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2012－2013学年第２学期 光学设计CAD 例题与习题

一 、光学设计CAD 例题

例题１：设计一个用于目视仪器f '=60mm ,D/f’=0.25 ,2ω=6°的单透镜，要求分别采用自行设计和从透镜库中选择两种方法设计。

例题2：已知一He-Ne Laser用双透镜的技术参数等见下表，工作在0.6328 μm，用OSLO完成这一系统的设计，要求：定义系统名称为“He-Ne f/2 doublet focusing lens”，透镜文件名为“lasrdb1.len” ，并画出光路图。 序号 1 主要技术指标 D/f’=1/2 f '=60mm 2ω≈0° 面号 r/mm 0 1 2 3 4

例题3：在双透镜lasrdb1最后镜面的5mm 处，增加一个棱镜其孔径为15mm，在棱镜后10mm

处增加一个平面反射镜（如下图）。

∞ 自定 自定 自定 d/mm 5 1 5 D0/mm 依默认设定值，由轴光束与主线光束的牌号 自定 备注 1、2和3面的r的选择依企业实际定，4由D/f’r，n看同1 （P） 定；改变 变化。 求解（S） （S） 数据决定。

例4：透镜Triplet with -1 magnification的绘图。（P64） 例5．拋物镜面的绘图。（P67）

例题6：对「demotrip.len」档案的作修正，使 magnification=-0.5 ；Gaussian image height=25 ；Object N.A.=0.5，并显示近轴光线追迹结果。（P72） 例7：在demotrip.lens 加上一个10*10方形孔径阑。（P80）

例题8：设计一10倍的消色差物镜。光学特性：β＝－10 ，f′＝17mm，NA=0.25,2Y=1.8mm， L＝195mm。其初始结构参数见下表,要求：

（1）建立镜头文件，并画出成像光路；（2）进行近轴光线追迹，算出近轴常数；（3）用像差系数优化系统；（4）进行像质评价，比较优化前后的几何像差和MTF.

面号 1 2 3 4 5 6

例题9：设计一双胶合望远物镜，性能指标为：D/f’=1/4 ，f '=120mm，2ω=8°，厚度小于11mm，斑点

尺寸小于0.01mm。要求入瞳与物镜重合，校正位置色差，球差和慧差。且：

R/mm 15.488 6.252 -8.357 105.639 13.092 -17.521 D/mm 1.4 2.9 17.55 1.8 2.7 0.01 glass SF1 BK7 SF2 BK7 （1）最大剩余球差符合像差容限要求； （2）全视场时斑点尺寸小于0.05mm； （3）0.7视场，空间频率20lp/mm时的MTF>0.2。 （4）画出系统的成像光路图和元件图； （5）用TracePro画出双胶合望远物镜图。 例题10： 例题11：

二、OSLO的习题

1、进入OSLO软件系统，打开一个透镜文件“Lasrcomm”，将该透镜另存到E盘，文件名为

“Lasrcomm－××班－××号－×××（姓名）” 。

2、对透镜文件“Lasrcomm－班级－学号－姓名” 进行操作、修改有关的数据，初步了解OSLO的

界面、文件与数据格式。要求：（1）将透镜名“Laser communications system”改为“Laser communications system－×××”；（2）入射光束口径由15改为13，波长0.6328改为两个波长(D光和F光)，视场角由0改为5度，双胶透镜与单透镜间的间距由1改为10；(3)画出三个视场（0、0.5、1视场），每个视场的光线数10条。（4）画出透镜元件图。

3、设计一个用于目视仪器f '=60mm ,D/f’=1/4 ,2ω=6°的单透镜，要求分别采用自行设计和从透

镜库中选择两种方法设计。

4、已知一双胶合望远物镜的技术参数见下表，用OSLO完成这一系统的设计，并画出光路图。

（长度单位：mm）

序主要技术指面r 号 标 1 D/f’=1/5 号 0 ∞ 依默认设定 双胶d nD υ D0 牌号 备注 f '=200mm 2ω=5° 1 126.73 2 -85.06 7 4 1.5163 64.1 1.6475 33.9 1 值，由轴光束K9(BK7与主线光束) 的数据决定。 ZF1(SF 合望远物镜 2) 3 求解（S） S

5、在题2的双胶合透镜的后面50mm处加一个40mm口径的反射镜，再后面25mm处加一个40mm

口径的45度直角棱镜（玻璃材料为K9）。自动绘图（用11条光线画出），依图说明棱镜材料为K9是否合适？如果不合适，请你选择合适的玻璃。

6、透镜Triplet with -2 magnification的成像绘图，显示1和0.7两视场。 7、拋物镜面的绘图，并分析光线。

8：对「demotrip.len」档案的作修正，使 magnification=-1 ；Gaussian image height=12.5 ；Object N.A.=0.5，并显示近轴光线追迹结果。

9、 在题2的双胶合透镜的后面50mm处加一个40*40口径的检查孔径，并画出斑点图；修改入射光口径，使斑点图充满口径。 10、画出第七章的风景透镜光线轨迹图。

11、优化题2的双胶合望远镜透镜，使斑点尺寸小于0.0045mm。 12、优化第七章的风景透镜,使透镜焦距精确为100mm，并且消除彗差。 13、设计一双胶合望远物镜，性能指标为：

（1）D/f’=1/3，f '=60mm，2ω=12.5°厚度小于8mm，斑点尺寸小于0.01mm。 （2）D/f’=1/6，f '=300mm，2ω=6°厚度小于16mm，斑点尺寸小于0.01mm。 要求入瞳与物镜重合，校正位置色差，球差和慧差。且：

（1）最大剩余球差符合像差容限要求； （2）全视场时斑点尺寸小于0.05mm； （3）0.7视场，空间频率20lp/mm时的MTF>0.2。 （4）画出系统的成像光路图和元件图； （5）用TracePro画出双胶合望远物镜图。

14、已知系统具体参数如表所示，试判断三系统成像质量的优劣， 并说明原因。

序号 1 D/f’=1/5 f '=200mm 2ω=5° 2 主要技术指标 面号 0 1 2 3 0 1 r/mm ∞ 126.73 -85.06 -259.578 ∞ 131.557 d/mm 7 4.2 7 牌号 BK7 双胶合望远物镜 SF2 BK7 备注