一文了解光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟：

1. 確定設(shè)計(jì)指標(biāo)

2. 光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸計(jì)算，可行性分析，設(shè)計(jì)指標(biāo)修正

3. 光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4. 像差平衡，必要時(shí)修改初始結(jié)構(gòu)

5. 像質(zhì)評(píng)價(jià)與公差分析

6. 繪制光學(xué)系統(tǒng)圖、零件圖

7. 完成設(shè)計(jì)報(bào)告

光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

? 計(jì)算法

? 計(jì)算結(jié)合經(jīng)驗(yàn)法

? 經(jīng)驗(yàn)法

? 查資料法 (孔徑、視場(chǎng)、波長(zhǎng)、焦距，整體縮放 )

光學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)概述

一、結(jié)構(gòu)參數(shù)和像差函數(shù)

二、評(píng)價(jià)函數(shù)——能綜合評(píng)價(jià)像質(zhì)好壞的函數(shù)

三、自動(dòng)設(shè)計(jì)的算法

優(yōu)化算法中應(yīng)用最多最成功的——加權(quán)阻尼最小二乘法

即：使像差函數(shù)平方和最小。

事實(shí)上，像差函數(shù)非常復(fù)雜，一般根本寫不出它的顯式。所以這個(gè)優(yōu)化求解過程是對(duì)一個(gè)非線性方程組的求解，如有阻尼因子的牛頓迭代法。在線性比較好時(shí)，阻尼因子變小，使收斂速度快；線性比較差時(shí)，阻尼因子變大，使收斂速度慢。

四、邊界條件

二類邊界條件

第一類：中心厚度，折射率，半徑的變化范圍——凍結(jié)法，嚴(yán)格控制

第二類：邊緣厚度，后截距，系統(tǒng)總長(zhǎng)度——作為像差處理

目前光學(xué)設(shè)計(jì)工作的過程

1. 由使用要求提出對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的合理要求；

2. 用高斯光學(xué)對(duì)光學(xué)原理圖進(jìn)行分析（物像關(guān)系、光束限制、能量、外形尺寸等；

3. 確定光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)，并求初始解；

4. 對(duì)初始解進(jìn)行像差校正，得到光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)；

5. 進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)公差設(shè)計(jì)和分析；

6. 產(chǎn)生光學(xué)系統(tǒng)圖和零部件圖，并給出像差分析和公差設(shè)計(jì)等報(bào)告。

源自于：光行天下

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