zemax设计 - 三片式照相物镜设计
三片式照相物镜设计
透镜参数：
1.焦距为9mm。
2.相对孔径为1/4。
3.全视场2ω为40度。
4.所有视场在67.5lp/mm处时，MTF>0.3。
5.三个透镜选用的玻璃依次为ZK5，F6，ZK11。
CAD图：
1.系统二维图：
2.系统三维图：
3.点列图：
1）当ω=20度时，系统的慧差较大。
2）从图中可以看到黑色圆圈所包含的点较多，说明能量较为集中。3）系统的弥散斑半径较小，该系统符合设计要求。
4.MTF曲线
1）当所有视场在67.5lp/mm处时，MTF曲线>0.3。符合系统设计要求。
2）图中黑色的线为衍射极限，图中其他曲线的走势和衍射极限的走势基本相同，系统较为优秀。
3）S曲线（弧矢曲线）与T曲线（子午曲线）基本重合，说明镜头的像散比较小。
4）图中曲线较为平直，说明边缘与中间一致性较好。
5.光线扇面（Ray Fan）
6.光程差扇形图（OPD Fan）
7.Field Curv/Dist（场曲）
8.点扩散函数PSF
9.包围圆能量曲线
在上图中，曲线较为陡直，且拐弯点较高，说明该系统较好。
光学设计照相物镜的设计
2014-2015学年第二学期《现代光学设计》考核 ——照相物镜设计 班级：******** 学号：************* 姓名：*** 一、系统设计要求： 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° 二、设计过程 1,在光学技术手册查询后选定初始结构为后置光阑的三片物镜，初始参数为： 1 输入初始参数
2,优化设计过程 将参数输入zemax：其中第六面设为光阑面，厚度设为marginal ray height，移动光标到STO光阑面的“无穷（Infinity）”之上，按INSERT键。这将会在那一行插入一个新的面，并将STO光阑面往下移。新的面被标为第2面。再按按INSERT键两次。移动光标到IMA像平面，按INSERT键两次。在LDE曲率半径（Radius）列，顺序输入上表1中的镜片焦距（注意OBJ面不做任何操作）；在镜片厚度（Thickness）列顺序输入表1中的镜片厚度；在第七个面厚度处单击右键，选择面型为Marginal Ray Height。在镜片类型（Class）列输入镜片参数，方法是:在表中点右键对话框Solve Type选中Model，Index nd中输入n值Abbe Vd 中输入v值。结果如下在system-general-aperture中输入相对孔径值 2.8，在system-wavelength中输入波段，然后在tools-make focus中该改焦距为15mm进行缩放。3,设置相对孔径值和波长
输入焦距15mm进行缩放： 4,定义视场如下 此时得到初始结构及参数如下图
基于ZEMAX的库克相机物镜优化
基于ZEMAX的库克相机物镜优化 【摘要】随着毕业生就业竞争激烈化，学生不在满足于仅仅学习课本上的理论知识，迫切的需要参与实践，在这种情况下，将光学设计软件ZEMAX引入工程光学教学是大有益处的。ZEMAX容易上手，市场占有率高，这为学生将来参加工作后的发展提供了良好的条件。本文以典型的三片相机物镜优化设计为例，经过初始数据录入、优化及分析像差等光学设计的相关步骤，最后使物镜性能得到了显著提升，使学生获得处理实际光学设计问题的初步的能力。 【关键词】三片相机物镜工程光学ZEMAX 光学设计 引言 对于光学设计的原理，书本上有详细的推导过程，但是如何把这些原理整合起来应用到实际设计？如何使学生产生学习兴趣？这是工程光学教学所面临的难题。而将ZEMAX软件引入教学解决了这一难题。ZEMAX容易上手，界面友好，是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。可以直观的进行光学设计，借助其强大的像质评价和分析功能，将设计者从大量枯燥的计算中解脱了出来。而且ZEMAX已经成为当今使用最普遍的光学设计软件之一，光学研究所，大学，光学公司，光学加工厂都在使用。大量科研论文也是以ZEMAX为平台进行光学设计的[1-4]，所以学习ZEMAX的使用，为学生将来不论参加工作还是读研写论文都提供了良好的开端。