光学工艺实习报告
常用光学玻璃的种类与特性
光学玻璃是应用得最广泛的光学材料，属于无机物，是高分子的凝聚物质。它是具体定义是：不论化学成份和固化温度范围如何，一切由熔体通过冷却所得到的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称之为玻璃，具有光学特性的玻璃就称之为光学玻璃。在光学仪器中使用的玻璃种类主要有两种，一种是火石玻璃，代号为F；一种是冕玻璃，代号为K。
火石玻璃，又称燧石玻璃，是用二氧化硅、氧化钾（K2O）和氧化铅（PbO）等原料熔炼而成。其特点是折射率高，色散大。由于含铅，玻璃的比重也大，用手掂量时会感到沉重。火石玻璃中所含的铅元素越多，折射率越高，而且比重也越大。例如，有含铅达92%，折射率高达2，比重达到8的玻璃，它几乎和钢铁一样比重。遗憾的是，这种含铅量太高的火石都带有黄色，这就限制了它在某些领域（例如制作光学仪器元件）中应用。此外，火石玻璃还有一个缺点是硬度低，用小刀就可以在玻璃上划出伤痕。并且火石玻璃不稳定，容易发霉或被酸和酸的蒸气及其它化学药剂腐蚀。同时火石玻璃的价格比冕牌要贵得多。火石玻璃主要用于光学仪器工业，磨制各种透镜和棱镜，在玉石行业中，火石玻璃的高折射率和大色散非常有用，用它磨成的假玉石不仅特别光亮，而且因色散大会从玉石内反射出五颜六色的彩色闪光。此外，用火石玻璃制造工艺品也是非常合适的。火石玻璃细分又分为冕火石(KF)、轻火石(QF)、钡火石(BaF)、重钡火石(ZBaF)、重火石(ZF)和特重火石(TF)等几类。
冕玻璃，又称为冕牌玻璃，则是包含大约10%的碱石灰硅酸盐的氧化钾，不含氧化铅、折射率低、色散值不大的光学玻璃。轻质冕玻璃的含有氧化钡10%左右，重质的则含有氧化钡44%左右，磷质的含有五氧化二磷70%左右。由于具有良好的光学和机械特性，并且对化工和环境的伤害具有抵抗性，经常用于制显微镜、望远镜、照相机和瞄准器等光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜等。冕玻璃细分则分为轻冕(QK)、冕（K）、磷冕（PK）、钡冕（BaK)、重冕(ZK)、镧冕(Lak)等几个种类。
光学零件加工的基本工艺
对于光学零件的加工以光学冷加工为主。光学冷加工又称机械加工，指的是在常温下，通过机械方法来改变玻璃及玻璃制品的外形和表面状态的过程。冷加工的基本工艺主要有以下几种：1、块料毛坯的切割工艺，指的是用切割机将玻璃毛坯切割成与实际零件接近小毛坯。2、型料毛坯成型工艺，指的是用热压成型方法获得与实际零件接近毛坯。3、光学零件外圆、球面与平面的铣磨工艺，指的是用铣磨机使零件获得与图纸要求相近的形状与尺寸。4、光学零件的精磨工艺，指的是在粗磨的基础上，用精磨机通过磨料来进一步磨削玻璃，使零件的曲率半径或平面精度进一步提高，但透明度与表面形状还没达到图纸要求。5、光学零件的抛光工艺，指的是在精磨的基础上，通过抛光机对零件作进一步研磨，来达到图纸的设计要求。6、透镜的定心磨边工艺，指的是透镜在粗磨、精磨、抛光过程中，由于定位误差和加工误差会造成透镜的光轴与其基准轴不重合，产生中心误差，通过定心磨边工序来减少这一误差。7、光学零件的胶合工艺，指的是利用透明光学胶将两个以上的光学零件结合在一起的加工工艺。8、光学零件的光胶工艺，指的是依靠光学零件抛光表面间分子的吸引力，将两个以上的光学零件结合在一起的加工工艺。
光学玻璃粗磨成型
粗磨是用粗磨料将玻璃表面或制品表面粗糙不平或成形时余留部分的玻璃磨去，有磨削作用，使制品具有需要的形状和尺寸，或平整的面。开始用粗磨料研磨，效率高，但玻璃表面留下凹陷坑和裂纹层，需要用细磨料进行细磨，直至玻璃表面的毛面状态变得较细致，再用抛光材料进行抛光，使毛面玻璃表面变成透明、光滑的表面，并具有光泽。本次光学工艺实习中，我亲自动手实践的球面镜的磨光过程。在粗磨之前需要对玻璃进行磨边处理，防止玻璃在研磨过程中崩开。之后用特定的磨盘，分别用三种粗细不同的沙子，对玻璃进行研磨，使得玻璃初步成型，之后再使用抛光机，配合氧化铈进行抛光工作。
光圈的识别
在抛光过程中，需要时刻注意玻璃是否符合图纸要求，因此需要经常查看光圈。查看光圈前需要将玻璃从抛光机上取下，用布将玻璃擦干，之后将样板玻璃置于待测玻璃之上，轻轻按压，观察光圈情况。若光圈向外扩散，则为高光圈，需要磨玻璃的中间，可以通过修正磨盘的周边或是调小抛光机摆得半径达到这种效果；若光圈向内收缩，则为低光圈，此时需要磨玻璃的外围，可以通过修正磨盘中部或是调大抛光机摆得半径达到这种效果。
实习感想
本次实习让我第一次见识到了平时使用的棱镜、透镜究竟是如何加工而来。透过亲自动手加工研磨玻璃，测定玻璃光圈数，我巩固了在应用光学和物理光学上学到的有关知识，并学到了许多在课堂与书本上很难学到的知识，而且将知识应用到实践上。此外，实习老师的谆谆善诱，让我懂得了很多人生方面的哲理，让我明白了知识与实践两者相辅相成，缺一不可。总之，本次实践让我获益匪浅，希望还能有这样的机会。
光学冷加工毕业
河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute 毕业设计 题目光学零件铣磨 系别光电工程系 专业精密机械技术 班级精密0901 姓名田俊 学号150090106 指导教师黄长春 日期2011年10月10
摘要 铣磨机的使用大大提高了粗磨整平工艺的机械化程度。但由于机床本身的精度以及磨轮、磨削量、进给量、冷却液等多方面因素的影响,粗磨光学零件之光洁度一般只能达到220~#～240~#砂面。国内粗磨平面一般采用的磨轮粒度均在JR60~#～100~#之间,其浓度为100%。粗磨完工所要求的零件表面光洁度等级一般为▽6。从我国粗磨平面的特点来看,一般要去除较大的加工余量,单面余量多在2～3毫米之间,有的零件磨削第一面时其余量竟达5毫米以上。这势必要求金刚石磨轮具有良好的磨削性能,也就是磨轮应选用青铜结合剂且粒度应较粗。实践证明,粒度在80~#～100~#的磨轮由于其磨削力小,用于PM5 关键词：光学零件铣磨机, 表面光洁度等级, 线速度 ,真空吸盘, 整平工艺, 调速机构 ,粗磨 ,金刚石磨轮 ,粒度
