液晶电子变焦透镜&几何相位透镜

PB 几何相位与透镜波前

液晶 PB 透镜以空间变化的光轴方位角 α(x,y) 编码透镜相位。在设计波长附近、局部相位延迟接近半波条件时，入射圆偏振光主要转换为相反手性的分量，并获得与光轴方位角相关的几何相位。采用径向相位分布，可使透射光形成汇聚或发散波前。

φ_σ(x,y) = 2σ α(x,y)；φ_lens(r) ≈ −πr² / (λ₀f₀)

σ = ±1 表示选定坐标约定下的两种圆偏振态。透镜相位采用设计波长 λ₀、焦距 f₀ 的近轴近似，整体相位常数省略。

电控焦态切换机制

在 PB 透镜前配置电控偏振开关，通过驱动改变入射圆偏振态，使几何相位分布在互为共轭的两种状态之间切换。对于单个理想 PB 透镜，对应相反符号的光焦度，即汇聚态与发散态。若需要多个焦态，可进一步评估透镜与偏振开关的级联结构及其系统传递特性。

焦态调控与系统光焦度

单器件的 ±f 切换与整套成像系统的连续变焦并非同一指标。系统等效焦距、虚像距离和焦平面位置还受器件间距及其他光学元件影响。VR 动态调焦应用需结合眼盒、视场、显示成像光路与目标虚像距离进行联合设计。

效率、响应与像质评估

偏振转换效率受液晶延迟量、波长、入射角和输入偏振纯度影响；焦态切换响应需结合偏振开关、驱动波形和工作温度测量。像质评估还应包含波前误差、色差、零级泄漏、有效口径与焦态间一致性。