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1、光 学 CAD光 学 CAD 办公室：A区主教学楼1104室 Email：xhlei Tel: 023-65103126 雷小华,刘显明 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 第一天第二天第三天 9:00-10:30 第一节 基础光学理论 玻璃材料特性 一阶光学 像的形成 光瞳和光阑 三阶光学 衍射理论及衍射极限系统分 析 MTF传递函数定义 双高斯照相镜头MTF优化实 例 热分析及无热化设计 频谱仪的设计实例 渐晕系统分析及优化特点 10:30-10:45Coffee breakCoffee breakCoffee break 1
2、0:45-12:00 第二节 各种像差描述 平衡像差方法 ZEMAX使用界面 创建光学系统（定义孔径、 视场、波长、变量参数等） 坐标断点 如何精确地模拟系统倾斜与 偏心 牛顿望远镜设计实例 光路路径查找来确定最小元 件口径的方法 （掌握坐标断点） 高斯光束整形（可选） 三反离轴光学系统设计 12:00-14:00Lunch breakLunch breakLunch break 14:00-15:30 第三节 单透镜设计及优化过程 参数求解类型 三种像质评价方法 准直系统设计几种方法 激光扩束系统设计实例 系统存在成像与准直面两种 标准同时优化技巧 多重结构系统 变焦镜头设计实例 镜头制造和
3、样板测试 公差介绍 公差操作数详解 系统公差设计过程 蒙特卡罗结果分析 15:30-15:45Coffee breakCoffee breakCoffee break 15:45-17:00 第四节 双胶合透镜设计优化实例 玻璃优化技巧 f-theta镜头设计原理 扫描镜头设计实例 转鼓扫描系统设计方法 问题解答 培训机构： ￥3000.00 3000 / 24 = ￥ 125.00 / 课时 重 大：￥80/ 学分 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 光学CAD： 2011/12
4、/12重庆大学 - 光学CAD课件 投资回报比最高的课程！ 同学们明智的选择！ 设计什么？ 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 理想光学系统实际光学系统 成像光学系统成像光学系统 人眼 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 解决办法 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 光学设计 目的：进行光学系统的理论模拟理论模拟， 对可变参数进行优化实现光学系 统性能的最优化设计最优化设计，为光学系 统加工提供指导性依据 任务：根据仪器提出的使用要求， 来设计光学系统的外形尺寸外形尺寸、结 构参数 结 构参数、元件光学参数元件光学参数等 重庆大学 - 光学CAD课件2
5、011/12/12 光学设计发展 16、17世纪世纪： 伽利略、牛顿、惠更斯时代 已有望远镜、显微镜等 20世纪：世纪： 40年代发明计算机 50年代用于光路分析与计算 60年代可进行优化设计 80年代，美国出现商用化设计软件 19世纪：世纪： Zeiss , Abbe, Schott工厂 由光学设计而制造光学仪器 德国领先世界近百年 经验为主 像差理论、衍射成 像理论趋于成熟 手工设计、计算 计算机辅助设计 今天，各种功能强大的光学设计软件层出不穷今天，各种功能强大的光学设计软件层出不穷 Computer Aided Design 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计分
6、类 2011/12/12重庆大学 - 光学CAD课件 光学设计 成像光学 非成像光学照明 光通信 薄膜光学 传统光学系统传统光学系统 眼镜眼镜 望远镜、瞄准仪望远镜、瞄准仪 显微镜、内窥镜显微镜、内窥镜 照相机照相机 光学设计领域 成像系统 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计领域 成像系统 现代信息系统现代信息系统 扫描仪、复印机、投影仪扫描仪、复印机、投影仪 CD、DVD、DV等等 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计领域 成像系统 现代信息系统现代信息系统 测量仪器：光谱仪、全站仪等测量仪器：光谱仪、全站仪等 激光器、卫星等激光器、卫星等 重庆
7、大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计领域 照明系统 照明光学系统照明光学系统 日常照明灯具：日光灯、装饰照明灯日常照明灯具：日光灯、装饰照明灯 功能照明灯具：路灯、隧道灯、功能照明灯具：路灯、隧道灯、LED灯灯 汽车车灯汽车车灯 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计领域 光通信 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学设计领域 薄膜光学 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 光学CAD软件分类 成像系统设计：成像系统设计： Zemax（ZEMAX Development） OSLO（Lambda Research） Code V
8、（Optical Research Associates） 照明设计：照明设计： Lightools （Optical Research Associates） Tracepro （Lambda Research） ASAP（ Breault Research Organization ） Dialux（from Germany） 光通信设计：光通信设计：OptiWave，FiberCAD 薄膜设计：薄膜设计： Macleod，TFCalc，FilmStar 应用最多 的光学系统 应用最多 的光学系统 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 ZEMAX 重庆大学 - 光学CAD课件
