第一篇：光學鏡頭落灰現象及改善對策

淺析光學儀器鏡頭落灰現象及改善對策

張 翔

光學儀器鏡頭就象人眼睛一樣，它的清潔度直接影響成像質量。在裝校作業、部品、成品周轉等過程中會發生鏡頭內部落灰現象，返工率高，影響光學鏡頭的制造效率及品質。長期以來一直未得到有效解決，市場投訴對企業、品牌會造成不良的影響。現以照相機鏡頭為例對落灰現象進行檢討與對策： a)光欄前后的鏡片表面； b)鏡片與鏡片之間的鏡片表面； c)鏡頭的外露鏡片表面；

通過作業現場不良品統計及檢討發現，光欄前后的鏡片表面落灰現象約占60%，鏡片與鏡片之間的空氣夾層落灰現象約占20%，鏡組的外露鏡片表面落灰現象約占20%。

本文簡要對落灰的成因及對落灰現象的改善方面談點認識。

一、落灰現象的成因

通過觀察和研究，我們可以把造成落灰的原因作如下歸納： 1．零部件污染

a)零部件廢屑、油污等清除清洗工藝不合理，清洗設施不完善，作業不良，導致零部件不潔及二次污染。如鏡筒、鏡座等殘留的油污，易粘染廢屑、灰塵等。

b)零部件的周轉箱、盒，包裝紙張、塑料薄膜、吸塑包裝等設計不合理，材料不良；未按規定要求清潔、更換，會二次污染零部件。如光欄葉片用紙包裝，表面吸附許多細小紙纖維灰塵等；

c)零部件周轉、點數、存庫、發放等未按規定要求作業，造成零件二次污染。2．零部件表層脫落

a)照相機鏡頭的一些零件(光欄葉片、動片、定片等)為滿足裝校上藝要求，進行鍍四氟乙烯或其他材料的表面處理。由于電泳設施、材料、工藝、零件表面粗糙度等因素，鍍層的附著牢固性不穩定。隨著相關件間的運動磨擦，鍍層發生不同程度的脫落；特別是零件的棱邊尖角處鍍層堆積較厚，附著牢固性下降，裝校配合間隙減小，更會引起較多的鍍層磨損脫落。

b)光學儀器鏡頭的很多零件(鏡片外圓、消光欄等)表面必需進行消光處理，消光涂層的牢固性不穩定，同樣會在后工程作業及使用中發生不同程度脫落，從而污染鏡片。

c)零部件由于設計、材料、機械、工裝、熱處理、表面處理工藝等存在不同程度的缺陷和不良，引起零部件制造精度不良(各種變形、寸法超差、表面潔度低等)，裝校時相關件配合不良，發生擠壓磨損導致零部件表層材料、涂鍍層脫落。零部件表層脫落是造成鏡頭落灰的主要原因之一。3．零件毛刺、銳邊等經摩擦、震動脫落

a)如一些金工件(鏡片隔圈，鏡筒內肩胛的端面等)裝校設計要求清角，加工不可避免殘存細小毛刺，飛邊，后工程作業脫落，特別是一些極細小的毛刺不易被發現，通過鏡片的放大效應顯而易見；是造成前述b現象的主要原因之一。

b)如有些光學件為滿足設計要求，棱邊倒角小，甚至清角，形成的銳棱邊在裝?；蛘呤褂眠^程中，受力、受震棱邊尖角易崩塌，產生細小碎屑，我們通過顯微鏡觀察，可見許多細碎的霧狀顆粒；是造成前述b現象的主要原因之一。

c)鏡筒與鏡座有的是螺紋連結，在裝校、調試。修理等過程中螺紋副反復工作，相互磨擦引起螺紋副材料表層及裝飾層脫落；是造成前述a不良現象的主要原因之一。

d)鏡頭的一些主體零部件采用壓鑄工件，由于材料、工藝不良產生砂眼，精加工后外露，裝校過程中會有鑄造雜質微粒、粉末經振動散落而污染鏡片，是造成前述a不良現象的主要原因之一。

4．作業環境

a)防塵除塵設施不良，配置不完善，使用不當，故障隱患，保養不良等，不同程度地影響和削弱防塵除塵設施的功效。大量存在的靜電灰塵，導致鏡頭裝校在作業全過程中一直受到污染。b)一些零件的返工返修在裝?，F場進行，修削的廢屑清除不當，不可避免地殘留在現場、零部件、成品內部的各個角落，在后工程作業及使用過程中，出現前述a、b、c三種不良現象。c)“5s”管理不良。5．其它原因

a)裝配結構不完善，欠缺防塵結構設計或結構設計缺陷，鏡頭密封性不好，灰塵易進入鏡頭內部而污染鏡片。

b)工藝規程及作業標準有關防塵除塵的規定不合理，可操作性差，導致裝校作業不良。

c)未嚴格執行工藝規程及作業標準有關防塵除塵的規定，作業方式片面追求簡便、快捷，野蠻作業等，導致裝校作業不良。d)工檢器具、工裝材料及表面處理不良，使用過程表層銹蝕、蛻落；設計不合理，使用不當，損傷零件表層，引起碎屑；工檢器具、工裝未按要求清潔、修理、更新等，均會污染鏡頭。e)清擦輔料(乙醇、乙醚、紗布、脫脂棉等)不良，雜質、棉纖等殘留在鏡片表面。

