專利名稱：成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于使對象成像在圖像傳感器上的成像系統(tǒng)。
背景技術：
光學模塊、特別是移動無線裝置(手機)開發(fā)中的趨勢日益朝向非常平坦的設計。在該情況下，這樣的構造越來越是優(yōu)選的，其中具有選擇的折射、衍射、透射或反射性能的多個光學元件彼此聯(lián)合，以實現(xiàn)期望的光路，并且在圖像傳感器上產(chǎn)生圖像(參見圖I ;或例如 J. Jahns Integrated optical imaging system”, AppI. Opt. 29 (1990) 1998)。至于模塊的最平坦的可能構造，不斷增加的要求施加限制，然而，對于焦距的可變性，之前使用的裝置和系統(tǒng)特別也是這樣的。
問題本發(fā)明要解決的問題是提出用于使對象成像在圖像傳感器上的成像系統(tǒng)，其具有非常平坦的設計并聯(lián)合實現(xiàn)至少兩個不同焦距。方案通過本發(fā)明解決的該問題包括獨立權利要求的特征。本發(fā)明的有利發(fā)現(xiàn)的特征在于從屬權利要求。此處，所有權利要求的術語通過引用的方式并入該說明書的內(nèi)容中。本發(fā)明還包括所有便利方面，特別是所有提及的獨立權利要求和/或從屬權利要求的結合。下面更詳細描述成像系統(tǒng)。提出用于使對象成像在圖像傳感器上的成像系統(tǒng)。光線整體穿過對象和圖像傳感器之間的光路，通過其上的透明載體，安裝一個或多個無源或/和有源的光學組件。所有光學組件的目的是通過改變(切換)從入射透鏡至傳感器的光學距離，能夠連續(xù)或分立地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光學焦距。在成像系統(tǒng)中，光線被光學兀件的空間布置偏轉。光線的偏轉通過這樣的光學兀件實現(xiàn)，該光學元件使用不同的光學效果，例如-折射(從一種透明介質(zhì)到另一種介質(zhì)光線的方向的改變，前提是光線不垂直透過介質(zhì)之間的界面)；-衍射；以及-反射(當光線撞擊到具有不同光學性能的兩種介質(zhì)之間的界面上時，光線阻礙回來)。光學元件可以是透鏡、平面鏡、光柵、全息圖、和具有光學性能(其對期望光路是合適的)的其他元件。圖像傳感器位于光路末端，在圖像平面中，對象借助于元件而進入圖像傳感器中。所述圖像傳感器通常具體為CCD或CMOS類型的傳感器。成像系統(tǒng)具有面向所述對象的前側和背對對象的后側，當從對象觀察時，所述后側布置在前側的后面。入光裝置位于前側，通過所述入光裝置，來自所述對象的光線能夠進入所述成像系統(tǒng)。所述入光裝置可以具體為例如平面或彎曲表面、透鏡系統(tǒng)、衍射光學元件。這些元件可以同樣是光學有源或無源的。成像系統(tǒng)還包括至少一個第一和一個第二光學元件。這些以這樣的方式布置在成像系統(tǒng)的后側處，該方式使得它們能夠影響所述光路。入光裝置具有電控液晶元件，取決于電控狀態(tài)，其以至少一個第一角度和不同于所述第一角度的第二角度偏轉所述光路。在該情況下，光路以所述第一角度撞擊所述后側處的所述第一光學元件，并且以所述第二角度撞擊所述后側處的所述第二光學元件。電控液晶元件起到這樣的作用實現(xiàn)成像系統(tǒng)的至少兩種不同焦距。在提出的方案中，不同焦距通過來自穿過入光裝置的光路的改變(偏轉)而設定。在該情況下，光路以這樣的方式改變，使得其在各種情況下通過來自成像系統(tǒng)中布置的光學元件中的其他光學 元件穿過，即合適的光學元件分別用于期望的光路或期望的焦距。