照相物鏡的設(shè)計(jì),光學(xué)設(shè)計(jì)

1、照相物鏡的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1 設(shè)計(jì)一個(gè)照相物鏡，焦距：50mm,相對(duì)孔徑：1/2,全視場角：40°.2 要求： （1）通過給定參數(shù)，計(jì)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(cè)查詢初始結(jié)構(gòu)，并回答所屬類型，然后輸入到計(jì)算機(jī)軟件中，給出輸入結(jié)果的二維圖； （4）采用上機(jī)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行全局優(yōu)化，給出MFF結(jié)果； （5）采用上機(jī)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行對(duì)樣板和公差分析，給出操作步驟圖片和結(jié)果； （6）繪制出光學(xué)系統(tǒng)圖。 設(shè)計(jì)過程 初始結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜, 所以照相物鏡設(shè)計(jì)的初始結(jié)構(gòu)一般都不采用初級(jí)像差求

2、解的方法來確定, 而是根據(jù)要求從手冊(cè)、資料或?qū)＠墨I(xiàn)中找出一個(gè)和設(shè)計(jì)要求比較接近的系統(tǒng)作為原始系統(tǒng)。在選擇初始結(jié)構(gòu)時(shí), 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相對(duì)孔徑和視場角達(dá)到要求時(shí), 我們就可以將此初始結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)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(jì)算, 其中f 為有效焦距, 2w 為視場角 。經(jīng)過計(jì)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(shè)為光闌面設(shè)置相對(duì)孔徑值和波段：更換玻璃，換成國產(chǎn)玻璃：輸入焦距50mm進(jìn)行縮放縮放后得到我們所設(shè)計(jì)的焦距f=50mm的初始參數(shù)（如圖所示）到這里，初始結(jié)構(gòu)及其參數(shù)已經(jīng)完成。（3）在ZEMAX中進(jìn)行優(yōu)化初始結(jié)構(gòu)完成后的原始結(jié)構(gòu)及M TF 曲線利用ZEMAX得到初始結(jié)構(gòu)的MTF曲線（如上圖所示）可看出成像質(zhì)量很差, 因此需要校正像差。首先使用Default Merit Function建立缺省評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)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(duì)賽得和數(shù)影響大的面，將這些面的曲率半徑設(shè)為變量，優(yōu)先優(yōu)化。優(yōu)化MTF圖象再根據(jù)2D圖適當(dāng)調(diào)整曲率半徑和厚度，每次調(diào)整后再次優(yōu)化實(shí)時(shí)關(guān)注MTF圖的曲線變化，最后使各個(gè)參數(shù)都在可接受范圍之內(nèi)。（4）優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次照相物鏡的設(shè)計(jì)，使我對(duì)ZEMAX軟件有了進(jìn)一步的了解和加深并且還可以簡單地進(jìn)行使用， 只需稍加練習(xí)就可以互動(dòng)設(shè)計(jì)。ZEMAX 中有許多功能能夠通過選擇對(duì)話框和下拉菜單來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，也提供快捷鍵以便快速使用菜單命令。手冊(cè)中對(duì)使 ZEMAX 時(shí)的一些慣用方法進(jìn)行了解釋，對(duì)設(shè)計(jì)過程和各種功能進(jìn)行了描述。ZEMA程序是一個(gè)完整的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念，優(yōu)化，分析，公差以及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。包括光學(xué)設(shè)計(jì)需要的所有功能，可以在實(shí)踐中對(duì)所有光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)