相關(guān)的申請(qǐng)

本申請(qǐng)是國(guó)際非臨時(shí)申請(qǐng)，要求優(yōu)先權(quán)為2014年11月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/083,665，和優(yōu)先權(quán)為2015年9月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/216,951，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

本申請(qǐng)的公開內(nèi)容涉及液晶光學(xué)裝置，例如透鏡和光束轉(zhuǎn)向裝置，其具有相鄰的分段或區(qū)域，以及它們的制造方法。

先前技術(shù)

使用向列型液晶單元的光束轉(zhuǎn)向裝置和菲涅爾透鏡，受控制電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)控制，具有分離的單元區(qū)域是已知的技術(shù)。這些裝置由于液晶分子取向的空間變化而具有折射率的空間變化。這會(huì)產(chǎn)生光學(xué)相位延遲的空間變化，可以產(chǎn)生光束轉(zhuǎn)向裝置和菲涅爾透鏡。液晶光束控制裝置是本領(lǐng)域中公知的。

這種裝置通常使用液晶單元上的圖案化的電極，來(lái)創(chuàng)建折射率的空間變化以用于控制光束。為保持低電壓，電極可放置在單元基板的內(nèi)側(cè)或兩側(cè)。為提高光學(xué)性能，由圖案化的電極限定的光束調(diào)整單元的大小或長(zhǎng)寬比可以是小的。為提供具有大光通孔的裝置，多個(gè)光束轉(zhuǎn)向元件被布置在一起，很象一個(gè)菲涅爾透鏡或光束轉(zhuǎn)向裝置。在液晶光束轉(zhuǎn)向裝置中，相鄰的光束轉(zhuǎn)向元件之間的邊界可以占據(jù)該光通孔的一大部分，例如高達(dá)50％，因?yàn)閺倪吔绲囊粋?cè)到另一側(cè)，液晶取向的變化幾乎達(dá)到90度。

不像實(shí)體的(固定的)菲涅爾透鏡或光束轉(zhuǎn)向裝置，其可以具有在不同的部分(在此稱為″微元件″，應(yīng)該理解該部分或微元件并沒(méi)有必要僅限于非常小的尺寸)之間的邊界上的折射率的突變，在用電場(chǎng)控制液晶分子的取向的情況下，就很難實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)引起液晶分子的取向的急劇變化。這將導(dǎo)致光學(xué)裝置的光通孔的一個(gè)相當(dāng)大的部分不能夠用于裝置所期望的光學(xué)操作。這部分可被稱為″回掃″區(qū)域或非線性區(qū)(nlz)。

還存在各種各樣的問(wèn)題，包括角度控制的范圍，光束強(qiáng)度分布的質(zhì)量，制造的成本，工作電壓等等。當(dāng)不能恰當(dāng)?shù)乜刂葡噜徫⒃g的邊界，光學(xué)裝置的有用部分由于控制不當(dāng)?shù)囊壕У倪吔鐓^(qū)域而減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多有關(guān)光束轉(zhuǎn)向液晶裝置的光學(xué)性能的特性。

申請(qǐng)人提出一種液晶光學(xué)裝置，以實(shí)現(xiàn)在微元件之間的邊界處具有突然過(guò)渡的光學(xué)相位延遲的空間變化，其無(wú)法使用傳統(tǒng)的液晶光學(xué)裝置的電氣控制場(chǎng)電極系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)相位延遲分布可以是在多個(gè)微元件的邊界處的近似的鋸齒狀波形。相位延遲分布在光通孔上不必是鋸齒狀波形，然而，理想的結(jié)果是，相位延遲在邊界區(qū)域的空間壓縮或突然變化，類似于一個(gè)鋸齒狀波形。申請(qǐng)人還提出了一個(gè)液晶光學(xué)裝置，提高在微元件之間的邊界的液晶的電場(chǎng)控制。這減少了不正確的轉(zhuǎn)向(重定向)或聚焦光，而且還增加了光學(xué)裝置的有效光通孔。

可以在雙頻液晶上使用具有低頻和高頻電場(chǎng)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)在微元件之間的邊界處的改進(jìn)的相位延遲的過(guò)渡。

可以使用浮置電極，以用于微元件內(nèi)電場(chǎng)的成型，來(lái)實(shí)現(xiàn)在微元件之間的邊界處的改進(jìn)的相位延遲的過(guò)渡。

可以使用一對(duì)液晶層，每個(gè)液晶層具有被光學(xué)惰性區(qū)分隔開的微元件，其對(duì)應(yīng)于光學(xué)惰性區(qū)和另一層的微元件，從而電場(chǎng)作用于微元件的液晶，而不作用于惰性區(qū)域，來(lái)實(shí)現(xiàn)在透鏡和/或轉(zhuǎn)向元件之間的邊界處的改進(jìn)的相位延遲過(guò)渡。

可以使用布置在液晶微元件之間的導(dǎo)電壁來(lái)實(shí)現(xiàn)在透鏡元件之間的邊界處的改進(jìn)的相位延遲過(guò)渡，從而使作用在一個(gè)微元件的液晶上的電場(chǎng)不會(huì)作用于相鄰的微元件的液晶。

可以通過(guò)對(duì)液晶微元件的電極施加具有相位差的電信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在透鏡和/或轉(zhuǎn)向元件之間的邊界處的改進(jìn)的相位延遲過(guò)渡，從而使作用在一個(gè)微元件的液晶上的電場(chǎng)的一部分的方向被引導(dǎo)為液晶層的方向，其結(jié)果是相鄰微元件的電極產(chǎn)生的電場(chǎng)具有很小的相位延遲分布的影響。微元件電極的電壓差也可以用于實(shí)現(xiàn)所需的電場(chǎng)和液晶控制的交互。

申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，在液晶單元的一側(cè)的條狀電極與液晶單元的相反一側(cè)的較寬的中間電極之間的偏置，可以實(shí)現(xiàn)適用于光束轉(zhuǎn)向的電場(chǎng)分布，即鋸齒狀的分布。這種電極幾何形狀的結(jié)果是在條狀電極附近的液晶單元上形成強(qiáng)電場(chǎng)，在中間電極上延伸的液晶單元上形成逐漸減弱的電場(chǎng)。所述偏置使得從條狀電極延伸的電場(chǎng)的電場(chǎng)線基本上垂直地通過(guò)單元環(huán)繞中間電極的相反側(cè)。電場(chǎng)的線相當(dāng)垂直地穿過(guò)液晶，而其電極結(jié)構(gòu)中不設(shè)置弱導(dǎo)電層，或相對(duì)電極之間不設(shè)置很大的距離。

這種電極布置提供了光束轉(zhuǎn)向的液晶分布，其中在液晶的條狀電極的相對(duì)側(cè)不設(shè)置有效的電極，而設(shè)置更寬大的中間電極。為實(shí)現(xiàn)整個(gè)光通孔上形成光束轉(zhuǎn)向，兩層液晶可以被布置為一層具有被間隔開的光束轉(zhuǎn)向液晶元件，其與另一層具有空閑的或非光束轉(zhuǎn)向的液晶元件對(duì)準(zhǔn)。

可以通過(guò)使用額外的中間電極，來(lái)改變轉(zhuǎn)向的方向(以使得光束轉(zhuǎn)向液晶取向分布形成在其他方向上)，或在中間電極的相對(duì)一側(cè)設(shè)置額外的條狀電極。

申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，這種偏置電極結(jié)構(gòu)可以為具有單層結(jié)構(gòu)的光束轉(zhuǎn)向裝置提供一個(gè)良好的有效光通孔，其使用時(shí)間復(fù)用控制電極。因此，當(dāng)奇數(shù)元件的電極被通電，即偶數(shù)元件的電極可以被斷開，即電浮置；而當(dāng)偶數(shù)元件的電極被通電，即奇數(shù)元件的電極可以被斷開，即電浮置。

申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電場(chǎng)在液晶單元的一個(gè)基板附近和另一個(gè)基板附近不同時(shí)，裝置的光學(xué)性能可取決于光傳播通過(guò)裝置的方向，例如從頂部到底部相對(duì)于從底部到頂部。由于通過(guò)裝置的光傳播方向不同而帶來(lái)的差異對(duì)于裝置的某些幾何形狀或設(shè)計(jì)是非常顯著的。

申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，不同的方向(例如，正交)圖案化電極陣列可以由公共基板上的一個(gè)薄絕緣層分隔設(shè)置，并使用單層液晶(由層控制的偏振方向)以提供雙向光束控制。這種裝置可以在各方向上獨(dú)立地提供光束控制。

圖示簡(jiǎn)單說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)參照所附的附圖詳細(xì)描述實(shí)施例，以更好的理解本發(fā)明的實(shí)施方式，其中：

