Zemax三片式照相物镜结构改进和优化

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毕业论文

1. 引言 . 3

1.1照相物镜的简介 3

1.2照相机物镜的特点及发展现状 . 3

2. 三片式照相物镜的设计 4

2.1初始结构的选择方法 4

2.2三片式照相物镜的结构形式. 4

2.3物镜的光学特性与初始结构优化 . 4

2.3.1 确定原始结构参数 5

2.3.2 像差的校正及优化 9

2.3.3 设计的最终优化结果 . 11

2.4三片式照相物镜的结构图 . 14

设计总结 15

参考文献 16

致谢. 17

1. 引言 1.1 照相物镜的简介照相机的光学成像系统是按照几何光学原理设计的，并通过镜头，把景物影像通过光线的直线传播、折射或反射准确地聚焦在像平面上。本设计的三片型照相物镜是由两个正透镜和一个负透镜组成的。
1.2 照相机物镜的特点及发展现状镜头是用来成像的光学系统，其作用是通过光线把景物集结成影像并投射在感光片上，使感光片接受到清晰的影像，镜头的好坏决定了照相机的性能。镜头是由一系列光学镜片和镜筒所组成，每个镜头都有焦距和相对口径这两个特征数据；取景器的作用是选取景物和构图的装置，通过取景器看到的景物，只要能落在画面框内的部分，均能拍摄在胶片上；测距器作用是测量出景物的距离，常与取景器组合在一起，通过连动机构可将测距和镜头调焦联系起来，可以同时完成测距和调焦。光学透视或单镜头反光式取景测距器都必须手动操作，且用肉眼判断。此外还有光电测距、声纳测距、红外线测距等方法，即能免除手动操作，又能避免肉眼判断带来的误差，从而实现自动测距。由于照相物镜光学特性的变化很大，为满足不同的要求，照相物镜的结构型式种类非常多。经过长期的发展演变，目前常用的结构形式主要有三片型物镜、双高斯物镜）、摄远物镜（图1-2）等。镜头可分为固定和非固定两种，都是安装在照相机的前端位置。如果从镜头在拍摄时的一个主要特征——视角来区分源]自[751^`论\文"网·www.751com.cn/ ，大致可以分为标准镜头，广角镜头，长焦距镜头等多种。
2. 三片式照相物镜的设计 2.1 初始结构的选择方法照相物镜的初始结构的计算目的是确定系统的初始结构参数：曲率半径、透镜的厚度、间隔、玻璃的折射率和色散等。计算方法有两种：一种是根据初级像差理论用代数法求解初始结构；另外一种就是从专利文献资料中选择初始结构。代数法的实质就是根据初级像差和结构参数之间的线性关系建立一系列的像差方程式，而后求解这些线性方程，得到一个满足像差要求的初始结构[1]。照相物镜的视场和相对孔径比较大，机构比较复杂，而且他们的结构主要是由高级像差决定，因此大多不能用初级像差来求解确定出啊是结构。目前最常用的方法是第二种，在资料中找一个光学特性相近的结构，通过缩放法所发后，再通过逐步修改，达到满足要求的光学特性和成像质量。本设计就是通过这一方法来设计改进型三片式照相物镜[2−3]。 2.2 三片式照相物镜的结构形式三片式照相物镜的基本结构是由一个凹透镜以及两个分放置在其两边的凸透镜构成的。这种物镜的结构特点是比较容易校正像差。最初的三片式照像物镜是将两个完全一样的凸透镜置于一个凹透镜的两边，使其总光焦度为零，这样构成对称结构，可以完全消除场曲和像差。现在的三片式照相物镜结构与最初的结构基本相似，只是对于透镜的形状可以由设计者根据光学特性进行调整，以满足设计所需要的光学特性。如图2.1所示，这是一个一般的典型三片式照相物镜的结构图，将两个不同的凸透镜置于一个凹透镜两边，并将光阑置于第二透镜之前。