现代光学设计

《现代光学设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、现代光学设计　　课程代号D—44　　进修考核大纲　　李林编　　兵器工程师进修大学　　20XX年8月　　进修考核大纲　　一、课程的性质与基本要求　　本课程是从事光电技术与仪器、光学系统设计、光学检测等相关学科的专业学生和技术人员快速全面了解典型光学系统设计的专业课程。该课程可以培养学生在认识和理解各种光学系统工作原理的基础上，建立对系统像差及光学系统设计的认识，了解在相关领域中的发展趋势。　　本课程首先介绍光学设计的基础知识和像差理论，然后以国外先进的光学设计软件ZEMAX作为基础，详细介绍采用ZEMAX设计新

2、型光学系统的方法。本课程的特点是紧密结合当前各应用领域的最新的一些光学系统，内容基本上可以分为7个部分。第1部分是光学系统的像质评价，这是设计一个光学系统所必备的基础知识。在这部分里，首先详细地介绍了最常用的几何像差及相应的计算程序；然后，介绍了另一个重要的像质评价指标──光学传递函数，讨论了两种光学传递函数程序的特点与使用方法。第2部分是光学自动设计的原理与程序，介绍了适应法和阻尼最小二乘法这两种常用的光学自动设计程序的特点和使用方法。第3部分是变焦距光学系统的原理与程序，讨论了变焦距光学系统的像差计算与自

3、动设计问题。第4部分是光学系统的公差分析与计算，介绍了公差分析计算软件的原理与编程特点。第5部分是光学系统的环境温度分析与无热设计，讨论了环境温度对光学系统的影响及利用衍射光学元件进行无热设计的原理与方法。第6部分是典型光学系统设计，应用所介绍的光学设计程序对望远系统、显微镜物镜和照相物镜等进行了实际设计，并对所设计的例子进行了像质评价。第7部分是对偏振像差、非球面应用、计算机辅助光学装调、衍射光学元件、非成像光学系统、空间光学系统、红外光学系统以及其它一些光电系统进行了介绍。　　本课程主要是要让学生学会掌握

4、光电仪器设计的理论和实际知识，学习光学设计的像差理论和像差校正方法，掌握国际上流行的光学设计软件的基本使用方法。　　二、课程的特点与自学方法　　于本课程属于继续工程教育教学环节中的自学函授课程，建议学生在各章思考题的引　　1　　导下，结合课本学习相关知识。于本课程涉及到的专业基础面很宽，技术领域跨度大，学习中应提纲携领，抓住重点。　　于本书所涉及到光学系统的设计，因此首先必须讨论光学系统像质评价的方法。在第1章中，先介绍了一个光学系统表示方法，给出了光学系统的坐标系统、结构参数和特性参数。然后给出了在检测阶段

5、的像质评价指标：星点检验和分辨率测量，接着重点介绍了几何像差的定义及其计算、垂轴像差的概念及其计算，同时利用程序介绍了几何像差计算程序ABR的输入数据与输出结果，以及几何像差及垂轴像差的图形输出。同时，还介绍了其他的像质评价指标：波像差、光学传递函数、点列图和包围圆能量。　　第2章介绍了光学自动设计的原理和方法，首先介绍了阻尼最小二乘法光学自动设计的原理、程序以及光学自动设计的全局优化问题，然后介绍了适应法光学自动设计原理和程序，最后对国内外的典型光学设计软件进行了介绍。　　第3章主要介绍了公差分析原理与计算

6、方法，给出了公差设计中的常用的评价函数，介绍了光学公差的概率关系和公差设计中的随机模拟检验方法，最后给出了公差设计中的偏心光路追迹公式。　　第4章讨论了目视光学系统的设计，首先介绍了薄透镜系统的初级像差理论，然后介绍了望远物镜设计、显微镜物镜设计和目镜设计。这些内容都是目前国内光电仪器设计中应用很广泛的知识。　　第5章主要介绍了照相物镜及成像光学系统的设计问题。对照相物镜的光学特性、照相物镜的基本类型、基本类型照相物镜的演变型式进行了详细的分析。然后介绍了照相物镜设计的特点，同时还对数码相机的设计特点进行了讨

7、论，最后给出了照相物镜像差的公差。这一章的内容对于军用光学系统、空间光学系统具有重要的意义。　　第6章介绍了变焦距光学系统的原理和设计方法。首先介绍了变焦距系统分类与特点和变焦距物镜的高斯光学，然后给出了变焦距物镜高斯光学的设计实例，同时还对体视变倍显微镜的特点和设计进行了讨论。　　第7、8章介绍了液晶投影仪、背投电视镜头、和其他一些光学系统的设计。分析了投影显示类型和液晶投影仪的工作原理，介绍了液晶投影仪照明系统的设计和液晶投影仪投影　　2　　物镜的设计，并简要分析了背投电视镜头设计特点。对于其他光学系统设

8、计，分别介绍了激光扫描系统和fθ镜头、光学信息处理系统和傅里叶变换镜头、红外光学系统、空间光学系统、共形光学、计算机直接制版镜头和投影仪扩展广角镜头的设计问题。学生可以根据情况进行选择性的学习。　　第9章介绍了非球面的设计方法。分析了非球面的表示方法和非球面的特性，重点介绍了反射式二次非球面的设计和应用，并给出了相应的非球面设计实例。随着非球面的广泛应用，这一章对于现代的光学系统设计是非常重要的