ABSTRACT Milling mill use has greatly increased the degree of mechanization of kibble leveling process. However, due to the accuracy of the machine itself, as well as grinding wheels, grinding amount, feed rate, coolant, and many other factors affect the roughing the optical parts of finish is generally only reach 220 to # 240 to # sand surface. Domestic kibble plane generally use the granularity of the grinding wheel between the JR60 ~ # ~ 100 ~ #, the concentration of 100%. Kibble completion requirements of the parts surface finish level generally ▽ 6. View from the our kibble plane features, generally to remove a larger allowance, single-sided margin of more than 2 to 3 mm, and some parts grinding the first side when the rest of the amount as high as more than 5 mm . This will require that the diamond grinding wheel with a good grinding performance, is the grinding wheel should be used bronze binder and coarse granularity should. Practice has proved that the particle size in the 80 ~ # 100 to # of the grinding wheel due to its small grinding force for PM5 Keywords: optical, parts milling, mill surface finish grade line, speed vacuum consolidation process, level governor
第十三章转向屋脊棱镜 已经设计了许多带90°屋脊 棱镜用于观察仪器。这类屋脊棱镜 使象上下颠倒和左右反转，同时可 以在45°到120°范围内以各种角 度偏转视线。最常用的转向屋脊棱 镜是45°（施密特）、60°（2号军 用夫兰克福德）、80°、90°（阿米 西）、115°、120°（1号夫兰克福 德）棱镜。五角棱镜是一种特殊情 况。显然，经棱镜后的视线可以根 据仪器的要求设计其偏转角。记住 任何一种带90°屋脊角的转向棱 镜均称为阿米西（90°）棱镜。这 种棱镜的制作方法与其他的屋脊棱 镜的制造方法相同，但是入射面与图13.1 典型的90°转向棱镜施密特（45°）、 出射面间的夹角却有差别（见图13.1） 2号夫兰克福德（60°）、阿米西（90°）、1号 夫兰克福德（145°）和（120°） 1．玻璃的均匀性 玻璃的均匀性、气泡、条纹等等的检验是重要的。第五章已详细地讨论了均匀性的检验方法，必须强调在三个方向检验玻璃毛坯。 由生产厂检验合格的玻璃，即使属于1-A级且符合JAN174-AI标准的规定也必须再作检验。我记得了“了解他使用的玻璃”，结果使一批直角棱镜报废。在干涉仪上检验时这些无法挽回的棱镜，因有细小的条纹，不能满足OPD（光程差）小于1/4λ的要求。 玻璃毛坯在布朗查德铣磨机或其他允许坯料翻转加工，如果仔细操作，可以达到极好的平行度。大多数棱镜都有两个互相平行的侧面，所以第五章介绍了玻璃成型毛坯三种特殊的检验方法。平行平板有面形质量为两个波长、平行度高于15″的两个粗抛光表面。与标准角度棱镜光胶的表面的面形质量应优于1个波长（由大的玻璃毛坯上切下的单个棱镜，其面形质量与大棱镜有比例关系）。一个较好的抛光侧面应作为检验棱镜反射角的90°侧面角的参考面。菲索干涉仪用于检验平行平板的平行度（见第十四章）。 2．切过程 经均匀性检验得到无条纹或无其它缺陷的毛坯或圆盘 后，道德切划两块方的平板玻璃用来保护两个抛光表面。用 低熔点沥青胶在抛光表面间粘上一张透镜纸（见附录3）。简 单地说，放在石棉板上的玻璃毛坯用可调电炉缓缓加热到 85℃，平板玻璃片大的玻璃毛坯一起加热，在毛坯的一个面 上轻轻地涂上一层沥青胶，然后放上一张透镜纸，再盖上一 片保护玻璃。翻转玻璃组件，再把第二片保护玻璃粘于玻璃 毛坯上。注意：操作时应戴上棉手套，因为厚的玻璃毛坯太 热不能用赤裸的手操作。还应避免水或潮湿毛巾接触高热玻璃，图13.2 从粗抛光的平行平板锯 否则因应力集中而使玻璃毛坯炸裂。切棱镜的一种排样方法玻璃组合件冷却到室温后，贴上大的防水胶带纸。用硬纸板或聚酯薄剪出留有余量的棱镜
光学薄膜工艺基础知识 工艺因素对薄膜性能的影响机理大致为： 一、基片材料 1、膨胀系数不同热应力的主要原因； 2、化学亲和力不同影响膜层附着力和牢固度； 3.、表面粗糙度和缺陷散射的主要来源。 二.、基片清洁 残留在基片表面的污物和清洁剂将导致： 1、膜层对基片的附着力差； 2、散射吸收增大抗激光损伤能力差； 3、透光性能变差。 三、离子轰击的作用 提高膜层在基片表面的凝聚系数和附着力；提高膜层的聚集密度，氧化物膜层的透过率增加，折射率提高，硬度和抗激光损伤阈值提高。 光学镜片小知识 镜片材料分类 玻璃镜片包括光学玻璃镜片及高折射率镜片（即通常所称的超薄片），其硬度高、耐磨性能好，一般其质量及各项参数不会随时间而改变，但是玻璃镜片的抗冲击性及重量方面要略逊于树脂镜片。 树脂镜片一般要比玻璃镜片轻得多，且抗冲击性能要优于玻璃片，防紫外线能力强，但其表面硬度较低，比较容易被擦伤。树脂镜片及镀膜镜片由于其特性较软，所以平时应注意不要让镜面直接接触硬物，擦洗时最好先用清水（或掺合少量洗洁精）清洗，然后用专用试布或优质棉纸吸干眼镜片上的水滴。此外，在环境条件较差的地方应慎用镀膜镜片，以免沾上污物难以清洗。 宇宙（PC）镜片：折射率高，牢固，但易磨损.多数使用于小孩子的眼镜片，无框架的装配或运动员的护眼罩。 镜片镀膜后有哪些优点？ 镀膜镜片可以降低镜片表面的反射光，视物清楚，减少镜面反射光，增加了光线透过率，也解决戴眼镜在强光下照像的难题，增加美感。镀膜眼镜能防止紫外线、红外线、X线对视力的伤害。配戴镀膜眼镜不易疲劳。对荧光屏前工作人员的视力可受到保护。 镀膜树脂镜片除应避免划碰高温外，亦应避免酸类油烟等侵蚀，如在日常生活中最好不要戴镜下厨，尤其是通风不好油烟大时；同时亦不能戴（带）镜进（近）热水淋浴环境，平常临时放置时应将镜片凸面向上，随身携带时应将眼镜放入盒内，不要随便放入口袋中或挂包中，那样极易使膜层擦伤。