簡言之方向的改變首先 導致光路長度的改變，其次導致在光路中“包括”另外或新的光學元件。系統(tǒng)內(nèi)的具體光路取決于多少光學元件布置于光路中，并且將被它們特定光學性能而影響。成像質(zhì)量也在前側處可以被多個光學元件影響或改善。射線沿著光路透過各種光學元件。通常，在該情況下，射線在前側和后側處交替反射，因此實現(xiàn)光路的“折疊”。入光裝置的電控液晶元件的實施方案的一種可能性是設計所述元件，使得通過電驅(qū)動布置，具有液晶分子的有序?qū)R的液晶的區(qū)域的周期光柵可以形成在所述元件中。結果，取決于切換狀態(tài)進入光線可以以特定角度偏轉，并且對應于特定焦距采用預定的光路。因為光柵處的衍射效應，該工序?qū)τ趩紊獍l(fā)揮最佳功能。對于帶有顏色的光，因此例如通過第二衍射光柵或通過折射元件(例如棱鏡)，必須彌補衍射光柵的色散。單色光(希臘語單-色-“一種顏色”)是具有盡可能精確限定的波長的光線輻射。單色光的顏色刺激指定為光譜色。單色光可以以多種方式來產(chǎn)生；通過例子，其可以過濾出具有光譜分布的多色光。單色光的頻帶寬度將盡可能?。蝗欢淇赡軓奈赐耆?。液晶是這樣的物質(zhì)，其一方面是液體，像液體物質(zhì)，但另一方面也具有方向-依賴(各向異性)物理性能，像晶體。流體性和各向異性的該特定聯(lián)合使得液晶在技術上令人感興趣，主要是對于液晶屏幕，而且日益用于光學元件，例如液晶透鏡。當溶解于溶劑(通常例如水)中時液晶通常表現(xiàn)出它們的性能。大部分液晶是光學雙折射的。熱致液晶通常用于光學元件。這些液晶在特定物質(zhì)加熱熔融為固相和液相之間的中間(中間相)時發(fā)生。隨著溫度增加，該類型的物質(zhì)可以連續(xù)地形成多種不同液晶相，所述液晶相就它們顯微結構和它們宏觀外觀而言彼此顯著區(qū)別，因此例如-向列相，-近晶相，-圓柱相。向列相是最簡單類型的液晶相。向列相通常從這樣的系統(tǒng)形成，該系統(tǒng)包括延長的、雪茄煙型分子。在該相中，相對于所謂定向器(方向的單位矢量)所述分子具有取向次序。確保的優(yōu)選取向通常僅僅對于小體積是恒定的。小體積的優(yōu)選取向是統(tǒng)計分布的。沒有任何長范圍次序發(fā)生。各向同性分布表現(xiàn)出存在于宏觀尺寸。通常，液晶分子的次序度和相關長范圍取向次序隨著溫度的升高而降低。因此，物理性能例如例如折射率取決于溫度。然而，向列相的分子可以通過電場對齊。在小體積中優(yōu)選方向因而在相同方向?qū)R，因此產(chǎn)生宏觀各向異性次序。該電場引起的對齊發(fā)生而沒有溫度改變，即向列相內(nèi)沒有溫度引起的相轉變。在宏觀有序相中，對于平行于液晶分子的取向的偏振方向，折射率增加。垂直于對齊偏振的光線被阻斷或極大地吸收。通過電路布置液晶分子的靶向?qū)R、和因此折射率的改變被安裝至液晶元件的電極影響。所述電極連接一個或多個電壓源，該電壓源可以彼此獨立打開和關閉。電極以根據(jù)期望功能構造的方式施加在液晶元件的整個面積上。當打開電壓時，電場通過液晶元件處的電極產(chǎn)生，所述電場引起預取向的液晶分子的區(qū)域改變的對齊。因此，具有不同折射率的區(qū)域在液晶元件中產(chǎn)生。在該情況下，折射率通過適于合適的偏振方
