梯形凸起电极液晶变焦透镜

液晶变焦透镜由于其结构紧凑,低功耗,性能稳定,易于制备等特点,在图像处理,光通信,机器视觉,可切换2D/3D显示等方面应用广泛,但是工作电压高阻碍了其实际应用和商业化。本文提出了一种梯形凸起电极结构的液晶变焦透镜,用TechWiz LCD 3D软件模拟了此种结构的电场和液晶分子分布,对比分析了液晶盒厚、电极高度、电极梯角和电极宽度与间隔比对液晶透镜工作电压的影响。模拟结果显示,当液晶盒厚为10μm时,液晶透镜的驱动电压可以降低到10V以内;在焦距变化范围相同的情况下,梯形凸起电极液晶透镜比传统的平面电极液晶透镜的工作电压降低了35.8%。对于梯形凸起电极结构的液晶变焦透镜,当电极高度占液晶盒厚40%,电极梯角选为60°,电极宽度与间隔比为100∶50时,其工作电压最低。     

激光变焦透镜设计

本文叙述了激光聚焦用的一种光学补偿三透镜变焦系统快速一级设计的方案,并用T1-59计算器和PC-100A打印机设计了一个变焦比R=3,变焦历程Z=2和Z=1处的有效焦距fe=8的激光变焦系统。     

基于硅基液晶变焦透镜的相位恢复方法

针对传统的基于光强传输方程(TIE)相位恢复方法中需要通过移动待测物体或者CCD以实现光强图像采集所造成的速度慢、精确度低等问题,提出了一种新的基于硅基液晶(LCOS)变焦透镜的相位恢复方法。首先,在LCOS上加载具有不同焦距的透镜相位分布图,使其实现变焦透镜的功能;然后通过本研究所设计的系统在同一成像平面上采集不同散焦距离的光强图像;最后求解TIE从而得到相位信息。该方法只需要改变LCOS上所加载的相位分布图即可形成不同的散焦图像,避免了传统方法中机械移动所造成的误差。模拟与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。     

连续变焦偏振视频显微物镜设计

针对传统显微镜在低照度环境时成像对比度低、识别难度大等问题,提出结合分焦平面偏振成像技术,设计了一款含三个移动组的五组元连续变焦偏振视频显微物镜。该物镜工作在可见光波段,变倍范围为1×?6.5×,物方线视场1.70 ~11.1 mm,全长220 mm,工作距离为22 mm,后截距为14 mm,后接偏振探测器获得目标的偏振信息。经仿真分析,该系统在变焦范围内像面稳定,在各个变焦状态下成像质量接近衍射极限。该系统不仅可以在显示屏上获得目标的不同放大倍率的像,缓解视疲劳,还可以获得目标的偏振信息,提高目标的识别概率、观察效率和低照度情况下的成像效果。     

变焦纳米液晶透镜的体三维立体显示器的初步研究

三维(3D)立体显示技术已成为当今一个引人注目的前沿科技领域。本文提出研制基于电动变焦纳米液晶透镜的3D立体显示器。该变焦透镜具有50Hz的高速响应,以达到无闪烁的显示。梯度折射率纳米聚合物分散液晶透镜通过紫外掩模制作,具有透明性好,响应速度快的优点。采用快速阴极射线管作为二维显示器。该体3D立体显示器是一个全新的3D立体显示方案,该显示器的实验工作正在进行中。     

变焦纳米液晶透镜的体三维立体显示器的初步研究

三维(3D)立体显示技术已成为当今一个引人注目的前沿科技领域.本文提出研制基于电动变焦纳米液晶透镜的3D立体显示器.该变焦透镜具有50 Hz的高速响应,以达到无闪烁的显示.梯度折射率纳米聚合物分散液晶透镜通过紫外掩模制作,具有透明性好,响应速度快的优点.采用快速阴极射线管作为二维显示器.该体3D立体显示器是一个全新的3D立体显示方案,该显示器的实验工作正在进行中.     

