一,确定设计指标二,光学系统外形尺寸计算,可行性分析,设计指标修正三,光学系统初始结构设计四,像差平衡,必要时修改初始结构五,像质评价与公差分析六,绘制光学系统图,零件图七,完成设计报告光行天下论坛:http://www.opticsky.cn光学系统初始结构设计方法计算法计算结合经验法经验法查资料法(孔径,视场,波长,焦距,整体缩放)光行天下论坛:http://www.opticsky.cn一,结构参数和像差函数各表面曲率半径与面形结构参数各透镜中心厚度与间隔修改之像差发生变化光学材料参数(折射率,阿贝数等)可以认为,各种像差是结构参数的函数,写成f1=f1(x1,x2,,xn)f=f(x,x,,x)2212nfm=fm(x1,x2,,xn)注意其中x1,x2,,xn为结构参数f1,f2,,fm为各种像差1.所谓像差是广义的;2.由于结构参数的变化不全是任意的,各种像差之间存在相关性,应根据需要对像差进行综合平衡.根据什么来平衡?光行天下论坛:http://www.opticsky.cn光行天下论坛:http://www.opticsky.cn二,评价函数――能综合评价像质好坏的函数=(x)要求:越小,像质越好,所以也称为目标函数几何像差波像差+畸变+色差点列图光学传递函数怎样构成能充分综合地反映成像质量计算方便评价函数的形式:(x)=W12(f1f1*)2+W22(f2f2*)2+其中f1,f2,f1*,f2*,W1,W2,2*Wm(fmfm)2fm为各像差函数*fm为各像差目标值,Wm为一组非负值,均为权因子在光学设计中根据不同的情况修改权因子的大小是一项主要的工作.要严格控制的像差W大;控制比较松的像差W小;不控制的像差W=0.光行天下论坛:http://www.opticsky.cn光行天下论坛:http://www.opticsky.cn三,自动设计的算法优化算法中应用最多最成功的――加权阻尼最小二乘法即:使像差函数平方和最小.事实上,像差函数非常复杂,一般根本写不出它的显式.所以这个优化求解过程是对一个非线性方程组的求解,如有阻尼因子的牛顿迭代法.在线性比较好时,阻尼因子变小,使收敛速度快;线性比较差时,阻尼因子变大,使收敛速度慢.四,边界条件第一类:中心厚度,折射率,半径的变化范围――冻结法,严格控制二类边界条件第二类:边缘厚度,后截距,系统总长度――作为像差处理目前光学设计工作的过程1.由使用要求提出对光学系统的合理要求;2.用高斯光学对光学原理图进行分析(物像关系,光束限制,能量,外形尺寸等;3.确定光学系统的初始结构,并求初始解;4.对初始解进行像差校正,得到光学系统结构参数;5.进行光学系统公差设计和分析;6.产生光学系统图和零部件图,并给出像差分析和公差设计等报告.光行天下论坛:http://www.opticsky.cn对材料的要求物镜高精度中精度低精度技术指标目镜2w>502w<50分划板棱镜聚光镜反射镜nD(nFnC)均匀性双折射光吸收系数条纹度气泡度1B2C3C3C3D3D3D3D-1B3231C1C2C3231C1C3C4342C1C3C4331B1B3D4341C1C3D4341C1A3D3341A1C3D5352C1C-32~3---光行天下论坛:http://www.opticsky.cn光学零件表面误差参考数值仪器类型零件性质物镜表面误差N1-3△N0.1-0.5棱镜目镜物镜滤光镜物镜望远系统转换透镜目镜3-52-51-53-53-53-60.5-1.00.1-1.00.1-1.00.5-1.00.5-1.00.5-1.0光学零件精度等级分类零件精度等级123精度性质N高精度中精度一般精度0.1-2.02.0-6.06.0-15.0公差△N0.05-0.50.5-2.02.0-5.0场镜,滤光镜,分划板5-150.5-5.0望远系统仪器类型零件性质反射面折射面屋脊面反射镜表面误差N1-22-40.1-0.40.1-1.0△N0.1-0.50.3-0.50.05-0.10.05-0.2显微镜和精密仪器照相系统投影系统光行天下论坛:http://www.opticsky.cn光学零件外径余量通光口径(mm)到6>6-10>10-18>18-30外径(mm)用滚边固定D+0.6D+0.8D+1.0D+1.5用压圈固定-D+1.0D+1.5D+2.0>30-50>50-80>80-120&g