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光学系统设计有哪些要求
发布时间:
2022-01-25 15:12
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光学系统设计的用途和使用条件必然对其光学系统提出一定的要求,那么,下面一起了解下光学系统设计有哪些要求吧!

一、光学系统设计的基本特性
光学系统设计基本特性是数值孔径或相对数值孔径; 线视野或视野角; 系统的放大率或焦距。 另外,还有与这些基本特性相关的特性参数,如瞳孔的大小和位置、后方工作距离、共轭距离等。
二、光学系统设计外形尺寸
光学系统设计的外形尺寸,也就是系统的横向尺寸和纵向尺寸。在设计多光组复杂光学系统时,外形尺寸的计算和各组之间的光瞳联系很重要。
三、图像质量
图像质量要求与光学系统的用途有关。望远系统和一般显微镜只要求视野有良好的图像质量,不同的光学系统根据其用途可以提出不同的图像质量要求。而摄影物镜要求整个视野有良好的成像质量。
四、仪器使用条件`
向光学系统提出使用要求时,为了满足生物显微镜放大率为500na1000na的条件,要考虑可以从技术上、物理上实现的可能性。望远镜的视觉放大率要同时考虑望远系统的极限分辨率和眼睛的极限分辨率。
光学系统设计流程
光学系统设计是指根据使用条件, 因此,光学设计过程可以分为外形尺寸计算、初始结构计算、像差校正与平衡、以及图像质量评价4个阶段,决定满足使用要求的各种数据,决定光学系统的性能参数、外形尺寸、各光学组的结构等。
一、外形尺寸计算
在这个阶段,设计制作光学系统的原理图,并决定基本的光学特性。因此,这个阶段经常被称为外形尺寸计算。一般根据理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸的计算。以满足给定的技术要求,例如倍率和焦距、线视野和视场角、数值孔径和相对孔N1N直径、共轭距离、后工作距离光圈位置和外形尺寸等,过高的要求会使设计结果变得复杂浪费,过低的要求设计不符合要求,计算时要考虑机械结构和电气系统,防止机构结构上无法实现。各项性能决策要合理,所以这一步要慎重行事。
二、初始结构的计算与选择、初始结构的确定常用以下两种方法:
1、基于一阶像差理论求解初始结构
这种初始结构求解方法是根据外形尺寸计算得到的基本特性,用一阶像差理论求解满足图像质量要求的初始结构。
2、从现有资料中选择初始结构是一种比较实用、容易成功的方法。因此被很多光学设计者广泛采用。但是,初始结构的选择是镜片设计的基础,选型是否合适关系到今后的设计是否成功。糟糕的初始结构,要求设计者对光学理论有深刻的理解和丰富的设计经验,这样才能从各种各样的结构中选择简单且符合要求的初始结构。再好的自动设计程序和有经验的设计者也无法使设计成功。
三、像差校正和平衡
选择初始结构后,在计算机上用光学计算程序进行光路计算,计算所有像差和各种像差曲线。根据像差数据的分析,主要可以找出什么样的像差影响光学系统的成像质量,从而找出改进的措施,开始像差修正。像差分析和平衡是重复进行直到满足图像质量要求的过程。
以上介绍的就是光学系统设计有哪些要求,如需了解更多,可随时联系我们!
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