容器耦合到地面以用于将采样电容器放电。液体透镜***可以包括附加电极，该附加电极与第一流体和第二流体绝缘，并被定位在液体透镜中与第一电极不同的位置。信号发生器可以被配置为在第一电极和附加电极之间供应附加电压差。***可以包括附加透镜传感器，该附加透镜传感器被配置为进行测量并输出指示第一流体和附加电极之间的电容的值。信号发生器可以过驱动第一电极和第二电极之间的电压差。
本文公开的各种实施例可以涉及操作可变焦透镜的方法。方法可以包括接收目标焦参数、至少部分地基于目标焦参数确定电压信号的第一值、生成电压信号、将电压信号输送至可变焦透镜的电极、使用电流镜对电压的电流进行镜像、将经镜像的电流输送至电荷传感器、向控制器提供来自电荷传感器的读数、以及使用控制器至少部分地基于来自电荷传感器的读数确定校正电压信号值。在一些实施例中，将经镜像的电流输送至电荷传感器可以包括打开放电开关以停止采样电容器的放电，并闭合采样开关以将电流镜耦合到采样电容器。
本文公开的各种实施例可以涉及制作液体透镜***的方法。方法可以包括提供具有容纳第一流体和第二流体的腔室的液体透镜。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以具有与第一流体和第二流体绝缘的第一电极，以及与第一流体电气通信的第二电极。方法可以包括将第一电极和第二电极电气耦合到电路。电路可以包括信号发生器和透镜传感器，该信号发生器被配置为在第一电极和第二电极之间供应电压差；该透镜传感器被配置为进行测量并输出指示流体界面的位置的值。
本文公开的各种实施例可以涉及校准液体透镜的方法。方法可以包括将第一电压施加到液体透镜。液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以包括第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘材料、以及与第一流体电气通信的第二电极。在第一电极和第二电极之间施加第一电压可以将流体界面定位在第一位置处。方法可以包括确定当第一电压被施加到液体透镜时，指示第一流体和第一电极之间的第一电容的第一值。方法可以包括将第二电压施加到液体透镜以将流体界面定位在第二位置处，其中第二电压不同于第一电压。方法可以包括确定当第二电压被施加到液体透镜时，指示第一流体和第一电极之间的第二电容的第二值，其中第二值不同于第一值。方法可以包括基于第一电压、第一值、第二电压和第二值确定斜率，以及至少部分地基于该斜率设置一个或多个查找表值。
方法可以包括将第三电压施加到液体透镜，以及确定当第三电压被施加到液体透镜时，指示第一流体和第一电极之间的第三电容的第三值。方法可以包括至少部分地基于第一电压、第一值、第二电压、第二值、第三电压、和第三值确定偏移值。方法可以包括至少部分地基于偏移值和斜率确定该一个或多个查找表值。
方法可以包括确定与具有第一轴和第二轴的绘图上的过渡点相关联的电压值，该第一轴具有第一电压、第二电压和第三电压，该第二轴具有第一值、第二值和第三值。过渡点可以在第一线性绘图线和第二线性绘图线之间的交点处。第一线性绘图线可以延伸穿过表示第一电压和第一值的第一点，并穿过表示第二电压和第二值的第二点。第二线性绘图线可以与第一轴平行，并且可以延伸穿过表示第三电压和第三值的第三点。方法可以包括通过以下确定与过渡点相关联的电压值：改变施加到液体透镜的电压；监测指示第一流体和第一电极之间的电容的值；以及识别电压值，其中指示电容的值在基本上相等的值到基本上线性变化的值之间过渡。方法可以包括填充查找表以使与过渡点相关联的电压值对应于液体透镜的流体界面的静息状态。在一些实施例中，与过渡点相关联的电压值可以对应于液体透镜无光焦度的设置。方法可以包括将附加电压施加到液体透镜，并且该附加电压可以足够高以在附加电压被施加到液体透镜时在第一流体和第一电极之间提供基本上饱和的电容。方法可以包括确定附加值，该附加值指示在第三电压被施加到液体透镜时，在第一流体和第一电极之间存在基本上饱和的电容。第一值和第二值中的至少一个包括由传感器电路输出的传感器电压值。
本文公开的各种实施例可以涉及校准液体透镜的方法。方法可以包括施加多个电压以将液体透镜的流体界面定位在多个位置处；使用透镜传感器确定指示液体透镜的流体界面的该多个位置的多个值；以及至少部分地基于该多个电压和该多个值之间的数学关系设置液体透镜的一个或多个校准参数。
设置一个或多个校准参数可以包括确定查找表的值。设置一个或多个校准参数可以包括确定传递函数。透镜传感器可以被配置为输出指示第一流体和第一电极之间的电容的电压值。方法可以包括至少部分地基于该多个电压和该多个值确定斜率和偏移，以及至少部分地基于该斜率和该偏移确定该一个或多个校准参数。液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以包括第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘材料、以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。流体透镜可以包括与第一流体和第二流体绝缘的多个第一电极。该多个电极可以被设置在液体透镜中的对应的多个位置处。电压可以是直流(DC)电压或交流(AC)均方根(RMS)电压。
本文公开的各种实施例可以涉及具有计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储装置，该计算机可读指令被配置为使液体透镜***执行本文公开的任何方法。本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜***，该液体透镜***包括液体透镜和控制器，该控制器被配置为通过执行本文公开的任何校准方法来校准液体透镜。
控制器可以被配置为操作液体透镜***并且在液体透镜***初始化时、在液体透镜***启动时、在设置改变时、在用户命令时和/或周期性地校准液体透镜。控制器可以被配置为校准液体透镜，是专用校准***的部分，该专用校准***被配置为校准液体透镜以与用于操作液体透镜***的单独的控制器一起使用。
本文公开的各种实施例可以涉及用于校准液体透镜***的方法。方法可以包括提供具有工作电压范围的液体透镜；将液体透镜耦合到控制器；以及至少部分地基于液体透镜的工作电压范围设置控制器的工作电压范围。
液体透镜可以具有腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以包括第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘层、以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。可以至少部分地基于绝缘层的厚度确定控制器的工作电压范围。绝缘层可以包括聚对二甲苯材料。可以从一组预设范围中选择工作电压范围。
本文公开的各种实施例可以涉及电气调节液体透镜***的方法。方法可以包括将多个测试电压施加到液体透镜；测量在该多个测试电压下液体透镜的一个或多个特性；至少部分地基于所测量的该一个或多个特性确定从第一电压到第二电压的液体透镜的工作电压范围。方法可以包括至少部分地基于工作电压范围写入查找表，使得控制信号的第一值与第一透镜设置相关联，并且控制信号的第二值与第二透镜设置相关联。方法可以包括设置电压发生器的增益或偏移中的至少一个，使得电压发生器被配置为当控制信号具有第一值时，输出具有第一电压的电压信号，并且当控制信号具有第二值时，输出具有第二电压的电压信号。
控制信号的所有值可以使得电压发生器生成范围从第一电压到第二电压的电压。方法可以包括向电极提供电压信号。电压信号可以是交流信号，该交流信号具有电压信号的电压是均方根(RMS)电压。
本文公开的各种实施例可以涉及用于电气调节液体透镜的***。***可以包括电压发生器，该电压发生器被配置为基于由电压发生器接收的多个控制信号，生成具有多个电压值的电压信号。可以至少部分地通过增益和偏移中的至少一个确定最小电压值和最大电压值。***可以包括查找表，该查找表存储指示该多个控制值、由该多个控制值实现的多个焦距、以及使得液体透镜实现该多个焦距的多个电压中的至少两个之间的关系的信息。***可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为确定液体透镜的工作范围。工作范围可以包括焦距范围和该多个电压中的至少一个。可以至少部分地基于对由于将测试电压施加到液体透镜的电极导致的该电极上的电荷量的指示的分析确定工作范围。
可以至少部分地基于对由于将测试电压施加到液体透镜的电极导致的该电极上的电荷量的指示的分析设置增益和偏移中的至少一个。电压发生器的增益和偏移可以被配置为使得由电压发生器输出的电压范围可以使得液体透镜在工作范围内操作。电极可以被配置为接收由电压发生器生成的电压信号。可以在可以通过用户界面为液体透镜选择的焦距范围内划分控制信号的分辨率。
本文公开的各种实施例可以涉及电气调节液体透镜的方法。方法可以包括将多个测试电压施加到液体透镜；测量液体透镜的一个或多个特性；确定液体透镜的从第一电压到第二电压的工作电压范围；以及将电压发生器的全控制范围设置成对应于液体透镜的工作范围。
电压的变化可以使得液体透镜中的电极与液体之间的电容基本上线性变化。电压可以在工作电压范围内，并且电压可以被施加到电极。将电压发生器的全控制范围设置成对应于液体透镜的工作范围可以包括调节电压发生器的增益。将电压发生器的全控制范围设置成对应于液体透镜的工作范围可以包括调节电压发生器的电压偏移。电压发生器可以被配置为接收可以包括固定位数的数字控制信号。这些位的组合的全范围可以使得电压发生器生成在工作范围内的电压。测试电压可以是交流均方根电压。可以至少部分地基于零交叉点处的电容响应确定工作电压范围。可以基于斜升点、线性区域的起点、和/或斜升点与线性区域的起点之间的过渡点中的至少一个确定工作电压范围。液体透镜的该一个或多个特性可以由液体透镜中的绝缘材料的厚度影响。该多个测试电压可以包括输送至液体透镜中的不同位置处的多个电极的多个差分电压信号。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜照相机***，该液体透镜照相机***可以包括成像传感器。照相机***可以被配置为使用成像传感器产生具有第一图像设置的图像并且产生具有第二图像设置的图像。第二图像设置可以具有低于第一图像设置的图像质量。***可以具有液体透镜，该液体透镜包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以具有与第一流体和第二流体绝缘的第一电极，以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。***可以具有信号发生器，该信号发生器被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)在第一电极和第二电极之间施加电压。***可以具有控制器，该控制器被配置为接收第一指示以产生具有第一图像设置的一个或多个图像，对具有第一图像设置的一个或多个图像将第一PWM开关频率施加到液体透镜，接收第二指示以产生具有第二图像设置的一个或多个图像，以及对具有第二图像设置的一个或多个图像将第二PWM开关频率施加到液体透镜。第二PWM开关频率可以比第一PWM开关频率慢。
第一图像设置可以包括第一分辨率，并且第二图像设置可以包括第二分辨率，该第二分辨率低于第一分辨率。第一图像设置可以包括启用的光学图像稳定，并且第二设置可以包括禁用的光学图像稳定。第一PWM开关频率可以在5kHz和50kHz之间。第二PWM开关频率可以在0.5kHz和5kHz之间。控制器可以被配置为对具有第一图像设置的该一个或多个图像使用信号发生器将第一转换速率施加到液体透镜，以及对具有第二图像设置的该一个或多个图像使用信号发生器将第二转换速率施加到液体透镜。第二转换速率可以低于第一转换速率。
本文中公开的各种实施例可以涉及具有如本文公开的液体透镜照相机***和电池的移动电子设备，该电池被配置为给移动电子设备充电，包括给液体透镜照相机***充电。移动电子设备可以具有低功耗的操作模式。当移动电子设备处于低功耗模式时，控制器可以接收第二指示以产生具有第二图像设置的该一个或多个图像。
本文公开的各种实施例可以涉及移动电子设备，该移动电子设备包括如本文公开的照相机***或液体透镜。在一些实施例中，移动电子设备可以是移动电话。移动电子设备可以被配置为运行使用液体透镜照相机***来产生具有第一图像设置的一个或多个图像的第一应用。模块电子设备可以被配置为运行使用液体透镜照相机***来产生具有第二图像设置的一个或多个图像的第二应用。控制器可以针对第一应用施加第一PWM开关频率，并且针对第二应用施加第二PWM开关频率。
液体透镜***可以包括液体透镜、信号发生器和控制器，该信号发生器被配置为以载波频率将电压脉冲施加到液体透镜，该控制器被配置为改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以具有与第一流体和第二流体绝缘的第一电极，以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。
信号发生器可以被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)以将电压施加到液体透镜。控制器可以被配置为接收第一图像参数的第一指示，将第一载波频率施加到液体透镜以产生具有第一图像参数的一个或多个图像，接收第二图像参数的第二指示，将不同于第一载波频率的第二载波频率施加到液体透镜以产生具有第二图像参数的一个或多个图像。第二载波频率可以低于第一载波频率。第二图像参数可以具有比第一图像参数低的质量的图像设置。控制器可以被配置为使用信号发生器改变施加到液体透镜的电压脉冲的转换速率。可以将较快的转换速率应用于较快的载波频率。将较慢的转换速率应用于较慢的载波频率。液体透镜***可以包括照相机模块，该照相机模块具有一个或多个固定透镜，以及成像传感器。本文公开的各种实施例可以涉及移动电子设备，该移动电子设备包括本文公开的任何液体透镜。本文公开的各种实施例可以涉及移动电话，该移动电话包括本文公开的任何液体透镜***。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜***，该液体透镜***可以包括容纳第一流体和第二流体的腔室。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜***可以包括与第一流体和第二流体绝缘的第一电极；与第一流体电气通信的第二电极；信号发生器，被配置为在第一电极和第二电极之间供应电压差；以及透镜传感器，被配置为进行测量并输出指示流体界面的位置的值。在一些实施例中，信号发生器可以被配置为向第一电极提供第一电压波形并向第二电极提供第二电压波形，并且第二电压波形可以具有相对于第一电压波形的相位延迟。在一些实施例中，透镜传感器可以包括采样电容器；电流镜，被配置为对被输送至第二电极的电流进行镜像并将经镜像的电流引导至采样电容器；以及电压检测器，被配置为读取采样电容器的电压值。
在一些实施例中，信号发生器可以被配置为向第一电极提供第一电压波形并向第二电极提供第二电压波形，并且第二电压波形可以具有相对于第一电压波形的相位延迟，并且透镜传感器可以包括采样电容器；电流镜，被配置为对输送至第二电极的电流进行镜像，并将经镜像的电流引导至采样电容器；以及电压检测器，被配置为读取采样电容器的电压值。透镜传感器可以被配置为输出指示第一流体和第一电极之间的电容的电压值。液体透镜***可以包括控制器，该控制器可以被配置为至少部分地基于由透镜传感器输出的值，调节由信号发生器供应的电压差。液体透镜***可以包括温度传感器，该温度传感器被配置为测量液体透镜的温度。控制器可以被配置为至少部分地基于所测量的温度调节由信号发生器供应的电压差。液体透镜***可以包括温度传感器和加热元件，该温度传感器被配置为测量液体透镜的温度。控制器可以被配置为至少部分地基于所测量的温度，使用加热元件向液体透镜施加热量。控制器可以被配置为至少部分地基于由透镜传感器输出的值改变相位延迟。透镜传感器可以包括电流镜和采样电容器之间的采样开关。透镜传感器可以包括具有闭合状态和打开状态的放电开关。闭合状态可以将采样电容器耦合到地面以用于将采样电容器放电。信号发生器可以过驱动第一电极和第二电极之间的电压差。液体透镜***可以包括附加电极，该附加电极与第一流体和第二流体绝缘，并被定位在液体透镜中与第一电极不同的位置。信号发生器可以被配置为在第二电极和附加电极之间供应附加电压差。***可以包括附加透镜传感器，该附加透镜传感器被配置为进行测量并输出指示第一流体和附加电极之间的电容和/或在附加电极处的流体界面位置的值。液体透镜***可以包括被设置在液体透镜的四个对应象限处的四个电极。该四个电极可以与第一流体和第二流体绝缘。