本文三片相机物镜是库克三片式镜头，其最初结构是1893年英国库克父子公司的光学设计师丹尼斯·泰洛设计的。丹尼斯·泰洛的基本设想是这样的：把同等度数的单凸透镜和单凹透镜紧靠一起，结果自然度数为零，像场弯曲也是零。但是镜头的像场弯曲和镜片之间的距离无关，因此把这两片原来紧靠一起的同等度数的单凸透镜和单凹透镜拉开距离，场弯曲仍旧是零，但根据组合透镜光焦度公式Φ=Φ1+Φ2-dΦ1Φ2，其总体度数不再是零，而是正数。但是这样不对称的镜头自然像差很大，于是他把其中的单凸透镜一分为二，各安置在单凹透镜的前后一定距离处，形成大体对称式的设计，这就是库克三片式镜头。除了蔡司公司的三片式超广角Hologon 15毫米f/8 镜头却是例外的昂贵外，库克三片式镜头多用于中档、低档照相机。这种物镜的设计，对教学来说是很典型和实用的。本文对三片式相机物镜的光学要求为：焦距f′=30mm，相对孔径D/f′=1/4，视场2w=50°。 1.输入初始物镜数据 设计物镜的第一步是获得物镜的初始数据，通常使用的方法是：（1）查询相关专利进行放缩；（2）使用初级像差理论解出的结果。本文使用前一种方法，引用美国专利U.S.Patent 1073789（1913）为初始结构，在软件LensVIEW找出此专利，并在File下拉菜单中选Create ZEMZX File选项进行保存。直接用ZEMAX 打开此文件，其数据如表1所示。表1 物镜初始结构参数
ZEMAX课程设计——照相机物镜设计
ZEMAX课程设计——照相机物镜设计 一、(课题的背景知识，如照相机镜头的发展概况，类型及其主要技术参数的简要说明) 二、课程设计题目 设计一个照相物镜， 1)光学特性要求：f’=100mm；2ω=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%。 三、设计课题过程 1、参考Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据，对其进行相关改进。 Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据如下表1（其中焦距f’=75.68mm；相对孔径D 表1 2、根据焦距曲率镜片厚度之间的比例关系，即f1／f2=r1／r2=d1／d2,得到焦距100mm，相 表2 3、启动ZEMAX，将表1数据输入到LDE，相关步骤由以下图给出
（1）打开ZEMAX。 （2）输入数据。 在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入所要的波长，同时可选用不同波长，本实验中在第一列键入0.486，单位为microns，第二第三列分别键入0.587、0.656。在primary 中点击选1，即用第一个波长为近轴波长。 （3）输入孔径大小。 由相对孔径为1：3.5，焦距为100mm得到，孔径D=100／3.5=28.57143mm。在主选单system 菜单中选择general data,在aper value上键入28.57143。
（4）输入视场角。 （5）输入曲率，面之间厚度，玻璃材质。 本实验中共有5组透镜，其中最后两组为双胶合透镜，故共有9个面，回到LDE，可以看到三个surface，STO（孔径光阑）、OBJ（物点或光源）、IMA（像屏），在STO前后插入几组surface，除IMA外共计9组surface,输入数据。最后根据参考实验图确定STO在第6面上。
ZEMAX实验报告
基于基本透镜组的照相物镜设计 Zemax设计报告 徐昕 10272055
设计目的 通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜，学会Zemax软件的基本应用及操作。设计要求 设计一个照相物镜，系统焦距f’=9mm，相对孔径1:4 设计过程 1.系统建模 1.1选取初始结构 从《光学设计手册》（李士贤，郑乐年编，北京理工大学出版社，1990）中选取了一个 表1-1 1.2系统特性参数输入 在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库，如图1-1，图1-2。打开视场设定对话框设置5个视场，如图1-3。打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长，如图1-4。 图1- 1
