CN114690287B - 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统 - Google Patents

一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114690287B
CN114690287B CN202210193413.0A CN202210193413A CN114690287B CN 114690287 B CN114690287 B CN 114690287B CN 202210193413 A CN202210193413 A CN 202210193413A CN 114690287 B CN114690287 B CN 114690287B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
lens
layer
polymer layer
crystal polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210193413.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114690287A (zh
Inventor
罗丹
马雍子岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN202210193413.0A priority Critical patent/CN114690287B/zh
Publication of CN114690287A publication Critical patent/CN114690287A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114690287B publication Critical patent/CN114690287B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G02B2027/0116—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display comprising devices for correcting chromatic aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0185—Displaying image at variable distance

Abstract

本发明提供了一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统，涉及光学透镜技术领域。本发明所述的液晶偏振透镜组，包括中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜，任一液晶偏振透镜包括依次设置的玻璃层、光取向层和聚合物层；所述第一液晶偏振透镜的聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的聚合物层相对且间隔设置，所述第二液晶偏振透镜的玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的玻璃层相对设置。本发明所述的技术方案，采用中心波长分别在红光范围、绿光范围和蓝光范围的液晶偏振透镜组成液晶偏振透镜组，有效消除了由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。

Description

一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统
技术领域
本发明涉及光学透镜技术领域，具体而言，涉及一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统。
背景技术
随着显示技术的发展，人们对智能显示系统的应用场景越来越多，显示技术给人们的生活带来越来越多的便利，然而，人们已经不再满足简单的用触控方式与智能手机互动的方式。虚拟现实(VR)和增强现实(AR)显示技术打开了新型显示技术的大门，进一步满足人们沉浸式体验以及与现实世界交互的需求。
目前，VR和AR大多是头戴式双目显示，其中，双目显示存在辐辏调教不匹配的情况，会让人眼感到不适，通过多焦平面成像能够缓解人眼不适。其中，实现多焦平面显示的方式，一种是多层图像源的方式，一种是利用多焦平面光学器件，最常用的就是多焦平面透镜，或者变焦透镜。液晶偏振透镜(PBL)就是实现多焦平面显示的重要光学元件，但是其焦距依赖于入射光波长，有较为明显的色差，从而会影响成像质量。
发明内容
本发明解决的问题是如何消除色差提高成像质量。
为解决上述问题，本发明提供一种液晶偏振透镜组，包括中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜，任一液晶偏振透镜包括依次设置的玻璃层、光取向层和聚合物层；所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层相对且间隔设置，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层相对设置。
本发明所述的液晶偏振透镜组，采用中心波长分别在红光范围、绿光范围和蓝光范围的液晶偏振透镜组成液晶偏振透镜组，有效消除了由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述聚合物层的厚度由第一公式确定，其中，所述第一公式包括：
Δnd＝λ/2；
其中，△n表示所述聚合物层的双折射率，d表示所述聚合物层的厚度，λ表示入射光的波长。
本发明所述的液晶偏振透镜组，根据第一公式确定聚合物层的厚度，实现对不同波长入射光的高效率衍射，有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层之间为空气层，所述空气层的厚度为1.4mm，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层的厚度之和为1.4mm。
本发明所述的液晶偏振透镜组，通过设置空气层的厚度为1.4mm，第二液晶偏振透镜的玻璃层与第三液晶偏振透镜的玻璃层的厚度之和为1.4mm，实现减小色差效果，从而提高了成像质量。
