内容发布更新时间 : 2024/5/4 19:03:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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ZEMAX光学设计报告

一、设计目的

通过对设计一个双胶合望远物镜，学会zemax软件的基本应用和操作。

二、设计要求

设计一个全视场角为1.56°，焦距为1000mm，且相对孔径为1:10的双胶合望远物镜，要求相高为y`=13.6mm。

三、设计过程

1.双胶合望远物镜系统初始结构的选定

1.1选型

由于该物镜的全视场角较小，所以其轴外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差和位置色差。又因为其相对孔径较小，所以选用双胶合即可满足设计要求。本系统采用紧贴型双胶合透镜组，且孔径光阑与物镜框相重合。 1.2确定基本像差参量

根据设计要求，假设像差的初级像差值为零，即球差?L'0?0；正弦差Ks'0?0；位置色差

'?lFC0?0。那么按初级像差公式可得?S???S????C??0,由此可得基本像差参量为

P?W?C??0。

1.3求P0

????P?0.85W?0.1P0???P??0.85W??0.2???????2冕牌玻璃在前时2火石玻璃在前时

因为没有指定玻璃的种类，故暂选用冕牌玻璃进行计算,即P0??0.0085。 1.4选定玻璃组合

鉴于K9玻璃的性价比较好，所以选择K9作为其中一块玻璃。查表发现当C??0.000,与

P0??0.0085最接近的组合是K9与ZF2组合，此时对应的P0?0.038。此系统选定K9与

ZF2组合。 K9的

折

射,率

n1?1.5163，,

ZF2的折射，

率

n2?1.6725，，

P0?0.038319Q0??4.284074W0??0.06099?1?2.009404A?2.44,K?1.72。

1.5求形状系数Q

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一般情况下，先利用下式求解出两个Q的值：

Q?Q0?P?P0 A?再与利用下式求的Q值相比较，取其最相近的一个值：

2W?P0 Q?Q0?A?1因为 P?P0 ，所以可近似为Q?Q0??4.284074,W1.6求归一化条件下的透镜各面的曲率

??????W0??0.06099。

?1n1?11.5163?2.009404????Q????4.284074??1.617261?rn1?11.5163?1?1?1 ???2??1?Q?2.009404???4.284074???2.27467?r2?1n2?11????Q???0.77370?3n2?1n2?1?r31.7求球面曲率半径

?f?1000r???1?1.61726?618.3301??f?1000r????439.624 ?2??2.274672??f?1000r????1292.491?3?3?0.77370?1.8整理透镜系统结构数据

视场tan???0.0136（负号表示入射光线从光轴左下方射向右下方），物距L???（表示物体在透镜组左侧无穷远处），入瞳半径h?50mm，光阑在透镜框上，即入瞳距第一折射面的距离为0。数据整理表如下所示。

表1 数据整理表

r/mm r1?618.33 r2??439.624 r3??1292.491 d/mm // 玻璃牌号 // d1?0 d2?0 K9ZF2

表中的d之所以为零，是因为我们为了计算方便，在一开始时就假定了该透镜组为没有厚度的薄透镜组。经验证该薄透镜组的像差较小，适宜作为初始结构。 1.9求后透镜组各面的球面曲率半径

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考虑到任何实际的透镜组总是有一定的厚度，因此需要把薄透镜组转换成后透镜组。 根据设计要求f??1000mm，D/f??1/10，则通光口径D?100mm。选用压圈方式固定透镜组，该方式所需余量由《光学仪器设计手册》查得为3.5mm，由此可求得透镜组的外径为103.5mm。

对于凸透镜而言；假设x1，x2分别为球面矢高，r为折射球面曲率半径，D为透镜外径，如图所示，则

?D?x?r?r2???

?2?由上式可求得x1?2.17，x2?2.67。将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度t1：

2t1?D?3?x1?x2?103.5?3?4.84??8.9mm

1010利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度d1。

d2?t?x2?x3?11.66?2.67?1.03?10.02mm。

对于凹透镜而言：先求得x3?1.03，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度t2。

t2?D?8?x2?x1?103.5?8??2.67?1.03???11.66mm

1010利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度d2。

薄透镜变换成后透镜时，应保持u和u?不变的条件下进行。

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