CN110463181B - 包括液体透镜模块的摄像机模块以及控制摄像机模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种包括液体透镜的摄像机模块,该摄像机模块包括:液体透镜,该液体透镜包括:包含其中设置有导电液体和非导电液体的腔的第一板、设置在第一板上的第一电极、设置在第一板下面的第二电极、设置在第一电极上的第二板和设置在第二电极下面的第三板;在其中容纳液体透镜和固体透镜的透镜保持件;其上设置有图像传感器的传感器基板,该传感器基板被设置在透镜保持件下面;设置在传感器基板上的控制单元,该控制单元对要施加到第一电极和第二电极的电压进行控制;连接单元,其被配置成将第一电极或第二电极电连接到传感器基板;以及设置在连接单元上的温度传感器,其中透镜保持件包括凹部,温度传感器设置在凹部中。
Description
技术领域
本公开内容涉及液体透镜、包括该透镜的液体透镜模块、包括该液体透镜模块的摄像机模块和用于控制该摄像机模块的方法。更具体地,本公开内容涉及使得能够使用电能来调节焦距的液体透镜以及包括该液体透镜的摄像机模块。
背景技术
使用便携式设备的人需要具有高分辨率、小型并且具有各种拍摄功能 (光学放大/缩小功能、自动对焦(AF)功能、手抖补偿功能或光学图像稳定(OIS)功能等)的光学设备。可以通过直接移动组合的多个透镜来实现这样的拍摄功能。然而,在透镜数量增加的情况下,光学器件的尺寸可能增加。通过使包括多个透镜的透镜模块沿者垂直于光轴的方向倾斜或移动来实现自动聚焦和手抖补偿功能,其中,在透镜的光轴对准的状态下将所述透镜固定到透镜保持件。用附加的透镜移动装置来移动透镜模块。然而,透镜移动装置消耗大量功率,并且需要独立于摄像机模块提供附加的盖玻璃以保护透镜移动装置,因此导致光学设备的总厚度增加。所以,已经对被配置成电调节两种液体之间的界面的曲率以便执行自动聚焦和手抖补偿功能的液体透镜进行了研究。
发明内容
技术问题
本公开内容可以提供摄像机模块,其包括透镜、透镜驱动电路以及透镜控制方法,其中透镜能够使用电能调节两种液体之间的界面的位置,透镜控制方法能够补偿由于界面的变形引起的屈光度变化,界面的变形是根据包含透镜中包括的两种液体的结构的温度变化而发生的。
此外,本公开内容可以提供液体透镜、包括液体透镜的透镜组以及摄像机模块,其中,液体透镜能够响应于供应电压对由包括在透镜中的两种液体形成的界面的曲率或偏差的程度进行调节,并且能够防止由于响应于温度变化的热膨胀引起的透镜的分辨率变差。
此外,本公开内容可以提供液体透镜、包括液体透镜的透镜组以及摄像机模块,其中,液体透镜包括设置在与容纳两种液体的腔邻近的区域中的温度传感器。
此外,本公开内容可以提供液体透镜、包括液体透镜的透镜组以及摄像机模块,其中,液体透镜包括能够感测液体透镜的两种液体的温度变化并且补偿与温度变化相对应的屈光度变化的电极结构。
此外,本公开内容可以提供输出驱动电压的控制电路或驱动电路,以便响应于因为响应于从摄像机模块的液体透镜或从包括液体透镜的透镜组反馈的温度变化而需要补偿的屈光度的变化。
此外,本公开内容可以提供能够输出驱动电压的摄像机模块,该驱动电压能够更准确地识别响应于温度变化而需要补偿的屈光度的变化,以便对应于能够直接感测摄像机模块的液体透镜中包含的液体的温度变化的电极的结构。
然而,本公开内容要实现的目的不限于上述目的,并且本领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解本文未提及的其他目的。
技术解决方案
在一个实施方式中,摄像机模块可以包括:液体透镜,该液体透镜包括:包括设置有导电液体和非导电液体的腔的第一板、设置在所述第一板上面的公共电极、设置在所述第一板下面的独立电极;设置在第一电极上面的第二板以及设置在第二电极下面的第三板;容纳液体透镜和固体透镜的透镜保持件;其上设置有图像传感器的传感器基板,该传感器基板被设置在透镜保持件下面;设置在传感器基板上的控制单元,该控制单元对施加到公共电极和各个电极的电压进行控制;连接单元,其将各个电极或公共电极电连接至传感器基板;以及被设置在连接单元上的温度传感器,其中,透镜保持件可以包括其中设置有温度传感器的凹部。
此外,液体透镜可包括:透镜区域以及肋状区域,其中,透镜区域中设置有导电液体和非导电液体,肋状区域围绕透镜区域,并且温度传感器可设置在肋状区域上面或肋状区域下面。
此外,连接单元可以包括连接到液体透镜的第一端子部分和连接到传感器基板的第二端子部分,第二端子部分可以包括电连接到液体透镜的电压供应端子和电连接到温度传感器的传感器端子,并且传感器基板可以包括连接到电压供应端子的第一传感器端子和连接到温度传感器的第二传感器端子。
此外,连接单元可以包括将驱动电压传输到每个独立电极的第一柔性印刷电路板和将公共电极连接至接地电压的第二柔性印刷电路板,并且第一柔性印刷电路板和第二柔性印刷电路板可以位于透镜区域的相对侧。
此外,连接单元可以传输从温度传感器输出的温度变化,并且可以传输温度传感器的驱动电压和激活信号。
此外,温度传感器可以以12位数字信号的形式输出温度变化。
此外,控制单元可以针对独立电极中的相应电极确定不同的驱动电压,以便执行用于光学图像稳定(OIS)的补偿操作。
此外,摄像机模块还可以包括被配置成感测摄像机模块的移动并输出与移动相对应的感测信号的陀螺仪传感器,并且控制电路可以响应于传感信号和温度变化来确定驱动电压的电平。
此外,摄像机模块还可以包括被配置成存储与温度变化对应的屈光度的变化的存储单元,并且控制单元可以从存储单元识别与温度变化对应的屈光度的变化。
在另一个实施方式中,对包括在摄像机模块中并且包括用以调节由两种液体形成的界面的公共电极和四个独立电极的液体透镜进行控制的方法,可以包括:感测液体透镜的温度变化;确定对应于温度变化的屈光度的变化,并响应于屈光度的变化来调节要提供给四个独立电极的驱动电压。
在又一个实施方式中,光学设备可以包括:壳体;设置在壳体中并且输出图像的显示单元;以及设置在壳体中并且捕获图像的摄像机模块,其中摄像机模块可以包括液体透镜,该液体透镜包括包含其中设置有导电液体和非导电液体的腔的第一板、设置在第一板上面的公共电极、设置在第一板下面的独立电极、设置在第一电极上的第二板以及设置在第二电极下面的第三板;容纳液体透镜和固体透镜的透镜保持件;其上设置有图像传感器的传感器基板,该传感器基板被设置在透镜保持件下面;设置在传感器基板上并对施加到公共电极和独立电极的电压进行控制的控制单元;将独立电极或公共电极电连接至传感器基板的连接单元以及设置在连接单元上的温度传感器,其中透镜保持件可以包括其中设置有温度传感器的凹部。
在又一个实施方式中,摄像机模块可以包括:液体透镜,其包括包含其中设置有导电液体和非导电液体的腔的第一板、设置在第一板上面的公共电极、设置在第一板下面的独立电极、设置在公共电极上的第二板、设置在独立电极下面的第三板;容纳液体透镜和固体透镜的透镜保持件;其上设置有图像传感器的传感器基板,该传感器基板被设置在透镜保持件下面;设置在传感器基板上并对施加到公共电极和独立电极的电压进行控制的控制单元;以及将独立电极或公共电极电连接至传感器基板的连接单元,其中,控制单元可以感测液体透镜的公共电极的电阻变化,并且可以对要在公共电极与独立电极之间施加的驱动电压进行控制。
另外,连接单元可以包括电连接至公共电极的至少两个端子。所述至少两个端子中的一个端子可以包括与公共电极接触的多个接触区域,并且另一个端子可以包括与公共电极接触的至少一个接触区域。可以通过至少两个端子来感测公共电极的电阻的变化。
另外,当液体透镜的温度从室温升高到特定温度时,控制单元可以降低驱动电压。
另外,可以通过测量在驱动电压被阻止施加到公共电极的状态下公共电极的电阻的变化来感测公共电极的电阻的变化。
另外,测量的电阻变化可以在大于0微欧(μΩ)且小于10微欧(μΩ) 或者大于0毫欧(mΩ)且小于10毫欧(mΩ)的范围内,并且用于感测电阻变化的电压可以具有3V至5V或更低的电平。
另外,一个端子可以包括与公共电极接触的三个接触区域,并且另一个端子可以包括与公共电极接触的单个接触区域。
