光学塑料折射非球面在双高斯照相物镜设计中的应用.pdfVIP

、1 訇 化 光学塑料折射非球面在双高斯照相物镜设计中的应用 Opticalplastic I’Snotreflected in both photographic imagegauss in the designoftheappIication 耿瑞辰，黄军霞 GENG Rui．chen．HUAJun—xia (石家庄科技工程职业学院，石家庄050800) 摘 要：介绍了塑料光学材料的特点和非球面镜在镜头设计中的优点，结合这两者的优点可以在镜头设 计中将系统的重量变轻而使成像质量有所提高同时降低镜头成本。实际设计了一个双高斯照 相物镜 ，首先在透镜表面全为球面的光学系统优化而得到较好的成像质量后 ；然后将非球面 应用于此系统，再次优化后光学系统的成像质量有很大的改进。实例表明塑料非球面可以很 好的应用于双高斯照相物镜的设计中。 关键词：光学设计；光学塑料；折射非球面；照相物镜 中图分类号 ：TP241 文献标识码 ：B 文章编号 ：1009—0134(2olo)11(下)一O145—04 Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2O10．11(下)．50 0 引言 度，从而更好的校正像差，达到较高的成像质量。 在一般 的折射光学系统设计 中，透镜元件大 1 光学塑料的种类和非球面的特点 都为球面镜 。球面镜制作工艺成熟 ，易于加工 ， 塑料是一种广泛应用的以树脂作为基本材质 制作成本低 。但是球面镜的一个最大特点是引入 的材料 。而具光学塑料为有优 良光学性能的塑 球差，球差是对整个系统的像差都有影响的一种 料 ，可以在光学系统 中代替光学玻璃 的使用 。光 像差，对成像质量影响很大 。鉴于此，人们将非 学塑料和光学玻璃相 比，具有较轻 的质量和较强 球面应用于光学系统 的设计 中，非球面的应用可 的抗冲击力、以及可以制作更多面形的可能性 。 以减少光学系统 的复杂度 ，从而减轻系统的质量 由于可以制作复杂表面，很多带有整体固定架和 以便提高系统 的轻便性。但是应用非球面的一个 隔圈等外型支架的光学元件可 以被制作，可 以制 突出难点是制作的困难 。近年来，随着塑料加工 作便于安装的光学元件也是其特点之一。 工艺的发展 ，注塑成型、压塑成型、金刚石切 削 常 用 的光 学 塑 料 有 聚 甲基 丙 烯 酸 甲酯 等技术 日益成熟 ，使得制作塑料非球面的成本 (PolymethylMethacrylate，简称PMMA)、聚苯乙烯 大大降低 ，从而使的塑料非球面在光学设计 中的 (Polystyrene，简称PS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，简 应用成为现实 。虽然 目前塑料非球面的表面加工 称PC)和环烯烃共聚物 (CyclicOlefinCopolymer，简 精度还很难达到衍射极限，低成本 的塑料非球面 称coc)。 在高精度的成像系统中应用还有挑战，但是在一 PMMA是最常用和最重要的光学塑料，具有 般的照明系统和一般的民用照相系统中应用则完 高硬度、高化学耐性和低成本的优点，在可见光 全可 。 区的良好投射比，折射率为1．49，阿贝数为55．3。 照相物镜是一种要求具有大视场和大相对孔 PS也是一种常用的光学塑料，并且比PMMA 径的光