可选地，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.73μm至2.17μm，所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.37μm至1.6μm，所述第三液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.26μm至1.37μm。
本发明所述的液晶偏振透镜组，通过分别设置聚合物层的厚度范围，使得液晶偏振透镜能实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列。
本发明所述的液晶偏振透镜组，通过设置聚合物层的液晶分子按照光取向层的分子方向排列，形成相应中心波长的液晶偏振透镜，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
本发明还提供一种液晶偏振透镜组的制备方法，包括：将光取向材料旋涂在玻璃层表面，在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层；将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上，以使所述聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列，分别制备成中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜。
本发明所述的液晶偏振透镜组的制备方法，采用中心波长分别在红光范围、绿光范围和蓝光范围的液晶偏振透镜组成液晶偏振透镜组，有效消除了由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层包括：将所述玻璃层放置于干涉曝光光路中进行曝光取向，以使光取向层的分子根据干涉场分布进行排列。
本发明所述的液晶偏振透镜组的制备方法，通过将玻璃层放置于干涉曝光光路中进行曝光取向，使得光取向层的分子根据干涉场分布进行排列，进一步可以形成相应中心波长的液晶偏振透镜，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上包括：根据红光、绿光、蓝光三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层上。
本发明所述的液晶偏振透镜组的制备方法，根据红绿蓝三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层上，从而实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
本发明还提供一种多焦平面显示系统，包括图像源、反射镜、偏振片、四分之一波片、半反半透镜、相机以及上述液晶偏振透镜组。
本发明所述的多焦平面显示系统，通过设置由图像源、反射镜、偏振片、四分之一波片、半反半透镜、相机以及上述液晶偏振透镜组组成的多焦平面显示系统，有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，当入射光为右旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为聚焦模式，当入射光为左旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为发散模式。
本发明所述的多焦平面显示系统，根据偏振种类对应不同模式，可以拓展多焦平面显示系统在不同光路中的应用。
附图说明
图1为本发明实施例的液晶偏振透镜组的聚焦模式和发散模式示意图；
图2为本发明实施例的液晶偏振透镜的聚焦模式和发散模式示意图；
图3为本发明实施例的聚焦模式下的消色差效果对比图；
图4为本发明实施例的发散模式下的消色差效果对比图；
图5为本发明实施例的多焦平面显示系统的示意图；
图6为本发明实施例的多焦平面显示的对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种液晶偏振透镜组，包括中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜，任一液晶偏振透镜包括依次设置的玻璃层、光取向层和聚合物层；所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层相对且间隔设置，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层相对设置。
具体地，在本实施例中，液晶偏振透镜组包括固定在夹具上的红绿蓝三个液晶透镜(R-PBL,G-PBL,B-PBL)，R-PBL和G-PBL的放置方式是，聚合物和聚合物层相对，透镜之间间隔空气层，G-PBL和B-PBL的放置方式是，玻璃和玻璃层相对，相当于透镜中间间隔平行玻璃层。如图1所示，红绿蓝三层液晶偏振透镜对于入射的右旋圆偏振光(RCP)进行汇聚，对左旋圆偏振光(LCP)进行发散。
结合图2所示，液晶偏振透镜PBL对入射光偏振具有选择性。对于单个的PBL来说，入射光为RCP,出射之后就会变成LCP，反之亦然。对于图2中(a)，当光线(线偏振光，LP)从玻璃(玻璃基底，glass substrate)一侧入射，右旋RCP汇聚，左旋LCP发散，对于图2中(b)，当光线从聚合物(液晶聚合物，LC polymer)一侧入射，右旋RCP发散，左旋LCP汇聚。结合图1，RCP入射第一层R-PBL(从玻璃入射)，汇聚，并且反转成LCP。LCP入射第二层G-PBL(从聚合物入射)，汇聚，并且反转成RCP。RCP入射第三层B-PBL(从玻璃入射)，汇聚，并且反转成LCP出射，此时液晶偏振透镜组本质上为三个凸透镜，一方面方便理论计算多层PBL系统等效焦距，另一方面使得消色差效果更有说服力。
将液晶偏振透镜组与单层液晶偏振透镜的效果进行比较，准备671nm，532nm和457nm的激光光源。激光准直之后，利用1/4波片将激光调制成RCP，入射单层液晶偏振透镜，发现红绿蓝三色激光的焦距差距较大，红光(Red)焦距为25cm,绿光(Green)焦距为33cm，蓝光(Blue)焦距为37cm。当采用红绿蓝三层液晶偏振透镜时，对其焦距进行测试，发现红绿蓝三色激光的焦距差距被缩短，红光焦距为31cm,绿光焦距为33cm，蓝光焦距为35cm，因此采用液晶偏振透镜组有助于减小色差。
在本实施例中，采用中心波长分别在红光范围、绿光范围和蓝光范围的液晶偏振透镜组成液晶偏振透镜组，有效消除了由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述聚合物层的厚度由第一公式确定，其中，所述第一公式包括：
Δnd＝λ/2；
其中，△n表示所述聚合物层的双折射率，d表示所述聚合物层的厚度，λ表示入射光的波长。
