[發(fā)明專利]一種雙路電壓信號驅(qū)控的面陣電控液晶光發(fā)散微透鏡芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410576828.1
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104298023A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新宇;佟慶;羅俊;雷宇;桑紅石;謝長生
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G02F1/1343
• 分類號: G02F1/1343;G02F1/133;G02F1/29;G01J3/12
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)精密測量與控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙路電壓信號驅(qū)控的面陣電控液晶光發(fā)散微透鏡芯片。

背景技術(shù)

迄今為止，隨著電控液晶微透鏡技術(shù)的迅速發(fā)展，基于折射率空間分布形態(tài)可電控構(gòu)建與調(diào)變的液晶散光微透鏡，產(chǎn)生與球面或非球面凹形輪廓常規(guī)光發(fā)散微透鏡等效的控光效能，用以構(gòu)建可調(diào)變波束形態(tài)及像差的靈巧光學(xué)系統(tǒng)方面，已顯示出日益重要的作用。其典型特征表現(xiàn)在以下方面：(一)基于與光匯聚微透鏡耦合這一模式下的可電調(diào)光發(fā)散效能這一屬性，對聚束波的光參量包括焦長、點擴(kuò)散函數(shù)和焦深等進(jìn)行電控構(gòu)建、維持與調(diào)節(jié)；(二)調(diào)控投射到光敏陣列如典型的CCD、CMOS或FPAs等光電傳感器材光接收面上的光照度分布，提高光敏陣列的輻照適用范圍、環(huán)境和目標(biāo)適應(yīng)性；(三)通過對主光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建的壓縮光場進(jìn)一步執(zhí)行陣列化的可調(diào)變微發(fā)散操作，調(diào)整用于焦平面光電轉(zhuǎn)換的光照均勻性，增強(qiáng)目標(biāo)特征以及降低光擾動，執(zhí)行光電圖像信號的光學(xué)預(yù)處理式的快速非均勻性校正；(四)通過改變光敏元的感光視場，調(diào)變光敏陣列的信噪比、信雜比以及成像探測視場，提高目標(biāo)可探測性、抗干擾和環(huán)境適應(yīng)能力；(五)與光匯聚微透鏡耦合執(zhí)行可調(diào)變的像差、色差補(bǔ)償與校正，景深擴(kuò)展以及基于單一焦面可調(diào)控變動的視場層析式清晰化等。陣列化電控液晶發(fā)散型微透鏡所顯示的廣泛用途和發(fā)展前景，在近些年已演變成一個進(jìn)一步擴(kuò)展和增強(qiáng)波束變換及成像光學(xué)系統(tǒng)性能的熱門課題，受到廣泛關(guān)注。

盡管電控液晶散光微透鏡在發(fā)展小尺寸輕量化多功能光學(xué)波束變換和成像系統(tǒng)，以及構(gòu)建基于微納控光的陣列化成像探測光敏芯片等方面已取得顯著進(jìn)步，但在用于特殊光場生成及其快速和精細(xì)化調(diào)控等方面，仍表現(xiàn)出明顯不足，諸如：(一)基于電壓信號調(diào)控圖案化電極驅(qū)控微米級厚度液晶材料，對傳輸光波進(jìn)行電控發(fā)散這一操作仍顯粗糙，作為構(gòu)建、修正或調(diào)變光場其空間相位和能量輸運形態(tài)的關(guān)鍵性執(zhí)行因素的功能化液晶材料，其折射率空間分布形態(tài)仍缺乏精細(xì)調(diào)控能力，尚未將其控光潛力完全發(fā)揮出來；(二)無法將電壓信號與光發(fā)散液晶微透鏡的光學(xué)參量如焦長、點擴(kuò)散函數(shù)、焦深和視場等，基于控制目的建立精細(xì)的一一對應(yīng)式的量化比對關(guān)系；(三)液晶光發(fā)散微透鏡其非球面的折射率分布形態(tài)，對進(jìn)行成像過程中的電控像差補(bǔ)償和校正，缺乏可量化的電壓信號參數(shù)表征，無法通過精細(xì)調(diào)控精確校正像差從而真正發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。目前，如何基于圖案化電極技術(shù)，建立液晶光發(fā)散式的微透鏡其控光效能可進(jìn)行量化精細(xì)調(diào)控的技術(shù)措施，建立液晶散光微透鏡其光學(xué)參量包括像差、視場、點擴(kuò)散函數(shù)、焦長以及焦深等，與液晶器件的電學(xué)控制參量間的可尋址一一對應(yīng)關(guān)系，以及將光學(xué)參量進(jìn)一步通過電學(xué)參數(shù)進(jìn)行精細(xì)化表征來快速和精細(xì)調(diào)控液晶器件，已成為繼續(xù)推動電控液晶光發(fā)散型微透鏡技術(shù)，以及以其為基礎(chǔ)的光學(xué)精密測量與控制技術(shù)，獲得進(jìn)一步發(fā)展所面臨的關(guān)鍵性問題，迫切需要新的突破。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙路電壓信號驅(qū)控的面陣電控液晶光發(fā)散微透鏡芯片，其可實現(xiàn)陣列化發(fā)散光場的電控構(gòu)建與精細(xì)調(diào)變，易與其它光學(xué)光電機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合，環(huán)境適應(yīng)性好。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種雙路電壓信號驅(qū)控的面陣電控液晶光發(fā)散微透鏡芯片，包括電控液晶散光微透鏡陣列、第一驅(qū)控信號輸入端口和第二驅(qū)控信號輸入端口，面陣電控液晶散光微透鏡為m×n元，其中，m、n均為大于1的整數(shù)，電控液晶散光微透鏡陣列采用液晶夾層結(jié)構(gòu)，且下上層之間順次設(shè)置有第一基片、共地電極層、第一液晶定向?qū)印⒁壕印⒌诙壕Фㄏ驅(qū)印㈨斆鎴D案化電極層、頂層電極間絕緣層、頂面電極層、第二基片，共地電極層和頂面電極層分別固定在第一基片和第二基片上，頂面圖案化電極由m×n個孔有序排布構(gòu)成，從共地電極層延伸出一根共地電極引線，從頂面圖案化電極層延伸出一根頂面圖案化電極引線，從頂面電極層延伸出一根頂面電極引線，頂面電極引線與共地電極引線與第一驅(qū)控信號輸入端口電連接，并由其提供電壓V₁，頂面圖案化電極引線與共地電極引線與第二驅(qū)控信號輸入端口電連接，并由其提供電壓V₂，且V₁＞V₂。

優(yōu)選地，所述面陣電控液晶光發(fā)散微透鏡芯片還包括芯片殼體，電控液晶散光微透鏡陣列位于芯片殼體內(nèi)并與其固連，電控液晶散光微透鏡陣列的光入射面和光出射面通過芯片殼體的頂面和底面開窗裸露出來，第一驅(qū)控信號輸入端口和第二驅(qū)控信號輸入端口通過芯片殼體的側(cè)面開孔裸露在外。