光电系统设计理论基础.ppt

现代光电系统设计;介绍;教学目的与要求;参考文献;主要内容;第一章 绪论;一、现代光学和光学仪器的发展;现代光学仪器与工程;从机理分：光传感、光通讯、光学信息处理 从用途分： 民用、军用—光学计量与测量仪器 工业用—光刻设备、过程与质量检测仪器 医用—激光与光谱分析仪器 军用—大型光学、光电经纬仪 民用与信息领域—DVD、HMD、Projector Scanner、相机、数码相机、摄像机……;大型光学工程;光学仪器与工程的现状与发展;发展到常规光学的极限，需要新技术、新手段 光学人才的短缺 美国在大型、高精度领域领先 德国在中型高精度领域领先 日本在中小型、中精度领域领先 中国处于中等水平但发展很快;二、研究内容和方法;光学仪器的质量指标 功能指标 可靠性指标 工艺学指标 人机学指标 美学指标 标准化（归一化）指标 经济性指标 专利权指标 光仪总???设计是分解上述指标、同时侧重结构设计，而仪器光学主要研究上述指标中所涉及的光学问题并解决它们。 ;光学仪器设计;性能评价一般方法;三、几个示例;方案2：棱镜式;性能评价、比较 作用距离 成像质量 人眼接收到的像方MTF MTF眼=MTF物?MTF光? MTF屏 =0.6 ? 0.063 ? 0.7=0.02 MTF眼有效 ? 0.026 结论：应选择方案2;四、光度量制与光度学基本公式; ;辐射度量和光度量;光度学基础及其基本公式; 人眼视见函数 视觉敏感波段—可见光（400~760nm） 为了表示人眼对不同波长辐射敏感差别，定义函数V(?)，称为视见函数（光谱光视效率）。 V(555)=1 V(600)=0.631 V(500)=0.323 ;光出射度和光照度;? 第二章 拉氏不变量;?????;u--孔径角，y--物高（u、y为近轴量）;得到使近轴点成像理想的正弦条件： 将近轴条件推广到整个空间，就得到理想光学系统的物像空间不变式： ;二、几何光学基本定律 ;31;费马原理（Fermat）（极值原理） ;马吕斯定律（Malus）（等光程定律）;;三、像差理论;子午面和弧矢面的定义;1、球差;球差校正曲线图;2、彗差;3、场曲;4、像散;5、畸变; A)理想 B) 正畸变 C)负畸变;6、轴向色差;;7、垂轴色差;47;像差公式;四、拉氏不变量与光学信息量 ;第三章、光学传递函数 ;;?20世纪40年代，把傅立叶分析方法应用于到光学中，并使用了电子计算机。1961年，国际光学会议统一称为光学传递函数（optcal transfer function）?? 1939年，--检验照相物镜发现“伪超分辨率”现象。? ? 1946年，P.M.Duffieux 已将Fourier变换用于光学。认为“非相干光学系统可看作一个低通线性滤波器”。?? ;1948年，C.E.Shamnon 建立信息量量度概念和方法。 1953年，O.H.Schade 研究电视过程的成像。 ;54; 其它评价要求;二、典型成像系统的特征频率法 ;;2、电视摄像物镜 ;M电--包括从摄像管（CCD）到荧光屏显示的全过程，一般取0.6左右。 M物--要求分辨物体亮度差20%，即 ;3、电影摄影物镜 ;电影胶片的截止频率一般为：70～100 lp/mm； 一般取特征频率N0= 50 lp/mm下，MTF0 ≥0.5。 ;4、望远系统 ;5、照相物镜MTF指标 ;;;? ;第四章 光学系统外形尺寸  和参数计算;一、 光学系统的分类;;3 变焦距光学系统 ;;光学补偿;;;机械补偿;所以当物象变换(m,1/m)共轭不变--同光学补偿法。 若连续变倍，则必须加补偿组，一般再加后固定组 ;;二、 设计实例;桶长主要由f’物决定;;1) 选简单型，即为开普勒式 ;?? 分析问题所在，对目视系统 眼应放在出瞳附近。X’(P‘)--眼点距 ;2、 将物镜复杂化: 选可能实现要求的远摄型物镜 ;取? ;前组像差难校正,摄远物镜也无法满足要求。 解决的途径在于；折反射系统 ;第五章、典型光学系统;一、望远系统;二、显微系统;三、照相系统;四、变焦距系统;