具体地，在本实施例中，半波延迟条件为：Δnd＝λ/2，针对红光633nm波长，当液晶聚合物厚度在1.76μm左右时，器件能够在633nm光源入射时，理论上达到100％的衍射效率。针对绿光532nm波长，当液晶聚合物厚度在1.48μm左右时，器件能够在532nm光源入射时，理论上达到100％的衍射效率。同理对于蓝光457nm而言，液晶聚合物厚度为1.27μm。
在本实施例中，根据第一公式确定聚合物层的厚度，实现对不同波长入射光的高效率衍射，有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层之间为空气层，所述空气层的厚度为1.4mm，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层的厚度之和为1.4mm。
具体地，在本实施例中，R-PBL的聚合物层和G-PBL聚合物层相对，透镜之间间隔1.4mm的空气层，G-PBL的玻璃层和B-PBL的玻璃层相对，相当于透镜中间间隔1.4mm的平行玻璃层，参照上述原理介绍，最终实现减小色差效果。
在本实施例中，通过设置空气层的厚度为1.4mm，第二液晶偏振透镜的玻璃层与第三液晶偏振透镜的玻璃层的厚度之和为1.4mm，实现减小色差效果，从而提高了成像质量。
可选地，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.73μm至2.17μm，所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.37μm至1.6μm，所述第三液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.26μm至1.37μm。
具体地，在本实施例中，根据半波延迟条件，对于红光范围(780nm-622nm)，所对应的聚合物层的厚度为1.73μm至2.17μm，对于绿光范围(577nm-492nm)，所对应的聚合物层的厚度为1.37μm至1.6μm，对于蓝光范围(492nm-455nm)，所对应的聚合物层的厚度为1.26μm至1.37μm，在这范围下，液晶偏振透镜能实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
在本实施例中，通过分别设置聚合物层的厚度范围，使得液晶偏振透镜能实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列。
具体地，在本实施例中，在制备液晶偏振透镜时，聚合物层的液晶分子按照光取向层的分子方向排列，从而形成相应中心波长的液晶偏振透镜。例如光取向层具有分子指向矢呈设定分布的控制图形，液晶层中的液晶分子能形成设定的液晶焦锥畴周期结构。
在本实施例中，通过设置聚合物层的液晶分子按照光取向层的分子方向排列，形成相应中心波长的液晶偏振透镜，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
本发明另一实施例还提供一种液晶偏振透镜组的制备方法，包括：将光取向材料旋涂在玻璃层表面，在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层；将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上，以使所述聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列，分别制备成中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜。
具体地，在本实施例中，液晶偏振透镜组的制备方法包括：步骤1、利用光取向技术，在干涉曝光光路中，将透镜的相位记录于旋涂在纳钙玻璃上的光取向层；步骤2、根据红绿蓝三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层之上，液晶分子会根据光取向层分子的方向排列，制备成红绿蓝三个中心波长的液晶偏振透镜，即中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜。
其中，液晶聚合物是以旋涂的方式，旋涂在光取向层上方。液晶分子会按照光取向层的排列方式进行排列，达到透镜的功能。(因为全息记录的时候，就是透镜的相位被记录)这个时候调整旋涂转速就可以调节液晶聚合物厚度。
在本实施例中，采用中心波长分别在红光范围、绿光范围和蓝光范围的液晶偏振透镜组成液晶偏振透镜组，有效消除了由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层包括：将所述玻璃层放置于干涉曝光光路中进行曝光取向，以使光取向层的分子根据干涉场分布进行排列。
具体地，在本实施例中，在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在玻璃层上的光取向层包括：先将光取向材料旋涂在玻璃层例如钠钙玻璃表面，然后将样品放置于干涉曝光光路中进行曝光取向。干涉场是由右旋偏振光和左旋偏振光互相干涉形成，光取向层材料的分子将会根据干涉场分布进行排列。
在本实施例中，通过将玻璃层放置于干涉曝光光路中进行曝光取向，使得光取向层的分子根据干涉场分布进行排列，进一步可以形成相应中心波长的液晶偏振透镜，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，所述将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上包括：根据红光、绿光、蓝光三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层上。
具体地，在本实施例中，根据半波延迟条件，选择不同的液晶聚合物厚度，从而实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
在本实施例中，根据红绿蓝三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层上，从而实现高效率的衍射，进而有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
本发明另一实施例还提供一种多焦平面显示系统，包括图像源、反射镜、偏振片、四分之一波片、半反半透镜、相机以及上述液晶偏振透镜组。
具体地，在本实施例中，结合图3-图5所示，准直光(CWL)照射在图像源(Picture)“SUSTech”上，经过镜面(Mirror)反射，经过偏振片(LP)和1/4波片(QWP)之后，可以调节成右旋圆偏振光(RCP)或者左旋圆偏振光(LCP)，经过液晶偏振透镜组，再经过半反半透镜(BS)，进入相机(Camera)成像。其中，准直光为白光光源。
