折-衍混合照相鏡頭設(shè)計(jì)研究.pdf

1、光學(xué)儀器設(shè)計(jì)是一個(gè)既古老又現(xiàn)代的學(xué)科分支。光學(xué)儀器的出現(xiàn)是在幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，隨著光學(xué)理論的不斷發(fā)展和完善，光學(xué)技術(shù)的不斷成熟，信息技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展，傳統(tǒng)光學(xué)儀器已突破經(jīng)典模式，正逐漸向光、機(jī)、電、算一體化和智能化的現(xiàn)代光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變。 現(xiàn)代光學(xué)儀器發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是：小型化、集成化、高精度化、自動(dòng)化、信息化和智能化。衍射光學(xué)元件由于具有體積小、重量輕、易復(fù)制、造價(jià)低、衍射效率高、設(shè)計(jì)自由度多、材料可選

2、性寬、色散性能獨(dú)特、產(chǎn)生傳統(tǒng)光學(xué)不可能形成的位相等優(yōu)越性，在現(xiàn)代光學(xué)成像方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。 近年來(lái)，衍射光學(xué)元件結(jié)合折射光學(xué)元件構(gòu)成折/衍混合光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究越來(lái)越多的受到設(shè)計(jì)人員的青睞。本文根據(jù)折/衍混合光學(xué)成像設(shè)計(jì)理論，利用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，以六片型高斯鏡頭作為初始結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在可見(jiàn)光波段，焦距50mm、視場(chǎng)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(xué)元件在光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)。 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(xué)成像鏡頭設(shè)計(jì)的研究背景和意義、歷史動(dòng)態(tài)、應(yīng)用發(fā)展的幾個(gè)主要方向。第二章折/衍混合光學(xué)成像鏡頭設(shè)計(jì)理論，主要從衍射光學(xué)基礎(chǔ)理論出發(fā)，研究討論了衍射光學(xué)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(dá)式，討論相位分布函數(shù)、衍射光學(xué)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(shí)，根據(jù)傳統(tǒng)光學(xué)的設(shè)計(jì)理論和像差理論，研究討論了折/衍混合光學(xué)成像鏡頭的光線追跡和光學(xué)像差理論。第三章折/衍混合光學(xué)照相物鏡的設(shè)計(jì)，基于ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，討論了照相物鏡設(shè)計(jì)時(shí)光學(xué)特性的考慮和光學(xué)鏡頭的性能的評(píng)價(jià)、加工工藝公差分析等，設(shè)計(jì)了一個(gè)具體的折/衍混合光學(xué)照相物鏡實(shí)例，并對(duì)該鏡頭的成像性能等進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論。第四章，根據(jù)所設(shè)計(jì)的折/衍混合照相鏡頭，計(jì)算了混合鏡頭中的二元衍射面的加工工藝參數(shù)，簡(jiǎn)單介紹了目