光學設(shè)計及CAD課程設(shè)計

光學設(shè)計及CAD課程設(shè)計題 目： 雙膠合望遠物鏡設(shè)計 專 業(yè)： 電子科學與技術(shù) 指導教師： 張欣婷 李玉瑤 班級學號： 1012223 姓 名： 胡夢婷 光學設(shè)計及CAD課程設(shè)計一.題目：雙膠合望遠物鏡設(shè)計二.設(shè)計要求2.焦距：f=90mm；3.相對孔徑：D/f=1/3.5；4.視場角：2=7；5.雙膠合玻璃材料：BAK7+F2（nBAK7=1.56880，BAK7=56.0；nF2=1.61280，F(xiàn)2=36.9）三.設(shè)計過程（一）物鏡光學特性計算1.由于焦距f=90mm，相對孔徑D/f=1/3.5，計算可得入瞳直徑D=25mm；2.光焦度；3.視場角2=7，因此=3.5。（二）初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計算根據(jù)初級像差理論，采用求解法獲得初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于雙膠合物鏡消色差條件為：將，帶入上式：即可得到雙膠合正、負透鏡的焦距分別為：由于初級色差和透鏡形狀無關(guān)，為方便起見，選雙凸（r2=-r1）透鏡為正透鏡，利用薄透鏡的光焦度公式：將，n1=1.56880，及r2=-r1帶入上式，得到正透鏡的曲率半徑：計算得r1=31.70mm，r2=-31.70mm。將，n2=1.61280，帶入上式，得到負透鏡的曲率半徑：計算得r2=-31.70，r3=629.56mm。由于玻璃厚度對像差影響不大，根據(jù)經(jīng)驗取d1=10mm，d2=4mm。（三）初始結(jié)構(gòu)將以上初試結(jié)構(gòu)帶入光學設(shè)計軟件ZEMAX中，其透鏡數(shù)據(jù)如下圖所示：下圖為初始結(jié)構(gòu)相應(yīng)的輸出圖：初始結(jié)構(gòu)的縱向像差如下圖所示： （四）像差的校正與平衡望遠物鏡是望遠系統(tǒng)的一個組成部分，其光學特性的特點是：相對孔徑和視場都不大。因此，望遠物鏡設(shè)計中，校正的像差較少，一般不校正與視場有關(guān)的像散，場曲，畸變和倍率色差，只需校正球差，和位置色差。1.建立評價函數(shù)打開Editors下拉菜單中的Merit Function，創(chuàng)建優(yōu)化函數(shù)。本設(shè)計需要控制焦距、全孔徑球差和0.707孔徑位置色差，評價函數(shù)如下圖所示。2.變量的選擇由于玻璃厚度對像差的影響很小，因此選擇、三個曲率半徑作為變量。具體方法是按Ctrl+Z設(shè)定變量，如下圖所示。3.優(yōu)化打開優(yōu)化Opt（Optimization）對話框進行像差與優(yōu)化，單擊“Automatic”，系統(tǒng)執(zhí)行自動優(yōu)化。四.設(shè)計結(jié)果優(yōu)化后得到透鏡數(shù)據(jù)如下圖所示：下圖為設(shè)計結(jié)果相應(yīng)的輸出圖：設(shè)計結(jié)果的縱向像差如下圖所示：5. 設(shè)計心得體會 有關(guān)于zamax的心得體會，總的來說，受益匪淺。 在這些天中，我們學到了很多東西，包括導入數(shù)據(jù)，查詢，插入。最重要的是我們有機會用電腦自己進行實踐，沒接觸的時候總是覺得它比較深奧或是不可接近的新型軟件，盡管自己對光學系統(tǒng)非常感興趣，但還是有些心理上的陌生感。 學習zamax就和我們平時的其它科目學習一樣感覺它有永無止境的知識，zamax我偶爾上網(wǎng)看到過，到了大學漸漸了解了些，但就其原理性的內(nèi)容還不知道，也就是根本就不清楚什么是光學設(shè)計，只是知道一個所謂的中國字典里的名詞。我認識它是從我們上課才開始了解的，光學系統(tǒng)設(shè)計就是了解物理光學現(xiàn)象產(chǎn)生的條件；觀察實驗現(xiàn)象，將書本知識形象化，具體化，啟迪思維，激發(fā)創(chuàng)造力的過程；在不考慮衍射效應(yīng)的情況下，通過測量光學參數(shù)，掌握基本光學實驗技術(shù)和技巧，根據(jù)使用條件，來決定滿足使用要求的各種數(shù)據(jù)，決定光學系統(tǒng)的性能參數(shù)、外形尺寸和各光組的結(jié)構(gòu)等參數(shù)。光學設(shè)計過程分為四個階段：外形尺寸計算、初始結(jié)構(gòu)計算、象差校正和平衡以及像質(zhì)評價。了解光學系統(tǒng)的光學特性、光學系統(tǒng)的設(shè)計過程。初級像差理論與像差的校正和平衡方法，像質(zhì)評價與像差公差，光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解方法。望遠物鏡設(shè)計的特點、雙膠合物鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解和光學特性。目鏡設(shè)計的特點、常用目鏡的型式和像差分析。 沒有像以前的實驗?zāi)敲春唵?，我們的光學實驗需要自己動手分析。而我覺的這成為我一個逐漸進步的一個機遇，從原先的一竅不通，慢慢地變?yōu)槌墒炖暇?。我們由原先的粗手粗腳，慢慢地變?yōu)榧毿闹斏?、小心翼翼，光學實驗鍛煉了我們的實驗素質(zhì)；光學中奇妙的現(xiàn)象，視野中的一些不可思議的現(xiàn)象，增加了我們的實驗興趣；光學實驗前需要我們自己預習，了解掌握實驗的原理，需要我們查閱資料，這開闊了我們的視野；實驗過后我們要整理實驗數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)象結(jié)論，增強了我們的思維能力。 感謝學校開設(shè)這樣一門優(yōu)秀使用的課程，讓我對數(shù)據(jù)庫有了更深的了解。漸漸發(fā)現(xiàn)，學習就像