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[期刊论文] 雷宇 佟庆 张新宇
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:光场成像可以获取场景的三维信息.通过在主透镜和图像传感器之间插入一个微透镜阵列,不仅可以记录光线的辐射度,还记录了光线入射的方向.提出了使用梯度折射率液晶微透镜阵列进行光场成像的方法.该阵列基于向列相液晶材料,利用其各向异性和双折射的特点,通过紫外光刻技术和湿法刻蚀技术制作,具有圆孔阵列图案.在该阵列的上下电极之间加载一个交流电压信号后,每个微透镜可以有效会聚入射光,搭建了测试系统来测试该阵列的聚焦特性和焦距.将该阵列与一个主透镜和一片图像传感器耦合得到一个光场成像相机,并使用该相机采集了图像....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ EI CBST SA
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摘要:介绍了一种通过改变电极上的驱动电压来测量和调控入射光偏振态的液晶器件,同时模拟了该器件的液晶分子指向矢分布。众所周知,液晶分子的倾斜角较容易控制,却常忽视其扭曲角同样可以被调控。所以,液晶材料能够用作可变化、可转动的相位延迟器,这样就可以实现用同一器件结构测量入射光偏振态,随后调控该入射光偏振态。模拟了在十字结构电极下液晶层的指向矢分布,表明扭曲角可被电控,同时也说明将入射光偏振态调控到任意偏振态是可以实现的。...
[期刊论文] 雷宇 佟庆 张新宇
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:利用向列相液晶材料的各向异性和双折射特点,采用紫外光刻和湿法刻蚀技术,设计并制作了透明的圆孔图案梯度折射率液晶微透镜阵列.搭建了光学测试系统,测试了该阵列的聚焦性能和焦距,并给出了焦距与加载电压之间的关系.将该阵列与主镜头和图像传感器进行耦合,构成一个双模成像相机原型,通过开启或关闭加载电压实现光场成像模式和普通成像模式的快速切换.在两种工作模式下对目标物采集双模原始图像,结果表明该相机既可在光场工作模式下采集三维光场图像,也可在普通工作模式下采集普通图像....
[博士论文] 佟庆
控制科学与工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着成像科技的发展,图像以其直观展示与大容量传递信息这一属性,受到越来越多的重视。图像信息的产生、输运与获取,离不开波动性的光媒介。传统意义上的图像获取,就是利用光电探测芯片将空间压缩后的光场强度信息采集并记录下来的过程。光波除携带基于振幅的强度信息外,还包括波谱、波前、偏振、波矢等与目标和环境属性密切相关的多模特征信息,这些信息的捕获对高效探测识别复杂背景环境中的目标具有重要意义。测量图像的相关波前信息,可以揭示传播介质的扰动特征,进而基于波前畸变校正快速恢复甚至优化目标图像。传统光学仪器通常基于单一性的光强测量,发展新一代轻便灵巧的多模光学成像探测器就显得尤为迫切和重要,液晶材料则以其可电控的电光属性在发展相关功能器件方面显示出特殊价值。本论文主要开展了基于电控液晶微透镜阵列进行波前成像方法的研究。主要内容如下:
  首先,根据液晶材料的基本物性和商用液晶材料的典型性能参数进行功能化仿真,得到液晶器件其液晶分子指向矢分布、电势分布和相位延迟分布属性,进而依据仿真结果设计电极图案,经过工艺试验摸索得到合理的结构和工艺参数并制作原理样片,通过建立光学测试架构得到关键性的光学和电光性能及参数指标,为液晶器件原型的结构和参数优化奠定基础。
  然后,开展液晶基波前成像技术研究。传统的波前成像系统,通常由两条独立光路分别完成波前测量和图像获取,具有系统体积质量大、结构复杂、成像效能低等劣势。基于液晶材料的微透镜阵列在无电信号作用时仅能使光波产生特定程度的相位延迟,不会影响后续的光电探测操作。在液晶器件上加载电驱控信号,将显示基于阵列化微透镜的控光行为并用于成像光波的波前测量,实现波前和图像的电控一体化测量,完成液晶基波前成像系统通过启动和关闭液晶微透镜的波前测量和图像获取操作。考虑到波前基于单一波长这一物性,进一步讨论分析了光波段宽度对波前测量的影响,比较分析了复合光如白光波前与单色光如红光、绿光和蓝光等波前的测量结果,提出了将单色光波前转换为复合光波前的方法。鉴于波前分解和合成方法所得到的波前与目标波前具有高相似度,提出了使用白光源对目标执行波前成像的方法。
  针对完成波前测量后关闭液晶微透镜阵列,成像系统无法直接对景深外目标清晰成像这一问题,提出了液晶基波前成像景深扩展方法。通过调节加载在液晶微透镜阵列上的驱控信号,对具有不同物距的目标进行基于液晶微透镜的二次成像及简单的图像处理实现景深外目标的清晰成像。所建立的景深扩展法较传统方法可显示更为丰富的目标细节。
