KR102598145B1 - 액체 렌즈 피드백 및 제어 - Google Patents
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Abstract
액체 렌즈들에 대한 제어 시스템들은 액체 렌즈에서 유체 계면의 위치를 나타내는 하나 이상의 측정 파라미터를 사용하여 피드백 제어를 사용할 수 있다. 액체 렌즈에서 유체와 전극 사이의 커패시턴스는 유체 계면의 위치에 따라 달라질 수 있다. 전류 미러들은 커패시턴스 및/또는 유체 계면 위치를 나타내는 측정치들을 만드는데 사용될 수 있다. 액체 렌즈는 전압이 동작 범위에 걸쳐 구동될 시에 커패시턴스 및/또는 유체 계면 위치를 나타내는 측정치들을 사용하여 교정될 수 있다. 제어 시스템은 액체 렌즈를 구동시키는 펄스 폭 변조 (PWM)를 사용할 수 있으며, 그리고 PWM 신호들에 대한 반송 주파수는 액체 렌즈에서 전력 소비를 제어하기 위해 변화될 수 있다. 슬루 레이트는 액체 렌즈에서 전력 소비를 제어하기 위해 조정 가능할 수 있다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§ 119 (e) 하에 2017년 4월 5일에 출원되고 명칭이 액체 렌즈 피드백 및 제어인 미국 가특허 출원 제62/482,149호; 2017년 5월 25일에 출원되고 명칭이 액체 렌즈 피드백 및 제어인 미국 가특허 출원 제62/511,286호; 및 2017년 5월 25일에 출원되고 명칭이 액체 렌즈 제어 시스템 및 방법인 미국 가특허 출원 제62/511,264호의 우선권 주장 출원이다. 상기의 식별된 각각의 출원의 전체 내용은 여기에 참조로 포함되고 이들이 공개 한 모든 것에 대해 본 명세서의 일부를 구성한다.
참조에 의한 통합
2015년 12월 1일자로 발행되고 명칭인 액체 렌즈 어레이들인 미국 특허 제9,201,174호는 전체적으로 참조로 여기에 포함된다.
기술 분야
본 개시의 일부 실시예들은 액체 렌즈들에 대한 제어 시스템들 및 제어 방법들을 포함한 액체 렌즈들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 전기적 피드백 및 제어 시스템들, 교정 및 조정에 관한 것이다.
다양한 액체 렌즈들이 공지되었지만, 개선된 액체 렌즈들에 대한 요구가 남아있다.
예시적인 목적을 위해 소정의 예시 실시예들이 아래에 요약된다. 실시예들은 여기에 인용된 특정 구현들로 제한되지 않는다. 실시예들은 여러 가지 신규한 특징들을 포함할 수 있으며, 그 중 하나의 특징은 그 바람직한 속성들에 단독으로 책임을 지지 않거나 실시예들에 필수적인 것이 아니다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템에 관련될 수 있고, 상기 액체 렌즈 시스템은 챔버를 가진 액체 렌즈를 포함할 수 있고, 제 1 유체는 챔버에 함유되며, 제 2 유체는 챔버에 함유된다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극들은 액체 렌즈에서 해당 복수의 위치들에 배치될 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 공통 전극을 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 복수의 전극들 및 공통 전극에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 상기 복수의 전극들 및 상기 공통 전극에 전압 펄스들을 공급하도록 구성된 신호 발생기를 포함할 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 공통 전극과 해당 복수의 전극들 사이에 독립적인 실효치 (root means square, RMS) 전압들을 만들어 내기 위해, 해당 복수의 전극들에 공급된 전압 펄스들에 독립적인 위상 지연들을 인가하도록 구성될 수 있다. 시스템은 복수의 전극들에 대응하는 복수의 샘플링 커패시터들, 및 해당 복수의 전극들에 전달된 전류들을 미러링하도록 구성된 복수의 전류 미러들을 가질 수 있는 센서 회로부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 전류 미러들은 상기 복수의 샘플링 커패시터들에 상기 미러링된 전류를 보내도록 구성될 수 있다. 상기 센서 회로부는 상기 복수의 샘플링 커패시터들에 대한 전압 값들을 검출하도록 구성된 복수의 전압 검출기들을 포함할 수 있고, 상기 검출된 전압 값들은 상기 제 1 유체와 해당 복수의 전극들 사이의 커패시턴스 값들을 나타낼 수 있다. 상기 시스템은 상기 검출된 전압 값들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 복수의 전극들에 공급된 전압 펄스들에 인가되는 위상 지연들을 조정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극들은 상기 액체 렌즈의 4 개의 해당 사분면들에 배치된 4 개의 전극들을 포함할 수 있다. 상기 센서 회로부는 해당 샘플링 커패시터들과 전류 미러들 사이에 복수의 샘플 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 센서 회로부는 상기 복수의 샘플링 커패시터들에 결합된 복수의 방전 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 방전 스위치들은 폐쇄 상태들 및 개방 상태들을 가질 수 있다. 상기 방전 스위치들의 폐쇄 상태들은 상기 복수의 샘플링 커패시터들을 방전시키기 위해 상기 해당 샘플링 커패시터들을 접지에 결합시킬 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 액체 렌즈에서 온도를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 위상 지연들을 조정하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 RMS 전압들 중 적어도 하나를 과구동하도록 구성될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템과 관련될 수 있고, 상기 액체 렌즈 시스템은 제 1 유체 및 제 2 유체를 함유하는 챔버를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 혼합 불가능할 수 있다. 상기 시스템은 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극, 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 공급하도록 구성된 신호 발생기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 센서는 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이의 커패시턴스를 나타내는 전압 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 액체 렌즈의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성될 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극에 제 1 전압 파형을 제공하고 상기 제 2 전극에 제 2 전압 파형을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 전압 파형은 상기 제 1 전압 파형에 대한 위상 지연을 가질 수 있다. 제어기는 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 위상 지연을 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 렌즈 센서는 샘플링 커패시터, 상기 제 2 전극으로 전달된 전류를 미러링하고 상기 미러링된 전류를 상기 샘플링 커패시터로 보내도록 구성된 전류 미러, 및 상기 샘플링 커패시터에 대한 전압 값을 판독하도록 구성된 전압 검출기를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 상기 전류 미러와 상기 샘플링 커패시터 사이에서 샘플 스위치를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 폐쇄 상태 및 개방 상태를 가진 방전 스위치를 포함할 수 있다. 상기 폐쇄 상태는 상기 샘플링 커패시터를 방전시키기 위해 상기 샘플링 커패시터를 접지에 결합시킬 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체로부터 절연되고 상기 액체 렌즈에서 상기 제 1 전극과는 상이한 위치에 위치되는 부가 전극을 포함할 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극과 상기 부가 전극 사이에 부가적인 전압 차이를 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 상기 제 1 유체와 상기 부가 전극 사이의 커패시턴스를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 부가 렌즈 센서를 포함할 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 과구동할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예는 가변 초점 렌즈를 동작시키는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 타겟 초점 파라미터들을 수신하는 단계, 상기 타겟 초점 파라미터들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 전압 신호에 대한 제 1 값을 결정하는 단계, 상기 전압 신호를 발생시키는 단계, 상기 전압 신호를 가변 초점 렌즈의 전극에 전달하는 단계, 전류 미러를 사용하여 상기 전압의 전류를 미러링하는 단계, 상기 미러링된 전류를 전하 센서에 전달하는 단계, 상기 전하 센서로부터 제어기로 판독치를 제공하는 단계, 및 상기 제어기를 사용하여, 상기 전하 센서로부터의 판독치를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 정정된 전압 신호 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 미러링된 전류를 전하 센서에 전달하는 단계는 샘플링 커패시터의 방전을 중단하기 위해 방전 스위치를 개방하고 상기 전류 미러를 상기 샘플링 커패시터에 결합시키기 위해 샘플 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템을 만드는 방법에 관련될 수 있다, 상기 방법은 제 1 유체 및 제 2 유체를 함유하는 챔버를 가진 액체 렌즈를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 가질 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 회로부에 전기적으로 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 회로부는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 공급하도록 구성된 신호 발생기, 및 상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서를 포함할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 교정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 제 1 전압을 액체 렌즈에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 물질, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 제 1 전압을 인가함은 상기 유체 계면을 제 1 위치로 위치시킬 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 제 1 커패시턴스를 나타내는 제 1 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 유체 계면을 제 2 위치로 위치시키기 위해 상기 액체 렌즈에 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압과는 상이하다. 상기 방법은 상기 제 2 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 제 2 커패시턴스를 나타내는 제 2 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제 2 값은 상기 제 1 값과는 상이하다. 상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 1 값, 상기 제 2 전압, 및 상기 제 2 값을 기반으로 하여 기울기를 결정하는 단계 및 상기 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 룩업 테이블 값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 제 3 전압을 상기 액체 렌즈에 인가하는 단계 및 상기 제 3 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 제 3 커패시턴스를 나타내는 제 3 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 1 값, 상기 제 2 전압, 상기 제 2 값, 상기 제 3 전압, 및 상기 제 3 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 오프셋 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 오프셋 값 및 상기 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 룩업 테이블 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압 및 상기 제 3 전압을 가진 제 1 축, 및 상기 제 1 값, 상기 제 2 값 및 상기 제 3 값을 가진 제 2 축을 갖는 플롯 상의 변환 점과 연관된 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 변환 점은 제 1 선형 플롯 선 (linear plot line)과 제 2 선형 플롯 선 사이의 교차점에 있을 수 있다. 상기 제 1 선형 플롯 선은 상기 제 1 전압 및 상기 제 1 값을 나타내는 제 1 점을 통해, 그리고 상기 제 2 전압 및 상기 제 2 값을 나타내는 제 2 점을 통해 연장될 수 있다. 상기 제 2 선형 플롯 선은 상기 제 1 축과 평행하고 상기 제 3 전압 및 상기 제 3 값을 나타내는 제 3 점을 통해 연장될 수 있다. 상기 방법은 상기 액체 렌즈에 인가된 전압을 변화시키고, 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 커패시턴스를 나타내는 값들을 모니터링하며, 그리고 상기 커패시턴스를 나타내는 값들이 실질적으로 동일한 값들과 실질적으로 선형으로 변화하는 값들 사이에서 변환되는 전압 값을 식별함으로써, 변환 점과 연관된 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 액체 렌즈의 유체 계면에 대한 나머지 상태에 대응하기 위해 상기 변환 점과 연관된 전압 값을 가지도록 상기 룩업 테이블을 채우는 단계를 포함할 수 있다. 상기 변환 점과 연관된 전압 값은 일부 실시예들에서 상기 액체 렌즈에 대한 광학 파워가 없는 셋팅에 대응할 수 있다. 상기 방법은 상기 액체 렌즈에 부가 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 부가 전압은, 상기 부가 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에 실질적으로 포화된 커패시턴스를 제공하기에 충분히 클 수 있다. 상기 방법은 상기 제 3 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에 실질적으로 포화된 커패시턴스가 존재함을 나타내는 부가적인 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 값 및 상기 제 2 값 중 적어도 하나는 센서 회로부에 의해 출력된 센서 전압 값을 포함한다.
여기에 개시된 다양한 실시예는 액체 렌즈를 교정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 액체 렌즈의 유체 계면을 복수의 위치들에 위치시키기 위해 복수의 전압들을 인가하는 단계, 상기 액체 렌즈의 유체 계면의 복수의 위치들을 나타내는 복수의 값들을, 렌즈 센서를 사용하여 결정하는 단계, 및 상기 복수의 전압들과 상기 복수의 값들 사이의 수학적 관계를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 대한 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계는 룩업 테이블에 대한 값들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계는 전달 함수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 커패시턴스를 나타내는 전압 값들을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 상기 복수의 전압들 및 상기 복수의 값들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 기울기 및 오프셋을 결정하는 단계 및 상기 기울기 및 상기 오프셋을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 교정 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 물질, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성된다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 복수의 제 1 전극들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극들은 상기 액체 렌즈에서 해당 복수의 위치들에 배치될 수 있다. 상기 전압은 직류 (DC) 전압 또는 교류 (AC) 실효치 (RMS) 전압일 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은, 액체 렌즈 시스템이 여기에 개시된 방법들 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 컴퓨터-판독 가능 명령어들을 가진 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장부에 관련될 수 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들은 여기에 개시된 교정 방법들 중 어느 하나를 수행함으로써, 액체 렌즈 및 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성된 제어기를 포함한 액체 렌즈 시스템에 관련될 수 있다.
상기 제어기는 상기 액체 렌즈 시스템을 동작시키며, 상기 액체 렌즈 시스템의 초기화 시, 상기 액체 렌즈 시스템의 시동 시, 설정 변경 시, 사용자 명령 시 및/또는 주기적으로 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는, 상기 액체 렌즈 시스템들을 동작시키기 위해 별도의 제어기들과 함께 사용될 액체 렌즈들을 교정하도록 구성된 전용 교정 시스템의 일부로서, 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템을 교정하는 벙밥에 관련될 수 있다. 상기 방법은 동작 전압 범위를 가진 액체 렌즈를 제공하는 단계, 상기 액체 렌즈를 제어기에 결합시키는 단계, 및 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 가질 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 층, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위는 상기 절연 층의 두께를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 절연 층은 파릴렌 물질을 포함할 수 있다. 상기 동작 전압 범위는 사전-설정된 범위들의 세트로부터 선택될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템을 전기적으로 조정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 복수의 테스트 전압들을 액체 렌즈에 인가하는 단계, 상기 복수의 테스트 전압들로 상기 액체 렌즈의 하나 이상의 속성을 측정하는 단계, 상기 측정된 하나 이상의 속성을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 제 1 전압으로부터 제 2 전압까지 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 동작 전압 범위를 적어도 부분적으로 기반으로 하여, 제어 신호의 제 1 값이 제 1 렌즈 셋팅과 연관되고 제어 신호의 제 2 값이 제 2 렌즈 셋팅과 연관되도록 룩업 테이블을 기입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 전압 발생기가, 상기 제어 신호가 제 1 값을 가질 때 상기 제 1 전압을 가진 전압 신호를 출력하고, 상기 제어 신호가 제 2 값을 가질 때 상기 제 2 전압을 가진 전압 신호를 출력하도록 구성되기 위해서, 전압 발생기의 게인 또는 오프셋 중 적어도 하나를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어 신호에 대한 모든 값들은 상기 전압 발생기가 상기 제 1 전압 내지 상기 제 2 전압 범위의 전압들을 발생시키도록 할 수 있다. 상기 방법은 상기 전압 신호를 전극에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전압 신호는 실효치 (RMS) 전압인 전압 신호의 전압을 가진 교류 신호일 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 전기적으로 조정하는 시스템에 관련될 수 있다. 상기 시스템은 상기 전압 발생기에 의해 수신된 복수의 제어 값들을 기반으로 하여 복수의 전압 값들을 가진 전압 신호를 발생시키도록 구성된 전압 발생기를 포함할 수 있다. 최소 전압 값 및 최대 전압 값은, 게인 및 오프셋 중 적어도 하나에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 상기 시스템은, 상기 복수의 제어 값들, 상기 복수의 제어 값들에 의해 달성된 복수의 초점 거리들, 및 상기 액체 렌즈가 상기 복수의 초점 거리들을 달성하도록 하는 복수의 전압들 중 적어도 2 개 사이의 관계들을 나타내는 정보를 저장하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 액체 렌즈의 동작 범위를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 동작 범위는 초점 거리들의 범위, 상기 복수의 전압들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 동작 범위는 테스트 전압이 전극에 인가된 결과로 인해 액체 렌즈의 전극 상의 전하량의 표시의 분석을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다.
상기 게인 및 상기 오프셋 중 적어도 하나는 테스트 전압이 전극에 인가된 결과로 인해 액체 렌즈의 전극 상의 전하량의 표시의 분석을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 설정될 수 있다. 상기 전압 발생기의 게인 및 오프셋은 상기 전압 발생기에 의해 출력된 전압들의 범위가 상기 액체 렌즈로 하여금 상기 동작 범위 내에서 동작할 수 있도록 하기 위해 구성될 수 있다. 전극은 상기 전압 발생기에 의해 발생된 전압 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 신호의 해상도는 사용자 인터페이스를 통해 상기 액체 렌즈에 대해 선택될 수 있는 초점 거리들의 범위 사이에서 분할될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 전기적으로 조정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 복수의 테스트 전압들을 액체 렌즈에 인가하는 단계, 상기 액체 렌즈의 하나 이상의 속성을 측정하는 단계, 제 1 전압으로부터 제 2 전압까지 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 결정하는 단계, 및 상기 액체 렌즈의 동작 범위에 대응하도록 전압 발생기의 전체 제어 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
전압에서의 변화는 액체 렌즈 내의 액체와 전극 사이의 커패시턴스에 실질적으로 선형 변화를 야기할 수 있다. 상기 전압은 상기 동작 전압 범위 내에 있을 수 있고, 상기 전압은 상기 전극에 인가될 수 있다. 상기 액체 렌즈의 동작 범위에 대응하도록 전압 발생기의 전체 제어 범위를 설정하는 단계는 전압 발생기의 게인을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈의 동작 범위에 대응하도록 전압 발생기의 전체 제어 범위를 설정하는 단계는 전압 발생기의 전압 오프셋을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전압 발생기는 고정된 수의 비트들을 포함할 수 있는 디지털 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 비트들의 전체 범위의 조합들은 전압 발생기가 상기 동작 전압 범위 내의 전압들을 발생하도록 할 수 있다. 상기 테스트 전압들은 교류 실효치 전압들일 수 있다. 상기 동작 전압 범위는 제로 크로싱 점 (zero crossing point)에서 커패시턴스 응답을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 동작 전압 범위는 상승 점 (ramp up point), 선형 영역의 시작 및/또는 상기 상승 점과 상기 선형 영역의 시작 사이의 변환 점 중 적어도 하나를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 액체 렌즈의 하나 이상의 속성은 상기 액체 렌즈에서 절연 물질의 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 복수의 테스트 전압들은 상기 액체 렌즈 내의 상이한 위치들에 있는 복수의 전극들에 전달된 복수의 차동 전압 신호들을 포함할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 이미징 센서를 포함할 수 있는 액체 렌즈 카메라 시스템에 관련될 수 있다. 상기 카메라 시스템은 제 1 이미지 셋팅을 가진 이미지들을 만들어 내기 위해, 그리고 제 2 이미지 셋팅을 가진 이미지들을 만들어 내기 위해 상기 이미징 센서를 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 이미지 셋팅은 상기 제 1 이미지 셋팅보다 낮은 이미지 품질을 가질 수 있다. 상기 시스템은 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함한 액체 렌즈를 가질 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 가질 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 펄스 폭 변조 (PWM)를 사용하여 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압들을 인가하도록 구성된 신호 발생기를 가질 수 있다. 상기 시스템은 제어기를 가질 수 있고, 상기 제어기는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 1 표시를 수신하고, 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 액체 렌즈에 제 1 PWM 스위칭 주파수를 인가하고, 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 2 표시를 수신하며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 액체 렌즈에 제 2 PWM 스위칭 주파수를 인가하도록 구성된다. 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수는 제 1 PWM 스위칭 주파수보다 느릴 수 있다.
상기 제 1 이미지 셋팅은 제 1 해상도를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅은 상기 제 1 해상도보다 낮은 제 2 해상도를 포함할 수 있다. 상기 제 1 이미지 셋팅은 활성화된 광학식 손떨림 보정을 포함할 수 있고, 상기 제 2 셋팅은 비활성화된 광학식 손떨림 보정을 포함할 수 있다. 상기 제 1 PWM 스위칭 주파수는 5 kHz 내지 50 kHz일 수 있다. 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수는 0.5 kHz 내지 5 kHz일 수 있다. 상기 제어기는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 제 1 슬루 레이트를 적용하며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 제 2 슬루 레이트를 적용하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 슬루 레이트는 제 1 슬루 레이트보다 낮을 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 이동 전자 디바이스에 관련될 수 있고, 상기 이동 전자 디바이스는 여기에 개시된 바와 같은 액체 렌즈 카메라 시스템, 및 상기 액체 렌즈 카메라 시스템에 전원을 공급하는 것을 포함하여 상기 이동 전자 디바이스에 전원을 공급하도록 구성된 배터리를 가진다. 상기 이동 전자 디바이스는 저 전력 소비 모드의 동작을 가질 수 있다. 상기 제어기는 상기 이동 전자 디바이스가 저 전력 소비 모드에 있을 때 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 2 표시를 수신할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 여기에 개시된 바와 같이 카메라 시스템 또는 액체 렌즈를 포함한 이동 전자 디바이스에 관련될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 이동 전자 디바이스는 휴대폰일 수 있다. 상기 이동 전자 디바이스는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈 카메라 시스템을 사용하는 제 1 애플리케이션을 운영하도록 구성될 수 있다. 상기 모듈 전자 디바이스는 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈 카메라 시스템을 사용하는 제 2 애플리케이션을 운영하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 상기 제 1 애플리케이션를 위해 상기 제 1 PWM 스위칭 주파수를, 그리고 상기 제 2 애플리케이션를 위해 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수를 인가할 수 있다.
상기 액체 렌즈 시스템은 액체 렌즈, 상기 액체 렌즈에 반송 주파수로 전압 펄스들을 인가하도록 구성된 신호 발생기, 및 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 가질 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다.
상기 신호 발생기는 상기 액체 렌즈에 전압들을 인가하기 위해 펄스 폭 변조 (PWM)을 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 제 1 이미지 파라미터의 제 1 표시를 수신하고, 상기 제 1 이미지 파라미터를 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈에 제 1 반송 주파수를 인가하고, 제 2 이미지 파라미터의 제 2 표시를 수신하고, 상기 제 2 이미지 파라미터를 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈에, 상기 제 1 반송 주파수와는 상이한 제 2 반송 주파수를 인가하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 반송 주파수는 상기 제 1 반송 주파수보다 낮을 수 있다. 상기 제 2 이미지 파라미터는 상기 제 1 이미지 파라미터보다 낮은 품질 이미지 셋팅을 가질 수 있다. 상기 제어기는 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들에 대한 슬루 레이트를 변화시키도록 구성될 수 있다. 보다 빠른 슬루 레이트는 보다 빠른 반송 주파수에 적용될 수 있다. 보다 느린 슬루 레이트는 보다 느린 반송 주파수에 적용된다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 카메라 모듈은 하나 이상의 고정 렌즈, 및 이미징 센서를 가진 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들은 여기에 개시된 액체 렌즈 시스템들 중 어느 하나를 포함한 이동 전자 디바이스에 관련될 수 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들은 여기에 개시된 액체 렌즈 시스템들 중 어느 하나를 포함한 휴대폰에 관련될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 제 1 유체 및 제 2 유체를 함유한 챔버를 포함할 수 있는 액체 렌즈 시스템에 관련될 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극, 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 공급하도록 구성된 신호 발생기, 및 상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극에 제 1 전압 파형을 제공하고 상기 제 2 전극에 제 2 전압 파형을 제공하도록 구성될 수 있고, 상기 제 2 전압 파형은 상기 제 1 전압 파형에 대한 위상 지연을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 렌즈 센서는 샘플링 커패시터, 상기 제 2 전극으로 전달된 전류를 미러링하고 상기 미러링된 전류를 상기 샘플링 커패시터로 보내도록 구성된 전류 미러, 및 상기 샘플링 커패시터에 대한 전압 값을 판독하도록 구성된 전압 검출기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극에 제 1 전압 파형을 제공하고 상기 제 2 전극에 제 2 전압 파형을 제공하도록 구성될 수 있으며, 상기 제 2 전압 파형은 상기 제 1 전압 파형에 대한 위상 지연을 가질 수 있고, 상기 렌즈 센서는 샘플링 커패시터, 상기 제 2 전극으로 전달된 전류를 미러링하고 상기 미러링된 전류를 상기 샘플링 커패시터로 보내도록 구성된 전류 미러, 및 상기 샘플링 커패시터에 대한 전압 값을 판독하도록 구성된 전압 검출기를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이의 커패시턴스를 나타내는 전압 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성될 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 액체 렌즈의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성될 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 액체 렌즈의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서 및 가열 요소를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 가열 요소를 사용하여 상기 액체 렌즈에 열을 가하도록 구성될 수 있다. 제어기는 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 위상 지연을 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 렌즈 센서는 상기 전류 미러와 상기 샘플링 커패시터 사이에서 샘플 스위치를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 폐쇄 상태 및 개방 상태를 가진 방전 스위치를 포함할 수 있고, 상기 폐쇄 상태는 상기 샘플링 커패시터를 방전시키기 위해 상기 샘플링 커패시터를 접지에 결합시킬 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 과구동할 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체로부터 절연되고 상기 액체 렌즈에서 상기 제 1 전극과는 상이한 위치에 위치되는 부가 전극을 포함할 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 제 2 전극과 상기 부가 전극 사이에 부가적인 전압 차이를 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 상기 제 1 유체와 상기 부가 전극 사이의 커패시턴스 및/또는 상기 부가 전극에서의 유체 계면 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 부가 렌즈 센서를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈 시스템은 상기 액체 렌즈의 4 개의 해당 사분면들에 배치된 4 개의 전극들을 포함할 수 있다. 상기 4 개의 전극들은 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체로부터 절연될 수 있다.