图 1- 2 图 1- 3
1.3初始结构输入 对照表1-1，在Lens Data Editor 中输入初始结构，如图1-5。利用Zemax 中的“solve ”功能，求解透镜组最后一面的厚度。选取需要设计的单元格，在“Solve ”中选取“Thickness ”，弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。在对话框“Solve type ”中选择“Marginal ray height ”，将“Height ”值输入为“0”，表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上，如图1-6，图1-7。 图 1- 4 图 1-5
1.4调整系统焦距 打开“System Data ”系统数据报告窗口，查看系统现有焦距，为65.65414mm ，如图1-8，与设计要求不符，需要通过缩放功能进行调整。选择“Tools>>Scale Lens ”,缩放因子为9/65.65414=0.137082，在Scale By Factor 缩放因子后填入0.137082，如图1-9。点击“OK ”，Lens Data Editor 中的结构数据发生变化，如图1-10。 图 1-6 图 1-7
zemax设计实例之手机镜头
zemax设计实例之手机镜头 2012、03、13 评论关闭4,757 views 随着手机市场对高像素手机镜头得需求增大，利用Ｚｅｍａｘ光学设计软件设计一款大相对孔径８００万像素得广角镜头。该镜头由１片非球面玻璃镜片，３片非球面塑料镜片，１片滤光镜片与１片保护玻璃构成。镜头光圈值Ｆ为２．４５，视场角２ω为６８°，焦距为４．２５ｍｍ，后工作距离为０．５ｍｍ。采用ＡＰＴＩＮＡ公司得ＭＴ９Ｅ０１３型号８００万像素传感器，最大分辨率为３２６４×２４４８，最小像素为１．４μｍ。设计结果显示：各视场得均方根差（ＲＭＳ）半径小于１．４μｍ，在奈奎斯特频率１／２处大多数视场得ＭＴＦ值均大于０．５，畸变小于２％，ＴＶ畸变小于０．３％。 关键词：手机镜头；光学设计；８００万像素；Ｚｅｍａｘ 引言 手机镜头得研发工作始于２０世纪９０年代，世界上第一款照相手机就是由夏普ＪＰＨＯＮＥ（现在得日本沃达丰）在２００１年推出得ＪＳＨ０４手机，它只搭载了一个１１万像素得ＣＯＭＳ数码相机镜头。随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。２００３年５月２２日夏普制造了１００万素得ＪＳＨ５３，目前照相手机得市场占有率几乎就是１００％，特别就是带有高像素２Ｍ、３Ｍ、５Ｍ、８Ｍ得镜头就成为镜头研发得热点［１］。目前８００万像素得手机市场占有率还不就是太多，但随着人们对高端手机得需求量越来越大，８００万像素手机肯定就是主流趋势。鉴于此，在选用合理初始结构得基础上，优化出了一款８００万像素得手机镜头。 １感光器件得选取 感光器件有ＣＣＤ（电荷耦合器件）与ＣＭＯＳ（互补金属氧化物半导体）两种。ＣＭＯＳ器件产生得图像质量相比于ＣＣＤ来说要低一些，到目前为止，大多数消费级别以及高端数码相机都使用ＣＣＤ作为感光元件；ＣＭＯＳ感应器则作为低端产品应用于一些摄像镜头上，目前随着ＣＭＯＳ技术得日益成熟，也有一些高端数码产品使用ＣＭＯＳ器件。ＣＭＯＳ相对于ＣＣＤ有很多优点，比如价格低、集成化程度高、体积小、质量轻、功耗低、无光晕、高读出速率等［６］。
2014-实验四三片式照相物镜设计
