光学设计概要与像差校正.ppt

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1、光学设计,成象理论（外形尺寸计算） 象差理论（完善光学系 统） 设计典型光学系统 光学设计的理论,设计报告： 系统设计说明书 象差曲线图 光学零件图纸 计算的打印结果,完成： 双筒棱镜望远系统设计,第一节 对光学系统的要求,光学系统设计 一 光学系统的基本特性 NA , D/f , f , , L , L Y , Y, 2w ，2w, D入瞳 , D出瞳 , Lz 外形尺寸:计算垂轴与沿轴尺寸 三 成象质量:满足,第二节 光学系统设计概述,由使用要求决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组结构,分四个阶段： 外形尺寸计算 初始结构计算 象差校正 象差平衡及象质评价,对光学系统要求,光学系统的基

2、本特性 外形尺寸： 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：,出射光瞳,目镜,视场光阑,物镜,D,f,1,-f,2,l,Z,D,w,三、开普勒望远镜的外形尺寸计算,已知筒长L、，求开普勒望远镜外形尺寸。,y,x,y,z,z,y,x,y“,x“,z“,F,(F,2,),1,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) 简单棱镜 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,x,y,z,z,y,x,y“,x“,z“,D,简单望远系统结构,

3、不考虑反射倒象棱镜,结构计算：,物镜与目镜的焦距 物镜的通光孔径、孔阑、 出瞳直径、视场光阑直径、目镜视场角、镜目距、目镜通光孔径、视度调节量、物镜目镜结构,视度调节 = mm 带有棱镜转象系统的望远系统结构图：,2D/n(等效空气层厚度）,25目镜挡住了,25棱镜挡住了,目镜,y,设计要求：双筒棱镜望远系统的设计 （采用普罗I 型棱镜结构转象） =6，D/f=1/4 ，2w=8,视场边缘有50%的渐晕 棱镜渐晕25% 目镜渐晕25%,棱镜最后一面到分划板距离14mm 可以为15、16、17、18mm.,否则第一个棱镜会挡住平行光束 出瞳距离Lz 8-10mm,目镜,F,目,望远物镜,物镜要与

4、棱镜产生的象差平衡（五角屋脊棱镜要考虑与物镜的象差平衡） l= d ( 1 - 1/n) 等效空气层厚度 d = d / n,好处：光线通过厚度为d的空气层，光线 不偏折,等效空气平板：,光线经过MOPN后，在NP面上B点出射情况与光线经过MORQ后在T点出射情况完全相同，不同的是经过MOPN有折射，经过MORQ则没有，称MORQ为MOPN的等效空气平板，令其厚度为 。,先定棱镜口径 外形尺寸： NA , D/f , f , , L , L Y , Y, 2w , D入瞳 , D出瞳 , Lz 孔阑的设置：位置、大小。 孔阑大小由光照度、分辨率、成像质量确定 显微物镜NA，照相物镜D/f,系统

5、,d,d,b,a,F1,不同光学系统孔阑设置,远心光路：,目镜： 出瞳和眼瞳重合 显微物镜：孔阑在低倍物镜 框上,物方：孔阑在象方焦面上 像方：孔阑在物方焦面上,视阑的设置：一般在物、像面上,图书馆,光学仪器设计手册（上） 实用光学设计方法与现代光学系统 光学设计 工程光学设计 光学设计手册,由任务书画光路图、计算光学参数 物镜：D/f=1/4， D=30 , f1 =120 , 目镜：= 6 , =-f1 /f2 , f2 = 20 .,沿轴尺寸较好计算，口径如何计算？ 孔径中心能量最大，要拦边缘光,系统,y,渐晕50,c,d,1,d,2,a,b,f,2,l,z,w,h,f,1,棱镜设计：

