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基于Alvarez透镜的短行程红外变焦镜头
1
作者 张冰锐 杨志旺 +1 位作者 张晨钟 赵卫华 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期245-255,共11页
变焦镜头可通过改变系统焦距,实现从大视场观察到小视场高分辨成像的连续观测,在各种场景都有广泛的应用。Alvarez透镜较小径向位移即可实现较大倍率焦距变化,有利于缩短变焦行程,其应用难点在于具有非旋转对称像差,难以通过其他透镜校... 变焦镜头可通过改变系统焦距,实现从大视场观察到小视场高分辨成像的连续观测,在各种场景都有广泛的应用。Alvarez透镜较小径向位移即可实现较大倍率焦距变化,有利于缩短变焦行程,其应用难点在于具有非旋转对称像差,难以通过其他透镜校正。首先通过薄透镜模型及波像差理论给出了Alvarez透镜各项像差与自由曲面系数对应关系,得出口径、移动行程和空气间隔是影响轴上像差大小及像差对称中心偏移的关键因素,将面型扩展为高阶xy多项式可校正轴上的球差、彗差等像差。其次,根据Alvarez透镜像差特性和变焦行程最小化原则提出一种五组元变焦镜头,利用高斯括号法给出变焦方程。最后,依据上述理论设计出一款中波焦距100~600 mm连续变焦镜头,变焦最大行程8.6 mm,成像质量良好,验证了理论正确性,为Alvarez透镜应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 光学设计 变焦镜头 像差特性 Alvarez透镜
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轴上物点经双凸对称球面透镜成像偏差分析
2
作者 于晨曦 冯立峰 孙文军 《大学物理》 2024年第7期81-84,共4页
为确定轴上物点经双凸对称球面透镜所成的像与理想像的差异,便于检验成像器件能否达到实际成像应用要求,本文利用解析几何方法推导了轴上物点经双凸对称球面透镜的成像区域边界方程,计算分析了入射光线倾角及透镜参数对成像区域的影响.... 为确定轴上物点经双凸对称球面透镜所成的像与理想像的差异,便于检验成像器件能否达到实际成像应用要求,本文利用解析几何方法推导了轴上物点经双凸对称球面透镜的成像区域边界方程,计算分析了入射光线倾角及透镜参数对成像区域的影响.结果表明当轴上物点位置与透镜曲率半径确定时,如物距取30.0 cm、曲率半径为15.0 cm、透镜的半厚度≤0.300 cm时,表示成像区域边界轴上像点偏离理想像点程度的轴上偏差小于等于2.02%;当轴上物点位置与透镜参数确定,如物距取30.0 cm、透镜半通光孔径为3.00 cm、入射光线倾角≤4.85°时,表示成像区域边界像点离轴程度的离轴偏差小于等于10.0%.此方法同样可以分析其他类型像差,理论推导与计算结果为相关后续研究提供了理论支持与技术借鉴. 展开更多
关键词 几何光学 双凸球面透镜 理想成像 成像区域
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新型硫系玻璃在低成本热成像系统设计中的应用 被引量：19
3
作者 史广维 张新 +2 位作者 王灵杰 何锋赟 张建萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期615-619,共5页
随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素。新型硫系玻璃在3~5μm和8~14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷... 随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素。新型硫系玻璃在3~5μm和8~14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷红外成像系统。对常用红外材料和新型硫系玻璃的各方面特性进行比较,总结了新型硫系玻璃的优点,并使用新型硫系玻璃分别对两种温度范围的光学系统进行了设计,详细阐述了该材料在低成本热成像系统设计中的使用方法。结果表明：新型硫系玻璃既能满足光学性能,又在一定程度上解决了高成本的问题,可应用于批量生产的红外光学系统之中。 展开更多
关键词 红外材料 热成像系统 光学设计 硫系玻璃
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高级像差对人眼成像质量和视觉的影响 被引量：15
4
作者 全薇 凌宁 +1 位作者 王肇圻 吕福云 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期5-9,共5页
