工程光学教学课件光学设计.pptx

光学设计
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目录
光学设计软件简介
光学系统的基本参数描述
单透镜参数的Zemax设置
Zemax中的像质评价功能
Zemax优化与操作数
Zemax设计举例
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软件简介
国内
SOD88
北理工研制的,适用于共轴光学系统,系统中的面型可以是球面,也可以是非球面,系统可以是折、反或折反射系统.
GOLD(原名GOSA)
北理工研制的复杂光学系统分析优化大型软件包,可对各种非对称、非常规复杂光学系统进行像质分析和结构优化,其适用范围基本上囊括了目前国内外用于光学系统(特别是成像系统)设计制造的各种技术。
CIOES
长春光机所研制的,特点是密切结合光学系统设计实践,包括光学系统初始结构的设定、像差分析、自动设计、像质评价、加工公差的估算、样板的匹配等。它通过图形显示、菜单技术、人-机对话等方式把光学设计各阶段联系起来。
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国外著名软件
Zemax
CODE-V
美国Optical Research Associates(ORA)公司研制的具有的大型光学工程软件,功能非常强大,是目前世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件,价格相当昂贵。
提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外,软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。
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优越性突出表现在:可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心或倾斜的元件;各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型;梯度折射率材料和阵列透镜等等。程序的非顺序面光线追迹功能可以方便的处理屋脊棱镜、角反射镜、导光管、光纤、谐振腔等具有特殊光路的元件;而其多重结构的概念则包括了常规变焦镜头,带有可换元件、可逆元件的系统,扫描系统和多个物像共轭的系统。
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OSLO
Optics Software for Layout and Optimization的缩写,是美国Lambda Research公司推出的一套标准建构系统及最佳化的光学软件,主要用于照相机、通讯系统、军事/空间应用、科学仪器中的光学系统设计,特别当需要确定光学系统中光学元件的最佳大小和外形时,该软件能够体现出强大的优势。
LightTools
美国ORA公司开发而成的光学系统建模软件,是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系,用现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束镜、衍射元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。该软件首次把光学和机械元件集合在统一的体系下处理,并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能,为用户提供了一个“所见即所得”的设计工具。适用于系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节。
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ASAP
Advanced System Analysis Program,即高级系统分析程序。ASAP是由美国Breault anization. Inc (BRO)公司开发的高级光学系统分析模拟软件,在照明系统、汽车车灯光学系统、生物光学系统、相干光学系统、屏幕展示系统、光学成像系统、光导管系统及医学仪器设计等诸多领域都得到了行业的认可和信赖。ASAP软件可以利用蒙地卡罗光线追迹的技术做光-机结构间的仿真,它可以不必假设系统之对称性,做单轴、全域、三维坐标的模拟。当光束穿越整个光学系统,光束可以自动分裂为反射、折射、衍射、偏振光及散射的分量,当这束光穿越整个系统,光束可以包含物体任意的次序,独立的根据物理可实施之路径前进.
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Zemax简介
美国 Radiant Zemax公司所发展出的光学设计软件,目前是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件.
三个不同版本:
Zemax-SE (Standard Edition)——标准版
Zemax-XE (Extended Edition)——扩展版
Zemax-EE (Engineering Edition)——工程版或专业版
不同的版本针对不同用户的要求分别制定.
其中,Zemax-EE版本包含了Zemax-SE版本的所有特性,能够兼容Zemax-SE的文件.
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Zemax-EE两种模式
序列(Sequential)
非序列(Non-sequential)
面(Surface)
物体(Object)
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序列(Sequential)光线追迹主要用于传统的成像系统设计,如照相系统、