6、形状 厚度：查光学设计手册 校象差：物镜和棱镜象差一起校正,y = f物 tg = tg / tg a14 (不超过20) b定为2mm C = f 2 d b a 棱镜 2nd=2d=67,2d=67/n=67/1.5162 保证不挡轴上光线 C 53.7024 目镜焦距知道，目镜口径可由渐晕求出,几何计算,x,f,1,h,h,y,a=14,=7.5,1,求出h1高，两块棱镜一样大,h1 = ?棱镜厚4h1,半口径8.5，假设高8.5，厚度d= 8.54=34 等效空气平板厚d = d / n,D/f1 = 1/4 f1 = 120,系统等效光路图,f1,c,F1,110,c,b,59,正视

7、图,俯视图,14,F1,(F2),20,目镜,物镜,c=f-d1-b-d2-a =5916,a=14,b=2,d,d,d,=,d,=34/1.5163 =d/n=22.42,系统结构图,x,y,z,z,y,x,y“,x“,z“,c=59,b=2,a14,f,2,=20,D,1,=30,k,9,=1.5163,平板的d=4.,等效空气平板厚d=d/n,c=59,b=2,a14,f,2,=20,D,1,=30,k,9,=1.5163,平板的d=4.,等效空气平板厚d=d/n,y,渐晕50,c,d,1,d,2,a,b,f,2,l,z,w,f1,有两个渐晕 棱镜最后一面:挡上边25% 光束 目镜 ：挡

8、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 = tg/ tg= -f1 /f2 2 Lz f2 冉斯登目镜 2：30-40 相对镜目距 Lz =1/4 凯涅尔目镜 2：40-50 相对镜目距 Lz =1/2 可选凯涅尔目镜,仔细计算外形尺寸 显微系统：p410 照明系统 目镜焦面与成象象面重合 P388 画显微镜的光学原理图,NA=0.1 NA=nsinu =0.1 =-2 Sinu=0.1,u=-0.1, lu=lu,u=0.05,

9、显微镜系统 0 ，物放在物镜的F1 前面 AB对物镜的象A1B1可在F2上，也可在F2以内。 A1B1的象可在无穷远，也可在250mm-之间 L=1 mm , L=4mm 横向放大率 = 2 = 4,在光学设计中，显微物镜反追，由大量 向小量变化计算，很方便 书中p211,已用反追算好了，显微物镜结构参数（反追）。 P211习题第1题，显微镜lz=-33.6, y=-10,r1=-23 （或-24）（改为大1 mm),反追计算,u,-u,复习：几何光学、象差概念,改变（n,r,d) 完善光学系统象差 实际象差= 初级象差 + 高级象差 球差L = A1h 2 + A2h 4 + A3h6 +-

10、 改变（n,r,d) ，使初级象差和高级象差平衡 使L = 0,哪些象差与哪些光学参量有关 光学参量：D/f (孔径）,2y,2y, 2,2（视场) 象差的现象、产生原因、如何消除各种象差,明确象差概念 2. 掌握初级象差理论,象差分类,球差L 彗差KT，KS 象散xts 场曲xt ， xs 畸变yz 位置色差lFC 倍率色差yFC,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,镜头设计和质量评价,镜头选型： 应用象差理论、 通过光路计算象差,校正象差 设计出质量好,满足使用要求的系统,光线的光路计算和象差理论

11、,象差理论 单色象差:球差,慧差,象散,场曲,畸变 色差:轴向位置色差,倍率色差 要消除哪些象差,球差: L= L l L正比于U2 沿轴象差，象面上为弥散圆斑,球差为零的三对物象共轭点,正弦差 SC= KS/y (0.0025-0.00025),慧差,子午 慧差,弧矢慧差KS 与孔径，视场有关 KT =3KS正比于U2、,第一近轴光 第二近轴光,视场小的宽光束Sc=Ks/y Sc0.00250.00025,-w,-u,A,B,象散：,场曲：像面弯曲 子午场曲 弧矢场曲,畸变：,相对畸变：使象变形，成象清晰， 不影响象的清晰度，正比于3,位置色差,弥散彩色斑,近轴光位置色差,倍率色差,视场边缘

