Detail předmětu

Optické konstruování

FSI-TCSAk. rok: 2022/2023

Speciální CAD seznamuje studenta s analýzou modelu optického systému pomocí počítače. Těžištěm kurzu je bližší seznámení se softwarovým balíkem ZEMAX. Jsou analyzovány centrované optické systémy složené ze sférických ploch, trojrozměrné optické soustavy s lomenou osou, systémy s asférickými povrchy, s proměnnou ohniskovou vzdáleností, zrcadly, clonami a disky. Součástí analýzy je rozpoznání vad zobrazení a jejich korekce optimalizačními prostředky ZEMAXu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kursu CAD-S bude schopen samostatné práce v optickém systému
ZEMAX, od modelování optické soustavy až po analýzu a optimalizaci jednotlivých elementů. Vzhledem k analogickému ovládání příbuzných programových balíků bude schopen snadno proniknout do optických systémů všeho druhu.

Prerekvizity

Základy geometrické optiky

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení předmětu je formou zkoušky. Student během cvičení navrhne: lupu, objektiv, okulár a mikroskop a vykoriguje vady zobrazení. Řešení odevzdá ve formě zprávy o postupu řešení která bude hodnocena. Při hodnocení je brán ohled také na aktivitu studenta ve cvičení

Učební cíle

Přehled softwaru pro návrh optických zařízení, osvojení anglické terminologie z oboru optické analýzy a optimalizace.
Návrh a analýza vad zobrazení s použitím programu ZEMAX.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka je kontrolována pouze prostřednictvím závěrečné zprávy, jejíž řešení zahrnuje znalost celé probírané problematiky.

Zameškanou výuku nelze nahradit.

Základní literatura

Laikin, Milton. Lens design. CRC Press, 2018.
O'Shea, D. C.: Elements of Modern Optical Design, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-07796-8
Shannon, R. R.: The Art and Science of Optical Design, Cambridge University Press, 1977, ISBN-0-521-45414-X

Doporučená literatura

ZEMAX (učební text)
Laikin, Milton. Lens design. CRC Press, 2018.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-FIN-P bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program N-PMO-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Osnova

1. Paraxiální prostor, clony optického systému, základní vady zobrazení
2. Vady zobrazení a způsoby jejich kompenzace
3. Konstrukce objektivů
4. Modely lidského oka
5. Dalekohledy a jejich konstrukce, okuláry
6. Objektiv s proměnnou ohniskovou vzdáleností
7. Funkce přenosu kontrastu, subjektivní hodnocení kvality
8. Převracecí soustava
9. Lupa
10. Složený mikroskop
11. Telecentrický zobrazovací systém
12. Konstrukce s polní čočkou

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Osnova

1. Seznámení s programem OpticStudio (Zemax)
2. Návrh jednoduché čočky, znázornění vad a jejich projevy, optimalizace zobrazení
3. Návrh dubletu, znázornění vad a jejich projevy, optimalizace zobrazení
4. Návrh optické soustavy s použitím dubletů
5. Galileův a Keplerův dalekohled
6. Newtonův dalekohled, Cassegrainův dalekohled (optické soustavy se zrcadly a zalomenou osou)
7. Návrh objektivu s proměnnou ohniskovou vzdáleností
8. Návrh převracecí soustavy
9. Návrh lupy
10. Výpočet mikroskopového objektivu
11. Návrh telecentrického zobrazovacího systému
12. Návrh polní čočky