【摘 要】
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液晶透镜自1979年被提出以来就备受国内外众多相关科研工作者的重视。基于液晶材料的光电特性,使液晶材料应用于透镜时可以在不改变自身形状的情况下,依靠控制空间电场分布来改变液晶的折射率,其光学性能的调节得以实现。相较于传统变焦透镜,液晶透镜具有体积小、变焦灵活、无机械磨损等优势,在光学影像、光电系统、生物医学等众多领域上具有巨大应用潜力。空间电场分布的控制是液晶透镜调节光学性能的关键,本文针对液晶透
【基金项目】
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省(自治区、直辖市)项目(导师科研项目:“领军人才”微纳米光电子器件的设计、装备,项目编号:4001S0001);
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液晶透镜自1979年被提出以来就备受国内外众多相关科研工作者的重视。基于液晶材料的光电特性,使液晶材料应用于透镜时可以在不改变自身形状的情况下,依靠控制空间电场分布来改变液晶的折射率,其光学性能的调节得以实现。相较于传统变焦透镜,液晶透镜具有体积小、变焦灵活、无机械磨损等优势,在光学影像、光电系统、生物医学等众多领域上具有巨大应用潜力。空间电场分布的控制是液晶透镜调节光学性能的关键,本文针对液晶透镜所需求的空间电场的物理属性,设计适用范围较广的液晶透镜驱动与控制电路,其驱动与控制电路所输出的电信号可在预设的范围内对电压有效值、极性切换频率进行控制,且可对独立信号的输出路数进行控制。本论文主要研究工作如下:首先,了解学习液晶透镜的研究背景、发展历程和液晶的光学特性,分析总结单电源、多电源和阵列电源三种不同驱动方式液晶透镜的原理、性能特征和驱动需求,并对比现有液晶透镜的驱动器参数,最后对本文的液晶透镜驱动与控制电路的需求进行分析和确定。其次,根据确定的需求,对液晶透镜驱动与控制电路系统的实现方案进行研究和设计,按功能细化分为电源、主控、信号发生、信号处理、信号采集、信号扩展和数据通信等多个模块。针对不同的功能模块分别进行分析设计和验证,通过逆变升压实现正负电源,数模转换器搭建信号发生电路模块,差分放大电路将发生电路模块的信号进行放大等处理,多通道模拟开关实现信号输出路数的扩展。完成系统硬件电路设计工作后进行系统硬件电路的制作,基于其硬件电路平台完成系统移植和功能代码设计工作。蓝牙与系统进行数据通信实现对输出信号的电压有效值、极性切换频率和独立信号输出路数的调控。最后,对液晶透镜控制与驱动电路系统的电源、电信号性能进行测试,其中电信号性能测试包括系统输出信号的幅值、频率范围、有效值和波形的测试。本文所设计制作的液晶透镜驱动与控制电路适用的液晶透镜驱动需求范围较广,该电路支持1~128路任意路数信号输出,且1路输出的最高频率可达25k Hz,频率为1k Hz时最多可支持80路的信号输出。同时本设计还具有小型化、模块化、低功耗等特点。
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