[发明专利]一种连续变焦菲涅尔透镜

说明书

技术领域

本发明涉及光学器件领域，尤其涉及一种利用电场改变液晶折射率而调焦的新型连续变焦菲涅尔透镜。

背景技术

透镜是基本的光学器件，在光学仪器和设备中随处可见。随着光学技术的发展，对透镜的要求越来越高，其一是要求透镜的焦距连续可调，其二是要求提供大焦距透镜。传统的变焦镜头，是通过机械运动使透镜之间的空间位置发生改变，从而达到改变焦距的目的，这种镜头不符合当今镜头薄型化、轻型化、能耗小的要求。之后发展出了一些电控变焦透镜，其中：有的能够实现变焦效果，但电极控制复杂；有的控制简单，但调焦很粗糙；有的能够达到控制简单、调焦精细的要求，但是调焦范围很小，从而限制其只能应用于通光孔径小，调焦范围小的领域。

公开号为“CN1367398A”的发明专利公开说明书披露了一种连续变焦菲涅尔透镜，由上下两个玻璃平面基板和液晶夹层组成，平面基板内表面的ITO导电膜被刻蚀成波带电极结构，通过电场控制液晶层的折射率，使穿过相邻波带间的两光束到主焦点的位相差为2π，使主焦距在0.5f～2f范围内连续变化。该菲涅尔透镜中的奇(偶)数带为ITO电极，用一条引线连接并引出，偶(奇)数带刻蚀掉，对液晶层采用单波带控制，存在一定的限制：一方面，只能在原有焦距的0.5～2倍之间变焦，无法随意(无限制)地变焦；另一方面，通光孔径无法做大，不能用于眼镜等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连续变焦菲涅尔透镜，为一种调焦精细，控制简单，通光孔径原理上不受限制，焦距可调范围理论上也不受限制的新型液晶变焦透镜。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，一种连续变焦菲涅尔透镜，用于对从光源发射出来的光束进行连续变焦，其液晶盒具有上平面基板和下平面基板，所述上平面基板和所述下平面基板之间封装液晶层，所述上平面基板和所述下平面基板分别设有一个电极面，所述上平面基板和所述下平面基板分别以相应电极面为内表面，所述上平面基板的电极面和所述下平面基板的电极面中的至少一个形成菲涅尔波带图案电极，所述菲涅尔波带图案电极中，相邻的奇数波带和偶数波带之间绝缘隔开，其中：

各奇数波带分别以一公共引线电极引出，各偶数波带分别以另一公共引线电极引出；

或者，第一波带以一独立引线电极引出，第一波带之外的各奇数波带分别以一公共引线电极引出，各偶数波带分别以另一公共引线电极引出；

通过向各引线电极和图案电极间施加一定关系的电压，调整图案覆盖区域的液晶层有效折射率，改变光束通过时的光程，使图案电极不同区域的光程差按菲涅尔波带聚集的要求分布。

较优地，所述上平面基板和所述下平面基板的电极面中至少一个形成菲涅尔波带图案电极，采用以下两种设置方式之一：

所述上平面基板的电极面或所述下平面基板的电极面上形成所述菲涅尔波带图案电极，在菲涅尔波带图案所对应的另一平面基板的该区域位置的电极面是一个整体且没有图案；

所述上平面基板和所述下平面基板的电极面上均形成所述菲涅尔波带图案电极，在菲涅尔波带图案区域，所述上平面基板和所述下平面基板的图案镜像对称且各引线电极不交迭。

较优地，相邻的奇数波带和偶数波带之间绝缘分开，绝缘间隙在5μm以下。

较优地，各电极引线采用以下连接方式之一：

以一公共引线电极将所有的奇数波带电极连接起来并引出，以另一公共引线电极将所有的偶数波带电极连接起来并引出，且两条公共引线电极之间绝缘隔开；

或者，第一波带以一独立引线电极并引出，以一公共引线电极将第一波带之外的所有的奇数波带电极连接起来并引出，以另一条公共引线电极将所有偶数波带电极连接起来并引出，三条引线电极之间彼此绝缘隔开。

较优地，施加在各引线电极和图案电极的驱动电压值为选择性的控制值，各驱动电压值可独立控制或关联控制。

较优地，驱动电压在改变液晶对光束的有效折射率时，满足下述公式的要求：