基础光学工艺附录 附录11 用威廉姆斯干涉仪制造分光 第235页 附录11 用威廉姆斯干涉仪制造分光板 制作干涉仪的分光板是一项专门的光学加工技术，只有对各种尺寸各类形状的光学零件的光学修磨经历过数年的尝试和失误才能具有这项工作的经验和技巧。大多数分光板是作为干涉仪的整体来修磨的，即使使用这种方法也有一些困难。困难之一是由于需要用大的入射角和厚度使之在大口径干涉仪中产生透射缩小效应。虽然Saundetrs 和Post 系列干涉仪可以克服这些困难，而且性能稳定、结构紧凑，然而对普通光学车间来说这种光学元件生产量极大，用8in 的干涉仪使化费太大。 威廉姆斯干涉仪是一种廉价的制造分光板的测量工具。两个球面反射镜的曲率半径为762in ，孔径为12in ，适用于检验0.5~2.5in 厚的玻璃平板。可参阅刊载在Appl.Opt. 1963,2, P1337~1340 M.V.R.K.默泰（Murty ）所写的文章。该装置及使用方法在第五章中已经叙述。图A11.1中的条纹是经光学修磨后 平直、等距的条纹。例如，观察 到的条纹数为半个光圈，这样的 面形误差虽已在光学窗口玻璃的 容许误差内，但对分光板而言则 是不允许的。将其某一面再进行 光学修磨就可以将光学窗口制成 公光板。 修磨任何光学零件之前，总 要先检验两个面的质量。当然可 以用平面干涉仪或用直径足够大 的光学平晶来进行检验。分光板 的两个面都有应优于1/10光圈而 且没有象散，因为零件的一面总 是凸面而另一面为凹面（即使质 量好的零件也是如此）。在凸面上 应贴一张胶带纸，以防止在光学 加工中搞错。一般来说是修改凸 面。检验的环境也十分重要，必 图A11.1 威廉姆斯干涉仪的透射与反射条纹图样 须没有空气流动和漂移。所有的玻璃夹具都必须 固定在防振台上以形成蜂房式的稳定结构。检验时必须将分光板放回到原来已检验过的位置上，以提高测量的重复性。 操作者要知道表面的高低，只要用一根棒向减小光程的方向上压一下反射镜（因而增加了光程差），光圈扩展则表面为高；反之，如果光圈缩小则表面为低。 显然，如果分光板中心区域较低，应再加以修磨使之凸出1~2个波长（2~4个光圈）。以后会认识到只有高出的区域才能用小型抛光模作局部修磨。操作者必须有在光学修磨期间需等待的习惯，所以说一个好的操作者应知道什么时候加工该停止，使最后能观察到的剩余误差呈微小的凸点，一般可磨前需将它搁置几个小时或一夜。如果修磨过头了，应将表面重新磨到原来的状态。 参考文献--附录11 Saunders,J.B.”In-Line Interferometer ”J.Opt.Soc.Am.,44,241(1935) Post,D.”Characteristics of the Series Interferometer,” J.Opt.Soc.Am.,44,243(1935)
光学薄膜应用及实例 光学薄膜是利用薄膜对光的作用而工作的一种功能薄膜，光学薄膜在改变光强方面可以实现分光透射、分光反射、分光吸收以及光的减反、增反、分束、高通、低通、窄带滤波等功能。光学薄膜的种类有很多，这些薄膜赋予光学元件各种使用性能，在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。 传统的光学薄膜是现代光学仪器和各种光学器件的重要组 成部分，通过在各种光学材料的表面镀制一层或多层薄膜，利用光的干涉效应来改变透射光或反射光的光强、偏振状态和相位变化。薄膜可以被镀制在光学玻璃、塑料、光纤、晶体等各种材料表面上。它的厚度可从几个nm 到几十、上百个μm。光学薄膜可以得到很好的牢固性、光学稳定性，成本又比较低，几乎不增加材料的体积和重量，因此是改变系统光学参数的首选方法，甚至可以说没有光学薄膜就没有现代的光学仪器和各种光学器件。在两百多年的发展过程中，光学薄膜形成了一套完整的光学理论—薄膜光学。光学薄膜已广泛应用于各种光学器件(如激光谐振腔、干涉滤波片、光学镜头等)，不仅如此它在光电领域中的重要作用亦逐渐为人们所认识。光学薄膜是TFT-LCD面板制造的关键材料，它们为液晶显示提供一个均匀，明亮且饱满的面光源系统。（光
行天下配图） 减反射膜 假定光线垂直入射在表面上，这时表面的反射光强度与入射光的强度比值(反射率)只决定于相邻介质的折射率的比值： 折射率为1.52 的冕牌玻璃每个表面的反射约为4.2%左右．折射率较高的火石玻璃则表面反射更为显著。这种表面反射造成了两个严重的后果：光能量损失使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到达象平面使象的衬度降低图象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统都包含了很多个与空气相邻的表面，如不镀上增透膜其性能就会大大降低。应用于可见光谱区的光学仪器非常多，就其产量来说占据了减反射膜的绝大部分，几乎在所有的光学器件上都要进行减反处理。 单层减反膜是应用非常广泛的薄膜，也是最简单的膜系。考虑垂直入射的情况，即i = 0，并令 这时基片表面反射率完全被消除。在入射介质为空气的情况下，n0 =1，则在可见光区使用得最普遍的是折射率为1.52 左右的冕脾玻璃。理想的增透膜的折射率为1.23，但是至今能利用的薄膜的最低折射率是1.38( 氯化镁)。这虽然不很理想但也得到了相当的改进。当ns=1.52，nf=1.38，n0=1.0 时，由式(3)可得最低反射率为1.3%，即镀单层氟化镁后中心波 长的反射率从4.2%降至l.3%左右，整个可见光区平均反射
