OCAD应用:利用OCAD进行一般光学系统的设计(上)

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cherryjhy 发表于 2023-3-1 17:35:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
填写完对光学系统的设计技术要求之后就可以在窗体右侧的绘图框内绘制光学系统方案草图。绘图框的基本尺寸默认为一张横排的A4图纸。如果根据系统总体尺寸的要求需要调整绘图框图纸图幅的尺寸,可以利用界面是文字框从 “图幅选择”中选择,点击“图幅选择”后会出现一个下拉式菜单,从中选择所常用的图幅尺寸代号,如果不满足还可以选择“自定义”,给定需要的横向尺寸和纵向尺寸,如图3-1。如果需要调整图纸横排或竖排的形式,只要在窗体左侧的数据框内的“横排”或“竖排”的选择框内点击就可以自动变换,如图1。


图1.图幅尺寸选择


     

图2.图纸的横竖排列选择

通过以上设置即可进行光学系统初步方案草图绘制。所有光学系统,其基本元素都不外乎是由透镜、光栏、反射镜以及折射棱镜等组成。光学系统初始结构方案的绘制,就是依次在绘图框内安排各种不同光学元素,作为棋子一样排兵布阵。在布阵时,先在左侧数据框的表格框内“元件名称”列的对应面序号栏内点击,立即在对应位置出现“命令集”下拉式菜单,从中选取所需光学元素。

①   初始方案草图绘制
Ⅰ 透镜的绘制
透镜是构成光学系统的最基本元素,由于透镜具有相应光焦度,所以他是光线成像的基本元素。透镜焦距为零时就是保护玻璃或分划镜。一般光学系统的前端第一个零件都用透镜(或保护玻璃)。因此在绘制光学方案草图时首先在绘图框内先画透镜。
绘制透镜时,先在 下拉菜单“命令集”中选取“透镜”,同时界面要求输入透镜焦距值,然后在右侧绘图框内光轴上相应位置点击划动一下,等出现一条蓝色线条定位后确定透镜所在位置,程序自动绘制出该透镜图形并显示系统光线,同时在数据表格内显示有关参数。绘图过程见图3所示。绘图结果如图4。依此类推可以反复绘制许多所需要的透镜元素构成光学系统。

   

图3.透镜的绘制过程



图4.透镜的绘制

Ⅱ 反射镜的绘制
反射镜同样也是构成光学系统的组成元素之一。由于反射镜通过对光线反射成像,同时,由于反射镜与光轴夹角的改变可以用于折转光轴。
在绘制反射镜时,与上相同,在命令集内选择了“反射镜”,绘制反射镜时首先需要输入反射镜的焦距值,接着还有输入反射镜与光轴的夹角,然后在绘图框内适当位置点击,即可自动绘制出所需图形,如图5右侧图形。由于反射镜的焦距是由反射镜不同表面半径决定的,为简化方便在方案草图中均用平面表示。


图5.反射镜的绘制

Ⅲ 折射棱镜的绘制
折射棱镜在光学系统内不仅可以起到折转光轴的作用,还可用来对物象起到倒像或镜像转换作用。在绘制折射棱镜前首先要在命令集内选取“反射棱镜”,由于折射棱镜有较长的光轴展开长度,相当于一块有相当厚度的平板玻璃,具有不同等效空气层,因此在绘制反射棱镜时还须给出棱镜材料的玻璃牌号名称,然后从在界面上显示反射棱镜名称的下拉式菜单上选择需要的反射棱镜名称,由于反射棱镜是非对称元件,在选择棱镜名称后还有按提示要求输入棱镜主截面与图面的沿光轴夹角,有些棱镜还需要继续输入比如棱镜光轴长度延长尺寸或棱镜潜望高度等参数,可按界面提示输入。所需数据填写完毕后,在绘图框内棱镜应该位置是点击划动一下,等出现一条蓝色线条定位,即可自动绘制出该反射棱镜图形如图6。


图6.反射棱镜的名称选择



图7.输入反射棱镜玻璃材料牌号



图8.选择反射棱镜的棱镜名称代号



图9.系统内绘制反射棱镜元素

Ⅳ 光楔的绘制
光楔也就是光学系统中常用的折射棱镜,可以用以进行光线折转实现系统扫描或变形处理。在光楔元件中又又单光楔和胶合光楔两种,单光楔结构简单,胶合光楔可以做消色差处理,各有用途。


图10.系统内绘制光楔元素

Ⅴ 孔径光栏的绘制
孔径光栏虽然不是光学零件,但可在光学系统内对主光线位置起着决定作用,而且会影响整个光学系统外形尺寸的作用。
在绘制孔径光栏时,按以上方法在命令集内选择“光栏”,然后在绘图框的光学系统内光栏位置上点击划动一下,等出现一条蓝色线条定位,即可自动绘出孔径光栏图形,并自动求解出主光线的位置,如图11。



图11.绘制系统内孔径光栏

按照以上方法绘制系统内各不同光学元素后,如果需要继续排布其他元素,可以按同样方法依次绘制。每次都可随意选择不同光学元素。如图12。

   

图12.绘制出的各种不同光学系统方案草图



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