光学设计讲义

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光学设计光学PPT教案

光学设计光学PPT教案
明适应:黑暗环境到明亮环境 暗适应:明亮环境到黑暗环境
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引起光感觉的最小亮 度和最低光出射角度
应用:隧道路灯照明
明适应的时间较短,通常为10-3 s-2 min 暗适应的时间较长,通常为20分钟到一个小时
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3 光度学基础
3.1 辐射度学与光度学 3.2 辐通量与光通量 3.3 发光强度 3.4 亮度 3.5 光出射度 3.6 照度 3.7 发光效率 3.8 各个物理量的关联
通量。 单位:流明/球面度(lm/sr)或坎德拉
(cd)。
Iv
d v d
坎德拉是国际单位制(SI)的基本单位,等于一个发射 频率5.4X1014Hz(555nm)的单色光,辐射强度为 1/683(W/sr)的光源的发光强度。
注意:发光强度的概念不能直接应用于不可看作为点
光源的众多光源。
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2 人的视觉
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视神经乳头
中央凹
(最敏感的地方)
黄斑
(密集着椎体细胞的 区域,颜色呈黄色)
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( 盲视 点神 )经
盘 ( 视 神 经 乳 头 )
杆体细胞
锥体细胞
锥体与杆体细 胞的混合系统 双极细胞
神经节 细胞
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2 人的视觉
光线进入人眼的视网膜,杆状细胞和锥状细胞起作用。 杆体细胞和锥体细胞经电化学作用产生脉冲信号。 脉冲信号通过视神经传送到大脑。 从而产生视觉效应,使人们能看到物体。
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1.3.2 辐通量与光通量
International Commission on Illumination (国际照明委员会),简称 CIE

ZEMAX光学设计讲义

ZEMAX光学设计讲义

实验一:单镜头设计(Singlet)实验目的:1、学习如何启用Zemax2、学习如何输入波长(wavelength)、镜头数据(lens data)3、学习如何察看系统性能(optical performance),如ray fan,OPD,点列图(spot diagrams),MTF等。

4、学习如何定义thickness solve以及变量(variables)5、学习如何进行优化设计(optimization)实验仪器:微机、zemax光学设计软件实验步骤:1、设计一个孔径为F/4的单镜头,物在光轴上,其焦距(focal length)为100mm,波长为可见光,用BK7玻璃为材料。

2、首先运行ZEMAX,将出现ZEMAX的主页,然后点击lens data editor(LDE)。

什么是LDE呢?它是你要的工作场所,在LDE的扩展页上,可以输入选用的玻璃,镜片的radius,thickness,大小,位置等。

3、然后输入波长,在主菜单的system下,点击wavelengths,弹出波长数据对话框wavelength data,键入你要的波长,在第一行输入0.486,它是以microns为单位,此为氢原子的F-line光谱。

在第二、三行键入0.587及0.656,然后在primary wavelength上点在0.587的位置,primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics,即first-order optics)下的几个主要参数,如focal length,magnification,pupil sizes等。

4、确定透镜的孔径大小。

既然指定要F/4的透镜,所谓的F/#是什么呢?F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。

所以现在我们需要的aperture 就是100/4=25(mm)。

光学设计课件

光学设计课件


横向及纵向尺寸
各组光瞳之间的衔接
三 成象质量
光学系统的外形尺寸计算
由物镜和目镜组成的望远系统
结构和光束限制
望远镜光路图:
反射棱镜成像特性:在光路中相当于平行平板 轴向位移 △L’= d ( 1 - 1/n)

棱镜
简单棱镜 复合棱镜
屋脊棱镜
棱镜展开:沿反射面的次序依次展开
等效空气层的厚度
4D / n
h1 = ?棱镜 厚4h,半口 径8.5,假 设高8.5, 厚度d= 8.5х4=34 等效空气 平板厚d = d/n

系统等效光路图
Ⅰ Ⅱ



系统结构图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有两个渐晕

棱镜最后一面:挡上边25% 光束
目镜 :挡下边25%的光束
望远物镜选型:P410课本
物镜D/f1’=1/4, D=30 , f1’=120
双胶合物镜
双分离物镜
三片型物镜
摄远物镜

物镜可选双胶合 f’ = 120
D/f’ = 1/4 目镜型式 г = -tgω’ / tgω= -f1 ’ /f2 ’ 2ω’ Lz’ f2 ’
冉斯登目镜 2ω:30˚-40 ˚相对镜目距 Lz’ =1/4 凯涅尔目镜 2ω:40˚-50 ˚相对镜目距 Lz’
象差的现象、产生原因、如何消除各种象差
1. 明确象差概念
2. 掌握初级象差理论
象差分类
球差δL’ 彗差KT,KS 象散x’ts 场曲x’t x’s 畸变δyz’ 位置色差△lFC’ 倍率色差δyFC’

