ZEMAX光学设计报告
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课 程 设 计光学显微镜设计设计题目学 号专业班级指导教师学生姓名 测量显微镜根据学号得到自己设计内容的数据要求:1.目镜放大率10(即焦距25)2.目镜最后一面到物面距离1103.对准精度1.2微米按照实验步骤,先计算好外形尺寸。
然后根据数据要求选取目镜与物镜。
我先做物镜。
因为这个镜片比较少。
按物镜放大率选好物镜后,将参数输入。
简单优化,得到比较接近自己要求的物镜。
然后做目镜,同样的做法,这个按照焦距选目镜,将参数输入。
将曲率半径设为可变量,调入默认的优化函数进行优化。
发现“优化不了”,所有参数均没有变化。
而且发现把光源放在“焦点”位置,目镜出射的不是平行光。
我百思不得其解。
开始认为镜头库的参数可能有问题。
最后我问老师,老师解释,那个所谓的“焦点”其实不是焦点,我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。
这个目镜是有一定厚度的,不能简单等效成薄透镜。
焦点到节点的距离才是焦距。
经过老师指点后,我尝试调节光源到目镜第一面的距离,想得到出射平行光,从而找到焦点。
但这个寻找是很费力气的,事倍功半。
老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。
然后用平行光入射,然后可以轻松找到焦点。
但是,按照这个方法,倒着输入参数,把光源放在无限远的地方(平行光入射),发现光线是发散的。
不解。
还是按照原来的方法。
把光源放在目镜焦点上,尽量使之出射平行光。
然后把它与优化好的物镜拼接起来。
后来,加入理想透镜(会聚平行光线),加以优化。
还有一个问题,就是选物镜的时候,发现放大倍率符合了自己的需求,但工作距离与共轭距,不符合自己的要求。
这个问题在课堂上问过老师,后来经老师指点,通过总体缩放解决。
物镜参数及优化函数物镜(未缩放)物镜ray 物镜点列图物镜参数物镜各窗口目镜镜片参数目镜2D光路(未缩放)物镜各参数物镜加理想透镜优化物镜加理想透镜优化(ray)物镜加理想透镜优化(spt)显微镜显微镜光路及总体长度显微镜各参数显微镜加理想透镜,光线会聚(layout)显微镜加理想透镜(ray)显微镜加理想透镜(spt)显微镜加理想透镜(参数情况)总的来说这次实验,还是还是比较成功的。
第1篇一、实验目的1. 了解光学设计的基本原理和过程;2. 掌握光学设计软件(如ZEMAX)的基本操作和应用;3. 通过实验,提高对光学系统性能的评估和优化能力;4. 深入理解光学系统中的各类元件及其作用;5. 培养团队协作和实验操作能力。
二、实验器材1. 光学设计软件(ZEMAX);2. 相关光学元件(透镜、棱镜、光阑等);3. 光具座、读数显微镜等辅助仪器;4. 设计说明书和镜头文件。
三、实验内容1. 光学系统设计思路(1)系统结构框图:设计一个简单的光学系统,包括物镜、目镜、光阑等元件,使系统成正像。
(2)系统结构设计:根据系统结构框图,设计物镜、目镜、光阑等元件的几何参数,并确定系统的主要技术参数。
2. 镜头设计(1)物镜设计:根据设计要求,选择合适的物镜类型,确定物镜的焦距、孔径、放大率等参数。
(2)目镜设计:根据设计要求,选择合适的目镜类型,确定目镜的焦距、放大率等参数。
3. 系统优化(1)优化物镜和目镜的几何参数,提高成像质量。
(2)优化系统整体性能,如分辨率、对比度等。
4. 仿真分析(1)使用ZEMAX软件进行光学系统仿真,观察成像质量。
(2)分析仿真结果,对系统进行进一步优化。
5. 实验报告撰写(1)总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
(2)对实验结果进行分析和讨论。
四、实验步骤1. 设计光学系统结构框图,确定系统的主要技术参数。
2. 在ZEMAX软件中建立光学系统模型,设置物镜、目镜、光阑等元件的几何参数。
3. 优化物镜和目镜的几何参数,提高成像质量。
4. 优化系统整体性能,如分辨率、对比度等。
5. 使用ZEMAX软件进行光学系统仿真,观察成像质量。
6. 分析仿真结果,对系统进行进一步优化。
7. 撰写实验报告,总结实验过程、结果及分析。
五、实验结果与分析1. 实验结果(1)物镜焦距:f1 = 100mm;(2)目镜焦距:f2 = 50mm;(3)放大率:M = 2;(4)分辨率:R = 0.1mm;(5)对比度:C = 0.8。
zemax课程设计实验报告一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax课程设计实验报告,让学生掌握光学设计的基本原理和方法,培养学生运用Zemax软件进行光学系统设计和分析的能力。
1.掌握光学基本概念和原理,如透镜、镜片、光路等。
2.熟悉Zemax软件的操作界面和功能。
3.了解光学系统设计的基本步骤和方法。
4.能运用Zemax软件进行简单光学系统的设计和分析。
5.能根据设计要求,优化光学系统性能。
6.能撰写简单的Zemax课程设计实验报告。
情感态度价值观目标:1.培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作精神和自主学习能力。
3.培养学生关注实际问题,运用所学知识解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、Zemax软件操作、光学系统设计方法和实验报告撰写。
1.光学基本概念:包括透镜、镜片、光路等基本知识。
2.Zemax软件操作:学习Zemax软件的操作界面、功能和基本操作。
3.光学系统设计方法:学习光学系统设计的基本步骤和方法,如系统需求分析、光学元件选型、光学设计等。
4.实验报告撰写:学习如何撰写Zemax课程设计实验报告,包括实验目的、原理、过程、结果和结论等。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:用于讲解光学基本概念、原理和Zemax软件操作方法。
2.讨论法:用于探讨光学系统设计方法和实验报告撰写技巧。
3.案例分析法:分析实际案例,让学生了解光学系统设计的应用和实际意义。
4.实验法:让学生动手实践,培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材:选用《Zemax课程设计实验报告》教材,用于指导学生学习光学基本概念和Zemax软件操作。
2.参考书:提供相关光学设计和Zemax软件使用的参考书籍,丰富学生的知识储备。
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。
第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 掌握光学设计软件的使用,如ZEMAX。
3. 学会光学系统参数的优化方法。
4. 通过实验,加深对光学系统设计理论和实践的理解。
二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支,主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。
在实验中,我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计,包括物镜、目镜和光学系统的设计。
四、实验步骤1. 设计物镜(1)打开ZEMAX软件,创建一个新的光学设计项目。
(2)选择物镜类型,如球面镜、抛物面镜等。
(3)设置物镜的几何参数,如半径、厚度等。
(4)优化物镜参数,以满足成像要求。
2. 设计目镜(1)在ZEMAX软件中,创建一个新的光学设计项目。
(2)选择目镜类型,如球面镜、复合透镜等。
(3)设置目镜的几何参数,如半径、厚度等。
(4)优化目镜参数,以满足成像要求。
3. 设计光学系统(1)将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。
(2)设置光学系统的其他参数,如视场大小、放大率等。
(3)优化光学系统参数,以满足成像要求。
