zema光学设计报告

1、ZEMAX光学设计报告一、设计目的通过对设计一个双胶合望远物镜，学会zemax软件的基本应用和操作。二、设计要求设计一个全视场角为。，焦距为1000mm且相对孔径为1:10的双胶合望远物镜，要求相高为y'=三、设计过程1.双胶合望远物镜系统初始结构的选定选型由于该物镜的全视场角较小，所以其轴外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差和位置色差。又因为其相对孔径较小，所以选用双胶合即可满足设计要求。本系统采用紧贴型双胶合透镜组，且孔径光阑与物镜框相重合。确定基本像差参量根据设计要求，假设像差的初级像差值为零，即球差L00；正弦差Ks00;位置色差lFC00那么按初级像差公式可得SSC0,

2、由此可得基本像差参量为PWC0,求Po因为没有指定玻璃的种类，故暂选用冕牌玻璃进行计算，即P00.0085。选定玻璃组合鉴于K9玻璃的性价比较好，所以选择K9作为其中一块玻璃。查表发现当C0.000,与P00.0085最接近的组合是K9与ZF2组合，此时对应的P00.038。此系统选定K9与ZF2组合。K9的折射率n11.5163,ZF2的折射率F1.6725,P00.038319,Q04.284074,W00.06099,12.009404,A2.44,K1.72。求形状系数Q一般情况下，先利用下式求解出两个Q的值：再与利用下式求的Q值相比较，取其最相近的一个值：因为PP0，所以可近似为QQ

3、o4.284074,WW00.06099求归一化条件下的透镜各面的曲率求球面曲率半径整理透镜系统结构数据视场tan0.0136（负号表示入射光线从光轴左下方射向右下方），物距L（表示物体在透镜组左侧无穷远处），入瞳半径h50mm，光阑在透镜框上，即入瞳距第一折射面的距离为0。数据整理表如下所示。表1数据整理表玻璃牌号表中的d之所以为零，是因为我们为了计算方便，在一开始时就假定了该透镜组为没有厚度的薄透镜组。经验证该薄透镜组的像差较小，适宜作为初始结构。求后透镜组各面的球面曲率半径考虑到任何实际的透镜组总是有一定的厚度，因此需要把薄透镜组转换成后透镜组。根据设计要求f1000mm,D/f1/10

4、，则通光口径D100mm。选用压圈方式固定透镜组，该方式所需余量由光学仪器设计手册查得为3.5mm，由此可求得透镜组的外径为103.5mm。对于凸透镜而言；假设x1,乂2分别为球面矢高，r为折射球面曲率半径，D为透镜外径，如图所示，则由上式可求得x12.17,x22.67。将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度t1:利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度d1od2tx2x311.662.671.0310.02mm。对于凹透镜而言：先求得x31.03，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度t2利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度d2o薄透镜变换成后透镜时，应保持u和u不变的条件下进行。四、设计

5、结果1、入瞳直径的设定（图）图2、视场角的设定（图）图3、工作波长的设定（图）图4、评价函数的选择（图、）图图5、系统的透镜参数表（）图6、优化工具窗口（图）图7、系统的结构轮廓图（）图8、系统的FFTMTF（图）图9、系统的FFTPSF（图）图10、系统的FIELDCURV/DIST图（图）（图）11、系统的GRIDDISTORION®（图）图12、系统的SPOTDIAGRAI®（图）图13、系统的LATERALCOLO图（图）图14、系统的RAYFAN图（图）图15、系统的OPDFAN®（图）图16、系统的WAVEFRRONTMAP（图）图17、系统的diff

6、ractionencircledenergy图（图）图18、系统的systemdata（数据如下）System/PrescriptionDataTitle:Date:WEDOCT292014GENERALLENSDATA:SurfacesStopSystemApertureGlassCatalogsRayAimingApodization51:EntrancePupilDiameter=100:SCHOTT中国GB903-87:Off:Uniform,factor=+000Temperature(C):+001Pressure(ATM):+000AdjustIndexDataToEnviron

7、ment:OffEffectiveFocalLengthEffectiveFocalLengthBackFocalLengthTotalTrack:(inairatsystemtemperatureandpressure)(inimagespace)ImageSpaceF/#ParaxialWorkingF/#WorkingF/#:ImageSpaceNAObjectSpaceNA5e-009StopRadius:50ParaxialImageHeight:ParaxialMagnification:0EntrancePupilDiameter:100EntrancePupilPosition:0ExitPupilDiameter:ExitPupilPosition:FieldType:AngleindegreesMaximumRadialField:PrimaryWavelength:祈LensUnits:MillimetersAngularMagnification:Fields:5FieldTy