光学设计与光学工艺课件

1、光学设计和光学技术，光学设计过程中需要注意的问题，1，PPT学习交流，片计程仪，2，PPT学习交流，系统整体的组装和检查，光学设计，光学零配件加工，机械零件加工，光学机械设定，光学零配件检查，机械零件检查，光学系统实现过程，3，PPT学习交流光学设计的宗旨: 满足，制造容易，节约成本，1，引用，4，PPT学习交流，目标特性(可见光， 观察红外)和应用领域(激光)，观察范围，影像学的要求(点扩散函数传递函数透过波面极限分辨率)，能量，视野，探针，口径，光谱范围，焦距长度成像质量要求大设计难度要求小检测器能量响应要求适当，视野口径焦距长度成像要求透镜设计，光学系统设计， 光学系统设计、光学设计程序

2、、客户需求、5、PPT学习交流、光学系统设计、光学系统设计、客户需求、5、PPT学习交流、设计程序、影像质量评估、像差校正和平衡、数字大板块匹配、公差分析、初始结构计算和选择、设计图、1、2、3、4、5、6、2、光学设计程序、6、PPT学习通信、2、光学设计程序、7、PPT学习通信、不良初始结构、 更好的自动设计程序和有经验的设计者也不能成功设计1、初始结构的计算和选择、基于初始像差理论求出初始结构、从现有资料中选择初始结构、2、光学设计过程、8、PPT学习交流、2、像差校正和平衡、光学计算计程仪进行光路计算， 重复像差的分析、校正和平衡，直到满足成像质量的要求，所述像差的分析、校正和平衡通过

3、找到影响光学系统的成像质量的主要像差的改善方法来进行像差校正。 光学设计过程:9，PPT学习交流，3，影像质量评价，光学设计者得知各光学系统像差的容许值和像差公差，必须根据像差的大小判断光学系统的成像质量。 二、光学设计过程、1.0、PPT学习交流，适用于小像差系统，如望远物镜、微物镜等。 实际波面与理想波面之间的最大波面像差在1/4波长以下，为了做评估象差系统，容易客观、可靠、计算和测量，不仅能控制光学设计结果的评价，还能控制光学系统设计的过程、镜头检测、光学整体设计等各方面。影像质量评价方法、瑞利判定、析像度、点列图、光学传递函数、二、光学设计过程、1.1、PPT学习交流、球面元件，通常由

4、制造商的数字大板块库进行曲率半径的选择。 4、数字大板块匹配、手动匹配原则:输入曲率半径小的，输入曲率半径大的，每次输入都进行自动优化。 自动匹配使用软件附带的数字大板块匹配功能，手动输入进行自动匹配的数字大板块盘库中的数字大板块。 HENGYI.TPD是恒益公司的数字大板块库，制造商的数字大板块库zemaxtoolstestplasteplatefitting选择匹配方式(Method of Fit )进行匹配，二、光学设计程序、1.2、PPT学习公社公差分析公差分析的目的:提出了合理的加工要求，合理的加工要求可以保证加工的可行性和云同步，降低加工难度和加工成本，因此公差分析的工作很重要。

5、由于公差分析的主题:是最坏情况下的传递函数或过程元件的总下降量不大于0.15，探针仍然能够标识出对应的空间频率。 二、光学设计过程、1.3、PPT学习交流、性能合理透镜的优先公差、二、光学设计过程、1.4、PPT学习交流、光学元件的厚度与机械元件的支撑间隔。 使用ZEMAX软件模拟公差时，公差命令TTHI有两个参数。 int1是用于定义公差的表面编号，int2是作为补偿的表面编号，最小值和最大值是以镜头长度单位表示的极端值偏差。 实际上，有楔角的元件与光轴相对于其机械轴倾斜的元件完全相同，如果旋转元件，则边缘厚度差。偏心有单纯的横偏心(上、下)和使机器经常与信息帧底座接触的“滚动”两种。 两种

6、偏心模型实际上是大相迳庭的。 滚动时，与信息帧基座接触的左侧半径被良好地调整，只有发生表面倾斜的右侧表面。 在ZEMAX中，TSDX、TSDY用于模拟标准面的偏心公差，单位为透镜长度(mm )，TEDX、TEDY用于模拟零配件的偏心公差，可以是标准面也可以是非标准面，int1、int2定义了透镜组的边界面。Radius (半径)、Fringes (光圈)、Irregular (表面失配度)、Decenter (偏心)、楔角/同心度/倾斜、Thickness (厚度/间隔)、数字大板块盘的检测精度、光学设计者应与光学加工师沟通，N=/2，普通光学加工表面的凹凸度可以通过局部光圈(n )来调查，在

