液体透镜像差及其校正方法的研究
发布时间：2021-07-22 20:25
液体透镜作为一种自适应光学器件,凭借其结构简单,可灵活变焦等优点,得到了广泛的研究与应用。然而,传统的液体透镜由于其自身变焦的工作原理,往往会引入很多像差,尤其是其中球差部分,对光学系统的成像质量带来很大的影响。为了解决液体透镜球差校正的问题,许多学者投入了大量的研究。然而,目前对于液体透镜的球差校正主要存在的问题在于:球差校正的焦距范围较小,校正能力相对有限,或者是在动态校正的过程中,器件结构及其控制比较复杂,缺乏稳定性。针对以上问题,本文提出了一种新颖的可调焦非球面液体透镜设计,能够在大的调焦范围内动态降低球面像差。与使用具有均匀厚度的弹性膜的常规设计方案不同,在当前情况下,弹性膜的横截面被设计为具有非球面轮廓的平凸形状。针对膜结构设计开发了一种全新的膜结构优化设计路线,其间结合机械仿真与光学仿真,并基于所设定的相关评判标准,通过合理的选择目标焦距以及其中心膜厚,可以灵活地优化膜结构以实现在相应焦距范围内动态球差的校正。此外,对于此设计而言,填充液体和弹性膜之间不需要采用特殊的折射率匹配处理,从而使得该设计更具有实用性。除此之外,本文还提出了液体透镜色差与球差同时动态校正的设计方案...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电润湿效应原理
图 1-2 弹性薄膜液体透镜 (a)三维结构，(b)二维截面对于利用折射率的变化实现液体透镜的变焦功能，其主要的方式是利用材料的一些物理特性，目前对于该类液体透镜主要选用的材料是液晶[27-29]。液晶的分子结构主要呈盘状或者棒状，由于其结构的特点，对于不同的偏振光入射，液晶呈现不同的折射率，使得液晶具有双折射效应。因此通过对液晶内部分子的调控，可以实现材料折射率的变化，当液晶的内部分子的排列方式的不同，其折射率就呈现一种渐变的形式，从而实现了透镜的功能[30]。目前对于液晶的调控主要通过电场来控制，如图 1-3 所示，通过改变其电场来控制液晶分子的排布。当然，在液晶中加入一些特殊的聚合物，也能实现折射率的变化，由于聚合物的存在，液晶的晶向被锁定，从而不会发生相应的变化，利用此特点也能实现变焦透镜的功能[29]。
图 1-2 弹性薄膜液体透镜 (a)三维结构，(b)二维截面率的变化实现液体透镜的变焦功能，其主要的方对于该类液体透镜主要选用的材料是液晶[27-2棒状，由于其结构的特点，对于不同的偏振光液晶具有双折射效应。因此通过对液晶内部分化，当液晶的内部分子的排列方式的不同，其实现了透镜的功能[30]。目前对于液晶的调控主要过改变其电场来控制液晶分子的排布。当然，在实现折射率的变化，由于聚合物的存在，液晶变化，利用此特点也能实现变焦透镜的功能[29
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zemax的消球差非球面透镜的优化设计[J]. 靳伍银,高姣林,剡昌峰. 兰州理工大学学报. 2018(05)
[2]负折射率材料透镜的消色差[J]. 张博,崔庆丰,薛常喜,朴明旭,于春岩. 光子学报. 2015(03)
[3]光刻物镜中主动液体透镜的像差特性研究[J]. 袁文全,巩岩. 光学学报. 2011(12)
[4]一种微型变焦系统的设计[J]. 谢洪波,张春慧,李保安,郁道银,王向军. 科学技术与工程. 2007(10)
博士论文
[1]基于矢量像差理论的离轴反射系统失调校正研究[D]. 张晓彬.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]大扫描视场共形头罩导引头光学系统像差校正技术研究[D]. 虞林瑶.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]自适应光学测试与系统优化研究[D]. 王亮.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]微透镜阵列焦距及其一致性检测技术研究[D]. 朱咸昌.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[5]共形光学系统像差校正研究[D]. 姜洋.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[6]基于液体透镜的变焦距光学系统研究[D]. 张鹰.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[7]非球面液滴微透镜及其阵列的制作和应用研究[D]. 詹珍贤.中国科学技术大学 2010
[8]液体透镜技术及其在微型变焦距系统中的应用[D]. 张薇.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
硕士论文
[1]基于ZEMAX的非球面远心系统优化设计研究[D]. 罗迪.广东工业大学 2018
[2]基于电润湿技术的变焦液体透镜光学特性及其应用研究[D]. 朱凌峰.南京邮电大学 2017
[3]提升成像质量的计算光学设计方法研究[D]. 王娇阳.西安电子科技大学 2017
