應用光學非球面課件

應用光學_非球面.應用光學_非球面.1旅球面設計2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設驗與加工旅球面設計2繞述x非球面系統(tǒng)的作用●簡化票結(jié)構(gòu)、縮短筒長、減小系鏡重量●提高系就成像質(zhì)量●使光學票統(tǒng)向紅外和紫外波段擴晨■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、檢測設備的研制、開發(fā)與使用,非球面加工成本不斷降低,應用越來越多,尤其在航天、科技、光盤讀數(shù)頭、數(shù)碼相機、手機相機等眾多領域2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工繞述3ChaptI旅球面的飄學模塑與性質(zhì)1軸對稱非面的數(shù)學表達式非球面的兩種表達形式設為非球面的旋轉(zhuǎn)對稱軸,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形式1>表達形式1a1rta2x+agx+a1=2R為頂點曲率半徑x這種形式的特點對于二次曲面,取前兩項即能嚴格表達曲面形狀對于相對孔徑很大的非球面,逼近得很快,高次項很少;缺點:當含κ以上項時,給定y值求x繁雜,需逐次逼近。2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工ChaptI旅球面的飄學模塑與性質(zhì)4表達形式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元件這種形式的特點:由于總的偏離量一般不大,故逼近很快;實際需要的項數(shù)和系統(tǒng)的相對孔徑有關(guān),D∥f′=1:3的施密特校正板,實際用到y(tǒng)4項即可-這只需要用初級像差理論求解即能滿足要求:孔徑特別大時,最多用到y(tǒng)6項即可?！菡f明:設計時,力求做到取最少的項數(shù)滿足要求。因為均為的增加項數(shù)有時會給加工和檢驗帶來困難,或者做出的實物與設計的曲線不一致。當然,如果從設計角度必須取多項則一定得考慮檢驗與加工方法。2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工表達形式25二、二次曲面(圓錐曲面)實際光學系統(tǒng)在很多情況下用到二次曲面即能滿足要求,且其檢驗相對方便,故從工藝角度考慮,應盡量采用之。二次曲線方程有四種表達形式形式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半軸和短半軸,p為拋物線的焦點到的距離,也是拋物線頂點的曲率半徑。歲這種形式方便從數(shù)學上討論曲線性質(zhì)及一些衍生數(shù)學關(guān)系求曲線的幾何焦點,但從幾何光學的角度看是不方便的。2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工二、二次曲面(圓錐曲面)6少形式22R0x-(1-e)x>這是討論光學問題常用的、最方便的形式之無論是哪種二次曲線,其坐標原點都在曲線頂點R0是曲線頂點的曲率半徑,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-在非球面光學中經(jīng)常要用到。形狀參數(shù)e與曲線的對應關(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45分16秒非球面設計、檢驗與加工少形式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F3的雙曲面,設2=5,則當y=1時,窮級數(shù)第三項值為40m,如果這個面的通光孔徑)+為200mm,即y=-100,則第三項對x的貢獻為04um,這個大小是不可忽略的。算x比較方便取多’一取決于所要求的精度、相對孔徑和面形參數(shù)。2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工形式38、一般形式的非賕面現(xiàn)在國際上通行的表達形式是+dytey+1+√1(K+1)k2Rx(1e2)x2)曲線常數(shù)、、…為系數(shù)項,則為嚴格的二次曲線,從形式2甲解出x,得對分母有理化后用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45分16秒非球面設計、檢驗與加工、一般形式的非賕面9ZEMAX中的偶次非球面表達式1+√1-(K+1)k式中第1項為一般的二次非球面,第2項為二次拋物面方程第1項的頂點曲率半徑R1=1/,第2項的R2=1/2ax1ZEMAX程序中偶次非球面“曲率半徑”是指R1;如果a1≠0,則實際曲面頂點曲率半徑R決定于R1和R2,即RRR1+R2如果c和a1異號,數(shù)值上又是R>R2,則R將與R1異號2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工ZEMAX中的偶次非球面表達式102二次非球面的重要光學性質(zhì)與法線有關(guān)的重要性質(zhì)>P(x,y)為曲線上的點,PC為P點法線,C為頂點的曲率中光學上記△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用補償法檢驗非球面時,yRo(I-e)x特別是自準光路中,需要設P(,y)計折射或反射系統(tǒng),往往將非球面法線看作光線,需要先計算法線與光軸的交點位置及角度。R2018年10月3日星期三11時45分16秒非球面設計、檢驗與加工2二次非球面的重要光學性質(zhì)11應用光學非球面課件12應用光學非球面課件13應用光學非球面課件14應用光學非球面課件15應用光學非球面課件16應用光學非球面課件17應用光學非球面課件18應用光學非球面課件19應用光學非球面課件20應用光學非球面課件21應用光學非球面課件22應用光學非球面課件23應用光學非球面課件24應用光學非球面課件25應用光學非球面課件26應用光學非球面課件27應用光學非球面課件28應用光學非球面課件29應用光學非球面課件30應用光學非球面課件31應用光學非球面課件32應用光學非球面課件33應用光學非球面課件34應用光學非球面課件35應用光學非球面課件36應用光學非球面課件37應用光學非球面課件38END16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌?！A盛頓

17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。——羅素·貝