另外,公共电极可以包括被设置成与另一个端子的单个接触区域邻近的狭缝图案。狭缝图案可以被设置成与一个端子的多个接触区域中的一个接触区域邻近。
在又一实施方式中,液体透镜可包括公共电极和多个独立电极,其中与公共电极形成多个接触区域的第一端子和与公共电极形成单个接触区域第二端子可以被设置在公共电极上。公共电极可以包括狭缝图案,该狭缝图案被设置成与和第二端子接触的单个接触区域邻近。
另外,公共电极可以包括狭缝(凹槽)图案,该狭缝(凹槽)图案被设置成与多个接触区域中的两个接触区域邻近。
然而,本公开内容的上述方面仅是本公开内容的示例性实施方式的一部分,并且根据以下本公开内容的详细描述,本领域的技术人员可以想到和理解基于本公开内容的技术特征的各种实施方式。
有利效果
下面将对根据本公开内容的装置的效果进行描述。
本公开内容可以提供即使当摄像机模块不包括用于感测摄像机模块中的液体透镜的温度变化的单独的温度传感器时也能够补偿与液体透镜的温度变化相对应的屈光度的变化的控制电路和控制方法。
此外,本公开内容可以提供一种包括液体透镜的摄像机模块,该液体透镜能够使用由两种不同液体形成的界面来调节焦距,并且能够对可能根据温度而变形的界面的曲率和形状进行调节,因此降低了包括多个包含液体透镜的透镜的透镜组件中与温度相关的失真系数,因此有利于失真校正。
此外,本公开内容能够降低包括多个包含液体透镜的透镜的透镜组件中的温度相关的失真系数,并因此改善摄像机模块的自动聚焦(AF)功能和光学图像稳定(OIS)功能。
然而,通过本公开内容可实现的效果不限于上述效果,并且本领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
图1示出了摄像机模块。
图2示出了包括液体透镜的透镜组件。
图3a和图3b示出了液体透镜。
图4示出了液体透镜的结构。
图5a和图5b示出了液体透镜的屈光度响应于温度变化而变化的原因。
图6a和图6b示出了液体透镜的屈光度的响应于温度变化的变化。
图7a和图7b示出了对响应于温度变化的液体透镜的空间频率响应的变化进行测量的方法。
图8a和图8b示出了响应于温度变化的液体透镜的空间频率响应的变化。
图9示出了对响应于温度变化的液体透镜的补偿值的确定。
图10示出了摄像机模块,其补偿对应于温度变化的屈光度的变化。
图11示出了摄像机模块。
图12示出了设置在液体透镜中的温度传感器的第一示例。
图13示出了与图12示出的温度传感器联锁的控制电路。
图14示出了控制液体透镜的方法。
图15a至图15c示出了摄像机模块中的用于测量液体透镜中的温度的温度传感器的第二示例。
图16a至图16c示出了液体透镜模块的第一示例。
图17a至图17c示出了液体透镜模块的第二示例。
具体实施方式
现在将详细参考优选实施方式,优选实施方式的示例在附图中示出。虽然本公开内容经历各种修改和替选形式,但是其特定实施方式在附图中以示例的方式示出。然而,本公开内容不应被解释为限于本文阐述的实施方式,而是相反地,本公开内容涵盖落入实施方式的主旨和范围内的所有修改、等同方案和替选方案。
可以理解的是,尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语通常仅用于将一个元件与另一个元件区分开。另外,考虑到实施方式的构造和操作而特别限定的术语仅用于描述实施方式,而不限定实施方式的范围。
在以下对实施方式的描述中,应当理解的是,当每个元件被称为在另一个元件“上”或“下方”时,它可以“直接地”在另一个元件上或下防,或者可以“间接地”形成为还存在中间元件。另外,当元件被称为“在……上”或“在……下方”时,可以基于该要素包括“在元件下方”以及“在元件上”。
此外,关系术语,例如“上面上部/高于”和“下方/下部/下面”,仅用于区分一个对象或元件与另一个对象或元件,而不一定要求或涉及这样的对象或元件之间的任何物理关系或逻辑关系。
图1示出了摄像机模块(或摄像装置)的示例。
如图所示,摄像机模块可包括透镜组件22和图像传感器26。透镜组件22可以包括液体透镜,该液体透镜的焦距响应于施加到其上的电压而被调节。摄像机模块可以包括:透镜组件22,该透镜组件22包含包括第一透镜的多个透镜,该第一透镜的焦距响应于施加在公共端子与多个单独端子之间的驱动电压而被调节;用于向第一透镜施加驱动电压的控制电路 24;以及图像传感器26,该图像传感器26与透镜组件22对准并将透过透镜组件22的光转换成电信号。
参照图1,摄像机模块可以包括设置在单个印刷电路板(PCB)上的电路24和电路26以及包括多个透镜的透镜组件22。然而,这仅仅是说明性的,并且本公开内容的范围不限于此。控制电路24可以根据摄像机模块所需的规格来不同地设计。具体地,为了降低施加到液体透镜28的电压的强度,可以将控制电路24实现为单个芯片。结果,可以进一步减小安装在便携式设备中的摄像机模块的尺寸。
图2示出了包括在摄像机模块中的透镜组件22的示例。参照图2,透镜组件22可包括第一透镜单元100、第二透镜单元200、液体透镜单元 300、透镜保持件400和连接单元500。连接单元500可以将图像传感器与液体透镜彼此电连接,并且可以包括基板、接线或线缆,这将在后面描述。透镜组件22的所示的结构仅仅是一个示例,并且透镜组件22的结构可以根据摄像机模块所需的规格而变化。在所示出的示例中,液体透镜单元300设置在第一透镜单元100与第二透镜单元200之间。然而,在另一示例中,液体透镜单元300可以设置在第一透镜单元100上(或者在第一透镜单元的前表面上),并且可以省略第一透镜单元100或第二透镜单元 200中的一个。可以根据摄像机模块所需的规格来不同地设计控制电路24 的配置。具体地,为了降低施加到透镜组件22的工作电压的强度,可以将控制电路24实现为单个芯片。结果,可以进一步减小安装在便携式设备中的摄像机模块的尺寸。
如图所示,透镜组件22可以包括第一透镜单元100、第二透镜单元 200、液体透镜单元300、透镜保持件400和连接单元500。连接单元500 可以将图像传感器与液体透镜彼此电连接,并且可以包括基板、接线或线缆,这将在后面描述。透镜组件22的所示的结构仅仅是一个示例,并且透镜组件22的结构可以根据摄像机模块所需的规格而改变。在所示的示例中,液体透镜单元300设置在第一透镜单元100与第二透镜单元200之间。然而,在另一示例中,液体透镜单元300可以设置在第一透镜单元 100上(或者在第一透镜单元的前表面上),并且可以省略第一透镜单元 100或第二透镜单元200中的一个。
参照图2,第一透镜单元100设置在透镜组件的前侧,并接收从透镜组件的外部入射的光。第一透镜单元100可以包括至少一个透镜,或者两个或更多个透镜可以沿中心轴PL对准以形成光学系统。
第一透镜单元100和第二透镜单元200可以被安装在透镜保持件400 中。这里,可以在透镜保持件400中形成通孔,并且第一透镜单元100和
第二透镜单元200可以被设置在通孔中。此外,在透镜保持件400中,可以将液体透镜单元300插入第一透镜单元100与第二透镜单元200之间的空间中。
同时,第一透镜单元100可以包括固体透镜110。固体透镜110可以突出以暴露在透镜保持件400的外部。在固体透镜暴露于外部的情况下,固体透镜的表面可能会被损坏。如果透镜表面被损坏,则摄像机模块捕获的图像的质量可能变差。为了防止或抑制对固体透镜110的表面的损坏,可以应用设置盖玻璃的方法、形成涂层的方法、或使用耐磨材料形成固体透镜110的方法来防止固体透镜的表面损坏。
第二透镜单元200可以设置在第一透镜单元100和液体透镜单元300 的后面,并且从外部入射在第一透镜单元100上的光可以穿过液体透镜单元300并且可以入射到第二透镜单元200上。第二透镜单元200可以与第一透镜单元100间隔开,并且可以设置于在透镜保持件400中形成的通孔中。
同时,第二透镜单元200可以包括至少一个透镜,并且在包括两个或更多个透镜的情况下,透镜可以沿着中心轴PL对准以形成光学系统。
