雙高斯物鏡的設(shè)計(jì)

燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1-雙高斯物鏡的ZENAX優(yōu)化設(shè)計(jì)《光學(xué)課程設(shè)計(jì)》目錄TOC\o"1-1"\h\u22334一、介紹 -2-28213二、用初級(jí)像差理論確定初始結(jié)構(gòu) -3-26397三、用ZEMAX優(yōu)化 -9-29484四、結(jié)論 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6687五、心得體會(huì) -30-30099參考文獻(xiàn) -31-由以上各式可得從上述計(jì)算可知，由于透鏡合成后球差系數(shù)，所得方程的二次項(xiàng)系數(shù)一定為零，也就是說(shuō)只有一個(gè)根。厚透鏡中加入消位置色差系數(shù)的膠合面為了使得引入膠合面后，所以取膠合面初級(jí)位置色差系數(shù)由此可得而第一近軸光線在膠合面上的入射高度膠合面入射角為求膠合面的曲率半徑，用近軸光光路計(jì)算公式的膠合面曲率半徑半部系統(tǒng)焦距確定半部系統(tǒng)合成完全對(duì)稱系統(tǒng)，由光焦度公式知，當(dāng)時(shí)，。實(shí)際上系統(tǒng)間不可能等于零，計(jì)算表明，當(dāng)半部系統(tǒng)的焦距等于1，取合成以后的焦距大約等于0.8?，F(xiàn)設(shè)計(jì)要求的合成焦距為58毫米。所以半部系統(tǒng)的焦距半部系統(tǒng)實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)的決定及全系統(tǒng)的合成首先將規(guī)化半部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)乘以半部系統(tǒng)的實(shí)際焦距，然后將薄透鏡加上必要厚度。半部系統(tǒng)實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后，按對(duì)稱關(guān)系即可構(gòu)成一個(gè)完全對(duì)稱系統(tǒng)。其全部結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：表1雙高斯物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)面號(hào)/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象差計(jì)算已知物體在無(wú)限遠(yuǎn)，則視場(chǎng)半角的正切式中為底片對(duì)角線的一半。入射光瞳半徑為，已知相對(duì)孔徑，則有按進(jìn)行光路計(jì)算，求得象方孔徑角總焦距拉赫不變量初級(jí)象差系數(shù)初級(jí)象差用ZEMAX優(yōu)化建立新鏡頭，錄入初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。光源參數(shù)1）首先點(diǎn)擊，出現(xiàn)以下窗口。如圖可知入瞳直徑設(shè)置為29mm。點(diǎn)擊，出現(xiàn)以下窗口，按圖設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)3）點(diǎn)擊，出現(xiàn)以下窗口，選擇F,D,C可見(jiàn)光波段。(2)鏡頭數(shù)據(jù)為：圖3初始鏡頭數(shù)據(jù)像質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告圖(1)優(yōu)化前RayFan如圖4;OpdFan如圖5;Spt如圖6;Mtf如圖7;Lay如圖8;場(chǎng)曲和畸變?nèi)鐖D9：圖4優(yōu)化前Ray圖5優(yōu)化前Opd圖6優(yōu)化前Spt圖7優(yōu)化前Mtf圖8優(yōu)化前Lay場(chǎng)曲和畸變?nèi)鐖D9：圖9場(chǎng)曲和畸變Fcd經(jīng)分析，像質(zhì)不夠好，有待進(jìn)一步優(yōu)化。將透鏡的曲率半徑、厚度、玻璃類型作為優(yōu)化變量，通過(guò)優(yōu)化曲率半徑、厚度、玻璃類型來(lái)提高像質(zhì)。(2)優(yōu)化過(guò)程第一次優(yōu)化前的賽德?tīng)栂禂?shù)根據(jù)系數(shù)選擇如下變量進(jìn)行優(yōu)化優(yōu)化后得到的賽德?tīng)栂禂?shù)為根據(jù)上述方法進(jìn)行第二、三、四次優(yōu)化，優(yōu)化變量和優(yōu)化后賽德?tīng)栂禂?shù)分別如下圖所示第二次優(yōu)化優(yōu)化后第三次優(yōu)化第三次優(yōu)化后第四次優(yōu)化第四次優(yōu)化后優(yōu)化后結(jié)果鏡頭數(shù)據(jù)如圖10：RayFan如圖11：OpdFan如圖12：Spt如圖13：Mtf如圖14：Lay如圖15：場(chǎng)曲和畸變?nèi)鐖D16：圖10優(yōu)化后鏡頭數(shù)據(jù)圖11優(yōu)化后Ray圖12優(yōu)化后Opd圖13優(yōu)化后Spt圖14優(yōu)化后MTF圖15優(yōu)化后Lay圖16場(chǎng)曲和畸變有上述結(jié)果圖中發(fā)現(xiàn)如下變化：光程差隨空間位移的變化并沒(méi)有激增，說(shuō)明在一定程度上減小了像差。