基于ATmega32U4单片机的液体变焦透镜控制系统

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作者 党嘉祎 赵瑞 +2 位作者 代俊 任驹 王杨 《电子测量技术》 北大核心 2024年第22期25-30,共6页

针对传统液体透镜控制系统成本高及不能满足个性化定制等问题,开发了一款用于液体透镜自动调焦的控制系统。系统选择ATmega32U4单片机为主控芯片,选择LTC2662芯片和H桥电路作为电流输出模块用于控制液体透镜实现变焦,并提供手动和自动... 针对传统液体透镜控制系统成本高及不能满足个性化定制等问题,开发了一款用于液体透镜自动调焦的控制系统。系统选择ATmega32U4单片机为主控芯片,选择LTC2662芯片和H桥电路作为电流输出模块用于控制液体透镜实现变焦,并提供手动和自动两种操作模式供用户选择。该系统电流输出模块可输出DC-300~300 mA的稳定工作电流,平均误差0.64%,电流稳定度为0.327 7%;而焦距控制软件的自动调焦平均耗时约1.3 s,图像分辨率可达45.3 lp/mm。与现有的液体透镜控制系统相比,该系统实现了对液体透镜焦距的自动调节,操作简单、性能稳定、成本较低,为液体透镜提供了更加灵活和个性化的定制选项。 展开更多

关键词 液体变焦透镜 自动调焦 ATmega32U4单片机

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低压双液体变焦透镜的理论及工艺研究 被引量：6

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作者 魏茂炜 彭润玲 +1 位作者 汤征洋 陈家璧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期36-40,共5页

通过对仅有单层介电薄膜双液体变焦透镜模型的相关理论分析,得出介电层薄膜的厚度及均匀性对双液体变焦透镜的性能影响很大,并绘制了双液体变焦透镜焦距与驱动电压、介电层厚度的关系曲线.在此基础上,以降低双液体变焦透镜的驱动电压为... 通过对仅有单层介电薄膜双液体变焦透镜模型的相关理论分析,得出介电层薄膜的厚度及均匀性对双液体变焦透镜的性能影响很大,并绘制了双液体变焦透镜焦距与驱动电压、介电层厚度的关系曲线.在此基础上,以降低双液体变焦透镜的驱动电压为目的,对介电层的选择进行了分析,选择既可充当介电层又可充当疏水层的派瑞林材料作为双液体变焦透镜的介电层材料,通过真空蒸发镀膜工艺得到了合适厚度的介电层派瑞林薄膜,并对所镀薄膜表面形貌以及厚度进行了测试.选择氯化钾以及溴代十二烷作为导电液体和油性液体,利用离心方式除去液体中溶有的气体,进而制作完成双液体变焦透镜样品.电驱变焦实验得到低压双液体变焦透镜样品的变焦范围为±20mm,驱动电压约为30V,对于实验过程中出现的迟滞效应,通过对杨氏方程中引入摩擦力项,合理地解释了其原因. 展开更多

关键词 双液体变焦透镜 低压 电驱变焦 介电层 派瑞林 真空蒸发 变焦迟滞

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液体变焦透镜的响应时间特性分析

3

作者 陈陶 梁忠诚 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2016年第6期45-49,共5页

为了研究液体透镜响应时间特性,文中通过建立液体透镜系统无量纲参数理论模型,分析液体透镜器件的振荡衰减时间、液体密度、粘滞系数、表面张力系数、镜头内径5个基本参量之间的关系,表明在对数坐标下无量纲振荡衰减时间与无量纲镜头参... 为了研究液体透镜响应时间特性,文中通过建立液体透镜系统无量纲参数理论模型,分析液体透镜器件的振荡衰减时间、液体密度、粘滞系数、表面张力系数、镜头内径5个基本参量之间的关系,表明在对数坐标下无量纲振荡衰减时间与无量纲镜头参数之间关系分别为斜率等于1和1/2的两条直线。理论结果与文献实验数据对比证明两条直线分别对应过阻尼和欠阻尼情况,交点对应临界阻尼状态。根据临界阻尼状态具有界面稳定的最小响应时间特点,提出了满足临界阻尼条件的液体变焦透镜的设计新方法,给出了不同镜头内径和液体界面张力下透镜的最佳参数组合。 展开更多

