Návrh optické soustavy - Obecný postup



Podobné dokumenty
Principy korekce aberací OS.

ANALÝZA MĚŘENÍ TVARU VLNOPLOCHY V OPTICE POMOCÍ MATLABU

Konstrukce teleskopů. Miroslav Palatka

Optika pro mikroskopii materiálů I

Historie způsobů návrhů optických soustav Současná role optického konstruktéra Hodnocení kvality optických soustav

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

Vliv komy na přesnost měření optických přístrojů. Antonín Mikš Katedra fyziky, FSv ČVUT, Praha

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

ÚVOD. Miroslav Palatka

Historické brýle. 1690: brýle Norimberského stylu se zelenými čočkami. 1780: stříbrné brýle. konec 18. století: mosazné obruby, kruhové čočky

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Fokální korektory. Okuláry. Miroslav Palatka

Fyzika 2 - rámcové příklady Geometrická optika

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

ZOBRAZOVÁNÍ ČOČKAMI. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Septima - Optika

M I K R O S K O P I E

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

POČÍTAČOVÁ SIMULACE VLIVU CHYB PENTAGONÁLNÍHO HRANOLU NA PŘESNOST MĚŘENÍ V GEODÉZII. A.Mikš 1, V.Obr 2

Meniskové dalekohledy. Daniel Jareš,Vít Lédl,Zdeněk Rail Ústav fyziky plazmatu AV ČR,v.v.i.- OD Skálova 89,51101 Turnov vod@ipp.cas.

Gullstrandovo schématické oko

Frekvenční analýza optických zobrazovacích systémů

Korektor Volosova. Zdeněk Rail,Daniel Jareš,Vít Lédl, Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i. OD, Skálova 89, Turnov

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

9. Geometrická optika

Historie světelné mikroskopie. Světelná mikroskopie. Robert Hook (1670) a Antonie van Leeuwenhoek (1670) zakladatelé světelné mikroskopie

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Typy světelných mikroskopů

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Optické zobrazení - postup, kterým získáváme optické obrazy bodů a předmětů

Optický návrh zobrazovací soustavy spektrografu s vícekanálovým filtrem. Optical design of imaging system of spectrograph with multichannel filter

8.1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO SPEKTRUM. Viditelné světlo Rozklad bílého světla:

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

Gullstrandovo schématické oko

EXPERIMENTÁLNÍ METODA URČENÍ ZÁKLADNÍCH PARAMETRŮ OBJEKTIVU ANALAKTICKÉHO DALEKOHLEDU. A.Mikš 1, V.Obr 2

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

ZOBRAZOVÁNÍ ODRAZEM NA KULOVÉ PLOŠE aneb Kdy se v zrcadle vidíme převrácení. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

ZOBRAZOVÁNÍ ZRCADLY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Optika

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. F3240 Fyzikální praktikum 2

Simulation of Residual Optical Aberrations of Objective Lens 210/3452 of Solar Spectrograph of Ondřejov Observatory

Fyzika III Optika a částicová fyzika

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Gullstrandovo schématické oko

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Otázky k bakalářské zkoušce z techniky prof. J.Pecák, CSc.

OPTIMALIZACE A MULTIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ FUNKČNÍ ZPŮSOBILOSTI POZEMNÍCH STAVEB D24FZS

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Zobrazení čočkou

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Katadioptrické soustavy Argunova, Popova a Klevcova.

Centrovaná optická soustava

Optické vady. Martin Řeřábek CTU in Prague, Faculty of Electrical Engineering, Department of radioelectronics

Návrh zobrazovacích systémů pomocí optických počítačových programů

OSLO. Program pro návrh n. a analýzu optických soustav

Měření ohniskových vzdáleností čoček, optické soustavy

Praktická geometrická optika

Defektoskopie a defektometrie

Viková, M. : MIKROSKOPIE I Mikroskopie I M. Viková

Meo S-H: software pro kompletní diagnostiku intenzity a vlnoplochy

Fyzika III Optika. A. Geometrická optika. Kamil Postava. Institut fyziky, VŠB Technická univerzita Ostrava (A931,tel.