液体透镜单元300可以设置在第一透镜单元100与第二透镜单元200 之间,并且可以插入在透镜保持件400中形成的插入孔410中。可以形成插入孔410使得透镜保持件的侧面的一部分是开口的。也就是说,可以通过在保持件的侧表面中形成的插入孔410将液体透镜插入并设置在保持件中。液体透镜单元300也可以以与第一透镜单元100和第二透镜单元200相同的方式沿中心轴PL对准。
液体透镜单元300可以包括透镜区域310。透镜区域310可以是已经穿过第一透镜单元100的光穿透的区域,并且可以在其至少一部分中包含液体。例如,透镜区域310中可以包含两种液体,即导电液体和非导电液体,并且导电液体和非导电液体可以在它们之间形成界面而不彼此混合。可以由通过连接单元500施加到其上的驱动电压而使界面变形,由此可以改变液体透镜28的界面的曲率或液体透镜的焦距。当界面的变形和其曲率的变化被控制时,液体透镜单元300和包括透镜单元300的摄像机模块可以执行自动聚焦功能、手抖补偿功能等。
图3a-3b示出了液体透镜,响应于驱动电压而对液体透镜的焦距进行调节。具体地,图3a示出了包括在透镜组件22中的第一透镜28(参见图 2),并且图3b示出了透镜28的等效电路。
首先,参照图3a,响应于驱动电压来调节透镜焦距的透镜28可以通过在四个不同方向上以相同角度彼此间隔处设置的独立端子L1、L2、L3 和L4接收电压。独立端子可以相对于液体透镜的中心轴以相同的角度被彼此间隔地设置,并且可以包括四个独立端子。四个独立端子可以分别设置在液体透镜的四个角上。当通过独立端子L1、L2、L3和L4来施加电压时,设置在透镜区域310中的导电液体和非导电液体之间的界面可以通过驱动电压而变形,该驱动电压是由施加到独立端子的电压与施加到公共端子C0的电压之间的相互作用产生的,这将在后面描述。
此外,参照图3b,透镜28可以被定义为多个电容器30,每个电容器的一侧从各自不同的独立端子L1、L2、L3和L4的相应的一个端子接收工作电压,并且每个电容器的另一侧连接到公共端子C0。这里,包括在等效电路中的电容器30可以具有大约几十皮法(pF)到200皮法(pF) 的低电容。在本说明书中,上述液体透镜的端子可以被称为电极扇区或子电极。
图4示出了液体透镜的结构。
如图所示,液体透镜28可包括液体、第一板和电极。包括在液体透镜28中的液体122和液体124可以包括导电液体和非导电液体。第一板可包括腔150或孔,导电液体和非导电液体设置在该腔150或孔中。腔 150可以包括倾斜表面。电极132和电极134可以设置在第一板114上,或者可以设置在第一板114下面。液体透镜28还可以包括第二板112,第二板112可以设置在电极132和电极134上(或下面)。此外,液体透镜28还可以包括第三板116,第三板116可以设置在电极132和电极134下面(或上)。如图所示,液体透镜28的一个实施方式可以包括由两种不同的液体122和液体124形成的界面130。此外,液体透镜28可包括至少一个基板142和基板144,其向液体透镜28施加电压。液体透镜28的角部可以比液体透镜的中心部分薄。第二板可以设置在液体透镜的上表面上,第三板可以设置在液体透镜的下表面上。然而,可以不在液体透镜的角部的上表面或下表面的一部分上设置第二板或第三板,因此液体透镜的角部可以比液体透镜的中心部分薄。电极可以暴露在液体透镜的角部的上表面上或下表面上。
液体透镜28可以包括两种不同的液体,即导电液体122和非导电液体124,并且可以通过改变施加给液体透镜28的驱动电压来对由两种液体形成的界面130的曲率和形状进行调节。可以通过连接单元500来传输提供给液体透镜28的驱动电压。连接单元可以包括第一基板142或第二基板144中的至少一个。在连接单元包括第一基板142和第二基板144的情况下,第二基板144可以用来向每个独立端子传输电压,并且第一基板 142可以用来将电压传输到公共端子。可以提供四个独立端子,并且第二基板144可以将电压传输至四个独立端子中的每一个。可以将通过第二基板144和第一基板142提供的电压施加到在液体透镜28的各个角部处设置的或暴露的多个电极134和电极132。连接单元可以包括至少两个电连接至公共电极的端子。至少两个端子中的一个端子可以包括与公共电极接触的多个接触区域,并且另一个端子可以包括与公共电极接触的至少一个接触区域。可以通过至少两个端子来感测公共电极的电阻的变化。
一个端子可以包括与公共电极接触的三个接触区域,并且另一个端子可以包括与公共电极接触的单独接触区域。
另外,液体透镜28可以包括第三板116和第二板112,并且还可以包括第一板114,其中,第三板116和第二板112包括透明材料,第一板114 设置在第三板116与第二板112之间并且包括具有预定倾斜表面的开口区域。
此外,液体透镜28可以包括腔150,腔150由第三板116、第二板112 和第一板114中的开口区域限定。这里,可以用具有不同性质的两种液体 122与124(例如,导电液体和非导电液体)来填充腔150,并且可以在具有不同性质的两种液体122与124之间形成界面130。
此外,包括在液体透镜28中的两种液体122和124中的至少一种液体可以是导电的,并且液体透镜28可以包括两个电极132和134,它们被设置在第一板114上面和第一板114下面。第一板114可以包括倾斜表面,并且还可以包括绝缘层118,绝缘层118设置在倾斜表面上。导电液体可以与绝缘层接触。这里,绝缘层118可以覆盖两个电极132和134中的一个电极(例如,第二电极134),并且可以覆盖或暴露两个电极132 和134中的另一个电极(例如,第一电极132)的一部分,以便将电能施加到导电液体(例如,122)。这里,第一电极132可以包括至少一个电极扇区(例如,C0),并且第二电极134可以包括两个或更多个电极扇区(例如,图4中的L1、L2、L3和L4)。例如,第二电极134可以包括围绕光轴沿顺时针方向顺序设置的多个电极扇区。电极扇区可以称为液体透镜的子电极或端子。
可以将一个基板或者两个或更多个基板142和144连接至包括在液体透镜28中的两个电极132和134,以便向液体透镜传输电压。可以响应于驱动电压而改变在液体透镜28中形成的界面130的曲率、弯曲或倾斜,从而可以调节液体透镜28的焦距。
图5a和图5b示出了液体透镜的屈光度响应于温度变化而改变的原因。具体地,图5a示出了室温下的液体透镜,并且图5b示出了高温下的液体透镜。
如上所述,由第一层12、中间层14和第二层16所限定的腔填充有具有不同性质的两种液体。中间层14可以被称为第一板,第一层12可以被称为第二板,并且第二层16可以被称为第三板。中间层14可以包括腔,导电液体和非导电液体设置在腔中。液体透镜中的液体随着温度的升高而膨胀(例如,热膨胀)。
填充在腔中的两种液体可以包括电解(或导电)液体和非电解(或非导电)液体。液体的热膨胀程度可以大于固体的热膨胀程度。随着材料的温度的升高,分子的运动变得更加活跃,并且分子之间的距离增加,这可能导致材料的体积的增加。特别地,由于液体的分子比固体的分子更自由地移动,因此对于相同的温度变化,液体可以比固体热膨胀得多。用于液体透镜的电解(导电)液体的代表性示例是水(H2O)。在是水的情况下,当温度在4℃或更高的温度范围内上升时,水的体积增加,但当温度在低于4℃的范围内上升时,水的体积减小。已知水的热膨胀系数约为1.8(单位:10-5/℃)。
参照图5a,如果在室温下腔中的两种液体的体积没有变化,则入射穿过第一层12的光可以被由腔中的两种液体形成的界面30折射,并且可以穿过第二层16。在这种情况下,可以通过向液体透镜施加电能以改变界面30的曲率来在期望的方向上控制液体透镜。
参照图5b,由于在高温下腔中的两种液体的体积变化,第一层12或第二层16可能膨胀。由于第一层12的中心部分和外围区域没有粘合到中间层14并且中心部分的厚度相对小,所以第一层12可以响应于由于温度的变化两种液体的体积增加而弯曲。例如,第一层12可膨胀至约20mm,此时,屈光度的变化可以为约4.7。
尽管温度发生变化,但是由于第一层12与第二层16之间厚度的差异以及与液体的接触面积的差异,因此第二层16可能比第一层12膨胀得少,或者可以不膨胀。
