1、1,OCAD计算机辅助光学设计,主讲：谢洪波,2,一、任务,检测半径大于1.2mm的毛细孔。非接触检测，且偏差大于4m。,第10讲检测显微镜设计实例,3,第10讲检测显微镜设计实例,=25,L=195mm,2y=1.4mm4m,二、分析,1、主要光学参数,4,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,2、放大率分解,物镜目=5，10，12.5，15第一考试网，25目镜=2.5，4，10，40，100,取：目=10=2.5,5,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,3、目镜焦距,f目=250/目=250/10=25mm,目=250/f目,6,二、分析,第10讲检测显微镜设计实
2、例,4、分划板大小,2y1=2y1=1.42.5=3.5mm,2y1=1.4mm,7,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,5、目镜视场角,2=4，22=8,tg2=y1/f目=1.75/25=0.07,8,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,6、物镜数值孔径,NA/300=25/300=0.083取：NA=0.07,300NA,9,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,7、显微镜帧率,=0.5/NA,=0.5/NA=0.50./0.07=3.96m=0.61/NA=0.610./0.07=4.836m,10,二、分析
3、,第10讲检测显微镜设计实例,8、瞄准精度验算,仪器=72.5/25=2.9m或60/25=2.4,人眼=2500.00029=72.5m,11,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,9、出瞳半径,2a=500NA/=5000.07/25=1.4mm,2a=500NA/,12,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,10、物镜光路,物方远心光路,13,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,11、物镜焦距,14,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,12、物镜口径,sinu=0.07u=4.014tgu=0.D物=2y1+2ltgu=1.4+255.710
4、.=9.21869.5mm,NA=0.07n=1,15,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,13、孔径光阑口径,tgu=tgul/l=0..71/139.29=0.u=1.sinu=0..028D孔=2(l1-f1)tgu=5.,D孔=2(l1-f1)tgu,16,二、分析,第10讲检测显微镜设计实例,14、出瞳距,-lz=l1-f1+f2=139.29-39.79+25=124.5mmlz=-124.5mm,17,二、分析,第10讲检测显微
5、镜设计实例,15、目镜口径,D目=2lztg2+2a=231.280.07+1.4=5.7796mm,D目=2lztg2+2a,18,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,参考书光学设计指南国防工业出版社光学技术指南机械工业出版社光学设计袁旭昌北理工出版社应用光学张以谟国防工业出版社实用光学设计方式与现代光学系统张登臣机械工业出版社,19,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,1、目镜,选凯涅尔物镜X=5f2目/1000=3.125mm物镜调节螺纹宽度6.25mm,f目=25mm目=1022=8,20,三、选择初始结构,
6、第10讲检测显微镜设计实例,1、目镜,镜板距,=7.5mm,P,21,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,1、目镜,22,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,1、目镜,23,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,2、物镜,消色差低倍目镜单组双胶合透镜,=2.5NA=0.07,24,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,2、物镜,25,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,2、物镜,结构参数如下：,26,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,2、物镜,27,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,3、半五角棱镜,规格关系：角度关系
7、：a=1.082DACB=11230b=DBAC=45c=DABC=2230d=1.707D=22230h=1.707D=2.4Al=1.707D,28,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,4、分划板,29,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,4、分划板,t刻线密度t/f目1,t/f物0.5或0.00014f物t0.00028f目轴向位移:,30,四、缩放焦距,第10讲检测显微镜设计实例,31,五、更换玻璃,第10讲检测显微镜设计实例,1、保持色差不变更换玻璃，选接近的玻璃。正透镜选用高折射率冕玻璃毕业答辩ppt模板，可降低系统中级像差和S
8、IV。双胶合透镜，注意使胶合面两侧的n变化不大。,32,五、更换玻璃,第10讲检测显微镜设计实例,2、更换玻璃校准色差若选择的初始结构经过更换玻璃以后单色像差挺好，而色差不好，可用更换玻璃的方式校准色差。（1）若0.707带LFC大，全视场的YFC较小，则更换紧靠光阑的一块。（2）若两种色差的符号相反，则更换光阑后面那块。,33,六、校正像差,第10讲检测显微镜设计实例,球差位置色差余弦差,34,七、评价像质,第10讲检测显微镜设计实例,波像差弥散圆、包容圆光学传递函数,35,八、输出图纸,第10讲检测显微镜设计实例,装配图部件图零件图,36,37,38,39,40,4
9、1,42,43,44,一、对材料的要求,nD=3c指3类c级(共3类4级)(nFnc)=3c指3类c级(共3类4级)D=(nD1)/(nFnc)(色散系数）光学均匀性=33类(共5类)挠度双折射=4(固溶气温不均匀导致的)白色度=1c1类c级（共2类3级）气泡度=3D(共9类5级)光吸收系数=3(K=-ln内/L),45,二、对零件的要求,焦段数N检验光学零件表面时毕业答辩ppt模板，被检表面与标准表面形成的干涉白色（焦段）数焦段局部偏差N-检验光学零件时，被检表面与标准表面形成的干涉白色（焦段）的不规则程度。标准样板精度R标准样板的曲率直径实际值与其曲率直径名义
10、值的误差。,46,二、对零件的要求,（4）中心偏差X:光学表面中心偏差的容许值（面夹角）（用光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量表示）。C：透镜中心误差透镜光轴和几何轴不相重合的数值。C与X的关系:X通常由光学设计给出，或由c的容许值估算得出。,47,二、对零件的要求,（4）中心偏差,48,二、对零件的要求,（5）光学零件表面疵病B光学表面的疵病系指砂眼、擦痕、开口气泡、破点和破边等。（6）玻璃平板的两个平面的不平行度。（7）光线从反射棱镜的入射面垂直入射时，光线在出射时对出射面法线的误差。在入射截面方向的份量，亦称“第一光学平行差”：在垂直入射光轴截面方向的份量，也称“
11、第二光学平行差”。,q,q,I,P,第一光学平行差,第二光学平行差,49,二、对零件的要求,（8）零件的有效孔径D。（9）像方焦距透镜像方主点到像方焦点的距离。（10）像方截距自最后一面顶点到像方焦点的距离。（11）物方截距自最后一面顶点到物方焦点的距离。（12）表面洁白度指表面微观不泰安，共分14级。,50,二、对零件的要求,N=2表面误差对应的焦段数(干涉圈数)。N=0.3表面局部误差用干涉白色的不规则程度表示。R=A标准样板精度当R1035时，A级允差为2.0m。容许N=0.5，N=0.3x=1透镜中心偏差包括面夹角和偏心差C。,51,二、对零件的要求,B=30.063表示光学零件表面疵病f像方焦距Do有效通光孔径洁白度标明表面粗糙度,52,三、选择初始结构,第10讲检测显微镜设计实例,1、目镜,