여기에 개시된 일부 실시예들은 가변 초점 렌즈를 동작시키는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 타겟 초점 파라미터들을 수신하는 단계, 상기 타겟 초점 파라미터들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 전압 신호에 대한 제 1 값을 결정하는 단계, 상기 전압 신호를 발생시키는 단계, 상기 전압 신호를 가변 초점 렌즈의 전극에 전달하는 단계, 전류 미러를 사용하여 상기 전압의 전류를 미러링하는 단계, 상기 미러링된 전류를 전하 센서에 전달하는 단계, 상기 전하 센서로부터 제어기로 판독치를 제공하는 단계, 및 상기 제어기를 사용하여, 상기 전하 센서로부터의 판독치를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 정정된 전압 신호 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미러링된 전류를 전하 센서에 전달하는 단계는 샘플링 커패시터의 방전을 중단하기 위해 방전 스위치를 개방하고 상기 전류 미러를 상기 샘플링 커패시터에 결합시키기 위해 샘플 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가변 초점 렌즈는 제 1 유체 및 제 2 유체를 함유한 챔버를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연될 수 있다. 제 2 전극은 상기 제 1 유체와 전기 도통할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 회로부를 포함할 수 있고, 상기 회로부는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 공급하도록 구성된 신호 발생기, 및 상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서를 가진다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 제 1 유체 및 제 2 유체를 함유한 챔버를 포함하는 액체 렌즈에 관련될 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 가질 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 센서는 상기 액체 렌즈 내의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 액체 렌즈는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압을 조정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 상기 액체 렌즈에 내장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 액체 렌즈는 상기 액체 렌즈에 열을 가하도록 구성된 가열 요소를 포함할 수 있다. 상기 가열기는 상기 액체 렌즈에 내장될 수 있다. 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 열을 가하기 위해 상기 가열 요소를 동작시키도록 구성될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 교정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 제 1 전압을 액체 렌즈에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 물질, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 제 1 전압을 인가함은 상기 유체 계면을 제 1 위치로 위치시킬 수 있다. 상기 방법은 상기 유체 계면의 제 1 위치를 나타내는 제 1 값을 결정하는 단계 및 상기 유체 계면을 제 2 위치로 위치시키기 위해 상기 액체 렌즈에 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압과는 상이할 수 있다. 상기 방법은 상기 유체 계면의 제 2 위치를 나타내는 제 2 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 2 값은 상기 제 1 값과는 상이할 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 1 값, 상기 제 2 전압, 및 상기 제 2 값을 기반으로 하여 기울기를 결정하는 단계 및 상기 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 값은, 상기 제 1 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 제 1 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 상기 제 2 값은, 상기 제 2 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 제 2 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 상기 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계는 하나 이상의 룩업 테이블 값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 교정 파라미터는 게인 값을 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 3 전압을 상기 액체 렌즈에 인가하는 단계 및 상기 제 3 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때, 상기 유체 계면의 제 3 위치를 나타내는 제 3 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 1 값, 상기 제 2 전압, 상기 제 2 값, 상기 제 3 전압, 및 상기 제 3 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 오프셋 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 오프셋 값과 상기 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제 1 전압, 상기 제 2 전압 및 상기 제 3 전압을 가진 제 1 축, 및 상기 제 1 값, 상기 제 2 값 및 상기 제 3 값을 가진 제 2 축을 갖는 플롯 (plot) 상의 변환 점과 연관된 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 변환 점은 제 1 선형 플롯 선과 제 2 선형 플롯 선 사이의 교차점에 있을 수 있다. 상기 제 1 선형 플롯 선은 상기 제 1 전압 및 상기 제 1 값을 나타내는 제 1 점을 통해, 그리고 상기 제 2 전압 및 상기 제 2 값을 나타내는 제 2 점을 통해 연장될 수 있다. 상기 제 2 선형 플롯 선은 상기 제 1 축과 평행하고 상기 제 3 전압 및 상기 제 3 값을 나타내는 제 3 점을 통해 연장될 수 있다. 상기 방법은, 상기 액체 렌즈에 인가된 전압을 변화시키고, 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 커패시턴스를 나타내는 값들을 모니터링하며, 그리고 상기 커패시턴스를 나타내는 값들이 실질적으로 동일한 값들과 실질적으로 선형으로 변화하는 값들 사이에서 변환되는 전압 값을 식별함으로써, 변환 점과 연관된 전압 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 변환 점에 대한 전압 값을, 상기 액체 렌즈의 유체 계면에 대한 나머지 상태와 연관시키도록, 교정 파라미터를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 액체 렌즈에 부가 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 부가 전압은, 상기 부가 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에 실질적으로 포화된 커패시턴스를 제공하기에 충분히 클 수 있다. 상기 방법은 상기 제 3 전압이 상기 액체 렌즈에 인가될 때 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에 실질적으로 포화된 커패시턴스가 존재함을 나타내는 부가적인 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 값 및 상기 제 2 값 중 적어도 하나는 센서 회로부에 의해 출력된 센서 전압 값을 포함할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 교정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 액체 렌즈의 유체 계면을 복수의 위치들에 위치시키기 위해 복수의 전압들을 인가하는 단계, 상기 액체 렌즈의 유체 계면의 복수의 위치들을 나타내는 복수의 값들을, 렌즈 센서를 사용하여 결정하는 단계, 및 상기 복수의 전압들과 상기 복수의 값들 사이의 수학적 관계를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 대한 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계는 룩업 테이블에 대한 값들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 교정 파라미터를 설정하는 단계는 전달 함수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 센서는 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이에서 커패시턴스를 나타내는 전압 값들을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 상기 복수의 전압들 및 상기 복수의 값들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 기울기 및 오프셋을 결정하는 단계, 및 상기 기울기 및 상기 오프셋을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 교정 파라미터를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 물질, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 복수의 제 1 전극들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제 1 전극들은 상기 액체 렌즈에서 해당 복수의 위치들에 배치될 수 있다. 상기 전압은 직류 (DC) 전압 또는 교류 (AC) 실효치 (RMS) 전압일 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은, 액체 렌즈 시스템이 여기에 개시된 방법들 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 컴퓨터-판독 가능 명령어들을 가진 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 저장부에 관련될 수 있다. 액체 렌즈 시스템은 여기에 개시된 교정 방법들 중 어느 하나를 수행함으로써, 액체 렌즈 및 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 액체 렌즈 시스템을 동작시키며, 상기 액체 렌즈 시스템의 초기화 시, 상기 액체 렌즈 시스템의 시동 시, 설정 변경 시, 사용자 명령 시 및/또는 주기적으로 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는, 상기 액체 렌즈 시스템들을 동작시키기 위해 별도의 제어기들과 함께 사용될 액체 렌즈들을 교정하도록 구성된 전용 교정 시스템의 일부로서, 상기 액체 렌즈를 교정하도록 구성될 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템을 교정하는 방법에 관련될 수 있다. 상기 방법은 복수의 테스트 전압들을 액체 렌즈에 인가하는 단계, 상기 복수의 테스트 전압들로 상기 액체 렌즈의 하나 이상의 속성을 측정하는 단계, 상기 측정된 하나 이상의 속성을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 결정하는 단계 및 상기 액체 렌즈의 결정된 동작 전압 범위를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 제어기에 대한 동작 전압 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 상기 액체 렌즈는 제 1 전극, 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 상기 제 1 전극을 절연시키는 절연 층, 및 상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극을 가질 수 있다. 상기 액체 렌즈는 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위는 상기 절연 층의 두께를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 절연 층은 파릴렌 물질을 포함할 수 있다. 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위는 사전-설정된 범위들의 세트로부터 선택될 수 있다. 상기 방법은 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위에 대응하도록 상기 제어기의 전체 제어 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 전압에서의 변화는 액체 렌즈 내의 액체와 전극 사이의 커패시턴스에 실질적으로 선형 변화를 야기할 수 있다. 상기 전압은 상기 동작 전압 범위 내에 있을 수 있고, 상기 전압은 상기 전극에 인가될 수 있다. 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위를 설정하는 단계는 게인 값을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제어기에 대한 동작 전압 범위를 설정하는 단계는 전압 오프셋을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 고정된 수의 비트들을 포함한 디지털 제어 신호를 만들어 내도록 구성될 수 있으며, 그리고 상기 비트들의 전체 범위의 조합들은 전압 발생기가 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위 내의 전압들을 발생하도록 할 수 있다. 상기 테스트 전압들은 교류 실효치 전압들일 수 있다. 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위는, 예컨대 상기 액체 렌즈가 광학 파워를 가지지 않는 제로 크로싱 점에서 커패시턴스 응답을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위는 상승 점, 선형 영역의 시작 및/또는 상기 상승 점과 상기 선형 영역의 시작 사이의 변환 점 중 적어도 하나를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 상기 복수의 테스트 전압들은 상기 액체 렌즈 내의 상이한 위치들에 있는 복수의 전극들에 전달된 복수의 차동 전압 신호들을 포함한다. 상기 액체 렌즈의 동작 범위는 제 1 전압으로부터 제 2 전압까지 결정될 수 있다. 상기 방법은 상기 제어기에 대한 동작 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제어기에 대한 동작 범위를 설정하는 단계는 상기 제어기로부터의 모든 제어 신호들이 상기 제 1 전압으로부터 상기 제 2 전압까지의 범위의 전압들을 만들어 내도록 할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈를 전기적으로 조정하는 시스템에 관련될 수 있다. 상기 시스템은 제어 값들, 게인 값 및 오프셋 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 전압 신호들을 발생시키도록 구성된 전압 발생기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 테스트 전압들이 전극에 인가된 결과로 인해 액체 렌즈의 전극 상의 전하량의 표시들의 분석을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 결정된 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 게인 및 오프셋 값을 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 시스템은 상기 복수의 제어 값들과 상기 액체 렌즈의 동작 전압 범위 내의 복수의 전압들 사이의 관계들을 나타내는 정보를 저장하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 상기 전압 발생기의 게인 및 오프셋은, 상기 전압 발생기에 의해 출력된 전압들의 범위가 상기 액체 렌즈로 하여금 상기 동작 전압 범위 내에서 동작하게 하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 신호의 해상도는 사용자 인터페이스를 통해 상기 액체 렌즈에 대해 선택될 수 있는 초점 거리들의 범위 사이에서 분할된다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 이미징 센서를 포함할 수 있는 액체 렌즈 카메라 시스템에 관련될 수 있다. 상기 카메라 시스템은 제 1 이미지 셋팅을 가진 이미지들을 만들어 내기 위해, 그리고 제 2 이미지 셋팅을 가진 이미지들을 만들어 내기 위해 상기 이미징 센서를 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 이미지 셋팅은 상기 제 1 이미지 셋팅보다 낮은 이미지 품질을 가질 수 있다. 상기 시스템은, 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 가진 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연될 수 있고, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 유체와 전기 도통할 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 펄스 폭 변조 (PWM)를 사용하여 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압들을 인가하도록 구성된 신호 발생기를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 1 표시를 수신하고, 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 액체 렌즈에 제 1 PWM 스위칭 주파수를 인가하고, 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 2 표시를 수신하며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 액체 렌즈에 제 2 PWM 스위칭 주파수를 인가하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수는 상기 제 1 PWM 스위칭 주파수보다 느릴 수 있다.
상기 제 1 이미지 셋팅은 제 1 해상도를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅은 상기 제 1 해상도보다 낮은 제 2 해상도를 포함할 수 있다. 상기 제 1 이미지 셋팅은 활성화된 광학식 손떨림 보정을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 제 2 셋팅은 비활성화된 광학식 손떨림 보정을 포함할 수 있다. 상기 제 1 PWM 스위칭 주파수는 5 kHz 내지 50 kHz일 수 있다. 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수는 0.5 kHz 내지 5 kHz일 수 있다. 상기 제어기는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 제 1 슬루 레이트를 적용하며, 그리고 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 위해 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 제 2 슬루 레이트를 적용하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 슬루 레이트는 상기 제 1 슬루 레이트보다 낮을 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 이동 전자 디바이스에 관련될 수 있고, 상기 이동 전자 디바이스는 액체 렌즈 카메라 시스템, 및 예컨대 상기 액체 렌즈 카메라 시스템에 전원을 공급하는 것을 포함하여 상기 이동 전자 디바이스에 전원을 공급하도록 구성된 배터리를 포함할 수 있다. 상기 이동 전자 디바이스는 저 전력 소비 모드의 동작을 가질 수 있다. 상기 제어기는 상기 이동 전자 디바이스가 저 전력 소비 모드에 있을 때 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 제 2 표시를 수신할 수 있다. 상기 이동 전자 디바이스는 휴대폰일 수 있다. 상기 이동 전자 디바이스는 상기 제 1 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈 카메라 시스템을 사용하는 제 1 애플리케이션을 운영하도록 구성될 수 있다. 상기 모듈 전자 디바이스는 상기 제 2 이미지 셋팅을 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈 카메라 시스템을 사용하는 제 2 애플리케이션을 운영하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 상기 제 1 애플리케이션를 위해 상기 제 1 PWM 스위칭 주파수를 인가하고, 상기 제 2 애플리케이션를 위해 상기 제 2 PWM 스위칭 주파수를 인가할 수 있다.
여기에 개시된 다양한 실시예들은 액체 렌즈 시스템에 관련될 수 있고, 상기 액체 렌즈 시스템은 액체 렌즈, 상기 액체 렌즈에 반송 주파수로 전압 펄스들을 인가하도록 구성된 신호 발생기, 및 이미지 파라미터 또는 디바이스 파라미터를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
상기 액체 렌즈는 챔버, 상기 챔버에 함유된 제 1 유체, 및 상기 챔버에 함유된 제 2 유체를 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능할 수 있다. 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연될 수 있다. 제 2 전극은 상기 제 1 유체와 전기 도통할 수 있다. 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압들을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 액체 렌즈에 전압들을 인가하기 위해 펄스 폭 변조 (PWM)을 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 제 1 이미지 파라미터의 제 1 표시를 수신하고, 상기 제 1 이미지 파라미터를 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈에 제 1 반송 주파수를 인가하고, 제 2 이미지 파라미터의 제 2 표시를 수신하고, 상기 제 2 이미지 파라미터를 가진 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위해 상기 액체 렌즈에, 상기 제 1 반송 주파수와는 상이한 제 2 반송 주파수를 인가하도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 반송 주파수는 상기 제 1 반송 주파수보다 낮을 수 있다. 상기 제 2 이미지 파라미터는 상기 제 1 이미지 파라미터보다 낮은 품질 이미지 셋팅을 가질 수 있다. 상기 제어기는 이미지 품질 셋팅을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 이미지 해상도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 비디오 또는 스틸 이미지의 표시를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 프리뷰 이미지 또는 캡처된 이미지의 표시를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 광학식 손떨림 보정이 활성화 또는 비활성화되는 여부를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 이미지를 요청하는데 사용된 애플리케이션의 표시를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 배터리 용량을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 저 전력 소비 모드가 활성화 또는 비활성화되는 여부를 적어도 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 외부 파워 서플라이가 전원을 공급하고 있는 여부를 적어도 기반으로 하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들의 반송 주파수를 변화시키도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 상기 신호 발생기를 사용하여 상기 액체 렌즈에 인가된 전압 펄스들에 대한 슬루 레이트를 변화시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보다 빠른 슬루 레이트는 보다 빠른 반송 주파수에 적용될 수 있고, 보다 느린 슬루 레이트는 보다 느린 반송 주파수에 적용될 수 있다. 상기 슬루 레이트 및 상기 반송 주파수는 독립적으로 제어될 수 있다.
카메라 모듈은 하나 이상의 고정 렌즈, 및 이미징 센서, 및 여기에 개시된 바와 같은 액체 렌즈 시스템을 포함할 수 있다. 이동 전자 디바이스는 여기에 개시된 액체 렌즈 시스템들을 포함할 수 있다. 휴대폰은 여기에 개시된 액체 렌즈 시스템들을 포함할 수 있다.
소정의 실시예들은 다음의 도면들을 참조하여 상세하게 논의될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 특징을 지칭한다. 이들 도면은 예시적인 목적으로 제공되며, 실시예들은 도면들에 도시된 특정 구현들로 제한되지 않는다.
도 1a는 제 1 상태로 도시된 액체 렌즈의 예시 실시예의 단면도이다.
도 1b는 전압이 액체 렌즈에 인가된 제 2 상태에 있는 액체 렌즈의 예시 실시예의 단면도이다.
도 2a는 액체 렌즈의 예시 실시예의 평면도이다.
도 2b는 액체 렌즈의 예시 실시예의 2 개의 전극들을 통해 취해진 단면도이다.
도 3a는 렌즈 피드백 및 제어에 대한 시스템의 예시 실시예의 블록 다이어그램들이다.
도 3b는 렌즈 피드백 및 제어에 대한 시스템의 예시 실시예의 블록 다이어그램들이다.
도 4a는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 예시 실시예를 도시한다.
도 4b는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 또 다른 예시 실시예를 도시한다.
도 5는 피드백 및 제어 시스템에서 신호들의 예시 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 6은 렌즈의 초점 파라미터들을 제어하기 위한 예시 방법을 도시한다.
도 7은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정치들의 그래프를 도시한다.
도 8은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정치들의 또 다른 그래프를 도시한다.
도 9는 액체 렌즈를 구동하기 위해 사용된 입력 DC 전압 및 측정된 커패시턴스의 예시 관계의 그래프를 도시한다.
도 10a는 액체 렌즈를 교정하기 위한 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10b는 액체 렌즈를 교정하기 위한 또 다른 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11a는 다양한 인가 전압들 (X-축)에 있는 액체 렌즈 (Y-축)에서의 유체 계면 위치를 나타내는 값들을 도시한 예시 그래프를 도시한다.
도 11b는 액체 렌즈를 구동하기 위해 사용된 입력 전압에 대한 응답으로서, (예를 들어, 결정된 커패시턴스를 사용하여) 유체 계면의 위치들을 나타내는 값들의 예시 그래프를 도시한다.
도 12a는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12b는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 또 다른 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 13a는 가변 초점 렌즈의 교정에 관한 예시 시스템을 도시한다.
도 13b는 가변 초점 렌즈의 교정에 관한 또 다른 예시 시스템을 도시한다.
도 14는 액체 렌즈를 가진 카메라 시스템을 포함한 이동 전자 디바이스의 예시 실시예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 15는 상이한 품질 레벨들의 이미지들을 만들어 내는 예시 방법의 흐름도이다.
도 16은 하나 이상의 이미지를 만들어 내는 예시 방법의 흐름도이다.
도 17은 예시 이미지 파라미터들, 디바이스 파라미터들, 및 액체 렌즈와 같은 PWM 주파수를 결정하기 위해 사용될 수 있는 다른 고려 사항들을 도시한다.
도 18a는 제 1 PWM 주파수 및 제 1 슬루 레이트를 가진 PWM 신호를 도시한다.
도 18b는 제 2 PWM 주파수 및 제 2 슬루 레이트를 가진 PWM 신호를 도시한다.
도 1a는 제 1 상태로 도시된 액체 렌즈의 예시 실시예의 단면도이다.
도 1b는 전압이 액체 렌즈에 인가된 제 2 상태에 있는 액체 렌즈의 예시 실시예의 단면도이다.
도 2a는 액체 렌즈의 예시 실시예의 평면도이다.
도 2b는 액체 렌즈의 예시 실시예의 2 개의 전극들을 통해 취해진 단면도이다.
도 3a는 렌즈 피드백 및 제어에 대한 시스템의 예시 실시예의 블록 다이어그램들이다.
도 3b는 렌즈 피드백 및 제어에 대한 시스템의 예시 실시예의 블록 다이어그램들이다.
도 4a는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 예시 실시예를 도시한다.
도 4b는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 또 다른 예시 실시예를 도시한다.
도 5는 피드백 및 제어 시스템에서 신호들의 예시 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 6은 렌즈의 초점 파라미터들을 제어하기 위한 예시 방법을 도시한다.
도 7은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정치들의 그래프를 도시한다.
도 8은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정치들의 또 다른 그래프를 도시한다.
도 9는 액체 렌즈를 구동하기 위해 사용된 입력 DC 전압 및 측정된 커패시턴스의 예시 관계의 그래프를 도시한다.
도 10a는 액체 렌즈를 교정하기 위한 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10b는 액체 렌즈를 교정하기 위한 또 다른 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11a는 다양한 인가 전압들 (X-축)에 있는 액체 렌즈 (Y-축)에서의 유체 계면 위치를 나타내는 값들을 도시한 예시 그래프를 도시한다.
도 11b는 액체 렌즈를 구동하기 위해 사용된 입력 전압에 대한 응답으로서, (예를 들어, 결정된 커패시턴스를 사용하여) 유체 계면의 위치들을 나타내는 값들의 예시 그래프를 도시한다.
도 12a는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12b는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 또 다른 예시 방법의 흐름도를 도시한다.
도 13a는 가변 초점 렌즈의 교정에 관한 예시 시스템을 도시한다.
도 13b는 가변 초점 렌즈의 교정에 관한 또 다른 예시 시스템을 도시한다.
도 14는 액체 렌즈를 가진 카메라 시스템을 포함한 이동 전자 디바이스의 예시 실시예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 15는 상이한 품질 레벨들의 이미지들을 만들어 내는 예시 방법의 흐름도이다.
도 16은 하나 이상의 이미지를 만들어 내는 예시 방법의 흐름도이다.
도 17은 예시 이미지 파라미터들, 디바이스 파라미터들, 및 액체 렌즈와 같은 PWM 주파수를 결정하기 위해 사용될 수 있는 다른 고려 사항들을 도시한다.
도 18a는 제 1 PWM 주파수 및 제 1 슬루 레이트를 가진 PWM 신호를 도시한다.
도 18b는 제 2 PWM 주파수 및 제 2 슬루 레이트를 가진 PWM 신호를 도시한다.
액체 렌즈 시스템
도 1a는 액체 렌즈 (10)의 예시 실시예의 단면도이다. 도 1a의 액체 렌즈 (10), 나아가 여기에 개시된 다른 액체 렌즈들은 '174 특허에 개시된 액체 렌즈들과 동일하거나 유사한 특징들을 가질 수 있고, 그리고 '174 특허에 개시된 것과 유사한 기술들을 사용하여 만들어질 수 있다. 액체 렌즈 (10)는 유체 계면 (15)을 형성하는 제 1 유체 (14) 및 제 2 유체 (16)와 같은 적어도 두 개의 혼합 불가능한 유체들 (예를 들어, 액체들)을 함유하는 캐비티 (12)를 가질 수 있다. 제 1 유체 (14)는 전기 전도성이고 제 2 유체 (16)는 전기적으로 절연될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 유체 (14)는 수용액과 같은 극성 유체 일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 유체 (16)는 오일일 수 있다. 제 1 유체 (14)는 제 2 유체 (16)보다 높은 유전 상수를 가질 수 있다. 투명 판을 포함할 수 있는 하부 창 (18)은 캐비티 (12) 아래에 있을 수 있고, 그리고 투명 판을 포함할 수 있는 상부 창 (20)은 캐비티 (12) 위에 있을 수 있다. 적어도 하나의 제 1 전극 (22)은 절연 물질 (24)에 의해 캐비티 (12) 내의 유체 (14 및 16)로부터 절연될 수 있다. 제 2 전극 (26)은 제 1 유체 (14)와 접촉할 수 있다.
