[发明专利]电控光学衍射元件

说明书

本发明公开了一种电控光学衍射元件，包括液晶光阀和衍射光学元件光源；所述液晶光阀包括采用表面取向技术在光源衍射态和光源漫散射态之间切换的光学衍射元件。所述液晶光阀为通过光固化取向工艺制作的表面随机取向光阀，或者是通过表面平行取向工艺制作的PLC光阀，或者是通过表面垂直取向工艺制作的PLC光阀；本发明公开的液晶光阀可以实现响应速度更快、驱动电压更低；且结构简单，便于小型化和低成本应用。

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种表面配向材料体系的电控光学衍射元件。

背景技术

3D摄像头在传统摄像头基础上引入基于TOF或结构光的3D感知技术，这两种3D感知技术均为主动感知，3D摄像头产业链与传统摄像头产业链相比，关键部件在于红外传感器、红外光源、光学组件的革新。

近来在3D摄像头结构光方案中，DOE衍射光学元件(Diffractive OpticalElements)备受关注；DOE是基于光波的衍射原理，利用计算机辅助设计，并通过半导体芯片制造工艺，在基片上(或传统光学器件表面)刻蚀产生台阶型或连续浮雕结构，行成同轴再现，且具有高衍射效率的一类光学元件；在3D摄像头结构光方案中DOE的作用就是利用光的衍射原理，将激光器的点光源转换为散斑图案(pattern)。首先根据特定衍射图像的光学需求，设计并制作出三维母模，然后根据母模再制作出DOE光栅，光栅表面具有三维的微结构图案，尺寸都在微米级别。激光器发射的线性激光通过DOE的时候发生衍射，衍射光的角度和数量是受DOE上pattern的控制，衍射出来的光斑具备lighting code信息。

与传统折射光学元件比较，DOE的光学处理功能非常灵活，可产生传统光学难以实现的异形光场分布，具备设计自由度高、光学功能全面、器件体积小等优点，能集中多种光学功能于一体，使光学系统得以向轻型化、微型化和集成化发展。在DOE光源前端加入可在散射态和透明态之间切换的液晶光阀，即可在DOE点阵和均匀面光源之间切换，从而应用于脸部识别等3D性状扫描。此类液晶光阀可采用MSLC光阀、PLC光阀，但MSLC光阀的响应时间很慢，属于秒级，应用受到很大限制，且驱动电压过高，大于60v；现有的PLC光阀的响应时间虽属于毫秒级，但很难达到30ms以下，且驱动电压偏大，大于20v。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种电控光学衍射元件，包括液晶光阀和衍射光学元件光源；

所述液晶光阀包括采用表面取向技术在光源衍射态和光源漫散射态之间切换的光学衍射元件。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述液晶光阀为通过光固化取向工艺制作的表面随机取向光阀，或者是通过表面平行取向工艺制作的PLC光阀，或者是通过表面垂直取向工艺制作的PLC光阀。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述液晶光阀和所述衍射光学元件光源的中间设置有空气层。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述液晶光阀和所述衍射光学元件光源通过透明光学胶粘结在一起。

作为本发明实施方式的进一步改进，将衍射光学元件光源的衍射图形通过纳米压印工艺制作在所述液晶光阀的某一侧外表面上。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述液晶光阀为通过光固化取向工艺制作的表面随机取向光阀的结构包括第一基体层和第二基体层；所述第一基体层和第二基体层为透明材质；

在所述第一基体层和第二基体层之间依次设有第一导电电极层和第二导电电极层；

所述第一导电电极层和第二导电电极层之间依次设有第一取向层和第二取向层，所述第一取向层和第二取向层之间设有液晶层，且所述液晶层为高双折射率的向列相液晶。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述第一导电电极层和第二导电电极层为氧化铟锡、碳纳米管或纳米银线。