一种具有电可变的扩展景深的光学器件。提供具有可变的扩展景深(EDOF)的光学器件的系统和方法。该光学器件包括：光学透明的液晶层；光学透明的相位掩模板，与液晶层光学对齐，并通过光学透明的基板与液晶层隔开；光学透明的折射率匹配层，相邻于相位掩模板的一个表面而设置，并具有与相位掩模板的折射率基本匹配的折射率；以及一对电极，用于生成作用于液晶层以与施加至电极的信号的幅度成比例地改变光学系统的景深的电场。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学器件。
技术介绍
扩展景深(EDOF)为相机用户提供增大的范围，物体被聚焦在该增大的范围上。然而，该范围以调制传递函数(MTF)在共轭的给定范围处的下降为代价。解决这种问题的传统方法是通过为相机提供具有可控直径的孔径光阑，诸如虹彩光圈。然而，虹彩光圈需要仅适用于大型相机而不适用于超紧凑相机(诸如手机相机)的大型、笨重且较昂贵的元件。此夕卜，通过有效地增大透镜焦比，虹彩光圈获得增大的景深，从而使到达透镜和相机传感器的光的量降低与孔径面积的降低成比例的量。因此，需要一种系统和方法能够为相机用户提供具有足够灵活性以适于不同成像情况的可变的EDOF量。下列美国专利提供关于波前编码的信息，并且其全部内容通过引用并入本文 第 5，748，371,6, 525，302,6, 842，297,6, 911，638,6, 940，649,7, 115，849,7, 180，673、 7，218，448,7, 260，251,7, 379，613 号美国专利。
技术实现思路
本光学器件提供一种光学成像系统，诸如相机，其具有扩展景深(EDOF)并允许 EDOF的量被改变(或完全去除)，从而在距离的可变范围内生成具有清晰细节的图像。例如，当拍摄风景时，可以关闭EDOF功能，而当拍摄快速运动的对象时(例如，在体育活动中)，可以提供大量ED0F。在一个实施方式中，该光学器件包括光学透明的液晶层；光学透明的相位掩模板，与液晶层光学对齐，并通过光学透明的基板与液晶层隔开；光学透明的折射率匹配层， 相邻于相位掩模板的一个表面而设置，并具有与相位掩模板的折射率基本匹配的折射率； 以及一对电极，用于生成作用于液晶层以与施加至电极的信号的幅度成比例地改变光学系统的景深的电场。附图说明图IA是示出现有技术的可调谐液晶透镜的图示；图IB是示出可选的现有技术的可调谐液晶透镜的图示；图2A是示出采用本系统的光学器件的示例性成像系统的高级图示；图2B是示出与本系统结合使用的方法所实行的一组示例性高级步骤的图示；图3A是示出根据本光学系统的一个实施方式的用于提供可变、可控的EDOF量的示例性光学器件的细节的图示；图;3B是示出根据本光学系统的另一个实施方式的用于提供可变、可控的EDOF量的示例性光学器件的细节的图示；图3C是示出本光学器件的另一个实施方式的示例性光学器件的细节的图示；图3D是示出本光学器件的另一个实施方式的示例性光学器件的细节的图示；图4是示出在使用具有可变EDOF的相机处理波前编码的图像时所实行的一组示例性步骤的流程图；以及图5是示出在对具有自动对焦和EDOF功能的器件进行设定时所实行的一组示例性步骤的流程图。具体实施例方式图IA是示出现有技术的可调谐液晶透镜100的图示。透镜100包括液晶(LC)层 102、以及具有核心透镜107的“隐藏”层104。层104是光学透明的并在LC层102中引起电场，该电场相对于核心透镜107的形状成比例地成形。核心透镜107由光学透明的材料制成。透镜100的聚焦通过对通过电源108施加至电极109/110的信号的幅度和/或频率进行控制来实行。LC材料通常表现为极性分子的形式，极性分子是适当地移动的，并且因此通过沿着电场方向重新对齐它们的电极来响应电场的存在。此外，因为LC分子的极性性质，所以当它们被极化(poled)(也就是说，它们的分子沿着优选的轴线对齐)时，它们所表现出的折射率取决于穿过它们透射的光的偏振。