定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义。利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,... 定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义。利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐度和对比敏感度函数CSF。根据MTF和Strehl比率分析了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响。研究表明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较小,甚至可以忽略。对Zernik前6级像差进行矫正,可以得到相当好的视觉。 展开更多
关键词 波前像差 Hartmann-Shack波前传感器 斯特列耳比率 对比敏感度 视锐度
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用于光束匀滑的连续相位板近场均匀性 被引量：9
5
作者 温圣林 侯晶 +3 位作者 杨春林 颜浩 马平 周礼书 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1543-1547,共5页
为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明:CPP后的光束近... 为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明:CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响;当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定,CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小;但当光束质量比较理想时,干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性,衍射传输距离影响尤为突出。 展开更多
关键词 衍射与光栅 连续相位板 近场 光束质量 惯性约束聚变
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通过有光阑近轴ABCD光学系统激光束的近似解析传输公式 被引量：16
6
作者 陶向阳 周南润 吕百达 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期50-54,共5页
　用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得... 　用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得到与用Collins公式直接积分一致结果。 展开更多
关键词 近轴ABCD光学系统 激光束 近似解析 傅立叶级数展开 光阑 传输公式 激光光学 光束传输
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大口径连续相位板面形检测与评价 被引量：7
7
作者 温圣林 石琦凯 +3 位作者 颜浩 张远航 杨春林 王健 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2296-2300,共5页
基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板(CPP)子孔径拼接检测算法,并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统,并针对430mm×430mm口径CPP开... 基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板(CPP)子孔径拼接检测算法,并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统,并针对430mm×430mm口径CPP开展了数值模拟和检测实验。理论计算结果表明:系统计算误差为0.005nm。实验结果表明,整个检测系统软硬件RMS误差小于5nm,基本满足CPP面形检测要求。从而验证了CPP检测和评价的正确性和可行性。 展开更多
关键词 光学设计与制造 连续相位板 子孔径拼接检测 面形残差 惯性约束聚变
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用于运动目标探测的球面复眼透镜的结构设计 被引量：23
8
作者 曹兆楼 詹珍贤 王克逸 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期70-73,共4页