在其上设置有多个电极图案的中间层14被固定在第二层16上之后,可以形成绝缘层(未示出)以防止电极图案暴露于腔。例如,两个电极图案中的一个电极图案可以用绝缘层覆盖,并且可以仅暴露另一个电极图案,从而防止腔中的两种液体的性质改变。由于在中间层14上和第二层 16上形成的绝缘层,即使在两种液体响应于温度变化而热膨胀的情况下,第二层16也可以比第一层12膨胀得少,并且具有低刚性的第一层12可以比第二层16膨胀得多。
当第一层12膨胀时,与界面30分开地,通过第一层12中产生的曲率来使入射穿过第一层12的光折射,使用电能来控制第一层的曲率。在这种情况下,在设计液体透镜时可能不考虑在第一层12中产生的曲率。即使在精确地知道根据温度变化的两种液体的热膨胀的系数的情况下,也可能不会产生第一层12的均匀曲率。例如,取决于第一层12和中间层 14之间的接合强度,具有较低强度的部分可能首先膨胀。如上所述,未保持均匀的第一层12可能根据温度的变化引起液体透镜的屈光度的变化,这使得难以准确地预测屈光度的变化。
图6a和图6b示出了响应于温度变化的液体透镜的屈光度的变化。具体地,图6a和图6b示出了对液体透镜的屈光度变化进行跟踪的结果,该液体透镜具有响应于温度变化,针对不同操作环境或操作目的而设定的预定焦距。
参照图6a和图6b,液体透镜可以根据施加到其上的驱动电压的电平而具有不同的屈光度值。然而,即使当施加相同的驱动电压时,可以看出屈光度响应于温度的变化(从大约25摄氏度升高至40摄氏度)而变化。从两个液体透镜的情况可以看出,屈光度的变化与常温范围内的温度升高成比例。
然而,屈光度的变化可能与极低温度或极高温度的操作环境中的温度变化不成比例。如参照图5a和图5b所描述的,屈光度的变化可以与液体透镜中包括的两种液体的热膨胀系数相关联。此外,诸如形成液体透镜的透明层的弹性和耦合强度的其他复杂因素也可能对与温度变化对应的屈光度变化产生影响。因此,可以通过透镜校准处理来测量与温度变化对应的屈光度的变化,并且可以将与屈光度的变化相关的数据存储在控制电路中。
图7a和图7b示出了响应于温度变化测量液体透镜的空间频率响应的变化的方法。具体地,图7a示出了用于测量长距离焦点处的空间频率响应(SFR)的图表,并且图7b示出了用于测量短距离焦点处的空间频率响应(SFR)的图表。
摄像机模块通过外部滤光器接收光,并通过图像传感器获取RGB形式的图像。使用摄像机模块的传感器在频率方面描述图像获取,可以在具有x轴和y轴的二维平面中重复要获取的图像的空间频谱。为了测量液体透镜的光学特性,可以将液体透镜与图7a或图7b所示出的图表之间的距离设置为预定值,并且可以使用液体透镜获取关于图表的图像。
为了分析摄像机模块或液体透镜的分辨率,可以测量摄像机模块或液体透镜的空间频率响应(SFR)。这里,空间频率响应是指示输入空间频率与数字摄像机的响应性之间的关系的指标,并且由响应于空间频率的增大的调制传递函数(MTF)的变化来表示。这里,调制传递函数(MTF) 表示对比度的重现比率,即输出对比度Ro与输入对比度Ri的比率 (MTF=Ro/Ri)。
图7a和图7b中示出的分辨率图表中的每个图案的空间频率可以指示对于每个预定间隔(例如,1mm)重复多少个图案(例如,单位:周期/mm)。利用调制传递函数(MTF),可以数值地显示精度,由此,通过透镜投射的分辨率图表再现了原始分辨率图表。假设用上述方式获得的空间频率响应(SFR)具有0到100的数值范围,当液体透镜的空间频率响应(SFR)超过根据摄像机模块所需的透镜的性能的预定值时,液体透镜能够应用于摄像机模块。
然而,如参照图5a、图5b、图6a和图6b所描述的,由于液体透镜的空间频率响应(SFR)根据温度的变化而变化,因此需要响应于温度的变化来调节液体透镜以便应用于摄像机模块。
图8a和图8b示出了响应于温度变化的液体透镜的空间频率响应(SFR)的变化。当向摄像机模块提供功率时,摄像机模块的温度可能由于在摄像机模块中产生热量的各种因素而升高。这里,空间频率响应 (SFR)的变化是在其中液体透镜的温度随时间的推移从室温(约23摄氏度)升高至高温(约50摄氏度)的条件下测量的。
图8a示出了在没有调节提供给液体透镜的驱动电压的情况下,液体透镜的空间频率响应74a响应于液体透镜的温度的变化72的变化。摄像机模块中的温度可能随时间的推移而升高,并且摄像机模块中的温度升高可能会使液体透镜的温度升高。如图所示,随着温度72升高,液体透镜的空间频率响应74a可能降低。在温度72升高(时间:0秒)之前,空间频率响应74a约为60。当超过30分钟时(当温度升高时),空间频率响应 74a降低至约45。
图8b示出了在提供给液体透镜的驱动电压降低约1.44V的情况下液体透镜的空间频率响应(SFR)响应于液体透镜的温度的变化的变化。例如,能够响应于对应于温度的12位数据来控制驱动电压的控制电路可以通过向控制电路输入12位数据来将驱动电压降低约1.44V(其中32个代码被缩减)。如图所示,当液体透镜的温度72是室温时,空间频率响应72b低,但随着温度升高,空间频率响应(SFR)增加。在温度72升高(时间:0秒)之前,空间频率响应74a约为55。当超过30分钟时(当温度升高时),空间频率响应74a增加至约63。
图9示出了响应于温度变化来对液体透镜的补偿值进行确定。
如图所示,为了补偿响应于液体透镜的温度变化的空间频率响应 (SFR)的劣化,可以将参照图8a和图8b所描述的两种情况进行组合。也就是说,为了在特定时间点A提供改进的空间频率响应(SFR),可以通过选择性地应用驱动电压未被调节的情况74a或将驱动电压调节预定值 (约1.44V)的情况74b来控制液体透镜。
这里,特定时间点A可以是从预定操作开始起经过预定时间段的时间点。例如,预定时间段可以是大约520秒。即是,在驱动电压未被调节的情况74a中的空间频率响应(SFR)和在将驱动电压调节预定值(约 1.44V)的情况74b中的空间频率响应(SFR)变得基本上彼此相等的特定时间点A是从初始状态起经过520秒的时间点。同时,特定时间点A 可以是图像传感器的温度升高至大约40摄氏度到45摄氏度并且液体透镜的温度升高至与图像传感器的温度对应的水平的时间点。
根据实施方式,可以在向图像传感器或控制单元施加电力的时间点执行预定操作的开始。在另一实施方式中,可以在控制电路将透镜自动聚焦于通过图像传感器获得的图像中的特定对象上的时间点执行预定操作的开始。控制单元可以感测液体透镜的公共电极的电阻的变化,并且可以控制公共电极和独立电极之间提供的驱动电压。当液体透镜的温度从室温升高至特定温度时,控制单元可以降低驱动电压。在驱动电压被阻止施加到公共电极的状态下可以通过测量公共电极的电阻的变化来感测公共电极的电阻的变化。测量的电阻的变化可以在大于0微欧(μΩ)且小于10微欧(μΩ)或者大于0毫欧(mΩ)且小于10毫欧(mΩ)的范围内,并且用于感测电阻变化的电压可以具有3V至5V或更低的电平。
同时,可以将预定操作开始的时间点确定为液体透镜的温度开始升高的时间点。这可以根据包括液体透镜的摄像机模块的结构或形状而变化。
通过对提供给液体透镜的驱动电压进行调节的方法,液体透镜的空间频率响应(SFR)可以响应于在特定时间点A处的温度变化具有预定范围B。例如,空间频率响应(SFR)可以在大约57至64的范围内。液体透镜的空间频率响应(SFR)可以响应于温度的变化而具有预定范围B,即小的变化,并且因此,尽管温度变化,包括液体透镜的摄像机模块也可以实现的基本均匀的分辨率。
图10示出了摄像机模块,其补偿对应于温度变化的屈光度的变化。
如图所示,摄像机模块可以包括液体透镜28、温度传感器32以及控制电路24,其中,在液体透镜28中响应于施加到多个独立电极的驱动电压来控制由两种不同液体形成的界面30,温度传感器32设置为邻近界面 30以便感测温度的变化,控制电路24用于调节驱动电压的电平以补偿温度变化。
液体透镜28可包括界面30所在的透镜区域和保护透镜区域的肋状区域。温度传感器32可以设置在与液体透镜28的界面30邻近的位置,以便补偿与温度变化相对应的屈光度的变化。根据实施方式,温度传感器 32可以设置在肋状区域中。
