照相物镜设计

武汉工程大学
课程设计（学年论文）
说明书
课题名称：照相机物镜的设计
专业班级：
学生学号：
学生姓名：
学生成绩：
指导教师：
课题工作时间： 2011年6月20日至 2011年7月1日
XXX大学教务处
一.前言
背景知识
相机镜头是相机中最重要的部件，因为它的好坏直接影响到拍摄成像的质量。

同时镜头也是划分相机种类和档次的一个最为重要的标准。

一般来说，根据镜头，可以把相机划分为专业相机，准专业相机和普通相机三个档次，无论是传统的胶片相机还是数码相机，都可以适用于这个划分。

镜头能分为变焦和定焦两大类。

变焦镜头我们刚才已经试用了，就是焦距可变，也就是可以推拉的镜头。

除此之外还有定焦镜头，就是焦距不能变只有一个焦段，或者说只有一个视角。

在镜头外观上二者存在明显的差异，定焦镜头只有对焦环（就是控制清晰度的，稍后介绍），而变焦镜头拥有两个环，一个对焦环（控制清晰度）和变焦环（控制视角，即推拉）。

定焦镜头因为其焦距固定，因此比较好分类：广角镜头：一般低于35mm的镜头为广角镜头，低于28mm的为超广角镜头。

广角镜头视角广，纵深感强，景物会有变形，比较适合拍摄较大场景的照片，如建筑、集会等。

中焦镜头：一般在36mm到134mm的镜头为中焦镜头。

中焦镜头比较接近人正常的视角和透视感，景物变形小，适合拍摄人像、风景、旅游纪念照等。

长焦镜头：一般高于135mm以上的镜头为长焦镜头，也被称为远摄镜头。

其中，大于300mm 以上的为超长焦镜头。

长焦镜头视角小，透视感弱，景物变形小，适合拍摄无法接近的事物，如野生动物、舞台等，也可以利用长焦镜头虚化背景的作用，拍摄人像。

变焦镜头因其焦段变化，不好一概而论。

假设其焦段在广角、中焦、长焦的一段或者两段间变化，也可以称为广角变焦镜头、中长变焦镜头等。

二．课程设计题目
设计一个照相物镜
（1）光学特性要求：f’=100mm；2?=30?，D/f’=1:3.5.
（2）成像质量要求：弥散斑直径小于0.05mm；倍率色差最好不超过0.01mm；畸变小于3%。

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三、设计课题过程
1、通过查找资料，在镜头数据编辑页面输入物镜的初始值如下：
这是一个焦距为76mm、2ω为55.5、相对孔径为1:3.5d的Tessa物镜。

2、改变相关参数，使数据符合需要设计的照相物镜
将焦距改为100mm，入瞳直径改为28.571429。

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改变视场。

3、将参数改变后的物镜进行优化：
对物镜进行多次优化，直到设计出符合要求的物镜。

优化后的数据如上图。

4、观察各项数据和图像。

此即为Tessar物镜。

5、像质的评价：
Stop Diagrams(几何点列图)
◆垂轴色差（Lateral Color）如图：
说明：由图横轴可知垂轴色差数值即倍率色差小于0.01mm符合设计要求
◆其它像差曲线图如下：
四. 设计总结
通过这次课程设计，我发现我动手能力还是很差的，一方面我们没有学这个zemax软件，另一方面我看了书后觉得懂了，但是一到了机房仍然不会做，还是要看书，开始几天把那几个例子做了一下，感觉对软件熟悉不少，这也为后来设计照相物镜打下了基础。

我觉得通过开始几次摸索，已经能熟悉基础了，一定要动手试试，慢慢的就会熟悉，虽然没学过，但是看看书，然后自己摸索，就会慢慢的熟悉软件，虽然还有很多地方不知道，但这并不影响设计物镜。

开始我拿着数据，依然不知道如何下手，看着《学设计教程》，我一步步的按照书上的步骤做，慢慢的就将步骤记住了，熟悉了。

同时，看着Lay图像，要是透镜移位或光线不正确，就改变透镜之间的距离，慢慢的调节，就会调好，要是焦距不是所要求的，就通过缩放焦距来调节，当然这是同学告诉我的，不懂就要向老师和同学们请教。

调节数据和优化的时候，要一步步来，不能嫌麻烦，最好每做几步就保存，我记得我有一次就快优化好了，结果没保存，数据都丢了，我不得不从做。

通过这次物镜设计，我总结首先要多做多看，熟能生巧。

其次每一步要小心调
节，数据不能打错，觉得不对就检查，看看图像、数据报告再改过来。

最后，我觉得不懂得就看书，问老师和同学。