  最后,由于存在波前对目标深度不敏感而难以得到深度信息这一问题,开展了液晶基物空间深度测量方法研究。基于液晶微透镜阵列的电调焦属性,建立了电驱控信号均方幅值与目标深度的对应关系。通过采用Sobel边缘检测算子评价阵列化子图的成像效果,得到了清晰成像的最佳电驱控信号特征,进而开展了基于调变电驱控信号的目标深度标定研究,显示了液晶基物空间深度测量方法在测量目标深度尺度方面的有效性。
[专利] 实用新型 CN201420621472.4
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种石墨烯基电控液晶光汇聚微透镜阵列芯片,包括:石墨烯液晶聚光微透镜阵列、以及驱控信号输入端口,石墨烯液晶聚光微透镜阵列为m×n元,石墨烯液晶聚光微透镜阵列采用夹层结构,且下中上层之间顺次设置有第一基片、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、图案化石墨烯电极层、石墨烯电极层、第二基片,图案化石墨烯电极层由m×n个均匀排布的石墨烯圆孔构成,从图案化石墨烯电极层延伸出一根图案化电极引线并接入驱控信号输入端口的一端,从石墨烯电极层延伸出另一根电极引线并接入驱控信号输入端口的另一端。本实用新型结构紧凑牢固,电驱控能力强,控制精度高,易与常规红外光学光电机械结构耦合,环境适应性好。
[专利] 实用新型 CN201420621887.1
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片,包括陶瓷外壳、金属支撑和散热板、以及单眼复眼一体化成像探测架构,陶瓷外壳后部固置于金属支撑和散热板顶部,单眼复眼一体化成像探测架构设置于陶瓷外壳内,并包括同轴顺序设置的驱控与图像预处理模块、面阵可见光探测器以及面阵电控液晶成像微透镜,面阵电控液晶成像微透镜用于从陶瓷外壳顶部开口接收可见光,并将该可见光聚焦到面阵可见光探测器,驱控与图像预处理模块通过通讯与控制信号输出端口接收来自于外部的工作信号,根据该工作信号生成驱动信号。本实用新型的液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片具有结构紧凑,使用方便,易与常规成像光学系统耦合,目标和环境适应性好等特点。
[专利] 发明专利 CN201410579934.5
华中科技大学 2015-02-18
摘要:本发明公开了一种液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片,包括陶瓷外壳、金属支撑和散热板、以及单眼复眼一体化成像探测架构,陶瓷外壳后部固置于金属支撑和散热板顶部,单眼复眼一体化成像探测架构设置于陶瓷外壳内,并包括同轴顺序设置的驱控与图像预处理模块、面阵可见光探测器以及面阵电控液晶成像微透镜,面阵电控液晶成像微透镜用于从陶瓷外壳顶部开口接收可见光,并将该可见光聚焦到面阵可见光探测器,驱控与图像预处理模块通过通讯与控制信号输出端口接收来自于外部的工作信号,根据该工作信号生成驱动信号。本发明的液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片具有结构紧凑,使用方便,易与常规成像光学系统耦合,目标和环境适应性好等特点。
[专利] 实用新型 CN201420621425.X
华中科技大学 2015-02-18
摘要:本实用新型公开了一种液晶基多眼套叠仿生成像探测芯片,包括多眼套叠成像探测架构,其包括同轴顺序设置的驱控与图像预处理模块、面阵可见光探测器以及面阵电控液晶聚光微透镜,面阵电控液晶聚光微透镜包括m×m个单元微透镜,其中m均为正整数,面阵可见光探测器被划分为m×m个子面阵可见光探测器,每个子面阵可见光探测器包括m×m个光敏元,面阵电控液晶聚光微透镜用于接收目标光波,并将该目标光波离散分割到面阵可见光探测器中不同子面阵可见光探测器的对应光敏元上。本实用新型的液晶基多眼套叠仿生成像探测芯片具有结构紧凑,使用方便,易与常规成像光学系统耦合,目标和环境适应性好等特点。
[专利] 实用新型 CN201420654544.5
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种基于波前调节的电控液晶激光整形芯片。该芯片包括圆柱形的液晶调相架构;其包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、图形化电极层、第一基片和第一增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、公共电极层、第二基片和第二增透膜;公共电极层由一层匀质导电膜构成;图形化电极层由圆形导电膜和同心设置在圆形导电膜外围的至少一个圆环形导电膜构成,圆形导电膜的圆心与液晶调相架构的轴心重合;在圆环形导电膜为多个时,所有圆环形导电膜的径向宽度相等,相邻导电膜的径向间距相等。该芯片激光波束整形变动范围大,适应性好,体积和质量小,易与其它光学光电机械结构耦合。
[专利] 实用新型 CN201420621298.3
