内容发布更新时间 : 2025/1/5 18:44:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

光学课程设计

2.3 优化设计过程

利用ZEMAX得到初始结构的M TF 曲线可看出成像质量很差, 因此需要校正像差。

该结构可以用作优化变量的的数据有：6个曲率半径，2个空气间隔，3个玻璃厚度。首先使用Default Merit Function建立缺省评价函数进行优化，选择Editors-Merit Function，在第一行中先输入EFFL，目标值设为15，权重设为1。再输入SPHA和MTFA，在Target中输入0.4，在Weight中输入1。再选择Tools-Default Merit Function，选择OK，建立缺省评价函数。

注：EFFL：Effective focal length的缩写，指定波长号的有效焦距。 SPHA：指球差，如果Surf=0，则指整个系统的球差总和。 MTFA：弧矢和子午的调制传递函数的平均值

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然后在Analysis-Aberration Coefficients-Seidel Coefficients中查看，找出对赛得和数影响大的面，将这些面的曲率半径设为变量，优先优化。

发现第一面和光阑面影响较大，优先优化。先将STO面的类型改为Even Asphere，将1、6面曲率半径设为变量，选择快捷选项Opt，然后进行优化，优化后取消变量，将剩余面的曲率半径设为变量，再次优化，完毕后取消变量。再将透镜间隔和玻璃厚度先后进行优化。根据其中像差的变化不断的对数据进行常识性优化，再根据2D图适当调整曲率半径和厚度，每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化，最后使各个参数都在可接受范围之内，完成设计。

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优化结果与分析

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像差特性曲线：

点列图：

FFT调制传递函数：

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场曲与匹兹伐曲线：

塞德和系数

照相物镜同时具有大相对孔径与和大视场，因此，为了使整个像面都得到清晰的并于物平面相似的像，差不多需要校正所有其中像差。但是，并不要求这些像差都校正得与目视光学系统一样完善。这是由于照相物镜的接收器无论是感光底片还是摄像管，他们的分辨率都不高。由于接收器的这种特性，决定了照相物镜是大像差系统。

本设计的优化结果中，由2D LAYOUT图可知，主要光线聚焦完美，但视场为1的远场光线聚焦不是完善，这并不影响照相物镜的照相要求，相片的外围的稍微模糊不影响相片的质量。由RAY LAN图可知，子午球差已经很小，也只有远视场稍微大些。由Field Curv\\Dist图可知，三种波的子午场曲和弧矢场曲间的距离小，高级求差得到良好优化。由Spot Diagram点列图可知，前五个视场的能力集中在中心区域。由FFT MFT图可知，大部分光线与坐标轴所围的面积已经

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