12、出现彩色斑 完全对称系统=-1，垂轴象差自动消除,复印机光路结构图,p260,p261,双分离 照相物镜：图 9-43,正弦差，位置色差,P264 纵坐标为相对视场 9-44：相对畸变 9-45：场曲、象散,象差归纳,象差曲线：沿轴，垂轴，纵坐标,会分析、评价 象差容限的确定,各种各类物镜要消的象差及要求,设计双胶物镜象差、棱镜结构象差、TCOS的使用方法、象差容限,象差计算的谱线选择：初级色差 阿贝常数 用人眼观察的目视系统对D光校单色像差，对F、C光校色差,n,F,n,D,n,c,兰光,黄绿光,红光,照相系统 对F光校单色象差 对D光和C光校色差,天文望远镜，航空照明,对G校单色象差 对F

13、光和G光校色差,一般系统：,像差容限： 第十三章、波像差 光沿光线传播：几何像差 成象质量评价：用波像差，用波动理论,波像差：理想像面（球面波）与实际像面之差。1倍焦深：2L,2,l,u,k,n,k,理想象面 高斯象面,物,瑞利判断 成象波面对球面的变形程度。实际波面与理想波面之间的最大波象差小于/4，波面可认为无缺陷，系统成象是完善的,P376 光学系统的象差容限,1倍焦深 带光6倍焦深,SC0.0025-0.00025 即可,象散,相对畸变,象面弯曲 、 在人眼的调节范围 倍率色差以角度表示 2-4分,显微物镜的倍率色差 YF-YC/YD=-1.4%,场曲曲线,w/,w,m,Xt Xs,上

14、机：输入书上照相物镜的参数， 看计算结果,棱镜的象差计算,TCOS功能及使用介绍,无穷远：,入瞳高，视场角（半视场角）P247照相物镜 1、指导书上的双胶物镜 2、课本例子 2=37.3，=18.65，13个面，L=-（填0 ），入瞳高10，色光数3，实际入瞳距，光阑在中间填0，渐晕系数-1，P247表9-14有错误，nF、nc互换，第四块玻璃为ZF2，光阑面平面半径填0，厚度第一面为空气的折射率,1.5163,1.6242,6,10,n,F,n,c,TCOS程序 数据输入存盘，运算后，结果存盘（包括初始数据）,若为gab格式，只能在TCOS程序中打开。 若要在WINDOWS下打开，换为RTF

15、扩展名。,象差曲线存为bmp格式文件，可在附件中绘图板中打开,STO表光阑，P247的表中第六个面写上STO，直接输入玻璃名或输入玻璃折射率数据,高斯参数（几何光学计算结果）,焦距、入瞳、出瞳、系统总长、近轴象高、象距,计算结果：显示输入的参量、高斯参数、显示计算结果,画出光路结构示意图,对反射面的计算 TCOS软件的自动优化功能,象差计算量表： 1H、0.85H、0.707H、0.5H、0.303H F光球差 LF ，C光球差 LC ， 轴向位置色差,球差: L 弥散斑：,象差曲线,球差 位置色差 正弦差（慧差）,照相物镜： 七种象差,上机： 练习TCOS的数据输入及结果存盘方法 2.课本上

16、照相物镜的结构输入,数据存盘,象差计算 3.P211 1题 y= -10 第一面r=-23.00（或r=-24）,采用反追方式（图示就是反追方式）,P211第一题：显微物镜的初始结构中的物距,物距的计算，输入双胶合物镜（平板不输入）,用平行光L=-,用软件可计算出焦距（方法）,（视场角 、 入瞳半径随便取）=-4,= -4, 焦距 f、 y= -10、,由高斯公式计算物象距 L 、 L、 f,L= -L + L= 180(显微镜物镜不算平板),H,H,-f,f,l,F,l,F,l,H,l,H,F,F,TCOS软件中辅助功能有焦距缩放 整体弯曲：用于校正球差,PW法求结构参数,光学系统的基本象差

