高堃 *
作者单位
摘要
歌尔电子有限公司,美国 圣克拉拉95054
探讨液晶(LC)技术在XR近眼显示系统中的应用。详述了如何通过控制光的偏振和波前来开发可变焦液晶透镜,这些透镜对改善XR应用中的用户体验具有潜在价值。还讨论了生产液晶透镜的挑战,特别是在优化透镜厚度和性能方面。
液晶 可变焦液晶透镜 光学成像 XR近眼显示系统 liquid crystal varifocal LC lens optical imaging XR near eye display system 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211014
作者单位
摘要
电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
如何解决大视场和高分辨率之间的矛盾成为了众多科技人员的研究重心之一。基于此,提出一种动态小凹成像系统,在传统的小凹成像系统的基础上,引入方孔液晶透镜对视场中的感兴趣区域进行扫描,实现了在除感兴趣区域外其余区域低分辨率的条件下,在特定视场内的高分辨率成像。制作了方孔液晶透镜,并且对其实际孔径的特性进行了测量与分析。搭建了基于方孔液晶透镜的成像系统,通过此系统实现了动态小凹成像,并用调制传递函数(MTF)测试卡ISO12233对感兴趣区域与其余区域的低分辨率进行了测试。
成像系统 动态小凹成像 方孔液晶透镜 高分辨率成像 imaging systems dynamic foveated imaging liquid crystal lens with rectangular aperture high-resolution imaging 
光学学报
2023, 43(19): 1911001
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
2 华为技术有限公司,广东 深圳 518129
液晶透镜是一种无需机械移动,可电控调焦的光学透镜。报道了一种大口径液晶透镜,将液晶透镜分成多个菲涅耳旁瓣,在保证光焦度和响应速度的情况下,可以极大地提高了液晶透镜的口径。利用叉指电极方式连接并控制各个旁瓣,每个旁瓣的驱动电压相同,简化了驱动方式。本工作设计的菲涅耳液晶透镜直径达到了1 cm,光焦度由所加电压进行控制,变化范围为-1.62D~+1.57D,入射平面波经过该菲涅耳液晶透镜调制,波前接近抛物线分布,呈现出良好的光学特性,本工作将此透镜作为对焦元件在成像系统中进行演示。
自适应成像 菲涅耳液晶透镜 电控调焦 大口径 adaptive imaging Fresnel liquid crystal lens electronically controlled focusing large aperture 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1923002
作者单位
摘要
电子科技大学 光电科学与工程学院,四川 成都 611731
液晶透镜的液晶层内相位分布通常不是理想的抛物线结构,这给液晶透镜的成像应用带来限制。本文采用基于液晶的线性响应区域设计的电极结构制作液晶透镜,通过对液晶透镜工作时的前信息进行分析,测出液晶透镜的光焦度和光学像差。在由相机模块和执行调焦功能的液晶透镜组成的成像系统中,通过对经过液晶透镜后所成的图像进行定量研究。分析成像系统形成的ISO12233图标的图像,获得成像系统的分辨能力。结果表明,该液晶透镜驱动简单,光焦度与驱动电压差符合线性关系,可在-4.9~+5.2 D范围调节,同时具有低于0.05λ的光学像差。在成像系统的应用中,在对主镜头分辨能力影响不大的情况下,该液晶透镜表现出优异的调焦性能。
液晶器件 液晶透镜 透镜 调制传递函数 liquid crystal device liquid crystal lenses lens modulation transfer function 
液晶与显示
2023, 38(9): 1171
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 610000
2 陆军研究院装甲兵研究所,北京 100072
设计了一种无偏振片液晶透镜的离焦深度测量(DFD)方法。分别建立液晶透镜成像下的o光和e光的高斯模糊退化模型,将其加权求和得到自然光在液晶透镜成像下的模糊退化模型,求取自然光和e光下深度估计对噪声的偏导,并进行数值仿真,结果表明,自然光模型比e光模型抗干扰能力更强,小模糊光斑比大模糊光斑抗干扰能力更强。在无偏模糊均衡滤波器(UDE)算法的基础上,利用导向滤波对偏差进行滤波,并对置信度模型进行修正,引入实例分割对估计结果进行优化。搭建了放大率恒定的液晶透镜光学成像系统,实现了自然光条件下利用液晶透镜的深度测量。实验结果表明,本文方案和e光条件下UDE方法相比,均方根误差降低了56%。
机器视觉 无偏振片 液晶透镜 失焦深度估计 无偏滤波器 实例分割 machine vision polarizer-free liquid crystal lens out of focus depth estimation unbiased filters instance segmentation 
光学学报
2023, 43(14): 1415002
作者单位
摘要