유체들 (14 및 16) 사이의 유체 계면 (15)의 형상을 제어하기 위해, 그 예로 액체 렌즈 (10)의 초점 거리를 변화시키기 위해, 전극들 (22 및 26) 사이에는 전압이 인가될 수 있다. 도 1a는 전극들 (22 및 26) 사이에 어떠한 전압도 인가되지 않는 제 1 상태의 액체 렌즈 (10)를 도시하며, 그리고 도 1b는 전극들 (22 및 26) 사이에 전압이 인가되는 제 2 상태에서의 액체 렌즈 (10)를 도시한다. 챔버 (12)는 소수성 물질로 만들어진 하나 이상의 측벽들을 가질 수 있다. 예를 들어, 절연 물질 (24)은 파릴렌 (parylene)일 수 있으며, 이는 절연성 및 소수성일 수 있다. 어떠한 전압도 인가되지 않을 때, 측벽들 상의 소수성 물질은 제 1 유체 (14) (예를 들어, 수용액)를 밀어낼 수 있어서 제 2 유체 (16) (예를 들어, 오일)는 도 1a에 도시된 유체 계면 (15) 형상을 만들어 내기 위해 측벽들의 비교적 큰 영역을 덮을 수 있다. 제 2 전극 (26)을 통한 제 1 유체 (14)와 제 1 전극 (22) 사이에 전압이 인가될 때, 제 1 유체 (14)는 제 1 전극 (22)으로 끌어 당겨질 수 있고, 이는 유체 계면 (15)의 위치를 측벽 아래로 구동할 수 있어, 더 많은 측벽이 제 1 유체 (14)와 접촉하고 있다. 유체 계면 (15)은 전극들 (22 및 26) 사이에 상이한 전압량을 인가함으로써 다양한 상이한 위치로 구동될 수 있다.
전압이 인가될 때, 제 1 전극 (22) 및 제 1 유체 (14)는 커패시터를 형성할 수 있고 (예를 들어, 평행판 커패시터와 유사하며, 이 경우 제 1 유체 (14)는 평행판들 중 하나로 동작함), 커패시턴스는 제 1 유체 (14)가 측벽의 더 많은 영역을 덮기 때문에 (예를 들어, 더 큰 평행판을 효과적으로 형성함) 증가될 수 있다. 따라서, 측벽 상의 유체 계면 (15)의 위치는 제 1 전극 (22)과 제 1 유체 (14) 사이의 커패시턴스를 나타내는 측정치로부터 결정될 수 있다. 전극 (22 및 26) 사이에 인가된 전압은 유체 계면을 위치 (예를 들어, 카메라 시스템에 의해 지정된 초점 거리를 제공하도록 구성된 위치)에 위치시키기 위해 커패시턴스를 나타내는 측정치를 기반으로 하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 카메라 시스템은 액체 렌즈 (10)를 특정 초점 거리로 설정하는 명령을 제공할 수 있고, 전압은 액체 렌즈 (10)에 인가될 수 있다. 제 1 전극 (22)과 제 1 유체 (14) 사이의 커패시턴스를 나타내는 측정치가 취해질 수 있다. 측정치가, 커패시턴스가 특정 초점 거리에 대응하는 값 아래에 있음을 나타내는 경우, 시스템은 인가된 전압을 증가시킬 수 있다. 측정치가, 커패시턴스가 특정 초점 거리에 대응하는 값 위에 있음을 나타내는 경우, 시스템은 인가된 전압을 감소시킬 수 있다. 시스템은 특정 초점 거리를 제공하는 위치에서 유체 계면 (15)을 유지하기 위해 전압에 대한 반복적인 측정들 및 조정들을 수행할 수 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들은 제 1 전극 (22)과 제 1 유체 (14) 사이의 커패시턴스를 나타내는 측정치들을 취하는 측정 시스템들, 및 측정치들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 액체 렌즈에 대한 신호들을 조정하는 피드백 제어 시스템들에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 제 1 전극 (22)과 제 1 유체 (14) 사이의 커패시턴스는 예컨대 여기에에서 논의된 바와 같이, 제 1 전극 (22)으로 전달되는 전하량을 기반으로 하여 간접적으로 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극 (22)과 제 1 유체 (14) 사이의 커패시턴스는 온도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 절연 물질 (24) (예를 들어, 파릴렌)의 유전 상수는 온도가 변함에 따라 변할 수 있으며, 이는 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 렌즈 (10)는 액체 렌즈 (10) 내의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서 (32)를 포함할 수 있다. 시스템은 커패시턴스와 관련된 측정치를 기반으로 하여 액체 렌즈 (10)에 대한 신호를 조정할 때 측정된 온도를 처리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 센서 (32)는 액체 렌즈 (10)에 내장될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서 (32)는 액체 렌즈 구조물의 2 개 층들 사이에 배치될 수 있다. 전도성 리드는 예컨대 온도 센서로부터 신호들을 제공 및/또는 수신하기 위해 온도 센서 (32)의 내장된 위치로부터 액체 렌즈 (10)의 주변으로 연장될 수 있다. 온도 센서 (32)는 써머커플, 저항 온도 디바이스 (RTD), 서미스터, 적외선 센서, 바이메탈 디바이스, 온도계, 상태 변화 센서, 반도체-기반 센서 (예를 들어, 실리콘 다이오드), 또는 또 다른 유형의 온도 감지 디바이스를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 액체 렌즈 (10)는 액체 렌즈 (10)에서의 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있는 가열 요소 (34)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈 (10)는 임계 온도 (예를 들어, 동결) 아래로 급격히 감소하는 응답 속도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 요소 (34)는 액체 렌즈 (10)에 내장될 수 있다. 예를 들어, 가열 요소 (34)는 액체 렌즈 구조물의 2 개 층들 사이에 배치될 수있다. 전도성 리드는 예컨대 가열 요소 (34)로부터 신호들을 제공 및/또는 수신하기 위해 가열 요소 (34)의 내장된 위치로부터 액체 렌즈 (10)의 주변으로 연장될 수 있다. 가열 요소 (34)는 저항성 히터, 용량성 히터, 유도성 히터, 대류성 히터 또는 또 다른 유형의 히터를 포함할 수 있다. 시스템은 온도 센서 (32)로부터 수신된 신호들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 가열 요소 (34)를 동작시킬 수 있다. 시스템은 온도를 측정하고, 온도가 임계 값 미만인 경우에는 가열 요소 (34)를 사용하여 액체 렌즈를 데울 수 있다. 시스템은 온도 센서 (32) 및 가열 요소 (34)를 사용하여 온도를 제어하기 위해 피드백 제어를 사용할 수 있다.
도 2a는 액체 렌즈 (10)의 예시 실시예의 평면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 제 1 전극 (22)은 액체 렌즈 (10) 상의 다수의 위치에 위치된 다수의 전극 (22)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈 (10)는 4 개의 전극 (22a, 22b, 22c, 및 22d)을 가질 수 있고, 이들은 액체 렌즈 (10)의 4 사분면에 위치될 수있다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 제 1 전극 (22)은 다양한 수의 전극들 (예를 들어, 1 개의 전극, 2 개의 전극들, 4 개의 전극들, 6 개의 전극들, 8 개의 전극들, 12 개의 전극들, 16 개의 전극들 등)을 포함 할 수 있다. 전극들 (22a-d)은 독립적으로 구동될 수 있고 (예를 들어, 동일하거나 상이한 전압이 인가됨), 액체 렌즈 (10)의 상이한 사분면 상의 상이한 위치에 유체 계면 (15)을 위치시키는데 사용될 수 있다. 도 2b는 전극들 (22a 및 22d)을 통해 취한 단면도를 도시한다. 전극 (22d)보다 전극 (22a)에 더 많은 전압이 인가되는 경우, 유체 계면 (15)은 전극 (22a)의 사분면에서 측벽 아래로 더 끌어 당겨질 수 있고, 이는 유체 계면 (15)의 광학 축 (30)이 액체 렌즈 (10)의 길이 방향 축 (28)에 대해 경사지도록 할 수 있다. 이러한 경사는 광학식 손떨림 보정 (optical image stabilization), 축-외 초점 (off-axis focusing) 등을 제공하기 위해 카메라 시스템에 의해 사용될 수 있다. 어떤 경우에는 액체 렌즈 (10)에 가해지는 힘을 보상하기 위해 전극들 (22a-d)에는 상이한 전압들이 인가될 수 있어서, 액체 렌즈 (10)는 축-상 초점 (on-axis focusing)을 유지한다. 액체 렌즈 (10)는 전극들 각각에 대응하는 온도 센서 (32a 및 32d)를 가질 수 있거나, 또는 액체 렌즈 (10)용 단일 온도 센서가 사용될 수 있다.
예시 피드백 및 제어 시스템들
도 3a 및 도 3b는 렌즈 피드백 및 제어에 대한 시스템들의 예시 블록 다이어그램들 (300, 350)을 도시한다. 도 3a 및/또는 도 3b는 카메라 입력/출력 ("I/O") 제어부들 (301), 셋팅 및 피드백 제어기 (303), 타이밍 제어기 (305), 신호 발생기 (307), 증폭기 (309), 및 렌즈 (311) 예컨대 액체 렌즈, 전하 센서 (313), 다른 센서들 (317), 및 전류 미러 (319)를 포함할 수 있다. 셋팅 및 피드백 제어기 (303) 및 타이밍 제어기 (305)와 같은 제어 시스템의 일부 부분들 마이크로프로세서 (315)에서 구현될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 카메라 I/O 제어부들 (301)은 렌즈 (311)에 대한 초점 거리와 같은 초점 파라미터들을 표시 또는 설정하고/하거나, 렌즈 (311)에 대한 초점 방향을 설정하는데 사용될 수 있다. 이는, 사용자가 이미징 타겟까지의 거리를 증가 또는 감소시켜 카메라의 줌 등을 변화시킬 때 일어날 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라는 (예를 들어, 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이) 렌즈 (311)의 초점 방향이 렌즈 (311)의 길이 방향 축에 대해 각도를 이룬 축-외 초점을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학식 손떨림 보정 시스템은 예컨대 렌즈 (311)의 초점 방향을 조정함으로써 진동들을 보상하기 위해 초점 파라미터들을 제공할 수 있다. 이해하여야 하는 바와 같이, 초점 파라미터들을 조정함은 초점 거리 및/또는 초점 방향을 조정함을 포함할 수 있다. 카메라 I/O 제어부들 (301)은 타겟 초점 거리 또는 다른 초점 파라미터들을 나타내는 신호를 셋팅 및 피드백 제어기 (303)로 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라는 자동초점, 줌, 또는 일부 다른 시스템 또는 이벤트를 기반으로 하여 타겟 초점 파라미터 신호를 전송할 수 있다.
셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 타겟 초점 파라미터들 (예를 들어, 초점 거리)를 달성하기 위해 렌즈 (311)를 조정하는 법을 결정할 수 있다. 이는, 예를 들어, 렌즈가 타겟 초점 거리를 제공하도록 하기 위해 렌즈에 인가되는 전압의 룩업 테이블을 참조함을 포함할 수 있다. 이는 부가적으로 또는 대안적으로 인가될 전압을 결정하기 위해 알고리즘 또는 식을 사용함을 포함할 수 있다. 셋팅 및 피드백 제어기는 또한 온도계, 자이로스코프, 레이저 또는 다른 거리 센서 등과 같은 다른 센서들 (317)에 의해 측정된 온도, 운동, 방향, 중력, 가속도, 거리 등과 같은 부가 변수들을 처리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 초점 파라미터가 임계 값을 초과하여 변화하는 경우, 제어기 (303)는 전압에서의 변화를 과구동할 수 있어서, 액체 렌즈 (311)의 유체 계면이 새로운 초점 파라미터에 대한 새로운 위치로 더 빠르게 이동할 수 있다. 예를 들어, 전압에서의 증가의 경우, 제어기 (303)는 새로운 초점 파라미터에 대한 위치에서 유체 계면을 유지하기 위해 사용될 전압 값보다 높은 전압을 초기에 선택할 수 있고, 그 후에 과구동 전압은 유체 계면이 새로운 위치에 접근함에 따라 감소될 수 있다. 전압에서의 감소의 경우, 제어기 (303)는 새로운 초점 파라미터에 대한 위치에서 유체 계면을 유지하기 위해 사용될 전압 값보다 낮은 전압을 초기에 선택할 수 있고, 과구동 전압은 유체 계면이 새로운 위치에 접근함에 따라 상승될 수 있다.
신호 발생기 (307)는 셋팅 및 피드백 제어기 (303)로부터 제어 신호들을 수신할 수 있고, 그리고 렌즈 (311)에 제공될 하나 이상의 전압 신호들을 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 프로세서 (예를 들어, 마이크로프로세서 (315))는 셋팅 및 피드백 제어기 (303) 및 신호 발생기 (307) 둘 다를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전압 신호들의 하나 이상의 속성들은 제어 신호를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 발생된다. 속성은 주파수, 위상, 전압 진폭, 펄스 폭, 형상 또는 RMS 전압을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 신호 발생기 (307)는 렌즈 (311)의 초점에 영향을 미치는 임의의 유형의 전압 신호를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호들은 렌즈 (311)의 전극들 인가될 수 있는 다수의 발진 전압 신호들을 포함할 수 있고, 발진 전압 신호들 사이의 위상 지연을 조정함은 렌즈 (311)에 인가된 실효치 (RMS) 전압 차를 변화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호들은 렌즈 (311) 상의 상이한 위치들에서 복수의 전극들로 전달되는 복수의 차동 전압 신호들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호는 제어 신호에 의해 영향을 받는 속성들로서 진폭 및/또는 펄스 폭을 가진 주기적 신호일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호는 제어 신호에 의해 영향을 받는 DC 전압을 가진 DC 신호일 수 있다. 여기에 개시된 다양한 실시예들이 액체 렌즈에 제공된 전압 신호들 사이의 위상 지연을 사용하는 펄스 폭 변조를 논의했지만, 다양한 다른 적합한 펄스 폭 변조 시스템이 사용될 수있다.
전압 신호는 렌즈 (311)에 인가될 수 있고, 여기에서 논의된 바와 같이, 렌즈 (311)의 초점 파라미터들 (예를 들어, 초점 거리 및/또는 초점 방향)에 영향을 줄 수 있다. 렌즈는 액체 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈 (311)는 렌즈 (311)에 전압을 인가함으로써 위치 가능한 유체 계면을 형성하는 복수의 혼합 불가능한 유체들 (예를 들어, 액체들)를 가질 수 있다.
렌즈 (311)에 제어된 전압 신호를 인가함에도 불구하고, 일부 경우에 렌즈 (311)는 지정된 초점 속성들을 달성하지 못할 수 있다. 약간의 에러가 있을 수 있다. 다수의 팩터들이 렌즈의 형상 및/또는 위치에 영향을 줄 수 있으며, 그리고 전압 신호를 발생시킬 때 일부 팩터들이 고려되지 않을 수 있다. 액체 렌즈의 움직임은 그 안의 유체들의 위치들에 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 구성요소 제조 및/또는 성능의 불완전성은 무시할 수 없는 영향들을 야기할 수 있다. 부가적으로, 렌즈 (311)의 초점 속성들은 전압 신호에 대한 렌즈 (311)의 응답 (예를 들어, 유체 계면의 형상 및/또는 위치)이 렌즈 (311)의 이전 상태를 기반으로 하여 상이할 수 있도록 히스테리시스에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백은 에러를 처리하고 렌즈 (311)를 (예를 들어, 유체 계면의 형상 및/또는 위치에 대해) 조정하기 위해 사용될 수 있다.
액체 렌즈 (311)에서 유체 계면의 형상 및/또는 위치를 직접 측정하는 것은 어려울 수 있다. 액체 렌즈들은 휴대성을 용이하게 하기 위해 매우 작게 설계될 수 있다 (예를 들어, 스마트 폰에서의 렌즈). 그러나, 렌즈의 형상 및/또는 위치는 렌즈 상의 구성요소들의 커패시턴스를 통해 간접적으로 결정될 수 있다. 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 전극은 액체 렌즈에서 제 1 유체에 근접 위치하여 절연될 수 있다. 전극 및 제 1 유체는 효과적으로 커패시터로서 작동할 수 있다. 전극에 인가된 전압으로부터의 전자기력에 응답하여 제 1 유체가 형상 및/또는 위치를 변경함에 따라, 제 1 유체에 의해 형성된 유효 커패시터 판 영역이 변한다. 그러므로, 유효 커패시터의 커패시턴스는 유체 계면의 형상 및/또는 위치를 나타낸다.
렌즈 센서 (313)는 렌즈의 커패시턴스를 나타내는 측정치를 수행하도록 구성될 수 있으며, 커패시턴스는 렌즈에서 유체 계면의 형상 및/또는 위치를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 렌즈 센서 (313)는 액체 렌즈의 유체 계면의 위치를 측정 (예를 들어, 직접 측정)할 수 있다. 렌즈 센서 (313)는 여기 일부 실시예들과 관련하여 논의된 바와 같이, 전하 센서 또는 다른 센서 유형일 수 있다. 렌즈 센서 (313)는 액체 렌즈 또는 액체 렌즈 시스템의 일체형 구성요소일 수 있다. 또는 렌즈 센서 (313)는 액체 렌즈 시스템 외부에 있는 외부 센서 구성요소들, 또는 일체형 및 외부 센서 구성요소들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 렌즈 센서 (313)는 렌즈 (311)의 전극으로 전달되는 전하량을 기반으로 하여 커패시턴스를 간접적으로 측정할 수 있다. 액체 렌즈 (311)에 형성된 유효 커패시터의 전극 상의 총 전하량은 다음에 의해 결정될 수 있다:
식 1
이 경우, Qtot는 총 전하량이고, Clens는 렌즈에서 전극 및 액체에 의해 형성된 유효 커패시터의 커패시턴스이며, 그리고 Vsignal은 전극에 인가된 전압 신호의 전압이다. Vsignal은 전압 신호의 전압이 일정하거나 제어 신호에 의해 설정될 때 알려진 양일 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 센서 (313)는 여기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 액체 렌즈 (311)의 전극에 인가된 총 전하를 기반으로 하여 신호를 발생시키는 전하 센서일 수 있다.
렌즈 센서 (313)는 Clens를 나타내는 신호를 피드백 제어기 (303)에 제공 할 수 있다. 피드백 제어기 (303)는 Clens를 나타내는 신호를 기반으로 하여, 액체 렌즈 (311) 내의 유체 계면이 렌즈 (311)로 하여금 지정된 초점 속성들을 가지게 하도록 (예를 들어, 이미징 타겟 상에 초점을 맞추게 하도록) 위치되는 여부를 결정할 수 있다. 피드백 제어기 (303)는 그 후에 임의의 피드백 조정들을 결정하고 그에 따라 신호 발생기 (307)가 전압 신호의 속성을 변경하여 렌즈 (311)가 초점 타겟 상에 더 근접하게 초점을 맞추도록 하는 제어 신호를 조정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 응답은 초기에 렌즈가 초점 타겟 상에 더 빠르게 초점을 맞추도록 하는 과구동 응답일 수 있다. 렌즈 (311)에 대한 신호를 과구동함은 액체 렌즈 내의 유체 계면이 액체 렌즈 (311) 내의 새로운 위치로 상당히 이동할 필요가 있도록 초점 파라미터가 변경될 때 특히 유리할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 예시 시스템 (350)은 시스템 (300)과 유사한 특징들을 포함할 수 있다. 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 카메라 I/O 제어부들 (301)로부터 타겟 초점 파라미터들 및/또는 다른 센서들 (317)로부터의 측정치들을 수신할 수 있다. 타겟 초점 파라미터들 및/또는 측정치를 기반으로 하여, 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 렌즈 (311)가 초점 파라미터들로 초점을 맞추도록 하기 위해, 렌즈 (311)의 전극들에 인가할 하나 이상의 전압들 (예를 들어, 차동 RMS 전압들)을 결정할 수 있다. 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 일반적인 제어 신호들을 타이밍 제어기 (305)에 제공할 수 있다. 타이밍 제어기 (305)는 다양한 서브시스템들에 다수의 타이밍 신호를 제공할 수 있다. 이는 (예를 들어, 여기에 논의된 바와 같이 샘플 및 방전 스위치들을 개폐하는) 전하 센서에 대한 샘플 및 방전 신호들을 포함할 수 있다. 이는 또한 신호 발생기 (307)로의 위상 이동 제어 신호들을 포함할 수 있다.
신호 발생기 (307)는 하나 이상의 전극 주기 신호 및 공통 주기 신호를 포함할 수 있는 전압 신호들 (예를 들어, 차동 전압 신호들)을 발생시킬 수 있다. 하나 이상의 전극 주기 신호들의 위상은 공통 주기 신호와 비교하여 위상 이동량만큼 이동될 수 있다. 위상 이동량은 위상 이동 제어 신호에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수 있다. 따라서, 렌즈 (311)에 인가된 하나 이상의 차동 전압 신호들은 해당하는 하나 이상의 전극들에 하나 이상의 RMS 전압들을 만들어 낼 수 있고, 하나 이상의 RMS 전압은 적어도 부분적으로 위상 이동 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
전압 신호는 하나 이상의 증폭기들 (309)에 의해 알려진 전압으로 증폭될 수 있다. 공통 주기 신호는 렌즈 (311) 상의 공통 노드에 제공될 수 있다. 공통 주기 전압 신호는 (예를 들어, 도 1a-2b의 전극 (26)을 통해) 액체 렌즈 (311)의 제 1 유체에 제공될 수 있다. 전극 주기 전압 신호들은 렌즈 (311)의 전극(들) (예를 들어, 도 1a-1b의 전극 (22) 또는 도 2a-2b의 전극 (22a-d))에 제공될 수 있다.
하나 이상의 전극 주기 신호들은 하나 이상의 전류 미러들 (319)을 통해 렌즈 (311)에 제공될 수 있다. 하나 이상의 전류 미러들 (319)은 하나 이상의 전극 주기 신호들의 전류의 미러를 하나 이상의 전하 센서들 (313)에 제공할 수 있다. 하나 이상의 전하 센서들 (313) 각각은 샘플링 커패시터를 포함할 수 있다. 타이밍 제어기 (305)로부터 샘플링 신호가 활성화되면, 샘플링 커패시터는 미러링된 전류를 수신할 수 있다. 전하 센서의 아날로그-디지털 변환기는 그 후에 샘플링 커패시터의 전압을 판독하고 셋팅 및 피드백 제어기 (303)에 출력 전압 판독을 제공할 수 있다. 타이밍 제어기 (305)로부터 방전 신호가 활성화되면, 샘플링 커패시터는 방전 될 수 있다.
샘플링 커패시터의 전압은 샘플링 커패시터 상의 전하량을 나타낼 수 있고, 샘플링 커패시터 상의 전하량은 Clens의 커패시턴스 (예를 들어, 도 1b와 관련하여 논의되는 바와 같이, 제 1 유체 (14)와 전극 (22) 사이의 커패시턴스)를 나타낼 수 있다. 다음 식으로 관계가 기술될 수 있다:
식 2
이 경우, Qtot는 샘플링 커패시터 상의 총 충전량이고, Csample은 샘플링 커패시터의 커패시턴스이며, 그리고 Vout은 샘플링 커패시터에 걸친 전압이다. 샘플링 커패시터는 알려진 Csample을 가질 수 있다. 동일한 미러링된 전류가 동일한 시간 동안 렌즈 (311) 내의 샘플링 커패시터 및 유효 커패시터 둘 다에 제공되기 때문에, 총 전하량은 렌즈 (311) 내의 샘플링 커패시터 및 유효 커패시터 둘 다가 된다. 식 1 및 2는 서로 동일하게 설정되어 해결될 수 있다.
식 3
식 4
따라서, 따라서, 출력 신호 (Vout)는 Csample 및 Vsignal이 알려져 있을 때 커패시턴스 (Clens)를 나타낸다.