圖1是具有兩個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向微元件的現(xiàn)有技術(shù)的液晶光束轉(zhuǎn)向裝置的一部分的示意性截面圖，其中，所述電場(chǎng)的控制是由大量的電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，以提供一個(gè)空間可變電場(chǎng)；

圖2是具有兩個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向微元件的現(xiàn)有技術(shù)的液晶光束轉(zhuǎn)向裝置的一部分的示意性截面圖，其中，所述電場(chǎng)的控制是由每個(gè)區(qū)域的兩個(gè)電極和一個(gè)高電阻材料層來(lái)幫助延展在每個(gè)區(qū)域中的電場(chǎng)；

圖3是具有兩個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的雙頻液晶(dflc)光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性截面圖，其中，所述電場(chǎng)的控制是由每個(gè)區(qū)域的兩個(gè)電極和一個(gè)高電阻材料層來(lái)實(shí)現(xiàn)，以控制在每個(gè)區(qū)中的電場(chǎng)的延展，其中向電極輸入高頻電信號(hào)，以使液晶的本地局部取向垂直于較低頻率電場(chǎng)下的液晶的非本地局部取向；

圖4是模擬液晶取向引起的相位延遲與圖2和圖3中的實(shí)施方式中的電極間距離的函數(shù)關(guān)系的曲線圖，示出了兩種情況下的非線性區(qū)域(nlz)；

圖5是類似于圖3的示意性截面圖，其中，每個(gè)區(qū)域具有兩個(gè)頻率f1的電極條帶；

圖6是圖5的裝置的示意圖，是具有連接到驅(qū)動(dòng)電路的五個(gè)區(qū)域的平面圖；

圖7a是lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制是通過(guò)每個(gè)區(qū)域的兩個(gè)控制電極和在過(guò)渡區(qū)設(shè)置的導(dǎo)電壁來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

圖7b是如圖7a所示的lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制被通過(guò)使用弱導(dǎo)電材料層來(lái)增強(qiáng)，以用于延展每個(gè)區(qū)域中的電場(chǎng)；

圖7c是示出如圖7b所示的另一個(gè)lc光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其具有一個(gè)電浮置電極。

圖8a是lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制是通過(guò)每個(gè)區(qū)域的一個(gè)控制電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中采用寬的光學(xué)透明墻延伸到每個(gè)其他元件區(qū)域；

圖8b是如圖8a所示的lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制被通過(guò)使用弱導(dǎo)電材料層來(lái)增強(qiáng)，以用于延展每個(gè)區(qū)域中的電場(chǎng)；

圖8c是示出如圖8b所示的另一個(gè)lc光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其具有一個(gè)電浮置電極。

圖9a是雙lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制是通過(guò)每個(gè)區(qū)域的一個(gè)控制電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中采用交錯(cuò)的、寬的光學(xué)透明墻延伸到每個(gè)其他元件區(qū)域；

圖9b是如圖9a所示的lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越相鄰區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，所述電場(chǎng)的控制被通過(guò)使用弱導(dǎo)電材料層來(lái)增強(qiáng)，以用于延展每個(gè)區(qū)域中的電場(chǎng)；

圖9c是示出如圖9b所示的另一個(gè)lc光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其具有一個(gè)電浮置電極；

圖10a是lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越單個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，該裝置具有被在非轉(zhuǎn)向狀態(tài)下相同頻率、相位和振幅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量所驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)工作電極；

圖10b是如圖10a的lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越單個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，兩個(gè)工作電極被具有相同頻率和相位、但具有相反振幅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量所驅(qū)動(dòng)；

圖10c是如圖10a的lc光束轉(zhuǎn)向裝置中跨越單個(gè)區(qū)域或光束轉(zhuǎn)向元件的示意性橫截面圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，兩個(gè)工作電極被具有相同頻率和相位、但具有不同的相反振幅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量所驅(qū)動(dòng)；

圖11是光束轉(zhuǎn)向光學(xué)裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其具有液晶單元內(nèi)的帶有4個(gè)光束成形單元的圖案化電極，其中，條狀電極在一個(gè)基板上，平面電極在單元的相對(duì)基板上；

圖12是光束轉(zhuǎn)向光學(xué)裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其具有液晶單元內(nèi)的4個(gè)光束成形單元，其中，條狀電極在單元的一個(gè)基板上，以形成電極間的一個(gè)平面和邊緣電場(chǎng)；

圖13a是如圖12中的單元的一個(gè)元件的變型放大圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，條狀電極的間隙和單元厚度間隙的長(zhǎng)寬比是大的；

圖13b是如圖12中的單元的一個(gè)元件的變型放大圖，其中，根據(jù)提出的解決方案，條狀電極的間隙和單元厚度間隙的長(zhǎng)寬比是小的；

圖13c是根據(jù)提出的解決方案的實(shí)施例的圖12的單元的一個(gè)元件的放大視圖；

圖14是如圖13c的元件的示意性平面圖，根據(jù)提出的解決方案，其中液晶取向平行于條狀電極；

圖15a是具有兩個(gè)液晶單元的液晶光束轉(zhuǎn)向裝置的橫截面示意圖，根據(jù)提出的解決方案，其中被供電的條狀電極在一個(gè)基板上，而偏置的中間電極被接地，上部單元的奇數(shù)元件具有中間電極，而偶數(shù)單元不具有中間電極；下部單元的偶數(shù)元件具有中間電極，而奇數(shù)單元不具有中間電極；

圖15b示出了如圖15a的變型，根據(jù)提出的解決方案，其中的偏置是這樣的，中間電極向外延伸出去，條狀電極向內(nèi)偏置；

圖16是根據(jù)提出的解決方案，如圖15a的電場(chǎng)線和從模擬導(dǎo)出的液晶再取向的示意圖；

圖17是根據(jù)提出的解決方案，光學(xué)相位延遲與橫跨圖15a中的裝置的位置的函數(shù)關(guān)系的模擬結(jié)果的示意圖；

圖18a是單個(gè)液晶單元光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性橫截面圖，根據(jù)提出的解決方案，其可在時(shí)間多路復(fù)用的方式下操作，以提供裝置中的每個(gè)元件中的光束轉(zhuǎn)向光學(xué)相位延遲分布(即奇數(shù)和偶數(shù))，圖示為奇數(shù)元件的工作狀態(tài)；

圖18b是如圖18a的相同的圖示，根據(jù)提出的解決方案，示出了偶數(shù)元件的工作狀態(tài)；

圖19是根據(jù)提出的解決方案的實(shí)施例，示出了圖18a和18b的結(jié)構(gòu)設(shè)置的模擬結(jié)果；

圖20是根據(jù)提出的解決方案的實(shí)施例，條狀電極陣列的示意性平面圖，其具有條狀電極之間的空間可變的間隙或間距；和

圖21示出了光軸取向的示意性橫截面圖：

在頂部，常規(guī)折射菲涅爾透鏡的橫截面；

在中間，光學(xué)裝置的幾何形狀的橫截面，光學(xué)上對(duì)應(yīng)于常規(guī)折射菲涅爾透鏡，包括四個(gè)層疊的lc層，以降低穿過(guò)整個(gè)裝置的入射光的靈敏度或像差，其中該入射光不平行于整個(gè)裝置的所述光軸；和

在底部，示出了液晶透鏡的平面圖的示意圖，根據(jù)提出的解決方案，其中在中間具有圓形的幾何形狀，其包括一個(gè)中央的圓形微元件和四個(gè)同心帶狀微元件；和

圖22根據(jù)提出的解決方案，是如圖21中所示的裝置的平面示意圖，

其中，各個(gè)圖中類似的特征使用類似的標(biāo)號(hào)。而所描述的層的次序是有意義的，″頂部″和″底部″在本說(shuō)明書中的限定，僅僅是用于參考本申請(qǐng)的附圖中的方向，并不意味著任何絕對(duì)的空間方向。

實(shí)施方式

跨平面場(chǎng)控制

圖1示出了光束轉(zhuǎn)向液晶裝置10，其具有兩個(gè)區(qū)域或區(qū)段12a和12b。液晶材料被設(shè)置在基板之間，以形成光通孔，被封閉在它們的邊緣內(nèi)(未示出)。該電場(chǎng)是由窄電極14a提供(例如布置成條狀，如圖6)，它們各具有所需的電壓供給，并設(shè)置平面電極15的對(duì)面。在本實(shí)施例中，電極被設(shè)置在單元內(nèi)的基板上。這樣可以減少所需的電壓，同時(shí)能夠在單元的外側(cè)安排電極，例如在比較薄的基板的相對(duì)側(cè)上。