17、参量及规化,PW法,解光学结构参数,设计前提 1.只考虑初级象差 2.薄透镜系统,1.外形尺寸计算 2.计算棱镜象差(平行平板) 望远物镜与它们相反 3.由 求p,w.求n,r,d 4.薄透镜变厚透镜,17-2 双胶合透镜组p, 和CI 与结构参数的关系： 系统只有透镜,球差,慧差,位置色差:,由要求象差值,求:,可求得P , 再求 p . ,如何由p, 求解双胶合物镜的n,r,d (课本2.20-2.210),1.先建立Q和物镜结构的关系式 2.建立Q和p , 的关系式,阿贝不变量,薄透镜系统的基本象差参量,焦距为1 位置为无穷远的p, ,P ,u1= 0 h1= 1 = 1 = 1,P .

18、 W,u1 = 0 = 1,物体在无穷远,物体位置规化p , ,f = 1 h1 = 1,焦距规化为1时的 p , w,书本P315 n , r , d（11-15公式） L SC,(由消位置色差条件确定光焦度的分配),代数法求系统结构课本P303: 令其中一个为零 球差为零 或正弦差为零,L = 0,SC = 0,方法二：查专利,P.W法 ：步骤 根据物镜的象差要求确定 p, , C,2. 0正透镜用冕牌，负透镜用火石,3.根据P0 , C 由光学仪器设计 手册查玻璃对,由手册表 5-19查玻璃组合 , Q尽量小,A . B . C . K. L . Q0 . P0 . W0 . P,4.计

19、算Q（2-38）,5.根据Q求:r1 , r2 , r3（2-39，2-40）,由P0 . C查手册 找玻璃参数A . B . C . K. L . Q0 . P0 . W0 . P ； 计算Q（2-38） 根据Q求:r1 , r2 , r3（2-39，2-40）,BaK2 ZF2 玻璃对（两对）,1 = 2.031102 A = 2.404959 B = 20.24243 C = 42.85516 K = 1.702479 L = 7.0911880,课本下册P30页 图书馆借光学仪器设计手册,算出的结构是焦距为规化为1m的结构参数 然后要乘上1000mm，还原， 透镜变厚（由几何方法）,r

20、,1,r,2,r,3,30,通光孔径,外径,物镜与棱镜间隔取整，也可保留一位小数， 棱镜厚度也取整。压圈和滚边通光孔径应有多大余量 口径多大，凸透镜边缘厚度应多大，稍厚一点。 负透镜中心厚度，口径多大， 中心应有多厚,TCOS辅助功能：透镜弯曲，焦距缩放f120mm 看计算结果及象差曲线,L SC KS =sc y ,校0.707带光球差校正到 容限范围为6倍焦深 边光球差为1倍焦深 0.707带光色差为零， 边光色差和零孔径最大（对称） 理论位置色差为在1倍焦深内 F . C 光交点为位置色差， SC 在 （0.0025-0 . 00025）之间 看球差在容限范围内否 校正球差方法 ： 弯曲

21、半径 整体弯曲（保证光焦度不变，选最佳值）,手动r1 r2 ，r3 对哪个像差变化大,先手动 r3，位置色差敏感，校正位置色差 标准f=120 最后f: 119.5120.5,半径r要套标准半径(查手册) 厚度d取整 交结果,1.回顾初始结构计算 2.上机校正象差方法 3.目镜设计 参考 天津大学,第一节 引言 第二节 用代数法求解初始结构 第三节 各种典型物镜结构的设计思想和象 差分析,光学系统初始结构的计算方法,1.望远物镜 2.显微物镜 3.摄影物镜,第四节 从已有资料中选择 初始结构的方法,1.物镜选型 2.缩放焦距 3.更换玻璃 4.估算初级象差 （间隔、入射高、等）,二 校正象差的

