Aberracje obiektywów hybrydowych

Zając, M.

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Aberracje obiektywów hybrydowych

Autorzy

Zając M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.dbc.wroc.pl/dlibra/doccontent2?id=1448&dirids=25

Identyfikatory

Warianty tytułu

Aberration of hybrid optical imaging systems

Języki publikacji

Abstrakty

Monografia jest poświęcona badaniu jakości odwzorowania obiektywów hybrydowych, czyli takich, w których jednym ze składników jest struktura dyfrakcyjna. Punktem wyjścia są wzory opisujące III-rzędowe aberracje Seidela powierzchni refrakcyjno-dyfrakcyjnej. Na ich podstawie wyprowadzono warunki, konieczne do uzyskania korekcji chromatyzmu na poziomie achromatu, apochromatu i quasi-superachromatu, oraz warunki zapewniające korekcję aberracji sferycznej. Analizowano także możliwości skorygowania aberracji polowych: komy, astygmatyzmu i krzywizny pola. Ponieważ niektóre zależności analityczne są bardzo złożone, w wielu przypadkach posłużono się analizą numeryczną. Rozważania teoretyczno-numeryczne zilustrowano znaczną liczbą przykładów, to znaczy projektów konkretnych obiektywów hybrydowych o zadanej korekcji. Jeden z rozdziałów pracy dotyczy możliwości zaprojektowania hybrydowej soczewki okularowej.

The aim of any optical knaging system is to transform the wave originating from point object into the image wave of nearly spherical wavefront. In particular, a hybrid lens and a hybrid objectiye are examples of opitical knaging systems. One of their elements, apart from classic refractive lenses, is a diffractive element having the form of a set of concentric fringes deposited on one of the refractive surfaces. The Abbe number, the value of which substantially differs from that for typical optical glasess, can be ascribed to the diffractive element. Thanks to that it is possible to design hybrid imaging systems of corrected chromacie aberration. For hybrid lens it is achromatic correetion, while for hybrid objective apochromatic and superachromatic correetions (however, in slightly limited spectral waverange) are possible. The deviation of an image wavefront from ideał sphere indicates the imaging aberrations. The most common description of abberations includes Seidel expansion in which particular 3rd order coefficients stand for spherical aberration, coma, astigmatism and field curvature as well as for distortion. In this monograph, these coefficients for diffractive surface, hybrid lens and hybrid objective (in both cases: compact one and with two elements separated by an aerial gap) are given. Using these formulas achromatic hybrid lenses with corrected spherical aberration and coma as well as hybrid lenses with corrected astigmatism or field curvature are designed. Such lenses can be used in spectacle opties. Hybrid objectives offer morę possibilities of aberration correetion. It is possible to design plan-apochromatic objectives and superachromatic objectives with flat field or free from astigmatism. Examples of such objectives are presented in the monograph.

Słowa kluczowe

aberracja soczewka hybrydowa jakość odwzorowania

aberration hybrid objective optical imaging systems

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej

Czasopismo

Prace Naukowe Instytutu Fizyki Politechniki Wrocławskiej. Monografie

Rocznik

2005

Tom

Vol. 37, nr 26

Strony

1--130

Opis fizyczny

Bibliogr. 112 poz.

Twórcy

autor

Zając M.

Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

[1] Prototypowy obiektyw EF 400 mm fl4 do IS USM, Foto Kurier, nr 12 (2000), s. 27-29.
[2] Adler F. H., Fizjologia oka, PZWL, Warszawa 1968.
[3] Apenko M. I., Dubovik A. S., Prikladnaya optika, Izd. Nauka, Moskva 1971.
[4] Atchinson D. A., Spectacle lens design — a review, Appl. Opt., vol. 31, nr 19 (1992), s. 3579-3585.
[5] Bartkowska J., Optyka i korekcja wad wyroku, Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa 1996.
[6] Bartkowska J., Toroidal surfaces in ophthalmic optics, SPIE Proc., vol. 3579 (1997), s. 76-93.
[7] Bekesi J., Schaefer D., Ihlemann J., Simon P., Fabrication of diffractive optical elements by ArF-laser ablation of fused silica, SPIE Proc., vol. 4977 (2003), s. 235-240.
[8] Böhme R., Zimmer K., Direct laser etching of optical glasses for flexible fabrication of micro-optical structures, OPTO Conference Proceedings, (6th Internationale Conference for Optical Technologies, Optical Sensors and Measuring Techniques), 25-27 May 2004, Nürnberg, Germany, s. 25-30.
[9] Born M., Wolf E., Principles of optics, Pergamon Press, Oxford 1954.
[10] Bowen J. P., Michaels R. L., Blough C. G., Generation of large-scale diffractive elements with laser pattern generation, Applied Optics, vol. 36, nr 34 (1997), s. 8970-8974.
[11] Buczek H., Mayor J.-M., Regnault P., DOE design and manufacture at CSEM, SPIE Proc., vol. 1574 (1991), s. 48-57.
[12] Champagne E. B., Nonparaxial imaging magnification and aberration properties in holography, J. Opt. Soc. Am., vol. 57 (1967), s. 51-55.
[13] Current Derelopments in Lens Design and Optical Engineering, II: San Diego 2001 (SPIE Proc., vol. 4441), III: Seatde 2002 (SPIE Proc., vol. 4767), IV: San Diego 2003 (SPIE Proc., vol. 5173), V: San Diego 2004 (SPIE Proc., vol. 5523).
[14] Di Fabrizio E. M. i inni, Nanooptical elements fabricated by e-beam and x-ray litography, SPIE Proc., vol. 5225 (2003), s. 113-125.
[15] Dubik B., Zając M., Nowak J., Fokusirujusceje kinoformnoje zerkalo, Avtometrija, vol. 2, nr 85 (1990), s. 85-88.
[16] Dubik B., Masajada J., Nowak J., Zając M., Aberrations of holographic lenses in image quality evaluation, Opt. Engineering, vol. 31, nr 3 (1992), s. 478-490.
[17] Dubik B., Koth S., Zając M., The third order aberrations of a hybrid lens, SPIE Proc., vol. 2169 (1993), s. 130-137.
[18] Dubik B., Koth S., Nowak J., Zając M., Hybrid lens with corrected sphero-chromatic aberration, Optics and Laser Technology, vol. 27, nr 5 (1995), s. 315-319.
[19] EOS Topical Meeting: Diffractive Optics, Savonlinna (1997), Jena (1999), Budapest (2001), Oxford (2003).
[20] Gaj M., Geometryczna teoria odwzorowań optycznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1999.
[21] Gradient Index, Miniature and Diffractive Optical Systems II, San Diego 2001 (SPIE Proc., vol. 4437), III: San Diego 2003 (SPIE Proc., vol. 5177).
[22] Greisukh G. I., Stepanov S. I., Ezhov E. G., Correction possibilities if a hybrid lens consisting of two difractive lenses and a cemented Wood lens, Optiko-Mekhaniceskaya Promyshlennost, vol. 67, nr 10 (2000), s. 48-52.
[23] Haupt C., Jäger E., Rothe A., Daffner M., Tiziani H., Colimating laser diode with hybrid optics, SPIE Proc., vol. 1983 (1993), s. 648-666.
[24] Heidner H., Kipfer P., Sheridan J. T., Schwider J., Stork W., Streibl N., Collischon M., Diffractive optical elements for the infrared, SPIE Proc., vol. 1983 (1993), s. 666-667.
[25] Hein A., Sidorowicz A., Wagnerowski T., Oko i okulary, BW HWiU Libra, Warszawa 1979.
[26] Herzberger M, McClure N. R., The design of superachromatic lenses, Appl. Opt., vol. 2, nr 6 (1963), s. 553-560.