向的電場而在具有液晶分子取向的區(qū)域中增加。在提出的入光裝置的情況下，依照液晶元件上施加的電極的結構，當在液晶元件中電極處打開電壓時，例如產(chǎn)生光柵的結構和效果。光柵是平行等距狹縫的嚴格周期布置，其互相間距是光線波長的量級次序。該間距指定為光柵常數(shù)g。通過光柵，光線輻射可以根據(jù)波長以高分辨率分解，并且可以產(chǎn)生衍射光譜。在衍射光譜中，對于第一衍射最大值或衍射的第一次序，偏轉角依照下式α隨著光線的波長入而增加sin a —
g借助于液晶元件中電產(chǎn)生的光柵，因此其可以實現(xiàn)光線的靶向偏轉，并因此通過系統(tǒng)在光路中改變。因此光路中的該改變，可以產(chǎn)生不同焦距。在該情況下，光路通過成像系統(tǒng)的光學元件通過，這對于獲得特定焦距是必須或合適的。在液晶元件的情況下，液晶被-如果必須-透明外殼包圍。電極施加到所述外殼中或上。所述電極通常具體為ITO導體軌道，其可以聯(lián)合對應的電壓源以形成不同的導體軌道。ITO(銦錫氧化物)是半導體物質(zhì)，其在可見光中大部分是透明的。也優(yōu)選使用材料ΙΤ0，特別對于在液晶屏幕中制備透明電極。在提出的成像系統(tǒng)的一個有利實施方案中，電驅(qū)動布置具體為這樣的方式，該方式為使得其可以在具有不同光柵周期的液晶分子的有序?qū)R的液晶的區(qū)域的液晶元件光柵中。特別地，通過下列事實可以產(chǎn)生不同光柵周期(光柵常數(shù))在液晶元件上或處施加的電極結合以形成不同導體軌道。因此，通過激活不同導體軌道，可以改變液晶的有序區(qū)域之間的距離。光柵常數(shù)g和-以電控方式-偏轉角結果改變。提出的成像系統(tǒng)的該實施方案使得可以在成像系統(tǒng)的至少三個焦距之間轉換-沒有施加電壓，-具有施加的電壓和第一光柵常數(shù)，以及-具有施加的電壓和第二光柵常數(shù)。成像系統(tǒng)的進一步實施方案以這樣的方式有利地設計，該方式為使得入光裝置具有透鏡和液晶元件。有利的是，透鏡或透鏡組和液晶元件的該結合可以以這樣的方式設計，該方式為使得透鏡或透鏡組布置在系統(tǒng)的外側，而液晶元件位于成像系統(tǒng)的入光裝置的內(nèi)側上。透鏡和液晶元件的上述結合中的液晶可以在以下列方式產(chǎn)生的光柵中的不同方向?qū)R，這取決于打開電壓時ITO電極在液晶兀件處的布置。如果電極安裝在液晶元件的頂側和底側，則這導致液晶沿著透鏡的光軸而對齊。在該情況下，折射率的實現(xiàn)的改變相對較小，但這獨立于入射光線輻射的偏振方向。鐵電液晶系統(tǒng)也可以用來代替向列相液晶系統(tǒng)。聯(lián)合使成像系統(tǒng)內(nèi)光路的改變，應該假設以衍射(衍射次序O)統(tǒng)治的方式，在通過入光裝置時，衰減的“殘余光線輻射”保留，這將沿著初始光路穿過成像系統(tǒng)。為了避免這，在成像系統(tǒng)的入光裝置和第一光學元件之間，可以布置阻斷布置(例如滑板、快門等)， 這防止“殘余光線輻射”沿著初始光路穿過。所述阻斷布置的激活/失活應該和用于改變光路的電壓轉換同時實現(xiàn)。液晶元件可以是上述光柵；然而，它們還可以是其他液晶元件，例如下面進一步提及的那些。入光裝置還可以具有菲涅耳元件和液晶元件，其中該構造中的入光裝置還適于影響多色光的光路。術語多色光(希臘語多色，事實上是指“多種顏色”)或白色光是指光線由不同顏色的混合光構成。多色光是多種波長的混合。通過例子，菲涅耳透鏡、或菲涅耳光柵或菲涅耳棱鏡適合作為菲涅耳元件。菲涅耳透鏡或更準確菲涅耳階梯透鏡是光學透鏡，其中通過和具有相同直徑與相同焦距的常規(guī)光學透鏡比較來減小重量和體積。特別在具有較短焦距的透鏡的情況下(在通常形式中是非常厚和重的)這具有效果。