一种高性能液晶透镜的设计方法

提出了一种高性能液晶透镜的设计方法。该方法结合了电极结构的设计并利用了液晶材料线性响应区。所设计的电极结构用于产生抛物线的电压分布,将驱动电压控制在液晶材料的线性响应区内可以实现抛物线的相位分布。通过该方法设计的液晶透镜,其孔径可以是任意大小,且不依赖高阻膜。所设计的电极结构简单,加工只需要一次光刻。透镜由两个低电压驱动,驱动方法简单,其焦距可通过两个驱动电压进行调节。理论上这种液晶透镜的相位分布在变焦过程中保持理想的抛物线分布,且光焦度正比于两个驱动电压的差值。实验上,通过光刻法加工了所设计的电极结构,测量了液晶材料的线性响应区,制作了液晶层厚度为50μm的液晶透镜。通过偏振干涉原理采集了干涉条纹,并从中提取了相位信息。实验结果表明,透镜的相位服从抛物线分布,且光焦度与驱动电压的差值成正比。实验结果与理论分析一致。     

利用光轴可移动液晶透镜的立体图像采集系统

针对传统双目视觉系统体积大、成本高等缺点，提出了一种利用光轴可移动液晶透镜的单相机立体图像采集系统。该系统由一个固定的相机模块和一个贴有偏振片的液晶透镜构成。通过改变电压的方式移动光轴并采集图像，利用光流法获取图像视差。研究了液晶透镜光轴变化对系统整体光轴的影响，推导了视差与深度的关系。通过验证所采集的图像存在视差来说明所设计系统的可行性，并进行了近距离物体的深度获取。实验结果表明，利用液晶透镜的光轴移动功能可以使系统的整体光轴产生移动，实现立体视觉。所设计系统无需机械移动，具有结构简单紧凑和成本低廉的优点，为立体图像的采集提供了新的方法。