應(yīng)用光學設(shè)計學習體會.doc

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學習體會 剛開始接觸光學課程設(shè)計時，感覺這是一門很有挑戰(zhàn)性的課程，特別是對于我們這些只會使用望遠鏡而從沒想過要怎樣設(shè)計的人來說，更是覺得自己在幾周內(nèi)設(shè)計一個望遠鏡是不可能的事。隨著老師的逐步講解，我對望遠鏡的設(shè)計有了進一步的了解，特別是對設(shè)計的流程有了更深的體會。但是，直至寫報告之時，我才發(fā)現(xiàn)真正要把設(shè)計思路，設(shè)計過程，每一個式子，每一個數(shù)據(jù)是怎樣得到的清清楚楚的寫下來，還是困難重重的。原因很簡單，就是在老師講解時，我只是有個感性的認識，覺得老師講的大概是對的，并沒有深入地去理解為什么可以這樣設(shè)計，而到了自己要把它講清楚時，各種各樣的問題就來了?？傊?，從頭走到尾走下來，感覺收獲是很大的，雖然過程是辛酸的，但是結(jié)果卻令自己很欣慰。 對于軟件的使用，特別是TCOS的使用，我想說一句，沒有掌握自動優(yōu)化功能的使用，就沒有掌握TCOS光學設(shè)計軟件的精髓。我在剛開始時，根據(jù)計算得到的半徑數(shù)據(jù)，上機調(diào)試，由于認識上的錯誤，一直以為最終的半徑一定是在計算得到的數(shù)據(jù)的附近的值。并且由于初期不懂得正確使用自動優(yōu)化功能，因而我一直在計算得到的數(shù)據(jù)附近手動修改數(shù)據(jù)，結(jié)果得到的像差一直得不到較好的校正，特別是物鏡的球差與位置色差的校正，真可用“魚和熊掌不可兼得”來形容。后來逐漸發(fā)現(xiàn)自動優(yōu)化功能是比較好用的，并且通過自動優(yōu)化功能，我發(fā)現(xiàn)了最終的半徑結(jié)果與最初的數(shù)據(jù)有較大的出入，甚至連數(shù)量級的都不同。在物鏡的調(diào)試過程中，的值曾一度達到-2000多，當時位置色差全孔徑和零孔徑分別達到0.05多與-0.09多，是我調(diào)過的結(jié)果中位置色差最好的，且全孔徑球差也滿足要求，但由于弧矢彗差達到0.028，超出容限，因而最終沒有選擇該組數(shù)據(jù)。對于物鏡像差的校正，我想總結(jié)一下方法，以供學弟學妹們參考（目鏡相對簡單，在此不再贅述）：首先，必須明確有多少個可調(diào)參量及有多少個需要校正的參量。物鏡有3個曲率半徑及3個厚度間隔可調(diào)，有3種像差及有效焦距，后截距需要校正。其次，要搞清各個可調(diào)參量對需校正的參量有哪些影響，影響多大以及需校正的參數(shù)哪些較難校正哪些較易校正，從而確定參數(shù)調(diào)整的優(yōu)先級。對于物鏡，球差與位置色差較難調(diào)整，而子午彗差較易調(diào)整；對像差沒有影響，但對有效焦距與后截距有影響，因此有效焦距與后截距通過調(diào)整較易達到要求，但有效焦距不能偏離120mm太遠，一般在117~123mm內(nèi)可通過調(diào)節(jié)3個厚度間隔使之達到要求；對像差的影響最大，其次是，再次是，而幾乎對像差沒有影響，因此校正物鏡像差主要從,入手，輔助調(diào)節(jié)；增大將使球差增大，色差曲線左移，增大將使球差減小，色差曲線右移；、的改變將影響色差曲線的寬度與位置，這也是為什么有的人色差兩邊的絕對值之和僅有0.15而有的人卻達到0.19甚至0.2以上，但需注意、的值不宜與計算值偏離太多，否則其它像差可能較大。綜合以上結(jié)論，以下給出我個人覺得較為快捷的調(diào)節(jié)方案：首先，將、、、、全設(shè)為可調(diào)參量，自動優(yōu)化參數(shù)選擇，，，進行自動優(yōu)化，注意由于自變量個數(shù)多于函數(shù)個數(shù)，所以將會得到多組滿足優(yōu)化條件的解，但要從中選擇各個可調(diào)參量的值與最初的計算結(jié)果較接近的一組，特別是、不能偏離太遠，且查詢光學設(shè)計手冊可知，為了保證光學零件的強度，對于的透鏡邊緣厚度不能小于1.5mm。選定一組解后，將、保留一位小數(shù)，并將其改為非可變參量。這樣就只剩、、三個可變參量，在此基礎(chǔ)上再進行優(yōu)化，注意此時自變量少于函數(shù)個數(shù)，優(yōu)化要減少一個函數(shù)，如去掉，否則優(yōu)化可能無法收斂。確定了最終的優(yōu)化半徑后，與標準半徑對比，進行調(diào)整，并輔之以手工校正，確定最終的曲率半徑。 至于作圖，較簡單的圖可以直接利用Word自帶的繪圖功能畫，一些較復雜的圖需要用到專門的CAD軟件繪制。由于網(wǎng)上沒有天喻CAD的下載資源，或者載得了安裝不了，因此我選用了中望CAD軟件，順便支持一下國產(chǎn)軟件。相比于天喻的二維平面制圖，提供了三維制圖的中望CAD操作起來相對復雜一些。我花了一個晚上的時間才大體上摸清了它在繪制各種圖形時操作方法，感覺它的界面，操作習慣和命令方式與AutoCAD高度相似。作圖方面還存在不足的地方，如怎樣在一條直線中加一個箭頭以表示光的傳播方向，還望知者告之?？傊覀€人覺得，中望CAD還是很好用的，推薦使用。 另外在輸入過程中還用到了一款相當不錯的軟件——mathtype數(shù)學公式編輯器。這款軟件我發(fā)現(xiàn)的唯一的不足是不能在公式中輸入中文，如在輸入分劃板的通光口徑時D右下角的“分”字輸入不了，不知有沒有其它軟件解決了此問題，我也懶于考證。 最后，在此感謝在課程設(shè)計中給予我?guī)椭母魑焕蠋?，同學，謝謝你們的大力支持！