可控光学透镜制造技术

一种可控光学透镜系统包括装有第一和第二流体的腔室，流体之间的界面定义透镜表面。电极控制透镜表面的形状并具有第一和第二电极。监测电源提供给电极排列的电流，并导出提供的电荷。也监测电极排列中电极之一上的电压。使用期望的透镜功率来导出一控制值，以控制提供给电极排列的总电荷。此驱动方案与一些透镜特征无关，与使用电容传感的反馈控制系统相比更容易实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可控光学透镜本专利技术涉及一种可控光学透镜，更具体地使用所谓的电浸湿原理 (也就是公知的电毛细现象)。电浸湿透镜包括装有两种不可溶混液体例如电绝缘油和水基导电 盐溶液的腔室，这些流体之间的弯月面形成折射率边界并由此实现透 镜的功能。弯月面的形状是电可控的以改变透镜的功率。流体可以包 括液体，蒸汽，气体，等离子体或其混合物。透镜形状的电控制通过使用外部环形控制电极来获得，并利用电 浸湿效应来控制腔室外部边缘处的弯月面接触角，以此改变弯月面的 形状。电浸湿透镜基本的设计和操作对本领域技术人员而言是已知的。作为例子，可参考W003/069380。电浸湿透镜很小型并能不使用任何机械移动部件来提供变焦功 能。他们被建议在不同的应用中使用，具体地在空间局限的地方和功 率消耗被定在最小值的地方，例如在移动电话中用作自动聚焦的相机镜头。为了提供反馈控制功能，已经认识到检测透镜的条件是可取的。 由于绝缘体(电极和流体之间)的緩慢充电，电压和油-水弯月面的确 切位置之间的关系经常改变，反馈系统能将其补偿。如果变焦透镜使 用多个可变透镜来实现，它就不可能通过多元件的透镜系统从光学测 量唯一地导出透镜特征。因此也就希望能在此系统中测量每一个单独 弯月面的形状。常规的电浸湿透镜拥有底部电极和圃周形壁电极。已提出测量电 极间的电容来提供有关透镜形状的反馈。具体地，当施加电压时弯月 面的形状和位置发生变化，环形电极的有效尺寸发生变化(此有效尺 寸依赖于水与电极的接触面积，其随弯月面位置的变化而变化)。电 容的最终变化能够被测量，并且此电容已经被认为是对测量透镜的强 度相当准确的参数。使用测得的电容来确定透镜位置要求绝缘涂层的厚度和介电常数已知。此厚度受每批次变化的影响。电容的测量还要求各种模拟电路元件.因为此测量基本上包括分 析充电特征曲线，所以它是一个相对慢的处理，而且还要求特定频率 的波形。因此有必要以节省成本的方式来控制并保持期望的透镜形 状，其与液体的污染无关。根据本专利技术，提供一种可控光学透镜系统，包括装有笫一和第二流体的腔室，流体之间的界面定义透镜表面；电极排列，对透镜表面形状进行电控制，此电极排列包括第一和第二电极；和电源，为电极排列提供电流；随时间的过去监测电源提供的电流并导出所提供的电荷的装置；监测电极排列中一个电极上的电压的装置； 从期望的透镜功率导出一值来控制提供给电极排列的总电荷的装置。本专利技术的系统中，通过对提供给驱动电极的总电荷的控制来实现 对透镜功率的控制。同样地，透镜的电容是弯月面位置的一个函数， 基于提供给透镜的电荷对透镜的控制提供了一个控制方案，其驱动弯 月面到一个期望的位置。这就意味着此驱动方案与一些透镜特征无 关，但比使用电容检测的反馈控制系统能更容易地实现。导出值的装置优选地导出一提供的电荷对电压的比值，驱动方案 因此有效地驱动透镜到期望的电容，但不需要电容测量，并且也是一 个最初的驱动方案而不是校正的反馈方案，电源也优选保持恒定电压，并在达到提供的电荷与电压的导出比 值后，控制电源保持电极之一上的电压.一旦获得期望的透镜功率，驱动透镜到一个恒定电压以保持此透 镜功率，并且提供电流以补偿漏泄电流.导出装置包括查找表，并且为执行驱动方案要求的处理功率因此 被保持为最小值。查找表接收有效的电极高度作为输入，该高度依赖 于透镜功率，并提供施加的电荷与电压的比值作为输出.电极排列包括一驱动电极排列，其包括一底部电极和一側壁电 极。透镜设计可以是常规的，且第一流体包括水基液体和第二流体包 括油基液体，本专利技术还提供驱动可控光学透镜的方法，该透镜包括装有第一和 第二流体的腔室，流体之间的界面定义透镜的表面和用于对透镜表面 的形状进行电控制的电极排列，此电极排列包括第一和第二电极，该方法包括选择期望的透镜功率；从期望的透镜功率导出一值来控制提供给电极排列的总电荷； 为电极排列提供电流；随时间的过去监测提供的电流并导出所提供的电荷，并监测电极排列的电极之一上的电压；和提供电流直到提供给电极排列的总电荷达到导出值。 