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设计实例 成像物镜设计 光学系统设计过程 光学系统设计过程： 一、确定设计指标 二、光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设计指标修正 三、光学系统初始结构设计 四、像差平衡，必要时修改初始结构 五、像质评价与公差分析 六、绘制光学系统图、零件图（我们不要求） 七、完成设计报告 光学设计流程 光学设计初始结构方法 1、计算法 2、计算结合经验法 3、经验法 4、查资料法(孔径、视场、波长、 焦距，整体缩放) 查资料法 E.F.L----Effective Focus Length （有效焦距） B.F.L----Back Focus Length （后工作距） FNo.----F Number （相对孔径） F.A.----Field Angle (视场角) 照相物镜设计实例 照相物镜的技术指标要求： 焦距：f’=9.6mm； 焦距：f’=9.6mm； 相对孔径D/f’不小于1/2.8； 图像传感器为1/2.5英寸的CCD， 成像面大小为4.32mm×5.76mm； 后工作距5mm 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 1m成像质量，MTF 轴上40% @100 lp/mm 轴外0.707 35%@100 lp/mm ??最大畸变1% Step 1:确定照相物镜的基本性能要求 焦距：f’=9.6mm； FNo.1/2.8； 像高：y’=sqrt（5.76^2+4.32^2)/2=3.6mm 视场角：atan（y’/f’）=20.55度 后工作距5mm 反远距比：5/9.6=0.5208 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 5m成像质量，MTF 轴上40%@100 lp/mm 轴外0.707 35%@100 lp/mm 最大畸变1% 5.76mm 4.32mm Step 2:确定初始结构 Step 3:输入初始结构 Step 4:输入孔径类型/波长 Step 5:同比缩放 或 Step 6:视场设置 Step 7:优化 评价函数操作数 1、像差 SPHA(球差)、COMA(彗差)、ASTI(像散)、FCUR(场曲)、 DIST(畸变)等 2、调制传递函数 MTFT(子午面传递函数)、MTFS(弧矢面MTF)、MTFA等 3、基本光学特性 EFFL(焦距)、PMAG(近轴放大率)、AMAG(角放大率)、 EXPP(出瞳距)、ISFN(像方F数)等 4、边界约束条件 CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、 ETLT（边缘厚度小于）、CVGT（曲率大于）、CVLT 5、基本计算 Abso(绝对值)、ASIN、COSI等 边界约束条件： 两种方法： CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、ETLT、CVGT、 CVLT等 缺省优化函数 （3）优化 Step 8:像质评价 Step 9:给出报告 电子文件：学号.ZEX发到邮箱：ykong80@ 纸质文件：System Data，Report Graphic 6交给班长，收齐后交给我。 Step 10：评分标准 设计结果应达到指标要求，在同样像质情况下，片数少的得分比片数多的高，材料普通的得分比材料贵重的高；在同样结构情况下，最低的MTF值高的得分高，材料普通的得分高；同样MTF的情况下，弥散斑小的比弥散斑大的得分高。 评价函数操作数 1、像差SPHA( 球差)、COMA( 彗差)、ASTI( 像散)、 FCUR( 场曲)、 DIST( 畸变)等 2、调制传递函数MTFT( 子午面传递函数)、MTFS( 弧矢面MTF) 、MTFA 等 3、基本光学特性EFFL( 焦距)、PMAG( 近轴放大率)、AMAG( 角放大率)、EXPP( 出瞳距)、ISFN( 像方F数)等 4、边界约束条件CTGT( 中心厚度大于)、CTLT( 中心厚度小于)、ETGT 、ETLT CVGT 、CVLT 5、基本计算AbSO( 绝对值)、ASIN 、COSI 等 边界约束条件： 两种方法：CTGT( 中心厚度大于)、CTLT( 中心厚度小于)、ETGT 、ETLT CVGT 、CVLT 等 缺省优化函数