光学设计实验报告 望远镜系统设计 一、实验目的 (1)通过设计实验,加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解,并能初步运用; (2)介绍光学设计ZEMAX 的基本使用方法,设计实验通过ZEMAX 来实现 二、实验内容及要求 (1) 设计一个8 倍开普勒望远镜的目镜,焦距f’=25mm,出瞳直径D’=4mm,出瞳距>22mm,视场角 2’=25;考虑与物镜的像差补偿,目镜承担轴外像差的校正,物镜承担轴上像差的校正。 (2)设计一个8 倍开普勒望远镜的物镜,其焦距、相对孔径D/f’、视场角、像差补偿要求根据设计(1)的要求来确定,要求给出计算过程。 (3)将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜,要求望远镜的出射光束角像差小约 3’左右。如不符合要求,可结合 ZEMAX 中 parax ial 理想光学面,通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大(如 f’>100000)等手段。 所有设计中采用可见光(F,d,C)波段。 三、实验设计方案 1、外形尺寸计算 通过“未加入棱镜”的望远镜系统计算出主要的参数: 原理图如下所示: f’1-f2物镜(孔径光阑)视场光阑 目镜出瞳 图1表示了一种常见的望远系统的光路图。这种望远系统没有专门设置的孔径光阑,物镜框就是孔径光阑,也 是入射光瞳。出射光瞳位 于 目镜像方焦点 之 外,观 察 者 就在 此 处 观 察 物体 的成像情 况 。系统的视场光阑设在 物镜的像平 面处 ,即物镜和目镜的公 共 焦点 处 。入射窗 和出射窗 分 别 位 于 系统的物方和像方的无限远,各 与物平 面和像平 面重 合。 1)求物镜的焦距 根据开普勒望远镜的结构 和视角放大率公 式 ,可得 方程组 ''2'1lzffL '2'1ff ,,因为825'2mmf mm2472225200200'1Lmmf,镜筒长度求解可得 2)求物镜的通光口径D1 出瞳直径mm4D' ,物镜的通光口径mmDD32'11 3)求物镜的视场角2ω 74.132252,tantan'',代入数据解得。 4)求视场光阑直径D2 mm847.011587.1tan2002tanf2'12。视场光阑直径D 5)镜目距lz’。利用牛顿公式可求得镜目距lz’ mmLffff125.28l'1'22'2'z 6)目镜的口径D2 mm7.4165.12tan125.2824tanl2'''12。zDD 7)求目镜的视度调节 mmf125.310005x2'2 8)望远镜的分辨率 5.760 '' 9)入瞳距lz 由于入瞳位置与物镜重合,所...