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，受到越來越多的重視。圖像信息的產生、輸運與獲取，離不開波動性的光媒介。傳統(tǒng)意義上的圖像獲取，就是利用光電探測芯片將空間壓縮后的光場強度信息采集并記錄下來的過程。光波除攜帶基于振幅的強度信息外，還包括波譜、波前、偏振、波矢等與目標和環(huán)境屬性密切相關的多模特征信息，這些信息的捕獲對高效探測識別復雜背景環(huán)境中的目標具有重要意義。測量圖像的相關波前信息，可以揭示傳播介質的擾動特征，進

2、而基于波前畸變校正快速恢復甚至優(yōu)化目標圖像。傳統(tǒng)光學儀器通?；趩我恍缘墓鈴姕y量，發(fā)展新一代輕便靈巧的多模光學成像探測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)展相關功能器件方面顯示出特殊價值。本論文主要開展了基于電控液晶微透鏡陣列進行波前成像方法的研究。主要內容如下：
　　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)進行功能化仿真，得到液晶器件其液晶分子指向矢分布、電勢分布和相位延遲分布屬性，進而依據(jù)

3、仿真結果設計電極圖案，經(jīng)過工藝試驗摸索得到合理的結構和工藝參數(shù)并制作原理樣片，通過建立光學測試架構得到關鍵性的光學和電光性能及參數(shù)指標，為液晶器件原型的結構和參數(shù)優(yōu)化奠定基礎。
　　然后，開展液晶基波前成像技術研究。傳統(tǒng)的波前成像系統(tǒng)，通常由兩條獨立光路分別完成波前測量和圖像獲取，具有系統(tǒng)體積質量大、結構復雜、成像效能低等劣勢?；谝壕Р牧系奈⑼哥R陣列在無電信號作用時僅能使光波產生特定程度的相位延遲，不會影響后續(xù)的光電探測操作。在

4、液晶器件上加載電驅控信號，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量，實現(xiàn)波前和圖像的電控一體化測量，完成液晶基波前成像系統(tǒng)通過啟動和關閉液晶微透鏡的波前測量和圖像獲取操作。考慮到波前基于單一波長這一物性，進一步討論分析了光波段寬度對波前測量的影響，比較分析了復合光如白光波前與單色光如紅光、綠光和藍光等波前的測量結果，提出了將單色光波前轉換為復合光波前的方法。鑒于波前分解和合成方法所得到的波前與目標波前具有高相似度，提出了

5、使用白光源對目標執(zhí)行波前成像的方法。
　　針對完成波前測量后關閉液晶微透鏡陣列，成像系統(tǒng)無法直接對景深外目標清晰成像這一問題，提出了液晶基波前成像景深擴展方法。通過調節(jié)加載在液晶微透鏡陣列上的驅控信號，對具有不同物距的目標進行基于液晶微透鏡的二次成像及簡單的圖像處理實現(xiàn)景深外目標的清晰成像。所建立的景深擴展法較傳統(tǒng)方法可顯示更為豐富的目標細節(jié)。
　　最后，由于存在波前對目標深度不敏感而難以得到深度信息這一問題，開展了液晶基物