在菲涅耳透鏡中，通過分到環(huán)狀區(qū)域中體積減小。在這些區(qū)域中的每者中厚度減小，使得透鏡獲取一些環(huán)狀階梯。由于僅當穿過透鏡表面時光線折射，折射角度不取決于厚度，而是僅僅取決于兩個表面之間的角度。透鏡保持其焦距，但是圖像質(zhì)量被階梯結構稍微損害。菲涅耳光柵(更精確為菲涅耳棱鏡)是玻璃楔子的平行布置，類似于菲涅耳透鏡，但是不具有圓形布置，而是具有平行延伸的一種。菲涅耳光柵(更精確為菲涅耳棱鏡)可以以預定角度偏轉多色光。菲涅耳透鏡和菲涅耳棱鏡的結合是可能的，并且同時導致透鏡效果和偏轉效果。計算機產(chǎn)生的光學元件或計算機產(chǎn)生的全息圖(CGH)可以用作通常光學元件以用于光束的偏轉和形狀改變。因此可以產(chǎn)生幾乎任何期望的光束形狀和光束方向。計算機產(chǎn)生的全息圖(CGH)在現(xiàn)代光學中是重要元件以產(chǎn)生應用-特異性光場和功能。在微和納米結構的幫助下，不能由傳統(tǒng)光學方法實現(xiàn)的預定波前使用這些元件來產(chǎn)生。使用CGH，特別是在高精度非球面透鏡的干涉測量試驗或用于使照射束分裂為多種平等亮斑。計算機產(chǎn)生的全息圖是單獨計算的全息圖，其在計算后被書到功能層。例如，在塑料基板中高精度地實現(xiàn)CGH。CGH例如通過改變聚合物載體的局部光學性能而儲存為相全息圖。單獨亮斑的不同局部光學性能可以是反射性能，例如由于表面輪廓的結果，或在功能層的材料中改變光路長度(折射率)或材料。單獨亮斑的期望局部光學性能通過計算機來計算。這種計算機產(chǎn)生的全息圖由亮斑矩陣或亮斑分布的一個或多個層組成。在該情況下，亮斑分布可以具體為幅度全息圖或相全息圖。成像系統(tǒng)可以有利地以這樣的方式來設計，該方式為使得入光裝置具有計算機產(chǎn)生的全息圖(CGH)和液晶元件。該布置也適于影響多色光的光路。如果菲涅耳元件或CGH被液晶覆蓋，則液晶的折射率可以電控。其可以被切換，例如使得首先菲涅耳元件和液晶的材料之間的折射率具有突躍，因為菲涅耳元件具有效果。在其他切換狀態(tài)下，折射率差別可以消失，使得菲涅耳元件不具有效果。按照這種方式，菲涅耳透鏡的效果可以開啟和關閉。通過例子，在開啟狀態(tài)下菲涅耳光柵偏轉光線，并且因此成像系統(tǒng)具有第一焦距。在關閉狀態(tài)下，通過例子，不發(fā)生偏轉效應，并且因此成像系統(tǒng)具有第二焦距。按照類似菲涅耳光柵的情況中的方式，CGH的效果可以開啟和關閉。另外因素是 在全息漫射體的情況下，偏轉角可以通過施加至液晶的電壓的方式來控制。該進一步開發(fā)實現(xiàn)光學透鏡的可能性。由優(yōu)選示例性實施方案的下列描述并結合從屬權利要求，另外的細節(jié)和特征將是明顯的。在該情況下，各特征可以由它們本身或彼此多個結合來實現(xiàn)。解決問題的可能性不限于示例性實施方案。因此，通過例子，范圍指示一直包括所有中間值-未提及的-和所有想得到的子中間值。附圖
