三片式物镜设计+Zemax文件截图北交大工程光学设计作业

三片式物镜的设计

小组成员:

执笔人:

1.设计任务的具体指标及其要求

35mm相机胶片50mm焦距F/3、5 玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm,最大中心厚18mm 空气间隔最小2mm

可见光波段光阑位于中间透镜各透镜所用材料SK4---F2----SK4

2.入瞳直径的设定

点击Gen打开General窗口,在General系统通用数据对话框中设置孔径。在孔径类型中选择Image Space F/#,并根据设计要求在Aperture Value中输入3、5、

3.视场的设定

由于使用35mm相机胶片,其规格尺寸为36mm*24mm,Zemax中一般使用圆形像面,因此该矩形像面的外接圆半径经计算为21、7mm,0、707像高的视场高度为15、3mm。

点击Fie打开Field Data窗口,设置三个视场分别为0mm、15、3mm、21、7mm。

4.工作波长的设定

选择可见光波段,点击Wav按钮,设置Select-F,d,C(Visible),自动输入三个特征波长。

5.评价函数的选择

执行命令Editors----Mreit Function打开Mreit Function Editor编辑窗口,在Mreit Function Editor编辑窗口中执行命令Tools---Default Merit Function,打开默

认评价函数对话窗口,选择RMS---Spot Radius--Centroid评价方法,并将厚度边界条件设置为玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm,最大中心厚18mm,空气间隔最小2mm。

6.系统的透镜参数设定

在Lens Data Editor中输入部分初始结构,设置中间透镜为光阑,设置各透镜所用玻璃材料类型。

因为此时的焦距为49、7684

此时的光路图为如下所示

以上分析说明目前系统存在球差、彗差、色差、场曲等缺陷。

局部优化:首先进行了SPHA函数的优化,此时系统评价函数已经比较小,各个像差也均比较小。随后再进行COMA、ASTI等优化均不及先前理想,因此仅保留此项优化。

全局优化:直接在原始数据的基础上进行系统有效焦距矫正后进行全局优化。

局部优化全局优化

全局优化后系统的球差比部分优化所得的球差更大,并且出现了高级球差,弧矢场曲变大,子午垂轴色差大。

局部优化全局优化

全局优化后各色光球差均增大,各色光轴向色差依然存在。

局部优化全局优化

全局优化后系统场曲与畸变均有改善,但就是像散仍比较明显。

局部优化

全局优化

各色光球差均有所减小,但就是全局优化后垂轴色差与彗差较大。

局部优化全局优化

全局优化后系统传递函数减小。

局部优化全局优化

部分优化与全局优化的艾里斑范围基本没有区别,大视场处不同色光与参考色光像高偏差较大。

局部优化全局优化

全局优化后系统尺寸减小,透镜尺寸减小。

回答问题

1、35mm相机胶片的图像感光面积就是多少？相对应的Zemax中最大视场像高就是多少？

提示:Zemax中一般使用圆形像面,矩形像面的外接圆即为圆形像面。

答:35mm相机胶片的尺寸为36mm*24mm,因此图像感光面积即为对应的长方形面积,但就是由于还包含了齿孔面积,因此感光面积比长方形面积更小一点。

由上图可知,该矩形胶片对应的视场为圆形像面,最大视场像高即为该圆形的半径长21、7mm。

2、所给出的透镜材料对应的中国玻璃牌号分别就是什么？各属于哪种类型的玻璃材质？其主折射率分别就是多少？

SK4——ZK6,重冕玻璃,主折射率就是1、61269

F2 ——F4,火石玻璃,主折射率就是1、62005

3、使用局部优化以及全局优化分别对该光学镜头进行优化,并比较优化结果。

全局优化后系统的球差比部分优化所得的球差更大,并且出现了高级球差,弧矢场曲变大,子午垂轴色差大。全局优化后各色光球差均增大,各色光轴向色差依然存在。

全局优化后系统场曲与畸变均有改善,但就是像散仍比较明显。

各色光球差均有所减小,但就是全局优化后垂轴色差与彗差较大。

全局优化后系统传递函数减小。

部分优化与全局优化的艾里斑范围基本没有区别,大视场处不同色光与参考色光像高偏差较大。