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时间:2018-07-22
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1、ZEMAX课程设计——照相机物镜设计一、(课题的背景知识,如照相机镜头的发展概况,类型及其主要技术参数的简要说明)二、课程设计题目设计一个照相物镜,1)光学特性要求:f’=100mm;2w=30°;;D/f’=1:3.5.2)成像质量要求:弥散斑直径小于0.05mm;倍率色差最好不超过0.01mm;畸变小于3%。三、设计课题过程1、参考Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据,对其进行相关改进。Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据如下表1(其中焦距f’=75.68mm;相对孔径D/f’=1:2.4;视场角2ω=56°)Radius/rThicknes
2、s/d折射率/n玻璃阿贝数/ν38.3393.571.7128953.950.9880.3235.1925.491.7128953.9197.944.83-96.1441.871.636235.326.538-1074.11.381.5324645.937.0537.6-49.1351.7290454.8表12、根据焦距曲率镜片厚度之间的比例关系,即f1/f2=r1/r2=d1/d2,得到焦距100mm,相对孔径D/f’=1:3.5的透镜数据如下表2。Radius/rThickness/d折射率/n玻璃阿贝数/ν50.6594.7171.7128953.967.3730.423
3、46.5017.2541.7128953.9261.5486.382-127.0402.4711.636235.335.05510.571-1419.2621.8241.5324645.948.96010.042-64.9251.7290454.8表23、启动ZEMAX,将表1数据输入到LDE,相关步骤由以下图给出16(1)打开ZEMAX。(2)输入数据。在主选单system下,圈出wavelengths,依喜好键入所要的波长,同时可选用不同波长,本实验中在第一列键入0.486,单位为microns,第二第三列分别键入0.587、0.656。在primary中点击选1,即用第一
4、个波长为近轴波长。(3)输入孔径大小。由相对孔径为1:3.5,焦距为100mm得到,孔径D=100/3.5=28.57143mm。在主选单system菜单中选择generaldata,在apervalue上键入28.57143。16(4)输入视场角。(5)输入曲率,面之间厚度,玻璃材质。本实验中共有5组透镜,其中最后两组为双胶合透镜,故共有9个面,回到LDE,可以看到三个surface,STO(孔径光阑)、OBJ(物点或光源)、IMA(像屏),在STO前后插入几组surface,除IMA外共计9组surface,输入数据。最后根据参考实验图确定STO在第6面上。16①点击lay
5、out,画出2D图形②点击spotdiagram,画出点阵图16由图看出光波在波长1、2、3下的弥散斑直径大小分别为33.625、54.419、64.768(单位:微米),其中第2、3波长弥散斑大小大于50微米,不符合要求,故需要改进。③在analysis里面的miscellaneous中点击fieldcurv/dist,得到图形如下,其中distortion即为畸变16由图知畸变约为0.125%,小于3%,已到要求。④同③点击lateralcolor,即为倍率色差。由图知倍率色差约为10微米,基本要求。综上所述,我们所要做的就是对原始数据进行优化,是它的弥散斑直径符合要求。1
6、6优化一(6)优化。(说明:优化并无严格规则,可根据具体情况灵活处理)在本实验中,选择曲率半径为优化对象,双击surface1,出现在solvetype下拉框中选择variable,如图剩下的8个面如法炮制,另外为了使弥散斑尽量聚焦于一点,但不改变透镜厚度和镜组之间距离,将surface9名下的thickness也改为variable。得到接着设置优化功能,在system的editors中选取meritfunction,进入tools,再点击defaultmeritfunction,即我们选用defaultmeritfunction,这还不够,我们还要规定给meritfunct
7、ion一个focallength为100的限制,所以在meritfunctioneditor第1列中往后插入一列,即显示第2列,代表suface2,在此列中的type上键入EFFL,同列中的target项中键入100,weight中键入1。16跳出meritfunctioneditor,在tools中选optimization项,按automatic,完毕后跳出来,此时已完成最佳化设计,如前,重新检验畸变倍率色差即弥散斑大小是否符合要求。可以看到弥散斑大小均符合要求16畸变小于3%,符合要求
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