照相物镜镜头设计与像差分析

应用光学课程设计课题名称: 照相物镜镜头设计与像差分析

专业班级：_________ 2009级光通信技术_______________ 学生学号：__________________________________________ 学生姓名：________________________________________

学生成绩：_________________________________________ 指导教师：______________________________

课题工作时间：2011620 至2011.7.1

武汉工程大学教务处

设计一个成像物镜透镜组，照相物镜的技术指标要求:

二、进度安排

1、2011.6.20-2011.6.21 学习zemax手把手教程，掌握zemax输入

数据

方法和像差评价函数

和电路中各参数的计算结果。

2、2011.6.22-2011.6.23 根据实例，深入学习zemax像差控制和优化方法

3、2011624 光学自动设计及像差理论（上课），布置任务

4、2011627-2011628 确定初始结构，并进行像差控制和优化设计；给出

像质评价报告；

5、2011629-2011.7.1 撰写课程设计论文，修改定稿并交稿

三、参考资料或参考文献

1、《光学系统设计》机械工业出版社，（美）莱金著，周海宪，程云芳译, 2009.10

2、《现代光学设计方法》，北京理工大学出版社，李林，2009.9

3、《工程光学》，机械工业出版社，郁道银，谈恒英，2006.2

4、《应用光学（第3版）》，电子工业出版社，张以谟，2010.7

5、《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

6、《实用光学技术手册》，机械工业出版社，王之江，2007.1

7、《光学设计》，西安电子科技大学出版社，刘钧，高明，2006，10

8、《实用光学技术手册》，机械工业出版社，王之江，顾培森，2006，9

9、“光行天下”社区/

2011年6月20日

课程设计摘要（中文）

在光学工程软件ZEMAX 的辅助下，配套采用大小为1/2.5英寸的CCD 图像传感器， 设计了一组焦距f '= 12mm 的照相物镜，镜头视场角33.32。，相对孔径D/ f ' =2. 8,半

像高3.6 mm ,后工作距9.880mm ，镜头总长为14.360mm 。使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。该组透镜在可见光波段设计，在

Y-field 上的真值高度选取0、1.08、1.8、2.5452，总畸变不超过0.46%，在所选视场内MTF 轴上超过 60%@100lp/mm, 轴外超过 48%@100lp/mm ，整个系统球差-0.000226，慧差 -0.003843，像散

指导教师签字：梁春雷

2011年6月19日

教研室主任签字:

0.000332。完全满足设计要求。

关键词：ZEMAX ;物镜；调制传递函数

ABSTRACT

By the aid of optical engineering software ZEMAX ，A focal length f '= 12mm camera lens matched with one CCD of 1/2.5 inch was desig ned 。Whose FOV is 33.32

Aperture is 2. 8 ，half image height is 3.6 mm ，back working distanee is9.880mm and total length is 14.360 mm. Using the rear aperture three-lens structure ，a aspherical plastic was used for the sixth lens while sta ndard Sphere glasses were used for the rest lenses。

The group Objective lenses Designed for the visible light ，Heights in the

true value as Y-field Defined as 0 、1.08、1.8、2.5452，total distortion is less than 0.41%

Modulation transfer function of shade in the selected field of view to meet the axis is

greater than 60% @ 100 Ip / mm, outer axis than 48% @ 100 Ip / mm whole

,The sum of the system spherical aberration -0.000226 , Coma is -0.003843 , Astigmatism is

0.000332。Fully meet the design requirements.

Keyword : ZEMAX ；Camera lens ；Modulation transfer function

弓丨言---

照相物镜的简介

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- )f'ta n (1-1) 式中，为垂轴放大率，/匸。对一般的照相机来说，物距I都比较大，一般1>1

y l

米，f'为几十毫米，因此像平面靠近焦面，l' f'，所以

匚

l

u)当物体处于无限远时，像高为

y' = f 'tan (1-2 )因此半视场角

=atan 工(1-3 )

f'

表1-1中列出了照相物镜的焦距标准:

表1-1

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