变焦纳米液晶透镜的体三维立体显示器的初步研究

三维(3D)立体显示技术已成为当今一个引人注目的前沿科技领域.本文提出研制基于电动变焦纳米液晶透镜的3D立体显示器.该变焦透镜具有50 Hz的高速响应,以达到无闪烁的显示.梯度折射率纳米聚合物分散液晶透镜通过紫外掩模制作,具有透明性好,响应速度快的优点.采用快速阴极射线管作为二维显示器.该体3D立体显示器是一个全新的3D立体显示方案,该显示器的实验工作正在进行中.     

具有取向转换膜的偏振无关模式控制液晶透镜

本文针对液晶透镜在变焦眼镜方面的应用,研制完成了具有取向转换膜的偏振无关的模式控制液晶透镜。首先通过仿真,论证了采用取向转换膜实现偏振无关的模式控制液晶透镜的可行性,接着在实验中研究并优化了取向转换膜的制备参数,最后完成了偏振无关的液晶透镜的制备。测试结果表明,8 mm孔径大小的液晶透镜具有偏振无关的特性,同时具有变焦调节特性,实现了0～1.590 D的屈光度调节。     

CO2激光打标机变焦f-theta透镜的设计

为CO2激光打标机设计了变焦距f-theta扫描聚焦系统,以使它适用于不同打标面积而不必更换镜头,该系统由三片透镜组成,材料为GaAs,工作波长为10.6μm,系统总长度为41.45mm.利用f-theta镜的负畸变效应和机械变焦原理,将三片透镜设计组合为具有三个可变档系统,该系统有效焦距分别为f-theta镜的三个常用焦距:305mm、360mm和410mm,相应扫描范围分别为:210×210mm2、250×250mm2和280×280mm2,扫描角均为±20°.像面上系统在零视场、0.7视场和全视场的光斑都落在相应的爱里斑以内,三种情况下,系统的MTF曲线分别接近相应的衍射极限曲线,系统的最大场曲和最大f-theta相对畸变都能满足国内激光打标机的精度要求.     

三维激光雷达共光路液体透镜变焦光学系统设计

针对动车组空间三维坐标的测量需求,设计了三维激光雷达共光路变焦光学系统。系统采用发射/接收共光路的结构形式,以高斯光学为理论基础,对能量传输进行了详细的分析,得到扩束透镜链的严格限制关系。为简化系统结构,利用液体透镜代替传统的机械变焦机构,以几何光学为理论基础,计算出光学系统初始结构,并采用Zemax光学设计软件进行仿真,设计出三维激光雷达发射/接收共光路光学系统。该结构形式不仅提高了系统同轴度、减小外部干扰,还简化了结构、缩小了仪器体积。采用液体透镜调焦代替机械调焦,避免了调焦引起的机械振动,有效提高了激光雷达的定位精度。通过改变液体透镜的光焦度,实现了在2~30 m测量范围内,发射光学系统在被测物体表面的光斑半径小于20 m/m,接收光学系统超过90%的聚焦能量集中在半径小于1.6 m的圆内,满足用户要求。     

液晶变焦透镜在XR近眼显示系统中的应用（特邀）

探讨液晶（LC）技术在XR近眼显示系统中的应用。详述了如何通过控制光的偏振和波前来开发可变焦液晶透镜,这些透镜对改善XR应用中的用户体验具有潜在价值。还讨论了生产液晶透镜的挑战,特别是在优化透镜厚度和性能方面。     

不断发展的红外变焦透镜

近年来，红外变焦透镜系统取得了长足的进步。这些进展包括：变信范围的扩展；性能的改善；尺寸和重量的减小；小型化和复杂化等。本文将叙述红外变焦透镜设计应用的发展。同时阐述几家公司在变焦系统方面的工作情况，提供加工方面公差技术的参考，还将介绍瓣发明的反射式变焦系统，并提出将来发展的几点建议。     

