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ZEMAX光学设计报告

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ZEMAX光学设计报告

一、设计目的

通过对设计一个双胶合望远物镜，学会zemax软件的基本应用和操作。

二、设计要求

设计一个全视场角为1.56°，焦距为1000mm，且相对孔径为1:10的双胶合望远物镜，要求相高为y`=13.6mm。

三、设计过程

1.双胶合望远物镜系统初始结构的选定

1.1选型

由于该物镜的全视场角较小，所以其轴外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差和位置色差。又因为其相对孔径较小，所以选用双胶合即可满足设计要求。本系统采用紧贴型双胶合透镜组，且孔径光阑与物镜框相重合。

1.2确定基本像差参量

根据设计要求，假设像差的初级像差值为零，即球差0'0L；正弦差0'0sK；位置色差0'0FCl。那么按初级像差公式可得0CSS,由此可得基本像差参量为0CWP。

1.3求0P

火石玻璃在前时冕牌玻璃在前时2202.085.01.085.0WPWPP

因为没有指定玻璃的种类，故暂选用冕牌玻璃进行计算,即0085.00P。

1.4选定玻璃组合

鉴于9K玻璃的性价比较好，所以选择9K作为其中一块玻璃。查表发现当000.0C,与0085.00P最接近的组合是9K与2ZF组合，此时对应的038.00P。此系统选定9K与2ZF组合。

9K的折射率5163.11n，2ZF的折射率6725.12n，038319.00P,284074.40Q,06099.00W，009404.21，44.2A,72.1K。

1.5求形状系数Q —

欢迎下载 2 一般情况下，先利用下式求解出两个Q的值：

APPQQ00

再与利用下式求的Q值相比较，取其最相近的一个值：

1200APWQQ

因为 0PP ，所以可近似为284074.40QQ,06099.00WW。

1.6求归一化条件下的透镜各面的曲率

77370.0111127467.2284074.4009404.2161726.1284074.415163.1009404.25163.11122123312211111nQnnrQrQnnr

1.7求球面曲率半径

491.129277370.01000624.43927467.21000330.61861726.11000332211frfrfr

1.8整理透镜系统结构数据

视场0136.0tan（负号表示入射光线从光轴左下方射向右下方），物距L（表示物体在透镜组左侧无穷远处），入瞳半径mmh50，光阑在透镜框上，即入瞳距第一折射面的距离为0。数据整理表如下所示。

表1 数据整理表

mmr/ mmd/ 玻璃牌号

33.6181r

624.4392r 01d

491.12923r 02d

表中的d之所以为零，是因为我们为了计算方便，在一开始时就假定了该透镜组为没有厚度的薄透镜组。经验证该薄透镜组的像差较小，适宜作为初始结构。

1.9求后透镜组各面的球面曲率半径 2ZF9K////—

欢迎下载 3 考虑到任何实际的透镜组总是有一定的厚度，因此需要把薄透镜组转换成后透镜组。

根据设计要求mmf1000，10/1/fD，则通光口径mmD100。选用压圈方式固定透镜组，该方式所需余量由《光学仪器设计手册》查得为mm5.3，由此可求得透镜组的外径为mm5.103。