셋팅 및 피드백 (303) 제어기는 Vout 또는 Clens를 사용하여 렌즈 (311)가 타겟 초점 파라미터들로 초점이 맞춰졌는지 또는 렌즈 (311)에 대한 조정이 필요한지를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, Vout을 사용하기 위해 더 적은 계산을 요구할 수 있으므로, 일부 실시예들에서 Clens에 대한 값의 계산은 생략될 수 있다. Vout은 초점 파라미터들 및/또는 다른 센서들 (317)로부터의 입력을 기반으로 하여 기대 값과 비교될 수 있다. 기대 값은 룩 업 테이블 또는 수식 또는 알고리즘으로부터 도출될 수 있다. Vout이 너무 높으면, 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 차동 전압 신호의 전압 (예를 들어, RMS 전압)을 감소시킬 수 있다. Vout이 너무 낮으면, 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는 차동 전압 신호의 전압 (예를 들어, RMS 전압)을 증가시킬 수 있다.
피드백 프로세스는 타겟 초점 파라미터들을 달성하고/하거나 렌즈가 중력에 대하여 배향을 변경할 때와 같이, 타겟 초점 파라미터들을 유지하기 위해 반복될 수 있다. 셋팅 및 피드백 제어기 (303)가 보정식 (corrective) 일반 제어 신호를 제공할 때, 보정식 일반 제어 신호는 예컨대 유체 계면을 보다 신속하게 새로운 위치로 이동시키기 위해, 초기에 과구동될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 디지털 및/또는 아날로그 회로부의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서 (315)는 타이밍 제어기 (305) 및/또는 셋팅 및 피드백 제어기 (303)로서 사용될 수 있거나, 또는 마이크로프로세서 (315)는 도 3에서 임의의 다른 시스템 기능을 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 신호 발생기 (307), 증폭기 (309), 전하 센서 (313), 또는 도 3의 임의의 다른 부분과 같은 시스템의 상이한 부분들은 아날로그 회로부 또는 혼합된 아날로그/디지털 회로부로 구현될 수 있다.
예시적인 개략 다이어그램
도 4a는 도 2a-2b의 액체 렌즈 (10)와 유사하거나 동일할 수 있는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 예시적인 개략 다이어그램 (400)을 도시한다. 개략 다이어그램 (400)은 도 3a 및 3b에 도시된 제어 시스템들의 일부의 예시 구현을 제공한다. 신호 발생기 (401)는 파형 발생기 (403) 및 4 개의 위상 이동기들 (411)을 포함할 수 있다. 개략 다이어그램은 또한 액체 렌즈의 공통 노드 (407)에 제공된 공통 전압 신호를 위한 증폭기 (405), 액체 렌즈 상의 각각의 전극 (417a-417d)에 제공된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 전극 전압 신호들을 위한 각각의 증폭기 (413), 각각의 전극 전압 신호를 위한 각각의 전류 미러 (415), 및 각각의 전류 미러에 결합된 각각의 전하 센서 (421)를 포함한다. 간략화를 위해 하나의 전하 센서 (421)만 도 4a에 도시되어 있지만, 시스템이 각각의 3 개의 부가 전류 미러 (415)로부터 전류를 수신하는 3 개의 부가 전하 센서들 (421)을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 전하 센서들 (421)은 샘플링 스위치 (416), 샘플링 커패시터 (418), 및 방전 스위치 (419)를 포함할 수 있다. 전하 센서 (421)는 버퍼 및 아날로그-디지털 변환기 ("ADC")를 포함할 수 있다. 트리거 라인 (423)은 트리거 신호 (예를 들어, 신호 발생기 (401)로부터 출력됨)를 제공할 수 있다.
신호 발생기 (401)는 파형 발생기 (403)를 포함할 수 있다. 도시된 예시에서, 파형은 5 kHz 구형 펄스 파형이다. 그러나, 다양한 실시예들에서, 파형은 임의의 주기적, AC, DC 또는 다른 신호일 수 있다. 파형은 사인형, 톱니형 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 파형은 도 4a에 도시된 실시예와는 상이한 주파수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 파형은 액체 렌즈 내의 유체 계면의 위치가 파형의 개별 펄스에 응답하지 않도록 액체 렌즈의 응답 속도보다 빠른 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 파형은 액체 렌즈의 응답 속도보다 3x, 5x, 7x, 10x, 15x, 20x, 50x 이상 빠른 주파수를 가질 수 있다. 파형 발생기 (403)의 출력은 증폭기 (405)에 결합될 수 있다. 파형 발생기 (403)로부터의 출력 파형은 (예를 들어, 도 1b 및 2b에서 논의된 바와 같이, 제 1 유체에 인가된) 공통 전압 신호로서 사용될 수 있다.
증폭기 (405)의 출력은 액체 렌즈의 공통 노드 (407)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공통 노드는 제 1 유체와 전기 도통하는 액체 렌즈 내의 전극 또는 액체 렌즈 내의 제 1 유체일 수 있다. 공통 차동 신호는 증폭기 (405)를 통해 증폭되어 70V 진폭을 가지며 액체 렌즈의 공통 노드 (407)에 제공된다. 다양한 실시예들에서, 증폭기는 특정 구현에 적당한 상이한 양의 증폭 및/또는 상이한 전압까지 제공할 수 있다.
파형 발생기 (403)의 출력은 또한 액체 렌즈의 전극들 (417a-d)에 제공될 수 있는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 전극 전압 신호들을 제공하기 위해 사용된다. 파형 발생기 (403)의 출력은 제 1 위상 이동기 (411)에 결합될 수 있다. 제 1 차동 전압 신호는 위상 이동기 (411)에 의해 위상 이동될 수 있다. 위상 이동량은 도 3a 및 3b와 관련하여 개시된 바와 같이 타이밍 제어기 또는 셋팅 및 피드백 제어기에 의해 제공될 수 있는 위상 제어 신호에 의해 제어될 수 있다. 위상 이동기 (411)의 출력은 증폭기 (413)에 결합될 수 있다. 위상 이동된 제 1 전압 신호는 증폭기 (413)에 의해 증폭될 수 있다. 증폭기 (413)는, 이 예시에서는 70V 또는 다양한 실시예들에서 다른 양인, 증폭기 (405)와 동일한 양만큼 위상 이동된 제 1 차동 전압 신호를 증폭시킬 수 있다.
증폭기 (413)의 출력은 전류 미러 (415)를 통해 제 1 전극 (417a)에 제공될 수 있다. 위상 이동의 결과로서, 증폭되고 위상 이동된 제 1 차동 전압 신호 및 공통 차동 전압 신호 사이에는 차동 전압이 있을 수 있다. 따라서, 액체 렌즈 내의 유체들 (예를 들어, 액체들) 중 하나 이상은 차동 전압에 의해 영향을 받고 그 형태 및/또는 위치를 변화시켜, 렌즈의 초점 속성들에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서, 상대적으로 짧은 위상 지연은 차동 전압에 대해 상대적으로 짧은 펄스 폭들을 초래할 수 있으며, 이는 상대적으로 낮은 RMS 전압을 초래할 수 있다. 전극들 (417a 및 417c)에 전달된 전압 신호들에 적용되는 상대적으로 짧은 위상 지연은 도 4a에 도시된 전압 차동 파형 (425ac)을 만들어 낼 수 있으며, 이 예시에서 22.1V의 RMS 전압을 발생시킨다. 상대적으로 긴 위상 지연은 차동 전압에 대해 상대적으로 긴 펄스 폭들을 초래할 수 있으며, 이는 상대적으로 높은 RMS 전압을 초래할 수 있다. 전극 (417d)에 전달된 전압 신호에 적용되는 상대적으로 긴 위상 지연은 도 4a에 도시된 전압 차동 파형 (425d)을 만들어 낼 수 있으며, 이 예시에서는 66.4V의 RMS 전압을 발생시킨다.
전류 미러 (415)는 전하 센서 (421)에 결합될 수 있다. 전류 미러 (415)는 증폭되고 위상 이동된 제 1 차동 전압 신호의 미러를 샘플링 커패시터 (418)에 제공할 수 있다. 샘플링 기간 동안, 샘플링 스위치 (416)는 폐쇄될 수 있고, 전류 스위치 (415)는 샘플링 커패시터 (418)에 결합되면서, 방전 스위치는 개방된다. 샘플링 커패시터 (418)는 충분한 커패시턴스를 가질 수 있고/있거나 샘플링주기는 충분히 짧을 수 있어 샘플링 커패시터 (418)가 샘플링 주기 동안 샘플링 커패시터 (418)에 전달된 전류에 의해 포화되지 않도록 한다. 샘플링 커패시터 (418)는 버퍼를 통해 ADC에 결합될 수 있으며, 이는 샘플링 커패시터 (418)에 걸친 아날로그 전압을 나타내는 디지털 출력을 제공할 수 있다. 타이밍 신호는 ADC로 하여금 판독을 하도록 ADC에 제공될 수 있다. ADC는, 예를 들어, 제어 신호 (예를 들어, 직렬 주변 장치 인터페이스 (SPI) 버스)를 통해 마이크로프로세서와 통신할 수 있다. 도 3a 및 3b와 관련하여 논의된 바와 같이, 제어기는 전하 센서 (421)의 출력을 기반으로 하여 위상 이동기 (411)에 의해 전극 신호에 적용되는 위상 지연을 조정한다. 4 개의 사분면들 각각 상에서 유체 계면의 위치를 모니터링함으로써, 그리고 그 피드백을 기반으로 하여 위상 지연을 조정함으로써, 유체 계면의 형상은 타겟 초점 파라미터들 (예를 들어, 초점 거리 및/또는 초점 기울기 (focal tilt))를 구현하도록 제어될 수 있다.
방전 기간 동안, 방전 스위치 (419)는 폐쇄되어, 샘플링 커패시터 (418) 상에 임의의 축적된 전하가 접지로 방전되도록 할 수 있다. 방전 기간 동안, 샘플링 스위치 (416)는 개방될 수 있다.
제 1 전극 전압 신호에 대한 교시 및 개시가 제 2, 제 3 및 제 4 전극 신호들에 적용될 수 있고, 다양한 실시예들에서, 임의의 수의 기준 신호들에 대한 임의의 수의 차동 신호들에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 제 2, 제 3 및 제 4 차동 신호들은 각각 위상 이동되고, 각각 증폭되고, 렌즈 내의 각각의 전극에 제공되고, 각각 미러링되고, 각각의 전하 센서에 제공될 수 있으며, 그리고 전압은 각각 측정될 수 있다.
도 4a는 액체 렌즈의 전극들 (417a-d)에 대응하는 차동 전압 파형들 (425AC, 425B, 425D)을 도시한다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 차동 신호들은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 차동 전압 파형들 (425C, 425B, 425D)로서 도시된, 4 개의 사분면 전극들 (417a-417d) 각각과 공통 노드 (407) 사이에는 독립적인 차동 전압들이 있을 수 있다. 이 예시에서, 제 1 및 제 3 차동 전압 신호들은 동일한 양만큼 위상 이동되어 파형 (425AC)을 초래한다. 공통 차동 신호에 대한 약간의 위상 이동은, 제 1/제 3 차동 전압 신호 및 공통 차동 전압이 겹치지 않는 차동 전압 파형 (425AC)에 단기 정점들 (brief peaks) 및 저점들 (troughs)이 나타나도록 한다. 따라서, 이러한 예시에서는 약 22.1V인 작은 RMS 전압이 일어난다. 예시에서, 제 2 차동 전압 신호들은 약 90도 만큼 위상 이동되어 파형 (425B)를 초래한다. 공통 차동 신호에 대한 1/4 위상 이동은 중간 지속 시간의 정점들 및 저점들이 나타나도록 한다. 따라서, 이러한 예시에서는 약 49.5V인 중간 RMS 전압이 일어난다. 예시에서, 제 4 차동 전압 신호는 거의 180도 만큼 위상 이동되고 파형 (425D)을 초래하며, 듀티 사이클들이 긴 정점들 및 저점들이 나타나도록 한다. 따라서, 이러한 예시에서는 약 66.4V인 큰 RMS 전압이 일어난다.
다양한 실시예들에서, 상이한 전압 제어 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 차동 전압 신호는 위상 대신 진폭을 조정할 수 있다. 또 다른 예시로서, 각각의 차동 전압 신호들의 듀티 사이클이 조정될 수 있다. 예시는 4 개의 신호들 및 4 개의 전극들을 도시하지만, 렌즈에 전압을 인가하기 위해 임의의 수의 신호들 및 전극들이 사용될 수 있다.
도 4b는 4 개의 전극 액체 렌즈에 대한 렌즈 피드백 및 제어 시스템의 또 다른 예시 실시예의 개략 다이어그램 (450)을 도시한다. 도 4b의 구현은 도 4a의 구현과 유사하지만, 도 4b의 접근법은 상이한 전하 센서 구성을 사용한다. 여기에서 상세히 논의되지는 않았지만, 도 4a와 관련하여 논의된 많은 세부 사항들이 도 4b에도 적용될 수 있다. 도 4b의 예시 실시예는 스위치들 (451)을 사용하여 제 1 상태들과 제 2 상태들 사이를 토글링할 수 있다. 제 1 상태들 (예를 들어, 도 4b에 도시되지 않음)은 전극들 (417a-d)과 액체 렌즈의 전도성 유체 사이에 형성된 유효 커패시터들을 충전하도록 구성될 수 있다. 제 2 상태들 (예를 들어, 도 4b에 도시됨)은 이들 유효 커패시터들을 적어도 부분적으로 방전시키고 방전된 전류를 감지 회로부 (예를 들어, 전하 센서들 (421))로 보내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스위치 (451)는 증폭기 (413)의 출력을 제 1 상태에서 제 1 전극 (417a)에 결합함으로써 전극 (417a)에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 스위치 (451)는 제 1 전극 (417a)과 전하 센서 (421) 사이의 연결을 제공하기 위해, 도 4b에 도시된 제 2 상태로 토글링할 수 있다. 샘플링 기간 동안, 스위치 (451)는 전하 센서 (421)를 (예를 들어, 제 2 상태에서) 제 1 전극 (417a)에 결합함으로써, 전극 (417a) 상의 전하의 표시가 샘플링 커패시터 (418)에 제공되도록 할 수 있다. 샘플링 커패시터에 대한 전압은 ADC에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치 (451)는 ADC가 판독하는 동안 샘플링 커패시터 (418)를 제 1 전극 (417a)으로부터 분리하기 위해 제 1 상태에 있을 수 있다. 다양한 실시예들에서, 다른 스위치 구성들은 ADC가 측정 할 전압을 샘플링 및 유지하기 위해 사용될 수 있다. 도 4b의 실시예에 대한 샘플주기는 도 5에 도시된 것보다 늦을 수 있으므로, 스위치 (451)는 액체 렌즈 상의 유효 커패시터를 충전하기 위해 전압 차동이 인가된 이후 시점에서 제 2 상태로 토글링한다. 방전 및 판독 기간들이 또한 도 4b의 실시예에 대해 도 5에 도시된 것보다 늦게 일어날 수 있다. 하나의 전하 센서 (421)만 도 4b에 도시되었지만, 전하 센서들 (421)은 전극들 (417a-d) 각각에 대해 포함될 수 있으며, 그리고 여기의 논의에 따라 동작할 수 있다. 일부 예시에서, 스위치들 (451) 및 전류 미러들 (415)가 대응하는 전하 센서들 (421)의 일부로 간주될 수 있음에 유의해야 한다.
액체 렌즈 상의 유효 커패시터의 커패시턴스는 다른 방식들로 측정되거나 달리 결정될 수 있다. 예를 들어, 커패시턴스의 위상 동기 검출이 사용될 수 있다. 고주파수 (예를 들어, MHz) 저 진폭 전압 발진 신호는 액체 렌즈의 전극에 제공된 전압 신호와 결합될 수 있다. 입력 발진 신호와 출력 발진 신호의 차이 (예를 들어, 발진 신호에서의 위상 및 진폭 변화들)를 측정함으로써, 커패시턴스가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시턴스의 정점 검출이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시턴스 차이, 저항 커패시턴스 (RC) 탱크, 또는 위상 이동 검출 접근법들이 커패시턴스를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RC 감쇠 접근법은 커패시턴스를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주파수 스펙트럼 분석 또는 헤테로다인 접근법이 커패시턴스를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
타이밍 다이어그램
도 5는 피드백 및 제어 시스템에서 신호들의 예시 타이밍 다이어그램을 도시한다. 타이밍 다이어그램은 공통 파형 (501A), 제 1 전극에 제공된 제 1 전압 신호 (503), 제 1 전극 전압 신호 (503)와 공통 신호 (501A) 사이의 제 1 차동 전압 (505), 제 N 전극에 제공된 제 N 전극 전압 신호 (507), 및 제 N 전압 신호 (507)와 공통 신호 (501A) 사이의 제 N 차동 전압 (509)을 포함한다. 확대도 (511)는 렌즈 상의 전하의 표시의 샘플링 시간 섹션 (513) 동안의 신호들을 도시한다. 시간 섹션 (513)의 위치는 커패시턴스를 측정하기 위해 고전압 아날로그 스테이지를 사용하지 않도록 전압이 충분히 낮도록 선택될 수 있다. 확대도는 공통 명령 신호 (501B), 실제 공통 전압 (501C), 방전 신호 (515), 샘플 신호 (517) 및 인터럽트 신호 (519)를 포함한다.
도 5에 도시된 신호 제어 기법은, 예를 들어, 도 4a에서의 전하 센서 (421)에 적용될 수 있다. 그러나, 다양한 실시예들은 다른 신호 제어 기법들을 사용할 수 있으며, 상이한 전하 센서들은 상이하게 제어될 수 있다. 공통 파형 (501A)은 200 마이크로초 (5kHz 주파수)의 주기를 갖는 주기적인 펄스 파형을 도시한다. 공통 파형 (501A)은, 예를 들어, 도 4a에서의 공통 노드 (407)에 제공될 수있다. 제 1 전압 신호 (503)는 또한 200 마이크로초의 주기를 갖는 주기 펄스 파형이다. 그러나, 제 1 전압 신호 (503)는 공통 파형 (501A)과 비교하여 지연으로 위상 이동된다. 제 1 전압 신호 (503)는, 예를 들어, 전극 (417a)과 같은 도 4a에서의 전극들 중 하나에 제공될 수 있다. 제 1 상이한 전압 (505)은 제 1 전압 신호 (503)와 위상 지연에 기인한 공통 신호 (501A) 사이의 차동 전압을 도시한다. 제 N 전압 신호 (507)는 또한 200 마이크로초의 주기를 갖는 주기 펄스 파형이다. 그러나, 제 N 전압 신호 (507)는 공통 파형 (501A)과 비교하여 위상 이동된다. 제 N 전압 신호 (507)는, 예를 들어, 전극 (417d)과 같은 도 4a에서의 전극들 중 하나에 제공될 수 있다. 제 N 상이한 전압 (509)은 제 1 전압 신호 (509)와 위상 지연에 기인한 공통 신호 (501A) 사이의 차동 전압을 도시한다.
확대도 (511)에서, 공통 명령 신호 (501B)는 기준 시간 0 ns에서 감소되어, 실제 공통 파형 (501C)이 하이 신호로부터 로우 신호로 떨어지도록 한다. 실제 공통 파형 (501C)은 작은 지연 이후에 변환을 만든다.
도 4a에서의 방전 스위치 (419)와 같은 방전 스위치를 제어하기 위해 방전 신호 (515)가 제공되어, 도 4a의 샘플링 커패시터 (418)와 같은 샘플링 커패시터를 접지에 결합/분리함으로써, 방전 스위치가 폐쇄될 때 샘플링 커패시터를 방전시킬 수 있다. 방전 신호 (515)는 초기에 방전 스위치가 0 ns에서 폐쇄되도록 할 수 있다. 공통 명령 신호 (51B)의 스위칭에 응답하여 그리고/또는 실제 공통 파형 (501C)이 응답하기 전에, 방전 신호 (515)는 방전 스위치를 토글링 및 개방할 수 있다. 샘플 측정이 수행된 이후, 방전 신호 (515)는 방전 스위치 (419)가 폐쇄되도록, 예를 들어, 다음 측정 이전에 샘플링 커패시터 (418)를 방전시키도록 토글링할 수 있다.
렌즈에 제공된 전류의 미러를 샘플링하는 것으로부터 도 4a의 샘플링 커패시터 (418)와 같은 샘플링 커패시터를 결합/분리하기 위해, 도 4a에서의 샘플링 스위치 (416)와 같은 샘플링 스위치를 제어하는 샘플링 신호 (517)가 제공될 수 있다. 샘플링 신호 (517)는 초기에 샘플링 스위치가 0 ns에서 개방되도록 할 수 있다. 공통 명령 신호 (501B) 스위칭에 응답하여 그리고/또는 방전 스위치가 개방된 이후, 샘플링 신호 (517)는 샘플링 커패시터 (418)에 전하를 제공하기 위해 샘플링 스위치 (416)를 토글링 및 폐쇄할 수 있다.
샘플링 신호 (517)는 샘플링 기간 이후에 샘플링 스위치 (416)를 개방하기 위해 초기 상태로 되돌아갈 수 있다. 샘플링 기간 이후에, 인터럽트 신호 (519)는 (예를 들어, 샘플링 커패시터 (418) 상에 저장된 전압을 판독하기 위해 ADC를 사용하여) 샘플링 커패시터 (418)로부터 전압을 판독하도록 제공될 수 있다. 판독이 완료된 이후에, 샘플링 커패시터는 방전될 수 있다.
도 5에 도시된 예시에서, 주기는 200 마이크로초가 되고, 그 결과 샘플링은 초당 약 5,000 회 (5 KHz) 일어난다. 그러나, 주가가 더 빠르거나 느려질 수 있습니다. 다양한 실시예들에서, 샘플링은 상이한 시간 동안, 한 주기보다 더 긴 동안에도 일어날 수 있다. 다양한 실시예들에서, 충전/방전/샘플링은 다른 신호들에 응답할 수 있거나, 각 주기 동안 다양한 시간에서 일어날 수 있다. 충전/방전/샘플링은 공통 신호의 상승 에지, 공통 신호의 하강 에지, 또는 다른 경우에 적절한 변화들로 응답하여 일어날 수 있다.
예시 방법들
도 6은 렌즈의 초점 파라미터들을 제어하는 예시 방법 (600)을 도시한다. 렌즈는, 예를 들어, 액체 렌즈일 수 있다. 블록 601에서, 타겟 초점 파라미터들이 결정될 수 있다. 이들은 예를 들어 버튼들 또는 터치 스크린 선택과 같은 카메라에 대한 입력들을 통해 사용자 선택 초점 설정에 응답하여 결정될 수 있다. 또 다른 예시로서, 사용자는 자동 초점 기능을 선택하여 초점 타겟을 자동으로 결정할 수 있다. 타겟 초점 파라미터들은, 예를 들어, 마이크로제어기에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학식 손떨림 보정 시스템은, 예컨대, 카메라 시스템에 의해 경험되는 진동들을 보상하기 위해 타겟 초점 파라미터들에 기여할 수 있다.
블록 603에서, 센서 측정치들이 수신될 수 있다. 예시적인 센서들은 온도계들, 자이로스코프들, 가속도계들, 거리 센서들 등을 포함할 수 있다. 센서들은 전압에 대한 렌즈의 응답에 영향을 미치는 변수들을 판독할 수 있다.
블록 605에서, 전압 신호에 대한 초기 값이 결정된다. 마이크로프로세서는, 예를 들어, 초점 타겟들과 연관된 전압 값들의 룩업 테이블을 참조함으로써 초기 값을 결정할 수 있다. 또한, 룩업 테이블은 거리, 습도, 온도, 가속 등과 같은 다른 변수들과 관련된 룩업들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 룩업 테이블들에 부가하여, 초기 값은 알고리즘 또는 공식에 의해 결정 및/또는 조정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서는 렌즈의 온도가 100 °F 일 때 5 미터의 타겟 초점 거리를 수신하고, 제 1 방향으로 렌즈에 영향을 미치는 제 1 전극에 대한 전압 신호의 초기 값으로서 30V RMS를 결정하고, 초점 기울기를 유도하기 위해, 예를 들어, 카메라의 움직임을 보상하기 위해 30V RMS를 + 5V RMS 만큼 하여 35V RMS로 조정할 수 있다.