五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化,物镜的焦距为100mm,半视场角为10°,成像质量达到衍射极限。
2. 目镜设计结果通过优化,目镜的焦距为50mm,半视场角为10°,成像质量达到衍射极限。
3. 光学系统设计结果通过优化,光学系统的焦距为150mm,半视场角为20°,成像质量达到衍射极限。
六、实验总结1. 通过本次实验,我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。
4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。
5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。
注:本实验报告仅为示例,具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
ZEMAX实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用ZEMAX光学设计软件,了解和掌握光学系统的设计与分析方法,并通过实际操作掌握ZEMAX软件的使用技巧。
二、实验原理三、实验内容1.安装和熟悉ZEMAX软件。
首先进行软件的安装和启动,并浏览和熟悉软件的界面和功能按钮。
2.构建简单光学系统。
根据实验要求,通过添加光学元件和定义其参数,构建一个简单的光学系统。
3.分析光学系统的性能。
使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。
4.优化光学系统的设计。
根据分析结果,对光学系统进行调整和优化,以使其性能达到要求。
四、实验步骤1.打开ZEMAX软件,并新建一个光学系统文件。
2. 添加光学元件。
点击“Add Surface”按钮,在光学系统中添加透镜、曲面、衍射光栅等光学元件。
3.定义光学元件的参数。
根据实际需求,输入光学元件的曲率、厚度、折射率等参数。
4. 设置光学系统的光源。
点击“Source”按钮,并设置光源位置和光束发散角度等参数。
5. 进行光线追迹。
点击“Ray Trace”按钮,在光学系统中发射光线并追踪光线的传播路径。
6.分析光学系统性能。
根据光线追踪结果,使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。
7.优化光学系统设计。
根据分析结果,适当调整光学系统中的光学元件参数,使光学系统性能达到要求。
8.导出分析结果。
最后可以将优化后的光学系统性能结果导出为报告或图表。
五、实验结果和分析通过使用ZEMAX软件进行光学系统设计和分析的实验,我们可以得到光学系统的像差、光斑大小等性能指标。
通过分析结果,可以发现光学系统的设计是否满足了要求,并根据需求对光学系统进行调整和优化。
在优化光学系统设计的过程中,我们可以通过改变曲率、厚度和折射率等参数来调整光学元件的性能。
通过不断迭代优化,可以使光学系统的准确度和性能得到改善。
六、实验总结通过本次实验,我们了解和掌握了ZEMAX光学设计软件的使用方法,并通过实际操作进行了光学系统的设计和分析。
光学设计CAD实验报告实验⼀ZEMAX界⾯的初步认识实验⽬的:引领初学者认识ZEMAX的界⾯以及各个菜单、模块的功能,使其可以建⽴简单的光学系统模型并进⾏简单的分析,为其以后的实验打下基础。
实验内容:1、ZEMAX的功⽤:ZEMAX软件可以模拟并建⽴如反射、折射、衍射、分光、镀膜等光学系统模型,可以分析光学系统的成像质量,如各种⼏何像差、点列图、光学传递函数(MTF)、⼲涉和镀膜分析等。
此外,ZEMAX还提供优化功能来帮助设计者改善其设计,⽽公差容限分析功能可帮助设计者分析其设计在装配时所造成的光学特性误差。
2、ZEMAX提供的窗⼝类型:主窗⼝:上⽅有标题框、菜单框、⼯具框。
编辑窗⼝:有六个不同的编辑选项,即镜头编辑、评价函数编辑、多重结构编辑、公差数据编辑以及附加数据编辑和⾮序列组件编辑。
图形窗⼝:⽤来显⽰图形数据,如系统图、光学扇形图、光学传递函数(MTF)曲线等。
