激光非球麵透鏡光路設計就是根據客戶使用條件,來決定滿足使用要求的各種方案,即光學係統的結構形式、性能參數、外形尺寸等。我們可以為客戶提供獨特的、專業的、批量化定製光學係統設計。
光學設計過程分為四個個階段:外形尺寸計算、初始結構計算、象差校正和平衡以及象質評價。
一、外形尺寸計算
設計擬定出光學係統原理圖,確定基本光學特性,使滿足給定的技術要求,即確定放大倍率或焦距、線視場或角視視場、數值孔徑或相對孔徑、共軛距、後工作距離光闌位置和外形尺寸等。在計算時一定要考慮機械結構和電氣係統,以防止在機構結構上無法實現。每項 性能的確定一定要合理,過高要求會使設計結果複雜造成浪費,過低要求會使設計不符合要求。
二、初始結構的計算和選擇
初始結構的確定常用以下兩種方法:
1.根據初級象差理論求解初始結構
2.從已有的資料中選擇初始結構
這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)實(shi)用(yong)又(you)容(rong)易(yi)獲(huo)得(de)成(cheng)功(gong)的(de)方(fang)法(fa)。但(dan)其(qi)要(yao)求(qiu)設(she)計(ji)者(zhe)對(dui)光(guang)學(xue)理(li)論(lun)有(you)深(shen)刻(ke)了(le)解(jie),並(bing)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)設(she)計(ji)經(jing)驗(yan),隻(zhi)有(you)這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)從(cong)類(lei)型(xing)繁(fan)多(duo)的(de)結(jie)構(gou)中(zhong)挑(tiao)選(xuan)出(chu)簡(jian)單(dan)而(er)又(you)合(he)乎(hu)要(yao)求(qiu)的(de)初(chu)始(shi)結(jie)構(gou)。一(yi)個(ge)不(bu)好(hao)的(de)初(chu)始(shi)結(jie)構(gou),再(zai)好(hao)的(de)自(zi)動(dong)設(she)計(ji)程(cheng)序(xu)和(he)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)設(she)計(ji)者(zhe)也(ye)無(wu)法(fa)使(shi)設(she)計(ji)獲(huo)得(de)成(cheng)功(gong)。
三、象差校正和平衡
初始結構選好後,要在計算機上用ZEMAX、CODEⅤ等deng軟ruan件jian對dui光guang學xue係xi統tong進jin行xing分fen析xi和he光guang路lu追zhui跡ji,算suan出chu全quan部bu象xiang差cha及ji各ge種zhong象xiang差cha曲qu線xian。從cong象xiang差cha數shu據ju分fen析xi就jiu可ke以yi找zhao出chu主zhu要yao是shi哪na些xie象xiang差cha影ying響xiang光guang學xue係xi統tong的de成cheng象xiang質zhi量liang,從cong而er找zhao出chu改gai進jin的de辦ban法fa,開kai始shi進jin行xing象xiang差cha校xiao正zheng。象xiang差cha分fen析xi及ji平ping衡heng是shi一yi個ge反fan複fu進jin行xing的de過guo程cheng,直zhi到dao滿man足zu成cheng象xiang質zhi量liang要yao求qiu為wei止zhi。
四、象質評價
光guang學xue係xi統tong的de成cheng象xiang質zhi量liang與yu象xiang差cha的de大da小xiao有you關guan,光guang學xue設she計ji的de目mu的de就jiu是shi要yao對dui光guang學xue係xi統tong的de象xiang差cha給gei予yu校xiao正zheng。但dan是shi任ren何he光guang學xue係xi統tong都dou不bu可ke能neng也ye沒mei有you必bi要yao把ba所suo有you象xiang差cha都dou校xiao正zheng到dao零ling,必bi然ran有you剩sheng餘yu象xiang差cha的de存cun在zai,剩sheng餘yu象xiang差cha大da小xiao不bu同tong,成cheng象xiang質zhi量liang也ye就jiu不bu同tong。因yin此ci光guang學xue設she計ji者zhe必bi須xu對dui各ge種zhong光guang學xue係xi統tong的de剩sheng餘yu象xiang差cha的de允yun許xu值zhi和he象xiang差cha公gong差cha有you所suo了le解jie,以yi便bian根gen據ju剩sheng餘yu象xiang差cha的de大da小xiao判pan斷duan光guang學xue係xi統tong的de成cheng象xiang質zhi量liang。評ping價jia光guang學xue係xi統tong的de成cheng象xiang質zhi量liang的de方fang法fa很hen多duo,下xia麵mian簡jian單dan介jie紹shao一yi下xia象xiang質zhi評ping價jia的de方fang法fa。
1.瑞利判斷
實際波麵與理想波麵之間的最大波象差不超過1/4 波長。其是一種較為嚴格的象質評價方法,適用於小象差係統如:望遠鏡、顯微物鏡等。
2.光學傳遞函數MTF
此(ci)方(fang)法(fa)是(shi)基(ji)於(yu)把(ba)物(wu)體(ti)看(kan)作(zuo)是(shi)由(you)各(ge)種(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)譜(pu)組(zu)成(cheng)的(de)。把(ba)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)看(kan)作(zuo)是(shi)線(xian)性(xing)不(bu)變(bian)係(xi)統(tong),這(zhe)樣(yang),物(wu)體(ti)經(jing)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)成(cheng)象(xiang),可(ke)視(shi)為(wei)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)正(zheng)弦(xian)分(fen)布(bu)線(xian)性(xing)係(xi)統(tong)的(de)傳(chuan)遞(di)。傳(chuan)遞(di)的(de)特(te)點(dian)是(shi)頻(pin)率(lv)不(bu)變(bian),但(dan)對(dui)比(bi)度(du)下(xia)有(you)所(suo)下(xia)降(jiang)。對(dui)比(bi)度(du)的(de)降(jiang)低(di)和(he)位(wei)相(xiang)的(de)推(tui)移(yi)隨(sui)頻(pin)率(lv)而(er)異(yi),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)函(han)數(shu)關(guan)係(xi)稱(cheng)為(wei)光(guang)學(xue)傳(chuan)遞(di)函(han)數(shu)。由(you)於(yu)光(guang)學(xue)傳(chuan)遞(di)函(han)數(shu)與(yu)象(xiang)差(cha)有(you)關(guan),故(gu)可(ke)用(yong)來(lai)評(ping)價(jia)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)成(cheng)象(xiang)質(zhi)量(liang)。它(ta)具(ju)有(you)客(ke)觀(guan)、可靠的優點,並且便於計算和測量,它不僅能用於光學設計結果的評價,還能控製光學係統設計的過程、鏡頭檢驗、光學總體設計等各方麵。