光学设计教程课后答案.doc

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1、1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角ω（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径结构参数：每个曲面的面行参数（r，K，a4，a6，a8，a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向1.3轴上像点有哪几种几何像差？轴向色差和球差1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。子午场曲、子午慧差、轴外子午球差1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适

2、用单色像点的成像。点列图：对于实际的光学系统，由于存在像差，一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后，其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统2.1叙述光学自动设计的数学模型。把函数表示成自变量的幂级数，根据需要和可能，选到一定的幂次，然后通过实验或数值计算的方法，求出若干抽样点的函数值，列出足够数量的方程式，求解出幂级数的系数，这样，函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程，给出一个原始系统，线性近似，逐次渐进。2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点，它们之间有什么区别？适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关，可以控

3、制单个独立的几何像差，对设计者要求较高，需要掌握像差理论阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关，像差线性方程组就无法求解，校正就要中断。3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象，光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下

4、，非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析，计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。（1）建立光学系统模型：系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入（2）像质评价（3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化（4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析3.3Zemax软件采用了什么优化算法？构造评价函数：最小二乘法、正交下降法（非序列光学系统）4.1什么

5、叫做第一辅助光线？什么叫做第二辅助光线？第一辅助光线：由轴上物点A发出，经过孔径边缘的光线AQ第二辅助光线：由视场边缘的轴外点B发出经过孔径光阑中心O的光线BP4.2薄透镜组有哪些像差特性？一个薄透镜组只能校正两种出击单色像差。光瞳位置对像差影响：球差与光瞳位置无关；慧差、像散与光瞳位置有关；光瞳与薄透镜组重合时，像散为一个与透镜组结构无关的常数，此时畸变等于零；薄透镜组的Petzval场曲近似为一与结构无关的常量。4.3单透镜的像差特性参数与结构参数有什么关系?与玻璃的折射率n，单透镜的形状Q有关。不能消色差4.4如何进行双胶合透镜组结构参数的求解？4.5举例说明满足光学系统消

6、除场曲条件（Petzval）的几种结构形式。正、负光焦度远离的薄透镜系统和弯月形厚透镜5.1望远物镜有什么光学特性和像差特性？相对孔径不大，视场较小。轴向边缘球差，轴向色差和边缘孔径的正弦差不用校正到零而是等于指定值。6.1显微物镜有什么光学特性和像差特性？焦距短，视场小。相对孔径大。球差、轴向色差、正弦差，以及孔径高级像差。6.2显微物镜有哪些主要类型？各有什么特点？消色差物镜：只校正轴上点的球差和轴向色差、正弦差，不校正二级光谱色差。复消色差物镜：要求校正二级光谱色差。平像场物镜：要求校正场曲、像散、垂轴色差等各种轴外像差。平面场复消色差物镜：和平像场物镜相似，还要校正二级光

7、谱色差。7.1目镜设计有什么特点？焦距短、相对孔径比较小、视场角大、入瞳和出瞳远离透镜组目镜的结构一般比较复杂；像差校正以轴外像差为主；场曲一般不进行校正；最重要的是校正像散、垂轴色差；在目镜和物镜尽可能独立校正像差的前提下，进一步考虑它们之间的像差补偿关系；采用F光和C光消色差，对D光或e光校正单色像差；按反向光路进行设计。7.2目镜有哪些常用形式？它们有什么像差特点？简单目镜；冉斯登目镜（无法校正垂轴色差）和惠更斯目镜（场曲大，不能安装分划镜）凯涅尔目镜；可安装分划镜，能消除