CN110753879B - 控制液体透镜的装置、摄像机模块和控制液体透镜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液体透镜控制电路，包括：液体透镜，其包括布置在相同的高度上的分开区域处的多个独立电极，以及布置在与布置所述多个独立电极的高度不同的高度上的公共电极；电压控制电路，其用于经由液体透镜中的多个独立电极中的至少一个和公共电极来供应电压，以便控制液体透镜的界面；以及电容测量电路，其用于通过使用开关电容器来计算液体透镜中的公共电极与多个独立电极中的至少一个之间的电容。

Description

控制液体透镜的装置、摄像机模块和控制液体透镜的方法
技术领域
实施方式涉及一种液体透镜、摄像机模块以及具有液体透镜的光学装置。更具体地，实施方式涉及一种包括用于控制可以使用电来调节其焦距的液体透镜的控制模块或装置的摄像机模块和光学装置。
背景技术
便携式装置的用户期望呈现高分辨率和小尺寸并且具有各种拍摄功能(例如，光学放大/缩小功能、自动对焦(AF)功能和防手抖功能或光学图像稳定(OIS)功能)的光学装置。尽管可以通过组合若干透镜并且直接移动透镜来实现这些拍摄功能，但是当增加透镜的数目时，可能会增加光学装置的尺寸。自动聚焦功能和防手抖功能是通过沿光轴或在垂直于光轴的方向上移动或倾斜固定至透镜保持件的若干透镜模块以使其与光轴对准而实现的，并且使用单独的透镜驱动装置来驱动透镜模块。然而，透镜驱动装置表现出高功耗，并且为了保护透镜驱动装置，需要将玻璃盖单独地添加至摄像机模块，因此导致整体厚度的增加。因此，已经对通过电调节两种液体的界面的曲率来执行自动聚焦功能和防手抖功能的液体透镜进行了研究。
发明内容
[技术问题]
因此，实施方式的一个目的是在包括可以使用电力来调节其焦距的液体透镜的摄像机模块中提供反馈电路，该反馈电路可以根据电容的变化来识别包括在液体透镜中的界面的状态，因此基于所施加的电力可以更准确地识别液体透镜中的界面的运动并且可以更准确地控制液体透镜中的界面。
此外，实施方式的另一目的是在具有相对小的电容(例如，在从200pF至500pF的范围内)但是在其相对端处接收相对高的电压(例如，在从30V至50V或更大的范围内)的液体透镜中提供可以测量液体透镜内部的电容的变化的测量电路和/或反馈电路。
另外，实施方式的另一目的是提供一种装置和方法，该装置和方法通过在独立电极从高电压(例如，在从10V至50V或更高的范围内)下降至接地电压的下降沿状态下，将接地电压施加至公共电极并且使公共电极浮置来测量设置在焦距可以调节的液体透镜中的公共电极与独立电极之间的电容。
另外，实施方式的另一目的是提供一种装置和方法，该装置和方法在独立电极从高电压(例如，在从10V至50V或更高的范围内)下降至接地电压的下降沿状态期间并且紧接这之后，通过使公共电极浮置来测量设置在焦距可以调节的液体透镜中的公共电极与独立电极之间的电容。
另外，实施方式的另一目的是提供一种液体透镜结构，该液体透镜结构可以包括单独的电极，该电极可以应用测量显着地低于驱动电压(例如，在30V至50V的范围内)的反馈电压(例如，在从1.5V至5V的范围内)的电容，以测量在液体透镜中的电极扇区之间的、包括在液体透镜中的界面的电容。
此外，实施方式的另一目的是通过根据界面的电容的变化直接识别液体透镜中界面的运动和形状，来更快速且准确地控制焦距可以调节的液体透镜的性能和操作，而不是通过将已穿过界面的光信号转换成图像来识别液体透镜中界面的运动和形状。
此外，实施方式的又一目的是提供一种摄像机模块或光学装置，其更有效地校正包括液体透镜和固体透镜的透镜组件的透镜扭曲，或者通过识别液体透镜中界面的运动和形状来更有效地控制透镜组件。
本实施方式的目的不应限于上述目的，并且本领域的技术人员根据下面的描述将清楚地理解其他未提及的目的。
[技术解决方案]
在一个实施方式中，一种用于控制液体透镜的装置可以包括：液体透镜，其包括公共电极和多个独立电极；电压控制电路，其被配置成将驱动电压供应至液体透镜，以控制液体透镜的界面；电容测量电路，其被配置成获得液体透镜的公共电极与独立电极之间的电容；以及设置在电容测量电路与液体透镜之间的第一开关，其中，第一开关的一侧可以电连接至电压控制电路和液体透镜，其中，电容测量电路可以获得至少一个独立电极与公共电极之间的电容，并且其中，电压控制电路可以使用所获得的电容信息来控制驱动电压。
另外，电容测量电路可以获取每个独立电极与公共电极之间的电容。
另外，在通过驱动电压改变界面的形状的情况下，在将接地电压施加至公共电极之后公共电极处于浮置的状态下，在第一开关接通并且将施加至多个独立电极中的至少一个的电压从第一电压改变为具有比第一电压的电平低的电平的第二电压的时段可以获得电容。
另外，当电压控制电路供应用于驱动液体透镜的驱动电压时，第一开关可以断开。
另外，电压控制电路可以被配置成生成用于驱动液体透镜的驱动电压，以及被配置成累积用于测量液体透镜的电容的电荷。
另外，电容测量电路可以包括参考电容器，并且可以使用参考电容器来测量液体透镜的电容。
另外，电容测量电路可以连接至公共电极。
另外，电压控制电路可以包括：用于将电压供应至公共电极的第一电压控制电路；以及用于将电压供应至独立电极的第二电压控制电路。
另外，第一电压控制电路可以包括第二开关，第二开关用于将接地电压供应至公共电极。
另外，第二电压可以是接地电压。
另外，电容测量电路可以将所获得的信息传送至电压控制电路，并且电压控制电路可以使用所获得的信息来控制驱动电压。
另外，由电容测量电路获得的信息可以是电压或电容。
另外，在第一开关接通期间，公共电极可以浮置。
另外，用于控制液体透镜的装置还可以包括设置在电压控制电路与第一开关之间的第三开关，其中，当将电压供应至公共电极时，第三开关可以接通，并且当电容测量电路获得电容时第三开关可以断开。
在另一实施方式中，摄像机模块可以包括：透镜组件，该透镜组件包括包含公共电极和多个独立电极的液体透镜以及设置在液体透镜上方或下方的至少一个固体透镜；电压控制电路，其被配置成将驱动电压供应至液体透镜中，以便控制液体透镜的界面；电容测量电路，其被配置成获得液体透镜的公共电极与独立电极之间的电容；设置在电容测量电路与液体透镜之间的第一开关；以及设置在透镜组件下方的图像传感器，其中，第一开关的一侧可以电连接至电压控制电路和液体透镜，其中，液体透镜还可以包括第一板，该第一板包括容纳导电液体和非导电液体的腔；设置在第一板上的第二板；以及设置在第一板下方的第三板，其中公共电极可以设置在第一板上，并且独立电极可以设置在第一板的下方，并且其中，电容可以包括在公共电极与独立电极的每个之间依次获得的多个电容。
另外，独立电极可以包括分别设置在第一板的四个角处的四个独立电极，并且电容测量电路可以获得四个独立电极中的每个与公共电极之间的电容，并且可以响应于由电容测量电路获得并被反馈至电压控制电路中的电容来控制驱动电压，从而可以调节透镜组件的焦距。
在另一实施方式中，液体透镜控制方法可以包括：将接地电压供应至液体透镜的公共电极；并且将电压施加至液体透镜中的多个独立电极中的一个独立电极，以在公共电极与多个独立电极中的一个独立电极之间累积电荷；使液体透镜的公共电极浮置；接通设置在电容测量电路与液体透镜之间的第一开关；测量在电容测量电路的参考电容器的相对端处的电压；通过使用参考电容器的相对端之间的电压来获得公共电极与多个独立电极中的一个独立电极之间的电容；并且将由电容测量电路测得的电容反馈至电压控制电路，以使用所测得的电容控制驱动电压，并且其中，电容测量电路可以依次获得每个独立电极与公共电极之间的电容。
另外，液体透镜控制方法还可以包括：在接通第一开关之后并且在测量电容测量电路的参考电容器的相对端之间的电压之前，使累积在公共电极与多个独立电极中的一个独立电极之间的电荷的至少一部分移动至参考电容器。
在另一个实施方式中，用于控制液体透镜的装置可以包括：液体透镜，其包括公共电极和多个独立电极；电压控制电路，其被配置成将驱动电压供应至液体透镜中，以便控制液体透镜中的界面；电容测量电路，其被配置成获得液体透镜的公共电极与独立电极之间的电容；以及设置在电容测量电路与液体透镜之间的第一开关，其中，第一开关的一侧可以电连接至电压控制电路和液体透镜，其中，电容测量电路可以获得公共电极与多个独立电极中的每个之间的电容，并且将所获得的电容反馈至电压控制电路，使得电压控制电路可以使用所反馈的电容来控制驱动电压。
上述方面仅是实施方式中的一些，并且本领域的技术人员基于下面的实施方式的详细描述可以得出和理解反映本公开内容的技术特征的各种实施方式。
[有利效果]
根据实施方式的装置的效果将描述如下。
实施方式可以提供一种确保液体透镜中界面的运动和变化的测量更准确的方法和装置。
另外，根据实施方式，可以准确地测量液体透镜中的界面的运动和形状，从而可以使通过转换经过液体透镜传送的光信号而获得的图像表现出更有效的光学稳定。
