液晶透镜组的电压调试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种液晶透镜组的电压调试方法及系统，可以直接对液晶透镜组进行电压调试，液晶透镜组中相同的液晶透镜都使用相同的驱动电压，驱动电压路数少，可以降低液晶透镜组的驱动成本与复杂性

【技术实现步骤摘要】
液晶透镜组的电压调试方法及系统


[0001]本专利技术大致涉及液晶透镜
，尤其是一种液晶透镜组的电压调试方法及系统
。

技术介绍

[0002]传统的光学透镜是通过改变均一折射率材料的厚度实现聚焦或发散功能
(
例如平凸透镜或平凹透镜
)
，光学透镜由于透镜面型厚度的不同造成光线的光程差
。
液晶透镜由两块导电玻璃之间夹层液晶材料构成液晶盒结构
(
通常为平板结构
)
，由于液晶材料对电场的响应特性，在不同的驱动电压下，液晶分子具有不同的倾角与不同的折射率，因此可以通过对驱动电压的控制实现所需折射率的变化，达到与传统光学透镜相同的光程差，实现对入射光的调制
。
[0003]液晶透镜为实现所需的光程差分布，需要在相应的电极上施加一定的驱动电压，若干驱动电压所形成的一组驱动电压即可对应一条光程差分布曲线
。
为使液晶透镜的光程差分布曲线达到或接近传统光学透镜的光程差，需要对液晶透镜中的各个驱动电极的驱动电压进行调试
。
[0004]目前，为液晶透镜的各个电极寻找合适电压最直接的方法是分别测试出各个电极的电压与光程差的对应关系曲线，根据所需光程差找到对应的驱动电压
。
在现有技术中，有多种测试
Δ
nd
的方法，如相位补偿法
、
波片或偏振片旋转法
、
光学外差法等等，这些测量方法都是基于琼斯矩阵
、/>柯西方程及斯托克斯参数为理论基础，在测试过程中或者需要使用不同波长的光重复测量因而比较费时，或者测量设备昂贵操作复杂
。
[0005]在使用液晶透镜组
(
多个液晶透镜搭配使用
)
的场合，每个液晶透镜所使用的驱动电压
(
一组电压
)
大多存在差异，对于有
a
个液晶透镜构成的透镜组，设每个液晶透镜的驱动路数为
b
个，若对液晶透镜组中的每个液晶透镜单独进行电压调试，那么液晶透镜组的驱动板需要
a*b
路驱动电压，驱动电压路数过多，增加了驱动板的成本与复杂性
。
同时先对单个液晶透镜进行电压调试，再将多个液晶透镜组合成透镜组，可能会因为对位误差或盒厚变化引入额外光程差，电压可能产生偏移
。
[0006]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种液晶透镜组的电压调试方法，所述液晶透镜组包括多个层叠设置的液晶透镜，多个液晶透镜的电极结构和取向方向均相同，所述液晶透镜包括多个驱动电极，所述液晶透镜组具有多个电极区域，所述多个电极区域与所述液晶透镜的多个驱动电极一一对应，所述电压调试方法包括：
[0008]向所述液晶透镜组投射偏振光，并通过检偏器调制液晶透镜组的出射光；
[0009]以多个电压依次驱动所述液晶透镜组；
[0010]通过摄像头在所述检偏器的出光侧拍摄所述液晶透镜组，以获取多幅图像；
[0011]根据所述多幅图像确定每个电极区域所对应的第一关系，其中，所述第一关系表征所述检偏器中与该电极区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率与该电极区域所对应的电压的关系；
[0012]根据所述液晶透镜组
、
所述偏振光和所述检偏器的参数，确定所述液晶透镜组的第二关系，其中，所述第二关系表征所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的透过率；和
[0013]根据所述第一关系和所述第二关系，分别确定每个驱动电极的驱动电压
。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述偏振光的偏振方向和所述检偏器的偏振化方向的夹角为
50
‑
90
°
，所述液晶透镜的取向方向与所述偏振光的偏振方向的夹角和所述液晶透镜的取向方向与所述检偏器的偏振化方向的夹角相同
。
[0015]根据本专利技术的一个方面，向所述液晶透镜组投射偏振光的步骤包括：
[0016]通过光源向所述液晶透镜组发射所述偏振光；或者，
[0017]通过发光单元发射光束，并通过起偏器调制所述光束以产生所述偏振光
