液晶盒及拍摄系统技术方案

本申请公开了一种液晶盒及拍摄系统。其中，液晶盒包括折射率切换层，所述折射率切换层包括液晶层和形成有多个衍射透镜的基板，所述液晶层至少填满各所述衍射透镜的光栅槽；还包括第一透明电极层和第二透明电极层，所述液晶层在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第一折射率与所述衍射透镜的折射率相同。采用上述方案实现了光场成像与传统照相成像在同一系统内的自由且可控的切换。

Liquid crystal box and filming system

The invention discloses a liquid crystal box and a shooting system. The liquid crystal box includes a refractive index switching layer. The refractive index switching layer includes a liquid crystal layer and a substrate with a plurality of diffractive lenses. The liquid crystal layer fills at least the grating grooves of the diffractive lens, and the first transparent electrode layer and the second transparent electrode layer, and the liquid crystal layer on the first transparent electrode layer and the same layer. The second transparent electrode layer has the first refraction rate and the second refraction rate when the electricity is broken, and the first refractive index is larger than the second refractive index, and the first refractive index is the same as the refractive index of the diffractive lens. With the above scheme, the free and controllable switching between optical field imaging and traditional photographic imaging is realized in the same system.

【技术实现步骤摘要】
液晶盒及拍摄系统
本申请一般涉及成像
，尤其涉及一种液晶盒及拍摄系统。
技术介绍
传统的数码照相系统在理论上只能获得单个物平面的清晰像。光电探测器单元的有限宽度使得这一清晰成像的范围扩展到一定的深度，即景深。但由于传统成像将光学系统整个孔径发出的光辐射直接进行积分，因而使得景深的范围受限于孔径的大小。若要获得大景深的清晰图像，则必须减小成像孔径，但这同时造成图像分辨率的降低和图像信噪比的损失。同时，在一定的孔径尺寸下，为了得到不同深度位置的清晰像，必须在成像之前通过机械调焦的方式来对准到相应的深度才能实现。针对传统照相系统所存在的问题，光场照相系统的优势在于：任一深度位置的图像都可以通过数字对焦计算获得，因而无需机械调焦，同时也解决了景深受孔径尺寸的限制问题。但其缺点是成像分辨率低于传统照相系统。上述两种照相系统，各具优缺点，且任一照相系统均不能即可以获得低分辨率的整个物空间深度的清晰像，又可以获得高分辨率的某一物平面景深范围内的清晰像。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种液晶盒及拍摄系统，以解决现有技术中出现的任一照相系统均不能即可以获得低分辨率的整个物空间深度的清晰像，又可以获得高分辨率的某一物平面景深范围内的清晰像的问题。本申请一方面提供一种液晶盒，包括折射率切换层，所述折射率切换层包括液晶层和形成有多个衍射透镜的基板，所述液晶层至少填满各所述衍射透镜的光栅槽；还包括第一透明电极层和第二透明电极层，所述液晶层在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第一折射率与所述衍射透镜的折射率相同。优选地，所述折射率切换层的上侧或下侧设置有偏光片。优选地，所述衍射透镜朝向所述液晶层的一侧设置有多圈同心的环形衍射相位光栅条，相邻两所述环形衍射相位光栅条之间的间隙为所述光栅槽。优选地，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层位于所述折射率切换层的同一侧；或者，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层分置于所述折射率切换层的两侧。优选地，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层两者之一为相互平行的条状电极层，另一为面状电极层。优选地，所述环形衍射相位光栅条满足以下关系式：N＝2m；dj＝rj-rj-1；其中，N为每一所述环形衍射相位光栅条的台阶数，m为自然数，φ为相邻台阶的相位差，h为台阶高度，λ为入射偏振光波长，n为衍射透镜的折射率，n0为所述第二折射率，dj为菲涅耳波带宽度，j为菲涅耳波带数，rj为菲涅耳波带半径，f为菲涅耳透镜的焦距。优选地，多个所述衍射透镜以矩阵方式排布。本专利技术又一方面还提供一种拍摄系统，包括沿光路方向设置的物镜、上述的液晶盒及光电探测器。进一步地，所述液晶盒与所述物镜共焦面。进一步地，满足以下关系式：其中，D为物镜的孔径，f1为物镜的焦距，d为液晶盒的孔径，f2为液晶盒的焦距。本申请提供的上述方案，液晶层在第一透明电极层和第二透明电极层通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，第一折射率大于第二折射率，且第一折射率与衍射透镜的折射率相同。