本文公开的一些实施例可以涉及操作可变焦透镜的方法。方法可以包括接收目标焦参数、至少部分地基于目标焦参数确定电压信号的第一值、生成电压信号、将电压信号输送至可变焦透镜的电极、使用电流镜对电压的电流进行镜像、将经镜像的电流输送至电荷传感器、向控制器提供来自电荷传感器的读数、以及使用控制器至少部分地基于来自电荷传感器的读数确定校正电压信号值。
将经镜像的电流输送至电荷传感器可以包括打开放电开关以停止采样电容器的放电，并闭合采样开关以将电流镜耦合到采样电容器。可变焦透镜可以包括容纳第一流体和第二流体的腔室第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。第一电极可以与第一流体和第二流体绝缘。第二电极可以与第一流体电气通信。液体透镜可以包括电路，该电路具有信号发生器，该信号发生器被配置为在第一电极和第二电极之间供应电压差；以及透镜传感器，该透镜传感器被配置为进行测量并输出指示流体界面的位置的值。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜，该液体透镜包括容纳第一流体和第二流体的腔室。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以具有与第一流体和第二流体绝缘的第一电极，以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。在一些实施例中，温度传感器可以被配置为测量液体透镜中的温度。
液体透镜可以包括控制器，该控制器被配置为至少部分地基于所测量的温度调节在第一电极和第二电极之间施加的电压。温度传感器可以被嵌入液体透镜中。在一些实施例中，液体透镜可以包括加热元件，该加热元件被配置为向液体透镜施加热量。加热器可以被嵌入液体透镜中。控制器可以被配置为至少部分地基于所测量的温度，操作加热元件对液体透镜施加热量。
本文公开的各种实施例可以涉及校准液体透镜的方法。方法可以包括将第一电压施加到液体透镜。液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以包括第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘材料、以及与第一流体电气通信的第二电极。在第一电极和第二电极之间施加第一电压可以将流体界面定位在第一位置处。方法可以包括确定指示流体界面的第一位置的第一值，并且将第二电压施加到液体透镜以将流体界面定位在第二位置处。第二电压可以不同于第一电压。方法可以包括确定指示流体界面的第二位置的第二值。第二值可以不同于第一值。方法可以包括基于第一电压、第一值、第二电压和第二值确定斜率，以及至少部分地基于该斜率设置一个或多个校准参数。
第一值可以指示在第一电压被施加到液体透镜时第一流体和第一电极之间的第一电容。第二值可以指示在第二电压被施加到液体透镜时第一流体和第一电极之间的第二电容。设置该一个或多个校准参数可以包括设置一个或多个查找表值。该一个或多个校准参数可以包括增益值。方法可以包括将第三电压施加到液体透镜，以及确定在第三电压被施加到液体透镜时指示流体界面的第三位置的第三值。方法可以包括至少部分地基于第一电压、第一值、第二电压、第二值、第三电压、和第三值确定偏移值。方法可以包括至少部分地基于偏移值和斜率设置该一个或多个校准参数。方法可以包括确定与具有第一轴和第二轴的绘图上的过渡点相关联的电压值，该第一轴具有第一电压、第二电压和第三电压，该第二轴具有第一值、第二值和第三值。过渡点可以在第一线性绘图线和第二线性绘图线之间的交点处。第一线性绘图线可以延伸穿过表示第一电压和第一值的第一点，并穿过表示第二电压和第二值的第二点。第二线性绘图线可以与第一轴平行，并且延伸穿过表示第三电压和第三值的第三点。方法可以包括通过以下确定与过渡点相关联的电压值：改变施加到液体透镜的电压；监测指示第一流体和第一电极之间的电容的值；以及识别电压值，其中指示电容的值在基本上相等的值到基本上线性变化的值之间过渡。方法可以包括设置校准参数以将过渡点的电压值与液体透镜的流体界面的静息(resting)状态相关联。方法可以包括将附加电压施加到液体透镜。附加电压可以足够高以在所述附加电压被施加到所述液体透镜时在第一流体和第一电极之间提供基本上饱和的电容。方法可以包括确定附加值，该附加值指示在第三电压被施加到液体透镜时，在第一流体和第一电极之间存在基本上饱和的电容。第一值和第二值中的至少一个可以包括由传感器电路输出的传感器电压值。
本文公开的各种实施例可以涉及校准液体透镜的方法。方法可以包括施加多个电压以将液体透镜的流体界面定位在多个位置处；使用透镜传感器确定指示液体透镜的流体界面的该多个位置的多个值；以及至少部分地基于该多个电压和该多个值之间的数学关系设置液体透镜的一个或多个校准参数。
设置一个或多个校准参数可以包括确定查找表的值。设置一个或多个校准参数可以包括确定传递函数。透镜传感器可以被配置为输出指示第一流体和第一电极之间的电容的电压值。方法可以包括至少部分地基于该多个电压和该多个值确定斜率和偏移，以及至少部分地基于该斜率和该偏移确定该一个或多个校准参数。液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以包括第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘材料、以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。流体透镜可以包括与第一流体和第二流体绝缘的多个第一电极。该多个第一电极可以被设置在液体透镜中的对应的多个位置处。电压可以是直流(DC)电压或交流(AC)均方根(RMS)电压。
本文公开的各种实施例可以涉及具有计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储装置，该计算机可读指令被配置为使液体透镜***执行本文公开的任何方法。液体透镜***可以包括液体透镜和控制器，该控制器被配置为通过执行本文公开的任何校准方法校准液体透镜。控制器可以被配置为操作液体透镜***并且在液体透镜***初始化时、在液体透镜***启动时、在设置改变时、在用户命令时和/或周期性地校准液体透镜。控制器可以被配置为校准液体透镜，作为专用校准***的部分，该专用校准***被配置为校准液体透镜以与用于操作液体透镜***的单独的控制器一起使用。
本文公开的各种实施例可以涉及用于校准液体透镜***的方法。方法可以包括将多个测试电压施加到液体透镜；测量在该多个测试电压下液体透镜的一个或多个特性；至少部分地基于所测量的该一个或多个特性确定液体透镜的工作电压范围；以及至少部分地基于所确定的液体透镜的工作电压范围设置控制器的工作电压范围。
液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。液体透镜可以具有第一电极、使第一电极与第一流体和第二流体绝缘的绝缘层、以及与第一流体电气通信的第二电极。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。可以至少部分地基于绝缘层的厚度确定控制器的工作电压范围。绝缘层可以包括聚对二甲苯材料。可以从一组预设范围中选择控制器的工作电压范围。方法可以包括将控制器的全控制范围设置成对应于液体透镜的工作电压范围。电压的变化可以使得液体透镜中的电极与液体之间的电容基本上线性变化。电压可以在工作电压范围内，并且电压可以被施加到电极。设置控制器的工作电压范围可以包括调节增益值。设置控制器的工作电压范围可以包括调节电压偏移。控制器可以被配置为产生包括固定位数的数字控制信号，这些位的组合的全范围可以使得电压发生器生成在液体透镜的工作电压范围内的电压。测试电压可以是交流均方根电压。可以至少部分地基于在零交叉点处(诸如，此处液体透镜没有光焦度)的电容响应确定液体透镜的工作电压范围。可以基于斜升点、线性区域的起点、和/或斜升点与线性区域的起点之间的过渡点中的至少一个确定液体透镜的工作电压范围。该多个测试电压包括输送至液体透镜中的不同位置处的多个电极的多个差分电压信号。液体透镜的工作范围可以被确定为从第一电压到第二电压。方法可以包括设置控制器的工作范围可以使得来自控制器的所有控制信号产生从第一电压到第二电压范围内的电压。
本文公开的各种实施例可以涉及用于电气调节液体透镜的***。***可以包括电压发生器，该电压发生器被配置为至少部分地基于控制值、增益值、以及偏移值生成电压信号。***可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为至少部分地基于对由于将测试电压施加到液体透镜的电极导致的该电极上的电荷量的指示的分析确定液体透镜的工作电压范围。该一个或多个处理器被配置为至少部分地基于所确定的液体透镜的工作电压范围设置增益和偏移值。
***可以包括查找表，该查找表存储指示该多个控制值和在液体透镜的工作电压范围内的多个电压之间的关系的信息。电压发生器的增益和偏移可以被配置为使得由电压发生器输出的电压范围使得液体透镜在工作电压范围内操作。在可以通过用户界面为液体透镜选择的焦距范围内划分控制信号的分辨率。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜照相机***，该液体透镜照相机***可以包括成像传感器。照相机***可以被配置为使用成像传感器产生具有第一图像设置的图像并且产生具有第二图像设置的图像。第二图像设置可以具有低于第一图像设置的图像质量。***可以包括液体透镜，该液体透镜具有腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。第一电极可以与第一流体和第二流体绝缘，并且第二电极可以与第一流体电气通信。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。***可以包括信号发生器，该信号发生器被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)在第一电极和第二电极之间施加电压。控制器可以被配置为接收第一指示以产生具有第一图像设置的一个或多个图像，对具有第一图像设置的一个或多个图像将第一PWM开关频率施加到液体透镜，接收第二指示以产生具有第二图像设置的一个或多个图像，以及对具有第二图像设置的一个或多个图像将第二PWM开关频率施加到液体透镜。第二PWM开关频率可以比第一PWM开关频率慢。
第一图像设置可以包括第一分辨率，并且第二图像设置可以包括第二分辨率，该第二分辨率低于第一分辨率。第一图像设置可以包括启用的光学图像稳定，并且第二设置可以包括禁用的光学图像稳定。第一PWM开关频率可以在5kHz和50kHz之间。第二PWM开关频率可以在0.5kHz和5kHz之间。控制器可以被配置为对具有第一图像设置的该一个或多个图像使用信号发生器将第一转换速率施加到液体透镜，并且对具有第二图像设置的该一个或多个图像可以使用信号发生器将第二转换速率施加到液体透镜。第二转换速率可以低于第一转换速率。
本文中公开的各种实施例可以涉及可以包括液体透镜照相机***和电池的移动电子设备，该电池被配置为给移动电子设备充电，诸如包括给液体透镜照相机***充电。移动电子设备可以具有低功耗操作模式。当移动电子设备处于低功耗模式时，控制器可以接收第二指示以产生具有第二图像设置的该一个或多个图像。移动电子设备可以是移动电话。移动电子设备可以被配置为运行使用液体透镜照相机***来产生具有第一图像设置的该一个或多个图像的第一应用。模块电子设备可以被配置为运行使用液体透镜照相机***来产生具有第二图像设置的该一个或多个图像的第二应用。控制器可以针对第一应用施加第一PWM开关频率，并且针对第二应用施加第二PWM开关频率。
本文公开的各种实施例可以涉及液体透镜***，该液体透镜***可以包括液体透镜；信号发生器，被配置为以载波频率将电压脉冲施加到液体透镜；以及控制器，被配置为至少部分地基于图像参数或设备参数，改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。
液体透镜可以包括腔室、容纳在腔室中的第一流体、以及容纳在腔室中的第二流体。第一流体和第二流体可以是基本上不混溶的以在第一流体和第二流体之间形成流体界面。第一电极可以与第一流体和第二流体绝缘。第二电极可以与第一流体电气通信。液体透镜可以被配置为使得流体界面的位置是至少部分地基于在第一电极和第二电极之间施加的电压。信号发生器可以被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)以将电压施加到液体透镜。控制器可以被配置为接收第一图像参数的第一指示，将第一载波频率施加到液体透镜以产生具有第一图像参数的一个或多个图像，接收第二图像参数的第二指示，将第一载波频率施加到液体透镜以产生具有第二图像参数的一个或多个图像。第二载波频率可以低于第一载波频率。第二图像参数可以具有比第一图像参数低的质量的图像设置。控制器可以被配置为至少部分地基于图像质量设置改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于图像分辨率改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于视频或静止图像的指示改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于预览图像或捕获的图像的指示改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于启用还是禁用光学图像稳定改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于被用于请求图像的应用的指示改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于电池容量改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于启用还是禁用低功耗模式改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为至少部分地基于外部电源是否正在供电改变施加到液体透镜的电压脉冲的载波频率。控制器可以被配置为使用信号发生器改变施加到液体透镜的电压脉冲的转换速率。在一些实施例中，可以将较快的转换速率应用于较快的载波频率，并且可以将较慢的转换速率应用于较慢的载波频率。可以独立地控制转换速率和载波频率。
照相机模块可以包括本文公开的一个或多个固定透镜、以及成像传感器、以及液体透镜***。移动电子设备可以包括本文公开的液体透镜***。移动电话可以包括本文公开的液体透镜***。
附图说明
将参考以下附图详细讨论某些实施例，其中，相似的附图标记始终指代相似的特征。出于说明性目的提供了这些附图，并且实施例不限于附图中所示的特定实施方式。
图1A是在第一状态中示出的液体透镜的示例实施例的截面图。
图1B是在第二状态中的液体透镜的示例实施例的截面图，在第二状态中电压施加到液体透镜。
图2A是液体透镜的示例实施例的平面图。
图2B是通过液体透镜的示例实施例的两个电极截取的截面图。