二、落灰現象的改善對策

通過以上淺析可知，鏡頭落灰的原因貫穿整個產品的制造始終，是多方面、綜合性的因素。各光學儀器制造企業可根據自身的現實狀況，制定改善對策。一般應從以下幾方面進行改善： 1．對零件制造/盛放包裝/物流周轉/部品、成品裝校等過程深刻檢討，制定全面、合理、細致、明確。行之有效的防塵除塵、防污除污工藝規程及作業標準。在作業中嚴格執行，并不斷改進和完善。2．對零件及產品(包括工具、工裝)的設計給構、設計精度、材料工藝性能、制造機械、熱處理工藝、表面處理工藝等。進行改進、優化、完善，以合理的零件結構及裝配結構，優良的寸法精度、表面精度及裝配精度等，保障鏡頭裝校作業盡可能少或無落灰現象發生。

3、對內裝件，如鏡筒、葉片等采用超聲波清洗工藝，達到無塵、無靜電的清潔狀態后，進入產品組裝。

4、杜絕裝?，F場任何零部件的返工返修；各種防塵除塵設施(特別是防、除靜電灰塵設施)應配置完善，并合理使用、保養、維修及更新；嚴格執行“5S”管理，創造一個良好的作業環境。

5、同國內外先進的光學儀器制造企業進行有關的技術交流，專題研討，及時學習和掌握光學鏡頭防塵除塵、防污除污的先進技術，并切合實際地運用于光學儀器的制造作業中。

要徹底根除落灰現象，難度不小，這不是簡單的裝配作業問題，而是一個系統工程。從設計開發到零部件加工直至裝配的每一個環節，都必須采取一系列有效措施，才能得到有效措施，才能得到有效改善。因此，它與企業的工藝水平及文明生產管理程度的關。各光學儀器制造企業可根據自身的現實狀況，制定改善對策。

第二篇：光學鏡頭基礎知識

光學鏡頭基礎知識

這是很久以前系統集成時總結的一點心得體會與大家分享。光學鏡頭是機器視覺系統中必不可少的部件,直接影響成像質量的優劣，影響算法的實現和效果。另外爭取選折合適的鏡頭，降低機器視覺系統成本，才是產業興旺發達的唯一出路。光學鏡頭規格繁多，有時不免頭暈。光學鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭；結構上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。根據我們使用的經驗，俄羅斯的光學鏡頭很便宜。分類

結構上分

固定光圈定焦鏡頭

簡單。鏡頭只有一個可以手動調整的對焦調整環，左右旋轉該環可使成像在CCD靶面上的圖像最清晰。沒有光圈調整環，光圈不能調整，進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素而改變，只能通過改變視場的光照度來調整。結構簡單，價格便宜。手動光圈定焦鏡頭

手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環，光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關閉，能方便地適應被被攝現場地光照度，光圈調整是通過手動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便宜。自動光圈定焦鏡頭

在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環上增加一個齒輪合傳動的微型電機，并從驅動電路引出3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機CCD靶面產生的電荷發生相應的變化，從而使視頻信號電平發生變化，產生一個控制信號，傳給自動光圈鏡頭，從而使鏡頭內的電機做相應的正向或反向轉動，完成調整大小的任務。

4手動光圈定焦鏡頭

焦距可變的，有一個焦距調整環，可以在一定范圍內調整鏡頭的焦距，其可變比一般為2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通過手動調節鏡頭的變焦環，可以方便地選擇被監視地市場的市場角。但是當攝像機安裝位置固定下以后，在頻繁地手動調整變焦是很不方便的。因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少調整。僅起定焦鏡頭的作用。

5自動光圈電動變焦鏡頭

與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環合，當其轉動時可以控制鏡頭的焦距；另一電機與鏡頭的對焦環合，當其受控轉動時可完成鏡頭的對焦。但是，由于增加了兩個電機且鏡片組數增多，鏡頭的體積也相應增大。6電動三可變鏡頭 與自動光圈電動變焦鏡頭相比，只是將對光圈調整電機的控制由自動控制改為由控制器來手動控制。

場合上分：

按視場大小分為：小視場鏡頭，普通鏡頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）標準鏡頭：視角約50度，也是人單眼在頭和眼不轉動的情況下所能看到的視角，所以又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越長。

２、廣角鏡頭：視角90度以上，適用於拍攝距離近且范圍大的景物，又能刻意夸大前景表現強烈遠近感即透視。35mm相機的典型廣角鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相當于35mm相機的35，28mm的鏡頭．

３、長焦距鏡頭：適于拍攝距離遠的景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積笨重且對動態主體對焦不易。35mm相機長焦距鏡頭通常分為三級，135mm以下稱中焦距，135－500mm稱長焦距，500mm 以上稱超長焦距。120相機的150mm的鏡頭相當于35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡頭過于笨重，所以有望遠鏡頭的設計，即在鏡頭后面加一負透鏡，把鏡頭的主平面前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的效果。

４、反射式望遠鏡頭：是另一種超望遠鏡頭的設計，利用反射鏡面來構成影像，但因設計的關系無法裝設光圈，僅能以快門來調整曝光。

５、微距鏡頭（marco lens）：除作極近距離的微距攝影外，也可遠攝。接口類型來分C型鏡頭

法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭的平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm 或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in(13mm)以內的線陣傳感器。但是，由于幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應該用長度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離，則對于物方放大倍數小于20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面，以增加鏡頭到像的距離，以為多數鏡頭的聚焦范圍位5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數。CS型鏡頭

