像差計(jì)算程序課程設(shè)計(jì)N面球差計(jì)算程序設(shè)計(jì)

1、像差計(jì)算程序課程設(shè)計(jì)班級：學(xué)號：姓名：摘要：本程序能計(jì)算多個面的五條光線的球差，計(jì)算之后能夠輸出各面球差曲線。關(guān)鍵詞：球差 程序目錄摘要i關(guān)鍵詞i目錄ii第一章 緒論11.1背景及意義11.2 設(shè)計(jì)目的及要求11.2.1 設(shè)計(jì)目的11.2.2 設(shè)計(jì)要求1第二章 項(xiàng)目分析及介紹32.1光路計(jì)算方法32.2程序數(shù)據(jù)模型分析5第三章 程序構(gòu)架63.1數(shù)據(jù)輸入模塊63.2計(jì)算模塊73.3顯示模塊93.4繪圖模塊10第四章 總結(jié)11參考文獻(xiàn)12第一章 緒論1.1背景及意義光路計(jì)算程序課程設(shè)計(jì)作為一個交叉學(xué)科的課程設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)專業(yè)或其他信息類專業(yè)學(xué)生的一項(xiàng)基本技能，應(yīng)用光學(xué)是我們光信息科學(xué)與技術(shù)

2、的專業(yè)課，而光路計(jì)算是這門專業(yè)課最實(shí)際的應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)知道，手工計(jì)算光路是一項(xiàng)相當(dāng)繁瑣的任務(wù)，可以可以利用，來輕松解決光路計(jì)算。通過光路計(jì)算程序課程設(shè)計(jì)，我們不僅可以提升編程能力，更能夠加深我們對光路計(jì)算以及應(yīng)用光學(xué)實(shí)際的問題的理解。另外，他能還能培養(yǎng)我們對這種交叉學(xué)科的興趣，以計(jì)算機(jī)為工具，加速我們光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展。1.2 設(shè)計(jì)目的及要求1.2.1 設(shè)計(jì)目的 運(yùn)用 microsoft visual c+6.0，設(shè)計(jì)一款基于mfc對話框的程序，用來計(jì)算簡單的光路。1.2.2 設(shè)計(jì)要求 l 能自動判斷輸入面數(shù)。l 面數(shù)大于3需要逐面添加結(jié)構(gòu)參數(shù)l 計(jì)算五條帶光的球差并繪制球差曲線，并且

3、可以查看各面各參數(shù)。第二章 項(xiàng)目分析及介紹2.1光路計(jì)算方法本次課程設(shè)計(jì)可只考慮近軸光和實(shí)際光的的計(jì)算。所有公式參考自【1】實(shí)際光線計(jì)算（分為無限遠(yuǎn)和有限遠(yuǎn)兩種情況）： a) 有限遠(yuǎn)計(jì)算公式見圖2.1圖2.1 有限遠(yuǎn)實(shí)際光線光路計(jì)算公式b) 無限遠(yuǎn)計(jì)算公式見圖2.2圖2.2 無限遠(yuǎn)實(shí)際光線光路計(jì)算公式近軸光線光路計(jì)算公式見圖2.3圖2.3 近軸光線光路計(jì)算公式 復(fù)雜的系統(tǒng)由多個折射面構(gòu)成，必須解決折射面與折射面之間的過渡問題。過渡公式如圖2.4所示。圖2.4 過渡公式 2.2程序數(shù)據(jù)模型分析因?yàn)橐幚磔^多的數(shù)據(jù)，計(jì)算過程較為繁雜，所以將每個面的所有數(shù)據(jù)定位一個結(jié)構(gòu)體，并且便與后續(xù)開發(fā)。并定義一

4、個這個數(shù)組的動態(tài)數(shù)組，便與用戶自定面數(shù)。定義情況如圖2.5所示。圖2.5 單個面的所有參數(shù) 第三章 程序構(gòu)架3.1數(shù)據(jù)輸入模塊程序?yàn)榱朔奖隳J(rèn)了三個面的結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入框，對于少于3個面的光學(xué)系統(tǒng)，可以直接輸入，如圖3.1所示。圖3.1 輸入界面如果面數(shù)大于3則需點(diǎn)開toadd按鈕再右側(cè)繼續(xù)單面輸入，如圖3.2所示。圖3.2 多面輸入界面正確填入數(shù)據(jù)后即可點(diǎn)擊“計(jì)算/列表”按鈕，錄入、計(jì)算、顯示。自動判斷面數(shù)將數(shù)組存在m_data的動態(tài)數(shù)組成員變量中。對于大于三面的光學(xué)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)錄入略有不同。即在點(diǎn)擊“添加”按鈕后需要在動態(tài)數(shù)組后面再新增一個結(jié)構(gòu)體變量。3.2計(jì)算模塊對于計(jì)算單獨(dú)使用了一個類csu

5、an處理，使用這個類時只需傳入前一個面，后一個面的各種參數(shù)即可。傳入的數(shù)據(jù)將在構(gòu)造函數(shù)取出。csuan的聲明為csuan:csuan( int i, countdata* m_data1 , countdata* m_data2 )計(jì)算過程結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：i=(l-r) u/r讀入 r(i) , d(i) , n(i) 終結(jié)計(jì)算過渡公式(轉(zhuǎn)面公式)i+1ii=?klir(i)=?l=?l=?i=h/ri=(n/n)iu=i+u-il=r+ri/u0i0i0ui=-ui=ni/nu=-il=h/uhh圖3.3 計(jì)算過程在計(jì)算之前各面的各種參數(shù)中有很多是沒有經(jīng)過計(jì)算的空值。所以在計(jì)算一次后都將

6、新數(shù)據(jù)重新存進(jìn)面結(jié)構(gòu)體的動態(tài)數(shù)組中。m_data.setat(facenumber,newdata);這樣更新的數(shù)據(jù)就可以被調(diào)用了。3.3顯示模塊在計(jì)算好的面結(jié)構(gòu)體動態(tài)數(shù)組中，已經(jīng)存放了各種數(shù)據(jù)。新建一個類cresult用于顯示。顯示用對話框如圖3.4所示。3.4 顯示對話框l 在其構(gòu)造函數(shù)中獲得數(shù)據(jù)clightdlg* pdlg=(clightdlg*)pparent;m_dataparray = &(pdlg-m_data);l 在上面一個表格中顯示結(jié)構(gòu)參數(shù)，便與用戶核對。l 在下面一個表格中顯示各種計(jì)算結(jié)果，包括入射角、出射角、球差、像方截距、像方孔徑角。用戶點(diǎn)擊上方表格的各面結(jié)構(gòu)時，在下方表格可即時查看其相應(yīng)數(shù)據(jù)。如果彈出了球差曲線顯示對話框，可以即時查看對應(yīng)面的球差曲線。效果如圖3.5所示。3.5 即時查看任意面示意圖3.4繪圖模塊繪圖與3.3的顯示類似，在計(jì)算好的面結(jié)構(gòu)體動態(tài)數(shù)組中，已經(jīng)存放了各種數(shù)據(jù)。新建一個類cplot用于繪圖。默認(rèn)點(diǎn)開顯示窗口的“球差圖像”按鈕后顯示最后一面球差曲線，在顯示窗口的上方表格中點(diǎn)擊相應(yīng)面，可以查看相應(yīng)面球差對應(yīng)結(jié)果。如圖3.5所示。點(diǎn)擊圖像對話框的“同時顯示”按鈕可以查看所有面的球差曲線。第4章 總結(jié)經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)讓我真正認(rèn)識到計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)