ZEMAX光学设计报告

1、ZEMAX光学设计报告、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Lq0 ；正弦差Kso 0 ；位置色差II FC 00 。那么按初级像差公式

2、可得C 0,由此可得基本像差参量为求F0F00.850.1冕牌玻璃在前时0.850.2火石玻璃在前时因为没有指定玻璃的种类,故暂选用冕牌玻璃进行计算,即 P。0.0085。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C 0.000,与F00.0085最接近的组合是 K9与ZF2组合，此时对应的P。0.038。此系统选定 K9与ZF2组合。K9射率 m 1.5163ZF2 的折射率 n21.6725P)0.038319Qo4.2840740.0609912.0094042.44, K1.72。求形状系数Q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

3、值相比较，取其最相近的一个值:Q Qo2 WP。A 1因为P R，所以可近似为Q Q04.284074, W0.06099。求归一化条件下的透镜各面的曲率ni 1Q “163 2.00940411n11.5163 14.2840741.61726n21n212.0094044.2840742.274671n210.77370求球面曲率半径110001.61726618.33010002.27467439.62410001292.4910.773703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h 50m

4、m，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r/mmd/mm玻璃牌号r1618.33/2439.624d10K9r31292.491d20ZF2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f 1000mm，D/f 1/10，则通光口径 D 100mm。选用压圈方式固3.5mm，由此可求得透镜组的定透镜组，该方式所需余量由光学仪器设计手册查得为 外

5、径为103.5mm。对于凸透镜而言；假设 X1，X2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I刈 2.17，Ix2 2.67。将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度t,:t D3 Mlt1X210103.5 3 4.848.9mm10利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度d1。d2 t 网 x11.66 2.67 1.03 10.02mm。对于凹透镜而言：先求得|x3 1.03，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度t2。D 8 |x2t2Xi10103.5 8 67 r03 11.66mm10利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度d2。四、设计结果1、入瞳

6、直径的设定（图）m G-eneralfl I Jr 如讯 1. IlalL tk I k 呼 inL-bg. I HlCC. |恰少匕燈 tiLtlr/IolTb VliJ Li I dttii CiLiloii | Elivij LAIivAL |Apprlurr Type：fiOQApodizalian Type：I Un if rmJpodizalion Fodor：厂 Telectnuic Obje-d SpaceI dfucul Imdye Spatrr (leiotc Suls Wlien UpilJiting2、视场角的设定（图）g； M出？世4.h. ta呼 Mti#|yVfh

7、U4J比hVDK |LD|HfUmM 1lwr-vexllOHUwyi.feHM如uvDIVPM rl4.1341JDHW|卫0|l.HDHatnatf5 il4.HIIOHIftOKHMOMIimoT- 4.MHtlOHOP 401lJUHUhlHUJUHU4.HUHdJlLHUDw bI*ThtJDAlDiOiii1 wluHDiI.HflHUDlDbr biL III 1nl,11 1 ur i11III 11卜111 1 nf H11nr II-i1 1 u厂011 irt -f 1 1 111i1D11- LIf - . . JL .ll .I:. 1 11 1 if111!11I-

8、*- - l.1： 1 .n.1 11 1 1r ir111f.Il ILi II1 1 U1 t1*hEl4hiVii1Ch UqllKT3、工作波长的设定（图）*r4 * 护 I rlM P k 圈CiJIfVE译 * b :I g I h 須LfiriWpI4、评价函数的选择（图、）2 aE*111 1 1 1j 11Tiba1 iColrib,1 mim|1E1J11 11ifloni1.I*PI1:uan rfaC? feH V Lm lzti 5T ru0 国 J rut f iru1 BUon IIUE 山士n uEaaij- at*-einx.JKJInn tiihiapNUH