22、选择,光学系统分类,大孔径,小视场 小孔径,大视场 大孔径,大视场,三 象差方程,解方程求初始结构参数 (一) 确定透镜的通光口径 初级象差理论、计算毛坯 透镜固定时,有一定的压边 裕量，用表格表示，滚边（很小），压圈（可拿下来）,(二) 透镜的厚度确定和透镜厚度,负透镜中心厚度:,正透镜:,d,dmin,dmin,间隔: 分离 : 0.10.3mm范围,第三节 典型物镜的设计思路和象差分析,目的:,双胶合物镜,三个变数,双分离物镜 三片型物镜 远摄物镜,三 显微物镜,消色差物镜 复消色差物镜（彩色校二级光谱：萤石） 平场消色差物镜（照相系统，校场曲） 平场复消色差物镜:（用于彩色,CCD，照

23、相系统，校场曲） 结构型式,四 摄影物镜（大孔径 、 大视场）,七种象差 各种结构型式,第四节 从已有资料中选择初始结构 各种类型物镜基本光学特性间的关系（图示、曲线）,二 缩放焦距:,三 更换玻璃: 校正色差、校场曲、 光焦度分配消色差,负透镜要检查中心是否太薄,第四章 计算结果处理与象差校正和平衡方法,第一节 概述 第二节 计算结果图示 一、光路图 二、各种象差曲线图,二. 各种象差曲线图,1.轴上点象差曲线图 2.轴外点细光束象差曲线图 3.轴外宽光束象差曲线图,4.1 概述 4.2 计算结果图示方法 4.3 象差平衡方法 4.4 计算结果处理方法 4.5 象差校正 4.6 高级象差概述

24、 4.7 初级象差理论在象差 校正中的作用 4.8 光学玻璃在象差校正中的作用,计算结果处理：寻找最佳象面 （最佳象面不为高斯象面）,代数法：用PW法求象差，用平衡初级象差的方法，求新的结构参数,试验法：改一个面或参数，列象差变化表，看哪个面对哪个象差更加敏感；用内插法和外推法，求新的结构参数,象差自动校正法： 评价函数,哪些参数 权因子 人工干预,4.2 计算结果图示: 光路图 象差曲线图 渐晕图,P346 特性曲线:,轴上点象差曲线 轴外点细光束象差 轴外点光束象差曲线图:弥散斑,大视场球差,宽光束场曲,拦光 离焦,渐晕图,不同视场光瞳,第二节 象差平衡方法,球差平衡 慧差平衡 细光束子午

25、场曲和弧矢场曲平衡 畸变平衡 轴外象差特性曲线 六. 色差的平衡,慧差：小视场光学系统 SC0.0025 显微镜和望远镜,大视场光学系统：在0.7视场校正慧差,使中央的大部分象面上的成象质量提高,视场边缘的象质相对下降.,三. 细光束子午场曲和孤矢场曲,0.707视场象散为零,为正负5个屈光度,四 畸变,3%以内,人眼不能感觉有变形,五 轴外象差,大视场、 大孔径系统的轴外光束采用拦光方法,六 色差的平衡,(一) 位置色差的平衡,第四节 计算结果的处理方法,一 光阑位置的选择,第五节 象差校正,用代数法校正 用试验法校正,消位置色差:重新确定各透镜的光焦度，使位置色差得以校正；或换n相同（单色

26、象差不变）,不同的玻璃. 校球差和子午彗差用整体弯曲方法,双胶合可冕牌玻璃在前,也可火石玻璃在前(公式不同),象差变化量表校正象差: 计算初始结构象差 5.找出最有利的自变量进行象差校正 6.更换玻璃校正色差（换n相同，单色象差不变,不同的玻璃）. .7.调整光阑位置,初级象差系数校正,1.参数修改. r , d做一个象差计算变化表 2.套体弯曲. 换象差变化较大的面的半径 3.变换光焦度(对应面上变换光焦度),对称结构中对应面上交换光焦度 使球差和象散近似不变,只改变慧差和畸变 还能保证色差和S不变,(2)靠近光阑对应面上交换光焦度用于 校正畸变,第六节 减小剩余象差的方法,一.重新分配光焦

