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设计实例,成像物镜设计,光学系统设计过程,光学系统设计过程: 一、确定设计指标 二、光学系统外形尺寸计算,可行性分析,设计指标修正 三、光学系统初始结构设计 四、像差平衡,必要时修改初始结构 五、像质评价与公差分析 六、绘制光学系统图、零件图(我们不要求) 七、完成设计报告,光学设计流程,光学设计初始结构方法,1、计算法 2、计算结合经验法 3、经验法 4、查资料法(孔径、视场、波长、 焦距,整体缩放),查资料法,E.F.L-Effective Focus Length (有效焦距) B.F.L-Back Focus Length (后工作距) FNo.-F Number (相对孔径) F.A.-Field Angle (视场角),照相物镜设计实例,照相物镜的技术指标要求: 焦距:f=9.6mm; 焦距:f=9.6mm; 相对孔径D/f不小于1/2.8; 图像传感器为1/2.5英寸的CCD, 成像面大小为4.32mm5.76mm; 后工作距5mm 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光,d为主波长); 1m成像质量,MTF 轴上40% 100 lp/mm 轴外0.707 35%100 lp/mm 最大畸变1%,Step 1:确定照相物镜的基本性能要求,焦距:f=9.6mm; FNo.1/2.8; 像高:y=sqrt(5.762+4.322)/2=3.6mm 视场角:atan(y/f)=20.55度 后工作距5mm 反远距比:5/9.6=0.5208 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光,d为主波长); 5m成像质量,MTF 轴上40%100 lp/mm 轴外0.707 35%100 lp/mm 最大畸变1%,Step 2:确定初始结构,Step 3:输入初始结构,Step 4:输入孔径类型/波长,Step 5:同比缩放,或,Step 6:视场设置,Step 7:优化,评价函数操作数 1、像差 SPHA(球差)、COMA(彗差)、ASTI(像散)、FCUR(场曲)、 DIST(畸变)等 2、调制传递函数 MTFT(子午面传递函数)、MTFS(弧矢面MTF)、MTFA等 3、基本光学特性 EFFL(焦距)、PMAG(近轴放大率)、AMAG(角放大率)、 EXPP(出瞳距)、ISFN(像方F数)等 4、边界约束条件 CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、 ETLT(边缘厚度小于)、CVGT(曲率大于)、CVLT 5、基本计算 Abso(绝对值)、ASIN、COSI等,边界约束条件: 两种方法: CTGT(中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于)、ETGT、ETLT、CVGT、 CVLT等 缺省优化函数,(3)优化,Step 8:像质评价,Step 9:给出报告,电子文件:学号.ZEX发到邮箱:ykong80sohu.com 纸质文件:System Data,Report Graphic 6交给班长,收齐后交给我。,评价函数操作数 1、像差SPHA( 球差)、COMA( 彗差)、ASTI( 像散)、 FCUR( 场曲)、 DIST( 畸变)等 2、调制传递函数MTFT( 子午面传递函数)、MTFS( 弧矢面MTF) 、MTFA 等 3、基本光学特性EFFL( 焦距)、PMAG( 近轴放大率)、AMAG( 角放大率)、EXPP( 出瞳距)、ISFN( 像方F数)等 4、边界约束条件CTGT( 中心厚度大于)、CTLT( 中心厚度小于)、ETGT 、ETLT CVGT 、CVLT 5、基本计算AbSO( 绝对值)、ASIN 、COSI 等 边界约束条件: 两种方法:CTGT( 中心厚度大于)、CTLT( 中心厚度小于)、ETGT 、ETLT CVGT 、CVLT 等 缺省优化函数,
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