⽂本窗⼝:⽤于显⽰⽂本数据,如指定数据、像差系数、计算数值等。
对话框:是⼀个弹出窗⼝,⼤⼩⽆法改变。
⽤于改变选项和数据,如视场⾓、波长、孔径光阑以及⾯型等。
实验⼆单透镜的设计实验⽬的:通过单透镜模型的建⽴,使其掌握光学系统模型建⽴的⽅法,并进⾏简单的分析。
实验内容:1、设计要求:设计⼀个F/4的镜⽚,焦距为100mm,⼯作波段为可见光,光学材料⽤BK7玻璃。
2、波长的输⼊⽅法:选择“系统(System)”菜单下的“波长(Wavelengths)”,或者直接在快捷菜单中选择“Wav”。
屏幕中间会弹出⼀个“波长数据(Wavelength Data)”对话框。
ZEMAX中有许多这样的对话框,⽤来输⼊数据和提供你选择。
选择“Select”,系统默认F、d、C三个谱线的波长,单位为微⽶。
此时主波长“Primary”默认为第⼆条谱线。
3、孔径的输⼊⽅法:选择“系统”中的“通常(General)”菜单项,或者直接单击快捷键“Gen”,在出现的“通常数据(General Data)”对话框中,单击“孔径值(Aper Value)”⼀格,输⼊⼀个值:25。
ZEMAX光学设计报告一、引言ZEMAX是一种广泛应用于光学设计和仿真的软件工具,它提供了一系列功能强大的工具和算法,可以帮助光学工程师进行光学系统的设计、优化和分析。
本报告将介绍使用ZEMAX进行的光学设计,并详细阐述设计的目的、方法和结果。
二、设计目的本次光学设计的目的是设计一种能够产生高质量成像的透镜系统。
通过使用ZEMAX软件进行光学设计和优化,我们希望能够在保持高分辨率和低畸变的同时,尽可能减小像差和光能损失,实现最佳成像效果。
三、设计方法1.初始设计:根据设计要求和限制条件,我们首先进行了初步的系统设计。
选取了适当的光学元件,如凸透镜、凹透镜、平面镜等,通过摆放和调整位置来搭建初始的光学系统。
2. Ray Tracing:使用ZEMAX的Ray Tracing功能,我们可以模拟光线在光学系统中的传播和反射。
通过调整折射率、半径和曲率等参数,我们可以对光线进行控制和优化,实现所需的成像效果。
3. Aberration Analysis:使用ZEMAX的Aberration Analysis功能,我们可以对系统的像差进行分析。
通过查看球差、色差、像散、畸变等参数,我们可以对光学系统进行调整和优化,以提高成像的质量和准确性。
4. Optimization:在初步设计和光线追迹分析的基础上,我们使用ZEMAX的优化功能来调整光学系统的各个参数,以达到最佳的成像效果。
通过设置目标函数和约束条件,优化算法可以在设计空间中最优解,帮助我们找到最佳的设计方案。
5. Iterative Refinements:根据优化结果,我们进行了反复的调整和优化,以进一步改善光学系统的成像效果。
通过多次迭代,我们逐渐接近最优解,达到了设计要求。
四、设计结果通过使用ZEMAX进行光学设计和优化,我们成功地设计出了一种可以产生高质量成像的透镜系统。
经过多次优化和迭代,我们达到了如下设计目标:1.高分辨率:经过系统优化,我们成功降低了球差和色差等像差,提高了光学系统的分辨率。
ZEMAX光学设计报告一、引言光学设计是光学工程师进行光学系统设计的重要工作。
在光学设计中使用的软件工具众多,其中一种常用的软件是ZEMAX。
本报告将介绍使用ZEMAX进行光学设计的方法,并通过一个实例来展示其应用。
二、ZEMAX光学设计1.建模在使用ZEMAX进行光学设计之前,首先需要进行系统的物理建模。
在ZEMAX中,通过定义光学元件(如透镜、镜面等)的物理属性和位置来建立光学系统模型。
可以通过输入几何参数、折射率、表面形态等信息来定义各个光学元件,并通过图形界面进行可视化设置。
2.优化光学系统的优化是光学设计的核心任务之一、在ZEMAX中,可以通过调整光学元件的位置、物理参数等来优化系统的性能。
可以设置优化目标,比如最小化像差、最大化能量聚焦等,然后通过ZEMAX的优化算法进行自动求解,得到最优解。
3.分析ZEMAX还提供了各种分析工具,可以对光学系统进行性能评估。
例如,可以通过光线追迹分析来研究几何光学传输过程,可以通过波前分析来评估系统的像差,可以通过MTF(调制传递函数)分析来评估系统的分辨力等。
