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[其它] 简单的手动镜头2,3D结构科普-第二版

本主题由 System 于 2017-3-27 05:00 解除限时高亮
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引用:
原帖由 archistudium 于 2016-10-1 17:09 发表
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感谢支持。
这帖规模浩大,折腾几年怕都搜不齐某些镜头的结构图
中国奸10战斗机打开火控雷达,美国吓得立刻举国逃出地球

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镜头的光学结构与镜组材料折射率密切有关
战斗机形状与空气动力学密切有关,
人体形状与曲率率(可惜我不懂这个)密切有关。
那么镜头的光学结构就与折射率密切有关

折射率
资料来自http://baike.so.com/doc/4729804-4944678.html折射率
光在真空(因为在空气中与在真空中的传播速度差不多,所以一般用在空气的传播速度)中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。折射率越高,镜片越薄,即镜片中心厚度相同,相同度数同种材料,折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论,εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关,称色散现象。光由相对光密介质射向相对光疏介质。且入射角大于临界角,即可发生全反射。

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-2 21:54 编辑 ]
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光学镜头基本结构计算机辅助设计  
资料摘自http://wenku.baidu.com/view/0283cbc7bb4cf7ec4afed0b1.html
 
任志文,方俊永,刘训生 
  摘要:本文在AutoCAD平台的基础上对常用光学镜头基本结构进行参数化和模块化自动设计。根据光学系统外形尺寸可以一次性设计出结构装配图,而且可以从装配图方便地分离零件图。同时还提供了多种结构形式供设计者选择。 
  关键词:计算机辅助设计;光学镜头;结构   中图分类号:TH703   文献标识码 A    
  一、 引言 
  计算机辅助设计技术早已应用到镜头的光学设计当中,镜头的结构设计也有一些计算机辅助设计软件,但是由于结构设计的多样性或专业性强或要昂贵平台支持而使用不便。光学镜头的结构设计要求各个光学零件准确定位和合理固定,保证镜头的光学性能。对于照相物镜、显微物镜、望远物镜、目镜等大多数非变焦、光轴成直线的镜头来说,其基本结构由透镜、压圈、镜筒、隔圈组成。只要对这些结构作自动设计,就能省去许多费事的构思和繁琐的计算。以自动设计得到基本结构为基础,就不难修改成为所要求的特殊结构,例如镜筒与机壳的专用连接结构。本文介绍的光学镜头基本结构计算机辅助设计是基于广泛应用的AutoCAD平台和采用人机交互式操作,用AutoLISP语言进行参数化和模块化设计,通用性好且简单易行。 
  二、 镜头结构分类
常用光学镜头诸如望远物镜、显微物镜、照相物镜和目镜,基本结构包括四个部分:透镜、隔圈、镜筒、压圈。    隔圈结构类型比较多,它受前后透镜直径和通光孔径的大小差别影响较大,也受其它结构要素影响。隔圈结构类型如图1所示。
    镜筒结构大体可以分为两类:直筒式和台阶式。    压圈的结构形式包括外螺纹压圈和内螺纹压圈,在实际应用中大多采用外螺纹压圈,因此本文仅考虑外螺纹压圈,又根据光学系统对边缘光线是否扩散和外观要求的不同,压圈可以分成三种形式。    仅以镜筒和压圈的结构形式组合(暂考虑隔圈一种形式)就可以把镜头结构分为如图2所示的六种形式。
本文所述CAD的方法是用户根据镜筒和压圈分类的图标菜单来选择结构形式,再通过文字提示用户去决定选择何种隔圈形式。
 
  三、 总体设计 
  把镜头基本结构分成了六种类型,就可以把整个软件系统设计成六个主程序来分别完成六种类型结构的设计。首先让用户输入光学系统外形尺寸,然后选择:只画光学系统图或画六种类型中一种类型结构图。每个主程序要调用光学系统、压圈、镜筒、隔圈的子程序完成整个光学镜头装配图绘制和自动设计。软件系统框图如图3所示
在设计程序时采用了模块化设计,一个模块实现某一特定的功能,各个模块功能不重复,相互之间共享数据资源,存在调用关系。   