另外，根据实施方式，通过识别液体透镜中的界面的运动和形状，可以增强经由包括包含液体透镜和固体透镜的透镜组件的摄像机模块或光学装置获取的图像的质量。
由实施方式获取的效果不限于上述效果，并且本领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解其他未提及的效果。
附图说明
图1示出了示例性的摄像机模块；
图2示出了包括在摄像机模块中的示例性的透镜组件；
图3示出了使用驱动电压来调节其焦距的示例性的液体透镜；
图4示出了示例性的液体透镜结构；
图5示出了在液体透镜内部的界面的变化的示例；
图6示出了连接至液体透镜的示例性的控制电路；
图7示出了示例性的电容测量电路；
图8示出了控制电路的第一示例；
图9示出了图8的控制电路的示例性操作；
图10示出了控制电路的第二示例；
图11示出了图10的控制电路的示例性操作；
图12示出了液体透镜与控制电路之间的连接的示例；
图13示出了图12中所示的开关元件的为了测量液体透镜中的电容的时序示例；
图14示出了连接至液体透镜的示例性的反馈电路；
图15示出了液体透镜内部的界面的变化的示例；
图16示出了液体透镜的示例性的电极结构；
图17示出了示例性的电容测量电路；并且
图18示出了液体透镜的示例性的连接单元。
具体实施方式
本公开内容在下文中，将参照附图详细地描述示例性实施方式。实施方式可以以各种方式进行修改并且可以具有各种形式，并且特定实施方式将在附图中示出并且将在本文中详细描述。然而，这并不旨在将实施方式限制于特定实施方式，并且实施方式应被理解为包括落入实施方式的主旨和技术范围内的所有修改、等同物和替换方案。
虽然术语“第一”和“第二”等可以用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语用于区分相似元件。另外，在考虑实施方式的构造和操作的情况下特别限定的术语仅用于说明实施方式而并非限制实施方式的范围。
在以下对实施方式的描述中，应当理解的是，当每个元件被称为形成在另一个元件“上”或“下”时，它可以直接在另一个元件“上”或“下”或者间接地在其之间形成有一个或更多个中间元件。另外，还将理解的是，在元件“上”或“下”可以表示元件的向上方向和向下方向。
此外，说明书中和权利要求书中的“顶部/上部/上方”和“底部/下部/下”等的相关术语可以用于区分任何一个对象或元件与其他对象和元件，而不一定用于描述这些对象或元件之间的任何物理或逻辑关系或特定顺序。
图1示出了示例性的摄像机模块。
如图所示，摄像机模块可以包括透镜组件22和图像传感器26。透镜组件22可以包括设置在透镜组件22的上部或下部区域中的至少一个固体透镜。透镜组件22还可以包括液体透镜，使用施加至该液体透镜的电压来调节该液体透镜的焦距。具体地，摄像机模块可以包括：透镜组件22，该透镜组件22包括包含第一透镜的多个透镜，使用施加在公共端子与多个独立端子之间的驱动电压来调节该第一透镜的焦距；控制电路24，该控制电路24将驱动电压施加至第一透镜；以及图像传感器26，该图像传感器26设置在透镜组件22的下方以与透镜组件22对准，并且将透过透镜组件22的光转换成电信号。
参照图1，尽管摄像机模块可以包括形成在单个印刷电路板(PCB)上的电路24、图像传感器26以及包括多个透镜的透镜组件22，但这仅作为示例给出，并且本公开内容的范围不限于此。可以根据摄像机模块所需的规格来以不同的方式设计控制电路24的配置。具体地，当施加至液体透镜28的电压的大小减小时，控制电路24可以实现为单个芯片。由此，可以进一步减小将被安装在便携式装置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。
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，并且例如，可以包括，基板、导线或电气线路，这将在后面描述。透镜组件22的所示结构仅作为示例给出，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。例如，在所示示例中，液体透镜单元300位于第一透镜单元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的顶部(前表面)上，并且可以省略第一透镜单元100和第二透镜单元200中的一个。可以根据摄像机模块所需的规格来以不同的方式设计控制电路24的配置。具体地，当施加至透镜组件22的工作电压的大小减小时，控制电路24可以实现为单个芯片。由此，可以进一步减小可以被安装在便携式装置中的摄像机模块的尺寸。
参照图2，第一透镜单元100设置在透镜组件22的前侧处，并且接收来自透镜组件22外部的光。第一透镜单元100可以包括至少一个透镜，或者可以包括沿中心轴线PL对准的两个或更多个透镜以实现为光学系统。
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。此处，透镜保持件400可以具有通孔，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。另外，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可以从透镜保持件400向外突出以暴露于外部。当固体透镜110暴露于外部时，可能损坏固体透镜110的表面。透镜表面的这种损坏可能导致由摄像机模块拍摄的图像质量劣化。为了防止或抑制对固体透镜110的表面的损坏，可以设置玻璃盖，或者可以形成涂层。替选地，与设置在透镜保持件内部以防止损坏其表面的固体透镜相比，暴露于外部的固体透镜110可以由具有高刚度的耐磨材料形成。
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，并且可以将从外部引入第一透镜单元100的光通过穿过液体透镜单元300引入第二透镜单元200中。第二透镜单元200可以与第一透镜单元100间隔开，并且设置在透镜保持件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，或者可以包括沿中心轴线PL对准的两个或更多个透镜以实现为光学系统。
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中的插入开口410中。可以通过使透镜保持件400的侧表面的一部分开口来形成插入开口410。也就是说，液体透镜可以通过在透镜保持件400的侧表面中的插入开口410插入，从而被设置在透镜保持件400的内部。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相同的方式关于中心轴PL对准。可以在保持件400中设置一个插入开口，或者可以在保持件400中设置两个插入开口以彼此面对。液体透镜的至少一部分可以设置在插入开口中，并且液体透镜的至少一部分可以通过插入开口从保持件400向外突出。
液体透镜单元300可以包括透镜区310。已穿过第一透镜单元100的光可以穿过透镜区310，并且液体可以被容纳在透镜区310的至少一部分中。例如，可以在透镜区310中容纳两种类型的液体，即导电液体和非导电液体，并且导电液体和非导电液体不能彼此混合但是可以在导电液体与非导电液体之间形成边界。可以由通过连接单元500施加的驱动电压使导电液体与非导电液体之间的边界变形，由此可以改变液体透镜28的界面的曲率或液体透镜28的焦距。当控制边界的变形或界面的曲率的变化时，液体透镜单元300和具有该液体透镜单元300的摄像机模块可以执行例如自动对焦功能和防手抖功能。
图3示出了使用驱动电压来调节其焦距的液体透镜。具体地，在图3中，(a)示出了包括在透镜组件22中的液体透镜28(参见图2)，并且(b)示出了用于说明液体透镜28的操作的示意性等效电路。
首先，参照(a)，使用驱动电压来调节其焦距的液体透镜28可以经由多个(例如，四个)不同的独立端子L1、L2、L3和L4来接收电压。具体地，液体透镜28可以经由沿四个不同方向按彼此之间有相同的角距离设置的独立端子L1、L2、L3和L4来接收电压。包括在液体透镜中的四个独立端子可以围绕液体透镜的中心轴按彼此之间有相同的角距离设置，并且可以分别设置在液体透镜的四个相应的角处。当经由独立端子L1、L2、L3和L4来施加电压时，容纳在透镜区310中的导电液体与非导电液体之间的边界可以通过驱动电压来变形，该驱动电压是经由所施加的电压与施加至公共端子C0的电压之间的相互作用产生的，这将在后面描述。
另外，参照图3的(b)，透镜28可以在其一侧处从各个不同的端子L1、L2、L3和L4接收工作电压，并且透镜28的另一侧可以被描述为：连接至公共端子C0的电容器30。此处，包括在等效电路中的一个或多个电容器30可以具有小的电容(例如，在从约几十皮法(pF)至200pF或更小的范围内)。在本公开内容中，上述液体透镜的端子也可以被称为电极传感器或子电极。
