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光学设计必备基础理论:轴对称光学系统的特点

2021-12-28 11:50| 发布者:Davis| 查看:306| 评论:0|原作者: 光电资讯

摘要:本文介绍了光学设计必备的基础理论,着重讲解了轴对称光学系统的特点和组成方法,以及光学系统在各种信息传输和处理中的应用。此外,还介绍了著名的光学设计软件Zemax,并简要阐述了其功能和优点。


学好光学设计需要学习一些基础理论,今天为大家带来的是关于轴对称光学系统特点的一些内容,大家一起学学吧,也可以后面留言讨论!

一般的光学系统,都是由共轴的球面组成,因而具有对称轴(光轴)。故轴对称光学系统占光学系统中的大部分,轴上点光束总具有对称性质,但轴外点光束经系统后失去对称。

而光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射(或反射)球面组成的光学系统称为共轴球面系统,曲率中心所在的那条直线称为光轴。

光学系统从本质上讲是一种传递信息的工具,其目标就是观察标本或欲测试的零件,此即信息源,给出的是物体空间位置的信息,如果目标不是自发光体,则必须进行人工照明。信息传播介质可以是气体或液体。

光信息的传统接收器是人眼。现代仪器则采用光探测器将信息转换为电信号,以便后续处理。例如,夜视望远镜中对目标要用红外光照明,并由目标的距离、大气的情况、接收器的灵敏阈、目标的反射率等来决定光源的功率;对接收器也只不过从现有的品种中选用。光学系统与光源、接收器的性能密切相关,因此设计者实际上就是要根据信息源及接收器的特征,按规定的功能插入一个正确的匹配器——光学系统。

光学系统按功能主要分成3类:照相系统,显微系统和望远系统。大多数光学系统都是这些基本光学系统的组合和改进。

在人类改造自然的进程中,基于光学技术的方法和仪器占据重要地位,这是因为光学方法有许多独特的优点。

(1)由于信息加载于光波,因此是一种非接触和非破坏测量,不但可以进行远距离测量,而且可以在危险、恶劣环境中进行测量。

(2)光波传播速度快,可进行实时测量和控制。例如,可以在生产线上进行自动测量、自动识别,可以干预和控制生产。

(3)测量精度高。例如,激光的稳频精度已达1×10-7以上,干涉测量的精度可达1/100波长。

(4)具有很高的空间分辨率。

(5)可进行图象处理。

Zemax

Zemax这是一套综合性的光学设计软件。它集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文件整理功能。Zemax所有的这些功能都有一个直观的接口,它们具有功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。



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