[發明專利]一種基于液晶空間光調制器實現可變焦透鏡的方法

無效

• 申請號: 201110324930.9
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102354068A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 范君柳
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: G02F1/133
• 分類號: G02F1/133
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及光學領域，具體涉及一種基于液晶空間光調制器實現可變焦透鏡的方法。

背景技術

變焦成像系統（或簡稱為變焦鏡頭）是一種重要的光學元器件，廣泛應用于數碼相機、顯微鏡、望遠鏡等精密光學和光電子儀器設備中。傳統的變焦鏡頭通常由幾組焦距固定的透鏡單元組合而成；其變焦過程是通過改變各透鏡單元的相對位置來實現的。由于這類變焦鏡頭都涉及機械定位裝置和運動部件，因此自動變焦精度和變焦響應速度就受到機械定位裝置的控制精度和響應速度的限制。

發明內容

????本發明的目的在于提供一種基于液晶空間光調制器實現可變焦透鏡的方法，用于改善變焦成像系統的自動變焦精度和變焦響應速度。

??????????????????Ben?bene本本發明本本本本本發明本本本本發明本發明的本發明的???菊e的本發明的一種基于液晶空間光調制器實現可變焦透鏡的方法，根據液晶空間光調制器的位相調制原理，以控制液晶空間光調制器生成相息圖來調制入射光波，使其衍射成為會聚球面波，改變相息圖中菲涅爾波帶片的半徑和環帶數，實現以液晶空間光調制器建立的程控變焦成像系統的可變聚焦。

優選的，基于液晶空間光調制器實現可變聚焦，具體操作為：單束激光源發出激光光源，穿過凸透鏡組成的擴束鏡，照射在液晶屏上，液晶屏顯示計算機的MATLAB程序編程生成菲涅爾波帶片的模擬圖像，結果顯示在光屏上。

液晶屏上的菲涅爾波帶片的模擬圖像的生成，利用計算機繪制的相位調制模式下的灰度圖像的灰度數據控制產生所需的調制電壓信號，再以掃描的方式加在液晶的各個像素上來控制單個液晶像素，并根據液晶的相位調制特性，各像素對照射其上的光波的進行相位調制，獲得近似菲涅耳波帶透鏡的效果。

所述菲涅爾波帶片與電尋址空間光調制器連接。

????所述液晶屏的分辨率為1024*768。

?有益效果：本發明的方法，用于改善變焦成像系統的自動變焦精度和變焦響應速度，使透鏡的焦距可變且易于控制。

附圖說明

圖1為本發明實施例中通過設置參數灰度值分別對應0和160的菲涅爾波帶片在LCD上得到相位圖。

?圖2為本發明實施例的LC-SLM實現變焦透鏡的實驗原理圖。

圖3為本發明實施例的LC-SLM實現變焦透鏡的實驗圖像。

圖4為本發明實施例的LC-SLM實現變焦透鏡的實驗值與理論值相比較圖表。

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具體實施方式

本發明提出一種基于純位相液晶空間光調制器(Liquid?Crystal?Spatial?Light?Modulator-LC-SLM)實現可變焦透鏡的方法：根據液晶空間光調制器的位相調制原理，以控制LC-SLM生成相息圖來調制入射光波，使其衍射成為會聚球面波，改變相息圖中菲涅爾波帶片的半徑和環帶數，實現可變焦位相菲涅耳透鏡的功能。

????實驗結果表明：通過改變計算衍射距離，提出的方法可得到焦距不同的透鏡，且易于控制。液晶空間光調制器是實時光學信息處理中的重要器件。

根據LC-SLM的調制特性原理可知，液晶空間光調制器一般是振幅與相位的耦合調制。如果選擇適當的結構參數，可使其處于位相調制模式，即位相調制單調變化，而振幅的變化很小。

根據菲涅爾波帶片原理可知，對于圓形菲涅爾波帶片，我們通過設置參數，其中灰度0和160所對應的相位正好相差????????????????????????????????????????????????，通過計算機上程序得運行，我們可在LCD上得到如圖所示1的相位圖。

實施例1：

????1、基于LC-SLM實現變焦透鏡的實驗原理：

為實現基于液晶材料的動態聚焦，結合計算機圖形技術，采用目前較為流行的利用計算機繪制的灰度圖像的灰度數據來控制電極電壓，進而控制單個液晶像素的方法。用計算機軟件的方法將液晶空間光調制器的相位調制模式以灰度的形式繪制出菲涅耳波帶透鏡的環帶結構，獲得近似菲涅耳波帶透鏡的效果。即用圖像的灰度信息控制產生所需的調制電壓信號，再以掃描的方式加在液晶的各個像素上，根據液晶的相位調制特性，各像素對照射其上的光波的進行相位調制。

結合圖2所示，裝置從左到右依次為單束激光源，凸透鏡組成的擴束鏡，液晶屏和光屏。通過計算機的MATLAB程序編程生成菲涅爾波帶片的模擬圖像，顯示在液晶屏上。