1、ZEMAX 光 學 設 計 報 告一、設計目的通過對設計一個雙膠合望遠物鏡，學會zemax軟件的基本應用和操作。二、設計要求設計一個全視場角為，焦距為1000mm且相對孔徑為1:10的雙膠合望遠物鏡，要求相高為y=三、設計過程1.雙膠合望遠物鏡系統初始結構的選定選型由于該物鏡的全視場角較小，所以其軸外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差和位置色差。又 因為其相對孔徑較小，所以選用雙膠合即可滿足設計要求。本系統采用緊貼型雙膠合透鏡組，且孔徑光 闌與物鏡框相重合。確定基本像差參量根據設計要求，假設像差的初級像差值為零，即球差L0 0 ；正弦差Ks0 0 ；位置色差Ifco 0那么按初級像差公式

2、可得S SC0,由此可得基本像差參量為P W C 0因為沒有指定玻璃的種類，故暫選用冕牌玻璃進行計算，即F00.0085選定玻璃組合C 0.000,與鑒于K9玻璃的性價比較好，所以選擇K9作為其中一塊玻璃。查表發現當P。0.0085最接近的組合是 K9與ZF2組合，此時對應的P00.038。此系統選定 K9與ZF2組K9的折射率1.5163，ZF2的折射率n? 1.6725，R 0.038319 , Q04.284074 , W00.06099，12.009404，A 2.44, K 1.72求形狀系數Q一般情況下，先利用下式求解岀兩個Q的值:再與利用下式求的 Q值相比較，取其最相近的一個值:

3、因為pP0，所以可近似為 Q Q0求歸一化條件下的透鏡各面的曲率求球面曲率半徑4.284074, WW00.06099整理透鏡系統結構數據視場tan 0.0136 （負號表示入射光線從光軸左下方射向右下方），物距L（表示物體在透鏡組左側無窮遠處），入瞳半徑h 50mm，光闌在透鏡框上，即入瞳距第一折射面的距離為0。數據整理表如下所示。表1數據整理表玻璃牌號表中的d之所以為零，是因為我們為了計算方便，在一開始時就假定了該透鏡組為沒有厚度的薄透鏡組。 經驗證該薄透鏡組的像差較小，適宜作為初始結構。求后透鏡組各面的球面曲率半徑考慮到任何實際的透鏡組總是有一定的厚度，因此需要把薄透鏡組轉換成后透鏡組。

4、根據設計要求f 1000mm，D/f 1/10，則通光口徑 D 100mm。選用壓圈方式固定透鏡組， 該方式所需余量由光學儀器設計手冊查得為3.5mm，由此可求得透鏡組的外徑為 103.5mm。對于凸透鏡而言；假設 x1， x2分別為球面矢高，r為折射球面曲率半徑， D為透鏡外徑，如圖所示， 則由上式可求得 x1 2.17，x2 2.67。將所求的的結果代入下式中可求得凸透鏡最小邊緣厚度t1 :利用下式可求得凸透鏡的最小中心厚度d1。d2 t x2 x3 11.66 2.67 1.03 10.02mm。對于凹透鏡而言：先求得x3 1.03，再代入下式中可求得凹透鏡最小邊緣厚度t2利用下式可求得

5、凹透鏡的最小中心厚度d2。薄透鏡變換成后透鏡時，應保持u和u不變的條件下進行。四、設計結果1、入瞳直徑的設定（圖）圖2、視場角的設定（圖）圖3、工作波長的設定（圖）圖4、評價函數的選擇（圖、）圖圖5、系統的透鏡參數表（）6、優化工具窗口（圖）7、系統的結構輪廓圖（）圖8系統的FFT MTF（圖）圖9、系統的FFT PSF （圖）圖10、系統的 FIELD CURV/DIST 圖（圖）（圖）11、 系統的 GRID DISTORION圖（圖）圖12、 系統的 SPOT DIAGRAMS（圖）圖13、系統的 LATERAL COLO圖（圖）圖14、系統的 RAY FAN 圖 （圖）圖15、 系統的

6、OPD FAN圖（圖）圖16、系統的 WAVEFRRONT MAP （圖）圖17、系統的 diffraction encircled energy圖 （圖）圖18、系統的 system data （數據如下）System/Prescription DataTitle:Date : WED OCT 29 2014GENERAL LENS DATA:Surfaces:5Stop:System Aperture Glass Catalogs Ray Aiming Apodization1: Entrance Pupil Diameter = 100: SCHOTT中國 GB903-87: Off:

7、Uniform, factor = +000Temperature (C)Pressure (ATM): +001: +000Adjust Index Data To Environment : OffEffective Focal Length :(in air at system temperature and pressure)Effective Focal Length :(in image space)Back Focal Length Total Track:Image Space F/# Paraxial Working F/# Working F/#:5e-009Image S

8、pace NA Object Space NAStop Radius: 50Paraxial Image Height :Paraxial Magnification :0Entrance Pupil Diameter :100Entrance Pupil Position :0Exit Pupil Diameter : Exit Pupil Position :Field Type : Angle in degreesMaximum Radial Field :Primary Wavelength :Lens Units : MillimetersAngular Magnification :Fields : 5Field Type: