液晶光学器件、成像装置及成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液晶光学器件、成像装置及成像方法，涉及液晶光学成像技术领域。所述液晶光学器件包括：旋光器、偏振器、液晶透镜，以及液晶透镜驱动电路，用于根据对焦指令控制所述液晶透镜处于对焦状态；旋光器控制器，连接至所述旋光器，用于控制进入所述旋光器的光线以第一旋光角度射出或不同于所述第一旋光角度的第二旋光角度射出；图像采集单元，用于根据处理器发送的采集指令采集图像；所述处理器，用于控制所述液晶透镜驱动电路、所述旋光器控制器和所述图像采集单元，并对所述采集图像进行处理。通过本发明专利技术可以获取全部入射光能量和全部入射光信息，具有成像速度快，图像噪声低的优点。

Liquid crystal optics, imaging devices and imaging methods

【技术实现步骤摘要】
液晶光学器件、成像装置及成像方法
本专利技术涉及液晶透镜成像
，尤其涉及一种液晶光学器件、成像装置及成像方法。
技术介绍
由于液晶材料的各向异性性，液晶材料只对非寻常光进行调制，因此，液晶器件在应用中一般需要偏振器件，如偏振片，以使入射光呈线偏振状态。由于偏振器件的使用，液晶器件，如液晶透镜在作为成像元时，入射的自然光一般会损失一半以上的能量并丢失部分信息。现有技术中采用双层液晶技术和无偏图像处理技术来解决上述问题，但是双层液晶技术因采用取向方向正交的两层液晶，器件制备工艺复杂。而无偏振图像处理技术假设入射光的两个正交偏振分量的比值为定值，通过对焦图像和非对焦图像进行图像处理，得到清楚的对焦图像，引入一定的噪声，相应的一次成像时间也增加。因此，如何解决在不损失入射光能量及入射光信息的同时，还能够提高成像速度，降低图像噪声成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是基于上述问题中至少之一，提出了一种新的液晶光学器件、成像装置及成像方法。为实现上述目的，本专利技术一方面提供一种液晶光学器件，包括：旋光器、偏振器、液晶透镜，以及液晶透镜驱动电路，连接至所述液晶透镜，用于根据对焦指令控制所述液晶透镜处于对焦状态；旋光器控制器，连接至所述旋光器，用于控制进入所述旋光器的光线以第一旋光角度射出或不同于所述第一旋光角度的第二旋光角度射出；图像采集单元，用于根据采集指令采集图像。进一步的，所述第一旋光角度与所述第二旋光角度相差90度。进一步的，所述旋光器、所述偏振器和所述液晶透镜依次排列，或者，所述旋光器、所述液晶透镜和所述偏振器依次排列。进一步的，所述旋光器的偏振方向、偏振器的偏振方向和液晶透镜的摩擦方向均为竖直方向；或者，所述旋光器的偏振方向、偏振器的偏振方向和液晶透镜的摩擦方向均为水平方向。进一步的，所述旋光器采用液晶偏振旋光器，所述液晶偏振旋光器的液晶材料为铁电液晶材料。本专利技术另一方面还提供一种成像装置，包括上述任一所述的液晶光学器件和处理器，所述处理器分别与所述液晶透镜驱动电路、所述旋光器控制器和所述图像采集单元连接；述处理器，用于控制所述液晶透镜驱动电路、所述旋光器控制器和所述图像采集单元，并对所述采集图像进行处理。进一步的，所述处理器，用于在T0时刻，向所述液晶透镜驱动电路发送对焦指令，在T1时刻，向所述旋光器控制器发送第一旋光角度，在T2时刻，向所述图像采集单元发送采集指令采集第一图像，在T3时刻，向所述旋光器控制器发送第二旋光角度，在T4时刻，向所述图像采集单元发送采集指令采集第二图像，并将所述第一图像与所述第二图像相加，得到第一合成图像。进一步的，所述处理器还用于将所述第一图像与所述第二图像相减，得到第二合成图像。本专利技术还提供一种成像方法，所述成像方法应用于上述成像装置中，所述方法包括：控制液晶透镜处于对焦状态；控制旋光器的旋光角度为第一旋光角度，采集第一图像；控制旋光器的旋光角度为第二旋光角度，采集第二图像；对所述第一图像和所述第二图像进行处理。根据权利要求9所述的成像方法，其特征在于，所述对所述第一图像和所述第二图像进行处理包括：将所述第一图像与所述第二图像相加，得到第一合成图像；或者，将所述第一图像与所述第二图像相减，得到第二合成图像。本专利技术提供的一种液晶光学器件、成像装置及成像方法，采用旋光器控制入射光的偏振方向，在液晶透镜工作一次成像期间，分别获取入射光的两个正交分量的图像，再进行求和得到完整入射光的图像。本专利技术无需确定入射光的偏振分布，可以获取全部入射光信息，便于推广应用。同时，本专利技术在一次成像过程中旋光器只需要在第一旋光角度和第二旋光角度偏振方向旋转之间进行切换，由于旋光器的响应速度比液晶透镜的响应速度快很多，因此，本专利技术的响应速度只取决于液晶透镜的响应速度，而液晶透镜在一次成像过程中只需要响应一次，具有成像速度快的优点。进一步的，本专利技术将入射光两个分量的图像相加，几乎没有能量的损失，降低了图像的噪声，本专利技术将入射光两个分量图像相减，可以得到带有偏振信息的物体的图像。