[实用新型]一种新型变焦平面透镜组件

说明书

本实用新型公开了一种新型变焦平面透镜组件，包括级联的电控变焦第一液晶透镜、电控变焦第二液晶透镜和焦距固定的超透镜；在未加电场状态下，第一液晶透镜的第一液晶层中分子排布方向与第一液晶透镜整体镜面方向平行，第二液晶透镜的第二液晶层中分子排布方向与第二液晶透镜整体镜面方向平行，且第一液晶层中分子和第二液晶层中分子的排布方向相互垂直；通过分别对第一液晶层和第二液晶层施加电场、并调控电场强度实现调整第一液晶层和第二液晶层分子排布状态；平面透镜采用焦距固定的超透镜。基于级联设置的液晶透镜与超透镜组合，使平面透镜组具有电控变焦功能，对偏振不敏感，同时实现高质量的成像效果，推动平面透镜技术的实际应用。

技术领域

本实用新型涉及透镜技术领域，具体涉及一种新型变焦平面透镜组件。

背景技术

光学成像系统在现代人们的日常生活以及工业应用中发挥着越来越重要的作用，而透镜是其中不可或缺的元器件，基于对光的分散或汇聚作用实现对目标的成像。小型可集成化、无机械运动部件、可快速变焦特点的平面透镜在精简光学系统结构，减轻重量，增强稳定性，提高系统智能化水平等方面具有的重要的应用价值。目前已经发展的一些平面透镜，例如二元光学平面透镜、菲涅尔液晶透镜和基于超材料的超平面透镜，存在焦距固定、色散问题严重等瓶颈问题，离实际应用仍有具有较大的差距。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：存在焦距固定、色散问题严重等瓶颈问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种新型变焦平面透镜组件，基于级联设置的液晶透镜与超透镜组合，使平面透镜组具有电控变焦功能，对偏振不敏感，同时实现高质量的成像效果，推动平面透镜技术的实际应用。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种新型变焦平面透镜组件，包括依次排布的第一液晶透镜、第二液晶透镜和平面透镜、且三者镜面均相互平行；所述第一液晶透镜和第二液晶透镜为电控变焦透镜；第一液晶透镜包括第一液晶层，第二液晶透镜包括第二液晶层，在未加电场状态下，第一液晶层中分子排布方向与第一液晶透镜整体镜面方向平行，第二液晶层中分子排布方向与第二液晶透镜整体镜面方向平行，且第一液晶层中分子和第二液晶层中分子的排布方向相互垂直；通过分别对第一液晶层和第二液晶层施加电场、并调控电场强度实现调整第一液晶层和第二液晶层分子排布状态；所述平面透镜为焦距固定透镜，平面透镜采用超透镜。

进一步地，所述第一液晶透镜和第二液晶透镜结构相同；第一液晶透镜包括第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板和第二玻璃基板相对板面上分别对应设有第一导电膜层和第二导电膜层；所述第一导电膜层和第二导电膜层相对膜面上分别对应设有第一取向层和第二取向层；所述第一取向层取向方向平行于第一玻璃基板，第二取向层取向方向平行于第二玻璃基板，且第一取向层和第二取向层两者取向方向互为反平行；第一取向层和第二取向层之间填充第一液晶层；所述第二液晶透镜包括第三玻璃基板和第四玻璃基板，所述第三玻璃基板和第四玻璃基板相对板面上分别对应设有第三导电膜层和第四导电膜层；所述第三导电膜层和第四导电膜层相对膜面上分别对应设有第三取向层和第四取向层；所述第三取向层取向方向平行于第三玻璃基板，第四取向层取向方向平行于第四玻璃基板，且第三取向层和第四取向层两者取向方向互为反平行；第三取向层和第四取向层之间填充第二液晶层；所述第三取向层、第四取向层的取向方向与第一取向层、第二取向层的取向方向垂直。

所述的第一取向层、第二取向层之间的第一液晶层在工作温度范围内为向列相状态(只有方向序无位置序)，在第一取向层、第二取向层的作用下液晶分子沿反向平行方式排列；利用所述的第一导电膜层的一组独立电极、第二导电膜层的公共电极施加一组经过设定幅值的电场，达到稳态后，所述的第一液晶层中的液晶分子按照预先设计的图案有序排列，实现具有光线汇聚或发散效果的光学透镜；通过调整在所述的第一导电膜层、第二导电膜层施加的交流电场，第一液晶层中的分子取向将按预期重新排列，从而调整实现第一液晶透镜焦距的目的。同理实现第二液晶透镜焦距的目的。