應(yīng)用光學(xué)非球面課件

應(yīng)用光學(xué)_非球面.應(yīng)用光學(xué)_非球面.1旅球面設(shè)計(jì)2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)驗(yàn)與加工旅球面設(shè)計(jì)2繞述x非球面系統(tǒng)的作用●簡(jiǎn)化票結(jié)構(gòu)、縮短筒長(zhǎng)、減小系鏡重量●提高系就成像質(zhì)量●使光學(xué)票統(tǒng)向紅外和紫外波段擴(kuò)晨■透紅外及紫外的材料制造困難、品種少大尺寸透射材料制造更困難且體積大■在極紫外(XUV)波段根本沒(méi)有透射材料,只能用反射非球面系統(tǒng)消像差。隨著非球面加工、檢測(cè)設(shè)備的研制、開(kāi)發(fā)與使用,非球面加工成本不斷降低,應(yīng)用越來(lái)越多,尤其在航天、科技、光盤(pán)讀數(shù)頭、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)相機(jī)等眾多領(lǐng)域2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工繞述3ChaptI旅球面的飄學(xué)模塑與性質(zhì)1軸對(duì)稱非面的數(shù)學(xué)表達(dá)式非球面的兩種表達(dá)形式設(shè)為非球面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸,y表示入射光線在非球面上的入射高度,則其子午曲線的兩種表達(dá)形式1>表達(dá)形式1a1rta2x+agx+a1=2R為頂點(diǎn)曲率半徑x這種形式的特點(diǎn)對(duì)于二次曲面,取前兩項(xiàng)即能?chē)?yán)格表達(dá)曲面形狀對(duì)于相對(duì)孔徑很大的非球面,逼近得很快,高次項(xiàng)很少;缺點(diǎn):當(dāng)含κ以上項(xiàng)時(shí),給定y值求x繁雜,需逐次逼近。2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工ChaptI旅球面的飄學(xué)模塑與性質(zhì)4表達(dá)形式2Ay+By+cyRo這種形式常用在偏離平面很小的校正板的非球面光學(xué)元件這種形式的特點(diǎn):由于總的偏離量一般不大,故逼近很快;實(shí)際需要的項(xiàng)數(shù)和系統(tǒng)的相對(duì)孔徑有關(guān),D∥f′=1:3的施密特校正板,實(shí)際用到y(tǒng)4項(xiàng)即可-這只需要用初級(jí)像差理論求解即能滿足要求:孔徑特別大時(shí),最多用到y(tǒng)6項(xiàng)即可?！菡f(shuō)明:設(shè)計(jì)時(shí),力求做到取最少的項(xiàng)數(shù)滿足要求。因?yàn)榫鶠榈脑黾禹?xiàng)數(shù)有時(shí)會(huì)給加工和檢驗(yàn)帶來(lái)困難,或者做出的實(shí)物與設(shè)計(jì)的曲線不一致。當(dāng)然,如果從設(shè)計(jì)角度必須取多項(xiàng)則一定得考慮檢驗(yàn)與加工方法。2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工表達(dá)形式25二、二次曲面(圓錐曲面)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)在很多情況下用到二次曲面即能滿足要求,且其檢驗(yàn)相對(duì)方便,故從工藝角度考慮,應(yīng)盡量采用之。二次曲線方程有四種表達(dá)形式形式1±,=1(橢圓及雙曲線)y2=2px(拋物線)參數(shù)a、b為橢圓或雙曲線的長(zhǎng)半軸和短半軸,p為拋物線的焦點(diǎn)到的距離,也是拋物線頂點(diǎn)的曲率半徑。歲這種形式方便從數(shù)學(xué)上討論曲線性質(zhì)及一些衍生數(shù)學(xué)關(guān)系求曲線的幾何焦點(diǎn),但從幾何光學(xué)的角度看是不方便的。2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工二、二次曲面(圓錐曲面)6少形式22R0x-(1-e)x>這是討論光學(xué)問(wèn)題常用的、最方便的形式之無(wú)論是哪種二次曲線,其坐標(biāo)原點(diǎn)都在曲線頂點(diǎn)R0是曲線頂點(diǎn)的曲率半徑,偏心率e決定了曲線的形狀包含了扁球面-即繞橢圓的短軸旋轉(zhuǎn)而成的二次曲面-在非球面光學(xué)中經(jīng)常要用到。