照相物鏡的設計,光學設計

1、照相物鏡的設計設計任務和要求1 設計一個照相物鏡，焦距：50mm,相對孔徑：1/2,全視場角：40°.2 要求： （1）通過給定參數(shù)，計算出其他參數(shù)值； （2）分析系統(tǒng)需要校正的像差類型； （3）通過手冊查詢初始結構，并回答所屬類型，然后輸入到計算機軟件中，給出輸入結果的二維圖； （4）采用上機學到的知識進行全局優(yōu)化，給出MFF結果； （5）采用上機學到的知識進行對樣板和公差分析，給出操作步驟圖片和結果； （6）繪制出光學系統(tǒng)圖。 設計過程 初始結構的選擇照相物鏡屬于大視場大孔徑系統(tǒng), 因此需要校正的像差也大大增加, 結構也比較復雜, 所以照相物鏡設計的初始結構一般都不采用初級像差求

2、解的方法來確定, 而是根據(jù)要求從手冊、資料或專利文獻中找出一個和設計要求比較接近的系統(tǒng)作為原始系統(tǒng)。在選擇初始結構時, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相對孔徑和視場角達到要求時, 我們就可以將此初始結構進行整體縮放得到要求的焦距值。（1） 參數(shù)數(shù)據(jù)焦距：1、f=50mm；2、相對孔徑D/f=1/2；3、全視場角 40°；照相物鏡的視場角和有效焦距決定了攝入底片或圖像傳感器的空間范圍, 鏡頭所成的半像高y 可用公式y(tǒng) = - f tanw計算, 其中f 為有效焦距, 2w 為視場角 。經(jīng)過計算：其視場角為2w=40°所以w=20°。其余參數(shù)見表：（2）輸入?yún)?/p>

3、數(shù)打開ZEMAX,將上表中參數(shù)輸入ZEMAX：其中第七面設為光闌面設置相對孔徑值和波段：更換玻璃，換成國產玻璃：輸入焦距50mm進行縮放縮放后得到我們所設計的焦距f=50mm的初始參數(shù)（如圖所示）到這里，初始結構及其參數(shù)已經(jīng)完成。（3）在ZEMAX中進行優(yōu)化初始結構完成后的原始結構及M TF 曲線利用ZEMAX得到初始結構的MTF曲線（如上圖所示）可看出成像質量很差, 因此需要校正像差。首先使用Default Merit Function建立缺省評價函數(shù)進行優(yōu)化，選擇Editors-Merit Function，在第一行中先輸入EFFL, 插入五行然后在Analysis-Aberration

4、Coefficients-Seidel Coefficients中查看，找出對賽得和數(shù)影響大的面，將這些面的曲率半徑設為變量，優(yōu)先優(yōu)化。優(yōu)化MTF圖象再根據(jù)2D圖適當調整曲率半徑和厚度，每次調整后再次優(yōu)化實時關注MTF圖的曲線變化，最后使各個參數(shù)都在可接受范圍之內。（4）優(yōu)化結果設計總結通過這次照相物鏡的設計，使我對ZEMAX軟件有了進一步的了解和加深并且還可以簡單地進行使用， 只需稍加練習就可以互動設計。ZEMAX 中有許多功能能夠通過選擇對話框和下拉菜單來實現(xiàn)。同時，也提供快捷鍵以便快速使用菜單命令。手冊中對使 ZEMAX 時的一些慣用方法進行了解釋，對設計過程和各種功能進行了描述。ZEMA程序是一個完整的光學設計軟件，是將實際光學系統(tǒng)的設計概念，優(yōu)化，分析，公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學設計仿真軟件。包括光學設計需要的所有功能，可以在實踐中對所有光學系統(tǒng)進行設計