第 35 卷 第 8 期
2015 年 8 月
Vol. 35, No. 8
August, 2015
光 学 学 报
ACTA OPTICA SINICA
0823001-
用于 2D/3D 可切换显示的柱状液体透镜阵列
赵悟翔 王琼华* 李 磊
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
摘要 提出一 种用于二维 (2D)/三 维(3D)可切换显 示 的可变焦的 柱状液体透 镜 阵列,主要包 含两种不同 折 射率的透
明液体:液体 1 和液体 2,液体 1 和液体 2 被透明的弹性薄膜隔离开,弹性薄膜由微支板阵列来支撑。通过外力驱动
两种 液体在器 件内的流 动来实现 并调节弹性薄膜的形变,弹性 薄膜形变 有平面形 态和可变 柱面形态 两种,实现 该
柱状液体透镜阵列焦距从无穷大到有限正焦距的大范围的变焦。实验制作出适用 于 2D/3D 切换显示器的样品,实
验结果验证了其变焦性能,该样品与匹配的平板显示器能进自由立体 3D 显示,而且弹性薄膜能变为平面形态用于
普通的 2D 显示,实现了 2D/3D 切换显示。
关键词 光学器件; 透镜阵列; 液体透镜; 变焦; 三维显示
中图分类号 O436 文献标识码 A
doi: 10.3788/AOS201535.0823001
Tunable Cylindrical Liquid Lens Array for 2D/3D Switchable Display
Zhao Wuxiang Wang Qionghua Li Lei
School of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610065, China
Abstract A tunable cylindrical liquid lens array for two dimensional (2D)/three dimensional (3D) switchable
display is proposed. It mainly contains two transparent liquids of different refractive index: liquid 1 and liquid
2. Liquid 1 and liquid 2 are divided by a transparent elastic membrane. The elastic membrane is supported by a
micro-clapboard array. Driving these two liquids to flow and the support of micro-clapboard array can change
the shape of the elastic membrane, then, the membrane has two shapes as flat shape and tunable cylindrical
shape. The focal length of tunable cylindrical liquid lens array extensively adaptive from infinity to a certain
positive value is realized. A tunable cylindrical liquid lens array prototype for 2D/3D switchable display is
developed. The experimental result proves the prototype′ s tunable focus length ability. The prototype with a
matched flat display panel realizes autostereoscopic 3D display, moreover, the elastic membrane can change to
flat for regular 2D display. Therefore, 2D/3D switchable display is realized.
Key words optical devices; lens array; liquid Lens; tunable focus length; three-dimensional display
OCIS codes 230.3990; 110.1080; 080.3620
收稿日期: 2015-01-25; 收到修改稿日期: 2015-03-20
基金项 目: 国家自然科学基金(61320106015)、四川省青年科技创新研究团队专项计划项目(2013TD0002)、四川省应用基础
研究计划项目(2015JY0243)
作者简介: 赵悟翔(1983—),男,博士,副教授,主要从事信息显示方面的研究。E-mail:zhaowuxiang@scu.edu.cn
*通信联系人。E-mail:qhwang@scu.edu.cn
1 引 言
可调透镜近来受到了视觉应用、图像处理、光束控制和便携式电子设备领域的青睐
[1-6]
。小型且可变焦的
透镜—可变焦微透镜已有一些研究成果。可变焦微透镜主要包括液晶透镜
[7]
和液体透镜。对于液晶透镜,其
成本非常高,且调制偏振光,需要将光源的非偏振光先转换成线偏振光,该转换过程至少损失 50%的光。
相比与液晶透镜,可调液体透镜是基于自身结构形状的变化,其光程变化的长度可以达到毫米级别,比
液晶透镜 大接近一个数量 级,因此 ,液体透镜具备 更大尺寸的孔径 和更强的聚焦能 力的潜能 。根据 操控机
理,液体透镜常分为四类:电湿润、介电力、流体压力和热效应液体透镜。其中,热效应液体透镜容易受到温
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