光學(xué)設(shè)計方案

光學(xué)設(shè)計光學(xué)設(shè)計現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計作業(yè)差和垂軸像差進展分類和總結(jié)。常用指標評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法：一個點物基元的成像質(zhì)量就可以了解和評價光學(xué)系統(tǒng)對任意物分布的成像質(zhì)量，這就是星點檢驗的思想。正確的區(qū)分力值。遞函數(shù)、點陣圖、點集中函數(shù)、包圍圓能量等。確定地清楚和沒有變形，這種成像差異就是所謂的像差。軸上點像軸上點像差球差單色像 彗差差軸外點像差差像散場曲色差像畸變差波像下面對幾何像差和垂軸像差進展分類和總結(jié)。幾何像差主要分為兩種：軸上點像差和軸外點像差。軸上點的球差：A發(fā)出的光不再聚焦于同一點，我們稱其為球差。用不同孔徑光線對抱負像點A”

A”A”

A”A”

A”A” L”L”l”

0 0 1.0

0 0.85

0 0.7軸上點的色差：不同。計算公式為l”FCA”O(jiān)FA”O(jiān)ClFl”C。軸外點的像差軸外像點的單色像差：軸外物點發(fā)出的通過系統(tǒng)的全部光線在像空間的聚焦狀況比軸上點簡單的束的構(gòu)造。這兩個平面一個稱為子午面〔由物點和光軸〕另一個稱為弧矢面〔過主光線與子午面垂直的平面。用來描述這兩個平面光束構(gòu)造的幾何參數(shù)分別稱為子午像差和弧矢像差。a、子午像差細光束子午場曲。光束交點前后位置的差，可稱為軸外子午球差。b、弧矢像差稱地漸漸向主光線靠近，寬度趨于零時，它們的交點趨近于一點，這一點應(yīng)當位可稱為軸外弧矢球差。SC?因此一般改用慧差與像高的比值來代表系統(tǒng)的慧差，用符號SC”示：SC”=lim(K”S

/y”)對于小孔徑成像的光學(xué)系統(tǒng)，它的子午像差δL?、K? 弧矢像差和δL?、K?T T S St x?x?t t x?之差反映了主光線四周的細光束偏離同心光束的程度，稱為“像散”t ts ts t ts ts t

表示：x?=x?x?像散等于零說明該細光束為一同心光束。d、軸外像點的畸變δyy”

=y”

-y”

它用來衡量成像變形。z垂軸像差

z z 0前面介紹的各種幾何像差是用代表成像光束構(gòu)造的獨立幾何參數(shù)來表示像是數(shù)據(jù)繁多，不易獲得系統(tǒng)綜合成像質(zhì)量的概念。反響了像點的大小，更直觀的顯示了系統(tǒng)的成像質(zhì)量垂軸像差是完全一樣的。小二乘法自動設(shè)計程序的使用方法，或把握ZEMAX軟件中的自動設(shè)計程序使用方法。光學(xué)自動設(shè)計〔構(gòu)造參數(shù)幾何像差或波像差，同時也包括某些近軸光學(xué)特性參數(shù)。阻尼最小二乘法fK和獨立變量xi，上參加一個阻尼項PM

N qii1

X)2。為此，我們建立一個的評價函數(shù)：iNi Kf2KK1

P q X2i ii1

式中Pp都是阻尼因子是(x00則阻尼最小二乘解：00

Xi

0自適應(yīng)法光學(xué)自動設(shè)計程序m<n的情形。此時的方程組具有無窮多解，相當于在把像差線性方程組作為約束的條件下求函數(shù)(x)xTx的微小值。

min(x)min(xTx)，滿足AxF?？梢岳美窭嗜諗?shù)乘法求L解。構(gòu)造函數(shù)L(x)T(AxF) 有

x2xAT0，LAxF01x AT121可以解得 AATF0，12再將帶入x可得xATAAT)1F。用這種方法求解像差線性方程組的方法為適應(yīng)法。m=nA滿足AAT)1AT)1A1和xATAT)1A1FA1F。m必需小n；其次，參與校正的像差不能相關(guān)。三、嫻熟把握ZEMAX軟件包的像差計算、自動設(shè)計、傳函計算等程序的使用方法。利用zemax進展自動光學(xué)設(shè)計的一般操作步驟如下：建立光學(xué)系統(tǒng)模型系統(tǒng)特性參數(shù)的輸入和初始構(gòu)造的輸入。設(shè)定。半徑、厚度、玻璃和半口徑。進展像質(zhì)評價點列圖、光學(xué)傳遞函數(shù)、點集中函數(shù)和波面圖等像質(zhì)評價和照度計算，成像分析等功能，如二維系統(tǒng)機構(gòu)圖、點列圖和包圍園能量。優(yōu)化化變量；進展優(yōu)化。公差分析Zemax的轉(zhuǎn)變引起的系統(tǒng)性能變化，從而為實際的生產(chǎn)指導(dǎo)。Zemax承受三種計算模式進展公差分析：靈敏度分析、反向靈敏度分析和蒙特卡洛分析。四、利用ZEMAX軟件設(shè)計如下光學(xué)系統(tǒng)：⑴望遠鏡物鏡設(shè)計要求：焦距為200，半視場角為4，相對孔徑為1：5優(yōu)化前，依據(jù)查找到的數(shù)據(jù)手冊的數(shù)據(jù)，設(shè)計鏡頭參數(shù)及各項指標如以下圖：設(shè)計優(yōu)化函數(shù)，將EFFL設(shè)計為200，然后進展優(yōu)化，優(yōu)化后結(jié)果如下：⑵目鏡設(shè)計與⑴中的望遠鏡物鏡進展協(xié)作，要求：視放大率為6倍，目鏡出瞳距離為20設(shè)計思路：實行反向光路設(shè)計方法。由可計算得到的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)如下：DD”

D”

”f6.67wf”mf

f”m

00/633.3

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w” 2.8這些數(shù)據(jù)設(shè)計鏡頭參數(shù)，然后進展優(yōu)化。在ZEMAX 中設(shè)計鏡頭參數(shù)如下：設(shè)置優(yōu)化函數(shù)進展優(yōu)化后，所得得結(jié)果如下：⑶照相物鏡設(shè)計要求：焦距為50，半視場角為25，相對孔徑為1：3設(shè)計思路：查光學(xué)設(shè)計手冊找到參數(shù)相近的構(gòu)造，按要求進展優(yōu)化。由