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11、I-u卫印f阿 1iJ51 區Q-H1rII1寸 hlH爼鈕1D；!；土Elia111I耳 vnxQ-ifiSCi觀广liP n-a胪治 ianCjjOJETifjiX-II1阿1IFr-冈Autitinjilic1TgtjjKlfl： 11K1 CydeVurkaltcs; 15 CydcEIntrtstMF: I PRrMfIMGlUCydes |Curri:iilUK：bO CydcGSTfitiif： IdleIpiK Cycler IFjraiUort Tlrn(i; 0 047 necH |if It：- AlgarhhniL |Damped LDsf SquAteftJJI CP

12、U旨 二J厂 Alito Updateir17、系统的结构轮廓图（）图8系统的FFT MTF （图）4J.口 U龙J.丄口 urh-lrla口k9、系统的FFT PSF （图）图口旦凶釧 2； KFT PSP11、系统的 GRID DISTORION 图（图）PMY沁MflTM PF FgFLEUSr 2HXCOMF：XGLJfifiTiaM 1 D匚 i问QC- 2勺QqffLUOd TH 竺7 严可 4PfCEIDE M ；岱,06 4、SBCESSntiiRrK: 4.QTDiBE*adQ, t.Qflaflde*aaa10、系统的 FIELD CURV/DIST 图（图）1 3: Fi

13、eld Curv/DistUp late Setting: Print Viadcw leit ZodmF=B_=I C-IRVATUPEMILLEN ETEREBESTairZlMPERCENTQI jfeSfcL =N$, ZXCOMFEUftATTOtJ A QF 1FIELD CURVHTJRE f FTRNl：ThETn：i DISTOPTIdHm ncr sjSMH_FIELD IS 3-790 DE匚FEESMflB_EN&THSJ OH酣山“（图）0巴区1( 5； Grifl Uistartipm图Up 直直电乜Vink# 冬让 LGKni L巧TUBU 1. LSSl H 口

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15、SBC 呻,C *65- -:泻&SZF机E： IMAGE山. MeG bQ i、 V IF *3d ri0、z :r1 F-A J- p_lU .Ba* EK_-1 L亠、 -、Lg Ika: Fqf X-1I占LFJl-UP十丄匚HI. ! 口1厂厂匚RLHLCJ LL cl I 2-=圧UL M pnxjr-jht 二 0C0 kJFlMEW .匚I. i|Ur_卜I J .-LUFil-lCuWAr lUN 5 口卜2，UE心口二 .兀鬥匚b图16、系统的 WAVEFRRONT MAP 图 （图）I; Tavetront VapPr-irl in J创 左乂1UfftgPMT FUrC

16、TlDN甲乩 dLi M J0J15.E3i 4 IT 9.439 LBlU MNJ-tl ft 片U 甲VES m3 W苗 *吗 5（1书Hl DfGEtKCr PIHIL OffHElK： L.UVTttEED iUulXTC昭LENO . ZWX:CN=lCLfin*3OrJ I DP 1图17、系统的 diffraction encircled energy 图（图）匚回冈El I: Diffraction Encircled EnertyPHU US hkor C&IIKDIU IN 込FFT EFFRFCIZDH ENCTCLED ENERCV F SURFFCE： IMfiCEL

17、Ehis.znxC0MFICJGAT3OM 1 DF 118、系统的system data （数据如下）System/Prescri ption DataFile : C:Program FilesZEMAXSA MP LESTitle:Date : WED OCT 29 2014GENERAL LENS DATA:SurfacesStopSystem Ap ertureGlass CatalogsRay Aiming:Entrance Pupil Diameter = 100 :SCHOTT 中国 GB903-87:OffAp odization:Uniform, factor =+000T

18、emp erature (C)+001+000Pressure (ATM)Adjust Index Data To Environment : OffEffective Focal Length(in air at system temp erature and p ressure)Effective Focal Length(in image sp ace)Back Focal LengthTotal TrackImage Sp ace F/#P araxial Working F/#Working F/#Image Space NAObject Space NA5e-009Stop Radius50Paraxial Image HeightParaxial MagnificationEntrance Pupil Diameter :100Ent