[發(fā)明專利]具有電可調諧功率和對準的透鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380049670.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104685409B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 約阿夫·亞丁;亞歷克斯·艾倫;亞里夫·海戴德
• 申請（專利權）人: 奧普蒂卡阿姆卡(艾阿)有限公司
• 主分類號: G02F1/133
• 分類號: G02F1/133;G02F1/13;G02F1/1343;G02F1/29;G09G3/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 寧曉,鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年9月30日提交的美國臨時專利申請序號為61/707,962的權益，其通過引用并入本文。

發(fā)明領域

本發(fā)明總體上涉及光學裝置，并且特別涉及電可調諧透鏡。

背景

可調諧透鏡是光學元件，其光學特征(諸如焦距和/或光軸的位置)在使用期間可以被調整(通常處于電子控制下)。這樣的透鏡可以在各種各樣的應用中使用。例如，其公開通過引用并入本文的第7,475,985號美國專利，為了視力矯正的目的描述了電活性透鏡的使用。

電可調諧透鏡通常包含薄層的適合的電光學材料，即，其局部有效的折射率根據(jù)施加在材料兩端的電壓而改變的材料。電極或電極陣列被用于施加所期望的電壓以便于將折射率局部地調整到所期望的值。液晶是最常見的用于此目的(其中所施加的電壓使分子轉動，這改變了雙折射的軸并且由此改變了有效的折射率)的電光學材料，但是具有相似的電光學特性的其他材料(諸如聚合物凝膠)可代替地用于此目的。

基于液晶的透鏡的各種設計在本領域中已熟知，雖然它們的實際使用已經受到限制。例如，莫諾夫(Naumov)等人在光學快報(Optics Letters)第23期,992-994頁)(1998)的“Liquid-Crystal Adaptive Lenses with Modal Control”中描述了用于此目的的一種方法，其通過引用該并入本文。作者使用了向列液晶(LC)相位校正器以形成球形波前和圓柱形波前。具有分布式反應電阻抗的LC單元由施加到單元邊界的AC電壓驅動以產生所期望的折射率的空間分布。

其它的可調諧透鏡的設計使用電極陣列來定義在液晶中的像素網格，其相似于在液晶顯示器中所使用的這種像素網格。單獨的像素的折射率可以被電控制以給出所期望的相位調制分布圖。(在本說明書和權利要求中使用的術語“相位調制分布圖”是指局部相位偏移的分布，該局部相位偏移的分布被施加到通過該層的光，作為可調諧透鏡的電光學層的區(qū)域上的局部可變的有效的折射率的結果。)例如，在上面所提到的第7,475,985號美國專利中描述了使用這種網格陣列的透鏡。

概要

下文所描述的本發(fā)明的實施例提供了改進的電可調諧光學裝置。

因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了一種光學裝置，其包括電光學層，該電光學層在電光學層的活動區(qū)內的任何給定位置具有局部有效的折射率，其中該折射率是由施加在在該位置處的電光學層兩端的電壓波形所確定。公共電極被放置在電光學層的第一側的活動區(qū)上。包括平行導電條紋的激勵電極的陣列在與第一側相對的電光學層的第二側的活動區(qū)上延伸。控制電路被耦合以將各自的控制電壓波形施加到激勵電極并且被配置為同時修改施加到多個激勵電極的控制電壓波形，從而修改電光學層的相位調制分布圖。

在一些實施例中，控制電路被配置為施加控制電壓波形到激勵電極，使得裝置起到圓柱形透鏡的作用，可能是圓柱形菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，其具有由相位調制分布圖所確定的聚焦特性。通常，控制電路被配置為修改施加到激勵電極的控制電壓波形以便改變圓柱形透鏡的焦距和/或偏移在橫向于裝置的方向上的圓柱形透鏡的焦線。

在公開的實施例中，電光學層包括液晶，其可以被配置為偏振無關層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供包括如上所述的第一光學裝置和第二光學裝置的儀器，其中第一光學裝置和第二光學裝置被串聯(lián)布置。其中第一光學裝置和第二光學裝置的電極可以共享公共的基板。在所公開的實施例中，在第二光學裝置中的激勵電極被定向在與第一裝置中的激勵電極正交的方向上，并且控制電路可以被配置為將控制電壓施加到第一光學裝置和第二裝置中的激勵電極使得儀器模擬球形透鏡。可選的是，控制電路可以修改施加到激勵電極的控制電壓以便偏移球形透鏡的光軸。

可代替的是，在第一光學裝置中的電光學層具有雙折射軸，并且在第二光學裝置中的電光學層具有垂直于第一雙折射軸的第二雙折射軸。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，另外提供包括如上所述的裝置的眼科透鏡系統(tǒng)。