一、像散的概念像散，Astigmatism，是指轴外物点发出的锥形光束通过光学系统聚焦后，光斑在像面上子午方向和弧矢方向的不一致性。换句话说，就是轴外视场光束通过光瞳后，在子午方向和弧矢方向光程不相等，造成两个方向光斑分离所形成的弥散斑。如图所示二、像散的特点在高斯成像面上进行前后移动，可以明显看到其像沿子午面与弧矢面方向的拉伸变化。如图所示像散为轴外像差，但仅仅是与视场有关。视场越大，像散越明显；若是发光点在在齐明点或者球心的位置，则无像散。三、像散产生的原因像散就类似于我们通常提到的散光，比如人眼的散光，指的是人眼看上下方向与左右方向的物体时清晰度不一样，主要原因是人眼角膜在上下方向与左右 ...
比如下图为滤波前后的点云效果对比。点云滤波的主要方法有：双边滤波、高斯滤波、条件滤波、直通滤波、随机采样一致滤波、VoxelGrid滤波等。双边滤波双边滤波是一种非线性滤波器，它可以达到保持边缘、降噪平滑的效果。和其他滤波原理一样，双边滤波也是采用加权平均的方法，用周边像素亮度值的加权平均代表某个像素的强度，所用的加权平均基于高斯分布[1]。最重要的是，双边滤波的权重不仅考虑了像素的欧氏距离（如普通的高斯低通滤波，只考虑了位置对中心像素的影响），还考虑了像素范围域中的辐射差异（例如卷积核中像素与中心像素之间相似程度、颜色强度，深度距离等），在计算中心像素的时候同时考虑这两个权重。高斯滤波图像大 ...
一、场曲的概念场曲，又称像场弯曲，Field Curvature，顾名思义，是指平面物体通过透镜系统后，所有平面物点聚焦后的像面不与理想像平面重合，而是呈现为一个弯曲的像面，这种现象称为场曲。有时我们也理解为视场聚焦后像面的弯曲。如图所示二、场曲的特点在高斯成像面上进行一定左右移动，可以明显看到其像越偏离中心，像质越差；而如在高斯成像面上进行一定弧度的摆动，则可以发现像与中心同样清晰。换句话说，让成像面进行前后移动，可以清晰的观察到中心像与边缘的像的像质不同，不能保证同时清晰。场曲与像散一般来说是同时产生，透镜对平面物体能够结成的双重影像，主像面为横切线焦面，副像面为辐射线焦面。如果两个像面不 ...
一、畸变的概念畸变，Distortion，是指物体通过镜头成像时，实际像面与理想像面间产生的形变。畸变只影响图像的形状，不影响图像清晰度，但在设计时要尽量减少或者避免，因为人眼对图像形变的响应能力高于对清晰度的响应。如图所示二、畸变的特点畸变是指图像变形。枕形畸变：也叫丝卷型畸变，如果镜头的边缘放大率大于中间的放大率，就会发生枕形畸变，同心圆的像间距就不均匀，即边缘间距大于中间间距，矩形的像不再是矩形；桶形畸变：也叫樽型畸变，如果镜头的边缘的放大率小于中间的放大率，就会发生桶形畸变。同心圆的像间距就不均匀，即边缘间距小于中间间距，矩形的像不再是矩形；如果没有畸变，像与物就是完全相似的。即同心圆 ...
一、色差的概念多数的成像镜头都是应用于可见光波段，其波长大约在400~700nm，这就引入了多色光情况下成像后的颜色分离，也就是色散现象。色差，指颜色像差，是透镜系统成像时的一种严重缺陷，由于同种材料对不同波长的光有不同的折射率，便造成了多波长的光束通过透镜后传播方向分离。简单来说，色差就是颜色分离带来的光学系统的像差。色差分两种，一种叫做轴向色差，另一种叫做垂轴色差。本章我们只详细介绍轴向色差。二、轴向色差的概念轴向色差，Longitudinal Aberration，也叫做球色差、位置色差、纵向色差，指不同波长的光束通过透镜后焦点位于沿轴的不同位置，因为它的形成原因同球差相似，顾也称其为球 ...
