光学设计考试要点

光学设计考试要点5~6个文字题，阐述Zemax。1.Zemax的功能，Zemax能做什么？ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的软件。包括透镜，镜面，棱镜等系统。也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差分析等功能。ZEMAX的界面设计得比较容易被使用，稍加练习就能很快地进行交互设计。ZEMAX不能代替实际的工程实践。2.如何从事光学设计?典型的做法就是1)根据自己要设计的系统，先有一个大致的光学结构。2)从手册查阅，找到类似的光学结构。3)输入系统及各种参数，然后优化这个系统直到自己满意。4)设计师在ZEMAX中可以通过分析功能得到系统的预期。它可两种方式设计，顺序方式：总是按照镜面的顺序，从物发出光，到镜面1，到镜面2....到最后的镜面...到像面；非顺序方式，需要你选择一个模型，定义它情况，然后光线可以从任何方式射入，射出。99％的系统都是用顺序方式设计的。3.Zemax有哪些像质评价函数，如何评价？主要有哪几个成像质量的评价？MTF调制传递函数：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。既与光学系统的像差有关，又与衍射效果有关。PSF点扩散函数：反应点物经过镜头后因像差或衍射在像面上造成的扩散情况。几何像差曲线：球差曲线，像散场曲曲线，畸变，子午垂轴像差曲线。波像差：光程差曲线，波像差三维分布图，干涉图。点列图是在现代光学设计中最常用的评价方法之一。传函与离焦关系曲线图。4.Zemax如何设置多重设计，如何操作？多重结构用来设计变焦透镜，或者优化在不同波长上测试和使用的透镜，或者指定一些用在不同结构的光学系统。这些结构通过同一个参数的不同值来区分。第一步，先用普通的ZEMAX模式来定义一个结构。有了定义好的基本结构，现在应该定义新的结构，他们是第一个的变异形式。第二步，从主菜单条中选择编辑，多重结构。显示的表格是多重结构编辑界面(MCE)。结构数目(也称变焦位置的数目)可通过使用编辑菜单选项插入或者删除结构来定义。每个结构的多重结构操作数，在想要改变的操作数的名称上双击选择来定义。第三步，结构的改变：执行任何分析。第四步，利用多重结构的优化，定义任意个多重结构参数变量。为了同时优化全部的结构选择默认评价函数。注意，如果改变了在多重结构界面上的视场的角度、高度或权重，或者波长的数值或权重时，应该重新构建默认评价函数。5.对结果的误差分析，评价？公差有哪些？公差分析流程？基本思想？如何评价？实际中如何操作？公差分析将有系统地分析些微扰动或色差对光学设计性能的影响。公差分析的目的在于定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。公差值是一个将系统性能量化的估算。TRAD：曲率半径公差TCUR：曲率公差TFRN：孔径公差TTHI：厚度公差TABB：阿贝常数公差可以以两种方式来计算公差：(1)灵敏度分析：对于给定的一批公差，是分别对每一个公差来测定它在标准里的变化量的。(2)反转灵敏度分析：分别对每个公差在性能方面的一个给定的最小允许减小量来计算公差。一个透镜的公差分析由这些步骤组成：（1）给这个透镜定义一批适当的公差。定义允许的系统性能偏离值，设罝限制条件，限制公差范围。（2）添加补偿，并且对每个补偿设置允许范围。默认的补偿是后焦距，它控制了像面的位置。选择一个适当的公差标准。（3）选择要求的模式，灵敏度分析或者反转灵敏度分析。（4）修改默认的公差，或者增加新的公差来满足系统要求。（5）执行这些公差的一个分析。回顾由这个公差分析产生的数据，考虑公差的预算。6.什么是序列描光，序列描光与非序列描光？序列描光可用于设计、优化、和公差分析。光线依序有且仅有一次穿过这个系统的所有表面。在定义的顺序上，光线必交到所有表面，否则光路终止。优点是快，具有弹性和普遍性，简单且高精确的优化和分析。缺点无法追迹所有可能的光路径。非序列描光可用于分析杂散光、鬼影和一般的非成像系统分析。光线自由的沿实际光路追迹，可以不经过某对象，也可经过多次。可分析表面散射和鬼影成像。