[27] Ho Young Choi i inni, Design and fabrication of plastic diffractive/ refractive hybrid lens for image communication, Asia Display and IMID’04 Conference, Daegu, Korea, August 23-27, 2004.
[28] Hutley M. C., Blazed zone plates for the 10 µm spectral region, SPIE Proc., vol. 1574 (1991), s. 2-7.
[29] IASTED, International Conference on Automation, Control and Information Technology, Novosibirsk 2002.
[30] Jagoszewski E. Angle characteristic of curved holographic optical element, Opt. Appl., vol.25, nr 1 (1995), s. 71-78.
[31] Jagoszewski E., Holograficzne elementy optyczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1995.
[32] Jagoszewski E., Gaj M., Holographic zone plate as an optical imaging element, Opt. Appl., vol.27, nr 1 (1997), s. 69-74.
[33] Jagoszewski E., Ray tracing approach to a curved holographic element — some remarks on wave front at curved surface, Optik, vol. 107, nr 3 (1998), s. 125-126.
[34] Jagoszewski E., Note on some properties of interferometric zone plate, Opt. Appl., vol. 29, nr 1-2 (1999), s. 243-249.
[35] Jordan J. A. i inni, Kinoform lenses, Appl. Opt, vol. 9, nr 8 (1970), s. 1883-1887.
[36] Jóźwicki R., Teoria odwzorowania optycznego, PWN, Warszawa 1988.
[37] Kaczurba M., Nowak J., Production of diffraction kinoform elements using laser printer, Opt. Appl., vol. 27, nr 2 (1997), s. 95-120.
[38] Kaiser P. K., Boynton R. M., Human color vision, Ed. Opt. Soc Am., Washington D.C., 1996.
[39] Katalog szkieł optycznych firmy JZO Sp. z o. o., Jelenia Góra.
[40] Katalog szkieł optycznych firmy Schott Optisches Glass, Jenaer Glasswerk Schott & Gen., Mainz.
[41] Koppen W., New development in spectacle optics, Klinische Monatsblatter für Augenheilkunde, vol. 207, nr 2 (1995), s. 117-122.
[42] Korn G. A., Korn T. M. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers, McGraw Hill Comp., New York 1961.
[43] Koronkevich V. P. i inni, Kinoformnyje opticeskije elementy: metody rascota, tehnologija izgotovlenija, prakticeskije primenenije, Avtometrija, vol. 1, nr 4 (1985), s. 4-25.
[44] Koronkevich V. P., Palchikova I. G., Modern zone plates, Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing (Avtometrija), nr 1 (1992), s. 86-100.
[45] Koronkevich V. P. i inni, Bifocal, intraocular difractive lens, Avtometrija, nr 6 (1997), s. 26-41.
[46] Koth S., Nowak J., Zając M., Hybrid aplanatic focusing lens, Opt. Appl., vol. 25, nr 4 (1995), s. 245-251.
[47] Koth S., Nowak J., Zając M., The third order aplanatic correction of a hybrid lens, Pure and Applied Optics, vol. 4, (1995), s. 543-552.
[48] Koth S., Nowak J., Zając M., Achromatic hybrid lens with corrected astigmatism and field curvature, Optik, vol. 106, nr 2 (1997), s. 63-68.
[49] Kowalik A., Jaroszewicz Z., Góra K, Diffractive optical elements obtained using electron-beam writer and reactive ion etching, SPIE Proc., vol. 4887 (2002), s. 141-147.
[50] Kowalik A., Góra K., Jaroszewicz Z., 3-step electron beam litography form to level diffractive optical elements fabrication, Conf. Proceedings: Diffractive Optics 2003, Oxford, 17-19 September 2003, s. 100-101.
[51] Kryszczyński T., Exact algebraic method for design of model nonastigmatic spherical ophthalmic glasses, Opt. Appl., vol. 32 (2002), s. 47-59.
[52] Kudo J., Wada H., Okamura T., Kobayashi M., Tanikawa K., Diffractive lens in 8- to 10- µm forward-looking infrared system, Opt. Eng., vol. 41 nr 8 (2002), s. 187-1791.
[53] Lesem L. B., Hirsch P. M., Jordan J. A. Jr., The Kinoform: a new wavefront reconstruction device, IBM J. Res Dev., March (1969), s. 150-155.
[54] Lewkowicz M., Nowak J., Zając M., Calculation of the aberration spot — improved numerical algorithm, Proc. Conf. Diffraction Optics'97, Savonlinna 1997.
