[发明专利]用于多液晶单元透镜的改进聚焦的方法和装置

权利要求书

1.一种用于在图像表面的一个距离上将入射图像投影到所述图像表面的会聚空间内的液晶(LC)透镜，所述液晶透镜包括：

一对LC单元，被用于调制穿过的入射光,每个LC单元双折射分裂入射光成正交的两个光偏振，所述LC透镜具有光轴正交于所述两个光偏振，每个LC层使所述非均匀的相位延迟调制光横向地产生一个到所述光轴的相应偏移距离的偏移，

其中，每个LC单元被配置为重定向相应的偏移中心光线到所述图像面的所述光轴上，以补偿所述双折射依赖的偏移。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，所述装置包括：

两个LC单元层，各自具有至少一个取向层，用于提供主要的取向预倾斜方向，所述单元层的所述取向方向是相互正交的，作用在相应的正交线性偏振的入射光；

其中，每个所述LC单元层被配置成使光的一个偏振产生横向不均匀的相位延迟调制，作为所述单元层的LC角取向函数，用于将一个图像投射到图像传感器上和实现光的正交偏振的横向均匀相位延迟的调制；

其中，所述LC单元层各自被配置以使所述非均匀调制产生空间偏移，以将图像以两个线性偏振的形式至少部分投射到图像传感器上；和

其中,所述补偿的空间偏移是制造中的层移位和光学图像偏移中的一个。

3.如权利要求1所述的液晶透镜，其中，每个液晶单元具有至少一个向列液晶层，用于对一个相应的光偏振提供横向非均匀的相位延迟调制，而对穿过的相应的正交光偏振进行横向均匀的相位延迟调制；每个LC层与至少一个取向层接触，每个所述取向层对相应的LC层施加主要的取向预倾斜角，LC单元之间的所述取向层的预倾斜取向是相互正交的。

4.如权利要求3所述的液晶透镜，所述光学装置是一个可调谐LC透镜，其中所述光学装置包括：

每个LC层中的空间调制LC取向分布器，每个LC单元聚焦相应的入射光偏振到所述图像表面上；和

电场控制系统，设置在所述取向层旁，所述电场控制系统为所述LC层施加调制的电场，以提供主要电压的振幅和频率的至少一个可调的LC透镜的控制。

5.如权利要求3或4所述的液晶透镜，其特征在于，所述透镜封装在眼内植入透镜内。

6.如权利要求3-5中任一项所述的液晶透镜，其中所述电场控制系统包括一对夹持所述LC层的透明平板电极，和所述LC层之间的至少一个环形电极，以限定液晶透镜的光通孔。

7.如权利要求3-6中任一项所述的液晶透镜，其中所述至少一个环形电极包括至少一个圆形的环形电极。

8.如权利要求3-6中任一项所述的液晶透镜，其中所述至少一个环形电极包括至少2个圆形的环形电极。

9.如权利要求3-8中任一项所述的液晶透镜，其中所述电场控制系统还包括弱导电层，其具有薄层电阻特性、导电性特性和频率依赖特性中的至少一种。

10.如权利要求8或9所述的液晶透镜，其中所述电场控制系统还包括以下的至少一个结构：

至少一个浮置电极，和

弱导电性的材料的空间非均匀层；

该结构位于一对所述环形电极之间和至少部分覆盖所述光通孔。

11.如权利要求8-10中任一项所述的液晶透镜，其中所述浮置电极是：一层，导电盘形，导电粗环和导电细环电极中的一个。

12.如权利要求8-11中任一项所述的液晶透镜，其中，每一个环形电极相对于所述光轴被偏置一个相应的距离，以使中心异常光线和中心正常光线中对应的一个投射到所述光轴上。

13.如权利要求8-12中任一项所述的液晶透镜，其中，每个环形电极限定了相应的电极光通孔，每个环形电极的光通孔被扩大，至少是光通孔到所述偏移的距离的平方之和的平方根，以实现清晰的光通孔大小。

14.如权利要求8-11中任一项所述的液晶透镜，其中，其中每一个环形电极是分段的，为入射光施加不对称相位分布，相应的LC单元的所述分段的环形电极的至少一段被电偏置，以使中心异常光线和中心正常光线中对应的一个投射到所述光轴上。

15.如权利要求8-14中任一项所述的液晶透镜，其中，每个所述环形电极和每个所述透明电极是独立被驱动的，选择性地以相同的驱动信号驱动一个环形电极和一个透明电极，实现双极操作。