实验四 三片式照相物镜设计 实验目的： ? 掌握利用缩放法进行光学设计的基本步骤； ? 掌握玻璃库的使用； ? 掌握光学传递函数MIT 对光学系统的表征； ? 掌握thickness 的solve type 设置（Marginal Ray Height 和Edge Thickness ）； ? 掌握多个操作数进行优化的方法。 实验要求： 要求设计一个三片型照相物镜，光学特性要求为： 焦距 mm f 100'= 相对孔径 5.4/1/'=f D 视场角 402=ω 光谱范围： 486nm ，587nm ，656nm ，以587nm 为主波长 根据光学特性和像方焦截距的设计要求，从专利资料中选用了如图1的三片型照相物镜专利。专利中给出的系统的光学特性为：mm f 240'=，6/1/'=f D ， 322=ω 图1 三片式照相物镜
参考结构参数如表1所示： 表1 结构参数表 实验报告基本要求： （1）输入参考镜头的结构参数：镜头数据（lens data editor）、视场（0,4.8,8,11.2,16）、波长和孔径；根据提供的折射率和阿贝数，在玻璃库SCHOTT.AGF选择相应的玻璃牌号；给出初始结构包含玻璃的镜头数据图、视场设置图、波长设置图和孔径设置图；给出参考结构的像差特性曲线：ray fan图、OPD图、点阵图(波长2)、MIT图、单色球差图（波长2）、单色畸变/场曲图（波长2）； （2）计算设计结构和参考结构的缩放因子，并在zemax中进行参数的缩放变换，将视场、波长和孔径设置为设计要求值，其中视场设置为：0,6,10,14,20，
给出缩放后的镜头数据图、视场设置图、波长设置图和孔径设置图；（3）玻璃边缘厚度设置：由上图的二维图形可知，玻璃的形状畸形，实际生产中是不现实的，所以对其边缘进行设置。由二维图形可知，第一块与第三块玻璃得进行设置，所以在Lens Date Editor中第一面与第六面thickness 栏右击在Solve Type中选择Edge Thickness，并且在Thickness中输入值 0.1。给出设置后的镜头数据图 （4）给出缩放后的结构的光线特性曲线、OPD图、MIT图、点列图（波长2）、球差（波长2）、场曲/畸变（波长2）； （5）把除了虚设的光阑平面（第三个面）以外的所有6个面的曲率半径都设置为自变量，同时把第二个面以及第五个面所对应的厚度设置为自变量。 进行wavefront优化(RMS + spot radius + centroid)；在Editors——Merit Function——Tools——Default Merit Function 中设置，使玻璃的厚度的最小值为0.1，最大值为10，使空气间隔的最小值为0.1，最大值为20。并且使其边缘为0.1。给出Default Merit Function设置图。 （6）在Editors——Merit Function中插入有效焦距（EFFL）设定目标值为100权重为1，另外再插入6个像差操作数，分别为球差（SPHA），彗差 （COMA），像散（ASTI），畸变（DIST），垂轴色差（LACL），轴向色差（AXCL），像差的目标值全部为“0”，并设置此六个像差操作数的权重全部为“1”，更新后可以看到其各个像差操作数所对应的像差如表2所示： 由上表可看出垂轴色差（LACL）与轴向色差（AXCL）很小，畸变（DIST）较小，球差（SPHA）较大，而像散（ASTI）与彗差（COMA）最大，所以在权重的设置上，优先校正大的像差，而权重越大越优化校正，故使色差为1，畸变为2，球差为3，彗差为4，像散为5，进行优化。 （7）给出优化后的2D光路图以及光线特性曲线、点列图（波长2）、球差（波长2）、场曲/畸变波长2；指出当前优化条件下，系统的焦距、球差（SPHA），彗差（COMA），像散（ASTI），畸变（DIST），垂轴色差（LACL），轴向色差（AXCL）。 保存文件名：信息0X班+学号+姓名+D4
三片式物镜设计+Zemax文件截图
三片式物镜的设计 小组成员： 执笔人：
1.设计任务的具体指标及其要求 35mm相机胶片 50mm焦距 F/3.5 玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm 空气间隔最小2mm 可见光波段光阑位于中间透镜各透镜所用材料SK4---F2----SK4 2.入瞳直径的设定 点击Gen打开General窗口，在General系统通用数据对话框中设置孔径。在孔径类型中选择Image Space F/#，并根据设计要求在Aperture Value中输入3.5.
3.视场的设定 由于使用35mm相机胶片，其规格尺寸为36mm*24mm，Zemax中一般使用圆形像面，因此该矩形像面的外接圆半径经计算为21.7mm，0.707像高的视场高度为15.3mm。 点击Fie打开Field Data窗口，设置三个视场分别为0mm、15.3mm、21.7mm。
4.工作波长的设定 选择可见光波段，点击Wav按钮，设置Select-F，d，C（Visible），自动输入三个特征波长。
5.评价函数的选择 执行命令Editors----Mreit Function打开Mreit Function Editor编辑窗口，在Mreit Function Editor编辑窗口中执行命令Tools---Default Merit Function，打开默认评价函数对话窗口，选择RMS---Spot Radius--Centroid评价方法，并将厚度边界条件设置为玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm，空气间隔最小2mm。
6.系统的透镜参数设定 在Lens Data Editor中输入部分初始结构，设置中间透镜为光阑，设置各透镜所用玻璃材料类型。 因为此时的焦距为49.7684
一种三片型照相物镜的设计
I 一种三片型照相物镜的设计 摘要 照相物镜的作用是把外界景物成像在感光底片上，使底片曝光产生景物象。三片型照相物镜是目前很多照相物镜的基础，很多物镜都是基于三片型照相物镜发展而来的。三片型照相物镜最初是将两个完全一样凸透镜分别置于一个凹透镜两边，使其总光焦度为零，这样构成对称结构，可以完全消除场曲。而目前的三片型照相物镜可以由设计者根据基本结构设计自己所需要的物镜。在照相物镜的设计上，基本都要求的是大视场，所以设计时需要对像差的校正也多一些。 设计所要求的三片型照相物镜的相对孔径D/ f´= 1/4.5，根据光学特性的要求，物镜的视场角2ω=40°，物镜的焦距为f´=100mm。该次设计的三片型照相物镜是在一般的结构上进行优化设计的。 关键词：照相机，三片型照相物镜，像差，Zemax
II One kind of 3-piece type camera photographic lens design ABSTRACT The role of photographic lens is that take the outside world in the light-sensitive film on the imaging features to create scenes like the film exposure. 3-piece type camera photographic lens is the foundation of a lot of camera photographic lens at present. Many photographic lens development is based on the 3-piece type camera photographic lens. At the first, 3-piece type camera photographic lens is put the two same convex lens on a concave lens side. Make the Total light focal degrees is zero, Constitute a symmetric structures. To completely eliminate the field bending. But the present 3-piece type camera photographic lens by designer according to basic structure design which is needed. In the design of the camera photographic lens, all requests is basically the big field of view. So the design need more correction to the aberration. The design requests objective lens' relative aperture D/ f´ = 1/4.5, according to the optical character request, objective lens' angle of view 2ω=40°, and the focus of the photographic f´=100mm. In this design, the 3-piece type camera photographic lens is carries on the optimized design in the general structure. KEY WORDS：camera, 3-piece type camera photographic lens, Aberration, Zemax
Zemax和Tracepro光学仿真软件的教学实践与探索