[4]基于非均匀薄膜的液体透镜设计与制备[D]. 丁增千.苏州大学 2017
[5]12mm-60mm机器视觉变焦镜头设计[D]. 邓枰湖.福建师范大学 2015
[6]基于介电润湿技术液体透镜的变焦光学系统设计及性能分析[D]. 王评.南京邮电大学 2015
[7]消色差与复消色差平场线性成像物镜的设计[D]. 江虹.福建师范大学 2014
[8]宽光谱光学系统复消色差研究[D]. 刘莹奇.哈尔滨工业大学 2009
[9]液体变焦透镜研究[D]. 时明.华中科技大学 2008
本文编号：3297836
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电润湿效应原理
图 1-2 弹性薄膜液体透镜 (a)三维结构，(b)二维截面对于利用折射率的变化实现液体透镜的变焦功能，其主要的方式是利用材料的一些物理特性，目前对于该类液体透镜主要选用的材料是液晶[27-29]。液晶的分子结构主要呈盘状或者棒状，由于其结构的特点，对于不同的偏振光入射，液晶呈现不同的折射率，使得液晶具有双折射效应。因此通过对液晶内部分子的调控，可以实现材料折射率的变化，当液晶的内部分子的排列方式的不同，其折射率就呈现一种渐变的形式，从而实现了透镜的功能[30]。目前对于液晶的调控主要通过电场来控制，如图 1-3 所示，通过改变其电场来控制液晶分子的排布。当然，在液晶中加入一些特殊的聚合物，也能实现折射率的变化，由于聚合物的存在，液晶的晶向被锁定，从而不会发生相应的变化，利用此特点也能实现变焦透镜的功能[29]。
图 1-2 弹性薄膜液体透镜 (a)三维结构，(b)二维截面率的变化实现液体透镜的变焦功能，其主要的方对于该类液体透镜主要选用的材料是液晶[27-2棒状，由于其结构的特点，对于不同的偏振光液晶具有双折射效应。因此通过对液晶内部分化，当液晶的内部分子的排列方式的不同，其实现了透镜的功能[30]。目前对于液晶的调控主要过改变其电场来控制液晶分子的排布。当然，在实现折射率的变化，由于聚合物的存在，液晶变化，利用此特点也能实现变焦透镜的功能[29
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Zemax的消球差非球面透镜的优化设计[J]. 靳伍银,高姣林,剡昌峰. 兰州理工大学学报. 2018(05)
[2]负折射率材料透镜的消色差[J]. 张博,崔庆丰,薛常喜,朴明旭,于春岩. 光子学报. 2015(03)
[3]光刻物镜中主动液体透镜的像差特性研究[J]. 袁文全,巩岩. 光学学报. 2011(12)
[4]一种微型变焦系统的设计[J]. 谢洪波,张春慧,李保安,郁道银,王向军. 科学技术与工程. 2007(10)
博士论文
[1]基于矢量像差理论的离轴反射系统失调校正研究[D]. 张晓彬.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]大扫描视场共形头罩导引头光学系统像差校正技术研究[D]. 虞林瑶.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]自适应光学测试与系统优化研究[D]. 王亮.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]微透镜阵列焦距及其一致性检测技术研究[D]. 朱咸昌.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[5]共形光学系统像差校正研究[D]. 姜洋.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[6]基于液体透镜的变焦距光学系统研究[D]. 张鹰.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[7]非球面液滴微透镜及其阵列的制作和应用研究[D]. 詹珍贤.中国科学技术大学 2010
[8]液体透镜技术及其在微型变焦距系统中的应用[D]. 张薇.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2009
硕士论文
[1]基于ZEMAX的非球面远心系统优化设计研究[D]. 罗迪.广东工业大学 2018
[2]基于电润湿技术的变焦液体透镜光学特性及其应用研究[D]. 朱凌峰.南京邮电大学 2017
[3]提升成像质量的计算光学设计方法研究[D]. 王娇阳.西安电子科技大学 2017
[4]基于非均匀薄膜的液体透镜设计与制备[D]. 丁增千.苏州大学 2017
[5]12mm-60mm机器视觉变焦镜头设计[D]. 邓枰湖.福建师范大学 2015
[6]基于介电润湿技术液体透镜的变焦光学系统设计及性能分析[D]. 王评.南京邮电大学 2015
[7]消色差与复消色差平场线性成像物镜的设计[D]. 江虹.福建师范大学 2014
[8]宽光谱光学系统复消色差研究[D]. 刘莹奇.哈尔滨工业大学 2009
[9]液体变焦透镜研究[D]. 时明.华中科技大学 2008
本文编号：3297836
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