关键词 液体变焦透镜 响应时间 量纲分析法 优化设计

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基于液体变焦透镜离焦补偿机构的设计 被引量：3

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作者 余鑫鑫 李大禹 +3 位作者 夏明亮 齐岳 曹召良 宣丽 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期344-348,共5页

为了减小人眼离焦像差对液晶自适应光学视网膜成像系统的过大压力,设计了一种基于液体变焦透镜的离焦补偿机构。该离焦补偿机构能连续调焦,且无需任何组件平移运动,有利于小型化。根据该液体透镜的曲率压变的变焦原理,选择适当传动比的... 为了减小人眼离焦像差对液晶自适应光学视网膜成像系统的过大压力,设计了一种基于液体变焦透镜的离焦补偿机构。该离焦补偿机构能连续调焦,且无需任何组件平移运动,有利于小型化。根据该液体透镜的曲率压变的变焦原理,选择适当传动比的蜗杆传动作为旋转进动"放大"机构,放大了外压环旋转角度与屈光度的对应关系,设计出步长为0.2 D的离焦补偿机构,为液晶自适应光学视网膜成像系统的高对比度成像提供了保障。 展开更多

关键词 离焦 液体变焦透镜 屈光度 液晶自适应系统 蜗杆传动

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电润湿离子液体变焦透镜 被引量：8

5

作者 胡晓东 曲超 +5 位作者 张世国 卢六斤 马祥元 何昱德 张晓萍 邓友全 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期53-58,共6页

利用电润湿原理设计并实现了基于离子液体的变焦液体透镜。该透镜的聚焦电压与所使用的离子液体折光率直接相关,折光率越高,达到相同焦距所需的电压也越大。在相同情况下,与传统的盐水溶液变焦透镜相比,离子液体变焦透镜实现聚焦所需的... 利用电润湿原理设计并实现了基于离子液体的变焦液体透镜。该透镜的聚焦电压与所使用的离子液体折光率直接相关,折光率越高,达到相同焦距所需的电压也越大。在相同情况下,与传统的盐水溶液变焦透镜相比,离子液体变焦透镜实现聚焦所需的电压更低。离子液体变焦透镜可以适应外界温度的剧烈变化,在高温条件下(>80℃)仍可正常运转,且其性能甚至更优。该透镜的变焦范围可从5cm至无穷远,而其能耗只有毫瓦量级。离子液体在红外区透光性良好,使得离子液体变焦透镜在红外成像上有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 应用光学 变焦液体透镜 离子液体 电润湿 红外成像

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基于龙格库塔法解析双液体变焦透镜的初始特性

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作者 汤征洋 彭润玲 +1 位作者 陈家璧 庄松林 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第4期352-356,共5页

双液体变焦透镜受电润湿效应驱动,其焦距的变化完全取决于两种液体之间接触面的变化.通过Yang方程推导得到描述接触面的微分方程并以此分析双液体变焦透镜内导电液体、绝缘液体、容器内壁三者间的物理化学性质对初始接触面形貌及初始特... 双液体变焦透镜受电润湿效应驱动,其焦距的变化完全取决于两种液体之间接触面的变化.通过Yang方程推导得到描述接触面的微分方程并以此分析双液体变焦透镜内导电液体、绝缘液体、容器内壁三者间的物理化学性质对初始接触面形貌及初始特性的影响.利用Matlab结合龙格库塔法以数值解描述双液体变焦透镜的接触面特性,并且结合具体试剂的物理性质在ZEMAX中模拟单透镜成像.最后在实验中对比验证得到,存在密度差的双液体变焦透镜接触面的面型为非球面,且经过接触面形貌调制的双液体变焦透镜拥有更好的边缘成像质量,使得双液体变焦透镜在小型化成像系统中有着巨大的应用前景. 展开更多

关键词 双液体变焦透镜 非球面 龙格库塔法

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采用变焦液体透镜的共焦检测系统的设计与仿真 被引量：5

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作者 张运波 侯文玫 郑继红 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期14-18,43,共6页