[55] Marcen J., Gomez J. A., Bernabeu E., Thickness effect on oblique astigmatism in ophthalmic lenses, Optik, vol. 101, nr 4 (1996), s. 157-160.
[56] Masajada J., Nowak J., Zając M., On correction of chromatic aberrations, Opt. Appl., vol. 29, nr 4 (1999), s. 619-631.
[57] Masajada J., Nowak J., Zając M., Evaluation of hybrid lens quality based on point-spread function, SPIE Proc., vol. 2169, (1993), s. 134-141.
[58] Masajada J., Nowak J., Holographic lenses recorded on quadrics of revolution, estimation of image quality, Optik, vol. 106, nr 4 (1997), s. 167-171.
[59] Meier R. W., Optical properties of holographic images, J. Opt. Soc. Am, vol. 57, nr 7 (1967), s. 895-901.
[60] Melanowski W. H., Optyka okulistyczna w obliczeniach, PZWL, Warszawa 1971.
[61] Michette A. G., Diffractive optics for soft X rays, SPIE Proc., vol. 1983 (1993), s. 642-646.
[62] Michette A., Diffractive optics for X rays - the state of the art, SPIE Proc., vol. 1574 (1991), s. 8-21.
[63] Morell A., Whitefoot A. D., Charman W. N., Ocular chromatic aberration and age, Ophthalmic & Physiol. Optics, vol. 11, nr 4 (1991), s. 385-390.
[64] Nano- and Micro-Optics for Information Systems, San Diego 2003 (SPIE Proc., vol. 5225).
[65] Noach S., Eisenberg N., Arieli Y., Achromatic diffractive optical element SPIE Proc., vol. 3778 (1999), s. 151-157.
[66] Nowak J., Zając M., Influence of entrance pupil position on the hologram aberration correction, Opt. Applicata, vol. 11, nr 2 (1981), s. 617-625.
[67] Nowak J., Zając M., Numerical methods for calculating of the light intensity distribution in the holographic image, Opt. Applicata, vol. 12, nr 3-4 (1982), s. 353-361.
[68] Nowak J., Zając M., Investigations of the influence of hologram aberrations on the light intensity distribution in the image plane, Opt. Acta, vol. 30, nr 12 (1983), s. 1740-1767.
[69] Nowak J., Zając M., Numerical investigation of holographic imaging quality, Opt. Appl., vol. 15, nr 3 (1985), s. 239-248.
[70] Nowak J., Aberracje hologramów w ocenia jakości odwzorowania, Prace Naukowe Instytutu Fizyki Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1987.
[71] Nowak J., Pietraszkiewicz K., Zając M., Dyfrakcyjne elementy odwzorowujące, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
[72] Nowak J. Hybrid lens of optimized aberration correction, Opt. Appl., vol. 30, nr 2-3 (2000), s. 213-229.
[73] Nowak J., Zając M. M. Design methodology of hybrid lens, SPIE Proc., vol. 3820, (1999), s. 479-490.
[74] Optical Design and Engineering, St. Etienne 2003 (SPIE Proc., vol. 5249).
[75] OSLO LT, firmy Sinclair Optics Ltd.
[76] Peli E., Lang A., Appearance of images through a multifocal intraocular lens, JOSA A, vol. 18, nr 1 (2001), s. 302-309.
[77] Pietraszkiewicz K., Mean square of the wave aberration as a coherent measure of the image quality, J. Opt. Soc. Am., vol. 11 nr 3 (1994), s. 1053-1055.
[78] Poleshchuk A. G., Korolkov V. P., Cherkashin V. V., Reichelt S., Burge J., Method for minimizing the errors in direct laser writing of diffractive optical elements, Avtometrija, nr 3 (2002), s. 3-19.
[79] Qiu-Ling Zhau, Zhao-Qi Wang, Huan-Qing Guo, Qiang Sun, Zhen-Wu Lu, Head mounted display with LCOS using diffractive optical element, Optik, vol. 115 nr 1 (2004), s. 11-14.
[80] Schevchenko N. P., Megorskaja K. D., Cherkashin V. V., Reichelt S., Burge J., Method forminimizing the errors in direct laser writing of diffracive optical elements, Avtometrija, nr 3 (2002), s. 3-19.
[81] Shiono T., Hamamoto T., Takahara K., High-effciency blazed diffractive optical elements fot the violet wavelength fabricated by electron-beam litography, Appl. Optics, vol. 41, nr 13 (2002), s. 2390-2393.