图3A是用于透镜反馈和控制的***的示例实施例的框图。
图3B是用于透镜反馈和控制的***的示例实施例的框图。
图4A示出了用于四电极液体透镜的透镜反馈和控制***的示例实施例。
图4B示出了用于四电极液体透镜的透镜反馈和控制***的另一个示例实施例。
图5示出了反馈和控制***中的信号的示例时序图。
图6示出了用于控制透镜的焦参数的示例方法。
图7示出了来自与液体透镜耦合的电荷传感器的电压测量的图。
图8示出了来自与液体透镜耦合的电荷传感器的电压测量的另一个图。
图9示出了所测量的电容与被用于驱动液体透镜的输入DC电压的示例关系图。
图10A示出了用于校准液体透镜的示例方法的流程图。
图10B示出了用于校准液体透镜的另一个示例方法的流程图。
图11A示出了示例曲线图，该示例曲线图示出了在各种所施加的电压(X轴)下指示液体透镜中的流体界面位置的值(Y轴)。
图11B示出了值的示例图，该值指示流体界面的位置(例如，使用所确定的电容)作为对被用于驱动液体透镜的输入电压的响应。
图12A示出了用于校准液体透镜***的示例方法的流程图。
图12B示出了用于校准液体透镜***的另一个示例方法的流程图。
图13A示出了与可变焦透镜的校准有关的示例***。
图13B示出了与可变焦透镜的校准有关的另一个示例***。
图14是示出结合了具有液体透镜的照相机***的移动电子设备的示例实施例的框图。
图15是用于产生不同质量等级的图像的示例方法的流程图。
图16是用于产生一个或多个图像的示例方法的流程图。
图17示出了示例图像参数、设备参数、以及可以被用于确定PWM频率的其他考虑因素，诸如对于液体透镜。
图18A示出了具有第一PWM频率和第一转换速率的PWM信号。
图18B示出了具有第二PWM频率和第二转换速率的PWM信号。
具体实施方式
液体透镜***
图1A是液体透镜10的示例实施例的截面图。图1A的液体透镜10以及本文公开的其他液体透镜可以具有与专利’174中公开的液体透镜相同或相似的特征，并且可以使用与专利’174中公开的技术相似的技术制作。液体透镜10可以具有腔室12，该腔室12容纳至少两个不混溶的流体(例如，液体)，诸如第一流体14和第二流体16，形成流体界面15。第一流体14可以是导电的并且第二流体16可以是电绝缘的。在一些实施例中，第一流体14可以是极性流体，诸如水性溶液。在一些实施例中，第二流体16可以是油。第一流体14可以具有比第二流体16高的介电常数。可以包括透明板的下部窗口18可以在腔室12下方，而可以包括透明板的上部窗口20可以在腔室12上方。第一至少一个电极22可以通过绝缘材料24与腔室12中的流体14和16绝缘。第二电极26可以与第一流体14接触。
可以在电极22和26之间施加电压以控制流体14和16之间的流体界面15的形状，诸如改变液体透镜10的焦距。图1A示出了处于第一状态的液体透镜10，在第一状态中没有电压施加在电极22和26之间，图1B示出了处于第二状态的液体透镜10，在第二状态中有电压施加在电极22和26之间。腔室12可以具有由疏水材料制成的一个或多个侧壁。例如绝缘材料24可以是聚对二甲苯，聚对二甲苯可以是绝缘和疏水的。当没有施加电压时，在侧壁上的疏水材料可以排斥第一流体14(例如，水性溶液)，使得第二流体16(例如，油)可以覆盖侧壁的相对较大的面积以产生图1A中示出的流体界面15的形状。当经由第二电极26在第一电极22和第一流体14之间施加电压时，第一流体14可以被吸引到第一电极22，这可以沿着侧壁向下驱动流体界面15的位置使得更多侧壁与第一流体14接触。可以通过在电极22和26之间施加不同量的电压将流体界面15驱动到各种不同的位置。
当施加电压时，第一电极22和第一流体14可以形成电容器(例如，类似于平行板电容器，其中第一流体14作为平行板之一操作)，并且电容可以随着第一流体14覆盖侧壁的面积的增大(例如，有效地形成更大的平行板)而增加。因此，可以从指示第一电极22和第一流体14之间的电容的测量确定流体界面15在侧壁上的位置。可以基于指示电容的测量来调节施加在电极22和26之间的电压以将流体界面定位在一位置(例如，被配置为提供由照相机***指定的焦距的位置)。例如，照相机***可以提供命令以将液体透镜10设置为特定焦距，并且电压可以施加到液体透镜10。可以进行指示第一电极22和第一流体14之间的电容的测量。如果测量指示电容低于对应于特定焦距的值，则***可以增加施加的电压。如果测量指示电容高于对应于特定焦距的值，则***可以减少施加的电压。***可以对电压进行重复测量和调节以将流体界面15保持在提供特定焦距的位置。本文公开的各种实施例涉及测量***，用于进行指示第一电极22和第一流体14之间的电容的测量；反馈控制***，该反馈控制***至少部分地基于该测量调节到液体透镜的信号。在一些实施例中，可以间接确定第一电极22和第一流体14之间的电容，诸如如本文讨论的基于输送至第一电极22的电荷量。
在一些实施例中，电极22和第一流体14之间的电容可以取决于温度。例如，绝缘材料24(例如，聚对二甲苯)的介电常数可以随着温度改变而改变，这可以影响电容。在一些实施例中，液体透镜10可以包括温度传感器32，该温度传感器32被配置为测量液体透镜10中的温度。当基于与电容有关的测量调节到液体透镜10的信号时，***可以考虑所测量的温度。在一些实施例中，温度传感器32可以被嵌入液体透镜10中。例如，温度传感器32可以被设置在液体透镜构造的两层之间。导电引线可以从温度传感器32的嵌入位置延伸到液体透镜10的***，诸如用于提供和/或接收来自温度传感器的信号。温度传感器32可以包括热电偶、电阻温度设备(RTD)、热敏电阻、红外传感器、双金属设备、温度计、状态变化传感器、基于半导体的传感器(例如，硅二极管)、或其他类型的温度感测设备。
在一些实施例中，液体透镜10可以包括加热元件34，该加热元件34可以被用于控制液体透镜10中的温度。例如，液体透镜10可以具有在阈值温度(例如，冻结)以下急剧降低的响应速率。在一些实施例中，加热元件34可以被嵌入液体透镜10中。例如，加热元件34可以被设置在液体透镜构造的两层之间。导电引线可以从加热元件34的嵌入位置延伸到液体透镜10的***，诸如用于提供和/或接收来自加热元件34的信号。加热元件34可以包括电阻加热器、电容加热器、感应加热器、对流加热器、或另一类型的加热器。***可以至少部分地基于从温度传感器32接收的信号操作加热元件34。***可以测量温度，并且如果温度低于阈值则使用加热元件34以加热液体透镜。***可以使用反馈控制来使用温度传感器32和加热元件34控制温度。
图2A示出了液体透镜10的示例实施例的平面图。在一些实施例中，第一至少一个电极22可以包括位于液体透镜10上的多个位置处的多个电极22。液体透镜10可以具有四个电极22a、22b、22c和22d，它们可以位于液体透镜10的四个象限中。在其他实施例中，第一至少一个电极22可以包括各种数量的电极(例如，1个电极、2个电极、4个电极、6个电极、8个电极、12个电极、16个电极、或更多个)。可以独立地驱动电极22a-d(例如，具有相同或不同的施加在其上的电压)，这可以被用于将流体界面15定位在液体透镜10的不同象限上的不同位置处。图2B示出了通过电极22a和22d截取的截面图。如果施加在电极22a的电压多于施加在电极22d的电压，则流体界面15可以在电极22a的象限处沿侧壁进一步下拉，这可以使得流体界面15的光轴30相对于液体透镜10的纵轴28倾斜。照相机***可以使用该倾斜以提供光学图像稳定、离轴聚焦等。在一些情况下，可以将不同的电压施加到电极22a-d以补偿施加到液体透镜10的力，使得液体透镜10保持轴上聚焦。液体透镜10可以具有与每个电极相对应的温度传感器32a和32d，或用于液体透镜10的单个温度传感器可以被使用。
示例反馈和控制***
图3A和图3B示出了用于透镜反馈和控制的***的示例框图300、350。图3A和/或图3B可以包括照相机输入/输出(“I/O”)控件301、设置和反馈控制器303、时序控制器305、信号发生器307、放大器309、以及透镜311(诸如液体透镜)、电荷传感器313、其他传感器317、以及电流镜319。可以在微处理器315中实现控制***的一些部分，诸如设置和反馈控制器303和时序控制器305。
参考图3A，照相机I/O控件301可以被用于指示或设置焦参数，诸如透镜311的焦距和/或设置透镜311的聚焦方向。例如，当用户增加或减少到成像目标的距离、更改照相机的变焦等时，可能会发生这种情况。在一些实施例中，照相机可以启用离轴聚焦，其中透镜311的聚焦方向相对于透镜311的纵轴成角度(例如，如图2B中可见)。在一些实施例中，光学图像稳定***可以提供焦参数，诸如通过调节透镜311的聚焦方向来补偿振动。应当理解，调节焦参数可以包括调节焦距和/或聚焦方向。照相机I/O控件301可以向设置和反馈控制器303提供指示目标焦距或其他焦参数的信号。在一些实施例中，照相机可以基于自动聚焦、变焦、或一些其他***或事件发送目标焦参数信号。
设置和反馈控制器303可以确定如何调节透镜311以实现目标焦参数(例如，焦距)。例如，这可以包括参考要施加到透镜上的电压的查找表，以使得透镜提供目标焦距。这可以附加地或替代地包括使用算法或方程式确定要施加的电压。设置和反馈控制器还可以考虑由其他传感器317(诸如温度计、陀螺仪、激光或其他距离传感器等)测量的附加变量(诸如温度、运动、取向、重力、加速度、距离等)。在一些实施例中，如果焦参数的变化大于阈值量，则控制器303可以过驱动电压中的变化使得液体透镜311的流体界面更快地移动到新焦参数的新位置。例如，对于电压中的增长，控制器303可以最初选择电压，该电压高于将被用于将流体界面保持在新焦参数的位置处的电压值，并且随后随着流体界面接近新位置，过驱动电压可以被降低。对于电压中的减少，控制器303可以最初选择电压，该电压低于将被用于将流体界面保持在新焦参数的位置处的电压值，并且随着流体界面接近新位置，过驱动电压可以被提高。
信号发生器307可以接收来自设置和反馈控制器303的控制信号并且可以生成要向透镜311提供的一个或多个电压信号。在一些实施例中，单个处理器(例如，微处理器315)可以包括设置和反馈控制器303以及信号发生器307两者。在各种实施例中，至少部分地基于控制信号生成电压信号的一个或多个特性。特性可以包括频率、相位、电压幅度、脉冲宽度、形状、或RMS电压。在各种实施例中，信号发生器307可以生成影响透镜311的聚焦的任何类型的电压信号。在一些实施例中，电压信号可以包括可被施加到透镜311的电极的多个振荡电压信号，并且调节振荡电压信号之间的相位延迟可以改变施加到透镜311的均方根(RMS)电压差。在一些实施例中，电压信号可以包括被输送至透镜311上的不同位置处的多个电极的多个差分电压信号。在一些实施例中，电压信号可以是周期信号，该周期信号具有幅度和/或脉冲宽度作为被控制信号影响的特性。在一些实施例中，电压信号可以是DC信号，该DC信号具有被控制信号影响的DC电压。尽管本文公开的各种实施例讨论了使用提供给液体透镜的电压信号之间的相位延迟来进行脉冲宽度调制，但是可以使用各种其他合适的脉冲宽度调制***。
如本文讨论的，电压信号可以施加到透镜311并且可以影响透镜311的焦参数(例如，焦距和/或聚焦方向)。透镜可以是液体透镜。例如，液体透镜311可以具有形成流体界面的多个不混溶的流体(例如，液体)，通过将电压施加到透镜311，该流体界面是可定位的。
尽管将受控的电压信号施加到透镜311，但是在一些情况下，透镜311可能无法实现指定的聚焦特性。可能会有一些误差。许多因素可以影响透镜的形状和/或位置，并且在生成电压信号时可能未考虑一些因素。液体透镜的移动可以影响其中的流体的位置。此外，组件制造和/或性能的不完善可以造成不可忽略的影响。另外，透镜311的聚焦特性可以被磁滞影响，使得透镜311对电压信号的响应(例如，流体界面的形状和/或位置)可以基于透镜311的先前状态而不同。在一些实施例中，反馈可以被用于考虑误差并且对透镜311(例如，对流体界面的形状和/或位置)进行调节。
直接测量液体透镜311中的流体界面的形状和/或位置可能是困难的。液体透镜可以被设计得很小以方便携带(例如，智能手机中的镜头)。然而，透镜的形状和/或位置可以通过透镜上的组件的电容间接确定。如先前关于图1B所描述的，电极可以被定位成靠近液体透镜中的第一流体，并且与该第一流体绝缘。电极和第一流体可以有效地充当电容器。当第一流体响应于来自施加到电极的电压的电磁力而改变形状和/或位置时，由第一流体形成的有效电容器板面积发生改变。因此，有效电容器的电容指示流体界面的形状和/或位置。
透镜传感器313可以被配置为进行指示透镜的电容的测量，其中该电容指示透镜中的流体界面的形状和/或位置。在一些实施例中，透镜传感器313可以测量(例如，直接测量)液体透镜的流体界面的位置。如结合本文的一些实施例讨论的，透镜传感器313可以是电荷传感器，或者可以是其他传感器类型。透镜传感器313可以是液体透镜或液体透镜***的整体组件。或者透镜传感器313可以包括在液体透镜***外部的外部传感器组件，或整体传感器组件和外部传感器组件的组合。在一些实施方式中，透镜传感器313可以基于被输送至透镜311的电极的电荷量间接地测量电容。形成在液体透镜311中的有效电容器的电极上的电荷总量可以由下式确定：
Q总＝C透镜V信号 等式1
其中Q总是电荷总量，C透镜是由透镜中的电极和液体形成的有效电容器的电容，且V信号是施加到电极的电压信号的电压。当电压信号的电压是常数或由控制信号设置时，V信号可以是已知量。如本文更详细讨论的，在一些实施例中，透镜传感器313可以是电荷传感器，该电荷传感器基于施加到液体透镜311的电极的总电荷生成信号。
透镜传感器313可以向反馈控制器303提供指示C透镜的信号。反馈控制器303可以基于指示C透镜的信号确定液体透镜311中的流体界面是否被定位成使得透镜311具有指定的聚焦特性(例如，聚焦在成像目标上)。反馈控制器303可以随后确定任何反馈调节并因此调节控制信号以使得信号发生器307改变电压信号的特性，以使得使透镜311更紧密地聚焦在聚焦目标上。在一些实施例中，反馈响应可以最初为过驱动响应以使得透镜更快地聚焦在聚焦目标上。当焦参数已改变使得液体透镜中的流体界面需要显著移动到液体透镜311中的新位置时，将信号过驱动到透镜311可能特别有益。
参考图3B，示例***350可以包括与***300特征相似的特征。设置和反馈控制器303可以从照相机I/O控件301接收目标焦参数和/或从其他传感器317接收测量。基于目标焦参数和/或测量，设置和反馈控制器303可以确定一个或多个电压(例如，差分RMS电压)以施加到透镜311的电极，以使得透镜311以焦参数聚焦。设置和反馈控制器303可以向时序控制器305提供通用控制信号。时序控制器305可以向各种子***提供多个时序信号。这可以包括到电荷传感器的采样和放电信号(例如，如本文所讨论的用于打开和闭合采样和放电开关)。这还可以包括到信号发生器307的相移控制信号。
信号发生器307可以生成电压信号(例如，差分电压信号)，该电压信号可以包括一个或多个电极周期信号和公共周期信号。与公共周期信号相比，该一个或多个电极周期信号的相位可以被移位相移量。相移量可以至少部分地由相移控制信号控制。因此，施加到透镜311的一个或多个差分电压信号可以产生到对应的一个或多个电极的一个或多个RMS电压，并且该一个或多个RMS电压可以至少部分地由相移控制信号控制。
电压信号可以由一个或多个放大器309放大至已知信号。可以向透镜311上的公共节点提供公共周期信号。可以向液体透镜311的第一流体提供公共周期电压信号(例如，经由图1A-2B的电极26)。可以向透镜311的(多个)电极(例如，向图1A-1B的电极22或向图2A-2B的电极22a-d)提供电极周期电压信号。
可以通过一个或多个电流镜319向透镜311提供该一个或多个电极周期信号。该一个或多个电流镜319可以向一个或多个电荷传感器313提供该一个或多个电极周期信号的电流的镜像。该一个或多个电荷传感器313可以各自包括采样电容器。在激活来自时序控制器305的采样信号时，采样电容器可以接收经镜像电流。电荷传感器的模数转换器可以随后读取采样电容器的电压，并向设置和反馈控制器303提供输出电压读数。在激活来自时序控制器305的放电信号时，采样电容器可以被放电。
