光学设计(绪)1解析

根据简单关系：
lu l u h
三个重要公式：
n n n n l l r n n (nu nu h) r 1 1 1 1 n( ) n( ) Q r l r l J nuy nuy
4、单个折射球面成像的放大率

（1）选型; （2）初始结构的计算和选择； A、解析法； B、缩放法； （3）像差校正、平衡与像质评价。 4、长光路的拼接与统算； 5、绘制光学系统图、部件图和光学零件 图； 6、编写设计说明书； 7、必要时进行技术答辩。
二、光学设计的具体设计步骤 1、 选择系统的类型； 2、 分配元件的光焦度和间隔； 3、 校正初级像差； 4、 减小残余像差(高级像差)。
四、教材及参考书目 1. 教材：《光学设计》 刘钧、高明 国防工业出版社.2012.01 2. 《应用光学》 张以谟 机械工业出版社 3.《光学设计》 袁旭沧 北京理工大学出版社，1988 4.《ZEMAX中文使用手册》 讯技光电科技有限公司 ５.《光学仪器设计手册》（上册）
一、本课程的性质和任务 光学设计是一门专业课。 二、与其他课程的联系 在学习本课程前必修的课程有：应用光学、物理 光学、工程制图以及简单计算机知识。 三、课程教学的基本要求 掌握基本的光学设计方法和基本类型系统的设计， 依靠光学自动设计程序能独立完成一般光学系统 的设计工作。
（4）光线和法线的交角 （5）折射面之间的间隔 2、光线经球面折射式的光路计算公式
Lr sin I sin U r n sin I sin I n U U I I sin I L r r sin U
3、近轴光及其光路计算公式
lr i u r n i i n u u i i i l r r u
第一章
光学设计概述
§1 .1 光学设计的概念 光学设计所要完成的工作包括光学系统 设计和光学结构设计。 所谓光学系统设计，就是根据仪器所提 出的使用要求，设计出光学系统的性能 参数、外形尺寸和各光组的结构等。
一. 设计光学系统的两个阶段：
1. 根据仪器总体的技术要求，拟定光学 系统的原理图，并初步计算系统的外形 尺寸。称为“初步设计”或者“外形尺 寸计算” ； 2. 根据初步设计的结果，确定每个透镜 组的具体结构参数。称为 “像差设计” 或称“光学设计”。
光学仪器设计手册编辑组，国防工业出版社， 1971

课程内容及安排： 第一章 光学设计概述 第二章 像差综述 第三章 光学系统的像质评价和像差容限 第四章 典型光学系统设计 第五章 光学系统的外形尺寸计算 第六章 光学系统初始结构的给定 第七章 光学设计ZEMAX软件简介 第八章 光学制图 第九章 现代光学系统概述
§1 .3 现代光学仪器对光学系统性能与 质量的要求 一、光学系统的基本特性 二、系统的外形尺寸 三、成像质量 四、仪器的使用条件与环境 此外，在进行光学系统设计时，还要考 虑它应具有良好的工艺性和经济性。
复习： 光学成像的基本理论
几何光学的基本定律 一、直线传播定律 光线在均匀、透明、各向同性介质中沿直 线传播。 二、折射定律 光线在两介质分界面上的折射遵守以下的 规律。
' 1 ' 2 ' k 1
共轴系统的拉赫公式为：
n1u1 y1 n2u2 y2 ...... nk uk yk n u y
' ' ' k k k
三个放大率：
' yk 1 2 ... k y1 ' uk 1 2 ... k u1
1、入、折光线和透射点的法线三者在同 一平面内； 2、入射角和折射角正弦之比为一个与入 射角大小无关的常数，即
三、反射定律 1、入、反光线和透射点的法线三者在同一 平面内；
n sin I n sin I
2、入射角与反射角的绝对值相等。
四、光的独立传播定律 理想成像的基本公式 一、理想光学系统的定义 二、单个折射球面和共轴球面系统的近 轴成像公式 1、正、负号的规定 （1）沿轴线段 （2）垂轴线段 （3）光线与光轴的交角
Fra Baidu bibliotek
二、光学设计的发展过程 1、用零件拼搭系统； 2、光路计算； 3、用初级像差理论求解初始结构； 4、像差自动校正与光学CAD。

§1 .2 光学系统设计的一般过程和步骤 一、光学系统设计的一般过程 1、制定合理的技术参数； 2、光学系统总体设计和布局； 3、光学部件（光组、镜头）的设计； 一般分为选型、确定初始结构参数、像 差校正三个阶段。
光学设计
Optical Design
陈智利
望远镜
照相机
显微镜
医用放大镜
神光3
激光武器
光学仪器的分类 1.家庭消费类 9.激光加工类
2.办公仪器类 3.光盘读写类 4.大地测量类 5.天体测量类 6.精密计测类
10.红外夜视类
11.光电对抗类
7.光纤通信类
8.医用仪器类
课程说明
y nl y nl dl nl 2 dl nl 2 u l u l
三放大率之间的关系：
5、共轴球面系统 近轴光过渡公式为：
n2 n , n3 n ,......n
' 1 ' 2
' k
u2 u1' , u3 u2' ,...... uk uk' 1 y2 y1' , y3 y2' ,......yk yk' 1 l2 l d1 , l3 l d 2 ,...... lk l d k 1 , ... h2 h1 d1u1, h3 h2 d 2u2