图4示出了液体透镜结构。
如图所示，液体透镜28可以包括液体、第一板和电极。容纳在液体透镜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114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可以具有倾斜表面。电极132和134可以设置在第一板114上，并且可以设置在第一板114的顶部或第一板114的底部上。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的上方(或下方)。另外，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的下方(或上方)。如图所示，在一个实施方式中，液体透镜28可以包括由两种不同类型的液体122和124限定的界面130。另外，可以设置一个或更多个基板142和144以将电压供应至液体透镜28。液体透镜28的电极132和134以及将电压供应至液体透镜28的基板142和144可以经由导电粘合剂(例如，导电环氧树脂)彼此耦接，以实现电极132和134与基板142和144之间的导电。液体透镜28的角部可以比液体透镜的中心部分薄。尽管第二板112可以设置在液体透镜28的上表面上并且第三板116可以设置在液体透镜28的下表面上，但是第二板112或第三板116可以不设置在液体透镜28的角部的上表面或下表面的一部分上，因此液体透镜28的角部可以比液体透镜28的中心部分薄。电极132和134可以从液体透镜的角部的上表面或下表面露出。基板142和144可以经由导电粘合剂以导电的方式耦接至所露出的电极132和134的顶部或底部。
液体透镜28包括两种不同类型的液体，例如，导电液体122和非导电液体124，由两种不同类型的液体122和124限定的界面130的曲率和形状可以由供应至液体透镜28的驱动电压来调节。可以经由连接单元500来传送供应至液体透镜28的驱动电压。连接单元500可以包括第一基板142和第二基板144中的至少一个。当连接单元500包括第一基板142和第二基板144两者时，第二基板144可以将电压传送至各个独立端子，并且第一基板142可以将电压传送至公共端子。独立端子的数目可以是四个，并且第二基板144可以将电压传送至四个独立端子中的每个。可以将经由第二基板144和第一基板142供应的电压施加至在液体透镜28的各个角部上设置的或从液体透镜28的各个角部露出的电极132和电极134。
另外，液体透镜28可以包括第一板114，第一板114位于由透明材料形成的第三板116与第二板112之间，第一板114包含具有预定倾斜表面的开口区域。
另外，液体透镜28可以包括腔150，腔150由第三板116、第二板112以及第一板114的开口区域限定。此处，腔150可以填充有两种不同类型的液体122和124(例如，导电液体和非导电液体)，并且界面130可以形成在两种不同类型的液体122与124之间。腔150可以包含具有不同的大小的上开口和下开口。具体地，在腔150中靠近设置在第一板114的顶部上的第一电极的开口可以大于在腔150中与设置在第一板114的底部上的第二电极相邻的开口。相反，在腔150中与设置在第一板114的顶部上的第一电极相邻的开口可以小于在腔150中靠近设置在第一板114的底部上的第二电极的开口。第二电极可以设置在第一板114的顶部上，并且第一电极可以设置在第一板114的底部上，并且即使在这种情况下，在腔中的靠近第一电极的开口可以大于或小于在腔中的靠近第二电极的开口。
另外，容纳在液体透镜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可以包括分别设置在第一板114的顶部和第一板114的底部上的两个电极132和134。第一板114可以具有倾斜表面，并且还可以包括设置在倾斜表面上的绝缘层118。导电液体可以与绝缘层118接触。此处，绝缘层118可以覆盖两个电极132和134中的一个(例如，第二电极134)，并且可以覆盖或露出另一电极的一部分(例如，第一电极132)以允许将电施加至例如导电液体122。此处，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依次设置的多个电极扇区。电极扇区可以被称为液体透镜的子电极或端子。
同时，液体透镜28中的第一电极132可以被理解为公共电极，并且第二电极134可以被理解为多个独立电极。第一电极132和第二电极134可以设置在不同的高度处，并且构成第二电极134的独立电极可以设置在相同的高度处。
可以连接一个基板或者两个或更多个基板142和144以将电压传送至包括在液体透镜28中的两个电极132和134。例如，当使用驱动电压来改变形成在液体透镜28中的界面130的曲率、弯曲或倾斜时，可以调节液体透镜28的焦距。
图5示出了在液体透镜内部的界面的变化。具体地，在图5中，(a)至(c)示出了界面30a、30b或30c的运动，当将电压施加至液体透镜28的独立电极L1、L2、L3和L4时可能发生该运动。
首先，参照(a)，当将基本相同的电压施加至液体透镜28的独立电极L1、L2、L3和L4时，界面30a可以保持接近圆形的形状。当从顶侧观看时，界面30a的水平长度LH和界面30a的竖直长度LV基本相同，并且界面30a的运动(例如，倾斜)可以平衡。在这种情况下，经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30a的电容值可以基本相同。
另外，参照(b)，将描述施加至液体透镜28的第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压高于施加至第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压的情况。在这种情况下，由于沿水平方向和竖直方向拉动或推动界面30b的力不同，所以当从顶侧观看时，界面30b的水平长度LH可以短于界面30b的竖直长度LV。当施加至第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压低于施加到第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压时，由于液体透镜28的在第二独立电极L2和第四电极L4处的界面30b的倾斜角小于液体透镜28的在第一独立电极L1和第三电极L3处的界面30b的倾斜角，所以当在三维中考虑时竖直长度LV长于水平长度LH，尽管在平面图中它们似乎是相同的。在这种情况下，经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30b的电容值可以不同。同时，由于界面30b的形状对称地改变，所以经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30b的电容值可以是对称的。在这种情况下，来自独立电极L1和L3的电容值可以相同，并且来自独立电极L2和L4的电容值可以相同。
另外，参考(c)，在施加至液体透镜28的第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压不同于施加至第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压不同的情况下，当从顶侧观看时，界面30c的竖直长度LV可以短于界面30c的水平长度LH。以与(b)中相同的方式，经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30c的电容值可以不同。同时，由于界面30c的形状对称地改变，所以经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30c的电容值可以是对称的。在这种情况下，来自独立电极L1和L3的电容值可以相同，并且来自独立电极L2和L4的电容值可以相同。
另外，在(a)、(b)和(c)中所示的界面30a、30b和30c中测量的电容可以不同，并且通过电容的差异，可以更直接且准确地测量取决于施加至第一独立电极L1至第四独立电极L4的电压的界面30a、30b和30c的运动。
同时，尽管上述示例描述了其中液体透镜28包括四个独立电极的结构，但是当液体透镜28包括更多数目的独立电极(例如，八个、十二个或十六个独立电极)，并且还包括与其对应的反馈电极时，可以更准确地控制液体透镜28的运动，并且可以更准确地测量所控制的运动。
图6示出了连接至液体透镜的控制电路。