本領(lǐng)域中已知，透射液晶裝置的電極可以是透明的，例如氧化銦錫(ito)材料制成的涂層。所示的近似電壓(位于圖的頂部)在從區(qū)域12a的一側(cè)從零或一個(gè)最小值開始增大，并在區(qū)域12b的區(qū)域邊界處的另一側(cè)上再次開始增大。驅(qū)動(dòng)頻率可以是對(duì)所有的電極14a都相同的，且液晶分子4自動(dòng)定位為平行于電場(chǎng)3。盡管液晶單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常是一個(gè)交流信號(hào)，在某些情況下，應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以使用低電壓dc信號(hào)。

單元壁(未示出)上的取向?qū)颖３只鶓B(tài)向列液晶分子在一個(gè)方向上取向，如圖所示。這樣的取向?qū)?如摩擦聚酰亞胺)在本領(lǐng)域中是公知的。

區(qū)域12的寬度是′w′，區(qū)域的光束轉(zhuǎn)向角θ是隨著區(qū)域12的相對(duì)極端的液晶材料的折射率的變化值δn和單元的厚度而增加，但是它隨著寬度′w′的增加而減小，即因此，需要減小寬度w。

電場(chǎng)線從電壓差的區(qū)域延伸，并且所述電場(chǎng)的強(qiáng)度隨著與這些區(qū)域之間的距離降低。電場(chǎng)線(對(duì)應(yīng)于上述的變化段)在圖1中示意性地示出為虛線，而不同的線寬度對(duì)應(yīng)于不同電場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)施加到電極段14a上的電壓是相等的，而平面電極15是在一個(gè)共同的電壓或接地電壓，則在單元中的電場(chǎng)基本上是均勻的(沒(méi)有電壓變化)，而電場(chǎng)線基本上是垂直于單元壁基板(未示出)。電場(chǎng)強(qiáng)度正比于由電極14a和15之間的距離，或單元間隙大小劃分的電壓。

當(dāng)電壓利用小的電極段14a而變化時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度將橫跨光通孔而空間變化(例如如圖示意性的示出)。電場(chǎng)是在空間上變化的，但是平行線在整個(gè)光通孔都垂直于基板對(duì)，這對(duì)于液晶的控制是理想的。

如果某些電極段14a未連接到一個(gè)電位，這些電極段14a對(duì)面的電場(chǎng)線會(huì)被彎曲，強(qiáng)度會(huì)隨著與其他接通的電極段14a的距離增加而降低。這樣彎曲的電場(chǎng)線也被稱為邊緣電場(chǎng)。

區(qū)域12b的零電壓或最小電壓電極段14a具有由區(qū)域12a的相鄰最大電壓電極段14a產(chǎn)生的邊緣電場(chǎng)，其通過(guò)在區(qū)域邊界處產(chǎn)生兩個(gè)電極14a之間的一些電場(chǎng)線來(lái)形成(還具有在單元內(nèi)由位于區(qū)域12b的零電壓或最小電壓電極段14a的相對(duì)面的區(qū)域12a的最大電壓電極段14a產(chǎn)生的電場(chǎng))。這在圖1的中心部分中示意性地示出了在區(qū)域12a和12b之間的電極段之間的弧形虛線。因此，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在區(qū)域12b內(nèi)所期望的零或最小電場(chǎng)。此外，區(qū)域12b的零或最小電壓電極段14a的相對(duì)面的單元內(nèi)的電場(chǎng)線不是平行的，從而導(dǎo)致區(qū)域12a和12b之間的液晶分子的不希望的指向。

當(dāng)電場(chǎng)從vmax控制的區(qū)域變化到零或vmin控制的區(qū)域時(shí)，在區(qū)域12a和12b之間的過(guò)渡區(qū)域中，從而產(chǎn)生了一個(gè)非線性取向區(qū)(nlz)。單獨(dú)使用這種電極來(lái)實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)的突然改變是不可能的。該非線性取向區(qū)也可以被稱為一個(gè)復(fù)位區(qū)或″回掃區(qū)″。

其結(jié)果是，當(dāng)橫跨裝置的光通孔上設(shè)置許多區(qū)域12，該裝置的有效工作部分(線性變化)被減少到(w-nlz)/w部分。該nlz偏轉(zhuǎn)光束到不希望的方向上(相對(duì)于線性變化部分將光重新定向到期望的方向上)，因此這是不理想的。

在圖2中，電極段14a系列被通過(guò)使用弱導(dǎo)電性(或高電阻)層16和一對(duì)邊界電極14b與14c來(lái)簡(jiǎn)化。弱導(dǎo)電層有助于逐漸擴(kuò)展在光通孔上的每個(gè)區(qū)域12a和12b的電壓，而不需要單獨(dú)控制一系列的電極14a，如在圖2中的虛線示意性的示出?？梢酝ㄟ^(guò)施加到電極14c上的電壓的頻率來(lái)控制電壓的擴(kuò)展，以控制電壓的分布，然而該頻率還會(huì)引起液晶分子平行于電場(chǎng)的排列(當(dāng)lc的介電各向異性是正的)。電極14b可以接地或者根據(jù)需要連接到較低的電壓水平。在圖2的設(shè)置中，每個(gè)區(qū)域的電極的數(shù)目被從圖1中的許多個(gè)減少到只有兩個(gè)。有可能包括一個(gè)或一個(gè)小數(shù)量的附加電極，以幫助形成在光通孔的電壓分布，特別是在邊緣附近。

使用這種具有弱導(dǎo)電層的環(huán)形電極布置而產(chǎn)生的電場(chǎng)，具有基本上互相平行并垂直于裝置的光通孔上的基板的電場(chǎng)線，且因此適合于控制液晶。表述″環(huán)形電極″是指，電極結(jié)構(gòu)使用缺少的電極以在所得電場(chǎng)中創(chuàng)建空間變化，無(wú)論所述環(huán)形的孔是兩個(gè)獨(dú)立的電極之間的間隙，超出電極而延伸出的間隙，或者是一個(gè)單一的電極的孔。

應(yīng)該理解的是，這里的nlz(圖2)基本上如圖1中一樣，仍然是一個(gè)問(wèn)題，其中控制電極復(fù)雜性已經(jīng)降低，即每個(gè)區(qū)域12中更少的電極14需要被驅(qū)動(dòng)。

在圖3中，電極14d被提供并且連接到高頻電壓(圖示為f2)，作用于液晶以產(chǎn)生垂直于電場(chǎng)的取向。本領(lǐng)域中已知的，該液晶是一個(gè)雙頻液晶(dflc)。而電極14c連接到較低的頻率(圖示為f1)，電極布置使得液晶分子的取向平行于電場(chǎng)，電極14c將單元內(nèi)的液晶定向?yàn)閹缀醮怪庇谌∠驅(qū)?，而施加到電極14d的較高頻率有助于迫使單元內(nèi)的液晶分子垂直于電場(chǎng)，從而形成平行于取向?qū)拥姆较颉Ｒ驗(yàn)槭┘拥诫姌O14d的電壓的頻率是高的，相對(duì)于施加到電極14c上的較低的頻率，弱導(dǎo)電層無(wú)助于延展高頻電場(chǎng)。也可以考慮相反的情況，如果lc的基態(tài)取向是不同的，例如，垂直于取向?qū)印?/p>

如圖3中示出的電場(chǎng)線，f1是實(shí)線，f2是虛線。兩個(gè)場(chǎng)重疊，并且從液晶材料仍感覺(jué)到它們的影響。電極14c產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)較大的擴(kuò)展電場(chǎng)，試圖使液晶分子取向?yàn)槠叫杏趂1的電場(chǎng)，而電極14d產(chǎn)生相對(duì)局部的電場(chǎng)，試圖使液晶分子取向?yàn)榇怪庇趂2的電場(chǎng)。電極14c和14d上的電場(chǎng)如圖重疊，然而電極14c、14d和電極15之間的液晶分子如圖示出，被定向?yàn)閺拇笾缕叫械娜∠虻酱笾麓怪钡娜∠虻目臻g壓縮過(guò)渡。

根據(jù)層16的性質(zhì)和lc單元的幾何形狀，f1的合適的頻率的一個(gè)例子可以是在1到15khz的范圍內(nèi)。根據(jù)dflc材料的性能和操作的溫度，f2的合適的頻率的一個(gè)例子是通常高于30khz，例如50khz。

有效的效果是具有重疊的不同頻率的電場(chǎng)，而其在液晶分子上的作用是快速改變(在時(shí)間和空間上)邊界處的液晶取向，從而如圖所示縮小nlz區(qū)域。在圖4的模擬中，使用的參數(shù)是：使用mlc-2048液晶(merck的一種dflc材料)的液晶層為60μm厚，周期為150μm的重復(fù)光束轉(zhuǎn)向單元，寬度10μm的電極，間隙為10μm的電極14d和14c，頻率在5-10khz之間的10v電壓f1，頻率在100khz的5.5v電壓f2?？v軸是光穿過(guò)液晶單元的相位延遲(微米級(jí))。