对于凸透镜而言；假设1x，2x分别为球面矢高，r为折射球面曲率半径，D为透镜外径，如图所示，则

222Drrx

由上式可求得17.21x，67.22x。将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度1t：

mmxxDt9.81084.435.103103211

利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度1d。

mmxxtd02.1003.167.266.11322。

对于凹透镜而言：先求得03.13x，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度2t。

mmxxDt66.111003.167.285.103108122

利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度2d。

薄透镜变换成后透镜时，应保持u和u不变的条件下进行。

—

欢迎下载 4 四、设计结果

1、入瞳直径的设定（图1.1）

图1.1

2、视场角的设定（图2.1）

图2.1

3、工作波长的设定（图3.1）

图3.1

—

欢迎下载 5 4、评价函数的选择（图4.1、4.2）

图4.1

图4.2

5、系统的透镜参数表（5.1）

图5.1

6、优化工具窗口（图6.1）

—

欢迎下载 6 图6.1

7、系统的结构轮廓图（7.1）

图7.1

8、系统的FFT MTF（图8.1）

图8.1

9、系统的FFT PSF（图9.1） —

欢迎下载 7

图9.1

10、系统的FIELD CURV/DIST图（图10.1）

（图10.1）

11、系统的GRID DISTORION图 （图11.1） —

欢迎下载 8

图11.1

12、系统的SPOT DIAGRAM图 （图12.1）

图12.1

13、系统的LATERAL COLOR图（图13.1） —

欢迎下载 9

图13.1

14、系统的RAY FAN 图

（图14.1）

图14.1

15、系统的OPD FAN图 （图15.1） —

欢迎下载 10

图15.1

16、系统的WAVEFRRONT MAP 图 （图16.1）

图16.1

17、系统的 diffraction encircled energy 图 （图17.1） —

欢迎下载 11

图17.1

18、系统的system data （数据如下）

System/Prescription Data

File : C:\Program Files\ZEMAX\SAMPLES\LENS.ZMX

Title:

Date : WED OCT 29 2014

GENERAL LENS DATA:

Surfaces : 5

Stop : 1

System Aperture : Entrance Pupil Diameter = 100

Glass Catalogs : SCHOTT 中国GB903-87

Ray Aiming : Off

Apodization : Uniform, factor = 0.00000E+000

Temperature (C) : 2.00000E+001

Pressure (ATM) : 1.00000E+000

Adjust Index Data To Environment : Off

Effective Focal Length : 999.6842 (in air at system temperature and pressure)

Effective Focal Length : 999.6842 (in image space)

Back Focal Length : 989.2692

Total Track : 1013.029

Image Space F/# : 9.996842

Paraxial Working F/# : 9.996842

Working F/# : 9.996906 —

欢迎下载 12 Image Space NA : 0.04995335

Object Space NA : 5e-009

Stop Radius : 50

Paraxial Image Height : 13.61011

Paraxial Magnification : 0

Entrance Pupil Diameter : 100

Entrance Pupil Position : 0

Exit Pupil Diameter : 100.4728

Exit Pupil Position : -1004.411

Field Type : Angle in degrees

Maximum Radial Field : 0.78

Primary Wavelength : 0.5875618 祄

Lens Units : Millimeters

Angular Magnification : 0.9952938

Fields : 5

Field Type: Angle in degrees

# X-Value Y-Value Weight

1 0.000000 0.000000 1.000000

2 0.000000 0.234000 1.000000

3 0.000000 0.390000 1.000000

4 0.000000 0.551000 1.000000

5 0.000000 0.780000 1.000000

Vignetting Factors

# VDX VDY VCX VCY VAN

合集下载

基于ZEMAX的工程光学课程设计

基于ZEMAX的工程光学课程设计

以下为本次课程设计作业报告的格式和范例，要求同学们结合自己所做工作进行改动，不得摘抄范例！在相机镜头作业完成后附录上入门教学中所有例子的 report graphic 6 (见zemax>reports menu)，

在完成以上作业情况下，感兴趣的同学可做《光设ZEMAX_实验讲义》中的范例和本次课程设计中相机镜头的公差分析，可进一步实质性的学习光学设计，学习结果也可附录在报告后面。

《Zemax软件设计教程_1》和《光学设计实例-黄惠杰》，是上光和长光的培训课件，同学们可做进一步了解光学设计的理论知识和设计思路。

有什么问题，欢迎同学们提问！

2

工程光学课程设计

名 称： 工程光学课程设计

院 系： 电子科学与应用物理学院

班 级： 应用物理10-

学 号：

学生姓名：

指导教师：

2013 年 07 月 日

3 一、课程设计的任务和要求

要求：1、具备独立查阅光学设计理论和像差分析的相关文献和资料；能提出并较好地的实施方案；具有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。

2、具备独立设计简单透镜组，能用zemax软件对初级像差进行分析和校正，从而对镜头进行优化设计的能力。

3、具备采用计算机软件进行数值计算、仿真、绘图等能力。

4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。

5、综述简练完整，立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确。

6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。

基于某卡塞格林系统地望远物镜设计ZEMAX

基于某卡塞格林系统地望远物镜设计ZEMAX

实用文档

文案大全

工程光学课程设计报告

班 级：

姓 名：

学 号：

成 绩：

指导教师：

报告日期：

题目 f=1200的望远物镜设计 实用文档

文案大全 目录

摘 要 ......................................................................................................................... i

