光机系统设计.docx

1、光机系统设计光机系统设计与实践课程报告姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 任课教师：XXX XXXX年XX月一ZEMAX光学设计 一、设计要求 本课程要求设计的是一个同意望远镜系统。系统设计的初始结构参数如表1所示。 初始参数是D/f=1/4,f=,2=5，要求设计中焦距为100,2= 。rdnDDglass1252K9342表1 望远镜初始结构参数2、ZEMAX设计进程 (1)在ZEMAX主菜单当选择EditorLens Data，打开透镜数据编辑器（Lens Data Editor，LDE），输入初始结构，如图1所示。 图1 镜头数据编辑 (2)光学特性参数输入。用General对话框概

2、念像空间。在ZEMAX主菜单当选择SystemGeneral或选择工具栏中Gen，打开General对话框，选择Aperture Type为Image Space F/#，在Aperture Value中输入4，如图2所示。 图2 光圈类型和数值设定 (3)用Field Data对话框概念视场。设计中要求2= ，故在ZEMAX主菜单当选择System Fields或择工具栏中Fie，打开Field Data对话框，选择Field Type为Angle（Deg），在相应文本框Y-Field中输入3个校像差半视场角值：0、3、-3，其余为默许值，如图3所示。图3 视场角的设置(4)用Wavelen

3、gth Data对话框概念工作波长。在ZEMAX主菜单当选择SystemWavelength或选工具栏中Wav，打开Wavelength Data对话框，选择Select-中F,d,C（Visible），其余为默许值，如图4所示 图4 工作波长的设置(6)变量的设定供优化的结构参数变量的选择原那么是，在可能的条件下尽可能设定较多的结构参数作为变量。在所设计的透镜当选择系统的第一个面的曲率半径作为变量。具体方式是：LDE中，选择要改变的参数，点击鼠标右键，在弹出的对话框中，选择Solve Type为Variable。设定好以后，其数据以后中将出字母“V”，如图5所示。 图5 变量的设定 (7)在

4、LDE中设定优化参考像面设定。由于选用近轴理想像面为优化参考像面，故要将第4距离设定Marginal Ray Height。具体方式是选择LDE中第4距离Thickness处，点击鼠标右键弹出Thickness solve on surface对话框，如图6所示。将Solve Type设定为Marginal Ray Height，Height为0，Pupil Zone为0。 图6 参考像面的设定 (8)依照以上参数设计，可得初始参数结构的像差如图7所示。 图7 像差分析图(9)通过上述计算可得，波长1在孔径为1，,0的球差为,0；波长2在孔径为1，,0的球差为,；波长3在孔径为1，,0的球差为

5、,.(10)设定评判函数a. 默许评判函数设置 打开MFE和Default Merit Function，选择RMS/Wavefront/Centroid默许评判函数，具体设置如图8所示。 图8 默许评判函数的设置b. 自概念评判函数由于要操纵的要紧光学特性参数为焦距，在MFE中插入几行操作符数据输入行，输入的内容如图9所示。 图9 焦距和球差的权重设置成立好了评判函数以后，通过操纵焦距值的权重，来改变评判结果。 当初始结构参数、光学特性和评判函数都输入和设定以后，打开优化（Optimization）对话框进行像差校正与优化。在ZEMAX主菜单当选择Tools Optimization或选工具

6、栏中Opt，打开Optimization对话框，如图10所示。点击Automatic按钮，对像差进行优化，优化完成以后，自动停止，对话框显示如下图。点击Exit退出对话框。 图10 像差的自动校正因此能够取得优化后的镜头数据，如图11所示：图11 优化后的镜头数据优化后的焦距为. 与未优化的初始结构的球差相较，波长1在孔径为1，,0的球差为,0；波长2在孔径为1，,0的球差为,0。比较弥散斑点列图，能够看到在0度和3度视场角的时候，弥散斑的半径也有所减小，结果明显优于初始结果。二Solidworks镜筒设计部份1、尺寸设计 设计镜筒形状与尺寸，选择了圆柱形的镜筒。在本系统中设定镜筒的长度为11

7、0。接着，确实是对镜筒内部的切削。要先切一个高度为，直径大于入瞳直径的螺纹，因此，直径选择加上的螺纹线。进一步，要留下高度为1的退刀槽。然后，依照ZEMAX优化设计的结果切出放透镜的槽,如图12所示。图12 透镜尺寸参数两个透镜的距离为，不方便别离放置来隔开，因此选择在两个透镜之间放置隔圈，它们放置在同一个切槽中。经计算选择再次切削的高度为，切削的直径为28。接着，确实是探测器位置的确信。依照出瞳的大小，在不挡光的前提下，选择探测器的位置在镜头以后90处。因此，再向下切削90，直径为24。然后，切削深度2，直径为13的内圆，最后，贯穿整个镜筒，直径为20。二、零件工程图镜筒整体设计的工程图见附录1.两个透镜零件图见附录二、3.压圈和隔圈零件图见附录4、5.