光学设计--徐文东.ppt

光学设计上海光学精密机械研究所 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, Lens design fundamentals, 1978, Academic Press. R. Kinslake, Optical system design, 1983, Academic Press. M. Laikin, Lens design, 1991, Marchl Dekker. R. E. Fischer, Optical system design, 2000, McGraw Hill. 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。 参考书目 R.Kinslake, Lens design Fundamental, 1978. R.Kinslake, optical system design,1983, Academic Press. 这位百岁老人去年刚去世，他是A.E.Conrady的学生，从上世纪三十年代被请到美国，美国的光学工业大致是他的学生们发展起来的。 M.LaiKin , Lens design, 1991,Marchl Dekker. 非常实用的各种光学系统设计，有新版。 R.E. Fischer, Optical system design, 2000,McGraw Hill. 此人从上世纪八十年代一直到现在，都在SPIE Photonics West 之类的会上讲Short Courses——”光学设计”，本书属于这种教材。 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。 本书可启发人们去认真思考问题。 张以谟，应用光学，机械工业出版社，中国高校教科书 王之江，光学设计理论基础，1985，科学出版社。本教材的公式取自此书。 要考虑的主题 光学系统技术要求 光学系统技术要求(续) 典型规格 焦距， F#相对孔径： 通光孔径 全视场 光谱范围和相对波长权重 封装要求 长度、直径、后焦距 环境参数 温度变化 梯度（径向、轴向） 透过率和相对照度（有渐晕） 畸变 性能 MTF RMS波前 Encircled energy 其他 手段 折射 反射 衍射 其它方法 混合使用 折射与表面形状和材料有关。 表面基本上分为球面和非球面，非球面通常也是轴对称的。球面工艺成熟，用得最多，所以是本讲义的重点。非球面有较强的矫正像差的能力，会使系统得以简化，材料变少，体积变小，重量变轻。随着非球面工艺的日益成熟，相信会有更多的非球面系统出现，但非球面制作毕竟成本高，非球面大多只出现在系统的一个关键面上，并且尽量采用两次非球面（相对容易检验），或球面度低（非球面偏离球面的程度）的非球面（研磨量少，相对容易加工）。 非球面的使用 折射材料，在可见光波段，常用普通光学玻璃（种类最多）和塑料，其他波段要用到特殊光学玻璃、晶体或多晶（陶瓷）。先介绍普通光学玻璃。玻璃研发过程复杂，不大可能为用户特殊生产，因此种类型号非常有限（当然好用的材料更不多），但大体均匀覆盖了折射率和色散一定范围，基本满足设计需求。国家玻璃标准是玻璃生产和应用的依据，但常年的实践之后，尤其是环保的要求，国家标准规定的玻璃厂商可能不提供，国家标准没有的产品厂商却有可能提供，所以