四、 程序编制

五、 关键技术处理
  
七、 结论 
  (1) 对于任意一组常用光学镜头,在已知其光学系统外形尺寸的情况下,可以迅速地绘制出其固紧结构图,并能保证各光学零件定位的准确性。

作者单位:(北京理工大学光电工程系,北京 100081)

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-2 15:15 编辑 ]
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光学镜头基本结构计算机辅助设计2

光学镜头计算机辅助设计软件的种类
Oslo
OSLO的应用范围与领域:   
  照相机 / 高解析成像系统  
常规镜头 / 变焦镜头 / 透镜数组  
高斯光束 / 激光腔  
光纤耦合光学  
非序列传播系统  
感光偏振光学  
渐变式折射率表面 / 非球面 / 绕射表面  
干涉变形  
光学检测仪器  
天文望远镜  
通信系统、军事、太空运用  
精密医学设备 :胃镜、内视镜  

ZEMAX
ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司所发展出的光学设计软件,可做光学组件设计与照明系统的照度分析,也可建立反射,折射,绕射等光学模型,并结合优化,公差等分析功能,是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。

CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件,功能非常强大,价格相当昂贵 CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外,软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件

ASAP是功能强大的光学分析软件,是专为仿真成像或光照明的应用而设计,让您的光学工程工作更加正确且迅速。让您在制作原型系统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。传统描光程序的速度是非常烦琐秏时的。ASAP对于整个非序列性描光工具都经过速度的优化处理,让您可以在短时间内就可做数百万条几何描光的计算。光线可不计顺序及次数的经过表面,还可向前,向后追踪。此外ASAP具有强大的指令集可以让您进行特性光线以及物体的分析,包括: 选择你所要分析的物体上的光线;选择并独立出特定的光线群;列出光线的来源(折射/反射/散射…)与以及其路径的变化;追踪光线的来源以及强度,分析出您意想不到的杂散光路!

LENSVIEW为搜集在美国以及日本专利局申请有案的光学设计的数据库,囊括超过18,000个多样化的光学设计实例,并且每一实例都显示它的空间位置。它搜集从1800年起至目前的光学设计数据,这个广博的LensVIEW数据库不仅囊括光学描述数据,而且拥有设计者完整的信息,摘要,专利权状样本,参考文件,美国和国际分类数据,和许多其它的功能。LensVIEW并能产生各式各样像差图,做透镜的快速诊断,和绘出这个设计的剖面图。

SOD88是北京理工大学光电工程系研制的微机用光学设计软件,它适用于共轴光学系统,系统中的面型可以是球面,也可以是非球面,系统可以是折、反或折反射系统。

TracePro多变化的应用领域包括: 照明(Illumination);导光管(Light Pipes);薄膜光学(Tissue Optics);光机设计(Optomechanical Design);杂散光和激光泵浦。TFCALC一个著名的光学薄膜设计软件,有超过35个国家的工程师和科学家用它进行膜系设计。许多光学元件需要多层膜系设计,如棱镜、显示器、眼镜片等。为了控制从X射线到远红外线的波长范围内的光的反射和透射,光学薄膜取决于它需要如何控制光的干涉和吸收,TFCalc让您轻松的设计出您的光学系统中光学元件所需的薄膜层

OPTISYS_DESIGNOptiSys_Design是一种开创性的光通信系统仿真软件包,用于在大部分光网络物理层上绝大多数的光连接形式(包括从模拟视频广播系统到洲际骨干网)的设计、测试和优化。

