雙高斯物鏡的設計

燕山大學課程設計說明書1-雙高斯物鏡的ZENAX優(yōu)化設計《光學課程設計》目錄TOC\o"1-1"\h\u22334一、介紹 -2-28213二、用初級像差理論確定初始結構 -3-26397三、用ZEMAX優(yōu)化 -9-29484四、結論 錯誤!未定義書簽。6687五、心得體會 -30-30099參考文獻 -31-由以上各式可得從上述計算可知，由于透鏡合成后球差系數(shù)，所得方程的二次項系數(shù)一定為零，也就是說只有一個根。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)合成完全對稱系統(tǒng)，由光焦度公式知，當時，。實際上系統(tǒng)間不可能等于零，計算表明，當半部系統(tǒng)的焦距等于1，取合成以后的焦距大約等于0.8?，F(xiàn)設計要求的合成焦距為58毫米。所以半部系統(tǒng)的焦距半部系統(tǒng)實際結構參數(shù)的決定及全系統(tǒng)的合成首先將規(guī)化半部系統(tǒng)結構參數(shù)乘以半部系統(tǒng)的實際焦距，然后將薄透鏡加上必要厚度。半部系統(tǒng)實際結構參數(shù)確定以后，按對稱關系即可構成一個完全對稱系統(tǒng)。其全部結構參數(shù)如下：表1雙高斯物鏡的結構參數(shù)主要技術指標結構面號/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象差計算已知物體在無限遠，則視場半角的正切式中為底片對角線的一半。入射光瞳半徑為，已知相對孔徑，則有按進行光路計算，求得象方孔徑角總焦距拉赫不變量初級象差系數(shù)初級象差用ZEMAX優(yōu)化建立新鏡頭，錄入初始結構參數(shù)。光源參數(shù)1）首先點擊，出現(xiàn)以下窗口。如圖可知入瞳直徑設置為29mm。點擊，出現(xiàn)以下窗口，按圖設置各項參數(shù)3）點擊，出現(xiàn)以下窗口，選擇F,D,C可見光波段。(2)鏡頭數(shù)據(jù)為：圖3初始鏡頭數(shù)據(jù)像質評價報告圖(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;場曲和畸變如圖9：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場曲和畸變如圖9：圖9場曲和畸變Fcd經分析，像質不夠好，有待進一步優(yōu)化。將透鏡的曲率半徑、厚度、玻璃類型作為優(yōu)化變量，通過優(yōu)化曲率半徑、厚度、玻璃類型來提高像質。(2)優(yōu)化過程第一次優(yōu)化前的賽德爾系數(shù)根據(jù)系數(shù)選擇如下變量進行優(yōu)化優(yōu)化后得到的賽德爾系數(shù)為根據(jù)上述方法進行第二、三、四次優(yōu)化，優(yōu)化變量和優(yōu)化后賽德爾系數(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：場曲和畸變如圖16：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場曲和畸變有上述結果圖中發(fā)現(xiàn)如下變化：光程差隨空間位移的變化并沒有激增，說明在一定程度上減小了像差。2、點列圖聚集程度比優(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近坐標軸）鍍膜鍍膜前可以看出鍍膜前的透過率在0.63左右鍍膜后鍍膜后的透過率達到了0.9以上總結 雙高斯物鏡是一種對稱型結構，故可以先從它的半部系統(tǒng)著手，這時只需要考慮校正半部系統(tǒng)的球差、像散、場曲、位置色差這四類軸向象差，全對稱合成后，其垂軸色差自動相消。對于半部系統(tǒng)，采用厚透鏡校正象差彎曲系數(shù)，用加無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)。計算出初始結構參數(shù)后，通過軟件進行調試優(yōu)化。選取透鏡的曲率半徑和厚度作為優(yōu)化變量。調試優(yōu)化直至各參數(shù)滿足設計要求。五、心得體會光學設計課程設計結束了，通過這次課程設計，我深深體會到“紙上得來終覺淺，覺知此事要躬行”這句千古名言的真正含義。就說論文的編寫吧，各種公式的錄入和各種圖形的繪畫，都是在這次的課程設計中學習的。通過這次的課程設計，我認識到了學習是始終伴隨自己的，從開始的對ZEMAX的一竅不通，到現(xiàn)在能基本用它完成簡單光學系統(tǒng)的設計優(yōu)化。從開始不知道怎么使用VISIO作圖，到現(xiàn)在能使用其作出相關的圖形。當然，各種軟件功能都及其龐大，但是，認識到邊學邊用后，自己便能在以后的工作和學習生活中更加從容一些。在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，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。在設計過程中，和同學們相互探討，相互學習。

課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。我努力做了，雖然不是很完美，但自己也收獲了些東西，相信自己會從中受益。學無止境，今后會更加努力。參考文獻1、劉鈞、高明·《光學設計》·西安電子科技大學出版社·西安·20062、《光學儀器設計手冊》·國防科技出版社·北京·19713、光學設計軟件ZEMAX4、張以謨·應用光學·機械工業(yè)出版社·北京·19825、王之江·實用光學技術手冊·機械工業(yè)出版城·2006 6、光學儀器設計手冊·國坊工業(yè)出版社·北京·1971電氣工程學院課程設計評審意見表指導教師評語：認真正確完善完善較為合理合理工作態(tài)度較認真理論分析一般軟件設計一般不認真較差較差平時成績：指導教師簽字：2011年6月30日圖面及其它成績：答辯小組評語：清晰正確基本掌握優(yōu)化設計基本正確原理了解不正確