該高頻場(chǎng)的作用是使液晶定向?yàn)榇怪庇陔妶?chǎng)的方向?？刂齐姌O14d和電極14c的組合效果是，在圖3的情況下，較低頻率電場(chǎng)使液晶的凈取向比圖1和2的其他情況下更在峰值，其中，控制電極14d被模擬為被連接到0v。然而，在nlz區(qū)域的相位延遲分布的形狀的極大改善，也大為降低。還可以看到，圖3中的最小的相位延遲也被減小了，從而提供了在圖3中的相位延遲的變化，幾乎是與對(duì)應(yīng)的使用相同的驅(qū)動(dòng)電壓f1的圖1和2的實(shí)施方案中的模擬結(jié)果一樣大。對(duì)于圖3的情況下的相位延遲分布的形狀更具有線性傾斜(更接近理想的鋸齒狀波形)，具有較少的正弦形狀。

應(yīng)當(dāng)理解，圖3的實(shí)施例所取得的nlz區(qū)域的縮小，可以通過(guò)使用圖1的多個(gè)分段電極系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中區(qū)域12b的第一電極14a將被高頻電壓驅(qū)動(dòng)，從而使液晶垂直于電場(chǎng)定向。

在圖5的實(shí)施方案中，(非圓形)環(huán)形(線性成對(duì)的)的區(qū)域12a和12b的電極包括連接到頻率f1的最小和最大的驅(qū)動(dòng)電壓的電極14b和14c。然后將位于邊界區(qū)域12a和12b之間、電極14c和14b之間的電極14d連接到頻率f2的驅(qū)動(dòng)電壓。這提供了對(duì)所得的(總)電介質(zhì)轉(zhuǎn)矩的空間分布的更好的控制，并且因此更好地控制液晶取向。如將要理解的是，如果一個(gè)光束轉(zhuǎn)向裝置用于在兩個(gè)方向上可變地使光轉(zhuǎn)向，且轉(zhuǎn)向是相反的方向(如前所述)，理想的是用最大電壓驅(qū)動(dòng)14b和用用最小電壓驅(qū)動(dòng)14c。應(yīng)當(dāng)理解，雖然提供了單獨(dú)的電極14c和14d被連接到低和高頻率，所期望的相位延遲空間分布仍然可以使用具有兩個(gè)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)單電極而實(shí)現(xiàn)。

液晶裝置10在圖1至5中示意性的示出，包括在一個(gè)方向上取向的單層液晶。如本領(lǐng)域中已知的，這種裝置作用于光的單一線性偏振方向，而通過(guò)裝置10的非偏振光作為兩個(gè)線性偏振態(tài)由裝置進(jìn)行處理。在液晶材料中的折射系數(shù)的空間調(diào)制是相對(duì)于光的一個(gè)偏振方向的，而另一個(gè)偏振方向不具有折射率的空間調(diào)制。為使該裝置10作用于非偏振光，一個(gè)第二單元通常設(shè)有正交于圖1至5中所示的第一單元的lc分子的取向的lc分子，作用于其他偏振方向。以類似于第一單元的方式為額外的單元添加電極14和15。

如國(guó)際專利申請(qǐng)公開wo2009/146530，公布于2009年12月10日的設(shè)置在一起的四個(gè)單元，具有兩個(gè)單元的取向?qū)樱饔迷谙嗤钠穹较虻南喾吹姆较蛏?。?dāng)不平行于裝置10的光軸的光穿過(guò)元件時(shí)，這樣的布置減小了裝置10的敏感度或像差。

圖6示出了光束轉(zhuǎn)向裝置的示意性平面圖，顯示了區(qū)域12a，12b，12c，12d和12e一起創(chuàng)建了光通孔18。根據(jù)圖5配置的電極14b，14c和14d布置是示意性地示出了連接到電極的適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路20。

根據(jù)液晶單元的典型尺寸，即約120微米的基板之間的單元間隙，以及約0.2的δn，這將需要在裝置中設(shè)置一個(gè)區(qū)域?qū)挾?，如圖6所示出的約100微米，以提供約±13度的光束控制范圍。如果該裝置的光通孔18是3毫米寬，那么將設(shè)有30個(gè)區(qū)域12來(lái)代替示意性地示出在圖6中的五個(gè)。

對(duì)于這樣的裝置的驅(qū)動(dòng)電路可使用專用電路，fpga裝置，dsp裝置來(lái)完成，并可以包括用于控制的一個(gè)編程處理器。如示意圖所示，驅(qū)動(dòng)電路20具有驅(qū)動(dòng)器22，運(yùn)行頻率f1以控制左電極14b，驅(qū)動(dòng)器24，運(yùn)行頻率f1以控制右電極14c，和驅(qū)動(dòng)器26，運(yùn)行頻率f2以控制電極14c。在圖6中未示出的是，驅(qū)動(dòng)電路20也連接到相應(yīng)的平面電極15。這樣的驅(qū)動(dòng)器22，24，26可以是以簡(jiǎn)單地開或關(guān)控制的，或者它們可以是可變可調(diào)節(jié)的，以控制可變可控的光參數(shù)，即光束轉(zhuǎn)向角。該驅(qū)動(dòng)器22，24也可以是頻率調(diào)節(jié)和/或電壓調(diào)節(jié)的。該驅(qū)動(dòng)器26可以具有固定的電壓和頻率，盡管在它的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參數(shù)控制也是可能的。控制器28被提供為在圖6的實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路20的一部分，以提供響應(yīng)于外部控制信號(hào)輸入端的驅(qū)動(dòng)器22，24，26的設(shè)置。這樣的控制器28可以分別從驅(qū)動(dòng)器22，24，26中提供，例如在軟件中?？刂破?8典型地存儲(chǔ)有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以允許控制信號(hào)被轉(zhuǎn)換成特定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)值?？刂菩盘?hào)之間的相位延遲控制可以如圖10a，10b和10c所描述的參考實(shí)施。

雖然圖6示出了由右至左傳播的光(或反之亦然，在同一平面上)的光束轉(zhuǎn)向裝置，應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)層疊額外單元具有正交排列的電極，光束轉(zhuǎn)向裝置可以在兩個(gè)方向引導(dǎo)光，即左-右和上-下。

根據(jù)提出的解決方案的另一實(shí)施方案，圖7a示出相鄰區(qū)域12或lc光束轉(zhuǎn)向裝置10的光束轉(zhuǎn)向元件12，其中，所述電場(chǎng)的控制是通過(guò)每個(gè)區(qū)域12的兩個(gè)控制電極14c和14b采用提供在過(guò)渡區(qū)的導(dǎo)電壁17以降低每個(gè)區(qū)域12貫通到下一個(gè)區(qū)的從而形成nlz的邊緣場(chǎng)。導(dǎo)電壁17可短接到平面電極15。為了在給定的方向轉(zhuǎn)向，電極14c可以在電極14b和15和導(dǎo)電壁17被連接到相同的電壓(或接地)時(shí)被驅(qū)動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣可以減少nlz并增加在每個(gè)區(qū)域12中潛在的線性(棱柱狀)和提高光束轉(zhuǎn)向(或在圓形的幾何形狀提高菲涅爾透鏡的操作效率)。

為清楚起見(jiàn)，連接電極14b與導(dǎo)電壁17到相同的電壓可以選擇性地在外部驅(qū)動(dòng)電路20實(shí)現(xiàn)。一種隔離層(未示出)可以用在電極14c/14b與導(dǎo)電壁17之間。例如，通過(guò)電極14c，15和導(dǎo)電壁17連接到相同的電壓(或接地)，而電極14b被驅(qū)動(dòng)，入射光可以在相反的方向上轉(zhuǎn)向。

圖7b示出所提出的方案的另一實(shí)施例，其使用在圖7a所示的光學(xué)元件的幾何形狀中的弱導(dǎo)電性或高電阻層(wcl)16?？梢酝ㄟ^(guò)控制提供給電極14b和14c的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的鋸齒分布。使用浮置電極13，根據(jù)提出的解決方案的又一個(gè)實(shí)施方案，在圖7c中示出，可以提高電場(chǎng)分布，以獲得更多的線性棱柱狀調(diào)制分布。使用浮置電極可與其他實(shí)施方案結(jié)合使用，例如，與圖2至6所示的實(shí)施例結(jié)合。

