CN101796448A - 用于使用液晶自适应光学装置进行自动聚焦的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动聚焦拍摄装置(100)。一种自动聚焦拍摄装置(100)可以包括透镜(102)、用于检测来自透镜的图像的传感器(108)、透镜和传感器之间的第一液晶层(104)、以及透镜和传感器之间的还与第一液晶层正交对准的第二液晶层(106)。该自动聚焦拍摄装置可以进一步包括被编程为驱动第一液晶层和第二液晶层的集成电路。该自动聚焦拍摄装置可以包括被编程为控制两个正交对准的液晶层的控制器(202)。该液晶层可以用作使用液晶层的双折射属性的光学抗混叠滤光器。第一液晶层和第二液晶层可以被正交对准以实现该自动聚焦拍摄装置的偏振不敏感操作。

Description

用于使用液晶自适应光学装置进行自动聚焦的方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及自动聚焦，并且更具体地，涉及使用液晶自适应光学装置的自动聚焦。

背景技术

高分辨率百万像素拍摄装置使用聚焦功能获取高质量影像。大部分自动聚焦方法牵涉诸如步进电机的机械移动部件，这在硬件和软件设计中添加了复杂性。电润湿液体透镜和液晶透镜属于自适应光学装置的范畴，其中在没有机械移动的帮助下调节光学波前。在液晶透镜的情况中，通过由外部电压电子地调整的折射率的梯度改变，实现光学波前改变。即使自适应光学装置可避免使用机械移动部件，但是使用自适应光学装置的现有的拍摄装置方案和成像器具有在自动聚焦类型的拍摄装置中实现的问题和挑战。

如上文提及的，机械部件通常与具有自动聚焦功能部件的拍摄装置一起使用。数个美国专利讨论了使用液晶透镜的自适应光学装置的使用，但是未能解决关于因使用液晶透镜导致的偏振和双折射的问题。双折射或双重折射是在光线通过诸如方解石晶体的某种类型的材料时，取决于光的偏振，该光线分解为两个光线(寻常光线和非寻常光线)。偏振是诸如光的电磁波的属性，其描述了电磁波的横向电场的方向。更一般地，横向波的偏振描述了垂直于行进方向的平面中的振荡方向。

例如，美国专利5,359,444讨论了一种概念性的具有自动聚焦的基于液晶透镜的眼镜，其未能解决因液晶材料引起的偏振和双折射的问题。同样地，美国专利申请2006/0164732 A1提出了一种用于光学变焦的液晶透镜并且美国专利5,815,233提出了一种用于关于相干光应用的光学信息处理的系统级的液晶透镜。每个文献都未能适当地解决偏振和双折射。在2006年4月18出版的美国国家科学院赞助的出版物(0600850103)讨论了使用衍射液晶透镜实现眼镜自动聚焦。

发明内容

根据本发明的实施例可以提供一种能够实现简单和有效的解决方案以在没有机械移动部件的情况下使用液晶技术实现拍摄装置自动聚焦的方法和设备。该方案提供了现有技术当前不能提供的紧凑性和设计简化。在特定方案中，在拍摄装置中没有光焦度和任何偏振器的情况下使用两个级联的正交液晶板用于自动聚焦和光学抗混叠滤光器应用。如前面提及的，该自动聚焦方法不需要牵涉机械移动部件。