。
[0018]根据本专利技术的一个方面，所述偏振光为单色光
。
[0019]根据本专利技术的一个方面，所述多个电压中相邻电压的差值与所述液晶透镜组的总盒厚相关
。
[0020]根据本专利技术的一个方面，所述多个电压的电压值依次递增或递减，且相邻电压的差值相同；或者，
[0021]所述多个电压的电压值依次递增且相邻电压的差值随电压的增大而增大；或者，
[0022]所述多个电压的电压值依次递减且相邻电压的差值随电压的减小而减小
。
[0023]根据本专利技术的一个方面，确定电极区域所对应的第一关系的步骤包括：
[0024]根据所述电极区域在液晶透镜组中的位置，确定每幅图像中与该电极区域相对应的像素集合；
[0025]分别计算与该电极区域相对应的每个像素集合的平均灰度值，以获取对应于所述多个电压的多个平均灰度值；
[0026]根据所述多个平均灰度值，分别确定该电极区域在每个电压下所对应的实测透过率；
[0027]根据所述多个电压和多个实测透过率，得到与该电极区域对应的实测透过率曲线，作为所述第一关系
。
[0028]根据本专利技术的一个方面，所述确定第一关系的步骤还包括：对所述多个平均灰度值进行归一化处理
。
[0029]根据本专利技术的一个方面，通过以下公式确定所述检偏器中与该电极区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率
T
：
[0030]T
＝
(L
‑
Lmin)/(Lmax
‑
Lmin)
；
[0031]其中，
L
为与该电极区域和所述电压相对应的像素集合的平均灰度值；
Lmax
为与所述电极区域相对应的多个平均灰度值中的最大值，
Lmin
为与所述电极区域相对应的多个平均灰度值中的最小值
。
[0032]根据本专利技术的一个方面，所述确定液晶透镜组的第二关系的步骤包括：
[0033]根据所述液晶透镜组的设计参数确定所述液晶透镜组的光程差分布曲线；
[0034]根据所述光程差分布曲线
、
所述偏振光的参数和所述检偏器的参数
,
确定理论透过率曲线，所述理论透过率曲线反映所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的理论透过率；
[0035]根据所述液晶透镜组中每个电极区域的宽度对所述理论透过率曲线分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液晶透镜组的电压调试方法，所述液晶透镜组包括多个层叠设置的液晶透镜，多个液晶透镜的电极结构和取向方向均相同，所述液晶透镜包括多个驱动电极，所述液晶透镜组具有多个电极区域，所述多个电极区域与所述液晶透镜的多个驱动电极一一对应，所述电压调试方法包括：向所述液晶透镜组投射偏振光，并通过检偏器调制液晶透镜组的出射光；以多个电压依次驱动所述液晶透镜组；通过摄像头在所述检偏器的出光侧拍摄所述液晶透镜组，以获取多幅图像；根据所述多幅图像确定每个电极区域所对应的第一关系，其中，所述第一关系表征所述检偏器中与该电极区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率与该电极区域所对应的电压的关系；根据所述液晶透镜组
、
所述偏振光和所述检偏器的参数，确定所述液晶透镜组的第二关系，其中，所述第二关系表征所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的透过率；和根据所述第一关系和所述第二关系，分别确定每个驱动电极的驱动电压
。2.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，所述偏振光的偏振方向和所述检偏器的偏振化方向的夹角为
50
‑
90
°
，所述液晶透镜的取向方向与所述偏振光的偏振方向的夹角和所述液晶透镜的取向方向与所述检偏器的偏振化方向的夹角相同
。3.
根据权利要求1或2所述的电压调试方法，其中，向所述液晶透镜组投射偏振光的步骤包括：通过光源向所述液晶透镜组发射所述偏振光；或者，通过发光单元发射光束，并通过起偏器调制所述光束以产生所述偏振光
。4.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，所述偏振光为单色光
。5.