With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.U型鏡頭

一種可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設計作35mm照片應用（如國產和進口的各種135相機鏡頭），可用于任何長度小于1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。4 42mm 鏡頭 3 L型鏡頭 固定焦距寬視場鏡頭，最初設計作照相放大作用（如國產各種放大機鏡頭），且在2.25in(63.5mm)視場內具有良好的特性。法蘭焦距是具體鏡頭的函數。安裝螺紋為M39×1.0?？捎糜陂L度為1.25in(35.1)以內的列陣，且不受限制。

第三篇：描寫光學現象的成語、詩句

中國的古詩詞、成語和俗語中蘊含著豐富的物理知識,在此我們共同了解古詩詞、成語和俗語中的光學知識,以加深對光現象的理解.一、光沿直線傳播

1．坐井觀天

解析：在井底的青蛙看到的天空很小,是由于光的直線傳播造成的.2．立竿見影

解析：在陽光下豎起竹竿,立刻就看到影子,正是由于光沿直線傳播,竹竿擋住光線才形成影子.3．一葉障目,不見泰山.解析：一片樹葉擋住了眼睛,連面前高大的泰山都看不見.運用的就是光沿直線傳播的知識.4．綠樹濃陰夏日長,樓臺倒影入池塘.（出自晚唐詩人高駢的《山亭夏日》）

解析：詩句中“濃陰”的形成說明了光的直線傳播；而“樓臺倒影”則是光的反射形成的虛像.5．峰多巧障日,江遠欲浮天.（出自宋代蘇軾的《游蔣山》）

解析：“峰多巧障日”為什么太陽光會被山峰擋住,光的直線傳播造成的.6．排云數峰出,漏日半江明.（出自宋代楊萬里的《泊樟鎮》）

解析：詩句大意是,為什么要推開山腰的浮云,才能看到峰頂,陽光只能從云縫中穿出照亮江面.都利用了光沿直線傳播.二、光的反射

1．鏡花水月

解析：物體在水和鏡中成的像都是虛像,因此說在水中撈不到月亮,在鏡中摘不到花.2．豬八戒照鏡子,里外不是人.解析：根據平面鏡成像的規律,平面鏡所成的像與物體大小相等,物像對稱,因此豬八戒看到的像和自己一模一樣,仍然是個豬像,自然就“里外不是人了”.3．玉不琢不成器

解析：玉石沒有研磨之前,其表面凸凹不平,光線發生漫反射,玉石研磨以后,其表面平滑,光線發生鏡面反射.4．舉杯邀明月,對影成三人.（出自唐代李白的《月下獨酌》）

解析：“舉杯邀明月”說明月亮在酒杯中形成一個虛像,涉及平面鏡成像.5．寶釵好耀首,明鏡可鑒形.（出自漢代秦嘉的《贈婦》）

解析：“寶釵好耀首”說明通過珠寶首飾的反射后的光線進入人眼中,顯得格外耀眼；“明鏡可鑒形”利用了平面鏡成像知識.6．掬水月在手,弄花香滿衣.（出自《春山夜月》）

解析：“掬水月在手”水中為什么會有月亮,涉及到的物理知識是平面鏡成像.7．皓月千里,浮光躍金,靜影沉璧（出自宋代范仲淹的《岳陽樓記》）

解析：“皓月”是因為反射了太陽光,月亮本身不發光；“浮光躍金”指太陽光被水面反射了,看上去湖面泛起金光；“靜影沉璧”是反射形成的虛像.8．野曠天低樹,江清月近人.（出自唐代孟浩然的《宿建德江》）

解析；“江清月近人”是指月亮在水中形成一個虛像,作者感覺與月亮虛像的距離很近.其實不符合科學道理的,因為平面鏡成像特點是物像到鏡面的距離相等,故并沒有“近人”.三、光的折射

1．海市蜃樓

解析：光經過密度不均勻的空氣產生折射現象,所看到的是虛像.2．一滴水可見太陽,一件事可見精神.解析：一滴水相當于一個凸透鏡,根據凸透鏡成像規律,透過一滴水可以有太陽的實像.3．大漠孤煙直,長河落日圓.（出自唐代王維的《使至塞上》）

解析：作者看到的“落日”并不是實際的太陽,而是光經過不均勻的大氣時發生了折射形成的虛像,太陽的實際位置在地平線以下.4．潭清疑水淺,荷動知魚散.（出自唐代儲光羲的《釣魚灣》）

解析：“潭清疑水淺”是指潭水清澈見底,使人懷疑它很淺,是因為光從水進入空氣時,發生了折射的緣故,我們看到的是潭底的虛像.四、光的色散

1．夕陽返照桃花塢,柳絮飛來片片紅.（出自清代牛應之的《雨窗消意圖》）

解析：柳絮本來是白的,而詩中卻說是“片片紅”.其原因是太陽光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光組成,紅色的桃花反射紅光,吸收其他色光,當柳絮穿過一片紅色的桃花林時,只有紅光被反射出來,反射出來的紅光照到白色的柳絮上,柳絮自然呈現出淡淡的紅色.2．去年今日此門中,人面桃花相映紅.（出自唐代崔護的《題都城南莊》）

解析：我們看到物體的顏色是由其反射色光的顏色決定.紅色的桃花只反射紅光,紅光反射到人面上,人面看起來也變成了紅色.