在本实施例中，通过设置由图像源、反射镜、偏振片、四分之一波片、半反半透镜、相机以及上述液晶偏振透镜组组成的多焦平面显示系统，有效消除由入射光波长引起的色差，从而提高了成像质量。
可选地，当入射光为右旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为聚焦模式，当入射光为左旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为发散模式。
具体地，在本实施例中，结合图6所示，当入射光为右旋圆偏振光RCP时，多层PBL消色差结构为三个凸透镜模式(Convex mode)，也就是聚焦模式，“SUSTech”成缩小像，与龙在同一平面。当入射光为LCP时，多层PBL小色差结构为三个凹透镜模式(Concave mode)，也就是发散模式，“SUSTech”成放大像，与牛在同一平面。
在本实施例中，根据偏振种类对应不同模式，可以拓展多焦平面显示系统在不同光路中的应用。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液晶偏振透镜组，其特征在于，包括中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜，任一液晶偏振透镜包括依次设置的玻璃层、光取向层和聚合物层；
所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层相对且间隔设置，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层相对设置；
其中，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层之间为空气层，所述空气层的厚度为1.4mm，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层的厚度之和为1.4mm；
其中，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.73μm至2.17μm，所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.37μm至1.6μm，所述第三液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.26μm至1.37μm。
2.根据权利要求1所述的液晶偏振透镜组，其特征在于，所述聚合物层的厚度由第一公式确定，其中，所述第一公式包括：
Δnd＝λ/2；
其中，△n表示所述聚合物层的双折射率，d表示所述聚合物层的厚度，λ表示入射光的波长。
3.根据权利要求1至2任一项所述的液晶偏振透镜组，其特征在于，所述聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列。
4.一种液晶偏振透镜组的制备方法，其特征在于，包括：
将光取向材料旋涂在玻璃层表面，在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层；
将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上，以使聚合物层的液晶分子按照所述光取向层的分子方向排列，分别制备成中心波长在红光范围的第一液晶偏振透镜、中心波长在绿光范围的第二液晶偏振透镜以及中心波长在蓝光范围的第三液晶偏振透镜；
其中，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层相对且间隔设置，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层相对设置；
其中，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层与所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层之间为空气层，所述空气层的厚度为1.4mm，所述第二液晶偏振透镜的所述玻璃层与所述第三液晶偏振透镜的所述玻璃层的厚度之和为1.4mm；
其中，所述第一液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.73μm至2.17μm，所述第二液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.37μm至1.6μm，所述第三液晶偏振透镜的所述聚合物层的厚度为1.26μm至1.37μm。
5.根据权利要求4所述的液晶偏振透镜组的制备方法，其特征在于，所述在干涉曝光光路中将透镜的相位记录于旋涂在所述玻璃层上的光取向层包括：将所述玻璃层放置于干涉曝光光路中进行曝光取向，以使光取向层的分子根据干涉场分布进行排列。
6.根据权利要求4所述的液晶偏振透镜组的制备方法，其特征在于，所述将液晶聚合物旋涂在所述光取向层上包括：根据红光、绿光、蓝光三种波长的半波延迟条件，将相应厚度的液晶聚合物旋涂在光取向层上。
7.一种多焦平面显示系统，其特征在于，包括图像源、反射镜、偏振片、四分之一波片、半反半透镜、相机以及权利要求1至3任一项所述的液晶偏振透镜组。
8.根据权利要求7所述的多焦平面显示系统，其特征在于，当入射光为右旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为聚焦模式，当入射光为左旋圆偏振光时，所述液晶偏振透镜组为发散模式。
CN202210193413.0A 2022-03-01 2022-03-01 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统 Active CN114690287B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210193413.0A CN114690287B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210193413.0A CN114690287B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114690287A CN114690287A (zh) 2022-07-01
CN114690287B true CN114690287B (zh) 2023-12-12

