双频液晶锥透镜成像装置、成像方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于成像技术领域，具体是一种双频液晶锥透镜成像装置、成像方法和电子装置。本发明专利技术的双频液晶锥透镜成像装置，包括透镜组和图像采集单元，所述透镜组包括至少一个双频液晶锥透镜，所述双频液晶锥透镜包括第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；所述液晶层为双频液晶层；所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极的与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7

【技术实现步骤摘要】
双频液晶锥透镜成像装置、成像方法和电子装置


[0001]本专利技术属于成像
，具体是一种双频液晶锥透镜成像装置、成像方法和电子装置。

技术介绍

[0002]锥透镜是一种可以按照某一角度对入射光线进行折射的光学元件。利用经过锥透镜折射后的光束之间的干涉和衍射，可以使得锥透镜的焦线变得很长，并能够沿着光轴产生的一条长的焦距线。通过锥透镜的高斯光束在焦线上光场有一个均匀的强度分布。锥透镜的前述特点使它在成像领域得到了广泛的应用，比如用锥透镜替代球透镜解决离焦问题，利用锥透镜获得一个成像物体的深度信息等。此外当一束高斯光束透过锥透镜后，会变成一束贝塞尔光束射出，从而可以大大减少衍射的影响。理想的零阶贝塞尔光场的分布不随光束传播而变化，具有无衍射的性质，即其中心光束的束腰径在传播方向上始终保持在接近于衍射极限的大小而不会发生变化，故也称为“无衍射”光束；贝塞尔光束的另一个优势是如果其中心光束遇到障碍物时，外围的光会在障碍物之后“修复”中心光束的缺失，光的衍射性质则是限制光学分辨率的瓶颈，传统高斯波形的脉冲光在经过光学元件和样品时存在一定的衍射现象，因此导致光学分辨率降低，而采用贝塞尔光后则会很好的抑制光的衍射，从而提成像高分辨率。
[0003]目前除了利用锥透镜产生贝塞尔光束之外，还有其它几种产生贝塞尔光束的方法。例如可以利用在传统会聚透镜后焦面加入一个带环形通光孔径的光阑产生贝塞尔光束，例如可以利用空间光调制器产生贝塞尔光束，又例如可以利用TAG lens产生贝塞尔光束；
[0004]但是采用在传统会聚透镜后焦面加入一个带环形通光孔径的光阑的方法所产生贝塞尔光束的焦深不如传统锥透镜的焦深大；采用空间光调制器产生贝塞尔光束的方法成本高，且调制函数复杂；采用TAG lens产生贝塞尔光束的方法所形成的锥透镜的最小底角受锥形腔体和液体介质的影响，而无法对其最小底角进行方便，快速，实时地调节。
[0005]锥透镜能使入射在其不同半径上的光会聚到其光轴上的相应不同位置，产生贝塞尔光束。将产生的贝塞尔光束应用到成像系统中，不仅可以提成像高分辨率不，还可以使不同位置的场景都能会聚集在一个平面，改变了普通透镜成像系统中需要调焦对不同物体成像的方式，增大了景深。
[0006]使用锥透镜成像时，由于成像的焦距深度与锥透镜的最小底角成反比，因此采用现有技术的锥透镜组成的成像系统在成像时的聚焦深度，成像的景深和清晰度受到限制，要想获得更长的聚焦深度，更大的景深和更清晰的图像就需要锥透镜具有更小的最小底角，但是现有技术中的锥透镜由于制造方式的限制，制成的锥透镜的最小底角的大小受到限制。
[0007]因此采用现有技术的锥透镜无法获得更大景深和清晰度更高的图像。并且，由于传统的锥透镜制造完成后锥透镜最小底角就已经固定，没法实现快速，实时的改变，因此传
统的锥透镜无法适用于需要使聚焦深度快速，实时地改变的成像场合。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种双频液晶锥透镜成像装置和成像方法，用以解决现有技术中的成像装置聚焦深度有限，无法获得大景深和高清晰度的图像，以及聚焦深度无法快速，实时地调节的技术问题。
[0009]本专利技术采用的技术方案是：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种双频液晶锥透镜成像装置，该装置包括透镜组和图像采集单元，所述透镜组包括至少一个双频液晶锥透镜，所述图像采集单元用于采集经过透镜组的光信号，并根据采集到的光信号生成图像信息；
[0011]所述双频液晶锥透镜包括沿通光方向依次设置的第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；
[0012]所述第一电极层为透明电极，所述第二电极为圆孔状电极，所述第三电极为透明电极，所述液晶层为双频液晶层；
[0013]在沿与第一电极所在平面垂直的方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极的与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7
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D2/2，其中D1和D2的单位为mm；