可调焦液晶透镜

美国佛罗里达中心大学的科研人员已研究出一种焦长可从无限远连续调谐到0．6m的液晶透镜。     

基于液晶自适应透镜的设计与制作

详细论述了液晶透镜的设计理论,并在前人已有的工作基础之上改进制作工艺,得到新型单圆孔电极的液晶透镜。与现在已有的单圆孔电极液晶透镜制作工艺相比,改进体现在:使用光刻和盐酸腐蚀的方法,刻蚀ITO基板得到了具有直径为2mm的圆孔图案的上电极;使用聚酰亚胺取代玻璃作为绝缘层。新型透镜的特性是,工作电压可以低至1.1Vrms,焦距范围为20~480mm,响应时间可达到亚毫秒量级,而在500~1100nm范围内透过率稳定在80%以上。通过实验进一步表明:该液晶透镜的点扩展函数(PSF)与理论值接近,且焦距与工作电压成反比例关系。     

液晶型圆偏振调制器

设计了一种液晶（LC）型光圆偏振调制器（CPM）,利用LC材料的电控双折射特性得到出射光的2种圆偏振态。对器件的工作原理进行了详细的说明,进而对器件的特性进行了测试和分析。该LC型光CPM具有小于10V的低驱动电压、ms量级的响应速度和体积小的特点。测试结果表明,该光CPM输出光圆偏振度高达98．8％。     

流式细胞仪系统中液体变焦透镜的设计与制作

以聚二甲基硅烷(PDMS)为基础,设计制作了一种 封闭式液体变焦透镜。通过对PDMS薄膜形变情况 的仿真分析,利用Matlab数学建模与ANSYS结构仿真,得到薄膜形变结果,确定了合理的透 镜腔体结构。 在制备工艺上,首先利用SU-8模型制作了PDMS透镜腔,再使用混合PDMS制作出腔体的盖片 ;然后将两部 分进行表面处理后键合,注射填充液、完成二次封装;最后对透镜的表面形变和焦距变化进 行了测试,根 据测试结果绘制了焦距-磁通量曲线。测试中,在磁通量从200mT到 600mT的过程中,焦距 由22.0mm变为20.2mm。 结果表明,以本文方法制作变焦透镜,可以简化工艺步骤,降低制造成本,减小整体体积, 焦距可控,有着更好的密封性,受外界环境干扰小。     

用于物证搜寻的大视场变焦偏振成像光学系统设计

针对传统无人机载相机在复杂环境下物证搜寻成像对比度低、证物识别难度大等问题,提出利用偏振成像技术,进行物证搜寻识别。为保证搜寻效率、识别概率和低照条件下成像效果,设计了大视场大相对孔径两档变焦偏振成像光学系统。系统焦距分别为11 mm和22 mm,F数分别为1.8和2.7,视场角60和34,并给出了合理的调焦方式,可实现在3 m和10 m飞行高度下清晰成像。经过仿真分析,调制传递函数在奈奎斯特频率91 lp/mm处优于0.45,满足成像质量要求,公差分析显示,在满足成像质量条件下,公差范围合理。将系统与微偏振片阵列探测器集成,搭载无人机平台,可在复杂环境中对案发现场进行实时高效物证搜寻,大幅提升案事件破获能力。     

液晶微透镜阵列研究进展

液晶微透镜阵列作为基本的光学元件之一,具有焦距可调、结构紧凑、低功耗、稳定性好等优点,在微纳光学领域有广泛的应用。经过近40年的发展,液晶微透镜阵列的研究日趋成熟,不同结构形式和应用于不同场景的液晶微透镜阵列层出不穷。本文系统总结了液晶微透镜阵列的3种工作原理,并对近年来的研究进展分类进行描述,重点放在液晶微透镜的制作过程、结构特点和工作原理,具体介绍了基于光的折射和衍射原理的液晶微透镜阵列,涉及透镜结构、液晶取向技术以及透镜阵列的应用等方面。最后总结了液晶微透镜阵列存在的问题和发展趋势。     

液晶微透镜阵列研究进展

液晶微透镜阵列是基于微透镜光子技术和液晶技术而发展起来的学科交叉研究领域。就液晶微透镜阵列的工作原理、主要设计方法及其研究进展进行了论述,并对微透镜阵列的发展趋势及尚待解决的问题进行了总结。