ZEMAX光学设计报告
一、设计目的
通过对设计一个双胶合望远物镜，学会zemax软件的基本应用和操作。
二、设计要求
设计一个全视场角为°，焦距为1000mm，且相对孔径为1:10的双胶合望远物镜，要求相高为y`=。
三、设计过程
1.双胶合望远物镜系统初始结构的选定
选型
由于该物镜的全视场角较小，所以其轴外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差和位置色差。又因为其相对孔径较小，所以选用双胶合即可满足设计要求。本系统采用紧贴型双胶合透镜组，且孔径光阑与物镜框相重合。 确定基本像差参量
根据设计要求，假设像差的初级像差值为零，即球差?L'0?0；正弦差Ks'0?0；位置色差
'?lFC0?0。那么按初级像差公式可得?S???S????C??0,由此可得基本像差参量为
P?W?C??0。
求P0
因为没有指定玻璃的种类，故暂选用冕牌玻璃进行计算,即P0??0.0085。 选定玻璃组合
鉴于K9玻璃的性价比较好，所以选择K9作为其中一块玻璃。查表发现当C??0.000,与
??P0??0.0085最接近的组合是K9与ZF2组合，此时对应的P0?0.038。此系统选定K9与
ZF2组合。 K9的
折
射,率
n1?1.5163，,
ZF2的折射，
率
n2?1.6725，，
P0?0.038319Q0??4.284074W0??0.06099?1?2.009404A?2.44,K?1.72。
求形状系数Q
一般情况下，先利用下式求解出两个Q的值： 再与利用下式求的Q值相比较，取其最相近的一个值：
因为 P?P0 ，所以可近似为Q?Q0??4.284074,W???W0??0.06099。
求归一化条件下的透镜各面的曲率 求球面曲率半径
整理透镜系统结构数据
视场tan???0.0136（负号表示入射光线从光轴左下方射向右下方），物距L???（表示物体在透镜组左侧无穷远处），入瞳半径h?50mm，光阑在透镜框上，即入瞳距第一折射面的距离为0。数据整理表如下所示。
表1 数据整理表 玻璃牌号 表中的d之所以为零，是因为我们为了计算方便，在一开始时就假定了该透镜组为没有厚度的薄透镜组。经验证该薄透镜组的像差较小，适宜作为初始结构。 求后透镜组各面的球面曲率半径
考虑到任何实际的透镜组总是有一定的厚度，因此需要把薄透镜组转换成后透镜组。 根据设计要求f??1000mm，D/f??1/10，则通光口径D?100mm。选用压圈方式固定透镜组，该方式所需余量由《光学仪器设计手册》查得为3.5mm，由此可求得透镜组的外径为103.5mm。
对于凸透镜而言；假设x1，x2分别为球面矢高，r为折射球面曲率半径，D为透镜外径，如图所示，则
由上式可求得x1?2.17，x2?2.67。将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小边缘厚度t1：
利用下式可求得凸透镜的最小中心厚度d1。
d2?t?x2?x3?11.66?2.67?1.03?10.02mm。
对于凹透镜而言：先求得x3?1.03，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚度t2。 利用下式可求得凹透镜的最小中心厚度d2。
薄透镜变换成后透镜时，应保持u和u?不变的条件下进行。
四、设计结果
1、入瞳直径的设定（图） 图 2、视场角的设定（图） 图 3、工作波长的设定（图）
图 4、评价函数的选择（图、）
图 图 5、系统的透镜参数表（）
图 6、优化工具窗口（图） 图 7、系统的结构轮廓图（） 图 8、系统的FFT MTF（图） 图 9、系统的FFT PSF（图） 图
10、系统的FIELD CURV/DIST图（图） （图）
11、系统的GRID DISTORION图 （图） 图
12、系统的SPOT DIAGRAM图 （图） 图
13、系统的LATERAL COLOR图（图） 图
14、系统的RAY FAN 图 （图） 图
15、系统的OPD FAN图 （图） 图
16、系统的WAVEFRRONT MAP 图 （图） 图
17、系统的 diffraction encircled energy 图 （图） 图
18、系统的system data （数据如下） System/Prescription Data
File : C:\\Program Files\\ZEMAX\\SAMPLES\\ Title:
Date : WED OCT 29 2014 GENERAL LENS DATA:
Surfaces : 5 Stop : 1 System Aperture : Entrance Pupil Diameter = 100 Glass Catalogs : SCHOTT 中国GB903-87 Ray Aiming : Off
Apodization : Uniform, factor = +000 Temperature (C) : +001 Pressure (ATM) : +000
Adjust Index Data To Environment : Off
Effective 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/# : Image Space NA :
Object Space NA : 5e-009 Stop Radius : 50 Paraxial Image Height : Paraxial Magnification : 0 Entrance Pupil Diameter : 100 Entrance Pupil Position : 0 Exit Pupil Diameter : Exit Pupil Position :
Field Type : Angle in degrees Maximum Radial Field : Primary Wavelength : 祄 Lens Units : Millimeters Angular Magnification : Fields : 5 Field Type: Angle in degrees
# X-Value Y-Value Weight 1 2 3 4 5 Vignetting Factors
# VDX VDY VCX VCY 1 2 3 4 5 Wavelengths : 3 Units: 祄
# Value Weight 1 2 3
VAN
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