通过介绍人眼双目视觉的原理, 重点对双目大出瞳直径光学系统中会聚角和聚焦差的影响进行了分析, 剖析了其影响舒适性观察的因素和设计误区, 指出设计双目大出瞳直径光学系统时应考虑不同瞳距以及非零视度观察仪器的情况, 避免会聚角太大或为负值。会聚角应控制在(0~4)m-1(光焦度)范围内; 而聚焦差越小越好, 不应大于2 m-1。

在特定的实验条件下, 利用脑电图仪采集10名志愿者观看4个3D影像的脑电信号, 提取各时段的重心频率(Gravity Frequency , GF), 对重心频率进行数据整合处理；测量志愿者观看3D片源各时段的视差, 并转换为对应的会聚角(Optical Angle), 重心频率与会聚角的值进行相关性分析和曲线拟合处理。结果显示: 经过数据合并处理后, 脑电EEG(electroencephalogram)重心频率与观看3D影像时的会聚角存在一定的线性关系, 拟合优度最高的是三次曲线, 观看3D影像时的会聚角在1.778°～3.254°时重心频率呈现下降趋势, 这说明在此范围可能更容易使人感到不适。

建立了基于波长调制的Kretschmann结构表面等离子体共振(SPR)传感器系统中整形光路和探测光斑直径与会聚角关系的理论模型。分析了探测光束会聚角对SPR传感器共振波长、共振曲线半峰全宽和共振峰深度的影响。随着探测光束会聚角的减小，共振波长增大，共振曲线的半峰全宽减小，共振峰深度增大，传感器的抗干扰能力增强，系统分辨率提高。通过实验对此进行了验证，考虑会聚角时实验与仿真结果符合得较好；会聚角从0.8°减小到0°时，共振波长从662 nm减小到623 nm，共振曲线半峰全宽从157 nm减小到117 nm，共振峰深度从70.5%增大到93.3%。