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液晶透镜的瞬态特性及其在扩展景深成像中的应用

消耗积分:0 | 格式:pdf | 大小:1.24 MB | 2020-05-18

西安安泰电子

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　　研究了液晶透镜的瞬态特性。结果表明，LC透镜在正、负透镜状态之间切换时，保持了其透镜特性。其光功率由正变为负，均方根像差也随时间变化，但始终保持在0.1波长以下。利用LC透镜的这种瞬态特性，获得了扩展景深的图像。

　　液晶透镜的焦距是电可调的〔1〕。自1979年Sato首次提出用液晶材料制作光学透镜以来〔2〕，液晶透镜引起了广泛的研究兴趣〔3–9〕。双电压驱动的液晶透镜〔10〕已被应用于光学成像系统中功能，如聚焦和变焦〔11–15〕，目前由单个透镜的机械运动来执行。它可以作为正透镜或负透镜工作〔16〕，本文研究了LC透镜的瞬态特性〔17〕。实验表明LC透镜有一个有趣的特性，即LC透镜在正、负透镜状态之间切换时保持其透镜特性。当其光功率由正变为负时，其均方根像差也随时间变化，但始终保持在0.1波长以下。提出了一种利用该特性获取扩展景深（EDOF）图像的方法［18-23］，在LC透镜从正透镜状态切换到负透镜状态的过程中，采集一系列不同距离目标聚焦的图像，并对序列图像进行小波融合得到EDOF图像。众所周知，成像系统数值孔径的减小会导致聚焦深度的增加，但也会导致光通量的损失。提出了在光圈中使用掩模和图像恢复技术来获得EDOF图像的方法〔18〕，但这种方法不仅降低了光通量，而且降低了图像的分辨率。通过沿光轴移动系统或物体，并在不同焦距下捕获物体的图像堆栈，可以通过叠加图像堆栈〔21〕来重建EDOF图像，但是这种方法需要恒定的放大和对准。远心光学系统［24］可以满足要求，但远心光学系统体积大、重量重。报道了用不同焦距的LC透镜在恒定放大倍数下拍摄图像的方法〔25〕，但LC透镜的沉降时间一般较长，多步拍摄图像的时间要长得多。这项工作的建议使得使用LC透镜获取不同深度图像的耗时聚焦过程变得不必要。

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