27、度 二.运用n大的玻璃 三.复杂化 四.加入无光焦度校正板或不晕透镜 五.利用折射球面的反常区,六.利用胶合面的折射率差 七.利用非球面,第七节 初级象差理论在象差校正中的应用,光阑位置移动（下面三种象差不变）,球差,场曲,位置色差,摄远物镜设计的原则,同心原则，对称原则（=-1，垂轴象差自动消除；视场大时，球面弯向光阑；孔径大，背向光阑）,(1)消色差胶合面 (3)消象散胶合面 (2)消球差胶合面,复杂化 1加胶合面,上机： 三片物距(柯克型) 照相物镜 物镜,外形解好,校正好 物镜象差 L SC,目镜设计 外形尺寸设计 计算及上机,二.目镜光路与初步设计（目镜要反追）,接眼镜结 构参数:,

28、-l,z,F,出瞳,场镜（靠近焦面）,接眼镜,眼瞳,z,根据单个透镜对无限远目标成象. 应满足:,为校正,(一) 目镜设计要求及选型：目=12.5、f目=20mm,lz=10mm,D出瞳 =5mm, 2 =45(选凯涅尔目镜，它是在冉斯登目镜基础上发展来的，可放分划板） (二) 利用双胶合透镜 查表选玻璃 使高级象差小，应尽量选 和 绝对值小的玻璃,将 代入,接眼透镜焦距:,-l,z,F,l,z,1,=10,l,z,1,2,d,接眼镜,场镜,l,F,=5,考虑两个透镜都有主面位置：,（孔阑设在物镜框上）,d自设，此取,f,场,.（,）,场镜采用玻璃，并做成平凸形，有：,校：,望远物镜出瞳,入瞳

29、,-l,场,l,场,l,z,2,l,z,2,目镜出瞳,目镜入瞳,望远目镜,场镜,望远物镜,F,1,(F,2,),F,1,l,场,场,l,场,f,1/,1/,1/,望远物镜出瞳的象要 被场镜成象应正好为目镜入瞳,场镜焦距:,目镜:接眼镜与场镜结合并反追结构,目镜的象差容限,象散： 屈光度,慧差（渐晕）：,（各个视场、各个孔径要看） 畸变：边缘q5%,中心q3%,说明：,设计说明书 象差计算结果,工程图纸,CAD 手画,换玻璃要查：光学仪器设计手册,套标准半径：设计手册上有一系列标准半径,套选几组：试着计算象差,厚度够不够，焦距是否符合，象差合格否？ 光瞳衔接,f ：以主面位置为参考 ； ：以顶点

30、位置为参考,第五讲 （2学时）,象质评价与象差公差,第一节 象质评价方法简介,瑞利判断 中心点亮度（点列图） 分辨率 点列图 五 光学传递函数,瑞利判断 波象差/4，系统认为是完善的 实际波面减理想波面为波象差,应用:小象差系统,质量要求高的系统. 适用于望远物镜,显微物镜,制版物距； 大象差系统不适用,二. 中心点亮度,系统认为完善,称为斯特列尔准则,最大波像差为/4时，,适用：高质量成象光学系统，计算复杂,三 分辨率：照相物镜、用于大象差系统,反映光学系统分辨物体细节的能力,分辨率高低与物镜成象清晰度并不一致,分辨率在光学仪器中广泛应用，但其不为一种严格的象质评价方法。,弥散斑直径，其倒数

