哈工大 光機系統(tǒng)設(shè)計 雙膠合透鏡 實驗報告

1、HarbinInstituteofTechnology實驗報告課程名稱：光機系統(tǒng)設(shè)計實驗名稱：雙膠合消色差物鏡設(shè)計院系：電氣及自動化與控制系班級：姓名：學(xué)號：哈爾濱工業(yè)大學(xué)1，實驗?zāi)康脑O(shè)計一個雙膠合消色差透鏡，并繪制圖形，熟悉應(yīng)用光學(xué)、機械學(xué)等相關(guān)知識，掌握光機系統(tǒng)設(shè)計的流程。2.結(jié)構(gòu)特性分析雙膠合消色差物鏡光學(xué)性能要求:1）f/6,焦距540mm；2）視場角1.5；3）鏡片材料選擇BAK1和BK7；4）20線對/mm處MTF0.4；5）工作波長：可見光3.初始結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)物體處于無窮遠時，P-=W-=0（孔徑角消失），設(shè)計消色差系數(shù)C=0。透鏡的光焦度分配公式：屮=（c-丄）/（丄-丄）1vv

2、v212屮=1-屮21通過應(yīng)用光學(xué)相關(guān)知識，算的雙膠合透鏡的曲率半徑依次為：R=345.2311R=-240.892R=-1003.253兩個透鏡的初始厚度設(shè)計各為7mm，透鏡組到成像面的距離設(shè)計為近軸光線，由ZEMAX計算出相應(yīng)厚度調(diào)整值。Surf:TpeComment;RadiusThicknessGlassSem-DiameterConicPar0unOBJStandardInfinityInfinityInfinity0.000000STO*Standard345-000000V7-000000BAK148.000000U0-0000002*Standard-240.000000V7S

3、FS4S.000000U0.0000003Standard-1000.000000V531-74G855M44-520-000000IMAStandardInfinity7.07S4S50.000000圖1雙膠合透鏡出結(jié)構(gòu)設(shè)計圖2所示，視場90mm；如圖3所示，視場角設(shè)定為1.5，圖4所示，入射光線為可見光；如所示為初始透鏡結(jié)構(gòu)圖。QGeneralFilesNon-SequentialRayAimingPolarization.Misc.ApertureTitle/NotesUniisGlassStslogsEnviroriirientApertureType:(EntranceFupilDi

4、amet曰ApertureValue:ApodizationType:ApodizationF日utor:1TelecentricObjectSpaceUseX-Field確定Y-Field0.00000.0000設(shè)定視場應(yīng)用如IWeightVDXVDYVCXVCYVAN11.0000|0.000000.00000|0.000000.00000|0.000000.00000|0.000000.00000|0.000000.00000|0.000000.000000.000000.000000.00000圖3設(shè)置光場4.系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計焦距值為540mm，設(shè)定默認優(yōu)化函數(shù)EFFLtarget為540

5、,權(quán)重為1,選擇透鏡的三個曲率半徑以及相應(yīng)的厚度作為優(yōu)化參數(shù)，優(yōu)化結(jié)果如圖5所示。EditSolvesOptionsHelpSurf:TypeCcnnmjBEitRadiusThicknessGlassSem-DiameterConicOBJStandardInfinityInfinityInfinity0.000000STO*Standard34B_82041V10-00000048-000000U0-0000002*Standard-250.54777V6-000000SF848.000000U0.0000003Standard-1013-522485V532-290B03M44.7254

6、270-000000IMAStandardInfinity7-1122260.000000圖5優(yōu)化結(jié)果參數(shù)5.像質(zhì)分析由圖6所示,優(yōu)化后最大的波像差大約為4個波長,尚未達到衍射極限,應(yīng)為焦平面上的彗差影響所致；同時可見這個透鏡相對與可見光的低階色差比較小,滿足設(shè)計要求。如圖6所示，優(yōu)化后存在彗差，由圖中度數(shù)可得艾里斑半徑為8.595Mm，而像差RMS半徑為18.570Mm,可見此優(yōu)化結(jié)果基本達到設(shè)計要求，可以使用。最后查看調(diào)制傳遞函數(shù)，由圖10可見，在20線對處的MTF值為0.4835，符合設(shè)計要求。綜上所示，本次雙膠合消色差透鏡的設(shè)計符合達到題目的要求。丄口simn口口POLYCHRar-IRTICDIFFRACTIOMMTFLENSHASHDTITLE.SATMHY2E2013FITFIFOREl.HadTO0.6563MICRaNS.li-.ZHFCC-1IZNR：丄E隈2.Zrt0.46.小結(jié)：通過完成本次