照相物镜的设计.ppt

关于照相物镜的设计焦距决定成像的大小，相对孔径决定像面照度，视场决定成像的范围。第2页,共17页，星期六，2024年，5月照相物镜设计实例

照相物镜的技术指标要求：??焦距：f’=9.6mm；??相对孔径D/f’不小于1/2.8；??CCD成像面大小为4.32mm×5.76mm；??在可见光波段设计(取d、F、C，d为主波长)；??MTF：轴上40%@100lp/mm轴外0.70735%@100lp/mm??最大畸变1%第3页,共17页，星期六，2024年，5月一、选择初始结构首先根据设计要求，焦距：f’=9.6mm；FNo.2.8；像高：y’=sqrt（5.76^2+4.32^2)/2=3.6mm视场角：atan（y’/f’）=20.55度取d、F、C三种色光，d为主波长我们通过查资料法选择Tessar物镜的结构形式。第4页,共17页，星期六，2024年，5月标*号处为光阑STO的位置第5页,共17页，星期六，2024年，5月二、输入初始结构，孔径，波长第6页,共17页，星期六，2024年，5月以0.707视场为例，y’=0.707*3.6=2.5452输入焦距，视场Tools——MakeFocal第7页,共17页，星期六，2024年，5月第8页,共17页，星期六，2024年，5月三、像质评价引入评价函数MeritFunction，选择DefaultMeritFunction，插入一行，用来控制焦距f’=9.6接下来除了虚设的光阑平面以外的7个面的曲率都作为变量加入校正，透镜的厚度和间隔作适当选择，只把厚透镜的厚度和大的空气间隔作为自变量。第9页,共17页，星期六，2024年，5月玻璃光学常数不作自变量使用第10页,共17页，星期六，2024年，5月由于系统比较复杂，而且不少厚度，间隔作为自变量使用，因此要加入透镜厚度的边界条件。输入边缘厚度ETGT：边缘厚度大于ETLT：边缘厚度小于CTGT：中心厚度大于第一面的边缘厚度大于1，小于3；第二面的边缘厚度大于0.1；第四面的边缘厚度大于0.1；第五面的边缘厚度大于0.1；第七面的边缘厚度大于1，小于3；第八面的中心厚度大于5。第11页,共17页，星期六，2024年，5月MTF物理含义：应用傅里叶变换原理与光学系统相干成像理论，计算出镜头对逐渐变细的黑白线对分辨的调制度。对于MTF来说，横向坐标代表分辨率，线对/毫米，低频代表轮廓，中频代表层次，高频代表细节。优化（MTF对比）第12页,共17页，星期六，2024年，5月优化前优化后第13页,共17页，星期六，2024年，5月对面型进行优化我们发现第四面和第五面的光阑交错了，因此加大第四面的权重再优化。优化前优化后第14页,共17页，星期六，2024年，5月最大畸变1%第15页,共17页，星期六，2024年，5月Spotdiagram第16页,共17页，星期六，2024年，5月*感谢大家观看第17页,共17页，星期六，2024年，5月**照相物镜的性能由焦距（f’），相对孔径（D/f’）和视场角(2ω)三个光学特性参数决定。焦距决定成像的大小，相对孔径决定像面照度，视场决定成像的范围。图像通过CCD接收，告诉了成像面也就相当于知道了视场。**告诉成像面的大小很关键，成的像要充满对角线才能保证成像边缘无黑点。天塞（Tessar）物镜：相对孔径为1/3.5~1/2.8，2ω=55。**E.F.L----EffectiveFocusLength（有效焦距）B.F.L----BackFocusLength（后工作距）FNo.----FNumber（相对孔径的倒数）F.A.----FieldAngle(视场角)**STO，光阑是一平面，所以radius为infinity，第8面的thickness填后工作距。接下来输入相对孔径，ImageSpaceF/#（像方F数）=近轴有效焦距（EFFL）/入瞳直径，由于相对孔径D/f’不小于1/2.8，所以ImageSpaceF/#=2.8。波长：select——F，d，C。**先输入焦距，因为要在CCD上成像，因此我们设置像高。选择0，0.3，0.5，0.707，0.85，1六个视场。**设定好特性参数和初始结构之后，下面就该进行像质评价了，看看我们设计的系统是否能达到设计要求。**我们通过2Dlayout发现d1,d2,d4+d5,d7和d8都比较大。因此将它们设为变量。**ET