光学设计CAD习题 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/1 7:14:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2012-2013学年第2学期 光学设计CAD 例题与习题

一 、光学设计CAD 例题

例题1:设计一个用于目视仪器f '=60mm ,D/f’=0.25 ,2ω=6°的单透镜,要求分别采用自行设计和从透镜库中选择两种方法设计。

例题2:已知一He-Ne Laser用双透镜的技术参数等见下表,工作在0.6328 μm,用OSLO完成这一系统的设计,要求:定义系统名称为“He-Ne f/2 doublet focusing lens”,透镜文件名为“lasrdb1.len” ,并画出光路图。 序号 1 主要技术指标 D/f’=1/2 f '=60mm 2ω≈0° 面号 r/mm 0 1 2 3 4

例题3:在双透镜lasrdb1最后镜面的5mm 处,增加一个棱镜其孔径为15mm,在棱镜后10mm

处增加一个平面反射镜(如下图)。

∞ 自定 自定 自定 d/mm 5 1 5 D0/mm 依默认设定值,由轴光束与主线光束的牌号 自定 备注 1、2和3面的r的选择依企业实际定,4由D/f’r,n看同1 (P) 定;改变 变化。 求解(S) (S) 数据决定。

例4:透镜Triplet with -1 magnification的绘图。(P64) 例5.拋物镜面的绘图。(P67)

例题6:对「demotrip.len」档案的作修正,使 magnification=-0.5 ;Gaussian image height=25 ;Object N.A.=0.5,并显示近轴光线追迹结果。(P72) 例7:在demotrip.lens 加上一个10*10方形孔径阑。(P80)

例题8:设计一10倍的消色差物镜。光学特性:β=-10 ,f′=17mm,NA=0.25,2Y=1.8mm, L=195mm。其初始结构参数见下表,要求:

(1)建立镜头文件,并画出成像光路;(2)进行近轴光线追迹,算出近轴常数;(3)用像差系数优化系统;(4)进行像质评价,比较优化前后的几何像差和MTF.

面号 1 2 3 4 5 6

例题9:设计一双胶合望远物镜,性能指标为:D/f’=1/4 ,f '=120mm,2ω=8°,厚度小于11mm,斑点

尺寸小于0.01mm。要求入瞳与物镜重合,校正位置色差,球差和慧差。且:

R/mm 15.488 6.252 -8.357 105.639 13.092 -17.521 D/mm 1.4 2.9 17.55 1.8 2.7 0.01 glass SF1 BK7 SF2 BK7 (1)最大剩余球差符合像差容限要求; (2)全视场时斑点尺寸小于0.05mm; (3)0.7视场,空间频率20lp/mm时的MTF>0.2。 (4)画出系统的成像光路图和元件图; (5)用TracePro画出双胶合望远物镜图。 例题10: 例题11:

二、OSLO的习题

1、进入OSLO软件系统,打开一个透镜文件“Lasrcomm”,将该透镜另存到E盘,文件名为

“Lasrcomm-××班-××号-×××(姓名)” 。

2、对透镜文件“Lasrcomm-班级-学号-姓名” 进行操作、修改有关的数据,初步了解OSLO的

界面、文件与数据格式。要求:(1)将透镜名“Laser communications system”改为“Laser communications system-×××”;(2)入射光束口径由15改为13,波长0.6328改为两个波长(D光和F光),视场角由0改为5度,双胶透镜与单透镜间的间距由1改为10;(3)画出三个视场(0、0.5、1视场),每个视场的光线数10条。(4)画出透镜元件图。

3、设计一个用于目视仪器f '=60mm ,D/f’=1/4 ,2ω=6°的单透镜,要求分别采用自行设计和从透

镜库中选择两种方法设计。

4、已知一双胶合望远物镜的技术参数见下表,用OSLO完成这一系统的设计,并画出光路图。

(长度单位:mm)

序主要技术指面r 号 标 1 D/f’=1/5 号 0 ∞ 依默认设定 双胶d nD υ D0 牌号 备注 f '=200mm 2ω=5° 1 126.73 2 -85.06 7 4 1.5163 64.1 1.6475 33.9 1 值,由轴光束K9(BK7与主线光束) 的数据决定。 ZF1(SF 合望远物镜 2) 3 求解(S) S

5、在题2的双胶合透镜的后面50mm处加一个40mm口径的反射镜,再后面25mm处加一个40mm

口径的45度直角棱镜(玻璃材料为K9)。自动绘图(用11条光线画出),依图说明棱镜材料为K9是否合适?如果不合适,请你选择合适的玻璃。

6、透镜Triplet with -2 magnification的成像绘图,显示1和0.7两视场。 7、拋物镜面的绘图,并分析光线。

8:对「demotrip.len」档案的作修正,使 magnification=-1 ;Gaussian image height=12.5 ;Object N.A.=0.5,并显示近轴光线追迹结果。

9、 在题2的双胶合透镜的后面50mm处加一个40*40口径的检查孔径,并画出斑点图;修改入射光口径,使斑点图充满口径。 10、画出第七章的风景透镜光线轨迹图。

11、优化题2的双胶合望远镜透镜,使斑点尺寸小于0.0045mm。 12、优化第七章的风景透镜,使透镜焦距精确为100mm,并且消除彗差。 13、设计一双胶合望远物镜,性能指标为:

(1)D/f’=1/3,f '=60mm,2ω=12.5°厚度小于8mm,斑点尺寸小于0.01mm。 (2)D/f’=1/6,f '=300mm,2ω=6°厚度小于16mm,斑点尺寸小于0.01mm。 要求入瞳与物镜重合,校正位置色差,球差和慧差。且:

(1)最大剩余球差符合像差容限要求; (2)全视场时斑点尺寸小于0.05mm; (3)0.7视场,空间频率20lp/mm时的MTF>0.2。 (4)画出系统的成像光路图和元件图; (5)用TracePro画出双胶合望远物镜图。

14、已知系统具体参数如表所示,试判断三系统成像质量的优劣, 并说明原因。

序号 1 D/f’=1/5 f '=200mm 2ω=5° 2 主要技术指标 面号 0 1 2 3 0 1 r/mm ∞ 126.73 -85.06 -259.578 ∞ 131.557 d/mm 7 4.2 7 牌号 BK7 双胶合望远物镜 SF2 BK7 备注