在此方法中，提供的总电荷被用作驱动透镜的控制参数，具有上面列出的优点。优选地，用于控制所提供电荷的值包括所提供电荷对电压的比值。此方法优选地进一步包括在达到所提供电荷与电压的导出的比值 之后，将电极排列的电极之一上的电压保持为恒定.参照附图，下面将详细介绍本专利技术的示例，其中附图说明图1示出了电浸湿透镜的已知设计；图2用作以用图表来解释本专利技术的驱动方案；图3以流程图的形式示出了本专利技术的驱动方案；图4示出了在本专利技术的驱动方案中使用的值；图5示出了接触角和电极高度之间的转换函数；和图6示出了用于本专利技术透镜的控制电路。图1示意地示出了已知电浸湿透镜的设计.图1的左边部分示出 了透镜的内部。此透镜包括一腔室，其容纳一极性的和/或导电的液体 例如基于盐水的组分10 (在下面简述为水)和非导电液体例如基于油 的组分12 (下面简述为油).底部电极14和圃周形側电极16控制透 镜的功率。侧电极与液体之间由形成腔室側壁的绝缘体隔开，并且此绝缘层在透镜的电操作期间还充当电容器介电层.此操作对本领域技术人员而言是熟知的，可参考WO03/069380.电浸湿透镜的光强度(optical power)由在两液体分界处形成 的弯月面半径确定.此半径可以通过在壁处弯月面的接触角0 (在图4 中示出)导出，对于接触角在关闭状态下小于180度的情况，该接触 角由以下关系式决定^co" = L—^+^^F2 (1)，2 d其中e为弯月面与壁的夹角，v为施加的电压，乙为水/油表面张 力，？v为壁/水表面张力和^为壁/油表面张力，s,为绝缘层(腔室壁) 的渗透率和d为绝缘层厚度.结果，弯月面半径直接与施加的电压相 关，且透镜因此为电压控制器件。然而，弯月面半径还依赖于其他参数例如表面张力值，随时间或 温度的变化其不一定恒定。液体过一定时间的污染，例如由于腔室上 物质的溶解，可以改变这些值，这也会改变v与弯月面半径之间的关 系。此外，绝缘层的充电也会早晚发生，其将等式(i)中项v改变为 项(v-v。)。此影响也会影响弯月面半径与电压之间的关系。期望^和d的值过一定时间保持显著恒定。因此，由这些参数决 定且与电压无关的弯月面的测量期望能过一定时间更稳定。已经知道，电容的测量可以被用作提供反馈功能。如果两种液体 的体积保持相同且界面为球形时，弯月面在壁上的位置与其半径直接相关。通过测量这个相交的位置，就得出了电浸湿透镜的功率。电浸湿透镜的弯月面的位置与电容之间的关系由下给出C = i2￡^ (2)其中A为具有厚度d和渗透率^的绝缘层的电极的面积，其被导 电液体(水)覆盖。基本上，电容电极之一的大小依赖于水的接触高 度，且电容电极的大小决定了电容值。使用电容测量来检测弯月面曲率有一个缺陷是它要求额外的部件 去单独测量透镜的电容，这导致了额外的成本。本专利技术的方法是测量提供给电浸湿透镜的总电荷，而不是测量电 容。此电荷仅仅是对提供给电浸湿透镜的电流进行随时间的积分。本专利技术的方法首先进行了描述，然后将介绍实现本方法的硬件.图2示出了使用本专利技术的方法驱动电极的电流和电压曲线.最初，使用恒定的电流I!对透镜进行充电("I模式").当总电荷流达到要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控光学透镜系统，包括：　装有第一和第二流体（１０，１２）的腔室，流体之间的界面定义透镜表面（１５）；　电极排列（１４，１６），对透镜表面（１５）的形状进行电控制，该电极排列包括第一（１４）和第二（１６）电极；和　电源（６０），为电极排列提供电流；　随时间监测电源提供的电流并导出提供的电荷的装置；　监测电极排列中电极之一（１６）上的电压的装置（６６）；　从期望的透镜功率导出一值来控制将提供给电极排列（１４，１６）的总电荷的装置（６２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CTHF利登鲍姆，BHW亨德里克斯，S奎珀，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]