光學(xué)系統(tǒng)是圖像采集中的重要組成部分,采集圖像質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響了后續(xù)圖像處理過程中的計(jì)算效果。目前在虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別等生物識(shí)別中,所采用的成像系統(tǒng)由于設(shè)備體積的限制,多采用定焦系統(tǒng),識(shí)別過程中需要人為配合,不夠便捷。采用不需要移動(dòng)部件的電控調(diào)焦液晶透鏡是解決這一問題的方法之一,液晶透鏡是根據(jù)液晶分子的雙折射效應(yīng)制備而成,通過外加電場(chǎng)改變液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度,實(shí)現(xiàn)液晶透鏡焦距的電控調(diào)節(jié)。目前液晶透鏡的研究主要集中在單個(gè)液晶透鏡的性能上,但由于液晶透鏡自身焦距范圍有限,單片液晶透鏡難以獨(dú)立應(yīng)用。本文主要將液晶透鏡與光學(xué)鏡頭結(jié)合,實(shí)現(xiàn)在無機(jī)械移動(dòng)部件情況下進(jìn)行光學(xué)調(diào)焦,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.給出了液晶透鏡焦距、光程差的計(jì)算方法。通過液晶透鏡的阻容等效模型計(jì)算了液晶透鏡的折射率分布。根據(jù)牛頓光學(xué)成像公式,得出液晶透鏡與傳統(tǒng)玻璃透鏡組合系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)調(diào)焦的理論依據(jù)。2.應(yīng)用Zemax光學(xué)仿真軟件對(duì)四分離式光學(xué)鏡頭進(jìn)行建模。根據(jù)虹膜識(shí)別中虹膜圖像像素要大于80個(gè)像素的要求,得出物距最長(zhǎng)為620mm,以此作為成像系統(tǒng)的最長(zhǎng)物距。將液晶透鏡的折射率分布用Zemax中的梯度2進(jìn)行建模,并與四分離式光學(xué)鏡頭... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１液晶透鏡理論模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｌｅｎｓ??

?基于液晶透鏡的生物識(shí)別的成像系統(tǒng)的研究???２．?４模式控制液晶透鏡理論仿真??模式控制液晶透鏡為兩片導(dǎo)電玻璃基板中間夾著高阻層及液晶材料組成，當(dāng)液晶透??鏡施加電壓時(shí)，高電阻層的電阻與液晶電容組成如圖２．２的等效電路，外加驅(qū)動(dòng)電壓在??液晶不同位置上的電場(chǎng)形成梯度分布，液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度隨之梯度分布，液晶折射率??形成梯度分布，形成梯度折射率透鏡。使用的液晶為Ｅ７液晶，參數(shù)如下［５５］。液晶層厚??度?２５陣，預(yù)傾角?９°?，驅(qū)動(dòng)電壓?１０Ｖ，驅(qū)動(dòng)頻率?２０ＫＨｚ，Ａｓ＝１４．０７，ｓｊ＝５．２１，Ｋｉｉ＝ｌｌ．ｌｐＮ，??Ｋ２２＝５．９?ｐＮ，?Ｋ３３＝１７．１?ｐＮ，?Ａｎ＝０．２２，?ｎ〇＝１．５１７〇??２?ｍｍ??Ｉ?！?＂?＿??Ｒ２ｎ?Ｒ２ｎ－１?Ｒ２ｎ－２?Ｒ３?Ｒ２?Ｒ１??——ＥＺＺ＞ｙ－ｉＺＺＩ—｜－＜ＺＺ＞?Ｅ３－Ｉ—Ｅ５３———??（ｕ）?Ｃ２ｎ?＿＿＿?ＣＺｎ－ｌ?Ｃ２?Ｃｌ?（ｕ＾）??圖２．２模式控制液晶透鏡等效電路??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｏｄｅ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｌｅｎｓ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ??結(jié)合液晶透鏡電阻－電容等效模型和液晶連續(xù)體理論計(jì)算電壓分布并用ＭＡＴＬＡＢ編??程進(jìn)而得到折射率分布［５６］，步驟如下。??（１）結(jié)合液晶材料參數(shù)計(jì)算不同電壓下滿足Ｅｕｌｅｒ?－Ｌａｇｒａｎｇｅ方程的液晶指向矢排??列、有效介電常數(shù)及非尋常光的光程。??（２）將圓孔（２?ｒａｍ）等距離分成２０００份，并設(shè)置高阻材料的方塊電阻計(jì)算各個(gè)環(huán)的??電阻，對(duì)應(yīng)于Ｒｉ＿Ｒｎ。??（３）給液晶透鏡加電時(shí)，先將液晶的介電常數(shù)初

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???１??１．７０??Ｉ；—＂—）Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ?ｉｎｄｅｘ｜??Ｉ丨八??１．５２??－＊３?Ｅ?！Ｔｊ?ＴＴ??Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｍｍ）??圖２．３模擬液晶透鏡折射率分布??Ｆｉｇ．?２．３?Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ?ｉｎｄｅｘ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｌｅｎｓ??通過ＭＡＴＬＡＢ擬合最終得到液晶透鏡的折射率分布方程為最高次冪為１２次的偶??次方程。??２．５液晶透鏡調(diào)焦原理??光學(xué)系統(tǒng)通常由多個(gè)光學(xué)鏡組組合而成，光學(xué)鏡組可以是單片透鏡，也可以是由多??片透鏡組合而成的透鏡組。本論文中是將液晶透鏡與一個(gè)定焦的光學(xué)鏡組組合成一個(gè)光??學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)可以看成為兩個(gè)光學(xué)鏡組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。??ｍ合系統(tǒng)?ａ丨介系統(tǒng)??物方±如?光ｆｌ丨丨?光相丨丨?像方上ｒｔｉ??．１?ｌ（？?（Ａ?ｙ；?ｃ’?．ｓｗ??Ｉｔ?Ｆ，?〃，?＾ｖ；?＾?一?Ｈ：?ｔｙ?／ｒ??＼?＊Ｖ，?．Ｖ；?ｊ／?ｋ＼?Ｋ?Ｋ?．ｖ；?／??Ａ?ｆ?心廣．??廠Ｘ”?＿，?，?￣Ａ?ｒ?Ｉ?乂?ｒ?＿?ｄ?ｒ?｜?Ｍ?ｆ＇?ｍ?＾?�。�??＇?ｆ?ｆ?］?，?？、／?１?■?，?ｉ，ｙ?．?．?／?．??＾?－ｆｎ?ｍ?＾?ｚｌｌ?＾??圖２．４兩個(gè)光組組合焦距計(jì)算??Ｆｉｇ．?２．４?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｆｏｃａｌ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｌｉｇｈｔ?ｇｒｏｕｐｓ??物空間與光軸平行的光線ＡＱ，入射到光組１，經(jīng)過光組１的折射后，通過光組１的??像方焦點(diǎn)Ｆ丨進(jìn)入光組

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2998259