CN117296004A - 光学离焦镜片和实现光学离焦的方法 - Google Patents

光学离焦镜片和实现光学离焦的方法 Download PDF

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Abstract

一种光学离焦镜片,光学离焦镜片包括:第一透镜层和至少一层液晶透镜层,第一透镜层为凹透镜、凸透镜或平光透镜,至少一层液晶透镜层中每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到每层液晶透镜层的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,其中,第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,第一透镜层或第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。通过电场控制液晶透镜层形成焦点,能够在缩短加工周期和降低生产成本的基础上实现光学离焦。

Description

光学离焦镜片和实现光学离焦的方法 技术领域
本申请涉及镜片技术领域,尤其涉及一种光学离焦镜片和实现光学离焦的方法。
背景技术
近视是一种极为常见的眼部疾病,据估计全球约有15亿人患有近视。近年来,由于消费电子的广泛普及,青少年儿童的近视率逐年上升。近视问题在中国尤为严重,根据国家卫健委数据显示,2018年全国青少年儿童总体近视率高达53.6%,近视发病的低龄化趋势十分明显。近视的预防和近视加深的控制已是亟待全社会重视和解决的大问题。
目前的一种近视防控的方法是佩戴光学离焦镜片,但是现有的光学离焦镜片加工周期和成本较高,因此如何在缩短加工周期和降低生产成本的基础上实现光学离焦成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种光学离焦镜片,能够在缩短加工周期和降低生产成本的基础上实现光学离焦。
第一方面,提供了一种光学离焦镜片,包括:
第一透镜层和至少一层液晶透镜层,该第一透镜层为凹透镜、凸透镜或平光透镜,该至少一层液晶透镜层中的每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到该每层液晶透镜层的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,其中,该至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,该第一透镜层或该至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,该第二液晶透镜层与该第一液晶透镜层不同,该第二方向和该第一方向不同,该第一焦点和该第二焦点的位置不同。
本申请实施例提供的光学离焦镜片能够形成至少两个位置不同的焦点,并且由于形成焦点的液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,可以通过电场控制形成焦点的位置,从而能够在缩短加工周期和降低生产成本的基础上实现光学离焦。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,当该电场大小发生变化时,该液晶透镜层形成的焦点位置发生改变。
另外,当该电场大小为0时,该液晶透镜层不形成的焦点。
可以通过调节电场大小以达到调节焦点位置或关闭液晶透镜层形成焦点的目的。例如,对于不同的用眼距离,近视防控所需的最佳光学离焦量是不同的,可以通过调节电场大小,调节液晶透镜层形成的焦点的位置,从而调节光学离焦量,避免只能选择一个固定的光学离焦量,影响近视防控的效果;还例如,在不需要光学离焦功能的场景时,可以通过调节电场大小(如,不加电场),使得液晶透镜层不形成的焦点,关闭离焦功能。
需要说明的是,当上述的第二焦点由第一透镜层形成的情况下,该第二焦点的位置不可以调节;当上述的第二焦点由第二液晶透镜层形成的情况下,该第二焦点的位置可以通过调节电场大小进行调节。
另外,还需要说明的是,当该光学离焦镜片应用于近视防控的场景下,液晶透镜层用于对偏振光进行发散形成焦点,该焦点为虚焦点;当该光学离焦镜片应用于远视防控的场景下,液晶透镜层用于对偏振光进行汇聚形成焦点,该焦点为实焦点。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该液晶透镜层包括多个液晶透镜区域,该多个液晶透镜区域中的每个液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到该每个液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
本申请实施例涉及的液晶透镜层的液晶透镜区域可以为多个,能够提高液晶透镜层的成像质量和以及增加液晶透镜层的变焦范围。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该液晶透镜层还包括非液晶透镜区域,该非液晶透镜区域中的液晶分子的折射率不受电场控制。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的光焦度不同,或者说多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同。
可以理解,不同液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同,导致不同液晶透镜区域中的液晶分子的光焦度不同,从而不同的液晶透镜区域能够对特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成不同的焦点。本申请实施例提供的光学离焦镜片中的液晶透镜层中可以包括多个液晶透镜区域,并且多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同,以使得一层液晶透镜层的不同区域能够产生不同的焦点,可以满足不同位置对离焦量的需要,例如,根据使用者的需求可以达到渐变的离焦量(如,使用者通过光学离焦镜片不同位置看物体时有不同的清晰度)。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶分子受不同的电场控制,不同的电场对应的电压不同,或者,该至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶材料不同。
例如,第一液晶透镜层包括液晶透镜区域#1和液晶透镜区域#2,液晶透镜区域#1中的液晶分子的折射率分布和液晶透镜区域#2中的液晶分子的折射率分布不同(如,控制液晶透镜区域#1中的液晶分子的折射率的电场为电场#1,控制液晶透镜区域#2中的液晶分子的折射率的电场为电场#2,电场#1和电场#2大小不同;或者,还如,液晶透镜区域#1和液晶透镜区域#2的液晶材料不同)。
液晶透镜区域#1的光焦度为光焦度#1,液晶透镜区域#2的光焦度为光焦度#2,其中,光焦度#1和光焦度#2不同。液晶透镜区域#1用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点#1,液晶透镜区域#2用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点#2。
通过控制不同液晶透镜区域的电场不同,或者,不同液晶透镜区域的液晶材料不同,实现不同液晶透镜区域的折射率分布不同,提高方案的灵活性。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该至少一层液晶透镜层包括第一液晶透镜层和第二液晶透镜层;该第一液晶透镜层中的液晶分子的折射率分布与该第二液晶透 镜层中的液晶分子的折射率分布不同。