在本发明的第一实施例中，自动聚焦拍摄装置可以包括透镜、用于检测来自透镜的图像的传感器、透镜和传感器之间的第一液晶层、以及透镜和传感器之间的还与第一液晶层正交对准的第二液晶层。在一个实施例中，第二液晶层的快光轴可以与第一液晶层的快光轴正交对准。对于用于获取可见图像的拍摄装置，该拍摄装置可以包括红外滤光器以阻挡红外光。这些液晶层的厚度均可以小于0.25毫米。该自动聚焦拍摄装置可以进一步包括集成电路，该集成电路被编程为根据不同的聚焦距离分别驱动第一液晶层和第二液晶层或向其施加不同的电压。该自动聚焦拍摄装置可以包括控制器，该控制器被编程为使第一液晶层的偏振与第二液晶层正交对准。该控制器可以可替选地被编程为控制两个正交对准的液晶相位调制器。在一个方案中，该传感器可以是CMOS传感器，其中两个液晶层之一或全部与该CMOS传感器集成。而且，该CMOS传感器和液晶层可以是分立元件。液晶层可以用作使用一个或多个液晶层的双折射属性的光学抗混叠滤光器。第一液晶层和第二液晶层可以被正交对准以实现自动聚焦拍摄装置的偏振不敏感操作。通过改变外部电压，第一液晶层和第二液晶层可以电子地调节非寻常(p)波的折射率，以调制光偏振方向。该拍摄装置可以是许多设备的部件，所述设备包括蜂窝电话、个人数字助理、智能电话、MP3播放器、音乐播放器、遥控器、腕带式计算机或手表。如此处使用的“正交对准”通常可以意指液晶单元具有在构造中或者通过电子操纵正交对准的光轴。

在本发明的第二实施例中，一种用于电子自动聚焦的系统可以包括透镜、用于检测来自透镜的图像的传感器、透镜和传感器之间的第一液晶层、透镜和传感器之间的第二液晶层、以及被编程为改变施加到第一和第二液晶层的外部电压的控制器，其中使用来自自动聚焦处理器的反馈使第一和第二液晶层正交对准。该传感器可以是CMOS传感器并且至少第一液晶层或第二液晶层或此两者可以与该CMOS传感器集成作为高分辨率百万像素拍摄装置的部件。第一液晶层和第二液晶层用作使用双折射的光学抗混叠滤光器。对于用于获取可见图像的拍摄装置，该系统可以进一步可选地包括插入在第一和第二液晶层之间的四分之一波片以及透镜和液晶层之间的用于阻挡红外光的红外滤光器。应当注意，四分之一波片可以具有相对于线性偏振方向45度设置的光轴，其将线性偏振转化为圆偏振。

在本发明第三实施例中，一种用于自动聚焦的方法可以包括通过透镜和传感器捕获图像并且相对于第二液晶层对第一液晶层进行正交相位调制的步骤，其中第一液晶层和第二液晶层驻留在透镜和传感器之间。通常，光可以被分解为两个正交偏振。正交相位调制可以意指对通过两个液晶单元的光的两个偏振进行简单的相位调制，其中这两个液晶单元的光轴已经正交对准，并且分别通过两个液晶单元对两个偏振中的每个偏振进行调制。而且，通过根据施加到液晶的不同电压使每个液晶单元中的非寻常光(p波)的折射率改变，实现相位调制。该自动聚焦方法可以自动完成。该方法可以进一步包括使用第一液晶层和第二液晶层的双折射效应进行光学抗混叠滤光的步骤。该方法还可以通过使第一液晶层或第二液晶层或者这两个层与该传感器集成向该传感器提供保护性覆盖物。用于控制这两个液晶层的集成电路(IC)和CMOS成像器可以被组合和集成到公共IC中。该方法进一步同时执行自动聚焦功能和光学抗混叠功能。该方法可以进一步包括使第一液晶层和第二液晶层正交对准并且对其进行调制以实现偏振不敏感自动聚焦的步骤。该方法还可以包括分别使用第一液晶层和第二液晶层电子地调节非寻常(p)波的折射率的步骤。该方法可以进一步包括通过向第一液晶层和第二液晶层至少之一施加空间位置相关的外部电压使液晶折射率变化的步骤。

