資料介紹
研究了液晶透鏡的瞬態(tài)特性。結(jié)果表明,LC透鏡在正、負(fù)透鏡狀態(tài)之間切換時(shí),保持了其透鏡特性。其光功率由正變?yōu)樨?fù),均方根像差也隨時(shí)間變化,但始終保持在0.1波長(zhǎng)以下。利用LC透鏡的這種瞬態(tài)特性,獲得了擴(kuò)展景深的圖像。
液晶透鏡的焦距是電可調(diào)的〔1〕。自1979年Sato首次提出用液晶材料制作光學(xué)透鏡以來(lái)〔2〕,液晶透鏡引起了廣泛的研究興趣〔3–9〕。雙電壓驅(qū)動(dòng)的液晶透鏡〔10〕已被應(yīng)用于光學(xué)成像系統(tǒng)中功能,如聚焦和變焦〔11–15〕,目前由單個(gè)透鏡的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行。它可以作為正透鏡或負(fù)透鏡工作〔16〕,本文研究了LC透鏡的瞬態(tài)特性〔17〕。實(shí)驗(yàn)表明LC透鏡有一個(gè)有趣的特性,即LC透鏡在正、負(fù)透鏡狀態(tài)之間切換時(shí)保持其透鏡特性。當(dāng)其光功率由正變?yōu)樨?fù)時(shí),其均方根像差也隨時(shí)間變化,但始終保持在0.1波長(zhǎng)以下。提出了一種利用該特性獲取擴(kuò)展景深(EDOF)圖像的方法[18-23],在LC透鏡從正透鏡狀態(tài)切換到負(fù)透鏡狀態(tài)的過(guò)程中,采集一系列不同距離目標(biāo)聚焦的圖像,并對(duì)序列圖像進(jìn)行小波融合得到EDOF圖像。眾所周知,成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑的減小會(huì)導(dǎo)致聚焦深度的增加,但也會(huì)導(dǎo)致光通量的損失。提出了在光圈中使用掩模和圖像恢復(fù)技術(shù)來(lái)獲得EDOF圖像的方法〔18〕,但這種方法不僅降低了光通量,而且降低了圖像的分辨率。通過(guò)沿光軸移動(dòng)系統(tǒng)或物體,并在不同焦距下捕獲物體的圖像堆棧,可以通過(guò)疊加圖像堆棧〔21〕來(lái)重建EDOF圖像,但是這種方法需要恒定的放大和對(duì)準(zhǔn)。遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)[24]可以滿足要求,但遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)體積大、重量重。報(bào)道了用不同焦距的LC透鏡在恒定放大倍數(shù)下拍攝圖像的方法〔25〕,但LC透鏡的沉降時(shí)間一般較長(zhǎng),多步拍攝圖像的時(shí)間要長(zhǎng)得多。這項(xiàng)工作的建議使得使用LC透鏡獲取不同深度圖像的耗時(shí)聚焦過(guò)程變得不必要。
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