采样电容器的电压可以指示采样电容器上的电荷量，并且采样电容器上的电荷量可以指示C透镜的电容(例如，如结合图1B所讨论的第一流体14和电极22之间的电容)。这些关系可用以下等式描述：
Q总＝C采样V出 等式2
其中Q总是采样电容器上的电荷总量，C采样是采样电容器的电容，且V出是采样电容器两端的电压。采样电容器可以具有已知的C采样。因为在相同的时间量内向采样电容器和透镜311中的有效电容器两者提供相同的镜像电流，所以总电荷量流向采样电容器和透镜311中的有效电容器两者。等式1和等式2可以设置成彼此相等并求解。
C采样V出＝C透镜V信号 等式3
Figure BDA0002304525670000261
因此，当C采样和V信号已知时，输出信号V出指示电容C透镜。
设置和反馈控制器303可以使用V出或C透镜以确定透镜311是否以目标焦参数聚焦，或对透镜311的调节是否需要。在一些实施例中，使用V出可以需要较少的计算，因此在一些实施例中，可以省略C透镜值的计算。可以基于焦参数和/或来自其他传感器317的输入将V出与预期值进行比较。可以从查询表或公式或算法中得出预期值。如果V出太高，那么设置和反馈控制器303可以降低差分电压信号的电压(例如，RMS电压)。如果V出太低，那么设置和反馈控制器303可以增加差分电压信号的电压(例如，RMS电压)。
可以重复反馈过程以实现目标焦参数和/或维持目标聚焦参数，诸如当透镜相对于重力改变取向时。当设置和反馈控制器303提供校正通用控制信号时，可以最初过驱动校正通用控制信号，诸如将流体界面更快地移动到新位置。
在各种实施例中，可以使用数字和/或模拟电路的任何组合。例如，可以使用微处理器315作为时序控制器305和/或设置和反馈控制器303，或微处理器315可以执行图3中的任何其他***功能。在各种实施例中，可以在模拟电路或混合模拟/数字电路中实现***的不同部分，诸如信号发生器307、放大器309、电荷传感器313、或图3的任何其他部分。
示例示意图
图4A示出了用于四电极液体透镜的透镜反馈和控制***的示例示意图400，该四电极液体透镜与图2A-2B的液体透镜10相似或相同。示意图400提供了图3A和3B中示出的控制***的部分的示例实施方式。信号发生器401可以包括波形发生器403和四个移相器411。示意图还包括用于向液体透镜的公共节点407提供的公共电压信号的放大器405，用于向液体透镜上的各个电极417a-417d提供的第一、第二、第三和第四电极电压信号的相应放大器413，用于相应电极电压信号的相应电流镜415，以及耦合到相应电流镜的相应电荷传感器421。出于简化图4A中仅示出了一个电荷传感器，但将会理解***包括三个附加电荷传感器421，该三个附加电荷传感器421接收来自相应的三个附加电流镜415的电流。电荷传感器421可以包括采样开关416、采样电容器418、以及放电开关419.电荷传感器421可以包括缓冲器、以及模数转换器(“ADC”)。触发线423可以提供触发信号(例如，从信号发生器401输出的)。
信号发生器401可以包括波形发生器403。在示出的示例中，该波形是5kHz方形脉冲波形。然而，在各种实施例中，波形可以是任何周期、AC、DC、或其他信号。波形可以具有正弦曲线形、锯齿形、或其他形状。波形可以具有与图4A中示出的实施例的频率不同的频率。在一些实施例中，波形可以具有快于液体透镜的响应速率的频率，使得液体透镜中的流体界面的位置不会响应波形的单个脉冲。例如，波形可以具有3倍于、5倍于、7倍于、10倍于、15倍于、20倍于、50倍于、或更快于液体透镜的响应速率的频率。波形发生器403的输出可以被耦合到放大器405。来自波形发生器403的输出波形可以被用作公共电压信号(例如，如图1B和2B所讨论的施加到第一流体的)。
放大器405的输出可以被耦合到液体透镜的公共节点407。在一些实施例中，公共节点可以是液体透镜中的第一流体或液体透镜中的电极，该电极与第一流体电气通信。通过放大器405放大公共差分信号以具有70V幅度并将其提供至液体透镜的公共节点407。在各种实施例中，放大器可以提供适合于特定实现的不同量的放大和/或高达不同的电压。
波形发生器403的输出还被用于提供第一、第二、第三、和第四电极电压信号，可以向液体透镜的电极417a-d提供这些电极电压信号。波形发生器403的输出可以被耦合到第一移相器411。可以通过移相器411对第一差分电压信号进行相移。相移量可以由相位控制信号控制，该相位控制信号可以由结合图3A和3B公开的时序控制器或设置和反馈控制器来提供。移相器411的输出可以被耦合到放大器413。经相移的第一电压信号可以由放大器413放大。放大器413可以将经相移的第一差分电压信号放大与放大器405相同的量，在该示例中为70V，或者在各种实施例中为其他量。
可以通过电流镜415向第一电极417a提供放大器413的输出。由于相移，在放大的、经相移的第一差分电压信号和公共差分电压信号之间会存在差分电压。因此，液体透镜中的流体(例如，液体)中的一种或多种可以由差分电压影响，并改变流体的形状和/或位置，因而影响透镜的聚焦特性。在一些实施例中，相对较短的相位延迟可以导致差分电压的脉冲宽度相对较短，这可以导致相对较低的RMS电压。施加到被输送至电极417a和417c的电压信号的相对较短的相位延迟可以产生图4A中示出的电压差分波形425ac，该电压差分波形425ac在该示例中生成22.1V的RMS电压。相对较长的相位延迟可以导致差分电压的脉冲宽度相对较长，这可以导致相对较高的RMS电压。施加到被输送至电极417d的电压信号的相对较长的相位延迟可以产生图4A中示出的电压差分波形425d，该电压差分波形425d在该示例中生成66.4V的RMS电压。
电流镜415可以被耦合到电荷传感器421。电流镜415可以向采样电容器418提供放大的、经相移的第一差分电压信号的镜像。在采样周期期间，可以闭合采样开关416，将电流镜415耦合到采样电容器418，同时打开放电开关。采样电容器418可以具有充足的电容和/或采样周期可以足够短，使得采样电容器418不会因为在采样周期期间被输送至采样电容器418的电流变得饱和。可以通过缓冲器将采样电容器418耦合到ADC，该ADC可以提供指示采样电容器418上的模拟电压的数字输出。可以向ADC提供时序信号以使得ADC读数。例如，通过控制信号(例如，串行***接口(SPI)总线)，ADC可以与微处理器通信。如结合图3A和3B所讨论的，控制器基于电荷传感器421的输出来调节由移相器411施加到电极信号的相位延迟。通过监测四个象限中的每个上的流体界面的位置并基于该反馈调节相位延迟，可以控制流体界面的形状以实现目标焦参数(例如，焦距和/或焦倾斜)。
在放电周期期间，放电开关419可以闭合，使得采样电容器418上任何积累的电荷向地面放电。在放电周期期间，采样开关416可以打开。
将会理解，关于第一电极电压信号的教导和公开可以应用于第二、第三和第四电极信号，并且在各种实施例中，应用于关于任意数量的参考信号的任意数量的差分信号。可以分别对第二、第三和第四差分信号进行相移、分别放大、提供给透镜中的各个电极、分别进行镜像、提供给各个电荷传感器、并且可以分别测量电压。
图4A示出了与液体透镜的电极417a-d相对应的差分电压波形425AC、425B、425D。可以彼此独立地控制第一、第二、第三和第四差分信号。因此，在四个象限电极417a-417d之一和公共节点407之间可以存在独立差分电压，如差分电压波形425C、425B、425D所示。在示例中，第一和第三差分电压信号被相移相同的量并产生波形425AC。相对于公共差分信号的轻微相移使得在第一/第三差分电压信号和公共差分电压不重叠的差分电压波形425AC中出现短暂的峰和谷。因此，产生较小的RMS电压，在本示例中约为22.1V。在示例中，第二差分电压信号被相移约90度并产生波形425B。相对于公共差分信号的四分之一相移会使得出现中等持续时间的峰和谷。因此，产生中等的RMS电压，在本示例中约为49.5V。在示例中，第四差分电压信号被相移几乎180度并产生波形425D，使得出现了具有较长占空比的峰和谷。因此，产生较大的RMS电压，在本示例中约为66.4V。
在各种实施例中，可以使用不同的电压控制方案。例如，可以调节相应的差分电压信号的幅度而不是相位。作为另一个示例，可以调节相应差分电压信号的占空比。尽管示例示出了四个信号和四个电极，但是可以使用任意数量的信号和电极向透镜施加电压。
图4B示出了用于四电极液体透镜的透镜反馈和控制***的另一个示例实施例的示意图450。图4B的实施方式与图4A的实施方式相似，但图4B的方法使用不同的电荷传感器配置。尽管本文没有详细讨论，但是结合图4A讨论的许多细节也可以应用于图4B。图4B的示例实施例可以使用开关451以在第一状态和第二状态之间切换。第一状态(例如，图4B中未示出)可以被配置为对在液体透镜的电极417a-d和导电流体之间形成的有效电容器进行充电。第二状态(例如，图4B中所示)可以被配置为至少部分地使那些有效电容器放电并且将放电电流引导至感测电路(例如，至电荷传感器421)。例如，开关451可以被配置为在第一状态中将放大器413的输出耦合到第一电极417a，从而将电压施加到电极417a。开关451可以切换至第二状态(其在图4B中示出)以提供第一电极417a和电荷传感器421之间的连接。在采样周期期间，开关451可以将电荷传感器421耦合到第一电极417a(例如，处于第二状态)，从而使得电极417a上的电荷的表示被提供给采样电容器418。可以由ADC测量采样电容器的电压。在一些实施例中，在ADC进行读数时，开关451可以处于第一状态以将采样电容器418与第一电极417a解耦。在各种实施例中，其他开关配置可以被用于采样并保持电压以供ADC进行测量。图4B的实施例的采样周期可以晚于图5中所示的，使得在电压差已被施加以对液体透镜上的有效电容器充电之后的时间，开关451切换至第二状态。对于图4B的实施例，放电和读数周期也可以在图5所示的之后发生。尽管在图4B中仅示出了一个电荷传感器421，但是可以针对电极417a-d中的每一个包括电荷传感器421，并且可以根据本文的讨论操作电荷传感器421。应当注意，在一些情况下，开关451和电流镜415可以被认为是对应的电荷传感器421的部分。
可以以其他方式测量或以其他方式确定液体透镜上的有效电容器的电容。例如，可以使用电容的相位同步检测。可以将高频(例如，MHz)低振幅电压振荡信号与提供给液体透镜的电极的电压信号组合。通过测量输入振荡信号与输出振荡信号的差(例如，振荡信号中的相位和幅度变化)，可以确定电容。在一些实施例中，可以使用电容的峰值检测。在一些实施例中，可以使用电容差分、电阻电容(RC)槽、或相移检测方法确定电容。在一些实施例中，可以使用RC衰减方法确定电容。在一些实施例中，可以使用频谱分析或外差方法确定电容。
时序图
图5示出了反馈和控制***中的信号的示例时序图。时序图包括公共波形501A、提供给第一电极的第一电压信号503、第一电极电压信号503和公共信号501A之间的第一差分电压505、提供给第N电极的第N电极电压信号507、在第N电压信号507和公共信号501A之间的第N差分电压509。展开图511示出了在时间段513中对透镜上的电荷的指示进行采样期间的信号。可以选择时间段513的位置使得电压足够低以避免使用高电压模拟级来测量电容。展开图包括公共命令信号501B、实际公共电压501C、放电信号515、采样信号517、和中断信号519。
例如，图5示出的信号控制方案可以应用于图4A中的电荷传感器421。然而，各种实施例可以使用其他信号控制方案，并且可以不同地控制不同的电荷传感器。公共波形501A示出了周期为200微秒(频率为5kHz)的周期脉冲波形。例如，公共波形501A可以被提供给图4A中的公共节点407。第一电压信号503也是周期为200微秒的周期脉冲波形。然而，与公共波形501A相比，第一电压信号503被相移一延迟。例如，第一电压信号503可以被提供给图4A中的一个电极，诸如电极417a。第一差分电压505示出了由相位延迟导致的第一电压信号503和公共信号501A之间的差分电压。第N电压信号507也是周期为200微秒的周期脉冲波形。然而，与公共波形501A相比，第N电压信号507被相移。例如，第N电压信号507可以被提供给图4A中的一个电极，诸如电极417d。第N差分电压509示出了由相位延迟导致的第N电压信号509和公共信号501A之间的差分电压。
在展开图511中，公共命令信号501B在参考时间0ns处减小，使得实际公共波形501C从高信号下降到低信号。实际公共波形501C在小延迟之后进行过渡。
可以提供放电信号515以控制放电开关，诸如图4A中的放电开关419，以将采样电容器与地面耦合/解耦(诸如图4A的采样电容器418)，从而在放电开关闭合时使采样电容器放电。放电信号515可以最初使放电开关在0ns处闭合。响应于公共命令信号51B的切换和/或在实际公共波形501C响应之前，放电信号515可以切换并打开放电开关。在已经进行了采样测量之后，放电信号515可以切换以使得放电开关419闭合，例如以从而在下一次测量之前对采样电容器418进行放电。
可以提供采样信号517以控制采样开关，诸如图4A中的采样开关416，以将采样电容器(诸如图4A的采样电容器418)与采样提供给透镜的电流的镜像耦合/解耦。采样信号517可以最初使采样开关在0ns处打开。响应于公共命令信号501B的切换，和/或在放电开关打开之后，采样信号517可以切换和闭合采样开关416以向采样电容器418提供电荷。
在采样时间周期之后，采样信号517可以返回到初始状态，以打开采样开关416。在采样周期之后，可以提供中断信号519以使得对来自采样电容器418的电压进行读数(例如，使用ADC来对存储在采样电容器418上的电压进行读数)。读数完成后，采样电容器可以放电。
在图5示出的示例中，周期为200微秒使得每秒大约进行5,000次(5KHz)采样。然而，周期可以更快或更慢。在各种实施例中，采样可以发生不同的时间量，甚至长于一个周期。在各种实施例中，充电/放电/采样可以响应于其他信号，或者可以在每个周期期间的各种时间发生。可以响应于公共信号的上升沿、公共信号的下降沿或、在具有适当的变化的其他时间进行充电/放电/采样。
示例方法
图6示出了用于控制透镜的焦参数的示例方法600。例如，透镜可以是液体透镜。在框601处，可以确定目标焦参数。例如，可以响应于经由照相机的输入(诸如按钮或触摸屏选择)的用户选择的聚焦设置确定这些目标焦参数。作为另一个示例，用户可以选择自动聚焦功能以自动确定聚焦目标。例如，可以由微控制器确定目标焦参数。在一些实施例中，光学图像稳定***可以有助于目标焦参数，诸如以补偿照相机***所经历的振动。
在框603处，可以接收传感器测量。示例传感器可以包括温度计、陀螺仪、加速度计、距离传感器等。传感器可以对影响透镜对电压的响应的变量进行读数。
在框605处，确定电压信号的初始值。例如，微处理器可以通过参考与聚焦目标相关联的电压值的查找表确定初始值。查找表还可以包括与其他变量(诸如距离、湿度、温度、加速度等)有关的查找。替代地或除了查找表之外，可以通过算法或公式确定和/或调节初始值。例如，当透镜的温度为100°F时，微处理器可以接收5米的目标焦距，并确定30V RMS作为在第一方向上影响透镜的第一电极的电压信号的初始值，并通过将30V RMS+5V RMS调节为35V RMS，以引起焦倾斜，例如，以补偿照相机的移动。
在框607处，生成电压信号。电压信号可以具有初始电压的初始值。在一些实施例中，电压信号可以是相对于周期信号的差分信号。在框609处，可以向透镜提供电压信号。可以将电压信号施加到位于液体透镜中的电极以影响透镜的形状和/或位置。电极和透镜的一个或多个部分(诸如第一液体)可以具有随液体透镜的形状和/或位置而变化的有效电容。