本申请实施例提供的光学离焦镜片所包括的不同液晶透镜层的折射率分布不同,从而能够实现光学离焦。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该第一液晶透镜层包括第一配向层,所述第一配向层的配向方向为所述第一方向,该第二液晶透镜层包括第二配向层,该第二配向层的配向方向为该第二方向,所述第一方向和所述第二方向正交;所述第一透镜层或所述至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,具体为:第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该光学离焦镜片包括该第一透镜层、该第一液晶透镜层和该第二液晶透镜层,所述第一液晶透镜层包括第一配向层,所述第一配向层的配向方向为所述第一方向,所述第二液晶透镜层包括第二配向层,所述第二配向层的配向方向为所述第二方向,所述第一方向和所述第二方向不同且不正交;该第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点;该第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点;该第一透镜层用于对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,该第三焦点的位置与该第一焦点或该第二焦点不同。
上述的第一方向和第二方向不同且不正交的情况下,光学离焦镜片中的第一透镜层也能对入射到第一透镜层上的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,从而能产生更多的焦点,对于光学离焦镜片来说存在多个离焦量,使用者在使用该光学离焦镜片时,根据使用者的需求可以满足不同的离焦量需要。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该液晶透镜层包括透明基底和环状电极层,该环状电极层包括多个环状电极,该多个环状电极的电极线通过该透明基底引出。
本申请实施例提供的光学离焦镜片中的液晶透镜层的环状电极层中的环状电极的电极线,可以通过液晶透镜层的透明基底引出,以减小电极线产生的电场对液晶分子折射率的影响。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该多个环状电极之间填充有高阻抗透明材料。
本申请实施例提供的光学离焦镜片中的液晶透镜层的环状电极层中的环状电极之间可以填充高阻抗透明材料,以避免各个环状电极之间互相影响。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该光学离焦镜片还包括电源和该电压控制电路,该电源和该电压控制电路用于产生该电场。
第二方面,提供了一种实现光学离焦的方法,应用于光学离焦镜片中,该光学离焦镜片包括第一透镜层和至少一层液晶透镜层,该第一透镜层为凹透镜、凸透镜或平光透镜,该至少一层液晶透镜层中的每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,该方法包括:该至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,以及,该第一透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,或者该至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,其中,该第二液晶透镜层与该第一液晶透镜层不同,该 第二方向和该第一方向不同,该第一焦点和该第二焦点的位置不同。
本申请实施例提供的实现光学离焦的方法,使得光学离焦镜片能够形成至少两个位置不同的焦点,并且由于形成焦点的液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,可以通过电场控制形成焦点的位置,无需根据个体差异通过定制化实现光学离焦,从而能够在缩短加工周期和降低生产成本的基础上实现光学离焦。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该方法还包括:基于该电场大小变化调节该液晶透镜层形成的焦点的位置。
另外,当该电场大小为0时,该液晶透镜层不形成的焦点。
可以通过调节电场大小以达到调节焦点位置或关闭液晶透镜层形成焦点的目的。例如,对于不同的用眼距离,近视防控所需的最佳光学离焦量是不同的,可以通过调节电场大小,调节液晶透镜层形成的焦点的位置,从而调节光学离焦量,避免只能选择一个固定的光学离焦量,影响近视防控的效果;还例如,在不需要光学离焦功能的场景时,可以通过调节电场大小(如,不加电场),关闭离焦功能。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该液晶透镜层包括多个液晶透镜区域,该多个液晶透镜区域中的每个液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到该每个液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
本申请实施例涉及的液晶透镜层的液晶透镜区域可以为多个,能够提高液晶透镜层的成像质量和以及增加液晶透镜层的变焦范围。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该液晶透镜层还包括非液晶透镜区域,该非液晶透镜区域中的液晶分子的折射率不受电场控制。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同,其中,该至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶分子受不同的电场控制,或者,该至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶材料不同。
液晶透镜层中可以包括多个液晶透镜区域,并且多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同,以使得一层液晶透镜层的不同区域能够产生不同的焦点,可以满足不同位置对离焦量的需要,例如,根据使用者的需求可以达到渐变的离焦量(如,使用者通过光学离焦镜片不同位置看物体时有不同的清晰度)。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该光学离焦镜片包括该第一透镜层、该第一液晶透镜层和该第二液晶透镜层,该方法包括:该第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点;该第二液晶透镜层在第二电场的控制下对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点;该第一透镜层对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,该第三焦点的位置与该第一焦点的位置或该第二焦点的位置不同。
光学离焦镜片中的第一透镜层也能对入射到第一透镜层上的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,从而能产生更多的焦点,对于光学离焦镜片来说存在多个离焦量,使用者在使用该光学离焦镜片时,根据使用者的需求可以满足不同的离焦量需要。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该方法还包括:基于电源和电压控制电路产生该电场,其中,该电源和该电压控制电路设置于该光学离焦镜片上,或者,设置 于包括该光学离焦镜片的眼镜上。
本申请实施例提供的实现光学离焦的方法,控制电场的大小的电源和电压控制电路可以设置于眼镜片、眼镜框或眼镜腿上,提高了方案的灵活性。
第三方面,提供一种实现光学离焦的装置,该实现光学离焦的装置包括处理器,用于实现上述第二方面描述的方法。
在一种可能的实现方式中,该实现光学离焦的装置还可以包括存储器,该存储器与该处理器耦合,该处理器用于实现上述第二方面描述的方法。
在一种可能的实现中,该存储器用于存储程序指令和数据。该存储器与该处理器耦合,该处理器可以调用并执行该存储器中存储的程序指令,用于实现上述第二方面描述的方法。
在一种可能的实现方式中,该实现光学离焦的装置还可以包括通信接口,该通信接口用于该实现光学离焦的装置与其它设备进行通信。该通信接口可以为收发器、输入/输出接口、或电路等。
在一种可能的设计中,该实现光学离焦的装置包括:处理器和通信接口,
该处理器利用该通信接口与外部通信;
该处理器用于运行计算机程序,以使得该实现光学离焦的装置实现上述第二方面描述的任一种方法。
可以理解,该外部可以是处理器以外的对象,或者是该装置以外的对象。
在另一种可能的设计中,该用于获取数据的装置为芯片或芯片系统。该通信接口可以是该芯片或芯片系统上的输入/输出接口、接口电路、输出电路、输入电路、管脚或相关电路等。该处理器也可以体现为处理电路或逻辑电路。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第二方面的方法。
第五方面,本申请提供一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第二方面的方法。
第六方面,提供了一种眼镜,包括电源、电压控制电路以及第一方面所示的光学离焦镜片,其中,所述电源和所述电压控制电路用于产生上述的电场。
结合第六方面,在第六方面的某些实现方式中,该眼镜还包括:
眼镜框和眼镜腿,该电源和该电压控制电路设置于该眼镜框和/或该眼镜腿上。
结合第六方面,在第六方面的某些实现方式中,该电源和该电压控制电路设置于该光学离焦镜片上。
用于产生电场的电源和电压控制电路可以设置于光学离焦镜片、眼镜框或眼镜腿上,提高了方案的灵活性。
第七方面,提供了一种芯片或者芯片系统,该芯片或者芯片系统包括至少一个处理器和通信接口,通信接口和至少一个处理器通过线路互联,至少一个处理器用于运行计算机程序或指令,以进行第二方面中任一种可能实现方式中的方法。其中,芯片中的通信接口可以为输入/输出接口、管脚或电路等。
在一种可能的实现中,本申请中上述描述的芯片或者芯片系统还包括至少一个存储器,该至少一个存储器中存储有指令。该存储器可以为芯片内部的存储单元,例如,寄存 器、缓存等,也可以是该芯片的存储单元(例如,只读存储器、随机存取存储器等)。
附图说明
图1是一种眼镜框架的示意图。
图2中的(a)和(b)是近视原理的示意图。
图3中的(a)和(b)是不同近视类型成像的示意图。
图4是一种光学离焦镜片的示意图。
图5是另一种光学离焦镜片的示意图。
图6是一种光学离焦镜片的近视防控原理示意图。
图7是本申请实施例提供的一种光学离焦镜片的示意图。
图8中的(a)至(d)为本申请实施例提供的液晶透镜层的区域分布情况示意图。
图9是本申请实施例提供的另一种光学离焦镜片的示意图。
图10是本申请实施例提供的一种光学离焦镜片的光学离焦示意图。
图11是本申请实施例提供的又一种光学离焦镜片的示意图。
图12是本申请实施例提供的另一种光学离焦镜片的光学离焦示意图。
图13是本申请实施例提供的一种实现光学离焦的方法的示意性流程图。
图14是适用于本申请实施例的实现光学离焦的装置1400的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例提供的光学离焦镜片能够和如图1所示的框架眼镜组成眼镜,图1是一种眼镜框架的示意图。
应理解,图1只是示例性给出本申请实施例提供的光学离焦镜片能够应用的场景,对本申请的保护范围不构成任何的限定。
例如,本申请实施例提供的光学离焦镜片还能够应用于虚拟现实(virtual reality,VR)眼镜、增强现实(augmented reality,AR)眼镜或隐形眼镜。
作为一种可能的实现方式,本申请实施例提供的光学离焦镜片能够用于近视防控,作为近视防控镜片的一种;
作为另一种可能的实现方式,本申请实施例提供的光学离焦镜片能够用于远视防控,作为远视防控镜片的一种;
作为又一种可能的实现方式,本申请实施例提供的光学离焦镜片能够作为老花镜片的一种。
由于青少年儿童近视率高,且近视度数变化快,目前光学离焦镜片主要用于近视防控领域,为了便于描述,本申请下述实施例主要介绍光学离焦镜片作为近视防控镜片的一种,当光学离焦镜片作为远视防控镜片或者老花镜片时可以参考近视防控镜片的描述,本申请不再不进行赘述。
为便于理解本申请实施例,首先对本申请实施例中涉及的几个基本概念做简单说明。应理解,下文中所介绍的基本概念是以目前的相关技术中记载为例进行简单说明,本申请中对于具体名称并不限定。
1、近视。
近视(或者称为myopia,near-sightedness,short-sightedness),指眼睛在看远处物体时,无法将图像成在视网膜之上,而成在视网膜之前,造成看远处物体时图像模糊的一种眼部疾病。通常认为,近视形成的原因是不良用眼习惯、环境因素或遗传因素等导致的晶状体或角膜过厚,或者眼轴过长,如图2所示。图2中的(a)和(b)是近视原理的示意图。
其中,图2中的(a)是健康的眼睛(非近视眼)看远处物体时的成像示意图,从图2中的(a)可以看出非近视眼看远处物体时,可以将图像成在视网膜之上;
图2中的(b)是近视眼看远处物体时的成像示意图,从图2中的(b)可以看出近视眼看远处物体时,无法将图像成在视网膜之上,而成在视网膜之前。
进一步地,近视还分为屈光性近视和轴性近视。具体地,由晶状体或角膜屈光性过强导致的近视称为屈光性近视;由眼轴过长导致的近视称为轴性近视。如图3所示,图3中的(a)和(b)是不同近视类型成像的示意图。
其中,图3中的(a)所示的是屈光性近视成像的示意图;图3中的(b)所示的是轴性近视成像的示意图。
2、光学离焦镜片。
光学离焦镜片,又称多焦镜片,镜片通过几何光学设计使眼睛内产生两个或多个不同的像面。
3、液晶。
某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后,尽管失去固态物质的刚性,却获得了液体的易流动性,并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列,形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态,这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。定义放宽,囊括了在某一温度范围可以是显液晶相,在较低温度为正常结晶的物质。
例如,液晶可以像液体一样流动(流动性),但它的分子却是像道路一样取向有序的(各向异性)。有许多不同类型的液晶相,这可以通过其不同的光学性质(如双折射现象)来区分。当使用偏振光光源,在显微镜下观察时,不同的液晶相将出现具有不同的纹理。在纹理对比区域不同的纹理对应于不同的液晶分子。然而,所述分子是具有较好的取向有序的。而液晶材料可能不总是在液晶相(正如水可变成冰或水蒸汽)。
4、配向层。
液晶层前后(或上下)两层玻璃主要是用来夹住液晶的,但这两片玻璃在接触液晶的那一面并不是光滑的,而是有锯齿状的沟槽。设置这个沟槽的主要目的是使线状的液晶分子沿着沟槽排列,如此一来,液晶分子的排列才会整齐。因为如果是光滑的平面,液晶分子的排列便会不整齐,造成光线的散射,形成漏光的现象。在实际的制造过程中,并无法将玻璃做成如此的槽状分布,一般会先在玻璃表面涂敷一层聚酰亚胺(polyimide,pI),再用布摩擦,好让pI的表面分子不再杂散分布,依照固定而均匀的方向排列。而这一层pI就叫作配向层,它的功用就像玻璃的沟槽一样,提供液晶分子呈均匀排列的接口条件,让液晶依照预定的顺序排列。
5、光焦度。
光焦度表征对入射光线的偏折能力。本申请中涉及的光焦度主要指示液晶透镜层中的液晶分子对入射光线的偏折能力,或者指示液晶透镜区域中的液晶分子对入射光线的偏折 能力。
目前常见的两种光学离焦镜片包括环焦和微透镜,其中,环焦光学离焦镜片的设计如图4所示;微透镜光学离焦镜片的设计如图5所示。
图4是一种光学离焦镜片的示意图。从图4中可以看出,镜片被分为多个同心环区域,两组区域间隔排布(黑色区域和白色区域),两组区域的表面弧度不同遵循不同的曲率变化,使得黑色同心环和白色同心环区域具有不同的焦距。
图5是另一种光学离焦镜片的示意图。从图5中可以看出,镜片被划分出多个圆形区域(如图5中所示的白色区域),圆形区域与镜片其他区域的表面弧度不同遵循不同的曲率变化,使得黑色区域和白色区域具有不同的焦距。
光学离焦镜片的近视防控原理如图6所示,图6是一种光学离焦镜片的近视防控原理示意图。
从图6中可以看出,镜片的近视矫正区的成像面(如图6所示的近视矫正区焦点)会落在视网膜上,以保证眼镜能够看清物体;镜片的治疗区的成像面(如图6所示的治疗区焦点)会在视网膜之前,有效延缓眼睛屈光度的增大和眼轴长度的增长,进而达到近视防控的效果。其中,近视矫正区焦点和治疗区焦点之间的间距称为光学离焦量。
由上述目前的光学离焦镜片可知,目前光学离焦镜片无法动态调节光学离焦量或关闭光学离焦功能,因此会带来以下问题:
1、不同个体的近视防控所需的光学离焦量是不同的,传统技术只能通过定制化的方法解决这一问题,加工周期和成本都会很高;
2、对于不同的用眼距离,近视防控所需的最佳光学离焦量是不同的,传统技术仅能选择一个固定的光学离焦量,近视防控的效果会一定程度上受到影响;
3、光学离焦功能虽然能够防控近视,但同时因为两个或多个焦点的存在,会使人眼看到的像有一定程度的模糊。在需要看清楚物体而不需要光学离焦功能的场景,上述的光学离焦镜片无法实现。
为了避免上述的光学离焦镜片所带来的问题,本申请提出一种光学离焦镜片和实现光学离焦的方法,通过动态控制液晶层的电极层电压以达到动态调节光学离焦量或关闭光学离焦功能。
下面将结合附图详细介绍本申请实施例提供的光学离焦镜片和实现光学离焦的方法。
另外,为了便于理解本申请实施例,做出以下说明:
在本申请中示出的第一、第二以及各种数字编号(例如,“#1”、“#2”等)仅为描述方便,用于区分的对象,并不用来限制本申请实施例的范围。应该理解这样描述的对象在适当情况下可以互换,以便能够描述本申请的实施例以外的方案。
下文示出的实施例并未对本申请实施例提供的方法的执行主体的具体结构特别限定,只要能够通过运行记录有本申请实施例的提供的方法的代码的程序,以根据本申请实施例提供的方法调节光学离焦镜片的光学离焦即可,例如,本申请实施例提供的方法的执行主体可以是光学离焦镜片,或者,是光学离焦镜片中能够调用程序并执行程序的功能模块。
具体地,本申请提出一种光学离焦镜片,该光学离焦镜片包括:
第一透镜层和至少一层液晶透镜层。
具体地,本申请实施例中涉及的第一透镜层为目前眼镜中使用的传统透镜层,可以为 凹透镜、凸透镜或平光透镜。可以称为传统透镜层。
示例性地,第一透镜层还可以根据需求附带散光度数。
至少一层液晶透镜层中的每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到每层液晶透镜层的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
该光学离焦镜片通过以下两种方式实现光学离焦:
方式一、至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,所述第一透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,所述第二方向和所述第一方向不同,所述第一焦点和所述第二焦点的位置不同。
方式一所示的情况可以理解为:上述的至少一层液晶透镜层为一层,只能对某个方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,还有偏振光由第一透镜层进行汇聚或发散形成焦点。
方式二、至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,所述至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,所述第二液晶透镜层与所述第一液晶透镜层不同,所述第二方向和所述第一方向不同,所述第一焦点和所述第二焦点的位置不同。
方式二所示的情况可以理解为:上述的至少一层液晶透镜层为多层(至少两层液晶透镜层)能够对入射到光学离焦镜片上的两个方向上的偏振光进行汇聚或发散形成多个焦点;或者,
方式二所示的情况还可以理解为:上述的至少一层液晶透镜层为多层,且能够对多个方向上的偏振光分别进行汇聚或发散形成多个焦点,但是还有某个方向偏振光由第一透镜层进行汇聚或发散形成焦点。例如,该第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点;该第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点;该第一透镜层用于对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,该第三焦点的位置与该第一焦点的位置或该第二焦点的位置不同。
应理解,方式二所示的情况下,本申请实施例中涉及的光学离焦镜片不包括上述的第一透镜层也能实现光学离焦。
需要说明的是,液晶透镜层对与其配向层平行方向的偏振光起作用。上述的第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点可以理解为:第一液晶透镜层用于对在第一方向上有分量的偏振光在第一方向上的分量进行汇聚或发散形成第一焦点;上述的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点可以理解为:第二液晶透镜层用于对在第二方向上有分量的偏振光在第二方向上的分量进行汇聚或发散形成第二焦点。
应理解,本申请实施例中对于液晶透镜层能够对特定方向的偏振光起作用进行汇聚或发散形成焦点的原理不做过多的描述,可以参考目前相关技术中的记载。
需要说明的是,控制液晶透镜层中的液晶分子的折射率的电场,由电源和电压控制电路进行控制。
应理解本申请实施例中对于电压控制电路的设计不做限制,可以参考目前相关技术中的描述。如,目前分压电路的设计。
具体地,电压控制电路和电源如何产生多个电压可以参考目前相关技术中的描述,本申请中不做限定。
另外,电压控制电路和电源可以集成在光学离焦镜片上,也可以设置在眼镜的镜框上,还可以是作为外设连接在眼镜上。
作为一种可能的实现方式,该电源和电压控制电路为上述的光学离焦镜片一部分。
例如,隐形眼镜镜片未覆盖瞳孔位置可以集成电源和电压控制电路。
作为另一种可能的实现方式,该电源和电压控制电路设置在眼镜框和/或眼镜腿上。
例如,在框架眼镜的镜框上设置电源和电压控制电路;还例如,在AR或者VR眼镜的镜框上设置电源和电压控制电路。
为了便于描述,结合图7以光学离焦镜片包括一层第一透镜层、一层液晶透镜层、电源和电压控制电路为例进行说明,图7是本申请实施例提供的一种光学离焦镜片的示意图。
应理解,图7只是举例说明光学离焦镜片可能的结构,对本申请的保护范围不构成任何的限定,如,光学离焦镜片可以包括多层液晶透镜层,还如光学离焦镜片可以包括多层第一透镜层,还如光学离焦镜片可以不包括电源和电压控制电路。
示例性地,本申请实施例中涉及的液晶透镜层包括两层透明基底(如图7所示的透明基底#1和透明基底#2)、两层配向层(如图7所示的配向层#1和配向层#2)、两层电极层(如图7所示的电极层#1和电极层#2)和液晶层。该液晶层位于两层配向层中间,该两层电极层分别位于该两层配向层远离液晶层的一侧(如图7所示的电极层#1设置于配向层#1上侧,电极层#2设置于配向层#2下侧),该两层透明基底分别位于该两层电极层远离液晶层的一侧(如图7所示的透明基底#1设置于电极层#1上侧,透明基底#2设置于电极层#2下侧)。
或者可以描述为,液晶透镜层从上至下(或从左至右、从右至左、从下至上)依次包括透明基底#1、电极层#1、配向层#1、液晶层、配向层#2、电极层#2和透明基底#2。
应理解,上述的液晶透镜层结构只是示例,对本申请的保护范围不构成的任何限定,本申请实施例中对于液晶透镜层结构并不限定,只需要液晶透镜层能够对某个方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个焦点即可,并且该至少一个焦点的位置可以随着液晶透镜层中的电极层上所加的电压大小的变化而变化。其他可能的液晶透镜层结构也在本申请的保护范围之内。
例如,液晶透镜层的透明基底可以为一层或者没有;还例如,图7中所示的各个层的位置中透明基底的位置可以和电极层的位置互换;还例如,配向层的层数可以为一层或者两层以上。这里不一一举例说明,能够实现本申请实施例中液晶透镜层的功能的液晶透镜层结构均可以。
下文中为例便于描述,以液晶透镜层的结构为图7中所示的结构为例进行说明,但是应理解只是示例,对本申请的保护范围不构成任何的限定。
示例性地,该两层电极层中一层电极层为平状电极另一层电极层包括多个环状电极(如图7所示的电极层#1为平状电极,电极层#2包括多个环状电极。图7只是示例,还可以是电极层#2为平状电极,电极层#1包括多个环状电极),其中,平状电极表示整个电极层的电极相同,而多个环状电极可以施加多个不同的电压。
示例性地,当多个环状电极上分别施加有多个不同的电压时,该两层电极层之间存在多个不同的电压差。
例如,电极层#1为平状电极电压为V,电极层#2包括3个环状电极(环状电极#1、环状电极#2、环状电极#3),其中,环状电极#1上施加电压V#1、环状电极#2上施加电压V#2、环状电极#3上施加电压V#3。电极层#1和电极层#2之间的电压差包括|V-V#1|、|V-V#2|和|V-V#3|。
具体地,多个环状电极之间填充有高阻抗透明材料。例如填充有氧化锌、导电聚合物等。
作为一种可能的实现方式,多个环状电极的多个电极线直接从电极层引出;
作为另一种可能的实现方式,多个环状电极的多个电极线通过透明基底引出,可以避免电极线产生的电场对液晶的影响。
示例性地,本申请实施例中涉及的透明基底可以是柔性基底,例如采用以下至少一种材料制成:
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。
作为另一种可能的实现方式,本申请实施例中涉及的透明基底可以是刚性基底,如玻璃等。
示例性地,本申请实施例中涉及的电极层可以是透明导电层,可以采用以下至少一种材料制成:
透明导电氧化物TCO、导电聚合物、金属纳米线、金属网格、石墨烯、碳纳米管、金属或合金、金属氧化物等。
示例性地,本申请实施例中涉及的液晶层可以采用目前相关技术中记载的液晶层制备材料制备而成。
应理解,本申请实施例中对于液晶透镜层的制备方法和制备材料以及液晶透镜层的结构不做限定,可以参考目前相关技术或未来技术中的记载,这里不再赘述。
示例性地,本申请实施例中涉及的液晶透镜层包括至少一个液晶透镜区域,至少一个液晶透镜区域中的每个液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到所述每个液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
进一步地,液晶透镜层还包括非液晶透镜区域,非液晶透镜区域中的液晶分子的折射率不受电场控制。
作为一种可能的实现方式,当液晶透镜层包括多个液晶透镜区域时,该多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的折射率分布不同。在该实现方式下,包括折射率分布不同的两个液晶透镜区域能够分别对特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成不同的焦点。
可以理解为液晶透镜区域的液晶偏转角度可通过施加电压进行控制,而非液晶透镜区域的液晶不受电极层产生的电场影响而发生偏转。
下面结合图8简单介绍本申请实施例中液晶透镜层的区域分布情况,图8中的(a)至(d)为本申请实施例提供的液晶透镜层的区域分布情况示意图。
从图8中的(a)和(b)可以看出本申请实施例中涉及的液晶透镜层中的液晶透镜区域可以是一个;
从图8中的(c)和(d)可以看出本申请实施例中涉及的液晶透镜层中的液晶透镜区 域可以是多个。
作为一种可能的实现方式,液晶透镜层中的液晶透镜区域的排布可以通过在电极层中的环状电极之间填充高阻材料控制,例如,填充有高阻材料的部分才能产生的电场,进而对液晶分子进行控制,即液晶透镜区域对应于填充有高阻材料的部分。
作为另一种可能的实现方式,液晶透镜层中的液晶透镜区域的排布可以通过覆盖液晶材料进行控制,例如,在液晶透镜区域覆盖液晶材料。
作为又一种可能的实现方式,可以通过其他的制备工艺实现液晶透镜层中的液晶透镜区域的排布。
应理解,图8只是示例性地示出本申请实施例中液晶透镜层中的液晶透镜区域的排布对本申请的保护范围不构成任何的限定,本申请实施例中对于液晶透镜层中的液晶透镜区域的排布不做任何的限定,液晶透镜层包括一个或者多个液晶透镜区域即可。
具体地,本申请实施例中通过电压控制电路和电源控制液晶透镜层中两层电极层产生的电场,实现光学离焦包括以下几种可能:
可能一、电源和电压控制电路用于控制多层液晶透镜层中每层液晶透镜层的两层电极层产生的电场,使得多层液晶透镜层对多个方向的偏振光进行汇聚或发散形成多个不同的焦点。具体地,该多层液晶透镜层中至少两层液晶透镜层的配向方向不同。
下面结合图9和图10详细说明可能一中所示的光学离焦镜片如何实现光学离焦。
如图9所示的,图9是本申请实施例提供的另一种光学离焦镜片的示意图。
从图9中可以看出,光学离焦镜片包括第一透镜层、第一液晶透镜层和第二液晶透镜层。
示例性地,该第一液晶透镜层依次包括第一透明基底、第一电极层、配向层#1、第一液晶层、配向层#2、第二电极层和第二透明基底,
示例性地,该第二液晶透镜层依次包括第三透明基底、第三电极层、配向层#3、第二液晶层、配向层#4、第四电极层和第四透明基底,
具体地,配向层#1和配向层#2统称为第一配向层,配向层#3和配向层#4统称为第二配向层。该第一配向层的配向方向为第一方向,该第二配向层的配向方向为第二方向,该第一方向和该第二方向不同。
应理解,图9只是示例性地给出本申请实施例中光学离焦镜片可能的结构示意图,对本申请的保护范围不构成任何的限定。如,光学离焦镜片可以不包括第一透镜层;还如,光学离焦镜片可以包括多层第一透镜层;还如,光学离焦镜片可以包括两层以上的液晶透镜层。
示例性地,图9中第一液晶透镜层和/或第二液晶透镜层中液晶透镜区域的分布形式可以为图8中所示的任意一种,或者还可以是其他可能的分布形式。
具体地,图9所示的光学离焦镜片能够实现光学离焦,如光学离焦镜片或者包括该光学离焦镜片的眼镜中包括:
第一电源和第一电压控制电路,该第一电压控制电路和该第一电源用于控制该第一电极层和该第二电极层产生第一电场,该第一电场用于旋转该第一液晶层中的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第一焦点,
第二电源和第二电压控制电路,该第二电压控制电路和该第二电源用于控制该第三电极层和该第四电极层产生第二电场,该第二电场用于旋转该第二液晶层中的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第二焦点;
其中,第二方向和第一方向的方向不同,第一焦点的位置和第二焦点的位置不同。
示例性地,第一电源和第二电源可以是一个电源,和/或,第一电压控制电路和第二电压控制电路也可以是一个电压控制电路。
两层液晶层只对与其配向层的配向方向平行方向的偏振光起作用,当两层液晶层的配向层的配向方向不同时,两层液晶层可以对不同偏振方向上的偏振光起作用。
作为一种可能的实现方式,当两层液晶层的配向层的配向方向正交,且该两层液晶透镜层中每层液晶透镜层中液晶透镜区域包括一个时(例如,液晶透镜区域的排布为图8中的(a)或(d)所示的情况)时,两层液晶层可以对正交的两个方向上的偏振光产生不同的发散(或汇聚)作用,进而产生两个不同的焦点。
作为另一种可能的实现方式,当两层液晶层的配向层的配向方向正交,且该两层液晶透镜层中每层液晶透镜层中液晶透镜区域包括多个时(例如,液晶透镜区域的排布为图8中的(c)或(d)所示的情况)时,且不同液晶透镜区域的液晶分子的折射率分布相同,两层液晶层可以对正交的两个方向上的偏振光产生不同的发散(或汇聚)作用,进而产生两个不同的焦点。
作为另一种可能的实现方式,当两层液晶层的配向层的配向方向不同但不正交时,两层液晶层可以对两个不同方向上的偏振光产生不同的发散(或汇聚)作用,进而产生两个不同的焦点。在该实现方式下,由于两层液晶层的配向层的配向方向不正交,所以有某个方向的偏振光由第一透镜层发散(或汇聚)产生一个焦点。
作为又一种可能的实现方式,当两层液晶透镜层中至少一层液晶透镜层中液晶透镜区域包括多个时(例如,液晶透镜区域的排布为图8中的(c)或(d)所示的情况),且不同液晶透镜区域的液晶分子的折射率分布不同(例如,不同的液晶透镜区域通过不同的电场控制,或者,不同的液晶透镜区域的液晶材料不同),该两层液晶透镜层可以产生多于两个的不同的焦点。
为了便于描述,下面以第一液晶透镜层和第二液晶透镜层分别对应的配向方向正交,且第一液晶透镜层和第二液晶透镜层中液晶透镜区域的排布为图8中的(a)所示的情况为例简单介绍图9所示的光学离焦镜片的光学离焦情况。如图10所示,图10是本申请实施例提供的一种光学离焦镜片的光学离焦示意图。
如图10所示,镜片会对正交的两个方向上的偏振光(如图10中所示的平行的两条线)产生不同的发散(汇聚)作用,进而产生两个不同的焦点,此时镜片是一种光学离焦镜片。
从图10中可以看出,两个焦点(如图10所示的焦点#1和焦点#2)为第一液晶透镜层和第二液晶透镜层分别正交的两个方向上的偏振光产生发散(或汇聚)作用而产生的,也就是说图10所示的情况下,在没有第一透镜层的情况下该光学离焦镜片也能实现光学离焦的功能。
另外,需要说明的是多层液晶透镜层之间(如,第一液晶透镜层和第二液晶透镜层之间)存在支撑物,该支撑物的结构以及材料可以是透明基底或其他的透明材料,本申请对 此不做限制。
进一步地,通过动态控制加在两层液晶透镜层的电场,镜片的整体光焦度、光学离焦量均可进行动态调节。例如,调节产生电场的电压对应的电压值大小;还例如,调节环状电极的位置。
另外,还可以不加电场(如,使得产生电场的电压对应的电压值为0),使得液晶透镜层不对偏振光进行汇聚或发散形成焦点。例如,通过控制加在图9所示的第一液晶透镜层和第二液晶透镜层的电场,使得第一液晶透镜层和第二液晶透镜层均不对偏振光进行汇聚或发散形成焦点,关闭镜片的离焦功能。
示例性地,两层电极层形成的电场分布会使液晶层中不同位置的液晶分子向电场方向产生不同程度的旋转,进而使液晶层对一个方向上的偏振光形成渐变的折射率分布,折射率分布遵循抛物线型或菲涅尔型分布(如图10所示,第一液晶透镜层中的液晶分子产生旋转的角度不同,中间位置的液晶分子产生旋转的角度大,两边位置的液晶分子产生旋转的角度小)。
应理解,图10只是示例性地示出图9所示的光学离焦镜片的如何实现光学离焦的,对本申请的保护范围不构成任何的限定。如,当图9中所示的光学离焦镜片包括的液晶透镜层为两层以上时,图10所示的光学离焦示意图中可以示出两个以上的焦点;还如,当图9中所示的光学离焦镜片包括的液晶透镜层的液晶透镜区域为多个时,图10所示的光学离焦示意图中可以示出两个以上的焦点。
可能二、电源和电压控制电路用于控制一层液晶透镜层中的两层电极层产生的电场,使得该一层液晶透镜对某个方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
下面结合图11和图12详细说明可能二中所示的光学离焦镜片如何实现光学离焦。
如图11所示的,图11是本申请实施例提供的又一种光学离焦镜片的示意图。
从图11中可以看出,光学离焦镜片包括第一透镜层和第一液晶透镜层。
示例性地,该第一液晶透镜层依次包括第一透明基底、第一电极层、配向层#1、第一液晶层、配向层#2、第二电极层和第二透明基底。
应理解,图11只是示例性地给出本申请实施例中光学离焦镜片可能的结构示意图,对本申请的保护范围不构成任何的限定。如,光学离焦镜片可以包括多层第一透镜层;还如,液晶透镜层可以包括两个以上的液晶透镜区域。
图11中所示的第一透镜层可以参考上述图9中关于第一透镜层的描述,这里不再赘述。
示例性地,图11中第一液晶透镜层中的液晶透镜区域的分布形式可以为图8中所示的任意一种,或者还可以是其他可能的分布形式。
具体地,图11所示的光学离焦镜片能够实现光学离焦,如该电压控制电路和该电源用于控制该第一液晶透镜层中的第一电极层和该第二电极层产生第一电场用于旋转该第一液晶透镜层的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第二方向上的进行汇聚或发散形成至少一个第一焦点。
应理解,可能二中光学离焦镜片包括的液晶透镜层只有第一液晶透镜层,该第一液晶透镜层只能对某个方向(与第一液晶透镜层的配向方向相平行的方向)的偏振光进行处理。
光学离焦镜片包括的第一透镜层对第一液晶透镜层未进行汇聚或发散的偏振光进行 汇聚或发散形成第二焦点。
作为一种可能的实现方式,可能二中第一液晶透镜层中液晶透镜区域包括一个时(例如,液晶透镜区域的排布为图8中的(a)或(b)所示的情况),第一液晶透镜层中的液晶透镜区域可以对第二方向上的偏振光产生发散(或汇聚)作用,进而产生一个第一焦点。第一透镜层对第一液晶透镜层未进行汇聚或发散的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。从而实现了光学离焦。
作为另一种可能的实现方式,可能二中第一液晶透镜层中液晶透镜区域包括多个时(例如,液晶透镜区域的排布为图8中的(c)或(d)所示的情况),第一液晶透镜层中不同的液晶透镜区域可以对第二方向上的偏振光产生不同的发散(或汇聚)作用,进而产生多个第一焦点(例如,不同的液晶透镜区域通过不同的电场控制,或者,不同的液晶透镜区域的液晶材料不同)。第一透镜层对第一液晶透镜层未进行汇聚或发散的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。从而实现了光学离焦。
为了便于描述,下面以第一液晶透镜层中液晶透镜区域的排布为图8中的(a)所示的情况为例简单介绍图11所示的光学离焦镜片的光学离焦情况。如图12所示,图12是本申请实施例提供的另一种光学离焦镜片的光学离焦示意图。
第一液晶透镜层中的液晶透镜区域会和统透镜层分别对偏振方向正交的两个方向上的偏振光(如图12中所示的平行的两条线)产生不同的发散作用,进而产生两个不同的焦点,此时镜片是一种光学离焦镜片。
进一步地,通过动态控制加在液晶透镜层的电场,镜片的光学离焦量可进行动态调节。例如,通过动态控制加在液晶透镜层的电场,调节液晶透镜层形成的焦点的位置。
另外,还可以不加电场(如,使得产生电场的电压对应的电压值为0),使得液晶透镜层不对偏振光进行汇聚或发散形成焦点。例如,通过控制加在图11所示的第一液晶透镜层的电场,使得第一液晶透镜层不对偏振光进行汇聚或发散形成焦点,关闭镜片的离焦功能。
应理解,图12只是示例性地示出图11所示的光学离焦镜片的如何实现光学离焦的,对本申请的保护范围不构成任何的限定。如,当图11中所示的光学离焦镜片包括的液晶透镜层的液晶透镜区域为两个以上,且不同液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成不同焦点时,图12所示的光学离焦示意图中可以示出两个以上的焦点。
本申请实施例还提供一种实现光学离焦的方法,该实现光学离焦的方法可以由光学离焦镜片实现,应用于上述的光学离焦镜片中。下面结合图13详细介绍该实现光学离焦的方法,图13是本申请实施例提供的一种实现光学离焦的方法的示意性流程图,包括以下步骤:
S1310,至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点。
S1320,第一透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,或者
至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层在第二电场的控制下对所述第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。