根據(jù)提出的解決方案的另一實(shí)施例，圖8a示出相鄰區(qū)域12或lc光束轉(zhuǎn)向裝置10的光束轉(zhuǎn)向元件12，其具有兩個(gè)層疊的lc層(這些層不需要是緊鄰，或在全部區(qū)域?qū)挾葍?nèi)交錯(cuò))，其中，該電場(chǎng)是通過(guò)每個(gè)區(qū)域12內(nèi)的一個(gè)控制電極(可替換的14e/14f)來(lái)控制，其中采用寬光學(xué)透明壁19，其在每個(gè)lc層的間隔的未驅(qū)動(dòng)元件區(qū)域12內(nèi)延伸，而lc層之間是形成交錯(cuò)的圖案。

透明壁19可以允許電場(chǎng)穿透其，在驅(qū)動(dòng)的電極14e或14f作用下，提供驅(qū)動(dòng)和未驅(qū)動(dòng)的光學(xué)裝置元件12之間的平滑電場(chǎng)過(guò)渡。為了在給定的方向轉(zhuǎn)向，電極14f可以在電極14e和15都連接到相同的電壓(或接地)時(shí)被驅(qū)動(dòng)。為了頂部和底部的單元都具有相同的效果，電場(chǎng)的幾何形狀和排列方向可以是如圖8a中相同的。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)圖8a的布置在每個(gè)區(qū)域12(由于在該區(qū)域沒(méi)有l(wèi)c)中在被驅(qū)動(dòng)電極14f的作用下，基本上消除了液晶的邊緣場(chǎng)引起的不期望的重新取向，從而改善相位延遲操作。通過(guò)電極14f，15連接到相同的電壓(或接地)，而電極14e被驅(qū)動(dòng)，入射光可以在相反的方向上轉(zhuǎn)向。每個(gè)lc層與一半的被驅(qū)動(dòng)的光學(xué)裝置元件12操作，而在一個(gè)lc層的每個(gè)未驅(qū)動(dòng)光學(xué)裝置元件12上的入射光由相應(yīng)的其他lc層的被驅(qū)動(dòng)的光學(xué)裝置元件12來(lái)轉(zhuǎn)向。

圖8b示出了如圖8a所示的采用wcl16的光學(xué)裝置的幾何形狀的另一實(shí)施例。一種改進(jìn)的鋸齒狀分布可以通過(guò)控制施加到電極14e和14f上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)提出的解決方案的進(jìn)一步的實(shí)施方案，在每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的元件區(qū)域12中使用浮置電極13，在圖8c中示出，以改善電場(chǎng)分布，以在每個(gè)區(qū)域12中獲得更多的線性棱柱狀調(diào)制分布。

根據(jù)提出的解決方案的另一實(shí)施例，圖9a示出了相鄰區(qū)域12或采用交錯(cuò)的寬光學(xué)透明壁19的雙lc層光束轉(zhuǎn)向裝置10的光束轉(zhuǎn)向元件12，其中壁19延展到每個(gè)lc層的另一個(gè)未驅(qū)動(dòng)的區(qū)域12中，其中，該電場(chǎng)的控制是通過(guò)每個(gè)區(qū)域12的一個(gè)控制電極(交替的14e/14f)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖8a，8b和8c的實(shí)施例中，存在由前l(fā)c層使光轉(zhuǎn)向，然后再由后lc層進(jìn)行轉(zhuǎn)向的可能性，從而表示一種影響nlz的不同方式。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這可以減少在每個(gè)區(qū)域12的光輸出。為了降低由于這個(gè)再轉(zhuǎn)向的損失，和提高相位延遲操作，光學(xué)元件的層狀幾何中的中央基板11b被省略。在晶片級(jí)制造中，電極層15(和相關(guān)聯(lián)的取向?qū)?沉積在每個(gè)透明壁19上。翻轉(zhuǎn)芯片制造技術(shù)可被用于將交錯(cuò)電極條帶配合到圖示的電極層15上。lc材料可以被施加到被驅(qū)動(dòng)的光學(xué)裝置的元件區(qū)域12中，例如，通過(guò)真空，注射或毛細(xì)作用。

根據(jù)所提出的方案的另一實(shí)施例，圖9b示出了如圖9a所示的光學(xué)裝置的幾何形狀中采用wcl16?？梢酝ㄟ^(guò)控制提供給電極14e和14f的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的鋸齒分布。在每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的元件區(qū)域12中使用浮置電極13，根據(jù)提出的解決方案的進(jìn)一步的實(shí)施方案，在圖9c中示出，以改善電場(chǎng)分布，以在每個(gè)區(qū)域12中獲得更多的線性棱柱狀調(diào)制分布。

根據(jù)提出的解決方案的另一實(shí)施例，圖10a示出了單個(gè)區(qū)域或液晶光束轉(zhuǎn)向裝置10的光束轉(zhuǎn)向元件12，其具有兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)的電極14e和14f，每一個(gè)電極相應(yīng)地由一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其中每一個(gè)都具有振幅、頻率和相位。所產(chǎn)生的橫跨區(qū)域元件12的電勢(shì)分布是如圖中所示的虛線的弧面，其中采用與電極15(相同的相位和相同的頻率)的5v驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制電極14e和14f。這個(gè)狀態(tài)下的元件區(qū)域12不提供光束控制。作為參考，根據(jù)本實(shí)施例的方案，未連接的電極14c被示出，以確認(rèn)來(lái)調(diào)整電勢(shì)分布，可以在不脫離所提出的方案的情況下，用于其他光學(xué)裝置的幾何形狀。

圖10b示出圖10a中的兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)的電極14e和14f，其上采用對(duì)應(yīng)的相同的頻率和振幅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量，但具有相反的相位?？梢酝ㄟ^(guò)5v驅(qū)動(dòng)電極14e、-5v驅(qū)動(dòng)電極14f來(lái)實(shí)現(xiàn)光束轉(zhuǎn)向，其中所述電場(chǎng)的電勢(shì)分布導(dǎo)致lc分子的取向在區(qū)域元件12中具有拐點(diǎn)。圖10c示出圖10a中的兩個(gè)被驅(qū)動(dòng)的電極14e和14f，其上采用對(duì)應(yīng)的不同的頻率、振幅和相位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分量。當(dāng)頻率是相同的，但具有一個(gè)相位差，例如180度，那么在電極之間具有大幅的電場(chǎng)分量和由此產(chǎn)生的沿液晶層的延伸。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率是不同的時(shí)，電極14e和14f之間的電壓是具有跳動(dòng)頻率的的交替電壓，該電壓產(chǎn)生一個(gè)沿液晶層的擴(kuò)展的電場(chǎng)。通過(guò)5v驅(qū)動(dòng)電極14f、-2v驅(qū)動(dòng)電極14e來(lái)調(diào)整光束轉(zhuǎn)向，其中所述電場(chǎng)的電勢(shì)分布影響lc分子的取向，以使中心拐點(diǎn)從中間移動(dòng)到區(qū)域元件12的一側(cè)。

平面內(nèi)電場(chǎng)控制

光束控制裝置是控制光束以實(shí)現(xiàn)：或者光束發(fā)散，或會(huì)聚，或光束的方向調(diào)整，即對(duì)光束實(shí)現(xiàn)控制的光學(xué)裝置。

在液晶裝置的情況下，電場(chǎng)通常用于控制液晶材料的取向。取向的變化影響折射率，并且可以創(chuàng)建所謂的梯度折射率(grin)透鏡。為實(shí)現(xiàn)光束控制，可以不需要一個(gè)聚焦透鏡。

當(dāng)該裝置的光通孔是大的，用液晶grin裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)大角度的光束控制是困難的，因?yàn)樵诠馔椎恼凵渎首兓鄬?duì)小。通過(guò)使用光通孔上的多個(gè)光束控制元件，用具有較小的長(zhǎng)寬比的小光學(xué)元件可以提供更大的光束轉(zhuǎn)向能力。

可以對(duì)液晶光學(xué)裝置的光通孔上的電場(chǎng)進(jìn)行空間調(diào)制，以在空間上調(diào)制液晶取向。對(duì)于透鏡，期望光通孔上具有平滑變化的取向控制，而無(wú)需使用多個(gè)透鏡元件以形成透鏡。在光束控制裝置的情況下，使用多個(gè)元件可以是所期望的，如上所述，并且每個(gè)元件的小的光通孔面積上的電場(chǎng)分布以及其與液晶的互相作用，這與大光通孔的裝置是不同的。

在一些光束控制裝置中，利用設(shè)置在液晶層的相對(duì)側(cè)的電極來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電場(chǎng)，并且在其他情況下，利用設(shè)置在包含液晶層的一個(gè)基板(11a/11b)上的電極來(lái)形成電場(chǎng)。

