光学设计徐文东培训课件.pptVIP

光学设计徐文东;出发点：

依赖于软件进行设计，从利用软件解决具体问题时寻求理论的支持。缺点理论知识不系统和不深入，所以当你工作一段时间后，你需要进行系统的和深入的理论学习来提高自己的设计水平，最后你还要扩大自己的视野，研究历史和现实中的种种问题，它们会给你更多的启示。

大多数人都不是为了研究像差理论而来的，而是为了解决现在或将来可能遇到的具体问题而来的。所以从应用像差理论的角度来讲容易使人接受，特别是对初学者。

;设计过程（从中看出理论在设计过程中的作用）：

与客户讨论系统的要求，确定设计的目标（把不可能实现的要求去掉，并尽可能从客户角度帮助提出合理要求）（应用、理论手段与对应知识、实现）

挑选初始结构，确定设计的方向已考虑像差补偿方案

针对光学设计软件设计补偿方案，确定最佳优化路径已考虑实现方案

样板匹配，公差计算和制图

;目录

第一章、引言

第二章、光学设计基础（上）——像差理论

第三章、光学设计基础（下）——各类光学系统像差和结构特点

第四章、ZEMAX和LensVIEW的使用

第五章、光学设计实例;光学设计所涉及的知识结构

成像的理论和软件的使用

具体实现系统的方法

光学设计的应用;参考书目

R.Kinslake,Lensdesignfundamentals,1978,AcademicPress.

R.Kinslake,Opticalsystemdesign,1983,AcademicPress.

M.Laikin,Lensdesign,1991,MarchlDekker.

R.E.Fischer,Opticalsystemdesign,2000,McGrawHill.

斯留萨列夫，谈光学中一些可能的和不可能的问题，1966，科学出版社。

张以谟，应用光学，1982，机械工业出版社。

王之江，光学设计理论基础，1985，科学出版社。

袁旭沧，光学设计，1983，科学出版社。

林大键，工程光学系统设计，1987，机械工业出版社。;;要考虑的主题;;光学系统技术要求;12;典型规格;13;手段

折射

反射

衍射

其它方法

混合使用;1;非球面的使用;1;红外材料的折射率和透射波段;通常红外材料的透过率;通常的红外光学材料;折射率﹠V值(在3～5μm及8～12μm位置的红外

材料）相互关系;1;1;非球面的使用;折射系统和反射系统的比较;非球面在反射??统中的应用;反射式光学系统的结构（1）;反射式光学系统的结构（2）;反射式卡塞林系统的杂散光路径;在光学系统中，必须要考虑杂散光辐射

光学系统经常受到来自于透镜、反射镜和支撑结构的杂散光影响

挡光、消杂光光阑，涂黑色材料、平滑反射表面可以减少杂光散射

散射源可能在视场内部或外部

散射可能来自于反射、散射、透射或衍射

设计合适的光阑、镀膜等，以降低杂散光;光学系统中杂散光的影响;在可见光范围，用极坐标图表示的来自涂黑表面的相对反射能量分布图;非轴对称光学系统的像差，柱面系统;1;1;在初级像差范围内，这三个关系的具体情况是：

首先每个面产生的像差不受前面面产生的像差的影响，可以采用前面面近轴光线计算的入射值，这样系统中每个面的像差是独立的，由入射值和结构参数可以算出它的像差值，入射值代表这个面与前面面的一种近轴光学关系。

先保证所有面共同产生的用近轴光线计算的系统出射值是相同的，这样每个面产生的像差乘以后面面通过近轴光线计算的放大倍率，就得到每个面对系统像差的贡献量，后面面通过近轴光线计算的放大倍率代表这个面与后面面的一种近轴光学关系，每个面产生的像差贡献量表示的是这个面与其他面的像差关系。

初级像差公式揭示了前两种关系和它们之间的与结构无关的关系（从初级像差公式推导中可以看出，入射值和结构参数可以相互分离），由它可以算出对于一个面的特殊像差要求。具体过程是：首先进行近轴光线的设计，由近轴光线可以得到各个面的像差关系，再进行像差的分配，得到各个面的像差。

但最后是否成功要看能不能由各个面入射出射近轴光线和像差解出其结构参数来，并观察结构参数是不是好。这就要研究入射出射近轴光线和像差与结构参数的关系。通常情况下，一个面很难满足一定的入射出射近轴光线和像差，一个薄透镜组却有可能，这样一来问题就变成如何求薄透镜组的结构参数。薄透镜理论的好处是大大降低了像差分配和近轴光线设计的难度。;球面初级像差系数;1;十六、十七世纪：伽利略、牛顿、惠更斯时代

已经有望远镜、显微镜、目镜等雏形，经验为主。

十九世纪：像差理论、设计方法，衍射成像理论趋于成熟。

Seidel,Abbe,Zeiss工厂，Schott