1 上海理工大学健康科学与工程学院,生物医学光学与视光学研究所,医用光学技术与仪器教育部重点实验室,上海 200093
2 上海市杨浦区市东医院眼科,上海 200438
3 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海现代光学系统重点实验室,上海 200093
近视是一种常见眼病,已成为中国青少年视力下降的主要原因。近视防控是一个关系国家和民族未来的大问题,已经上升为国家战略。当前近视防控的有效手段之一就是建立屈光发育档案,并根据数据给出眼屈光度的预测。然而,目前市面上并没有一款专用于屈光发育档案数据采集的设备。笔者基于前期研究,结合干涉、波像差和图像分析等技术建立了眼屈光度与生物参数一体化测量系统,主要测量眼轴长度、角膜曲率、前房深度和屈光度等参数。使用组内标准差、测试重复性、变异系数和组内相关系数评估了实验样机测量的可重复性。通过比较实验样机和IOL Master 500的测量结果,验证了实验样机测量结果的准确性和一致性。从组内标准差和测试重复性的数值可以看出:眼生物参数和屈光度测量都有很高的重复性;眼生物参数的变异系数均低于3%,眼轴长度和角膜曲率的变异更小(≤0.256%);组内相关系数均高于0.6。说明测量结果具有较高的一致性。实验样机与IOL Master 500测得的眼轴长度、角膜曲率、前房深度数值无显著差异(P>0.05),说明实验样机测量结果的准确性很高。这些结果表明这样的一体化设计能完成基本的眼屈光度和生物参数测量。随着技术的迭代,该系统有望成为近视防控专用的屈光档案数据采集设备,为近视防控提供必要支撑。
医用光学 近视 眼生物参数 屈光度 干涉 波像差分析 一体化
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033
为满足红外成像产品在复杂多变环境下的适应性并实现产品的使用功能,对空间冷光学长波红外相机设计进行了研究。首先进行了相机的结构设计;然后运用Partarn/Nastran有限元软件对相机进行了分析,探究了温降和重力对各透镜面形的影响,计算了相机的前三阶模态,并对相机进行了波像差测试;最后在真空低温环境下完成了相机的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测试。试验结果表明,相机中心视场面形的均方根(Root Mean Square, RMS)值优于1/50λ,MTF计算值为018719,满足低温红外相机成像的精度要求。
低温 长波红外相机 波像差 调制传递函数测试 low temperature long-wave infrared camera wave aberration modulation transfer function test
1 中国科学院光束控制重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
为实现激光传输内通道密封,会在末端加装带倾斜角的窗口,但窗口的回射杂散光辐照管壁会引起结构温升,加热通道内气体引起热效应。针对密封窗口的回射杂散光辐照加热直管道问题,建立了直管道部分结构场-气体密度场-光场的耦合仿真模型,分析了不同管道材料、管壁厚度、管道结构形式对光束波前畸变的影响。分析结果表明:等质量的铝、铜、钢三种材料中,铝管道引起的光束波前畸变最小,仅为钢、铜的约50%;通过管道外侧增加散热翅片以及高导热碳膜的方式来降低壁温、改善波前畸变的效果并不理想,波前RMS值下降不超过3%;增加受辐照段管道壁厚、提升管道热沉是降低光束波前畸变最有效的方案,铝管壁厚由8 mm增加至16 mm可使管道出口处的波像差RMS值从36.1 nm下降到21.4 nm,各阶像差均得到改善。研究结果能够为内通道部分管道设计和热效应评估提供一定的参考。
波像差 固气耦合 密封窗口 热效应 内通道 wave aberration solid-gas coupling sealing window thermal effect inner channel 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210966
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
面向光学系统及光学车间现场波像差检测、长焦成像系统波像差检测等复杂易受外部干扰的应用场景,本团队提出了一种基于偏振同步相移的双光纤点衍射干涉技术,用于光学成像系统波像差的实时动态检测。该技术采用短相干长度光源与单模保偏光纤产生两个点源,这两个点源可以输出正交线偏振光;在光路中加入四分之一波片,采用微偏振阵列相机实现了基于单幅干涉图的空间同步相移。通过衰减器调节两束光的光强比,可以实现干涉条纹对比度的调节。搭建了基于该技术的实验装置,并采用该装置对5X透射式微缩投影物镜波像差进行了测量,测得其波像差均方根(RMS)为10.49 nm。在低频振动噪声环境下进行了32次重复性测量,重复测量精度为0.17 nm,实现了待测投影物镜波像差的高精度实时动态检测。实验结果验证了所提检测技术的有效性。
测量 点衍射 偏振相移 波像差检测 干涉测量 中国激光
2022, 49(21): 2104001
1 四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
2 四川大学空天科学与工程学院,四川 成都 610065
提出了一种测量成像透镜轴外点波像差的方法。基于逆哈特曼原理建立了逆光线追迹模型,通过标定的系统参数,测量了透镜轴外视场点的波像差。通过模拟和实验,对该方法进行了验证,并对实验误差进行了分析。实验测量了有效孔径为60 mm的平凸透镜在不同视场下的波像差,将实验结果和模拟结果进行了对比分析,并且分析了轴外点初级像散和初级彗差随视场和入瞳孔径的变化规律。该方法具有测量动态范围大、测量系统结构简单、实验设备成本低廉、测量环境易实现等优点,并且无需复杂的相机标定过程,为透镜的轴外点波像差测量提供了一个可行方案。
测量 透射波前检测 相位测量偏折术 波像差 轴外点 中国激光
2022, 49(21): 2104003
1 陆军装备部驻沈阳地区军代局 驻长春地区军代室,吉林 长春 130000
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
为了在温度变化条件下对光电成像系统进行像质检测与评价,设计一种具有温度自适应功能的光学窗口。分析了温度变化对光学玻璃面形的影响,进行光学窗口的温度适应性光机结构设计,通过有限元分析与实测实验相结合的方法分析了温度变化对光学窗口面形的影响,验证了温度适应性设计的有效性。实验结果表明:常温20 ℃条件下,光学窗口波像差的PV值和RMS值分别为82.90 nm和6.96 nm;高温50 ℃条件下,波像差的PV值和RMS值分别为136.68 nm和14.55 nm;低温−40 ℃条件下,波像差的PV值和RMS值分别为183.51 nm和28.48 nm;高、低温环境下光学窗口的波像差与常温环境下结果对比的数值变化趋势与有限元分析结果具有较好的吻合性;在3种温度条件下光学窗口波像差的PV值均小于或接近(1/4)λ,且由于温度变化引起的光学窗口面形变化很小,设计的光学窗口具有较好的温度适应性。
光学窗口 温度适应性 波像差 设计 实验 optical window temperature adaptability wave aberration design experiment