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NOA73材料的曲面微透镜阵列的制作

光电子．激光 2013年第2期24卷 292-296页

作者：李向红刘俊张斌珍唐军中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

为了实现生物复眼的光学性能,介绍了一种仿生物复眼结构通过使用光刻胶熔融法和NOA73(norland optical adhesive)紫外曝光固化技术。首先采用光刻胶熔融法将一系列具有不同曲率、宽度的平面微凸透镜制作在Si基底上,且微透镜阵列具有统... 详细信息

为了实现生物复眼的光学性能,介绍了一种仿生物复眼结构通过使用光刻胶熔融法和NOA73(norland optical adhesive)紫外曝光固化技术。首先采用光刻胶熔融法将一系列具有不同曲率、宽度的平面微凸透镜制作在Si基底上,且微透镜阵列具有统一的聚焦特性和光滑度;通过比较NOA73、PDMS两种平面微透镜阵列的聚焦效果,得到NOA73材料具有更好的光学性能;然后利用PDMS的柔韧特性和NOA73紫外曝光固化的特性制作出曲面微凸透镜阵列;最后对曲面微透镜阵列进行成像测试、光强分布测试,结果表明,通过上述工艺制作的曲面微凸透镜阵列,最后对曲面微透镜阵列进行成像测试、光强分布测试,可知通知这种工艺制作的曲面微透镜阵列的尺寸达到微米,光学性能优秀,透光率基本达到100%,具有很好的重复性,可行性且制作简单、快速和低成本,并能模仿复眼结构的部分光学特性。

关键词： NOA73 曲面微透镜阵列光刻胶熔融法 PDMS 光学特性

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大视场曲面仿生复眼成像系统研究

大视场曲面仿生复眼成像系统研究

作者：胡雪蕾西安工业大学

学位级别：硕士

光电成像设备的应用场景越来越复杂,对于成像系统探测识别的远距高速、视场、分辨率等要求越来越高,传统成像系统已经不能满足当前的应用需求。具有大视场、小体积、高灵敏度等特点的仿生复眼系统开始受到广泛关注。平面仿生复眼无法发... 详细信息

光电成像设备的应用场景越来越复杂,对于成像系统探测识别的远距高速、视场、分辨率等要求越来越高,传统成像系统已经不能满足当前的应用需求。具有大视场、小体积、高灵敏度等特点的仿生复眼系统开始受到广泛关注。平面仿生复眼无法发挥生物复眼大视场的优势;曲面仿生复眼结构更接近生物复眼,但其所成的曲面像无法被平面探测器接收。为了解决以上问题,发挥复眼光学结构的优势,得到大视场、高分辨率的小型化成像系统,本文围绕曲面仿生复眼成像系统所进行的具体研究内容如下:首先,分析了仿生复眼系统的研究现状,提出改进方向;研究生物复眼基本类型和成像原理;设计曲面微透镜阵列排布方式,针对所采用的间隔型圆周分层微透镜阵列排布方式,建立间隔型曲面仿生复眼设计原理数学模型;分析子眼视场与相邻子眼光轴间夹角的关系;使用曲面微透镜阵列与转像系统相结合的成像方案解决曲面微透镜阵列所成的曲面像与平面探测器不匹配的问题。其次,对系统中主要像差进行理论分析,并提出解决方法;使用光学设计软件对该系统进行仿真分析及公差分析,使其像质及可加工性都满足要求,完成系统设计。最后,搭建仿生复眼成像系统实验平台并采集图像;使用像素重排与改进迭代反投影法相结合的超分辨重建算法进行图像处理,提高像质;采用主观和客观相结合的评价方法对图像质量进行评价。设计得到的大视场曲面仿生复眼光学系统总视场为152°,组合系统焦距为61.14 mm,角分辨率为2.304",系统总长为16.39 mm。相对于传统的大视场成像系统,其畸变更小,经处理后图像的各项评价参数均高于原图。

关键词：大视场曲面微透镜阵列转像系统高分辨仿生设计

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大视场曲面仿生复眼光学系统设计

红外与激光工程 2020年第1期49卷 231-239页

作者：胡雪蕾高明陈阳西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

为了解决传统成像系统存在的大视场与高分辨率不可兼得的问题,设计了大视场曲面仿生复眼光学系统。首先,针对所采用的间隔型圆周分层微透镜阵列排布方式,建立了一种曲面仿生复眼光学系统成像原理数学模型;再使用微透镜阵列与转像系统相... 详细信息

为了解决传统成像系统存在的大视场与高分辨率不可兼得的问题,设计了大视场曲面仿生复眼光学系统。首先,针对所采用的间隔型圆周分层微透镜阵列排布方式,建立了一种曲面仿生复眼光学系统成像原理数学模型;再使用微透镜阵列与转像系统相结合的成像方案解决了微透镜阵列所成的曲面像与平面探测器不匹配的问题;并使用光学设计软件对该系统进行仿真分析及公差分析。设计得到的曲面仿生复眼光学系统总视场为152°,组合系统的焦距为61.14 mm,角分辨率为2.304″,系统总长为16.39 mm。相对传统的大视场成像系统而言,此曲面仿生复眼成像系统的畸变更小、分辨率更高。

