基于ZEMAX的照相物镜的设计.doc

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燕山大学

课程设计说明书

题目：基于ZEMAX的照相物镜设计

学院（系）：电气工程学院

年级专业：10级仪表三班

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：副教授

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系

学号

学生姓名

专业（班级）

10级仪表三班

设计题目

设

计

技

术

参

数

1、焦距：f’=15mm；

2、相对孔径：1/2.8；

3、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光）

4、视场角2w=74°

设

计

要

求

1、简述照相物镜的设计原理和类型；

2、确定照相物镜的基本性能要求，并确定恰当的初始结构；

3、输入镜头组数据，设置评价函数操作数，进行优化设计和像差结果分析；

4、给出像质评价报告，撰写课程设计论文

工

作

量

查阅光学设计理论和像差分析的相关文献和资料，提出并较好地的实施方案设计简单透镜组，并用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

工

作

计

划

第一天、第二天：熟悉ZEMAX软件的应用，查阅资料，确定设计题目进行初级理论设计

第三天、第四天：完善理论设计，运用ZEMAX软件进行设计优化，撰写报告

第五天：完善过程，进行答辩

参

考

资

料

《光学设计》，西安电子科技大学出版社，刘钧，高明，2006，10

《几何光学像差光学设计》，浙江大学出版社，李晓彤，岑兆丰，2003.11

《实用光学技术手册》，机械工业出版社，王之江，2007.1

指导教师签字

基层教学单位主任签字

目录

摘要……………………1

简述照相物镜的设计原理和类型……………2

第二章设计过程……………4

2.1根据参数要求确定恰当的初始结构……4

2.2优化设计过程……………5

2.3优化结果像差结果分析…………………8

课设总结……………13

参考文献

摘要

人们早就有长期保存各种影像的愿望。在摄影技术尚未发明前的公元四世纪时，人们按投影来描画人物轮廓像的方法达到了全盛时代，至今这种方法仍然作为剪纸艺术流传着。后来，人们让光线通过小孔形成倒立像，进而将小孔改为镜片，并加装一只暗箱。只要在暗箱底板上放一张纸，不仅可以画出轮廓，还可以画出像上的各个部分。这就形成了照相机的机构雏形。?随着科学技术的发展，照相机的发展日益迅速，有着显着的飞跃。照相物镜是照相机的眼睛，它的精度和分辨率直接影响到照相机的精度与成像质量。要保证所设计的照相物镜达到较高的技术要求，在设计时就必须达到更高的精度与分辨率。

本文所讨论的照相物镜，它主要采用后置光阑三片物镜结构，其中第六面采用非球面塑料，其余面采用标准球面玻璃，应用ZEMAX软件设计了一组焦距f=15mm的照相物镜,相对孔径D/f’=2.8,镜头总长为15.1366mm，整个系统球差0.000192，慧差0.000432，像散0.002716。完全满足设计要求。

关键字：???照相物镜????ZEMAX????设计?

第一章简述照相物镜的设计原理和类型

照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f’、相对孔径D/f’和视场角2w。照相物镜的焦距决定所成像的大小

Ⅰ）当物体处于有限远时，像高为

y’=(1-(1-1)

式中，为垂轴放大率，。对一般的照相机来说，物距l都比较大，一般1米，f’为几十毫米，因此像平面靠近焦面，，所以

Ⅱ）当物体处于无限远时，→∞像高为

y’=（1-2）

因此半视场角

=atan（1-3）

表1-1中列出了照相物镜的焦距标准：

表1-1

物镜类型

鱼眼

超广角

广角

标准

短望远

望远

超望远

物镜焦距f’/mm

7.5~15

17~20

24~28~35

50

85~100

135~200~300

400~500~600~800

相对孔径决定其受衍射限制的最高分辨率和像面光照度，在此的分辨率亦即通常所说的截止频N

（1-4）

照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率，多数照相物镜因其本身的分辨率不高，相对孔径的作用是为了提高像面光照度

E’=1/4πLτ(D/f’)2(1-5)

照相物镜的视场角决定其在接受器上成清晰像的空间范围。按视场角的大小，照相物镜又分为a）小视场物镜：视场角在30°以下；

b）中视场物镜：视场角在30°~60°之间；

c）广角物镜：视场角在60°~90°之间；

d）超广角物镜：视场角在90°以上。

照相物镜按其相对孔径的大小，大致分为

a）弱光物镜：相对孔径小于1：9；

b）普通物镜：相对孔径为1：9~1：3.5；

c）强光物镜：相对孔径为1：3.5~1：1.4；

d）超强光物镜：相对孔