在框611处，可以对电压信号的电流进行镜像。例如，这可以通过电流镜(诸如图4A中的电流镜415)来完成。在框613处，可以向传感器提供镜像电流。在透镜中的流体界面的形状和/或位置影响有效电容器的电容的情况下，传感器可以被配置为感测对电容的指示，诸如电荷量。例如，传感器可以包括采样电容器和ADC，该采样电容器被配置为接收镜像电流，该ADC被配置为测量采样电容器两端的电压。例如，传感器还可以包括多个开关，该多个开关被配置为使得采样电容器分别在充电、放电和采样周期期间充电、放电和保持。在框615处，可以向控制器提供传感器读数。
在框617处，可以确定电压信号的校正值。可以至少部分地基于传感器读数确定校正值。例如，如果传感器读数太高，则可以指示有效电容器的电容太高，这可以指示流体界面在侧壁上的位置太低，并且响应于此，控制器可以降低该电压信号的值。例如，如果传感器读数太低，则可以指示有效电容器的电容太低，这可以指示流体界面在侧壁上的位置太高，并且响应于此，控制器可以增加该电压信号的值。例如，控制器可以通过将来自传感器读数的值与查找表或存储在存储器中的其他类似结构中的与聚焦目标相关联的电压进行比较，或者通过使用公式或算法来执行确定。控制器可以附加地或替代地通过表格、公式和/或算法考虑先前描述的其他变量(例如，温度、照相机移动等)。在一些实施例中，当确定新的电压信号时，可以在框617处使用来自传感器的附加测量。在一些情况下，每次确定新电压时可以进行新的测量(例如，温度测量)，或者可以不那么频繁地进行测量。可以对多于一个电极执行图6的过程，诸如用于独立地驱动图2A-2B的四个电极22a-d或图4A的四个电极417a-d。
框617可以循环回到框607，并且可以用校正值生成电压信号。即使当诸如温度、加速度、取向等因素发生变化时，也可以重复进行反馈循环以将焦点保持在聚焦目标上。反馈循环可以继续，直到接收到新的聚焦目标为止。
在一些实施例中，电压信号的初始值(框605)和/或电压信号的校正值(框617)可以最初在短时段内被过驱动，以使透镜在定于实际校正值之前更快地朝向期望的形状和/或位置移动。
测试结果
图7示出了来自与液体透镜耦合的电荷传感器的电压测量图。使用图4A的***获取图7的结果。每个电荷传感器耦合到液体透镜的四个电极(X+，X-，Y+，Y-)中的一个，使得从电荷传感器输出的电压指示在液体透镜的电极和流体之间形成的有效电容器的电容，其指示液体透镜的流体界面在电极处的位置。在图7中，从ADC获取输出电压，并将其绘制为相对于参考0V的偏移量。在图7中，液体透镜的四个电极被提供有在1Hz下在24V RMS和67VRMS之间斜升的输入电压，并且四个电极彼此同相驱动。来自ADC的输出电压反映出透镜的位置随1Hz电压斜坡的变化而变化。输出电压从参考值0V偏离约+/-2.5V，反映出液体透镜的电极与流体之间的电容从约10pF到约60pF。图7中与四个电极相关联的输出电压彼此同相。
图8示出了来自与液体透镜耦合的电荷传感器的电压测量图。使用图4A的***获取图7的结果。在图8的示例中，液体透镜的目标焦距被固定为恒定值。通过彼此同相地驱动X-和Y+电极以及彼此同相地驱动X+和Y-电极，但X-和Y+电极与X+和Y-电极异相，驱动电极以在1Hz处引起流体界面以+/-1.2°倾斜扫描。来自用于X-和Y+电极的ADC的输出电压彼此同相，来自用于X+和Y-电极的ADC的输出电压彼此同相，并且X-和Y+电极的输出电压与X+和Y-电极的输出电压异相。
图9示出了所测量的电容与被用于驱动液体透镜的输入DC电压的示例关系图。y轴指示在电极和液体透镜的一部分(例如，导电流体)之间有效形成的电容器的所测量的电容。x轴指示施加到电极的相对DC电压。当电压范围为-40V至0V至+40V时，所测量的电容值遵循具有图9的曲线902形状的绘图。可以使用此类关系以便确定施加什么电压以便实现指示透镜的形状和/或位置的哪些电容。接近0V的第一范围内的电压调节对所测量的电容具有很小的影响。在远离0V的较高电压下的类似调节可以使得所测量的电容发生较大变化。
校准
在制造液体透镜后可以进行校准。所制造的组件的一些特性(例如，尺寸)可以在公差范围内变化。例如，由于制造公差，绝缘层(例如，聚对二甲苯)的厚度可以与目标厚度不同。这些变化可以在操作期间影响液体透镜的电极与第一流体之间的电容，并可以影响液体透镜的光焦度。例如，即使当向两个液体透镜施加相同的电压时，绝缘层(例如，聚对二甲苯层)的厚度略有不同的两个液体透镜可以具有不同的流体界面位置，并且因此具有不同的焦距。液体透镜的校准可以解决此类制造差异的影响，使得尽管组件尺寸不同，也可以实现所需的光焦度或焦距。
一些校准技术使用对使用液体透镜产生的图像的分析来校准液体透镜。用于校准具有液体透镜的照相机的一种此类示例方法包括将照相机定位在与目标相距参考距离处。目标可以包括例如细线、对比色、和其他视觉指示器，可以在目标的所得图像中对它们进行分析以评估照相机的聚焦。可以使用自动图像处理来评估照相机的聚焦。例如，当照相机适当地聚焦在目标上时，可以在目标的所得图像中识别目标的各部分之间的明确定义的对比度。可以调节照相机的一个或多个设置(例如，施加到液体透镜的电压)，直到图像聚焦为止。在一些实施例中，可以在多个不同距离处对目标成像来重复该过程，以便在不同距离处校准液体透镜。
本文公开的一些校准技术可以使用电气控制***(例如，不对目标成像和/或不执行图像处理)校准液体透镜。在一些实施例中，可以独立于可以最终与液体透镜一起使用的照相机模块校准液体透镜。图10A示出了用于校准液体透镜的示例方法1000的框图。方法1000可以包括基于电气测试设置一个或多个校准参数。如本文所讨论的，这些电气测试可以基于对作为电压的函数的所确定的电容的分析，该电容指示液体透镜中的流体界面的形状和/或位置。在一些实施例中，这些电气测试可以比基于图像分析的测试更容易地自动化并且可以更快地执行。
在框1001处，可以将多个电压施加到液体透镜，诸如以在液体透镜的电极之间产生电压差。液体透镜可以与本文公开的图1A、1B、2A、2B、4A和4B的液体透镜相同或相似。在一些实施例中，液体透镜可以包括多个电极(例如，图2A的电极22a-d)，该多个电极可以对应于液体透镜上的多个区域。可以在校准期间将相同的电压施加到多个电极(例如，电极22a-d或417a-d)中的每一个。如本文所讨论的，施加到液体透镜的电压可以是直流(DC)电压或交流(AC)均方根(RMS)电压(例如，使用脉冲宽度调制(PWM))。在一些实施例中，可以在液体透镜上扫过一定范围的电压。例如，范围可以包括-40V至+40V、0V至45V、10V至75V等。在一些实施例中，可以将电压从高电压扫到低电压(例如，从75V向下缩放到10V)，或者从低电压扫到高电压(例如，从10V向上缩放到75V)，或者以其他方式改变。电压可以在一范围内连续变化，或者电压可以在整个范围内递增。在一些实施例中，可以改变电压直到确定分析特性为止。在一些实施例中，电压可以开始增加并且可以响应于电容响应已经达到饱和点的确定而停止。施加的电压中的至少一些可以使得液体透镜的焦距改变(例如，通过驱动流体界面的位置)。
在框1003处，确定指示在多个电压下的流体界面位置的值。例如，如本文所讨论的，可以测量或监测液体透镜电极上的电荷量的指示。在一些实施例中，透镜传感器可以输出指示液体透镜中的流体和电极之间的电容的电压值，如本文中所讨论的(例如，结合图4A-4B)。例如，可以使用图4A和/或图4B示出的***确定指示流体界面位置的值。
在框1005处，可以对指示流体界面位置的值执行分析。该分析可以包括以下各项的任意组合：确定斜率、确定过渡电压值、确定基本上线性的区域、和/或确定饱和电压值。在本文中关于图11A-11B进一步讨论这些分析特性。
在框1007处，可以设置一个或多个校准参数。可以至少部分地基于框1005中的分析确定校准参数。可以至少部分地基于在框1001处施加的该多个电压和/或在框1003处确定的值确定校准参数(例如，可以省略框1005)。在一些实施例中，设置该一个或多个校准参数可以包括填充查找表(例如，要施加到液体透镜以便使得液体透镜提供目标焦距的电压的查找表)。例如，可以填充查找表使得与过渡点相关联的电压值(例如，如本文所讨论的)对应于第一屈光度值或第一焦距(例如，最小屈光度值或零屈光度值)。在一些实施例中，设置校准参数可以包括设置要从未校准电压量添加或减去的偏移电压。设置一个或多个校准参数可以包括改变用于控制透镜的聚焦的一个或多个控制算法，或者设置公式(例如，该公式将所请求的焦距映射到液体透镜的驱动电压)。然后，在操作期间，当请求液体透镜提供指定焦距(例如，通过照相机模块)时，可以应用公式来确定驱动液体透镜实现指定焦距的电压。在一些实施例中，查找表可以比应用算法来确定液体透镜的驱动电压更快地操作。在一些实施例中，该一个或多个校准参数可包括液体透镜的工作范围(例如，工作电压范围)的起点和/或终点。可以设置该一个或多个校准参数以便考虑影响液体透镜的焦距的制造变化。在一些实施例中，可以至少部分地基于过渡点和/或饱和点处的指示电容的所确定的值和/或所确定的斜率来设置增益和/或偏移，如结合图11A-图11B所讨论的。在一些实施例中，使用指示流体界面的值所确定的斜率(例如，基于电容响应)可以被用于确定哪些电压将使得要校准的液体透镜导致哪些焦距。
图10B示出了用于校准液体透镜的示例方法1050的流程图。将参考图11A，示出了示例曲线图1100，该示例曲线图示出了在各种施加的电压(X轴)下指示液体透镜中的流体界面位置的值(Y轴)。如本文所讨论的，Y轴值可以是从透镜传感器输出的电压，其中输出电压指示液体透镜中的电极和流体之间的电容。曲线1102示出了当电压从V0扫到V最大时指示流体界面(例如，基于所确定的电容)的一组示例值。曲线1102以虚线示出。在一些实例中，电压可以通过离散电压间隔增加(例如，类似于用于示出曲线1102的点)。在一些实例中，电压可以在整个范围内连续变化。在第一区域1104中，曲线1102是大体平坦的。在区域1104中改变施加到液体透镜的电压不会显著改变液体透镜上的所确定的电容。在第二区域1106中，曲线是大体线性的。在区域110中改变施加到液体透镜的电压导致流体界面的位置的大体上线性的响应(例如，以及液体透镜上所确定的电容的对应的大体上线性的响应)。在第三区域1108中，曲线1102是大体平坦的。在区域1104中改变施加到液体透镜的电压不会显著改变液体透镜上的所确定的电容(例如，因为由电极和流体形成的有效电容器基本上饱和)。在区域1108中施加更多的电压不会显著移动液体透镜中的流体界面，因为它已达到饱和极限。从第一区域1104到第二区域1106的过渡可以对应于液体透镜的流体界面的静息位置。在一些实施例中，从第一区域1104到第二区域1106的过渡可以对应于不具有光焦度的液体透镜的状态(例如，零屈光度状态)，并且随着在第二区域1106上施加更多的电压，光焦度可以线性地增加。然后，可以在第二区域1106和第三区域1108之间的过渡处达到最大光焦度。
参考图10B和11A，在框1051处，可以将第一电压V1施加到液体透镜(例如，在第一区域1104中)，并且可以确定相对应的第一值，其可以由图11A中的点1110指示。在框1053处，可以将第二电压V2施加到液体透镜(例如，在第二区域1106中)，并且可以确定相对应的第二值，其可以由图11A中的点1112指示。在框1055处，可以将第三电压V3施加到液体透镜(例如，在第二区域1106中)，并且可以确定相对应的第三值，其可以由图11A中的点1114指示。在框1157处，可以基于第二值和第三值确定斜率，并且该斜率可以在图11A中由线1116表示。
在框1159处，可以确定过渡电压VT。过渡电压VT可以是在第一区域1104和第二区域1106之间的过渡处的电压。例如，可以基于所确定的斜率和第一值来确定过渡点1118。过渡点1118可以位于具有所确定的斜率的线1116和穿过第一值的水平线1120之间的交点处。可以将对应于过渡点1118的电压确定为过渡电压VT。可以执行计算以确定过渡电压VT，而无需实际绘制过渡点1118。例如，数学方程式可以被用来表示线1116和1120，并且可以计算交点处的电压值。在一些实施例中，可以通过在整个范围的至少部分上扫过电压并监测值以识别大致平坦的第一区域1104和大致线性倾斜的第二区域1106之间的过渡位置确定过渡电压VT。例如，从V0开始，电压可以斜升，并且第一区域1104中的电压的多个值可以建立底面(floor)值1122。可以将过渡电压VT确定为产生对应值的电压，该对应值比底面值1122高出阈值量。在一些实施例中，用于附加附近电压的附加值可以被用于确认高于阈值的值不是噪声或误差的结果。可以使用各种其他方法确定过渡电压VT。
在框1061处，可以设置一个或多个校准参数。可以至少部分地基于所确定的斜率和/或所确定的过渡电压VT或过渡点1118确定该一个或多个校准参数。例如，所确定的斜率可以被用作液体透镜的增益校准和/或过渡电压VT可以被用作液体透镜的偏移校准。如本文所讨论的，在一些实施例中，设置该一个或多个校准参数可以包括用值填充查找表、或确定公式、或修改算法。过渡电压VT可以在查找表中被设置为用于驱动液体透镜的最小电压，或者可以被用于确定液体透镜的最小驱动电压。
在一些实施例中，可以针对附加的施加电压确定附加值，以确定或确认在校准中使用的电压和值在预期区域中。可以基于3个或更多点而不是2个点来确定斜率。在一些实施例中，可以执行曲线拟合操作以确定拟合曲线1102的点的至少一部分的数学方程式(例如，多项式方程式)。曲线拟合操作对于第二区域1106中的液体透镜响应是非线性的实施方式是有益的，或者对于更好地拟合第二区域2206的端部处的过渡部分是有益的。
在一些实施例中，类似于过渡电压VT，可以确定饱和电压VS。可以将第四电压V4施加到液体透镜，并且可以确定相对应的第四值，其可以由图11A中的点1124表示。可以将饱和过渡点1126确定为位于具有斜率的线1116与延伸通过点1124的水平线1128相交的位置处。饱和电压VS可以是与饱和过渡点1126相对应的驱动电压值。饱和电压VS可以被用作(或被用于确定)用于驱动液体透镜的最大驱动器电压。
图11B示出了值的示例图，该值指示流体界面的位置(例如，使用所确定的电容)作为对被用于驱动液体透镜的输入电压的响应。X轴指示施加的电压，例如，该电压可以是直流(DC)电压。Y轴可以指示由传感器输出的、与液体透镜中的电极和流体之间的电容相对应的值，该值可以指示流体界面位置。曲线1101示出了当施加到液体透镜的电压在负电压-V至正电压+V的范围内时，所确定的电容的指示。
所制造的部分的变化会影响图11B的曲线1101和图11A的曲线1102的一个或多个特性。例如,曲线中的一些或全部可以向左或向右移位，曲线的某些部分的斜率可以改变，和/或曲线的不同部分可以相对于其他部分向左、向右、向上或向下移位。举例来说，较厚的绝缘层(例如，聚对二甲苯层)可以使得过渡电压VT增大，使得需要附加电压来驱动液体透镜。较厚的绝缘层可以将第二区域1106或整个曲线1102向右移位。结合图11A所讨论的特征通常也可以应用于图11B。在一些实施例中，可以用正电压或用负电压来驱动液体透镜，并且可以针对正电压和负电压两者执行校准。
虚线1105指示电容的底面或最小指示。在图11B的实施例中，电容的底面指示可以在接近0V点的电压范围内发生。在示例实施例中，底面区域的中点恰好与零电压位置一致。然而，在其他实施例中，制造差异可以使得底面区域的中点出现在零伏以外的位置。因此，可以使用底面以便确定校准值。可以将类似原理应用于上限(例如，以确定最大驱动器电压，如本文所讨论的)。在一些实施例中，当所请求的焦距超过由液体透镜提供的最大光焦度时，照相机用户界面可以向用户显示指示。照相机可以使用最大驱动器电压值以避免浪费电气功率，如果驱动器试图以高于最大驱动器电压的电压来驱动液体透镜，则可能会发生这种情况。而且，如本文所讨论的，如果已知最大驱动器电压，则可以将控制分辨率更好地分配给可用电压范围。
在图11B中，虚线1107和1109指示一电压范围(V1至V2)，在该电压范围内曲线1101基本上呈线性。在一些实施例中，可以使用这些值V1和V2以便设置用于调节透镜的最小和最大工作范围。设计在线性区域中操作的控制***可以有优势，特别是为了易于实现。在一些实施例中，V1可以与电容的第一指示和/或第一焦距相关联，并且V2可以与电容的第二指示和/或第二焦距相关联。可以使用这些测量以便校准一个或多个控制器、查找表、偏移量、或其他校准值。制造差异(例如，聚对二甲苯层的厚度的差异)可以使得线性区域向左或向右移位。
