折-衍混合照相鏡頭設(shè)計研究.pdf

1、光學儀器設(shè)計是一個既古老又現(xiàn)代的學科分支。光學儀器的出現(xiàn)是在幾何光學實驗定律的基礎(chǔ)上建立起來的，隨著光學理論的不斷發(fā)展和完善，光學技術(shù)的不斷成熟，信息技術(shù)等相關(guān)學科的快速發(fā)展，傳統(tǒng)光學儀器已突破經(jīng)典模式，正逐漸向光、機、電、算一體化和智能化的現(xiàn)代光學儀器轉(zhuǎn)變。 現(xiàn)代光學儀器發(fā)展的一個重要趨勢是：小型化、集成化、高精度化、自動化、信息化和智能化。衍射光學元件由于具有體積小、重量輕、易復(fù)制、造價低、衍射效率高、設(shè)計自由度多、材料可選

2、性寬、色散性能獨特、產(chǎn)生傳統(tǒng)光學不可能形成的位相等優(yōu)越性，在現(xiàn)代光學成像方面具有巨大的優(yōu)勢和應(yīng)用價值。 近年來，衍射光學元件結(jié)合折射光學元件構(gòu)成折/衍混合光學系統(tǒng)的設(shè)計研究越來越多的受到設(shè)計人員的青睞。本文根據(jù)折/衍混合光學成像設(shè)計理論，利用ZEMAX光學設(shè)計軟件，以六片型高斯鏡頭作為初始結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計了一個工作在可見光波段，焦距50mm、視場2w=47°、F/＃為1：4，性能優(yōu)良的折/衍混合型照相物鏡。該鏡頭很好地在鏡頭結(jié)構(gòu)，

3、鏡頭重量，鏡頭成像質(zhì)量等方面體現(xiàn)了衍射光學元件在光學鏡頭設(shè)計中的優(yōu)勢。 本論文共有五章。相位函數(shù)和ZEMAX是本文的主線。第一章緒論，主要介紹了折/衍混合光學成像鏡頭設(shè)計的研究背景和意義、歷史動態(tài)、應(yīng)用發(fā)展的幾個主要方向。第二章折/衍混合光學成像鏡頭設(shè)計理論，主要從衍射光學基礎(chǔ)理論出發(fā)，研究討論了衍射光學透鏡與折射透鏡之間的關(guān)系，得出相位分布函數(shù)的表達式，討論相位分布函數(shù)、衍射光學元件的衍射效率，量化了相位分布函數(shù)，討論了折/衍

4、混合消色差原理。同時，根據(jù)傳統(tǒng)光學的設(shè)計理論和像差理論，研究討論了折/衍混合光學成像鏡頭的光線追跡和光學像差理論。第三章折/衍混合光學照相物鏡的設(shè)計，基于ZEMAX光學設(shè)計軟件，討論了照相物鏡設(shè)計時光學特性的考慮和光學鏡頭的性能的評價、加工工藝公差分析等，設(shè)計了一個具體的折/衍混合光學照相物鏡實例，并對該鏡頭的成像性能等進行了詳細的分析討論。第四章，根據(jù)所設(shè)計的折/衍混合照相鏡頭，計算了混合鏡頭中的二元衍射面的加工工藝參數(shù)，簡單介紹了目