光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的要求
3D c^lfn 任何一種
光學(xué)儀器的用途和使用條件必然會對它的
光學(xué)系統(tǒng)提出一定的要求，因
blz #M # 此，在我們進(jìn)行
光學(xué)設(shè)計之前一定要了解對光學(xué)系統(tǒng)的要求。這些要求概括起來有以下幾個方面。
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-Z 一、 光學(xué)系統(tǒng)的基本特性
rREev 光學(xué)系統(tǒng)的基本特性有：數(shù)值孔徑或相對孔徑；線視場或視場角；系統(tǒng)的放大率或焦距。此外還有與這些基本特性有關(guān)的一些特性參數(shù)，如光瞳的大小和位置、后工作距離、共軛距等。
,=!s;+lu{ 二、 系統(tǒng)的外形尺寸
F4(;O7j 9 系統(tǒng)的外形尺寸，即系統(tǒng)的橫向尺寸和縱向尺寸。在設(shè)計多光組的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)時，外形尺寸計算以及各光組之間光瞳的銜接都是很重要的。
BCExhp 三、 成象質(zhì)量
)FB<gCh7X 成象質(zhì)量的要求和光學(xué)系統(tǒng)的用途有關(guān)。不同的光學(xué)系統(tǒng)按其用途可提出不同的成象質(zhì)量要求。對于望遠(yuǎn)系統(tǒng)和一般的
顯微鏡只要求中心視場有較好的成象質(zhì)量；對于照相物鏡要求整個視場都要有較好的成象質(zhì)量。
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Q>Kw 四、 儀器的使用條件
y3* IF2G 在對光學(xué)系統(tǒng)提出使用要求時，一定要考慮在技術(shù)上和物理上實現(xiàn)的可能性。如生物顯微鏡的放大率Г要滿足500NA≤Г≤1000NA 條件，望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率一定要把望遠(yuǎn)系統(tǒng)的極限分辨率和眼睛的極限分辨率一起來考慮。
pnz@;+f 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計過程
C t /6< 所謂光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計就是根據(jù)使用條件，來決定滿足使用要求的各種數(shù)據(jù)，即決
@W+8z#xr' 定光學(xué)系統(tǒng)的性能參數(shù)、外形尺寸和各光組的結(jié)構(gòu)等。因此我們可以把光學(xué)設(shè)計過程分為4 個階段：外形尺寸計算、初始結(jié)構(gòu)計算、象差校正和平衡以及象質(zhì)評價。
Qvny$sr2 一、外形尺寸計算
l$BKE{rg 在這個階段里要設(shè)計擬定出光學(xué)系統(tǒng)原理圖，確定基本光學(xué)特性，使?jié)M足給定的技術(shù)要求，即確定放大倍率或焦距、線視場或角視視場、數(shù)值孔徑或相對孔
~l+~ MB 徑、共軛距、后工作距離光闌位置和外形尺寸等。因此，常把這個階段稱為外
rGH7S!\AM 形尺寸計算。一般都按理想光學(xué)系統(tǒng)的理論和計算公式進(jìn)行外形尺寸計算。在
6:r1^q6A9L 計算時一定要考慮機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，以防止在機構(gòu)結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)。每項
8Pom^QopK 性能的確定一定要合理，過高要求會使設(shè)計結(jié)果復(fù)雜造成浪費，過低要求會使
d{!zJ+n 設(shè)計不符合要求，因此這一步驟慎重行事。
IKp(KlA 二、初始結(jié)構(gòu)的計算和選擇、
" 6$+B/5 初始結(jié)構(gòu)的確定常用以下兩種方法：
?fs#K ;w 1．根據(jù)初級象差理論求解初始結(jié)構(gòu)
Cyv_(Oh?dv 這種求解初始結(jié)構(gòu)的方法就是根據(jù)外形尺寸計算得到的基本特性，利用初級象差理論來求解滿足成象質(zhì)量要求的初始結(jié)構(gòu)。
~$a%& ]\ 2．從已有的資料中選擇初始結(jié)構(gòu)
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o 這是一種比較實用又容易獲得成功的方法。因此它被很多光學(xué)設(shè)計者廣泛采
C~iFFh6: 用。但其要求設(shè)計者對光學(xué)理論有深刻了解，并有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，只有這
bv[ *jr;45 樣才能從類型繁多的結(jié)構(gòu)中挑選出簡單而又合乎要求的初始結(jié)構(gòu)。
t[%=[pJHW 初始結(jié)構(gòu)的選擇是
透鏡設(shè)計的基礎(chǔ)，選型是否合適關(guān)系到以后的設(shè)計是否成
RkdAzv!Y7 功。一個不好的初始結(jié)構(gòu)，再好的自動設(shè)計程序和有經(jīng)驗的設(shè)計者也無法使設(shè)計獲得成功。
7Ph+Vs+h 三、象差校正和平衡
zJ0'KHF}o 初始結(jié)構(gòu)選好后，要在計算機上用光學(xué)計算程序進(jìn)行光路計算，算出全部象差及各種象差曲線。從象差數(shù)據(jù)分析就可以找出主要是哪些象差影響光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量，從而找出改進(jìn)的辦法，開始進(jìn)行象差校正。象差分析及平衡是一個反復(fù)進(jìn)行的過程，直到滿足成象質(zhì)量要求為止。
mR{ %f?B 四、象質(zhì)評價
}=3W(1cu- 光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量與象差的大小有關(guān)，光學(xué)設(shè)計的目的就是要對光學(xué)系統(tǒng)的象差給予校正。但是任何光學(xué)系統(tǒng)都不可能也沒有必要把所有象差都校正到零，必然有剩余象差的存在，剩余象差大小不同，成象質(zhì)量也就不同。因此光學(xué)設(shè)計者必須對各種光學(xué)系統(tǒng)的剩余象差的允許值和象差公差有所了解，以便根據(jù)剩余象差的大小判斷光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量。評價光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量的方法很多，下面簡單介紹一下象質(zhì)評價的方法。
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