典型光学系统 1 显微镜,望远镜, 照相机,投影仪 成像原理 2 外形尺寸计算:轴向尺寸、垂轴 尺寸、通光口径、物高象高、光阑

光学设计与光学工艺ppt课件

光学设计与光学工艺ppt课件

1、光学设计中的材料选择
国内生产光学玻璃材料的厂家


成都光明光电有限公司
上海新沪玻璃厂
国外生产光学玻璃材料的厂家

德国肖特
日本保谷(HOYA)
日本小原(OHARA)等
三、光 学 设 计 注 意 问 题
1 2 3 4 5 6 材料选择的问题
零件技术指标的问题
标准零件图纸的问题 加工工艺及成本的问题 检验方案的问题 加工超差补救的问题
Decenter(偏心)
样板的检测精度,光学设计 偏心包括两种,一种是简单的横 包括光学元件的厚度和机械元件 师应该与光学加工师沟通 支撑的间隔。 向偏心(上、下),另一种是使元 N=λ/2 ,普通的光学加工一般控制 在使用 ZEMAX软件模拟公差时, 件始终保持与机架座接触的“滚 在 5个光圈,较好的精度应该控制 公差操作数 TTHI有两个参数, 动”。两种偏心模型实际上完全不 在3个光圈以内。 表面不规则度可以通过局部 int1是用来定义公差的表面编号, 同。在滚动的情况下,与机架座接 光圈(△ N)来考察,工艺上 而int2 是作为补偿的表面编号, 触良好的左侧半径被良好地校准, 可以做到 0.3个光圈。 表面倾斜只发生的右侧表面上。 最小值和最大值是以镜头长度单 在ZEMAX里TSDX、TSDY用来 位表示的极值偏差。 实际上,有楔角的元件 与 光轴相 模拟一个标准表面的偏心公差,单 对于其机械轴倾斜 位为镜头长度( mm的元件完全相 ),而TEDX、 同,当旋转元件时,元件具有边缘 TEDY是用来模拟一个元件的偏心 厚度差。 公差,可以是标准面也可以是非标 准面,int1、int2定义了一个镜头 组的边界面。
1、光学设计中的材料选择
光学均匀性
b

光学设计性实验讲义

光学设计性实验讲义

普通物理实验光学设计性实验讲义物理学专业用目录光学设计性实验绪论实验一光具组基点的测定。

实验二反射全息。

实验三偏振光分析。

实验四测量空气折射率。

实验五玻璃折射率的测定。

光学设计性实验绪论一、实验教学目的及任务1、实验教学目的光学设计性实验课程是高等院校物理专业最基本的实训研究课,它对于培养学生的动手实践能力,启发学生思维,培养良好的科学素质,及严谨求实的科学作风、创新精神,提高进行科学实验工作的综合能力,包括实际动手能力、分析判断能力、独立思考能力、革新创造能力、归纳总结能力等起着极其重要的作用。

设计性物理实验的教学目的,是在学生具有一定实验能力的基础上,通过独立分析问题、解决问题,使学生把知识转化为能力,为作毕业设计,写科研成果报告和学术论文,作初步训练。

这对激发学生的创造性和深入研究的探索精神,培养科学实验能力,提高综合素质有重要作用。

2、课程的主要任务设计性实验,就是应用物理思想研究合理的实验程序和方法,研究如何合理控制各因素在实验中的条件和参量,以得出最好的测量结果。

设计性实验还研究在各种条件下存在最佳方案的可能性,并研究如何得出最佳方案。

学生做设计性实验是一种创造性劳动,他们必须利用所学的专业知识和实验技能,根据实验任务自己搜集资料,设计实验方案、选配仪器,调节测量完成实验,分析结果,写出报告,整个过程具有一定的探索性。