[82] Sljusarjev G. G., Metody rascota opticeskih sistem, Mashinostroenije, Leningrad 1969.
[83] Smith G., Atchinson D. A., The eye and visual optical instruments, Cambridge University Press, 1997.
[84] Smith, Warren J. Modern optical engineering, SPIE Press, McGraw Hill, 2000.
[85] Spencer G. H., Murty M. V. R. K., General ray-tracing procedure, J. Opt. Soc. Am., vol. 52, nr 6 (1962), s. 672-678.
[86] Stamnes J. J., Waves in focal region, Adam Hilger Ed., 1986.
[87] Stone T. W., Holographic optical elements, Univ. of Rochester, Rochested, NY 1986.
[88] Stone T. W., George N., Hybrid diffractive-refractive lenses and achromats, Appl. Optics, vol. 27, nr 14 (1988), s. 290-297.
[89] Szaflik J., Liberek I., Najnowsze osiągnięcia chirurgii refrakcyjnej, Okulistyka, wyd. specjalne, marzec 2004.
[90] Tang C. Y., Charman W. N., Effect of monochromatic and chromatic oblique aberrations on visual performance during spectacle lens wear, Ophthalmic and Physiological Optics, vol. 12 nr 3 (1992), s. 340-349.
[91] Tudorovskij A. I., Teorija opticeskih proborov, Izd. AN SSSR, Moskva 1948.
[92] Urban F., Planar diffractive optical elements prepared by electron-beam litography, SPIE Proc., vol. 1574 (1991), s. 58-65.
[93] Weible K. J., Schilling A., Herzig H. P., Lobb D., Achromatization of the diffraction efficienty of diffractive optical elements, SPIE Proc., vol. 3749 (1999), s. 378-379.
[94] Welford W. T., Isoplanatism and holography, Opt. Commun., vol. 8, nr 3 (1973), s. 239-243.
[95] Welford W. T., Aplanatic hologram lenses on spherical surfaces, Opt. Commun, vol. 9, nr 3 (1973), s. 268-269.
[96] Welford W., T., Aberrations of optical systems, Adam Hilger Ed. IOP Publishing Bristol 1989.
[97] Wilk P., Wilk I., Optyka fizyczna, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1996.
[98] Wood A. P., Design of infrared hybrid refractive-dffractive lenses, Appl. Optics, vol. 31, nr 13 (1992), s. 2253-2258.
[99] Yi-Nan Zhang, Zhao-Qi Wang, Passively athermalised hybrid Petzval objective for high resolution MWIR detector arrays, Optik, vol. 115, nr 4 (2004), s. 169-172.
[100] Zając M., Sphero-chromatic aberration of holographic lens, Opt. Applicata, vol. 20, nr 3 (1990).
[101] Zając M., Nowak J., Dyfrakcyjne i kinoformowe optyczne elementy odwzorowujące, Postępy Fizyki, vol. 42, nr 1 (1991), s. 53-81.
[102] Zając M., Influence of recording materiał on image quality of diffractive lens, SPIE Proc., vol. 1781 (1992), s. 157-170.
[103] Zając M., Nowak J., Correction of aperture aberrations of hybrid lens, SPIE Proc., vol. 3320 (1996), s. 223-236.
[104] Zając M., Sawicz P., Nowak J., Astigmatism and field curvature of hybrid imaging surface, Opt. Appl, vol. 31, nr 4 (2001), s. 799-806.
[105] Zając M., Possibilities of aberration correction in a single spectacle lens, Opt. Appl., vol. 31 (2001), s. 815-833.
[106] Zając M., Nowak J., Correction of chromatic aberration in hybrid objectives, Optik, vol. 113, nr 7 (2002), s. 299-302.
[107] Zając M., Nowak J., Simple achromatic hybrid lens, SPIE Proc., vol. 5259 (2003), s. 126-131.
[108] Zając M., Optyka okularowa, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2003.
[109] Zając M., Nowak J., Achromatic hybrid triplet objective on one-only glass, Optik, vol. 114, nr 10 (2003), s. 461-466.
[110] Zając M., Nowak J., Hybrid objective with corrected chromatism in visible spectrum, Opt. Appl., vol. 34 (2004), s. 439-451.
[111] Zając M., Nowak J., Correction of field aberrations in a hybrid triplet objective, SPIE Proc., vol. 5945 (2004).
[112] Zhao Liping i inni, Achromatic design strategies with diffractive optical elements, SPIE Proc., vol. 3897 (1999), s. 624-631.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPW7-0002-0086