研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種突破性的液晶鏡頭

臺(tái)灣省國(guó)立陽(yáng)明交通大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種液晶 (LC) 鏡頭，該鏡頭可顯著提高圖像質(zhì)量，同時(shí)只需要很少的電量即可運(yùn)行，克服了將該技術(shù)引入主流設(shè)備的兩大障礙。這些發(fā)現(xiàn)為從增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡到醫(yī)療診斷的應(yīng)用提供了更加清晰的關(guān)注。

顯示所測(cè)試的兩個(gè)液晶 (LC) 鏡頭結(jié)構(gòu)的插圖。每個(gè)鏡頭都具有類(lèi)似的多層設(shè)計(jì)，其中包括圖案化電極、對(duì)準(zhǔn)涂層和封裝在玻璃基板之間的液晶層。一個(gè)主要區(qū)別是鏡頭 A 使用一種名為 LN3 的 LC 材料，而鏡頭 B 使用 LCM1790。（來(lái)源：光學(xué)微系統(tǒng)雜志）

LC 鏡片提供電子可變光功率，這是視力矯正和變焦光學(xué)等用途的一項(xiàng)引人注目的功能。然而，現(xiàn)實(shí)世界的可行性卻受到霧霾引起的圖像質(zhì)量下降以及不切實(shí)際的高驅(qū)動(dòng)電壓要求的影響。

在正常操作中，小范圍的分子波動(dòng)會(huì)散射光，逐漸削弱圖像清晰度。提高短焦距的光功率同時(shí)也會(huì)增加電壓需求。早期的設(shè)計(jì)迫使在清晰度、可調(diào)焦范圍和緊湊的低壓操作之間做出妥協(xié)。

現(xiàn)在，通過(guò)識(shí)別和抑制霧霾的來(lái)源并結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研究人員展示了一種綜合解決方案。他們的鏡頭保持了卓越的 3.6 屈光度范圍，同時(shí)將控制電壓從 80 VRMS 削減至 18 VRMS，降低了四倍。

該小組確定液晶鏡片中的霧度源于固有的分子隨機(jī)性擾亂光學(xué)均勻性。他們從理論上和實(shí)驗(yàn)上證明，增強(qiáng)分子間有序性可以抑制錯(cuò)誤播種干擾。

通過(guò)使用高階彈性常數(shù)液晶材料或通過(guò)優(yōu)化電場(chǎng)控制加強(qiáng)對(duì)準(zhǔn)來(lái)增加基線能量，保持取向分布平滑，從而增強(qiáng)光學(xué)傳輸規(guī)律性。

除了確認(rèn)定制單元中的這些基本動(dòng)態(tài)之外，該團(tuán)隊(duì)還重新設(shè)計(jì)了測(cè)試鏡頭的內(nèi)部架構(gòu)和電路。去除傳統(tǒng)的緩沖器組件可以對(duì)高電阻率電壓傳播層進(jìn)行更精細(xì)的校準(zhǔn)。隨著將更多基線穩(wěn)定能量泵入液晶層，這些調(diào)整協(xié)同作用以防止霧霾形成。

以較低的控制電壓保持較寬的電子變焦范圍可以釋放兩個(gè)相對(duì)端的可能性。它可實(shí)現(xiàn)更極端的光功率密度，開(kāi)啟像薄長(zhǎng)焦鏡頭一樣的功能。同時(shí)，降低電壓和電流消耗可以集成到更小尺寸的移動(dòng)設(shè)備中。

譯自displaydaily

文章來(lái)源：MicroDisplay

審核編輯：湯梓紅