光学系统设计课件.ppt

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1、练习题1—双胶合望远物镜主要技术参数结构D/f’=1/4.6，D=10mm，f’=46.4mm，2w=11O参数面号r/mmD/mmnDvD0/mm玻璃110234.69310BAK13-14.6211.5360.4610F34-49.711.6236.610.2一、输入光学特性参数----入瞳直径入瞳直径入瞳数值一、输入光学特性参数----视场数据一、输入光学特性参数--波长一、输入光学特性参数—评价函数二、输入面数据三、双胶合透镜输出图--Lay三、双胶合透镜输出图—L3d四、像质评价报告图--Ray四、像质评价报告图--Opd四、像质评价报告图--Mtf四、像质评价报告图--Spt

2、五、优化—参数选择五、优化六、优化后---参数六、优化后像质--Ray六、优化后像质--Opd六、优化后像质--Spt设计3牛顿望远镜(Newtoniantelescope)-----你将学到：使用mirrors，圆锥系数conicconstants，coordinatebreaks，threedimensionallayouts，obscurations。牛顿望远镜是最简单的校正了所有轴上点像差的望远镜。牛顿望远镜使用了一个简单的抛物线反射镜就完美地校正所有级别的球差，因为我们只在光轴上使用，除球差外，只有离轴慧差。假设要设计一个1000mmF/5的望远镜，我们需要一个具有2000mm

3、的曲率半径及200mm的孔阑直径。Wavelength选用0.550，因为反射镜不会产生色差，fieldangel则为0。孔径、单位、视场和波长(Aperture,units,fieldsandwavelengths)如下图设置，单位设为mm。输入透镜数据(LensDataEntry)在surface1即STO上的curvature项中键入-2000mm，负号表示对object而言，其表面为凹面，即表面对发光源而言是内弯的。在厚度thickness项中键入-1000，负路表示光线没有透过mirror而是反射回来，在Glass项中键入MIRROR，最后在System的General项中的a

4、perture中键入200。评价设计结果(EvaluatingtheDesign)现在看看spotdiagram，你会看到一个77.6micronsRMS的spotdiagram，而一个很方便估算像质好坏的方法就是在spotdiagram的顶端上再重叠一个艾里斑衍射环Airydiffractionring。从spotdiagram的menubar选择Setting，在ShowScale上选”AiryDisk”，结果如图3-1所示，你会发现和选”scalebar”的结果是一样的。图中所列的RMSspotsize选”AiryDisk”为77.6microns。定义抛物线(Definingap

5、arabola)透镜没有达到衍射极限Diffractionlimited条件的原因是，我们现在使用的是圆形面。先前我们设定的curvature的值为-2000只是定义一个球面，若要定义一个拋物面镜，则在STO的圆锥系数Conic项中尚需键入-1。抛物反射镜(Parabolicreflector)接下来Updatespotdiagram，你会看到”Airyring”为一个黑圈，而光线则聚集在圈内中心上，RMS值为0。这个定义几何完美成像。衍射受限系统指系统性能只受边缘的衍射影响，而不受几何像差影响。这种系统要用与衍射相关的工具来分析。点扩散函数(PointSpreadFunction)用于

6、分析衍射受限系统像平面的能量传播的一个工具是点扩散函数(pointspreadfunction，PSF)。要查看PSF，在Analysis菜单，选项PSF的也选项FFTPSFCrossSection。我们看到一个点物体成的像不是一个点，而是一个扩展的能量模糊点。遮阑(Obscurations)可惜的是，成像的位置很不好，所谓的不好是它位于在入射光的路径上，若你要看这个像的话，你的观看位置刚好挡住入射光。改善的方法是在反射镜的后面(后面是相对于成像点而言)再放一个foldmirror。这个foldmirror相对于光轴的倾斜角度为45，使像的位置偏离光轴。要想看到入射光束，要在孔径前面设一

7、个1000mm的平面。添加折转反射镜(Addingafoldmirror)要添加折转反射镜，先要找到放置它的地方。这个反射镜要尽小，并且要使像的位置完全不在入射光路上。因为进来的光束为200mm宽，因此成像平面至少在偏离光轴100mm，这样观看像的时候才不会挡住入射光。我们决定让像的位置偏离光轴150mm，因而转向反射镜离先前的反射镜面850mm，因为150+850=1000等于原先在STO上的thickness，即成像”距离”不变