一、 前言
光學(xué)系統，特別對一個(gè)比較復雜的光學(xué)系統，在系統設計初期就必須根據光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學(xué)系統總體布局設計，然后才是光學(xué)系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個(gè)結果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統。一個(gè)較復雜的光學(xué)系統，往往不只是幾片簡(jiǎn)單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會(huì )有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統結合的多光路系統的融合，才能滿(mǎn)足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統自動(dòng)設計程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統總體布局平臺，可以利用光學(xué)系統的各種結構元件合理布局構建光學(xué)系統草圖，直接顯示并方便協(xié)調光線(xiàn)走向，實(shí)現光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統設計的初期完成光學(xué)系統總體布局初始設計，接著(zhù)還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學(xué)系統初始結構參數設計，為下一步光學(xué)系統成像質(zhì)量?jì)?yōu)化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學(xué)系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學(xué)系統總體布局（顯示凸輪曲線(xiàn)）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統的設計輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統設計之前，首先需要明確總體對光學(xué)系統的技術(shù)要求，也稱(chēng)為設計輸入參數，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統設計的依據。其中包括：光學(xué)系統的類(lèi)型、系統目標特性、系統像方特性、光學(xué)系統總體布局要求以及對光學(xué)系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著(zhù)手光學(xué)系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進(jìn)行光學(xué)系統總體勾畫(huà)，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統自動(dòng)設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。使用時(shí)只需在該程序的工具條里選擇“光學(xué)系統總體布局設計”的功能就可順利完成光學(xué)系統總體方案設計工作。
圖 2-1 光學(xué)系統總體布局設計初始建模的選擇
點(diǎn)開(kāi)之后出現窗口如圖2-2。
圖2-2 光學(xué)系統總體布局設計窗體
窗體分為兩部分，左半部是數據部分，如圖2-3。右半部為繪制方案草圖的繪圖平臺。在數據部分的上部填寫(xiě)相應光學(xué)系統的設計要求。其中包括系統視場(chǎng)范圍、入瞳大小、系統漸暈系數，還有便于繪圖用的比如光軸傾角、繪圖比例以及圖幅選擇以及圖形橫排或豎排的選擇等。
圖2-3 窗體性能參數填寫(xiě)部分
圖2-4 物方參數的選擇
圖2-5 通光孔徑形式的選擇
對于其他要求，可以利用主窗體的主菜單的“編輯”內的“系統基本數據”窗體內選擇“系統波長(cháng)”及“系統環(huán)境”等內容。
三、 一般光學(xué)系統的設計
填寫(xiě)完對光學(xué)系統的設計技術(shù)要求之后就可以在窗體右側的繪圖框內繪制光學(xué)系統方案草圖。繪圖框的基本尺寸默認為一張橫排的A4圖紙。如果根據系統總體尺寸的要求需要調整繪圖框圖紙圖幅的尺寸，可以利用界面是文字框從 “圖幅選擇”中選擇，點(diǎn)擊“圖幅選擇”后會(huì )出現一個(gè)下拉式菜單，從中選擇所常用的圖幅尺寸代號，如果不滿(mǎn)足還可以選擇“自定義”，給定需要的橫向尺寸和縱向尺寸，如圖3-1。如果需要調整圖紙橫排或豎排的形式，只要在窗體左側的數據框內的“橫排”或“豎排”的選擇框內點(diǎn)擊就可以自動(dòng)變換，如圖3-2。
|