第四篇：工程光學照相物鏡鏡頭設計與像差分析

課程設計說明書

工程光學課程設計

題目：照相物鏡鏡頭設計與像差分析

院（系）名稱

信 息 工 程 學 院

專

業 班 級

光電信息科學與工程 學

號

14010210XX

學

生 姓 名

T X Y

指

導 教 師

2016年1月10日 課程設計說明書

I

目錄

1照相物鏡發展歷程....................................................................................................1 1.1風情攝影物鏡.......................................................................................................1 1.2匹茲堡人物物鏡...................................................................................................1 1.3對稱型物鏡...........................................................................................................1 1.4三片式物鏡...........................................................................................................1 1.5雙高斯物鏡...........................................................................................................2 1.6攝遠物鏡...............................................................................................................2 1.7反攝遠物鏡...........................................................................................................2 1.8廣角物鏡...............................................................................................................2 1.9變焦距物鏡...........................................................................................................2 2照相物鏡光學性能....................................................................................................3 2.1相對孔徑...............................................................................................................3 2.2視場角2W.............................................................................................................3 2.3焦距F’..................................................................................................................3 3設計過程....................................................................................................................5 3.1初始結構的選擇...................................................................................................5 3.2輸入參數和縮放...................................................................................................6 3.3在ZEMAX中進行優化......................................................................................8 總結..............................................................................................................................14 致

謝..........................................................................................................................15 參考文獻.....................................................................................................................16

課程設計說明書

II 照相物鏡鏡頭設計與像差分析

摘 要

隨著信息化時代的到來，人們對照相的要求也越來越高，而照相物鏡是照相機的眼睛，它的精度和分辨率直接影響到照相機的精度與成像質量。要保證所設計的照相物鏡達到較高的技術要求，在設計時就必須達到更高的精度和分辨率。

完成本課題需要以下幾個部分

第一： 知曉物鏡發展歷程和物鏡基本光學性能； 第二： 選擇所需器件參數，符合本次課題設計要求； 第三： 應用ZEMAX光學設計軟件進行課題設計；

第四： 對各結構元件進行反復的優化設計，使之達到要求的技術指標并顯示快 速傅里葉顯示圖，賽德爾系數，視場、場曲失真圖 第五： 總結了設計過程的心得體會。

關鍵詞：ZEMAX；物鏡；賽德爾系數；快速傅里葉

課程設計說明書1照相物鏡發展歷程

物鏡的發展經歷了許多年，經過不斷地更新與發展，實際用途越來越廣，質量越累越好，物鏡經歷了以下發展： 1.1風情攝影物鏡

最早出現的照相物鏡在1812年是單片的正月牙透鏡，相對孔徑小于1:14，視場50度以內，可用于室外照明良好的條件下拍照。

1821年出現了膠合的透鏡，代替了彎月牙型的單透鏡，雙膠合透鏡因色差得到校正成像質量有所提高，但制作成本比較高，正、負透鏡分離的形式可以得到更好的成像質量，因為雙分離情形下可以更好地校正色散。1.2匹茲堡人物物鏡

1840年匹茲堡設計出了一個相對孔徑為1:3.4，視場為25度左右的物鏡，即匹茲堡人像物鏡，該物鏡可用于室內攝影，是第一個依靠設計而制造出來的照相物鏡。

匹茲堡物鏡是1910年以前的所有物鏡中相對孔徑最大的，它在近軸部分的成像優良，至今仍在用作電影放映物鏡等須要大孔徑小視場的場合，匹茲堡物鏡的改進形式很多，是現在五大類物鏡中的一類。1.3對稱型物鏡

最早出現的對稱型物鏡，相對孔徑很小，如斯坦赫爾的潛望鏡頭，相對孔徑為1:30，視場為70度，只能用做風景攝影。海普崗是這種類型的極限結構，是馮虛格在1900年設計出的，兩個透鏡的外表幾乎是半球面，具有140度左右的視場，相對孔徑很小1:30，但它具有大的無畸變視場，至今仍用在航測儀器中。數器、輸入/輸出接口和其他多種功能期間集成在一塊芯片上的微型計算機。1.4三片式物鏡

1893年，塔克洛爾用分離薄透鏡作為對稱型的一半，設計出了柯克三片式物鏡，這是能校正所有像差的一種最簡單的結構，在非對稱情況下，其獨立變數 課程設計說明書恰能校正七種像差。這種類型現在已具有相對孔徑1:4，視場50度的光學性能。如果視場減小時，相對孔徑可達1:2.8，現在它依舊是一種比較流行的物鏡。

1902年出現的天塞物鏡可看做三式的后面一塊正透鏡改為二塊玻璃膠合的結果，它在高級像差方面要比三片式要好。1.5雙高斯物鏡

雙高斯與達崗等對稱物鏡不同，它是用薄透鏡加厚透鏡的結構。由于具有小半徑的厚透鏡處在薄透鏡后的會聚光中，近于不暈位置，因此它的像差和帶像差都有所縮小，相對孔徑比較大，它是現在1:2物鏡的主要結構。1.6攝遠物鏡