光学冷加工工艺和设备现状及其发展 张曾扬 ▲历史的回顾 我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。 光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。 五十年代初期，光学行业的设备陈旧，工艺落后。进入第一个五年计划后，加工工艺主要是采用“苏联”的工艺，设备也是由苏联引的和按“苏联”图纸制造的专用设备，二十世纪六十年代初期，国内个别厂家由德国引进了先进设备（如铣磨机和光学对中心磨边机），受到这些设备的启示，国内在六十年代中期开始工艺科研和研制新设备。首先进行的是研究粗磨机机械化和设计粗磨机，由于设备和工艺的改进，加工效率有很大的提高，但是后来受政治形势的影响，光学工艺的革新受到冲击，刚见成效的工艺革新，就此停止。二十世纪七十年代中期，对光学冷加工技术改造和技术革新提出了“四化”目标，即毛坯型料化、粗磨机械化、精磨高速化、定心磨边自动化。经过努力，这些目标全部在二十世纪八十年代初基本实现了。光学工业实现了光学冷加工“四化”，为军转民生产光学仪器奠定了有力基础。二十世纪八十年代针对当时民用光学仪器生产，又提出了光学零件制造的新四化，即抛光高速化，清洗超声化，辅
助工序机械化和辅料商品化。“新四化”，虽然受到了管理体制改变的影响，在研制设备和进行工艺科研的时间和深度不够理想，但全部实现了。 二十世纪八十年代重点是对光学加工机理和工艺因素的研究和探讨，通过科研人员和课题组的努力，均取得了理想的科研成果。在光学零件的定摆磨削和光学零件加工中不同牌号玻璃与不同结合剂的丸片之间的合理匹配都在光学加工方面有了突破，引起光学界的重视。这些科研的成果对光学加工工业起了重要作用，为了我们进一步提高光学加工的科研水平，奠定了雄厚的基础，为新的创新开辟了道路。 二十世纪八十年代是我们光学技术和工艺科研硕果累累的时期。不但在光学加工的基础理论方面，而在加工设备，加工工艺，加工模具，以及辅料等方面都取得了可喜成果。如光学加工机理，光学零件加工工艺因素，光敏胶，PH值稳定剂，光学导电膜，易腐蚀玻璃保护膜；PJM-320平面精磨机，QJM220球面精磨机，QJP-100与QJP-40光学中球面与小球面精磨抛光机；光学零件复制法；光学零件超声清洗代替清擦，光学零件真空吹塑包装以及自聚焦透镜制造等等，真是不胜枚举。这些科研成果，不但通过了部级鉴定，而且均获得子部级奖励或国家发明将。 进入九十年代后，在中国光学行业有了更大的进展，这是由于光学产品出口，光学工艺也随着有了更大的改变和进展。我们采用了几十年的成盘加工工艺受到了冲击，而单件光学加工在光学批量
附录9 光胶法 操作者在光学加工过程中经常碰到将 组件的,两个以上表面与另一个光学夹具的 表面光胶。有关该项技术的专着极少，但是 能记住一些基本的要点还是很容易学会的。 这些要点是：两个要光胶的表面必须优于 1/4光圈；必须保持玻璃高度的清洁；必须 按照一定的步骤进行。最好有一间清洁的工 作室，也可以制作或选用一只有机塑料柜或 玻璃柜，柜上钻有一个孔以供空气缓慢流出 （见图A9.1）。不寒而栗应配上两只以上未 镀膜的管状荧光灯及一张描图纸以获得散 射光线。 1.所需仪器 1)一只大于1m见方的塑料箱,箱子 前面装有活页门和一只小的电风 扇，将空气通过滤波器吸入箱内。 2)一只手提式廉价单色光源，这可 以从爱德芒德科学公司买到图A9.1 光胶时使用的层流式检验箱 3)一台聚焦光源。可以美国光学公司（American Opticailo.）的显微镜照明器。 4)一只双筒放大镜（Watchmatkcr 2*） 5)重复蒸馏过的丙酮分别贮存于两只棕色瓶子中 6)六块毛巾或三块经洗涤剂清洗或蒸馏水冲洗过的鹿皮。 7)一把静电式万能驼毛刷（核工业产品，Costa Mesa CA）。用丙酮清洗刷子。 8)几根桔色木棒或塑料棒，棒的一端作成尖臂状。 9)半打小型手指套和一些棉花球。 2 准备工作和光胶 1）检验所有的倒角面，用挖字刀和日用胡须刀片清除抛光粉和沥青胶。 2）用沾有二甲苯的棉花球擦洗所有倒角面两次。在温热的洗涤剂中洗净，并用热的自来水冲洗，然后用人柔软清洁的干毛巾和清洁的透镜纸团擦干所有光学零件。馏 3）用套有指套的大姆指或中指拿住棱镜，取出放大镜。 4）用沾有蒸馏过的丙酮的棉花团擦拭零件表面。丙酮应从储瓶倒入小烧杯中使用，以避免贮藏着的丙酮受到污染。 5）将零件在显微镜照明器的照明下，用干净的毛巾或鹿皮揩去零件上所有的纤维丝。在表面上用哈气检验时要达到干净的程度，呈灰色表面则表明已清洁。 6）用静电式万能毛刷清除带电荷玻璃零件吸附的纤维丝。抗静电溶液可用来防止零件带电，但应加以检验。因为有些溶液会影响增透膜的牢固度。Sema Products, Chicago.Ill.溶液是一种质量好的溶液。 7）将用于光胶零件的平行平板或光胶板揩干净。 8）将揩干净的零件在单色光源下再检验一次，然后轻轻地放上光胶板，如果观察不到条纹或条纹过多，说明光学表面上有纤维丝或尘埃。应用静电刷再刷一上。将带电零件与装在检验箱中的接地铝箱联接是有利的。
光学薄膜的研究进展和应用 【摘要】本文介绍了光学薄膜的工作原理，并对光学薄膜的传统光学领域的应用做了简要的概述。又简要说明现代光学薄膜典型应用，对光学薄膜的制备加以介绍，最后介绍了光学薄膜的发展前景。 【关键词】光学薄膜；薄膜应用；薄膜制造； 1.光学薄膜原理简述 所谓光学薄膜是指其厚度能够光的波长相比拟，其次要能对透过其上的光产生作用。具体在于其上下表面对光的反射与透射的作用。光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附著在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，通过分层介质膜层时的反射、透（折）射和偏振等特性，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊 形态的光。 光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。不同物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 2.光学薄膜的传统应用 光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。减反射膜，是应用最广泛的光学薄膜，它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长，理论上的反射率可以降到零，透射率为100%；对于可见光谱段，反射率可以降低到0.5%，甚至更低，以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反射处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色，现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。 高反射膜，能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时，由于薄膜的损耗极低，随着膜层数的不断增加，其反射率可以不断地增加（趋近于100%）。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。 能量分光膜，可将入射光能量的一部分透射，另一部分反射分成两束光，最
