pyOp工具 pyOpTools是一组软件包，它们允许通过射线追踪对光学系统进行仿真，以及一些正在开发的涉及波前的计算。 它是用Python和Cython编写的，由的技术开发小组和哥伦比亚大学的应用光学小组共同开发。 在创建文档的那一刻，您可以在找到进行中的工作

Practical Computer Aided Lens Design Chapter B.3 The Cooke Triplet and Tessar Lenses

利用条纹泽尼克多项式来表征自由曲面的光学元件，并将多项式中表示初级球差、彗差、像散项转换为矢量形式。利用矢量波像差理论,研究了自由曲面光学元件校正光学系统初级像差的特性。通过分析可知，自由曲面在光学系统中不同位置时所校正的像差特性不同。当自由曲面位于光学系统的孔径光阑（入瞳或出瞳）上可以校正光学系统全视场内为常数的初级像差；当自由曲面远离孔径光阑时，由于轴外视场成像光束口径的缩放与偏移，自由曲面可以校正非对称初级像差，且不同初级像差与视场依据关系不同。

在用于自由立体显示的柱面透镜光栅的设计中,针对用理想光学系统思想计算的数据不够精确,用光学软件计算的数据往往不符合实际要求且需反复尝试,提出用光线追迹建立数学模型的方法设计柱面透镜光栅参数。将观看距离、柱面透镜光栅离显示屏距离以及柱面透镜光栅的焦斑大小共同作为参数设计的依据。分析了柱面透镜曲率半径和焦斑大小,以及柱面透镜厚度和焦斑大小的变化关系。采用该方法为19 inch (48.26 cm)平面显示屏设计了一组柱面透镜光栅参数,并用光学设计软件ASAP模拟了该系统的视区分布。结果表明该柱面透镜光栅的视区分布比较理想,宽度为65 mm,满足高性能自由立体显示的要求。

为了实现微型数字光处理(DLP)投影仪的超短投影距离的目的，先根据成像关系计算构建了非球面光学曲面的面型，再对投影镜头整体优化，设计了一个含有两片奇次多项式非球面的广角投影物镜。镜头的物方F=2，焦距4 mm，像方视场角128°，像方0.4 lp/mm（截止频率）处调制传递函数(MTF)大于0.6，最大畸变的绝对值0.9%，镜头总长100 mm，最大口径Φ=80 mm。设计结果表明，该设计方法可以使大角度、超短投影距离的投影镜头摆脱常用折反射式结构，全透射式的光学结构可以真正实现发光二极管光源照明DLP投影仪的微型化、投影距离超短化。

硅基液晶(LCOS)空间光调制器件的特点是反射光成像，要求照明光束发散角小，均匀性好。对此，设计了由抛物型反光碗、复眼透镜、偏振分光棱镜、聚光镜等组成的用于LCOS 的照明系统，对抛物反光碗以及复眼透镜各参数的设计原理做了详细分析，具体包括光源出射角度，光源的总体长度，所需均匀照亮的尺寸，抛物反光碗各参数对出射角度的影响，其实现原理主要包括复眼透镜匀光理论。设计要求光源出射角度小于10°，总体长度为220 mm，均匀照明面积为20 mm×20 mm，最后给出聚光透镜组的设计结果，使光线聚焦到LCOS 表面，照度值要达到0.35 lx/m2，其不均匀度在15%以内。进一步使用Lighttools 软件，对其进行仿真，由照度曲线图和照度栅格图可知，设计结果满足设计要求。

基于tracepro 定义LED光源的几种方法：包括表面光源 档案光源 交互式建立光源文件 格点光源

用部分补偿法检测非球面时，部分补偿透镜的优化设计是关键技术之一。针对这一难点，提出了一种以剩余波前斜率作为优化目标的基于Zemax的部分补偿透镜设计方法，分析了剩余波前斜率与干涉条纹密度以及弥散圆之间的关系，得到了弥散圆可以定量表征剩余波前斜率的结论，并将弥散圆半径作为优化函数。针对3种不同参数的非球面进行了部分补偿透镜的优化设计，设计结果表明，该方法可在保证干涉条纹可探测的前提下，简单、快速、全面直观地实现部分补偿透镜的优化设计，减小剩余波前斜率，降低干涉条纹密度，从而扩大干涉仪可测非球面面形误差的测量范围，提高可测的空间频率。

从三级像差理论出发，推导了光阑设于次镜镜框的共轴四反射镜光学系统的单色像差系数的表达式，并给出了四反射镜光学系统的基本设计流程图。在此基础上，对光学系统进行视场离轴，设计出了视场角为20°×0.6°，焦距为1343 mm的视场离轴四反射镜光学系统。该光学系统无中心遮拦，结构紧凑，成像质量接近衍射极限，适用于空间遥感。

对发光二极管(LED)光源进行均匀照明配光时，内曲面为半球面等特定面型的透镜无法满足对照明均匀度的要求，同时光源适用性也不广泛，提出了一种可按需要建立并修改内曲面的双自由曲面透镜设计。通过分析LED 光源数据，设置拟合点，构建三次样条曲线作为透镜内曲面母线，再运用传统的边缘光线理论、光通量网格划分及Snell 定律等计算外自由曲面母线，旋转母线得到透镜模型，最后对透镜进行优化，提高照明均匀度。将透镜模型在TracePro 中进行模拟，结果表明在距高比为4 时，基于单个朗伯光源及非类朗伯光源下设计出的透镜实现的照明均匀度分别为90%和85%，光能利用率分别约为86%和80%。说明此设计适用于不同光源，还可用在近场均匀照明等方面。