專利名稱：一種基于硅基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)及其變焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)變焦系統(tǒng)及其變焦方法，尤其涉及一種基于硅基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)及其變焦方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點(diǎn)三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運(yùn)動的時候，視角和焦距就會發(fā)生變化，可以使遠(yuǎn)處的物體變得清晰。因此，要改變視角必須改變鏡頭的焦距，就必須通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對位置來改變鏡頭的焦距。傳統(tǒng)的機(jī)械式變焦系統(tǒng)是通過幾組焦距固定的透鏡單元組成，是通過改變各透鏡單元的相對位置來實現(xiàn)變焦，而且移動透鏡單元間的距離要非常精確，這就導(dǎo)致機(jī)械式變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、重量較大、對焦速度緩慢、容易損壞、后期維護(hù)成本高以及適用范圍狹窄等問題。機(jī)械式變焦·系統(tǒng)正是由于受到速度、尺寸、重量、功率、維護(hù)等方面的限制，使采用空間光調(diào)制器進(jìn)行非機(jī)械變焦得到了廣泛關(guān)注。通過將一個或多個空間光調(diào)制器加入光設(shè)計中，如我們?nèi)搜鄣木铙w一樣，通過控制空間光調(diào)制器的形狀變化來改變焦距，起到替代變焦透鏡的功能，無需精確調(diào)節(jié)透鏡組間距，對焦速度快，且簡化了變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，縮小了系統(tǒng)體積、減輕了系統(tǒng)重量，維護(hù)成本較低且適用范圍較廣。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于硅基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)及其變焦方法，采用空間光調(diào)制器中的硅基液晶替代變焦透鏡，利用硅基液晶的相位調(diào)制特性實現(xiàn)變焦，具有體積小、重量輕、對焦速度快、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)成本低且適用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:—種基于娃基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，包括偏振分光鏡、娃基液晶變焦裝置和圖像傳感器；所述的硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器分別設(shè)置在偏振分光鏡兩側(cè)；所述的硅基液晶變焦裝置包括硅基液晶元件、控制器和驅(qū)動板，控制器通過傳輸線和驅(qū)動板相連，驅(qū)動板通過引線和硅基液晶元件相連。硅基液晶變焦裝置分為第一硅基液晶變焦裝置和第二硅基液晶變焦裝置。第二硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器之間設(shè)有分光鏡，第二硅基液晶變焦裝置、分光鏡、圖像傳感器設(shè)置在偏振分光鏡一側(cè)，第一硅基液晶變焦裝置設(shè)置在另一側(cè)。分光鏡和第二硅基液晶變焦裝置之間設(shè)有透鏡。圖像傳感器為CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器，控制器與驅(qū)動板間的傳輸線為DVI傳輸線。硅基液晶變焦裝置和偏振分光鏡之間設(shè)有透鏡。偏振分光鏡前設(shè)有透鏡?；诠杌壕У闹鲃庸鈱W(xué)變焦系統(tǒng)的變焦方法，其特征在于:包括以下步驟:
( I)搭建基于娃基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)；(2)入射光由偏振分光鏡分成兩束垂直的線偏光,其中P偏振光完全通過,而S偏振光以45度角被反射，照射在硅基液晶元件上；(3)設(shè)定不同的硅基液晶的焦距fLC0S值，由
權(quán)利要求
1.一種基于娃基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:包括偏振分光鏡、娃基液晶變焦裝置和圖像傳感器；所述的硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器分別設(shè)置在偏振分光鏡兩側(cè)；所述的硅基液晶變焦裝置包括硅基液晶元件、控制器和驅(qū)動板，控制器通過傳輸線和驅(qū)動板相連，驅(qū)動板通過弓I線和娃基液晶元件相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的硅基液晶變焦裝置分為第一硅基液晶變焦裝置和第二硅基液晶變焦裝置，其中所述的第二硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器之間設(shè)有分光鏡，第二硅基液晶變焦裝置、分光鏡、圖像傳感器設(shè)置在偏振分光鏡一側(cè)，第一硅基液晶變焦裝置設(shè)置在另一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動光學(xué)變焦系統(tǒng),其特征在于:所述的分光鏡和第二娃基液晶變焦裝置之間設(shè)有透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像傳感器為CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器，控制器與驅(qū)動板間的傳輸線為DVI傳輸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的硅基液晶變焦裝置和偏振分光鏡之間設(shè)有透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)，其特征在于:所述的偏振分光鏡前設(shè)有透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任意一項所述的基于娃基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)的變焦方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)搭建基于硅基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)； (2)入射光由偏振分光鏡分成兩束垂直的線偏光,其中P偏振光完全通過，而S偏振光以45度角被反射,照射在硅基液晶元件上； (3)設(shè)定不同的娃基液晶的焦距fLCQS值，由爐(u)= mod2;r -j- (X2+y2)計算得到_AJ LCOS_相位<p(^y)，獲得對應(yīng)不同焦距的相位圖，其中λ是入射光的波長，1和7為笛卡爾坐標(biāo)； (4)通過控制器將不同的硅基液晶的焦距fLC0S值對應(yīng)的相位圖通過驅(qū)動板通過引線控制硅基液晶元件進(jìn)行變焦，對S偏振光進(jìn)行調(diào)制； (5)調(diào)制后的S偏振光經(jīng)偏振分光鏡透射到圖像傳感器上，對獲得的圖像進(jìn)行采集。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的變焦方法，其特征在于:所述的步驟(3)中的笛卡爾坐標(biāo)X、y均從透鏡中心開始測量。
9.根據(jù)權(quán)利7所述的變焦方法，其特征在于:所述的步驟(3)中相位Φ(x, y)計算時取模2 31操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于硅基液晶的主動光學(xué)變焦系統(tǒng)及其變焦方法，包括偏振分光鏡、硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器；硅基液晶變焦裝置和圖像傳感器分別設(shè)置在偏振分光鏡兩側(cè)；硅基液晶變焦裝置包括硅基液晶元件、控制器和驅(qū)動板，控制器通過傳輸線和驅(qū)動板相連，驅(qū)動板通過引線和硅基液晶元件相連；采用硅基液晶這種空間光調(diào)制器替代變焦透鏡，利用硅基液晶的相位調(diào)制特性實現(xiàn)變焦，控制器通過DVI傳輸線控制硅基液晶元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、重量較輕、對焦速度較快、維護(hù)成本較低且適用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02F1/133GK103149698SQ20131007531
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者韋穗, 劉春梅, 沈川 申請人:安徽大學(xué)