二、本实验课的基本理论与实验技术知识本实验课的基本理论是光学理论。

实验技术知识包括方案设计、光路设计、仪器选择、步骤安排、参量选取、故障分析、数据处理和结果评论等。

三、实验内容及具体要求1、选择实验项目,了解实验课题,明确工作任务,熟悉仪器。

2、查阅有关资料,画出必要的原理图,推导出有关的理论公式。

通过分析与比较,选择出能够满足实验要求的最佳实验方案。

3、通过对测量仪器和误差传递公式的研究,对实验方法进行分析,确定出最合适的测量方法和测量条件,确定出数据处理方法。

4、写出一份合格的实验设计方案,对实验方法进行分析。

第四章 光学设计基础

第四章 光学设计基础

一致,就修改原来的面形,逐步逼近. (2)逆行光路法 根据需要的配光曲线的形状,哪些角度上光线少 哪些光线多,那么,从少光线的 角度上入射光线的话,一定被 折射材料反射出来(进不去). 而多的部分就全部应进去,因 此设计就倒过来做,从灯具的 外部开始,选择若干条有代表 性的光线,看怎样阻挡/畅通光 00方向无光线 线,从光路上最终得到曲面. 进入灯腔内
图中,从光源射向反射器的光线f P的角 度是θ和φ,分别代表纬度角和经度角;从反 射器中射出的光线PQ的角度C 和γ,分别 代表经度角和纬度角.
7)光源平均亮度
反射器出射光强I的计算 都用I=L’·S0cosθ,即闪亮的投 影面积S0cosθ乘以闪亮面上 的亮度L’.L’就是光源亮度L 乘以反射比ρ,因此必须知道 光源的亮度. 探照灯的光强I= ρ LS0cosθ 实际上发光体的亮度是各处都不同,为了比较和计算,现 大多取平均亮度,用Ĺ . Ĺ=I/S0cosθ I是观察方向上的光强,S0是实际面积,S0cos θ是投影面积. 然后,在样本上往往只知道光源的光通量,此时的平均亮 度的计算都基于发光面具有漫射(漫反射或漫透射)特性为 前提.
椭圆的直角坐标方程: x2/a2+y2/b2=1 极坐标方程: ρ=l/(1+e cos θ) 偏心率e=c/a, 及l=a(1-e2)=b2/a, 在已知θmax和αmax的情况下,偏心率的求得有: e=sin(θmax - α max)/(sinθ max +sinα max )
(5)渐开线 封闭的曲线都有渐开线,在反射器中用得 最多的是圆渐开线. 将一根环绕一个圆的绳索拉开,其线端 划出的弧线就是圆渐开线. 制作方法是先将圆等角度细分,得相等 的弧长,在各个分割 点上作切线,将切线 的长度等于相应的 弧长即可.

光学设计ZEMAX_实验讲义

光学设计ZEMAX_实验讲义
如光学设计中,要选用中国玻璃库,有两种方法:
a)使用Len Data Editor视窗中Glass栏的Model功能,输入νd,nd即可;
b)导入中国玻璃库Chinaglass库文件到玻璃库数据库中,直接调用。
(3)Ray Aiming
适用于大视场镜头设计中,确保主光线通过孔径光阑的中心。选项有:
No Ray Aiming
表1.1例题的初始结构参数
1.4.3
1.General输入相对孔径
General功能可以由“System”→“General…”选择,还可以通过桌面上“Gen”快捷键来打开,General对话框如图1.2所示。
图1.2 General对话框
由图1.2可以看出,General对话框中具有Environment,Polarization,Misc.,Non-Sequential,Aperture,Title/Notes,Glass Catalogs,Ray Aiming等项。
报告(Report)
形成镜头设计结果的报告,可以作为每一个光学面的形成报告(Surface data);也能为镜头系统形成高斯参数或光学特性参数的报告(System data);还可以给出设计结果的详细数据报告(Prescription data)。
宏编程(acros)
执行已经编译好的宏程序。宏程序的编程过程:(1)使用一般的文本编辑器或使用ZEMAX自身的编辑功能创建扩展名为“*.ZPL”文件,该文件置于ZEMAX目录下的Macros目录中;(2)使用ZEMAX提供的命名或函数库进行程序编写;(3)用Macros菜单下的“Run/Edit Zpl Macros…”执行宏程序。宏程序可以提取光线追迹数据、像质指标等,可以定义新的优化设计用的操作符。执行时,宏程序作用的对象是当前显示的镜头系统。

(完整版)光学设计zemax

(完整版)光学设计zemax
➢ Tighten 2x 将现有各项Operands 的Min 及Max 值缩 小一倍
➢ Sort by Surface 将现有各项Operands 以 Surface number 排序(递增)
➢ Sort by Type 将现有各项Operands 以其类型排序 (递增)
➢ Save 将现有的Tolerance Data 存入一个文件
差) ➢TSTX,TSTY(光学零件表面允许倾斜偏心公
差)
2014.9
光学系统设计
公差操作数(续)
➢TIRR(球差的一半与象散的一半表示的表 面不规则度,单位是光圈单位)
➢TIND(d光折射率允许偏差) ➢TABB(阿贝常数允许偏差)
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光学系统设计
➢上述设定完成之后,即可进行公差分析 ➢Tools---Tolerancing
2014.9
光学系统设计
➢每个镜片加工公司都有自己的样板库,如 “changchun.tpd”是长春理工某附属工厂 (可见光镜片)、“beijing.tpd”是北京蓝斯 泰克光电(红外镜片)的样板库等。
➢将这些tpd文件拷入“C:\ZEMAX\Testplat”目 录即可进行相应的比对
2014.9
2014.9
光学系统设计
2014.9
光学系统设计
➢Fast Tolerance Mode:
• 此项仅对近轴后焦偏差视为补偿器 (Compensator) 时有效。即在 Tolerances Data Editor 中存在一行有关后焦的补 偿器设定。在Default Tolerance 中选中 Use Focus Comp 就可以生成此补偿器的设定。 此模式比一般模式(没有选中此项)的运算模 式快50 倍。

