照相物镜设计.doc

武汉工程大学课程设计（学年论文）说明书课题名称： 照相机物镜的设计 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 2011年6月20日 至 2011年7月1日 XXX大学教务处 一、课程设计的任务或学年论文的基本要求1. 查阅光学设计资料及有关文献，搜集相关数据；据此提出并较好地论述课题的设计方案。2. 熟悉光学设计的方法，能对光学设计的基本思想和理论有一定的理解。初步培养设计简单光学系统或简单透镜组的能力。3. 了解计算机辅助光学设计软件ZEMAX的使用。4. 确定设计方案，输入初始结构参数。5. 进行优化参数的选择、设定和优化函数的设计；进行优化计算。6. 绘制光学镜头的结构图，绘制输出相关像质评价的图形和函数。7. 撰写完整的课程设计报告，包括设计说明书、镜头计算过程及结果汇总、图纸、设计过程评述。二、进度安排2011年6月20日 文献搜集与整理2011年6月2122日 学习有关光学设计的像差理论2011年6月23日 方案论证2011年6月24、27日 学习ZEMAX光学设计软件的使用2011年6月2830日 实施设计，输入初始结构参数，利用ZEMAX软件进行优化并分析优化结果。根据优化结果，对光学设计过程进行总结，形成设计说明书。2011年7月1日 最终成稿，并进行答辩。三、参考资料或参考文献应用光学，安连生，北京理工大学出版社，2007年9月第三版。光学设计教程，黄一帆、李林编著，北京理工大学，2009年11月第一版。，实用光学技术手册，王之江，机械工业出版社，2006年9月出版。计算机辅助光学设计的理论与应用，李林、安连生编著，国防科技大学出版社，2002年4月出版。指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日四、课程设计（学年论文）摘要（中文） 摘 要： 通过给定的一组数据，用zemax软件来设计一个照相机物镜，这组数据本是一个物镜的参数，通过zemax软件的优化，可以设计出焦距、视场角和相对孔径都符合要求的另一组物镜。首先输入原始参数，得到原始的物镜，然后改变焦距、视场角、相对孔径，再进行通过优化函数优化，看弥散斑直径、倍率色差和畸变是否符合要求，达到要求即说明成像质量较好五、课程设计（学年论文）摘要（英文）Abstract：Can a group of data through a given, with zemax software to design a camera, the group of the objective data this is a the parameters of the optical, through the optimization of the zemax software, and can design the focal length, the view Angle and relative aperture are to meet the requirements of another group of optical lens. First of all the original input parameters, get the original objectives, then change the focal length, the view Angle and relative aperture, and then through the optimization function optimization, see dispersion spot diameter, rate of off color distortion and whether meet the requirements to meet the requirements explains namely imaging quality is better六、指导教师评分评价内容具 体 要 求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文） 15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字： 年 月 日 七、答辩记录记录人（签字）： 年 月 日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 年 月 日课程设计（学年论文）总评成绩：（指导教师评分80%+答辩成绩20%）一.前言背景知识相机镜头是相机中最重要的部件，因为它的好坏直接影响到拍摄成像的质量。同时镜头也是划分相机种类和档次的一个最为重要的标准。一般来说，根据镜头，可以把相机划分为专业相机，准专业相机和普通相机三个档次，无论是传统的胶片相机还是数码相机，都可以适用于这个划分。镜头能分为变焦和定焦两大类。变焦镜头我们刚才已经试用了，就是焦距可变，也就是可以推拉的镜头。除此之外还有定焦镜头，就是焦距不能变只有一个焦段，或者说只有一个视角。 在镜头外观上二者存在明显的差异，定焦镜头只有对焦环（就是控制清晰度的，稍后介绍），而变焦镜头拥有两个环，一个对焦环（控制清晰度）和变焦环（控制视角，即推拉）。 定焦镜头因为其焦距固定，因此比较好分类：广角镜头：一般低于35mm的镜头为广角镜头，低于28mm的为超广角镜头。广角镜头视角广，纵深感强，景物会有变形，比较适合拍摄较大场景的照片，如建筑、集会等。 中焦镜头：一般在36mm到134mm的镜头为中焦镜头。中焦镜头比较接近人正常的视角和透视感，景物变形小，适合拍摄人像、风景、旅游纪念照等。 长焦镜头：一般高于135mm以上的镜头为长焦镜头，也被称为远摄镜头。其中，大于300mm以上的为超长焦镜头。长焦镜头视角小，透视感弱，景物变形小，适合拍摄无法接近的事物，如野生动物、舞台等，也可以利用长焦镜头虚化背景的作用，拍摄人像。 变焦镜头因其焦段变化，不好一概而论。假设其焦段在广角、中焦、长焦的一段或者两段间变化，也可以称为广角变焦镜头、中长变焦镜头等。二课程设计题目设计一个照相物镜（1）光学特性要求：f=100mm；2w=30，D/f=1:3.5.（2）成像质量要求：弥散斑直径小于0.05mm；倍率色差最好不超过0.01mm；畸变小于3%。.三、设计课题过程1、 通过查找资料，在镜头数据编辑页面输入物镜的初始值如下： 这是一个焦距为76mm、2为55.5、相对孔径为1:3.5d的Tessa物镜。2、 改变相关参数，使数据符合需要设计的照相物镜将焦距改为100mm，入瞳直径改为28.571429。.改变视场。3、 将参数改变后的物镜进行优化：对物镜进行多次优化，直到设计出符合要求的物镜。 优化后的数据如上图。4、 观察各项数据和图像。 此即为Tessar物镜。5、 像质的评价：Stop Diagrams(几何点列图)u 垂轴色差（Lateral Color）如图：说明：由图横轴可知垂轴色差数值即倍率色差小于0.01mm符合设计要求u 其它像差曲线图如下：四. 设计总结通过这次课程设计，我发现我动手能力还是很差的，一方面我们没有学这个zemax软件，另一方面我看了书后觉得懂了，但是一到了机房仍然不会做，还是要看书，开始几天把那几个例子做了一下，感觉对软件熟悉不少，这也为后来设计照相物镜打下了基础。我觉得通过开始几次摸索，已经能熟悉基础了，一定要动手试试，慢慢的就会熟悉，虽然没学过，但是看看书，然后自己摸索，就会慢慢的熟悉软件，虽然还有很多地方不知道，但这并不影响设计物镜。开始我拿着数据，依然不知道如何下手，看着学设计教程，我一步步的按照书上的步骤做，慢慢的就将步骤记住了，熟悉了。同时，看着Lay图像，要是透镜移位或光线不正确，就改变透镜之间的距离，慢慢的调节，就会调好，要是焦距不是所要求的，就通过