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

发布时间：2017-07-08 05:03

  本文关键词：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

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【摘要】：变焦光学系统是照相机、摄像机等许多光学器件中的关键元件,传统变焦光学系统一般由两片或更多的固定透镜组合而成,利用机械补偿法或光学补偿法进行变焦。由于存在机械可动部件,此类镜头变焦速度慢、价格昂贵、坚固性差,不易在微型便捷式装置中实现。因此,研发寿命长、可靠性高且便于微小型化的变焦光学系统具有重要的应用价值和巨大的市场前景。本文的工作是采用自行研制的介电润湿液体透镜进行变焦光学系统设计,并对其性能进行分析。首先,设计由介电润湿双液体透镜组成的无机械运动的变焦光学系统;其次,用介电润湿三液体变焦透镜取代双液体透镜进行变焦光学系统设计;最后,设计有一组可机械运动的介电润湿液体透镜的变焦系统。针对基于可自变焦光组的光学系统,应用高斯光学理论,推导出保证像面位置不变的条件。采用最大变倍比计算方法,可根据液体透镜的焦距范围合理选择结构参数。采用光线追迹法,求出变焦光学系统的焦距。利用光焦度高斯括号法对机械变焦结构分析,合理选择初始结构,并用ZEMAX光学软件对三种变焦结构进行设计分析与结果比较。论文的研究工作对采用液体透镜的微型变焦系统的研究提供了基础性的指导和参考作用。
【关键词】：介电润湿 液体透镜 光学系统 ZEMAX
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 选题背景7-8
• 1.2 变焦光学系统的研究现状8-10
• 1.3 液体变焦透镜的的研究10-12
• 1.4 研究内容和安排12-14
• 第二章 介电润湿及变焦距系统基础理论14-43
• 2.1 介电润湿效应14-25
• 2.1.1 介质上电润湿效应14-16
• 2.1.2 介电润湿基本方程16-20
• 2.1.3 介电润湿技术的应用20-25
• 2.2 基于介电润湿技术的液体透镜高斯光学25-30
• 2.2.1 高斯光学系统的物象关系25-27
• 2.2.2 由两个光组组成的光学系统27-28
• 2.2.3 由多个光组组成的光学系统28-30
• 2.3 基于光焦度的高斯括号法30-34
• 2.3.1 高斯括号的运算法则30-32
• 2.3.2 高斯常数32-33
• 2.3.3 光学系统的高斯括号法33-34
• 2.4 基于液体透镜的光学系统像差补偿理论34-42
• 2.4.1 像差补偿分析35-37
• 2.4.2 变倍比分析37-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 介电润湿液体透镜变焦距光学系统的设计与性能分析43-67
• 3.1 基于双液体透镜组合的无机械运动双视场变焦光学系统43-51
• 3.1.1 初始结构设计43-47
• 3.1.2 性能分析与评价47-51
• 3.2 基于三液体透镜组合的无机械运动双视场变焦光学系统51-57
• 3.2.1 初始系统结构设计51-53
• 3.2.2 结构仿真及性能分析53-57
• 3.3 基于三液体变焦透镜的可机械运动的大变倍比变焦光学系统57-65
• 3.3.1 初始结构设计58-61
• 3.3.2 系统分析和性能评价61-65
• 3.4 结果分析与讨论65-66
• 3.5 本章小结66-67
• 第四章 总结与展望67-69
• 4.1 论文的主要研究工作67
• 4.2 工作展望67-69
• 参考文献69-72
• 附录1 攻读硕士学位期间参加的科研项目72-73
• 致谢73

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本文编号：533075