双高斯物镜的设计

燕山大学课程设计说明书1-双高斯物镜的ZENAX优化设计《光学课程设计》目录TOC\o"1-1"\h\u22334一、介绍 -2-28213二、用初级像差理论确定初始结构 -3-26397三、用ZEMAX优化 -9-29484四、结论 错误!未定义书签。6687五、心得体会 -30-30099参考文献 -31-由以上各式可得从上述计算可知，由于透镜合成后球差系数，所得方程的二次项系数一定为零，也就是说只有一个根。厚透镜中加入消位置色差系数的胶合面为了使得引入胶合面后，所以取胶合面初级位置色差系数由此可得而第一近轴光线在胶合面上的入射高度胶合面入射角为求胶合面的曲率半径，用近轴光光路计算公式的胶合面曲率半径半部系统焦距确定半部系统合成完全对称系统，由光焦度公式知，当时，。实际上系统间不可能等于零，计算表明，当半部系统的焦距等于1，取合成以后的焦距大约等于0.8。现设计要求的合成焦距为58毫米。所以半部系统的焦距半部系统实际结构参数的决定及全系统的合成首先将规化半部系统结构参数乘以半部系统的实际焦距，然后将薄透镜加上必要厚度。半部系统实际结构参数确定以后，按对称关系即可构成一个完全对称系统。其全部结构参数如下：表1双高斯物镜的结构参数主要技术指标结构面号/mm/mm玻璃130.03542244.47434.851.6140ZK8321.15170.34-27.67858.8451.6140ZK8512.65522.031.6140BaF76-12.655212.599727.67852.031.6140BaF78-21.15178.8451.6140ZK89-244.47430.310-30.03544.851.6140ZK8象差计算已知物体在无限远，则视场半角的正切式中为底片对角线的一半。入射光瞳半径为，已知相对孔径，则有按进行光路计算，求得象方孔径角总焦距拉赫不变量初级象差系数初级象差用ZEMAX优化建立新镜头，录入初始结构参数。光源参数1）首先点击，出现以下窗口。如图可知入瞳直径设置为29mm。点击，出现以下窗口，按图设置各项参数3）点击，出现以下窗口，选择F,D,C可见光波段。(2)镜头数据为：图3初始镜头数据像质评价报告图(1)优化前RayFan如图4;OpdFan如图5;Spt如图6;Mtf如图7;Lay如图8;场曲和畸变如图9：图4优化前Ray图5优化前Opd图6优化前Spt图7优化前Mtf图8优化前Lay场曲和畸变如图9：图9场曲和畸变Fcd经分析，像质不够好，有待进一步优化。将透镜的曲率半径、厚度、玻璃类型作为优化变量，通过优化曲率半径、厚度、玻璃类型来提高像质。(2)优化过程第一次优化前的赛德尔系数根据系数选择如下变量进行优化优化后得到的赛德尔系数为根据上述方法进行第二、三、四次优化，优化变量和优化后赛德尔系数分别如下图所示第二次优化优化后第三次优化第三次优化后第四次优化第四次优化后优化后结果镜头数据如图10：RayFan如图11：OpdFan如图12：Spt如图13：Mtf如图14：Lay如图15：场曲和畸变如图16：图10优化后镜头数据图11优化后Ray图12优化后Opd图13优化后Spt图14优化后MTF图15优化后Lay图16场曲和畸变有上述结果图中发现如下变化：光程差随空间位移的变化并没有激增，说明在一定程度上减小了像差。2、点列图聚集程度比优化前更好，能量不易分散，有利于成像。3、优化后，综合像差值基本上很小（贴近坐标轴）镀膜镀膜前可以看出镀膜前的透过率在0.63左右镀膜后镀膜后的透过率达到了0.9以上总结 双高斯物镜是一种对称型结构，故可以先从它的半部系统着手，这时只需要考虑校正半部系统的球差、像散、场曲、位置色差这四类轴向象差，全对称合成后，其垂轴色差自动相消。对于半部系统，采用厚透镜校正象差弯曲系数，用加无光焦度双薄透镜校正球差系数，用选取孔径光阑位置校正像散系数，再在厚透镜中加消色散胶合面的办法，校正位置色差系数。计算出初始结构参数后，通过软件进行调试优化。选取透镜的曲率半径和厚度作为优化变量。调试优化直至各参数满足设计要求。五、心得体会光学设计课程设计结束了，通过这次课程设计，我深深体会到“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行”这句千古名言的真正含义。就说论文的编写吧，各种公式的录入和各种图形的绘画，都是在这次的课程设计中学习的。通过这次的课程设计，我认识到了学习是始终伴随自己的，从开始的对ZEMAX的一窍不通，到现在能基本用它完成简单光学系统的设计优化。从开始不知道怎么使用VISIO作图，到现在能使用其作出相关的图形。当然，各种软件功能都及其庞大，但是，认识到边学边用后，自己便能在以后的工作和学习生活中更加从容一些。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。我努力做了，虽然不是很完美，但自己也收获了些东西，相信自己会从中受益。学无止境，今后会更加努力。参考文献1、刘钧、高明·《光学设计》·西安电子科技大学出版社·西安·20062、《光学仪器设计手册》·国防科技出版社·北京·19713、光学设计软件ZEMAX4、张以谟·应用光学·机械工业出版社·北京·19825、王之江·实用光学技术手册·机械工业出版城·2006 6、光学仪器设计手册·国坊工业出版社·北京·1971电气工程学院课程设计评审意见表指导教师评语：认真正确完善完善较为合理合理工作态度较认真理论分析一般软件设计一般不认真较差较差平时成绩：指导教师签字：2011年6月30日图面及其它成绩：答辩小组评语：清晰正确基本掌握优化设计基本正确原理了解不正确