光學(xué)設(shè)計及CAD課程設(shè)計

1、光學(xué)設(shè)計及CAD課程設(shè)計題目：雙膠合望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師： 張欣婷李玉瑤班級學(xué)號：1012223姓 名：胡夢婷光學(xué)設(shè)計及CAD課程設(shè)計題目：雙膠合望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計設(shè)計要求焦距：f=90mm；相對孔徑：D/f=1/3.5；視場角：2 3=7；雙膠合玻璃材料：BAK7+F2（nBAK7=1.56880，VBAK7=56.0；官1.61280之二39 ）設(shè)計過程（一）物鏡光學(xué)特性計算由于焦距f=90mm，相對孔徑 D/f=1/3.5，計算可得入瞳直徑D=25mm；光焦度 $ = = = 0.011 ；f 90視場角2w =7，因此3=3.5。（二）初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計算根據(jù)初級像差理論，采

2、用求解法獲得初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于雙膠合物鏡消色差條件為：將4= -0 = 0.011，V 廣 56.0，V 2 = 36.9 帶入上式：即可得到雙膠合正、負(fù)透鏡的焦距分別為：由于初級色差和透鏡形狀無關(guān)，為方便起見，選雙凸（r2=-r1） 透鏡為正透鏡，利用薄透鏡的光焦度公式：將 =0.03257，=1.56880，及r2=-ri帶入上式，得到正透鏡的曲 率半徑：計算得 r1=31.70mm， r2=-31.70mmo將42 = -0.02146，n2=1.61280，帶入上式，得到負(fù)透鏡的曲率半徑:計算得 r2=-31.70， r3=629.56mm。由于玻璃厚度對像差影響不大，根據(jù)經(jīng)驗取d1=

3、10mm，d2=4mm。（三）初始結(jié)構(gòu)將以上初試結(jié)構(gòu)帶入光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX中，其透鏡數(shù)據(jù)如下 圖所示：下圖為初始結(jié)構(gòu)相應(yīng)的輸出圖：初始結(jié)構(gòu)的縱向像差如下圖所示：)IUS I2.5000 MTLLINE2.00HON .TUN 2U 231 3 bJRUELENCTHS- 0.48faITUDINAL ABERRA（四）像差的校正與平衡望遠(yuǎn)物鏡是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的一個組成部分，其光學(xué)特性的特點是：相 對孔徑和視場都不大。因此，望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計中，校正的像差較少，一 般不校正與視場有關(guān)的像散，場曲，畸變和倍率色差，只需校正球差， 和位置色差。建立評價函數(shù)打開Editors下拉菜單中的Merit Funct

4、ion，創(chuàng)建優(yōu)化函數(shù)。本設(shè) 計需要控制焦距、全孔徑球差和0.707孔徑位置色差，評價函數(shù)如下 圖所示。變量的選擇由于玻璃厚度對像差的影響很小，因此選擇、勺、3三個曲率 半徑作為變量。具體方法是按Ctrl+Z設(shè)定變量，如下圖所示。3.優(yōu)化打開優(yōu)化Opt ( Optimization)對話框進(jìn)行像差與優(yōu)化，單擊“Automatic”，系統(tǒng)執(zhí)行自動優(yōu)化。.設(shè)計結(jié)果優(yōu)化后得到透鏡數(shù)據(jù)如下圖所示:下圖為設(shè)計結(jié)果相應(yīng)的輸出圖：設(shè)計結(jié)果的縱向像差如下圖所示:五.設(shè)計心得體會有關(guān)于zamax的心得體會，總的來說，受益匪淺。在這些天中，我們學(xué)到了很多東西，包括導(dǎo)入數(shù)據(jù)，查詢，插入。最重要的是我們有機 會用電腦自

5、己進(jìn)行實踐，沒接觸的時候總是覺得它比較深奧或是不可接近的新型軟件，盡管 自己對光學(xué)系統(tǒng)非常感興趣，但還是有些心理上的陌生感。學(xué)習(xí)zamax就和我們平時的其它科目學(xué)習(xí)一樣感覺它有永無止境的知識，zamax我偶爾 上網(wǎng)看到過，到了大學(xué)漸漸了解了些，但就其原理性的內(nèi)容還不知道，也就是根本就不清楚 什么是光學(xué)設(shè)計，只是知道一個所謂的中國字典里的名詞。我認(rèn)識它是從我們上課才開始了 解的，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計就是了解物理光學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件；觀察實驗現(xiàn)象，將書本知識形象化， 具體化，啟迪思維，激發(fā)創(chuàng)造力的過程；在不考慮衍射效應(yīng)的情況下，通過測量光學(xué)參數(shù)， 掌握基本光學(xué)實驗技術(shù)和技巧，根據(jù)使用條件，來決定滿足使用要求

6、的各種數(shù)據(jù)，決定光學(xué) 系統(tǒng)的性能參數(shù)、外形尺寸和各光組的結(jié)構(gòu)等參數(shù)。光學(xué)設(shè)計過程分為四個階段：外形尺寸 計算、初始結(jié)構(gòu)計算、象差校正和平衡以及像質(zhì)評價。了解光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性、光學(xué)系統(tǒng) 的設(shè)計過程。初級像差理論與像差的校正和平衡方法，像質(zhì)評價與像差公差，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 參數(shù)的求解方法。望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計的特點、雙膠合物鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解和光學(xué)特性。目鏡設(shè)計 的特點、常用目鏡的型式和像差分析。沒有像以前的實驗?zāi)敲春唵?，我們的光學(xué)實驗需要自己動手分析。而我覺的這成為我一 個逐漸進(jìn)步的一個機遇，從原先的一竅不通，慢慢地變?yōu)槌墒炖暇?。我們由原先的粗手粗腳， 慢慢地變?yōu)榧?xì)心謹(jǐn)慎、小心翼翼，光學(xué)實驗鍛煉了我們的實驗素質(zhì)；光學(xué)中奇妙的現(xiàn)象，視 野中的一些不可思議的現(xiàn)象，增加了我們的實驗興趣；光學(xué)實驗前需要我們自己預(yù)習(xí)，了解 掌握實驗的原理，需要我們查閱資料，這開闊了我們的視野；實驗過后我們要整理實驗數(shù)據(jù)， 分析現(xiàn)象結(jié)論，增強了我們的思維能力。感謝學(xué)校開設(shè)這樣一門優(yōu)秀使用的課程，讓我對數(shù)據(jù)庫有了更深的了解。漸漸發(fā)現(xiàn)