共焦显微技术越来越广泛地应用于微机电系统和半导体器件的三维轮廓测量。设计一种新型采用变焦透镜作为轴向扫描方式的共焦显微系统,利用变焦透镜的焦距变化来代替传统的轴向位移扫描。系统实现了无机械运动的轴向扫描,消除了传统共焦... 共焦显微技术越来越广泛地应用于微机电系统和半导体器件的三维轮廓测量。设计一种新型采用变焦透镜作为轴向扫描方式的共焦显微系统,利用变焦透镜的焦距变化来代替传统的轴向位移扫描。系统实现了无机械运动的轴向扫描,消除了传统共焦系统中由位移台移动带来的振动,不仅减小了系统的复杂度,而且降低了成本。进一步设计了基于位移台和变焦透镜的两种共焦检测系统,并且对其进行了仿真实验。实验结果表明:基于位移台和基于变焦透镜的共焦系统的聚焦成像和离焦成像结果类似,并且光强的轴向分布曲线也基本相同,表明此方法可行。 展开更多

关键词 三维轮廓测量 共焦显微镜 轴向扫描 变焦液体透镜

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介电润湿驱动的变焦液体透镜电动力学分析 被引量：2

8

作者 任晓飞 魏长智 +1 位作者 刘飞飞 魏守水 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期61-67,共7页

为增进对液体微透镜变焦的动力学特征的理解,将晶格玻尔兹曼方法与电动力模型相结合,提出了一种晶格玻尔兹曼-电动力(LB-ED)方法研究介电润湿(EWOD)驱动的变焦液体微透镜原理.采用晶格玻尔兹曼方法求解Navier-Stokes方程以研究透镜的变... 为增进对液体微透镜变焦的动力学特征的理解,将晶格玻尔兹曼方法与电动力模型相结合,提出了一种晶格玻尔兹曼-电动力(LB-ED)方法研究介电润湿(EWOD)驱动的变焦液体微透镜原理.采用晶格玻尔兹曼方法求解Navier-Stokes方程以研究透镜的变焦过程,引入新的分布函数求解电场分布以计算驱动透镜变焦的电场力.首先数值分析了EWOD效应,并与理论分析及实验结果进行对比,验证数值方法的准确性;然后研究了电压对EWOD驱动的变焦液体透镜焦距的影响;分析了透镜变焦的动态过程;最后讨论了绝缘液体黏度对透镜响应时间及系统稳定性的影响.研究表明:不仅低电压下接触角变化与Lippmann-Young方程吻合良好,且高电压时出现接触角饱和现象,与实验结果一致,数值方法正确;根据数值计算和理论推导,建立了电压与焦距的关系;施加电压的初始时刻,电场力引起接触角突变,透镜需要延迟时间响应接触角的变化;发现绝缘液体黏度过小,系统处于振荡状态,黏度过大,系统处于过阻尼状态.合适的液体黏度可以使系统性能达到最佳. 展开更多

关键词 电流体动力学 晶格玻尔兹曼方法 介电润湿 变焦液体透镜 多组分多相流

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一种基于液体透镜的仿生视觉快速调焦方法 被引量：5

9

作者 褚翔 祝连庆 +1 位作者 孟晓辰 娄小平 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期203-209,共7页

为了提高仿生视觉系统中调焦方法的实时性,在对基于液体透镜的仿生视觉系统调焦控制方式进行研究的基础上,提出一种改进的快速调焦方法,实现系统焦距快速调节的功能。首先将基于激光位移传感器的主动式调焦结果作为预正焦点的判断准则,... 为了提高仿生视觉系统中调焦方法的实时性,在对基于液体透镜的仿生视觉系统调焦控制方式进行研究的基础上,提出一种改进的快速调焦方法,实现系统焦距快速调节的功能。首先将基于激光位移传感器的主动式调焦结果作为预正焦点的判断准则,然后利用基于Sobel算子的灰度梯度评价函数并结合改进的爬山搜索算法对焦距进行精细调整,最后搭建仿生视觉成像系统实验装置,验证本文方法的准确性及实时性。结果表明,利用提出的快速调焦方法,在调焦过程中对同一场景不同模糊程度24帧图像的处理时间可以达到257 ms,相比于传统的自动调焦方法在速度上有很大提升。 展开更多