几何光学与光学设计讲义

几何光学与光学设计讲义
F’→A:像方无穷远垂轴平面的共轭平面为物方过 F 的垂轴平面(前焦平面,物方焦面)
注意
这里F与F’不为共轭点,A与A’也不为共轭点
10
三、主点H,H’ T
E1 Q’ Q Sk
R
和主平面
A
h
-u
S1 H’ H Ek
u’
F
-f
O1
Ok
F’
f’ H,H’亦为一对共轭点
H,H’——物(像)方主点,前(后)主点 QH,Q’H’——物(像)方主面,前(后)主面
使光轴转折任意角 度的一次反射棱镜
达夫棱镜 即光轴与斜面平行的等腰直角棱镜
棱镜转90度,像转180度
24
周视瞄准镜
以等腰直角棱镜转实 现周视。 达夫棱镜以等腰直角 棱镜旋转角速度的一 半转。
25
二次反射棱镜——相当于夹角为αr 双平面镜系统,成一致像
光轴转90度
入射光线和出射光线夹角为2α 光轴转180度
8
一、原始概念
§1-3 理想光学系统基本概念
理想光学系统——这种光学系统所成的像与物是完全相似的
物空间 像空间 点——>共轭点
直线——>共轭直线
R M
S
直线上的点——>共轭直线上的共轭点
同心光束——>共轭同心光束
平面——>共轭平面




R’
M’
S’
理想光学系统理论——高斯光学
9
二、焦点F,F’ 与焦平面
近轴光线所在的区域叫近轴区
阿贝不变量
n(1 − 1) = n'(1 − 1) = Q
rl
r l'
n' − n = n'−n l' l r

(整理)光学与光学设计讲义

(整理)光学与光学设计讲义

-與光學設計基本概念1. 一般稱為可見光是位於光波帶中400~770 nm (0.1~0.77µ ),而波長較短為藍光,波長較長的為紅光。

波長比可見光短的紫外光(UV),而波長比可見光長的稱為紅外光(IR),一般的光學玻璃或塑膠材料可應用之400~1500nm,而波長更長的IR區域(1.5~15µ )使用的光學材料為鍺或矽。

2. 光學鏡片置於空氣界面中,當光線經過透鏡時,光線會產生穿透與反射現像,而其中一部份會被光學材料吸收。

所以折射率n之材料於空氣中的反射率計算式如下:R(反射率)={(n-1) / (n+1)}2T(穿透率)=(1-R)X X為透鏡的面數,而此計算值時是忽略材料的吸收率。

3. 當鏡片產生反射現像,而此時反射光被別的面再反射或鏡筒內面產生反射而到達成像面時,這會造成降低像質之有害光,而有害光擴大至像面整體時,則會產生某種像,我們稱為鬼影(像)。

而防止鬼影的產生與界面反射的方法:(1)鏡片鍍膜(Coating)( 2)鏡片塗墨。

光線射入n和n’的交界處的情形,有些光線被反射,有些被折射,而產生反射線和折射線,而反射線在同介質中依據光程的極值行進方向,這就是反射現象。

另外折射線在折射率為n的介質裡斜射入折射率為n’的介質時,由於光在不同介質裡的速率不相同,因此就改變了進行方向,這就是折射現象。

如下圖:這些光線都遵守下面這些光學基本原則:∙入射線、反射線、折射線和法線在同一平面上。

∙入射角i等於反射角r(反射律)。

∙入射角i至折射角t的關係必遵循Snell's law由於折射率是波長的函數n(λ),因各單色光的折射率各不相同,所以造成折射方向有所差異,或是說不同波長的光在介質內行進的速度不同所造成,這個現象,稱之為色散(dispersion)。