温度传感器32可以设置在与界面30邻近的位置,可以测量温度的变化,并且可以将12位温度数据信号输出至控制电路24。这里,控制电路 24可以确定用于各个独立电极的不同驱动电压,以便执行用于光学图像稳定(OIS)的补偿操作。此时,控制电路24可以响应于从温度传感器 32传输的温度变化来调节驱动电压的电平。
另外,控制电路24还可以包括用于感测摄像机模块的移动并输出与移动相对应的感测信号的陀螺仪传感器(52)。控制电路24可以响应于感测信号与温度变化两者来确定驱动电压的电平,以便执行用于光学图像稳定(OIS)的补偿操作。
虽然未示出,但是摄像机模块还可包括连接单元(未示出),该连接单元将液体透镜28连接至控制电路24并传输驱动电压。连接单元可以使用柔性印刷电路板(FPCB)。柔性印刷电路板(FPCB)不仅可以包括传输驱动电压的至少一根接线,还可以包括简单的电路。根据实施方式,温度传感器32可以设置在连接单元处。
另外,控制电路24还可以包括用于存储与温度变化对应的屈光度变化的存储单元(未示出)。控制电路24可以从存储单元识别与温度变化对应的屈光度的变化。此时,存储单元可以被实现为包括在控制电路24中的非易失性存储设备,或者可以被实现为与控制电路24联锁的独立设备。可以通过透镜校准来确定存储在存储单元中的与温度的变化对应的屈光度的变化。
摄像机模块还可以包括透镜组件22和图像传感器26,其中,透镜组件22包括液体透镜28和与液体透镜28对准的至少一个固体透镜,图像传感器26将通过透镜组件22传输的光信号转换成电信号。
图像传感器26可以输出图像数据。处理系统或计算设备40可以基于来自图像传感器26的图像数据来执行操作(例如,图像处理、校正和亮度调节)。这里,处理系统或计算设备40可以传输用于对控制电路24执行校正控制的控制信号或校正值。这里,处理系统或计算设备40可以包括在包括摄像机模块或者是与摄像机模块联锁的便携式设备、计算机、车辆、服务器等中。控制电路24可以产生与校正控制相对应的驱动电压。
图11示出了摄像机模块。
如图所示,摄像机模块可以包括液体透镜28、温度传感器32以及控制电路24,其中,在液体透镜28中响应于施加到多个独立电极的驱动电压来调节由两种不同液体形成的界面30(参照图3),温度传感器32用于感测液体透镜28中的温度变化,控制电路24用于调节驱动电压的电平以补偿温度的变化。控制电路24可以是控制单元。
温度传感器32可以测量液体透镜28的温度的变化,并且可以将12 位温度数据信号输出至控制电路24。这里,控制电路24可以确定用于各个独立电极的不同驱动电压,以便执行用于光学图像稳定(OIS)的补偿操作。此时,控制电路24可以响应于从温度传感器32传输的温度变化来调节驱动电压的电平。
另外,控制电路24还可以包括用于感测摄像机模块的移动并输出与移动相对应的感测信号的陀螺仪传感器(未示出)。控制电路24可以响应于感测信号与温度变化两者来确定驱动电压的电平,以便执行用于光学图像稳定(OIS)的补偿操作。
虽然未示出,但是摄像机模块还可包括连接单元(未示出),该连接单元将液体透镜28连接至控制电路24并传输驱动电压。连接单元可以使用柔性印刷电路板(FPCB)。柔性印刷电路板(FPCB)不仅可以包括传输驱动电压的至少一根接线,还可以包括简单的电路。根据实施方式,温度传感器32可以设置在连接单元处。
另外,控制电路24还可以包括用于存储与温度变化、电压信息或代码信息相对应的屈光度变化的存储单元(未示出)。控制电路24可以响应于温度变化从存储单元识别关于补偿的信息。关于补偿的信息可以是关于代码值、电压或屈光度的信息。此时,存储单元可以被实现为包括在控制电路24中的非易失性存储器件,或者可以被实现为与控制电路24联锁的独立设备。可以通过透镜校准来对存储在存储单元中并且需要响应于温度变化而调节的屈光度、电压或代码的变化进行确定。
摄像机模块还可以包括将通过透镜组件传输的光信号转换成电信号的图像传感器26,该透镜组件包括液体透镜28和与液体透镜28对准的至少一个固体透镜。
图像传感器26可以输出图像数据。处理系统或计算设备40可以基于来自图像传感器26的图像数据来执行操作(例如,图像处理、校正和亮度调节)。这里,处理系统或计算设备40可以传输用于对控制电路24执行校正控制的控制信号或校正值。这里,处理系统或计算设备40可以包括在包括摄像机模块或者是与摄像机模块联锁的便携式设备、计算机、车辆、服务器等中。控制电路24可以产生与校正控制相对应的驱动电压。
参照图11,摄像机模块可以包括:液体透镜28、用于感测液体透镜 28的温度变化的温度传感器32、用于将通过液体透镜28传输的光信号转换成图像数据的图像传感器26、用于处理从图像传感器26传输的数据的系统40以及用于控制液体透镜28的控制电路24。这里,图像传感器26 和处理系统40可以通过串行通信在其之间发送和接收数据和控制信号,并且处理系统40和控制电路24可以通过串行通信在其之间发送和接收数据和控制信号。例如,可以经由用于同步的串行时钟(SCL)线和串行数据(SDA)线将上述组件彼此连接,以实现串行通信。
控制电路24可以包括:用于感测摄像机模块的移动的陀螺仪传感器 52、用于产生要被发送至液体透镜28的驱动电压的驱动电路54以及用于确定光学图像稳定(OIS)的补偿值并将补偿值发送至驱动电路54的光学图像稳定控制器56。
陀螺仪传感器52和光学图像稳定控制器56可以经由串行外围接口总线(SPI总线)彼此连接。这里,SPI总线是由Motorola架构命名的以架构全双工通信模式运行的同步串行数据链路标准。设备以主/从模式通信,其中主设备启动数据帧,并且多个从设备与独立的从选择(芯片选择)线一起操作。SPI总线可以包括时钟信号(SCLK,SCK/CLK)引脚、芯片选择信号(CS,FSS/SS)引脚、数据输入(MOSI)引脚和数据输出(MISO) 引脚。
光学图像稳定控制器56可以从存储设备58识别关于补偿的信息,并且可以将该信息发送至驱动电路54以便生成对应于该信息的值,其中,存储设备58存储取决于基于12位温度数据的温度的屈光度的变化。关于补偿的信息可以是关于电压、代码或屈光度的信息。这里,可以将存储设备58包括在光学图像稳定控制器56中,或者可以独立地设置存储设备58,以与光学图像稳定控制器56联锁。
图12示出了设置在液体透镜中的温度传感器的第一示例。
如图所示,多个电极LL1、LL2、LL3、LL4和COM被暴露在液体透镜28的前表面和后表面上,并且温度传感器32被设置在液体透镜28的前表面上。温度传感器32可以不被设置在透镜区域中,但是可以被设置在保护透镜区域的外围区域上,其中,透镜区域是在其中可以形成界面的腔310。通过电极LL1、LL2、LL3、LL4和COM来施加用于控制透镜的界面的驱动电压,电极LL1、LL2、LL3、LL4和COM被设置在液体透镜 28的四个角上。液体透镜28还可以包括在除了拐角之外的区域上形成的导电图案,以向温度传感器32提供电力VDD和GND,以输出作为温度传感器的感测结果的温度数据TAO,并且发送用于打开或关闭温度传感器 32的控制信号T_ON。
尽管未示出,但是根据实施方式,温度传感器32可以设置在液体透镜28的施加公共电压COM的后表面上。
图13示出了控制电路,该控制电路与图12示出的温度传感器联锁。
如图所示,控制电路可以包括光学图像稳定控制器56和驱动电路54。光学图像稳定控制器56可以输出控制信号T_ON以激活温度传感器32(参照图8),并且可以接收从温度传感器32发送的温度数据TAO。光学图像稳定控制器56可以确定与温度数据相对应的补偿值,并且可以将补偿值发送至驱动电路54。驱动电路54可以输出响应于温度数据的驱动电压 LL1、LL2、LL3、LL4和COM。
图14示出了控制液体透镜的方法。
如图所示,控制液体透镜的方法可以包括:感测液体透镜的温度的变化的步骤(62);确定与温度的变化对应的屈光度的变化的步骤(64);以及响应于屈光度的变化来对要提供给四个独立电极的驱动电压进行调节的步骤(66)。
这里,可以由设置在与液体透镜邻近的位置处的温度传感器来感测温度的变化,并且可以以包括12位数字信号的数据的形式来传输从温度传感器输出的温度的变化。
