[發(fā)明專利]液晶透鏡裝置和虛擬現(xiàn)實(shí)變焦方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011206572.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN112099285B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建軍;向賢明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌虛擬現(xiàn)實(shí)研究院股份有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/29
• 分類號(hào): G02F1/29;G02F1/1343;G02F1/133
• 代理公司: 深圳市智圈知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44351
• 代理人: 郭斌莉

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種液晶透鏡裝置及虛擬現(xiàn)實(shí)變焦方法，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)領(lǐng)域。液晶透鏡裝置包括相位控制組件和透鏡組件。相位控制組件包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之間設(shè)置有第一液晶層，第一基板靠近第二基板的一側(cè)間隔設(shè)置有用于為第一液晶層提供驅(qū)動(dòng)電壓的電極組。透鏡組件位于第二基板遠(yuǎn)離第一基板的一側(cè)，透鏡組件包括第三基板和聚焦結(jié)構(gòu)，第三基板相對(duì)于聚焦結(jié)構(gòu)靠近于相位控制組件，聚焦結(jié)構(gòu)包括朝向背離第三基板的方向彎曲的曲面，第三基板和聚焦結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有第二液晶層。該液晶透鏡裝置具有快速響應(yīng)、驅(qū)動(dòng)簡單的優(yōu)點(diǎn)，有利于在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于虛擬現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種液晶透鏡裝置和虛擬現(xiàn)實(shí)變焦方法。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，簡稱VR裝置，是利用仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)集合的產(chǎn)品，通過計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像，為使用者帶來視覺、觸覺、聽覺等多方位的感知，并對(duì)使用者的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，然后分別反饋到使用者的五官，是借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段。

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)裝置的電子變焦技術(shù)是通過控制變焦裝置中電極的電壓，以形成梯度折射率可變進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變焦。然而，對(duì)于需要較大變焦透鏡孔徑從而能夠獲得較大視場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)裝置，需要具備較大的相位延遲量，導(dǎo)致其響應(yīng)時(shí)間過長。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的包括，例如，提供了一種液晶透鏡裝置和虛擬現(xiàn)實(shí)變焦方法，以改善上述的問題。

本申請(qǐng)的實(shí)施例可以這樣實(shí)現(xiàn)：

第一方面，提供一種液晶透鏡裝置，包括相位控制組件和透鏡組件。相位控制組件包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之間設(shè)置有第一液晶層，第一基板靠近第二基板的一側(cè)間隔設(shè)置有用于為第一液晶層提供驅(qū)動(dòng)電壓的電極組。透鏡組件位于第二基板遠(yuǎn)離第一基板的一側(cè)，透鏡組件包括第三基板和聚焦結(jié)構(gòu)，第三基板相對(duì)于聚焦結(jié)構(gòu)靠近于相位控制組件，聚焦結(jié)構(gòu)包括朝向遠(yuǎn)離第三基板的方向彎曲的曲面，第三基板和聚焦結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有第二液晶層。電極組包括位于同一平面內(nèi)且成對(duì)設(shè)置的多個(gè)第一條狀電極和多個(gè)第二條狀電極，第一條狀電極和第二條狀電極平行且沿第一方向交錯(cuò)間隔設(shè)置，第一條狀電極和第二條狀電極均沿與第一方向垂直的第二方向延伸，通過控制第一條狀電極和第二條狀電極之間的電壓差以調(diào)節(jié)相位控制組件的焦距。

進(jìn)一步地，任一相鄰的第一條狀電極和第二條狀電極之間的距離相等。

進(jìn)一步地，聚焦結(jié)構(gòu)包括第四基板，第四基板為弧形且朝向背離第三基板的一側(cè)凸起，以形成曲面。

進(jìn)一步地，聚焦結(jié)構(gòu)包括凹透鏡和第四基板，凹透鏡位于第四基板靠近第三基板的一側(cè)，凹透鏡靠近第三基板的一側(cè)凹陷以形成曲面，凹透鏡與第三基板之間設(shè)置有第二液晶層。

進(jìn)一步地，凹透鏡的折射率與第二液晶層的尋常光折射率相同。

進(jìn)一步地，第四基板和第三基板均為平板結(jié)構(gòu)且平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，相位控制組件還包括起偏器，起偏器位于所示第一基板遠(yuǎn)離第二基板的一側(cè)，起偏器的偏振方向與電極組的延伸方向相同。

進(jìn)一步地，第一液晶層和第二液晶層均為正性液晶。

第二方面，提供一種虛擬現(xiàn)實(shí)變焦方法，應(yīng)用于上述的液晶透鏡裝置，變焦方法包括：為電極組提供水平電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)第一液晶層的液晶分子在水平面偏轉(zhuǎn)；調(diào)節(jié)電極組中的電壓V，使第二液晶層的有效折射率大于且小于，其中，為第一液晶層的液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度θ為0°時(shí)，第二液晶層的液晶分子的有效折射率，為第一液晶層的液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度θ為90°時(shí)，第二液晶層的液晶分子的有效折射率。