МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
А. П. Смирнов, Д. А. Абрамов, А. Ю. Пименов
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Часть 1
ЛИНЗОВЫЕ УСТРОЙСТВА
Практикум в среде MathCad
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2012
Смирнов А. П. , Абрамов Д. А. , А. Ю. Пименов Компьютерное моделирование
оптических систем. Учебное пособие - СПб: НИУ ИТМО, 2012. - …с. Изложены принципы построения программ в среде MathCad. Приведены модели оптической системы в параксиальном приближении и
реальных линзовых осесимметричных систем, на основе которых
рассмотрены некоторые свойства измерительных процессов применительно к
конструированию оптико-механических систем. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению
«Оптотехника» и специальности 200400. 68 - «Оптико-электронные приборы
и системы». Рекомендовано к печати Учёным советом факультета оптико –
информационных систем и технологий, протокол № от
В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в
результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым
присвоена категория «Национальный исследовательский университет». Министерством образования и науки Российской Федерации была
утверждена программа его развития на 2009–2018 годы. В 2011 году
Университет получил наименование «Санкт-Петербургский национальный
исследовательский университет информационных технологий, механики и
оптики»
(С) Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики, 2012
(С) А. П. Смирнов, Д. А. Абрамов, А.
Ю. Пименов, 2012
2
Содержание:
1. Входной зрачок………………………………………………4
2. Пучок лучей…………………………………………………. 14
3. Параксиальная система……………………………………... 18
4. Моделирование взаимодействия луча с оптической
поверхностью………………………………………………... 26
5. Преобразование координатных систем……………………. 34
6. Линзовая оптическая система………………………………38
7. Компьютерное моделирование первичных погрешностей
оптико-электронных приборов……………………………. . 47
8. Критерии качества изображение на основе пятна рассеяния
изображения точки…………………………………………. 61
9. Расчёт на точность по методу соответствия допусков
коэффициентам влияния……………………………………66
10. Сведения из MathCad…………………………………. 76
11. Список литературы……………………………………82
3
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Часть 1
ЛИНЗОВЫЕ УСТРОЙСТВА
1. Входной зрачок
Будем придерживаться правила: оптическая система с входным
зрачком «В» (рис. 1) помещёна в правое трехмерное декартовое координатное
пространство. В правом пространстве направление осей таково, что если
смотреть навстречу, например, оси ОХ, помеченной на рисунке верхней
точкой, то ось OY совместится с осью OZ, если первую вращать против
часовой стрелки (положительное направление).