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光学系统设计有哪些具体要求?
发布时间:
2022-03-22 13:23
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任何光学仪器的使用和使用条件必然会对其光学系统提出一定的条件,因此,在进行光学系统设计之前,我们须了解对光学系统的要求。这些要求概括为以下几个方面。

1、光学系统的基本特性:线视场或视场角;数值孔径或相对孔径;系统的放大率或焦距。此外,还有一些与这些基本特征相关的特征参数,如后工作距离、瞳孔的大小和位置、共轭距离等。
2、系统的总体尺寸:系统的总体尺寸,即系统的横向和纵向尺寸。当设计具有多个灯组的复杂光学系统时,算出总体尺寸和灯组之间的光瞳连接是非常重要的。
3、成像质量:成像质量的要求与光学系统的使用有关,不同的光学系统根据其用途可以提出不同的成像质量幺求。对于望远系统和普通显微镜,只要求视场具有良好的成像质量;对于摄影物镜,要求整个视场具有良好的成像质量。
4、仪器的使用条件:当使用光学系统时,我们须考虑技术和物理实现的可能性。比如生物显微镜的放大倍数满足500 NA-1000 NA的条件,望远镜的视觉放大倍数就须同时考虑望远系统的分辨率和眼睛的分辨率。
光学系统设计流程:所谓光学系统设计,就是根据使用条件,确定满足使用幺求的各种数据,即确定光学系统的外形尺寸、性能参数和各光学组的结构。因此,我们可以将光学系统设计过程分为四个阶段:总体尺寸运算、初始结构运算、校正与平衡、像质评价。
1、光学系统设计的外形尺寸运算:此阶段要光学系统设计原理图,确定基本光学特性,以满足给定的技术要求,即确定线性视场或角视场、放大率或焦距、数值孔径或相对孔径、后工作距离、共轭距离、光阑位置和外形尺寸等。因此,这个阶段通常被称为总体尺寸运算。一般根据理想光学系统的理论和运算公式算出外形尺寸。
2、光学系统设计的初始结构的运算与选择:根据初级像理论求解初始结构。这种求解初始结构的方法是利用初级像理论,根据外部尺寸运算出的基本特性,求解出满足成像质量要求的初始结构。
3、光学系统设计的像差校正与平衡:初始结构选定后,要在运算机上用光学计算程序运算光路,计算出所曲线。从数据分析中,可以发现哪些主要影响光学系统的成像质量,从而找出改进方法,开始校正。像差分析和平衡是一个迭代过程,直到满足成像质量要求。
光学系统设计
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