液晶锥透镜及其驱动方法和基于液晶锥透镜的成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于锥透镜技术领域，具体是一种液晶锥透镜及其驱动方法和基于液晶锥透镜的成像装置。本发明专利技术的液晶锥透镜，包括圆形透明电极、圆孔电极和依次设置的第一透明基板、液晶层、第一透明电极和第二透明基板，所述圆形透明电极和圆孔电极位于所述第一透明基板的背向所述液晶层的一侧，所述圆形透明电极的中心和圆孔电极的圆孔的中心在同一参考平面上的投影重合，所参考平面为与圆孔电极的圆孔的中心轴相垂直的平面。本发明专利技术的液晶锥透镜结构简单，制作方便。制作方便。制作方便。

【技术实现步骤摘要】
液晶锥透镜及其驱动方法和基于液晶锥透镜的成像装置


[0001]本专利技术属于锥透镜
，具体是一种液晶锥透镜及其驱动方法和基于液晶锥透镜的成像装置。

技术介绍

[0002]无衍射贝塞尔(Beasel)光束具有中心主光斑尺寸小、准直距离长而不发散，且通过障碍物具有光束重建的独特优点。近年来，锥透镜由于其良好的贝塞尔光束特性，引起了人们的广泛关注。对于传统锥透镜而言，利用其产生的贝塞尔光束的光斑尺寸固定，若要改变所产生的贝塞尔光束尺寸，则需要对其系统组件进行替换，所以其应用适应性低。同时，一些有源光学器件，例如空间光调制器(SLM)和可调谐声梯度透镜，可以产生具有可变光斑参数的贝塞尔光束。然而，SLM价格昂贵，可调谐声梯度透镜设计十分复杂，这都给人们的使用带来了不便。因此，新型锥透镜一直是近年来的研究热点。Milne等人提出了一种新型可调流体锥透镜；Z.Xie等人利用梯度折射率透镜实现了锥透镜效果。而液晶分子的光学各向异性为液晶锥透镜地实现提供了可能。目前也有采用液晶锥透镜结构的设计方案，此类方案的结构由圆形电极、环形电极、圆孔图案电极及高阻层构成，虽然能够实现锥透镜效果，但结构较为复杂。因此，现有技术中还没有结构简单，制作简便的液晶锥透镜。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种液晶锥透镜及其驱动方法和基于液晶锥透镜的成像装置，用以解决现有技术中的液晶锥透镜结构复杂的问题。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种液晶锥透镜，包括圆形透明电极、圆孔电极和依次设置的第一透明基板、液晶层、第一透明电极和第二透明基板，所述圆形透明电极和圆孔电极位于所述第一透明基板的背向所述液晶层的一侧，所述圆形透明电极的中心和圆孔电极的圆孔的中心在同一参考平面上的投影重合，所参考平面为与圆孔电极的圆孔的中心轴相垂直的平面。
[0006]优选地，所述圆形透明电极和圆孔电极设置在所述第一透明基板的背向液晶层的表面。
[0007]优选地，所述液晶锥透镜还包括第三透明基板，所述第三透明基板位于所述圆孔电极的背向所述第一透明基板的一侧，所述第三透明基板与所述圆孔电极间隔设置，所述圆形电极位于第三透明基板的朝向所述圆孔电极的表面。
[0008]优选地，所述第一透明电极用于接地，所述圆孔电极用于接收第一驱动电压，所述圆形透明电极用于接收第二驱动电压。
[0009]优选地，所述液晶锥透镜还包括第四透明基板和第二透明电极，所述第二透明电极位于所述圆孔电极的背向所述第一透明基板的一侧，所述第二透明电极与所述圆孔电极间隔设置，所述第四透明基板位于所述第二透明电极的背向所述圆孔电极的一侧，所述圆
形透明电极位于所述第四透明基板的背向所述圆孔电极的一侧，所述第二透明电极上开设有圆形的通孔，所述通孔的中心和圆形电极的圆心在所述参考平面上的投影重合。
[0010]优选地，所述第一透明电极用于接地，所述圆孔电极用于接收第一驱动电压，所述圆形透明电极用于接收第二驱动电压,所述第二透明电极用于接地。
[0011]优选地，所述第一驱动电压的范围为9V～11V，第二驱动电压的范围为30V～60V。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种基于液晶锥透镜的成像装置，包括第一方面所述的液晶锥透镜、驱动电路和图像传感器，所述驱动电路与液晶锥透镜的各个电极电连接，所述驱动电路用于为液晶锥透镜提供驱动电压，所述图像传感器用于采集经液晶锥透镜透射的光线。
[0013]第三方面，本专利技术提供一种液晶锥透镜驱动方法，用于驱动第一方面所述的液晶锥透镜，包括以下步骤：
[0014]获取液晶锥透镜的最小底角的预设值；
