上海电力学院
《应用光学课程设计》课程设计报告
课题名称应用光学课程设计
课题代码132601904
院（系）计算机与信息工程学院
专业
班级
学生
指导教师
时间
2011 /2012学年第 2学期
一、课程设计目的：
1、 通过本课程的学习，学会使用ZEMAX 软件，了解并掌握使用该软件绘制光路原理图和光路优化的方法。

2、同时学会使用该软件设计、绘制以及添加各种元器件的基本技巧、基本
方法和步骤。

二、课程设计要求：
（1） 请建立一个以“学号+姓名”为文件名建立一个文件夹，用来存放所有文
件，报告中的截图采用“学号+姓名”为名。

（2） 绘制光学系统图；绘制优化前后的像差曲线图。

（3） 熟悉ZEMAX 软件光学设计的步骤和方法 （4） 熟悉各种像差产生的原因
（5） 能够在软件中察看7种像差的大小
（6） 完成设计内容，提交设计报告，通过答辩。

三、设计内容与过程:
mm f 180'=，︒=82ω，6/1'/=f D ，mm D 30=∴
083.012
118015'1',152
======
f h u mm D
h
58.124tan 180tan ''+=︒+=+=ωf y 04.158.12083.01'''=⨯⨯==y u n J
'
'u in Si -=∴2
()083.02'⨯-=L δ2()106088005.0⨯=-⨯-5
''u n Sic -=2()083.0'-=∆FC L 21088.6001.0⨯=⨯-6
1088.6p 15⨯=⨯==
n
p
Si -5 0=Sii ()15=Sic 2Ci 1088.6⨯=-6 1058.4⨯=p -6 0=W 1005.3⨯=Ci -8
108⨯=∞p -5 0=∞W 105.5⨯=Ci -6
()1
.085.00+⨯-=∞W P P 2
00842
.0-=
617.11111
11=-+=n n Q r ϕ 27.21
12-=+=ϕQ r 773.0111122123-=---+=n n n Q r ϕ 8.232,3.79,3.111321-=-==r r r
5073≥+t d 12=d 2=⇒t
)30(73=≥+D D t d
由Po 与CI 查表得到玻璃的种类 BAF1和 ZFF6最为精确
操作过程：
打开ZEMAX ，新建文件以曹魁20103481命名，根据前面计算的结果与初步设计，输入初始参数：孔径值输入30，如下图
输入可观察的视场大小
接着输入波长
物面、光阑、像面已自动生成，玻璃（BAF1、ZF6由计算得到此玻璃最符合设计要求）分别设置如下图、设置变量“边缘光高”M，现象如下
得出结构图
球差图如下所示
从图中发现有明显球差及轴向色差并且慧差偏大
传递函数也趋近于0，传递功能弱
因此，这些数据需要优化！在优化前，把需要优化的数据类型置成可变量Varible
在优化函数里输入焦距，慧差，轴向色差，球差，最大厚度，最小厚度几个量
输入完毕后进行数据优化
再进行玻璃优化，选择最适合的玻璃
最终得出优化之后的数据
得到优化后的结构
再看球差好轴向色差图如下所示
有图可知基本消除球差与轴向色差
再看惠差图像如下所示
有图可以观察到惠差图像变得清晰，且惠差波形尖变小，由此可知慧差变小了传递函数也比较平缓
传递函数也比较平缓
四、结果分析：
从优化前后的对比来看，发现优化后蓝红线的交点在0.7附近，这代表轴向色差已基本消除，绿线贴着纵轴说明球差已基本消除。

由此可见，这次优化是成功的。

优化前，点阵图中显示的圆形很大且偏向椭圆，点部重叠，说明慧差偏大，优化后，图中显示圆形的尾巴变小，点阵清晰，说明慧差已经得到修正变小。

传递函数反映了光学系统对物体不同频率成分的传递能力，优化前函数的传递能力较弱，几乎贴近横轴，优化之后可见传递函数基本达到要求。

五、课程设计小结
通过本课程的学习，我学会使用ZEMAX软件，深刻了解并熟练掌握了使用该
软件绘制光路原理图和光路优化的方法。

同时也学会使用该软件设计、绘制以及添加各种元器件的基本技巧、基本方法和步骤。

本课程设计培养学生的理论课程理解、光路系统设计与实践能力，为以后从事各种光学设计工作打下坚实的基础。