液晶基波前成像方法研究.pdf

1、隨著成像科技的發(fā)展，圖像以其直觀展示與大容量傳遞信息這一屬性，受到越來(lái)越多的重視。圖像信息的產(chǎn)生、輸運(yùn)與獲取，離不開(kāi)波動(dòng)性的光媒介。傳統(tǒng)意義上的圖像獲取，就是利用光電探測(cè)芯片將空間壓縮后的光場(chǎng)強(qiáng)度信息采集并記錄下來(lái)的過(guò)程。光波除攜帶基于振幅的強(qiáng)度信息外，還包括波譜、波前、偏振、波矢等與目標(biāo)和環(huán)境屬性密切相關(guān)的多模特征信息，這些信息的捕獲對(duì)高效探測(cè)識(shí)別復(fù)雜背景環(huán)境中的目標(biāo)具有重要意義。測(cè)量圖像的相關(guān)波前信息，可以揭示傳播介質(zhì)的擾動(dòng)特征，進(jìn)

2、而基于波前畸變校正快速恢復(fù)甚至優(yōu)化目標(biāo)圖像。傳統(tǒng)光學(xué)儀器通?；趩我恍缘墓鈴?qiáng)測(cè)量，發(fā)展新一代輕便靈巧的多模光學(xué)成像探測(cè)器就顯得尤為迫切和重要，液晶材料則以其可電控的電光屬性在發(fā)展相關(guān)功能器件方面顯示出特殊價(jià)值。本論文主要開(kāi)展了基于電控液晶微透鏡陣列進(jìn)行波前成像方法的研究。主要內(nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)液晶材料的基本物性和商用液晶材料的典型性能參數(shù)進(jìn)行功能化仿真，得到液晶器件其液晶分子指向矢分布、電勢(shì)分布和相位延遲分布屬性，進(jìn)而依據(jù)

3、仿真結(jié)果設(shè)計(jì)電極圖案，經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)摸索得到合理的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)并制作原理樣片，通過(guò)建立光學(xué)測(cè)試架構(gòu)得到關(guān)鍵性的光學(xué)和電光性能及參數(shù)指標(biāo)，為液晶器件原型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　　然后，開(kāi)展液晶基波前成像技術(shù)研究。傳統(tǒng)的波前成像系統(tǒng)，通常由兩條獨(dú)立光路分別完成波前測(cè)量和圖像獲取，具有系統(tǒng)體積質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成像效能低等劣勢(shì)?；谝壕Р牧系奈⑼哥R陣列在無(wú)電信號(hào)作用時(shí)僅能使光波產(chǎn)生特定程度的相位延遲，不會(huì)影響后續(xù)的光電探測(cè)操作。在

4、液晶器件上加載電驅(qū)控信號(hào)，將顯示基于陣列化微透鏡的控光行為并用于成像光波的波前測(cè)量，實(shí)現(xiàn)波前和圖像的電控一體化測(cè)量，完成液晶基波前成像系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)和關(guān)閉液晶微透鏡的波前測(cè)量和圖像獲取操作。考慮到波前基于單一波長(zhǎng)這一物性，進(jìn)一步討論分析了光波段寬度對(duì)波前測(cè)量的影響，比較分析了復(fù)合光如白光波前與單色光如紅光、綠光和藍(lán)光等波前的測(cè)量結(jié)果，提出了將單色光波前轉(zhuǎn)換為復(fù)合光波前的方法。鑒于波前分解和合成方法所得到的波前與目標(biāo)波前具有高相似度，提出了

5、使用白光源對(duì)目標(biāo)執(zhí)行波前成像的方法。
　　針對(duì)完成波前測(cè)量后關(guān)閉液晶微透鏡陣列，成像系統(tǒng)無(wú)法直接對(duì)景深外目標(biāo)清晰成像這一問(wèn)題，提出了液晶基波前成像景深擴(kuò)展方法。通過(guò)調(diào)節(jié)加載在液晶微透鏡陣列上的驅(qū)控信號(hào)，對(duì)具有不同物距的目標(biāo)進(jìn)行基于液晶微透鏡的二次成像及簡(jiǎn)單的圖像處理實(shí)現(xiàn)景深外目標(biāo)的清晰成像。所建立的景深擴(kuò)展法較傳統(tǒng)方法可顯示更為豐富的目標(biāo)細(xì)節(jié)。
　　最后，由于存在波前對(duì)目標(biāo)深度不敏感而難以得到深度信息這一問(wèn)題，開(kāi)展了液晶基物