望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計.doc

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：1.1 相對孔徑不大在望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中，入射的平行光束經(jīng)過系統(tǒng)以后仍為平行光束，因此物鏡的相對孔徑（）和目鏡（）的相對孔徑是相等的。目鏡的相對孔徑主要由出瞳直徑和出瞳距離決定。目前觀察望遠(yuǎn)鏡的出瞳直徑一般為4mm左右，出瞳距離一般要求20mm左右，為了保證出瞳距離，目鏡的焦距一般不能小于25mm，這樣目鏡的相對孔徑為所以，望遠(yuǎn)物鏡的相對孔徑小于1/5。1.2 視場較小望遠(yuǎn)鏡的視放大率為，目前常用目鏡的視場大多在以下，這就限制了物鏡的視場不能太大。如一個的望遠(yuǎn)鏡，可得物鏡視場為。通常望遠(yuǎn)物鏡的視場不大于。像差特性：由于望遠(yuǎn)物鏡的相對孔徑和視場都不大，因此它的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，要求校正的像差也比較少，一般主要校正邊緣球差，軸向色差和邊緣孔徑的正弦差。而不校正，和以及垂軸色差。由于望遠(yuǎn)物鏡要和目鏡、棱鏡或透鏡式轉(zhuǎn)像系統(tǒng)組合起來使用，所以再設(shè)計物鏡時，應(yīng)考慮到它和其他部分之間的像差補償。在物鏡光路中有棱鏡的情形，棱鏡的像差要有物鏡來校正。另外，目鏡中常有少量球差和軸向色差無法校正，也需要物鏡的像差給予補償。所以物鏡的，常常不是校正到零，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)計目視光學(xué)儀器（包括望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡）一般對F（486.13nm）和C(656.28nm)校正色差，對D（589.3nm）校正單色像差。2.設(shè)計一個周視瞄準(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：；出瞳直徑：4mm；出瞳距離：大于等于20mm；全視場角：；物鏡焦距：；棱鏡折射率：n=1.5163(K9)；棱鏡展開長：31mm；棱鏡與物鏡的距離40mm；孔徑光闌為在物鏡前35mm。為了保證補償目鏡的像差，要求物鏡系統(tǒng)（包含雙膠合物鏡和棱鏡）的像差為：，要求：（1）計算棱鏡的初級像差（2）雙膠合物鏡的初級像差求解（3）利用ZEMAX自動設(shè)計程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計解答：棱鏡入射光束的相關(guān)參數(shù)：得入瞳直徑D=15mm；棱鏡本身參數(shù)為：d=31mm，n=1.5163，v=64.1（1）棱鏡的初級像差：球差：；慧差：；像散：；場曲：畸變：；軸向色差：；垂軸色差：對于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來說，計算球差、慧差和軸向色差：=-0.00069； =0.00068； =-0.00084（2）雙膠合物鏡的初級像差求解：根據(jù)整個系統(tǒng)的要求，求出系統(tǒng)的像差和數(shù)，：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：（2.1）下面初級像差方程求P，W，C，P=-0.00012，W=-0.00737，由P，W，C求由于望遠(yuǎn)鏡本身對無限遠(yuǎn)物平面成像，因此無需再對物平面位置進(jìn)行歸化：，（2.2）根據(jù)和選玻璃，得到：nD=1.5181，v=58.9：nD=1.6475，v=33.9，（2.3）求透鏡組半徑所以, 結(jié)構(gòu)參數(shù)：由上面的結(jié)果求半徑：上面的半徑對應(yīng)于焦距為1，將它們乘以焦距，最后求得半徑為：（2.4）透鏡厚度的選擇：雙膠合物鏡的全部參數(shù)為：K10，ZF1（3）ZEMAX得到的初始結(jié)構(gòu)為如下：焦距為92mm將焦距設(shè)為85mm，優(yōu)化后的結(jié)果為：優(yōu)化后結(jié)果比較理想，但含有少量的球差和慧差。3. 設(shè)計一個攝遠(yuǎn)物鏡，其光學(xué)性能須滿足以下要求：解：攝遠(yuǎn)物鏡的特點就是系統(tǒng)的焦距大于系統(tǒng)長度，系統(tǒng)的相對孔徑受到前組相對孔徑的限制。結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：4.設(shè)計一個兩鏡式反射式物鏡，焦距500mm,相對孔徑1:5,半視場角1，中心遮攔30%。解：取主鏡口徑100mm,焦距