7、过程中可以达到0.3个光圈。 二、光学设计过程、性能合理的镜片优先公差、1.5、PPT学习交流、6、设计图、设计图是指导加工的依据，图纸必须规范，不引起误解，二、光学设计过程、1.6、PPT学习交流、光学系统实例:二、光学设计过程、1.7、PPT学习交流、注意问题， 标准零件图方面，零配件技术指标，加工技术和成本，检查方案，材料选择，加工超差纠正，三，光学设计注意问题，1，2，3，4，5，6，1.8，PPT学习交流，三，光学设计注意问题，材料选择问题，1，零配件技术指标问题，2，标准零件图方面的问题，3，加工技术和成本问题，4，检查加工误差救济问题，6，1.9，PPT学习交流，1，光学设计中材

8、料的选择，材料的选择宗旨:可以满足设计要求，对云同步，加工有利，价格合理，绘图阶段对材料有严格的要求，材料自身问题造成的后续问题在后续阶段发现材料的性能、加工成本、加工难易度有很大差异，很难得到大口径的光学材料。2.0、PPT学习交流:注意、常用光学材料、光学玻璃品牌分类、国际指南的表示、1、光学设计中的材料选择、2.1、PPT学习交流、1、光学设计中的材料选择、常用光学材料:光学玻璃(包括无色光学玻璃、有色光学玻璃、特殊光学玻璃) 微晶玻璃光学结晶制作塑料金属材料(例如铜、铝等)反射镜)、2.2、PPT学习交流，光学玻璃的品牌是加冕玻璃k的火石玻璃f轻q重量z的钡冠BaF镧冠LaK镧火石La

9、F特殊玻璃阿贝数之差、折光率之高、化学成分之差、1、光学设计之材料选择、2.3、PPT学习交流，肖特玻璃厂的阿贝数图有直线和曲线，把阿贝数图分成许多领域，分类光学玻璃。 阿贝数，折光率，1，光学设计中的材料选择，折光率1.6，V50:冕玻璃； v 503360火石玻璃的折光率为1.6，V55:加冕玻璃； V55:火石玻璃、2.4、PPT可以学习交流，国际拉斯科显示:用9位数字表示，形式如下xxxxxx.xxx，例如K10玻璃，nd=1.50137小数点以下三位=501； Vd=56.41头三位，小数点=564除外的密度=2.52； 除小数点=252以外的K10的国际拉斯科为501564.252

10、，折光率nd的小数点后3位，阿贝数d的小数点后3位，玻璃的密度、小数点后1位，光学设计中的材料选择、2.5、PPT学习交流、条纹度、折光率、色散系数容许误差和一致性、气泡度、应力双折射、光吸声系数、光学均匀性， 光学玻璃的质量指标1、光学设计中的材料选择、a、b、c、d、e、f、2.6、PPT学习交流、a .折光率、色散系数的允许误差和一致性nd光学玻璃相对于纳米金属钍光d光谱的折光率nF对f光谱(波长0.486um的蓝色光)的折光率nC对c光谱(波长0.656um ) d阿贝数： Vd=(nd-1)/(nF- nC) Vd值越大，分散作用越小。 1、光学设计中的材料选择、2.7、PPT学习交

11、流、折光率nd和阿贝数d和标准值的允许偏差分三个阶段，1、光学设计中的材料选择、2.8、PPT学习交流、b .光学均匀性光学均匀性是指同一玻璃中各部分折光率变化的不平度。 光学不均匀性的产生原因：退火温度不均匀或内部残馀应力。 在大尺寸的光学零配件中，存在光学不均匀性的面积大时，光学系统的分辨率和成像质量降低。 1、光学设计中的材料选择、2.9、PPT学习交流，该方法由放置在平行光管光束上的玻璃试样引起的装置极限分辨率的变化规定。 如果平行光管给予理论分辨率为0的像，加入玻璃试样，分辨率倍增，则玻璃的不均匀性用其比/0表示，尺寸小于150mm的玻璃空白对照的光学均匀性的测定方法规定在GB/T7

12、962.1-1987中。 光学均匀性按四级、一级、光学设计中的材料选择、三十、PPT学习交流、c .应力双折射、中部应力按GB/T7962.5-1987规定的方法测定。 玻璃素材的中央部的应力双折射用最长边中央部的每单位长度的光路差来表示。 中部应力分为5级，玻璃导热系数小，在熔制降温过程中，内部温度常高于外层温度，由于不平衡而产生内部应力。 1、光学设计中的材料选择、3.1、PPT学习交流、边缘应力按照GB/T7962.6-1987规定的方法进行了测量。 玻璃材料的边缘应力双折射用距该边缘直径的5%或利用边缘优点单位的厚度的最大光路差max表示。 边缘应力为5级，1级，光学设计中的材料选择、