用正負二透鏡組所構成能使攝影物長度減短的都稱為攝遠物鏡。1.7反攝遠物鏡

由正負透鏡組分離組成，負透鏡位于正透鏡之前，從而使主平面后移至物鏡后方，達到像方頂焦距大于焦距的目的。1.8廣角物鏡

廣角物鏡是以海里的全天照相物鏡出發的，其視場很大。1.9變焦距物鏡

物鏡能在一定范圍內迅速的改變焦距，從而在投影儀固定不動的情況下獲得不同比例的影像，可以代替多個定焦距攝影物鏡使用。

（本次涉及所使用的三片物鏡是具有中等光學特性的照相物鏡中結構最單，像片質量最好的一種，被廣泛使用在比較廉價的135#和120#相機中，例如國產的海鷗—

4、海鷗—

9、天鵝相機等。這種照相物鏡進一步復雜化的目的，大多是為了增大相對孔徑，或提高視場邊緣成像質量）

課程設計說明書2照相物鏡光學性能

照相物鏡的基本光學性能主要由三個參數表征，即相對孔徑D/f’，視場角2w，焦距f’。2.1相對孔徑

相對孔徑是個比值，鏡頭的有效的孔徑與焦距比值，表示鏡頭的納光束多少。照相物鏡中只有很少幾種如微縮物鏡和制版物鏡追求高分辨率，多數照相物鏡因其本身的分辨率不高，相對孔徑的作用是為了提高像面光照度

E’=1/4πLτ(D/f’)2

照相物鏡按其相對孔徑的大小，大致可分為如下表1所示：

表1 照相物鏡的相對孔徑

弱光物鏡 普通物鏡 強光物鏡 超強光物鏡 2.2視場角2w

相對孔徑小于1：9； 相對孔徑為1：9~1：3.5 相對孔徑為1：3.5~1：1.4 相對孔徑大于1：1.4 在光學儀器中，以光學鏡頭為頂點，以被測目標的物像，可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構成的夾角叫做視場角。

照相物鏡的視場角決定其在接受器上成清晰像的空間范圍。視場角越大，視野就越大，光學倍率就越小。照相物鏡沒有專門的視場光闌，視場大小被接受器本身的有效接受面積所限制，即以接收器本身的邊框作為視場光闌。

按視場角的大小，照相物鏡又可分為如下表2所示：

表2 照相物鏡視場角

小視場物鏡 中視場物鏡 廣角物鏡 超廣角物鏡 2.3焦距f’

視場角在30°以下 視場角在30°~60°之間 視場角在60°~90°之間 視場角在90°以上

焦距是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式，指平行光入射時從透鏡 課程設計說明書光心到光聚集之焦點的距離。

照相物鏡的焦距決定所成像的大小 當物體處于有限遠時，像高為

y’=(1-?)f'tan?

?：垂軸放大率，??y'l'?。yl對一般的照相機來說，物距l都比較大，一般l>1米，f’為幾十毫米，因此像平面靠近焦面，l'?f'，所以

??f' l當物體處于無限遠時，?→∞像高為

y’=f'tan?

照相物鏡的焦距標準如下表3所示：

表3照相物鏡焦距標準

物鏡類型 魚眼 超廣角 廣角 標準 段望遠 望遠 超望遠

物鏡焦距f’/mm 7.5~15 17~20 24~28~25 50 85~100 135~200~300 400~500~600~800 照相物鏡上述三個光學性能參數是相互關聯，相互制約的。這三個參數決定了物鏡的光學性能。企圖同時提高這三個參數的指標則是困難的，甚至是不可能的。只能根據不同的使用要求，在側重提高一個參數的同時，相應地降低其余兩個參數的指標。

課程設計說明書3設計過程

3.1初始結構的選擇

照相物鏡屬于大視場大孔徑系統, 因此需要校正的像差也大大增加, 結構也比較復雜, 所以照相物鏡設計的初始結構一般都不采用初級像差求解的方法來確定, 而是根據要求從手冊、資料或專利文獻中找出一個和設計要求比較接近的系統作為原始系統。在選擇初始結構時, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相對孔徑和視場角達到要求時, 我們就可以將此初始結構進行整體縮放得到要求的焦距值。

