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一位光设的光学课程设计心得体会



光学人生,从这里开始!

通过这次课程设计,让我更加深刻了解课本知识,和以往对知识的疏忽得以补充,在 设计过程中遇到一些模糊的公式和专业用语。以下是小编为各位整理的关于光学课程设计心得体会,欢迎大家参考。

  ZEMAX是美国焦点软件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。版本等级有SE:标准版,XE:完整版,EE:专业版(可运算Non-Sequential)。

  ZEMAX的主要特色:分析:提供多功能的分析图形,对话窗式的参数选择,方便分析,且可将分析图形存成图文件,例如:*.BMP, *.JPG...等,也可存成文字文件*.txt;优化:表栏式merit function参数输入,对话窗式预设merit function参数,方便使用者定义,且多种优化方式供使用者使用;公差分析:表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数,方便使用者定义;报表输出:多种图形报表输出,可将结果存成图文件及文字文件。

  CODE V

  CODE V:是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件,近三十多年来,Code V进行了一系列的改进和创新,包括:变焦结构优化和分析;环境热量分析;MTF和RMS波阵面基础公差分析;用户自定义优化;干涉和光学校正、准直;非连续建模;矢量衍射计算包括了偏振;全球综合优化光学设计方法。

  OSLO

  oslo是一套标准建构系统及最佳化的光学软件。 最主要地,他是用来决定光学系统中最佳组件的大小和外型,如照相机、客户产品、通讯系统、军事/外层空间应用以及科学仪器等。除此之外、他也常用于仿真光学系统性能以及发展出一套对光学设计、测试和制造的专门软件工具。

  LENSVIEW

  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。

  ASAP

  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。ASAP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!

  此次实训最大的收获不是我学习到了多少知识而是这几天实训给我的感悟:首先是心态。一定要有一个积极的心态,独立解决问题的意识,培养扎实基础的认识。不要什么东西都感觉跟简单(很多东西可能是看似简单)就不去做了或者不屑一做,以至于性网上搜搜就可以了,这样很不好。有自己的东西有自己的付出才会有程序运行成功时的喜悦和小自豪,这样也有助于培养自己的兴趣。要时刻牢记态度决定一切。其次是兴趣,感觉学习工作中兴趣很关键,只是一个引发人积极性的问题,有了兴趣就自觉了,效率自然就高了。再次要敢于尝试和挑战。不要安于现成的程序,而且不要害怕失败,在程序调试的过程中这点尤为重要,“发现出问题然后解决问题”是一个积累经验的过程,而且很高效。最后要不懈追求。

  这学期有幸参加了光学设计课程的学习,通过学习体会到这门学科把基本的几何光学理论与复杂的光学器件相互结合,并且灵巧的运用了比较专业的光学设计软件ZEMAX,系统地论述了“光学设计”课程的基本理论及设计方法,重点介绍了具有普遍意义的典型光学系统的有关设计内容,以阐明光学设计中带有共性的问题。既检验了我们对光学基本概念、基本定律、基本计算的掌握程度,有考验了我们开阔的思维及动手能力,是具有比较实际意义的一门课程,这门课程结构清晰,前一部分注重几何光学相差理论的基础知识,后一部分着重介绍光学设计,下面是我结合个人情况对这门课程的心得体会以及对老师在这门课教学方式和课程重点知识方面的一些建议:

  课程在前一部分主要介绍了几何光学的基本概念基本定律、球面和平面系统、理想的光学系统、光学系统中光束限制及光能,可见重点偏重于几何光学的基本知识,为以后的光学设计打的基础与光的电磁性质关系不是很密切,这些基础中的基础是对整个复杂的光学系统起到至关重要的作用。

  中部主要关于像差理论做了详细的讲解,像差并非相差,主要介绍了球差、轴外像差、波像差以及基本光线的光路计算。这个部分更加实际一些,在基本理论上与实际现象相联系依据基本计算给予普遍像差关系强有力的证明解释,也为以后的光学系统设计作为铺垫,因为一些典型的光学系统都将围绕着光路的传播途径以及像差色差的计算展开,在老师的教学中,更加清晰透彻的了解到光学系统之间的关系。