Zemax和Tracepro光学仿真软件的教学 实践与探索 摘要：以三片式照相物镜的设计为例，简单介绍了Zemax和Tracepro两种 光学仿真软件，对这两种仿真软件的输出结果进行了详细的比较分析，给出了这 两种光学仿真软件的优缺点，提出了对于一个复杂的光学系统的仿真设计，可以 结合这两个软件进行综合设计，比如，对于一个光学系统，可以先使用Zemax软 件进行优化，完成后再使用TracePro软件进行光线追踪，最后在成像面进行成 像质量分析，光照度/辐照度分析及人眼视觉成像分析等。对相关的专业教学人 员和软件使用人员有一定的参考价值。 关键词：Zemax; Tracepro;光学仿真软件;教学探索 基金项目：华南农业大学校级教改项目（JG21137） 0 引言 光学仿真软件的教学是光学、光电、光机电等专业课教学工作的重要 组成部分。常见的光学仿真软件有CODE-V、LightTools、Zemax、Tracepro等[1-5]。这些光学仿真软件都有自己的优势和不足之处。ZEMAX目前是光电子领域熟知的光学设计的首选软件。该软件拥有两大特点，可以实现序列和非序列分析。在 全球范围内，这款软件已经被广范的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。ZEMAX 有三种不同的版本：ZEMAX-SE （标准版）；ZEMAX-XE（扩展版）；ZEMAX-EE（工程版）。ZEMAX应用领域有Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。Tracepro 也是一款功能强大、准确性高、介面友善、易学易用的光线追迹光学 仿真软件，TracePro拥有完整成熟的视窗介面，其直觉友善的设计架构，可以非 常快速地让使用者熟悉软体的操作。TracePro使用ASIC实体绘图引擎作为其
zemax实验
zemax实验 （1）镜头参数输入：在zema某中，对镜头参数输入有如下约定： 1）透镜表面个数（面数）2）符号规则： 曲率半径r：如曲率中心位于镜片表面右侧，则曲率半径为正；反之 为负 厚度d：如下一表面位于当前表面的右侧，则两表面之间的厚度为正；否则为负(2)Gen(GeneralLenData通用) 这个按钮用于调用系统数据对话框，它用来定义作为整个系统的公共 数据，而不是仅仅与单个面有关的数据。常用的选项有以下几个： 1)Aperture(孔径)系统孔径表示在光轴上通过系统的光束大小。要设 置系统孔径，需要定义系统孔径类型和系统孔径值。 ApertureType：EntrancePupilDiameter(入瞳直 径)ImageSpaceF/#(像空间F/#) ObjectSpaceNumericalAperture(物空间数值孔 径)FloatByStopSize(随光阑浮动)Para某ialWorkingF/#(近轴工作 F/#)ObjectConeAngle(物方锥角) 2)RayAiming(光线校准)如果光线校准关闭，ZEMA某将会以光线充满 入瞳为来确定进入系统的光线方向以及能量大小。当RayAiming分别为Para某ial和Real时，光线分别按照近轴和实际光线追迹方式。光线充 满光阑Stop面。 某Rayaiming使用前应通过Analyi——Fan——PupilAberration先 查看一下入瞳象差
某当系统的F/#较小时，使用Para某ialRayAiming会引起较大的误差，应使用RealRayAiming。 （3）Fie(FieldData视场)视场对话框可以确定视场点。视场可以用Angle(角度)、ObjectHeight(物高)、Para某ialHeight(近轴像高)、RealImageHeight(实际像高)这几种方式描述，具体情况根据系统特点选择。 设计视场的选择 一般小视场光学系统（2ω<80°）0、0.707、1.0 中等视场光学系统（80°<2ω<140°）0、0.5、0.707、0.866、1.0 大视场光学系统（2ω>140°）0、0.3、0.5、0.7、0.85、1.0视场权重：默认为1，最后根据需要不断修改。 （4）Wav(WavelengthData波长) 波长对话框用于设置波长、权重和主波长。ZEMA某也提供已经选择 好的波长，可以通过下拉菜单选择。（elect一般选Fdc的viible） 例： 牛顿望远镜 牛顿式由一个抛物面主镜和一块与光轴成45°的平面反射镜构成， 如图所示。抛物面能使无限远的轴上点在它的焦点Ｆ′成一个理想的像点。第二个平面反射镜同样能理想成像。 焦距f=1000mmD/f=1/5（即D=200）R拦=40mm
ZEMAX课程设计——照相机物镜设计
Z E M A X课程设计——照相机物镜设计一、(课题的背景知识，如照相机镜头的发展概况，类型及其主要技术参数的简要说明) 二、课程设计题目 设计一个照相物镜， 1)光学特性要求：f’=100mm；2ω=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%。 三、设计课题过程 1、参考Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据，对其进行相关改进。 Ernostar和Tessar联合型物镜设计相关数据如下表1（其中焦距f’=75.68mm；相对孔径D／f’=1：2.4；视场 表1 2、根据焦距曲率镜片厚度之间的比例关系，即f1／f2=r1／r2=d1／d2,得到焦距100mm，相对孔径D／f’=1： 3.5的透镜数据如下表2。 3、启动ZEMAX，将表1数据输入到LDE，相关步骤由以下图给出 （1）打开ZEMAX。 （2）输入数据。 在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入所要的波长，同时可选用不同波长，本实验中在第一列键入0.486，单位为microns，第二第三列分别键入0.587、0.656。在primary中点击选1，即用第一个波长为近轴波长。（3）输入孔径大小。 由相对孔径为1：3.5，焦距为100mm得到，孔径D=100／3.5=28.57143mm。在主选单system菜单中选择general