Family

ID=82137413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210193413.0A Active CN114690287B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114690287B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115996285B (zh) * 2023-03-22 2023-06-06 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 相位分布获取方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399444A (zh) * 2013-07-31 2013-11-20 京东方科技集团股份有限公司 一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置
CN207281429U (zh) * 2017-07-28 2018-04-27 广西天山电子股份有限公司 一种偏振相关的平面液晶透镜
CN108333816A (zh) * 2018-01-22 2018-07-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 任意振幅整形的高损伤阈值液晶二元光学面板及其制备方法
CN110537122A (zh) * 2017-02-23 2019-12-03 奇跃公司 基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备
CN110865497A (zh) * 2018-08-10 2020-03-06 三星电子株式会社 焦距调制光学系统和具有其的全息显示装置
CN111103739A (zh) * 2019-12-31 2020-05-05 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种电控变焦平面透镜

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399444A (zh) * 2013-07-31 2013-11-20 京东方科技集团股份有限公司 一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置
CN110537122A (zh) * 2017-02-23 2019-12-03 奇跃公司 基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备
CN207281429U (zh) * 2017-07-28 2018-04-27 广西天山电子股份有限公司 一种偏振相关的平面液晶透镜
CN108333816A (zh) * 2018-01-22 2018-07-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 任意振幅整形的高损伤阈值液晶二元光学面板及其制备方法
CN110865497A (zh) * 2018-08-10 2020-03-06 三星电子株式会社 焦距调制光学系统和具有其的全息显示装置
CN111103739A (zh) * 2019-12-31 2020-05-05 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种电控变焦平面透镜

Also Published As

Publication number Publication date
CN114690287A (zh) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhan et al. Pancharatnam–Berry optical elements for head-up and near-eye displays
JP6689186B2 (ja) 偏光変換システム及びその製造方法
US10359627B2 (en) Waveguide coatings or substrates to improve intensity distributions having adjacent planar optical component separate from an input, output, or intermediate coupler
US9915825B2 (en) Waveguides with embedded components to improve intensity distributions
US10120112B2 (en) Diffractive waveplate lenses for correcting aberrations and polarization-independent functionality
WO2020088055A1 (zh) 基于彩色偏振体光栅的全彩波导耦合近眼显示结构、制备方法及ar可穿戴设备
US7139109B2 (en) Transmission type laminated hologram optical element and image display device comprising this optical element
KR100951213B1 (ko) 화상 표시 장치
KR20200034401A (ko) 투시형 디스플레이 장치
WO2002003129A1 (fr) Element d'affichage d'image et dispositif y relatif
TW201107791A (en) Three-dimensional light modulation arrangement for modulating a wave field having complex information
JP5349331B2 (ja) 位相変調光変調器及び位相変調光変調器における振幅変調を最小限に抑える方法
CN114690287B (zh) 一种液晶偏振透镜组、制备方法及多焦平面显示系统
US20230305217A1 (en) Optical device, optical system and optical apparatus
JPH04232904A (ja) ホログラムを用いた投射型表示装置
CN112213861A (zh) 一种轻薄型光波导ar光学成像系统
Xiong et al. Aberration‐free pupil steering Maxwellian display with wide‐view broadband polarization converters
US11215743B2 (en) Achromatic optical device based on birefringent materials having positive and negative birefringence dispersions
US20040130784A1 (en) Optical cores and projection systems containing the optical core
TW200935090A (en) Display system
CN219302777U (zh) 用于制造胆甾相液晶器件的装置和近眼显示设备
US20220365266A1 (en) Apochromatic liquid crystal polarization hologram device
JPH11308640A (ja) 虚像結像方法及び虚像結像装置
Choi et al. Recent Applications of Optical Elements in Augmented and Virtual Reality Displays: A Review
TW202340830A (zh) 藍相液晶偏極性全像圖及包含其的裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant