CN201903664U - 双折射透镜光栅的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双折射透镜光栅的制造装置，所述双折射透镜光栅包括一透镜阵列基板以及与所述透镜阵列基板接触的液晶材料，其特征在于，所述制造装置包括：用于固化所述双折射透镜光栅的所述液晶材料的固化辐射源；用于对所述双折射透镜光栅进行照明的照明光源；用于采集经所述双折射透镜光栅后的光线的图像采集装置；以及用于根据图像采集装置采集的图像判断双折射透镜光栅质量的控制器，所述的照明光源以及图像采集装置分别设置在双折射透镜光栅的两侧，所述的固化辐射源相对双折射透镜光栅设置，所述的控制器与该图像采集装置相连。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种光学元件的制造装置，特别涉及一种双折射透镜光栅的制造装置。
【背景技术】
双折射透镜光栅是2D/3D切换式立体显示装置的关键组成部分，目前，常见的双折射透镜光栅是由透镜阵列基板与液晶材料构成。其中，液晶材料具有双折射特性，其对寻常光的折射率为no，对非寻常光的折射率为ne，透镜阵列基板优选为折射率np的单折射材料。在上述双折射透镜光栅的制造过程中，一般需要保证液晶材料的折射率ne和no中的一个与单折射透镜阵列基板的折射率np相一致，以使得一种偏振态的线偏振光在液晶材料与透镜阵列基板的交界处不发生折射，而另一种偏振态的线偏振光在液晶材料与透镜阵列基板的交界处发生折射。
现有技术确定液晶材料与透镜阵列基板的折射率是否匹配的方法主要通过将制成的双折射透镜光栅放在扭转相列液晶盒和显示装置之上，并保持双折射透镜光栅与显示装置之间的距离等于光栅焦距的条件下观察2D效果，根据所显示的2D效果判断液晶材料与透镜阵列基板的折射率匹配程度。然而，上述方法需要耗费大量的时间及实验材料。此外，一旦改变双折射透镜光栅的制程条件，则需要对液晶材料与透镜阵列基板的折射率进行重新匹配，导致工作效率很低。
【实用新型内容】
本实用新型解决的技术问题是提供一种结构简单的双折射透镜光栅的制造装置。
本实用新型为解决技术问题而采用的技术方案是：一种双折射透镜光栅的制造装置，所述双折射透镜光栅包括一透镜阵列基板以及与所述透镜阵列基板接触的液晶材料，其特征在于，所述制造装置包括：用于固化所述双折射透镜光栅的所述液晶材料的固化辐射源；用于对所述双折射透镜光栅进行照明的照明光源；用于采集经所述双折射透镜光栅后的光线的图像采集装置；以及用于根据图像采集装置采集的图像判断双折射透镜光栅质量的控制器，所述的照明光源以及图像采集装置分别设置在双折射透镜光栅的两侧，所述的固化辐射源相对双折射透镜光栅设置，所述的控制器与该图像采集装置相连。
根据本实用新型一优选实施例，其进一步包括与双折射透镜光栅相邻设置的投影图案，所述投影图案放置于所述照明光源与所述双折射透镜光栅之间或者所述双折射透镜光栅与所述图像采集装置之间。
根据本实用新型一优选实施例，其进一步包括载物台，所述载物台支撑该双折射透镜光栅。
根据本实用新型一优选实施例，所述投影图案和所述双折射透镜光栅上分别设置有对位标记。
根据本实用新型一优选实施例，所述投影图案包括一直线阵列，所述直线阵列包括多个具有预定宽度且平行设置的遮光或透光直线，所述透镜阵列基板包括一凹槽阵列，所述凹槽阵列包括多个平行设置的柱状凹槽，所述液晶材料填充于所述柱状凹槽内且所述液晶材料中的液晶分子沿预定方向排列，所述遮光或透光直线与所述柱状凹槽对应设置。
根据本实用新型一优选实施例，所述遮光或透光直线的延伸方向与所述柱状凹槽的延伸方向相同，所述遮光或透光直线的宽度小于所述凹槽阵列的节距，所述直线阵列的节距等于所述凹槽阵列的节距。
根据本实用新型一优选实施例，所述的图像采集装置为CCD图像传感器。
通过上述方式，本实用新型提供了一种结构简单的双折射透镜光栅的制造装置，其通过设置图像采集装置可以对该双折射透镜光栅的液晶材料在固化后的折射率与透镜阵列基板的折射率相一致，由此提高了工作效率以及质量，降低了成本。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是根据本实用新型一优选实施例的双折射透镜光栅的制造装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型的双折射透镜光栅的制造装置的双折射透镜光栅的制造方法的流程图；
图3是根据本实用新型又一优选实施例的双折射透镜光栅的制造装置的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，图1是根据本实用新型一优选实施例的双折射透镜光栅的制造装置的结构示意图。在本实施例中，双折射透镜光栅10包括透镜阵列基板11以及与透镜阵列基板11接触的液晶材料12。在本实施例中，透镜阵列基板11包括一由多个平行设置的柱状凹槽111形成的凹槽阵列。液晶材料12填充于柱状凹槽111内且通过摩擦配向或电场配向方式使得液晶材料12中的液晶分子沿预定方向排列。
该双折射透镜光栅的制造装置包括载物台21、固化辐射源22以及温度调节装置23。其中，载物台21用于支撑双折射透镜光栅10。固化辐射源22用于提供一定波长的辐射(例如，UV光)，以对双折射透镜光栅10的液晶材料12进行固化。温度调节装置23用于调节液晶材料12的固化温度。在本实施例中，温度调节装置23优选将固化温度控制在20-40℃，并可根据需要进行调节。
此外，该双折射透镜光栅的制造装置进一步包括投影图案24、照明光源25、图像采集装置26以及控制器27。
投影图案24与双折射透镜光栅10相邻设置。在本实施例中，投影图案24包括一由多个具有预定宽度且平行设置的遮光或透光直线241形成的直线阵列。遮光或透光直线241的宽度d1小于柱状凹槽111所形成的凹槽阵列的节距p1，并且遮光或透光直线241所形成的直线阵列的节距P2等于凹槽阵列的节距P1。投影图案24可利用菲林显影获得。遮光或透光直线241与柱状凹槽111对应设置，以使遮光或透光直线241的延伸方向与柱状凹槽111的延伸方向相同。此外，遮光或透光直线241的中心优选与柱状凹槽111的中心对齐。
照明光源25用于对投影图案24和双折射透镜光栅10进行照明。照明光源25优选提供平行线偏振光照明。根据液晶材料12和透镜阵列基板11之间折射率以及设计需要，照明光源25可产生不同偏振方向的线偏振光。例如，线偏振光的偏振方向可以垂直或平行于液晶材料12的液晶分子的光轴方向。
图像采集装置26用于采集经投影图案24和双折射透镜光栅10作用后的光线，进而获得投影图案图像。在本实施例中，载物台21为透明载物台21，照明光源25和图像采集装置26分别位于透明载物台21的相对两侧，投影图案24放置于透明载物台21与双折射透镜光栅10之间。在优选实施例中，投影图案24和双折射透镜光栅10上分别设置有对位标记242和13，以便于投影图案24和双折射透镜光栅10在设置过程中精确对准。
照明光源25发出的光线照射到投影图案24上，遮光或透光直线241对光线进行遮挡或透射，使得光线仅部分透过。部分透过的光线进一步照射到双折射透镜光栅10上。此时，如果双折射透镜光栅10的液晶材料12与透镜阵列基板11对该光线的折射率相一致，则该光线不发生折射，图像采集装置26所采集到的投影图案图像的宽度与不经过双折射透镜光栅10时采集到的投影图案图像的宽度相同，并且在采用平行线偏振光照明的情况下，投影图案图像的宽度与遮光或透光直线241的宽度相同。如果双折射透镜光栅10的液晶材料12与透镜阵列基板11对该光线的折射率存在差异，则该光线发生折射，图像采集装置26所采集到的投影图案图像的宽度与不经过双折射透镜光栅10时采集到的投影图案图像的宽度不同，并且在采用平行线偏振光的情况下，投影图案图像的宽度与遮光或透光直线241的宽度不相同。
控制器27用于比较图像采集装置26所获取的投影图案图像与预先存储的参考基准，并根据比较结果确定双折射透镜光栅10的液晶材料12与透镜阵列基板11对该光线的折射率匹配程度，进而通过温度调节装置23对液晶材料12的固化温度进行调节。此时，液晶材料12的折射率会随着固化温度发生一定改变，从而改变液晶材料12与透镜阵列基板11的折射率匹配程度。
一般来说，液晶材料12的折射率在固化前后会发生变化。在20-40℃的固化温度下，液晶材料12的固化前后折射率差是几乎相同的。因此，在优选实施例中，可根据遮光或透光直线241的宽度、液晶材料12固化前后的折射率差以及透镜阵列基板11的折射率，并根据光学成像原理，预先计算出在透镜阵列基板11与液晶材料12之间的折射率差为液晶材料12固化前后的折射率差的情况下，图像采集装置26所应该获取到的投影图案图像的宽度，并将该计算出的宽度作为参考基准存储于控制器27中。因此，在实际应用中，在液晶材料12固化前，通过控制器27对液晶材料12的固化温度进行调节，使得采集到的投影图案图像的宽度与参考基准保持一致，进而保证液晶材料12在固化前与透镜阵列基板11的折射率差等于液晶材料12固化前后的折射率差。这样，可使得液晶材料12在固化后的折射率与透镜阵列基板11的折射率相一致。
在本实用新型中，也可以采用非线偏振光或非平行光来提供照明。当采用非线偏振光(例如，自然光)，可通过在图像采集装置26上增加检偏装置来获得所需偏振方向的投影图案图像，甚至可以通过对自然光形成的投影图案图像的亮度分布进行检测并与亮度分布基准进行比较来确定折射率匹配程度。当采用非平行光时，则需要进一步根据光线的发射角度计算出参考基准。
当然，在其他实施例中，投影图案24可以放置于照明光源25与双折射透镜光栅10之间或者双折射透镜光栅10与图像采集装置26之间的任何适当位置，只需要通过比较投影图案图像与参考基准能够体现出液晶材料12与透镜阵列基板11之间的折射率配合程度即可。
如图2所示，图2是根据本实用新型的双折射透镜光栅的制造装置的双折射透镜光栅的制造方法的流程图。
在本实施例中，首先在步骤S1中，提供一如图1所示的双折射透镜光栅10，该双折射透镜光栅10包括一透镜阵列基板11以及与透镜阵列基板11接触的液晶材料12。
随后，在步骤S2中，在双折射透镜光栅10附近设置一投影图案24。其中，双折射透镜光栅10和投影图案24的具体结构以及配置方式已经在上文参照图1描述的实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
接着，在步骤S3中，利用照明光源25对投影图案24和双折射透镜光栅10进行照明。在步骤S4中，利用图像采集装置26采集经投影图案24和双折射透镜光栅10作用后的光线，进而获得投影图案图像。在步骤S5中，利用控制器27比较投影图案图像与参考基准，并根据比较结果对液晶材料12的固化温度进行调节。
最后，在步骤S6中，在调节后的固化温度下，利用固化辐射源22对液晶材料12进行辐射固化。
如图3所示，图3是根据本实用新型又一优选实施例的双折射透镜光栅的制造装置的结构示意图。在本实施例中，该双折射透镜光栅的制造装置的与图1所示的方案的区别在于：所述的投影图案被省略了，所述的图像采集装置36采用CCD(Charge-coupled Device)图像传感器，该图像采集装置36检测该液晶材料12的液晶分子的排布状态，判断其是否一致，符合设计要求。
通过上述方式，本实用新型提供了一种结构简单的双折射透镜光栅的制造装置，其通过设置图像采集装置可以对该双折射透镜光栅的液晶材料在固化后的折射率与透镜阵列基板的折射率相一致，由此提高了工作效率以及质量，降低了成本。
在上述实施例中，仅对本实用新型进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型进行各种修改。
Claims (7)
1.一种双折射透镜光栅的制造装置，所述双折射透镜光栅包括一透镜阵列基板以及与所述透镜阵列基板接触的液晶材料，其特征在于，所述制造装置包括：
用于固化所述双折射透镜光栅的所述液晶材料的固化辐射源；
用于对所述双折射透镜光栅进行照明的照明光源；
用于采集经所述双折射透镜光栅后的光线的图像采集装置；
以及用于根据图像采集装置采集的图像判断双折射透镜光栅质量的控制器，所述的照明光源以及图像采集装置分别设置在双折射透镜光栅的两侧，所述的固化辐射源相对双折射透镜光栅设置，所述的控制器与该图像采集装置相连。
2.根据权利要求1所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，其进一步包括与双折射透镜光栅相邻设置的投影图案，所述投影图案放置于所述照明光源与所述双折射透镜光栅之间或者所述双折射透镜光栅与所述图像采集装置之间。
3.根据权利要求2所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，其进一步包括载物台，所述载物台支撑该双折射透镜光栅。
4.根据权利要求3所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，所述投影图案和所述双折射透镜光栅上分别设置有对位标记。
5.根据权利要求2所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，所述投影图案包括一直线阵列，所述直线阵列包括多个具有预定宽度且平行设置的遮光或透光直线，所述透镜阵列基板包括一凹槽阵列，所述凹槽阵列包括多个平行设置的柱状凹槽，所述液晶材料填充于所述柱状凹槽内且所述液晶材料中的液晶分子沿预定方向排列，所述遮光或透光直线与所述柱状凹槽对应设置。
6.根据权利要求5所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，所述遮光或透光直线的延伸方向与所述柱状凹槽的延伸方向相同，所述遮光或透光直线的宽度小于所述凹槽阵列的节距，所述直线阵列的节距等于所述凹槽阵列的节距。
7.根据权利要求1所述的双折射透镜光栅的制造装置，其特征在于，所述的图像采集装置为CCD图像传感器。
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