使用摩擦取向?qū)觼?lái)實(shí)現(xiàn)取向的向列液晶只可以影響非偏振入射光的一個(gè)偏振方向。為調(diào)制非偏振光，通常使用兩個(gè)正交的液晶取向?qū)印５谝粚邮构獗环至殉蓛蓚€(gè)正交偏振，只有一個(gè)偏振方向根據(jù)液晶空間調(diào)制方式被調(diào)制，而另一偏振方向基本上未被調(diào)制。第二層被布置成對(duì)由所述第一層未調(diào)制的偏振方向進(jìn)行所需互補(bǔ)調(diào)制，并允許被所述第一層的調(diào)制的偏振方向很少被調(diào)制地穿過(guò)。

為實(shí)現(xiàn)光束轉(zhuǎn)向的目的，有可能使用一個(gè)第一液晶層可控制地引導(dǎo)一個(gè)偏振方向的光在一個(gè)方向轉(zhuǎn)向，而一個(gè)第二液晶層被用于可控地操縱其他偏振方向的光在正交方向上轉(zhuǎn)向。

這可以參照?qǐng)D11以更好地理解，其示意性地示出了具有單個(gè)液晶層120的裝置，其具有互連的、在一個(gè)基板上的平行條狀電極114，其被一個(gè)電極間隙g所分隔，且在另一個(gè)相對(duì)的基板111上設(shè)置有透明平面電極115，以實(shí)現(xiàn)橫跨厚度l的液晶層的控制電場(chǎng)(該厚度有時(shí)被稱為單元間隙)。條狀電極114也可以是透明的，即使它們通常僅10至20微米寬，不會(huì)阻礙光束的傳播。在兩個(gè)基板111的內(nèi)表面采用刮擦過(guò)的聚合物的取向?qū)?18，以提供液晶120的一個(gè)初始基態(tài)取向。條狀電極114優(yōu)選設(shè)置在光入射的單元的基板側(cè)，雖然它們也可以設(shè)置在相對(duì)的基板111上。

裝置100示意性示出并且不按比例地示出了在橫截面中的4個(gè)電極間隙，每個(gè)具有可控圓柱形透鏡元件，以用于光束控制。電極114的配置可以是線性的(即手指狀)，同心環(huán)，以螺旋形或任何其它的幾何構(gòu)型。電極間隙在光通孔上的數(shù)目可以根據(jù)應(yīng)用而變化。

如圖11中當(dāng)在電極114和115之間施加電壓時(shí)(見(jiàn)右邊單元中示出的電場(chǎng)線)，在電極114和115下方的空間的電場(chǎng)比在電極之間的間隙更強(qiáng)。高電阻材料層可以在電極114附近添加，以幫助電場(chǎng)在間隙處分布，但間隙相比液晶層厚度的長(zhǎng)寬比相對(duì)較小，那么這樣的高電阻材料層可能不會(huì)帶來(lái)很多益處。

向列液晶材料層120控制光的單個(gè)偏振方向。如本領(lǐng)域中已知的，這樣的層可以堆疊在一起，使該裝置可以調(diào)整光的兩個(gè)線性偏振方向。在圖11的實(shí)施例中，液晶材料120被示出具有幾乎與基板平行的取向，使得它的基態(tài)具有從左到右的低預(yù)傾斜角。為調(diào)制正交的偏振方向，能夠提供向列型液晶的另一層具有與基板延伸到頁(yè)面內(nèi)或外的平行取向。在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)透明的(優(yōu)選光學(xué)匹配的)所需尺寸的填充物122被設(shè)置用于分離液晶或相鄰單元的電場(chǎng)。第一可控電壓源v1連接到跨過(guò)條狀電極114a和對(duì)置的平面電極115，而第二可控電壓源v2連接到電極114b和對(duì)置的平面電極115。電壓v1和v2確定液晶取向，因此確定所述光束轉(zhuǎn)向的傾斜的方向。填充物可以是任何合適的材料，優(yōu)選為透明材料，并且還優(yōu)選具有類似于液晶材料的折射率。與此相反，相鄰單元的電場(chǎng)的分離，僅通過(guò)填充物122是導(dǎo)電的和可控制的來(lái)實(shí)現(xiàn)。在兩個(gè)填充物122之間的液晶相位延遲分布可具有期望的光束控制質(zhì)量。

此外，對(duì)于光束控制的目的，在圖11所示的條狀電極圖案可以僅在一個(gè)方向上用來(lái)引起光束轉(zhuǎn)向。為了在兩個(gè)方向上的光束轉(zhuǎn)向，可以使用附加的層，其具有正交的控制電極114。

類似于圖11，圖12示出具有在一個(gè)基板111上的一個(gè)單一的液晶層120，其具有獨(dú)立電極114a和114b，由間隙隔開，以提供電極之間的控制電場(chǎng)，其在間隙下方的液晶中是空間可變的。當(dāng)給圖12中的電極114a和114b施加的橫跨的電壓時(shí)(參見(jiàn)圖中的兩個(gè)單元右側(cè)的電場(chǎng)線)，電場(chǎng)形成的幾何形狀基本上平行于電極之間的間隙中點(diǎn)的方向，同時(shí)在沒(méi)有填充物122的電極之間的間隙的邊緣處，其變成基本上垂直的方向?？刂齐妶?chǎng)對(duì)比圖11具有非常不同的幾何形狀，但是根據(jù)所施加的電壓的條件，液晶取向是相似的(但不相同)。在本實(shí)施例中，透明材料122不響應(yīng)于電場(chǎng)，且設(shè)置以形成液晶120單元的光束轉(zhuǎn)向的折射率分布，透明材料122在兩個(gè)層上以交錯(cuò)的方式設(shè)置。這將提供光在圖示平面內(nèi)的單一偏振方向上的″左或右″傾斜的能力。

圖12的實(shí)施例相對(duì)于圖11的實(shí)施例，具有只能在一個(gè)方向控制轉(zhuǎn)向的缺點(diǎn)。為了其他方向的轉(zhuǎn)向，應(yīng)當(dāng)使用單獨(dú)的單元來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，或者可替換地，如果使用一個(gè)雙頻液晶，則可以使用總體頻率以上的高頻率以引起液晶取向正交于電場(chǎng)，從而為另一個(gè)方向的轉(zhuǎn)向提供所需的分布。

在圖12中，電極114a和114b之間的間距(g)的長(zhǎng)寬比(r)與液晶層的厚度(l)之間的關(guān)系為，r＝g/l，可以是，例如，0.7和4之間(優(yōu)選地約為2.5，對(duì)應(yīng)于微透鏡設(shè)備)，其中，無(wú)需在電極114a和114b所處的絕緣基板111上設(shè)置任何弱導(dǎo)電性涂層。例如，g可以是大約100微米，而l可以約為50微米，而長(zhǎng)寬比約為2。長(zhǎng)寬比在確定上述的所需的電場(chǎng)空間變化中起重要作用。電極114a和114b如圖所示被布置在基板111的內(nèi)部的單元一側(cè)上，但是，它們也可以位于基板111的一個(gè)外側(cè)面上。這后一種設(shè)置可能需要較高的驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓，然而，電場(chǎng)的幾何圖形可以是更適合于液晶材料內(nèi)調(diào)制所述電場(chǎng)。

圖13a至13c示意性地更詳細(xì)地說(shuō)明類似于圖12的一對(duì)平行條狀電極114a和114b產(chǎn)生的電場(chǎng)。圖13a示出了長(zhǎng)寬比約為5。單元中的電場(chǎng)線多平行于基板，除了電極附近的邊緣區(qū)域。這種布置是已知用于顯示器中，其中該液晶需要在兩種狀態(tài)之間切換，即一個(gè)接地狀態(tài)(例如扭曲向列或垂直)，和液晶平行排列于基板的供電狀態(tài)。在這種情況下，目的是在單元(在電極114a和114b之間)內(nèi)實(shí)現(xiàn)液晶的均勻再取向。

圖13b示出了單元的幾何形狀，其中，長(zhǎng)寬比r小于約1。這種長(zhǎng)寬比可以提供一個(gè)強(qiáng)度分布，其具有邊際極值的觀察角的功能，不適合光束轉(zhuǎn)向。

圖13c示出了單元的幾何形狀，其中，長(zhǎng)寬比r是大于約1且小于約4。這種幾何形狀提供了良好的光束轉(zhuǎn)向性能。

在圖12和圖13c的實(shí)施例中，所述電場(chǎng)具有″垂直″分量(稱為″平面外″)，即垂直于該電極114a和114b所在的基板，和″水平″的分量，即延伸于電極之間。

當(dāng)液晶處于由取向?qū)?18取向的基態(tài)時(shí)，其在電極114a和114b(垂直于電極條帶)之間的方向延伸，被轉(zhuǎn)向的光束強(qiáng)度分布可以由于電場(chǎng)和在單元中的液晶取向的期望空間分布之間的角度不對(duì)稱差而被改變。如圖13c所示，液晶120a的左側(cè)取向與電場(chǎng)對(duì)齊，而在填充物122的任何液晶(在120b)構(gòu)成的右側(cè)取向是垂直于電場(chǎng)的。