中示意性示出示例性實施方案。在該情況下，在不同圖中相同附圖標記指示相同或功能相同或就它們功能而言彼此對應的元件。在附圖中，具體為圖I示出依照現(xiàn)有技術的成像系統(tǒng)的示意圖；圖2示出具有可變焦距的成像系統(tǒng)的示意圖；圖3A示出在兩種不同電路的電極(分別為組A和組B)處關閉電壓狀態(tài)中偏轉光線的入光裝置的液晶元件的示意圖；圖3B示出在電極的第一組A處打開電壓狀態(tài)中偏轉光線的入光裝置的液晶元件的不意圖；圖3C示出在電極的第二組B處打開電壓狀態(tài)中偏轉光線的入光裝置的液晶元件的不意圖；圖4示出在具有液晶元件的透鏡的優(yōu)選實施方案中入光裝置的示意圖；圖5示出具有液晶元件的透鏡形式(垂直于透鏡的光軸對齊的液晶的變體)的入光裝置的示意圖；圖6不出具有計算機廣生的全息圖(CGH)和液晶兀件的入光裝置的不意圖；圖7示出具有菲涅耳棱鏡和液晶元件的入光裝置的示意圖。圖I示意性示出對應于現(xiàn)有技術的成像系統(tǒng)100。所示系統(tǒng)100具有前側102和后側104。前鏡106、兩個光學元件108，110和圖像傳感器112位于前側102處。光學元件114,光學兀件116和光學兀件118布置在所不系統(tǒng)100的后側104的反面。光學兀件108,110，114，116和118可以是折射或衍射、透射或反射光學性能的。毫無例外，它們是無源光學元件。光路120從對象(未不出)通過前鏡106進入第一光學兀件114,還通過第二光學元件108、第三光學元件116、第四光學元件110和第五光學元件118，至其上對象成像的圖像傳感器112。圖2示意性示出具有可變焦距的提出的成像系統(tǒng)100 (例如相機模塊)的示例性實施方案的光學布置。示出的系統(tǒng)100具有前側102和后側104。入光裝置200，其具有液晶元件、兩個光學元件108，110和圖像傳感器112，位于前側102處。四個光學元件114，202，116和118布置在示出的系統(tǒng)100的后側104的背面。光學元件108，110，114，202，116和118可以是折射或衍射、透射或反射、無源或有源光學性能的。第一光路120從對象(未示出)通過光學元件114，108和116穿過入光裝置200至圖像傳感器112，對象成像在圖像傳感器112上。該第一光路120由第一焦距限定。通過電驅(qū)動入光裝置200的液晶元件，可以導致來自入光裝置200的光線輻射的偏轉角的改變，并因此導致初始光路120的改變。因此實現(xiàn)的改變的光路204現(xiàn)在運行，從 入光裝置200開始，通過光學元件202，110和118至圖像傳感器112，對象成像在圖像傳感器112上。該第二(改變的)光路204由第二焦距表征，其偏離第一焦距。因此，由于描述的成像系統(tǒng)100內(nèi)兩種不同光路120和204之間該轉換，例如實現(xiàn)具有兩種不同焦距的可分立切換成像系統(tǒng)。在該情況下，取決于安裝到入光裝置200的液晶元件上的電極的導體軌道的結構和布置，并且取決于成像系統(tǒng)100的光路120，204中光學元件的布置，還可以實現(xiàn)多于兩個可分立切換不同焦距。圖3A示意性示出入光裝置200的液晶元件300。為了產(chǎn)生液晶元件300的要求的電場，電極306A，306B施加至液晶元件300的前表面302和下表面304。所有電極306A，306B在彼此恒定的相同距離處。電極306A和306B指定到不同電路。在該情況下，所有電極306A和306B通過由電壓源310供應的第一導體軌道308彼此連接。同時，電極306B通過由電壓源314供應的第二導體軌道312彼此連接。然而，在該電路中，僅僅每個第二對電極連接電壓源314。在圖示中，電壓源310和314關閉。因此,在所示圖示中，元件300的液晶具有優(yōu)選方向的各向同性分布。液晶元件300具有相對于該相中折射率的均勻結構，使得光線輻射316可以穿過液晶元件300而沒有偏轉。圖3B和3C示意性示出分別具有打開的電壓源310和314的液晶元件300。