블록 607에서, 전압 신호가 발생된다. 전압 신호는 초기 전압에 대한 초기 값을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호는 주기 신호에 대한 차동 신호일 수 있다. 블록 609에서, 전압 신호가 렌즈에 제공될 수 있다. 전압 신호는 렌즈의 형상 및/또는 위치에 영향을 주기 위해 액체 렌즈에 위치된 전극에 인가될 수 있다. 전극 및 렌즈의 하나 이상의 부분 (예컨대, 제 1 액체)은 액체 렌즈의 형상 및/또는 위치에 따라 변하는 유효 커패시턴스를 가질 수 있다.
블록 611에서, 전압 신호의 전류가 미러링될 수 있다. 이는, 예를 들어, 도 4a에서의 전류 미러 (415)와 같은 전류 미러에 의해 수행될 수 있다. 블록 613에서, 미러링된 전류가 센서에 제공될 수 있다. 렌즈 내의 유체 계면의 형상 및/또는 위치가 유효 커패시터의 커패시턴스에 영향을 미치는 경우, 센서는 전하량과 같은 커패시턴스의 표시를 감지하도록 구성될 수 있다. 센서는, 예를 들어, 미러링된 전류를 수신하도록 구성된 샘플링 커패시터 및 샘플링 커패시터에 걸친 전압을 측정하도록 구성된 ADC를 포함할 수 있다. 센서는 또한, 예를 들어, 샘플링 커패시터가 충전, 방전을 하도록, 그리고 충전, 방전, 및 샘플링 기간들 각각 동안 유지하도록 구성된 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 블록 (615)에서, 센서 판독치 (sensor reading)가 제어기에 제공될 수 있다.
블록 617에서, 전압 신호에 대한 정정된 값이 결정될 수 있다. 정정 된 값은 센서 판독치를 적어도 부분적으로 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 센서 판독치가 너무 높은 경우, 이는 유효 커패시터의 커패시턴스가 너무 높음을 나타낼 수 있고 (유체 계면이 측벽 상에서 너무 낮게 위치되었음을 나타낼 수 있음), 이에 대한 응답으로 제어기는 전압 신호의 값을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 센서 판독치가 너무 낮은 경우, 이는 유효 커패시터의 커패시턴스가 너무 낮음을 나타낼 수 있고 (렌즈 내의 유체 계면이 측벽 상에서 너무 높게 위치되었음을 나타낼 수 있음), 이에 대한 응답으로 제어기는 전압 신호의 값을 증가시킬 수 있다. 제어기는, 예를 들어, 센서 판독치로부터의 값을 룩업 테이블 또는 메모리에 저장된 다른 유사한 구조에서의 초점 타겟들과 연관된 전압들과 비교하거나, 또는 공식 또는 알고리즘을 사용하여 결정을 수행할 수 있다. 제어기는 테이블들, 공식들 및/또는 알고리즘들을 통해 전술된 다른 변수들 (예를 들어, 온도, 카메라 움직임 등)을 부가적으로 또는 대안적으로 처리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 새로운 전압 신호를 결정할 때 센서들로부터의 부가 측정들이 블록 617에서 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 새로운 전압을 결정할 때마다 새로운 측정 (예를 들어, 온도 측정)이 취해질 수 있거나, 또는 측정들이 덜 자주 취해질 수 있다. 도 6의 프로세스는 예컨대, 도 2a-2b의 4 개의 전극들 (22a-d) 또는 도 4a의 4 개의 전극들 (417a-d)을 독립적으로 구동하기 위해 하나 초과의 전극에 대해 수행될 수 있다.
블록 617은 블록 607으로 루프백될 수 있으며, 전압 신호는 정정된 값으로 발생될 수 있다. 피드백 루프는 온도, 가속도, 방향 등과 같은 팩터들이 변경될 때에도 초점 타겟에 초점을 유지하기 위해 반복될 수 있다. 피드백 루프는 새로운 초점 타겟이 수신될 때까지 계속될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전압 신호에 대한 초기 값 (블록 605) 및/또는 전압 신호에 대한 정정된 값 (블록 617)은 초기에 실제로 정정된 값으로 정리되기 전에 렌즈가 원하는 형상 및/또는 위치를 향해 더 빨리 이동하도록 단기간 동안 과구동될 수 있다.
테스트 결과들
도 7은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정 그래프를 도시한다. 도 7의 결과들은 도 4a의 시스템을 사용하여 취하였다. 각각의 전하 센서는 액체 렌즈의 4 개의 전극들 (X+, X-, Y+, Y-) 중 하나에 결합되어, 전하 센서로부터 출력된 전압은 액체 렌즈의 유체와 전극 사이에 형성된 유효 커패시터의 커패시턴스를 나타내고, 이는 전극에서 액체 렌즈의 유체 계면의 위치를 나타낸다. 도 7에서, 출력 전압은 ADC로부터 취급되고 0V의 기준으로부터 오프셋으로서 플롯된다. 도 7에서, 액체 렌즈의 4 개의 전극들에는 1Hz에서 24V RMS와 67V RMS 사이에서 램핑되는 입력 전압들이 제공되었으며, 4 개의 전극들은 동 위상으로 (in phase) 구동되었다. ADC로부터의 출력 전압은 1Hz에서의 전압 램프로 렌즈 변화의 위치를 반영한다. 출력 전압들은 0V의 기준 값으로부터 약 +/- 2.5V만큼 벗어나서, 액체 렌즈의 유체와 전극들 사이의 커패시턴스들을 약 10pF 내지 약 60pF로 반영했다. 4 개의 전극들과 연관된 출력 전압들은 도 7에서 서로 동 위상에 있다.
도 8은 액체 렌즈에 결합된 전하 센서들로부터의 전압 측정 그래프를 도시한다. 도 7의 결과들은 도 4a의 시스템을 사용하여 취하였다. 도 8의 예시에서, 액체 렌즈에 대한 타겟 초점 거리는 일정한 값으로 고정되었다. X- 및 Y+ 전극들을 서로 동 위상으로, 그리고 X+ 및 Y- 전극들을 서로 동 위상으로 구동함으로써 (그러나, X- 및 Y + 전극들은 X+ 및 Y- 전극들과 동 위상이 아님), 1 Hz로 +/-1.2°에서 유체 계면에 대한 경사 스윕 (tilt sweep)을 유도하도록 전극들을 구동시켰다. X- 및 Y+ 전극들에 대한 ADC들로부터의 출력 전압들은 서로 위상이 동일했고, X+ 및 Y- 전극들에 대한 ADC들의 출력 전압들은 서로 위상이 동일했으며, 그리고 X- 및 Y+ 전극들에 대한 출력 전압들은 X+ 및 Y- 전극들과는 위상이 달랐다.
도 9는 액체 렌즈를 구동하기 위해 사용된 입력 DC 전압과 측정 커패시턴스와의 관계의 예시 그래프를 도시한다. y-축은 액체 렌즈의 일부 (예를 들어, 전도성 유체)와 전극 사이에 효과적으로 형성되는 커패시터의 측정 커패시턴스를 나타낸다. x-축은 전극에 인가된 상대 DC 전압들을 나타낸다. 전압 범위가 -40V로부터 0V 내지 +40V까지 되기 때문에, 측정 커패시턴스 값들은 도 9의 곡선 (902)의 형상을 가진 플롯을 따른다. 그러한 관계는 렌즈의 형상들 및/또는 위치들을 나타내는 커패시턴스들을 달성하기 위해 인가될 전압들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 0V 근처의 제 1 범위 내의 전압 조정들은 측정 커패시턴스에 매우 작은 영향을 미친다. 0V에서 멀어질수록 더 높은 전압들에서 유사한 조정들은 측정 커패시턴스에서 더 큰 변화를 일으킬 수 있다.
교정
액체 렌즈들은 제조된 이후에 보정될 수 있다. 제조된 구성요소들의 일부 속성들 (예를 들어, 크기)은 공차 범위 내에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 절연 층 (예를 들어, 파릴렌)의 두께는 제조 공차들로 인해 타겟 두께로부터 변화될 수 있다. 이들 변화들은 동작 동안에 액체 렌즈의 제 1 유체와 전극들 사이의 커패시턴스에 영향을 줄 수 있으며, 그리고 액체 렌즈의 광학 파워에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 약간 상이한 두께의 절연 층들 (예를 들어, 파릴렌 층들)을 가진 2 개의 액체 렌즈들은 상이한 유체 계면 위치들을 가질 수 있고 - 그러므로 상이한 초점 거리들을 가질 수 있고 - 동일한 전압이 두 액체 렌즈들에 인가될 때에도 그러하다. 액체 렌즈들의 교정은 그러한 제조 변화들의 영향들을 고려할 수 있어서, 상이한 크기의 구성 요소들에도 불구하고 원하는 광학 파워 또는 초점 거리가 달성될 수 있다.
일부 교정 기술들은 액체 렌즈를 사용하여 만들어진 이미지들을 분석하여 액체 렌즈를 교정한다. 액체 렌즈로 카메라를 교정하는 하나의 그러한 예시 방법은 카메라를 타겟으로부터 멀리 떨어진 기준 거리에 위치시키는 단계를 포함한다. 타겟은, 예를 들어, 미세한 선들, 대비된 색상들, 및 카메라 초점을 평가하기 위해 타겟의 결과 이미지에서 분석될 수 있는 다른 시각적 표시기들을 포함할 수 있다. 자동 이미지 프로세싱은 카메라의 초점을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 카메라가 타겟 상에 올바르게 초점이 맞춰질 때, 타겟의 부분들 사이에서 잘 정의된 대비들이 타겟의 결과 이미지에서 식별될 수 있다. 이미지의 초점이 맞을 때까지 하나 이상의 카메라 셋팅 (예를 들어, 액체 렌즈에 인가되는 전압)이 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 프로세스는 액체 렌즈를 상이한 거리들에서 교정하기 위해 복수의 상이한 거리들에서 타겟을 이미징함으로써 반복될 수 있다.
여기에 개시된 일부 교정 기술들은 전기 제어 시스템을 사용하여 (예를 들어, 타겟을 이미징함 없이 및/또는 이미지 프로세싱을 수행함 없이) 액체 렌즈를 교정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 렌즈는 액체 렌즈로 궁극적으로 사용될 수 있는 카메라 모듈과는 무관하게 교정될 수 있다. 도 10a는 액체 렌즈를 교정하기 위한 예시 방법 (1000)의 블록 다이어그램을 도시한다. 방법 (1000)은 전기 테스트들을 기반으로 하여 하나 이상의 교정 파라미터를 셋팅하는 단계를 포함 할 수 있다. 이들 전기 테스트들은, 여기에서 논의된 바와 같이, 전압의 함수로서 액체 렌즈에서 유체 계면의 형상 및/또는 위치를 나타내는 결정된 커패시턴스의 분석을 기반으로 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들 전기 테스트들은 이미지 분석에 기반한 테스트들보다 더 쉽게 자동화될 수 있고 더 빠르게 수행될 수 있다.
블록 (1001)에서, 예컨대 액체 렌즈의 전극들 사이의 전압 차들을 만들어 내기 위해, 복수의 전압들이 액체 렌즈에 인가될 수 있다. 액체 렌즈는 여기에 개시된, 도 1a, 1b, 2a, 2b, 4a 및 4b의 액체 렌즈들과 동일하거나 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 렌즈는 액체 렌즈 상의 다수의 영역들에 대응할 수있는, 다수의 전극들 (예를 들어, 도 2a의 전극들 (22a-d))을 포함할 수 있다. 교정 동안 다수의 전극들 (예를 들어, 전극들 (22a-d 또는 417a-d)) 각각에 동일한 전압들이 인가될 수 있다. 액체 렌즈에 인가되는 전압은, 여기에서 논의된 바와 같이 (예를 들어, 펄스 폭 변조 (PWM)를 사용하여) 직류 (DC) 전압 또는 교류 (AC) 실효치 (RMS) 전압일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압들의 범위는 액체 렌즈에 걸쳐 스윕될 수 있다. 상기 범위는, 예를 들어, -40V 내지 +40V, 0V 내지 45V, 10V 내지 75V 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압들은 고 전압으로부터 저 전압으로 (예를 들어, 75V로부터 아래로 10V로 스케일링됨), 또는 저 전압으로부터 고 전압으로 (예를 들어, 10V로부터 위로 75V로 스케일링됨) 스윕될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 변한다. 전압은 범위에 걸쳐 연속적으로 변화될 수 있거나, 전압은 범위에 걸쳐 점진적으로 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 분석 속성이 결정될 때까지 전압은 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시턴스 응답이 포화점에 도달했다는 결정에 응답하여 전압은 증가하기 시작하고 정지할 수 있다. 인가된 전압들 중 적어도 일부는 액체 렌즈의 초점 거리가 (예를 들어, 유체 계면의 위치를 구동함으로써) 변화되도록 할 수 있다.
블록 1003에서, 복수의 전압들에서의 유체 계면 위치들을 나타내는 값들이 결정된다. 예를 들어, 여기에 논의된 바와 같이, 액체 렌즈 전극 상의 전하량의 표시가 측정 또는 모니터링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌즈 센서는 여기에서 논의된 바와 같이 (예를 들어, 도 4a-4b와 관련하여) 액체 렌즈에서 유체와 전극 사이의 커패시턴스를 나타내는 전압 값을 출력할 수 있다. 유체 계면 위치들을 나타내는 값들은, 예를 들어, 도 4a 및/또는 도 4b에 도시된 시스템들을 사용하여 결정될 수 있다.
블록 1005에서, 유체 계면 위치들을 나타내는 값들에 대한 분석이 수행될 수 있다. 이 분석은: 기울기 결정, 변환 전압 값 결정, 실질적인 선형 영역 결정 및/또는 포화 전압 값 결정의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이들 분석 속성들은 도 11a-11b와 관련하여 여기에서 추가로 논의된다.
블록 1007에서, 하나 이상의 교정 파라미터가 설정될 수 있다. 교정 파라미터들은 블록 1005에서의 분석을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 교정 파라미터들은 블록 1001에서 인가된 복수의 전압들 및/또는 블록 1003에서 결정된 값들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다 (예를 들어, 블록 1005는 생략될 수 있음). 일부 실시예들에서, 하나 이상의 교정 파라미터를 설정함은 (예를 들어, 액체 렌즈가 타겟 초점 거리들을 제공하도록 하기 위해 액체 렌즈에 인가되는 전압들의) 룩업 테이블을 채우는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블은 (예를 들어, 여기에서 논의된 바와 같이) 변환 점과 연관된 전압 값이 제 1 디옵터 (diopter) 값 또는 제 1 초점 거리 (예를 들어, 최소 디옵터 값 또는 제로 디옵터 값)에 대응하도록 채워질 수 있다. 일부 실시예들에서, 교정 파라미터를 설정함은 교정되지 않은 전압량으로부터 가감될 오프셋 전압을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 교정 파라미터를 설정함은 렌즈의 초점을 제어하는 하나 이상의 제어 알고리즘을 변경하거나, 공식을 설정하는 것 (예를 들어, 요청된 초점 거리들을 액체 렌즈의 구동 전압들과 맵핑함)을 포함할 수 있다. 그 후, 동작 동안, 액체 렌즈가 (예를 들어, 카메라 모듈에 의해) 지정된 초점 거리를 제공하도록 요청될 때, 지정된 초점 거리를 달성하기 위해 액체 렌즈를 구동하기 위한 전압을 결정하도록 공식이 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 룩업 테이블은 액체 렌즈의 구동 전압들을 결정하기 위해 알고리즘을 적용하는 것보다 더 빠르게 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 교정 파라미터는 액체 렌즈에 대한 동작 범위 (예를 들어, 동작 전압 범위)의 시작 및/또는 종료 지점을 포함할 수 있다. 하나 이상의 교정 파라미터는 액체 렌즈의 초점 거리에 영향을 미치는 제조 변화들을 처리하기 위해 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 11a-11b와 관련하여 논의된 바와 같이, 변환 점 및/또는 포화점 및/또는 결정된 기울기에서의 커패시턴스를 나타내는 결정된 값들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 게인 및/또는 오프셋이 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유체 계면을 나타내는 값들 (예를 들어, 커패시턴스 응답을 기반으로 함)을 사용하여 결정된 기울기는 어떤 전압들이 액체 렌즈가 교정되는 결과로 어떤 초점 거리들을 야기시킬지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
도 10b 액체 렌즈를 교정하기 위한 예시 방법 (1050)의 흐름도를 도시한다. 다양한 인가 전압들 (X-축)에서 액체 렌즈 (Y- 축)에서의 유체 계면 위치를 나타내는 값을 도시한 예시 그래프 (1100)를 도시하는 도 11a를 참조할 것이다. Y 축 값들은 렌즈 센서로부터 출력된 전압일 수 있으며, 이 경우 출력 전압들은, 여기에서 논의된 바와 같이, 액체 렌즈 내의 유체와 전극 사이의 커패시턴스를 나타낸다. 곡선 (1102)은 전압이 V0로부터 VMax로 스윕될 때 (예를 들어, 결정된 커패시턴스를 기반으로 하여) 유체 계면을 나타내는 예시 세트의 값들을 도시한다. 곡선 (1102)은 점선으로 도시된다. 일부 경우에서, 전압은 불연속 전압 간격들 (예를 들어, 곡선 (1102)을 예시하기 위해 사용된 도트들과 유사함)에 의해 증가될 수 있다. 일부 경우들에서, 전압은 범위에 걸쳐 연속적으로 변화될 수 있다. 제 1 영역 (1104)에서, 곡선 (1102)은 일반적으로 평평하다. 영역 (1104)에서 액체 렌즈에 인가된 전압을 변화시킴은 액체 렌즈 상의 결정된 커패시턴스를 실질적으로 변화시키지 않는다. 제 2 영역 (1106)에서, 곡선은 일반적으로 선형이다. 영역 (110)에서 액체 렌즈에 인가된 전압을 변화시킴은 유체 계면의 위치에서 일반적인 선형 응답 (예를 들어, 액체 렌즈 상의 결정된 커패시턴스에서 해당하는 일반적인 선형 응답)을 야기시킨다. 제 3 영역 (1108)에서, 곡선 (1102)은 일반적으로 평평하다. 영역 (1104)에서 액체 렌즈에 인가된 전압을 변화시킴은 액체 렌즈 상의 결정된 커패시턴스를 실질적으로 변화시키지 않는다 (예를 들어, 전극 및 유체에 의해 형성된 유효 커패시터가 실질적으로 포화되기 때문임). 영역 (1108)에 더 많은 전압을 인가함은 액체 렌즈 내의 유체 계면을 실질적으로 이동시키지 않는데, 이는 유체 계면이 포화 한계에 도달했기 때문이다. 제 1 영역 (1104)으로부터 제 2 영역 (1106)으로의 변환은 액체 렌즈의 유체 계면의 나머지 위치에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 영역 (1104)으로부터 제 2 영역 (1106)으로의 변환은 광학 파워가 없는 액체 렌즈의 상태 (예를 들어, 제로 디옵터 상태)에 대응할 수 있으며, 그리고 제 2 영역 (1106)에 걸쳐 더 많은 전압이 인가될 시에 광학 파워는 선형으로 증가할 수 있다. 그 후, 제 2 영역 (1106)과 제 3 영역 (1108) 사이의 변환에서 최대 광학 파워가 도달될 수 있다.
도 10b 및 11a를 참조하면, 블록 1051에서, 제 1 전압 (V1)이 (예를 들어, 제 1 영역 (1104)에서) 액체 렌즈에 인가될 수 있고, 대응하는 제 1 값이 결정될 수 있으며, 이는 도 11a에서 점 (1110)으로 표시될 수 있다. 블록 (1053)에서, 제 2 전압 (V2)이 (예를 들어, 제 2 영역 (1106)에서) 액체 렌즈에 인가될 수 있고, 대응하는 제 2 값이 결정될 수 있으며, 이는 도 11a에서 점 (1112)으로 표시될 수 있다. 블록 (1055)에서, 제 3 전압 (V3)이 (예를 들어, 제 2 영역 (1106)에서) 액체 렌즈에 인가될 수 있고, 대응하는 제 3 값이 결정될 수 있으며, 이는 도 11a에서 점 (1114)으로 표시될 수 있다. 블록 1057에서, 기울기는 제 2 및 제 3 값들을 기반으로 하여 결정될 수 있고, 기울기는 선 (1116)에 의해 도 11a에 표시될 수 있다.
블록 1059에서, 변환 전압 (VT)가 결정될 수 있다. 변환 전압 (VT)은 제 1 영역 (1104)과 제 2 영역 (1106) 사이의 변환에서의 전압일 수 있다. 예를 들어, 변환 점 (1118)은 결정된 기울기 및 제 1 값을 기반으로 하여 결정될 수 있다. 변환 점 (1118)은 결정된 기울기를 가진 선 (1116)과 제 1 값을 통과하는 수평선 (1120) 사이의 교차점에 위치될 수 있다. 변환 점 (1118)에 대응하는 전압은 변환 전압 (VT)으로 결정될 수 있다. 변환 점 (1118)을 실제로 플롯팅함 없이 변환 전압 (VT)을 결정하기 위해 계산들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 수학식들이 선들 (1116 및 1120)을 나타내는데 사용될 수 있고, 교차점에 대한 전압 값이 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 변환 전압 (VT)은 범위의 적어도 일부에 걸쳐 전압을 스윕하고 값들을 모니터링하여 일반적으로 평평한 제 1 영역 (1104)과 일반적으로 선형 경사진 제 2 영역 (1106) 사이의 변환이 있는 위치를 식별함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, V0에서 시작하여, 전압은 상승될 수 있고, 제 1 영역 (1104)에서의 전압들에 대한 다수의 값들은 플로어 (floor) 값 (1122)을 확립할 수 있다. 변환 전압 (VT)은 임계치만큼 플로어 값 (1122) 위에 있는 대응하는 값을 만들어 내는 전압인 것으로 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 인근 전압들에 대한 부가적인 값들은 임계치를 초과하는 값이 노이즈 또는 에러의 결과가 아님을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 변환 전압 (VT)을 결정하는 다양한 다른 방법들이 사용될 수 있다.
블록 1061에서, 하나 이상의 교정 파라미터가 설정될 수 있다. 하나 이상의 교정 파라미터는 결정된 기울기 및/또는 결정된 변환 전압 (VT) 또는 변환 점 (1118)을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 결정된 기울기는 액체 렌즈에 대한 게인 교정으로서 사용될 수 있고/있거나 변환 전압 (VT)은 액체 렌즈에 대한 오프셋 교정으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 교정 파라미터를 설정함은, 여기에서 논의되는 바와 같이, 룩업 테이블을 값들로 채우거나, 공식을 결정하거나, 또는 알고리즘을 수정하는 것을 포함할 수 있다. 변환 전압 (VT)은 액체 렌즈를 구동하기 위한 최소 전압으로서 룩업 테이블에 설정될 수 있거나, 또는 액체 렌즈를 위한 최소 구동 전압을 결정하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 교정에 사용된 전압들 및 값들이 예상 영역들에 있는지를 결정 또는 확인하기 위해 부가적으로 인가된 전압들에 대해 부가적인 값들이 결정될 수 있다. 기울기는 2 개가 아닌 3 개 이상의 점들을 기반으로 하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 곡선 맞춤 (fitting) 동작은 곡선 (1102)의 점들의 적어도 일 부분에 맞는 수학식 (예를 들어, 다항식)을 결정하기 위해 수행될 수 있다. 곡선 맞춤 동작은 제 2 영역 (1106)에서의 액체 렌즈 응답이 비-선형인 구현들에 대해, 또는 제 2 영역 (2206)의 단부들에서 변환 부분들에 더 잘 맞는데 이점을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 변환 전압 (VT)과 유사하게 포화 전압 (VS)이 결정될 수 있다. 액체 렌즈에 제 4 전압 (V4)이 인가될 수 있고, 대응하는 제 4 값이 결정될 수 있으며, 이는 도 11a에서 점 (1124)으로 나타낼 수 있다. 포화 변환 점 (1126)은 기울기를 가진 선 (1116)이 점 (1124)을 통해 연장되는 수평선 (1128)과 교차하는 위치에 있는 것으로 결정될 수 있다. 포화 전압 (VS)은 포화 변환 점 (1126)에 대응하는 구동 전압 값일 수 있다. 포화 전압 (VS)은 액체 렌즈를 구동하기 위한 최대 구동기 전압으로서 사용될 수 있다 (또는 상기 최대 구동기 전압을 결정하기 위해 사용될 수 있다).