由上圖,我們定義色散能力(dispersion power) V=1--d c f n n n ,效率愈大,色散效果愈好,稜鏡分光效果較佳。

ZEMAX光学设计讲义

ZEMAX光学设计讲义

ZEMAX光学设计讲义导言:光学设计是一门重要的工程学科,它主要研究光学系统的设计、分析和优化。

而ZEMAX是光学设计中常用的一种软件工具,它主要用于模拟和优化光学系统的性能。

本篇讲义将介绍ZEMAX的基本原理、使用方法以及一些常见的光学设计案例。

一、ZEMAX的基本原理1.光线追迹ZEMAX的核心原理是光线追迹。

它通过追踪光线在光学系统中的传播路径,并计算出光线经过每个光学元件后的参数变化,如位置、方向、光强等。

通过光线追踪,可以得到光学系统的传输特性,并进行光学系统的性能优化。

2.光学元件建模为了进行光线追踪,需要对光学元件进行建模。

在ZEMAX中,可以通过输入光学元件的参数来进行建模,如曲率半径、折射率、厚度等。

同时,ZEMAX还提供了一套丰富的光学元件库,包括透镜、棱镜、光阑等。

用户可以根据需要选择相应的光学元件进行系统设计。

3.光学系统优化ZEMAX不仅可以进行光学系统的传输特性计算,还可以进行系统的性能优化。

在ZEMAX中,可以设定一系列的优化目标,并通过调整光学系统的参数来达到这些目标。

优化过程主要包括两个阶段,即初始设计和优化迭代。

在初始设计阶段,需要根据设计要求设置光学系统的初值。

在优化迭代阶段,ZEMAX根据预设的优化目标和约束条件,自动调整光学系统的参数,并不断迭代,直到达到最佳设计。

二、ZEMAX的使用方法1.软件安装与启动2.创建新项目在ZEMAX中,每个光学系统都是一个项目。

创建新项目时,需要设定项目的名字和工作目录。

在新建项目后,可以开始进行光学系统的设计。

3.设计光学系统设计光学系统的过程是通过将光学元件拖拽至光学系统的视图中来完成的。

光学元件可以是来自库中的标准元件,也可以根据实际情况进行自定义。

在拖拽元件至视图中后,可以通过双击元件来设置其具体参数。

4.进行光线追踪设计完成后,可以进行光线追踪。

在ZEMAX中,可以选择单个或多个光线进行追踪,并观察光线的传播路径和参数变化。

2024版年度《光学》全套课件

2024版年度《光学》全套课件

2024/2/2
常见衍射现象
单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射 等。 03
衍射现象应用
04 光谱分析、光学成像等。
15
偏振现象及其产生原因分析
偏振现象定义
偏振是指光波中电场矢量方向在传播过程中有规则变化的现 象。
偏振产生原因
光波为横波,其电场矢量与磁场矢量相互垂直,且均垂直于 传播方向。当光波经过某些物质时,其电场矢量方向受到限 制,从而产生偏振现象。
3
光电效应规律及应用 总结光电效应的规律,如光电效应方程、截止频 率等,并探讨其在现代科技中的应用。
2024/2/2
20
玻尔原子模型及其意义探讨
2024/2/2
玻尔原子模型提出背景
介绍玻尔提出原子模型的背景,包括当时物理学界对原子结构的 认识以及存在的困难。
玻尔原子模型内容及假设
详细阐述玻尔原子模型的内容,包括原子的定态假设、频率法则以 及电子的跃迁等。
《光学》全套课件
2024/2/2
1
CONTENTS
• 光的本质与传播 • 几何光学基础 • 波动光学基础 • 量子光学基础 • 非线性光学简介 • 现代光学技术发展趋势
2024/2/2
2
2024/2/2
01
光的本质与传播
3
光的波粒二象性
2024/2/2
光的波动性质
光在传播过程中表现出波动性,如干涉、 衍射等现象。
普朗克黑体辐射公式
02
介绍普朗克为解决黑体辐射问题提出的能量量子化假设,以及
由此导出的黑体辐射公式。
公式验证及意义
03
通过实验验证普朗克公式的正确性,并探讨其在物理学史上的
重要意义。
19

(完整版)光学设计zemax

(完整版)光学设计zemax

2014.9
光学系统设计
➢再点Opt,优化结果如下
2014.9
光学系统设计
样板比对
➢为了降低加工成本,需与镜片加工厂家的 样板进行比对
➢样板比对:将设计中各面的曲率半径与厂 家的样板库进行比对,尽量选择样板库中 已有的尺寸
2014.9
光学系统设计
2014.9
光学系统设计
➢以applied样板库为例,比对样板后获得如下 结果
2014.9
光学系统设计
➢压圈法
球面或曲面
2014.9
光学系统设计
➢补充:压圈与径向的几种接触方式 相切法:
2014.9
光学系统设计
相切法:
2014.9
光学系统设计
球面包络法:
2014.9
光学系统设计
➢弹性元件法:弹性元件固定法是利用琴钢 丝制成的弹性卡圈将透镜或其他光学元件 固定在镜框内的一种方法。一般只用于同 轴度及牢固性要求低的透镜。通常用来固 定保护玻璃、滤光镜等不重要的光学零件。
2014.9
光学系统设计
➢Merit项:
2014.9
前12 项为具体的像质评 质函数,包括点大小、 Merit Function 值、几何 MTF、Diffraction MTF值。 其中对于没有趋近衍射极 限的系统应首选前三项, 即RMS Spot Size。而对 于趋近于衍射极限的系统 则最好选择MTF。
2014.9
光学系统设计
➢Default merit function作如下修改 ➢添加EFFL操作数,target 21.46,weight 1
Why?
2014.9
光学系统设计
Why 尺寸考虑
2014.9

