照相物镜的设计,光学设计

1、照相物镜的设计设计任务和要求1设计一个照相物镜，焦距：50mm扣对孔径：1/2,全视场角:40° .2要求：(1) 通过给定参数，计算出其他参数值；(2) 分析系统需要校正的像差类型；(3) 通过手册查询初始结构，并回答所属类型，然后输入到计算机软件中，给出输入结果的二维图；(4) 采用上机学到的知识进行全局优化，给出MFF结果；(5) 采用上机学到的知识进行对样板和公差分析，给出操 作步骤图片和结果；(6) 绘制出光学系统图。设计过程初始结构的选择照相物镜属于大视场大孔径系统,因此需要校正的像差也大大 增加，结构也比较复杂,所以照相物镜设计的初始结构一般都不采 用初级像差求解的方法

2、来确定,而是根据要求从手册、资料或专利 文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。在选择 初始结构时,不必一定找到和要求相近的焦距,一般在相对孔径和 视场角达到要求时,我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值。(1)参数数据焦距：1、f' =50mm2、相对孔径 D/f ' =1/2 ;3、全视场角40 ° ;照相物镜的视场角和有效焦距决定了摄入底片或图像传感 器的空间范围,镜头所成的半像高y可用公式y = - f tanw 计 算,其中f为有效焦距,2w为视场角。经过计算：其视场角为 2w=40°所以w=20° 。其余参数见表

3、：序号r<mm)130,8!2.851. 723 4150-12186. 5652, 55320, 3953.41. 69454,6438.120. !536. 325LS1.644 1634.4613. 1557光网1-677 64328-16,045槌L $94975. 13土修54. 610一25*0151.75L824511CO1桁43.2!12一 32.065_ (2)输入参数打开ZEMAX上表中参数输入 ZEMAX其中第七面设为光阑面Edit Selves OptionsSurf zTj'pECzmrEntSadi.js-hxztne三三GLbSenLL-Ezaafi

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11、inity输入焦距50mnffi行缩放缩放后得到我们所设计的焦距 f' =50mm勺初始参数（如图所示）嚎Dst i. E li t«zrEdit Solris QpliQ监 Iel>Surf-Tre*Tmr 的 tAid iu <Thi-krei?WL i incarInfinity工MLni= -S i v i i a a a iSLialald$«.S35JfiG1.431149LM, “里5*ar：d3M3以弗网0t.amaL». 236624d三 日二 d二二 d.65.§i9i?a栏一也皿L74j <3.4L白.心趣

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13、"：3-5C.3ELE10代.尤二*LF用7SXiTZlild-24-9370s3到这里，初始结构及其参数已经完成(3)在ZEMAX中进行优化初始结构完成后的原始结构及 M TF曲线r:梆 1; FFT MTF更新(U pd ate)(U)设置(S etti n g s) 打由(P ri nt)(P)台 口 (Wi ndcw) (W) 女本s)cn 咐g)(z)FULTmRtJHHT；K 机IE NTFLENS HRS ND TITLE.THU DEG 叫踽 13RTR FC* Di49iiL TO 轲SURFACE J TfflGKLEMS.ZMX CONFIG U RF1T TO

14、M 1 OF 1116LUHILL口 smmaH利用ZEMAX导到初始结构的MTF曲线（如上图所示）可看出 成像质量很差,因此需要校正像差。首先使用Default Merit Function建立缺省评价函数进行优化，选择 Editors-Merit Function，在第一行中先输入 EFFL, 插入五行然后在 Analysis-Aberration Coefficients-Seidel Coefficients 中查看，找出对赛得和数影响大的面，将这些面的曲率半径设为变量，优先优化。Suxf:Typelack us£Bnuia-D-iae*er06JrniirityJrfiME

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17、4B&L TONdSURFACE i IMREELEN5. ZFIXCOMPECUPfiTZON 1 DF 1再根据2D图适当调整曲率半径和厚度，每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化，最后使各个参数都在可接受范围之 内。Eli oak Ha|p<t*r iTirefieldgMgHfrislrt此lit% Cffr;riB1就亡31房二二一：二一%近艾JfTsTi2：0_：.iaC2DJ.TLOKCLjraiQC土引rm心ip3STES1Q3-1? -1J龄黄L幽4c- r：42i驻邱4过UrI2f?.：JCIC3Dj.smx:.，咬皿LS5双!-21«9Q耳K

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