这些分析工具有助于工程师对设计系统的性能进行评估和改进。
三、实例展示为了更好地展示ZEMAX的应用,我们以光学显微镜的设计为例进行介绍。
1.建模首先,在ZEMAX中建立光学系统模型。
我们可以通过输入光学元件的参数,比如透镜的曲率半径、厚度等来定义系统的物理属性。
然后,使用图形界面将这些光学元件拖拽到适当的位置,形成光学系统的结构。
2.优化接下来,我们可以通过优化光学系统的性能来改进设计。
比如,可以通过调整透镜的位置、厚度等参数来最小化系统的像差、最大化系统的分辨率等。
在ZEMAX中,可以设置优化目标并选择适当的优化算法,然后让软件自动进行求解。
在求解过程中,可以通过ZEMAX提供的分析工具对系统进行实时评估。
3.分析最后,我们可以使用ZEMAX提供的分析工具对设计好的系统进行性能评估。
比如,可以通过光线追迹分析来确定光学系统的传输特性,可以通过MTF分析来评估系统的分辨能力等。
本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==zemax实验报告篇一:ZEMAX 实验报告基于基本透镜组的照相物镜设计Zemax设计报告徐昕 10272055设计目的通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜,学会Zemax软件的基本应用及操作。
设计要求设计一个照相物镜,系统焦距f’=9mm,相对孔径1:4设计过程1.系统建模1.1选取初始结构从《光学设计手册》(李士贤,郑乐年编,北京理工大学出版社,1990)中选取了一个1.2系统特性参数输入在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库,如图1-1,图1-2。
打开视场设定对话框设置5个视场,如图1-3。
打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长,如图1-4。
表1-1图 1- 1图 1- 2图1- 3图1- 41.3初始结构输入对照表1-1,在Lens Data Editor中输入初始结构,如图1-5。
利用Zemax中的“solve”功能,求解透镜组最后一面的厚度。
选取需要设计的单元格,在“Solve”中选取“Thickness”,弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。
在对话框“Solve type”中选择“Marginal ray height”,将“Height”值输入为“0”,表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上,如图1-6,图1-7。
图 1-5图1-6图 1-71.4调整系统焦距打开“System Data”系统数据报告窗口,查看系统现有焦距,为65.65414mm,如图1-8,与设计要求不符,需要通过缩放功能进行调整。
选择“Tools>>Scale Lens”,缩放因子为9/65.65414=0.137082,在Scale By Factor缩放因子后填入0.137082,如图1-9。
实验名称:光学系统设计实验日期:2023年4月10日实验地点:光学实验室实验人员:张三、李四、王五一、实验目的1. 熟悉光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会使用光学设计软件进行光学系统的设计。
3. 通过实验,提高对光学系统性能参数的评估能力。
二、实验原理光学系统设计是根据光学系统的性能要求,运用光学原理和设计方法,选择合适的元件,确定光学系统的结构参数和光学元件的尺寸。
本实验采用ZEMAX软件进行光学系统设计。
三、实验内容1. 设计一个具有特定性能要求的光学系统。
2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 优化光学系统,提高其性能。
4. 分析光学系统的性能参数。