如图所示，液体透镜28包括多个(例如，四个)独立电极L1、L2、L3和L4以及单个公共电极C0(参见图3)。电压控制电路40可以生成并供应要施加至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及单个公共电极C0的电压VL1、VL2、VL3、VL4和VC0。例如，参照图4和图5，四个独立电极L1、L2、L3和L4可以对应于第二电极134，并且单个公共电极C0可以对应于第一电极132。电压控制电路40可以包括：将电压供应至公共电极C0的第一电压控制电路；以及将电压供应至独立电极L1、L2、L3和L4中的至少一个的第二电压控制电路。电压控制电路40可以包括被配置成将接地电压施加至公共电极C0的第二开关。
电容测量电路50用于测量或计算液体透镜28内部的界面30的位置、形状或运动。如以上参照图3所述的，可以使用电容测量液体透镜28内部的界面30的位置、形状或运动。为了测量液体透镜28的第一电极与第二电极之间的电容，可以使用包括在液体透镜28中的至少一个独立电极L1、L2、L3和/或L4以及公共电极C0。独立电极L1、L2、L3和L4可以设置在相同的高度的分隔区域中，并且公共电极C0可以设置在与独立电极L1、L2、L3和L4的高度不同的高度。
电压控制电路40可以在同一时间或不同时间将在从至少0V至80V的范围内的电压VL1、VL2、VL3、VL4和VC0提供至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及公共电极C0。电压控制电路40可以不在同一时间将电压施加至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及公共电极C0，而是可以根据在电压控制电路40中生成的时序或者通过单独的控制器(未示出)来传送电压。
如图所示，可以使用驱动电压来控制液体透镜28内部的界面30，该驱动电压通过传送至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及公共电极C0的电压VL1、VL2、VL3和VL4以及VC0产生。液体透镜28内部的界面30的运动、位置或形状的变化可以由第一电压至第四电压VL1、VL2、VL3和VL4与施加至公共电极C0的电压VC0之间的电压差引起。
当由第一电压至第四电压VL1、VL2、VL3和VL4与公共电极的电压VC0之间的电压差引起液体透镜28内部的界面30的运动、位置或形状的变化时，可能发生电容的变化。由液体透镜28内部的界面30的运动、位置或形状的变化引起的这种电容的变化可能是小范围内的(例如，在几pF至几十pF内)。
取决于施加至第一独立电极至第四独立电极L1、L2、L3和L4的电压的界面30的位置或形状可以通过将接地电压GND(0V)施加至公共电极C0并且然后使公共电极C0浮动来测量。更具体地，当公共电极C0浮动并且出现其中施加至第一独立电极至第四独立电极L1、L2、L3和L4的第一电压至第四电压VL1、VL2、VL3和VL4中的一个从高电压(例如，在从10V到80V的范围内)下降至接地电压0V的下降沿定时时，或出现其中分别施加至第一独立电极至第四独立电极L1、L2、L3和L4的第一电压至第四电压VL1、VL2、VL3和VL4中的一个从接地电压0V上升至高电压(例如，在从10V至80V的范围内)的上升沿定时时，可以使用施加至相应电极的电压的变化来测量界面30的电容(接地浮动沿测量)。
取决于施加至第一独立电极至第四独立电极L1、L2、L3和L4的电压的界面30的位置或形状可以通过将接地电压GND(0V)施加至公共电极C0从而使公共电极C0浮动来测量。更具体地，当公共电极C0浮动并且出现其中施加至第一独立电极至第四独立电极L1、L2、L3和L4的第一电压至第四电压VL1、VL2、VL3和VL4中的一个从高电压(例如，在从10V到80V的范围内)下降至接地电压0V的下降沿现象时，或者出现上升沿现象时，可以使用施加至设置在电容测量电路中的测量电容器的相对端的电压的变化来测量界面30的电容，这将在稍后进行描述(接地浮动沿测量)。
连接至液体透镜28内部的公共电极C0的一侧的电容测量电路50可以测量液体透镜28内部的独立电极与公共电极之间的电容。在一些实施方式中，电容测量电路50可以包括各种部件。
在一个示例中，用于测量小电容的变化(例如，在从几pF到几十pF的范围内)的电容测量电路50可能不测量电容的任何绝对值，但是可以经由差分比较来测量电容的变化，该差分比较包括根据当已知其电容值的两个电容器中的一个或两个暴露于外部变化时得到的物理变化差异的大小来测量电容。
在另一示例中，电容测量电路50可以通过获得具有已知的较大值的电容器与具有要测量的较小值的电容器的比率并且从所获得的比率中获取值来测量界面30的电容。
电容测量电路50可以将所获得或所测量的信息传送至电压控制电路40，并且电压控制电路40可以基于该信息来调节电压VL1、VL2、VL3和VL4以及VC0。在电容测量电路中获得或测量的信息可以是电压值或电容值。用于控制液体透镜的装置可以被配置使得电容测量电路将所获得的信息传送至电压控制电路，并且电压控制电路使用所获得的信息来调节驱动电压。
图7示出了示例性的电容测量电路。图7所示的电容测量电路以示例的方式被提出，并且在一些实施方式中可以包括各种部件。
如所示出的，当从反馈电压控制电路52传送的反馈电压VF被施加至设置在液体透镜中的反馈电极的一个L1时，连接至另一电极C0的电容测量电路54测量两个电极L1与C0之间的电容，从而使得能够识别界面30的状态。
当施加电压VL1并且连接反馈电压控制电路52中的第一开关SW1时，界面30中的电荷Q的大小可以等于通过将电压△VL1的变化乘以界面30的电容C而获得的值。当连接第一开关SW1时，电荷Q可以移动至参考电容器Cap-m。
此后，当在其中电压VL1下降至接地电压的下降沿状态下断开第一开关SW1并且接通第二开关SW2时，已移动至参考电容器Cap-m的电荷Q可以移动至片上电容器Cap-on。此时，移动至片上电容器Cap-on的电荷Q的大小可以等于通过将反馈电压△VL1的变化乘以片上电容器Cap-on的电容而获得的值。
通过调节界面30的电容C的耦合数与片上电容器Cap-on的耦合数的比率使参考电容器Cap-m中累积的总电荷大小变为零，根据经调整的比率获得两个电容的比率。由于片上电容器Cap-on的电容是已知值，因此可以测量界面30的电容C。
在一些实施方式中，可以改变上述电容测量电路50或54的配置，并且可以改变取决于该配置的操作和控制方法。此处，电容测量电路54可以被设计为测量在从几pF至200pF的范围内的电容变化。
在一些实施方式中，可以以各种方式来实现测量电容的电路的配置。例如，可以使用基于利用LC串联谐振的谐振频率来计算电容并且连接至公共电极的电路。然而，当利用LC串联谐振时，由于必须施加针对各个频率的波形以找到谐振频率，因此计算电容很耗时间，这可能对液体透镜内部的界面产生影响。然而，上述电容测量电路50或54是使用开关电容器的电容测量电路。开关电容器可以包括两个开关和一个电容器，并且可以是控制流过两个开关的平均电流的装置。此处，平均电阻可以与电容器的容量和开关工作频率成反比。当使用开关电容器测量液体透镜的电容时，可以非常快的速(例如，数十ns)地测量电容。
另外，与包括电阻器、电感器和电容器中的全部的LC串联谐振电路相比，可以仅包括电容器和开关的开关电容器电路可以被进一步集成，从而容易适用于例如移动装置等。第一开关的一端可以电连接至液体透镜和电压控制电路。
图8示出了控制电路的第一示例。为了便于描述，将以独立电极中的一个L1为例进行描述。
如所示出的，控制电路可以包括电压控制电路40和电容测量电路50，并且可以连接至液体透镜28。电压控制电路40可以选择性地将高电压(例如，70V或35V)和接地电压GND(例如，控制电路的参考电位)中的一个传送至包括在液体透镜28中的独立电极L1和公共电极C0。在本公开内容中，上面已经描述并且也将在稍后进行描述的接地电压GND可以是控制电路的参考电位。
电容测量电路50可以连接至公共电极C0的一侧。当然，电容测量电路50可以连接至独立电极的一侧。在连接至独立电极的一侧的情况下，电容测量电路50可以连接至独立电极中的每个。当稍后将描述的第一开关SW1连接至电容测量电路50以便测量液体透镜28的电容时，可以将存储在液体透镜28的电容器中的电荷的大小传送至电容测量电路50。例如，电容测量电路50还可以包括诸如电容器和比较器的组件，并且可以测量从液体透镜28的电容器传送的电荷的大小。
第一开关SW1可以设置在电容测量电路50与液体透镜28之间。第一开关SW1的一侧可以连接至电压控制电路40和/或公共电极C0(或独立电极L1)。因此，第一开关SW1可以选择性地将累积在公共电极C0与独立电极中的至少一个L1之间的电荷传送至电容测量电路50。经由第一开关SW1传送至电容测量电路50的电荷可以存储在设置在电容测量电路50中的参考电容器中。可以通过测量累积在参考电容器中的电荷或者通过测量由所累积的电荷引起的参考电容器的相对端之间的电势差(电压)，来识别在要测量的电极的相对端处的界面的位置。