光学设计ZEMAX_实验讲义

光学设计ZEMAX_实验讲义

光学设计ZEMAX_实验讲义光学设计是一门涉及光的传播和光学元件设计的学科。

利用光的特性和光学元件的特性,可以设计出各种光学系统,实现不同的光学功能。

ZEMAX是一款强大的光学设计软件,它可以帮助工程师进行光学设计、性能仿真和优化等工作。

本实验讲义将介绍几个常见的光学设计实验,以帮助读者了解光学设计的基本原理和技术。

在进行这些实验之前,我们需要了解一些光学设计的基本概念和知识。

首先,光线是一个波动现象,可以用射线来近似描述。

光线在光学系统中的传播遵循光的几何光学原理。

其次,光学元件是一种能够对光线进行控制和操纵的物体,如透镜、棱镜和反射镜等。

光学系统是由多个光学元件组成的,可以实现不同的光学功能,如成像、聚焦和色散等。

首先我们将介绍透镜设计实验。

透镜是一种常见的光学元件,可以将光线汇聚或发散。

透镜的成像性能与其形状和折射率有关。

在透镜设计实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的透镜形状和折射率,设计一个能够将平行光线聚焦到一点的透镜系统。

通过调整透镜的形状和位置,我们可以改变光线的聚焦性能。

接下来是棱镜实验。

棱镜是一种能够使光线发生偏折和色散的光学元件。

在棱镜实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的棱镜材料和形状,设计一个能够对光线进行偏折和色散的棱镜系统。

通过调整棱镜的角度和位置,我们可以改变光线的偏折角和色散程度。

最后是反射镜实验。

反射镜是一种能够通过反射来改变光线传播方向的光学元件。

在反射镜实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的反射镜形状和材料,设计一个能够将光线反射到预定方向的反射镜系统。

通过调整反射镜的曲率和位置,我们可以改变光线的反射角度和聚焦性能。

在实验过程中,我们需要注意一些光学设计的基本原则和技巧。

首先,要保证光学系统的成像质量和性能。

成像质量可以通过调整光学元件的参数和位置进行优化。

其次,要考虑光学系统的光线传播路径和光束直径。

光线传播路径应该尽量简洁和对称,光束直径应该符合系统的要求。

光学设计第一牛人的光学设计讲义概要

光学设计第一牛人的光学设计讲义概要
5
归结起来,光学设计方法就是:
a) 根据使用要求提出光学系统设计要求,把光学中“不可能’’的 要求去掉(“手工”完成);
b) 用高斯光学理论,给出高斯结构(多数由“手工”设计); c) 平衡初级像差和实际像差,使系统残留像差达到公差允限(一般
用优化技术,由电子计算机来实现); d) 公差计算和画光学系统图,零件图(可由电子计算机完成)。
性能 •提供理想像质,足够分辨视场内最小尺寸的特定物体 •像弥散元尺寸与探测器像素尺寸匹配 •有效孔径和透过率必须足够满足设计要求
构形选择 •设计形式必须能满足所需的性能 •特殊的技术要求比如在扫描系统,在红外系统中的光阑等,要符合要求
可制造性考虑 •最小尺寸/成本/重量/环境影响
10
光学系统技术要求
Number of elements(元件数量) ______
Materials(材料)
______
Cost guidelines(价格准则)
______
Illumination profile(光照图)
______
Environment( 环境):
Temperature(温度) _____
Soak range
____________ λ=__________ 从λ=__________到λ=___________
Spectral weights光谱权重(@3或5λ)
λ1/W1____λ2/W2____λ3/W3____
λ4/W4λ____5/W5____
MTF
___________
RMS wavefront degradation(RMS波前衰减)
_____
Gradients(倾斜度) _____

光学设计 ppt课件

光学设计  ppt课件

ppt课件
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光路计算
在不同视场、不同孔径、不同色光等条件下,对大量光线, 用准确的三角方法,通过光线追迹计算出射光线。通过近轴 “光路计算”可求得理想像点的位置;通过实际光线的追迹并 与理想像比较得到的各像差值。可以做出各种表示像差的曲线, 有经验的设计师往往一看这些曲线就能知道系统的缺陷所在。
nd -1
分子是可见光谱段两个边界波长的折射率之差,分母是光学材料在 中间光谱的折射率与它在空气中折射率(相对于所有波长都是1)之差。
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28
1.6 玻璃的特性
色散
一种测色散的方法是取比值:D
nF - nC nd -1
分子是可见光谱段两个边界波长的折射率之差,分母是光学材料在中间光 谱的折射率与它在空气中折射率(相对于所有波长都是1)之差。
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14
系统的修改
随着计算机性能的不断提高,许多告诉计算机程序能用最小二 乘法同时修改几个参数以改变多种相差,为系统设计带来了巨大的 便利。
光学设计师在做镜头设计时,其中一部分既占据时间又消耗精 力的工作是系统一级以及三级的手动计算。
所谓系统的一级特性是指能用近轴公式描述的系统性质,包括 等效焦距和后焦距;F数;像的位置;像的大小;主面位置;顶点 与主面间的间隔;入瞳的大小和位置;出瞳的大小和位置;拉格朗 日不变量;轴向和横向色差等。
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10
1.2 镜头的设计步骤
镜头要预先设计好才能加工,也就是说,要预先计算或规定好各组 元的表面曲率半径、厚度、空气间隔和口径,以及所采用的玻璃牌号。 这些正是光学设计师的主要共作。
影响镜头成像质量的各种像差, 可以通过改变镜头结构来消除或校正, 改动的镜头参数称为“自由度”,包 括各面的曲率半径、厚度与空气间隔、 各镜片所用玻璃的折射率和色散率, 以及孔径光阑的位置等。