提出了一种球面复眼成像系统的结构设计方案。基于电场操控液滴透镜面形可实现变焦的技术,在球壳基底上制作非球面液滴透镜并用电场改变其焦距以满足不同视场角的成像要求,通过折转透镜将不同视场角的入射光聚焦在平面CCD的不同位置,从... 提出了一种球面复眼成像系统的结构设计方案。基于电场操控液滴透镜面形可实现变焦的技术,在球壳基底上制作非球面液滴透镜并用电场改变其焦距以满足不同视场角的成像要求,通过折转透镜将不同视场角的入射光聚焦在平面CCD的不同位置,从而在获得大视场的同时改善了边缘光线的成像质量。讨论了非球面液滴透镜的制备过程,设计了球面复眼透镜系统的结构,并利用ZEMAX软件进行光学建模,分析了单个通道的成像性质以及各个通道在成像平面上的位置关系。结果表明:该结构在±45°视场角内对边缘光线的成像质量有明显的改善作用,在大视场成像的同时保持了低像差,可以满足运动目标检测的应用要求。 展开更多
关键词 球面复眼 液滴透镜 折转透镜 大视场
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变焦距光学系统降低公差灵敏度的方法 被引量：10
9
作者 赵阳 巩岩 胡宜宁 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期121-125,共5页
针对高分辨力CCD探测器(1 k×1 k,6.3μm×6.3μm),确定了一个可见光波段连续变焦光学系统,传递函数(MTF)接近衍射极限。本文通过公差分析可知前固定组和变倍组的公差灵敏度非常高,对加工和装调提出了苛刻的要求。该方法根据设... 针对高分辨力CCD探测器(1 k×1 k,6.3μm×6.3μm),确定了一个可见光波段连续变焦光学系统,传递函数(MTF)接近衍射极限。本文通过公差分析可知前固定组和变倍组的公差灵敏度非常高,对加工和装调提出了苛刻的要求。该方法根据设置前固定组轴向移动补偿和焦面轴向补偿来降低前固定组的公差灵敏度和提高系统成像质量,并分析了前固定组轴向补偿机械结构的可行性。通过分析公差灵敏度产生的原因,提出对敏感表面上的入射角进行合理优化设计以有效降低公差灵敏度。实验结果表明,在不增加成本的前提下降低加工和装调难度,提高系统整体性能。 展开更多
关键词 变焦距系统 高分辨力 公差灵敏度 角度优化 轴向补偿
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高功率激光晶体加工技术的研究 被引量：5
10
作者 侯晶 王洪祥 +3 位作者 廖德锋 陈贤华 谢瑞清 王健 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期95-99,共5页
针对高功率激光器中使用的激光晶体关键元件,开展了晶体的先进加工技术的研究。根据LBO及YCOB晶体材料的加工特性,选取了定向切割、研磨、预抛光、磁流变抛光、合成盘抛光和机械化学抛光的总体技术路线。对不同种类晶体加工设计了不同... 针对高功率激光器中使用的激光晶体关键元件,开展了晶体的先进加工技术的研究。根据LBO及YCOB晶体材料的加工特性,选取了定向切割、研磨、预抛光、磁流变抛光、合成盘抛光和机械化学抛光的总体技术路线。对不同种类晶体加工设计了不同的工艺路线,开展了相关加工工艺研究。其中LBO晶体的面形收敛工艺主要采用磁流变抛光,YCOB晶体的面形工艺主要采用合成盘抛光。通过组合加工工艺,获得了高质量的晶体加工指标,LBO晶体透射波前0.12λ(λ=632.8nm),粗糙度0.77nm;YCOB晶体面形0.11λ,粗糙度0.68nm。确定了晶体元件的整体加工技术路线,并对整个工艺流程开展了工艺实验研究,取得了较好的实验效果,实现了激光晶体的高质量加工指标。 展开更多
关键词 激光晶体 加工技术 面形 粗糙度
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基于波前编码的红外无热化光学系统相位掩模板热效应特性分析(英文) 被引量：5
11
作者 陈守谦 范志刚 +1 位作者 许志高 肖昊苏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期210-215,共6页
分析了基于波前编码技术的无热化光学系统中相位掩模板的自身热效应,得到了不同温度下光瞳处相位板相位函数的变化.分析了由相位板热效应引起的波前编码系统成像特性的变化.通过数值及图像仿真证明了相位板热效应对波前编码无热化光学... 分析了基于波前编码技术的无热化光学系统中相位掩模板的自身热效应,得到了不同温度下光瞳处相位板相位函数的变化.分析了由相位板热效应引起的波前编码系统成像特性的变化.通过数值及图像仿真证明了相位板热效应对波前编码无热化光学系统性能产生的影响.结果表明,相位板热效应对系统MTF(调制传递函数)的离焦不变特性和编码图像的可复原性产生严重的影响. 展开更多
关键词 波前编码 无热化 热效应 相位掩模板
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几种失调反射光学系统的波像差特性 被引量：4
12
作者 史广维 张新 +2 位作者 张建萍 何锋赟 王灵杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期160-166,共7页
