望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)1.望遠(yuǎn)物鏡有什么光學(xué)特性和像差特性？望遠(yuǎn)物鏡的光學(xué)特性有以下兩點(diǎn)：1.1相對(duì)孔徑不大

在望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中，入射的平行光束經(jīng)過(guò)系統(tǒng)以后仍為平行光束，因此物鏡

''的相對(duì)孔徑（Df物）和目鏡（D'f目）的相對(duì)孔徑是相等的。目鏡的相對(duì)孔徑

主要由出瞳直徑D'和出瞳距離lz'決定。目前觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡的出瞳直徑D'一般為

'4mm左右，出瞳距離lz'一般要求20mm左右，為了保證出瞳距離，目鏡的焦距f目一般不能小于25mm，這樣目鏡的相對(duì)孔徑為

D'41??'f目256所以，望遠(yuǎn)物鏡的相對(duì)孔徑小于1/5。1.2視場(chǎng)較小

tanw'望遠(yuǎn)鏡的視放大率為??，目前常用目鏡的視場(chǎng)2w'大多在70?以下，

tanw這就限制了物鏡的視場(chǎng)不能太大。如一個(gè)8?的望遠(yuǎn)鏡，可得物鏡視場(chǎng)2w為10?。尋常望遠(yuǎn)物鏡的視場(chǎng)不大于10?。

像差特性：

由于望遠(yuǎn)物鏡的相對(duì)孔徑和視場(chǎng)都不大，因此它的結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，要求校正的像差也比較少，一般主要校正邊緣球差?L'm，軸向色差?L'FC和邊緣孔徑

''''的正弦差SCm。而不校正xts，x'p和?yz以及垂軸色差?yFC。

由于望遠(yuǎn)物鏡要和目鏡、棱鏡或透鏡式轉(zhuǎn)像系統(tǒng)組合起來(lái)使用，所以再設(shè)計(jì)物鏡時(shí)，應(yīng)考慮到它和其他部分之間的像差補(bǔ)償。在物鏡光路中有棱鏡的情形，棱鏡的像差要有物鏡來(lái)校正。另外，目鏡中常有少量球差和軸向色差無(wú)法校正，

'也需要物鏡的像差給予補(bǔ)償。所以物鏡的?L'm，?L'FC，SCm往往不是校正到零，

而是要求它等于指定的數(shù)值。

望遠(yuǎn)鏡屬于目視光學(xué)儀器，設(shè)計(jì)目視光學(xué)儀器（包括望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡）一般對(duì)F（486.13nm）和C(656.28nm)校正色差，對(duì)D（589.3nm）校正單色像差。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)周視瞄準(zhǔn)鏡的雙膠合望遠(yuǎn)物鏡（加棱鏡），技術(shù)要求如下：視放大率：3.7?；出瞳直徑：4mm；出瞳距離：大于等于20mm；全視場(chǎng)角：

'2w?10?；物鏡焦距：f物棱鏡折射率：n=1.5163(K9)；棱鏡展開長(zhǎng)：31mm；=85mm；

棱鏡與物鏡的距離40mm；孔徑光闌為在物鏡前35mm。

為了保證補(bǔ)償目鏡的像差，要求物鏡系統(tǒng)（包含雙膠合物鏡和棱鏡）的像差

'''δL=0.1mmSC??0.001?Lmm為：，，F(xiàn)C?0.05mm

要求：（1）計(jì)算棱鏡的初級(jí)像差（2）雙膠合物鏡的初級(jí)像差求解（3）利用ZEMAX自動(dòng)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)解答：

棱鏡入射光束的相關(guān)參數(shù)：

tanw'DD215???'得入瞳直徑D=15mm；u?'??0.088

tanwDf物170?u'y'?f物tanw?85*tan(5?)?7.44；uz?tan(?5?)??0.087；?z?u'''J?nuy?0.655；

????0.99?棱鏡本身參數(shù)為：d=31mm，n=1.5163，v=64.1（1）棱鏡的初級(jí)像差：

n2?14?u球差：S???3du；慧差：SⅡ?S??zn?u3??uz?；像散：S?S?ⅢⅠ??；場(chǎng)曲：??u?2dn?12?u?u；垂軸色差：SⅣ?0畸變：SⅤ?SⅠ?z?；軸向色差：SⅠC??2vnu???uSⅡC?SⅠC?z?u???對(duì)于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算球差、慧差和軸向色差：

n2?14?uS???3du=-0.00069；SⅡ?S??zn?udn?12?S??u=-0.00084=0.00068；ⅠC?2vn?（2）雙膠合物鏡的初級(jí)像差求解：

Ⅰ，SⅡ，SⅠC：根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的要求，求出系統(tǒng)的像差和數(shù)S''2'2SⅠ??2nu?L??2?(0.088)?0.1??0.00159'SⅡ??2n'u'Ks??2n'u'(SC'?y')?0.00131''2'SⅠC??nu?LFC??0.00039

以上為物鏡系統(tǒng)像差的和數(shù)，它等于物鏡的像差加棱鏡的像差，這樣即可求得雙膠合物鏡的像差為：

SⅠ??0.00159?(?0.00069)??0.0009SⅡ?0.00131?0.00068?0.00063SⅠC??0.00039?(?0.00084)?0.00045（2.1）下面初級(jí)像差方程求P，W，C

SⅠ?hp?7.5*p??0.0009，P=-0.00012SⅡ?hzP?JW?0.00063，W=-0.00737

2SⅠC?hC?0.00045，C?0.000008

?,W?,C由P，W，C求PP?p?h??3??0.000120.0883=-0.176

W?W?h??2??0.007370.0882=-0.952

'C?C?f物?0.000008*85=0.00068

由于望遠(yuǎn)鏡本身對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物平面成像，因此無(wú)需再對(duì)物平面位置進(jìn)行歸化：

P?=P?-0.176，W?=W?-0.952，C?0.00068P0=P?-0.85W?-0.15??2?-1.208

（2.2）根據(jù)P0和C選玻璃，得到：

K10：n=1.5181，v=58.9

DZF1：n=1.6475，v=33.9

D

C?0.00068，P0=-1.208，Q0??5.10（2.3）求透鏡組半徑

C??,?1??2?1v??1??11?1??1??C?????,?2??C??v2??v1v2?v1?????11?

????v2v1??1??C?所以

1??11?????v2??v1v2??1??11????0.00068?????,?2?1??1??1.302

33.958.933.9?????2.302W??0.15?0.952?0.15??5.10???6.142

1.671.67?結(jié)構(gòu)參數(shù)：Q?Q0?由上面的結(jié)果求半徑：

1??1?Q?2.302?6.142??3.84r2?112.302?1???3.84?0.603r1n1?1r21.5181?1?11?1.302??2??3