摄影镜头的光学仿真软件-鱼大头大头鱼v1.0
(这个是我胡思乱想的,百度了一下,貌似没有这样的软件,原创概念)
所谓摄影镜头的光学仿真软件,就是可以将设计出来的摄影镜头,在计算机中,对着虚拟场景拍摄就可以出照片的软件,这个软件的作用,是试镜设计中的镜头,从而可以不断改善设计,避免有设计缺陷的镜头投入生产,这个软件设计成功后,艺术类摄影镜头的主设计师将由技术家改变为艺术家。


[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-12-11 17:15 编辑 ]
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光学镜头基本结构计算机辅助设计3之镜组设计
镜头的光路设计的意义
一个由5片镜片组成的镜头,如果不用光路设计,可以有许多许多种极不确定的组合法
5片镜片自由组合,可以有25种组合法,
5片镜片颠倒方向自由组合,也可以有25种组合法,
5片镜片自由组合+颠倒方向自由组合,不知道有多少种组合法,
5片镜片镜片距不同,可以有无数种组合法,
5片镜片组的镜组不同,可以有许多种组合法,

5片镜片自由组合+镜片距不同+组的镜组不同,可以有无数种组合法,

这是个可以浪费你一生时间都试验不完的组合。

如果使用光路设计,那么可以有的组合法并不多,因为那些光路不合理的设计,直接可以立刻枪毙,不用去进行组合与试镜。
而且光路设计取代盲目试验还有一大优点,不必去摸怕羞的镜片,保存镜片的完美。

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-12-11 13:08 编辑 ]
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光学镜头基本结构计算机辅助设计4
之镜组设计2
镜头镜组们边缘画质的校正
边缘变形一般有桶形与枕形琦变2种,副镜组的边缘校正,™就是选择与主镜组琦变程度相同,方向相反的镜组结构来进行边缘的校正。

一个确定的镜组,镜组的正反面,可能琦变的类型不同,是以其与其他镜组配伍时,只能有一面能够配合。

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2017-1-13 01:43 编辑 ]
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光学镜头基本结构计算机辅助设计5
之镜筒设计
光学镜头基本结构计算机辅助设计+外包镜组制造+3D打印=自制个性化镜头

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-2 19:20 编辑 ]
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投影仪结构图1
[图1]投影仪的结构示意图
[图2]投影仪的使用
[图3]投影镜头的制作
[图4]
[图5]
[图6]
[图7]
[图8]
[图9]
[图10]

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-3 23:41 编辑 ]

附件

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2016-10-2 23:33


[图1]投影仪的结构示意图

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[图2]投影仪的使用

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[图3]投影镜头的制作

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投影仪结构图2
[图1]
[图2]
[图3]
[图4]
[图5]
[图6]
[图7]
[图8]
[图9]
[图10]
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光学显微镜的结构图
在发光学显微镜结构图前,先让大家见识一下淫民裙众土法上马,用光学显微镜的创造的奇迹。
这样的图幸亏没发去铁血,要不“来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片“
带副标题”-世界哗然,美日吓尿”的标题又要再次出现了。


[图1]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片1
[图2]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片2
[图3]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片3
[图4]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片4

光学显微镜成像原理
<p>由物体入射的光被至少两个光学系统(物镜和目镜)放大。首先物镜产生一个被放大实像,人眼通过作用相当于放大镜的目镜观察这个已经被放大了的实像。</p> <p></p>

学生用的显微镜是反像,上下左右与实际物体正好相反。
物镜放大率乘以目镜放大率就是总放大倍数。
[图5]光学显微镜成像原理及结构图 资料来自httpwww.biyi.netlist15941368.html
[图6]光学显微镜成像原理
[图7]光学显微镜物镜
发现几好图,但是人家声明all corigh pyts serreved
[图8]
[图9]
[图10]
[图11]
[图12]
[图13]
[图14]
[图15]

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-4 01:58 编辑 ]

附件

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2016-10-2 23:39


[图1]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片1

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2016-10-2 23:39


[图2]来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片2

(381.81 KB)

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来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片3

