按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像头.doc

按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像头.doc

ID:58508880

大小:36.00 KB

页数:2页

时间:2020-09-03

按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像头.doc_第1页
按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像头.doc_第2页
资源描述:

《按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像头.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、按需滴定制作微透镜阵列用于CCD摄像器1.引言微透镜阵列可以增强和改善CCD成像性能.。微透镜阵列主要有两方面的应用。1。聚焦光束到对每个像素具有感光性的像焦平面上,这样可以增加填充因子和感光灵敏性。2。使用微透镜阵列准直光束到多个像元或者是聚焦光束到选定的像元。在大多数情况下,微透镜必须准确地跟CCD像元对准,精度达到微米级或更高。这是一个技术难题。技术的关键也是怎样把微透镜阵列准确定固定在现有的CCD摄像头上。微透镜阵列是通过计算机控制“按需滴定”喷墨打印制备的。这种微透镜被胶合在CCD摄像头上,胶合是要调整摄像头的每个像素对应一个微透镜。微

2、透镜阵列用于像偏振器的CCD器件。像偏振器是由CCD传感器和压电调制器组成,主要是用来测量太阳磁场。这种系统用上我们的微透镜阵列后,极大地提高光电转化效率,和成像的分辨率。2.微透镜设计探测器的微透镜阵列。由于物镜的影响,所有入射到微透镜上的光线并不是平行的,光线入射角与物镜的尺寸和微透镜在阵列中的位置有关。来自物镜的入射光经微透镜聚焦到探测器光敏面上形成一个光斑。透镜阵列的排列方式。把CCD分成一个个的小单元,每个单元有四个像素,每个像素的尺寸为22×22µm。固定在CCD上的微透镜的尺寸是4s=88µm,微透镜的焦距为石英基板的厚度f=1mm

3、。这种透镜平行于的像素列。每个透镜聚焦光斑到一个像素中,所以每个透镜所成的像宽度w必须小于s。其他三个像元仍然用来存储电荷,电荷信息在四个像素中循环转移,这样就有四种调制状态。对单个透镜的设计,图中φ表示为光线入射到微透镜夹角:Fno为物镜的F数,可以得出在焦平面中心的微透镜所形成的光斑的半径为由物镜入射的光,经任一微透镜聚焦在像元上为一光斑,光斑边缘任意一点到单元中心的距离为:式中,θ为一角参数,变化范围微(0—2π),n为制造透镜材料的折射率,L为主透镜到焦平面的距离:(x,y)为微透镜所正对单元的坐标;d微物镜的半径。3.微透镜阵列的制备技

4、术(1)用特定软件计算确定制备透镜所需喷头的直径、液体的黏度、表面张力、密度以及压力脉冲作用大小和时间数据。(2)配制溶液,首先在用3mlCHCl3溶解2.7g的PMMA颗粒料,然后再加入7ml的MMA溶液,等混合完全溶解并混合均匀后,在加入0.3%—1%的引发剂,均匀后静止至少3小时。(3)转入针管,静止至少5小时后,用计算机输入数据,进行喷墨打印按需滴定制备微透镜,并用加热或紫外光固化,加热温度一般为50°C-60°C,MMA一般在此温度下发生据和反应(4)然后把透镜阵列转入真空干燥炉,从室温缓慢加热到150°C—200°C下进行退火处理5-

5、6小时,这个温度大约是PMMA的融化温度,这样是为了使MMA聚合彻底,是CHCl3会发彻底,同时透镜可以通过自组装形成完整的球面,同时也可以消除应力。4.微透镜阵列与CCD像元对准在对准时,可把一个照相机接触并固定在精密移动平台上,下面在装一个显微镜可以随时监视CCD。照相机顶端可以连到计算机上。照相机信号反馈信息给成像系统,用一个适合的软件,能够在线控制微透镜阵列跟CCD芯片的校准。测量微透镜阵列在像平面上的对准时,四个相邻像元为一组,其重心P根据下面公式得到:这里,qi,I=1,2,3,4,表示像元电荷信号-2

6、CCD摄像器用维透镜阵列的性能要求如下:1用微透镜阵列减少偏离光束;2微透镜的聚焦质量好;3微透镜跟CCD的校准精度高;5.1偏离光线CCD跟螺旋测微器有个倾斜角α。通过变化α角,焦距也沿轴向变化。焦距偏移量x与角度α关系为:x∽(f/n)tanα,这儿,f/n=1.0mm,焦距的漂移范围在-12µm—12µm,三条曲线的形成可以通过CCD像元表面结构简单模型来解释,这种模型可以杯模拟出来。每个像元包括三个电极,它们不断交替。电极的传输信号决定于它们的材料和厚度。这种结构,导致三个地方出现不同的光电子效应。而且,必然有一些光被非对成性散射到中间电

7、极边缘的接收屏上,焦点漂移范围内的光强度分布符合高斯分布,这个分部考虑到微透镜并不是理想成像的特性。这种分布包括几何形状、相对电子效率和散射效率。如图6所示,图7模拟结果的曲线。从中看出,测量和模拟曲线相当一致,这样就可以证明微透镜减少偏离光束。CCD表面影响和掩模微透镜的缺陷是相当重要的。5.2聚焦性能每列微透镜在CCD表面上产生一列光。通过实验得到,焦距漂移的理论宽度为5µm。对于理想微透镜聚焦强度随着CCD列不断变化的。图8显示,沿CCD列有15%的幅度变化。每隔13.6个像元,也就是在每300μm,的周期位置出现峰值,这与微透镜几何尺寸和

8、照射光源的波长是无关,也不是干涉现象,而是微透镜阵列的固有特性。而在相对最大强度值在每个单元像元中并没有出现。这种透镜列的不规则就无法解

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。