如此处使用的术语“一”被定义为一个或不止一个。如此处使用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。如此处使用的术语“另一”被定义为至少第二个或更多。如此处使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包含(即，开放性语言)。如此处使用的术语“耦合”被定义为连接，尽管其没有必要是直接连接，也没有必要是机械连接。术语“自动聚焦”(或AF)或者自动聚焦处理器是一些光学系统的功能部件或处理器，其允许该光学系统获得(并且在一些系统中还连续保持)在目标上的正确焦点，而非需要操作者手动调节焦点。自动聚焦系统依赖于一个或多个传感器确定正确的焦点。一些AF系统依赖于单个传感器，而其他AF系统使用传感器阵列。“传感器”或“图像传感器”是将视觉图像转换为电信号的设备。该设备主要用于数字拍摄装置和其他成像设备中。该设备通常是电荷耦合器件(CCD)或诸如有源像素传感器的CMOS传感器的阵列。“空间位置相关的外部电压”指出了基于施加电压的位置改变设备的功能的施加到设备的外部电压。透镜通常意指具有两个折射表面的透明物体。通常该表面是平坦的或者球面的(球面透镜)。有时，为了改善图像质量，透镜被故意制造为具有略微偏离球面的表面。透镜通常意指一连串分离的玻璃或塑料透镜，诸如将来自物体的光聚焦到图像平面上以创建图像的拍摄装置上的透镜。图像难于定义，但是如此处使用的，通常可以意指典型地在表面上产生的(物体或景象或人物或抽象的)视觉表示。图像还可以意指位于空间的一个区域中的物体的发光点针对空间的另一区域中的点的点映射，该点映射是通过使来自物体的每个点的光会聚到别的地方的点或者从(图像上的)别的地方的点发散的方式，通过光折射或反射形成的。如此使用的液晶层或单元通常可被视为液晶的层，常常被夹在两个基板之间，其中液晶是呈现具有常规液体的属性和固体晶体的属性之间的属性的物态的物质。例如，液晶(LC)可以如液体般流动，但是具有以类似晶体方式排列和/或取向的液体中的分子。在光学装置中，术语光轴用于定义一方向，沿该方向存在某种程度的旋转对称。在光学系统中，光轴是定义路径的假想线，光沿该路径传播通过系统。对于由简单透镜和镜子组成的系统，轴通过每个表面的曲率中心，并且与旋转对称的轴一致。光轴常常与系统的机械轴一致，但是如离轴光学系统的情况，光轴与系统的机械轴并非总是一致。在单轴双折射材料中，光轴是由光学各向异性限定的轴，并且如果光沿光轴传播则不发生双折射。对于液晶，光轴是LC对称轴针对LC层表面的投影，即LC分子轴取向的统计平均。

如此处使用的术语“程序”、“软件应用”、“整形程序”等被定义为被设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或者软件应用可以包括子程序、函数、进程、对象方法、对象实现方式、可执行应用、applet、servlet、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或被设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。

其他实施例在根据此处公开的本发明的方案进行配置时，可以包括用于执行的系统和用于使机器执行此处公开的各种过程和方法的机器可读存储装置。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的自动聚焦拍摄装置的分解视图。

图2是根据本发明的实施例的检测器宽度和检测器的有效宽度的说明。

图3是根据本发明的实施例的演示通过施加的电压进行折射率调制的液晶单元系统的说明。

图4是根据本发明的实施例的使用四分之一波片用于二维抗混叠的系统的说明。

图5是根据本发明的实施例的电子设备的框图。

图6是说明根据本发明的实施例的自动聚焦方法的流程图。

具体实施方式

尽管说明书以限定被视为新颖的本发明的实施例的特征的权利要求为结束，但是可以确信，通过结合附图考虑下面的描述将更好地理解本发明，在附图中沿用相同的附图标记。

可以使用各种技术通过广泛的各种方式实现此处的实施例，其不仅能够实现自动聚焦拍摄装置的制造还能够实现自动聚焦手段。这些拍摄装置通常将不具有移动机械部件并且可以通过施加到液晶板的电压引起的折射率变化实现自动聚焦。该方案还允许减小拍摄装置的总体体积。

使用该设备可以实现2.5V的低电压和小于1秒的快速响应时间的操作条件。参考图1的自动聚焦拍摄装置100，两个液晶(LC)层104和106夹在透镜102和传感器108之间。为了改善非偏振光发射，两个LC层104和106具有用于实现偏振不敏感操作的正交对准方向。(参看相应LC层104和106中的液晶分子111)。由于不存在所牵涉的偏振器并且不存在来自LC层的吸收，因此s(寻常)和p(非寻常)波可以容易地通过两个LC层。而且，仅对非寻常波的折射率进行调制。使用空间位置相关的外部电压110和112可以使LC折射率变化局部化以平衡透镜场曲率。聚焦简单地通过电开关实现，不牵涉任何额外的硬件和软件。而且，LC板可以与CMOS传感器阵列(诸如传感器108)集成以用作其保护层。应当进一步注意，LC层的双折射效应可用于实现光学抗混叠滤光。对于用于获取可见图像的拍摄装置，拍摄装置或系统100可以进一步包括红外(IF)滤光器103以阻挡红外光。IF滤光器103可如示出的被放置在透镜102和LC层之间或者LC层和传感器108之间。拍摄装置或系统100可以进一步包括插入在第一和第二液晶层之间的四分之一波片105。