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种石墨烯基双模混合集成电控液晶微透镜阵列芯片,包括阵列化控光架构、第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口,阵列化控光架构的上下层之间顺次设置有第一基片、微圆孔形图案化石墨烯电极、第一液晶定向层、第一液晶层、第二液晶定向层、石墨烯共地电极、第二基片、第三液晶定向层、第二液晶层、第四液晶定向层、微圆环孔形图案化石墨烯电极、第三基片,微圆孔形图案化石墨烯电极、石墨烯共地电极和微圆环孔形图案化石墨烯电极分别固定在第一至第三基片上,微圆孔形图案化石墨烯电极和微圆环孔形图案化石墨烯电极分别包括m×n个微圆孔和微圆环孔。本实用新型光束变换效能高,易与常规光学光电机械结构耦合,环境适应性好。
[专利] 实用新型 CN201420624047.0
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本实用新型公开了一种基于电控液晶红外汇聚平面微柱镜的红外波束控制芯片。包括电控液晶红外汇聚平面微柱镜阵列;电控液晶红外汇聚平面微柱镜阵列包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电隔离层、图形化电极层、第一基片和第一红外增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、第二电隔离层、公共电极层、第二基片和第二红外增透膜;图形化电极层由布有m×n元阵列分布的长方孔的一层匀质导电膜构成。本实用新型能构建微聚焦线阵光场,电调变焦线亮度、线宽和焦长,电控匀质化远场红外波束,易与其它红外光学光电结构、电子和机械装置等匹配耦合,环境适应性好。
[专利] 实用新型 CN201420624023.5
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本实用新型公开了一种基于电控液晶红外发散平面微透镜的红外波束控制芯片。其包括电控液晶红外发散平面微透镜阵列;电控液晶红外发散平面微透镜阵列包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电隔离层、图形化电极层、第一基片和第一红外增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、第二电隔离层、公共电极层、第二基片和第二红外增透膜;公共电极层由一层匀质导电膜构成;图形化电极层由m×n元阵列分布的子电极构成,每个子电极均由圆形或方形导电膜构成。本实用新型能实现特定形态红外波束的电控成形与精细调变,易与其它红外光学光电结构、电子和机械装置等匹配耦合,环境适应性好。
[专利] 发明专利 CN201410614319.3
华中科技大学 2015-02-04
摘要:本发明公开了一种基于电控液晶双模微透镜的控光芯片。该芯片包括面阵电控液晶双模微透镜;其包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电极层、电绝缘层、第二电极层、第一基片和第一增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、公共电极层、第二基片和第二增透膜;第一电极层由其上布有m×n元阵列分布的圆孔的一层匀质石墨烯膜构成,公共电极层和第二电极层分别由一层与第一电极层同质的匀质石墨烯膜构成。该芯片能执行波束的阵列化光汇聚或光发散变换操作,具有光学波束调变能力强,电光性能优越,环境适应性好,易与其它光学光电机械结构匹配等特点。
[专利] 发明专利 CN201410618045.5
华中科技大学 2015-02-11
摘要:本发明公开了一种基于波前调节的电控液晶激光整形芯片。该芯片包括圆柱形的液晶调相架构;其包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、图形化电极层、第一基片和第一增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、公共电极层、第二基片和第二增透膜;公共电极层由一层匀质导电膜构成;图形化电极层由圆形导电膜和同心设置在圆形导电膜外围的至少一个圆环形导电膜构成,圆形导电膜的圆心与液晶调相架构的轴心重合;在圆环形导电膜为多个时,所有圆环形导电膜的径向宽度相等,相邻导电膜的径向间距相等。该芯片激光波束整形变动范围大,适应性好,体积和质量小,易与其它光学光电机械结构耦合。
[专利] 实用新型 CN201420623879.0
