第二讲-光学设计软件应用.ppt

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1、——薄透镜系统的初级像差理论光学设计软件应用薄透镜组：如果一个透镜组的厚度和它的焦距比较可以忽略，这样的透镜组称为薄透镜组。薄透镜组的初级像差理论光学系统设计的步骤初级设计：外形尺寸计算像差设计：光学设计设计方法用初级像差理论求解薄透镜组的结构参数从现有的资料中找出一个光学特性相近的系统作为原始系统初级像差与y，h的关系初级球差初级彗差初级子午场曲初级弧矢场曲初级畸变初级轴向色差初级垂轴色差薄透镜系统的初级像差方程组第一、第二辅助光线示意图薄透镜系统的初级像差方程组系统最后像空间的折射率和孔径角拉格朗日不

2、变量每个透镜组的外部参数以上参数都是已知的每个透镜组出现四个未知数，称内部参数一般取近似值0.7单透镜玻璃的阿贝数第一至第五像差和数第一至第二色差和数求解薄透镜系统结构参数步骤（1）根据对整个系统的像差要求，求出相应的像差和数，把已知的外部参数代入，列出只剩下各个透镜组的像差特性参数P,W,C的初级像差方程组。（2）求解初级像差方程组得到对每个薄透镜组要求的P,W,C值，（3）由P,W,C求各个透镜组的结构参数。像差特性参数P,W,C的归一化时的像差特性参数和入射角用表示，则有，1、P,W对入射高和焦距的

3、归化：2、P,W对物距的归一化对物距归化即对归化，的像差参数由符号代表，直接给出两者之间的关系：3、C的归化由以上的归化公式可以将任意焦距、入射高和物距的透镜组像差特性参数P,W,C归化成只要解决了求透镜结构参数的问题，也就解决了P,W,C求透镜结构参数的问题，使问题大大简化。单透镜的与结构参数的关系薄透镜系统的求解过程：对于一个薄透镜系统，在完成外形尺寸计算后，就可根据对系统像差的要求，列出初级像差方程组，求解方程组得到对每个薄透镜组的像差特性参数P,W,C的要求，经过归化求出，再由求出每个透镜的结构参

4、数。对应单透镜来说，色差参数最简单，在归化条件下透镜的光焦度为1，根据色差公式，可得：单色像差参数除了与玻璃的折射率n有关，还与透镜形状有关，定义一个新的特性参数Q来表示单透镜的形状：C2为单透镜的第2面曲率。在归一化条件下单透镜的总光焦度为1，因此玻璃折射率n确定后，Q一定则c2确定，c1随之确定。因此单透镜的全部结构可由n,Q两个参数确定。像差特性参数也是这两个参数的函数，存在如下关系：P0,Q0只是折射率n的函数，可查表得到。双胶透镜组结构参数的求解根据色差公式，对双胶合透镜组有在归化条件下，透镜组

5、总光焦度为1，因此有由以上两式可得设为三个曲面的曲率，则：当玻璃和色差特性参数确定后，我们只需要一个代表透镜组弯曲形状的参数Q。当两透镜的玻璃和色差特性参数确定后，就可由上面两式求得光焦度。P0,Q0的意义与单透镜的相同，所不同的是这里的P0由组成双胶透镜的两种玻璃的光学常数和色差参数决定。