大视场角入射平行平面板像差分析方法

曹一青, 沈志娟

(1. 莆田学院 机电与信息工程学院, 福建 莆田 351100; 2. 福建省激光精密加工工程技术研究中心, 福建 莆田 351100)

平行平面板是由两个平行折射平面组成的光学元件, 常用于工作性能较高的光学仪器设计中, 如滤光片和补偿平板等, 在光学系统光程计算中, 反射棱镜可等效为平行平面板. 目前, 对平行平面板特性的研究已引起人们广泛关注[1-2]. 随着图像传感器的快速发展, 大视场角入射光学系统已广泛应用于安全监控和机器人导航等领域中, 该类光学系统中通常包含平行平面板, 虽然平行平面板像差对系统成像影响较小, 但人们对系统成像分辨率要求较高, 因此需减小平行平面板产生的像差.

物点发出的光束经大视场角入射平行平面板后, 在子午和弧矢平面内的聚焦位置不同, 波阵面形状严重偏离球面, 它具有平面对称光学系统的成像特性[3], 使得用于轴对称光学系统像差分析的Seidel像差理论不再适用于该类光学系统的成像分析[4-5].

目前对平面对称光学系统的研究方法较多, 主要有光程差函数法[6-7]、 解析点列图法[8-9]、 李变换法[10]和波像差方法[11-12]. 由于多元件光学系统总波像差为系统中各光学面波像差线性相加, 因此用波像差方法研究系统像差的表达式较简单. 文献[13-14]用波像差方法研究了平面对称光学系统, 提出了三阶像差理论, 并将其扩展到折射系统中. 目前对于平行平面板的像差特性分析和设计大多聚焦于近轴……