其中,第二液晶透镜层与第一液晶透镜层不同,第二方向和第一方向不同,第一焦点 和第二焦点的位置不同。
示例性地,当光学离焦镜片包括所述第一透镜层、所述第一液晶透镜层和所述第二液晶透镜层时,第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点;第二液晶透镜层在第二电场的控制下对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点;第一透镜层对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,第三焦点的位置与所述第一焦点的位置或所述第二焦点的位置不同。
控制液晶透镜层中的液晶分子的折射率的电场,由电源和电压控制电路进行控制。即该实现光学离焦的方法还包括:基于电源和电压控制电路产生电场。
例如,通过电压控制电路和电源产生多个电压值不为0的电压,将多个电压施加在液晶透镜层的两层电极层上。
为了便于描述,以液晶透镜层的结构为图7所示的为例进行说明。
可能一、将该多个电压分别施加在该多层液晶透镜层中每层液晶透镜层的两层电极层上,使得该多层液晶透镜层对多个方向的偏振光进行汇聚或发散形成多个不同的焦点。
例如,光学离焦镜片的结构为包括第一透镜层、第一液晶透镜层和第二液晶透镜层。则将该多个电压中的部分电压施加在该第一液晶透镜层的电极层上,使得该第一液晶透镜层对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第一焦点,
将该多个电压中的部分电压施加在该第二液晶透镜层的电极层上,使得该第二液晶透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第二焦点。
在可能一中如上述的图9中所示,第二电极层包括N个环状电极(或者第一电极层包括N个环状电极),第四电极层包括M个环状电极(或者第三电极层包括M个环状电极),N和M为大于1的整数。
通过该电压控制电路和该电源产生P个电压,该P为大于或者等于该N和M的整数;
将该P个电压中N个不完全相同的电压施加在该第一电极层或该第二电极层上形成第一电场,该第一电场用于旋转该第一液晶层中的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第一焦点;
将该P个电压中与该N个电压不完全相同的M个不完全相同的电压施加在该第三电极层或该第四电极层上形成第二电场,该第二电场用于旋转该第二液晶层中的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第三焦点。
进一步地,通过该电压控制电路和该电源调整该多个电压的大小。镜片的整体光焦度、光学离焦量均可进行动态调节。
可选地,该光学离焦镜片包括第一电源和第一电压控制电路,第二电源和第二电压控制电路;该通过该电压控制电路和该电源产生P个电压包括:
通过该第一电源和第一电压控制电路产生P1个电压,该P1为大于或者等于该N的整数,通过该第二电源和第二电压控制电路产生P2个电压,该P2为大于或者等于该M的整数;
该将该P个电压中N个不完全相同的电压施加在该第一电极层或该第二电极层上形成第一电场包括:将该P1个电压中的N个不完全相同的电压施加在该第一电极层或该第二电极层上形成第一电场;
该将该P个电压中与该N个电压不完全相同的M个不完全相同的电压施加在该第三电极层或该第四电极层上形成第二电场包括:将该P2个电压中M个不完全相同的电压施加在该第三电极层或该第四电极层上形成第二电场。
可能二、将该多个电压分别施加在该一层液晶透镜层中的两层电极层产生的电场,使得该一层液晶透镜层对某个方向的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个焦点。
例如,光学离焦镜片的结构为包括第一透镜层、第一液晶透镜层和第二液晶透镜层。则将所述多个电压的部分电压施加在所述第一液晶透镜层的电极层上,使得所述第一液晶透镜层对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一个第一焦点,
该第一透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点。在可能二中如上述的图11中所示,第二电极层包括N个环状电极(或者第一电极层包括N个环状电极)
通过该电压控制电路和该电源产生P个电压,该P为大于或者等于该N的整数;
将该多个电压分别施加在该一层液晶透镜层中的两层电极层产生的电场,使得该一层液晶透镜层的至少一个液晶透镜区域产生至少一个焦点包括:
将该P个电压中N个不完全相同的电压施加在该第一电极层或该第二电极层上形成第一电场,该第一电场用于旋转该第一液晶透镜层的至少一个液晶透镜区域的液晶分子,该旋转之后的液晶分子用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成至少一第一焦点。
上面结合图13详细介绍了本申请实施例中的实现光学离焦的方法,下面结合图14详细介绍本申请实施例提供实现光学离焦的装置。
参见图14,图14是适用于本申请实施例的实现光学离焦的装置1400的结构示意图,可以用于实现上述实现光学离焦的装置的功能。
该实现光学离焦的装置1400包括处理器1410,存储器1420,其中,存储器1420中存储指令或程序,处理器1410用于执行或调用存储器1420中存储的指令或程序,以使得实现光学离焦的装置1400实现上述实现光学离焦的方法中的实现光学离焦的装置的功能。存储器1420中存储的指令或程序被执行时,处理器1410用于执行图13所示的实施例中的方法流程。
本领域技术人员可以理解,为了便于说明,图14仅示出了一个存储器和处理器。在实际的实现光学离焦的装置中,可以存在多个处理器和存储器。存储器也可以称为存储介质或者存储设备等,本申请实施例对此不做限制。
上述各个附图对应的流程的描述各有侧重,某个流程中没有详述的部分,可以参见其他流程的相关描述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质具有程序指令,当所述程序指令被直接或者间接执行时,使得前文中的方法得以实现。
本申请实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算设备上运行时,使得计算设备执行前文中的方法,或者使得所述计算设备实现前文中的装置的功能。
本申请实施例还提供一种芯片系统,其特征在于,所述芯片系统包括至少一个处理器,当程序指令在所述至少一个处理器中执行时,使得前文中的方法得以实现。
上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指 令或计算机程序时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,数字多功能光盘(digital versatile disc,DVD))、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系,但也可能表示的是一种“和/或”的关系,具体可参考前后文进行理解。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、模块及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储 在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

  1. 一种光学离焦镜片,其特征在于,包括:
    第一透镜层和至少一层液晶透镜层,所述第一透镜层为凹透镜、凸透镜或平光透镜,所述至少一层液晶透镜层中的每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到所述每层液晶透镜层的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点,
