鱼眼镜头光学系统的非球面优化设计

应用非球面提高光学系统成像质量是镜头设计的常用手段。基于平面对称光学系统的波像差理论,通过分析鱼眼镜头各光学面的波像差贡献,将波像差贡献突出的光学面作为应用非球面的待选对象,结合波像差随非球面系数的变化趋势,确定应用非球面的光学面;应用优化算法和基于光线点列图分布定义的评价函数优化鱼眼镜头系统。通过对一个鱼眼镜头实例进行非球面优化,其点列图范围从全球面优化设计时的200μm下降到100μm,其评价函数值下降1个数量级,证明该方法能明显提高镜头的成像质量,对如何有效应用非球面优化鱼眼镜头的光学系统具有借鉴意义。

应用多个非球面优化鱼眼镜头的方法

对于鱼眼镜头一类光学系统,其超大视场的物点对于光学系统的成像,是符合平面对称光学系统的成像规律的。应用LU发展的平面对称光学系统的波像差理论,研究如何在鱼眼镜头光学系统中应用非球面对成像系统进行优化设计。首先,通过计算各个光学面的非球面系数对超大视场光学系统波像差的影响,找到受非球面系数变化影响最大的几个光学面;然后,以这几个面的非球面系数为变量,以光学系统调制传递函数作为评价函数,应用自适应归一化实数编码遗传算法,优化设计鱼眼镜头光学系统;最后,通过实例验证了所提出方法的有效性。所提出的方法可以有效地确定一个或多个最佳非球面的位置,对优化设计鱼眼镜头系统具有指导意义。

非球面优化单眼视准分子激光手术在近视合并老视患者中的应用效果分析

目的探究非球面优化单眼视准分子激光手术在近视合并老视患者中的应用效果。方法22例近视合并老视患者,均采用Custom-Q引导的单眼视准分子激光手术治疗,主视眼屈光度全矫,非主视眼根据患者的年龄和近附加情况,保留-0.5~-1.25 D的球镜度数,目标Q值设置为-1.0,ZemnikeC4值随之变化,继而调整目标球镜度数,保证C4值接近Q值调整前数值。随访3个月,观察患者基本资料及治疗的有效性[治疗前后的远距离单眼、双眼最佳矫正视力(BSCVA)、裸眼视力(UCVA)、近距离单眼和双眼BSCVA和UCVA]、安全性、预测性、双眼视功能。结果①基本资料:患者术前平均等效球镜度为(-4.89±2.12)D,平均柱镜为(-0.50±0.82)D;术后主视眼平均等效球镜度为(-0.48±0.36)D,非主视眼平均等效球镜度为(-0.85±0.35)D。②有效性:主视眼术前平均BSCVA为0.93,术后主视眼平均视远UCVA为1.03,有效率比值(术后平均UC-VA/术前BSCVA)为1.10。22例患者中,59.09%(13/22)双眼UCVA≥1.0,86.36%(19/22)双眼UCVA≥0.8,100.00%(22/22)双眼UCVA≥0.5。22例患者中,54.55%(12/22)非主视眼视近UCVA≥J1,95.45%(21/22)非主视眼视近UCVA≥J2,100.00%(22/22)非主视眼视近UCVA≥J5。68.18%(15/22)双眼视近UCVA≥J1,100.00%(22/22)双眼视近UCVA≥J2。22例患者中,59.09%(13/22)患者视远UCVA≥1.0,同时视近UCVA≥J1;68.18%(15/22)患者视远UCVA≥0.8,同时视近UCVA≥J1。术后3个月内裸眼远视力和近视力均显著呈现上升趋势,差异具有统计学意义(P<0.05)。③安全性:术前双眼平均远视BSCVA为0.75,术后为1.02,远距安全性之术(术后平均视远BSCVA/术前平均视远BSCVA)为1.33。8眼(18.18%)术前术后BSCVA无变化,36眼(81.82%)术后BSCVA提高1行,术后无任何一眼BSCVA下降1行。④预测性:99%术眼实际获得的等效球镜度与预期切削等效球镜度的差值维持在±1.00 D内,65%术眼差值维持在±0.50 D。⑤双眼视功能:Titmus立体视检查,术前立体均<60 n,术后立体视锐度无下降。Bagolini线状镜检查所有患者的术前术后融像功能正常,Worth四点检查近距离和远距融像功能术前与术后无显著改变。结论选择非球面优化单眼视准分子激光手术治疗近视合并老视,可合理恢复双眼远近视力和双眼视功能,值得参考。

角膜地形图测量光学系统的非球面优化设计

分析基于不同Placido面型的角膜地形图测量光学系统造成的像差影响,为角膜地形图测量反射面的面型优化设计提供新方法。利用平面对称光学系统像差理论建立优化反射面面型的像差评价函数,提出了一种基于遗传算法改进的非球面多参数组合衍化算法,求解出满足像差评价函数的非球面面型系数和半径,分析了不同反射面对光学系统成像效果的影响。长椭球面型可以获得更小的评价函数值,同时满足角膜地形图的光学设计要求。相较于扁椭球面、球面和抛物面,长椭球面更适合作为基于Placido的角膜地形图的反射面面型。

非球面变焦距曲面复眼的优化研究

提出了一种新型的非球面变焦距曲面复眼结构。整个结构将曲面基底分为三个类扇形区域,每一区域微透镜阵列能够对一定物距的目标物成像,使得人造复眼在一定范围内实现焦距调节;根据微透镜所处的区域和位置,计算出微透镜的基本尺寸,并对微透镜进行了非球面优化。对所设计的曲面复眼进行了光线追迹,仿真结果表明成像球差降低到初始值的近百分之一,能够实现焦距调节,并解决了每一个微透镜在边缘处的球差问题,极大的提高了成像效果。