9、美国美国ZEMAX Development Corporation研发研发 功能：功能： 成像光学设计； 光学组件设计与照明系统的照度分析； 可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等功能 特点：特点： 分析分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析， 优化优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function 参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用； 公差分析公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数， 方便使用者定义； 报表输出报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。
10、 2011/12/12 ZEMAX 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 OSLO 美国Lambda Research公司 oducts/oslo/ OSLO是一套标准建构系统及最佳化的光 学软件； 设计光学系统中最佳组件的大小和外型， 如照相机、客户产品、通讯系统、军事/ 外层空间应用以及科学仪器等； 常用于仿真光学系统性能；以及对光学设 计、测试和制造过程进行仿真的专门软件。 重庆大学 - 光学CAD课件 Some types of optics systems that you can design with a lens design software OSLO: IMAG
11、ING SYSTEMS Photolithography Optical Metrology Laboratory Instruments Optical Testing Spectrographs Astronomical Telescopes LASER SYSTEMS Fiber Couplers Laser Focusing Collimators Scanners Cavity Design Beam Delivery NONIMAGING OPTICS Illumination Systems Interferometers Solar Collectors Faceted Ref
12、lectors Condensors Light Concentrators VISUAL SYSTEMS Microscopes Telescopes Refractometers Low Vision Aids Endoscopes Virtual Reality Night Vision 2011/12/12 OSLO 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 Code V 重庆大学 - 光学CAD课件 美国Optical Research Associates公司 世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件 功能： 变焦结构优化和分析； 环境热量分析； MTF和RMS波阵面基础公差
13、分析； 用户自定义优化； 干涉和光学校正、准直； 矢量衍射计算、偏振； 综合、优化光学设计 2011/12/12 Code V 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 Lightools 重庆大学 - 光学CAD课件 美国Optical Research Associates公司 一个全新的三维建模软件，提供最现代化的手段直接描述 光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元 件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。 把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放 置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，具 有初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分 析、照明
14、系统设计分析等功能。 2011/12/12 Lightools 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 Tracepro 重庆大学 - 光学CAD课件 美国Lambda Research公司 美国NASA卫星计划所开发的软件 第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、数据转换能 力强及易上手的使用接口的仿真软件，兼容性高 普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分析的光线 仿真软件 适用于各种光学设计如：镜头杂散光分析，背光板，LED设 计及应用，照明灯具，车灯，投影显示器，扫描仪，医疗仪 器，激光器材，各式消费性电子产品等等 2011/12/12 Tracepro 重庆大学 -
15、光学CAD课件2011/12/12 ASAP ASAP 全称为Advanced System Analysis Program，即高级系统分析程序。 主要特点： 模型化光学和机械组件，开放性好，可和其它软 件包括CAD 套装软件和其它光学软件交换数据 以及交换系统几何模型； 运算速度快， 非序列光线追迹引擎是现有最快 速的运算引擎。 重庆大学 - 光学CAD课件2011/12/12 ASAP Key ASAP Features Build system models requiring large numbers of objects and sources Model optical and
16、 mechanical system components Model imaging systems, illumination systems, and light-concentrating devices Model visible, ultraviolet, and infrared radiation in optical systems Model surface (BRDF) and volume scatter (pre-defined or custom) Model radiometry of complex systems, including radiance NEW Visualize, analyze, and monitor light distribut