設計要求：

1、焦距：f’=12mm；

2、相對孔徑D/f’不小于1/2.8；

3、圖像傳感器為1/2.5英寸的CCD，成像面大小為4.29mm×5.76mm；

4、后工作距>6mm；

5、在可見光波段設計(取d、F、C三種色光，d為主波長)；

6、成像質量，MTF 軸上>40% @100 lp/mm，軸外0.707 >35%@100 lp/mm；

7、最大畸變<1%。

照相物鏡的視場角和有效焦距決定了攝入底片或圖像傳感器的空間范圍，鏡頭所成的半像高y可用公式y=-f*tanw計算。

f為有效焦距，2w為視場角。半像高y應稍大于圖像傳感器CCD或CMOS的有效成像面對角線半徑,防止CMOS裝調偏離光軸而形成暗角。

經過簡單計算：

y’=sqrt(4.29^2+5.76^2)/2≈3.6mm，w=atan(y’/f)≈16.66°，視場角2w=33.32°。

在光學技術手冊查詢后選定初始結構為后置光闌的三片物鏡（如圖1所示），課程設計說明書后置光闌三片物鏡原始結構

圖1 初始參數為： 焦距分f’=42.12mm； 相對孔徑2.8； 視場角2w=54°。其余參數如下表4所示：

表4其余參數

r1=13.44 r2=30.996 r3=-40.614 r4=13.44 r5=32.508 r6=-27.006 3.2輸入參數和縮放

d1=4.41 d2=4.41 d3=1.01 d4=2.39 d5=3.36

n=1.67779

n=1.59341

n=1.69669

v=55.2 v=35.5 v=55.4

將參數輸入ZEMAX中：

其中第六面設為光闌面，厚度設為marginal ray height，移動光標到STO光闌面（中間一個面）的“無窮（Infinity）之上”；

按INSERT鍵，這將會在那一行插入一個新的面，并將STO光闌面往下移。新的面被標為第2面。再按按INSERT鍵兩次，移動光標到IMA像平面，按INSERT鍵兩次。在LDE曲率半徑（Radius）列，順序輸入表4中的鏡片焦距（注意OBJ面不做任何操作）；在鏡片厚度（Thickness）列順序輸入表4中的鏡片厚度；在第七個面厚度處單擊右鍵，選擇面型為Marginal Ray Height。在鏡片類型（Class）列輸入鏡片參數，方法是：在表中點右鍵對話框Solve Type選中Model，課程設計說明書Index nd中輸入n值Abbe Vd中輸入v值，如下圖2所示。在system-general-aperture中輸入相對孔徑值2.8如下圖3所示，在tools-make focus中該改焦距為12mm進行縮放如下圖4所示。在system-wavelength中輸入所選波段，選d光為主波長如下圖5所示。輸入初始參數如下圖2所示：

圖2輸入相對孔徑值

設置相對孔徑值和波段如下圖3所示：

圖3：輸入相對孔徑值

改焦距為12mm進行縮放如下圖4所示：

圖4：縮放后圖

課程設計說明書輸入所選波段如下圖5所示：

圖5輸入所選波長

縮放后得到我們所設計的焦距f’=12mm的初始參數（如下圖6所示）。

圖6：初始參數

現在開始定義視場，我們根據之前所得像高y’=3.6mm,依次乘以0，0.3，0.5，0.7071得到所選孔徑光束的Y-field，即0，1.08，1.8，2.5452輸入到system-field中，類型選擇真值高度。

到這里，初始結構及其參數已經完成。3.3在ZEMAX中進行優化

利用ZEMAX得到初始結構的MTF曲線（如下圖7所示）可看出成像質量很差, 因此需要校正像差。

課程設計說明書MTF曲線圖如下圖7所示：

圖7：MTF曲線圖

該結構可以用作優化變量的的數據有： 6個曲率半徑，2個空氣間隔，3個玻璃厚度。

首先使用Default Merit Function建立缺省評價函數進行優化，選擇Editors-Merit Function，在第一行中先輸入EFFL，目標值設為12，權重設為1。在輸入SPHA，在Target中輸入0.4，在Weight中輸入1。第二個BLNK改為MTFT并Enter，在Freq中輸入100，在Target中輸入0.04，在Weight中輸入1。同理輸入MTFA和MTFS（如下圖8所示）。再選擇Tools-Default Merit Function，設置玻璃厚度以及空氣間隔、start設為2（如下圖9所示），再選擇OK，建立缺省評價函數。（EFFL：Effective focal length的縮寫，指定波長號的有效焦距。SPHA：指球差，如果Surf=0，則指整個系統的球差總和。MTF：指子午調制傳遞函數。）

課程設計說明書缺省評價函數如下圖8所示：

圖8：缺省評價函數

設置玻璃厚度以及空氣間隔如下圖9所示：

圖9：玻璃及空氣厚度

然后在Analysis-Aberration Coefficients-Seidel Coefficients中查看，找出對賽得和數影響大的面，將這些面的曲率半徑設為變量優先優化如圖10所示。

課程設計說明書

圖10

發現第一面和光闌面影響較大，優先優化。先將STO面的類型改為Even Asphere，并將此行的4th term、6th term、8th term設為變量。將1、6面曲率半徑設為變量，選擇快捷選項Opt，然后進行優化，優化后取消變量，將剩余面的曲率半徑設為變量，再次優化，完畢后取消變量。再將透鏡間隔和玻璃厚度先后進行優化。如下圖11所示。

優化后圖

圖11

到這一步后發現已經基本符合設計要求，再根據2D圖適當調整曲率半徑和厚度，每次調整后再次優化實時關注MTF圖的曲線變化，最后使各個參數都在可接受范圍之內。

課程設計說明書賽德爾系數如下圖14所示：

圖14 3D草圖顯示如下圖15所示：

圖15：3D草圖

在分析（Analysis）的雜項中得出視場場區圖，然后再在分析中找到點列圖得到如下圖所示的點列圖如下圖16所示：

課程設計說明書

圖16：點列圖

優化后視場、場曲失真圖如下圖17所示

圖17：視場、場曲失真圖

課程設計說明書總結

在這次工程光學課程設計中，我選擇的題目是照相物鏡鏡頭設計與像差分析，剛看到這個題目時我以為很簡單，感覺有些熟悉，但是等到做的時候才發現并不是這么回事的，真的到自己做的時候才發現還是很有難度的。在這次課程設計中，之所以能夠從當初的茫然無措中走出來最重要的就是平時的光學知識的學習和積累。在接到這個題目之后，我查閱了很多關于照相物鏡的資料，去了圖書館，又在網上搜到很多的相關資料，通過對這些資料的研究和分析。不但對我的課程設計有很大的幫住，而且對自己的照相物鏡的學習也提高了不少，學到了許多平時課本上比較模糊的知識點，知識變得更加清晰，也更加明了。本文采用1片非球面塑料, 3片球面玻璃透鏡, 在ZEMAX 中使用合適的優化函數和權重對像差進行校正, 逐步消除了基本像差、高級像差, 并進行了像差平衡, 獲得了實際焦距11.953mm照相鏡頭, 各個市場畸變控制在1%以內,M TF 曲線也比較理想, 鏡頭總長為14.3602 mm。該鏡頭不僅體積小, 結構緊湊, 而且像質較好。在此次設計中，我們發現光闌面使用非球面能夠很好的平衡像差，同時我們只進行了對玻璃厚度和曲率的簡單優化，查閱相關資料后設想如果將第一面的透鏡換為鼓形透鏡，第二面換為彎月透鏡或換成折射率更高的玻璃，還可以進一步做出深度優化，使之獲得更好的表現。