关键词：复眼仿生设计曲面微透镜阵列大视场

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逐点优化数字掩模制作曲面微透镜阵列研究

逐点优化数字掩模制作曲面微透镜阵列研究

作者：徐涛南昌航空大学

学位级别：硕士

曲面微透镜阵列以其大视场、对动态物体捕捉灵敏度高以及设计自由度高等诸多优点,使其在国防科技、航空航天等现代工业领域有着越来越重要的地位。目前国内外现有的曲面微透镜阵列的制作技术主要是以逐点法加工制作为主,然而这类制作方... 详细信息

曲面微透镜阵列以其大视场、对动态物体捕捉灵敏度高以及设计自由度高等诸多优点,使其在国防科技、航空航天等现代工业领域有着越来越重要的地位。目前国内外现有的曲面微透镜阵列的制作技术主要是以逐点法加工制作为主,然而这类制作方法周期长,成本高、效率低,在工业化的应用上有很大的限制。本文基于数字掩模光刻技术,利用平面数字掩模的灰度值对曝光剂量进行纵向调制,从而在平面基底上形成曲面微透镜阵列结构。本文深入研究数字掩模、曝光剂量、制作深度的映射关系,研究了基于数字掩模光刻技术制作曲面微透镜阵列的方法。该方法与目前存在的方法相比,是一种快速的制作方法,具有制作周期短、制作成本低、制作效率高等优点。该方法在工业化应用和产业化制作上有着很好的前景,可以广泛的应用于现代化微纳加工制作等相关领域。主要研究的内容:1.研究了基于数字掩模光刻技术制作曲面透镜阵列的方法。该方法利用SLM对曝光剂量调制,从而精确调制基底每一个像素点的曝光剂量,最终使得基底接收到的曝光剂量近似达到曲面微透镜阵列的结构。2.针对积分算法设计数字掩模的受限性,本文提出逐点优化方法来设计曲面微透镜阵列的数字掩模。并对该方法的机理、系统以及数字掩模设计进行了深入的研究。最后通过实验进行了曲面微透镜阵列的制作,并且对实验结果的尺寸与设计轮廓的尺寸进行了比较研究,从而验证该方法的可行性。3.针对曲面微透镜阵列制作时阵列的尺寸受限于制作系统的制作面积,研究了数字掩模曲面拼接方法用来制作大面积曲面微透镜阵列。并对拼接算法、拼接数字掩模设计以及在拼接过程中的缝隙问题进行了深入研究,最后通过实验进行了大面积曲面微透镜阵列的拼接制作,并且对实验结果尺寸与设计轮廓尺寸进行了比较研究,从而验证大面积曲面微透镜阵列拼接制作的可行性。

关键词：曲面微透镜阵列数字掩模光刻技术数字掩模曲面拼接

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基于MEMS的曲面仿生复眼设计与制作

基于MEMS的曲面仿生复眼设计与制作

作者：罗欢华中科技大学

学位级别：硕士

本文以昆虫复眼为原型，以制作出具有体积小、质量轻、具有大视场角并且对运动速度敏感等特点的曲面仿生复眼为目的,对外形以及成像特性均与昆虫相近的曲面仿生复眼进行了研究。本文的研究主要分为结构设计与MEMS工艺制作两个部分。结... 详细信息

本文以昆虫复眼为原型，以制作出具有体积小、质量轻、具有大视场角并且对运动速度敏感等特点的曲面仿生复眼为目的,对外形以及成像特性均与昆虫相近的曲面仿生复眼进行了研究。本文的研究主要分为结构设计与MEMS工艺制作两个部分。结构设计借助于光学设计软件Zemax，工艺制作涉及到曲面微透镜阵列的制作以及晶锥波导阵列的制作。其中晶锥波导阵列的制作以自聚焦效应为基础，借助Matlab平台进行辅助计算。本文所涉及的主要工作以及取得的主要成果有： (1)对曲面仿生复眼的结构、成像特性、应用以及研究现状进行了简单的阐述，指出了其潜在研究价值，并确定了以SU-8光刻胶为材料，基于自聚焦原理的MEMS制作方案;(2)对SU-8光刻胶的光学特性进行了研究，发现其折射率随曝光剂量的变化符合自聚焦效应所需的非线性材料要求，为晶锥波导制作方案的确定打下了基础;(3)通过Zemax软件对单个小眼的光学特性，以及曲面微透镜阵列与平面探测器的耦合特性进行了研究;(4)借助于Matlab数学平台编写程序，以时域有限差分方法对SU-8光刻胶紫外曝光过程中光强的变化进行了研究，证实了采用自聚焦方法制作晶锥波导方案的可行性，同时给后续工艺制作提供了参考;(5)设计了一套完备的曲面复眼制备方案，成功制作出曲面微透镜阵列的模板和曲面微透镜阵列的样品。经测试，曲面微透镜阵列形貌良好，结构与昆虫复眼极为相似，小眼的光学特性良好，具有很好的发展前景。

关键词：复眼SU-8光刻胶曲面微透镜阵列自聚焦效应 FDTD

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曲面复眼成像系统的研究

光学精密工程 2006年第3期14卷 346-350页

作者：张红鑫卢振武王瑞庭李凤有刘华孙强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林大学数学学院吉林长春130022

研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9 mm×0.... 详细信息

研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9 mm×0.9 mm×0.5 mm和0.9 mm×0.9 mm×0.75 mm。文中给出了用激光直写设备在曲面基底上进行光刻来制作曲面微透镜阵列的方法。

关键词：复眼成像系统视场角曲面微透镜阵列光刻

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