[發明專利]光學系統及液晶莫爾透鏡

在審

• 申請號: 202110400537.7
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113189783A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 楊陽;代林茂;黃暉輝
• 申請（專利權）人: 深圳市麓邦技術有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B26/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種光學系統，其特征在于，包括：

第一器件，用于從外部入射光中過濾出第一偏振方向的線性偏振光，并將第一偏振方向的線性偏振光輸出到第二器件；

所述第二器件，采用與偏振態相關并通過控制材料分子的周期性排布實現光束衍射及偏轉的液晶莫爾透鏡，用于將入射的第一偏振方向的線性偏振光分解成左旋圓偏振光和右旋圓偏振光并輸出到第三器件，且輸出的左旋和右旋兩種圓偏振光中，一種基于自身的實焦點會聚，一種基于自身的虛焦點發散；

所述第三器件，至少具有一種工作狀態以對左旋圓偏振光與右旋圓偏振光重疊的中間區域光束進行攔截、并對邊緣非重疊區域的左旋或右旋圓偏振光進行透光；

位于所述第一器件與所述第二器件之間的被測對象，所述被測對象的輪廓區域具有透光性，其他區域不具有透光性；

其中，所述液晶莫爾透鏡包括具有相同的衍射偏轉性能的兩片平行排布的圓形液晶衍射片，以及還包括對所述兩片液晶衍射片之間的相對角度以圓心為旋轉軸進行調節的旋轉機構，以通過改變所述相對角度來來改變所述液晶莫爾透鏡的焦距，進而改變所述被測對象在所述第二器件之后所顯示輪廓的寬度。

2.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于，在所述被測對象與所述第二器件之間還設有聚焦用的第一透鏡，且所述液晶摩爾透鏡中兩片液晶衍射片之間的中點位置能覆蓋所述第一透鏡的焦點。

3.根據權利要求2所述的光學系統，其特征在于，在所述第三器件與顯示輪廓信息的顯示屏之間還設有聚焦用的第二透鏡，且所述液晶摩爾透鏡中兩片液晶衍射片之間的中點位置能覆蓋所述第二透鏡的焦點。

4.根據權利要求3所述的光學系統，其特征在于，所述被測對象與所述第一透鏡之間的距離為所述第一透鏡的焦距大小。

5.根據權利要求4所述的光學系統，其特征在于，所述顯示屏與所述第二透鏡之間的距離為所述第二透鏡的焦距大小。

6.根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于，所述液晶摩爾透鏡中兩片液晶衍射片之間的中點位置與所述第二透鏡的焦點和所述第一透鏡的焦點重合。

7.根據權利要求1至6任一所述的光學系統，其特征在于，所述第三器件具有至少一對應所述第一器件的特定位置以攔截第一偏振方向的線性偏振光；

其中，在左旋圓偏振光與右旋圓偏振光重疊的中間區域，左旋圓偏振光與右旋圓偏振光發生干涉以復原出第一偏振方向的線性偏振光；

所述第一器件為第一偏振方向的線性偏振器，所述第三器件為第二偏振方向的線性偏振器，且第二偏振方向垂直于第一偏振方向。

8.根據權利要求1至6任一所述的光學系統，其特征在于，在所述液晶莫爾透鏡中，第一片液晶衍射片的透射公式為第二片液晶衍射片的透射公式為當第二片液晶衍射片旋轉一個角度θ之后，整個莫爾透鏡的透射公式為：

f^-1＝aθλ/π；

式中，T為透過率函數；為極坐標系中的極徑和極角，a為常數，round()為向上取整的函數，i為虛數單位；exp()為以e為底的指數函數；f為焦距；θ為兩片液晶衍射片之間轉動的角度。

9.一種液晶莫爾透鏡，其特征在于，包括具有相同的衍射偏轉性能的兩片平行排布的圓形液晶衍射片，以及還包括對所述兩片液晶衍射片之間的相對角度以圓心為旋轉軸進行調節的旋轉機構，以通過改變所述相對角度來改變所述液晶莫爾透鏡的焦距；

其中，所述液晶莫爾透鏡用于將入射的第一偏振方向的線性偏振光分解成左旋圓偏振光和右旋圓偏振光并輸出，且輸出的左旋和右旋兩種圓偏振光中，一種基于自身的實焦點會聚，一種基于自身的虛焦點發散。

10.根據權利要求9所述的液晶莫爾透鏡，其特征在于，在所述液晶莫爾透鏡中，第一片液晶衍射片的透射公式為第二片液晶衍射片的透射公式為當第二片液晶衍射片旋轉一個角度θ之后，整個莫爾透鏡的透射公式為：

f^-1＝aθλ/π；

式中，T為透過率函數；為極坐標系中的極徑和極角，a為常數，round()為向上取整的函數，i為虛數單位；exp()為以e為底的指數函數；f為焦距；θ為兩片液晶衍射片之間轉動的角度。