基于ZEMAX的照相物镜.doc

照相物镜的设计 一、设计任务和要求 1.1 设计一个照相物镜，焦距：50mm,相对孔径：1/2,全视场角：50°. 1.2 要求： （1）通过给定参数，计算出其他参数值； （2）分析系统需要校正的像差类型； （3）通过手册查询初始结构，并回答所属类型，然后输入到计算机软件中，给出输入结果的二维图； （4）采用上机学到的知识进行全局优化，给出MTF结果； （5）采用上机学到的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤图片和结果； （6）绘制出光学系统图。 二、初始结构选择 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。 2.1根据相对孔径：D/f′=1/2, 2W=50°,对照光学技术手册查询后选定初始结构 “﹡”处为光阑STO位置 2.2输入参数 2.3 输入焦距，视场角（0.7倍，0倍，1/2倍) 初始结构完成后的原始结构与MTF图像 可以看出成像质量很差，需要进行像差校正。 三、像质的优化 3.1像质评价 引入评价函数Merit Function，选择Default Merit Function，插入一行，用来控制焦距f′=50. 插入五行，分别设为SPHA(球差)、COMA(慧差)、ASTI(像散)、FCUR(场曲)、DIST(畸变)。通过设定weight对图象进行优化。 3.2 玻璃光学常数不作自变量使用 3.3 优化MTF图象 优化前 优化后 优化所需的参数改动 3.4 优化后的系统结构 四、设计总结 通过这次对照相物镜的设计，对ZEMAX软件的操作有了更深的理解与加深，对影响照相物镜的各种像差有了一定的了解。例如：视场角、焦距、相对孔径三个光学性能参数是相互关联，相互制约的。这三个参数决定了物镜的光学性能，企图同时提高这三个指标是困难的，甚至是不可能的。只能根据不同的使用要求，在侧重提高一个参数指标的同时，相应的降低其余两个参数的指标。而这就要看对物镜具体的要求，如长焦距后者大孔径等。所以，照相物镜的设计要对具体问题做具体的分析，力求个方面都完美。