Optické konstruování (FSI-TCS)

Akademický rok 2020/2021
Garant: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Přehled softwaru pro návrh optických zařízení, osvojení anglické terminologie z oboru optické analýzy a optimalizace.
Návrh a analýza vad zobrazení s použitím programu ZEMAX.
Výstupy studia a kompetence:
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
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
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
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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Seznámení s programem ZEMAX
Návrh jednoduché čočky: znázornění vad, optimalizace zobrazení.
Vady zobrazení, jejich projevy a znázornění.
Dublet.
Newtonův dalekohled (optické soustavy se zrcadly a zalomenou osou).
Cassegrainův dalekohled.
Objektiv s proměnnou ohniskovou vzdáleností.
Vady zobrazení a způsoby jejich kompenzace.
Analýza obrazu: Funkce přenosu kontrastu, subjektivní hodnocení kvality.
Optimalizace návrhu.
Návrh a optimalizace dubletu (tripletu).
12.-14. Konzultace řešení samostatných úloh
    Cvičení s počítačovou podporou Seznámení s programem ZEMAX
Návrh jednoduché čočky: znázornění vad, optimalizace zobrazení.
Vady zobrazení, jejich projevy a znázornění.
Dublet.
Newtonův dalekohled (optické soustavy se zrcadly a zalomenou osou).
Cassegrainův dalekohled.
Objektiv s proměnnou ohniskovou vzdáleností.
Vady zobrazení a způsoby jejich kompenzace.
Analýza obrazu: Funkce přenosu kontrastu, subjektivní hodnocení kvality.
Optimalizace návrhu.
Návrh a optimalizace dubletu (tripletu).
12.-14. Řešení samostatných úloh
Literatura - základní:
2. Shannon, R. R.: The Art and Science of Optical Design, Cambridge University Press, 1977, ISBN-0-521-45414-X
3. O'Shea, D. C.: Elements of Modern Optical Design, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-07796-8
4. Laikin, Milton. Lens design. CRC Press, 2018.
Literatura - doporučená:
1. Laikin, Milton. Lens design. CRC Press, 2018.
2. ZEMAX (učební text)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2A-P prezenční studium M-PMO Přesná mechanika a optika -- kl 3 Povinný 2 1 L
B3A-P prezenční studium B-FIN Fyzikální inženýrství a nanotechnologie -- kl 3 Povinně volitelný 1 3 L