[发明专利]具有基于液体的光学装置的电子装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有光学装置的电子装置，该光学装置包括密封第一液体和易受电影响的第二液体的容器，所述液体不混溶，并且通过界面彼此接触，至少其中一种所述液体至少部分地设置在穿过该容器的光路中；以及用于控制界面位置的装置。

背景技术

包括基于对液体进行控制的光学装置的电子装置正迅速地赢得很大的商业兴趣，这并非是由于缺少机械运动部件，而是由于光学装置相对简单，从而使得光学装置廉价且耐用。

在美国专利申请US2001/0017985中可找出这类光学装置的例子，其披露了一种包含两种不混溶的、具有相同折射率但不同透射率的液体的光学装置，两种液体中之一是导电的。通过改变这两种液体之间的界面，可改变在穿过该装置的光路中每种液体的量，从而获得光阑。

国际专利申请WO03/069380披露了一种圆柱形可变焦点透镜(variable focus lens)，该可变焦点透镜包含两种具有不同折射率的不混溶流体，一种流体是导电性的，另一种流体是绝缘的。这些流体最好具有类似的密度，以避免液体的取向对透镜取向的重力依赖性。通过在透镜上施加电压可控制两种流体之间的界面的形状，这可被用来引入透镜焦点的改变。用疏水性涂层涂覆圆柱体的壁和圆柱体的一个透明盖子，以保证至少在断开状态下，使通常为极性液体的导电流体与所述壁之间的接触面积最小，便于使可变焦点透镜具有较大光功率范围。

不过，用这些新型基于液体的光学装置来取代传统光学装置，例如玻璃透镜系统，并非没有问题。例如，为了改变其诸如可变焦点功能之类的光学功能而改变光学装置的界面位置，往往使界面形状暂时破裂，诸如在界面表面上发生振动。

人们认识到，这对于在反馈机制中利用光学装置的输出来控制该光学装置的光学功能，例如自动聚焦算法，的电子装置会产生问题，因为这类电子装置中的传统反馈机制依赖于光学元件的形状恒定。通常，在该机制中，驱动电路将指示何时达到预定的电压，在此之后可计算新的误差信号。这有可能引起人们不希望的情况：即，反馈机制将基于液体的光学装置的界面形状的扰动错误地理解为是位置误差。这种理解错误将使所实施的算法的收敛发生很大的延迟，从而是应当加以避免的。

发明内容

本发明意在提供一种如开头段落中所述的电子装置，以及用于该装置的控制方法，该方法便于对包含基于液体的光学装置的光学功能进行很强的基于反馈的控制。

根据本发明的一个方面，提供一种包括光学装置的电子装置，该光学装置包括密封第一液体和易受电影响的第二液体的容器，所述液体不混溶，并且通过界面彼此接触，所述液体中的至少一种至少部分地处于穿过容器的光路中；第一信号发生装置，用于产生表示界面与预定位置偏离的控制信号；第二信号发生装置，用于响应于该控制信号产生用于调整界面位置的另一控制信号；以及控制装置，用于禁止第二信号发生装置在界面位置改变期间接收该控制信号的更新。

在本发明的电子装置中，表示实际界面位置与所需位置偏离的控制信号，在光学装置为透镜的情况下为表示与所期望焦点的偏离，或者在光学装置为光控装置的情况下表示与所期望光强的偏离的误差信号仅被输入控制装置，以便在所述控制信号达到反映出所述界面的稳定结构的值时，响应于该控制信号产生用于控制所述界面位置的另一控制信号。为此，电子装置包括可连接在第一信号发生装置与第二信号发生装置之间的控制装置，用于禁止第二信号发生装置在界面位置转变期间更新另一控制信号，这就保证了另一控制信号，例如驱动电压，仅响应于与稳定界面相对应的控制信号而进行更新，从而避免界面发生错误的位置转变。

在一个实施例中，将控制装置设置成在预定的时间周期之后发出更新使能信号，该时间周期至少为与界面位置改变的预定持续时间一样长。这就保证了第二信号发生装置仅在位置改变后的足以使界面稳定下来的时间周期之后对控制信号作出响应。该时间周期可基于光学装置依赖于时间的切换性质的经验数据来预先确定。延迟电路可对第二信号发生装置作出响应，其用于在第二信号发生装置发出表示另一控制信号已经达到其预定值的信号时启动所述时间周期。

或者，可以动态地确定时间间隔。为此，控制装置包括控制信号微分电路，所述微分电路被设置成当控制信号微分满足预定条件时发出更新使能信号。其优点是，可使另一控制信号的多次随后产生之间的时间间隔最小，这提高了光学装置的光学功能的收敛速度。一个附加优点是自动地补偿了影响切换速度的光学装置的老化效应。