根据权利要求4所述的电压调试方法，其中，所述多个电压中相邻电压的差值与所述液晶透镜组的总盒厚相关
。6.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，所述多个电压的电压值依次递增或递减，且相邻电压的差值相同；或者，所述多个电压的电压值依次递增且相邻电压的差值随电压的增大而增大；或者，所述多个电压的电压值依次递减且相邻电压的差值随电压的减小而减小
。7.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，确定电极区域所对应的第一关系的步骤包括：根据所述电极区域在液晶透镜组中的位置，确定每幅图像中与该电极区域相对应的像素集合；分别计算与该电极区域相对应的每个像素集合的平均灰度值，以获取对应于所述多个电压的多个平均灰度值；根据所述多个平均灰度值，分别确定该电极区域在每个电压下所对应的实测透过率；根据所述多个电压和多个实测透过率，得到与该电极区域对应的实测透过率曲线，作为所述第一关系
。8.
根据权利要求7所述的电压调试方法，其中所述确定第一关系的步骤还包括：对所述多个平均灰度值进行归一化处理
。
9.
根据权利要求7所述的电压调试方法，其中，通过以下公式确定所述检偏器中与该电极区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率
T
：
T
＝
(L
‑
Lmin)/(Lmax
‑
Lmin)
；其中，
L
为与该电极区域和所述电压相对应的像素集合的平均灰度值；
Lmax
为与所述电极区域相对应的多个平均灰度值中的最大值，
Lmin
为与所述电极区域相对应的多个平均灰度值中的最小值
。10.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，所述确定液晶透镜组的第二关系的步骤包括：根据所述液晶透镜组的设计参数确定所述液晶透镜组的光程差分布曲线；根据所述光程差分布曲线
、
所述偏振光的参数和所述检偏器的参数
,
确定理论透过率曲线，所述理论透过率曲线反映所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的理论透过率；根据所述液晶透镜组中每个电极区域的宽度对所述理论透过率曲线分段进行平均，得到所述理论透过率曲线，作为所述第二关系
。11.
根据权利要求
10
所述的电压调试方法，其中，所述确定液晶透镜组的光程差分布曲线的步骤包括：通过以下公式确定所述液晶透镜组的光程差
Δ
nd
：
Δ
nd
＝
r2/(2f)
；其中，
r
为液晶透镜组的电极区域的坐标，
f
为液晶透镜组的设计焦距
。12.
根据权利要求
10
或
11
所述的电压调试方法，其中，所述确定理论透过率曲线的步骤包括：通过以下公式确定理论透过率曲线：
sin2(2
α
)cos2(
πΔ
nd/
λ
)
；其中，
α
为所述液晶透镜的取向方向与所述偏振光的偏振方向的夹角，
Δ
nd
为液晶透镜组的光程差，
λ
为所述偏振光的波长
。13.
根据权利要求1所述的电压调试方法，其中，确定驱动电极的驱动电压的步骤包括：对与每个电极区域相对应的第一关系的曲线中的周期进行依次排序，其中，实测透过率增大为正周期，实测透过率减小为负周期，正周期和负周期是交替出现的；对所述第二关系的曲线中的周期进行排序，其中，透过率增大为正周期，透过率减小为负周期，正周期和负周期是交替出现的，所述第二关系中的排序数的集合属于所述第一关系中的排序数的集合；根据所述电极区域在所述第二关系的曲线中所处的周期的排序数，选择所述电极区域对应的第一关系的曲线中相同排序数的周期；在所述第一关系的曲线的所选择的周期中，根据所述电极区域在所述第二关系的曲线中的透过率，确定与该电极区域所对应的驱动电极的驱动电压
。14.
根据权利要求1所述的电压调试方法，还包括：为所述液晶透镜的每个驱动电极提供相应的驱动电压；测量所述液晶透镜的实际焦距；比较所述液晶透镜的实际焦距与设计焦距，如果所述液晶透镜的实际焦距与设计焦距大致相同，则确定每个驱动电极的驱动电压；否则，
重新根据所述第一关系和所述第二关系，确定每个驱动电极的驱动电压
。15.