曲线1101的线性区域具有斜率。在一些情况中，制造差异可以影响斜率。斜率值表示焦距如何响应于电压的变化而变化。因此，可以至少部分地基于线性区域的斜率确定一个或多个校准值(例如，增益)。
在一些实施例中，可以通过提供接近0V的电压并测量电容的指示来确定底面值。在一些实施例中，可以通过在线性区域内的任何地方提供两个或更多个不同的电压，测量电容的相对应的指示并确定斜率来确定斜率。因此，可以通过提供三个或更多个不同的电压确定底面和斜率。
点1111指示过渡点。过渡点1111可以指示电容(和相对应的焦距)开始实质上响应于增加的电压的地方。例如，在一些实施例中，当曲线1101从底面超过阈值差量时或当曲线具有超过阈值斜率量的斜率时，或当曲线具有已经稳定的斜率以识别曲线1101的基本上线性的部分的起点时，可以确定点1111。
点1113指示饱和点。饱和点是电容开始渐近饱和的地方，并且随着电压升高焦距的变化渐近减小。例如，当有效电容器饱和时，会发生这种情况。例如，当线的斜率与线性区域的斜率相比改变一定量时，当线的斜率降到低于最小斜率量时，和/或当曲线1101落在上限值的最小范围内时，可以确定饱和点。
制造差异可以影响过渡点1111和饱和点1113的位置。在一些实施例中，点1111和/或1113可以被用于校准液体透镜，这与虚线1107和1109的使用方法类似。例如，相对应的施加电压值(例如，线1107的V1和线1109的V2)可以被用于定义液体透镜校准的驱动器电压边界。在一些实施例中，点1111和1113可以位于相应的线1107和1109上。
在一些实施例中，当液体透镜的电容不再随着施加在电极上的电压的增大而显著变化(例如，随着施加到液体透镜上的电压的增加，响应渐进地接近上限值)时，确定最大透镜曲率。因此，可以至少部分地基于在V2处的曲线、点1113、曲线V2和点1113之间的点、以及上限中的任何一个或任何组合确定要施加以实现最大透镜曲率的最大电压。
尽管图11中的点针对图的正侧被标记，但除了或替代右侧的校准，可以在图的负侧中确定和分析这些点。
在一些实施例中，处理器(诸如图3B中的微处理器315和/或设置和反馈控制器303)可以使得液体透镜执行校准。例如，处理器可以在液体透镜被组装之后，在生产测试期间，根据需要发起校准，每当激活包括液体透镜的***时(例如，在接通或激活包括液体透镜的照相机***时)，周期性地(例如，每几分钟、每几小时、每几天)，在使用一定时间量之后(例如，在设定的照相机使用小时数之后)或以其他时间发起校准。例如，在一些实施例中，图3B中的设置和反馈控制器303可以生成控制信号，该控制信号使得差分电压信号扫过电压范围、分析输出电压、并基于该分析设置校准设置(例如，在查找表、增益、偏移中)。在一些情况下，液体透镜的各方面可以随时间变化，使得校准可能变得过时。例如，随着绝缘层(例如，聚对二甲苯)老化，其介电特性可以随时间变化，这会影响由于施加电压而导致的流体界面的位置。因此，重新校准液体透镜(例如，周期性地)可能是有利的。操作液体透镜的控制器还可以被配置为校准液体透镜。重新校准可以自动进行，而无需用户输入。
在一些实施例中，外部测试设备可以被用于执行校准和测试。例如，由外部测试设备供应的电压将输入供应给如图3B中示出的时序控制器305、信号发生器307、放大器309和/或电极。在一些实施例中，电荷传感器313、设置和反馈控制器303、和/或外部测试设备还可以被用于测量和分析电容的指示。可以基于该分析执行校准。在一些实施例中，测试设备可以被耦合到图3B示出的***的任何部分以便提供输入或读取输出。使用与被用于操作液体透镜产品的控制器不同的校准***来执行液体透镜校准可以使得能够使用更简单操作控制器。
控制分辨率
在一些实施方式中，液体透镜可以被配置为在工作电压范围内操作。例如，液体透镜的物理特征(例如，绝缘材料(诸如聚对二甲苯)的厚度、液体透镜尺寸、电极材料、腔室形状、所使用的流体等)可以影响流体界面如何响应于不同的施加电压。具有不同物理特征的液体透镜可以具有不同的工作电压范围。例如，第一液体透镜可以被配置为使得液体透镜的焦距随着电压在10V和50V的工作电压范围之间变化而变化。然而，液体透镜的焦距不会显著响应于工作电压范围以外的电压变化。例如，如果电压从50V升到60V，则流体界面不会因响应而显著地移动。继续该示例，第二液体透镜可以具有不同的配置(例如，不同的绝缘层厚度)使得该液体透镜的焦距随着电压在20V到80V的范围内调节而变化，但第二液体透镜的焦距不会显著响应于该工作范围以外的电压变化。
液体透镜可以与具有定义的控制分辨率的量的控制器一起使用。例如,控制器可以具有8位、10位、12位、14位、16位等控制分辨率。控制分辨率可以确定控制器能够调节用于驱动液体透镜的电压的精度。在一些情况下，控制器可以被配置为将其控制分辨率施加到电压范围上，该电压范围与液体透镜的工作电压范围不同。继续上述示例，控制器可以具有0V到100V的范围，具有12位的控制分辨率。如果该示例控制器与该示例的第一液体透镜(例如，具有10V到50V的工作电压范围)一起使用，那么将浪费分配给在0V与10V之间以及50V与100V之间调节电压的控制位。控制器将具有比12位低得多的有效控制分辨率。如果该示例的第二液体透镜与该控制器一起使用，则有效控制分辨率会比第一液体透镜要好一些，但是低于20V和高于80V的控制分辨率将被浪费，使得第二液体透镜的有效控制分辨率也将低于控制器的12位容量。
本文公开的一些实施例涉及校准液体透镜***使得控制器的控制分辨率更紧密地映射到液体透镜的工作电压范围上。在一些实施例中，控制器可以具有多个工作范围，并且控制器可以被校准以选择要被使用的工作范围中的一个。继续上述示例，控制器件可以具有12位的控制分辨率和四个可选的操作范围：1)0V到30V；2)10V到50V；3)25V到75V；以及4)20V到100V。对于第一液体透镜(例如，具有10V到50V的工作电压范围)，可以选择控制器范围2号。12位的控制分辨率将会被分配给10V到50V的电压范围。因为液体透镜的工作电压范围与所选控制器范围相同，所以全12位控制分辨率将可用于控制液体透镜。
对于第二液体透镜，该示例的4个可选控制器范围均与20V到80V的工作电压范围不匹配。在此，可以选择控制器范围3号或4号与第二液体透镜一起使用。如果选择控制器范围3号，则12位的控制分辨率将会被分配给25V到75V的电压范围。因此，控制器将无法使用第二液体透镜的工作电压范围的20V到25V和75V到80V的部分。但是，全12位控制分辨率将可用于控制液体透镜，虽然只在25V与75V之间。替代地，如果选择控制器范围4号与第二液体透镜一起使用，则12位的分辨率将被分配给20V到100V的电压范围。则控制器可以使用20V到80V的全工作电压范围，但可用的控制分辨率将略低于12位，因为被分配给80V到100V的控制分辨率将不可用。因此，在该示例中，用户可以在控制范围3和控制范围4之间进行选择，控制范围3将提供对液体透镜的更精确控制，但是在更窄的范围上，控制范围4将利用液体透镜的全范围，但粒度较小。
在一些实施例中，控制器可以具有离散数量的可以选择的预定义控制范围，诸如在以上示例中。控制器可以具有2、3、4、6、8、12、16、20、30、50、或更多个可选范围，或其间的任何值、或由这些值的任何组合限制的任何范围，尽管这些范围之外的值可以被用于一些实施方式中。
在一些实施例中，可以指定而不是选择控制器的控制范围。例如，可以指定最小电压和最大电压，并且控制器可以在该指定范围上分配其控制分辨率。使用上述示例中的第一液体透镜，可以向控制器给予10V的最小电压和50V的最大电压，并且控制器将在10V到50V的范围上分配其控制分辨率(在该示例中为12位)。对于上述示例中的第二液体透镜，可以向控制器给予20V的最小电压和80V的最大电压，并且控制器将在20V到80V的范围上分配其控制分辨率(在该示例中为12位)。在一些情况中，控制器可以被配置为接受在可接受范围内的指定电压范围。例如，控制器可以被配置为接受落在0V到100V的可接受范围内的任何指定电压范围。因此，在该示例中，10V到50V和20V到80V的指定范围将可由控制器使用，但40V到120V的指定范围将无法由控制器使用。
在一些实施例中，指定范围可以补偿制造差异，诸如本文其他地方所讨论的那些。例如，可以制造具有1.7微米的目标绝缘层厚度的液体透镜。然而，由于制造公差，对于不同的液体透镜，实际的绝缘层厚度可以与该目标厚度相差不同的量。如本文所讨论的，可以校准液体透镜以根据经验确定最小工作电压和最大工作电压，该最小工作电压和最大工作电压考虑到制造差异，诸如聚对二甲苯或其他绝缘层中的差异(例如，如至少结合图10B和11A所讨论的)。可以将这些最小和最大工作电压值提供给控制器，以指定控制器工作范围。
在一些实施例中，可以指定最小工作电压和最大工作电压中的仅一个，而另一个在控制器中被设置且不可更改。在一些实施例中，控制器工作范围可以是动态的。例如，如果***被配置为执行周期校准程序，则可以更新控制器的工作范围(诸如如果绝缘层的介电常数随时间变化，使得液体透镜的最小和/或最大工作电压发生变化)。
图12A示出了用于校准液体透镜***的示例方法1200。例如，液体透镜可以是图1A、图1B、图2A、图2B、图4A和/或图4B中示出的液体透镜，或任何其他合适的液体透镜。
在框1201处，将多个校准测试电压施加到液体透镜。
在框1203处，可以测量液体透镜的一个或多个特性，该特性响应于校准电压并受组件尺寸差异影响。
在框1205处，可以至少部分地基于该一个或多个特性确定工作电压范围。工作电压范围可以在第一电压值到第二电压值的范围。在一些实施例中，第一电压值可以是图11A的过渡电压VT、图11B的电压V1、与点1111相关联的电压、和/或任何过渡电压。在一些实施例中，第二电压值可以是图11A的饱和电压VS、图11B的电压V2、与点1113相关联的电压、和/或任何过渡电压。基于设计的不同和/或制造差异，电压范围可以不同。在一些实施例中，可以与方法1000和/或方法1050的部分类似地实现框1201、1203和1205。
在框1207处，电压发生器可以被配置为诸如生成在液体透镜的工作电压范围内的电压。可以向控制器指定电压范围(例如，在框1205处为液体透镜确定的相同工作电压范围)。在一些实施例中，可以选择多个预定义电压工作范围之一(例如，最适合液体透镜的工作范围)。例如，电压发生器可以包括如图3B中示出的信号发生器307和/或放大器309。在一些实施例中，当图3B中的时序控制器305向信号发生器生成相移控制信号时，该时序控制器充当电压发生器的一部分。在一些实施例中，电压发生器接收(例如，不同位的)输入信号，并基于不同的输入信号(例如，位的不同排列)生成不同的(非零)电压输出。在一些实施例中，电压发生器和/或查找表可以被配置为从多个预设校准配置文件中进行选择。
在框1207的一些实施方式中，电压发生器响应于一组范围的控制信号，提供一组范围的输出。控制器(例如，图3B中的微处理器315)向电压发生器提供该范围的控制信号，这将使电压发生器生成在工作范围内的电压。控制器可以将该范围的控制信号限制为使得电压发生器生成工作范围内的电压的那些信号。
在框1207的一些实施方式中，信号发生器的全控制范围被配置为对应于工作范围。例如，信号发生器被控制信号控制，其中，控制信号具有一系列控制值。信号发生器被配置为使得控制信号的最小值使电压发生器生成第一电压，并且控制信号的最大值使电压发生器生成第二电压。例如，这可以通过下列来实现：添加偏移电压使得由电压发生器输出的最小或最大电压中的一个成为第一或第二电压，并调节电压发生器的增益使得最小或最大电压输出中的另一个成为第一或第二电压中的另一个。当电压发生器响应有限分辨率的控制信号时，这样的实施方式更有效地利用输出分辨率。在电压发生器基于限制在控制范围内的控制信号生成电压的情况下，全控制范围(例如，数字实现中的全比特分辨率)使得电压发生器生成工作范围。
图12B示出了用于校准液体透镜***的示例方法1250。在框1251处，提供了液体透镜，且该液体透镜可以具有工作电压范围。例如，可以将液体透镜设计为具有25V到60V的工作范围，但是由于制造公差(例如，聚对二甲苯或其他绝缘层的差异)，其可以具有26V到58V的工作范围。如本文所讨论的，在一些实施例中，可以根据经验确定工作电压范围。在一些实施例中，该方法中所使用的工作电压范围可以基于设计参数，而不考虑制造差异。例如，使用上面的示例，所使用的工作范围可以是25V到60V。
在框1253处，液体透镜可以被耦合到控制器。控制器可以包括驱动器、信号发生器等以操作液体透镜。在框1255处，可以基于液体透镜的工作电压范围设置(例如，选择或指定)控制器的工作电压范围，如本文中的示例所讨论的。控制器可以将其控制分辨率(例如，8位、16位等)分配给设置的工作范围。如本文所讨论的，可以从多个预设范围中选择该范围，或者可以指定该范围(例如，与液体透镜电压工作范围相同)。因此，可以至少部分地基于液体透镜中的绝缘层(例如，聚对二甲苯层)的厚度确定控制器的工作电压范围。
本文公开的校准方法公开了包括施加多个电压的方法。这些电压可以被施加到液体透镜中的电极。在一些实施例中，这些电压可以同时地、顺序地或以不同的组合施加到多个电极。
本文公开的校准方法可以由外部测试设备执行，或者照相机可以被配置有内置硬件来执行测试。在各种实施例中，可以在生产期间，响应于照相机通电而执行校准，或者在一定的使用量(例如，指定的使用小时数)之后周期性地执行校准。
校准示例
结合图13A和13B公开了两个更多的用于校准具有查找表和电压发生器的***的示例性方法。图13A示出了涉及校准的***的示例图1300A。在框1301处，测量和分析由于施加不同电压而导致的电容的指示。相对于图11A-11B和图12A-12B描述示例分析。
在框1303处，基于分析确定焦距(在一些实施例中，焦距可以表示为屈光度值)，并且填充查找表。在图13A的示例实施例中，在查找表1305A中填充焦距。可以使用各种其他类型的查找表，这些查找表可以不同于所示出的示例查找表1305A。例如，在一些实施例中，查找表可以包括光焦度和电压的列表，该电压在校准期间被确定以提供列出的光焦度。
查找表1305A示出了三个对应值：控制值、焦距和施加电压。控制值指示将使得由电压发生器1307生成相对应的电压的控制信号的值。例如，电压发生器1307在被提供有具有值00000的控制信号时将生成具有电压值V1的输出信号，在被提供有具有值11001的控制信号时将生成具有电压值V2的输出信号，在被提供有具有值11111的控制信号时将生成具有电压值V最大的输出信号等。
基于对不同电压的电容指示的分析(例如，如关于图11A-11B和12A-12B所描述的)，可以填充和/或调节查找表的焦距。例如，可以确定将V1的电压值施加到电极将得到AAA的焦距，施加V2的电压值将得到ZZZ的焦距，而施加甚至更高的V最大电压值仍将得到有效地为ZZZ的焦距(例如，由于渐近线效应)。
提供示例三列查找表1305A以帮助清楚和理解。一些实施例可以实现具有两列的查找表。例如，在查找表的一些实施例中，可以省略查找表中的电压列。此外，示例查找表1305A使用数字控制信号(例如，由图3B中的设置和反馈控制器303提供的数字控制信号，该数字控制信号易于用离散位数来表示)，但是其他示例可以使用模拟控制信号(例如，如相对于图3B所讨论的相移信号)。此外，应当认识到，在一些实施例中，焦距可以表示为相对应的屈光度值。
在框1309处，可以接收对所选焦距或光焦度(例如，F选择)的请求。例如，焦距可以由用户通过控制界面来选择、或由照相机模块基于被成像的目标，从测距设备接收的距离信号等来选择。例如，可以通过自动聚焦传感器来选择焦距。
在框1311处，可以通过参考查找表1305A来获取用于所选聚焦的控制值。例如，控制功能可以由图3中示出的微处理器315或设置和反馈控制器303执行。