도 11b는 액체 렌즈를 구동하는데 사용되는 입력 전압에 대한 응답으로서 (예를 들어, 결정된 커패시턴스를 사용하여) 유체 계면의 위치들을 나타내는 값들의 예시 그래프를 도시한다. X-축은 인가되는 전압을 나타내며, 이는 예를 들어 직류 (DC) 전압일 수 있다. Y-축은 액체 렌즈 내의 유체와 전극 사이의 커패시턴스에 대응하는 센서에 의해 출력된 값들을 나타낼 수 있으며, 이는 유체 계면 위치를 나타낼 수 있다. 곡선 (1101)은 액체 렌즈에 인가된 전압이 음의 전압 (-V)로부터 양의 전압 (+V)의 범위일 때 결정되는 커패시턴스의 표시들을 도시한다.
제조된 부분들의 변화들은 도 11b의 곡선 (1101) 및 도 11a의 곡선 (1102)의 하나 이상의 속성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 곡선의 일부 또는 모두가 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동할 수 있고, 곡선의 소정의 부분들의 기울기가 변할 수 있으며/있거나, 곡선의 상이한 부분들이 다른 부분들에 대해 왼쪽, 오른쪽, 위 또는 아래로 이동될 수 있다. 예시로서, 더 두꺼운 절연 층 (예를 들어, 파릴렌 층)은 변환 전압 (VT)을 증가시킬 수 있고, 그 결과 액체 렌즈를 구동하기 위해 부가적인 전압을 필요로 한다. 더 두꺼운 절연 층은 제 2 영역 (1106) 또는 전체 곡선 (1102)을 오른쪽으로 이동시킬 수 있다. 도 11a와 관련하여 논의된 특징들은 일반적으로 도 11b에도 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 렌즈는 양의 전압 또는 음의 전압으로 구동될 수 있으며, 교정들은 양의 전압들 및 음의 전압들 둘 다에 대해 수행될 수 있다.
점선 (1105)은 커패시턴스의 플로어 또는 최소 표시를 나타낸다. 도 11b의 실시예에서, 커패시턴스의 플로어 표시는 0V 점 근처의 전압들 범위에 걸쳐 일어날 수 있다. 예시 실시예에서, 플로어 영역의 중간점은 제로 전압 위치와 일치한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 제조 변화들은 플로어 영역의 중간점이 제로 볼트들과는 다른 위치들에서 일어나도록 할 수 있다. 따라서, 플로어는 교정 값들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 유사한 원리들이 (예를 들어, 여기에서 논의된 바와 같이 최대 구동기 전압을 결정하기 위해) 셀링 (ceiling)에 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 요청된 초점 거리가 액체 렌즈에 의해 제공되는 최대 광학 파워를 초과할 때, 카메라 사용자 인터페이스는 사용자에게 표시를 디스플레이할 수 있다. 카메라는 최대 구동기 전압 값을 사용하여 전력 낭비를 피할 수 있는데, 이는 구동기가 최대 구동기 전압보다 높은 전압들로 액체 렌즈를 구동하려고 할 경우에 일어날 수 있다. 또한, 여기에서 논의된 바와 같이, 최대 구동기 전압이 알려진 경우, 제어 해상도는 사용 가능한 전압 범위에 더 잘 할당될 수 있다.
도 11b에서, 점선들 (1107 및 1109)은 곡선 (1101)이 실질적으로 선형으로 작동하는 전압 범위 (V1 내지 V2)를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 이들 값들 (V1 및 V2)은 렌즈를 조정하기 위한 최소 및 최대 동작 범위들을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 선형 영역에서 동작하도록 제어 시스템들을 설계하면 특히 구현이 용이하다는 이점들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, V1은 커패시턴스의 제 1 표시 및/또는 제 1 초점 거리와 연관될 수 있으며, V2는 커패시턴스의 제 2 표시 및/또는 제 2 초점 거리와 연관될 수 있다. 이들 측정들은 하나 이상의 제어기들, 룩업 테이블들, 오프셋 양들, 또는 다른 교정 값들을 교정하기 위해 사용될 수 있다. 제조 변화들 (예를 들어, 파릴렌 층의 두께 차이들)은 선형 영역이 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동하도록 할 수 있다.
곡선 (1101)의 선형 영역은 기울기를 가진다. 일부 경우들에서, 제조 변화들이 기울기에 영향을 줄 수 있다. 기울기 값은 전압 변화에 응답하여 초점 거리가 어떻게 변화되는지를 나타낸다. 따라서, 선형 영역의 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 하나 이상의 교정 값들 (예를 들어, 게인)이 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 플로어 값은 0V에 가까운 전압을 제공하고 커패시턴스 표시를 측정하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기울기는 선형 영역 내의 어느 곳에서든 2 개 이상의 상이한 전압들을 제공하고, 커패시턴스의 해당 표시들을 측정하며, 그리고 기울기를 결정함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 플로어 및 기울기는 3 개 이상의 상이한 전압들을 제공함으로써 결정될 수 있다.
점 (1111)은 변환 점을 나타낸다. 변환 점 (1111)은 커패시턴스 (및 해당 초점 거리)가 증가하는 전압들에 실질적으로 반응하기 시작하는 곳을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 곡선 (1101)이 플로어로부터 임계치 차이 양을 초과할 때, 또는 곡선이 임계치 기울기 양을 초과하는 기울기를 가질 때, 또는 곡선이 곡선 (1101)의 실질적인 선형 부분의 시작을 식별하기 위해, 안정화된 기울기를 가질 때, 점 (1111)이 결정될 수 있다.
점 (1113)은 포화점을 나타낸다. 포화점은 커패시턴스가 점근적으로 포화되기 시작하는 곳이며, 증가된 전압으로부터의 초점 거리에서의 변화들은 점근적으로 감소된다. 이는, 예를 들어, 유효 커패시터가 포화될 때 일어날 수 있다. 포화점은, 예를 들어, 선의 기울기가 선형 영역의 기울기와 비교하여 소정의 양만큼 변할 때, 선의 기울기가 최소 기울기 양 아래로 떨어질 때 및/또는 곡선 (1101)이 셀링 값의 최소 범위 내에 속할 때, 결정될 수 있다.
제조 변화들은 변환 점 (1111) 및 포화점 (1113)의 위치들에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서, 점들 (1111 및/또는 1113)은 점선들 (1107 및 1109)이 어떻게 사용될 수 있는지와 유사하게 액체 렌즈를 교정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 해당 인가된 전압 값들 (예를 들어, 선 (1107)의 경우 V1 및 선 (1109)의 경우 V2)을 사용하여 액체 렌즈 교정을 위한 구동기 전압 경계들을 정의할 수 있다. 일부 실시예들에서, 점들 (1111 및 1113)은 각각의 선 (1107 및 1109) 상에 놓일 수 있다.
일부 실시예들에서, 최대 렌즈 곡률은, 액체 렌즈의 커패시턴스가 전극에 인가된 전압이 증가함에 따라 더 이상 실질적으로 변하지 않을 때 결정된다 (예를 들어, 응답은 액체 렌즈에 인가된 전압이 증가함에 따라 점근적으로 셀링 값에 접근함). 따라서, 최대 렌즈 곡률을 달성하기 위해 인가되는 최대 전압은 V2엣의 곡선, 점 (1113), 곡선 (V2)과 점 (1113) 사이의 점, 및 셀링 중 어느 하나 또는 임의의 조합을 기반으로 하여 결정될 수 있다.
도 11b에서의 점들이 그래프의 양의 측에 대해 표시되어 있지만, 오른쪽 측에 대한 교정과 더불어 또는 상기 교정 대신에 그래프의 음의 측에서 점을 결정 및 분석할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서 (예컨대, 도 3b에서 마이크로프로세서 (315) 및/또는 셋팅 및 피드백 제어기 (303))는 액체 렌즈가 교정을 수행하도록 할 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 액체 렌즈가 조립된 이후, 생산 테스트 동안, 요구에 따라, 액체 렌즈를 포함하는 시스템이 활성화될 때마다 (예를 들어, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 시스템을 턴 온 또는 활성화시킬 시에), 주기적으로 (예를 들어, 몇 분, 몇 시간, 몇 일마다), 사용 시간 이후 (예를 들어, 카메라 사용 시간 설정 이후), 또는 다른 시간에 교정을 개시할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 도 3b에서의 셋팅 및 피드백 제어기 (303)는, 차동 전압 신호가 전압 범위에 걸쳐 스윕하고, 출력 전압들을 분석하고, 분석을 기반으로 하여 (예를 들어, 룩업 테이블, 게인, 오프셋에서) 교정 셋팅들을 설정하도록 하는 제어 신호들을 발생시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 액체 렌즈의 양태들은 시간이 지남에 따라 변할 수 있어, 교정이 구식이 될 수 있다. 예를 들어, 절연 층 (예를 들어, 파릴렌)이 노화됨에 따라, 그의 유전 속성들은 시간에 따라 변할 수 있으며, 이는 인가된 전압에 기인한 유체 계면의 위치에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 액체 렌즈를 재보정하는 것이 (예를 들어, 주기적으로) 유리할 수 있다. 액체 렌즈를 동작시키는 제어기는 또한 액체 렌즈를 교정하도록 구성될 수 있다. 재교정은 사용자로부터의 입력 요구함없이 자동화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 외부 테스트 디바이스를 사용하여 교정 및 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들어, 외부 테스트 디바이스에 의해 공급된 전압들은 도 3b에 도시된 바와 같이 타이밍 제어기 (305), 신호 발생기 (307), 증폭기 (309) 및/또는 전극들에 입력들을 공급한다. 일부 실시예들에서, 전하 센서 (313), 셋팅 및 피드백 제어기 (303), 및/또는 외부 테스트 디바이스는 또한 커패시턴스의 표시를 측정 및 분석하는데 사용될 수 있다. 분석을 기반으로 하여 교정이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 디바이스들은 입력들 또는 판독 출력들을 제공하기 위해 도 3b에 도시된 시스템의 임의의 부분에 결합될 수 있다. 액체 렌즈 제품을 동작시키는데 사용된 제어기와는 별개인 액체 렌즈 교정을 수행하기 위해 교정 시스템을 사용함은 보다 간단하게 동작하는 제어기들이 사용될 수 있도록 할 수 있다.
제어 해상도
일부 구현들에서, 액체 렌즈는 동작 전압 범위 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈의 물리적 특징들 (예를 들어, 파릴렌과 같은 절연 물질의 두께, 액체 렌즈 크기, 전극 물질들, 챔버 형상, 사용된 유체들 등)은 유체 계면이 상이한 인가 전압들에 응답하는 법에 영향을 줄 수 있다. 상이한 물리적 특징들을 가진 액체 렌즈들은 상이한 동작 전압 범위들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 액체 렌즈는 전압이 10V와 50V의 동작 전압 범위 사이에서 변화함에 따라 액체 렌즈의 초점 거리가 변하도록 구성될 수 있다. 그러나, 액체 렌즈의 초점 거리는 그 동작 전압 범위 밖의 전압 변화들에 실질적으로 응답하지 않는다. 예를 들어, 전압이 50V로부터 60V로 상승한 경우, 유체 계면은 응답으로 실질적으로 이동하지 않는다. 연속된 예시에서, 제 2 액체 렌즈는 상이한 구성 (예를 들어, 상이한 절연 층 두께)을 가질 수 있어, 전압이 20V 내지 80V의 범위 내에서 조정될 때 액체 렌즈의 초점 거리가 변화되도록 하지만, 제 2 액체 렌즈의 초점 거리는 그 동작 범위 밖의 전압 변화들에 실질적으로 응답하지 않는다.
액체 렌즈들은 정의된 제어 해상도 양을 가진 제어기와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 8 비트, 10 비트, 12 비트, 14 비트, 16 비트 등의 제어 해상도를 가질 수 있다. 제어 해상도는 제어기가 액체 렌즈를 구동하기 위한 전압을 얼마나 미세하게 조정할 수 있는지를 결정할 수 있다. 일부 경우들에서, 제어기는 액체 렌즈의 동작 전압 범위와는 상이한 전압 범위에 걸쳐 그의 제어 해상도를 적용하도록 구성될 수 있다. 상기의 예시를 계속하면, 제어기는 12 비트의 제어 해상도로 0V 내지 100V의 범위를 가질 수 있다. 이러한 예시 제어기가 이 예시의 제 1 액체 렌즈와 함께 사용된 경우 (예를 들어, 10V 내지 50V의 동작 전압 범위를 가진 경우), 0V와 10V 사이, 및 50V와 100V 사이의 전압을 조정하는데 할당된 제어 비트들은 낭비된다. 제어기는 12 비트보다 매우 낮은 유효 제어 해상도를 가진다. 이 예시의 제 2 액체 렌즈가 이러한 제어기와 함께 사용되는 경우, 유효 제어 해상도는 제 1 액체 렌즈의 경우보다 다소 우수하지만, 20V 미만 및 80V 초과인 제어 해상도는 낭비되어, 제 2 액체 렌즈에 대한 유효 제어 해상도 역시 제어기의 12 비트 용량보다 낮을 것이다.
여기에 개시된 일부 실시예들은 제어기의 제어 해상도가 액체 렌즈의 동작 전압 범위 상에 보다 밀접하게 맵핑되도록 액체 렌즈 시스템을 교정하는 것에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 제어기는 복수의 동작 범위들을 가질 수 있고, 제어기는 사용될 동작 범위들 중 하나를 선택하도록 교정될 수 있다. 상기의 예시를 계속하면, 제어기는 12 비트의 제어 해상도 및 다음과 같은 4 개의 선택 가능한 동작 범위들을 가질 수 있다: 1) 0V 내지 30V; 2) 10V 내지 50V; 3) 25V 내지 75V; 및 4) 20V 내지 100V. (예를 들어, 10V 내지 50V의 동작 전압 범위를 가진) 제 1 액체 렌즈의 경우, 제어기 범위 번호 2가 선택될 수 있다. 12 비트의 제어 해상도는 10V 내지 50V의 전압 범위에 할당된다. 액체 렌즈 동작 전압 범위가 선택된 제어기 범위와 동일하기 때문에, 액체 렌즈를 제어하는데 12 비트의 전체 제어 해상도가 사용 가능하다.
제 2 액체 렌즈의 경우, 이 예시의 4 개의 선택 가능한 제어기 범위들 중 어느 것도 20V 내지 80V의 동작 전압 범위와 매칭하지 않는다. 여기서, 제어기 범위 번호 3 또는 번호 4는 제 2 액체 렌즈와 함께 사용하기 위해 선택될 수 있다. 제어기 범위 번호 3이 선택된 경우, 12 비트의 제어 해상도가 25V 내지 75V의 전압 범위에 할당된다. 따라서, 제어기는 제 2 액체 렌즈의 동작 전압 범위의 20V 내지 25V 및 75V 내지 80V 부분들을 사용할 수 없을 것이다. 그러나 단지 25V와 75V 사이이지만 액체 렌즈를 제어하는데 12 비트의 전체 제어 해상도가 사용될 수 있다. 대안적으로, 제어기 범위 번호 4가 제 2 액체 렌즈와 함께 사용되도록 선택되는 경우, 12 비트의 해상도는 20V 내지 100V의 전압 범위에 할당될 것이다. 그 후, 20V 내지 80V의 전체 동작 전압 범위는 제어기에 의해 사용될 수 있지만, 80V 내지 100V에 할당된 제어 해상도를 사용할 수 없기 때문에 사용 가능한 제어 해상도는 12 비트보다 다소 낮다. 이로써, 이러한 예시에서, 사용자는 액체 렌즈의 보다 정밀한 제어를 제공하지만 더 좁은 범위에 걸친 제어 범위 3과 액체 렌즈의 전체 범위를 사용하지만 세분성 (granularity)이 떨어진 제어 범위 4 사이를 선택할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 예컨대 상기의 예시에서 선택될 수 있는 미리 정의된 제어 범위들의 불연속 수를 가질 수 있다. 제어기는 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 20, 30, 50, 또는 그 초과의 선택 가능한 범위들, 또는 그 사이의 임의의 값, 또는 이들 값들의 임의의 조합에 의해 제한되는 임의의 범위들을 가질 수 있지만, 이들 범위 밖의 값들은 일부 구현들에 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기의 제어 범위는 선택되는 것과는 달리, 지정될 수 있다. 예를 들어, 최소 전압 및 최대 전압이 지정될 수 있으며, 그리고 제어기는 그 지정된 범위에 걸쳐 그의 제어 해상도를 할당할 수 있다. 상기의 예시로부터 제 1 액체 렌즈들을 사용하면 제어기는 최소 전압 10V 및 최대 전압 50V를 부여받을 수 있으며, 그리고 제어기는 10V 내지 50V 범위에 걸친 그의 제어 해상도 (이 예시에서 12 비트)를 할당한다. 상기의 예시로부터 제 2 액체 렌즈의 경우 제어기는 최소 전압 20V 및 최대 전압 80V를 부여받을 수 있으며, 그리고 제어기는 20V 내지 80V 범위에 걸친 그의 제어 해상도 (이 예시에서 12 비트)를 할당한다. 일부 경우들에서, 제어기는 수용 가능한 범위 내에 있는 지정된 전압 범위들을 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 수용 가능한 0V 내지 100V 범위 내에 속한 임의의 지정된 전압 범위를 수용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 예시에서, 10V 내지 50V 및 20V 내지 80V의 지정된 범위들은 제어기에 의해 사용될 수 있지만, 40V 내지 120V의 지정된 범위는 제어기에 의해 사용될 수 없다.
일부 실시예들에서, 지정된 범위는 여기에서 다른 곳에 논의된 것과 같은 제조 변화들을 보상할 수 있다. 예를 들어, 1.7 미크론의 타겟 절연 층 두께를 가진 액체 렌즈가 제조될 수 있다. 그러나, 제조 공차들로 인해, 실제 절연 층 두께는 상이한 액체 렌즈들에 대해 상이한 양들만큼 이러한 타겟 두께로부터 변화될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 액체 렌즈는 (예를 들어, 적어도 도 10b 및 11a와 관련하여 논의된 바와 같이) 파릴렌 또는 다른 절연 층에서의 변화들과 같은 제조 변화들을 고려한 최소 동작 전압 및 최대 동작 전압을 경험적으로 결정하도록 교정될 수 있다. 이들 최소 및 최대 동작 전압 값들은 제어기 동작 범위를 지정하기 위해 제어기에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 최소 동작 전압 및 최대 동작 전압 중 하나만 지정할 수 있으며 다른 하나는 제어기에서 설정되고 변경 불가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기 동작 범위는 동적일 수 있다. 예를 들어, 시스템이 주기적인 교정 절차들을 수행하도록 구성된 경우, 제어기의 동작 범위는 업데이트될 수 있다 (예컨대, 절연 층의 유전 상수가 시간이 지남에 따라 변화하여 최소 및/또는 최대 동작 전압이 액체 렌즈에 대하여 변하는 경우).
도 12a는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 예시 방법 (1200)을 도시한다. 액체 렌즈는, 예를 들어, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 4a, 및/또는 도 4b, 또는 임의의 다른 적합한 액체 렌즈에 도시된 액체 렌즈일 수 있다.
블록 1201에서, 복수의 교정 테스트 전압들은 액체 렌즈에 인가된다.
블록 1203에서, 액체 렌즈의 하나 이상의 속성이 측정될 수 있고, 상기 속성은 교정 전압들에 응답하고 구성요소 크기 변화들에 의해 영향을 받는다.
블록 1205에서, 동작 전압 범위는 하나 이상의 속성을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다. 동작 전압 범위는 제 1 전압 값 내지 제 2 전압 값의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 전압 값은 도 11a의 변환 전압 (VT), 도 11b의 전압 (V1), 점 (1111)과 연관된 전압 및/또는 임의의 변환 전압일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 전압 값은 도 11a의 포화 전압 (VS), 도 11b의 전압 (V2), 점 (1113)과 연관된 전압 및/또는 임의의 변환 전압일 수 있다. 전압 범위들은 설계 및/또는 제조 변화들의 차이들에 따라 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 블록들 (1201, 1203 및 1205)은 방법 (1000) 및/또는 방법 (1050)의 일부와 유사하게 구현될 수 있다.
블록 1207에서, 예컨대 액체 렌즈의 동작 전압 범위에 걸쳐 전압들을 발생시키도록 전압 발생기가 구성될 수 있다. 전압 범위는 제어기에 대해 지정될 수 있다 (예를 들어, 블록 (1205)에서 액체 렌즈에 대해 결정된 것과 동일한 동작 전압 범위). 일부 실시예들에서, 복수의 미리 정의된 전압 동작 범위들 중 하나가 선택될 수 있다 (예를 들어, 액체 렌즈의 동작 범위에 가장 맞음). 전압 발생기는, 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 신호 발생기 (307) 및/또는 증폭기 (309)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 3b에서의 타이밍 제어기 (305)는, 타이밍 제어기가 신호 발생기에 대한 위상 이동 제어 신호를 발생시킬 때 전압 발생기의 일부로서 작동한다. 일부 실시예들에서, 전압 발생기는 (예를 들어, 상이한 비트들의) 입력 신호를 수신하고, 상이한 입력 신호들 (예를 들어, 비트들의 상이한 순열들)을 기반으로 하여 상이한 (제로가 아닌) 전압 출력들을 발생시킨다. 일부 실시예들에서, 전압 발생기 및/또는 룩업 테이블은 복수의 미리 설정된 교정 프로파일들 중에서 선택하도록 구성될 수 있다.
블록 1207의 일부 구현들에서, 전압 발생기는 설정 범위의 제어 신호들에 응답하여 설정 범위의 출력들을 제공한다. 제어기 (예를 들어, 도 3b에서의 마이크로프로세서 (315))는 전압 발생기가 동작 범위 내에서 전압들을 발생시키도록 할 제어 신호들의 범위를 전압 발생기에 제공한다. 제어기는 전압 발생기가 동작 범위 내에서 전압들을 발생시키도록 하는 이들 신호들로 제어 신호들의 범위를 제한할 수 있다.
블록 1207의 일부 구현들에서, 신호 발생기의 전체 제어 범위는 동작 범위에 대응하도록 구성된다. 예를 들어, 신호 발생기는 제어 신호에 의해 제어되며, 이 경우 제어 신호는 제어 값들의 범위를 가진다. 신호 발생기는, 제어 신호에 대한 최소값이 전압 발생기로 하여금 제 1 전압을 발생시키도록, 그리고 제어 신호에 대한 최대 값이 전압 발생기로 하여금 제 2 전압을 발생시키도록 구성된다. 이는, 예를 들어, 전압 발생기에 의해 출력된 최소 또는 최대 전압 중 하나가 제 1 또는 제 2 전압이 되도록 오프셋 전압을 부가하고, 출력된 최소 또는 최대 전압 중 다른 것이 제 1 또는 제 2 전압 중 다른 것이 되도록 전압 발생기의 게인을 조정함으로써 구현될 수 있다. 그러한 구현들은, 전압 발생기가 제한된 해상도들의 제어 신호들에 응답할 때 출력 해상도들을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 전압 발생기가 제어 범위로 제한된 제어 신호를 기반으로 한 전압을 발생시키는 경우, 전체 제어 범위 (예를 들어, 디지털 구현들에서의 전체 비트 해상도)는 전압 발생기가 동작 범위를 발생시키도록 한다.
도 12b는 액체 렌즈 시스템을 교정하기 위한 예시 방법 (1250)을 도시한다. 블록 1251에서, 액체 렌즈가 제공되고, 액체 렌즈는 동작 전압 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈는 25V 내지 60V의 동작 범위를 가지도록 설계될 수 있지만, 제조 공차들 (예를 들어, 파릴렌 또는 다른 절연 층에서의 변화들)로 인해, 이는 26V 내지 58V의 동작 범위를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작 전압 범위는 여기에서 논의된 바와 같이 경험적으로 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 방법에 사용된 동작 전압 범위는 설계 파라미터들을 기반으로 할 수 있으며, 제조 변화들을 고려하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기의 예시를 사용하면, 사용된 동작 범위는 25V 내지 60V일 수 있다.