矿产

矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

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SOD88主菜单
• 本软件包能完成下列功能: 本软件包能完成下列功能: • A: 几何像差计算和图形输出 <ABR> • B: 适应法自动校正 <ADP> • C: 阻尼最小二乘法自动校正 <DLS> • D: 自相关法光学传递函数计算 <OTF1> • E: 两次傅立叶变换法光学传递函数计算 <OTF2> • F: 变焦距系统几何像差计算 <ZABR> • G: 变焦距系统适应法自动校正 <ZADP> • H: 半径标准化 <R> • I: 阻尼最小二乘法标准半径优化 <RDINST> • J: 画点扩散图 <DSPOT> • K: 公差计算 <TOL> • L: 画零件图 <OUT> • M: 运行DOS命令或其它程序 运行DOS命令或其它程序 • X: 退回 DOS状态 DOS状态 • 请作出选择 < A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,X >... • 假设选A,并给定文件名为ZZZ 假设选A 并给定文件名为ZZZ
光学系统图
双胶合透镜
三片式物镜
双高斯物镜
双高斯固体模型
大视场物镜
特广角物镜
鱼眼透镜
变焦物镜
目镜
卡塞格伦里奇-克里斯系统,R-C
三反射镜系统
折反式物镜
R-C系统
棱镜系统
马克苏托夫系统
棱镜系统
全反射式变焦系统
像质评价
典型的横向光线像差曲线
球差的光线像差曲线
负透镜做平场器的使用
三、System 系统 • • • • • • • 1、Update 更新(工具栏的 、 更新(工具栏的Upd) ) 2、Update All 全部更新 、 3、General 通用数据(工具栏的 通用数据(工具栏的Gen) 、 ) 4、Fields 视场(工具栏的Fie) 、 视场(工具栏的 ) 5、Wavelengths 波长(工具栏的 波长(工具栏的Wav) 、 ) 6、Next Configuration 下一重结构 、 7、Last Configuration 最后一重结构 、
ZEMAX 数据输入截面
SOD88软件简介
• SOD88软件是一套DOS版的光学设计程序, 采用人机对话方式进行数据编辑,适用于 共轴系统的光学设计,非球面可以是二次 的或高次的。主要功能有: • 1、几何像差计算 • 2、适应法像差自动校正 • 3、阻尼最小二乘法像差自动校正 • 4、变焦系统 • 5、公差计算
重点一、菜单栏简介
• 介绍菜单栏中主要的和常用的功能
一、菜 单
1、File 文件 、 2、New 建新 、 3、Open 打开 、 4、Save 保存 、 5、Save As 文件另存为 、 6、Sequential or Mixed Sequential/Non-Sequential 、 Mode 连续的或混合连续的 非连续的模式 连续的或混合连续的/非连续的模式 7、Insert Lens 插入透镜 、 8、Preferences 参数选择 、 9、Exit 退出 、 10、Recently used file最近用过的文件 、 最近用过的文件
正透镜用于场镜减小渐晕
0.25λ位置
光学设计程序简介
CODE V 工作界面
CODE V 数据输入界面
ZEMAX 工作界面
ZEMAX 使用界面简介
ZEMAX界面与其它 界面与其它WINDOW应用程序一样,都是由标题栏、菜单 应用程序一样, 界面与其它 应用程序一样 都是由标题栏、 工具栏、工作区及状态栏等组成的窗口对话框式结构。 栏、工具栏、工作区及状态栏等组成的窗口对话框式结构。 一、标题栏 显示当前被打开的文件名称及文件所在的地址。 显示当前被打开的文件名称及文件所在的地址。 二、菜单栏 由下拉式工具菜单组成,它包括了ZEMAX 所有的可用功能。 所有的可用功能。 由下拉式工具菜单组成,它包括了 三、工具栏 由常用的工具按纽组成,可自行设置。 由常用的工具按纽组成,可自行设置。 四、工作区 用来打开数据编辑器、显示图形、曲线及设计结果等窗口。 用来打开数据编辑器、显示图形、曲线及设计结果等窗口。每个 窗口都有功能菜单供选择,且可同时打开多个窗口。 窗口都有功能菜单供选择,且可同时打开多个窗口。 五、状态栏 用来显示当前系统的主要性能参数, 焦距、视场、 数 用来显示当前系统的主要性能参数,如:焦距、视场、F数、系 统总长度等。 统总长度等。
四、Analysis 分析
• • • • • • • • • • • 1、Layout 设计图案 、 2、Fans 像差曲线 、 3、Spot Diagrams 点列图 、 4、MTF 调制传递函数 、 5、PSF 点扩散函数 、 6、 6、Wave front 波前 7、RMS 波前误差均方根 、 8、Encircled Energy 圆内能量 、 9、Illumination 照度 、 10、Miscellaneous 其它的 、 11、Aberration Coefficients 像差系数 、
二、Editors 编辑器 1、Lens Data 透镜数据 、 2、Merit Function 评价函数 、 3、Multi-Configuration 多重结构 、 4、Tolerance Data 公差数据 、 5、Extra Data 特别数据 、 6、Non-Sequential Components 非连续成分 、 7、Undo恢复 、 恢复 8、Redo 更新 、
