用于传感器的复合液晶微透镜制造技术

在中间玻璃板的两边配备有第一液晶透镜和第二液晶透镜。提供第一液晶透镜以形成物体的倒像，而提供第二液晶透镜以将倒像倒置，从而形成物体的正像。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶微透镜，所述液晶微透镜作为用于在扫描仪和传真机的接触型传感器的透镜阵列中形成图像的装置。
技术介绍
通常知道的是具有诸如图14和图15之类结构的接触型传感器。参考图14，传感器110有框架108，在框架108中安装了一个线性发光元件(LED)阵列105、柱状透镜阵列106和光接收元件阵列104。光接收元件阵列104包含了一个在框架108底部形成的基片103、一个安装在基片103上的保护膜102以及一个包含多个光电转换器的传感器集成电路(IC)101。在框架108的顶部安装一个透明板107，在板107上安装一个文本片109。在操作中，来自LED阵列105的光束照射文本片109。在片109的特定读出线上散射并反射的光束通过柱状透镜阵列106，从而通过光接收元件阵列104的传感器IC在文本片上形成图案。由反射光传送的关于文本片阴影的信息，以光强的形式，通过传感器IC101转换成电信号并沿着扫描方向串行地输出。在扫描了扫描方向上的一行之后，就对在与扫描方向垂直方向上的下一行进行扫描。通过重复扫描操作，把在文本片109上的两维信息按照时间顺序转换成电信号。图15示出了在图14中所示的接触型传感器110的柱状透镜阵列106的布局及其操作。这里以下参考图16a到16c对柱状透镜阵列106的原理和结构进行描述。柱状透镜阵列106的每个柱状透镜是渐变折射率透镜，每个渐变折射率透镜具有在图16a中所示的折射率分布。图16b示出了通过柱状透镜的光束的透射。在图16a中，折射率n的分布可近似表示为n＝n0(1-(A/2)r2) (1)其中，n0是光轴上的折射率，r是半径方向上离开光轴的距离，而A是折射率的常数。光束在折射率大的范围内传播得较慢，而在折射率小的范围内传播得较快。参考图16b，在具有等式(1)的折射率分布和长度Z的渐变折射率柱状透镜中，可以把出射光束的条件(r2，r’2)、入射光束的条件式(r1，r’1)表示如下。r2r′2=cosAZ)+(sinAZ/n0A)-n0Asin(AZ)+cos(AZ)r1r′1----(2)]]>等式(2)的意思是指，尽管有入射位置和入射角的差异，但是每个光源具有相同的提升间歇时间(winding interval)(P=2π/A)]]>，而且如图16c所示，通过设置适当的与弯曲间隔相关的柱状透镜长度，可在柱状透镜对面相隔TC的距离处形成与图像Q大小相同的正像Q”。图16c中的标记L0是柱状透镜和物体Q(Q”)之间的工作距离。因此，即使端面是平的，由于折射率的分布，柱状透镜仍然具有透镜效应。也就是说，柱状透镜具备以下特征。(1)形成一个大小与原始物体相同的正像。(2)可以根据柱状透镜的长度改变所形成图像的条件，因此图像的宽度可变得比透镜的直径大得多。因此，如图15所示，当安排多个柱状透镜与其它透镜相邻时，使通过柱状透镜形成的大小相同的正像相重叠，从而可在光接收阵列104上无间隙地形成文本片上的图像。将折射率分布赋予玻璃杆的方法包括植入法、分子填料法和离子交换法。在柱状透镜的例子中，使用离子交换法，使分布变得平滑和对称。参考图17，离子交换法应用一个包含高温熔盐113的窑炉。把玻璃杆116浸入盐113中，从而玻璃杆中的碱离子A和盐113中的碱离子B彼此交换。结果，在玻璃杆116中形成了与上述的折射率分布成正比的离子浓度分布。然而，这样形成的柱状透镜有以下的问题。(1)为了制造柱状透镜，需要提供用于离子转换处理的设备，从而提高了生产成本。(2)只能从柱状透镜产品系列挑选在原始物体和形成的图像之间的结合距离TC。因此，距离TC不能缩短以制造薄的接触型传感器。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是为接触型传感器提供一种透镜装置，其中，解决了上述问题，从而可制造不昂贵且薄的接触型传感器。