望远物镜设计

1、1.望远物镜有什么光学特性和像差特性？望远物镜的光学特性有以下两点：1.1 相对孔径不大在望远光学系统中，入射的平行光束经过系统以后仍为平行光束，因此物镜的相对孔径（）和目镜（）的相对孔径是相等的。目镜的相对孔径主要由出瞳直径和出瞳距离决定。目前观察望远镜的出瞳直径一般为4mm左右，出瞳距离一般要求20mm左右，为了保证出瞳距离，目镜的焦距一般不能小于25mm，这样目镜的相对孔径为所以，望远物镜的相对孔径小于1/5。1.2 视场较小望远镜的视放大率为，目前常用目镜的视场大多在以下，这就限制了物镜的视场不能太大。如一个的望远镜，可得物镜视场为。通常望远物镜的视场不大于。像差特性：由于望远物镜的相

2、对孔径和视场都不大，因此它的结构形式比较简单，要求校正的像差也比较少，一般主要校正边缘球差，轴向色差和边缘孔径的正弦差。而不校正，和以及垂轴色差。由于望远物镜要和目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以再设计物镜时，应考虑到它和其他部分之间的像差补偿。在物镜光路中有棱镜的情形，棱镜的像差要有物镜来校正。另外，目镜中常有少量球差和轴向色差无法校正，也需要物镜的像差给予补偿。所以物镜的，常常不是校正到零，而是要求它等于指定的数值。望远镜属于目视光学仪器，设计目视光学仪器（包括望远镜和显微镜）一般对F（486.13nm）和C(656.28nm)校正色差，对D（589.3nm）校正单色像差。2.设

3、计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜（加棱镜），技术要求如下：视放大率：；出瞳直径：4mm；出瞳距离：大于等于20mm；全视场角：；物镜焦距：；棱镜折射率：n=1.5163(K9)；棱镜展开长：31mm；棱镜与物镜的距离40mm；孔径光阑为在物镜前35mm。为了保证补偿目镜的像差，要求物镜系统（包含双胶合物镜和棱镜）的像差为：，要求：（1）计算棱镜的初级像差（2）双胶合物镜的初级像差求解（3）利用ZEMAX自动设计程序进行优化设计解答：棱镜入射光束的相关参数：得入瞳直径D=15mm；棱镜本身参数为：d=31mm，n=1.5163，v=64.1（1）棱镜的初级像差：球差：；慧差：；像散：；场曲：畸变

4、：；轴向色差：；垂轴色差：对于望远镜系统来说，计算球差、慧差和轴向色差：=-0.00069； =0.00068； =-0.00084（2）双胶合物镜的初级像差求解：根据整个系统的要求，求出系统的像差和数，：以上为物镜系统像差的和数，它等于物镜的像差加棱镜的像差，这样即可求得双胶合物镜的像差为：（2.1）下面初级像差方程求P，W，C，P=-0.00012，W=-0.00737，由P，W，C求由于望远镜本身对无限远物平面成像，因此无需再对物平面位置进行归化：，（2.2）根据和选玻璃，得到：nD=1.5181，v=58.9：nD=1.6475，v=33.9，（2.3）求透镜组半径所以, 结构参数：由上面的结果求半径：上面的半径对应于焦距为1，将它们乘以焦距，最后求得半径为：（2.4）透镜厚度的选择：双胶合物镜的全部参数为：K10，ZF1（3）ZEMAX得到的初始结构为如下：焦距为92mm将焦距设为85mm，优化后的结果为：优化后结果比较理想，但含有少量的球差和慧差。3. 设计一个摄远物镜，其光学性能须满足以下要求：解：摄远物镜的特点就是系统的焦距大于系统长度，系统的相对孔径受到前组相对孔径的限制。结构参数如下：4.设计一个两镜式反射式物镜，焦距500mm,相对孔径1:5,半视场角1°，中心遮拦30%。解：取主镜口径100mm,焦距