ZEMAX双高斯物镜设计结构优化

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摘要:本设计通过ZEMAX软件设计了一个双高斯物镜。首先设定透镜的曲率半径、厚度与相互间隔等结构参数，通过仿真得到最后的像差情况，再通过像差分析，改进透镜结构参数，如此不断优化，从而得到符合标准的透镜。最后用AutoCAD按照得到的透镜结构参数绘制工程图。62792

毕业论文关键词：双高斯物镜，ZEMAX，光学设计，结构优化

Abstract：The ZEMAX software is used to get the final aberration of double gauss objective through the simulation by setting structure parameters such as curvature radius of the lens, thickness and the spacing. The structure parameters of lens is improved through the analysis of aberration, and then lens complied with the standard is obtained. Finally, the engineering drawing is drew with Auto CAD according to the obtained structural parameters of lens.

Keywords：Double Gauss objective, ZEMAX, optical design,Structure optimization

1 前言 4

1.1 摄影物镜的发展与介绍 4

1.2 摄影物镜的分类 4

1.3 双高斯物镜的介绍 5

2 光学系统的像差 5

2.1 球差 5

2.2 彗差 6

2.3 像散 6

2.4 场曲 6

2.5 畸变 7

2.6 轴向色差 7

2.7 垂轴色差 8

3 双高斯物镜设计 8

3.1 设计要求 8

3.2 物镜的初始结构与像差分析 8

3.3 一次优化与优化后的物镜像差分析 12

3.4 深入优化后像差分析 15

3.5 优化结果 19

4 双高斯物镜制图 19

4.1 镜头数据 19

4.2 物镜各片部件图 20

4.3 物镜结构图 21

结论 22

参考文献 23

致谢 24

1 前言

1.1 摄影物镜的发展与介绍

摄影物镜，也就是通常所说的摄影镜头，它是在摄影中形成光学影像的透镜。起初的透镜在成像时存在明显的像差，直到1841年以后，经过科学研究者的不断努力，终于使透镜的像差得到改善，分辨率也有了明显提高。到了19世纪末,非像散物镜的出现,更是加速了摄影物镜的发展。而现如今，摄影物镜已经发展得较为完善，普通物镜、超广角物镜以及变焦摄影物镜，都有各自的适用范围。

　对于理想光学系统，在任意光束宽度与任意成像范围的情况下，像面上都能得到完善的像，但是在实际应用中理想光学系统是不存在的，任何一个光学系统都只有在光束宽度和成像范围都为无限小的时候才能得到完善的像。实际光学系统所成的像与完善像之间的差异即为像差，像差主要包括球差、彗差、像散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。任何光学系统都是存在像差的，但是随着科学技术的不断发展和光学工作者的不断努力，当代摄影物镜的像差都已经得到了较好的校正、平衡，成像质量较以前也有了明显的提高[1]。