在对应于温度变化的信号被发送时,确定屈光度的变化的步骤可以包括在存储单元中搜索与温度变化对应的屈光度的变化的步骤。存储在存储单元中的屈光度的变化可以通过透镜校准来测量和识别,并且可以记录在非易失性存储设备中。
根据实施方式,确定存储单元和屈光度的变化的处理的至少一部分可以实现为在计算机设备中执行的程序或批处理文件的形式,并且屈光度的变化可以实现为表类型或列表类型的代码或数据。
图15a至图15c示出了摄像机模块中的用于测量液体透镜中的温度的温度传感器的第二示例。
图15a示出了驱动电路54、液体透镜28与温度传感器32之间的连接。
参照图15a,液体透镜28电连接至驱动电路54与温度传感器32,其中,驱动电路54提供驱动电压。驱动电路54可以向液体透镜28的四个独立电极和四个公共电极提供驱动电压。可以向四个独立电极施加不同的电压,并且可以向四个公共电极施加相同的电压。
液体透镜28的四个公共电极中的一些可以被电连接至温度传感器 32。温度传感器32可以使用在液体透镜28的公共电极中形成的电阻值作为用于测量液体透镜28的内部温度的方法。
图15b示出了说明测量液体透镜28的温度的方法的等效电路。
参照图15b,在液体透镜28的公共电极中形成的电阻值由一个可变电阻R-len表示。当液体透镜28中的温度改变时,液体透镜28中包含的液体的温度也改变。如果液体的温度变化,则与液体接触的公共电极的温度也可以变化。参照图4,将用作公共电极的第一电极132暴露于两种液体中的一种,即导电液体122。如果公共电极的温度变化,则公共电极之间的电阻值也变化。例如,液体透镜28的公共电极C0可以实现为薄膜,并且可以具有几十欧姆的薄层电阻。当公共电极C0的温度变化时,可以将响应于温度变化的电阻R的变化表示如下。
R=RO(1+at)
这里,R0是初始薄层电阻,a是电阻的温度系数(单位:℃-1),并且t是温度(单位:℃)。
因此,可以使用将公共电极之间的电阻值建模为一个可变电阻R-len 并且识别温度传感器32的可变电阻与参考电阻R-o的比率的变化的方法 (例如,分压方法)来确定液体透镜28的温度。替选地,可以使用与液体透镜的驱动电压相比非常低的电压(约3V至5V或更低)来测量公共电极的电阻值,该电阻值被建模为一个可变电阻R-len。
根据实施方式,温度传感器32中的电路配置可以变化。例如,为了克服温度传感器32中的分压器的误差以便感测液体透镜28的温度的微小变化,温度传感器32还可以包括多个电阻器和开关元件。
图15c示出了用于感测液体透镜28的温度变化的定时。
参照图15c,可以在向公共电极C0施加驱动电压(参见图3)和向独立电极L1至L4施加接地电压(参见图3)的时间点处感测液体透镜28 的温度变化。为了感测公共电极C0之间的电阻,可以将施加到公共电极 C0的驱动电压浮置。
施加到公共电极C0和独立电极L1至L4的驱动电压可以是脉冲型的,并且可以在相同的时间点或在不同的时间点提供。为了感测温度的变化,如参照图15b所描述的,可以通过将施加到公共电极C0的驱动电压浮置并且向预定的公共电极C0的一侧(其相对侧连接至温度传感器32)提供用于感测电阻R-len的电压来测量液体透镜28中的公共电极之间的电阻 R-len。
如果将施加到液体透镜28的公共电极C0的驱动电压短暂地浮置并且向其提供用于测量温度的电压,则可以使对液体透镜28的界面30(参考图4)的温度测量操作的影响最小化。
图16a至图16c示出了液体透镜模块的第一示例。
图16a示出了液体透镜28的公共电极132。在设置在液体透镜28的中心处的透镜区域310的外部形成公共电极132。公共电极132可以实现为薄膜的形式,并且可以具有预定的图案。
参照图3和图16a,公共电极132可以通过四个角部触点C0a、C0b、 C0c和C0d来接收驱动电压。与独立电极不同,可以在相同时间点将相同的驱动电压施加到公共电极132的四个角部触点C0a、C0b、C0c和C0d。
图16b示出了用于通过四个角部触点C0a、C0b、C0c和C0d将驱动电压发送至液体透镜28的公共电极132的连接单元82。连接单元82可以实现为柔性印刷电路板(FPCB),并且位于液体透镜28的四个角部处的触点C0a、C0b、C0c和C0d可以连接到公共电压端子C0。连接单元82 可以包括用于测量公共电极132的电阻的单个端子TM1和TM2。
图16c示出了包括形成液体透镜28的公共电极132的电阻R-len(参照图15b)的元件的等效电路。具体地,将参考第三触点C0c和第四触点 C0d之间的电阻变化来描述测量公共电极132的电阻R-len的示例。等效电路的配置可以根据实施方式(例如,根据选择两个不同触点来测量电阻 R-len的方法)而变化。
参照图16c,以薄膜的形式实现的公共电极132的薄层电阻和与公共电极132接触的导电液体的电阻R-liq存在于公共电极132的四个角部触点C0a、C0b、C0c与C0d之间。公共电极132的薄层电阻可以包括两个邻近触点之间的电阻,例如,第一触点C0a与第二触点C0b之间的电阻 R-ab,第二触点C0b与第三触点C0c之间的电阻R-bc,第三触点C0c与第四触点C0d之间的电阻R-cd,以及第四触点C0d与第一触点C0a之间的电阻R-da。另外,公共电极132的薄层电阻可以包括对角线方向上的电阻(即第二触点C0b与第四触点C0d之间的电阻)。由于导电液体包括诸如盐的电解质组分,因此电流可以从中流过。因此,导电液体的电阻R-liq 也可以包括在公共电极132的电阻R-len中。
可以将包括在公共电极132的电阻R-len中的各个电阻组件之间的连接关系(串联连接或并联连接)理解为如图16c所示。每个电阻分量的电阻值响应于由分压器类型的温度传感器32所测量的温度的变化而变化,如参照图15b所述。
由导电液体引起的电阻分量R-liq具有比在触点之间形成的其他电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da大得多的值。例如,由导电液体引起的电阻分量R-liq可以具有约150Ω(欧姆)的电阻值。相反,在公共电极132的触点之间形成的电阻分量(其实现为导电薄膜)可以具有几欧姆到几毫欧或者甚至几微欧的小电阻值。可以理解的是,由导电液体引起的电阻分量R-liq具有比其他电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da大得多的电阻值,并且由导电液体引起的电阻分量R-liq和其它电阻分量 R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da基本上并联。如果两个电阻并联,则两个电阻值之和R等于电阻值R1的倒数与电阻值R2的倒数之和的倒数(例如1/R=1/R1+1/R2)。因此,即使当响应于温度变化而发生公共电极132 的电阻R-len的变化时,这受电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da 的电阻值的变化的影响比受由导电液体引起的电阻分量R-liq的电阻值的变化的影响大。
尽管在采用近似方法的情况下可以忽略由导电液体引起的电阻分量 R-liq的电阻值的变化,但是在参照图16a描述的公共电极132或C0的四个角部触点C0a、C0b、C0c与C0d之间存在的电阻分量相对复杂。因此,响应于温度变化的电阻值的变化可能难以被感测。结果,如果存在于电极 132或C0的四个角部触点C0a、C0b、C0c与C0d之间的电阻分量的数量减少,则可以更容易地感测到响应于温度变化的电阻值的变化。
参照图16b和图16c,当液体透镜28工作时,通过公共电压端子C0 提供的驱动电压被发送到位于四个角部的所有触点C0a、C0b、C0c和C0d。然而,在液体透镜28的温度的测量期间,通过公共电压端子C0供应的驱动电压可以被浮置。此时,如图16c所示,将位于四个角部处的触点C0a、 C0b、C0c和C0d中的第一触至第三触点C0a、C0b和C0c连接到第一温度端子TM1,并且可以将第四触点C0d连接到第二温度端子TM2。为了实现这样的选择性连接,需要在连接单元82中的公共电压端子C0和第四触点C0d之间包括开关(未示出)。当驱动电压被浮置时,可以断开开关,以便中断公共电压端子C0与第四触点C0d之间的电连接。