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2016-10-2 23:41


来自蜂鸟的半山英伯先生用显微镜25x物镜接在主镜前直接拍出来的微距照片4

19-14-33-59-17.jpg (20.83 KB)

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[图5]光学显微镜成像原理及结构图 资料来自httpwww.biyi.netlist15941368.html

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2016-10-4 01:51

01300000921183130889620873868.jpg


[图6]光学显微镜成像原理

2010122910213336.jpg (61.62 KB)

2016-10-4 01:54

2010122910213336.jpg


[图7]光学显微镜物镜

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光学显微镜的结构图2
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光学显微镜的结构图3
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望远镜2D结构图1
寻星镜结构图1
资料摘自http://baike.so.com/doc/6182330-6395576.html
寻星镜inder scope,大型望远镜附有的小型、小光力的望远镜,用以帮助观测者寻找天体位置。寻星镜是专供目视寻星用的折射望远镜,附加在主望远镜镜筒上,用来搜寻待观测天体。它的作用是将待观测天体引导到主望远镜视场中央。寻星镜一般采用双分离或双胶合物镜,口径5~10厘米,焦平面处置有供瞄准用的分划板。视场一般为3°左右,常用大视场角的目镜,其放大率约10~20倍。

寻星镜就是一个低倍数的小口径望远镜,一般在四倍到十倍左右,当然倍数再高一点也没关系。

找死找不到寻星镜结构图,用水准仪的望远镜结构图代之
顺便说句,水准仪的望远镜我看过,清晰度比一般的民用望远镜牛好几公斤
[图1]水准仪的望远镜结构图
[图2]
[图3]
[图4]
[图5]
[图6]
[图7]
[图8]
[图9]
[图10]

[ 本帖最后由 鱼大头日报 于 2016-10-3 19:19 编辑 ]

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(15.79 KB)

2016-10-3 04:10


[图1]水准仪的望远镜结构图

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望远镜2D结构图2
一般天文望远镜以构造来分类
资料来自http://wenku.baidu.com/view/507007cada38376baf1fae12.html一般天文望远镜以构造来分类

部分望远镜还可以通过转接环接照相机,在此情况下把它视为摄影镜头也无不可。
一般天文望远镜以构造来分类,可分为折射望远镜、反射望远镜及折反射望远镜三大类....  
至于不同于以上三种构造的天文望远镜,大概就属于两般的天文望远镜(此句是本人加的)

折射望远镜     所谓折射望远镜是以会聚远方物体的光而现出实象的透镜为物镜的望远镜它会使从远   方来的光折射集中在焦点,折射望远镜的好处就是使用方便,稍微忽略了保养也不会看   不清楚,因为镜筒内部由物镜和目镜封着,空气不会流动,所以比较安定,此外,由于光轴的   错开所引起的像恶化的情形也比反射望远镜好,而口径不大透镜皆为球面,所以可以机械   研磨大量生产,故价格较便宜。   (1)伽利略型望远镜   人类第一只望远镜,使用凹透镜当目镜,透过望远镜所看到的像与实际用眼睛直接看的一   样是正立像,地表观物很方便但不能扩大视野,目前天文观测已不再使用此型设计。     (2)开普勒型望远镜   使用凸透镜当目镜,现今所有的折射式望远镜皆为此型,成像上下左右巅倒,但这样对我   们天体观测是没有影响的,因为目镜是凸透镜可以把两枚以上的透镜放在一起成一组而   扩大视野,并且能改善像差除却色差。   
  