光学基础知识及光学镀膜技术 光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來 改變光波傳遞的特性。即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理，如透射、吸收、散 射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學 與工程上的應用。在本廠的實際應用上，DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。 光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜，但是真正 的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛 星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。計算機的出現使得設計更為方便，相對 的各種理論及設計方法因應而出，光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電 系統及光學儀器之中，如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、 光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。 光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的 氧化膜、水面油層的顏色變化，都可以視為單層干涉的效果。因此，當光在膜層中的干
涉現象可以被偵測到時，我們就說這層模是薄的，否則是厚的(k值消散掉)。由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關，而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。 接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。 光學薄膜的製作是理論設計的實現，它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐 者，即基板之表面狀況及材質有密切的關係，事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比 較少是在設計上，而是在製鍍上，亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜，因此 新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。 1. 繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。光的波動說:當一個水波經過一個障礙時,我們可以看到障礙的邊緣會 泛起陣陣漣漪,這種現象就是繞射,光波也有繞射現象,這種現象是和光的直線前進或光 的粒子說相抵觸的。早在1500年,L.da Viaci 已提及光的繞射,Huygens在1678年首先創立光的波動理論,他把波陣面上每一點都視為一個次級子波的波源,而所有子波前進時的包絡面又形成新的波前,應用這個原理可以解釋光的直線前進、光的反射與折射。 1801年,Young用干涉理論來解釋單狹縫的現象,但實驗結
我国光学加工技术的发展历史 发布日期:2008-03-05 我也要投稿!作者:网络阅读:[ 字体选择：大中 小 ] 我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。 五十年代初期，光学行业的设备陈旧，工艺落后。进入第一个五年计划后，加工工艺主要是采用“苏联”的工艺，设备也是由苏联引的和按“苏联”图纸制造的专用设备，二十世纪六十年代初期，国内个别厂家由德国引进了先进设备（如铣磨机和光学对中心磨边机），受到这些设备的启示，国内在六十年代中期开始工艺科研和研制新设备。首先进行的是研究粗磨机机械化和设计粗磨机，由于设备和工艺的改进，加工效率有很大的提高，但是后来受政治形势的影响，光学工艺的革新受到冲击，刚见成效的工艺革新，就此停止。 二十世纪七十年代中期，对光学冷加工技术改造和技术革新提出了“四化”目标，即毛坯型料化、粗磨机械化、精磨高速化、定心磨边自动化。经过努力，这些目标全部在二十世纪八十年代初基本实现了。 光学工业实现了光学冷加工“四化”，为军转民生产光学仪器奠定了有力基础。二十世纪八十年代针对当时民用光学仪器生产，又提出了光学零件制造的新四化，即抛光高速化，清洗超声化，辅助工序机械化和辅料商品化。“新四化”，虽然受到了管理体制改变的影响，在研制设备和进行工艺科研的时间和深度不够理想，但全部实现了。二十世纪八十年代重点是对光学加工机理和工艺因素的研究和探讨，通过科研人员和课题组的努力，均取得了理想的科研成果。在光学零件的定摆磨削和光学零件加工中不同牌号玻璃与不同结合剂的丸片之间的合理匹配都在光学加工方面有了突破，引起光学界的重视。这些科研的成果对光学加工工业起了重要作用，为了我们进一步提高光学加工的科研水平，奠定了雄厚的基础，为新的创新开辟了道路。 二十世纪八十年代是我们光学技术和工艺科研硕果累累的时期。