液體透鏡作為一種自適應(yīng)光學(xué)器件,憑借其結(jié)構(gòu)簡單,可靈活變焦等優(yōu)點,得到了廣泛的研究與應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的液體透鏡由于其自身變焦的工作原理,往往會引入很多像差,尤其是其中球差部分,對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量帶來很大的影響。為了解決液體透鏡球差校正的問題,許多學(xué)者投入了大量的研究。然而,目前對于液體透鏡的球差校正主要存在的問題在于:球差校正的焦距范圍較小,校正能力相對有限,或者是在動態(tài)校正的過程中,器件結(jié)構(gòu)及其控制比較復(fù)雜,缺乏穩(wěn)定性。針對以上問題,本文提出了一種新穎的可調(diào)焦非球面液體透鏡設(shè)計,能夠在大的調(diào)焦范圍內(nèi)動態(tài)降低球面像差。與使用具有均勻厚度的彈性膜的常規(guī)設(shè)計方案不同,在當(dāng)前情況下,彈性膜的橫截面被設(shè)計為具有非球面輪廓的平凸形狀。針對膜結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)了一種全新的膜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計路線,其間結(jié)合機械仿真與光學(xué)仿真,并基于所設(shè)定的相關(guān)評判標準,通過合理的選擇目標焦距以及其中心膜厚,可以靈活地優(yōu)化膜結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)在相應(yīng)焦距范圍內(nèi)動態(tài)球差的校正。此外,對于此設(shè)計而言,填充液體和彈性膜之間不需要采用特殊的折射率匹配處理,從而使得該設(shè)計更具有實用性。除此之外,本文還提出了液體透鏡色差與球差同時動態(tài)校正的設(shè)計方案... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電潤濕效應(yīng)原理

圖 1-2 彈性薄膜液體透鏡 (a)三維結(jié)構(gòu)，(b)二維截面對于利用折射率的變化實現(xiàn)液體透鏡的變焦功能，其主要的方式是利用材料的一些物理特性，目前對于該類液體透鏡主要選用的材料是液晶[27-29]。液晶的分子結(jié)構(gòu)主要呈盤狀或者棒狀，由于其結(jié)構(gòu)的特點，對于不同的偏振光入射，液晶呈現(xiàn)不同的折射率，使得液晶具有雙折射效應(yīng)。因此通過對液晶內(nèi)部分子的調(diào)控，可以實現(xiàn)材料折射率的變化，當(dāng)液晶的內(nèi)部分子的排列方式的不同，其折射率就呈現(xiàn)一種漸變的形式，從而實現(xiàn)了透鏡的功能[30]。目前對于液晶的調(diào)控主要通過電場來控制，如圖 1-3 所示，通過改變其電場來控制液晶分子的排布。當(dāng)然，在液晶中加入一些特殊的聚合物，也能實現(xiàn)折射率的變化，由于聚合物的存在，液晶的晶向被鎖定，從而不會發(fā)生相應(yīng)的變化，利用此特點也能實現(xiàn)變焦透鏡的功能[29]。

圖 1-2 彈性薄膜液體透鏡 (a)三維結(jié)構(gòu)，(b)二維截面率的變化實現(xiàn)液體透鏡的變焦功能，其主要的方對于該類液體透鏡主要選用的材料是液晶[27-2棒狀，由于其結(jié)構(gòu)的特點，對于不同的偏振光液晶具有雙折射效應(yīng)。因此通過對液晶內(nèi)部分化，當(dāng)液晶的內(nèi)部分子的排列方式的不同，其實現(xiàn)了透鏡的功能[30]。目前對于液晶的調(diào)控主要過改變其電場來控制液晶分子的排布。當(dāng)然，在實現(xiàn)折射率的變化，由于聚合物的存在，液晶變化，利用此特點也能實現(xiàn)變焦透鏡的功能[29

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3297836