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1、设计实例设计实例 成像物镜设计成像物镜设计1.光学系统设计过程光学系统设计过程光学系统设计过程：光学系统设计过程：一、确定设计指标一、确定设计指标二、光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设二、光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设计指标修正计指标修正三、光学系统初始结构设计三、光学系统初始结构设计四、像差平衡，必要时修改初始结构四、像差平衡，必要时修改初始结构五、像质评价与公差分析五、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）六、绘制光学系统图、零件图（我们不要求）七、完成设计报告七、完成设计报告2.光学设计流程光学设计流程3.光学设计初始结构方法光学设计初始结构方法1 1、计算法
2、、计算法2 2、计算结合经验法、计算结合经验法3 3、经验法、经验法4 4、查资料法、查资料法( (孔径、视场、波长、孔径、视场、波长、焦距，整体缩放焦距，整体缩放) )4.查资料法查资料法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)5.照相物镜设计实例照相物镜设计实例照相物镜的技术指标要求照相物镜的技术指标要求：焦距：焦距：f=9.6mm；焦距：焦距：f=9.6mm；相对孔径相对孔径D/f不小于不小于1/2.8；图像传感器为
3、图像传感器为1/2.5英寸的英寸的CCDCCD，成像面大小为成像面大小为4.32mm5.76mm；后工作距后工作距5mm在可见光波段设计在可见光波段设计( (取取d d、F F、C C三种色光，三种色光，d d为主波长为主波长) )；1m1m成像质量，成像质量，MTF MTF 轴上轴上 40% 100 lp/mm 轴外轴外0.707 35%100 lp/mm 最大畸变最大畸变1%1/2.8；u像高：像高：y=sqrt（5.762+4.322)/2=3.6mmu视场角：视场角：atan（y/f）=20.55度度u后工作距后工作距5mmu反远距比：反远距比：5/9.6=0.5208u在可见光波段设
4、计在可见光波段设计( (取取d d、F F、C C三种色光，三种色光，d d为主为主波长波长) )；u5m5m成像质量，成像质量，MTF MTF 轴上轴上40%100 lp/mm 轴外轴外0.707 35%100 lp/mmu最大畸变最大畸变1%5.76mm4.32mm7.Step 2:Step 2:确定初始结构确定初始结构8.Step 3:Step 3:输入初始结构输入初始结构9.Step 4:Step 4:输入孔径类型输入孔径类型/ /波长波长10.Step 5:Step 5:同比缩放同比缩放11.或或12.Step 6:Step 6:视场设置视场设置13.Step 7:Step 7:优化
5、优化14.15.16.评价函数操作数评价函数操作数1、像差、像差 SPHA(球差球差)、COMA(彗差彗差)、ASTI(像散像散)、FCUR(场曲场曲)、 DIST(畸变畸变)等等2、调制传递函数、调制传递函数 MTFT(子午面传递函数子午面传递函数)、MTFS(弧矢面弧矢面MTF)、MTFA等等3、基本光学特性、基本光学特性 EFFL(焦距焦距)、PMAG(近轴放大率近轴放大率)、AMAG(角放大率角放大率)、 EXPP(出瞳距出瞳距)、ISFN(像方像方F数数)等等4、边界约束条件、边界约束条件 CTGT(中心厚度大于中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于中心厚度小于)、ETGT、 ETL
6、T（边缘厚度小于）、（边缘厚度小于）、CVGT（曲率大于）、（曲率大于）、CVLT5、基本计算、基本计算 Abso(绝对值绝对值)、ASIN、COSI等等17.边界约束条件：边界约束条件： 两种方法：两种方法： CTGT(中心厚度大于中心厚度大于)、CTLT(中心厚度小于中心厚度小于)、ETGT、ETLT、CVGT、 CVLT等等 缺省优化函数缺省优化函数18.（3）优化）优化19.Step 8:Step 8:像质评价像质评价20.21.Step 9:Step 9:给出报告给出报告电子文件：学号电子文件：学号.ZEX发到邮箱：发到邮箱：纸质文件：纸质文件：System Data，Report
7、Graphic 6交给班长，收齐后交给我。交给班长，收齐后交给我。22.23.Step 10Step 10：评分标准：评分标准 设计结果应达到指标要求，在同样像质情况设计结果应达到指标要求，在同样像质情况下，片数少的得分比片数多的高，材料普通的得下，片数少的得分比片数多的高，材料普通的得分比材料贵重的高；在同样结构情况下，最低的分比材料贵重的高；在同样结构情况下，最低的MTFMTF值高的得分高，材料普通的得分高；同样值高的得分高，材料普通的得分高；同样MTFMTF的情况下，弥散斑小的比弥散斑大的得分高。的情况下，弥散斑小的比弥散斑大的得分高。24.评价函数操作数1、像差SPHA( 球差)、CO
8、MA( 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25.26.