当电容测量电路50连接至公共电极C0时，在测量液体透镜28的电容之前，将接地电压GND施加至公共电极C0。然后，当第一开关SW1连接(接通)时，断开电压控制电路40的第二开关SW0以使公共电极C0浮置。第二开关SW0用于将接地电压GND施加至公共电极C0。当第一开关SW1连接并且施加至要测量的独立电极L1的电压VL1改变时，存储在液体透镜28的电容器中的电荷Q(例如，Q＝△VL1×C(其中，C是液体透镜中的电容))可以移动至电容测量电路50。
图9示出了图8的控制电路的操作。
如所示出的，可以以通过分时控制来控制的时序将高电压(例如，70V或35V)和接地电压(例如，0V)施加至液体透镜的独立电极L1、L2、L3和L4以及公共电极C0。
在将接地电压施加至公共电极C0时，即电压控制电路40的第二开关SW0连接的时间之后，断开第二开关SW0以使公共电极C0浮置，并且电容测量电路50中的第一开关SW1连接(接通)。在这种状态下，在其中施加至独立电极L1、L2、L3和L4的高电压下降至接地电压的下降沿时测量液体透镜中的电容。
电容测量电路50可以连接至公共电极C0或独立电极(构成独立电极的每个电极扇区)。为了便于描述，将参照图8和/或图9描述在电容测量电路50连接至公共电极C0的情况下的电容测量方法。为了测量待测量的电极与公共电极之间的电容(可以测量公共电极与每个独立电极之间的电容，或者可以依次测量公共电极与构成独立电极的多个电极扇区之间的电容)，将来自电压控制电路或反馈电压控制电路的高电平的电压(即比接地电压GND高的电压)施加至待测量的电极(例如，独立电极)，将来自电压控制电路或反馈电压控制电路的接地电压施加至与待测量的电极对应的电极(例如，公共电极)。当满足上述两个条件时，电荷可以被充入或截留在待测量的电极和公共电极中。此后，在其中第二开关SW0断开以使公共电极浮置并且第一开关SW1接通的状态下，将施加有来自电压控制电路或反馈电压控制电路的高电平的电压的待测量的电极的电位降低(例如，从高电压至接地电压GND)，以将所截留的电荷分配至电容测量电路。从而可以测量待测量的电极的电容。由于所截留的电荷可以分配至待测量的电极和电容测量电路内部的电容器，并且可以预定电容测量电路内部的电容器的电容值，所以可以使用已分配至电容测量电路并且累积在电容器相对端上的电荷的大小来获得待测量的电极的电容值。
施加至第三独立电极L3的电压VL3的下降沿可能出现在首先连接第一开关SW1期间，因此可以测量在第三独立电极L3与公共电极C0之间的第三电容CL3。此后，通过在连接第一开关SW1期间降低施加至待测量的电极的电压，可以依次测量在第四独立电极L4与公共电极C0之间的第四电容CL4、在第二独立电极L2与公共电极C0之间的第二电容CL2以及在第一独立电极L1与公共电极C0之间的第一电容CL1。在接通第一开关SW1期间，不会将来自电压控制电路的电压供应至公共电极C0。因此，在接通第一开关SW1期间，公共电极C0可以通过电压控制电路被置于浮置状态。
同时，为了测量电容，电压控制电路可以沿顺时针方向或逆时针方向轮换施加至包括在液体透镜中的各个独立电极的电压，以便在不同的时间将电压传送至各个独立电极。
图10示出了控制电路的第二示例。为了便于描述，将以独立电极中的一个L1为例进行描述，但不是限制性的。
如所示出的，控制电路可以包括电压控制电路40和电容测量电路50，并且可以连接至液体透镜28。电压控制电路40可以选择性地将高电压(例如，70V或35V)和接地电压GND(例如，控制电路的参考电位)中的一个传送至包括在液体透镜28中的独立电极L1和公共电极C0。
电容测量电路50可以连接至公共电极C0侧。当然，相反地，电容测量电路50可以连接至独立电极侧。当稍后将描述的第一开关SW1连接至电容测量电路50以便测量液体透镜28中的电容时，可以将存储在液体透镜28的电容器中的电荷的大小传送至电容测量电路50。电容测量电路50还可以包括其他部件，例如，电容器和比较器，并且可以测量从液体透镜28的电容器传送的电荷的大小。
第一开关可以设置在电容测量电路与液体透镜之间。
控制电路还可以包括设置在电压控制电路40与第一开关之间和/或在电压控制电路40与液体透镜28之间的第三开关SW3。第三开关SW3可以在其一端处连接至电压控制电路40并且在其另一端处连接至液体透镜28和/或第一开关SW1。第三开关SW3可以在其中连接至公共电极C0的电容测量电路50测量液体透镜中的电容的过程中控制浮置状态。另外，与使用电压控制电路40内部的开关来控制浮置状态相比，独立连接的第三开关SW3可以更有效地降低开关元件的耐受电压。
在测量液体透镜28的电容之前，连接第三开关SW3以将接地电压GND施加至公共电极C0。此后，第三开关SW3使公共电极C0浮置。当第一开关SW1连接(接通)时，通过改变施加至待测量的独立电极L1的电压VL1，存储在液体透镜28的电容器中的电荷Q(例如，Q＝△VL1×C(其中，C是液体透镜中的电容))可以移动至电容测量电路50。
图11示出了图10的控制电路的操作。
如所示出的，可以以通过分时控制来控制的时序将高电压(例如，70V或35V)和接地电压(例如，0V)施加至液体透镜的独立电极L1、L2、L3和L4以及公共电极C0。
在测量电容时，可以在将接地电压施加至公共电极C0时。也就是说，此时第三开关SW3可以连接至电压控制电路40。在第三开关SW3处于连接状态下将接地电压施加至公共电极C0之后，第三开关SW3断开以使公共电极C0浮置。在公共电极C0处于浮置状态下，电容测量电路50中的第一开关SW1连接(接通)。在这种状态下，当出现施加至独立电极L1、L2、L3和L4的高电压下降至接地电压的下降沿现象时，可以发生电荷移动。
当在首先连接第一开关SW1的时候出现施加至第三独立电极L3的电压VL3的下降沿时，可以测量在第三独立电极L3与公共电极C0之间的第三电容CL3。此后，在连接第一开关SW1时，可以依次测量在第四独立电极L4与公共电极C0之间的第四电容CL4、在第二独立电极L2与公共电极C0之间的第二电容CL2以及在第一独立电极L1与公共电极C0之间的第一电容CL1。
在一些实施方式中，液体透镜可以包括比八个独立电极更多的数目的独立电极。然而，独立电极的数目必须是4的倍数。另外，设置在液体透镜中的反馈电极的数目可以与包括在液体透镜中的独立电极的数目相同或不同。
图12示出了液体透镜与控制电路之间的连接。具体的，图12示出了参照图6描述的控制电路连接的实施方式。
如所示出的，液体透镜28可以连接至电压控制电路40，该电压控制电路40将电压供应至液体透镜28的每个独立电极和公共电极，并且电容测量电路50可以连接至液体透镜28的独立电极和公共电极中的一个。如以上参照图8至图11描述的，可以选择两个电极，所述两个电极位于液体透镜28中的电容待测量的位置即位于电容测量位置的相对侧。
同时，电压控制电路40和电容测量电路50经由开关元件SW_V彼此连接。在要测量液体透镜28中的电容时接通开关元件SW_V，以便在启动电压控制电路40之前可以将输入电压VIN传送至电容测量电路50。
图13示出了图12中所示的开关元件的时序以便测量液体透镜中的电容。上面已经描述了电容测量电路50的详细操作。此处，描述将集中于以上参照图12描述的开关电路的操作时间。
如所示出的，为了施加测量液体透镜中的电容所需的电压VIN，接通开关元件SW_V。另外，接通第四开关SW13以将接地电压施加至电容测量电路50中的参考电容器Cap-m以释放电荷。
此后，当第五开关SW11连接时，由于液体透镜中的电容而累积的电荷移动至参考电容器Cap-m。在第五开关SW11断开之后，可以感测参考电容器Cap-m中的第一电容值(第一电容感测窗口)。
此后，开关元件SW_V接通以施加电压VIN，并且第六开关SW12接通。此时，累积在参考电容器Cap-m中的电荷可以移动。此后，在其中开关元件SW_V和第六开关SW12断开的状态下，可以感测参考电容器Cap-m中的第二电容值(第二电容感测窗口)。
此后，识别液体透镜中的电容的方法可以与参照图7的描述相同。
可以将由电容测量电路获得或测量的液体透镜中的电容传送至电压控制电路。已经接收到液体透镜中的电容的电压控制电路可以根据该电容识别液体透镜中的界面的形状或状态。当液体透镜中的界面的形状或状态不同于目标形状或目标值时，电压控制电路可以调节驱动电压。
如上所述，控制液体透镜的方法可以包括以下步骤：通过将液体透镜的公共电极连接至地并且将电压施加至液体透镜的独立电极来累积在公共电极与独立电极之间的电荷；接通设置在电容测量电路与液体透镜之间的第一开关；以及测量在电容测量电路的参考电容器的相对端处的电压。此后，可以使用在参考电容器的相对端处所测量的电压值来获得公共电极与独立电极之间的电容。