블록 1253에서, 액체 렌즈는 제어기에 결합될 수 있다. 제어기는 액체 렌즈를 동작시키기 위한 구동기, 신호 발생기 등을 포함할 수 있다. 블록 1255에서, 제어기에 대한 동작 전압 범위는 여기 예시들에서 논의된 바와 같이, 액체 렌즈의 동작 전압 범위를 기반으로 하여 설정 (예를 들어, 선택 또는 지정)될 수 있다. 제어기는 그의 제어 해상도 (예를 들어, 8 비트, 16 비트 등)를 설정된 동작 범위에 할당할 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 범위는 다수의 사전 설정된 범위들로부터 선택될 수 있거나, 범위가 지정될 수 있다 (예를 들어, 액체 렌즈 전압 동작 범위와 동일하기 위함). 따라서, 제어기에 대한 동작 전압 범위는 액체 렌즈에서 절연 층 (예를 들어, 파릴렌 층)의 두께를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 결정될 수 있다.
여기에 개시된 교정 방법들은 복수의 전압들을 인가하는 단계를 포함하는 방법들을 개시한다. 이들 전압들은 액체 렌즈 내의 전극에 인가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들 전압들은 복수의 전극들에 동시에, 순차적으로 또는 상이한 조합들로 인가될 수 있다.
여기에 개시된 교정 방법들은 외부 테스트 디바이스에 의해 수행될 수 있거나, 카메라는 테스트들을 수행하기 위해 내장 하드웨어로 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 교정은, 카메라 전원이 켜진 것에 응답하여, 또는 소정량의 사용 (예를 들어, 지정된 수의 사용 시간) 이후 주기적으로, 생성 동안에 수행될 수 있다.
교정 예시들
룩업 테이블 및 전압 발생기를 구비한 시스템을 교정하기 위한 2 개 이상의 예시적인 방법들이 도 13a 및 13b와 관련하여 개시된다. 도 13a는 교정과 관련된 시스템의 예시 다이어그램 (1300A)을 도시한다. 블록 1301에서, 상이한 전압들의 인가에 기인한 커패시턴스의 표시들이 측정 및 분석된다. 예시 분석은 도 11a-11b 및 도 12a-12b와 관련하여 기술된다.
블록 1303에서, 초점 거리들 (일부 실시예들에서, 초점 거리는 디옵터 값으로 표현될 수 있음)이 분석을 기반으로 하여 결정되며, 그리고 룩업 테이블이 채워진다. 도 13a의 예시 실시예에서, 초점 거리들은 룩업 테이블 (1305A)에 채워진다. 도시된 예시 룩업 테이블 (1305A)과는 상이할 수 있는 다양한 다른 유형들의 룩업 테이블들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 룩업 테이블은 교정 동안 결정되었던 광학 파워들 및 전압들의 리스트를 포함하여 나열된 광학 파워들을 제공할 수 있다.
룩업 테이블 (1305A)은 3 개의 대응 값들: 제어 값, 초점 거리, 및 인가 전압을 도시한다. 제어 값은 전압 발생기 (1307)에 의해 해당 전압이 발생되도록 할 제어 신호의 값을 나타낸다. 예를 들어, 전압 발생기 (1307)는 값 00000을 가진 제어 신호가 제공될 때 V1의 전압 값을 가진 출력 신호를 발생시키고, 값 11001을 가진 제어 신호가 제공될 때 전압 값 V2를 가진 출력 신호를 발생시키며, 값 11111을 가진 제어 신호가 제공될 때 Vmax의 전압 값을 가진 출력 신호 등을 발생시킬 것이다.
(예를 들어, 도 11a-11b 및 12a-12b와 관련하여 기술된 바와 같이) 상이한 전압들에 대한 커패시턴스 표시들의 분석을 기반으로 하여, 룩업 테이블의 초점 거리가 채워지고/지거나 조정될 수 있다. 예를 들어, 전극에 V1의 전압 값을 인가함이 AAA의 초점 거리를 야기시키고, V2의 전압 값을 인가함은 ZZZ의 초점 거리를 야기시키며, 그리고 Vmax의 더 높은 전압 값들을 인가함은 여전히 효과적으로 ZZZ인 초점 거리들을 야기시킬 것이 결정될 수 있다 (예를 들어, 점근 효과들로 인한 것임).
예시적인 3 열 룩업 테이블 (1305A)은 명확성과 이해를 돕기 위해 제공된다. 일부 실시예들은 2 개의 열들을 갖는 룩업 테이블들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블에서의 전압 열은 룩업 테이블의 일부 실시예들에서 생략될 수 있다. 더욱이, 예시 룩업 테이블 (1305A)은 디지털 제어 신호 (예를 들어, 별개의 비트들 수로 쉽게 표현되는 도 3b에서의 셋팅 및 피드백 제어 (303)에 의해 제공되는 디지털 제어 신호)를 사용하지만, 그러나 다른 예시들은 아날로그 제어 신호들 (예를 들어, 도 3b에 관해 논의된 바와 같은 위상 이동 신호)를 사용할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 초점 거리는 해당 디옵터 값으로 표현될 수 있음을 인식해야 한다.
블록 1309에서, 선택된 초점 거리 또는 광학 파워 (예를 들어, Fselect)에 대한 요청이 수신될 수 있다. 초점 거리는, 예를 들어, 제어 인터페이스를 통해 사용자에 의해, 또는 이미징되는 타겟, 거리 계측 디바이스 등으로부터 수신된 거리 신호에 기반한 카메라 모듈에 의해 선택될 수 있다. 초점 거리는, 예를 들어, 자동 초점 센서에 의해 선택될 수 있다.
블록 1311에서, 룩업 테이블 (1305A)을 참조함으로써, 선택된 초점에 대한 제어 값이 획득될 수 있다. 제어 기능은, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로프로세서 (315) 또는 셋팅 및 피드백 제어기 (303)에 의해 수행될 수 있다.
선택된 초점 거리 Fselect는 룩업 테이블에서 참조될 수 있다. 룩업 테이블에서의 연관성들은 해당 제어 신호 Ccorr이 전압 발생기로 하여금 전압 Vselect를 발생시키고 Vselect를 전극에 인가하도록 하여, 액체 렌즈의 유체 계면이 선택된 초점 거리를 달성하는 형상으로 구부러지도록 할 것임을 나타낸다.
해당 제어 신호 Ccorr이 전압 발생기에 제공된다. 일부 실시예들에서, 제어 신호는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 마이크로프로세서 (315)에 의해 발생된다.
도 13a의 룩업 테이블 (1305A)에서의 초점 거리들이 액체 렌즈로 하여금 각 개 각각의 초점 거리를 달성하도록 하는 전압들에 대응하도록 채워져 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 전압 발생기는 V1 내지 Vmax 범위의 값들을 가진 전압들을 출력하도록 구성될 수 있다. 그러나, 블록 1301에서의 분석을 기반으로 하여, V1 내지 V2 범위의 전압들의 인가 시에 초점 거리들이 실질적으로 선형으로 변할 수 있고, V2를 넘어서면 초점 거리가 효과적으로 포화됨이 결정될 수 있다. 따라서, 11011 내지 11111의 임의의 제어 값들은 동일하거나 실질적으로 유사한 ZZZ의 초점 거리를 야기시킬 것이다. 이 구성은 프로그래밍하기가 더 쉬울 수 있다. 그러나 예시 전압 발생기의 전체 5-비트 해상도가 완전히 사용되지 않는다.
도 13b는 교정과 관련된 시스템의 예시 다이어그램 (1300B)을 도시한다. 블록들 1301, 1309 및 1311은 도 13a에 도시된 것과 유사하다. 도 13b에서, 블록 1303은 룩업 테이블 (1305B)이 상이하게 채워지도록 하고 전압 발생기 (1307)가 상이하게 구성되도록 한다. 룩업 테이블 (1305B)은 동작 범위 V1 내지 V2에 대해 인가된 전압들이 제어 값들의 전체 해상도에 걸쳐 지도록 채워질 수 있다. 이는, 예를 들어, 전압 발생기들이 고정된 출력 해상도를 가진 실시예들에서 더 미세한 해상도를 가능하게 할 수 있다.
제어 값 00000은 전압 발생기가 최저 전압 V1을 발생시키도록 하여, 액체 렌즈에 의해 Fmin의 최소 초점 길이가 설정되도록 할 것이다. 11111의 제어 값은 전압 발생기가 최고 전압 V2를 발생시키도록 하여, 액체 렌즈에 의해 Fmax의 최대 또는 근-점근 (near-asymptotic) 초점 거리가 설정되도록 할 것이다. 전압 발생기는 전압 출력들의 전체 해상도를 통해 1/(total_bits^2) 단계씩 증가시킬 것이다. 따라서, 개선된 초점 해상도들이 달성될 수 있다.
명확성을 돕기 위해 예시적인 3 열 룩업 테이블 (1305B)이 제공된다. 일부 실시예들은 2 열을 갖는 룩업 테이블들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블에서의 제어 값은 명확성 및 이해를 돕기 위해 제공되지만, 룩업 테이블의 실제 메모리 구현에서는 생략될 수 있다. 더욱이, 예시는 별개의 비트들 수로 쉽게 표현되는 디지털 제어 신호를 사용하지만, 그러나 다른 예시들은 아날로그 제어 신호들 (예를 들어, 도 3b에 관해 논의된 바와 같은 위상 이동 신호)를 사용할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 초점 거리는 디옵터 값으로 표현될 수 있음을 인식해야 한다.
전압 발생기 (1307)는 게인 및 오프셋으로, 또는 다른 적합한 교정 파라미터들을 사용하여 교정될 수 있다. 예를 들어, 전압 발생기를 교정함은 제어 신호 00000에 응답하여 최소 출력 전압 값이 V1이 되도록 하고, 제어 신호 11111에 응답하여 최대 출력 전압 값이 V2가 되도록 하며, 그리고 00000과 11111 사이의 해당 제어 신호들을 기반으로 하여 출력 전압들이 V1과 V2 사이가 되도록 할 수 있다. 전압 발생기의 전체 해상도가 사용될 수 있다. 게인 및 오프셋은 블록 (1303)에서 수행된 분석 및/또는 룩업 테이블 (1305B)에서의 셋팅들을 적어도 부분적으로 기반으로 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전압 발생기의 게인은 선형 영역의 기울기를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 교정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 발생기의 하나 이상의 오프셋은 커패시턴스의 플로어 표시를 기반으로 하여 교정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 최소 및 최대 전압 값들 (V1 및 V2)은 도 11에 도시된 V1 및 V2 (및/또는 유사한 변환 점들)을 기반으로 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 게인은, 예를 들어, 증폭기 (309)와 같은 증폭기의 게인을 설정함으로써 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 게인은 상이한 바이어스 또는 공급 전압을 제공함으로써 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 오프셋은 전압 분배기, 전압 가산기, 가변 저항기 등을 사용하여 구성될 수 있다.
감소된
전력 소비
액체 렌즈 시스템은 펄스 폭 변조 (PWM)를 사용하여 액체 렌즈를 구동할 수 있다. 예를 들어, 도 4a의 실시예에서, 전압 펄스들은 전극들 (417a-d) 및 공통 전극 (예를 들어, 액체 렌즈 내의 유체와 전기 도통할 수 있음)에 인가된다. 여기에서 논의된 바와 같이, 공통 전극과 4 개의 사분면 전극들 (417a-d) 사이에 인가되는 전압들의 펄스 폭들을 변조하기 위해 위상 지연들이 도입될 수 있다. 다른 적합한 PWM 기술들이 사용될 수 있다. 다양한 수의 상이한 전극들이 사용될 수 있다. 이로써, 제어기 및/또는 신호 발생기는 펄스 폭 변조를 사용하여 액체 렌즈에 상이한 RMS 전압들을 인가할 수 있다 (예를 들어, 액체 렌즈의 유체 계면을 제어하기 위함).
도 4a의 예시 실시예에서, 5kHz의 반송 주파수 (예를 들어, 스위칭 주파수)가 사용될 수 있다. 파형 발생기 (403)는 매초 5,000 회 반복되는 전압 펄스들의 신호를 만들어 낼 수 있다. 0.5 kHz 내지 50 kHz, 1 kHz 내지 20 kHz 또는 2 kHz 내지 10 kHz의 범위와 같은 다양한 다른 적합한 반송 주파수들 (예를 들어, 스위칭 주파수들)이 사용될 수 있지만, 이 범위 밖의 값들은 일부 구현들에서 사용될 수 있다. 반송 주파수는 예를 들어 액체 렌즈의 응답 시간보다 빠를 수 있고, 그 결과 액체 렌즈는 펄스 폭 변조에 사용되는 전압 펄스들에 의한 것보다는 오히려 결과적인 RMS 전압에 의해 구동된다.
일부 경우들에서, 반송 주파수가 빠를수록 액체 렌즈를 사용하여 만든 이미지들에 대한 이미지 품질이 향상될 수 있다. 제어 시스템은 여기에 논의된 바와 같이, 반송 주파수를 기반으로 한 피드백 제어 정보를 사용할 수 있다. 그러므로, 반송 주파수가 빠를수록, 피드백 제어 시스템은 액체 렌즈에서 유체 계면을 정확하게 위치시키기 위해 전압들을 조정하는데 사용될 수 있는 정보를 더 자주 제공할 것이다. 이는 광학식 손떨림 보정에 특히 유용할 수 있다. 전극들 (예를 들어, 전극들 (22a-d)) 상의 전압들은 예를 들어 도 2b와 관련하여 논의된 바와 같이, 유체 계면의 광학 축을 길이 방향 축 (28)으로부터 오프셋 각도만큼 기울어지도록 제어될 수 있다. 광학식 손떨림 보정 특징은 더 빠른 반송 주파수를 사용하여 더 잘 동작할 수 있다. 예시로서, 2kHz에 비해 10kHz의 반송 주파수는 제어기에 피드백을 5 배 더 빠르게 제공하여, 10kHz 실시예가 액체 렌즈의 흔들림 또는 다른 움직임에 보다 신속하게 응답하는 것을 허용할 수 있다. 이로 인해, 특히 흔들림 또는 다른 움직임 동안의 이미징에 대하여, 더 빠른 반송 주파수들을 위해 이미지 품질이 개선될 수 있다.
더 높은 반송 주파수들을 사용하는 시스템들은 더 많은 전력을 소비할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 속도를 높이면 전력 손실들이 높아질 수 있다. 스위칭 전력 손실의 한 원인은 트랜지스터 스위치 상태들이 변할 때 소량의 전류가 접지로 향할 수 있다는 것이다. 특히 전력이 제한되는 시스템들 (예를 들어, 파워 서플라이로서 배터리로 동작하는 장치)에서, 소비 전력을 줄이기 위해 더 낮은 반송 주파수들을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 휴대폰들 및 태블릿들과 같은 일부 이동 전자 디바이스들의 경우, 배터리 전력을 절약하는 것이 특히나 중요할 수 있다. 이로써, 액체 렌즈들을 포함하는 일부 시스템들에서, 높은 반송 주파수들을 사용하여 더 높은 품질의 이미지들을 만들어 내고 낮은 반송 주파수들을 사용하여 전력 소비를 감소시키는 것 사이에 긴장이 있을 수 있다.
여기에 개시된 일부 실시예들은 PWM에 사용되는 반송 주파수를 변경할 수 있는 액체 렌즈 시스템들에 관한 것이다. 예를 들어, 시스템은, 고-품질 이미징이 수행될 때 및/또는 전력이 충분할 때 (예를 들어, 이동 전자 디바이스가 외부 파워 서플라이로부터 전력을 수신하고 있을 때) 더 높은 반송 주파수들을 사용할 수 있다. 시스템은 또한 저-품질 이미징이 수행될 때 및/또는 전력이 부족할 때 (예를 들어, 배터리 용량이 낮거나 전력 절약 모드가 활성화될 때) 더 낮은 반송 주파수들을 사용할 수 있다.
도 14는 액체 렌즈 (1404)를 가진 카메라 시스템 (1402)을 포함하는 이동 전자 디바이스 (1400)의 예시 실시예를 도시하는 블록 다이어그램이다. 이동 전자 디바이스(mobile electronic device)는 휴대폰(mobile phone), 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 랩톱 컴퓨터 등일 수 있다. 카메라 시스템 (1402)은 액체 렌즈 (1404), 하나 이상의 고정 렌즈 (1406) 및 이미징 센서 (1408)를 가질 수 있다. 카메라 시스템 제어기 (1410)는 카메라 시스템 (1402)을 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기 (1410)는 여기에서 논의된 바와 같이 액체 렌즈 (1404)를 구동하기 위해 신호 발생기 (1412)를 사용할 수 있다. 제어기 (1410)는 이미지들을 만들어 내기 위해 이미징 센서 (1408) 및/또는 카메라 시스템의 다른 구성요소들을 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기 (1410)는 다수의 제어기 요소 또는 다수의 프로세서들, 예컨대, 액체 렌즈 제어기 요소 또는 프로세서 및 이미징 센서 제어기 요소 또는 프로세서를 가질 수 있다.
이동 전자 디바이스 (1400)는 이동 전자 디바이스 (1400)를 동작시키도록 구성될 수 있는 디바이스 제어기 (1414)를 가질 수 있다. 디바이스 제어기는, 예컨대, 카메라 시스템 제어기 (1410)에 이미징 요청들 및/또는 이미징 파라미터들을 제공하기 위해, 또는 카메라 시스템 (1402)으로부터 캡처된 이미지들을 수신하기 위해, 카메라 시스템 제어기 (1410)와 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기들 (1410 및 1414)은 동일한 프로세서를 사용하거나 다수의 프로세서들이 사용될 수 있다. 이동 전자 디바이스 (1400)는 캡처된 이미지들을 저장하고, 디바이스 (1400)를 동작시키고 여기에 개시된 방법들 및 특징들을 구현하기 위해 프로세서에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터-실행 가능 명령어들을 저장하는데 사용될 수 있는 메모리 (1416)를 가질 수 있다. 사용자 인터페이스 (1418)는 사용자로부터 입력을 수신 및/또는 정보를 사용자에게 출력하는데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스 (1418)는 디스플레이, 터치스크린, 버튼, 스위치, 다이얼, 스피커, 마이크로폰, 키보드 또는 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성된 다른 사용자 입력 요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디바이스 (1400)는 또한 외부 소스들로부터 정보를 수신 및/또는 출력하기 위한 입력/출력 인터페이스 (1420)를 가질 수 있다. 입력/출력 인터페이스는 무선 통신 디바이스 (예를 들어, WiFi, 블루투스, 셀룰러 통신 등) 또는 유선 통신용 포트 (예를 들어, USB 포트)를 포함할 수 있다. 이동 전자 디바이스는 배터리 (1422)와 같은 파워 서플라이를 포함 할 수 있다. 배터리는 카메라 모듈 (1402)을 포함하여, 이동 전자 디바이스 (1400)에 전력을 제공할 수 있다. 신호 발생기 (1412)는 액체 렌즈 (1404)를 구동하기 위해 배터리 (1422)로부터 전력을 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동 전자 디바이스 (1400)는 이동 전자 디바이스 (1400)에 전력을 공급하고/하거나 배터리 (1422)를 재충전하는데 사용될 수 있는 외부 파워 서플라이 (도시되지 않음)에 결합될 수 있다.
도 15는 상이한 품질 레벨들의 이미지들을 만들어 내기 위한 방법 (1500)의 예시 실시예이다. 블록 1502에서, 액체 렌즈는 제 1 PWM 주파수 (예를 들어, 반송 주파수 또는 스위칭 주파수)를 사용하여 구동된다. 블록 1504에서, 제 1 품질 레벨을 가진 하나 이상의 이미지가 만들어진다. 예를 들어, 카메라 시스템 (1410)은 고품질 레벨의 하나 이상의 이미지에 대한 요청을 수신할 수 있다. 예를 들어, 휴대폰을 사용하여 스틸 이미지를 전체 해상도로 찍을 수 있다. 제어기 (1410)는, 높은 레벨의 이미징 품질을 제공하기 위해 상대적으로 빠른 반송 주파수일 수 있는 제 1 PWM 주파수에서 액체 렌즈 (1404)를 구동할 수 있다. 블록 1506에서, 액체 렌즈는 제 1 PWM 주파수와는 상이한 제 2 PWM 주파수에서 구동된다. 제 2 PWM 주파수는 제 1 PWM 주파수보다 느릴 수 있다. 블록 1508에서, 제 2 품질 레벨을 가진 하나 이상의 이미지가 만들어질 수 있다. 제 2 품질 레벨은 제 1 품질 레벨보다 낮은 품질 레벨 일 수 있다. 예를 들어, 휴대폰을 사용하여 화상 채팅 기능을 위한 이미지들을 만들어 낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라 시스템 (1410)은 비디오 이미지들에 대한 요청을 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 휴대폰은 저-품질의 이미지들을 만들어 내도록 구성된 전면 카메라 (예를 들어, 후면 카메라로부터의 이미지들보다 낮은 이미지 해상도를 가짐)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지들에 대한 요청은 (예를 들어, 압축 또는 스트리밍될 이미지들에 대한) 저 품질 이미징이 허용되거나 요구되는 것을 나타내는 이미지 파라미터들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 더 낮은 반송 주파수는 0.5 kHz 내지 5 kHz 또는 1 kHz 내지 3 kHz 범위에 있을 수 있지만, 이들 범위 밖의 값들은 일부 경우들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 더 높은 반송 주파수는 3 kHz 내지 50 kHz 또는 5 kHz 내지 15 kHz의 범위 일 수 있지만, 이들 범위 밖의 값들은 일부 경우들에서 사용될 수 있다.
도 16은 하나 이상의 이미지를 만들어 내기 위한 예시 방법 (1600)이다. 블록 1602에서, 시스템은 하나 이상의 이미지에 대한 요청과 연관된 이미지 파라미터들 및/또는 디바이스 파라미터들을 수신할 수 있다. 블록 1604에서, 이미지 파라미터들 및/또는 디바이스 파라미터들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여, 액체 렌즈에 대해 PWM 주파수 (예를 들어, 반송 주파수 또는 스위칭 주파수)가 결정될 수 있다. 예시적인 이미지 파라미터들 및 디바이스 파라미터들 및 예시적인 주파수 결정들은 적어도 도 17과 관련하여 여기에서 논의된다. 블록 1606에서, 시스템은 결정된 PWM 주파수를 사용하여 액체 렌즈를 구동할 수 있으며, 그리고 하나 이상의 이미지가 블록 1608에서 만들어질 수 있다. 도 16의 방법 (1600)은 다수의 상이한 이미지들 또는 이미지들 그룹들에 대해 반복적으로 수행될 수 있으며, 그리고 상이한 PWM 주파수들은 상이한 이미지들 또는 이미지들 그룹들에 대해 결정 및 사용될 수 있다.
도 17은 PWM 주파수 (예를 들어, 반송 주파수 또는 스위칭 주파수)를 결정하는데 사용될 수 있는 예시적인 이미지 파라미터들, 디바이스 파라미터들, 및 다른 고려 사항들을 도시한다. PWM 주파수를 결정하기 위해 이들 팩터의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 시스템은 다양한 입력들을 기반으로 계산하여 사용할 PWM 주파수를 결정한다. 일부 경우들에서, 일부 팩터들은 더 높은 PWM 주파수를 지시하는 반면 다른 것들은 더 낮은 PWM 주파수를 지시할 수 있다 (예를 들어, 배터리 용량이 낮을 때 고 해상도 이미지 캡처). 시스템은 알고리즘, 공식, 룩업 테이블, 또는 다른 기술을 사용하여 하나 이상의 팩터를 기반으로 하여 PWM 주파수를 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 품질 셋팅은 PWM 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지 요청은 이미지가 가능한 최상의 이미지 품질, 또는 낮은 이미지 품질, 또는 그들 사이의 일부 값을 가져야 함을 나타내는 이미지 파라미터를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 품질이 낮은 이미지가 바람직할 수 있다. 예를 들어, 품질이 낮은 이미지는 크기가 더 작을 수 있고, 이는 저장하기 쉽고 제한된 대역폭 채널을 통해 (예를 들어, 문자 메시지 또는 스트리밍 등을 통해) 전송하기에 쉬울 수 있다. 일부 경우에 따라, 이미지가 압축되므로 고품질 이미지가 손실되어, 품질이 낮은 이미지가 적합할 수 있다. 보다 낮은-품질 이미지 품질 셋팅이 지정될 때 이는 시스템에 더 낮은 PWM 주파수를 선택하도록 영향을 줄 수 있고, 보다 높은-품질 이미지 품질 셋팅이 지정될 때 이는 시스템에 더 높은 PWM 주파수를 선택하도록 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스 제어기는, 예를 들어, 이미지의 의도된 사용을 기반으로 하여 이미지 품질 셋팅을 결정할 수 있고, 그 셋팅을 이미징 요청과 함께 카메라 시스템에 전달할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라 시스템은 이미지 품질 셋팅을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자는 (예를 들어, 이동 디바이스 상의 사용자 인터페이스를 사용하여) 이미지 품질 셋팅을 지정할 수 있다.