課程設計說明書致 謝

通過本次課程設計，我學到了很多新的知識，讓我了解到理論和實踐是分不開的，同時也發現了自己的不足。在設計過程中，孫彩霞老師在百忙中對我的設計進行了指導。老師首先細致地為我解題；當我迷茫于眾多的資料時，她又為我提綱挈領、梳理脈絡，使我確立了本文的框架。感謝老師對我的課程設計不厭其煩的細心指點。我才能更快更準確地完成。在以后的學習中，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。而且我還從老師那里學到了嚴謹、務實、認真的工作態度和極強的敬業精神。我再次為老師的耐心付出表示感謝。

課程設計說明書參考文獻

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第五篇：校園的不文明現象及改善

校園的不文明現象及改善

大學，一個我們目前朝夕生活的地方，他對我們的健康成長和人格養成起到了至關重要的作用，反過來我們的言行舉止也給他貼上了一個標簽。這個標簽使的他成為了不同于社會的特殊存在。盡管校園里有許多美好的東西，但也有很多不盡如人意的地方。比如校園內一些常見的不文明現象。我不清楚這些現象出現于何時，我只知道他確實存在著，而且無時不在，無處不在。更惱人的是，我們明明知道這些行為不文明但卻大多時候都在樂此不疲的做著。說到不文明現象就不得不提著幾個典型：

一、上課時不將手機調為震動或者關機：上課時老師講得津津有味學生們在安靜傾聽或者記筆記忽然一陣手機旋律飄來老師與同學的思路被打斷課堂氛被圍擾亂更有甚者彩鈴聲音怪異無比同學們往往被聲音嚇到而他們卻漫不經心或哈哈大笑名然自得。

二、無處不在的占座。英格索爾說真正的文明在于每個人把自己應得的權利留給他人。而某些學生非但沒有把自己的權利留給別人，反倒是把別人的權利給剝奪了。我們學校作為一所老學校，本來教室資源就緊張，再加上一些占座現象，導致好多學生根本就沒地方學習。你來上自習自己有地方就行了，為何非得占上五六個空座呢？你的伙伴還沒來，但你卻占下了，造成許多地方出現明明有空座可卻沒地學習的怪現象。難怪好多學生調侃：經常見鬼（明明座空著卻非說有人）。我覺得學校有必要規定一下禁止占座，因為這大大降低了教室的使用率。

三、情侶在公共場所過分親密。英國的羅斯金說文明就是要造就有修養的人。我們并非說情侶沒有修養大學是自由戀愛的時代我們沒有人阻止他們爛漫幸福。然而需要注意場合。在公共場所接吻擁抱愛撫那些過分親密的行文舉止那樣的旁若無人實在有礙觀瞻。

四、到處張貼廣告發傳單

這也是大學校園各種墻上展板上常見的標志貼了撕撕了貼屢禁不止。嚴重破壞了我們大學校園里優美的環境也害苦了那些打掃衛生清潔小廣告的工作人員和學生。埃利斯說“萬物之中文明是最脆弱的任何高度的文明都經不起它所面臨的多重危險的威脅?！敝袊臼嵌Y儀之邦文明古國然而中國的不文明現象早都很多外國人的恥笑。人說中國之興興于學生。身為中國代表的大學生們寒窗數十載不就為了在社會中體現它的價值么而一個人的價值只能在為他人奉獻中得以體現。若是我們在做任何事時都能先考慮到別人的感受何愁文明不再何愁中國不興

道德是社會普遍認可的行為規范良好的社會秩序亦是個人發展的必然條件而大學學子更是“高素質”的理性動物為什么大學校園有這么多且嚴重的不文明行為呢 其一為社會原因。社會上功利誘惑的增多、增強使一些大學生在思想上急功近利主觀上把大學完全當成敲門磚當成實現其功利的手段。所以他們不在乎“我的大學”怎樣不在乎我的同學怎樣只是去追求自身利益最大化。他們被功利蒙住了眼想不到真正實現可行功利的正手段。其二教育因素。首先高中與大學的教育從來就沒有一個好的接軌各行其是。高中實行的是嚴格的管制是教育學生能做什么和不能做什么都由老師時時監管他們的

行為并未內化為自身的認識。長此以來他們不知道自己所做是對還是錯也不會去關心他們只關心是否符合了要求。而大學生的一個顯著特點就是脫離了監管階段從而暴露出了對那些自己曾身體力行的文明的但并未內化入心的行為的無意識失落。其三學校與學生之間的矛盾。學校缺乏人性化管理服務質量不夠學生不能真正溶入學校做到愛校如家。從而在行為上產生不文明行為