如圖13a，13b和13c可以理解，長(zhǎng)寬比對(duì)單元內(nèi)的液晶取向的空間分布產(chǎn)生影響，如圖13c所示的一個(gè)合適的長(zhǎng)寬比可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓馐{(diào)整光學(xué)裝置，而圖13a和13c提供光束調(diào)整是不均勻的或無(wú)效的。

條狀電極114a和114b可以是足夠窄的，以便減小相鄰單元之間的邊界區(qū)的尺寸。在圖13c中所示的具有單元的裝置的光通孔可以有許多這樣的單元，無(wú)論是配置為條帶，環(huán)，螺旋或其它幾何圖案，限定每個(gè)單元間的小間隙為大約30微米至約90微米，并且典型地為約50微米，每個(gè)線性毫米單位的光通孔約有20個(gè)單元。

圖11和12的配置在零功率的條件下不提供光調(diào)制，然后在供電驅(qū)動(dòng)時(shí)提供光束控制。

在圖14中，平面圖中示意性示出了另一種結(jié)構(gòu)，其中所述取向?qū)拥姆较驇缀跖c條狀電極114a和114b的方向相同。在此，在水平方向或x方向上的電場(chǎng)分量將作用在分子上，將它們轉(zhuǎn)為橫向，抵抗取向?qū)拥娜∠蜃饔?。但是，電?chǎng)的垂直或z方向分量跨越間隙對(duì)稱性良好地作用在液晶分子。該構(gòu)造提供了用于光束轉(zhuǎn)向良好的相位延遲分布。

在圖15a中，示出了一個(gè)不同的電場(chǎng)設(shè)置，用于光束調(diào)整和光束轉(zhuǎn)向。在這種布置中，兩個(gè)lc120單元從左到右用于轉(zhuǎn)向(操縱)具有快軸偏振的光束，或者反之亦然。所有l(wèi)c分子被定向在頁(yè)面的同一平面上，雖然相對(duì)于所述條狀電極114a和114b的方向，液晶的取向可以被選擇，例如與電極的方向平行，如上其它實(shí)施例所描述的。

為轉(zhuǎn)向操作，電極114c被接地(即連接至地或驅(qū)動(dòng)信號(hào)源的極性相反)。施加電壓到電極114a，而電極114b是浮置的或斷開的。因此，對(duì)于在一個(gè)方向上的轉(zhuǎn)向，電極114a和114c可以連接到，例如交流電壓源；而電極114b被斷開。在這種情況下，由于上層單元的作用，在垂直方向上傳播的光的約一半將被轉(zhuǎn)向到右邊，而由于下層單元的作用，另一個(gè)光被轉(zhuǎn)向到相同的方向。使得電極114a浮置和電極114b連接到電壓，將使光束轉(zhuǎn)向到左邊(對(duì)應(yīng)于具有正的介電和光學(xué)各向異性的液晶)。兩個(gè)液晶層120之間的兩個(gè)中間基板111可以設(shè)置為一個(gè)單一的基板111。

電極114a或114b與接地電極114c之間的電場(chǎng)基本上是″垂直″，即垂直于液晶層的橫向延展，即使電極114a和114b在電極114c的一側(cè)被稍微隔開。這在圖16中示出。

可以理解，電場(chǎng)將在一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的電極，例如114b，和最近的接地中間電極114c、在中間基板111的相對(duì)側(cè)上的接地電極114c、在中間基板111同一側(cè)上的較遠(yuǎn)的接地電極114c之間延伸。電場(chǎng)足夠強(qiáng)以延伸到最近的中間電極114c，以控制液晶120取向；而延伸到較遠(yuǎn)的電極114c的電場(chǎng)是足夠弱的，對(duì)液晶120的取向可以忽略。因此，這樣的電場(chǎng)線是適合用于對(duì)在接近基板平面111處具有接地狀態(tài)的方向(由取向?qū)犹峁?的液晶120，如圖所示。電場(chǎng)線是在被驅(qū)動(dòng)電極114a和/或114b的下面的區(qū)域最強(qiáng)，并且在從最近的電極114c遠(yuǎn)離的方向要弱得多，并且同樣地向電極114c的中間的方向強(qiáng)度逐漸減小。這提供了電場(chǎng)梯度，適合用于液晶材料120的空間可變的取向，以提供光束轉(zhuǎn)向或光束調(diào)整的元件。

設(shè)置有在相對(duì)面的一個(gè)偏置的中間電極114c的條狀電極布置實(shí)現(xiàn)了相位延遲分布，如圖17所示。圖17的模擬狀態(tài)是厚度為50微米的液晶，寬度為20微米的條狀電極114，條狀電極114a和114b之間的間隙為100微米。圖16中的偏置并不需要非常大。從光束控制元件的中心開始計(jì)量，條狀電極114a或114b的外邊緣從偏置中間電極114c的相應(yīng)的外邊緣延伸約20微米。這是條狀電極114a或114b的寬度。電極114a或114b的內(nèi)側(cè)邊緣可能實(shí)際上與中間電極114c重疊，或不重疊(在圖18a中，參數(shù)″d″可以是正的，零或略微負(fù)的，只要有條狀電極114b足夠延伸超出中間電極114c)。這樣做的偏置量可以根據(jù)需要變化，其效果是減少了元件112的外邊緣電場(chǎng)。

如在圖15b中所示，偏置也可以是中間電極114c比條狀電極114a和114b延伸更遠(yuǎn)的結(jié)果。結(jié)果是相同的，即邊緣電場(chǎng)被降低，并且可以實(shí)現(xiàn)所期望的光束轉(zhuǎn)向相位延遲分布。

向右轉(zhuǎn)向和向左轉(zhuǎn)向之間的不對(duì)稱性可以是由一個(gè)在條狀電極114a和114b之間垂直延伸的液晶平面取向進(jìn)行說(shuō)明，進(jìn)而元件對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)將有些不對(duì)稱。

圖17的模擬結(jié)果中值得注意的是：相位延遲從最小到最大的很陡的上升，如附圖標(biāo)記b所示。由于所述偏置，如上所述這引起了邊緣場(chǎng)的減少的結(jié)果。如圖所示，該上升或返回區(qū)域只代表約20％的光通孔區(qū)域。還應(yīng)當(dāng)指出的是，這是通過(guò)使用在基板的內(nèi)表面上的電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使電壓降低，并用一個(gè)單一的控制信號(hào)。該裝置還避免了對(duì)任何弱導(dǎo)電層的需要。

光通孔的大約20％的返回區(qū)域會(huì)散射或在相反的方向引導(dǎo)光束。在一些應(yīng)用設(shè)備中，這種影響是可以接受的，而在其他情況下，是不能接受的。當(dāng)不能接受時(shí)，其中發(fā)現(xiàn)有該返回區(qū)域的所述光束控制元件的部分可以被遮蔽。雖然這降低了裝置的傳輸效率，它可以去除的散射或錯(cuò)誤定向的光。如圖17所示，如果對(duì)于左，右轉(zhuǎn)向合并的返回區(qū)被遮蔽，將有100微米的電極間隙中的60微米的可用轉(zhuǎn)向區(qū)，用以構(gòu)成所述轉(zhuǎn)向元件。如上所述，如果液晶取向如圖14所示，可以預(yù)期，合并的返回區(qū)域的大小會(huì)較少，由于左，右轉(zhuǎn)向模式之間很大的對(duì)稱性。

圖18a示出了類似于圖15a的實(shí)施例，其中奇數(shù)和偶數(shù)元件都偏置的中間電極114c和114d。這個(gè)裝置是通過(guò)交替施加如圖18a所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后，如圖18b所示進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。每個(gè)配置被用于形成電場(chǎng)以形成該裝置的光束轉(zhuǎn)向元件的奇數(shù)或偶數(shù)個(gè)元件。通過(guò)時(shí)間復(fù)用的電極驅(qū)動(dòng)配置，所述液晶層120可以設(shè)置有所有元件的光束轉(zhuǎn)向相位延遲分布。

使用包括電子開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)被首先施加在電極114a和114c上(而114b和114d被斷開)，用于在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，而施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在電極114b和114c(而114a和114d被斷開)上時(shí)，使另一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在圖19中，示出了該第一″被驅(qū)動(dòng)的手指組″的相位延遲。光束控制坡段為約80微米和返回區(qū)是約20微米。其次，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加在電極114b和114d上(而114a和114c被斷開)，用于在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，而施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在電極114a和114d(而114b和114c被斷開)上時(shí)，使另一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在圖19中，示出了該第二″被驅(qū)動(dòng)的手指組″的相位延遲(驅(qū)動(dòng)電壓為10v，液晶材料是50微米厚的lc80，而電極期間為120微米，電極114a和114b為20微米寬)。在這兩種設(shè)置中，光束控制坡段和返回區(qū)的特性基本上是相同的，并且顯示產(chǎn)生了在當(dāng)前驅(qū)動(dòng)或調(diào)制的元件之間的未調(diào)制元件上的每個(gè)設(shè)置引起的調(diào)制的小波紋。在第一和第二配置之間來(lái)回選擇驅(qū)動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)所述裝置的所有元件上的光束控制相位延遲分布的維持。

