优化设计：非球面塑料透镜在小畸变CCD相机光学系统中的应用

"一种小畸变CCD相机光学系统的设计" 本文主要探讨了一种针对CCD相机的小畸变光学系统设计方法。作者陶艳、郑盼和彭榆伟提出了一种创新的四片镜头设计，该设计基于“天塞型”结构，旨在提高成像质量，同时实现镜头的紧凑、小型化和低成本。 在传统的CCD相机光学系统中，通常采用全玻璃球面透镜，但这种设计存在一些缺点，如抗冲击性差、质量重以及需要多个透镜来校正像差，导致系统体积大、成本高。为解决这些问题，该设计引入了非球面塑料透镜，以替代部分玻璃透镜。非球面透镜能够更有效地控制像差，减少透镜数量，从而缩短系统的总长度，减轻重量，并降低制造成本。 设计中，系统采用了两个非球面透镜，使得在40线对每毫米（lp/mm）的空间频率下，模态传递函数（MTF）超过了0.70，这意味着成像清晰度较高。此外，全场畸变控制在0.91%以内，远低于常规标准，确保了图像变形的微小，有利于精确成像。整个光学系统的总长度仅为8.82毫米，显著减小了体积。 尽管非球面塑料透镜有诸多优点，如易于加工、成本低廉，但其耐热性、表面耐磨性和抗化学性相对较弱，且通光性可能不如玻璃。因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以确保在满足成像质量要求的同时，也能满足CCD相机在不同环境条件下的稳定性和耐用性。 关键词涵盖光学设计、CCD相机、非球面技术和ZEMAX软件的运用。ZEMAX是一种广泛使用的光学设计软件，用于模拟和优化光学系统的性能。通过ZEMAX进行设计和分析，可以精确地评估和调整非球面透镜参数，以达到最佳的光学效果。 总结来说，该研究提供了一种兼顾成像质量和成本效益的CCD相机光学系统设计方案，对于推动CCD相机在各领域的广泛应用，尤其是对体积、重量和成本敏感的场合，具有重要的实践意义。