反射式望远镜   反射望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主   镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大   的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外   光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。如将反射凹面   磨成抛物线形(Parabolic),则可消除球面差。因为镜筒不能密封,所以主镜很易受烟尘影   响,故难于保养,同时受气温与镜筒内气流的影响较大,搬运时又很易移动了主镜与副镜   的位置,而校正光轴亦相当繁复,带起来不甚方便。此外副镜座的衍射作用会使较光恒星   的星像出现十字或星形的衍射纹,亦使影像反差降低,另外像的稳定度也不及折射式望远   镜。   目前知名反射望远镜的设计大致分为五种..我只列举两种市售一般中小型的反射望远镜   (1)牛顿式 (Newtonian)     一六六八年由牛顿发明设计,由抛物面的主镜和平面次要镜所构成,以对着光轴45度的角   度将平面次要镜装在从主镜反射过来的光的焦点的稍微前方(如上图)这种结构最为简   单,影像反差较高,亦最多人选用,通常焦比在f4至f8之间。  
(2)卡赛格林式或简称卡式 (Cassegrain)     利用一块双曲面凸镜(Convex hyperboloid)作为副镜,在主竞焦点前将光线聚集,穿过主镜   一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,但视场较窄,像散   较牛顿式严重,同时有少许场曲(Curvature of field)。     折反射望远镜 (Catadioptric telescope)   采反射和折射的长处之型式,基本上和反射一样,也有反射式望远镜的缺点,为了消除偏离光轴的视野的慧星像差使用着透镜,且主镜为球面镜,比反射型容易研磨..   只介绍其中一种最为被广泛运用的折反射望远镜   施密特卡式     是1930 年由施密特(Schmidt)发明用作天文摄影。主要是利用一球面凹镜作为主镜以消   除彗形像差,同时利用一非球面透镜(Aspheric Iens)放于主镜前适当位置作为矫正镜   (Corrector)以矫正主镜的球面差。这样可以得出一个阔角(可达40一50度)的视场而没有   一般反射镜常有的球面差与彗形像差,只有矫正镜做成的轻微色差而已。摄影用的施   密特望远镜,焦比方面可以做到很小(通常在f1至f3间,最小可达〃0.6),因此很适宜于   反射式望远镜    反射望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主    镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大    的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外    光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。如将反射凹面    磨成抛物线形(Parabolic),则可消除球面差。因为镜筒不能密封,所以主镜很易受烟尘影    响,故难于保养,同时受气温与镜筒内气流的影响较大,搬运时又很易移动了主镜与副镜    的位置,而校正光轴亦相当繁复,带起来不甚方便。此外副镜座的衍射作用会使较光恒星 的星像出现十字或星形的衍射纹,亦使影像反差降低,另外像的稳定度也不及折射式望远镜。
目前知名反射望远镜的设计大致分为五种..我只列举两种市售一般中小型的反射望远镜    (1)牛顿式 (Newtonian)      一六六八年由牛顿发明设计,由抛物面的主镜和平面次要镜所构成,以对着光轴45度的角    度将平面次要镜装在从主镜反射过来的光的焦点的稍微前方(如上图)这种结构最为简    单,影像反差较高,亦最多人选用,通常焦比在f4至f8之间。(2)卡赛格林式或简称卡式 (Cassegrain)      利用一块双曲面凸镜(Convex hyperboloid)作为副镜,在主竞焦点前将光线聚集,穿过主镜    一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,但视场较窄,像散    较牛顿式严重,同时有少许场曲(Curvature of field)。
   
折反射望远镜 (Catadioptric telescope)    采反射和折射的长处之型式,基本上和反射一样,也有反射式望远镜的缺点,为了消除偏离光轴的视野的慧星像差使用着透镜,且主镜为球面镜,比反射型容易研磨..    只介绍其中一种最为被广泛运用的折反射望远镜    施密特卡式是1930 年由施密特(Schmidt)发明用作天文摄影。主要是利用一球面凹镜作为主镜以消    除彗形像差,同时利用一非球面透镜(Aspheric Iens)放于主镜前适当位置作为矫正镜    (Corrector)以矫正主镜的球面差。这样可以得出一个阔角(可达40一50度)的视场而没有    一般反射镜常有的球面差与彗形像差,只有矫正镜做成的轻微色差而已。摄影用的施    密特望远镜,焦比方面可以做到很小(通常在f1至f3间,最小可达〃0.6),因此很适宜于星野及星云摄影。

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