2、點(diǎn)列圖聚集程度比優(yōu)化前更好，能量不易分散，有利于成像。3、優(yōu)化后，綜合像差值基本上很?。ㄙN近坐標(biāo)軸）鍍膜鍍膜前可以看出鍍膜前的透過(guò)率在0.63左右鍍膜后鍍膜后的透過(guò)率達(dá)到了0.9以上總結(jié) 雙高斯物鏡是一種對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，故可以先從它的半部系統(tǒng)著手，這時(shí)只需要考慮校正半部系統(tǒng)的球差、像散、場(chǎng)曲、位置色差這四類軸向象差，全對(duì)稱合成后，其垂軸色差自動(dòng)相消。對(duì)于半部系統(tǒng)，采用厚透鏡校正象差彎曲系數(shù)，用加無(wú)光焦度雙薄透鏡校正球差系數(shù)，用選取孔徑光闌位置校正像散系數(shù)，再在厚透鏡中加消色散膠合面的辦法，校正位置色差系數(shù)。計(jì)算出初始結(jié)構(gòu)參數(shù)后，通過(guò)軟件進(jìn)行調(diào)試優(yōu)化。選取透鏡的曲率半徑和厚度作為優(yōu)化變量。調(diào)試優(yōu)化直至各參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。五、心得體會(huì)光學(xué)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，覺(jué)知此事要躬行”這句千古名言的真正含義。就說(shuō)論文的編寫(xiě)吧，各種公式的錄入和各種圖形的繪畫(huà)，都是在這次的課程設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)的。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)是始終伴隨自己的，從開(kāi)始的對(duì)ZEMAX的一竅不通，到現(xiàn)在能基本用它完成簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。從開(kāi)始不知道怎么使用VISIO作圖，到現(xiàn)在能使用其作出相關(guān)的圖形。當(dāng)然，各種軟件功能都及其龐大，但是，認(rèn)識(shí)到邊學(xué)邊用后，自己便能在以后的工作和學(xué)習(xí)生活中更加從容一些。在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)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。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)。

課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。我努力做了，雖然不是很完美，但自己也收獲了些東西，相信自己會(huì)從中受益。學(xué)無(wú)止境，今后會(huì)更加努力。參考文獻(xiàn)1、劉鈞、高明·《光學(xué)設(shè)計(jì)》·西安電子科技大學(xué)出版社·西安·20062、《光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)》·國(guó)防科技出版社·北京·19713、光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX4、張以謨·應(yīng)用光學(xué)·機(jī)械工業(yè)出版社·北京·19825、王之江·實(shí)用光學(xué)技術(shù)手冊(cè)·機(jī)械工業(yè)出版城·2006 6、光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)·國(guó)坊工業(yè)出版社·北京·1971電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：認(rèn)真正確完善完善較為合理合理工作態(tài)度較認(rèn)真理論分析一般軟件設(shè)計(jì)一般不認(rèn)真較差較差平時(shí)成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：2011年6月30日?qǐng)D面及其它成績(jī)：答辯小組評(píng)語(yǔ)：清晰正確基本掌握優(yōu)化設(shè)計(jì)基本正確原理了解不正確