應(yīng)用光學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體會(huì).doc

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學(xué)習(xí)體會(huì) 剛開始接觸光學(xué)課程設(shè)計(jì)時(shí)，感覺這是一門很有挑戰(zhàn)性的課程，特別是對(duì)于我們這些只會(huì)使用望遠(yuǎn)鏡而從沒想過要怎樣設(shè)計(jì)的人來說，更是覺得自己在幾周內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡是不可能的事。隨著老師的逐步講解，我對(duì)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解，特別是對(duì)設(shè)計(jì)的流程有了更深的體會(huì)。但是，直至寫報(bào)告之時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)真正要把設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)過程，每一個(gè)式子，每一個(gè)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(jiǎn)單，就是在老師講解時(shí)，我只是有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，覺得老師講的大概是對(duì)的，并沒有深入地去理解為什么可以這樣設(shè)計(jì)，而到了自己要把它講清楚時(shí)，各種各樣的問題就來了?？傊瑥念^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(duì)于軟件的使用，特別是TCOS的使用，我想說一句，沒有掌握自動(dòng)優(yōu)化功能的使用，就沒有掌握TCOS光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的精髓。我在剛開始時(shí)，根據(jù)計(jì)算得到的半徑數(shù)據(jù)，上機(jī)調(diào)試，由于認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤，一直以為最終的半徑一定是在計(jì)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(dòng)優(yōu)化功能，因而我一直在計(jì)算得到的數(shù)據(jù)附近手動(dòng)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(dòng)優(yōu)化功能是比較好用的，并且通過自動(dòng)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(jí)的都不同。在物鏡的調(diào)試過程中，的值曾一度達(dá)到-2000多，當(dāng)時(shí)位置色差全孔徑和零孔徑分別達(dá)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(dá)到0.028，超出容限，因而最終沒有選擇該組數(shù)據(jù)。對(duì)于物鏡像差的校正，我想總結(jié)一下方法，以供學(xué)弟學(xué)妹們參考（目鏡相對(duì)簡(jiǎn)單，在此不再贅述）：首先，必須明確有多少個(gè)可調(diào)參量及有多少個(gè)需要校正的參量。物鏡有3個(gè)曲率半徑及3個(gè)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(gè)可調(diào)參量對(duì)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(jí)。對(duì)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(duì)像差沒有影響，但對(duì)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(dá)到要求，但有效焦距不能偏離120mm太遠(yuǎn)，一般在117~123mm內(nèi)可通過調(diào)節(jié)3個(gè)厚度間隔使之達(dá)到要求；對(duì)像差的影響最大，其次是，再次是，而幾乎對(duì)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(duì)值之和僅有0.15而有的人卻達(dá)到0.19甚至0.2以上，但需注意、的值不宜與計(jì)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(gè)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(dòng)優(yōu)化參數(shù)選擇，，，進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，注意由于自變量個(gè)數(shù)多于函數(shù)個(gè)數(shù)，所以將會(huì)得到多組滿足優(yōu)化條件的解，但要從中選擇各個(gè)可調(diào)參量的值與最初的計(jì)算結(jié)果較接近的一組，特別是、不能偏離太遠(yuǎn)，且查詢光學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，為了保證光學(xué)零件的強(qiáng)度，對(duì)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(gè)可變參量，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化，注意此時(shí)自變量少于函數(shù)個(gè)數(shù)，優(yōu)化要減少一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)半徑對(duì)比，進(jìn)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(jiǎn)單的圖可以直接利用Word自帶的繪圖功能畫，一些較復(fù)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(duì)復(fù)雜一些。我花了一個(gè)晚上的時(shí)間才大體上摸清了它在繪制各種圖形時(shí)操作方法，感覺它的界面，操作習(xí)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(gè)箭頭以表示光的傳播方向，還望知者告之?？傊?，我個(gè)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(dāng)不錯(cuò)的軟件——mathtype數(shù)學(xué)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(shí)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(jì)中給予我?guī)椭母魑焕蠋?，同學(xué)，謝謝你們的大力支持！