在圖3B中，由于開啟電壓源310，所有電極306A和306B通過導體軌道308激活。在該情況下，在液晶元件300中，在液晶元件300的前側302和底側304之間的各電極對的電場區(qū)域中，產(chǎn)生具有嚴格液晶分子的有序?qū)R的區(qū)域318。相對于沒有位于電極306A，306B的電場中的區(qū)域305，這些區(qū)域318具有改變的光學折射率。相對于殘留區(qū)域305，具有定義的不同折射率的區(qū)域318的該構造具有下列效果液晶元件300具有光柵(具有光柵常數(shù)g或光柵間距307)的效果。該產(chǎn)生的光柵導致光柵處光線輻射的衍射。在以定義角度322穿過液晶元件300后，這引起光線輻射320的偏轉(方向改變)。在圖3c中，當打開電壓源314時，在各情況下只有電極306B被激活。結果，光柵在液晶元件300中產(chǎn)生，所述光柵具有和開啟電壓源310時不同的光柵常數(shù)307，這是因為電極306B之間的間距307大于彼此之間電路308中所有電極306A，306B之間的間距。在穿過液晶元件300后，這導致射出光線輻射320的不同偏轉角24。當使用液晶元件300和利用其光學性能時，通過電控方法圖3A至3C中示意性示出的示例性方案使得成為可能，以在穿過液晶元件300后，分別導致射出光線輻射320的不同偏轉322或324。結果，光路120，204可以設計為使得其在成像系統(tǒng)100內(nèi)可變。在各情況下，系統(tǒng)100的不同光學元件包括在光路120，204中，并且因此，可以實現(xiàn)系統(tǒng)100的兩種或多種不同焦距。圖4中示意性示出的入光裝置200的優(yōu)選實施方案具有聯(lián)合液晶元件300的透鏡400。在該情況下，具有安裝至其的ITO電極306的液晶元件300也可以布置在透鏡400和玻璃板402之間。在示出的例子中，在對象側上進入的光線輻射316 的光路都受到透鏡400的影響，并且通過開關電壓源310電控制。ITO電極306通過導體軌道308連接至電壓源310。當開啟電壓源310時，ITO電極306被激活，除了透鏡400的光學效應，射出光線輻射320的偏轉角322以按照取決于液晶元件300的光學性能的改變的方式而改變，這由當電壓源310開啟時電極306的激活而開啟，和圖3A至3C中已經(jīng)描述的方式類似。此處描述的優(yōu)選實施方案獨立于入射光線福射316的偏振方向。圖5示意性示出(平面圖)具有結合液晶元件300的透鏡400的入光裝置200的進一步可能實施方案。相對于圖4，在該變體形式中，ITO電極306側向布置在液晶元件300上。ITO電極306同樣通過導體軌道308連接電壓源310。當開啟電壓310時，通過ITO電極306之間產(chǎn)生的電場,液晶404垂直于透鏡400的光軸或光線316的傳播方向(參見圖3A)布置。因此，當激活ITO電極306時，光柵產(chǎn)生于液晶元件300，和圖4中類似。但在該情況下，ITO電極306之間的區(qū)域中的液晶404垂直于透鏡400的光軸對齊。該實施方案特別表征為當開啟電壓310時，如果入射光線輻射316(參見圖3A)平行于有序液晶的方向偏振，可以實現(xiàn)折射率的相比較大改變-或用于光線的對應偏振的元件。這導致入射光線316偏振時折射率的較大依賴性(以及因此改變角度322的大小)。垂直于液晶對齊偏振的光線部分吸收并且部分偏轉。然而，偏轉部分的強度小于平行偏振方向的那些。然而，兩種偏振方向的角度是相同的。圖6中示意性示出的入光裝置200具有結合計算機產(chǎn)生的全息圖(CGH)600的液晶元件300。