基于ZEMAX的照相物镜的设计

光学课程设计

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院 基层教学单位：自动化仪表系

学 号 设计题目 设 计 技 术 参 数 设 计 要 求 工 作 量 学生姓名 专业（班级） 10级仪表三班 1、焦距：f’=15mm； 2、相对孔径：1/2.8； 3、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光） 4、视场角2w=74° 1、简述照相物镜的设计原理和类型； 2、确定照相物镜的基本性能要求，并确定恰当的初始结构； 3、输入镜头组数据，设置评价函数操作数，进行优化设计和像差结果分析； 4、给出像质评价报告，撰写课程设计论文 查阅光学设计理论和像差分析的相关文献和资料，提出并较好地的实施方案设计简单透镜组，并用zemax软件对初级像差进行分析和校正，从而对镜头进行优化设计 第一天、第二天：熟悉ZEMAX软件的应用，查阅资料，确定设计题目进行初级理论设计 第三天、第四天：完善理论设计，运用ZEMAX软件进行设计优化，撰写报告 第五天：完善过程，进行答辩 《光学设计》，西安电子科技大学出版社，刘钧，高明，2006，10 《几何光学像差光学设计》，浙江大学出版社，李晓彤，岑兆丰，2003.11 《实用光学技术手册》，机械工业出版社，王之江，2007.1 基层教学单位主任签字 工 作 计 划 参 考 资 料 指导教师签字

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目录

摘要??????????????????????????1 第一章 简述照相物镜的设计原理和类型 ?????2 第二章 设计过程 ?????????????????4

2.1 根据参数要求确定恰当的初始结构 ????????4 2.2 优化设计过程 ?????????????????5 2.3 优化结果像差结果分析 ?????????????8

第四章 课设总结 ?????????????????13 参考文献

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摘要

人们早就有长期保存各种影像的愿望。在摄影技术尚未发明前的公元四世纪时，人们按投影来描画人物轮廓像的方法达到了全盛时代，至今这种方法仍然作为剪纸艺术流传着。后来，人们让光线通过小孔形成倒立像，进而将小孔改为镜片，并加装一只暗箱。只要在暗箱底板上放一张纸，不仅可以画出轮廓，还可以画出像上的各个部分。这就形成了照相机的机构雏形。 随着科学技术的发展，照相机的发展日益迅速，有着显著的飞跃。照相物镜是照相机的眼睛，它的精度和分辨率直接影响到照相机的精度与成像质量。要保证所设计的照相物镜达到较高的技术要求，在设计时就必须达到更高的精度与分辨率。

本文所讨论的照相物镜，它主要采用后置光阑三片物镜结构，其中第六面采用非球面塑料，其余面采用标准球面玻璃，应用ZEMAX软件设计了一组焦距f '= 15mm的照相物镜,相对孔径D/ f’=2. 8,镜头总长为15.1366mm，整个系统球差0.000192，慧差0.000432，像散0.002716。完全满足设计要求。

关键字： 照相物镜 ZEMAX 设计

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第一章 简述照相物镜的设计原理和类型

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-?)f'tan? (1-1)

式中，?为垂轴放大率，??y'l'?。对一般的照相机来说，物距l都比较yl大，一般l>1米，f’为几十毫米，因此像平面靠近焦面，l'?f'，所以

??f' l Ⅱ）当物体处于无限远时，?→∞像高为

y’=f'tan? （1-2） 因此半视场角

?=atan

y' （1-3） f'表1-1中列出了照相物镜的焦距标准：

表1-1

物镜类型 物镜焦距f’/mm 鱼眼 7.5~15 超广角 17~20 广角 24 ~28 ~35 标准 50 短望远 85135 400 ~500~600 ~800 望远 超望远 ~ 100 ~200 ~300 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

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