一、色差的概念多数的成像镜头都是应用于可见光波段，其波长大约在400~700nm，这就引入了多色光情况下成像后的颜色分离，也就是色散现象。色差，指颜色像差，是透镜系统成像时的一种严重缺陷，由于同种材料对不同波长的光有不同的折射率，便造成了多波长的光束通过透镜后传播方向分离。简单来说，色差就是颜色分离带来的光学系统的像差。色差分两种，一种叫做轴向色差，另一种叫做垂轴色差。本章我们只详细介绍垂轴色差。二、垂轴色差的概念垂轴色差，Lateral Color，也叫做倍率色差、横向色差，指轴外视场不同波长光束通过透镜聚焦后在想面上高度各不相同，也就是每个波长成像后放大率不同，故称为倍率色差。多个波长的焦 ...
成像光学设计必须校正光学系统的像差，但既不可能也不需要把像差校正到完全理想的程度，因此需要选择像差的最佳校正方案，也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求,即确定像差容限。这两方面都属于光学系统质量评价问题，它对光学设计者具有重大指导意义。一般而言，有以下几种评价光学系统质量的标准。1.斯特列尔判断2.瑞利判断3.分辨率4.点列图5.光学传递函数我们接下来一一进行介绍。一、斯特列尔判断光学系统有像差的时候，衍射图样中中心亮斑（即艾里斑）占有的光强度比理想成像的时候要低，这两者的光强度之比称为Strehl强度比，又称为中心点亮度，以S.D.表示。Strehl判断认为，中心点亮度S.D.> ...
一、球差的初步计算球差也叫球面像差，Spherical Abereation，是所有几何像差中最简单也是最基本的像差，其中好几种轴外单色像差均与球差有一定联系。不同倾角的光线交光轴于不同位置上，相对于理想像点的位置有不同的偏离。这是单色光的成像缺陷之一，称为球差。如图所示在上图中，在轴上点A的理想像为A0’,由A点发出的过入瞳边缘的光线（marginal ray)从系统出射后，交光轴于一点，而由于球差可见到在12345个孔径带上成像不同，而它们的像方截距分别为L’于l’，则其为这条光纤的球差。。显然，在边缘光纤以内与光轴成不同角度的各条光线都有各自的球差。而如上图所示为球差小于0的情况。如果经 ...
仪目前主流的波前传感器有：哈特曼传感器，夏克哈特曼传感器和四波横向剪切干涉仪。1900年，测量激光相位，采用哈特曼传感器，即在相机前加一个遮罩，遮罩上的每个小孔，光通过小孔后得到光束的方向。1970年，夏克哈特曼传感器将小孔替换成微透镜聚焦，提高了光的利用效率。2000年，四波横向剪切干涉仪倍发明出来，它采用一个相位光栅，产生四个衍射光束，他们之间相互干涉产生条纹后，从干涉途中提取相位图。相位光栅一个棋盘型的光栅，光栅的相位分别是0和π，那么这个相位光栅可以简写成或者记作的卷积，依据傅里叶变换和卷积的性质，只要分别求得两项的傅里叶变换式，然后相乘这一项仍旧是单缝衍射的因子这项是多峰干涉后的结果 ...
学元件共轭的波前，从而减少来自光学器件和样品的光束畸变。图3. Meadowlark纯相位液晶空间光调制器生成的11x11点阵图图4. 使用SLM生成贝塞尔光束图5. Lu, R., Sun, W., Liang, Y., Kerlin, A., Bierfeld, J., Seelig, J. D., ... & Koyama, M. (2017). Video-rate volumetric unctional imaging of the brain at synaptic resolution. Nature neuroscience, 20(4), 620四、双光子应用对液晶 ...
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