图17a至17c示出了液体透镜模块的第二示例。
图17a示出了液体透镜28的公共电极132a。在设置在液体透镜28 的中心处的透镜区域310的外部形成公共电极132。公共电极132可以实现成薄膜的形式,并且可以具有预定的图案。图16a中示出的公共电极132 与图17a中示出的公共电极132a之间的差异在于空隙图案86。
如图3和图17a,公共电极132a可以通过四个角部触点C0a、C0b、 C0c和C0d来接收驱动电压。与独立电极不同,可以在相同时间点将相同的驱动电压施加到公共电极132a的四个角部触点C0a、C0b、C0c和C0d。包括在公共电极132a中的空隙或狭缝图案86不会中断向公共电极132a 施加相同的驱动电压。尽管空隙图案86包括在公共电极132a中,但是公共电极132a的所有区域彼此电连接。
然而,空隙图案86可以中断第一触点C0a与第四触点C0d之间的直接电连接,并且可以中断第二触点C0b与第四触点C0d之间的直接电连接。为此,根据实施方式,空隙图案86可以将公共电极132a划分成彼此电连接断开的两个区域,或者可以被设置为跨过透镜区域310从第四触点 C0d延伸至第三触点C0c的外周。
尽管公共电极132a具有导电薄膜的形状并且两个触点(例如,第三触点C0c和第四触点C0d)电连接至另外两个触点(例如,第一触点C0a 和第二触点C0b),但是空隙图案86可以限制电荷的自由移动。空隙图案 86可以被设置为与第三触点C0c和第四触点C0d平行,并且可以使液体透镜28的透镜区域310和第三触点C0c与第四触点C0d之间的区域彼此物理地分离。
图17b示出了用于通过四个角部触点C0a、C0b、C0c和C0d将驱动电压发送至液体透镜28的公共电极132a的连接单元82。连接单元82可以实现为柔性印刷电路板(FPCB),并且位于液体透镜28的四个角部处的触点C0a、C0b、C0c和C0d可以连接到驱动电压端子C0。连接单元82 可以包括用于测量公共电极132a的电阻的单个端子TM1和TM2。
图17c示出了包括形成液体透镜28的公共电极132a的电阻R-len(参照图11b)的元件的等效电路。具体地,将参考第三触点C0c和第四触点 C0d之间的电阻变化来描述测量公共电极132的电阻R-len的示例。等效电路的配置可以根据实施方式(例如,根据选择两个不同触点来测量电阻 R-len的方法)而变化。
参照图17c,以薄膜的形式实现的公共电极132a的薄层电阻和与公共电极132接触的导电液体的电阻R-liq存在于公共电极132a的四个角部触点C0a、C0b,C0c与C0d之间。然而,与图16a中示出的公共电极132 不同,由于空隙图案86,在图17a中示出的公共电极132a中要考虑的电阻分量可以大大减小。公共电极132的薄层电阻可以包括两个邻近触点之间的电阻,例如,第一触点C0a与第二触点C0b之间的电阻R-ab,第二触点C0b与第三触点C0c之间的电阻R-bc,以及第三触点C0c与第四触点C0d之间的电阻R-cd。然而,图16c中示出的第四触点C0d与第一触点C0a之间的电阻R-da可以被消除,因为它们之间的电连接被狭缝图案或空隙图案86中断。连接单元可以包括至少两个电连接到公共电极的端子。一个端子可以包括与公共电极接触的三个接触区域,另一个端子可以包括与公共电极接触的单个接触区域。公共电极可以包括被设置为与一个端子的单个接触区域邻近的狭缝图案。替选地,狭缝图案可以被设置为与一个端子的多个接触区域中的一个接触区域邻近。
可以从公共电极132的薄层电阻消除沿对角线方向的电阻(即第二触点C0b与第四触点C0d之间的电阻),因为沿对角线方向的电阻之间的电连接被空隙图案86中断。由于导电液体包括诸如盐的电解质组分,因此电流可以从中流过。因此,导电液体的电阻R-liq也可以包括在公共电极 132的电阻R-len中。
如上所述,由导电液体引起的电阻分量R-liq具有比在触点之间形成的其他电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da大得多的值。例如,由导电液体引起的电阻分量R-liq可以具有约150Ω(欧姆)的电阻值。相反,在公共电极132的触点之间形成的电阻分量(其实现为导电薄膜)可以具有几欧姆到几毫欧或者甚至几微欧的小电阻值。可以理解的是,由导电液体引起的电阻分量R-liq具有比其他电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd 和R-da大得多的电阻值,并且由导电液体引起的电阻分量R-liq和其它电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和R-da基本上并联。如果两个电阻并联,则两个电阻值的和R等于电阻值R1的倒数与电阻值R2的倒数之和的倒数(例如1/R=1/R1+1/R2)。因此,即使当响应于温度变化而发生公共电极132的电阻R-len的变化时,这受电阻分量R-ab、R-bc、R-cd、R-bd和 R-da的电阻值的变化的影响比受由导电液体引起的电阻分量R-liq的电阻值的变化的影响大。
如果通过采用近似方法忽略由导电液体引起的电阻分量R-liq的电阻值的变化,则参照图17a所描述的,在存在于公共电极132a或C0的四个角部触点C0a、C0b、C0c与C0d之间的电阻分量中,仅保留两个触点C0c 与C0d之间的电阻分量R-cd。
可以将包括在公共电极132的电阻R-len中的各个电阻组件之间的连接关系(串联连接或并联连接)理解为如图17c所示。每个电阻分量的电阻值响应于由分压器类型的温度传感器32所测量的温度的变化而变化,如参照图15b所述。比较图16c与图17c,可以看出由于图17a中示出的空隙图案86,形成公共电极132的电阻R-len的电阻分量减小。随着形成公共电极132的电阻R-len的电阻分量的减小,可以更容易且更精确地测量公共电极132的电阻R-len。
参照图17b和图17c,当液体透镜28工作时,通过公共电压端子C0 提供的驱动电压被发送到位于四个角部的所有触点C0a、C0b、C0c和C0d。然而,在液体透镜28的温度的测量期间,通过公共电压端子C0供应的驱动电压可以浮置。此时,如图16c所示,将位于四个角部处的触点C0a、 C0b、C0c和C0d中的第一触至第三触点C0a、C0b和C0c连接到第一温度端子TM1,并且可以将第四触点C0d连接到第二温度端子TM2。为了实现这样的选择性连接,需要在连接单元82中的公共电压端子C0和第四触点C0d之间包括开关(未示出)。当驱动电压浮置时,可以断开开关,以便中断公共电压端子C0与第四触点C0d之间的电连接。
上述液体透镜可以包括在摄像机模块中。摄像机模块可以包括透镜组件、图像传感器以及控制电路,其中,透镜组件包括安装在壳体中的液体透镜和设置在液体透镜的前表面或后表面上的至少一个固体透镜,图像传感器将通过透镜组件发送的光信号转换成电信号,控制电路向液体透镜提供驱动电压。液体透镜可包括公共电极和多个独立电极。可以将与公共电极形成多个接触区域的第一端子和与公共电极形成单个接触区域的第二端子设置在公共电极上。公共电极可以包括狭缝图案,该狭缝图案被设置成与和第二端子接触的单个接触区域邻近。公共电极可以包括狭缝(凹槽) 图案,该狭缝(凹槽)图案被设置成与多个接触区域中的两个接触区域邻近。
可以对根据上述实施方式的方法进行编程以在计算机中执行,并且可以将其存储在计算机可读记录介质上。计算机可读记录介质的示例包括 ROM、RAM、CD-ROM、磁性录音带、软盘和光学数据存储设备。
还可以将计算机可读记录介质分布在网络耦合的计算机系统上,使得以分布式方式来存储和执行计算机可读代码。而且,实施方式所属领域的程序员可以容易地解释用于实现上述方法的功能程序、代码和代码段。
尽管上面仅描述了有限数量的实施方式,但是各种其他实施方式也是可行的。上述实施方式的技术内容可以组合成各种形式,只要它们彼此不相互矛盾,并且因此可以在新的实施方式中实现。
