光学设计照相物镜的设计.docx
- 文档编号:27313021
- 上传时间:2023-06-29
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:327.74KB
光学设计照相物镜的设计.docx
《光学设计照相物镜的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光学设计照相物镜的设计.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
光学设计照相物镜的设计
2014-2015学年第二学期《现代光学设计》考核
——照相物镜设计
班级:
********学号:
*************姓名:
***
一、系统设计要求:
1、焦距:
f’=15mm;
2、相对孔径:
1/2.8;
3、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光)
4、视场角2w=74°
二、设计过程
1,在光学技术手册查询后选定初始结构为后置光阑的三片物镜,初始参数为:
焦距分f’=42.12mm;相对孔径1:
2.8;视场角2w=54°,其余参数见下表1
r1=13.44
d1=4.41
n=1.67779
v=55.2
r2=30.996
d2=4.41
r3=-40.614
d3=1.01
n=1.59341
v=35.5
r4=13.44
d4=2.39
r5=32.508
d5=3.36
n=1.69669
v=55.4
r6=-27.006
后置光阑三片物镜原始结构如下
输入初始参数
2,优化设计过程
将参数输入zemax:
其中第六面设为光阑面,厚度设为marginalrayheight,移动光标到STO光阑面的“无穷(Infinity)”之上,按INSERT键。
这将会在那一行插入一个新的面,并将STO光阑面往下移。
新的面被标为第2面。
再按按INSERT键两次。
移动光标到IMA像平面,按INSERT键两次。
在LDE曲率半径(Radius)列,顺序输入上表1中的镜片焦距(注意OBJ面不做任何操作);在镜片厚度(Thickness)列顺序输入表1中的镜片厚度;在第七个面厚度处单击右键,选择面型为MarginalRayHeight。
在镜片类型(Class)列输入镜片参数,方法是:
在表中点右键对话框SolveType选中Model,Indexnd中输入n值AbbeVd中输入v值。
结果如下在system-general-aperture中输入相对孔径值2.8,在system-wavelength中输入波段,然后在tools-makefocus中该改焦距为15mm进行缩放。
3,设置相对孔径值和波长
输入焦距15mm进行缩放:
4,定义视场如下
此时得到初始结构及参数如下图
5,优化设计过程
利用ZEMAX得到初始结构的MTF曲线可看出成像质量很差,因此需要校正像差。
该结构可以用作优化变量的的数据有:
6个曲率半径,2个空气间隔,3个玻璃厚度。
首先使用DefaultMeritFunction建立缺省评价函数进行优化,选择Editors-MeritFunction,在第一行中先输入EFFL,目标值设为15,权重设为1。
再输入SPHA和MTFA,在Target中输入0.4,在Weight中输入1。
再选择Tools-DefaultMeritFunction,选择OK,建立缺省评价函数。
EFFL:
指定波长号的有效焦距。
SPHA:
指球差,如果Surf=0,则指整个系统的球差总和。
MTFA:
弧矢和子午的调制传递函数的平均值
然后在Analysis-AberrationCoefficients-SeidelCoefficients中查看,找出对赛得和数影响大的面,将这些面的曲率半径设为变量,优先优化。
发现第一面和光阑面影响较大,优先优化。
先将STO面的类型改为EvenAsphere,将1、6面曲率半径设为变量,选择快捷选项Opt,然后进行优化,优化后取消变量,将剩余面的曲率半径设为变量,再次优化,完毕后取消变量。
再将透镜间隔和玻璃厚度先后进行优化。
根据其中像差的变化不断的对数据进行常识性优化,再根据2D图适当调整曲率半径和厚度,每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化,最后使各个参数都在可接受范围之内,完成设计。
6,优化结果和分析如下
由2DLAYOUT图可知,主要光线聚焦完美,但视场为1的远场光线聚焦不是完善,这并不影响照相物镜的照相要求,相片的外围的稍微模糊不影响相片的质量。
像差特性曲线
点列图:
由SpotDiagram点列图可知,前五个视场的能力集中在中心区域。
FFT调制传递函数:
由FFTMFT图可知,大部分光线与坐标轴所围的面积已经得到很好的优化。
场曲与匹兹伐曲线:
由FieldCurv\Dist图可知,三种波的子午场曲和弧矢场曲间的距离小,高级求差得到良好优化。
塞德和系数:
由塞德和系数图表分析后,影响像差的系数变小,最后整个系统球差0.000192,慧差0.000432,像散0.002716,
本设计的优化结果中,
由2DLAYOUT图可知,主要光线聚焦完美,但视场为1的远场光线聚焦不是完善,这并不影响照相物镜的照相要求,相片的外围的稍微模糊不影响相片的质量。
由RAYLAN图可知,子午球差已经很小,也只有远视场稍微大些。
由FieldCurv\Dist图可知,三种波的子午场曲和弧矢场曲间的距离小,高级求差得到良好优化。
由SpotDiagram点列图可知,前五个视场的能力集中在中心区域。
由FFTMFT图可知,大部分光线与坐标轴所围的面积已经得到很好的优化。
由塞德和系数图表分析后,影响像差的系数变小,最后整个系统球差0.000192,慧差0.000432,像散0.002716,
综上所述该设计基本满足设计要求。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光学 设计 照相 物镜