光学设计与CAD

光学系统设计（二） 参考答案及评分标准

一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 题号 1-5 6-10 11-15 16-20 答案 ABADB BADCA DABCB ABDAC 二、填空题（本大题12小题。每空1分，共20 分） 21.小

22.色差、色差、场曲 23.95.56 24.彗差、畸变、倍率色差 25.小、大 26.0.707带光 27.相等、相反 28.4、6 29.畸变 30.3：1 31.畸变、彗差 32.平行平板 三、名词解释（本大题共5 小题。每小题2 分，共 10 分）

33．光程差：某种介质折射率与光在该介质中通过的几何路程的乘积，称为光在该介质中通过的光程，两束光光程之差称为光程差。 评分标准：答对主要意思得2分。

34．弧矢场曲：某一视场的弧矢像点相对于高斯像面的距离称为弧矢像面弯曲，简称弧矢场曲。

评分标准：答对主要意思得2分。

35．波像差：波像差就是实际波面和理想波面之间的光程差。 评分标准：主要意思正确得2分。 36．焦深：由于实际像点在高斯像点前后?l?0范围以内，波像差不超过1/4波长，

??2?l?故把2?l?定义为焦深，即。 00n?u?2评分标准：主要意思正确得2分。

37．等晕条件：轴外点具有与轴上点相同的成像缺陷，称之为等晕成像，欲达到这样的要求，则光学系统必须满足等晕条件。 评分标准：答对主要意思得2分。

四、简答题（本大题共 6 小题。每小题 5 分，共30 分）

??0，是否满足等晕成像？若此时?L??0，是否满足正弦条38．若弧矢彗差KS件？为什么？

K?答：1）满足等晕成像，由于SC??s?0，无正弦差，满足等晕条件；

y?2）满足正弦条件，若此时?L??0，则nysinU?n?y?sinU?，满足正弦条件。 评分标准：第一问答案正确得1分，理由解释正确得2分；第二问答案正确得1分，理由解释正确1分。

39．什么是二级光谱？对F光和C光校正系统色差后，相对于D光，其二级光

谱与焦距有何关系？

答：1）当在带孔径对F光和C光校正了位置色差，它们和光轴的公共交点并不和D光带孔径光线和光轴的交点重合，其偏差称为二级光谱。

??0.00052f? 2）?LFCD评分标准：第一问答出大意得3分；第二问答案正确得2分。

40．场镜可产生哪些初级像差？简述平面反射镜的像差特性？

答：场镜可校正场曲和畸变；平面反射镜不产生任何像差。

评分标准：第一问中每种像差答案正确得2分；第二问答案正确得1分。 41. 一同心弯月镜在空气中，其前后节点在那？其前后主点在哪？ 答：其前后节点及主点均在其两个面的公共球心处。

评分标准：前后节点答案正确得3分，前后主点答案正确得2分。

42. 对于只包含初级和二级球差的光学系统，当对边缘孔径校正了球差之后，其最佳焦点位置在何处？

3?.707处。 答：其最佳焦点位置在?L04评分标准：答出公式得5分。

43. 试写出五种初级像差的赛得和数的表达公式。

答：?SI??luni(i?i?)(i??u)?SII??SI(iz/i)izS?S?III?IIi??SI(iz/i)2?SIV??J2(n??n)/(nn?r)?SV??(SIII?SIV)(iz/i)

评分标准：每个表达公式1分，共5分。 五、计算题（每题10分，共20分）

44. 设计一个f'?100mm的双胶合物镜。选用K9（n0?1.5163,?0?64.1）和F7（n0?1.636,?0?35.36）玻璃制作，使色差为零。问：（1）正透镜用何种玻璃；负透镜用何种玻璃？（2）正负透镜的光焦度各应多少？（3）物镜二级光谱有多大？（4）若r1??r2，求三个面曲率半径。 解：（1）正透镜用冕牌玻璃，负透镜用火石玻璃。 （2）?1??1?1??2??0.023

??2???0.0123

?1??2（3）物镜二级光谱为：0.00052f??0.052mm

（4）依据公式??(n?1)(?1??2)，可求得r1??r2?43.82mm，r3?287.3mm 评分标准：第一问中每个答案正确各得1分，第二问中每个公式正确各得1分，结果正确各得1分，第三问答案正确得1分，第四问每半径结果正确各得1分。

?45.1) 如果一个光学系统的初级子午彗差等于焦宽（），则?SII应等于多少?

??nu?2) 如果一个光学系统的初级球差等于焦深（），则?SI应等于多少?

n?u?2?2????解：由KT3?S?可知：?SII??2? ?II32n?u?n?u?1?S?可知：?SI??2? 2?I2????2nunu评分标准：第一问与第二问中每个公式正确各得3分，结果正确各得2分。

由?L???光学系统设计(三)

一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．系统的像散为零，则系统的子午场曲值( D )。

A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法判断

2．双胶合薄透镜组，如果位置色差校正为零，则倍率色差值为( C )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法判断

3．下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是( B )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散和场曲 D.畸变

4．除球心和顶点外，第三对无球差点的物方截距为 ( A ) 。 A.L?n?n?n?n?n?n?n?n?r B. L?r C. L?r D. L?r nn?nn?5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( C )。

A.球差 B.子午彗差 C.子午场曲 D.畸变 6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时，波像差不会超过 ( C )。 A.

1111? B. ? C. ? D. ?

35247．对于目视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( A )。 A.?D?nD?1n?1n?1nD?1 B. ?D?D C. ?D?D D. ?D?

nF?nCnF?nCnF?nCnF?nC8．K9玻璃和ZF6玻璃属于 ( A )。

A.冕牌玻璃和火石玻璃 B.火石玻璃和冕牌玻璃

C.均属火石玻璃 D.均属冕牌玻璃

9．在ZEMAX软件中进行显微物镜镜设计，输入视场数据时，应选择 ( B )。 A. Angle（Deg） B. Object Height C. Paraxial Image Height D. Real Image Height 10．在ZEMAX软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标 ( D )。 A.Fie B.Opt C.Spt D.Mtf

11．下列各镜头中，在进行设计时，应采用正追光线的是 ( B )。 A.惠更斯目镜 B.望远物镜 C.显微物镜 D.冉斯登目镜 12．一般的负透镜产生的场曲值为 ( B )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断

13．一激光扩束器应主要校正的像差是( C )。 A. 色差 B. 彗差 C. 球差 D. 畸变 14．所有的反射镜均不需校正 ( D )。 A.场曲 B.畸变 C.球差 D. 色差

15．对于一轴外物点，一般光学系统在像面上的各种像差综合的结果是 ( D )。 A.圆形的弥散斑 B.不规则形状的单色弥散斑 C.彩色的弥散斑 D.不规则形状的彩色弥散斑 16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( A )。

A.子午平面 B.高斯像面 C.离焦平面 D.主平面 17．下列软件中，如今较为常用的光学设计软件是 ( C )。

A.abr软件 B.OPD88软件 C.ZEMAX软件 D.AutoCAD软件