液晶元件300和CGH 600的結合布置在安裝在兩側上的ITO表面電極602之間。CGH 600例如可以從塑料產(chǎn)生。各玻璃板402在該布置中也可以固定在外部處的兩側上。在對象側上進入的光線輻射316的光路由液晶元件300和CGH 600的光學性能決定。通過激活或失活的ITO電極602，液晶元件300的光學性能(折射率)由打開或關閉的電壓源310電改變。結果，射出光線輻射320的光路(即偏轉角322)可以電改變。通過激活或失活ITO電極602，液晶元件300的光學性能的改變類似按照上面已經(jīng)描述的方式來實現(xiàn)。圖7中示意性示出的入光裝置200具有聯(lián)合菲涅耳棱鏡700的液晶元件300。液晶元件300和菲涅耳棱鏡700的聯(lián)合布置在在頂部和底部施加的ITO表面電極602之間。在該布置中，各玻璃板402也可以存在于外部的兩側上，S卩非常頂部或底部。在對象側上進入的光線輻射316的光路由液晶元件300和菲涅耳棱鏡700的光學性能決定。液晶元件300的光學性能(折射率)的電學改變按照類似圖6中的方式實現(xiàn)。產(chǎn)生光束的偏轉322。在電場關閉時，例如光柵的衍射結構有效；當施加合適的電場時，液晶元件的折射率改變至和菲涅耳棱鏡700的塑料相同的值，并且因此消除偏轉效應。液晶的對齊角度取決于施加的電壓的量級。然而，對齊程度也決定折射率改變的程度，折射率的改變因此取決于施加的電壓的量級。在菲涅耳棱鏡700的情況下，折射率的改變影響偏轉角322。因此，偏轉角通過施加的電壓的量級而控制。這開發(fā)實現(xiàn)進一步焦距的可能性。引用的文獻J. JahnsIntegrated optical imagining system”，Appl. Opt. 29(1990) 1998附圖標記100成像系統(tǒng)
102前側104后側106前鏡108光學元件110光學元件112圖像傳感器114光學元件116光學元件118光學元件120光路200入光裝置202光學元件204光路(改變的)300液晶元件302液晶元件的前表面304液晶元件的下表面305具有向列相預取向的液晶分子的區(qū)域306ITO 電極306AITO電極(連接第一電壓源)306BITO電極(連接第二電壓源)307電極間距，光柵間距，光柵周期308電路或電路的導體軌道310第一電壓源312電路或電路的導體軌道314第二電壓源2316進入光線輻射(在對象側上)，318液晶分子的電有序?qū)R的區(qū)域319光柵周期，光柵間距320進入光線輻射
322偏轉角，偏轉324偏轉角，偏轉400透鏡402玻璃板404對齊的液晶600計算機產(chǎn)生的全息圖602ITO表面電極
700菲涅耳棱鏡
權利要求
1.一種用于使對象成像在圖像傳感器(112)上的成像系統(tǒng)(100)，其中光線穿過對象和圖像傳感器(112)之間的光路(120，204)，其中所述成像系統(tǒng)(100)包括下列 a)面向所述對象的前側(102)； b)背對所述對象的后側(104)，當從所述對象觀察時，所述后側布置在所述前側(102)的后面； c)在所述前側(102)處的入光裝置(200)，通過所述入光裝置(200)，來自所述對象的光線能夠進入所述成像系統(tǒng)(100)； d)至少一個第一和一個第二光學元件(114，202)，其以這樣的方式布置在所述后側處，該方式使得它們能夠影響所述光路(120，204)； 