zemax设计实例及课程设计

成像物镜设计2021/6/281光学系统设计过程光学系统设计过程：一、确定设计指标二、光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设计指标修正三、光学系统初始结构设计四、像差平衡，必要时修改初始结构五、像质评价与公差分析六、绘制光学系统图、零件图（我们不要求）七、完成设计报告2021/6/282光学设计流程2021/6/283光学设计初始结构方法1、计算法2、计算结合经验法3、经验法4、查资料法(孔径、视场、波长、焦距，整体缩放)2021/6/284查资料法E.F.L----EffectiveFocusLength

（有效焦距）B.F.L----BackFocusLength

（后工作距）FNo.----FNumber

（相对孔径）F.A.----FieldAngle(视场角)2021/6/285照相物镜设计实例照相物镜的技术指标要求：焦距：f’=9.6mm；焦距：f’=9.6mm；相对孔径D/f’不小于1/2.8；图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.32mm×5.76mm；后工作距>5mm在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；1m成像质量，MTF轴上>40%@100lp/mm

轴外0.707>35%@100lp/mm最大畸变<1%2021/6/286Step1:确定照相物镜的基本性能要求焦距：f’=9.6mm；FNo.>1/2.8；像高：y’=sqrt（5.76^2+4.32^2)/2=3.6mm视场角：atan（y’/f’）=20.55度后工作距>5mm反远距比：>5/9.6=0.5208在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；5m成像质量，MTF轴上>40%@100lp/mm

轴外0.707>35%@100lp/mm最大畸变<1%5.76mm4.32mm2021/6/287Step2:确定初始结构2021/6/288Step3:输入初始结构2021/6/289Step4:输入孔径类型/波长2021/6/2810Step5:同比缩放2021/6/2811或2021/6/2812Step6:视场设置2021/6/2813Step7:优化2021/6/28142021/6/28152021/6/2816评价函数操作数1、像差

SPHA(球差)、COMA(彗差)、ASTI(像散)、FCUR(场曲)、

DIST(畸变)等2、调制传递函数

MTFT(子午面传递函数)、MTFS(弧矢面MTF)、MTFA等3、基本光学特性

EFFL(焦距)、PMAG(近轴放大率)、AMAG(角放大率)、

EXPP(出瞳距)、ISFN(像方F数)等4、边界约束条件

CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、

ETLT（边缘厚度小于）、CVGT（曲率大于）、CVLT5、基本计算

Abso(绝对值)、ASIN、COSI等2021/6/2817边界约束条件：两种方法：

CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、ETLT、CVGT、CVLT等缺省优化函数2021/6/2818（3）优化2021/6/2819Step8:像质评价2021/6/28202021/6/2821Step9:给出报告电子文件：学号.ZEX发到邮箱：ykong80@纸质文件：SystemData，ReportGraphic6交给班长，收齐后交给我。2021/6/28222021/6/2823Step10：评分标准

设计结果应达到指标要求，在同样像质情况下，片数少的得分比片数多的高，材料普通的得分比材料贵重的高；在同样结构情况下，最低的MTF值高的得分高，材料普通的得分高；同样MTF的情况下，弥散斑小的比弥散斑大的得分高。2021/6/2824评价函数操作数1、像差SPHA(球差)、COMA(彗差)、ASTI(像散)、FCUR(场曲)、DIST(畸变)等2、调制传递函数MTFT(子午面传递函数)、MTFS(弧矢面MTF)、MTFA等3、基本光学特性EFFL(焦距)、PMAG(近轴放大率)、AMAG(角放大率)、EXPP(出瞳距)、ISFN(像方F数)等4、边界约束条件CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、ETLTCVGT、CVLT5、基本计算AbSO(绝对值)、AS