data,在aper value上键入28.57143。 （4）输入视场角。 （5）输入曲率，面之间厚度，玻璃材质。 本实验中共有5组透镜，其中最后两组为双胶合透镜，故共有9个面，回到LDE，可以看到三个surface，STO （孔径光阑）、OBJ（物点或光源）、IMA（像屏），在STO前后插入几组surface，除IMA外共计9组surface,输入数据。最后根据参考实验图确定STO在第6面上。 ①点击layout,画出2D图形 ②点击spot diagram ,画出点阵图 由图看出光波在波长1、2、3下的弥散斑直径大小分别为33.625、54.419、64.768（单位：微米），其中第2、3波长弥散斑大小大于50微米，不符合要求，故需要改进。 ③在analysis里面的miscellaneous中点击field curv/dist，得到图形如下，其中distortion即为畸变 由图知畸变约为0.125%，小于3%，已到要求。 ④同③点击lateral color，即为倍率色差。 由图知倍率色差约为10微米，基本要求。 综上所述，我们所要做的就是对原始数据进行优化，是它的弥散斑直径符合要求。 优化一 （6）优化。（说明：优化并无严格规则，可根据具体情况灵活处理） 在本实验中，选择曲率半径为优化对象，双击surface1，出现 在solve type下拉框中选择variable,如图 剩下的8个面如法炮制，另外为了使弥散斑尽量聚焦于一点，但不改变透镜厚度和镜组之间距离，将surface9名下的thickness也改为variable。得到 接着设置优化功能，在system的editors中选取merit function，进入tools，再点击default merit function,即我们选用default merit function，这还不够，我们还要规定给merit function一个focal length为100的限制，所以在merit function editor第1列中往后插入一列，即显示第2列，代表suface2，在此列中的type上键入EFFL，同列中的target项中键入100，weight中键入1。 跳出merit function editor，在tools 中选optimization项，按automatic，完毕后跳出来，此时已完成最佳化设计，如前，重新检验畸变倍率色差即弥散斑大小是否符合要求。 可以看到弥散斑大小均符合要求 畸变小于3%，符合要求 倍率色差小于10um符合要求。 透镜的2D图如下： 可以看出，虽然透镜组附符合物理设计但是第一个镜片为凹镜，不符合给出的组合镜要求，故仍需要进行优化。
三片分离式照相物镜优化设计
三片分离式照相物镜的优化设计 (1)光学特性：f=12mm,D/f’=1/,2w=40° (2)像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是： 全视场在50lp/mm处，MT F>。 任务：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 照相物镜的简介 照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距也相 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 矿=(1- ) f'tan 式中，为垂轴放大率，¥上'。对一般的照相机来说，物距l y 1 都比较大，一般1>1米，F为几十毫米，因此像平面靠近焦面，1，f，，所以II )当物体处于无限远时，T8像高为 一 y = f'tan 因此半视场角 =actan!， f，
下表中列出了照相物镜的焦距标准: 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 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’=1/4nL T（D/f）2 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：;
光学设计缩放法练习(三片式双高斯)分析
第17章三片式照相物镜设计 17.1 设计任务 本实例参照黄一帆和李林编的《光学设计教程》图书中的案例，并进行了部分内容的修改完善。设计任务为： 系统焦距为9 mm，F#为4，全视场2ω为40º。要求所有视场在67.5 lp/mm 处MTF>0.3。 17.2 设计过程 （1）系统建模 为简化设计过程，作者从《光学设计手册》（李世贤，等.北京理工大学出版社.1990）中选取了一个三片式照相物镜作为初始结构，见表17-1所示。 根据建模的步骤，首先是系统特性参数输入过程。 点击按钮，在“General”系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库。 Type：）中选择“Image Space F#”，并根据设计要求在“Aperture Value：”输入“4”；在玻璃库（Glass Catalogs）里输入“CHINA”，以 。 点击按钮，打开“Fiel d Data”对话框设置5个视场（0ω,0.3ω，0.5ω，0.7ω和ω。 Wavelength Data”对话框设置“Select→F，d，C[Visibl e] 接着在透镜数据编辑器（Lens Data Editor）中输入初始结构，如图17-1所示。 在表17-1中，第7面厚度为透镜组最后一面与像面之间的间距，但是表中并没有列出。为了将要评价的像面设为系统的焦平面，可以利用ZEMAX的求解（Solve）功能。该功能用于设定光学系统结构的参数，如Curvature、Thickness、Glass、Semi-Diameter、Conic和Parameter等操作数。 求解（Solve）功能使用方法：