对于本领域技术人员明显的是,在不脱离本文所述的公开内容的主旨和基本特征的情况下,可以在形式和细节上进行各种改变。因此,以上详细描述并不旨在被解释为在所有方面限制本公开内容并且将通过示例的方式考虑。应当通过对所附权利要求的合理解释来确定本公开内容的范围,并且在不脱离本公开内容的情况下做出的所有等同修改都应当包括在本公开内容的范围内。
Claims (19)
1.一种摄像机模块,包括:
液体透镜,所述液体透镜包括:
包括腔的第一板,在所述腔中设置有导电液体和非导电液体;
第一电极,其设置在所述第一板上;
第二电极,其设置在所述第一板下面;
第二板,其设置在第一电极上;以及
第三板,其设置在第二电极下面;
在其中容纳所述液体透镜和固体透镜的透镜保持件;
传感器基板,其上设置有图像传感器,所述传感器基板被设置在所述透镜保持件下面;
控制单元,其设置在所述传感器基板上,所述控制单元对要施加至所述第一电极和所述第二电极的电压进行控制;
连接单元,其被配置成将所述第一电极或所述第二电极电连接至所述传感器基板;以及
温度传感器,其设置在所述连接单元上,
其中,所述透镜保持件包括其中设置有所述温度传感器的凹部,
其中,所述连接单元包括:
第一端子部分,其连接至所述液体透镜;以及
第二端子部分,其连接至所述传感器基板,
其中,所述第二端子部分包括:被配置成电连接至所述液体透镜的电压供应端子;以及被配置成电连接至所述温度传感器的第一传感器端子,
其中,所述传感器基板包括:连接至所述电压供应端子的第二传感器端子;以及连接至所述温度传感器的第三传感器端子,并且
其中,所述第一端子部分包括电连接至所述第一电极的至少两个端子,所述至少两个端子用于感测所述第一电极的电阻的变化。
2.根据权利要求1所述的摄像机模块,其中,所述液体透镜包括透镜区域和肋状区域,其中,所述导电液体和所述非导电液体设置在所述透镜区域中,所述肋状区域包围所述透镜区域,并且
其中,所述温度传感器被设置在所述肋状区域上或所述肋状区域下面。
3.根据权利要求2所述的摄像机模块,其中,所述第二电极包括多个独立电极,并且,
其中,所述连接单元包括:
第一柔性印刷电路板,其向所述独立电极中的每一个传输电压;以及
第二柔性印刷电路板,其将所述第一电极连接至地电压,并且
其中,所述第一柔性印刷电路板和所述第二柔性印刷电路板位于所述透镜区域的相对侧。
4.根据权利要求3所述的摄像机模块,其中,所述连接单元向所述控制单元传输从所述温度传感器输出的所述液体透镜的温度的变化,并且向所述温度传感器传输用于驱动所述温度传感器的驱动电压和用于激活所述温度传感器的激活信号。
5.根据权利要求1所述的摄像机模块,其中,所述温度传感器以12位数字信号的形式输出所述液体透镜的温度的变化。
6.根据权利要求1所述的摄像机模块,其中,所述第二电极包括多个独立电极,并且,
其中,所述控制单元针对所述独立电极中的各个电极确定不同的驱动电压,以执行用于光学图像稳定OIS的补偿操作。
7.根据权利要求1所述的摄像机模块,还包括:
陀螺仪传感器,其被配置成感测所述摄像机模块的移动,并且输出对应于所述移动的感测信号,
其中,控制电路响应于所述液体透镜的温度的变化和所述感测信号来确定施加至所述第一电极和所述第二电极的电压的电平。
8.根据权利要求1所述的摄像机模块,还包括:
存储单元,其被配置成存储与所述液体透镜的温度的变化对应的屈光度的变化,
其中,所述控制单元从存储在所述存储单元中的数据识别与所述液体透镜的温度的变化对应的屈光度的变化。
9.一种控制包括在摄像机模块中的液体透镜的方法,所述液体透镜包括公共电极和四个独立电极,以调节由两种液体形成的界面,所述方法包括:
根据所述公共电极的电阻的变化来感测所述液体透镜的温度的变化;
确定与所述温度的变化对应的屈光度的变化;以及
响应于所述屈光度的变化来调节要提供给所述四个独立电极的电压。
10.一种摄像机模块,包括:
液体透镜,所述液体透镜包括:
包括腔的第一板,在所述腔中设置有导电液体和非导电液体;
公共电极,其设置在所述第一板上;
多个独立电极,其设置在所述第一板下面;
第二板,其设置在所述公共电极上;以及
第三板,其设置在所述独立电极下面;
透镜保持件,其中容纳所述液体透镜和固体透镜;
传感器基板,其上设置有图像传感器,所述传感器基板设置在所述透镜保持件下面;
控制单元,其被设置在所述传感器基板上,并对要施加至所述公共电极和所述独立电极的电压进行控制;以及
连接单元,其被配置成将所述独立电极或所述公共电极电连接至所述传感器基板,
其中,所述控制单元感测所述液体透镜的公共电极的电阻的变化,以对要在所述公共电极与所述独立电极之间提供的驱动电压进行控制。
11.根据权利要求10所述的摄像机模块,其中,所述连接单元包括被配置成电连接至所述公共电极的至少两个端子,
其中,所述至少两个端子中的一个端子包括与所述公共电极接触的多个接触区域,并且另一端子包括与所述公共电极接触的至少一个接触区域,并且
其中,所述公共电极的电阻的变化通过所述至少两个端子来感测。
12.根据权利要求10所述的摄像机模块,其中,当所述液体透镜的温度从室温升高至特定温度时,所述控制单元减小驱动电压。
13.根据权利要求11所述的摄像机模块,其中,在防止驱动电压被施加至所述公共电极的状态下,所述控制单元测量所述公共电极的电阻的变化以感测所述公共电极的电阻的变化。
14.根据权利要求12所述的摄像机模块,其中,所述电阻的变化在大于0微欧(μΩ)且小于10微欧(μΩ)的范围内或者在大于0毫欧(mΩ)且小于10毫欧(mΩ)的范围内,并且
其中,用于感测所述电阻的变化的电压具有3V至5V或更低的电平。
15.根据权利要求11所述的摄像机模块,其中,所述一个端子包括与所述公共电极接触的三个接触区域,并且所述另一端子包括与所述公共电极接触的单个接触区域。
16.根据权利要求11所述的摄像机模块,其中,所述公共电极包括狭缝图案,所述狭缝图案被设置成与所述另一端子的单个接触区域邻近,并且
其中,所述狭缝图案被设置成与所述一个端子的多个接触区域中的一个接触区域邻近。
17.一种液体透镜模块,包括:
液体透镜,其包括公共电极和多个独立电极;
第一端子,其形成与所述公共电极接触的多个接触区域;以及
第二端子,其形成与所述公共电极接触的单个接触区域,
其中,所述公共电极包括狭缝图案,所述狭缝图案被设置成与和所述第二端子接触的所述单个接触区域邻近。
18.根据权利要求17所述的液体透镜模块,其中,所述公共电极包括狭缝(凹槽)图案,所述狭缝(凹槽)图案被设置成与所述多个接触区域中的两个接触区域邻近。
19.一种摄像机模块,包括:
液体透镜,所述液体透镜包括:
包括腔的第一板,在所述腔中设置有导电液体和非导电液体;
第一电极,其设置在所述第一板上;
第二电极,其设置在所述第一板下面;
第二板,其设置在所述第一电极上;以及
第三板,其设置在所述第二电极下面;
透镜保持件,在其中容纳所述液体透镜和固体透镜;
传感器基板,其上设置有图像传感器,所述传感器基板设置在所述透镜保持件下面;
控制单元,其设置在所述传感器基板上,所述控制单元对要施加至所述第一电极和所述第二电极的电压进行控制;
连接单元,其被配置成将所述第一电极或所述第二电极电连接至所述传感器基板;以及
温度传感器,其设置在所述液体透镜上,
其中,所述液体透镜包括透镜区域和肋状区域,其中,所述导电液体和所述非导电液体被设置在所述透镜区域中,所述肋状区域包围所述透镜区域,
其中,所述温度传感器被设置在所述肋状区域上,
其中,所述连接单元包括:
第一端子部分,其连接至所述液体透镜;以及
第二端子部分,其连接至所述传感器基板,
其中,所述第二端子部分包括:被配置成电连接至所述液体透镜的电压供应端子;以及被配置成电连接至所述温度传感器的第一传感器端子,
其中,所述传感器基板包括:连接至所述电压供应端子的第二传感器端子;以及连接至所述温度传感器的第三传感器端子,并且
其中,所述第一端子部分包括电连接至所述第一电极的至少两个端子,所述至少两个端子用于感测所述第一电极的电阻的变化。
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