为了描述失调状态下反射光学系统在整个像平面中的波像差分布特性,从而对反射光学系统进行有效的装调,对偏心和倾斜影响下的几种反射光学系统的三阶彗差和三阶像散进行了研究。首先,对失调光学系统三阶波像差的矢量形式进行了推导。然后... 为了描述失调状态下反射光学系统在整个像平面中的波像差分布特性,从而对反射光学系统进行有效的装调,对偏心和倾斜影响下的几种反射光学系统的三阶彗差和三阶像散进行了研究。首先,对失调光学系统三阶波像差的矢量形式进行了推导。然后,对失调状态下经典Cassegrain系统、Ritchey-Chrétien系统和三反射镜消像散系统三阶彗差和三阶像散的分布情况进行了分析,并且对两反射和三反射系统的装调进行了简要的讨论。使用Zernike多项式对视场中各个位置的波像差进行拟合,分离出三阶彗差和三阶像散并进行了全视场显示。理论分析与实际拟合结果一致,说明结论是正确的。 展开更多
关键词 像差理论 波像差 反射光学系统 光学装调
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基于波前编码的无热化红外成像技术综述(特邀) 被引量：6
13
作者 史泽林 冯斌 冯萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期24-34,共11页
波前编码红外成像技术是一种结合光学编码和数字解码两步成像的计算光学成像技术。波前编码无热化红外成像系统通过在红外光学系统的光阑附近增加特殊面形的光学相位板,对场景红外辐射进行编码调制,使得在宽的环境温度范围内红外焦平面... 波前编码红外成像技术是一种结合光学编码和数字解码两步成像的计算光学成像技术。波前编码无热化红外成像系统通过在红外光学系统的光阑附近增加特殊面形的光学相位板,对场景红外辐射进行编码调制,使得在宽的环境温度范围内红外焦平面探测器输出的中间编码图像具有高度一致性,再对中间编码图像进行数字解码得到清晰红外图像。近年来,国内外学者开展了大量波前编码无热化红外成像技术的理论分析和原理验证,表明其无热化特性的有效性。文中结合作者近年来的研究工作,主要介绍波前编码无热化红外成像技术的研究背景、基本原理、关键技术、国内外典型的设计方案和原理样机、并展望了波前编码红外成像技术的应用价值和发展趋势。 展开更多
关键词 波前编码 无热化设计 红外成像 光学编码 数字解码
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神光Ⅲ原型装置背向散射光诊断系统的标定 被引量：3
14
作者 徐涛 魏惠月 +4 位作者 彭晓世 王峰 陈铭 李平 王伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期99-103,共5页
背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理,详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源,利用特殊的标定光... 背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理,详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源,利用特殊的标定光路形成大光斑覆盖背反系统光学元件的全部口径,模拟散射光在全孔径背反系统上的分布,分别对系统的透过率和光谱响应进行了标定。标定结果表明,全孔径背向散射系统受激拉曼散射支路能对波长大于400nm的光进行传递,在527nm处的透过率较低。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 背向散射光 透过率 光谱响应 标定
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多波长透射式扩束器设计 被引量：5
15
作者 吴金才 陈结祥 +4 位作者 张毅 戚俊 涂碧海 赵平建 王相京 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期818-820,共3页
从像差理论出发,通过实例介绍了扩束器的具体设计过程,并给出了物镜通光口径为200mm、焦距400mm、视场为2m rad、放大倍率为40倍和主工作波长为0.6328μm的扩束器结构参量,通过改变目镜与物镜间距还可以对波长0.532μm和1.064μm的激光... 从像差理论出发,通过实例介绍了扩束器的具体设计过程,并给出了物镜通光口径为200mm、焦距400mm、视场为2m rad、放大倍率为40倍和主工作波长为0.6328μm的扩束器结构参量,通过改变目镜与物镜间距还可以对波长0.532μm和1.064μm的激光进行同倍率的扩束,在应用时不必重新设计扩束器或目镜系统即可以对这三种波长进行扩束,使用方便,也节约成本。 展开更多
关键词 光学设计 多波长激光扩束器 像差理论 非球面
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两镜系统扩束器的研究 被引量：13
16
作者 郝沛明 孔祥蕾 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期179-183,共5页