可以在查找表中引用所选的焦距F选择。查找表中的关联指示相对应的控制信号Ccorr将使得电压发生器生成电压V选择并将V选择施加到电极，因而使得液体透镜的流体界面弯曲成可实现所选焦距的形状。
将相对应的控制信号Ccorr提供给电压发生器。例如，在一些实施例中，控制信号由诸如图3示出的微处理器315生成。
应当注意，图13A中的查找表1305A中的焦距被填充成对应于使得液体透镜实现每个相应焦距的电压。例如，电压发生器可以被配置为输出具有V1到V最大范围的值的电压。然而，基于框1301处的分析，可以确定，在施加范围V1到V2的电压时，焦距可以基本上线性地变化，并且在超过V2的情况下，焦距有效地饱和。因此，从11011到11111的任何控制值都将导致相同或基本上相似的焦距ZZZ。该配置可以更容易编程。然而，示例电压发生器的全5位分辨率并未完全被使用。
图13B示出了涉及校准的***的示例图1300B。框1301、1309和1311类似于图13A所示的框。在图13B中，框1303使得查找表1305B被不同地填充并且使得电压发生器1307被不同地配置。可以填充查找表1305B使得针对工作范围V1到V2的施加电压跨越控制值的整个分辨率。例如，在电压发生器具有固定输出分辨率的实施例中，这可以实现更精细的分辨率。
控制值00000将使得电压发生器生成最低电压V1，从而使得由液体透镜设置最小焦距F最小。控制值11111将使得电压发生器生成最高电压V2，从而使得由液体透镜设置最大焦距或近渐近焦距F最大。电压发生器将以1/(总_位数^2)(1/total_bits^2)的增量逐步调节电压输出的整个分辨率。因此，可以实现改善的聚焦分辨率。
提供示例三列查找表1305B以帮助清楚。一些实施例可以实现具有两列的查找表。例如，提供查找表中的控制值以帮助清楚和理解，但是在查找表的实际存储器实施方式中可以将其省略。此外，该示例使用易于用离散位数表示的数字控制信号，但是其他示例可以使用模拟控制信号(例如，如相对于图3B所讨论的相移信号)。此外，应当认识到，在一些实施例中，焦距可以表示为屈光度值。
可以利用增益和偏移或使用其他合适的校准参数校准电压发生器1307。例如，校准电压发生器可以使最小输出电压值响应于控制信号00000而为V1，最大输出电压值响应于控制信号11111而为V2，以及在V1和V2之间的输出电压基于00000与11111之间的对应控制信号。可以使用电压发生器的整个分辨率。增益和偏移可以至少部分地基于在框1303中执行的分析和/或查找表1305B中的设置。
在一些实施例中，可以至少部分地基于线性区域的斜率校准电压发生器的增益。在一些实施例中，可以基于电容的底面指示校准电压发生器的一个或多个偏移。在一些实施例中，最小和最大电压值V1和V2可以基于图11示出的V1和V2(和/或类似的过渡点)。
例如，在一些实施例中，可以通过设置诸如放大器309之类的放大器的增益来配置增益。在一些实施例中，可以通过提供不同的偏置或电源电压来配置增益。在一些实施例中，可以使用分压器、电压加法器、可变电阻器等来配置偏移。
降低功耗
液体透镜***可以使用脉冲宽度调制(PWM)来驱动液体透镜。例如，在图4A的实施例中，电压脉冲被施加到电极417a-d和公共电极(例如，其可以与液体透镜中的流体电气通信)。如本文所讨论的，可以引入相位延迟以调制施加在公共电极和四个象限电极417a-d之间的电压的脉冲宽度。可以使用其他合适的PWM技术。可以使用各种不同数量的电极。因此，控制器和/或信号发生器可以使用脉冲宽度调制向液体透镜施加不同的RMS电压(例如，以控制液体透镜的流体界面)。
在图4A的示例实施例中，可以使用5kHz的载波频率(例如，开关频率)。波形发生器403可以产生每秒重复5000次的电压脉冲信号。可以使用各种其他合适的载波频率(例如，开关频率)，诸如在0.5kHz到50kHz、1kHz到20kHz、或2kHz到10kHz的范围内，尽管在一些实施方式中可以使用此范围之外的值。载波频率可以比液体透镜的响应时间快，例如使得液体透镜由所得的RMS电压而不是由被用于脉冲宽度调制的电压脉冲驱动。
在一些情况下，较快的载波频率可以为使用液体透镜拍摄的图像提供更好的图像质量。如本文所讨论的，控制***可以基于载波频率使用反馈控制信息。因此，载波频率越快，反馈控制***将越频繁地提供可以被用于调节电压以将流体界面准确定位在液体透镜中的信息。这对于光学图像稳定可以特别有用。可以控制电极上(例如，电极22a-d上)的电压，以使流体界面的光轴与纵轴28成偏移角，如例如结合图2B所讨论的。使用更快的载波频率，光学图像稳定特征可以更好地操作。举例来说，与2kHz相比，10kHz的载波频率可以5倍快地向控制器提供反馈，从而允许10kHz的实施例对液体透镜的摇动或其他移动更快地做出响应。对于更快的载波频率，这可以提高图像质量，尤其是在摇动或其他移动期间成像时。
使用较高载波频率的***会消耗更多的电力。例如，增加开关速率会导致更高的功率损耗。开关功率损耗的一种来源是当晶体管开关改变状态时，少量电流可以导通至地面。特别是在电力受限的***中(例如，以电池作为电源操作的设备)，使用较低的载波频率来降低功耗可以是有利的。对于某些移动电子设备(诸如移动电话和平板电脑)，节省电池电量可能尤其重要。因此，在一些包括液体透镜的***中，在使用高载波频率以产生更高质量的图像与使用较低载波频率以减少功耗之间可能存在悬念。
本文公开的一些实施例涉及可以改变用于PWM的载波频率的液体透镜***。例如，当执行高质量成像时和/或当电力充足时(例如，当移动电子设备正在从外部电源接收电力时)，***可以使用较高的载波频率。当执行低质量成像时和/或当电力不足时(例如，当电池容量低或启用了节能模式时)，***还可以使用较低的载波频率。
图14是示出结合了具有液体透镜1404的照相机***1402的移动电子设备1400的示例实施例的框图。移动电子设备可以是移动电话、平板计算设备、膝上型计算机等。照相机***1402可以具有液体透镜1404、一个或多个固定透镜1406以及成像传感器1408。照相机***控制器1410可以操作照相机***1402。例如，控制器1410可以使用信号发生器1412以驱动液体透镜1404，如本文所讨论的。控制器1410可以操作成像传感器1408和/或照相机***的其他组件以产生图像。在一些实施例中，控制器1410可以具有多个控制器元件或多个处理器，诸如液体透镜控制器元件或处理器以及成像传感器控制器元件或处理器。
移动电子设备1400可以具有设备控制器1414，该设备控制器1414可以被配置为操作移动电子设备1400。设备控制器可以与照相机***控制器1410通信，诸如以向照相机***控制器1410提供成像请求和/或成像参数，或从照相机***1402接收所捕获的图像。在一些实施例中，控制器1410和1414使用同一处理器或可以使用多个处理器。移动电子设备1400可以具有存储器1416，该存储器1416可以被用于存储所捕获的图像，存储可以由处理器执行以操作设备1400并实现本文公开的方法和特征的计算机可执行指令。用户界面1418可以被用于接收来自用户的输入和/或向用户输出信息。用户界面1418可以包括显示器、触摸屏、按钮、开关、拨盘、扬声器、麦克风、键盘或被配置为从用户接收输入的其他用户输入元件中的一个或多个。设备1400还可以具有用于从外部源接收和/或输出信息的输入/输出接口1420。输入/输出接口可以包括无线通信设备(例如，WiFi、蓝牙、蜂窝通信等)或用于有线通信的端口(例如，USB端口)。移动电子设备可以包括电源，诸如电池1422。电池可以向移动电子设备1400(包括照相机模块1402)提供电力。信号发生器1412可以从电池1422接收电力以驱动液体透镜1404。在一些实施例中，移动电子设备1400可以被耦合到外部电源(未示出)，该外部电源可以被用于给移动电子设备1400供电和/或给电池1422再充电。
图15是用于产生不同质量等级的图像的方法1500的示例实施例。在框1502处，使用第一PWM频率(例如，载波频率或开关频率)来驱动液体透镜。在框1504处，产生具有第一质量等级的一个或多个图像。例如，照相机***1410可以接收对一个或多个高质量等级的图像的请求。例如，移动电话可以被用于以全分辨率拍摄静止图像。控制器1410可以以第一PWM频率驱动液体透镜1404，该第一PWM频率可以是相对较快的载波频率，以便提供高等级的成像质量。在框1506处，以第二PWM频率驱动液体透镜，该第二PWM频率与第一PWM频率不同。第二PWM频率可以比第一PWM频率慢。在框1508处，可以产生具有第二质量等级的一个或多个图像。第二质量等级可以是低于第一质量等级的质量等级。例如，移动电话可以被用于产生视频聊天功能的图像。在一些实施例中，照相机***1410可以接收对视频图像的请求。在一些实施例中，移动电话可以具有被配置为产生较低质量的图像(例如，具有比来自背面照相机的图像低的图像分辨率)的正面照相机。在一些实施例中，对图像的请求可以包括指示允许或期望较低质量成像(例如，对于要被压缩或流式传输的图像)的图像参数。
在一些实施例中，较低的载波频率可以在0.5kHz到5kHz或从1kHz到3kHz的范围内，尽管在一些情况下可以使用这些范围之外的值。在一些实施例中，较高的载波频率可以在3kHz到50kHz或从5kHz到15kHz的范围内，尽管在一些情况下可以使用这些范围之外的值。
图16是用于产生一个或多个图像的示例方法1600。在框1602处，***可以接收与对一个或多个图像的请求相关联的图像参数和/或设备参数。在框1604处，可以至少部分地基于图像参数和/或设备参数确定液体透镜的PWM频率(例如，载波频率或开关频率)。至少结合图17在本文中讨论示例图像参数和设备参数以及示例频率确定。在框1606处，***可以使用所确定的PWM频率驱动液体透镜，并且在框1608处可以产生一个或多个图像。可以针对许多不同的图像或图像组重复执行图16的方法1600，并且可以针对不同的图像或图像组确定并使用不同的PWM频率。
图17示出了示例图像参数、设备参数、以及可以被用于确定PWM频率(例如，载波频率或开关频率)的其他考虑因素。这些因素的任何组合可以被用于确定PWM频率。该***基于各种输入进行计算，以确定要使用的PWM频率。在一些情况下，某些因素可以指示较高的PWM频率，而另一些因素指示较低的PWM频率(例如，在电池容量较低时捕获高分辨率图像)。***可以使用算法、公式、查找表、或其他技术来基于一个或多个因素确定PWM频率。
在一些实施例中，可以在确定PWM频率时使用图像质量设置。例如，图像请求可以包括图像参数，该图像参数指示该图像应该具有尽可能高的图像质量、或低图像质量、或者其间的某个值。在一些实例中，可以需要较低质量的图像。例如，较低质量的图像可以在尺寸上较小，其可以更容易存储，可以更容易经由有限的带宽通道(例如，经由文本消息或流式传输等)发送。在一些实例中，图像将被压缩，因此无论如何都会丢失高质量的图像，因此较低质量的图像就足够了。当指定较低质量的图像质量设置时，可以影响***选择较低的PWM频率，并且当指定了较高质量的图像质量设置时，可以影响***选择较高的PWM频率。在一些实施例中，设备控制器可以例如，基于图像的预期用途确定图像质量设置，并且可以将该设置与成像请求一起输送至照相机***。在一些实施例中，照相机***可以确定图像质量设置。在一些实施例中，用户可以指定图像质量设置(例如，使用移动设备上的用户界面)。
在一些实施例中，可以在确定PWM频率时使用图像分辨率。例如，图像请求可以包括图像分辨率参数，诸如全分辨率设置、降低分辨率设置、像素计数尺寸、全分辨率的百分比等。当捕获较低分辨率的图像时，可以选择较低的PWM频率。例如，在降低的分辨率下，所捕获的图像可以丢失由于使用较高的PWM频率而导致的附加图像质量中的一些或全部。在一些情况下，视频图像可以使用低于静止图像的图像分辨率。同样，视频中的单个帧可以具有低于捕获的静止图像的图像质量。在一些实施例中，相比用于捕获静止图像，可以针对视频成像施加较低的PWM频率。可以产生具有全分辨率设置但具有低图像质量设置的图像，诸如是否将有损压缩施加到图像。
在一些实施例中，可以产生图像以被用作预览(例如，以在显示屏上显示以帮助用户瞄准照相机)。预览图像通常不会长期存储在存储器中。在一些实施例中，预览图像可以具有降低的分辨率或降低的图像质量，例如，因为它们将不被捕获以供以后使用，和/或因为它们将被快速显示以促进照相机的实时瞄准。预览图像可以影响***施加较低的PWM频率，而要存储(例如，供以后使用或查看)的图像会影响***施加较高的PWM频率。
在一些情况下，可以针对特定图像请求启用或禁用光学图像稳定。例如，用户可以针对一些***启用和禁用此功能。如果针对图像禁用光学图像稳定，则可以影响***降低PWM频率。在一些实施例中，***可以确定是否启用或禁用光学图像稳定，诸如基于成像类型、基于来自加速度计的信息(例如，指示照相机是否抖动或移动)。
在一些实施例中，确定PWM频率可以至少部分地基于被用于做出图像请求的应用，或基于图像的预期用途。例如，来自视频聊天应用的图像请求可以触发低PWM频率，而来自电话上的照相机应用的静止图像可以触发较高的PWM频率。
在一些实施例中，可用电力的量可以在确定PWM频率中使用。如果电池快要耗尽了、或者电力不足、这可以影响***使用较低的PWM频率。如果电池容量近满、或者电力充足(例如，设备正在从诸如墙壁插座之类的外部电源接收电力)，则这可以影响***施加较高的PWM频率。如果设备处于低功耗模式，则这可以影响***使用低PWM频率。
在一些实施例中，控制器1010和/或信号发生器1012可以被配置为以高PWM频率(例如，10kHz)或低PWM频率(例如，2kHz)驱动液体透镜，并且***可以在高频和低频之间选择。在一些实施例中，控制器1010和/或信号发生器1012可以被配置为提供整个范围内的各种PWM频率。例如，***可以确定第一图像的PWM频率为5.5kHz、第二图像的PWM频率为2.6kHz，第三图像的PWM频率为3.1kHz等。
在一些实施例中，***可以被配置为改变PWM信号的转换速率，其可以被用来进一步降低功耗。图18A示出了具有第一PWM频率的PWM信号，并且图18B示出了具有比第一PWM频率慢的第二PWM频率的PWM信号。在该示例中，第二PWM频率是第一PWM频率的一半。与图18A的第一PWM信号相比，图18B的第二PWM信号可以消耗更少的功率。在图18A和18B中，以虚线示出转换速率。从低电压到高电压或从高电压到低电压的实际过渡不会瞬时发生。相反，由于转换速率或电压从第一电压电平变为第二电压电平的速率，电压呈有些梯形的波形。在图18A和18B的实施例中，第二PWM信号的转换速率是第一PWM信号的转换速率的一半。该***可以配置为与PWM频率的变化成比例地缩放转换速率。在一些实施例中，可以在不改变转换速率的情况下调节PWM频率。可以施加图17的相同考虑因素以及图15和16的相同方法来降低转换速率以节省功率。
在一些实施例中，***的驱动器可以被配置为为驱动器信号提供可调节的转换速率。可以将期望转换速率作为参数输送至驱动器，并且驱动器可以输出具有期望转换速率的信号(假设期望转换速率在所使用的驱动器的能力范围内)。可以使用限流、使用可变电阻器、使用其他(多个)有源电气组件、或任何其他合适的方式来调节转换速率。
附加公开
在以上提供的公开中，结合特定示例实施例描述了用于透镜的反馈和控制的装置、***和方法。然而，将理解，实施例的原理和优点可以被用于需要响应于电容的指示而进行反馈和控制的任何其他***、装置或方法。尽管参考示例采样和保持电压传感器描述了某些实施例，但是将理解，本文描述的原理和优点可以施加到其他类型的传感器。尽管可以参考模拟、数字或混合电路来描述一些所公开的实施例，但是在不同的实施例中，本文讨论的原理和优点可以针对不同的部分实现为模拟、数字或混合电路。此外，虽然出于说明性目的提供了一些电路示意图，但是可以替代地实现其他等效电路以实现本文描述的功能。在一些附图中，示出了四个电极。本文所讨论的原理和优点可以施加到具有多于四个电极或少于四个电极的实施例。