根据本专利技术，提供一种复合液晶透镜，它包含一个形成物体倒像的第一液晶透镜、一个将倒像倒置从而可形成物体的正像的第二液晶透镜以及一个以轴对称支持第一和第二液晶透镜的支持构件。每个第一和第二液晶透镜都包含一对彼此隔开的透明基片、一对位于基片之间的电极、一种在电极之间间隔当中的充电的液晶材料、至少一个具有圆孔的电极以及同心地分布的第一和第二液晶透镜的相对着的圆孔。支持构件为一透明的玻璃板。在本专利技术的一方面，每个第一和第二液晶透镜包含一个透明的基片、一对位于基片和玻璃板之间的间隔中的电极、一种在电极之间的间隔中的充电的液晶材料，两个电极都具有相对着的同心圆孔，第一和第二液晶透镜的相对着的圆孔是同心地分布的。参考附图从以下的详细描述中这些和本专利技术的其它目的和特征将变得更加明显。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的复合液晶微透镜的横截面图；图2是示出用于图1的复合液晶微透镜的电极的立体图；图3a到图3c是示出在图2液晶单元中电势分布的简图；图4是示出液晶单元中的电场强度和折射率之间关系的曲线图；图5a到图5c是示出液晶单元中尺寸的简图；图6是示出液晶单元中的焦距和施加电压之间关系的曲线图；图7是描述液晶单元操作的简图；图8是示出液晶单元中的工作距离和图像距离之间关系的曲线图；图9是描述当装配两个液晶单元时的操作简图；图10是接触型传感器的图解，其中应用了本专利技术的复合液晶微透镜；图11是描述图10的传感器中的复合液晶微透镜操作的简图；图12是根据本专利技术第二实施例的复合液晶微透镜的横截面图；图13a是本专利技术第三实施例的复合液晶微透镜中液晶单元的横截面图；图13b是示出图13a的液晶单元中电势分布的简图；图14是传统接触型传感器的图解；图15是描述在图14的传统传感器中应用的柱状透镜阵列的操作简图；图16a到图16c是解释柱状透镜阵列工作原理的简图；以及图17是描述用于赋予折射率分布的柱状透镜阵列的离子交换法的简图。具体实施例方式首先，总的解释一下液晶透镜。在所知的出版物OplusE.1998年10月第20卷第10号的Kabushiki Kaisha Shingijutsu Communication中描述过液晶透镜的结构和特征，具有液晶光学元件的特征及其应用液晶微透镜。文章的内容将在下文中描述。为了形成用作带液晶的透镜的光学元件，成为媒质的液晶层成形为透镜，如在玻璃透镜中那样。另一方面，可构成光学元件，从而可赋予空间折射率。在向列型液晶单元中，使液晶分子在电场方向上排列。从而，由于电场中液晶分子关于轴对称且不均匀的分布效果，可提供一具有空间折射率分布的透镜。因此，同样在具有平行平面结构的液晶中，在折射率空间分布的情况下，使入射光有效地聚焦和散射。尤其，在折射率有第二功率特性的情况下，可达到透镜效果。本专利技术涉及用液晶构造的透镜，在其中提供了这样的折射率空间分布。下文中参考图1和图2，描述复合液晶微透镜的第一实施例。图1是示出用于接触型传感器的复合液晶微透镜的横截面图，而图2是用于图1微透镜的电极的立体图。参考图1和图2，用于接触型传感器的复合液晶微透镜40包含一个作为第一液晶透镜的第一向列型液晶单元20、作为第二液晶透镜的第二向列型液晶单元30以及插在第一和第二液晶单元20和30之间的中间透明玻璃板41。第一向列型液晶单元20包含一个在底部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合液晶透镜，其特征在于包括：一个形成物体倒像的第一液晶透镜；一个将倒像倒置从而形成物体正像的第二液晶透镜；一个以轴对称支持第一和第二液晶透镜的支持构件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥脇大作，佐藤進，
申请(专利权)人：株式会社西铁城电子，
类型：发明
国别省市：JP[日本]