在圖18a的實(shí)施例中，優(yōu)選的是使用中間電極114c，其在如圖所示的相對(duì)條狀電極中嵌入，由于每個(gè)條狀電極可以用于左、右光束轉(zhuǎn)向控制。然而，下面的圖15b的結(jié)構(gòu)可以在圖18a的情況下實(shí)現(xiàn)，但是偏置需要分開嵌入的條狀電極，以用于左和右光束轉(zhuǎn)向，以配合具有非常小的分離間隙的電極114c和114d。因此，電極114a和114b將被視為電極114a-右，114a-左，114b-右和114b-左。

圖15a或18a的裝置控制光在一個(gè)平面內(nèi)的一個(gè)線性偏振方向，并且可以被認(rèn)為是一個(gè)″1/4單元″。兩個(gè)這樣具有正交電極線的元件，但是具有在同一平面中的lc分子用于控制兩個(gè)平面內(nèi)的相同的偏振方向，以形成一個(gè)″半單元″。此外，兩個(gè)″半單元″(總體8個(gè)lc單元)可被提供以操作在兩個(gè)平面內(nèi)的非偏振光。在兩個(gè)平面進(jìn)行操作的光束轉(zhuǎn)向裝置可以在兩個(gè)正交方向上控制光束。

光束控制器被提供以產(chǎn)生控制信號(hào)。例如，光源，如led芯，可以使用光束控制器控制強(qiáng)度和/或顏色。此外，可以使用光束控制器來(lái)控制動(dòng)態(tài)液晶控制元件，即在電極114a和114b(或任何上述的電極的安排)可以使用光束控制電路進(jìn)行控制。光束控制器可以包括專用電路，或者它可以包括可配置的電路(例如fpga)，或者可使用在合適的平臺(tái)上，例如一個(gè)cpu或dsp系統(tǒng)中運(yùn)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。

光束控制器可以被配置為從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接收控制命令來(lái)調(diào)整光束方向。一些光源，例如紅外光源，可以用來(lái)提供數(shù)據(jù)通信，并且在這種情況下，光束控制器可以用于調(diào)節(jié)包含數(shù)據(jù)的光源，而動(dòng)態(tài)lc控制元件可用于控制包含數(shù)據(jù)的光束。除了光投影或光源，這還可以用于掃描儀，接收器和閱讀器。

在圖20的實(shí)施例中示出了具有條狀電極114a和114b的電極陣列。電極間距在該裝置的6mm的光通孔的中間為50微米，并在外側(cè)為100微米。在示出的例子中，間隙從一個(gè)間隙至下一個(gè)間隙增大/減小5微米。小間隙有較高的光束調(diào)整或光束轉(zhuǎn)向能力或光學(xué)功率，和更大的間隙具有較小的光學(xué)功率。

條狀電極之間的間隙的這樣的變化可以是線性的或非線性的。變化或微調(diào)的效果是可消除或減少在被傳輸?shù)墓庵械娜魏晤伾蛛x和熱點(diǎn)的形成。這是因?yàn)楣鈱W(xué)元件的不同部分將光的相同波長(zhǎng)(即顏色)重定向到不同的方向上。

例如，光束可以具有相對(duì)于光軸的對(duì)稱性。在此情況下，電極可為同心環(huán)114a和114b(基本上形成一個(gè)菲涅爾透鏡)。環(huán)的間距可以是在中央光軸附近較小，并在靠近最外面的環(huán)的位置相對(duì)較大，以使光束擴(kuò)散更均勻。間距也可以考慮到光束的強(qiáng)度分布，以強(qiáng)度更大的位置提供更多的元件。這種類型的電極(同心環(huán))可與單元的對(duì)面基板上的星形-數(shù)字化電極結(jié)構(gòu)配合使用。

可以理解如本文所描述，該條狀電極圖案可應(yīng)用于各種液晶單元設(shè)計(jì)。在同心環(huán)的情況下，在一個(gè)徑向方向上相對(duì)于光軸進(jìn)行光束調(diào)整或光束轉(zhuǎn)向，并且因此典型的設(shè)計(jì)可能具有兩層液晶，分別用于每個(gè)偏振方向?？臻g微調(diào)也可適用于圓形或星形電極的情況。

如上述實(shí)施例的液晶裝置10/110包括具有在一個(gè)方向上排列的取向?qū)拥膌c層。上文簡(jiǎn)要提到的，這樣的裝置10/110作用在光的單一線性偏振方向，非偏振光穿過(guò)所述裝置，被光學(xué)裝置處理為兩個(gè)線性偏振態(tài)。lc材料的折射率的空間調(diào)制是作用于快軸偏振光的，而其它慢軸偏振光不受到折射率的空間調(diào)制。為了控制非偏振光，第二光學(xué)裝置10/110通常具有正交于第一光學(xué)裝置的取向的取向?qū)?，作用于其它偏振方向。這在圖21中示意性地示出，設(shè)置與第一液晶單元的相似的方式布置的額外的lc單元的電極114和115。該方案在國(guó)際專利申請(qǐng)公開wo2009/146530中，公開日為2009年12月10，如圖21示出，四個(gè)lc單元安排在一起，兩個(gè)lc單元的取向?qū)幼饔糜谙嗤墓馄穹较颍渚哂邢喾吹姆较蛉∠虻娜∠驅(qū)?。這樣的4個(gè)lc單元的布置降低了裝置10/110對(duì)不平行于整個(gè)裝置的光軸的入射光的敏感性或圖像像差。

圖5到20示出了光束控制裝置，所使用的設(shè)置，使液晶改變跨越區(qū)域的邊界中的取向，以具有減小的非線性區(qū)，也可用于各種菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)，例如，如圖22所示。在這種情況下，電極的幾何形狀將是不同的，并不會(huì)僅形成矩形區(qū)域，而是通常呈弓形或圓形區(qū)域，此在菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)是公知的。圖22所示的透鏡，常規(guī)的折射對(duì)應(yīng)的透鏡如在頁(yè)面中的橫截面中的虛線所示，其與具有類似的作用的四層液晶漸變折射率透鏡配合取向。中央?yún)^(qū)域由中央環(huán)狀電極14c結(jié)合弱導(dǎo)電材料16(圖21中未示出)形成，以實(shí)現(xiàn)中央?yún)^(qū)域的軸對(duì)稱電壓分布，軸附近趨于零。在該圖中，頻帶被維持為如相同的尺寸的常規(guī)菲涅爾透鏡，但是應(yīng)該理解的是，使用這樣的液晶裝置，相對(duì)于使用較厚的光學(xué)折射材料來(lái)制作菲涅爾透鏡，每個(gè)微元件的尺寸將比通常小得多，數(shù)量大得多。為了更好的圖示，電極14c和14d的圖示具有比實(shí)際尺寸更大的分離。電極14c和14d之間的電連接和驅(qū)動(dòng)信號(hào)源也為了便于繪圖，未示出。四層液晶材料(圖21)具有如圖所示的取向，以提供對(duì)自然光(兩個(gè)偏振方向)的良好的光學(xué)性能，并降低對(duì)不平行于光軸的光的敏感性。如果光束接近平行于光軸，這種透鏡10可以僅兩層，其可充分有效對(duì)自然光工作。另外的層也可用于增加透鏡材料的厚度，從而增加光學(xué)功率。

如上所述，在圖6中示意性示出的裝置，使用與圖7到22所述的不同的電場(chǎng)控制結(jié)構(gòu)，或可以使用不同的菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)，以用于各種應(yīng)用，包括用于照明的由led光源發(fā)射的光的重定向。液晶材料也可以用于轉(zhuǎn)向或聚焦紅外光，例如850納米波長(zhǎng)的光，以及如上所述的裝置可用于在紅外光譜掃描。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例的光學(xué)裝置可以在太赫茲頻率下進(jìn)行操作，即波長(zhǎng)范圍為8000至14000納米的人體輻射頻率。因此，按照菲涅爾折射透鏡的控制和/或紅外光投射光束的光束轉(zhuǎn)向控制對(duì)于波長(zhǎng)范圍敏感的探測(cè)器，都可以找到有用的應(yīng)用情況，例如，紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)。

雖然已通過(guò)參考其優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，可在本發(fā)明中進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變而不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。