[发明专利]一种液晶超表面透镜及其制备方法

说明书

本申请提供一种液晶超表面透镜及其制备方法，液晶超表面透镜包括：CMOS基板，超表面透镜和液晶层，CMOS基板设置有反射涂层，反射涂层下方设置有CMOS像素阵列；超表面透镜包括透明盖板、透明电极和超表面结构；超表面结构与透明电极连接，超表面结构包括多个间隔分布的超表面件；液晶层灌注于反射涂层和透明电极之间的间隙中，以及多个超表面件之间的间隙中。通过设置超表面透镜、液晶层与CMOS基板配合，以改变出射光线的焦点位置和/或出射角度的方式实现对待测物体距离的检测，能够有效替代传统的雷达系统，极大简化结构组成，一方面不需要多个零部件配合，有效提升检测速度，另一方面，节省机械旋转部件，有效节约生产成本。

技术领域

本申请涉及光学成像处理技术领域，尤其涉及一种液晶超表面透镜及其制备方法。

背景技术

在传统的测距任务中，通常采用具有激光发射功能以及偏转功能的测距系统，例如图1所示激光雷达系统4。激光雷达系统4的工作原理是：激光发射光源41射出的光线通过光学旋转编码器45达到斜面镜44上。斜面镜44用于对光线进行反射，以改变光线的射出方向，使光线照射至待测物体的表面，并反射回来。反射回来的光线经过斜面镜44和光学旋转编码器45，到达接收器42。最后，利用射出的光线与反射回来的光线的时间差和角度差等信息，可以计算待测物体的距离。在上述过程中，伺服电机43与光学旋转编码器45需要协同配合，以确保射出的光线能够照射的被测物体上，以及确保被测物体反射的光线能够被接收器42接收。

由此可见，传统的激光雷达系统4在测距过程中，需要多个部件协同工作，因此结构复杂，生产成本高。

发明内容

本申请提供一种液晶超表面透镜及其制备方法，以解决测距装置结构复杂、生产成本高的问题。

本申请第一方面提供一种液晶超表面透镜，包括CMOS基板，超表面透镜和液晶层，超表面透镜位于CMOS基板上方；

CMOS基板包括面向超表面透镜的第一表面，第一表面设置有反射涂层，反射涂层下方设置有CMOS像素阵列；

超表面透镜包括透明盖板、透明电极和超表面结构；

透明盖板包括面向CMOS基板的第二表面；透明电极设置在第二表面；

超表面结构与透明电极连接，且面向CMOS基板，超表面结构包括多个间隔分布的超表面件；

液晶层灌注于反射涂层和透明电极之间的间隙中，以及，多个超表面件之间的间隙中；

其中，当入射光穿过超表面透镜和液晶层照射到反射涂层时，反射涂层用于对入射光进行反射，形成出射光，CMOS像素阵列用于调节液晶层的折射率，以改变出射光的焦点位置和/或出射角度。

可选的，透明电极与CMOS基板电连接；

CMOS像素阵列用于改变透明电极与CMOS基板之间电压，以调节液晶层的折射率。

可选的，CMOS像素阵列用于：增大透明电极与CMOS基板之间各个区域的电压，以增大CMOS像素阵列与透明电极之间的电场强度，使液晶层的折射率减小，进而增大出射光的出射角度；

CMOS像素阵列还用于：减小透明电极与CMOS基板之间各个区域的电压，以减小CMOS像素阵列与透明电极之间的电场强度，使液晶层的折射率增大，进而减小出射光的出射角度。

可选的，CMOS像素阵列用于：增大透明电极与CMOS基板之间的目标区域的电压，以增大CMOS像素阵列与透明电极之间的电场强度，使液晶层的折射率减小，进而减小焦点位置与透明盖板之间的距离；其中，目标区域为入射光在CMOS基板上的投射区域；

CMOS像素阵列还用于：减小透明电极与CMOS基板之间的目标区域的电压，以减小CMOS像素阵列与透明电极之间的电场强度，使液晶层的折射率增大，进而增大焦点位置与透明盖板之间的距离。