电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
针对现有利用液晶透镜获取扩展景深图像的方法需要较长时间的问题,提出一种提升液晶透镜扩展景深融合效率的方法,该方法可以缩短获取扩展景深图像的时间。利用液晶透镜在正负状态之间切换时保持透镜效果的特性,获取图像进行计算。通过考虑每个图像的景深,减少融合所需要的图像数量,从而缩短图像处理的时间。所提方法的图像使用数量减少至现有基于液晶透镜的景深扩展技术的31.2%,计算时间减少至34.38%,合成效率显著提升。所提扩展景深图像质量的方法在主观评价与客观评价上均获得了较好的实验效果。
液晶透镜 景深扩展 景深计算 图像融合 liquid crystal lens extended depth of field depth of field calculation image fusion 
光学学报
2023, 43(10): 1011003
作者单位
摘要
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191
提出了一种基于聚合物突起液晶透镜阵列。该液晶透镜阵列的周期性聚合物突起上镀有氧化铟锡透明电极,利用介电层抹平相剖面,通电状态下在液晶层内部产生沿透镜孔径呈线性变化的垂直电场,在液晶层内形成了呈中心对称的梯度折射率分布,从而使液晶层对入射光线有聚焦作用。优化后的液晶透镜阵列采用较薄的液晶层,大幅缩短了液晶透镜阵列的响应时间。所提液晶透镜阵列具有工作电压较低、电极简单、基板内部侧平面化和液晶层厚度均匀等优点。仿真结果表明,通过改变驱动电压,该液晶透镜阵列的焦距可以从无穷大连续调节到1.28 mm。
液晶透镜 聚合物突起 介电层 短焦距 liquid crystal lens polymer protrusion dielectric layer short focal length 
液晶与显示
2023, 38(1): 10
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
2 四川天微电子股份有限公司,四川 成都 610200
针对传统双目视觉系统体积大、成本高等缺点,提出了一种利用光轴可移动液晶透镜的单相机立体图像采集系统。该系统由一个固定的相机模块和一个贴有偏振片的液晶透镜构成。通过改变电压的方式移动光轴并采集图像,利用光流法获取图像视差。研究了液晶透镜光轴变化对系统整体光轴的影响,推导了视差与深度的关系。通过验证所采集的图像存在视差来说明所设计系统的可行性,并进行了近距离物体的深度获取。实验结果表明,利用液晶透镜的光轴移动功能可以使系统的整体光轴产生移动,实现立体视觉。所设计系统无需机械移动,具有结构简单紧凑和成本低廉的优点,为立体图像的采集提供了新的方法。
成像系统 液晶透镜 光轴移动 图像采集 深度获取 imaging systems liquid crystal lenses optical axis movement image acquisition depth measurement 
光学学报
2023, 43(3): 0311002
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
2 陆军研究院装甲兵研究所,北京 100072
提出了一种液晶透镜与玻璃镜头组合的新型局部变倍成像系统,以解决传统变倍成像系统中机械结构体积较大、非线性运动设计难度较大、变倍数离散等问题。首先对所提出系统进行了说明,给出了系统各参数间的关系。对实验装置进行了介绍,重点介绍了液晶透镜结构及双偏振结构。对所提系统进行了实验验证,通过改变液晶透镜组所加电压调节孔径区域内成像变倍比。这说明在系统组件无机械移动的条件下可通过调节液晶透镜组所加电压实现局部变倍成像,且变倍比连续可调。此系统不仅简化了传统变倍成像系统的机械结构,使变倍系统轻量化、小型化成为可能,还为图像细节信息的获取与分辨提供了新方法。
成像系统 液晶透镜 变倍成像 焦距可变 多分辨率 imaging systems liquid crystal lens zoom imaging variable focal length multi-resolution 
光学学报
2022, 42(23): 2311001
作者单位
摘要
1 东南大学 电子科学与工程学院,信息显示与可视化国际合作实验室,江苏 南京 210018
2 佳美光学(深圳)有限公司,广东 深圳 518118
本文针对液晶透镜在变焦眼镜方面的应用,研制完成了具有取向转换膜的偏振无关的模式控制液晶透镜。首先通过仿真,论证了采用取向转换膜实现偏振无关的模式控制液晶透镜的可行性,接着在实验中研究并优化了取向转换膜的制备参数,最后完成了偏振无关的液晶透镜的制备。测试结果表明,8 mm孔径大小的液晶透镜具有偏振无关的特性,同时具有变焦调节特性,实现了0~1.590 D的屈光度调节。
双层模式控制液晶透镜 偏振无关 取向转换膜 可变焦眼镜 double-layer modal liquid crystal lens polarization independence alignment conversion film zoom glasses 
液晶与显示
2022, 37(10): 1293

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