经电子地调制的LC层可被安置为接近后焦平面。LC层的折射率变化将有效地改变透镜的后焦平面以匹配相对离开拍摄装置不同距离处的目标的想象平面变化。结果，可以实现高分辨率自动聚焦。

再次参考图1，LC层104和电压110以及LC层106和电压112用作两个正交LC相位调制器以实现成像器的单路径自动聚焦。将p和s波的光学路径定义如下：

光学路径p(OPP)＝L1*n(V1)+L2*n0

光学路径s(OPS)＝L1*n0+L2*n(V2)

其中L1是第一液晶单元或层的厚度并且L2是第二液晶单元或层的厚度并且“n”是非寻常(e)光的折射率，并且“n0”是寻常(o)光的折射率。而且，由于两个液晶单元的光轴是正交的，因此液晶单元1中的e(o)光变为液晶单元2中的o(e)光。

由于在生产中总是存在L1和L2之间的小的差异，因此为了实现s和p波的相同的焦距，OPP应等于OPS。

这导致：

n(V2)＝n0*(L2-L1)/L2+n(V1)*L1/L2。

在从工厂运出之前，V2和V1之间的该关系可以(通过空中方式或其他方式)被编程到LC相位调制器中(或者存储在查找表格中)。

参考图2，其说明了来自检测器阵列中的图1中的液晶单元的1-D抗混叠。虚线表示非寻常光(e光)并且实线表示寻常光(o光)。符号A表示检测器阵列的节距，C表示检测单元的实际或物理尺寸，并且C1表示因双折射导致的检测器单元的有效尺寸。由于双折射通常将入射光分为两个分离的光束，因此其增加了检测单元的有效宽度，即CMOS或CCD阵列的像素尺寸。通常，检测单元的尺寸C确定了最大空间频率、CMOS成像器可以通过的截止空间频率，该截止空间频率最终影响成像分辨率。该截止频率与C成反比。另一方面，检测器阵列的节距A，即相邻检测器单元的中心到中心的间距对应于采样速率的倒数，并且该采样速率的一半被定义为奈奎斯特频率，其中可以通过数字采样恢复最大模拟频率。由于A大于C，因此该欠采样引起混叠。因双折射导致的检测器单元的增加的有效尺寸(C1)可以引起抗混叠。而且，彩色滤光器通常与检测器阵列一起嵌入，并且关于不同颜色，即红色、绿色和蓝色的检测节距变化，这引起了颜色混叠，即黑色和白色目标可能变为彩色图像。可以通过抗混叠技术消除该颜色混叠。

如图3的系统300中说明的，双折射是关于不同偏振的不同的折射率的结果。即，对于不同类型的偏振，散射(或者折射率)的影响是不同的。该差异被称为双折射，并且该双折射可以将一个入射光束分为两个分离的光束。应当注意，具有yz平面中的指向矢(director)304的液晶层或单元302(LC_Y)仅对Ey(沿y轴的偏振)的折射率进行调制(306)。结果，光在通过LC_Y 302之后变得偏振，并且被分为非寻常光(e光，在LC_Y的情况中是Ey 310)和寻常光(o光，在LC_Y的情况中是Ex 308)，这就是所谓的双折射。

在通过LC_Y 302之后，光通过双折射被分开。同样地，具有xz平面中的LC指向矢314的液晶层或单元312(LC-X)仅对Ex的折射率进行调制。并且，光在通过LC_Y 312之后沿水平方向y传播开。结果，实现了沿水平方向(y方向)的抗混叠。

通过适当地选择这两个单元的LC层的厚度，可以使通过这两个LC单元的Ex和Ey的有效光学路径是相同的。换言之，通过这两个单元的总的光可以具有相同的光学路径。总的光学路径将取决于被同时施加到两个单元的施加的电压。

