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哈尔滨工业大学实验报告Harbin Institute of Technology实验报告课程名称： 光机系统设计 实验名称： 双胶合消色差物镜设计 院 系： 电气及自动化与控制系 班 级： 姓 名： 学 号： 哈尔滨工业大学1， 实验目的设计一个双胶合消色差透镜，并绘制图形，熟悉应用光学、机械学等相关知识，掌握光机系统设计的流程。2. 结构特性分析双胶合消色差物镜光学性能要求: 1) f / 6，焦距540mm； 2) 视场角1.5； 3) 镜片材料选择BAK1 和BK7； 4) 20 线对/mm 处MTF0.4； 5) 工作波长：可见光 3. 初始结构设计当物体处于无穷远时，P=W=0（孔径角消失），设计消色差系数C=0。 透镜的光焦度分配公式： 通过应用光学相关知识，算的双胶合透镜的曲率半径依次为： R1 =345.231 R2 =-240.89 R3 =-1003.25 两个透镜的初始厚度设计各为7mm，透镜组到成像面的距离设计为近轴光线，由ZEMAX 计算出相应厚度调整值。图1 双胶合透镜出结构设计图 2 所示，视场90mm；如图 3 所示，视场角设定为1.5，图 4 所示，入射光线为可见光；如所示为初始透镜结构图。图2 设定视场图3 设置光场图4 设定入射光4. 系统优化设计焦距值为540mm,设定默认优化函数EFFL target 为540，权重为1，选择透镜的三个曲率半径以及相应的厚度作为优化参数，优化结果如图 5所示。图5 优化结果参数5. 像质分析 由图6所示，优化后最大的波像差大约为4个波长，尚未达到衍射极限，应为焦平面上的彗差影响所致；同时可见这个透镜相对与可见光的低阶色差比较小，满足设计要求。图8优化后光线追迹曲线如图 6所示，优化后存在彗差，由图中度数可得艾里斑半径为8.595m，而像差RMS半径为18.570m，可见此优化结果基本达到设计要求，可以使用。图7 优化后散点图最后查看调制传递函数，由图10可见，在20线对处的MTF值为0.4835，符合设计要求。综上所示，本次双胶合消色差透镜的设计符合达到题目的要求。在20线对/mm处满足MTF0.46.小结：通过完成本次光机系统设计的大作业基本熟悉了应用光学、机械学等相关知识和光机系统设计的流程，但由于一些知识点掌握的
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