其應用于兩個液晶層，所述兩個液晶層的分子取向位于垂直的平面內(旋轉90度)；
[0052]圖15Α是示意性地表示了另一種類型的頂部基板(其可以用于如圖13Α所示的電容耦合透鏡)，該基板不僅連接到兩層多個透明同心浮置環(huán)電極，還連接到一個被電接通的均勻透明電極；
[0053]圖15Β示出了圖13Α描述的半透鏡結構配合圖15Α引入的額外的透明均勻電極形成的光學倍率值(以屈光度為單位)與控制電壓的關系圖；
[0054]圖15C示出了圖13Α描述的半透鏡結構配合圖15Α額外的透明均勻電極形成的各種光學倍率值的波形(相對于徑向/橫向坐標)；
[0055]圖MD示出了圖13Α描述的半透鏡結構配合圖15Α引入的額外的透明均勻電極形成的實驗光學倍率和RMS像差與圖15Α所示的透明均勻電極的控制電壓的關系圖；
[0056]圖16Α示出了圖13Α描述的使用電容耦合的偏振無關的全透鏡結構配合圖15Α所示的改變過的透明均勻電極；分別制造了兩個半透鏡，然后按照其自身的分子軸旋轉90度(在垂直的平面上)彼此連接；
[0057]圖16Β示出了圖13Α描述的使用電容耦合的偏振無關的全透鏡結構配合圖15Α所示的改變過的透明均勻電極；然而僅使用一個共同的中間基板，其應用于兩個液晶層，所述兩個液晶層的分子取向位于垂直的平面內(旋轉90度)；
[0058]圖17Α示出了本申請的方案采用的另一個幾何形狀，通過在相鄰的同心環(huán)電極之間使用離散的橋接(在不同的方向取向)來形成電容耦合，而不是使用第二個平面的同心環(huán)電極；
[0059]圖17Β示出了另一個幾何形狀，通過在相鄰的同心環(huán)電極之間使用離散的橋接(大致相同的方向取向)來形成電容耦合，而不是使用第二個平面的同心環(huán)電極；
[0060]圖17C示出了另一個幾何形狀，通過在相鄰的同心環(huán)電極之間使用一個單一的(具有一個軸的)“蝴蝶型”連接電極來形成電容耦合，而不是使用離散的橋接；
[0061]圖17D示出了浮置的環(huán)形電極(在平面I內)和具有電壓V1的蝴蝶型電容性電極(在平面2內)的組合；
[0062]圖17E示出了另一個幾何形狀，通過在相鄰的同心環(huán)電極之間使用一個雙(具有兩個軸的)“馬耳他十字”連接電極來形成電容耦合，而不是使用離散的橋接；
[0063]圖17F示出了增加第三連接電極(在平面3內，施加電壓V2)，其可以是蝴蝶電極之外的額外電極，其以互補的方式，在透鏡的徑向(橫向)方向上控制電場分布；
[0064]圖18A示出了另一種幾何形狀，通過使用一個高介電常數層，而不是第二平面內的同心環(huán)電極，在相鄰的同心環(huán)電極之間形成電容耦合；
[0065]圖18B是如圖18A所示的半透鏡中，多個不同的光學倍率的情況下，波陣面相對于徑向(橫向)的坐標的關系圖；
[0066]圖19A示意性地示出了分段的外部連接電極，其實現傾斜，圖像穩(wěn)定和額外的像差校正功能；
[0067]圖19B示意性地示出了分段的頂部浮置的非連接同心電極結構，其實現傾斜，圖像穩(wěn)定和額外的像差校正功能；
[0068]圖19C示意性地示出了分段的底部浮置的非連接同心電極結構，其實現傾斜，圖像穩(wěn)定和額外的像差校正功能；
[0069]圖20A和20B示意性地示出了本申請所建議的解決方案的另一個實施例，雙極型液晶透鏡的幾何形狀的俯視圖和剖視圖；
[0070]圖21示意性地示出了本申請所建議的解決方案的另一個實施例，另一個雙極型液晶透鏡的另一個幾何形狀；
[0071]圖22是示意性地示出了本申請的技術方案中，光學倍率的光通孔的可變性；
[0072]圖23A是示意性地示出了現有技術的液晶棱鏡光學設備的幾何形狀；
[0073]圖23B是示意性地示出了圖23A所示的現有技術的液晶棱鏡的在光通孔上的電壓分布;
[0074]圖24A和24B是示意性地示出了現有技術中的折射率梯度透鏡引起的光束轉向；
[0075]圖25是現有技術中試圖減少光束轉向光學裝置所需的電壓；
[0076]圖26是示意性地示出了本申請的技術方案的光束轉向裝置的幾何形狀；
[0077]圖27是示意性地示出了本申請的技術方案的柱面透鏡具有可變的光通孔；
[0078]圖28是示意性地示出了本申請的技術方案中，如圖26中所示的光束轉向裝置的幾何形狀的變形，其具有較大的孔徑；
[0079]其中類似的附圖標記是指類似的結構。
具體實施例
[0080]電容親合光學設備的纟吉構和操作
[0081]上述提到的技術問題可以由基于電容耦合的一種不同方法解決。圖10示意性地示出了實現這種耦合的工作原理，采用兩個設置的足夠近的電極901/902，以實現其電壓的耦合，電極901/902之間形成電容C (僅為舉例)
[0082]C = ε r ε 0A/d，
[0083]其中，A是兩個板的重疊區(qū)域的面積，ε ^是兩塊板之間的間隔材料(也稱為“中間材料”)的靜態(tài)的相對介電常數，^為真空的介電常數和d是板之間的間隔距離。
[0084]本申請建議的解決方案是從電連接的電極901到另一個浮置電極902的電壓的耦合或轉移。實驗證實如圖11所示，在距離接地電極d = 100 μπι的位置上設置兩個電極，兩個電極具有不同的重疊面積，其間被厚度0.5 ym的介電材料S12分隔。如圖12所示(理論和實驗)，在頂部電連接的電極901上施加相同的電壓V1，在浮置電極902上形成電壓Vi，Vi與重疊的面積A的關系如圖。
[0085]本申請的解決方案的第一實施例，基于電容耦合，新的液晶透鏡的幾何形狀1000如圖13A所示，通過對兩個相鄰的同心環(huán)結構1002/1003(設置在不同的平面上，設置在中間材料層1007的兩側)之間的耦合度的控制，實現電場的空間分布的控制。S卩，在TUE104 (在底部基板105的頂面上)和設置在頂部基板101的底部的外側環(huán)形結構202 (這可以被認為是一個HPE 202)之間施加一個單一的由驅動信號控制器控制的驅動電壓1006。為了方便起見，該電極的平面被稱為“平面2”，更接近液晶層的電極所在的平面，被稱為“平面I”。并且，在圖13A中描述的液晶透鏡將只聚焦光的一個偏振方向，因此，幾何形狀1000所示出的是一個“半”透鏡。
[0086]電壓從HPE 202耦合到中間層1007的另一側表面的最接近的環(huán)型電極(RSE) 1003上。這種漸進(一步一步)的在平面I和平面2之間的電極段202/1002/1003的耦合可以由液晶透鏡1000設計參數而設計和控制，例如中間材料層1007的厚度和復合介電常數，寬度值w和頂部(平面2) 1002和底部(平面I) 1003的環(huán)形電極之間的間隙g，它們具有不同的半徑，如圖13B，13C和13D所示。
[0087]在圖13B的實施例中的重疊在每個電極段上是均勻的重疊。然而，可以理解的是，可以由RS E的一部分的重疊來形成耦合。例如，可以是RSE 1002/1003上一個沿徑向(橫向)延伸的凸出邊緣互相重疊。
[0088]這種方法的優(yōu)點是很多的。其中之一:沒有區(qū)域是沒有電極202/1002/1003的?？傆幸粋€電極段(平面I或平面2)面對著TUE 104。因此，相對于前面提到的電極段718/818的現有技術方案，電壓變化更加平緩。此外，只需要一個電壓206，以控制這樣的透鏡1000。還要注意的是，可以使用眾所周知的技術，ITO電極以在光學上隱藏環(huán)形結構1002/1003，以增加所述結構1000中的光傳輸。
[0089]本申請的解決方案的實驗確認，清晰光學倍率(C0P =電驅動下可實現的最大光學倍率與不加電壓時的光學倍率之間的差異)相對于單一的驅動電壓的關系圖(圖13E)，以及RMS像差相對于驅動電壓的關系圖(圖13F)。需要注意的是，在一個建議的實施例中，為避免使用相對較高的電壓(10V以上)，具有負殘留(不可電控)的光學倍率的液晶透鏡可以在不使用OV(低于液晶重新取向的閾值)或高于1V的電壓的情況下，實現零光學倍率(遠距離物體的成像)。
[0090]注意的是，在所建議的解決方案的另一個實施例中，所述中間材料層1007也可以具有不可忽略的復合介電常數(一個非常弱的導電層，V-WCL)，可以實現空間電壓分布調整的頻率依賴性。在這種情況下，可以使用低電壓1006(不使用負殘留的光學倍率)，因為電壓可以是固定的(或減少其所需的可變范圍)，并且通過改變驅動信號的頻率而改變電場的空間形狀，從而動態(tài)控制液晶透鏡1000的光學倍率。為實現頻率(例如，頻率在10kHz的數量級上變化)控制電場，V-WCL的典型的薄層電阻值可以在105ΜΩ這一數量級。然后，在浮置環(huán)形電極之間形成最大的耦合效應的頻率產生一個基本上均勻的電場(從液晶透鏡1000的外圍向中心)，該均勻電場使液晶層212的所有分子垂直于液晶單一 1000的基板101/105取向，形成一個零光學倍率。然后，使用對應于較低的耦合效應的頻率，這將實現類似透鏡的電場和相應的更高的光學倍率。
[0091]還要注意，外部電極(HPE) 202可以在雙環(huán)結構1002/1003的較低的平面上連接到電源，而不一定是連接到位于頂部基板101和中間層1007之間的環(huán)形電極1002，而是連接到位于中間材料107和液晶層212 (或它的取向層等)之間的環(huán)形電極1003，如圖13Β的側視圖。
[0092]在所建議的解決方案的另一個實施例中，兩個如圖13Α中所示的半透鏡1000通過兩者的分子取向軸90度旋轉后進行組裝(例如，膠合)，如圖14Α所示。這使得具有兩個正交的線性偏振方向分量的非偏振光可以具有相似的聚焦特性。每個線性偏振光被一個半透鏡1000聚焦，從而形成偏振無關操作的“全”透鏡。
[0093]此外，如圖14Β所示