本文比较了两镜系统扩束器的四种形式，通过分析得到了用于消球差，慧差和象散的双抛物面扩束器可取任意遮拦比或放大倍率的结论，同时给出了这种系统的畸变系数与遮拦比α之间的关系．并通过实际光线追这，得到了场曲系数与主镜相对孔... 本文比较了两镜系统扩束器的四种形式，通过分析得到了用于消球差，慧差和象散的双抛物面扩束器可取任意遮拦比或放大倍率的结论，同时给出了这种系统的畸变系数与遮拦比α之间的关系．并通过实际光线追这，得到了场曲系数与主镜相对孔径和遮拦比之间的关系．分别说明了α为正和为负两种情况时的光路，及对应的无中心遮拦的离轴系统的情况． 展开更多
关键词 两镜系统 扩束器 遮拦比 卡塞格林系统 格里哥利系统
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宽带增透膜反射光谱的理论与实测偏差的修正 被引量：8
17
作者 缪毅强 毛书正 罗琦琨 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期429-432,共4页
探讨用折射率补偿即改变厚度的方法 ,并辅助于计算机修正来矫正真空镀膜法生产宽带增透膜时实验值与理论值存在的偏差 ,取得了良好效果 。
关键词 膜系结构 反射率 真空镀膜 增透膜 折射率补偿 反射光谱 计算机修正 光学透镜 光路设计
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大口径连续相位板拼接检测误差分析 被引量：4
18
作者 颜浩 杨春林 +2 位作者 石琦凯 温圣林 嵇保健 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3329-3332,共4页
对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算,分析了检测误差对拼接质量... 对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算,分析了检测误差对拼接质量的影响。结果表明,定位误差是影响CPP拼接精度的主要原因,而对系统误差进行有效处理可以进一步减小重叠区非均匀性,拼接模式的选择对CPP的拼接结果的影响有限。通过CPP深度特性对重叠区域均匀性的统计分析表明,在像素级别的检测中,重叠区域均方根残差随着CPP深度的增加而线性增加,即拼接精度随CPP深度的增加而降低。 展开更多
关键词 连续相位板 波前检测 子孔径拼接
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泽尼克像差组合对人眼光学质量的影响 被引量：4
19
作者 方利华 全薇 +1 位作者 王肇圻 凌宁 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期21-27,共7页
基于人眼光学质量客观评价标准区域调制传递函数(AreaMTF)、斯特列尔比(SRX)和同心相对瞳孔平面(PFWc),分析了波前像差RMS为0.25μm时泽尼克像差项组合对人眼光学质量的影响。C4(离焦)与C12(球差)等组合后,像差比例在1.33到4.90的范围内... 基于人眼光学质量客观评价标准区域调制传递函数(AreaMTF)、斯特列尔比(SRX)和同心相对瞳孔平面(PFWc),分析了波前像差RMS为0.25μm时泽尼克像差项组合对人眼光学质量的影响。C4(离焦)与C12(球差)等组合后,像差比例在1.33到4.90的范围内AreaMTF和SRX有极大值;C6(三叶草)与C7(彗差)等组合后,像差比例在0.20到1.00的范围内它们有极小值。二阶像差(离焦和像散)组合时,C4(离焦)起着主导作用。三阶像差(彗差和三叶草)组合时,SRX和PFWc值的变化范围均较大,分别为0.066到0.228和0.048到0.656。 展开更多
关键词 视光学 光学质量标准 像差组合 视功能
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超大相对孔径抛物面反射镜的补偿检验 被引量：6
20
作者 胡明勇 刘文清 +1 位作者 张权 江庆伍 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期155-158,共4页
在基于像差理论的基础上,对于超大相对孔径抛物面反射镜,提出了三片补偿镜和一片场镜的零位补偿检验方法,详细论述了补偿检验系统的设计过程,成功地设计了相对孔径为F0．6,口径为φ290 mm的抛物面反射镜的补偿检验系统,从整个设计的结... 在基于像差理论的基础上,对于超大相对孔径抛物面反射镜,提出了三片补偿镜和一片场镜的零位补偿检验方法,详细论述了补偿检验系统的设计过程,成功地设计了相对孔径为F0．6,口径为φ290 mm的抛物面反射镜的补偿检验系统,从整个设计的结果看出,检验系统的像差被很好的校正,完全达到衍射极限。 展开更多
关键词 光学检测 超大相对孔径 零位补偿检验 三级像差理论
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