不但在光学加工的基础理论方面，而在加工设备，加工工艺，加工模具，以及辅料等方面都取得了可喜成果。如光学加工机理，光学零件加工工艺因素，光敏胶，PH值稳定剂，光学导电膜，易腐蚀玻璃保护膜；PJM-320平面精磨机，QJM220球面精磨机，QJP-100与QJP-40光学中球面与小球面精磨抛光机；光学零件复制法；光学零件超声清洗代替清擦，光学零件真空吹塑包装以及自聚焦透镜制造等等，真是不胜枚举。这些科研成果，不但通过了部级鉴定，而且均获得子部级奖励或国家发明将。进入九十年代后，在中国光学行业有了更大的进展，这是由于光学产品出口，光学工艺也随着有了更大的改变和进展。我们采用了几十年的成盘加工工艺受到了冲击，而单件光学加工在光学批量生产中占据了统治地位。 本世纪初，我国光学制造业已取得了辉煌的成果，进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力。据有数字统计的资料，我国光学制造能力已超过了五亿件/年，当然这不包括，一些小型民办企业的生产能力。在亚洲也好，在世界上也好，中国光学冷加工的能力应当是名列前茅的，但我们的技术水平却是比较落后。主要是表现在不能大批量生产高精度元器件，大部分企业不能长期稳定生产，不能制造高精度的特种光学零件。造成此种现象的原因：a.执行工艺规程不够b.没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位c.没有行业法规d.没有软件贸易企业，没有“光学工程”的承包单位。 光学加工设备和光学工艺的发展是分不开的。孔夫子说过“工欲善其事，必先利其器”。
光学薄膜技术及其应用 张三1409074201 摘要：介绍了传统光学薄膜的原理，根据薄膜干涉的基本原理及其特点，介绍了光学薄膜的性能、制备技术，研究了光学薄膜在的应用和今后的发展趋势。 关键词：光学薄膜、薄膜干涉、应用、薄膜制备 引言： 光学薄膜是指在光学玻璃、光学塑料、光纤、晶体等各种材料的表面上镀制一层或多层薄膜，基于薄膜内光的干涉效应来改变透射光或反射光的强度、偏振状态和相位变化的光学元件，是现代光学仪器和光学器件的重要组成部分。 光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用，光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。 本文在简单叙述薄膜干涉的一些相关原理的基础上，介绍了光学薄膜常见的几种制备方法，研究了光学薄膜技术的相关应用，并且展望了光学薄膜研究的广阔前景。 正文： 1.光学薄膜的原理 光学薄膜的直接理论基础是薄膜光学, 它是建立在光的干涉效应基础上的、论述光在分层介质中传播行为。一列光波照射到透明薄膜上，从膜的前、后表面或上、下表面分别反射出两列光波，这两列相干光波相遇后叠加产生干涉。该理论可以比较准确地描述光在数十微米层、纳米层甚至原子层厚的薄膜中的传播行为,由此设计出不同波长、不同性能、适应不同要求的光学薄膜元件。 2.光学薄膜的性质及功能 光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。依靠反射功能, 它可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位；依靠减反射功能，它可以将光束在元件表面或界面的损耗减少到极致, 完美地实现现代光学仪器和光学系统的设计功能；依靠它的光谱调控功能, 实现光学系统中的色度变换, 获得五彩缤纷的颜色世界。 不仅如此, 光学薄膜又是光学系统中的偏振调控、相位调控以及光电、光热和光声等功能调控元件, 光学薄膜的这些功能, 在激光技术、光电子技术、光通信技术、光显示技术和光存储技术等现代光学技术中得到充分的应用, 促进了相关技术和学科的发展。 3.传统光学薄膜和新型光学薄膜 3.1传统光学薄膜 传统的光学薄膜是以光的干涉为基础。光波是一种电磁波，根据其波长的不同可分成红外线、可见光和紫外线等，当光波投射到物体上时，有一部分在它表面上被反射，其余部分经折射进入到该物体中，其中有一部分被吸收变为热能，剩的部分透射。不同的物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 传统光学薄膜就是利用材料的这种特性，对光线产生特异性行为。传统光学薄膜有反射膜、增透膜、滤光膜、纳米光学薄膜、偏振膜、分光膜、和位相膜等。 3.2新型光学薄膜 现代科学技术特别是激光技术和信息光学的发展，光学薄膜不仅用于纯光学器件，在光电器件、光通信器件上也得到广泛的应用。近代信息光学、光电子技术及光子技术的发展，对光学薄膜产品的长寿命、高可靠性及高强度的要求越来越高，从而发展了一系列新型光学薄膜及其制备技术，并为解决光学薄膜产业化面临的问题提供了全面的解决方案，包括高强度激光器、金刚石及类金刚石膜、软Ｘ射线多层膜、太阳能选择性吸收膜和光通信用光学膜等。
第十五章球面样板 光学表面精密加工时是通过观察精密的标准样板与被检光学表面之间所形成的干涉仪条纹来实现干涉计量控制的。大多数样板是球面的，但也有少数是非球面的，非球面样板常用来检验多块反射镜组成的望远镜中的小副镜，每副样板都有凸、凹两个表面。样板的材料通常派勒克斯玻璃或类似的其他低膨胀系数玻璃。将两块样板表面接触，就会形成牛顿环或干涉条纹。用样板检验透镜时，样板与透镜表面间都必须有微小的空气间隙，这样才能观察到干涉条纹。观察到的条纹数或光圈数取决于尘粒及两个半径差所形成的空气楔的大小（波长数）。如果没有空气楔存在或两个表面的曲率半径完全相同，就看不到光圈；而看到均匀的一片色，颜色的均匀程度由两块样板的接近程度决定。 要制造表面质量为1/10光圈、误差为0.005mm的高精度球面样板非常花时间，所以成本很高，用于控制质量的样板制造公差要经用在光学车间中工作样板的制造公差更为严格。它必须在光具座上精密测量其曲率半径，面形质量应优于1/10光圈。用于低精密零件，例如加工目镜的球面样板其公差允许多于两个光圈，但这些样板也可以用于检验其他的透镜，所以仍需保持应有的加工精度。如果检验与样板半径很接近的光学零件就不必制作新的样板，而通过每1cm 直径内有条纹数来确定其半径值。为了缩短透镜元件的制造周期，各工厂之间的样板可以互相有无。 样板有小的曲率半径（如用于显微物镜的）也有大的曲率半径，光学平面（平晶）实际上就是曲率半径无穷大的球面。样板的直径为6—254mm。我曾做过一副口径为10in，曲率半径为212in，面形质量为两个光圈的样板。这种大口径的样板是很少使用的，因为很容易划伤被检的抛光表面而出现划痕。 曲率半径为100in的样板，如果R/D数大于6（其中R为样板曲率半径；D为样板直径），就不需要补偿球面。凸样板需要凹补偿球面（曲率半径不相同），而凹样板需要凸的补偿球面。 1、补偿球面 道威所著的《光学车间原理》一书（Hilger & Watts,London,1954）曾叙述过用样板检验透镜面形质量及曲率半径时的一些困难，其中主要问题是标准条纹观察箱中用普通的汞或氦单色光源时，对R/D值较小的样板判断条纹发生困难，这种扩展光源对平面或大曲率半径比较有用，而对R/D≤6的样板则不适用。 许多初学者甚至一些有经验的操作者对用凹样板检验凸透镜所引起的透视收缩效应也感到头疼。透视收缩效应的产生是由于被检凸面缩小且没有充分照明所致。因此，要精密测量条纹必须使视线与表面垂直，但是在R/D比值低时，一般要达到垂直是不可能的。在没有辅助设备时，最好是抛光两配合表面，达到近乎最佳接触，使整个表面出现一片颜色，注意：不能用数条纹数的办法来测量两块样板半径的微小差值。条纹是由于两表面间存在微尘粒和有较大的分离量而产生的。在光学车间里经常遇到的另一个问题：从上面的凸表面与从下面的凹表面所观察到条纹不一样。当表面接近公差时更加明显，有可能从一个方向观察到半条条纹，而从另一方向却观察到两条以上的条纹。引起这样的误差可能有几个原因：例如两个表面不是绝对接触，微尘粒使两个表面分离而产生几条条纹：此外，两个相互接触表面上的划痕或麻点也会引起误差。许多原因都促使使用辅助高峰设备和补偿球面（见第四章）。 我和罗斯鲁普公司的卡尔?肖脱（Carl Short）一起验证了用道威法求得每类样板以相反曲率半径作补偿球面的方法，但是道威没有给出一个完整的计算这些补偿球面半径的公式。按下计算凹样板的凸补偿球面的曲率半径r=R-d/{[(n2-2n(1-h2/R2)1/2+1)-1/2+1](15-1)式中r为补偿球面曲率半径；d为样板的最大厚度；h为半径直径；n为折射率（1.5）；R为给定的曲率半径。 用于凸样板的凹补偿半径的计算公式与式（15-1）不同，它近似等于r=(R/2)(n-10)（15-2）式中r为凸样板的凹补偿半径；R为给定的曲率半径；n为折射率（n=1.5）。
1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？ 特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角ω（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径 结构参数：每个曲面的面行参数（r，K，a4，a6，a8，a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向 1.3轴上像点有哪几种几何像差？ 轴向色差和球差 1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。 子午场曲、子午慧差、轴外子午球差 1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？ 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。 点列图：对于实际的光学系统，由于存在像差，一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后，其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统 2.1叙述光学自动设计的数学模型。 把函数表示成自变量的幂级数，根据需要和可能，选到一定的幂次，然后通过实验或数值计算的方法，求出若干抽样点的函数值，列出足够数量的方程式，求解出幂级数的系数，这样，函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程，给出一个原始系统，线性近似，逐次渐进。 2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点，它们之间有什么区别？ 适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关，可以控制单个独立的几何像差，对设计者要求较高，需要掌握像差理论阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。 区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关，像差线性方程组就无法求解，校正就要中断。 3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？ 序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象，光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。 非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下，非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析，计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。 （1）建立光学系统模型： 系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定 初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入 （2）像质评价 （3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化 （4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析 3.3Zemax软件采用了什么优化算法？ 构造评价函数：最小二乘法、正交下降法（非序列光学系统）
光学薄膜的应用与实例 【摘要】光学薄膜是利用薄膜对光的作用而工作的一种功能薄膜，光学薄膜在改变光强方面可以实现分光透射、分光反射、分光吸收以及光的减反、增反、分束、高通、低通、窄带滤波等功能。光学薄膜的种类有很多，这些薄膜赋予光学元件各种使用性能，在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。 【关键词】光学薄膜；应用 传统的光学薄膜是现代光学仪器和各种光学器件的重要组成部分，通过在各种光学材料的表面镀制一层或多层薄膜，利用光的干涉效应来改变透射光或反射光的光强、偏振状态和相位变化[1]。薄膜可以被镀制在光学玻璃、塑料、光纤、晶体等各种材料表面上。它的厚度可从几个nm到几十、上百个μm。光学薄膜可以得到很好的牢固性、光学稳定性，成本又比较低，几乎不增加材料的体积和重量，因此是改变系统光学参数的首选方法，甚至可以说没有光学薄膜就没有现代的光学仪器和各种光学器件。在两百多年的发展过程中，光学薄膜形成了一套完整的光学理论—薄膜光学。光学薄膜已广泛应用于各种光学器件（如激光谐振腔、干涉滤波片、光学镜头等），不仅如此它在光电领域中的重要作用亦逐渐为人们所认识。 1. 减反射膜 假定光线垂直入射在表面上，这时表面的反射光强度与入射光的强度比值（反射率）只决定于相邻介质的折射率的比值[1]： （1-1） 折射率为1.52的冕牌玻璃每个表面的反射约为4.2%左右.折射率较高的火石玻璃则表面反射更为显著。这种表面反射造成了两个严重的后果：光能量损失使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到达象平面使象的衬度降低图象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统都包含了很多个与空气相邻的表面，如不镀上增透膜其性能就会大大降低。 应用于可见光谱区的光学仪器非常多，就其产量来说占据了减反射膜的绝大部分，几乎在所有的光学器件上都要进行减反处理。 单层减反膜是应用非常广泛的薄膜，也是最简单的膜系。考虑垂直入射的情况，即，并令 （1-2） 则（若则不计半波损失），即相位差是180°。
光学基础知识 可见光谱只是所有电磁波谱中的一小部分，人眼可感受到可见光的波长为400nm(紫色)~700nm(红色)。 红、绿、蓝被称为三原色(RGB)。红色、绿色、蓝色比例的变化可以产生出多种颜色，三者等量的混合可以再现白色。 补色的概念：从白色中减去颜色A所形成的颜色，称之为颜色A的补色(complementary color)。 白色-红色red=青色cyan 白色-绿色green=洋红magenta 白色-蓝色blue=黄色yellow 白色-红色-绿色-蓝色=黑色 补色的特点：当使用某个补色滤镜时，该补色对应的原色会被过滤掉。 原色以及所对应补色的名称： 颜色再现有两种方式： 原色加法：三原色全部参与叠加形成白色，任意其中两种原色相加形成不参与合成的颜色的补色。 原色减法：三补色全部参与叠加形成黑色，任意其中两种补色相加形成不参与合成的颜色的原色。
原色加法比较简单，由原色叠加而形成其他颜色，但是应用较少；而原色减法是从白色中减掉相应原色而形成其他颜色，就是用补色来叠加形成其他颜色，应用的场合比较多。 光的直线传播定律：光在均匀介质中沿直线传播。 费马定律：当一束光线在真空或空气中传播时，由介质1投射到与介质2的分界面上时，在一般情况下将分解成两束光线：反射(reflection)光线和折射(refraction)光线。 反射定律：反射角等于入射角。i = i' 镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同。 一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。 折射定律：n1 sin i = n2 sin r 任何介质相对于真空的折射率，称为该介质的绝对折射率，简称折射率(Index of refraction)。公式中n1和n2分别表示两种介质的折射率。
一、光学系统设计概述 1.光学系统设计基本步骤 一、确定设计指标 二、光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设计指标修正 三、光学系统初始结构设计 四、像差平衡，必要时修改初始结构 五、像质评价与公差分析 六、绘制光学系统图、零件图 七、完成设计报告 光学系统的种类繁多，由于其结构参数与成像质量之间的复杂关系，即使简单的镜头，也不能从像质要求直接求解得可用的结果。因此，光学系统设计是一个非常复杂的过程，通常是先根据镜头的性能参数和像差要求选择适当的结构形式，再基于初级像差理论求解或从文献中查找最佳的初始结构参数，然后对像差进行逐步平衡，直到满足像质要求。 光学系统初始结构设计方法包括计算法、经验法、计算结合经验法、查资料法（即根据孔径、视场、波长、焦距，进行整体缩放）等。 光学设计软件的应用并没有改变这一过程，只是使这一过程的进程大为加快，使设计质量和效率大为提高。 2.光学自动设计概述 （一）结构参数和像差函数 光学系统的结构参数包括各表面的曲率半径与面形、各透镜中心厚度与间隔、光学材料参数（折射率、阿贝数等）。各种像差可以认为是结构参数的函数，结构参数变化，像差随之发生变化。由于结构参数的变化不全是任意的，各种像差之间存在相关性，应根据需要对像差进行综合平衡。 （二）评价函数 光学设计必须校正系统的像差，但既不可能也无必要把像差校正到完全理想的程度。因此，既需要选择像差的最佳校正方案，也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求，即确定像差容限。这属于光学系统质量评价的问题。 评价函数是综合评价像质好坏的函数，它的一般形式为： 其中f1、f2……f m为各像差函数，如几何像差、波像差、畸变、色差等，f1*、f2*……f m*为各像差目标值，W1、W2……W m为权重因子。 评价函数值越小，光学系统的像质越好，所以评价函数也称为目标函数。 在光学设计中，根据不同的情况修改权重因子的大小是一项主要的工作。要严格控制的像差W大，控制比较松的像差W小，不控制的像差W=0。 3.像质评价 任何物体可以分解为点，也可以分解为各种频率的谱，两种不同的分解方法构成两类评价光学系统的方法。 第一类以物点所发出的光能在像空间的分布状况作为质量评价的依据。