光学设计实验(一) 望远镜系统设计实验 1 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 2 设计要求 (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。(总分:30分) (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。(总分:30分) (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 paraxial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。(总分:30分) (4)回答和分析设计中的相关问题(总分:10分) 所有设计中采用可见光(F,d,C)波段。 问题 1:望远光学系统和开普勒望远镜的特点 问题 2:目镜的光学特性和像差特点 问题 3:常用的目镜有哪些?常用的折射式望远物镜有哪些? 问题 4:望远镜系统所需要校正的主要像差有那些? 提示:目镜采用反向光路设计,目镜包括视场光阑,注意目镜孔径光阑的设置。 判定出射光束角像差小约 3’左右的方法:在像面前插入一个paraxial类型的面,若该面焦距(即与像面之间的距离)为 1000mm,则 Spot diagram 的Geo Radius则应小 1mm。 m91512.5COS343831000COS3438322'fR 3 设计流程 所谓光学系统设计就是根据使用要求,来决定满足使用要求的各种数据,即决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。因此我们可以把光学设计过程分为 4个阶段:外形尺寸计算、初始结构的计算和选择、象差校正和平衡以及象质评价。 1) 外形尺寸计算 在这个阶段里要设计拟定出光学系统原理图,确定基本光学特性,使其满足给定的技术要求,即确定放大率或焦距、线视场或角视场、数值孔径或相对孔径、共轭距、后工作距、光阑位置等。一般都按理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸计算。在计算时一定要考虑机械结构和电气系统,以防止在机械结构上无法实现。每项性能的确定一定要合理,过高要求会使设计结果复杂造成浪费,过低要求会使设计不符合要求,因此这一步骤必须慎重行事。 本实验已...