1、1 OCAD计算机辅助光学设计 主讲 谢洪波 2 光学设计一般过程 七个步骤 Step1 根据仪器总体性能设计要求 确定光学系统的基本参数 第九讲像质评价 孔径 视场 波长 像面大小or焦距 成像质量要求 体积价格要求 3 Step2 求解或查找初始结构 第九讲像质评价 PW法求解查找相关技术手册或专利文献 经验非常重要 光学设计一般过程 七个步骤 4 Step3 缩放焦距 更换玻璃 第九讲像质评价 光学设计一般过程 七个步骤 5 Step4 像差校正自动 手工 第九讲像质评价 修改面形参数或复杂化改变透镜厚度及透镜间隔更换透镜材料 以像差理论为指导 适当的人工参与可以扩大解空间 并加速求解过
2、程 光学设计一般过程 七个步骤 6 Step5 像质评价 第九讲像质评价 基于几何光学的方法基于衍射理论的方法综合评价方法 不满足要求需返回校正 光学设计一般过程 七个步骤 7 Step6 分配公差 第九讲像质评价 计算 分配 制定镜头诸元件 组件的加工公差和装配公差 光学设计一般过程 七个步骤 8 Step7 输出图纸 第九讲像质评价 光学系统图光学组件图光学零件图 规范标注相应的技术参数 光学设计一般过程 七个步骤 9 LensEvaluation 两个阶段 1 计算评价设计阶段2 试验评价样品测试 第九讲像质评价 10 LensEvaluation 方法分类 1 基于衍射理论的方法适合于
3、小像差系统2 基于几何光学的方法光路追迹计算3 综合评价的方法光学传递函数 第九讲像质评价 11 一 瑞利判断 实际波面和参考球面波之间的最大波像差不超过 4时 此波面可看作是无缺陷的 第九讲像质评价 12 一 瑞利判断 第九讲像质评价 13 14 15 二 中心点亮度 光学系统存在像差时 其成像衍射斑的中心亮度 和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S D 0 8 第九讲像质评价 16 二 中心点亮度 第九讲像质评价 任一像点的整体能量分布情况 包容圆 17 三 分辨率 两个等亮度点间的距离 艾里斑半径 第九讲像质评价 18 三 分辨率 第九讲像质评价 ISO12233鉴别率板 19 三 分辨率
4、 第九讲像质评价 色彩测试标板ColorChecker 20 四 点列图 由一物点发出的许多条光线 经光学系统成像后 与像面的交点不再集中于一点 而是形成一个分布在一定范围内的弥散图形 称之为点列图 利用点的密集程度来衡量成像质量 第九讲像质评价 21 22 23 四 点列图 第九讲像质评价 24 25 五 光学传递函数 把物体看作是发光点的集合 能量集中程度把物体看作是由各种频率的谱组成 对比度的降低和相位推移 第九讲像质评价 26 五 光学传递函数 第九讲像质评价 27 五 光学传递函数 第九讲像质评价 28 五 光学传递函数 第九讲像质评价 29 五 光学传递函数 第九讲像质评价 30
5、五 光学传递函数 第九讲像质评价 31 五 光学传递函数 第九讲像质评价 32 六 光程差曲线 第九讲像质评价 不同波长 不同视场 不同孔径的光线到达高斯像面时 与近轴理想光线的光程差 左边为子午面情况 右边为弧矢面情况 33 七 光线差曲线 第九讲像质评价 不同波长 不同视场 不同孔径的光线到达高斯像面时 偏离高斯像点的距离 左边为子午面情况 右边为弧矢面情况 34 八 点扩散函数 第九讲像质评价 一个理想的几何物点 经过光学系统后 其像点的能量展开情况 35 36 九 线扩散函数 第九讲像质评价 指子午面或弧矢面内的几何线 经过光学系统后 其能量展开情况 37 十 其它需要评价的成像情况 第九讲像质评价 材料特性 加工误差 安装误差 光谱透过率分析整体能量透过率分析材质影响分析环境影响分析鬼像分析公差分析Tolerancing 38 十 其它需要评价的成像情况 第九讲像质评价 公差分析Tolerancing 80 probabilityofAchieving 0 88MTFforField1 or 80 ofbuiltsystemswillhaveabout0 88MTForbetteratField1 39 40 41 42 43 44 45