参考图3和4，通过添加四分之一波片352和第三液晶层或单元354或者其他不具有外部电压的光学晶体可以实现二维抗混叠的系统350。来自第二LC层(来自图3的LC_X层312)的Ex和Ey线性偏振光在通过四分之一波片352之后变为圆偏振光(351)，该四分之一波片352的光轴可以相对于垂直轴x成45度。其他液晶单元354或其他类型的光学晶体可被安置在四分之一波片352后面。光沿垂直方向(x)传播开，因此在光通过最初的两个LC单元(302和312)、四分之一波片352和第三LC单元354之后实现了二维抗混叠。第三LC单元354仅需要恒定电压偏置以使其光轴在某个方向中对准。第三LC单元354可被替换为可以在不使用施加电压的情况下操作的其他类型的单轴光学晶体。该单轴光学晶体可以是诸如石英液晶的单轴透明光学晶体，通过适当的晶体切割使其光轴处于xz平面中。在该方案中，四分之一波片可被安置在光学晶体和第二LC层之间，并且第一LC层执行y方向中的抗混叠，并且该光学晶体可以实现x方向中的抗混叠。

在如图5的示意性表示中说明的本发明的另一实施例中，具有自动聚焦拍摄装置或透镜或功能部件210的诸如机器(例如，拍摄装置、蜂窝电话、膝上型计算机、PDA等)的电子产品可以包括耦合至功能部件210的控制器202。通常，在各种实施例中该电子产品可被视为具有计算机系统200的形式的机器，其中一组指令在被执行时可以使该机器执行此处讨论的任何一个或多个方法。在一些实施例中，该机器作为独立设备操作。在一些实施例中，该机器可以(例如，使用网络)连接到其他机器。在联网部署中，该机器可以操作在服务器-客户端用户网络环境中的服务器或客户端用户机器中的容量，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器操作。例如，计算机系统可以包括接收设备201和发送设备250，反之亦然。

该机器可以包括服务器计算机、客户端用户计算机、个人计算机(PC)、写字板PC、个人数字助理、蜂窝电话、膝上型计算机、桌面型计算机、控制系统、网络路由器、开关或网桥、或者能够(顺序地或者另外地)执行指明将由该机器采取的动作的一组指令的任何机器，当然也包括移动服务器。将理解，本公开的设备广泛地包括提供语音、视频或数据通信或呈现的任何电子设备。而且，尽管说明了单个机器，但是还认为术语“机器”包括单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行此处讨论的任何一个或多个方法的机器的任何集合。

计算机系统200可以包括经由总线208相互通信的控制器或处理器202(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU、或此两者)、主存储器204和静态存储器206。计算机系统200可以进一步包括如显示器209的呈现设备。计算机系统200可以包括输入设备212(例如，键盘、麦克风等)、光标控制设备214(例如，鼠标)、硬盘驱动器单元216、信号生成设备218(例如，也可以用作呈现设备的扬声器或遥控器)和网络接口设备220。当然，在所公开的实施例中，这些项目中的许多是可选的。

硬盘驱动器单元216可以包括机器可读介质222，在该机器可读介质222上存储有实现此处描述的任何一个或多个方法或功能(包括上文说明的那些方法)的一组或多组指令(例如，软件224)。指令224也可以在其由计算机系统200执行的过程中完整地或者至少部分地驻留在主存储器204、静态存储器206和/或处理器或控制器202中。主存储器204和处理器或控制器202也可以构成机器可读介质。

包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列、FPGA和其他硬件设备的专用硬件实现方式同样地可被构造为实现此处描述的方法。可以包括各种实施例的装置和系统的应用广泛地包括各种电子和计算机系统。一些实施例在两个或更多的特定互连硬件模块或设备中实现功能，相关的控制和数据信号在该模块之间和通过该模块被传递，或者一些实施例实现为专用集成电路的一部分。因此，示例性系统适用于软件、固件和硬件实现方式。