四、实验步骤1. 设计光学系统根据实验要求,设计一个成像系统,要求物距为100mm,像距为150mm,放大倍数为1.5倍,系统分辨率为0.1角秒。
2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计(1)创建新的光学设计项目,设置系统参数。
(2)选择合适的透镜材料,创建透镜元件。
(3)根据设计要求,设置透镜的尺寸和位置。
(4)创建光阑,设置光阑的位置和尺寸。
(5)创建探测器,设置探测器的尺寸和位置。
3. 优化光学系统(1)调整透镜的形状和位置,优化系统性能。
(2)调整光阑的位置和尺寸,提高系统分辨率。
(3)调整探测器的位置和尺寸,提高系统成像质量。
4. 分析光学系统的性能参数(1)计算系统的MTF(调制传递函数)和ROI(光圈直径)。
(2)分析系统的像差,包括球差、彗差、场曲、畸变等。
(3)计算系统的入射光束和出射光束的传播方向和光强分布。
五、实验结果与分析1. 光学系统设计结果根据实验要求,设计了一个成像系统,其物距为100mm,像距为150mm,放大倍数为1.5倍,系统分辨率为0.1角秒。
使用ZEMAX软件进行设计,最终得到一个满足要求的光学系统。
2. 光学系统性能分析(1)MTF分析:根据ZEMAX软件的计算结果,该系统的MTF在0.1角秒处达到0.25,满足设计要求。
目录一、前言 (1)二、设计技术参数 (1)三、外形尺寸计算 (2)四、初始结构的选型和计算 (6)五、利用zemax优化及评价 (8)六、设计心得体会 (12)七、参考文献 (13)内调焦望远物镜的设计一、前言内调焦望远镜是一种具有多种用途、使用方便的光学检调仪器,它可以作为自准直仪和可调焦望远镜使用。
因此它广泛地应用于光学实验室、光学加工车间和光学装校车间作为检验和调校工具。
例如,作为内调焦望远镜使用时:可以用来检验导轨、平面或直尺的“直线性”,基面之间的“垂直性”,平面之间的“平行性”以及不同直径孔径之间的“同轴性”;作为自准直仪使用时:可检测平面间的角度,光学平行平板两表面的楔角以及观测星点等等。
内调焦是针对外调焦而言的,外调焦是指通过直接移动目镜或者物镜进行调焦,内调焦是指移动镜头组之间的一组镜片来调焦.内调焦广泛运用在某类结构的防水产品上,优点是密封性好一些,但是若设计不当视野会相对窄。
二、设计技术参数技术条件如下:相对孔径D/f’=1/6.58合成焦距f’=250mm物镜筒长L=165mm(薄透镜筒长)物方半视场角w=-2°三、外形尺寸计算根据上图进行光路计算2'(101)12012/'l f d d L f Q ϕϕϕϕϕϕ=-=+-=式中,L ,f ’已知,当假设d0后便可由上述三式求得φ1、φ2、和l2’。
相应地,φ1、φ2可按下述二式求得11/1'1/0/0'1/'21/2'(')/0(0)f d L d f f f f L d d L ϕϕ==-+==--计算结果如表所示 d0/mm 25 50 75 82.5 100 125 150 165 f1’/mm56.81892.595117.18123.13135.14148.81159.57165f2’/mm-41.17-67.65-79.41-80.10-76.47-58.82-26.47由上表知,当Q 给定后,f1’随d0的增加而增加,-f2’开始随d 的增加而增加,到L/2时随d0的增大而减小。
东莞理工学院
ZEMAX光学设计软件应用训练实验报告
选择“analysis”,“miscellaneous”,“field curv/dist”场曲线如图所示。
牛顿式反射望远镜结构示意图
.输入数据:第一面,光阑面的曲率半径列输入-2000.0,负号表示为凹面,
列输入“MIRROR”。
选择“System”,“General”,然后在“通用数据对话框(
Box)”中输入一个200的孔径值,并单击“OK”。
ZEMAX使用的缺省值是波长
现在打开一个图层窗口,光线显示了从第一面到像平面的轨迹,此时像平面在镜面的左边。
如下图:
2.构造转折面:第一面的厚度改为-800mm。
像平面,按Insert在主面与像平面之间插入一个虚构
思考题与实践题:
1、牛顿反射式望远镜属于我们《应用光学》书本上所介绍的那种望远镜系统?
