微型衍射消色差透镜模型的设计和分析

发布时间：2022-02-15 08:08

　　透镜是成像系统的核心部件。当前,成像系统中的透镜大多数都是建立在几何光学原理的之上。因此,为了消除色差,需要多片光学特性不同的透镜组合在一起来消除这一影响。故基于几何光学原理的消色差透镜通常体积大而且笨重,因而这种透镜无法适应当前成像系统的光、机、电集成化和微型化的发展要求;而且也不能适应新型的成像系统的需要。例如3D集成成像系统,它的采集系统由特定要求的小透镜阵列组成。因此,需要新的思路来设计消色差透镜。随着衍射光学元件DOE（Diffraction Optical element）近期在计算成像领域重新引起了极大的关注。设计类似于传统的平面fresnel透镜的衍射透镜可能是一种新的方向。这种衍射透镜其表面是与光波长相当高度的微细凹凸,可以极大的减小成像设备的尺寸和重量。目前对于衍射透镜相关数值计算方法,大致可以分两类。一种是直接采用矢量衍射理论为基础的近场计算方法;基于透镜的特性尺寸在入射光的量级或小于入射光波长的范围内的考虑。另一种是类似经典的计算机产生全息图的思想,将标量衍射理论和优化算法相结合进行光学设计,并且在得到彩色图像后对图像进行适当的后处理（例如,盲去卷积的方法）。同... 

【文章来源】：安徽大学安徽省211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

透镜色散Fig.1.1Lensdispersion

第一章绪论2来的发展方向之一。所以面对各类电子产品的轻薄化，自然需要更小体积更轻质量的成像系统与之匹配。幸运的是，衍射消色差透镜具有这些优点。未来，它可能应用到各类应用场景中，例如可以用到集成成像技术中。一直以来，集成成像技术被学术界认为是实现真3D显示的一个可能的技术之一。早期的集成成像系统都是采用透镜阵列[4]来采集图像如图1.2所示，而用的透镜是基于几何光学的消色差成像透镜，不仅在组成透镜阵列[5,6]时拼接难度大，而且会导致采集系统质量过大。如果采用衍射消色差成像透镜，就可以利用光刻技术实现这样的透镜阵列制作，免去了拼接的麻烦，具有更小的质量和体积。这也为集成成像技术提供了一个解决方案。图1.2集成成像技术Fig.1.2Integratedimagingtechnology除此之外，衍射消色差透镜在一些工业设备[7]和医疗设备中也有应用的可能如图1.3所示。例如外科医疗仪器中的双聚焦内窥透镜，工业维修工具的内窥镜。图1.3内窥镜应用场景（a）医用内窥镜（b）工业检修内窥镜Fig.1.3Endoscopeapplicationscenarios(a)Medicalendoscope(b)Industrialinspectionendoscope

第一章绪论2来的发展方向之一。所以面对各类电子产品的轻薄化，自然需要更小体积更轻质量的成像系统与之匹配。幸运的是，衍射消色差透镜具有这些优点。未来，它可能应用到各类应用场景中，例如可以用到集成成像技术中。一直以来，集成成像技术被学术界认为是实现真3D显示的一个可能的技术之一。早期的集成成像系统都是采用透镜阵列[4]来采集图像如图1.2所示，而用的透镜是基于几何光学的消色差成像透镜，不仅在组成透镜阵列[5,6]时拼接难度大，而且会导致采集系统质量过大。如果采用衍射消色差成像透镜，就可以利用光刻技术实现这样的透镜阵列制作，免去了拼接的麻烦，具有更小的质量和体积。这也为集成成像技术提供了一个解决方案。图1.2集成成像技术Fig.1.2Integratedimagingtechnology除此之外，衍射消色差透镜在一些工业设备[7]和医疗设备中也有应用的可能如图1.3所示。例如外科医疗仪器中的双聚焦内窥透镜，工业维修工具的内窥镜。图1.3内窥镜应用场景（a）医用内窥镜（b）工业检修内窥镜Fig.1.3Endoscopeapplicationscenarios(a)Medicalendoscope(b)Industrialinspectionendoscope

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于遗传模拟退火算法的立体仓库储位优化[J]. 朱杰,张文怡,薛菲.  计算机应用. 2020(01)
[4]基于计算全息的衍射光学元件印模制备方法研究[J]. 武耀霞,张锦,孙国斌,蒋世磊,弥谦,李世杰,杨鹏飞,王玉瑾.  应用光学. 2019(03)
[5]基于谐衍射的液体透镜变焦系统设计[J]. 张欣婷,亢磊,吴倩倩.  光学技术. 2019(01)
[6]不同照明条件下全息图的衍射场分析[J]. 丁文革,杨晨鹤,代秀红,张荣香.  物理与工程. 2018(06)
[7]基于宽带消色差超构透镜的彩色成像[J]. 王漱明,李涛,祝世宁.  物理. 2018(06)
[8]计算机图像处理技术在全息学中的应用[J]. 龙飞,招继恩,戴宝.  中国信息化. 2017(11)
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博士论文
[1]折、衍混合成像光学系统杂散光研究[D]. 刘盾.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018

硕士论文
[1]基于遗传模拟退火算法的高速列车运行调整问题研究[D]. 汪臻.北京交通大学 2019
[2]广义瑞利-索末菲衍射与分数傅里叶变换关系探究[D]. 樊丽晶.山西师范大学 2018
[3]基于菲涅耳衍射逼近的3D重构计算研究[D]. 汪香香.安徽大学 2018
[4]衍射光谱成像研究[D]. 梁靖宇.浙江大学 2012



本文编号：3626260