[0014]所述第二电极和第一电极之间接收第一驱动电压v1，所述第三电极和第一电极之间接收第二驱动电压v2，所述第一驱动电压和第二驱动电压为交流电压，所述第一驱动电压和第二驱动电压的频率不同。
[0015]优选地，所述第一驱动电压v1和第二驱动电压v2的电压值满足：0≤v2≤40，0≤v1≤v2
×
3/4+30，其中v1和v2的单位为V。
[0016]优选地，所述双频液晶锥透镜成像装置还包括驱动电源和控制电路，所述驱动电源包括第一电压输出模块和第二电压输出模块，所述第一电压输出模块所输出的电压的频率与第二电压输出模块所输出的电压的频率不同，所述第一电压输出模块用于输出第一驱动电压，所述第二电压输出模块用于输出第二驱动电压，所述控制电路与所述驱动电源电连接，所述控制电路用于根据接收的预设驱动电压值控制驱动电源输出的驱动电压的大小。
[0017]优选地，所述第一电压输出模块的输出电压的大小可调和/或第二电压输出模块的输出电压的大小可调。
[0018]优选地，所述双频液晶锥透镜成像装置还包括聚焦深度值转换模块，所述聚焦深度值转换模块用于接收聚焦深度值，并将接收的聚焦深度值转换为对应的驱动电压的值，并将该驱动电压的值发送给所述控制电路。
[0019]优选地，所述聚焦深度值转换转模块包括驱动电压查询单元，所述驱动电压查询单元用于根据映射表查询与聚焦深度值对应的第一驱动电压和第一驱动电压的值；其中所述映射表用于记录聚焦深度值与第一驱动电压和第二驱动电压之间的映射关系。
[0020]优选地，所述聚焦深度值转换模块包括驱动电压计算单元，所述驱动电压计算单元用于根据接收的聚焦深度值计算出对应的第一驱动电压和第二驱动电压。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种双频液晶锥透镜成像方法，该方法利用第一方面所述
的双频液晶锥透镜成像装置成像，所述成像方法包括以下步骤：
[0022]S1：对双频液晶锥透镜施加第一驱动电压和第二驱动电压；
[0023]S2：获取通过所述双频液晶锥透镜的光信号，根据所述光信号生成图像信息。
[0024]优选地，所述S1：对双频液晶锥透镜施加第一驱动电压v1和第二驱动电压v2还包括以下步骤：
[0025]S11：接收聚焦深度值；
[0026]S12：根据聚焦深度值确定与所述聚焦深度值对应的第一驱动电压v1和第二驱动电压v2；
[0027]S13：在第二电极和第一电极之间施加第一驱动电压v1，在第三电极和第一电极之间施加第二驱动电压v2。
[0028]第三方面，本专利技术提供一种电子装置，包括第一方面双频液晶锥透镜成像装置。
[0029]有益效果：本专利技术的双频液晶锥透镜成像装置、成像方法和电子装置，通过使所述第一电极与第二电极之间的距离为以及所述第二电极的与第三电极之间的距离满足0≤d2≤0.4，d2/2+0.3≤d1≤
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双频液晶锥透镜成像装置，其特征在于，包括透镜组和图像采集单元，所述透镜组包括至少一个双频液晶锥透镜，所述图像采集单元用于采集经过透镜组的光信号，并根据采集到的光信号生成图像信息；所述双频液晶锥透镜包括沿通光方向依次设置的第一电极、液晶层、第二电极和第三电极；所述第一电极层为透明电极，所述第二电极为圆孔状电极，所述第三电极为透明电极，所述液晶层为双频液晶层；在沿与第一电极所在平面垂直的方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为D1，所述第二电极与第三电极之间的距离为D2，其中0≤D2≤0.4，0.3+D2/2≤D1≤0.7
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D2/2，其中D1和D2的单位为mm；所述第二电极和第一电极之间接收第一驱动电压v1，所述第三电极和第一电极之间接收第二驱动电压v2，所述第一驱动电压和第二驱动电压为交流电压，所述第一驱动电压和第二驱动电压的频率不同。2.根据权利要求1所述的双频液晶锥透镜成像装置，其特征在于，所述第一驱动电压v1和第二驱动电压v2的电压值满足：0≤v2≤40，0≤v1≤v2
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3/4+30，其中v1和v2的单位为V。3.根据权利要求1所述的双频液晶锥透镜成像装置，其特征在于，所述双频液晶锥透镜成像装置还包括驱动电源和控制电路，所述驱动电源包括第一电压输出模块和第二电压输出模块，所述第一电压输出模块所输出的电压的频率与第二电压输出模块所输出的电压的频率不同，所述第一电压输出模块用于输出第一驱动电压，所述第二电压输出模块用于输出第二驱动电压，所述控制电路与所述驱动电源电连接，所述控制电路用于根据接收的预设驱动电压值控制驱动电源输出的驱动电压的大小。4.根据权利要求3所述的双频液晶锥透镜成像装置，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓西，周心晨，谭奇璞，张亚磊，叶茂，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：