基于微透镜阵列和随机场景的光匀化系统研究

发布时间：2021-07-31 23:00

　　近几十年来,微透镜阵列因其高填充系数和并行成像能力,被广泛应用于显示、成像、传输、测绘及其它领域。目前众多学者及实验室已经对微透镜阵列子透镜的孔径、折射率、排布方式和偏心等方面展开了研究。微透镜阵列加工技术的发展也十分成熟。在光束匀化领域,微透镜阵列由于其在传输效率和均匀性方面的优势,比其它元件应用的更多。常用于光束匀化的微透镜阵列系统主要分两种,分别为衍射型和折射型。其中折射型与柯拉照明系统相结合时,得到的光束匀化效果更好。因此本文根据微透镜阵列和柯拉照明的匀化理论,在一般成像系统结构基础上,研究光束匀化系统。首先,根据近轴光学方法,推导匀化系统模型。在现有成像系统中加入微透镜阵列及其它匀光元件,得到匀化系统理论模型。通过公式推导,给出光经系统后的坐标。通过分析,像面光斑的大小与积分镜焦距和子透镜孔径呈正相关,与子透镜焦距呈负相关,而像面光线的发散角大小则与子透镜孔径呈正相关,与积分镜焦距和子透镜焦距呈负相关。其次,根据一个成像系统的参数与要求,分别采用光线追迹方法和标量衍射方法对匀化系统进行仿真验证。基于光线追迹方法的仿真过程中,设计了实际镜头,并且对子透镜口径进行优化。基于标量衍... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２入射角度过大时的光线传播［４５］??＿子透镜口径影响均匀性

浙江大学硕士学位论文?〗绪论??前加入句光元件。由于光阑对系统的哏制，在进行匀化系统设计时难度会比一般的成像系??统高。该成像系统等效模型如图１－３所示，像面Ｉｍａｇｅ位于等效透镜Ｆ１的焦平面处，后??置光阑Ｓｔｏｐ与Ｆ１的距离为ｄ。??ＦＩ?Ｉｍａｇｅ??Ｓｔｏｐ??卜－?Ｈ??图１－３成像系统等效模型??由此具体研究工作与章节安排如下：??第二章，对柯拉照明、微透镜阵列匀化及复眼柯拉照明原理进行分析，得到复眼柯拉??照明系统的建模条件。提出适合一般成像系统的复眼柯拉句化系统初始模型，结合本文所??采用的实例镜头参数，得到适合用于后置光阑、占用空间小的简化模型。对初始模型的推??导结果进行分析，基于此对简化模型的参数提出要求，得到可用于设计和优化的最终模型。??对最终模型的光线坐标进行分析，明确影响照明光斑大小和发散角的元件参数。??第三章，根据实例镜头参数要求及理论计算结果设计复眼柯拉匀化系统实际镜头。用??光线追迹方法对其进行建模与仿真，设置光源视尝追迹光线数量和观察面统计间隔。采??用通光效率和均匀性对系统仿真结果进行评价，发现两者的矛盾性，因此对子透镜尺寸进??行优化。引入评价函数和权重因子，对通光效率和均勻性加权计算。最后根据评价函数最??优值，给出最优匀化系统的结构及其仿真结果。??第四章，采用波动光学中的标量衍射理论，将光经勻化系统的过程分解为两部分，分??别给出相应公式，详细介绍三种不同的孔径函数。对成像系统建模仿真，验证自然光经成??像透镜后在像面会聚。对句化系统建模，推导结果证明了子透镜孔径决定像面光斑形状，??可与第二章的理论推导相互印证。仿真得到像面光斑分布情况，验证了理论模型的句化

图２－１柯拉照明系统??柯拉照明主要有以下四个方面的优势：??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3314339