五、Tools 工具菜单
• • • • • • • • • • • • • • • 1、Optimization 优化(工具栏的 、 优化(工具栏的Opt) ) 2、Merit Function Listing 评价函数列表 、 3、Remove All Variables 消除所有变量 、 4、Tolerancing 公差分析 、 5、Tolerance Listing 公差列表 、 6、Tolerancing Summary 公差汇总表 、 7、 7、Glass Catalogs 玻璃目录(工具栏的Gla) 玻璃目录(工具栏的Gla) 8、Lens Catalogs 透镜目录(工具栏的 透镜目录(工具栏的Len) 、 ) 9、Reverse Elements 颠倒元件 、 10、Tilt/decenter Elements 倾斜与偏心元件 、 11、Scale Lens 镜头缩放 、 12、Make Focal 生成焦距 、 13、Quick Focus 快速调焦 、 14、Add Fold Mirror 添加折叠反射镜 、 15、Delete Fold Mirror 删除折叠反射镜 、
工具栏简介
New 新建文件, Ope 打开文件 ,Sav 保存文件, Sas 另存文件,Upd更新 , 新建文件 保存文件 另存文件 更新 Gen通用数据 : 通用数据 • {1、Aperture 孔径(Aperture Type 孔径类型,Aperture Value 孔径值, 、 孔径 Apodization Type , Apodization Factor ,Telecentric Object Space 物空 间远心的),2、Title/Notes标题 注释 标题/注释 单位(Lens Units 透 标题 注释,3、Units单位 单位 镜单位,Source Flux Units光通亮单位,rradiance/Illuminance Units (辐照度/光照度单位),4、Glass Catalogs 玻璃库 玻璃库, • 5、Environment 环境 环境(使用的温度、压力等),6、Files 文件 文件, • 7、Non-Sequential 非连续的 非连续的,8、Ray Aiming 光线对准 光线对准, • 9、Polarization 偏振 偏振,10、Misc.其它的 其它的} 其它的 Fie视场 ,Wav波长,Lay系统图, L3d 3d图 ,Ray光线像差, Opd波像差, 视场 波长, 系统图, 光线像差, 波像差, 波长 系统图 图 光线像差 波像差 Spt点列图 ,Mtf传函,Enc 圆内能量, Opt优化 传函, 圆内能量, 优化, 点列图 传函 优化 Gla玻璃目录 :{查看玻璃的折射率、阿贝数、计算系数等} 玻璃目录 Len透镜目录: {查找和插入透镜(指定搜索范围,如焦距、直经等)} 透镜目录: 透镜目录 Sys系统数据 :{包括常规的系统数据(焦距、视场、后截距、数值孔径、 系统数据 放大率、渐晕、波长等。)} Pre规格数据 :{全部数据,包括常规的系统数据(焦距、后截距、数值孔径、 规格数据 放大率等。)表面数据和说明,边缘厚度,求解和可变数据,折射率, 热膨胀系数,渐晕,元件的体积、密度、重量,理想系统数据。}
七、八、九、十略
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SOD88 MAIN MENU
• • • • • • • • • • • • • This software can fulfil the following functions: A: Geometric aberration calculation and graphic output <ABR> B: Automatic correction with adaptive method <ADP> C: Automatic correction with damped least squares method <DLS> D: OTF calculation with autocorrelation method <OTF1> E: OTF calculation with Double-Fourier-Transform method <OTF2> Double-FourierF: Geometric aberration calculation of zoom lens <ZABR> G: Automatic correction of zoom lens with adaptive method <ZADP> H: Radii standardization <R> I: Radii standardization with damped least squares method <RDINST> J: Draw spot diagram <DSPOT> K: Tolerance calculation <TOL> L: Calculation for making drawing <OUT> M: Run DOS command or other program X: Exit to DOS Please enter your choice < A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,X >...
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