Světlo v multimódových optických vláknech

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

Název: Čočková rovnice

Zobrazovací soustava pro spektrograf s vícekanálovým Šolcovým filtrem. Daniel Jareš, Vít Lédl, Zdeněk Rail. 2. Varianty zobrazovacích soustav

17. března Optická lavice s jezdci a držáky čoček, světelný zdroj pro optickou lavici, mikroskopický

Geometrická optika. Aberace (vady) optických soustav

Objektiv Merz 160/1790 refraktoru Hvězdárny v Úpici

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 6: Geometrická optika. Abstrakt

Základní pojmy a vztahy: Vlnová délka (λ): vzdálenost dvou nejbližších bodů vlnění kmitajících ve stejné fázi

Software Dynamická geometrie v optice. Andreas Ulovec Andreas.Ulovec@univie.ac.at

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014

Praktická geometrická optika

REALIZACE BAREVNÉHO KONTRASTU DEFEKTŮ V OPTICKÉ PROSTOVĚ-FREKVENČNÍ OBLASTI SPEKTRA

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

DUM č. 5 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Martin NESLÁDEK. 14. listopadu 2017

KULOVÁ ZRCADLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - Septima

Měření závislosti indexu lomu kapalin na vlnové délce

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

Problémy slunečních pozorování a úvod do jejich zpracování

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

SEZNAM ANOTACÍ. CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_MA4 Analytická geometrie

Optika. Zápisy do sešitu

ZOBRAZOVÁNÍ ROVINNÝM ZRCADLEM

Konstrukční varianty systému pro nekoherentní korelační zobrazení

Korektor komy D.M.Maksutova

Transkript:

Inovace a zvýšení atraktivity studia optiky reg. c.: CZ.1.07/2.2.00/07.0289 Přednášky - Metody Návrhu Zobrazovacích Soustav SLO/MNZS Návrh optické soustavy - Obecný postup Miroslav Palatka Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Palatka MNZS-2010 1

Návrh optické soustavy Obecný postup Palatka MNZS-2010 2

Návrh optické soustavy OS Obecný postup 1, Specifikace základních parametrů OS - zadání 2, Základní před-návrh - převod požadovaných parametrů na parametry paraxiální optiky 3, Návrh OS v tenkých čočkách 4, Stanovení reálných tlouštěk, kontrola základních aberací 5, Trasování paprsků (obecné), výpočet a hodnocení aberací 6, Optimalizace - vylepšování kvality zobrazení 7, Hodnocení, toleranční propočty Palatka MNZS-2010 3

1, Specifikace základních požadavků na OS - vzdálenost předmětu od OS (vzdálenost obrazu od OS), - celková vzdálenost mezi předmětem a obrazem, - velikost předmětu (velikost obrazu) - může být úhlová, - vlnový rozsah ( UV, VIS, IR ), - maximální průměr OS, odolnost OS (mechanická, tepelná) - kvalita zobrazení ( rozlišovací schopnost - MTF ), Palatka MNZS-2010 4 - CENA

2, Základní před-návrh (vyjádření požadovaných parametrů OS v parametrech paraxiální optiky) Ohnisková vzdálenost, zorné pole, clonovéčíslo a numerická apertura, velikost předmětu a obrazu, zvětšení Znalost : zobrazovací rovnice, difrakční limit,... Palatka MNZS-2010 5

3, Návrh OS v tenkých čočkách Volba počtu čoček, jejich lámavostí a vzdáleností, tvaru a materiálu čoček, volba průměrůčoček a clon, jejich polohy pro optimální korekci základních aberací navrhované OS. Palatka MNZS-2010 6

Znalost : 3, Návrh OS v tenkých čočkách Rovnice pro tenkou čočku a kombinaci tenkých čoček, hlavní roviny, grafická konstrukce, určení polohy pupil a průhledů, propočet paprsků obecně, paraxiální trasování hlavního a aperturního paprsku, grafická konstrukce chodu paprsků, Lagrangeův invariant, invariant lomu, Petzvalova křivost, geometrické a vlnové aberace a jejich vzájemný vztah, optický dráhový rozdíl, aberační polynom, Seidlovy koeficienty a jejich vztah k vlnovým aberacím, způsob jejich výpočtu, závislost aberací na velikosti apertury OS a úhlu zorného pole, závislost základních aberací na tvaru čoček a poloze aperturní clony, stigmatické zobrazení, aplanatické plochy a aplanatická podmínka, typy a vlastnosti optických skel, možnosti korekce základních aberací. Palatka MNZS-2010 7