形狀參數(shù)e與曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系e2<0扁圓△e2=0e2<00<e2<1,橢圓e2=1拋物線△e2>1,雙曲線R相同2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工少形式27形式3a,+.x≯這種形式與形式2是一致的,即a1=2R0有些人喜歡用這種形式。4)形式4例:一個(gè)F3的雙曲面,設(shè)2=5,則當(dāng)y=1時(shí),窮級(jí)數(shù)第三項(xiàng)值為40m,如果這個(gè)面的通光孔徑)+為200mm,即y=-100,則第三項(xiàng)對(duì)x的貢獻(xiàn)為04um,這個(gè)大小是不可忽略的。算x比較方便取多’一取決于所要求的精度、相對(duì)孔徑和面形參數(shù)。2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工形式38、一般形式的非賕面現(xiàn)在國(guó)際上通行的表達(dá)形式是+dytey+1+√1(K+1)k2Rx(1e2)x2)曲線常數(shù)、、…為系數(shù)項(xiàng),則為嚴(yán)格的二次曲線,從形式2甲解出x,得對(duì)分母有理化后用R除分子分母,令c=1R0,K=e2,即得這種形式表示高次非球面對(duì)二次曲面的偏離程度。而1+√1(K+lcyAy2+By4+Cy+…適用于平板型非球面。2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工、一般形式的非賕面9ZEMAX中的偶次非球面表達(dá)式1+√1-(K+1)k式中第1項(xiàng)為一般的二次非球面,第2項(xiàng)為二次拋物面方程第1項(xiàng)的頂點(diǎn)曲率半徑R1=1/,第2項(xiàng)的R2=1/2ax1ZEMAX程序中偶次非球面“曲率半徑”是指R1;如果a1≠0,則實(shí)際曲面頂點(diǎn)曲率半徑R決定于R1和R2,即RRR1+R2如果c和a1異號(hào),數(shù)值上又是R>R2,則R將與R1異號(hào)2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工ZEMAX中的偶次非球面表達(dá)式102二次非球面的重要光學(xué)性質(zhì)與法線有關(guān)的重要性質(zhì)>P(x,y)為曲線上的點(diǎn),PC為P點(diǎn)法線,C為頂點(diǎn)的曲率中光學(xué)上記△R=CC,稱為法線像差。由解析幾何求得△R=e從而:OCx=R0(1-e2)xpp=arctan用補(bǔ)償法檢驗(yàn)非球面時(shí),yRo(I-e)x特別是自準(zhǔn)光路中,需要設(shè)P(,y)計(jì)折射或反射系統(tǒng),往往將非球面法線看作光線,需要先計(jì)算法線與光軸的交點(diǎn)位置及角度。R2018年10月3日星期三11時(shí)45分16秒非球面設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與加工2二次非球面的重要光學(xué)性質(zhì)11應(yīng)用光學(xué)非球面課件12應(yīng)用光學(xué)非球面課件13應(yīng)用光學(xué)非球面課件14應(yīng)用光學(xué)非球面課件15應(yīng)用光學(xué)非球面課件16應(yīng)用光學(xué)非球面課件17應(yīng)用光學(xué)非球面課件18應(yīng)用光學(xué)非球面課件19應(yīng)用光學(xué)非球面課件20應(yīng)用光學(xué)非球面課件21應(yīng)用光學(xué)非球面課件22應(yīng)用光學(xué)非球面課件23應(yīng)用光學(xué)非球面課件24應(yīng)用光學(xué)非球面課件25應(yīng)用光學(xué)非球面課件26應(yīng)用光學(xué)非球面課件27應(yīng)用光學(xué)非球面課件28應(yīng)用光學(xué)非球面課件29應(yīng)用光學(xué)非球面課件30應(yīng)用光學(xué)非球面課件31應(yīng)用光學(xué)非球面課件32應(yīng)用光學(xué)非球面課件33應(yīng)用光學(xué)非球面課件34應(yīng)用光學(xué)非球面課件35應(yīng)用光學(xué)非球面課件36應(yīng)用光學(xué)非球面課件37應(yīng)用光學(xué)非球面課件38END16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌?！A盛頓

17、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息?！_素·貝