其特征在于， e)所述入光裝置(200)具有電控液晶元件(300)，取決于電控狀態(tài)，其以至少一個第一角度(322)和不同于所述第一角度(322)的第二角度(324)偏轉所述光路(120 ；204)； f)其中所述光路(120，204)以所述第一角度(322)撞擊所述后側處的所述第一光學元件(114)，并且以所述第二角度(324)撞擊所述后側(104)處的所述第二光學元件(202)； gl)其中當所述光路(120，204)以所述第一角度(322)撞擊所述成像系統(tǒng)(100)的后側處的所述第一光學元件(114)時，獲得所述成像系統(tǒng)(100)的第一焦距，以及 g2)其中當所述光路以所述第二角度(324)撞擊所述成像系統(tǒng)(100)的后側(104)處的所述第二光學元件(202)時，獲得不同于所述第一焦距的所述成像系統(tǒng)(100)的第二焦距。
2.根據(jù)前述權利要求中所述的成像系統(tǒng)(100)， 其特征在于，通過電驅(qū)動布置(310，314)，具有液晶分子的有序?qū)R的液晶的區(qū)域(318)的周期光柵能夠形成于所述入光裝置(200)的液晶元件(300)中。
3.根據(jù)前述權利要求中所述的成像系統(tǒng)(100)， 其特征在于，通過在所述液晶元件(300)中各自不同的驅(qū)動，所述電驅(qū)動布置(310，314)以這樣的方式嵌入，該方式為使得其能夠形成具有不同光柵周期(307)的液晶分子的有序?qū)R的液晶的區(qū)域(318)的光棚。
4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的成像系統(tǒng)(100)， 其特征在于所述入光裝置(200)具有透鏡(400)和液晶元件(300)。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的成像系統(tǒng)(100)， 其特征在于所述入光裝置(200)具有菲涅耳元件(700)和液晶元件(300)。
6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的成像系統(tǒng)(100)， 其特征在于所述入光裝置(200)具有計算機產(chǎn)生的全息圖(600)和液晶元件(300)。
全文摘要
提出一種用于使對象成像在圖像傳感器(112)上的成像系統(tǒng)(100)，所述成像系統(tǒng)(100)具有面向所述對象的前側(102)和背對對象的后側(104)，當從對象觀察時，所述后側布置在前側(102)的后面。另外，成像系統(tǒng)(100)具有在前側(102)處的入光裝置(200)，通過所述入光裝置(200)，來自對象的光線能夠進入成像系統(tǒng)(100)。在該情況下，光線穿過對象和圖像傳感器(112)之間的光路(120)。同樣存在至少一個第一和一個第二光學元件(114，202)，其以這樣的方式布置在所述后側處，該方式使得它們能夠影響所述光路(120)。入光裝置(200)具有電控液晶元件(300)，取決于電控狀態(tài)，其以至少一個第一角度(322)和不同于所述第一角度(322)的第二角度(324)偏轉所述光路(120；204)。通過在光路(120；204)中的這種電影響的改變，實現(xiàn)可分立切換的焦距改變。
文檔編號G02B15/00GK102822717SQ201180010012
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權日2010年2月17日
發(fā)明者L·王 申請人:施耐德光學制造有限公司