일부 실시예들에서, PWM 주파수를 결정하는데 이미지 해상도가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지 요청은 이미지 해상도 파라미터, 예컨대 전체 해상도 셋팅, 축소 해상도 셋팅, 픽셀 카운트 크기, 전체 해상도의 백분율 등을 포함할 수 있다. 더 낮은 해상도의 이미지를 캡처할 때 더 낮은 PWM 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들어, 축소 해상도에서 캡처된 이미지가 더 높은 PWM 주파수를 사용하여 기인하는 부가적인 이미지 품질의 일부 또는 전부를 잃을 수 있다. 일부 경우들에서, 비디오 이미지들은 스틸 이미지들보다 낮은 이미지 해상도를 사용할 수 있다. 또한, 비디오의 단일 프레임은 형태는 캡처된 스틸 이미지보다 이미지 품질이 떨어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스틸 이미지들을 캡처하는 것보다 비디오 이미징에 더 낮은 PWM 주파수들이 적용될 수 있다. 전체 해상도 셋팅을 가지지만, 그러나 손실 압축이 이미지에 적용되는 경우와 같이, 이미지 품질 셋팅이 낮은 이미지가 만들어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지들은 프리뷰로 사용되도록 만들어질 수 있다 (예를 들어, 사용자가 카메라를 조준하는 것을 돕기 위해 디스플레이 스크린 상에 디스플레이하기 위함). 프리뷰 이미지들은 통상적으로 메모리에 장기간 저장되지 않는다. 일부 실시예들에서, 프리뷰 이미지들은 해상도가 떨어지거나 이미지 품질이 떨어질 수 있는데, 이는 예를 들어, 이들이 나중에 사용되기 위해 캡처되지 않고/않거나 실시간으로 카메라를 조준하기 용이하게 하기 위해 빠르게 디스플레이 되어야 하기 때문이다. 프리뷰 이미지들은 시스템에 더 느린 PWM 주파수를 적용하도록 영향을 줄 수 있는 반면, (예를 들어, 나중에 사용하거나 보기 위해) 저장될 이미지들은 시스템에 더 높은 PWM 주파수를 적용하도록 영향을 줄 수 있다.
일부 경우들에서, 광학식 손떨림 보정은 특정 이미지 요청들에 대해 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 일부 시스템들에 대해 이 특징을 활성화 및 비활성화할 수 있다. 광학식 손떨림 보정이 이미지에 대해 비활성화된 경우, 이는 시스템에 PWM 주파수를 감소시키도록 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 가속도계로부터의 정보 (예를 들어, 카메라의 흔들림 또는 움직임의 존재 또는 부재를 나타냄)를 기반으로 하여, 예컨대 이미징 유형을 기반으로 하여 광학식 손떨림 보정을 활성화 또는 비활성화할지 여부를 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, PWM 주파수를 결정함은 이미지 요청을 하는데 사용되었던 애플리케이션을 적어도 부분적으로 기반으로 할 수 있거나, 또는 이미지의 의도된 사용을 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, 화상 채팅 애플리케이션으로부터의 이미지 요청은 낮은 PWM 주파수를 트리거할 수 있으며, 그리고 전화기 상의 카메라 앱으로부터의 스틸 이미지는 더 높은 PWM 주파수를 트리거할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이용 가능한 전력량은 PWM 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. 배터리가 거의 소모되었거나 이와 달리 전력이 부족한 경우, 이는 시스템에 더 낮은 PWM 주파수를 사용하도록 영향을 줄 수 있다. 배터리 용량이 거의 다 찼거나, 이와 달리 전력이 충분한 경우 (예를 들어, 디바이스가 벽면 콘센트와 같은 외부 전원으로부터 전력을 공급받는 경우), 더 높은 PWM 주파수를 적용하기 위해 시스템에 영향을 줄 수 있습니다. 이는 시스템에 더 높은 PWM 주파수를 적용하도록 영향을 줄 수 있다. 디바이스가 저 전력 소비 모드에 있는 경우, 이는 시스템에 낮은 PWM 주파수를 사용하도록 영향을 줄 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기 (1010) 및/또는 신호 발생기 (1012)는 고 PWM 주파수 (예를 들어, 10 kHz) 또는 저 PWM 주파수 (예를 들어, 2 kHz)로 액체 렌즈를 구동시키도록 구성될 수 있으며, 그리고, 시스템은 고 주파수와 저 주파수 사이를 선택할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기 (1010) 및/또는 신호 발생기 (1012)는 범위에 걸쳐 다양한 PWM 주파수들을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 제 1 이미지의 경우 5.5 kHz의 PWM 주파수, 제 2 이미지의 경우 2.6 kHz의 PWM 주파수, 제 3 이미지의 경우 3.1 kHz의 PWM 주파수 등을 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템은 PWM 신호들에 대해 슬루 레이트 (slew rate)를 변경하도록 구성할 수 있으며, 이는 전력 소비를 추가로 줄이는데 사용될 수 있다. 도 18a는 제 1 PWM 주파수를 가진 PWM 신호를 도시하고, 도 18b는 제 1 PWM 주파수보다 느린 제 2 PWM 주파수를 가진 PWM 신호를 도시한다. 이러한 예시에서, 제 2 PWM 주파수는 제 1 PWM 주파수의 절반이다. 도 18b의 제 2 PWM 신호는 도 18a의 제 1 PWM 신호보다 적은 전력을 소비할 수 있다. 도 18a 및 18b에서, 슬루 레이트는 점선들로 도시된다. 저 전압으로부터 고 전압으로 또는 고전압으로부터 저전압으로의 실제 변환은 순간적으로 일어나지 않는다. 오히려 전압은 슬루 레이트, 또는 전압이 제 1 전압 레벨로부터 제 2 전압 레벨로 변하는 속도로 인해 다소 사다리꼴의 파형을 채택한다. 도 18a 및 18b의 실시예들에서, 제 2 PWM 신호는 제 1 PWM 신호의 슬루 레이트의 절반인 슬루 레이트를 가진다. 시스템은 PWM 주파수에서의 변화들에 비례하여 슬루 레이트를 스케일링하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, PWM 주파수는 슬루 레이트를 변경함 없이 조정될 수 있다. 슬루 레이트를 감소시켜 전력을 보존하기 위해 도 17의 동일한 고려 사항들 및 도 15 및 16의 동일한 방법들이 적용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템의 구동기는 구동기 신호들에 대해 조정 가능한 슬루 레이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 원하는 슬루 레이트는 파라미터로서 구동기로 전달될 수 있으며, 그리고 구동기는 원하는 슬루 레이트를 가진 신호를 출력할 수 있다 (사용되는 구동기의 능력들 내에 원하는 슬루 레이트가 있다고 가정함). 슬루 레이트는 전류 제한을 사용하여, 가변 저항기를 사용하여, 다른 능동 전기 구성요소(들)를 사용하여, 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 조정될 수 있다.
부가적인 개시
상기 제공된 개시에서, 렌즈의 피드백 및 제어를 위한 장치들, 시스템들 및 방법들은 특정 예시 실시예들과 관련하여 기술된다. 그러나, 실시예들의 원리들 및 이점들이 커패시턴스의 표시에 응답하여 피드백 및 제어를 필요로 하는 임의의 다른 시스템들, 장치들 또는 방법들에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 소정의 실시예들이 예시적인 샘플 앤 홀드 전압 센서 (sample and hold voltage sensor)를 참조하여 기술되었지만, 여기에 기술된 원리들 및 이점들은 다른 유형들의 센서들에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들 중 일부는 아날로그, 디지털, 또는 혼합 회로부를 참조하여 기술될 수 있지만, 상이한 실시예들에서, 여기에 논의된 원리들 및 이점들은 아날로그, 디지털, 또는 혼합 회로부로서 상이한 부분들에 대해 구현될 수 있다. 게다가, 일부 회로도들이 예시적인 목적으로 제공되지만, 다른 등가 회로들이 대안적으로 구현되어 여기에 기술된 기능성을 달성할 수 있다. 일부 도면들에서, 4 개의 전극들이 도시된다. 여기에서 논의된 원리들 및 이점들은 4 개 초과의 전극들 또는 4 개 미만의 전극들을 갖는 실시예들에 적용될 수 있다.
여기에 기술된 원리들 및 이점들은 다양한 장치들에서 구현될 수 있다. 그러한 장치들의 예시들은 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 일부, 전자 테스트 장비 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 여기에 기술된 원리들 및 이점들은 렌즈들에 관한 것이다. 렌즈들을 갖는 제품들의 예시들은 휴대폰 (예를 들어, 스마트 폰), 건강 관리 모니터링 디바이스, 자동차 전자 시스템들과 같은 차량 전자 시스템들, 웹캠들, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 냉장고, DVD 플레이어, CD 플레이어, 디지털 비디오 레코더 (DVR), 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 복사기, 팩시밀리 기계, 스캐너, 다-기능 주변 디바이스, 손목 시계, 시계 등을 포함한다. 추가로, 장치들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 여기에 기술된 방법들, 기술들, 마이크로프로세서들 및/또는 제어기들은 하나 이상의 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들에 의해 구현된다. 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 기술들을 수행하기 위해 하드웨어에 내장될 수 있거나, 또는 하나 이상의 ASIC (application-specific integrated circuit)과 같은 디지털 전자 디바이스들 또는 기술들을 수행하기 위해 지속적으로 프로그래핑되는 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (field programmable gate arrays, FPGA)을 포함할 수 있거나, 또는 펌웨어, 메모리, 다른 스토리지, 또는 조합으로 프로그램 명령어들에 따라 기술들을 수행하도록 프로그래밍된 하나 이상의 범용 하드웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 프로그램 명령어는 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM 또는 임의의 다른 형태의 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로 상주할 수 있다. 그러한 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 또한 맞춤형 하드웨어 내장 로직, ASIC들 또는 FPGA들을 맞춤형 프로그래밍과 결합하여 기술들을 달성할 수 있다. 특수-목적 컴퓨팅 디바이스들은 데스크탑 컴퓨터 시스템들, 서버 컴퓨터 시스템들, 휴대용 컴퓨터 시스템들, 핸드헬드 디바이스들, 네트워킹 디바이스들 또는 기술들을 구현하기 위해 하드웨어 및/또는 프로그램 로직을 통합하는 임의의 다른 디바이스 또는 디바이스들의 조합일 수 있다.
여기에 기술된 마이크로프로세서 또는 제어기들은 운영 체제 소프트웨어, 예컨대, iOS, Android, Chrome OS, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows Server, Windows CE, Unix, Linux, SunOS, Solaris, iOS, Blackberry OS, VxWorks, 또는 다른 호환 운영 체제들에 의해 조정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스는 독점 운영 체제에 의해 제어될 수 있다. 종래의 운영 체제들은 실행을 위한 컴퓨터 프로세스들을 제어 및 스케줄링하고, 메모리 관리를 수행하고, 파일 시스템, 네트워킹, I/O 서비스들을 제공하며, 그리고 다른 것들 중에서, 그래픽 사용자 인터페이스 ("GUI")와 같은 사용자 인터페이스 기능성을 제공한다.
여기에 기술된 마이크로프로세서들 및/또는 제어기들은 맞춤형 하드웨어 내장 로직, 하나 이상의 ASIC 또는 FPGA, 펌웨어 및/또는 프로그램 로직을 사용하여 여기에 기술된 기술들을 구현하여 마이크로프로세서들 및/또는 제어기들을 특수-목적 기계로 만들 수 있다. 일 실시예에 따르면, 여기에 개시된 기술들의 일부는 메모리에 포함된 하나 이상의 시퀀스 명령어를 실행하는 것에 응답하여 도 3a의 마이크로프로세서들 (315), 도 3a 및 3b의 피드백 및 셋팅 제어기 (303), 도 305의 타이밍 제어기 (305) 및/또는 다른 제어기들에 의해 수행된다. 그러한 명령어들은 저장 디바이스와 같은 또 다른 저장 매체로부터 메모리로 판독될 수 있다. 메모리에 포함된 명령어 시퀀스들을 실행하면 프로세서 또는 제어기가 여기에 기술된 프로세스 단계들을 수행할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 하드웨어 내장 회로부는 소프트웨어 명령어들 대신에 또는 상기 소프트웨어 명령어들과 함께 사용될 수 있다.
게다가, 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 논리 블록들 및 모듈들은 프로세서 디바이스, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성 요소들, 또는 여기에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합과 같은 기계에 의해 구현 또는 수행될 수 있다. 프로세서 디바이스는 마이크로프로세서 일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서 디바이스는 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신, 동일의 조합들 등일 수 있다. 프로세서 디바이스는 컴퓨터-실행 가능 명령어들을 프로세싱하도록 구성된 전기 회로부를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로세서 디바이스는 컴퓨터-실행 가능 명령어들을 프로세싱함 없이 논리 동작들을 수행하는 FPGA 또는 다른 프로그래머블 디바이스를 포함한다. 프로세서 디바이스는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 관련된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 여기에서 주로 디지털 기술과 관련하여 기술되었지만, 프로세서 디바이스는 또한 주로 아날로그 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 여기에 기술된 렌더링 기술들 중 일부 또는 전부는 아날로그 회로부 또는 혼합 아날로그 및 디지털 회로부로 구현될 수 있다.
문맥상 달리 명확하게 요구되지 않는 한, 상세한 설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐, "포함하다", "포함하는" ("comprise", "comprising", "include", "including") 등의 단어는 배타적 또는 철저한 의미가 아니라 포괄적인 의미로; 즉, "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 여기에서 일반적으로 사용되는 "결합된" 또는 "연결된"이라는 단어는 직접 연결되거나 하나 이상의 중간 요소로 연결될 수 있는 둘 이상의 요소들을 지칭한다. 부가적으로, 본 출원에서 사용될 때 "여기에서", "위", "아래" 및 유사한 의미 단어는 본 출원을 본 출원의 임의의 특정 부분들이 아닌 전체로서 지칭해야 한다. 문맥상 허용되는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 상세한 설명의 단어는 또한 복수 또는 단수를 각각 포함할 수 있다. 두 개 이상의 항목들 목록과 관련하여 "또는" 이라는 단어는 단어의 다음 해석들을 모두 포함하도록 의도된다: 목록의 임의의 항목들, 목록의 모든 항목들, 및 목록의 항목들의 임의의 조합. 여기에 제공된 모든 수치 값들은 측정 에러 범위 내에서 유사한 값들을 포함하도록 의도된다..
본 개시는 소정의 실시예들 및 예시들을 포함하지만, 그 권리 범위가 구체적으로 개시된 실시예들을 넘어 다른 대안적인 실시예들 및/또는 사용들 및 그 명백한 수정들 및 등가물들까지 확장된다는 것이 통상의 기술자에게 이해될 것이다. 부가적으로, 실시예들의 여러 변화들이 상세하게 도시되고 기술되었지만, 다른 수정들도 본 개시를 기반으로 하여 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이다. 또한, 실시예들의 특정 특징들 및 양태들의 다양한 조합들 또는 하위-조합들이 이루어질 수 있으며 여전히 본 개시의 권리 범위 내에 속하는 것으로 고려된다. 개시된 실시예들의 다양한 특징들 및 양태들이 실시예들의 다양한 모드들을 형성하기 위해 서로 결합되거나, 대체될 수 있음을 이해해야 한다. 여기에 개시된 임의의 방법들은 인용된 순서대로 수행될 필요는 없다. 이로써, 권리 범위는 전술한 특정 실시예들에 의해 제한되지 않아야 한다.
달리 구체적으로 언급되지 않거나 사용된 문맥 내에서 달리 이해되지 아니하는 한, 다른 것들 중에서 "할 수 있는" ("can", "could", "might", 또는 "may")과 같은 조건부 언어는 일반적으로 소정의 실시예들이 소정의 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 포함하지만, 다른 실시예들은 상기 소정의 특징들, 요소들 및/또는 단계들을 포함하지 않음을 전달하도록 의도된다. 이로써, 그러한 조건부 언어는 일반적으로 특징들, 요소들 및/또는 단계들이 하나 이상의 실시예에 필요한 방식으로 있거나, 또는 하나 이상의 실시예가 이들 특징들, 요소들 및/또는 단계들이 포함되거나 임의의 특정 실시예에 수행되기 위한 것이든 간에, 사용자 입력 또는 프롬프트 여부에 관계없이, 결정하는 로직을 반드시 포함함을 의미하지는 않는다. 여기에서 사용된 제목은 단지 독자의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하려는 것은 아니다.
추가로, 여기에 기술된 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 다양한 변형들 및 대안적인 형태들에 영향을 받을 수 있지만, 그 특정 예시들은 도면들에 도시되었고 여기에 상세하게 기술된다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태들 또는 방법들로 제한되는 것이 아니라 반대로, 본 발명이 기술된 다양한 구현들의 기술 사상 및 권리 범위 내에 속하는 모든 변형들, 균등물들 및 대안들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 추가로, 구현 또는 실시예에 관련하여, 여기에 개시된 임의의 특정 특징, 양태, 방법, 속성, 특성, 품질, 특질, 요소 등은 여기에 제시된 모든 다른 구현들 또는 실시예들에서 사용될 수 있다. 여기에 개시된 임의의 방법들은 인용된 순서대로 수행될 필요는 없다. 여기에 개시된 방법들은 전문가가 취한 소정의 행동들을 포함할 수 있다; 그러나, 방법들은 또한 명시적으로 또는 암시적으로 이들 행동들의 임의의 제 3 자 명령어를 포함할 수 있다.
여기에 개시된 범위들은 또한 임의의 및 모든 중첩, 하위-범위들 및 이들의 조합들을 포함한다. "최대", "적어도", "보다 큰", "보다 작은", "사이에" 등과 같은 언어는 인용된 숫자를 포함한다. "약" 또는 "대략"과 같은 용어 앞에 나오는 숫자에는 인용된 숫자를 포함하며, 상황에 따라 해석되어야 한다 (예를 들어, 환경 하에서 합리적으로 가능한 한 정확해야 하고, 예를 들어, ±5%, ±10%, ±15% 등). 예를 들어, "약 3.5 mm"는 "3.5 mm"를 포함한다. "실질적으로"와 같은 용어가 선행하는 문구는 인용된 문구를 포함하며, 상황을 기반으로 하여 (예를 들어, 상황 하에서 가능한 한 합리적으로) 해석되어야 한다. 예를 들어, "실질적으로 일정한"은 "일정한"을 포함한다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 측정들은 주변 온도 및 압력을 포함한 표준 조건들에서 이루어진다.
Claims (21)
- 액체 렌즈 시스템에 있어서,
제 1 유체 및 제 2 유체를 함유한 챔버, 여기에서 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능함;
상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극;
상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 공급하도록 구성된 신호 발생기; 및
상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서;를 포함하며,
여기에서, 상기 렌즈 센서는:
샘플링 커패시터;
상기 제 1 전극으로 전달된 전류를 미러링하고 상기 미러링된 전류를 상기 샘플링 커패시터로 보내도록 구성된 전류 미러; 및
상기 샘플링 커패시터에 대한 전압 값을 판독하도록 구성된 전압 검출기;를 포함하는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 신호 발생기는 상기 제 1 전극에 제 1 전압 파형을 제공하고 상기 제 2 전극에 제 2 전압 파형을 제공하도록 구성되며, 상기 제 1 전압 파형은 상기 제 2 전압 파형에 대한 위상 지연을 갖는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 렌즈 센서는 상기 제 1 유체와 상기 제 1 전극 사이의 커패시턴스를 나타내는 전압 값을 출력하도록 구성되고;
제어기는 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성되는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 렌즈에 내장되고 상기 액체 렌즈의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 신호 발생기에 의해 공급된 전압 차이를 조정하도록 구성되는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 렌즈의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서; 및
가열 요소;를 추가로 포함하며,
여기서 제어기는 상기 측정된 온도를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 가열 요소를 사용하여 상기 액체 렌즈에 열을 가하도록 구성되는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈 센서는:
상기 전류 미러와 상기 샘플링 커패시터 사이에서 샘플 스위치; 및
폐쇄 상태 및 개방 상태를 가진 방전 스위치를 포함하고,
여기서 상기 폐쇄 상태는 상기 샘플링 커패시터를 방전시키기 위해 상기 샘플링 커패시터를 접지에 결합시키는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 발생기는 임계 값을 초과하는 초점 파라미터의 변화에 응답하여 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 전압 차이를 과구동하는, 액체 렌즈 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈 센서는:
상기 전류 미러와 샘플링 커패시터 사이의 샘플링 스위치;
상기 샘플링 커패시터와 접지 사이의 방전 스위치; 및
제어기;를 포함하며,
상기 제어기는:
공통 명령 신호에 응답하여 공통 파형 스위칭 이전에 방전 스위치를 개방하고;
상기 방전 스위치가 개방된 후 상기 샘플링 커패시터에 전하를 제공하도록 상기 샘플링 스위치를 폐쇄하고;
샘플링 기간 동안 상기 샘플링 커패시터에 전하를 제공한 후 상기 샘플링 스위치를 개방하고;
상기 샘플링 커패시터로부터 전압을 판독하며;
상기 샘플링 커패시터로부터 전압을 판독한 후 상기 샘플링 커패시터를 방전시키도록 상기 방전 스위치를 폐쇄하도록 구성되는, 액체 렌즈 시스템. - 가변 초점 렌즈를 동작시키는 방법에 있어서,
타겟 초점 파라미터들을 수신하는 단계;
상기 타겟 초점 파라미터들을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 전압 신호에 대한 제 1 값을 결정하는 단계;
상기 전압 신호를 발생시키는 단계;
상기 전압 신호를 가변 초점 렌즈의 제 1 전극에 전달하는 단계;
전류 미러를 사용하여 상기 전압의 전류를 미러링하는 단계;
상기 미러링된 전류를 전하 센서에 전달하는 단계;
상기 전하 센서로부터 제어기로 판독치를 제공하는 단계;
상기 제어기를 사용하여, 상기 전하 센서로부터의 판독치를 적어도 부분적으로 기반으로 하여 정정된 전압 신호 값을 결정하는 단계;를 포함하는, 가변 초점 렌즈 동작 방법. - 액체 렌즈에 있어서,
제 1 유체 및 제 2 유체를 함유한 챔버, 여기에서 상기 제 1 유체 및 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 상기 제 2 유체 사이의 유체 계면을 형성하기 위해 실질적으로 혼합 불가능함;
상기 제 1 및 제 2 유체들로부터 절연된 제 1 전극;
상기 제 1 유체와 전기 도통하는 제 2 전극, 여기에서 상기 액체 렌즈는, 상기 유체 계면의 위치가 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압을 적어도 부분적으로 기반으로 하도록 구성됨;
상기 액체 렌즈에 내장되고 상기 액체 렌즈 내의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서;
상기 유체 계면의 위치를 나타내는 값을 측정 및 출력하도록 구성된 렌즈 센서; 및
각각의 (a) 상기 측정된 온도 및 (b) 상기 렌즈 센서에 의해 출력된 값을 적어도 부분적으로 기반으로 하여 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가된 전압을 조정하도록 구성된 제어기;를 포함하며,
여기에서, 상기 렌즈 센서는:
샘플링 커패시터;
상기 제 1 전극으로 전달된 전류를 미러링하고 상기 미러링된 전류를 상기 샘플링 커패시터로 보내도록 구성된 전류 미러; 및
상기 샘플링 커패시터에 대한 전압 값을 판독하도록 구성된 전압 검출기;를 포함하는, 액체 렌즈. - 삭제
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