發(fā)布時(shí)間：2018-02-20 14:45

  本文關(guān)鍵詞： 復(fù)眼 重疊型復(fù)眼 GRIN 曲面微透鏡陣列　出處：《長(zhǎng)春理工大學(xué)》2010年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】： 近年來(lái),受動(dòng)物界昆蟲(chóng)復(fù)眼的啟發(fā),科學(xué)家提出了相應(yīng)的人工仿生復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)。將目前廣泛使用的單孔徑光學(xué)系統(tǒng)用象復(fù)眼一樣的多孔徑光學(xué)系統(tǒng)所代替,從而達(dá)到使整個(gè)系統(tǒng)小型化、輕量化、增大視場(chǎng)的目的。與并列復(fù)眼相比,重疊復(fù)眼有更高的光能量利用率和更高的靈敏度,但是,重疊型復(fù)眼結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是其晶錐部分的漸變折射率介質(zhì)(GRIN),在建模仿真時(shí),比均勻介質(zhì)要復(fù)雜得多;而且在實(shí)際制作過(guò)程中,對(duì)微型化的GRIN介質(zhì)的折射率控制也十分困難,將其精確地沿一曲面陣列排列也不易實(shí)現(xiàn)。這些問(wèn)題大大阻礙了人工仿生重疊型復(fù)眼的研究與發(fā)展。 針對(duì)以上問(wèn)題,本文首先在研究生物界中存在的復(fù)眼結(jié)構(gòu)及各自的工作原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)生物解剖學(xué)原理,建立了人工重疊型復(fù)眼的光學(xué)模型,并利用Zemax軟件分析了人工重疊型復(fù)眼的光學(xué)特性;其次在研究GRIN介質(zhì)特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了由GRIN介質(zhì)構(gòu)成的重疊型復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化,提高了光能量利用率。然后研究了利用曲面微透鏡陣列代替GRIN介質(zhì)的設(shè)計(jì)方法,并利用三層曲面微透鏡陣列設(shè)計(jì)了重疊型復(fù)眼。最后,在平面微透鏡制作工藝的基礎(chǔ)上,提出在曲面基底上制作微透鏡陣列的工藝流程,為下一步研制人工重疊型復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。 本文工作使建模與分析過(guò)程大大簡(jiǎn)化,也使得人工仿生重疊復(fù)眼的各個(gè)組件在制作工藝上更容易實(shí)現(xiàn)。
[Abstract]:In recent years, inspired by the insect compound eye in the animal kingdom, scientists have proposed a corresponding artificial bionic compound eye optical system, replacing the widely used single-aperture optical system with a multi-aperture optical system like compound eye. So as to make the whole system miniaturized, lightweight and increase the field of view. Compared with the parallel compound eye, the overlapping compound eye has higher light energy efficiency and higher sensitivity, but the structure of the overlapping compound eye is complex. In particular, the gradient refractive index medium of the crystal cone is much more complex than the homogeneous medium in modeling and simulation, and the control of the refractive index of the miniaturized GRIN medium is also very difficult in the process of manufacture. It is not easy to arrange it precisely along a curved surface array. These problems greatly hinder the research and development of artificial bionic overlapping compound eye. Aiming at the above problems, based on the study of the structure of compound eye and their working principles in biological world, the optical model of artificial overlapping compound eye is established according to the principle of biological anatomy. The optical properties of artificial overlapped compound eye are analyzed by using Zemax software. Secondly, on the basis of studying the characteristics of GRIN medium, the overlapping compound eye optical system composed of GRIN medium is designed and optimized. The method of using curved surface microlens array instead of GRIN medium is studied, and the overlapping compound eye is designed by using three-layer curved surface microlens array. Finally, based on the fabrication technology of planar microlens, The fabrication process of microlens array on curved surface substrate is presented, which lays a good foundation for the next step in the development of artificial overlapping compound eye optical system. The work of this paper simplifies the process of modeling and analysis, and makes it easier to realize the fabrication process of each component of artificial bionic overlapping compound eye.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：R77

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本文編號(hào)：1519223