[发明专利]液晶透镜装置和虚拟现实变焦方法

说明书

本申请实施例提供了一种液晶透镜装置及虚拟现实变焦方法，属于虚拟现实显示技术领域。液晶透镜装置包括相位控制组件和透镜组件。相位控制组件包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间设置有第一液晶层，第一基板靠近第二基板的一侧间隔设置有用于为第一液晶层提供驱动电压的电极组。透镜组件位于第二基板远离第一基板的一侧，透镜组件包括第三基板和聚焦结构，第三基板相对于聚焦结构靠近于相位控制组件，聚焦结构包括朝向背离第三基板的方向弯曲的曲面，第三基板和聚焦结构之间设置有第二液晶层。该液晶透镜装置具有快速响应、驱动简单的优点，有利于在虚拟现实领域的广泛应用。

技术领域

本申请属于虚拟现实显示技术领域，更具体地，涉及一种液晶透镜装置和虚拟现实变焦方法。

背景技术

虚拟现实装置，简称VR装置，是利用仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术集合的产品，通过计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像，为使用者带来视觉、触觉、听觉等多方位的感知，并对使用者的输入作出实时响应，然后分别反馈到使用者的五官，是借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。

目前，虚拟现实装置的电子变焦技术是通过控制变焦装置中电极的电压，以形成梯度折射率可变进而实现变焦。然而，对于需要较大变焦透镜孔径从而能够获得较大视场的虚拟现实装置，需要具备较大的相位延迟量，导致其响应时间过长。

发明内容

本申请的目的包括，例如，提供了一种液晶透镜装置和虚拟现实变焦方法，以改善上述的问题。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，提供一种液晶透镜装置，包括相位控制组件和透镜组件。相位控制组件包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间设置有第一液晶层，第一基板靠近第二基板的一侧间隔设置有用于为第一液晶层提供驱动电压的电极组。透镜组件位于第二基板远离第一基板的一侧，透镜组件包括第三基板和聚焦结构，第三基板相对于聚焦结构靠近于相位控制组件，聚焦结构包括朝向远离第三基板的方向弯曲的曲面，第三基板和聚焦结构之间设置有第二液晶层。电极组包括位于同一平面内且成对设置的多个第一条状电极和多个第二条状电极，第一条状电极和第二条状电极平行且沿第一方向交错间隔设置，第一条状电极和第二条状电极均沿与第一方向垂直的第二方向延伸，通过控制第一条状电极和第二条状电极之间的电压差以调节相位控制组件的焦距。

进一步地，任一相邻的第一条状电极和第二条状电极之间的距离相等。

进一步地，聚焦结构包括第四基板，第四基板为弧形且朝向背离第三基板的一侧凸起，以形成曲面。

进一步地，聚焦结构包括凹透镜和第四基板，凹透镜位于第四基板靠近第三基板的一侧，凹透镜靠近第三基板的一侧凹陷以形成曲面，凹透镜与第三基板之间设置有第二液晶层。

进一步地，凹透镜的折射率与第二液晶层的寻常光折射率相同。

进一步地，第四基板和第三基板均为平板结构且平行设置。

进一步地，相位控制组件还包括起偏器，起偏器位于所示第一基板远离第二基板的一侧，起偏器的偏振方向与电极组的延伸方向相同。

进一步地，第一液晶层和第二液晶层均为正性液晶。

第二方面，提供一种虚拟现实变焦方法，应用于上述的液晶透镜装置，变焦方法包括：为电极组提供水平电场，驱动第一液晶层的液晶分子在水平面偏转；调节电极组中的电压V，使第二液晶层的有效折射率大于且小于，其中，为第一液晶层的液晶分子的偏转角度θ为0°时，第二液晶层的液晶分子的有效折射率，为第一液晶层的液晶分子的偏转角度θ为90°时，第二液晶层的液晶分子的有效折射率。