应用光学课程设计报告2018

应用光学课程设计报告

——双胶合物镜的设计

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常州工学院

目录

一、 引言（背景）： (1)

二、 设计原理 (2)

（1）像空间F 数 (2)

（2）六个面 (2)

（3）求物方孔径EPD (2)

（4）h=D/2=12.5 (2)

（5）根据C I 求C ，并规划成C (3)

（6）根据,S S I II 求P 、W ...................................................................... (3)

（7）将P 、W 规化成P ——、W --------- (3)

（8）光源为无穷远处 (4)

（9） 求P0 (4)

（10） 初始结构计算 (4)

（11）透镜厚度 (5)

三、设计目的或者任务 (5)

四、 设计内容（要求有光学测量系统图） (6)

1、步骤一输入入瞳直径25mm ： (6)

2、步骤二输入视场 (7)

3、步骤三输入波长0.6328um (8)

4、步骤四在透镜数据编辑器内输入镜头参数。 (9)

5、步骤五分析优化前的系统性能 (9)

6、步骤六优化设计 (12)

7、步骤七数据比较与优化后的参数 (13)

五、 设计小结 (16)

六、 参考文献 (17)

七、 附录：设计图纸等 (17)

一、引言（背景）：

随着计算机技术的不断进步和发展，在光学系统的设计过程中越来越多得利用到计算机技术，其中ZEMAX就是一款应用十分广泛的的光学设计软件，具有功能完善、操作简单、准确性高、人机交互性好等特点，极大地简化了光学系统的设计过程。

ZEMAX 能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。ZEMAX 的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX 中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。手册中对使ZEMAX 时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。

ZEMAX目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。

ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的

呈现于用户界面中。ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。 ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。

我们知道单透镜是由两个表面加中间材料构成的，双胶合透镜在设计时增加了一种材料，相当于两种材料的两个单透镜贴合在一起，但由于胶合连接部分是一个表面，所以双胶合透镜由3 个面组成。

二、设计原理

（1）像空间F数：计算无穷远共轭点时的轴上有效焦距与近轴入瞳孔径的比值。

（2）六个面：本系统有6个面：物面、光阑面、透镜前表面、胶合面、透镜后表面、像面。

（3）求物方孔径EPD：提供的有效焦距efl为100mm，像空间F/﹟=4 。由公式EPD=ef1/F数=100/4=25得物方孔径EPD约等于25。（4）h=D/2=12.5

hz=0

u*=h/f=12.5/100=0.125

计算平行玻璃板像差

u=0.125rad

u z=-4=-0.0698

d=67mm

n=1.5163，v=64.1

由下列公式

求得：球差S I =-67*（1.51632-1）*0.1254/1.51633=-0.00609 慧差S II =-0.00609*（-0.0698）/0.125=0.0034

轴向色差：CI=-67*（1.5163-1）*0.1252/

（64.1*1.51632）=-0.00366

（5）根据C I 求C ，并规划成C

（6） 根据,S S I II 求P 、W

P=S I /h=0.00609/12.5=0.0004872

W=SII/J=-0.0034/1.0489=0.00324

(7) 将P 、W 规化成P 、W

求得

C =（-0.00366/12.52）

*100=0.0023 P =0.0004872/0.1253=0.24945 W

=0.00324/0.1252=0.20736

（8）光源为无穷远处

P __∞=P __, W ____∞=W ____

（9）求P 0

冕牌在前，00.1W

（10）初始结构计算

经过查阅《光学设计手册》，要求使用BAK1-F3玻璃，初始数据为：

n1=1.53028 n2=1.61655 CI=0.0023

求解各曲率半径：

0.24945-0.85（0.20736+0.1）2

=0.16915 1.617

-2.2815

-0.776

（11）透镜厚度

三、设计目的或者任务

利用ZEMAX 软件仿真设计一双胶合物镜

1、焦距为100mm ；

2、波长为0.6328um;

3、光源为无穷远处;

4、像空间F/﹟=4

=4mm 2mm

61.84

-43.83

-128.85