ZEMAX教程:照相机物镜设计与优化
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更新于2024-06-20
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"ZEMAX课程设计——照相机物镜设计.pdf"
这篇文档详细介绍了如何使用光学设计软件ZEMAX来设计一款照相机物镜。该设计基于Ernostar和Tessar联合型物镜,并对其进行了改进以满足特定的光学特性要求。以下是关于这个课程设计的详细知识点:
1. 课题背景:
- 照相机镜头的发展历程展示了光学技术的进步,从早期的简单透镜到复杂的多组分镜头系统,旨在提高图像质量和适应各种拍摄条件。
- 照相机镜头的类型多样,包括标准镜头、长焦镜头、广角镜头等,各有其特定的应用场景和技术参数。
- 主要技术参数包括焦距(f')、相对孔径(D/f')、视场角(2ω)、弥散斑直径、倍率色差和畸变等,这些参数直接影响成像质量。
2. 设计要求:
- 光学特性要求:设计的物镜需有f' = 100mm的焦距,视场角2ω = 30°,相对孔径D/f' = 1:3.5。
- 成像质量要求:弥散斑直径不大于0.05mm,倍率色差不超过0.01mm,畸变小于3%。这些指标确保了高清晰度和色彩还原度。
3. 设计过程:
- 基于Ernostar和Tessar物镜的数据,通过调整曲率半径、厚度和折射率等参数进行优化。
- 表1给出了原始物镜的数据,表2则展示经过修改后满足新要求的物镜数据。
- 在ZEMAX软件中,首先设定波长,通常包括可见光谱的主要部分,如0.486μm、0.587μm和0.656μm,以评估不同波长下的性能。
- 输入孔径大小,此处根据相对孔径D/f' = 1:3.5设定。
- ZEMAX中的LDE(Lens Data Editor)用于输入和管理镜头数据,通过它进行设计、分析和优化。
4. ZEMAX使用步骤:
- 打开ZEMAX软件。
- 在“System”菜单下设置波长,选择近轴波长。
- 设定物镜的孔径大小,以匹配设计要求的相对孔径。
- 通过ZEMAX的光学分析工具,如 merit function 和 conjugate analysis,不断迭代和优化设计,以满足成像质量的各项指标。
整个设计流程结合理论知识与实际操作,旨在训练用户掌握ZEMAX软件的使用,并能独立设计满足特定需求的光学系统。通过这样的课程设计,学生不仅可以学习到照相机物镜设计的基本原理,还能提升解决实际问题的能力。
2022-06-27 上传
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