4, Stanovení reálných tlouštěk, kontrola základních aberací Tenké točky jsou nahrazeny reálnými a jsou přepočítány základní aberace, poloměry křivosti jsou upraveny, někdy je nutné vrátit se o krok zpět. Znalost : technologické možnosti realizace čoček, limity mechanické konstrukce, vliv změny tlouštěk na změnu velikosti aberací, Palatka MNZS-2010 8

5, Trasování paprsků OS (obecné), výpočet a hodnocení aberací Trasování paprsků OS a určení celkových aberací, hodnocení velikosti aberací paprskových a vlnových, komplexní hodnocení kvality zobrazení pomocí optické přenosové funkce,... Palatka MNZS-2010 9

5, Trasování paprsků OS (obecné), výpočet a hodnocení aberací Znalost : Vektorové trasování paprsků OS, grafické vyjádření geometrických a vlnových aberací, spot diagram, ray-fan diagramy, rozptylová funkce bodu (PSF), Rayleighovo a Strehlovo kriterium, deformace vlnoplochy a způsob výpočtu, optická funkce přenosu a způsoby jejího výpočtu Palatka MNZS-2010 10

6, Optimalizace - vylepšování kvality zobrazení Další zlepšování zobrazovacích vlastností navrhované OS pomocí malých změn konstrukčních parametrů (tvaru čoček, jejich vzdáleností a tlouštěk, materiálu čoček, polohy clon ) ručně nebo pomocí optimalizačního programu. Výsledek musí splnit zadání OS (specifikaci) jinak je nutné se vrátit o několik kroků zpět (např. přidání čočky) singlet nahrazen dubletem Palatka MNZS-2010 11

6, Optimalizace - vylepšování kvality zobrazení Znalost : principy optimalizace (matematické algoritmy), meritní funkce, principy správné volby tzv. startovací OS pro kovergenci optimalizace ke globálnímu minimu (nejlepšího konstrukčního řešení) Palatka MNZS-2010 12

7, Hodnocení, toleranční propočty Konečná analýza kvality zobrazení po optimalizaci, ale častěji i během ní ( nemusí konvergovat ), vliv drobných změn konstrukčních parametrů ukáže jak jsou na ně jsou citlivé zobrazovací vlastnosti OS. Toleranční výpočty (decentrace - stranové a úhlové). Znalost : Technologické a materiálové možnosti Palatka MNZS-2010 13

Výchozí návrh starting point design Palatka MNZS-2010 14

Programy pro výpočet OS PreDesigner - LINOS Photonics http://www.winlens.de/en/predes_intro.html - paraxiální výpočty WinLens - LINOS Photonics http://www.winlens.de/en/wl43_intro.html - light verze zdarma ( bez difrakční analýzy) Sigma 2100 Kidger Optics Ltd koupen majitelem Zemaxu (plná verze - hardwarový klíč) OSLO-LT Sinclair Optics ( prodejce - Lambda Research Corporation) http://www.sinopt.com/software1/downloads1/dloads_lt.htm - omezení na 10 ploch Zemax - ZEMAX Development Corporation http://zemax.com/demo_z.html - pouze demo (plná verze - hardwarový klíč) CODEV - Optical Research Associates http://www.opticalres.com/cv/cvprodds_f.html - žádné demo ani omezená verze SYNOPSYS Optical System Design Inc. http://www.osdoptics.com/ - málo rozšířený, omezení na 12 ploch po 90 dnech OPTALIX - Optenso http://www.optenso.de/index.html - žádná verze zdarma... Palatka MNZS-2010 15

PreDesigner Palatka MNZS-2010 16

WinLens Palatka MNZS-2010 17

Sigma 2100 Palatka MNZS-2010 18

OSLO-LT Palatka MNZS-2010 19

Zemax Palatka MNZS-2010 20

CODEV Palatka MNZS-2010 21