    其中,所述至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层用于对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,
    所述第一透镜层或所述至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,所述第二液晶透镜层与所述第一液晶透镜层不同,所述第二方向和所述第一方向不同,所述第一焦点和所述第二焦点的位置不同。
  2. 如权利要求1所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述液晶透镜层包括多个液晶透镜区域,所述多个液晶透镜区域中的每个液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到所述每个液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
  3. 如权利要求2所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域的光焦度不同。
  4. 如权利要求3所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶分子受不同的电场控制,所述不同的电场的电压不同;或者,
    所述至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶材料不同。
  5. 如权利要求1至4中任一项所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述第一液晶透镜层包括第一配向层,所述第一配向层的配向方向为所述第一方向,
    所述第二液晶透镜层包括第二配向层,所述第二配向层的配向方向为所述第二方向,所述第一方向和所述第二方向正交;所述第一透镜层或所述至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层用于对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,具体为:所述第二液晶透镜层用于对所述第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成所述第二焦点。
  6. 如权利要求1至4中任一项所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述光学离焦镜片包括所述第一透镜层、所述第一液晶透镜层和所述第二液晶透镜层,所述第一液晶透镜层包括第一配向层,所述第一配向层的配向方向为所述第一方向,所述第二液晶透镜层包括第二配向层,所述第二配向层的配向方向为所述第二方向,所述第一方向和所述第二方向不同且不正交;所述第一液晶透镜层用于对所述第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成所述第一焦点;
    所述第二液晶透镜层用于对所述第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成所述第二焦点;
    所述第一透镜层用于对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,所述第三焦点的位置与所述第一焦点的位置或所述第二焦点的位置不同。
  7. 如权利要求1至6中任一项所述的光学离焦镜片,其特征在于,当所述电场大小发生变化时,所述液晶透镜层形成的焦点位置发生改变。
  8. 如权利要求1至7中任一项所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述液晶透镜层 包括透明基底和环状电极层,所述环状电极层包括多个环状电极,所述多个环状电极的电极线通过所述透明基底引出。
  9. 如权利要求8所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述多个环状电极之间填充有高阻抗透明材料。
  10. 如权利要求1至9中任一项所述的光学离焦镜片,其特征在于,所述光学离焦镜片还包括电源和所述电压控制电路,所述电源和所述电压控制电路用于产生所述电场。
  11. 一种眼镜,其特征在于,包括:
    电源、电压控制电路以及如权利要求1至9中任一项所述的光学离焦镜片,
    其中,所述电源和所述电压控制电路用于产生所述电场。
  12. 如权利要求11所述的眼镜,其特征在于,所述眼镜还包括:
    眼镜框和眼镜腿,所述电源和所述电压控制电路设置于所述眼镜框和/或所述眼镜腿上。
  13. 如权利要求11所述的眼镜,其特征在于,所述电源和所述电压控制电路设置于所述光学离焦镜片上。
  14. 一种实现光学离焦的方法,其特征在于,应用于光学离焦镜片中,所述光学离焦镜片包括第一透镜层和至少一层液晶透镜层,所述第一透镜层为凹透镜、凸透镜或平光透镜,所述至少一层液晶透镜层中的每层液晶透镜层中的液晶分子的折射率受电场控制,
    所述方法包括:
    所述至少一层液晶透镜层中的第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点,
    以及,
    所述第一透镜层对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,或者
    所述至少一层液晶透镜层中的第二液晶透镜层在第二电场的控制下对所述第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点,
    其中,所述第二液晶透镜层与所述第一液晶透镜层不同,所述第二方向和所述第一方向不同,所述第一焦点和所述第二焦点的位置不同。
  15. 如权利要求14所述的方法,其特征在于,所述液晶透镜层包括多个液晶透镜区域,所述多个液晶透镜区域中的每个液晶透镜区域的液晶分子的折射率受电场控制,用于对入射到所述每个液晶透镜区域的特定方向的偏振光进行汇聚或发散形成焦点。
  16. 如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述多个液晶透镜区域中至少两个液晶透镜区域中的液晶分子的光焦度不同。
  17. 如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶分子受不同的电场控制,或者,所述至少两个液晶透镜区域中的不同液晶透镜区域的液晶材料不同。
  18. 如权利要求14至17中任一项所述的方法,其特征在于,所述光学离焦镜片包括所述第一透镜层、所述第一液晶透镜层和所述第二液晶透镜层,
    所述方法包括:
    所述第一液晶透镜层在第一电场的控制下对第一方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第一焦点;
    所述第二液晶透镜层在第二电场的控制下对第二方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第二焦点;
    所述第一透镜层对第三方向上的偏振光进行汇聚或发散形成第三焦点,所述第三焦点的位置与所述第一焦点的位置或所述第二焦点的位置不同。
  19. 如权利要求14至18中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
    基于所述电场大小变化调节所述液晶透镜层形成的焦点的位置。
  20. 如权利要求14至19中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
    基于电源和电压控制电路产生所述电场,
    其中,所述电源和所述电压控制电路设置于所述光学离焦镜片上,或者,设置于包括所述光学离焦镜片的眼镜上。
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