[发明专利]液晶透镜成像装置和液晶透镜成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及透镜成像技术领域，具体而言，涉及一种液晶透镜成像装置和一种液晶透镜成像方法。

背景技术

由于液晶对于偏振光的依赖性，液晶透镜的使用需在透镜前加偏振装置，如偏振片等。偏振装置的使用对于光学成像有很大的影响，主要体现在光强在透过偏振片后降低为初始值的一半以下，对于在光线较暗的环境下对成像效果有极大的影响。因此，需要一种不使用偏振片直接能够通过液晶透镜成像的系统。

传统的解决方法是将取向层摩擦方向相互垂直的两个液晶透镜沿光轴方向进行叠加，从而使得两层液晶透镜对于自然光产生汇聚或发散的作用。但是，在当前追求电子产品轻薄化的大趋势下，这种双层叠加结构的液晶透镜组合由于成倍地增加了液晶透镜的厚度，而限制了其产业化的步伐。此外，在两层液晶透镜结构中，上、下液晶透镜的焦点由于沿光轴的位置差别而存在不同，会直接影响成像质量。

因此，如何在不使用偏振片的情况下，既能实现液晶透镜成像，又能够减少透镜结构的厚度，成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题，提出了一种新的液晶透镜成像装置，在该液晶透镜成像装置中没有使用偏振装置，并且也减少了液晶透镜成像装置的厚度。

有鉴于此，本发明提出了一种液晶透镜成像装置，包括：并排设置的至少两个透镜组，每个所述透镜组包括至少一个液晶透镜，一个透镜组中的液晶透镜的取向层摩擦方向与相邻的另一个透镜组中的液晶透镜的取向层摩擦方向相互垂直；驱动电路，连接至所述至少两个透镜组，在所述第一时刻使所述至少两个透镜组中的各个液晶透镜处于非透镜状态，以及在所述第二时刻使所述至少两个透镜组中的各个液晶透镜处于透镜状态；图像采集单元，所述图像采集单元用于采集在第一时刻经过相邻两个透镜组后的光信号，并分别根据经过所述相邻两个透镜组的光信号生成第一图像信号和第二图像信号，以及采集在第二时刻经过所述相邻两个透镜组后的光信号，并分别根据经过所述相邻两个透镜组的光信号生成第三图像信号和第四图像信号；图像处理器，连接至所述图像采集单元，接收所述第一图像信号、所述第二图像信号、所述第三图像信号和所述第四图像信号，并对所述第一图像信号、所述第二图像信号、所述第三图像信号和所述第四图像信号进行处理，将处理得到的图像信号作为最终成像图像信号。

在上述实施方式中，一方面，液晶透镜成像装置中的透镜组是并排设置的，每一透镜组包括至少一个液晶透镜或至少一个液晶微透镜阵列。与相关的液晶透镜的叠加方案相比，本实施例方式中的液晶透镜成像装置由于只有一层液晶透镜，因此液晶透镜成像装置的厚度被减小。另一方面，为了在没有偏振片的情况下能够获取高质量的图像，在上述实施方式中，采用了一种特殊的控制方式，即在第一时刻不对液晶透镜施加电压，此时的液晶透镜不对入射光起汇聚或发散的作用，类似于一块玻璃，在第二时刻对液晶透镜施加电压，此时的液晶透镜能够对入射光起汇聚或发散的作用。对在这两个时刻下分别获取的图像进行处理，来消除没有偏振片以及两个透镜组之间的视角差的影响，从而获取高质量的成像图像。因此，根据本发明的液晶透镜成像装置在没有偏振片的情况下，既能够获得高质量的成像图像，也能够减小液晶透镜成像装置的厚度。

在上述技术方案中，优选的，所述图像处理器包括：计算单元，将所述第三图像信号与处理后的所述第四图像信号进行叠加，并在叠加后的图像信号中去除未被所述相邻两个透镜组调制的光信号生成的图像信号，得到所述最终成像图像信号，其中，所述未被所述相邻两个透镜组调制的光信号生成的图像信号为根据所述第一图像信号和/或所述第二图像信号获得。

上面已经解释在没有对液晶透镜施加电压时，液晶透镜没有对入射光起调制作用，而在对液晶透镜施加电压时，液晶透镜对入射光起调制作用，并且由于两个透镜组中的液晶透镜的取向层摩擦方向相互垂直，因此两个液晶透镜对入射光起作用的光分量是不相同。为了得到高质量的图像，需要去除杂光信号的影响，杂光信号即没有被液晶透镜调制的光信号，在第二时刻，两个液晶透镜各自仅对某一偏振方向上的光起作用，因此其他偏振方向上的光信号即杂光信号，而根据在第一时刻获取的光信号（因为在第一时刻，液晶透镜对入射光没有起任何调制作用）就能够获取该杂光信号，从而能够基于第一时刻获取的光信号来从在第二时刻获得光信号中筛选出对成像有用的光信号。