根据本发明的各种实施例，此处描述的方法用于作为在计算机处理器上运行的软件程序来操作。而且，软件实现方式可以包括但不限于，分布式处理或元件/对象分布式处理、并行处理，或者虚拟机器处理也可以被构造为实现此处描述的方法。应当进一步注意，实现方式还可以包括神经网络实现方式以及通信设备之间的自组织或网状网络实现方式。

本公开预期到包含指令224的机器可读介质，或者其接收和执行来自传播信号的指令224，从而使连接到网络环境226的设备可以发送或接收语音、视频或数据，并且使用指令224通过网络226通信。可以进一步经由网络接口设备220通过网络226发射和接收指令224。

尽管机器可读介质222在示例性实施例中被示为单个介质，但是应认为术语“机器可读介质”包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或关联的高速缓存和服务器)。还应认为术语“机器可读介质”包括能够存储、编码或承载用于由机器执行的一组指令并且使机器执行本公开的任何一个或多个方法的任何介质。

参考图6，用于自动聚焦的方法400可以包括通过透镜和传感器捕获图像的步骤402和相对于第二液晶层对第一液晶层进行正交相位调制的步骤404，其中第一液晶层和第二液晶层驻留在透镜和传感器之间。可以选择性地或者自动地完成正交相位调制的步骤。方法400可以进一步包括使第一液晶层和第二液晶层正交对准以实现偏振不敏感自动聚焦的步骤406。方法400可以进一步包括使用第一液晶层或第二液晶层或者这两个层的双折射效应进行光学抗混叠滤光的步骤408。方法400还可以在步骤410中通过使第一液晶层或第二液晶层或者这两个层与传感器集成向传感器提供保护性覆盖物。方法400可以进一步可选地在步骤412中同时执行自动聚焦功能和光学抗混叠功能。方法400还可以包括使用第一液晶层和第二液晶层电子地调节寻常(s)波和非寻常(p)波的折射率的步骤414。方法400可以进一步包括通过向第一液晶层和第二液晶层至少之一施加空间位置相关的外部电压使液晶折射率变化的步骤416。该方法在步骤418中可以通过选择具有不同散射属性的不同类型的液晶或光学晶体进一步执行用于不同波长(颜色)的不同量的抗混叠。

应当注意，通过用于第一和第二液晶层的液晶基板的表面处理将第一液晶层和第二液晶层的光轴在构造中正交对准。该表面处理可以是特定取向中的一个或多个表面的改性，诸如聚酰亚胺涂层的单向摩擦或者光敏聚合物涂层的偏振光辐射，以实现液晶的各向异性对准。应当进一步注意，控制器可被编程为使用来自自动聚焦处理器的反馈改变施加到第一液晶层和第二液晶层的外部电压，从而使用于两个正交偏振光的第一液晶层和第二液晶层的光学路径是相同的。正交偏振光可以意指正交偏振的两个分离的光束。应当注意，光束分裂偏振器可以将入射光束分为具有不同偏振的两个光束。对于理想的偏振光束分裂器，通过正交偏振使这些光束完全偏振。在另一方面，第一液晶层的光轴可以位于xz平面中，并且其外部电压可用于改变具有沿X方向的偏振的光分量，即通过第一液晶层的非寻常偏振分量的折射率，并且其中第二液晶层的光轴可以位于yz平面中，并且其外部电压可用于改变具有沿y方向的偏振的光分量，即通过第二液晶层的非寻常偏振分量的折射率，其中第一和第二液晶层共同执行正交相位调制。应当进一步注意，施加到第一和第二液晶层的每个的电压在跨越液晶层的不同的环或栅格中可以是基本上均匀的并且是空间相关的，从而实现了对于包括图像角落或边缘的不同位置的图像增强。

对于“快”轴，进入诸如波片的光学晶体的光可被分解为具有正交偏振，即平行和垂直于波片的光轴的两个波。在波片内部，两个波以不同的速度传播，即，具有不同的折射率。结果，存在用于定义不同的光传播方向的快轴和慢轴。波片或延迟器是改变行进通过该波片或延迟器的光的偏振状态和相位的光学设备。波片通过使光波的相位在两个垂直的偏振分量之间移位而工作。典型的波片简单地是具有仔细选择的厚度的双折射晶体。该晶体被切割为，非寻常轴(平行于各向异性轴被偏振)平行于该片表面。当非寻常折射率小于寻常(垂直于各向异性轴被偏振)折射率时，如在方解石中，非寻常轴被称为快轴并且寻常轴被称为慢轴。沿快轴偏振的光比沿慢轴偏振的光传播更快。因此，取决于晶体的厚度，具有沿两个轴的偏振分量的光将在不同的偏振状态中显现(emerge)。波片的特征由赋予两个分量的相对相位量Γ描述，该相对相位量Γ与双折射Δn和晶体的厚度L相关，其关系由下式描述：