  当我们在理论上做好充分准备之后,就将付诸实践去体会我们之前所学习了解到的知识如何在实际光学器件起到的作用,甚至是如何更具实际情况设计出一套自己所需要的光学系统。这门课程首先先介绍了一些比较典型的光学系统,从我们密不可分的眼睛成像系统再到我们日常所用的显微镜、望远镜、摄影光学系统等等,我们可以更加系统并且更加带有比较专业水平的眼光去分析这些系统的结构组成及其成像原理,学习好这些基本传统的光学系统会为我们以后设计更加复杂的系统提供强有力的帮助。课程末,我们的学习也进入了比较‘痛苦’的阶段,毕竟我们还是对高端光学系统和复杂的光学结构了解研究甚少,并且缺乏一些专业性的数学处理手段,只能在理论上去了解已经成型的的复杂光学系统的工作原理,在数值计算上并不是十分占优势。那些特殊的光学系统及表面结构要求我们熟练掌傅里叶变换、激光理论、旋转理论等数学处理方法、并且学要一些专业性的光学设计软件,其实市场上关于光学设计的软件种类繁多,老师在上课的时候给我们介绍了ZEMAX的相关界面及其设计光学系统时候的相关操作。

  ZEMAX是一套综合性的光学设计 仿真 软件,它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差 以及报表 整合在一起。 ZEMAX 不只是透镜设计软件而已,更是全功能的光学设计分析软件, 具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点, 与其它软件不同的是 ZEMAX 的 CAD 转文件程序都是双向的,如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。而且 ZEMAX可 仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的 成像系统和非成像系统, ZEMAX 目前有: SE 及 EE 两种版本。ZEMAX可应用的领域及范围:传统相机镜头 、数 位 相机镜头,观景窗 …等镜头 设计。

  像我一样,很多同学也遇上了相同的麻烦,感觉光学设计这个东西很难,特别不好上手!主要原因在于光学设计这个软件功能过于强大专业、资料繁多,当然也是这款软件于众不同之处。可是,如果我们想了脚学习一下,就不知道干从什么地方下手。这个时候,我建议大家可以根据一些小的例子,一步一步的进行,比如先了解整个软件的界面和功能,然后知道如何添加原件,以及设定原件的各种参数,慢慢的加入光线等等,最后形成一个整套的系统,然后在根据使用手册或者经验寿命进行调整和优化。

  其次,要有想法,这个解释很简单。我想,我们真正进行光学设计的时候,都是希望我们的产品可以用在一个具体的环境中,发挥具体作用。那么,我们必须对和设计有关的东西很熟悉。尺寸,大小,光束的特点,实际加工的限制,对成像质量的要求等等,这些其实都要在设计之前心里面有个数,不能盲目下手,这样比较流畅的设计也会节省时间和精力。

  第三,软件只是更加专业的工具,不能代替人的思想,不要什么都盲目的依靠软件,否则会带来很糟糕的设计结果。设计之前,除了要做好之前所说的,还要对一些具体的问题进行计算,如醉简单的,对光路的重要之处进行高斯光学计算,或者加入实际问题的考虑等等。这样,当你用软件进行设计检验时,你就不会至于被动,而是比较良好的运用。知道哪个量应该变成什么样。要做到胸有成竹方能设计出自己心仪的光学系统。

  第四,软件找一个自己用着习惯,比较熟悉的的就行。光学设计软件,说起来也不少,并且每一个都不是简单的货色。不过,只要将一种软件使用得得心应手即可,另外,软件的功能强大,我们再设计中要依据实际情况与你想要设计的系统而定,不需要学会所有的,只要自己所学的够用,帮得上忙就行。

  第五,我们目前的基础知识以及掌握的数学技巧并不够专业,我们必须多多交流,与很多在这方面有建树的高人和光学设计人员虚心学习,努力创新,多加练习,熟能生巧,业精于勤。

  以上是我对这门课程的学习过程以及对ZEMAX这款软件使用过程的心得体会与一点见解,希望老师看完后给与答复,以及在以后的学习和系统设计中给予专业性的批评和指导。下面是我对着门课程的一点建议,希望老师能够给予批评:

  通过自己切身在这门课程的学习,进一步对光学设计这门课的博大精深产生敬仰之情,而且对课程内容安排衔接主次分明清晰透彻,教学方式采取理论设计及实际软件演示使用,并且结合软件分析讲解了很多典型的光学系统,感到这门课程安排的恰到好处,更好的为我们从初出茅庐的几何光学基础知识初级阶段到比较专业性的设计光学系统铺平了一跳初窥门径的道路。但是,如果老师在教学方式或者是课程安排中能够安排一些小的技巧或者添加减少一些小插曲,我想会更能站在学生立场帮助学生更加快速或是适合学生自己特点的掌握光学设计基础知识。

  这次课程设计给了我们一个很好的边学习边实践的机会,对我们深入学习这些技术有很大帮助,深刻体会到了这些技术的实用性。每当自己成功调试一段代码或者通过自己的努力克服一个技术困难,都颇有收获感。这次实训让我们体验了光学应用技术的全过程,发现自己的不足,了解了当前流行技术开发,增加了一定的项目开发经验,增强了一定的就业竞争力。

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