策画实例zemax策画照相物镜详细过程.ppt

任务：1、简述照相物镜的设计原理和类型； 2．确定照相物镜的基本性能技术指标要求，并要通过查资料确定恰当的初始结构； 3．输入镜头组数据，设置评价函数操作数，进行优化设计和像差结果分析； 4．给出像质评价报告，撰写课程设计论文 初始结构的选择照相物镜属于大视场大孔径系统, 因此需要校正的像差也大大增加, 结构也比较复杂, 所以照相物镜设计的初始结构一般都不采用初级像差求解的方法来确定, 而是根据要求从手册、资料或专利文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。在选择初始结构时, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相对孔径和视场角达到要求时, 我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值 照相物镜的视场角和有效焦距决定了摄入底片或图像传感器的空间范围, 镜头所成的半像高y′ 可用公式y′= - f′tanw计算, 其中f′为有效焦距, 2w 为视场角。半像高 y ′应稍大于图像传感器CCD 或CMO S 的有效成像面对角线半径, 防止CMO S 装调偏离光轴而形成暗角。 经过简单计算：y’=sqrt(4.29^2+5.76^2)/2≈3.6mm, w=atan(y′/f′)≈16.66° 视场角2w=33.32°。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（如图1），初始参数为：焦距f’=42.12mm;相对孔径1：2.8；视场角2w=54°，其余参数见表1-2。 表1-2(查光学设计手册 得到的照相物镜初始结构） 半径（r）厚度（d） 折射率（n）阿贝数 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 可以设计如下其它结构(后置光阑三片物镜原始结构 ) 将参数输入zemax：其中第六面设为光阑面，厚度设为marginal ray height，移动光标到STO光阑面（中间一个面）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，顺序输入表1-2中的镜片每个面 的 曲率半径（注意OBJ面不做任何操作）； 在镜片厚度（Thickness）列顺序输入表1-2中的镜片厚度；在第七个面厚度处单击右键，选择面型为Marginal Ray Height。在镜片类型（Glass）列输入镜片参数，方法是:在表中点右键对话框Solve Type选中Model，Index nd中输入n值，Abbe Vd中输入v值。结果如下图2-1在system-general-aperture中输入相对孔径值2.8，在system-wavelength中输入所选波段，根据要求选d光为主波长。然后在tools-make focus中改焦距为12mm进行缩放。 输入焦距12mm进行缩放： 现在开始定义视场，我们根据 之前所得像高y’=3.6mm,依次乘以0，0.3，0.5，0.7071得到所选孔径光束的Y-field，即0，1.08，1.8，2.5452输入到system-field中，类型选择真值高度。 初始结构及其参数已经完成 初始结构及其参数已经完成 利用ZEMAX得到初始结构的M TF 曲线（如图）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Default Merit Function建立缺省评价函数进行优化，选择Editors-Merit Function，在第一行中先输入EFFL，目标值设为12，权重设为1。再输入SPHA，在Target中输入0.4，在Weight中输入1。第二个BLNK改为MTFT并Enter，在Freq中输入100，在Target中输入 0.04，在Weight中输入1。同理输入MTFA和MTFS（如图所示）。再选择Tools-Default Merit Function，设置玻璃厚度以及空气间隔，start设为2，再选择OK，建立缺省评价函数。 注：EFFL：Effective focal length的缩写，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。 MTFT：指子午调制传递函数