La base du réglage de la lumière : analyse des exigences de conception des systèmes optiques

Tous les types d'utilisation d'instruments optiques et les conditions de service auront une exigence pour leurs systèmes optiques, ils peuvent être résumés comme les aspects suivants.

1. Les caractéristiques de base du système optique

Les caractéristiques de base du système optique sont : l'ouverture numérique ou relative, le champ linéaire et l'angle de champ, le grossissement et la distance focale du système. En outre, certains paramètres caractéristiques ont quelque chose à voir avec ces caractéristiques de base, comme la taille et la position de la pupille, la distance de travail arrière et la distance conjuguée.

2. La dimension limite du système

La dimension limite du système signifie sa dimension latérale et sa dimension longitudinale. Lors de la conception du système optique complexe, le calcul de la dimension limite et la connexion de la pupille entre les groupes de lumière sont tous importants.

3. Qualité d'image

L'exigence de qualité d'image a quelque chose à voir avec l'utilisation du système optique. Différentes optiques peuvent avoir des exigences différentes en matière de qualité d'image en fonction de leur utilisation. Pour le système télescopique et le microscope commun, ils ne nécessitent que la qualité d'imagerie sur le champ central. Mais pour les objectifs photographiques, ils ont besoin d'un champ entier avec une bonne qualité d'image.

4. Les conditions d'utilisation de l'instrument

Nous devons considérer la possibilité de réalisation en technologie et en physique lorsque nous avons des exigences pour le système optique. Comme le grossissement du microscope biologique doit respecter 500NA≤Г≤1000NA, le grossissement visuel du télescope doit tenir compte de la résolution limite du système télescopique et des yeux.

Le processus de conception du système optique

La conception du système optique signifie décider de diverses données qui répondent aux besoins d'utilisation en fonction des conditions d'utilisation, nous pouvons également dire décider du paramètre de performance, de la dimension limite et de la structure du groupe de lumière du système optique. Nous pouvons diviser le processus de conception optique en étapes : calcul de la dimension limite, calcul de la structure initiale, correction et équilibre de l'aberration et de la qualité de l'image.

1. Calcul de la dimension limite

Nous devrions enregistrer le schéma du système optique, nous assurer que les caractéristiques de l'optique répondent aux besoins de la technologie, c'est-à-dire s'assurer que le grossissement, la distance focale, le champ linéaire et l'angle de champ, l'ouverture numérique ou l'ouverture relative N1N, la distance conjuguée, le dos distance de travail, emplacement du diaphragme et dimension limite. Par conséquent, nous appelons toujours cette étape le calcul de la dimension limite. Il est calculé selon la théorie du système optique idéal et la formule de calcul. Nous devons prêter attention à la structure mécanique et au système électrique au cas où il échouerait dans la structure mécanique lors du calcul. S'assurer que chaque performance doit être raisonnable, une exigence trop élevée entraînera un résultat de conception compliqué et un coût élevé tandis qu'une exigence trop faible entraînera une conception insatisfaisante.

2. Deux manières de calculer, de choisir et d'assurer la structure d'amorçage :

(1) Résolution de la structure d'amorçage selon la théorie de l'aberration primaire.

Cette façon de résoudre la structure d'amorçage signifie répondre à la qualité d'imagerie de la structure d'amorçage en fonction des caractéristiques de base et de la théorie de l'aberration primaire par calcul.

(2) C'est un moyen pratique et efficace de choisir la structure d'amorçage à partir de données existantes, de sorte qu'elle est largement utilisée par de nombreux concepteurs d'optiques. Mais cela nécessite des concepteurs ayant beaucoup de connaissances sur la théorie de l'optique et une riche expérience de conception, afin qu'ils puissent choisir une structure d'initiation simple et raisonnable parmi de nombreuses structures compliquées. La sélection du modèle joue un rôle très important dans la conception. Une conception réussie avec de bons programmes de mise en page automatisés et des concepteurs expérimentés ne peut se passer d'une bonne structure initiale.

3. Correction et balance des aberrations

Après avoir choisi la structure d'amorçage, nous devons calculer le chemin optique via le programme optique par ordinateur et obtenir toutes les courbes d'aberration et d'aberration. Nous pouvons trouver quelle aberration aura une influence sur la qualité d'imagerie du système optique en analysant les données d'aberration, puis en trouvant des moyens de corriger l'aberration. La correction et l'équilibre de l'aberration est un processus répétitif jusqu'à ce qu'il réponde à l'exigence de qualité d'image.

4. Évaluation des images

La qualité d'image du système optique a quelque chose à voir avec la taille de l'aberration, le but de la conception optique est de corriger l'aberration du système optique. Cependant, il est impossible et inutile pour tout système optique de corriger l'aberration à zéro, il doit y avoir une aberration résiduelle, une aberration résiduelle différente a une qualité d'image différente. Ainsi, les concepteurs optiques doivent connaître la valeur admissible et la formule d'aberration de divers systèmes optiques, afin que nous puissions juger de la qualité d'imagerie du système optique par la taille de l'aberration résiduelle.