[0015]根据所述液晶锥透镜的最小底角的预设值确定第一驱动电压和第二驱动电压，其中第一驱动电压为所述圆孔电极与所述第一透明电极之间的电压；第二驱动电压为圆形透明电极和第一透明电极之间的电压；
[0016]在所述圆孔电极与所述第一透明电极之间施加第一电压，在圆形透明电极和第一透明电极之间施加第二电压。
[0017]第四方面，本专利技术提供一种基于液晶锥透镜的激光整形装置，包括第一方面所述的液晶锥透镜、驱动电路和激光发射器，激光器用于产生并发射激光，所述激光经过所述液晶锥透镜调制后形成贝塞尔光束。
[0018]有益效果：本专利技术的液晶锥透镜、基于液晶锥透镜的成像装置和液晶锥透镜驱动方法所采用的液晶锥透镜利用圆孔电极和与圆孔电极投影同心的圆形透明电极产生近似线性变化的电场，使其符合锥透镜的波前形状，液晶层在前述电场作用下实现了与传统锥透镜等效的光学效果。本专利技术的液晶锥透镜结构简单，并且可以在不改变其形状或者结构的情况下方便地对液晶锥透镜的最小底角进行调节。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本专利技术的保护范围内。
[0020]图1为本专利技术实施例1中的液晶锥透镜的剖面示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例1中的液晶锥透镜的俯视图；
[0022]图3为本专利技术实施例2中的液晶锥透镜的剖面示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例2中的液晶锥透镜的俯视图；
[0024]图5为本专利技术实施例3中的液晶锥透镜的剖面示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例3中的液晶锥透镜的俯视图；
[0026]图7为实际测量下液晶分子对电场的响应曲线图；
[0027]图8为V1＝10V，V2＝30V时得到的液晶锥透镜波前干涉图；
[0028]图9为V1＝10V，V2＝40V时得到的液晶锥透镜波前干涉图；
[0029]图10为V1＝10V，V2＝60V时得到的液晶锥透镜波前干涉图；
[0030]图11为不同驱动条件下锥透镜波前拟合曲线图；
[0031]图12为本专利技术的液晶锥透镜驱动方法的流程图；
[0032]图13为本专利技术的基于液晶锥透镜的成像装置的结构示意图；
[0033]图14为本专利技术的基于液晶锥透镜的激光整形装置结构示意图。
[0034]附图标记说明：
[0035]圆形透明电极11、圆孔电极12、第一透明电极13、第二透明电极14、通孔141、第一透明基板21、第二透明基板22、第三透明基板23、第四透明基板24、液晶层30、电极引出线40、间隔子50。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.液晶锥透镜，其特征在于，包括圆形透明电极、圆孔电极和依次设置的第一透明基板、液晶层、第一透明电极和第二透明基板，所述圆形透明电极和圆孔电极位于所述第一透明基板的背向所述液晶层的一侧，所述圆形透明电极的中心和圆孔电极的圆孔的中心在同一参考平面上的投影重合，所参考平面为与圆孔电极的圆孔的中心轴相垂直的平面。2.根据权利要求1所述的液晶锥透镜，其特征在于，所述圆形透明电极和圆孔电极设置在所述第一透明基板的背向液晶层的表面。3.根据权利要求2所述的液晶锥透镜，其特征在于，所述液晶锥透镜还包括第三透明基板，所述第三透明基板位于所述圆孔电极的背向所述第一透明基板的一侧，所述第三透明基板与所述圆孔电极间隔设置，所述圆形电极位于第三透明基板的朝向所述圆孔电极的表面。4.根据权利要求2或者3所述的液晶锥透镜，其特征在于，所述第一透明电极用于接地，所述圆孔电极用于接收第一驱动电压，所述圆形透明电极用于接收第二驱动电压。5.根据权利要求1所述的液晶锥透镜，其特征在于，所述液晶锥透镜还包括第四透明基板和第二透明电极，所述第二透明电极位于所述圆孔电极的背向所述第一透明基板的一侧，所述第二透明电极与所述圆孔电极间隔设置，所述第四透明基板位于所述第二透明电极的背向所述圆孔电极的一侧，所述圆形透明电极位于所述第四透明基板的背向所述圆孔电极的一侧，所述第二透明电极上开设有圆形的通孔，所述通孔的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，王滨，
申请(专利权)人：成都微晶景泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：