31、为分辨率,tgu,y,K,T,四.点列图: 一点发出光线经过光学系统后,由于象差，象不再集中于一点,而为一个范围. 应用于照相物镜,评价大象差系统,五.光学传递函数:OTF,全面,客观,可靠. 物体经光光学系统成象时,可视为不同频率的一系列正弦分布经过线性不变系统的传递. 传递特点是频率不变,但对比度有所下降. 高频传递物体细节 中频传递物体层次 低频传递物体轮廓,第六章 光学系统自动设计,第一节 概述,1.光学系统结构参数与象差,自变量:N个结构参数:X1,X2,X3X N,系统有M种象差：f1, f2, f3fM 它们与结构参数的关系：,2 评价函数（剩余象差加权平方求和）,人工权因子 自

32、动权因子,中心厚度 d0.1D,边界条件:透镜曲率半径受限于中心厚度和边缘厚度,不能任意修改折射率,也受限于材料种类,3.自动设计:构造评价函数. 一组结构参数X1.X2.XN的值.,使评价函数具有尽可能小的值,是求多元函数的极值问题,属于数学上的最优化问题. 迭代过程:逐次修改结构参数,使评价函数达到极小的过程. 方法:最小二乘法（缺点:进入一个极值出不来） 适应法：人工，应有设计经验,第二章 适应法,方法、思想 优点 适应法的数学基础,一般：象差的个数M大于结构参数N.即MN,而在适应法中,并不同时控制所有象差,适应法:挑选若干个较重要的,象差控制:,即适应法中象差的个数M等于或小于结构参

33、数的个数N,确定哪些象差优先控制,(1)边界条件,厚度不太薄 d0.1D,(3)1.48n1.80,TCOS的功能介绍(TCOS软件说明书),计算绘制点列图 点列图能量分布曲线 自动寻找最佳象面位置,第三章 自动优化功能,适应法:参加校正象差个数不大于自变量个数,要平衡的象差由设计人员自己定,、f也可作为象差来校正.,37种象差的表示方法.,自动校正功能的实现,输入的初始数据半径要加”V”变红,选择要校正的象差(光焦度也可作为一种象差来校正),校正时可中断自动优化,注意随时将自动优化结果存盘,软件说明书中,第四章 TCOS象质评价及其它计算功能,目镜看输出的象差结果 D 光各视场,画图表示:,

34、(-w，H） （-0.5w.05H),点列图能量分布,不同颜色代表不同视场的光线,能量分布曲线:0.8Y 能量分布:0.017,颜色不同,视场不同 80%,1W 0.0199半径 0.04 25线对/mm 0.016 0.032,传递函数MTF:不同颜色反映不同视场,有50%渐晕,视场边缘可以不看.,全口径H，0.707H,0.5H,0.3H.0H, H 和0H的 相加除得0.5H 的,目镜的象差容限:,象差校正方法,厚度一般不动,但适当也可以动一下.场镜可不在焦面上,前面双胶合与总焦距为1/ . 2,对称面上交换光焦度可校.,不对称的象差,物镜,光瞳衔接问题,零件图及系统图设计,光学材料，零

35、件加工和象质检验,1.光学玻璃：冕牌玻璃（低折射率，低色散）火石玻璃（高折射率，高色散） 2.晶体 3.塑料,平均色散,阿贝常数:,各波长折射率:,一.光学系统图 二.胶合图 三.零件图,(1)折射和色散系数的允许偏差 (2)折射和色散系数的一致性. (3)光学均匀性. (4)应力双折射 (5)条纹度 (6)气泡度 (7)光吸收系数,上述质量指标对高精度,中精度,一般精度的光学零件有不同要求,应列在光学设计图纸中.,二.光学零件的技术要求和加工,各种技术要求如下: 光学零件图,表面处理,光学玻璃根据下列质量指标进行分类和分级：,对零件要求:,N :光圈数 N:零件表面偏离样板的允许偏差. C:透镜中心偏差 玻璃样板精度等级 P: 光学零件的表面光洁度,30,2,光学系统图:,1.必须标明光学系统各零件及光阑相对位置 2.主要外形尺寸计算 3.光学性能,a:按使用位置放 b:零件编排序号,按照零件进去的方向. C:系统图在下方 d:出瞳大小位置 e:光阑位置 f: 分划板 g:光学性能,