ZEMAX课程设计照相机物镜设计Word格式.docx

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D/f’=1:

.

2）成像质量要求：

弥散斑直径小于0.05mm；

倍率色差最好不超过0.01mm；

畸变小于3%。

三、设计课题进程

一、参考Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据，对其进行相关改良。

Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据如下表1（其中焦距f’=75.68mm；

相对孔径D／f’=1：

视场角2ω=56）

Radius/r

Thickness/d

折射率/n

玻璃阿贝数/ν

8

表1

二、依照焦距曲率镜片厚度之间的比例关系，即f1／f2=r1／r2=d1／d2,取得焦距100mm，相对孔径D／f’=1：

的透镜数据如下表2。

表2

3、启动ZEMAX，将表1数据输入到LDE，相关步骤由以以下图给出

（1）打开ZEMAX。

（2）输入数据。

在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入所要的波长，同时可选用不同波长，本实验中在第一列键入，单位为microns，第二第三列别离键入、。

在primary中点击选1，即用第一个波长为近轴波长。

（3）输入孔径大小。

由相对孔径为1：

，焦距为100mm取得，孔径D=100／=28.57143mm。

在主选单system菜单当选择generaldata,在apervalue上键入。

（4）输入视场角。

（5）输入曲率，面之间厚度，玻璃材质。

本实验中共有5组透镜，其中最后两组为双胶合透镜，故共有9个面，回到LDE，能够看到三个surface，STO（孔径光阑）、OBJ（物点或光源）、IMA（像屏），在STO前后插入几组surface，除IMA外共计9组surface,输入数据。

最后依照参考实验图确信STO在第6面上。

①点击layout,画出2D图形

②点击spotdiagram,画出点阵图

由图看出光波在波长一、二、3下的弥散斑直径大小别离为、、（单位：

微米），其中第二、3波长弥散斑大小大于50微米，不符合要求，故需要改良。

③在analysis里面的miscellaneous中点击fieldcurv/dist，取得图形如下，其中distortion即为畸变

由图知畸变约为%，小于3%，已到要求。

④同③点击lateralcolor，即为倍率色差。

由图知倍率色差约为10微米，大体要求。

综上所述，咱们所要做的确实是对原始数据进行优化，是它的弥散斑直径符合要求。

优化一

（6）优化。

（说明：

优化并无严格规那么，可依照具体情形灵活处置）

在本实验中，选择曲率半径为优化对象，双击surface1，显现

在solvetype下拉框当选择variable,如图

剩下的8个面依样画葫芦，另外为了使弥散斑尽可能聚焦于一点，但不改变透镜厚度和镜组之间距离，将surface9名下的thickness也改成variable。

取得

接着设置优化功能，在system的editors当选取meritfunction，进入tools，再点击defaultmeritfunction,即咱们选用defaultmeritfunction，这还不够，咱们还要规定给meritfunction一个focallength为100的限制，因此在meritfunctioneditor第1列中往后插入一列，即显示第2列，代表suface2，在此列中的type上键入EFFL，同列中的target项中键入100，weight中键入1。

跳出meritfunctioneditor，在tools当选optimization项，按automatic，完毕后跳出来，现在已完成最正确化设计，如前，从头查验畸变倍率色差即弥散斑大小是不是符合要求。

能够看到弥散斑大小均符合要求

畸变小于3%，符合要求

倍率色差小于10um符合要求。

透镜的2D图如下：

能够看出，尽管透镜组附符合物理设计可是第一个镜片为凹镜，不符合给出的组合镜要求，故仍需要进行优化。

优化二

（7）再优化。

大体步骤如前，为了不使第一组镜片变形，曲率半径1不设为变量。

其余照旧。

取得如下结果

弥散斑最大直径不超过，符合要求

畸变%，符合要求，比优化1好多了

倍率色差小于5um，符合要求

图形也符合设计要求。

能够看到结果明显好于第一次优化。

优化三

（8）补充：

在优化中设置优化功能，在system的editors当选取meritfunction，进入tools，

再点击

Wavefront将他设置为spotradius如以下图

其余一切照旧取得如以下图表

优化后取得以下图

能够看到弥散斑直径取得更好的优化成效，另外倍率色差也比优化2好，透镜组也符合要求。

（9）综上所述，优化一、优化二均符合要求，可自行选择。