臺灣省國立陽明交通大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一種液晶 (LC) 鏡頭，該鏡頭可顯著提高圖像質(zhì)量，同時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。

顯示所測試的兩個液晶 (LC) 鏡頭結(jié)構(gòu)的插圖。每個鏡頭都具有類似的多層設(shè)計，其中包括圖案化電極、對準(zhǔn)涂層和封裝在玻璃基板之間的液晶層。一個主要區(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)動電壓要求的影響。

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

現(xiàn)在，通過識別和抑制霧霾的來源并結(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誤播種干擾。

通過使用高階彈性常數(shù)液晶材料或通過優(yōu)化電場控制加強(qiáng)對準(zhǔn)來增加基線能量，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態(tài)之外，該團(tuán)隊(duì)還重新設(shè)計了測試鏡頭的內(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相對端的可能性。它可實(shí)現(xiàn)更極端的光功率密度，開啟像薄長焦鏡頭一樣的功能。同時，降低電壓和電流消耗可以集成到更小尺寸的移動設(shè)備中。

譯自displaydaily

文章來源：MicroDisplay

審核編輯：湯梓紅