一款照相物镜设计.doc

华侨大学厦门工学院光学软件设计课程设计报告题目:一款照相物镜设计专业、班级:13级光电2班学生姓名:周观后学号:130250202指导教师:苏倩倩分数:《课程设计》任务书课程名称:光学软件课程设计指导教师:苏倩倩学号1302502032学生姓名周育章(专业)班级光电2班设计题目一款照相物镜设计设计技术参数①焦距:f’=12mm②相对孔径:D/f=1/③成像质量:MTF轴上>40% ***@100lp/mm,>35%***@100lp/mm④弥散斑<⑤最大畸变<1%⑥在可见光波段(取d、F、C三种色光,d为主波长)设计要求计算照相物镜的各个参数;上机用软件进行优化,确定最后的设计结构,满足像差要求。参考资料刘钧,高明编著,《光学设计》,2006,西安电子科技大学出版社,西安《光学仪器设计手册》,1971,国防科技出版社,北京光学设计软件ZEMAX周次第一周第二周应完成内容计算设计的照相物镜的各个参数上机进行优化设计,确定最后的设计结构目录一、照相物镜简介 -4-二、确定初始结构 -6-三、用ZEMAX优化 -9-四、结论 -15-五、心得体会 -16-六、参考文献 -16-照相物镜简介照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f’、相对孔径D/f’和视场角2w。照相物镜的焦距决定所成像的大小Ⅰ)当物体处于有限远时,像高为y’=(1-(1-1)式中,为垂轴放大率,。对一般的照相机来说,物距l都比较大,一般>1米,f’为几十毫米,因此像平面靠近焦面,,所以Ⅱ)当物体处于无限远时,→∞像高为(1-2)因此半视场角=atan(1-3)表1-1中列出了照相物镜的焦距标准:表1-1物镜类型鱼眼超广角广角标准短望远望远超望远物镜焦距f’/~1517~2024~28~355085~100135~200~300400~500~600~800相对孔径决定其受衍射限制的最高分辨率和像面光照度,在此的分辨率亦即通常所说的截止频N(1-4)照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率,多数照相物镜因其本身的分辨率不高,相对孔径的作用是为了提高像面光照度E’=1/4πLτ(D/f’)2(1-5)照相物镜的视场角决定其在接受器上成清晰像的空间范围。按视场角的大小,照相物镜又分为a)小视场物镜:视场角在30°以下;b)中视场物镜:视场角在30°~60°之间;c)广角物镜:视场角在60°~90°之间;d)超广角物镜:视场角在90°以上。照相物镜按其相对孔径的大小,大致分为a)弱光物镜:相对孔径小于1:9;b)普通物镜:相对孔径为1:9~1:;c)强光物镜:相对孔径为1:~1:;d)超强光物镜:相对孔径大于1:;照相物镜没有专门的视场光阑,视场大小被接受器本身的有效接受面积所限制,即以接收器本身的边框作为视场光阑。照相物镜上述三个光学性能参数是相互关联,相互制约的。这三个参数决定了物镜的光学性能。企图同时提高这三个参数的指标则是困难的,甚至是不可能的。只能根据不同的使用要求,在侧重提高一个参数的同时,相应地降低其余两个参数的指标。早期的照相物镜是单片的正弯月形透镜,其前置一孔径光阑,之后演变为双胶合弯月透镜以及正负分离透镜,这些简单的物镜相对孔径很小只能在室外照明条件良好时拍摄,又称为风景物镜。最早出现的对称型物镜,属于简单的风景物镜对称于光阑的组合,相对孔径仍然很小,如Hypogon物镜。之后又出现Protar物镜,Dagor物镜等一系列逐渐演变出来的物镜,之后出现的三片物镜是很多复杂透镜的基础,它由三片分离的薄透镜组成,在视场角为55°时,相对孔径可以达到1:~1;,在视场角适当降低时,相对孔径可提高到1:。其他还有双高斯物镜、远距物镜、反远距物镜等等复杂物镜。本次涉及所使用的三片物镜是具有中等光学特性的照相物镜中结构最简单,像质最好的一种,被广泛使用在比较廉价的135#和120#相机中,例如国产的海鸥—4、海鸥—9、天鹅相机等。这种照相物镜进一步复杂化的目的,大多是为了增大相对孔径,或提高视场边缘成像质量。确定初始结构 照相物镜属于大视场大孔径系统,因此需要校正的像差也大大增加,结构也比较复杂,所以照相物镜设计的初始结构一般都不采用初级像差求解的方法来确定,而是根据要求从手册、资料或专利文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。在选择初始结构时,不必一定找到和要求相近的焦距,一般在相对孔径和视场角达到要求时,我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值。原设计要求:①焦距:f’=12mm②相对孔径:D/f=1/③成像质量:MTF轴上>40% ***@100lp/mm,>35%***@100lp/mm④弥散斑<⑤最大畸变<1%⑥在可见