本文描述的原理和优点可以在各种装置中实现。此类装置的示例可以包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的部分、电子测试设备等。本文描述的原理和优点涉及透镜。具有透镜的示例产品可以包括移动电话(例如，智能电话)、医疗保健监视设备、车辆电子***(诸如汽车电子***)、网络摄像头、电视、计算机监视器、计算机，手持式计算机、平板计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、冰箱、DVD播放器、CD播放器、数字摄像机(DVR)、便携式摄像机、照相机、数字照相机、复印机、传真机、扫描仪、多功能***设备、腕表、时钟等。此外，设备可以包括未完成的产品。
在一些实施例中，本文描述的方法、技术、微处理器、和/或控制器由一个或多个专用计算设备实现。专用计算设备可以进行硬接线以执行该技术，也可以包括数字电子设备，诸如一个或多个经过永久编程以执行技术的专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，或者可以包括一个或多个通用硬件处理器，该硬件处理器被编程为根据固件、存储器、其他存储装置、或组合中的程序指令来执行技术。程序指令可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或任何其他形式的非暂时性计算机可读存储介质中。此类专用计算设备还可将定制的硬接线逻辑、ASIC、或FPGA与定制的编程进行组合，以实现这些技术。专用计算设备可以是台式计算机***、服务器计算机***、便携式计算机***、手持式设备、网络设备或结合硬接线和/或程序逻辑以实现技术的任何其他设备或设备的组合。
本文所述的微处理器或控制器可以通过操作***软件进行协调，例如iOS、Android、Chrome OS、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8、WindowsServer、Windows CE、Unix、Linux、SunOS、Solaris、iOS、Blackberry OS、VxWorks、或其他兼容的操作***。在其他实施例中，计算设备可以由专有操作***控制。常规的操作***控制和调度计算机进程以执行、执行存储器管理、提供文件***、网络、I/O服务、以及提供诸如图形用户界面(“GUI”)之类的用户界面功能。
本文描述的微处理器和/或控制器可以使用定制的硬接线逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑来实现本文描述的技术，其使得微处理器和/或控制器成为专用机器。根据一个实施例，本文公开的技术的部分由图3A的微处理器315、图3A和图3B的反馈和设置控制器303、图305的时序控制器305、和/或其他控制器响应于执行包含在存储器中的一个或多个序列指令而执行。可以从诸如存储设备之类的另一个存储介质将此类指令读入存储器。对存储器中所包含的指令序列的执行使得处理器或控制器执行本文中所描述的过程步骤。在替代实施例中，可以使用硬接线电路代替软件指令，或者与软件指令组合地使用硬接线电路。
此外，结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块和模块可以由机器来实现或执行，该机器诸如处理器设备、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程控制器门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或其任何组合，旨在执行本文描述的功能。处理器设备可以是微处理器，但可替代地，处理器设备可以是控制器、微控制器、或状态机、它们的组合等。处理器设备可以包括被配置为处理计算机可执行指令的电路。在另一个实施例中，处理器设备包括执行逻辑运算而不处理计算机可执行指令的FPGA或其他可编程设备。处理器设备还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器的组合、或任何其他此类配置。尽管本文主要针对数字技术进行了描述，但是处理器设备还可以主要包括模拟组件。例如，本文描述的一些或全部渲染技术可以在模拟电路或混合模拟和数字电路中实现。
除非上下文另外明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”应以包容性的方式解释而不是相对于排他性或穷举性的，也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如本文中通常使用的，术语“耦合”或“连接”是指可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。另外，词语“在本文中”、“以上”、“以下”、以及类似的导入词语在本申请中使用时将指本申请整体，而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，详细描述中使用单数或复数的词也可以分别包括复数或单数。涉及两个或多个项目的列表中的词语“或”旨在涵盖该词语的以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目、以及列表中的项目的任何组合。本文提供的所有数值旨在包括在测量误差范围内的相似值。
尽管本公开包含某些实施例和示例，但是本领域技术人员将理解，范围超出了具体公开的实施例延伸至其他替代实施例和/或用途及其明显的修改和等同物。另外，尽管已经示出并详细描述了实施例的若干变型，但是基于本公开，其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的。还可以预想，可以对实施例的特定特征和方面进行各种组合或子组合，并且仍然落入本公开的范围内。应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替代，以形成实施例的变化模式。本文公开的任何方法不必以所叙述的顺序执行。因此，意图是范围不应该被上述特定实施例限制。
除非另外明确说明或在所使用的上下文中另外理解，否则条件性语言(诸如“能够”、“可”，“可能”或“可以”等)通常旨在传达某些实施方式包括，而其他实施例不包括的某些特征、元素和/或步骤。因此，此类条件性语言通常不旨在暗示特征、元素和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于确定是否有用户输入或提示的逻辑，这些特征、元素和/或步骤在任何特定实施例中被包括或将被执行。本文使用的标题仅是为了方便读者，并不意味着限制范围。
此外，尽管本文描述的设备、***和方法可以易于进行各种修改和替代形式，但是其具体示例已经在附图中示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式或方法，相反，本发明将涵盖落入所描述的各种实施方式的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代。此外，本文中结合实施方案或实施例的任何特定特征、方面、方法、特性、特质、质量、属性、元素等的公开内容可以被用于本文阐述的所有其他实施方案或实施例中。本文公开的任何方法不必以所叙述的顺序执行。本文公开的方法可以包括从业者采取的某些动作；但是，这些方法还可以包括这些操作的任何第三方说明，无论是明示还是暗示的。
本文公开的范围还涵盖任何和所有重叠、子范围及它们的组合。诸如“最多”、“至少”、“大于”、“小于”、“在...之间”之类的语言包括所列举的数字。诸如“约”或“近似”之类的术语之前的数字包括所列举的数字，并应当基于具体情况进行解释(例如，在这种情况下尽可能合理地准确，例如±5％、±10％、±15％等)。例如，“约3.5mm”包括“3.5mm”。诸如“基本上”之类的术语之前的短语包括所引用的短语，并且应当基于具体情况进行解释(例如，在这种情况下尽可能合理地)。例如，“基本上恒定”包括“恒定”。除非另有说明，否则所有测量均在标准条件下进行，包括环境温度和压力。

Claims (25)

1.一种液体透镜照相机***，包括：
成像传感器，其中，所述照相机***被配置为使用所述成像传感器产生具有第一图像设置的图像并且产生具有第二图像设置的图像，其中所述第二图像设置具有低于所述第一图像设置的图像质量；
液体透镜，包括：
腔室；
容纳在所述腔室中的第一流体；
容纳在所述腔室中的第二流体，其中所述第一流体和所述第二流体是基本上不混溶的以在所述第一流体和所述第二流体之间形成流体界面；
第一电极，与所述第一流体和所述第二流体绝缘；以及
第二电极，与所述第一流体电气通信，其中所述液体透镜被配置为使得所述流体界面的位置是至少部分地基于在所述第一电极和所述第二电极之间施加的电压；
信号发生器，被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压；以及
控制器，被配置为：
接收第一图像参数的第一指示以产生具有所述第一图像设置的一个或多个图像；
对具有所述第一图像设置的所述一个或多个图像将第一PWM开关频率施加到所述液体透镜；
接收第二图像参数的第二指示以产生具有所述第二图像设置的一个或多个图像，所述第二图像参数具有比所述第一图像参数低的质量的图像设置；以及
对具有所述第二图像设置的所述一个或多个图像将第二PWM开关频率施加到所述液体透镜，其中所述第二PWM开关频率比所述第一PWM开关频率慢。
2.如权利要求1所述的液体透镜照相机***，其特征在于，所述第一图像设置包括第一分辨率，并且其中所述第二图像设置包括低于所述第一分辨率的第二分辨率。
3.如权利要求1所述的液体透镜照相机***，其特征在于，所述第一图像设置包括启用的光学图像稳定，并且其中所述第二设置包括禁用的光学图像稳定。
4.如权利要求1所述的液体透镜照相机***，其特征在于，所述第一PWM开关频率在5kHz与50kHz之间，并且其中所述第二PWM开关频率在0.5kHz与5kHz之间。
5.如权利要求1所述的液体透镜照相机***，其特征在于，所述控制器被配置为：
对具有所述第一图像设置的所述一个或多个图像使用所述信号发生器将第一转换速率施加到所述液体透镜；以及
对具有所述第二图像设置的所述一个或多个图像使用所述信号发生器将第二转换速率施加到所述液体透镜，其中所述第二转换速率低于所述第一转换速率。
6.一种移动电子设备，包括：
如权利要求1-5中任一项所述的液体透镜照相机***；以及
电池，被配置为给所述移动电子设备充电，包括给所述液体透镜照相机***充电；
其中所述移动电子设备具有低功耗操作模式，并且其中当所述移动电子设备处于低功耗模式时，所述控制器接收所述第二指示以产生具有所述第二图像设置的所述一个或多个图像。
7.如权利要求6所述的移动电子设备，其特征在于，所述移动电子设备是移动电话。
8.如权利要求6所述的移动电子设备，其特征在于：
所述移动电子设备被配置为运行使用所述液体透镜照相机***来产生具有所述第一图像设置的所述一个或多个图像的第一应用以产生具有所述第一图像设置的所述一个或多个图像；
所述移动电子设备被配置为运行使用所述液体透镜照相机***来产生具有所述第二图像设置的所述一个或多个图像的第二应用以产生具有所述第二图像设置的所述一个或多个图像；
所述控制器将针对所述第一应用施加所述第一PWM切换频率开关频率施加到所述第一应用，并且将针对所述第二应用施加所述第二PWM切换频率开关频率施加到所述第二应用。
9.一种液体透镜***，包括：
液体透镜，包括：
腔室；
容纳在所述腔室中的第一流体；
容纳在所述腔室中的第二流体，其中所述第一流体和所述第二流体是基本上不混溶的以在所述第一流体和所述第二流体之间形成流体界面；
第一电极，与所述第一流体和所述第二流体绝缘；以及
第二电极，与所述第一流体电气通信，其中所述液体透镜被配置为使得所述流体界面的位置是至少部分地基于在所述第一电极和所述第二电极之间施加的电压；
信号发生器，被配置为以载波频率将电压脉冲施加到所述液体透镜；以及
控制器，被配置成用于：
接收第一图像参数的第一指示；
将第一载波频率施加到所述液体透镜以产生具有所述第一图像参数的一个或多个图像；
接收第二图像参数的第二指示，所述第二图像参数具有比所述第一图像参数低的质量的图像设置；
将不同于所述第一载波频率的第二载波频率施加到所述液体透镜以产生具有所述第二图像参数的一个或多个图像。
10.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述信号发生器被配置为使用脉冲宽度调制(PWM)以将电压施加到所述液体透镜。
11.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述第二载波频率低于所述第一载波频率。
12.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于图像质量设置改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
13.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于图像分辨率改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
14.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于视频或静止图像的指示改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
15.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于预览图像或捕获的图像的指示改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
16.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于启用还是禁用光学图像稳定改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
17.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于被用于请求图像的应用的指示改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
18.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于电池容量改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
19.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于启用还是禁用低功耗模式改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
20.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为至少部分地基于外部电源是否正在供电改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的所述载波频率。
21.如权利要求9所述的液体透镜***，其特征在于，所述控制器被配置为使用所述信号发生器改变施加到所述液体透镜的所述电压脉冲的转换速率。
22.如权利要求21所述的液体透镜***，其特征在于，较快的转换速率被应用于较快的载波频率，并且其中较慢的转换速率被应用于较慢的载波频率。
23.如权利要求9所述的液体透镜***，进一步包括照相机模块，所述照相机模块包括：
一个或多个固定透镜；以及
成像传感器。
24.一种移动电子设备，包括如权利要求9-23中任一项所述的液体透镜***。
25.一种移动电话，包括如权利要求9-23中任一项所述的液体透镜***。
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