在一些实施方式中，一种控制液体透镜的方法可以包括以下步骤：将液体透镜的独立电极和公共电极中的一个连接至地；将电压施加至液体透镜的独立电极和公共电极中的另一个；在公共电极与独立电极之间累积电荷；接通第一开关；测量在电容测量电路的参考电容器的相对端处的电压；以及使用在参考电容器的相对端处所测量的电压值来获得公共电极与独立电极之间的电容。
图14示出了连接至液体透镜的反馈电路。
在图14中，示出了设置在形成有腔的第一板的下表面或上表面上的独立电极和反馈电极。液体透镜可以包括公共电极、第一反馈电极、多个独立电极和第二反馈电极。电容测量电路可以获得第一反馈电极与第二反馈电极之间的电容。第二反馈电极可以设置在独立电极之间，并且第一反馈电极可以设置在与第二反馈电极对应的位置处。第一反馈电极可以设置成靠近第一电极，并且第二反馈电极可以设置在多个第二电极之间。连接单元可以包括第一基板和第二基板，第一基板可以将电压传送至第一反馈电极，并且第二基板可以将电压传送至第二电极，或者可以将反馈电压传送至第二反馈电极。第一电极可以是公共电极，并且第二电极可以是独立电极。第二反馈电极的数目可以与第二电极的数目相同。可以在液体透镜中的腔中设置绝缘层，以覆盖第二电极和第二反馈电极。电容测量电路可以获得液体透镜的多个第一反馈电极中的两个第一反馈电极之间的电容。第一反馈电极可以设置在独立电极之间。第一反馈电极可以被设置成靠近公共电极。
如所示出的，液体透镜28包括四个独立电极L1、L2、L3和L4以及一个公共电极C0(未示出)。电压控制电路40可以生成并供应要被施加至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及单个公共电极C0的驱动电压VL1、VL2、VL3、VL4和VC0。例如，参照图4和图14，四个独立电极L1、L2、L3和L4可以对应于第二电极134，并且单个公共电极C0可以对应于第一电极132。
反馈电路70用于测量液体透镜28内部的界面30的运动。可以如上文参照图3所述那样理解和测量液体透镜28内部的界面30的电容。为了测量液体透镜28内部的界面30的电容的变化，可以使用包括在液体透镜28中的一个或更多个反馈电极F1、F2、F3和F4。尽管图14中的反馈电路70包括反馈电压控制电路52和电容测量电路54，但是在另一实施方式中，液体透镜可以不包括反馈电极，并且反馈电路70可以仅包括电容测量电路而没有反馈电压控制电路。
反馈电路70可以包括反馈电压控制电路52和电容测量电路54。反馈电压控制电路52可以将反馈电压传送至第一反馈电极和第二反馈电极中的任意一个反馈电极以便测量第一反馈电极与第二反馈电极之间的电容。反馈电压控制电路52将用于测量电容的反馈电压VF输出至反馈电极F1、F2、F3和F4。由于输出至电压控制电路40的电压VL1、VL2、VL3、VL4和VC0是在从至少10V至80V范围内的高电压，因此它们可能不适合测量在从约几十pF至200pF的很小的范围内的界面30的电容。因此，反馈电压控制电路52可以将可能在从约1.5V至5V的低电平范围内的反馈电压VF供应至反馈电极F1、F2、F3和F4。反馈电压可以在从1.5V至5V的范围内，并且供应至液体透镜的电压可以在从10V至80V的范围内。
反馈电路70可以将反馈电压传送至两个不同的反馈电极中的任意一个反馈电极以便测量两个不同的反馈电极之间的电容。液体透镜中可以包括两个不同的反馈电极。液体透镜可以包括：第一板，其具有容纳导电液体和非导电液体的腔；设置在第一板的顶部上的公共电极和第一反馈电极；以及设置在第一板的底部上的第二反馈电极和多个独立电极。
当将反馈电压VF施加至液体透镜28的一侧时，连接至另一侧的电容测量电路54可以测量液体透镜28的一侧与另一侧之间的电容。在一些实施方式中，电容测量电路54可以包括各种部件。由液体透镜28中的界面30的运动和变化引起的电容变化可以在从几pF至几十pF的小范围内。
在一个示例中，用于测量在从几pF到几十pF的小范围内的电容的变化的电容测量电路54可以不测量电容的任何绝对值，但是可以来测量电容的变化，该差分比较包括根据当已知其电容值的两个电容器中的一个或两个暴露于外部变化时得到的物理变化差异的大小来测量电容。
在另一示例中，用于测量在从几pF到几十pF的小范围内的电容变化的电容测量电路54可以通过获得具有已知大电容值的电容器与具有待测量的小电容值的电容器的比率并且从所获得的比率中获取值来测量界面30的电容。
反馈电路70可以将所获得或所测量的信息传送至电压控制电路40，并且电压控制电路40可以根据该信息来调节电压。在反馈电路70中获得或测量的信息可以是电压值或电容值。
电容测量电路54可以将所获得的信息传送至电压控制电路40，并且电压控制电路40可以根据所获得的信息来调节驱动电压。此处，所获得的信息可以是电压值或电容值。
图15示出了在液体透镜内部的界面的变化。具体地，(a)至(c)示出了界面30a、30b或30c的运动，该运动在将驱动电压施加至液体透镜28的独立电极L1、L2、L3和L4时可能发生。
首先，参照(a)，当将基本相同的电压施加至液体透镜28的独立电极L1、L2、L3和L4时，界面30a可以保持成接近圆形的形状。当从顶侧观看时，界面30a的水平长度LH和界面30a的竖直长度LV基本相同，并且界面30a的运动(例如，倾斜)可以平衡。在这种情况下，经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30a的电容值可以基本相同。
另外，参照(b)，将描述施加至液体透镜28的第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压高于施加至第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压的情况。在这种情况下，由于沿水平方向和竖直方向拉动或推动界面30b的力不同，所以当从顶侧看时，界面30b的水平长度LH可以短于界面30b的竖直长度LV。当施加至第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压低于施加到第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压时，由于液体透镜28的界面30b在第二独立电极L2和第四电极L4处的倾斜角小于液体透镜28的界面30b在第一独立电极L1和第三电极L3处的倾斜角，所以当在三维中考虑时竖直长度LV长于水平长度LH，尽管在平面图中它们似乎是相同的。在这种情况下，经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30b的电容值可以不同。同时，由于界面30b的形状对称地改变，所以经由四个不同的独立电极L1、L2、L3和L4测量的界面30b的电容值可以是对称的。在这种情况下，来自独立电极L1和L3的电容值可以相同，并且来自独立电极L2和L4的电容值可以相同。
另外，参考(c)，在施加到液体透镜28的第一独立电极L1和第三独立电极L3的电压不同于施加到第二独立电极L2和第四独立电极L4的电压的情况下，当从顶侧看时，界面30c的竖直长度LV可以短于界面30c的水平长度LH。以与(b)中相同的方式，经由四个不同的独立电极L1，L2，L3和L4测量的界面30c的电容值可以不同。同时，由于界面30c的形状对称地改变，所以经由四个不同的独立电极L1，L2，L3和L4测量的界面30c的电容值可以是对称的。在这种情况下，来自独立电极L1和L3的电容值可以相同，并且来自独立电极L2和L4的电容值可以相同。
另外，在(a)、(b)和(c)中所示的界面30a、30b和30c中测量的电容可以不同，并且通过电容的差异，可以更直接且准确地测量取决于施加至第一独立电极L1至第四独立电极L4的电压的界面30a、30b和30c的运动。
同时，尽管上述示例描述了其中液体透镜28包括四个独立电极的结构，但是例如，当液体透镜28包括更多数目的独立电极(例如，八个、十二个或十六个独立电极)，并且还包括与其对应的反馈电极时，可以更准确地控制液体透镜28的运动，并且可以更准确地测量所控制的运动。
图16示出了液体透镜的电极结构。图16示出了设置在容纳液体的腔的上表面或下表面上的独立电极或公共电极。具体地，(a)示出了在液体透镜28的相对侧(顶部和底部)上的电极的布置(参照图3)，并且(b)示出了测量设置在液体透镜的相对侧处的电极之间的电容的方法。
首先，参照(a)，在液体透镜的一侧上的腔的周围设置用于供应电压的四个独立电极L1、L2、L3和L4。另外，在液体透镜的一侧上的四个独立电极L1、L2、L3和L4之间设置一个或更多个反馈电极F1a、F2a、F3a和F4a。在一些实施方式中，液体透镜可以仅包括一个反馈电极F1。另外，独立电极的数目可以与反馈电极的数目不同。然而，反馈电极需要分别设置在四个角处，以使反馈电极围绕腔彼此之间具有相同的角距离，即径向对称，以便测量界面30的运动和形状。