注意我们已将主反射面的距离减小到-18,第四面的半径已经被加入了一个变量标记。
新图层,检查一切是否正常。
如下图:
注意大约有4个波长的像差仍然有待改正。
现在单击第一面(光阑面)的“
设置第一面的半径为变量,再次优化(Tools,Optimization,Automatic
从主菜单,选SYSTEM,FIELDS,并将视场角的个数设置为3,输入y-
在评价函数编辑时,选Tools,Default Merit Function,并将RINGS
在遮挡器和辅助镜面之间的小缝隙纯粹是很小的一点。
这里是为了更容易让大家看到。
MTF现在已被主要是辅助镜面产生的遮挡所改变。
更新MTF窗口,看一下新的MTF,如下图:。
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 δ;正弦差0'0s =K ;位置色差0'0=FC l δ。
那么按初级像差公式可得0===∑∑∑I I I I C S S ,由此可得基本像差参量为0===I ∞∞C W P 。
1.3求0P)(()⎪⎩⎪⎨⎧+-+-=∞∞∞∞火石玻璃在前时冕牌玻璃在前时2202.085.01.085.0W P W P P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=I 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=ϕ,44.2=A ,72.1=K 。
1.5求形状系数Q一般情况下,先利用下式求解出两个Q 的值:AP P Q Q 00-±=∞再与利用下式求的Q 值相比较,取其最相近的一个值:)(1200+-+=∞A P WQ Q因为 0P P ≈∞,所以可近似为284074.40-==Q Q ,06099.00-==∞W W 。
1.6求归一化条件下的透镜各面的曲率()()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=--+-==-=-+=+===-+-⨯=+-==77370.0111127467.2284074.4009404.2161726.1284074.415163.1009404.25163.11122123312211111n Q n n r Q r Q n n r ϕρϕρϕρ 1.7求球面曲率半径⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=-='=-=-='==='=491.129277370.01000624.43927467.21000330.61861726.11000332211ρρρf r f r f r 1.8整理透镜系统结构数据视场0136.0tan -=ω(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mm h 50=,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mm f 1000=',10/1/='f D ,则通光口径mm D 100=。
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mm 5.3,由此可求得透镜组的外径为mm 5.103。
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⎪⎭⎫⎝⎛-±=D r r x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 :()mm x x D t 9.81084.435.103103211=⨯-=+-=利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度1d 。
mm x x t d 02.1003.167.266.11322=+-=+-=。
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 。
()()mm x x D t 66.111003.167.285.103108122=-⨯-=++=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。
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2.13、工作波长的设定(图3.1)图3.14、评价函数的选择(图4.1、4.2)图4.1图4.25、系统的透镜参数表(5.1)图5.1 6、优化工具窗口(图6.1)图6.17、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)图9.110、系统的FIELD CURV/DIST图(图10.1)(图10.1)11、系统的GRID DISTORION图(图11.1)图11.112、系统的SPOT DIAGRAM图(图12.1)图12.113、系统的LATERAL COLOR图(图13.1)图13.114、系统的RAY FAN 图(图14.1)图14.115、系统的OPD FAN图(图15.1)图15.116、系统的WAVEFRRONT MAP 图(图16.1)图16.117、系统的diffraction encircled energy 图(图17.1)图17.118、系统的system data (数据如下)System/Prescription DataFile : C:\Program Files\ZEMAX\SAMPLES\LENS.ZMXTitle:Date : WED OCT 29 2014GENERAL LENS DATA:Surfaces : 5Stop : 1System Aperture : Entrance Pupil Diameter = 100Glass Catalogs : SCHOTT 中国GB903-87Ray Aiming : OffApodization : Uniform, factor = 0.00000E+000Temperature (C) : 2.00000E+001Pressure (ATM) : 1.00000E+000Adjust Index Data To Environment : OffEffective Focal Length : 999.6842 (in air at system temperature and pressure) Effective Focal Length : 999.6842 (in image space)Back Focal Length : 989.2692Total Track : 1013.029Image Space F/# : 9.996842Paraxial Working F/# : 9.996842Working F/# : 9.996906Image Space NA : 0.04995335Object Space NA : 5e-009Stop Radius : 50Paraxial Image Height : 13.61011Paraxial Magnification : 0Entrance Pupil Diameter : 100Entrance Pupil Position : 0Exit Pupil Diameter : 100.4728Exit Pupil Position : -1004.411Field Type : Angle in degreesMaximum Radial Field : 0.78Primary Wavelength : 0.5875618 祄Lens Units : MillimetersAngular Magnification : 0.9952938Fields : 5Field Type: Angle in degrees# X-Value Y-Value Weight1 0.000000 0.000000 1.0000002 0.000000 0.234000 1.0000003 0.000000 0.390000 1.0000004 0.000000 0.551000 1.0000005 0.000000 0.780000 1.000000Vignetting Factors# VDX VDY VCX VCY VAN1 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000002 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000003 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000004 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000005 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000Wavelengths : 3Units: 祄# Value Weight1 0.486133 1.0000002 0.587562 1.0000003 0.656273 1.000000。