光学设计实验望远镜系统设计实验

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...