13、3.2、PPT学习交流、d .光吸声系数、光学成像的亮度与玻璃的透明度成正比。 用球形光度计用GB/T7962.9-1987进行了测定。 玻璃光吸声系数等于在1cm光路上被玻璃吸收的白色光束与进入光路之前的入射光束之比。 光吸声系数分为8个阶段，1、光学设计中的材料选择、3.3、PPT学习交流、e .条纹度、玻璃内部化学成分的不均一导致的局部缺陷、缺陷的折光率与主体的折光率不同。 由点光源和透镜组成的条纹计，从最容易看到条纹的方向，与标准试样进行比较检查。 条纹度为4级，1级，光学设计中的材料选择，3.4，PPT学习交流，f .气泡，玻璃中的气泡是由于玻璃在熔炼中，瓦斯气体不脱落。 玻璃中的容

14、许气泡含有水平由100cm3玻璃中含有的气泡(直径0.05mm2mm )的总截面积决定。 气泡度分为等级7、1、光学设计中的材料选择、3.5、PPT学习交流、光学玻璃的物理、化学特性、相对研磨硬度、显微硬度、耐湿稳定性、耐酸稳定性、玻璃虽然硬但抵抗压入的能力，用摇滾乐显微硬度HK表示。 使用pH2.9的冰乙酸、pH4.6的标准冰乙酸盐、pH6的水作为测定介质，研磨后的玻璃表面被介质侵蚀后，通过观察在白光下玻璃表面出现紫蓝干扰作用色的时间(该情况下侵蚀破坏层的光学厚度为135nm )或表面出现杂散光或脱落现象的时间，减少地分类光学玻璃的耐酸性影响光学加工的难易度和光学系统的寿命，在同等的研磨条件

15、下，被检玻璃相对于标准玻璃(K9)的研磨硬度以a表示为AV0/V，a越大表示玻璃硬度越大。 将双面研磨后的玻璃样品放置在701的饱和水蒸气条件下，7昼夜后，测定玻璃表面的散射率TB，进而与标准白板的情况下的散射率TA相比，HTB/TA100，h值表示玻璃表面的“雾发生率”。 1、光学设计中的材料选择、3.6、PPT学习交流、国内光学玻璃材料生产厂家成都光明光电有限公司上海新上海玻璃厂海外光学玻璃材料生产厂家德意志肖特日本保谷(HOYA )日本小原(OHARA )等；1、光学设计中的材料选择、3.7、PPT学习交流、3、 光学设计注意问题材料选择的问题，1，零配件技术指标的问题，2，标准零件图方

16、面的问题，3，加工技术和成本的问题，4，检查方案的问题，5，加工超差修正的问题，6，3.8，PPT学习交流，即与通常的光学表面缺陷症，表面缺陷症麻点，伤痕，开口气泡，破断点，表面粗度完全不同2、零配件技术指标问题、面状偏差、表面粗度、表面粗度、最基本的零配件指标、光圈数n、与被检测光学表面的曲率半径相对于基准光学表面曲率半径的偏差对应的光圈数、像散偏差1N、局部偏差2N、3.9， PPT学习交流，2，零配件技术指标问题，平面的主要技术指标，光圈和局部误差，平行度和楔度，外形尺寸国家标准GB2831-81，对于高精度的平行平板，其面形和平行度相关，在面形差的情况下，也不要求平行度。 请注意制图尺

17、寸区分平行平板和楔板。 反射元件外径的厚度比优选小于10:1，可尽量减少变形。4.0、PPT学习交流、球面的主要技术指标，面形n、n、中心偏差，n对应球面半径误差。 n表示表面的不规则性，通常PV值表示n的大小。 镜头外周圆的几何轴和光轴在镜头曲率中心的偏移程度用c表示。 用国标GB7242-87提出了新的定义：用光学面中心顶点的法线和基准轴的角度测量中心偏差，把角度称为面倾斜角，用表示。 定心顶点：光学面和基准轴的升交点。 基准轴：用于标注、检查、补正中心误差的特定直线。 此直线必须反映系统的光轴。 2、零配件技术指标问题、4.1、PPT学习交流、中心厚度和边缘厚度要求标准： GB1205-75本标准适用于玻璃材料球面双凸透镜、平凸透镜、正凸凹透镜最小边缘厚度和双凹透镜、平凹透镜、负凸凹透镜最小中心厚度。 2、零配件技术指标问题、4.2、PPT学习交流、最小中心厚度和边缘厚度基准： GB1205-75透镜边缘和中心最小厚度如下表所示。 2、零配件技术指标问题、4.3、PPT学习交流、棱镜项目的主要技术指标、光圈和局部光圈、光学平行差(角度差、塔差)、外形尺寸、光线从反射棱镜项目