当光垂直于LC分子的取向的平均方向偏振时，Iirff =η。(即，有效折射率neff基本接近于该材料的普通折射率η。)并且不发生光延迟。当光在任何其他方向偏振时(或，相反地，当LC分子改变它们的取向的平均方向时)，neff取η。与非常折射率ne之间的值。在该情况下，透射的光经历光延迟，光延迟空间地变化且与n0与 neff之间的差以及光学材料的厚度成比例。光延迟的空间变化是这样一种效果，该效果允许人们空间地调制穿过可调谐LC 透镜100的光的相位(也就是说，波前)，并因此获得可调谐聚焦功率。位置X处的相位延迟的局部量Δ θ (χ)可通过以下方程式确定Δ θ (χ) = 2 Π (neff_n0) t (χ) / λ其中t (χ)是LC材料的局部厚度，λ是光在真空中的波长。对于典型铁电LC材料，在约28伏特的施加电压下，在IOOHz至IOOkHz的范围内， 电源108在LC单元102表现出强烈反应的频率处被调制。电源108在LC层102中引起电场，该电场导致极性LC分子的长分子轴线的平均方向的重新取向。LC分子的这种重新取向导致LC材料的有效折射率变化为新的有效值nrff，并且相应地影响波前的调制。用于驱动电源108的控制器的一个示例是SummitMicroelectronics (顶峰微电子公司)型号为 SMB274的可编程AF驱动器。透镜100包括三个平的、刚性的透明(例如，玻璃)基板101、103、105，并具有限定于基板101与103之间的第一单元间隙102、以及限定于基板103与105之间的第二间隙104。透镜100还包括设置在单元间隙102内的LC层102。单元间隙104包括透明介电材料(诸如光学粘合剂)制成的隐藏透镜形元件(核心透镜)107，如图所示，该透明介电材料具有与两个折射率匹配层106和111基本配合的凸状表面。光学粘合剂表现为高的光透射、低的散射、以及均勻的折射率。光学粘合剂通常是设置为所需形状或形式并随后通过固化(通过化学反应或物理效果，例如，在暴露于紫外光时固化的液体光聚合物)而凝固的液体。这种粘合剂的合适示例是Norland Products, Inc制造的Norland光学粘合剂61 (Optical Adhesive 61) (NOA 61)。层106和111是光学透明的折射率匹配层，其特征在于与透镜形元件107的折射率基本匹配的折射率。第一基板103与层114之间设置有基本环形或方形的光学透明的材料(例如，粘合剂)以提供折射率匹配层111，折射率匹配层111具有与透镜形元件107的折射率基本匹配的折射率。在层111与层106之间设置有由合适材料(例如SiOx或聚酰亚胺)制成的对齐层116(通过虚线示出)。对齐层116设置在薄的、光学透明的、第四基板114上，基板114具有用于将非平面轮廓(例如，图1示例中的凹状)给予层106的非平面形状(例如，图1示例中的凸状)。 基板114可以是最初设置有对齐层116并随后形成为非平面形状的柔性片。透镜100还包括设置于基板101的内表面上并由透明导电材料(例如，ΙΤ0)制成的第一、平且光学透明的电极109，以及设置在基板105的内表面上的相似的光学透明的电极110。透镜100还包括对齐层113，对齐层113通过使用面向层106的合适材料(例如 SiOx或聚酰亚胺)覆盖电极110而设置于层106与基板105之间。任选地，中间光学透明电极115可以设置在基板114上，从而给予电极115非平面形状。电极109和110，或可替换地，电极109和115用以产生电场，该电场作用于LC层102以改变透镜100的光学参数， 电场的形状由核心透镜107的形状决定。核心透镜107和折射率匹配层111的介电常数基本不同，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·E·X·希尔维拉，
申请(专利权)人：全视技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。