Γ＝2πΔn L/λ。

例如，四分之一波片产生了90度的四分之一波长相位移位并且可以使线性偏振光变为圆偏振光，反之亦然。这是通过调节入射光的平面从而使其与快轴成45度角来完成的。这给出了相等幅度的寻常和非寻常波。其他常见类型的波片是半波片，其使一个偏振延迟半波长或者180度的相位改变。该类型的波片使线性偏振光的偏振方向旋转。

鉴于前面的描述，应当认识到，可以在硬件、软件或者硬件和软件的组合中实现根据本发明的实施例。根据本发明的网络或系统可以通过集中方式在一个计算机系统或处理器中实现，或者通过分布方式实现，其中不同的元件散布在数个互连计算机系统或处理器(诸如微处理器和DSP)中。任何类别的计算机系统或者适于执行此处描述的功能的其他装置是适用的。硬件和软件的典型组合可以是具有计算机程序的通用计算机系统，该计算机程序在被加载和执行时控制该计算机系统，从而使其执行此处描述的功能。

鉴于前面的描述，还应认识到，可以在预期处于权利要求的范围和精神内的许多个配置中实现根据本发明的实施例。此外，上文的描述应仅被当作示例并且除非所附权利要求中阐明，否则不应以任何方式限制本发明。

Claims (10)

1.一种自动聚焦拍摄装置，包括：

透镜；

用于检测来自所述透镜的图像的传感器；

所述透镜和所述传感器之间的第一液晶层；和

所述透镜和所述传感器之间的第二液晶层，其中所述第二液晶层的光轴与所述第一液晶层的光轴正交对准。

2.如权利要求1所述的自动聚焦拍摄装置，其中所述自动聚焦拍摄装置进一步包括集成电路，所述集成电路被编程为根据不同的聚焦距离而分别向所述第一液晶层和所述第二液晶层施加不同的电压，以改变通过每个液晶层的光学路径，从而使得对于正交偏振光，所述第一液晶层的光学路径和所述第二液晶层的光学路径是相同的，并且实现自动聚焦。

3.如权利要求1所述的自动聚焦拍摄装置，其中所述自动聚焦拍摄装置进一步包括控制器和红外滤光器，所述控制器用于对两个正交对准的液晶相位调制器进行编程，所述红外滤光器用于阻挡被用来获取可见图像的拍摄装置的红外光。

4.如权利要求1所述的自动聚焦拍摄装置，其中所述传感器是CMOS传感器，并且其中所述第一液晶层或所述第二液晶层或此两者与所述CMOS传感器集成或者是分立的元件。

5.如权利要求1所述的自动聚焦拍摄装置，其中所述第一液晶层和所述第二液晶层的光轴被正交对准，以实现所述自动聚焦拍摄装置的偏振不敏感操作。

6.如权利要求1所述的自动聚焦拍摄装置，其中所述第一液晶层和所述第二液晶层电子地调节非寻常(p)波的折射率，从而使得对于两个正交偏振光，所述第一液晶层和所述第二液晶层的光学路径是相同的。

7.一种用于自动聚焦的方法，包括以下步骤：

通过透镜和传感器捕获图像；以及

对第一液晶层和第二液晶层进行正交相位调制，其中所述第一液晶层和所述第二液晶层驻留在所述透镜和所述传感器之间。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：使用所述第一液晶层和所述第二液晶层的双折射效应进行光学抗混叠滤光。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：通过使所述第一液晶层或所述第二液晶层中的至少之一与所述传感器集成，来向所述传感器提供保护性覆盖物。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步同时执行自动聚焦功能和光学抗混叠功能。

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