ZEMAX光学设计报告.docx
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ZEMAX光学设计报告.docx
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ZEMAX光学设计报告
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1.56°,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`=13。
6mm。
三、设计过程
1.双胶合望远物镜系统初始结构的选定
1。
1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。
1.2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;正弦差;位置色差.那么按初级像差公式可得,由此可得基本像差参量为。
1。
3求
因为没有指定玻璃的种类,故暂选用冕牌玻璃进行计算,即.
1.4选定玻璃组合
鉴于玻璃的性价比较好,所以选择作为其中一块玻璃.查表发现当,与最接近的组合是与组合,此时对应的。
此系统选定与组合。
的折射率,的折射率,,,,,,。
1。
5求形状系数
一般情况下,先利用下式求解出两个的值:
再与利用下式求的值相比较,取其最相近的一个值:
因为,所以可近似为,。
1.6求归一化条件下的透镜各面的曲率
1。
7求球面曲率半径
1。
8整理透镜系统结构数据
视场(负号表示入射光线从光轴左下方射向右下方),物距(表示物体在透镜组左侧无穷远处),入瞳半径,光阑在透镜框上,即入瞳距第一折射面的距离为。
数据整理表如下所示。
表1数据整理表
玻璃牌号
表中的之所以为零,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.
1。
9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,,则通光口径。
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,由此可求得透镜组的外径为.
对于凸透镜而言;假设,分别为球面矢高,为折射球面曲率半径,为透镜外径,如图所示,则
由上式可求得,.将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度:
利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度.
。
对于凹透镜而言:
先求得,再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度。
利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度。
薄透镜变换成后透镜时,应保持和不变的条件下进行。
四、设计结果
1、入瞳直径的设定(图1.1)
图1.1
2、视场角的设定(图2.1)
图2。
1
3、工作波长的设定(图3.1)
图3.1
4、评价函数的选择(图4.1、4。
2)
图4。
1
图4.2
5、系统的透镜参数表(5.1)
图5.1
6、优化工具窗口(图6。
1)
图6。
1
7、系统的结构轮廓图(7。
1)
图7.1
8、系统的FFTMTF(图8。
1)
图8。
1
9、系统的FFTPSF(图9.1)
图9.1
10、系统的FIELDCURV/DIST图(图10。
1)
(图10.1)
11、系统的GRIDDISTORION图(图11.1)
图11。
1
12、系统的SPOTDIAGRAM图(图12。
1)
图12。
1
13、系统的LATERALCOLOR图(图13。
1)
图13.1
14、系统的RAYFAN图(图14。
1)
图14.1
15、系统的OPDFAN图(图15。
1)
图15。
1
16、系统的WAVEFRRONTMAP图(图16。
1)
图16.1
17、系统的diffractionencircledenergy图(图17.1)
图17.1
18、系统的systemdata(数据如下)
System/PrescriptionData
File:
C:
\ProgramFiles\ZEMAX\SAMPLES\LENS.ZMX
Title:
Date:
WEDOCT292014
GENERALLENSDATA:
Surfaces:
5
Stop:
1
SystemAperture:
EntrancePupilDiameter=100
GlassCatalogs:
SCHOTT中国GB903—87
RayAiming:
Off
Apodization:
Uniform,factor=0.00000E+000
Temperature(C):
2。
00000E+001
Pressure(ATM):
1.00000E+000
AdjustIndexDataToEnvironment:
Off
EffectiveFocalLength:
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EffectiveFocalLength:
999.6842(inimagespace)
BackFocalLength:
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2692
TotalTrack:
1013。
029
ImageSpaceF/#:
9.996842
ParaxialWorkingF/#:
9.996842
WorkingF/#:
9。
996906
ImageSpaceNA:
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ObjectSpaceNA:
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ParaxialImageHeight:
13。
61011
ParaxialMagnification:
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EntrancePupilDiameter:
100
EntrancePupilPosition:
0
ExitPupilDiameter:
100。
4728
ExitPupilPosition:
—1004.411
FieldType:
Angleindegrees
MaximumRadialField:
0。
78
PrimaryWavelength:
0。
5875618祄
LensUnits:
Millimeters
AngularMagnification:
0。
9952938
Fields:
5
FieldType:
Angleindegrees
#X—ValueY—ValueWeight
10.0000000.0000001。
000000
20。
0000000。
2340001。
000000
30。
0000000.3900001.000000
40.0000000。
5510001。
000000
50.0000000.7800001.000000
VignettingFactors
#VDXVDYVCXVCYVAN
10。
0000000.0000000。
0000000。
0000000.000000
20.0000000.0000000.0000000.0000000。
000000
30。
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0000000。
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000000
40.0000000。
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50。
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Wavelengths:
3
Units:
祄
#ValueWeight
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30。
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