当液晶层处于第一折射率状态时，整个液晶盒起到平面玻璃的作用，而当液晶层处于第二折射率状态时，整个液晶盒起到衍射透镜的作用。当该液晶盒应用于拍摄系统中，在液晶盒起衍射透镜作用时，该拍摄系统可获得低分辨率的整个物空间深度的清晰像，即光场成像；在液晶盒起平板玻璃作用时，该拍摄系统可获得高分辨率的某一物平面景深范围内的清晰像，即传统数码照相系统成像。上述方案实现了光场成像与传统照相成像在同一系统内的自由且可控的切换。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的液晶盒的一个衍射透镜部位的截面图；图2为本专利技术实施例提供的液晶盒的一个衍射透镜部位处于第二折射率的示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的液晶盒的一个衍射透镜部位的截面图；图4为本专利技术实施例提供的衍射透镜与菲涅尔波带之间的对应关系图；图5为本专利技术实施例提供的拍摄系统的原理示意图；图6为本专利技术实施例提供的拍摄系统数字对焦的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。如图1所示，本专利技术实施例提供的液晶盒，包括折射率切换层，折射率切换层包括液晶层3和形成有多个衍射透镜2的基板(图1中仅示出了一个衍射透镜2的情况)，液晶层3至少填满各衍射透镜2的光栅槽；还包括第一透明电极层4和第二透明电极层6，液晶层3在第一透明电极层4和第二透明电极层6通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，第一折射率大于第二折射率，第一折射率与衍射透镜2的折射率相同。上述方案，液晶层3在第一透明电极层4和第二透明电极层6通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，第一折射率大于第二折射率，且第一折射率与衍射透镜的折射率相同。当液晶层3处于第一折射率状态时，整个液晶盒起到平面玻璃的作用，而当液晶层3处于第二折射率状态时，整个液晶盒起到衍射透镜的作用。当该液晶盒应用于拍摄系统中，在液晶盒起衍射透镜作用时，该拍摄系统可获得低分辨率的整个物空间深度的清晰像，即光场成像；在液晶盒起平板玻璃作用时，该拍摄系统可获得高分辨率的某一物平面景深范围内的清晰像，即传统数码照相系统成像。上述方案实现了光场成像与传统照相成像在同一系统内的自由且可控的切换。进一步地，为了使该液晶盒可以适用于自然光环境中，则在折射率切换层的上侧或下侧设置有偏光片1。使用时，使自然光先经过偏光片1形成线偏振光后再经过折射率切换层。在线偏光环境中，液晶盒可以不用设置偏光片1。进一步地，衍射透镜2朝向液晶层3的一侧设置有多圈同心的环形衍射相位光栅条8，相邻两环形衍射相位光栅条8之间的间隙为光栅槽。环形衍射相位光栅条可以但不限于为在基板上通过刻蚀的方式形成。进一步地，第一透明电极层4和第二透明电极层6位于折射率切换层的同一侧；或者，第一透明电极层4和第二透明电极层6分置于折射率切换层的两侧。当第一透明电极层4和第二透明电极层6位于折射率切换层的同一侧时，作为其中一种优选方式，第一透明电极层4位于液晶层3上，第一透明电极层4上设置透明绝缘层5，透明绝缘层5上设置第二透明电极层6，第二透明电极层6上设置上基板7。采用此种结构，若液晶层采用普通的正性液晶材料时，则需要对液晶层进行初始配向，初始配向时使偏光片1的透光轴与液晶分子长轴的初始配向方向垂直，也即垂直配向。其中，图1中仅示出了透光轴平行纸面的情况，可以认为是图1中的左右水平方向。这时在第一透明电极层4和第二透明电极层6不加电的情况下，液晶层3相对于入射偏振光具有第二折射率，也即低折射率。当第一透明电极层4和第二透明电极层6加电的情况下，第一透明电极层4和第二透明电极层6之间具有压差，液晶层中的液晶分子在电场的驱动下，形成如图2所示的液晶偏转状态，液晶的长轴平行于纸面，可以认本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶盒，其特征在于，包括折射率切换层，所述折射率切换层包括液晶层和形成有多个衍射透镜的基板，所述液晶层至少填满各所述衍射透镜的光栅槽；还包括第一透明电极层和第二透明电极层，所述液晶层在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第一折射率与所述衍射透镜的折射率相同。

【技术特征摘要】
1.一种液晶盒，其特征在于，包括折射率切换层，所述折射率切换层包括液晶层和形成有多个衍射透镜的基板，所述液晶层至少填满各所述衍射透镜的光栅槽；还包括第一透明电极层和第二透明电极层，所述液晶层在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层通断电时分别具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述第一折射率与所述衍射透镜的折射率相同。2.根据权利要求1所述的液晶盒，其特征在于，所述折射率切换层的上侧或下侧设置有偏光片。3.根据权利要求1或2所述的液晶盒，其特征在于，所述衍射透镜朝向所述液晶层的一侧设置有多圈同心的环形衍射相位光栅条，相邻两所述环形衍射相位光栅条之间的间隙为所述光栅槽。4.根据权利要求3所述的液晶盒，其特征在于，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层位于所述折射率切换层的同一侧；或者，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层分置于所述折射率切换层的两侧。5.根据权利要求4所述的液晶盒，其特征在于，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层两者之一为相互平行的条状电极层，另一为面状电极层。6.根据权利要求3所述的液晶盒，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，陈小川，杨亚锋，谭纪风，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11