[发明专利]电润湿透镜的控制

说明书

技术领域

本发明涉及例如电润湿透镜的高压元件的电控制，并涉及用于控制这种透镜的聚焦和变焦的控制电路和方法。

背景技术

用于具有聚焦和变焦设备的照相机的常规透镜组件需要多个透镜元件，该透镜元件典型地为固体的并具有固定的表面曲率。这些透镜元件可以按照各种组合进行分组。在这样的组件中超过一个透镜的移动实现了聚焦和变焦。由于机械运动的需求，采用常规固体透镜的变焦镜头组件需要沿着该组件的光轴的附加空间以容纳附加运动。通常也需要一个或多个致动器和各种机械部件来获得可控机械运动。有关这样的系统的问题包括驱动电机的电能消耗，复杂和精密的运动部件的机械脆弱性，和对该装置小型化的能力局限。

对于聚焦和变焦的一种替代的解决方案是采用所谓的电润湿透镜，该方案特别适合小型照相机。这样的透镜由两种具有不同折射率的透明且不混溶流体组成，所述两种流体包含在流体腔内并在界面处彼此接触。运用横跨该流体腔壁的电场使得形成于界面的弯月面的接触角发生改变，并且因此改变了该透镜的聚焦属性。重要地，整个透镜不需要在光路中移位以改变其聚焦属性。

通过将两个这样的电润湿透镜与附加的合适固定透镜组合，便实现了变焦设备而不需要透镜的任何机械移位。这能够显著降低该透镜装置的机械复杂性，提高其鲁棒性，最小化了对于给定变焦设备所要求的组件大小，并相比固体透镜的同等组件最小化了聚焦范围。采用电润湿透镜的变焦设备的另一个优点是变焦的变化可以执行得非常快，典型地比采用常规电机或致动器快得多。全部的变焦范围可以在10ms之内切换。

在WO2004/038480中公开了包括电润湿透镜的变焦镜头组件的一个例子，其中两个独立可控的电润湿透镜包含在单个流体腔内。通过改变两个透镜的驱动电压使得变焦和聚焦都是可能的。单独可控的电压源用于驱动各个透镜。

在图1中显示了数码照相机模块的示意性框图，该数码照相机模块包括采用两个电润湿透镜的自动聚焦和变焦组件的控制系统。入射光3穿过第一电润湿透镜1和第二电润湿透镜2而聚焦在图像传感器4上。其他固定的透镜(未示出)也可以设置于透镜1，2的前面、后面或这两个透镜之间。第一透镜1由第一驱动器5控制，而第二透镜2由第二驱动器6控制。每个驱动器5，6将控制电压作用于其各自的透镜1，2。

所述图像传感器4将入射光3转换为能在存储器中存储的电信号。该图像传感器4从图像中生成RGB或YUV信号，随后该信号被馈送至照相机信号处理器(CSP)7。该CSP中的视频信号处理器11处理来自图像传感器4的信号，并且输出视频输出信号12。清晰度信号生成器8也处理来自图像传感器4的信号并生成清晰度信号10。该清晰度信号10，其可以例如从图像信息的高频分量中产生，代表在任何给定时刻的图像的清晰度水平。一种自动聚焦和变焦算法9采用该清晰度信号并从清晰度信号的差异生成误差信号。为了聚焦，该算法9包含将所述的误差信号转换为透镜驱动器信号的控制回路，所述透镜驱动器信号经由驱动器5，6之一被提供给适合的透镜。

为了变焦，自动聚焦和变焦算法9接收用户输入13并生成两个透镜驱动器信号，其被发送至驱动器5，6并由此到达透镜1，2。尽管一个透镜可以控制该镜头组件的变焦水平，但是仅改变一个透镜的焦距将使得图像散焦，并因此需要对第二透镜进行进一步的调节以补偿这个问题。有利地，同步执行这个操作，因为对于任意给定的变焦水平，对于任何给定物距将存在预定的聚焦水平。因此可以改变变焦水平，同时保持物距与由CSP设定的相同。

现有技术解决方案的一个问题是采用两个独立的驱动器和电压源。因此，对于包括用于聚焦和变焦的电润湿透镜的照相机，需要两个高压驱动器集成电路(IC)。这有两个主要弊端。第一，在诸如移动电话或小型数码照相机之类的便携式小型应用中，两片IC连同它们的外围电子设备需要更多的印刷电路板区域。第二，诸如上变频器或电荷泵的高电压驱动器具有非常低的效率，并且消耗显著水平的功率，所以这样的方案的驱动器电子设备的功率消耗加倍。

发明内容

本发明的一个目的是促进用于驱动聚焦和变焦透镜的单个高电压源的使用。

根据一个方面，本发明提供一种用于电润湿透镜的控制电路，其包括：

驱动器电路，其用于产生可控的电压源；

第一和第二电压调制器，每个电压调制器被连接以接收可控电压源并适合于由此分别产生第一和第二已调制电压输出；

控制器，其适合于接收至少一个设定点信号，并且其功能为，(i)控制驱动器电路以产生所述的电压源，以及(ii)控制第一和第二电压调制器以产生所述的第一和第二已调制输出。