一、重視對學生的道德教育培養正確價值觀。讓同學們能自覺遵守最起碼的道德文明。

二、建立健全適當的監督機制。適時地提醒同學們文明規范做法。

三、處理學校好與學生的關系。使學生與學校的和諧共處讓學生真正地愛護維護自己的校園從而自覺符合學校的規范。

四、樹立文明的榜樣。帶動起其他同學的文明積極性。

明日的文明始于今日的奉獻。今日的文明始于我們我們莘莘學子。作為中國學子的表率我們大學生比他們成熟比他們學得更多能力更強對于文明禮儀的理解我們更應該比他們深刻。而我們的所作所為是否有愧于心有愧于我們大學生的稱號呢。祖國的未來是屬于我們的，而我們光靠占座時的瘋狂勁是無法擔負重任的，我們只有先修好德，才能搞好建設，希望通過1、2000年4月，湖人與尼克斯的比賽中，科比故意肘擊克里斯-查爾茲，小個查爾茲極為惱怒之下對科比祭出兩記組合勾拳，被分開后科比才用破口大罵的方式來解恨。科比直接被驅逐，查爾茲也受到處罰。
2、2002年3月，湖人與步行者比賽行將結束時，科比對前輩雷吉米勒施以重拳，兩人扭打在一起直接沖向技術臺。被分開后，科比還與球迷拍手慶祝，事后他被聯盟禁賽兩場
3、2004年湖人大戰馬刺，科比在比賽中肘擊了鄧肯。
4、2005年，科比在對灰熊的比賽中報復性地肘部擊打邁克-米勒喉嚨，被追加為二級惡意犯規，并禁賽兩場。
5、2007年1月22日，科比在對勇士比賽中惱羞成怒得在投籃時肘擊理查德森頭部。
6、2007年1月26日，湖人對陣山貓，科比在投籃時肘擊杰拉德-華萊士頭部，后者反而被吹防守犯規。
7、2007年1月28日，湖人對陣馬刺，科比因吉諾比利封蓋了他的投籃，肘擊后者的面部，致其血流滿面?？票群蟊唤愐粓觥?br/>8、2007年1月29日湖人對陣馬刺，終場前2.7秒馬吉諾比利封蓋了科比的投籃，科比惱羞成怒，在空中右手小臂故意重擊吉諾比利臉部，使后者長時間倒地痛苦難忍、血流滿面?；胤棚@示，科比右手垂直投籃后，故意旋轉了整整90度，手臂狠狠地砸在吉諾比利的臉上。賽后科比竟然說他被追加禁賽一場太冤枉，說他絕對不是“有意”的。
9、2007年3月6日，湖人對森林狼，科比中肘擊賈里奇面部，被聯盟禁賽一場。這次是因為賈里奇在此前的一次防守中封蓋了科比的三分。
10、2007年3月10日，科比肘擊科沃爾面部，再次被聯盟追加一級惡意犯規。至此，科比成為06-07賽季因肘擊而被禁賽最多的球員。
11、2008年總決賽，科比在被換下場時，為了發泄不滿，竟然肘擊隊友拉德曼諾維奇。
12、2009年2月9日，科比在與騎士比賽中飛踹莫-威廉姆斯。
13、2009年5月5日，湖人季后賽對火箭第一場，在雙方倒地后科比對巴蒂爾故意連續膝蓋頂臉和肘擊頭部，巴蒂爾鮮血滿面，但科比未受到任何處罰，回放錄像時，球迷們驚呼太殘忍了！都不忍再看回放。
14、2009年5月5日，也是湖人季后賽對火箭第一場，科比突破中明顯故意發力用膝蓋撞傷姚明的右腿，姚明在隨后的第二和第三場比賽中身體重心只能主要防在左腿上，到第三場比賽中姚明的左腳終于不堪重負產生裂紋而賽季報銷，這次重傷為后者生涯終結埋下了直接的隱患，說姚明的過早退役科比是罪魁禍首?？梢哉f湖人2009季后賽能艱難地4：3淘汰那段時期最好的火箭（常規賽22連勝），科比的黑肘和黑腿腳至少三次起到了極大的作用。
15、2009年5月7日，湖人季后賽對火箭第二場，科比肘擊阿泰斯特，導致后者失控追著科比討要說法，嚇得科比舉手作無辜狀以此騙得裁判同情并將阿泰驅逐出場。
16、2009年西部決賽，科比多次肘擊瓊斯的臉和咽喉，但裁判熟視無睹。
17、2010年2月湖人對陣76人隊，在伊戈達拉跳起空中投籃時，科比光天化日之下故意用手捅伊戈達拉的下身要害處，使后者身體一軟投了個三不沾，這種行為極為卑鄙下流。那場比賽中科比兩次襲擊了伊戈達拉下身要害處。
18、2010年總決賽第6場，在帕金斯起跳搶籃板時，科比故意下腳使帕金斯在空中失去平衡，下落時又對其兇狠犯規，導致帕金斯膝蓋嚴重受傷無緣搶七大戰。&
19、2012賽季，科比在進攻中撞傷盧比奧，導致其賽季報銷。
20、科比在對凱爾特人的比賽中用膝蓋頂皮爾斯腹部，看看皮爾斯痛苦的表情，你就應該知道被科比用膝蓋頂肋骨的疼痛程度。

21、科比在對爵士的比賽中，肘擊米爾薩普。

22、同樣是對陣爵士，科比肘擊德隆我們共同的努力還鐵大一個和諧校園。