光學(xué)設(shè)計(jì)及CAD課程設(shè)計(jì)

光學(xué)設(shè)計(jì)及CAD課程設(shè)計(jì)題 目： 雙膠合望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 張欣婷 李玉瑤 班級(jí)學(xué)號(hào)： 1012223 姓 名： 胡夢(mèng)婷 光學(xué)設(shè)計(jì)及CAD課程設(shè)計(jì)一.題目：雙膠合望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)二.設(shè)計(jì)要求2.焦距：f=90mm；3.相對(duì)孔徑：D/f=1/3.5；4.視場(chǎng)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(jì)過(guò)程（一）物鏡光學(xué)特性計(jì)算1.由于焦距f=90mm，相對(duì)孔徑D/f=1/3.5，計(jì)算可得入瞳直徑D=25mm；2.光焦度；3.視場(chǎng)角2=7，因此=3.5。（二）初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算根據(jù)初級(jí)像差理論，采用求解法獲得初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)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(fù)透鏡的焦距分別為：由于初級(jí)色差和透鏡形狀無(wú)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(jì)算得r1=31.70mm，r2=-31.70mm。將，n2=1.61280，帶入上式，得到負(fù)透鏡的曲率半徑：計(jì)算得r2=-31.70，r3=629.56mm。由于玻璃厚度對(duì)像差影響不大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(xué)設(shè)計(jì)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(yuǎn)物鏡是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，其光學(xué)特性的特點(diǎn)是：相對(duì)孔徑和視場(chǎng)都不大。因此，望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)中，校正的像差較少，一般不校正與視場(chǎng)有關(guān)的像散，場(chǎng)曲，畸變和倍率色差，只需校正球差，和位置色差。1.建立評(píng)價(jià)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(jì)需要控制焦距、全孔徑球差和0.707孔徑位置色差，評(píng)價(jià)函數(shù)如下圖所示。2.變量的選擇由于玻璃厚度對(duì)像差的影響很小，因此選擇、三個(gè)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(duì)話框進(jìn)行像差與優(yōu)化，單擊“Automatic”，系統(tǒng)執(zhí)行自動(dòng)優(yōu)化。四.設(shè)計(jì)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(jì)結(jié)果相應(yīng)的輸出圖：設(shè)計(jì)結(jié)果的縱向像差如下圖所示：5. 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 有關(guān)于zamax的心得體會(huì)，總的來(lái)說(shuō)，受益匪淺。 在這些天中，我們學(xué)到了很多東西，包括導(dǎo)入數(shù)據(jù)，查詢，插入。最重要的是我們有機(jī)會(huì)用電腦自己進(jìn)行實(shí)踐，沒(méi)接觸的時(shí)候總是覺(jué)得它比較深?yuàn)W或是不可接近的新型軟件，盡管自己對(duì)光學(xué)系統(tǒng)非常感興趣，但還是有些心理上的陌生感。 學(xué)習(xí)zamax就和我們平時(shí)的其它科目學(xué)習(xí)一樣感覺(jué)它有永無(wú)止境的知識(shí)，zamax我偶爾上網(wǎng)看到過(guò)，到了大學(xué)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(xué)設(shè)計(jì)，只是知道一個(gè)所謂的中國(guó)字典里的名詞。我認(rèn)識(shí)它是從我們上課才開始了解的，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是了解物理光學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件；觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將書本知識(shí)形象化，具體化，啟迪思維，激發(fā)創(chuàng)造力的過(guò)程；在不考慮衍射效應(yīng)的情況下，通過(guò)測(cè)量光學(xué)參數(shù)，掌握基本光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技巧，根據(jù)使用條件，來(lái)決定滿足使用要求的各種數(shù)據(jù)，決定光學(xué)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(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分為四個(gè)階段：外形尺寸計(jì)算、初始結(jié)構(gòu)計(jì)算、象差校正和平衡以及像質(zhì)評(píng)價(jià)。了解光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性、光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。初級(jí)像差理論與像差的校正和平衡方法，像質(zhì)評(píng)價(jià)與像差公差，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解方法。望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、雙膠合物鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解和光學(xué)特性。目鏡設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、常用目鏡的型式和像差分析。 沒(méi)有像以前的實(shí)驗(yàn)?zāi)敲春?jiǎn)單，我們的光學(xué)實(shí)驗(yàn)需要自己動(dòng)手分析。而我覺(jué)的這成為我一個(gè)逐漸進(jìn)步的一個(gè)機(jī)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?xì)心謹(jǐn)慎、小心翼翼，光學(xué)實(shí)驗(yàn)鍛煉了我們的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)；光學(xué)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(shí)驗(yàn)興趣；光學(xué)實(shí)驗(yàn)前需要我們自己預(yù)習(xí)，了解掌握實(shí)驗(yàn)的原理，需要我們查閱資料，這開闊了我們的視野；實(shí)驗(yàn)過(guò)后我們要整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)象結(jié)論，增強(qiáng)了我們的思維能力。 感謝學(xué)校開設(shè)這樣一門優(yōu)秀使用的課程，讓我對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有了更深的了解。漸漸發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)就像