(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111680289.2 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 重庆晶朗光电有限公司 地址 401346 重庆市巴南区界石镇石桂大 道16号幢2-2 (72)发明人 周盼华　董守亮　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 徐燕 (51)Int.Cl. G02F 1/13(2006.01) G02F 1/1334(2006.01) G02F 1/1335(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G01B 11/24(2006.01) (54)发明名称 一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感 系统和方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于液晶扩束光电器件 的自适应传感系统， 包括垂直腔面发射激光器、 准直透镜、 液晶扩束光电器件、 自适应驱动装置、 图像处理装置和红外光接收器； 所述垂直腔面发 射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直 光后平行照射至DOE光衍射层上， 液晶盒在 自适 应驱动装置输出的脉冲信号控制下， 切换成清空 态或者不同雾度等级的扩散态， 将经DOE光衍射 层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或 者扩束后的泛光， 照射在待检测物体表面； 红外 光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈 光。 本发明可以实现电控在泛光散射和光斑投射 之间切换， 两路红外发射光源变为单路光源， 节 省了尺寸， 降低了成本 。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114442345 A 2022.05.06 CN 114442345 A 1.一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述自适应传感系统 包括垂直腔面发射激光器、 准直透镜、 液晶扩束光电器件、 自适应驱动装置、 图像处理装置 和红外光接收器； 所述液晶扩束光电器件包括以聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料的液晶盒 和制作在液晶盒一侧的DOE光 衍射层； 所述垂直腔面发射激光器发出的激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光 衍射层上， 液 晶盒在自适应驱动装置输出 的脉冲信号控制下， 切换成清空态或者不同雾度 等级的扩散态， 将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的 泛光， 照射在待检测物体表面； 红外光接收器接收经待检测物体表面反射回的反馈光； 所述图像处理装置对红外光接收器接收到的反馈光进行处理， 生成相应的红外图像数 据； 所述自适应驱动装置对图像处理装置生成的红外图像数据进行分析， 计算得到环境参 数和图像清晰度， 以环境参数为控制 信息， 对垂 直腔面发射激光器的输出功 率进行调节， 再 结合调节后的输出功率和图像清晰度对液晶介质的雾度等级 进行微调。 2.根据权利要求1所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述 液晶盒包括上基板层、 上导电层、 液晶层、 下导电层、 下基板层、 绝缘层、 破损检知层和DOE光 衍射层； 所述上基板层和下基板层采用透 明玻璃； 所述液晶层通过框胶密封填充在上基板层和 下基板层之间， 上导电层设置在上基板层临近液 晶层的一侧， 下导电层设置在下基板层临 近液晶层的一侧； 破损 检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧， 与上导电层之间间隔 着绝缘层； DOE层设置在下基板层远离液晶层的一侧。 3.根据权利要求2所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述 破损检知 层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电 电极条。 4.根据权利要求1所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述 液晶盒的尺寸小于10m m*10mm； 所述液晶盒采用单像素电极结构。 5.根据权利要求2所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述 上导电层、 下导电层和绝缘层的膜厚根据垂直腔面发射激光器的发射波段进行增透设置； 所述上基板层和下基板层外侧制备有红外增透层镀膜。 6.根据权利要求1所述的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统， 其特征在于， 所述 自适应驱动装置包括亮度计算模块、 功率调整模块、 图像清晰度计算模块和雾度等级调整 模块； 所述亮度计算模块在预设时段T内连续采集若干帧当前雾度等级ωT下的图像亮度数据 序列 结合当前雾度等级ωT和当前垂直腔面 发射激光器的输出功 率FT对图像亮 度数据序列 进行处理， 得到环境亮度数据序列 ΔG(·)是液 晶盒不同雾态导 致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算 函数； 所述功率调 整模块调用内置的功率调整函数， 计算得到下一个时段的垂直腔面发射激 光器的输出功 率FT+1＝f[Ψ(t)]； f[ ·]是垂直腔面发射激光器的输出功 率和环境亮度关系 函数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114442345 A 2所述图像清晰度计算模块用于对红外图像数据进行处理， 计算得到图像清晰度 数据序 列 所述雾度等级调整模块结合调节后的输出功率FT+1和当前雾度等级ωT， 调用内置的清 晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降， 如果会 下降， 对液晶介质的雾度等级进 行微调， 计算得到下一个时段的雾度等级 否则， 维持原雾度等级。 7.一种基于权利要求1 ‑6任一项中所述自适应传感系统的液晶扩束光电器件的自适应 传感方法， 其特 征在于， 所述自适应传感方法包括以下步骤： S1， 驱使垂直腔面发射激光器发射激光束， 激光束经准直透镜转换成准直光后平行照 射至DOE光 衍射层上； S2， 将液晶盒切换成扩散态， 维持上一个采集周期的雾度等级ωT‑1， 使经DOE光衍射层 输出的衍射光转换成相 应的扩束后的泛光， 照射在待检测物体表面， 根据 红外光接 收器接 收的经待检测物体表面反射回的第一反馈光， 获取待检测物体的初始轮廓灰度图； S3， 对液晶盒的雾度等级和垂直腔面发射激光器的输出功率进行自适应调整， 包括以 下子步骤： S31， 连续采集若干帧雾度等级ωT‑1下的图像亮度数据序列 结合雾度等级 ωT‑1和上一个采集周期垂直腔面发射激光器的输出功率FT‑1对图像亮度数据序列 进行 处理， 得到环境亮度数据序列 ΔG(·)是液晶盒不同雾态导 致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算 函数； S32， 调用内置的功率调整函数， 计算得到当前采集周期的垂直腔面发射激光器的输出 功率FT＝f[Ψ(t)]； f[ ·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数； S33， 对红外图像数据进行处 理， 计算得到图像清晰度数据 序列 S34， 结合调节后的输出功率FT和雾度等级ωT‑1， 调用内置的清晰度预测模块分析图像 清晰度是否会下降， 如果会 下降， 对液晶介质的雾度等级进 行微调， 计算得到当前采集周期 的雾度等级 否则， 维持上一个采集周期的雾度等 级， 令ωT＝ωT‑1； ωmin是预设的清晰度阈值； S4， 根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第二反馈光， 重新获取待检 测物体的轮廓灰度图； S5， 将液晶盒切换清空态， 将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光 斑， 照射在待检测物体表面， 根据 红外光接 收器接收的经待检测物体表面反射回的第三反 馈光， 获取待检测物体的深度点云图； S6， 结合步骤S4中的待检测物体的轮廓灰度图和步骤S5中的深度点云图， 完成对待检 测物体的识别。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114442345 A 3