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工程光学照相物镜镜头设计与像差分析
21页1、课程设计说明书工程光学课程设计题目:照相物镜镜头设计与像差分析院(系)名称 信息工程学院专业班 级 光电信息科学与工程学号 14010210XX学生姓名 T X Y指导教师2016年1月10日课程设计说明书#目录1照相物镜发展历程1.1.1 风情摄影物镜1.1.2 匹兹堡人物物镜1.1.3 对称型物镜 1.1.4 三片式物镜 1.1.5 双高斯物镜 2.1.6 摄远物镜2.1.7 反摄远物镜2.1.8 广角物镜2.1.9 变焦距物镜 2.2照相物镜光学性能3.2.1 相对孔径3.2.2 视场角2W3.2.3 焦距 F3.3设计过程5.3.1 初始结构的选择 5.3.2 输入参数和缩放 6.3.3 在ZEMAX中进行优化 8.总结14致谢15参考文献H6照相物镜镜头设计与像差分析摘要随着信息化时代的到来,人们对照相的要求也越来越高,而照相物镜是照相 机的眼睛,它的精度和分辨率直接影响到照相机的精度与成像质量。 要保证所设 计的照相物镜达到较高的技术要求,在设计时就必须达到更高的精度和分辨率。完成本课题需要以下几个部分第一:知晓物镜发展历程和物镜基本光学性能;第二:选择所需器件参数,符合本
2、次课题设计要求;第三:应用ZEMAX光学设计软件进行课题设计;第四:对各结构元件进行反复的优化设计,使之达到要求的技术指标并显示快速傅里叶显示图,赛德尔系数,视场、场曲失真图第五:总结了设计过程的心得体会。关键词:ZEMAX ;物镜;赛德尔系数;快速傅里叶课程设计说明书#1照相物镜发展历程物镜的发展经历了许多年,经过不断地更新与发展,实际用途越来越广,质 量越累越好,物镜经历了以下发展:1.1 风情摄影物镜最早出现的照相物镜在1812年是单片的正月牙透镜,相对孔径小于 1:14, 视场50度以内,可用于室外照明良好的条件下拍照。1821年出现了胶合的透镜,代替了弯月牙型的单透镜,双胶合透镜因色差 得到校正成像质量有所提高,但制作成本比较高,正、负透镜分离的形式可以得到更好的成像质量,因为双分离情形下可以更好地校正色散。1.2 匹兹堡人物物镜1840年匹兹堡设计出了一个相对孔径为 1:3.4,视场为25度左右的物镜,即 匹兹堡人像物镜,该物镜可用于室内摄影,是第一个依靠设计而制造出来的照相 物镜。匹兹堡物镜是1910年以前的所有物镜中相对孔径最大的,它在近轴部分的 成像优良,至今仍在用作
3、电影放映物镜等须要大孔径小视场的场合,匹兹堡物镜的改进形式很多,是现在五大类物镜中的一类。1.3 对称型物镜最早出现的对称型物镜,相对孔径很小,如斯坦赫尔的潜望镜头,相对孔 径为1:30,视场为70度,只能用做风景摄影。海普岗是这种类型的极限结构, 是冯虚格在1900年设计出的,两个透镜的外表几乎是半球面,具有 140度左右 的视场,相对孔径很小1:30,但它具有大的无畸变视场,至今仍用在航测仪器中。 数器、输入/输出接口和其他多种功能期间集成在一块芯片上的微型计算机。1.4 三片式物镜1893年,塔克洛尔用分离薄透镜作为对称型的一半,设计出了柯克三片式 物镜,这是能校正所有像差的一种最简单的结构,在非对称情况下,其独立变数恰能校正七种像差。这种类型现在已具有相对孔径1:4,视场50度的光学性能。如果视场减小时,相对孔径可达 1:2.8,现在它依旧是一种比较流行的物镜。1902年出现的大塞物镜可看做三式的后面一块正透镜改为二块玻璃胶合的 结果,它在高级像差方面要比三片式要好。1.5 双高斯物镜双高斯与达岗等对称物镜不同,它是用薄透镜加厚透镜的结构。由于具有小 半径的厚透镜处在薄透镜后的
4、会聚光中, 近于不晕位置,因此它的像差和带像差 都有所缩小,相对孔径比较大,它是现在 1:2物镜的主要结构。1.6 摄远物镜用正负二透镜组所构成能使摄影物长度减短的都称为摄远物镜。1.7 反摄远物镜由正负透镜组分离组成,负透镜位于正透镜之前,从而使主平面后移至物镜 后方,达到像方顶焦距大于焦距的目的。1.8 广角物镜广角物镜是以海里的全天照相物镜出发的,其视场很大。1.9 变焦距物镜物镜能在一定范围内迅速的改变焦距, 从而在投影仪固定不动的情况下获得 不同比例的影像,可以代替多个定焦距摄影物镜使用。(本次涉及所使用的三片物镜是具有中等光学特性的照相物镜中结构最单,像片质量最好的一种,被广泛使用在比较廉价的135掰口 120擀目机中,例如国产的海鸥一4、海鸥一9、天鹅相机等。这种照相物镜进一步复杂化的目的,大多是 为了增大相对孔径,或提高视场边缘成像质量)2照相物镜光学性能照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征,即相对孔径D/f视场角2w,焦距f。2.1 相对孔径相对孔径是个比值,镜头的有效的孔径与焦距比值,表示镜头的纳光束多少。 照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率
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