第一章 绪论 ............................................................................................................. 1

1.1课程设计题目.................................................................................................. 1

1.2 设计要求......................................................................................................... 1

第二章 望远物镜的设计与相关参数 .............................................................. 2

2.1 望远物镜的主要参数..................................................................................... 2

基于ZEMAX的手机照相镜头的光学设计(可编辑)

基于ZEMAX的手机照相镜头的光学设计(可编辑)

基于ZEMAX的手机照相镜头的光学设计（可编辑）

基于ZEMAX的手机照相镜头的光学设计

本科毕业设计论文

题目:手机照相镜头的光学设计

院、 系: 光电工程学院 学科专业: 光电信息工程 学 生:

学 号:

指导教师:

年 6月

手机照相镜头的光学设计

摘要

随着市场的发展,可拍照手机逐渐取代普通手机,而手机的小型超薄化也是必然趋势,手机的照相功能的提升和小型超薄化应并进,而二者又是相互制约的,因此尽量减小手机照相镜头的体积并提高其性能成为必然趋势。

本文后半部分运用ZE对所设计的镜头进行了调整和优化,用缩放法对初始模型反复调试和修改,并根据课题要求进行了数据分析,最终得出了符合设计

要求的结果。最终设计结果为:镜头总长:10.07mm,后焦距:1.27mm。畸变范围

-1.07到1.76?之间。中心视场MTF@160lp/mm值为0.52。边缘视场MTF@120lp/mm

值为0.53。

关键字:可拍照手机 镜头 小型化 ZE 优化。

Mobile lens design

Abstract Along with the market’ development demand, phones which can take

photos will replace the common phone. And the phones which is small and

thin will be the main product. For this , smaller and thinner should go

along with each. But it’s difficult to complete. So the trend of mobile

lens’ future is to monish the volume and make the assemble better In

ZEMAX实验报告

ZEMAX实验报告

ZEMAX实验报告

一、引言

ZEMAX是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。本实验旨在通过使用ZEMAX软件，设计并验证一个简单的光学系统，以加深对光学器件的理解，并掌握ZEMAX软件的使用方法。本实验采用的光学系统为凸透镜成像系统。

二、实验目的

1. 了解并熟悉ZEMAX软件的界面和基础操作方法。

2. 设计一个简单的凸透镜成像系统。

3. 验证设计成像系统的成像质量，并进行优化。

三、实验步骤

1. 打开ZEMAX软件，进入新建系统的界面。

2. 选择光源，设置波长、光强等参数。

4. 添加目标平面和接收面，调整其位置和大小。

5. 进行光线追迹和模拟，分析成像效果。

6. 优化系统，调整凸透镜参数，如位置、厚度，以改善成像质量。

7. 记录和分析实验结果。

四、实验结果 根据实验步骤，设计并模拟了一个凸透镜成像系统。经过优化调整后，系统的成像质量得到了明显的提高。在最终模拟结果中，目标物体能够清晰地成像在接收面上，成像质量较高。

五、讨论分析

本实验通过使用ZEMAX软件设计和优化了一个简单的凸透镜成像系统。通过实验结果可以发现，ZEMAX软件具有较高的计算精度和可视化效果，能够有效地进行光学系统的设计和分析。通过不断调整凸透镜参数，我们成功改善了系统的成像质量，证明了ZEMAX软件在光学系统优化中的实用性。

六、结论

通过本次实验，我们了解并掌握了ZEMAX软件的基础操作方法，并成功设计和优化了一个凸透镜成像系统。实验结果表明，ZEMAX软件能够较好地模拟和分析光学系统，为光学器件的设计和优化提供了有力的工具。

1. ZEMAX软件使用手册。

2. 光学设计与光子技术教材。

八、致谢

感谢指导老师对本实验的支持和指导，也感谢实验室的同学们在实验过程中的合作和协助。