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片,包括:液晶散光微柱镜阵列、第一驱控信号输入端口、以及第二驱控信号输入端口,液晶散光微柱镜阵列为m×n元,其中m、n均为大于的整数,液晶散光微柱镜阵列采用液晶夹层结构,且上下层之间顺次设置有第一基片、顶层面电极板、电极间绝缘层、顶层图案化电极板、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、网孔状共地电极板、第二基片,顶层面电极板和网孔状共地电极板分别制作在第一基片和第二基片上,顶层图案化电极板由m×n个微长方孔有序排布构成,网孔状共地电极板由多个孔均匀排布构成。本实用新型结构紧凑,可高效进行束发散投送与精细调变,控制灵活,环境适应性好。
[专利] 实用新型 CN201420657067.8
华中科技大学 2015-03-04
摘要:本实用新型公开了一种基于电控液晶汇聚微透镜的波前测量芯片。包括面阵电控液晶汇聚微透镜和面阵可见光探测器;面阵电控液晶汇聚微透镜包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、图形化电极层、第一基片和第一增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、公共电极层、第二基片和第二增透膜;公共电极层由一层匀质导电膜构成,图形化电极层由其上布有m×n元阵列分布的方孔或圆孔的一层匀质导电膜构成;面阵可见光探测器被划分成m×n元阵列分布的子面阵可见光探测器,每个子面阵可见光探测器包括j×j元阵列分布的光敏元。该芯片波前测量范围大,目标和环境适应性好,易与光学光电机械结构耦合。
[专利] 发明专利 CN201410577151.3
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本发明公开了一种液晶基多眼套叠仿生成像探测芯片,包括多眼套叠成像探测架构,其包括同轴顺序设置的驱控与图像预处理模块、面阵可见光探测器以及面阵电控液晶聚光微透镜,面阵电控液晶聚光微透镜包括m×m个单元微透镜,其中m均为正整数,面阵可见光探测器被划分为m×m个子面阵可见光探测器,每个子面阵可见光探测器包括m×m个光敏元,面阵电控液晶聚光微透镜用于接收目标光波,并将该目标光波离散分割到面阵可见光探测器中不同子面阵可见光探测器的对应光敏元上。本发明的液晶基多眼套叠仿生成像探测芯片具有结构紧凑,使用方便,易与常规成像光学系统耦合,目标和环境适应性好等特点。
[专利] 实用新型 CN201420657570.3
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本实用新型公开了一种红外聚光芯片。该芯片包括圆柱形的液晶调相架构,其包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电隔离层、图形化电极层、第一基片和第一红外增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、第二电隔离层、公共电极层、第二基片和第二红外增透膜;图形化电极层由圆形导电膜和同心设置在圆形导电膜外围的至少一个圆环形导电膜构成,圆形导电膜的直径大于与其相邻的圆环形导电膜的径向宽度;在圆环形导电膜为多个时,多个圆环形导电膜依次设置在圆形导电膜的外围,且其径向宽度递减。该芯片对红外波束的聚焦效能高,光场适应性好,体积和质量小,易与其它光学光电机械结构耦合。
[专利] 发明专利 CN201410576830.9
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本发明公开了一种电控液晶菲涅耳红外聚束微透镜芯片,包括:第一驱控信号输入端口、第二驱控信号输入端口、以及菲涅耳液晶聚束微透镜,菲涅耳红外聚束微透镜有m级衍射相位环,菲涅耳液晶聚束微透镜采用液晶夹层结构,且上下层之间顺次设置有红外增透膜系、第一基片、顶面图案化电极、第一电隔离层、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、第二电隔离层、顶层图案化电极、电极间电绝缘层、公共电极、以及第二基片,顶面图案化电极和公共电极分别制作在第一基片和第二基片上。本发明具有聚束效能高、聚束光斑的轴向位形、点扩散函数及波前等可电控调变、易与常规红外光学光电机械结构耦合、环境适应性好等特点。
[专利] 实用新型 CN201420621473.9
华中科技大学 2015-01-28
摘要:本实用新型公开了一种基于电控液晶红外发散平面微柱镜的红外波束控制芯片。其包括电控液晶红外发散平面微柱镜阵列;电控液晶红外发散平面微柱镜阵列包括液晶材料层,依次设置在液晶材料层上表面的第一液晶初始取向层、第一电隔离层、图形化电极层、第一基片和第一红外增透膜,以及依次设置在液晶材料层下表面的第二液晶初始取向层、第二电隔离层、公共电极层、第二基片和第二红外增透膜;公共电极层由一层匀质导电膜构成;图形化电极层由其上布有m×n元阵列分布的长方孔对的一层匀质导电膜构成。本实用新型能实现微长方光孔阵图形化光场的电控成形与调变,易与其它红外光学光电结构、电子和机械装置等匹配耦合,环境适应性好。
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