用鼠标左键双击（或单击鼠标右键）需要设置“Solve”功能的单元格（即第“7”面所在的行和“Thickness”所在的列交叉的单元格），将弹出标题为“Thickness Solve on Surface 7”的对话框，如图17-2所示。 图17-1 三片式照相物镜初始结构参数 图17-2 Thickness Solve on Surface 7对话框 根据本系统的设计要求，在图17-2中，对话框“Solve Type”中选择“Marginal Ray Height”，并将“Height：”值输入为“0”，表示将像面设置在了边缘光线聚焦的像方焦平面上。对话框中的“Pupil Zone”定义了光线的瞳面坐标，用归一化坐标表示。“Pupil Zone”的值如果为0，则表示采用近轴光线；如果为-1和+1单击“OK”后，系统会自动计算出最后一面与焦平面之间距离值，并在单M”字母，表示这一厚度采用了求解“Solve”方法。 初始结构参数输入后，由于系统焦距与设计要求并不相符，因此需要通过缩放功能进行调整。 初始结构参数的缩放功能使用方法： 执行命令“Tools→Scale Lens”，即可打开名称为“Scal e Lens”的对话框，如图17-3所示。
三片式数码物镜的优化设计 课程设计报告
课程设计说明书 课程设计名称：工程光学课程设计 课程设计题目：三片式数码物镜的优化设计
课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。 2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。 3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mm f 6='， 41='f D , 502=ω；像质主要以调制传递函数MTF 衡量，具体要对于低频(17lp/mm)， 视场中心的MTF ≥0.9，视场边缘的MTF ≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF ≥0.3，视场边缘的MTF ≥0.20，另外，最大相对畸变dist ≤4%。该物镜对d 光校正单色像差，对F 、C 光为校正色差。 4．学习使用ZEMAX 进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文。 5．课题设计(论文)难度适中，工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。 6．综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规，图表完备、整洁、正确；论文(设计)结果有一定的参考价值。 二、进度安排 1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX 的分析工具和数据含义及输出。 2．6月28日至6月29日：学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。 3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放，缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数。学习光学玻璃材料知识，通过选择合适的玻璃，校正像差。
zemax设计报告书
成绩设计报告 题目三片式照相物镜设计 姓名 学号 专业年级 指导教师 2015年 11月 20日
目录 1设计任务的具体指标及其要求........................................... 错误!未定义书签。 2 入瞳直径的设定.................................................................. 错误!未定义书签。 3 视场角的设定...................................................................... 错误!未定义书签。 4工作波长的设定................................................................... 错误!未定义书签。 5 评价函数的选择 (2) 6系统的透镜参数设定........................................................... 错误!未定义书签。 7优化工具窗口图 (4) 8系统结构的轮廓图 (5) 9系统的FFT MTF图 (5) 10系统的FFT PSF (6) 11系统的Spot Diagram图 (6) 12系统的Ray Fan图 (7) 13系统的OPD Fan图 (7) 14系统的Field Curv/dist图 (8) 15系统的Grid Distortion图 (8) 16 系统的Lateral Color图 (8) 17 系统的Wavefront Map图 (9) 18 系统的Diffraction Encircled Energy图 (9) 19系统数据 (10) 心得体会…………………………………………………………………………………......错误!未定义书签。