此外，本专利技术无任何机械移动元件，能够减小器件损耗、延长器件寿命。附图说明图1a为本专利技术实施例提供的一种成像装置含有液晶光学器件的结构示意图；图1b为本专利技术实施例液晶光学器件中旋光器、偏振器和液晶透镜的另一种结构示意图；图2a～2b为本专利技术实施例液晶光学器件的工作原理图；图3为本专利技术实施例液晶光学器件的工作过程时间轴示意图；图4a为本专利技术实施例采集的第一图像示意图；图4b为本专利技术实施例采集的第二图像示意图；图4c为本专利技术实施例第一合成图像示意图；图4d为本专利技术实施例第二合成图像示意图；图5a～5b为本专利技术实施例一提供的两种液晶光学器件的结构示意图；图6为本专利技术实施例四提供的成像方法流程图；本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本专利技术的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。本专利技术实施例一提供一种液晶光学器件，如图1a所示，该液晶光学器件包括：旋光器1、偏振器2、液晶透镜3，以及液晶透镜驱动电路31，旋光器控制器11和图像采集单元5。液晶透镜驱动电路31，连接至所述液晶透镜3，用于根据对焦指令控制所述液晶透镜3处于对焦状态；旋光器控制器11，连接至所述旋光器，用于控制进入所述旋光器的光线以第一旋光角度射出或不同于所述第一旋光角度的第二旋光角度射出；图像采集单元5，用于根据采集指令采集图像。具体的，图像采集单元5可以是图像传感器。本实施例中，旋光器1可以采用电控旋光器或者液晶偏振旋光器，具体可以是90度扭曲液晶器件。偏振器2可以采用偏振片，具体可以是线偏振片。如图1a所示，偏振器2可以位于旋光器1与液晶透镜3之间，即旋光器1、偏振器2和液晶透镜3依次排列，如图1b所示，偏振器2也可以位于旋光器1与液晶透镜3的同侧，即旋光器1、液晶透镜3和偏振器2依次排列。本专利技术的工作原理参见图2a、2b，设置偏振器2的透光轴方向为X方向，液晶透镜3的取向方向平行于偏振器2的透镜光轴光方向。入射光可以看成是由偏振方向正交的两部分光，X方向偏振光和Y方向偏振光构成。当旋光器1工作于0度旋光角度时，入射光的偏振态经过旋光器1后不发生改变，因此，入射光的X分量透过偏振器2，入射到液晶透镜3并受到调制。也就是说，该液晶光学器件工作于0度旋光时，只有物光的X分量成像于图像采集单元5上，如图2a所示。当旋光器1工作于90度旋光角度时，入射光的偏振态经过旋光器1后偏转90度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶光学器件，其特征在于，包括：旋光器、偏振器、液晶透镜，以及/n液晶透镜驱动电路，连接至所述液晶透镜，用于根据对焦指令控制所述液晶透镜处于对焦状态；/n旋光器控制器，连接至所述旋光器，用于控制进入所述旋光器的光线以第一旋光角度射出或不同于所述第一旋光角度的第二旋光角度射出；/n图像采集单元，用于根据采集指令采集图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种液晶光学器件，其特征在于，包括：旋光器、偏振器、液晶透镜，以及
液晶透镜驱动电路，连接至所述液晶透镜，用于根据对焦指令控制所述液晶透镜处于对焦状态；
旋光器控制器，连接至所述旋光器，用于控制进入所述旋光器的光线以第一旋光角度射出或不同于所述第一旋光角度的第二旋光角度射出；
图像采集单元，用于根据采集指令采集图像。


2.根据权利要求1所述的液晶光学器件，其特征在于，所述第一旋光角度与所述第二旋光角度相差90度。


3.根据权利要求2所述的液晶光学器件，其特征在于，所述旋光器、所述偏振器和所述液晶透镜依次排列，或者，所述旋光器、所述液晶透镜和所述偏振器依次排列。


4.根据权利要求2所述的液晶光学器件，其特征在于，所述旋光器的偏振方向、偏振器的偏振方向和液晶透镜的摩擦方向均为竖直方向；或者，所述旋光器的偏振方向、偏振器的偏振方向和液晶透镜的摩擦方向均为水平方向。


5.根据权利要求2所述的液晶光学器件，其特征在于，所述旋光器采用液晶偏振旋光器，所述液晶偏振旋光器的液晶材料为铁电液晶材料。


6.一种成像装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的液晶光学器件和处理器，所述处理器分别与所述液晶透镜驱动电路、所述旋光器控制器和所述图像采集单元连接；
所述处理器，用于控制所述液晶透镜驱动电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓西，叶茂，李鹏伟，李光勇，兰天成，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51