类似于在液体透镜的一侧上的反馈电极，在液体透镜的设置有公共电极C0的另一侧上也可以设置一个或更多个反馈电极F1b、F2b、F3b和F4b。设置在液体透镜的另一侧上的反馈电极F1b、F2b、F3b和F4b可以对应于设置在液体透镜的一侧上的反馈电极F1a、F2a、F3a和F4a。另外，设置在液体透镜的另一侧上的反馈电极F1b、F2b、F3b和F4b的数目可以与设置在液体透镜的一侧的反馈电极F1a、F2a、F3a和F4a的数目相同。另外，反馈电极可以设置在独立电极之间，并且在公共电极附近可以不存在附加的反馈电极。在这种情况下，可以通过测量反馈电极与公共电极之间的电容来估计界面的运动和形状。
另外，参照(b)，将通过示例的方式描述测量对应于液体透镜中的界面30的电容的方法。如(a)中所示，反馈电极F1a、F2a、F3a、F4a、F1b、F2b、F3b和F4b可以设置在液体透镜的相对侧上，以使得能够沿期望的方向测量电容。例如，可以测量设置在液体透镜的相对侧上的相应位置处的两个反馈电极F1a与F2b之间的电容。另外，可以测量设置在液体透镜的一侧上的两个反馈电极F1a与F2a之间的电容。另外，可以测量设置在液体透镜的另一侧上的两个反馈电极F1b与F3b之间的电容。可以通过在反馈电路70与液体透镜28之间设置开关元件来选择性地执行该电容的测量。在各个方向上以及以各种方式测量电容有助于更准确地理解液体透镜中的界面30的特性(例如，取决于所供应的驱动电压的界面的位置、运动或形状的变化)。这可以有助于透镜校准，这是理解液体透镜的特性以及校正和更准确地控制液体透镜的扭曲所需的。
当驱动安装在摄像机模块或光学装置中的液体透镜时，反馈电路70可以测量根据界面30的位置、运动或形状而变化的电容。一旦经由电容识别了界面30的位置、运动或形状，就可以将结果传送至电压控制电路40，以使得在发生扭曲时能够调节驱动电压。
图17示出了示例性的电容测量电路。图17中示出的示例性电容测量电路通过示例的方式提出，并且在一些实施方式中可以包括各种部件。
如所示出的，当从反馈电压控制电路52传送的反馈电压VF被施加至设置在液体透镜上的反馈电极中的一个F1a时，连接至另一反馈电极F1b的电容测量电路54可以测量两个反馈电极F1a与F1b之间的电容，从而使得能够识别界面30的状态。
当施加反馈电压VF并且连接反馈电压控制电路52中的第一开关SW1时，界面30中的电荷Q的大小可以等于通过将反馈电压△VF的变化乘以界面30的电容C而获得的值。当连接第一开关SW1时，电荷Q可以移动至测量电容器Cap-m。
此后，当施加接地电压而不是反馈电压VF时，断开第一开关SW1并且接通第二开关SW2，已经移动至测量电容器Cap-m的电荷Q可以移动至片上电容器Cap-on。此时，移动至片上电容器Cap-on的电荷Q的大小可以等于通过将反馈电压△VF的变化乘以片上电容器Cap-on的电容而获得的值。尽管已经关于包括片上电容器Cap-on的配置描述了通过将反馈电压施加至反馈电极来测量电容的方法，但是可以使用片上电容器Cap-on被省略的配置来测量电容。在这种情况下，可以通过将累积在反馈电极中的电荷移动至测量电容器Cap-m并且测量在测量电容器Cap-m的相对端处的电压或者通过测量累积在测量电容器Cap-m中的电荷来测量液体透镜中的电容。也就是说，可以以与图8或图10的感测方法相同的方法来测量液体透镜中的电容，或者可以通过类推图8或图10的感测方法来测量。
界面30的电容C与片上电容器Cap-on的电容的比率是根据界面30的电容C的耦合数与片上电容器Cap-on的耦合数的经调整的使得累积在测量电容器Cap-m中的总电荷量变为零的比率而获得的。由于片上电容器Cap-on的电容是已知的，因此可以测量界面30的电容。
在一些实施方式中，可以改变上述电容测量电路54的配置，并且可以改变取决于该配置的操作和控制方法。此处，电容测量电路54可以被设计为测量在从几pF至200pF的范围内的电容变化。
图18示出了液体透镜的连接单元。
如所示出的，连接液体透镜与驱动电路(例如，控制电路)的连接单元可以包括：使用柔性印刷电路板(FPCB)将电压供应至各个独立电极L1、L2、L3和L4的第一连接单元142；以及使用柔性印刷电路板(FPCB)将电压供应至公共电极C0的第二连接单元144。另外，第一连接单元142和第二连接单元144可以包括将反馈电压控制电路52和电容测量电路54(参见图14)连接至反馈电极F1a、F2a、F3a、F4a、F1b、F2b、F3b和F4b(参见图16)的端子，用于测量界面30的电容。反馈电压控制电路52用于供应反馈电压VF，并且电容测量电路54(参见图14)用于测量界面30的电容。
第一连接单元142可以电连接至四个独立电极L1、L2、L3和L4以及反馈电极F1a、F2a、F3a和F4a。第一连接单元142可以连接至四个反馈电极。同时，第二连接单元144用于施加公共电压(例如，接地电压，0V或公共DC或公共AC)，并且可以电连接至反馈电极F1b、F2b、F3b和F4b。第二连接单元144可以连接至四个反馈电极。第二连接单元144可以具有对应于第一连接单元142的结构的结构。设置在第一连接单元142和第二连接单元144上并且连接至电极的端子可以被定位成围绕液体透镜中腔彼此之间有相同的角距离。
在一些实施方式中，液体透镜可以包括四个或八个独立电极或者比八个电极多的数目的独立电极。然而，独立电极的数目必须是4的倍数。另外，设置在液体透镜上的反馈电极的数目可以与包括在液体透镜中的独立电极的数目相同或不同。
同时，尽管图18示出了连接单元142和144在其一侧是开口的，但是在一些实施方式中，连接单元可以被配置成没有开口区域地围绕液体透镜的四个侧。
可以将由电容测量电路获得或测量的液体透镜中的电容传送至电压控制电路。已经接收到液体透镜中的电容的电压控制电路可以根据该电容识别液体透镜中的界面的形状或状态。当液体透镜中的界面的形状或状态不同于目标形状或目标值时，电压控制电路可以调节驱动电压。
基于以上描述，用于控制液体透镜的装置可以包括：电压控制电路，其将驱动电压供应至包括公共电极和多个独立电极的液体透镜；电容测量电路，其获得在液体透镜的公共电极与独立电极之间的电容；以及第一开关，其设置在电容测量电路与液体透镜之间并且在该第一开关的一端处连接至液体透镜和电压控制电路，从而基于通过电容测量电路获得的信息(例如，电容或电压)来控制电压控制电路以便控制驱动电压。在这种情况下，电容测量电路可以获得在独立电极中的每个与公共电极之间的电容。
在用于控制液体透镜的装置中，当通过驱动电压改变界面的形状时，在将接地电压施加至公共电极以从而使公共电极浮置的状态下，第一开关接通，并且施加至独立电极中的至少一个的电压从第一电压改变为低于第一电压的第二电压以使得能够提取电容。在第一开关接通的时间段期间，公共电极可以浮置。用于控制液体透镜的装置还可以包括设置在电压控制电路与第一开关之间并且设置在电压控制电路与液体透镜之间的第三开关，并且当将电压施加至公共电极时第三开关可以接通，并且在电容测量电路测量信息(例如，电容或电压)时第三开关可以断开。液体透镜可以包括：容纳导电液体和非导电液体的第一板；设置在第一板上方的第二板；以及设置在第一板下方的第三板。公共电极可以设置在第一板的顶部上，并且独立电极可以设置在第一板的底部上。电容测量电路可以依次获得各个独立电极与公共电极之间的电容。
一种控制液体透镜的方法，可以包括：将液体透镜的公共电极接地；并且将电压施加至液体透镜的多个独立电极中的任意一个独立电极；防止对液体透镜的公共电极施加电压；将电容测量电路电连接至液体透镜；测量在电容测量电路的参考电容器的相对端处的电压；并且使用在参考电容器的两端处所测量的电压来控制驱动电压。该方法还可以包括使用在电容测量电路的参考电容器端处所测量的电压来获得公共电极与独立电极中的任意一个独立电极之间的电容。另外，该方法还可以包括使用所获得的信息(例如，电容或电压)来控制驱动电压。电容测量电路可以依次获得各个独立电极与公共电极之间的电容。第一开关可以设置在电压控制电路与公共电极之间，并且第一开关可以断开以防止对液体透镜的公共电极施加电压。第二开关可以设置在液体透镜与电容测量电路之间，并且第二开关可以接通以将电容测量电路电连接至液体透镜。该方法还可以包括在所述电连接与所述测量之间使所累积的电荷中的至少一些移动至参考电容器。在通过驱动电压改变液体透镜中界面的形状的情况下，在将接地电压施加至公共电极然后公共电极进入浮置状态的状态下，第二开关接通，并且可以在独立电极中的至少一个独立电极的电压从第一电压改变为低于第一电压的第二电压的时间段期间获得电容。可以在公共电极进入浮置状态并且设置在液体透镜与电容测量电路之间的开关接通的时间段期间通过将独立电极的电压从第一电压改变为第二电压来获取与电容有关的信息。该方法还可以包括将所获得的信息(例如，电压或电容)反馈至电压控制电路。