一种液晶透镜组的电压调试方法，所述液晶透镜组包括至少一个第一液晶透镜和至少一个第二液晶透镜，所述第一液晶透镜包括多个第一电极，所述第二液晶透镜包括多个第二电极，所述第一液晶透镜的取向方向和所述第二液晶透镜的取向方向互相垂直，所述液晶透镜组具有多个第一区域和多个第二区域，所述多个第一区域与所述第一液晶透镜的多个第一电极一一对应，所述多个第二区域与所述第二液晶透镜的多个第二电极一一对应，所述电压调试方法包括：向所述液晶透镜组投射偏振光，并通过检偏器调制液晶透镜组的出射光；以多个电压依次驱动所述液晶透镜组中的第一液晶透镜，并分别通过摄像头在检偏器的出光侧拍摄液晶透镜组，以获取多幅第一图像，其中，所述液晶透镜组处于第一位姿；以多个电压依次驱动所述液晶透镜组中的第二液晶透镜，并分别通过摄像头在检偏器的出光侧拍摄液晶透镜组，以获取多幅第二图像，其中，所述液晶透镜组处于第一位姿或第二位姿；根据所述多幅第一图像确定每个第一区域所对应的第三关系，其中，第三关系表征所述检偏器中与该第一区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率与该第一区域所对应的电压的关系；根据所述多幅第二图像确定每个第二区域所对应的第四关系，其中，第四关系表征所述检偏器中与该第二区域相对应的区域对所述偏振光的实测透过率与该第二区域所对应的电压的关系；根据所述多个第一液晶透镜
、
所述偏振光和所述检偏器的参数，确定所述液晶透镜组的第五关系，其中，所述第五关系表征所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的透过率；根据所述多个第二液晶透镜
、
所述偏振光和所述检偏器的参数，确定所述液晶透镜组的第六关系，其中，所述第六关系表征所述检偏器中与所述液晶透镜组中不同位置处相对应的区域对所述偏振光的透过率；根据所述第三关系和所述第五关系，分别确定每个第一电极的驱动电压；根据所述第四关系和所述第六关系，分别确定每个第二电极的驱动电压
。16.
根据权利要求
15
所述的电压调试方法，其中，所述偏振光的偏振方向和所述检偏器的偏振化方向的夹角为
50
‑
90
°
；在所述第一位姿，所述第一液晶透镜的取向方向平行于第一方向，所述第二液晶透镜的取向方向平行于第二方向；在所述第二位姿，所述第二液晶透镜的取向方向平行于第一方向，所述第一液晶透镜的取向方向平行于第二方向；其中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第一方向与所述偏振光的偏振方向的夹角和所述第一方向与所述检偏器的偏振化方向的夹角相同，所述第二方向与所述偏振光的偏振方向的夹角和第二方向与所述检偏器的偏振化方向的夹角相同
。17.
根据权利要求
15
或
16
所述的电压调试方法，其中，所述向所述液晶透镜组投射偏振光的步骤包括：通过光源向所述液晶透镜组发射所述偏振光；或者，
通过发光单元发射光束，并通过起偏器调制所述光束以产生所述偏振光
。18.
根据权利要求
15
所述的电压调试方法，其中，所述偏振光为单色光
。19.
根据权利要求
15
所述的电压调试方法，其中，所述多个电压中相邻电压的差值与所有第一液晶透镜的总盒厚相关，或者，与所有第二液晶透镜的总盒厚相关
。20.
根据权利要求
15
所述的电压调试方法，其中，所述多个电压的电压值依次递增或递减，且相邻电压的差值相同；或者，所述多个电压的电压值依次递增且相邻电压的差值随电压的增大而增大；或者，所述多个电压的电压值依次递减且相邻电压的差值随电压的减小而减小
。21.
根据权利要求
15
所述的电压调试方法，其中，确定所述第一区域所对应的第三关系的步骤包括：根据所述第一区域在所述液晶透镜组中的位置，确定每幅第一图像中与该第一区域相对应的像素集合；分别计算与该第一区域相对应的每个像素集合的平均灰度值，以获取对应于所述多个电压的多个平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：向贤明，易凯，李建军，
申请(专利权)人：江西联昊光电有限公司，
类型：发明
国别省市：