关键词 仿生视觉 液体变焦透镜 焦距 快速调节

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液体变焦技术的发展与展望 被引量：10

10

作者 李零印 王一凡 《中国光学》 EI CAS 2012年第6期578-582,共5页

介绍一种非移动式变焦技术—液体变焦技术。对国内外液体变焦技术的科研成果进行了归纳和总结,介绍了液体变焦透镜的基本原理及实现形式,分析了液体透镜的优异性能及其对光学领域的影响。根据液体变焦技术的发展现状和工程应用情况,指... 介绍一种非移动式变焦技术—液体变焦技术。对国内外液体变焦技术的科研成果进行了归纳和总结,介绍了液体变焦透镜的基本原理及实现形式,分析了液体透镜的优异性能及其对光学领域的影响。根据液体变焦技术的发展现状和工程应用情况,指出液体变焦技术目前的研究重点主要应放在如何克服温度场和重力场对液体透镜性能的影响等机理研究,液体透镜的离轴系统和非对称系统的设计以及加速液体透镜的产品化等工作上。 展开更多

关键词 光学镜头 变焦技术 液体变焦透镜 系统设计

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基于单片机的液体透镜成像清晰度调节系统

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作者 赵九容 缪文浩 +3 位作者 张梦婷 赵瑞 梁忠诚 孔梅梅 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第9期62-65,共4页

为实现液体变焦透镜的自适用调节功能,开发了一种基于单片机的液体透镜成像清晰度调节系统。系统选择PIC16F1847单片机作为主控芯片,高压DC-AC转换器MAX14521E芯片用于控制液体透镜实现变焦,达到可调节成像清晰度的目的。设计了一款用... 为实现液体变焦透镜的自适用调节功能,开发了一种基于单片机的液体透镜成像清晰度调节系统。系统选择PIC16F1847单片机作为主控芯片,高压DC-AC转换器MAX14521E芯片用于控制液体透镜实现变焦,达到可调节成像清晰度的目的。设计了一款用于成像清晰度调节的人机交互软件,软件功能包括液体透镜成像清晰度手动调节和自动调节,用户可根据使用需求在界面上选择调节模式。测试结果表明:该系统能够实现成像清晰度调节功能,性能稳定,自动调节速度快,电压驱动电路最高可输出120 V交流电压。 展开更多

关键词 PIC单片机 液体变焦透镜 成像清晰度调节

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离子液体作为软光学功能材料的研究进展 被引量：2

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作者 何国田 谷明信 +6 位作者 林远长 徐泽宇 何骥鸣 孟祥丹 李先忠 朱晓强 吴姣娇 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期12027-12032,共6页

离子液体由于具有蒸气压低、液程宽、热稳定性和化学稳定性好、透光率和导电率高等诸多特性,作为一种潜在的、绿色的软光学功能材料和介质,逐渐引起了科学家们的关注。综述了离子液体作为光学显示材料、光学传输材料、光学储能材料、光... 离子液体由于具有蒸气压低、液程宽、热稳定性和化学稳定性好、透光率和导电率高等诸多特性,作为一种潜在的、绿色的软光学功能材料和介质,逐渐引起了科学家们的关注。综述了离子液体作为光学显示材料、光学传输材料、光学储能材料、光电材料、太阳能电池材料等方面应用的研究进展,分析和探讨了离子液体在光学领域应用存在的问题,并展望了其应用研究前景。 展开更多

关键词 离子液体 软光学材料 功能材料 有机光致变色 变焦液体透镜

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基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法 被引量：6

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作者 宋言明 潘志康 +2 位作者 孟晓辰 娄小平 祝连庆 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期100-107,共8页

针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题,提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先,通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后,对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折... 针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题,提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先,通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后,对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折射率不同导致的在固定焦距下,可见光和近红外图像清晰度有所不同的问题,采用改进的二代小波变换进行近红外图像增强,提高图像对比度,改善视觉效果。最后,搭建基于液体变焦透镜的多光谱实验系统验证自动调焦算法及图像增强算法的实际性能。实验结果表明:系统完成有效自动调焦的平均用时为756 ms。同时,近红外图像增强后其灰度方差函数值提高了79.4%,解决了对比度低和细节模糊的问题,最终实现自适应调节。 展开更多

关键词 仿生视觉 多光谱 自动调焦 图像增强 液体变焦透镜

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