透镜模块可以包括液体透镜、第一透镜单元和/或第二透镜单元以及印刷电路板。液体透镜可以包括：板，其具有容纳导电液体和非导电液体的腔；设置在板的顶部(或底部)上的多个独立电极；以及设置在板的底部(或顶部)上的公共电极，包括至少一个固体透镜的第一透镜单元可以设置在液体透镜的上方，包括至少一个固体透镜的第二透镜单元可以设置在液体透镜的下方，并且印刷电路板可以设置有图像传感器，并且电压控制电路电连接至液体透镜。
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：包括安装在壳体中的液体透镜以及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的透镜组件；图像传感器，其将经由透镜组件传送的光信号转换成电信号；以及控制电路，其将驱动电压供应至液体透镜。
尽管上面描述了一些实施方式，但是各种其他实施方式也是可行的。可以以各种形式组合这些实施方式，只要实施方式的技术思想不矛盾即可，因此可以从各种组合中实现新的实施方式。
可以实现包括上述摄像机模块的光学装置。此处，光学装置可以包括可以处理或分析光学信号的装置。光学装置的示例可以包括摄像机/视频装置、望远镜、显微镜、干涉仪、光度计、偏光计、光谱仪、反射计、自动准直仪和检镜仪，并且实施方式可以应用于可以包括液体透镜的光学装置。另外，光学装置可以在便携式装置(例如，例如智能电话、膝上型计算机或平板计算机)中实现。这样的光学装置可以包括摄像机模块、被配置成输出图像的显示单元以及安装有摄像机模块和显示单元的主体壳体。可以在光学装置的主体壳体中安装可以与其他装置通信的通信模块，并且光学装置还可以包括能够存储数据的存储器单元。
根据上述实施方式的方法可以被制造为要在计算机中执行的程序，并且可以存储在计算机可读记录介质中，并且计算机可读记录介质的示例可以包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘或光学数据存储装置。
计算机可读记录介质可以分散在通过网络彼此连接的计算机系统中，并且可以以分散的方式存储和执行计算机可读代码。另外，用于实现上述方法的功能程序、代码和代码段可以容易地由该实施方式的领域的程序员推导出。
对本领域的技术人员而言明显的是，在不偏离本公开内容的范围和必要特征的范围内，本公开内容可以实现成其他特定形式。因此，上述详细描述在所有方面不应被解释为是限制性的，而应被认为是说明性的。本公开内容的范围应该通过对所附权利要求书的理性分析来确定，并且在本公开内容的等同范围内的所有改变都包括在本公开内容的范围中。

Claims (18)

1.一种用于控制液体透镜的装置，包括：
液体透镜，其包括公共电极和多个独立电极；
电压控制电路，其被配置成将驱动电压供应至所述液体透镜，以控制所述液体透镜中的界面；
电容测量电路，其被配置成测量所述液体透镜中的所述公共电极与所述多个独立电极中的至少一个独立电极之间的电容；以及
第一开关，其设置在所述电容测量电路与所述液体透镜之间，
其中，所述第一开关的一侧被配置成电连接至所述电压控制电路和所述液体透镜，
其中，所述电压控制电路被配置成基于通过由所述电容测量电路测量的电容确定的信息来控制驱动电压，并且
其中，当所述电压控制电路将驱动电压供应至所述液体透镜用于驱动所述液体透镜时，所述第一开关断开。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电容测量电路被配置成测量所述公共电极与所述多个独立电极中的每一个独立电极之间的电容。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，在通过驱动电压改变所述界面的形状之后，在将接地电压供应至所述公共电极之后当所述公共电极处于浮置时，在所述第一开关接通并且将供应至所述多个独立电极中的至少一个独立电极的电压从第一电压改变为具有比所述第一电压的电平低的电平的第二电压期间测量所述电容。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二电压是接地电压。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，在所述第一开关接通期间，所述公共电极处于浮置。
6.根据权利要求3所述的装置，还包括位于所述电压控制电路与所述第一开关之间且位于所述电压控制电路与所述液体透镜之间的第三开关，
其中，当将公共电极电压供应至所述公共电极时，所述第三开关接通，并且当所述电容测量电路测量所述电容时，所述第三开关断开。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电压控制电路被配置成生成用于操作所述液体透镜的驱动电压，以及累积用于测量所述公共电极与所述至少一个独立电极之间的电容的电荷。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电容测量电路包括参考电容器，并且
其中，通过使用所述参考电容器来测量所述公共电极与所述至少一个独立电极之间的电容。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电容测量电路连接至所述公共电极。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电压控制电路包括：
第一电压控制电路，其被配置成将公共电极电压供应至所述公共电极；以及
第二电压控制电路，其被配置成将独立电极电压供应至所述多个独立电极。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一电压控制电路包括第二开关，所述第二开关被配置成将接地电压供应至所述公共电极。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电容测量电路将通过所述电容确定的信息传送至所述电压控制电路。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，通过由所述电容测量电路测得的电容确定的信息是电压值或电容值。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电容测量电路被配置成将电容反馈至所述电压控制电路，使得所述电压控制电路被配置成至少基于所述电容来控制驱动电压。
15.一种摄像机模块，包括：
图像传感器；
在所述图像传感器上的透镜组件，所述透镜组件包括液体透镜和至少一个固体透镜，并且所述液体透镜包括公共电极和多个独立电极；
电压控制电路，其被配置成将驱动电压供应至所述液体透镜以便控制所述液体透镜中的界面；
电容测量电路，其被配置成测量所述液体透镜中的所述公共电极与所述多个独立电极之间的电容；以及
第一开关，其位于所述电容测量电路与所述液体透镜之间，
其中，所述第一开关的一侧与所述液体透镜和所述电压控制电路电耦接，
其中，所述液体透镜包括第二板、第三板以及设置在所述第二板与所述第三板之间的第一板，
其中，所述第一板包括容纳导电液体和非导电液体的腔，
其中，所述公共电极位于所述第一板与所述第二板之间，并且所述多个独立电极位于所述第一板与所述第三板之间，并且
其中，所述液体透镜中的所述公共电极与所述多个独立电极之间的电容包括依次在所述公共电极与所述多个独立电极中的每个独立电极之间测量的多个电容。
16.根据权利要求15所述的摄像机模块，
其中，所述多个独立电极包括分别位于所述第一板的四个角处的四个独立电极，并且
其中，响应于由所述电容测量电路测得的并被反馈至所述电压控制电路中的电容来控制所述驱动电压，从而调节所述透镜组件的焦距。
17.一种控制液体透镜的方法，所述方法包括：
将接地电压供应至所述液体透镜的公共电极，并且将独立电极电压供应至所述液体透镜的多个独立电极中的至少一个独立电极，以在所述公共电极与所述多个独立电极中的所述至少一个独立电极之间累积电荷；
使所述液体透镜的所述公共电极浮置；
接通位于所述液体透镜与电容测量电路之间的第一开关；
测量在所述电容测量电路中的参考电容器的两侧之间的参考电压；
通过使用所述参考电压来测量在所述公共电极与所述多个独立电极中的所述至少一个独立电极之间的电容；并且
基于通过所测得的电容确定的信息来控制驱动电压，
其中，所述电容包括依次在所述公共电极与所述多个独立电极中的每个独立电极之间测量的多个电容。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在接通所述第一开关之后并且在测量所述参考电压之前，使累积在所述公共电极与所述多个独立电极中的所述至少一个独立电极之间的电荷的至少一部分移动至所述参考电容器，并且
将所述电容反馈至电压控制电路。
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