基于卡塞格林系統(tǒng)的望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)(ZEMAX)

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1、南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文工程光學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目f=1200的望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：成績(jī)：指導(dǎo)教師：報(bào)告日期：南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文目錄摘要1第一章緒論21.1課程設(shè)計(jì)題目21.2設(shè)計(jì)要求2第二章望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)與相關(guān)參數(shù)32.1望遠(yuǎn)物鏡的主要參數(shù)32.2望遠(yuǎn)物鏡結(jié)構(gòu)類(lèi)型42.3物鏡的光學(xué)特性52.3卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)62.4ZEMAX中的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法7第三章設(shè)計(jì)與優(yōu)化103.1設(shè)計(jì)過(guò)程103.2優(yōu)化過(guò)程13第四章運(yùn)用Solidworks對(duì)鏡片進(jìn)行繪制17II第五章新得與體會(huì)18主要參考文獻(xiàn)19II25南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文摘要由薄透鏡組的初級(jí)像差理論入手，根據(jù)初級(jí)像差參量PW與透鏡折

2、射率n、孔徑半徑r、厚度d等關(guān)系，求出了滿(mǎn)足初始設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的透鏡折射率n、孔徑半徑r、厚度d、形狀系數(shù)Q、曲率p。用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX對(duì)所求的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。光學(xué)設(shè)計(jì)要完成的工作包括光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所謂光學(xué)設(shè)計(jì)就是根據(jù)系統(tǒng)所提出的使用要求，來(lái)決定滿(mǎn)足各種使用要求的數(shù)據(jù)，即設(shè)計(jì)出光學(xué)系統(tǒng)的性能參數(shù)、外形尺寸、各光組的結(jié)構(gòu)等。大體可以分為兩個(gè)階段。第一階段根據(jù)儀器總體的要求，從儀器的總體出發(fā)，擬定出光學(xué)系統(tǒng)原理圖，并初步計(jì)算系統(tǒng)的外形尺寸，以及系統(tǒng)中各部分要求的光學(xué)特性等。第二階段是根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果，確定每個(gè)透鏡組的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)，以保證滿(mǎn)足系統(tǒng)光學(xué)特性和成像要求

3、。這一階段的設(shè)計(jì)成為“相差設(shè)計(jì)”，一般簡(jiǎn)稱(chēng)光學(xué)設(shè)計(jì)。?評(píng)價(jià)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的好壞，一方面要看它的性能和成像質(zhì)量，另一方面要系統(tǒng)的復(fù)雜度。一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞應(yīng)該是在滿(mǎn)足使用要求的情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。ii25南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文ii25南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文第一章緒論1.1課程設(shè)計(jì)題目基于卡塞格林的望遠(yuǎn)物鏡設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求（1）入瞳直徑：D=20mm；（2）相對(duì)孔徑D/f’=1/6.15;（3）視場(chǎng)角2ω=7°；（4）在可見(jiàn)光波段設(shè)計(jì)（取d、F、C三種色光。d為主波長(zhǎng)）；（5）MTF值在67lp/mm處大于0.40；（6）要求給出用ZEMAX優(yōu)化減小球差和軸向色差的方法。2525

4、南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文第二章望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)與相關(guān)參數(shù)2.1望遠(yuǎn)物鏡的主要參數(shù)1.出瞳直徑：光線(xiàn)經(jīng)過(guò)目鏡匯聚后，在目鏡后形成的亮斑的直徑；2.出瞳距離：出瞳到目鏡最后一個(gè)表面的距離就是出瞳距離；3.放大率：望遠(yuǎn)鏡的放大率是指視放大率，視放大率是指當(dāng)人眼分別通過(guò)望遠(yuǎn)系統(tǒng)觀察和直接觀察同一物體時(shí)，在人眼視網(wǎng)膜上成像的大小之比，即；4.視場(chǎng)：望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)是指人眼通過(guò)該儀器所能見(jiàn)到的物空間的最大范圍，用所能見(jiàn)到的物空間最大范圍的邊緣向入瞳中心所引的張角的角度值來(lái)表示望遠(yuǎn)鏡的物方視場(chǎng)，像方視場(chǎng)用像空間的邊緣向出瞳中心所引的張角的角度值來(lái)表示；5.通光孔徑:限制通過(guò)望遠(yuǎn)鏡光能的圖形框子（一般是物鏡

5、框）叫做入射瞳孔（簡(jiǎn)稱(chēng)入瞳），亦即望遠(yuǎn)鏡物鏡的通光孔徑D。6.分辨率：望遠(yuǎn)鏡的分辨率用它所能分辨的物方無(wú)限遠(yuǎn)兩個(gè)物點(diǎn)對(duì)望遠(yuǎn)鏡物鏡中心的張角∝表示（單位：秒）。望遠(yuǎn)鏡的分辨率直接與入射瞳孔直徑有關(guān)。入射瞳孔直徑（一般為物鏡通光孔徑）越大，望遠(yuǎn)鏡分辨率就越高，觀察的物體就越清晰。2525南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文7.透過(guò)率：望遠(yuǎn)鏡的透過(guò)率影響所觀察物體的亮度。透過(guò)率與多種因素（如玻璃對(duì)光的吸收，光學(xué)表面透射時(shí)的反射損失，光散射等）有關(guān)。特別是光學(xué)表面透射時(shí)的反射損失對(duì)透過(guò)率影響最大同時(shí)也影響成像清晰度。因此，望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)鏡片與空氣接觸的表面都要渡減反射膜（增透膜）。鍍的膜系不同望遠(yuǎn)鏡的透光效

6、果會(huì)不一樣（單層透過(guò)率約50%、雙層透過(guò)率約65%、多層膜透過(guò)率可達(dá)85%以上），以鍍寬帶增透膜效果最佳。但考慮價(jià)格因素一般只在光學(xué)零件數(shù)目較多或在較高檔的望遠(yuǎn)鏡中鍍制寬帶增透膜。判別一個(gè)望遠(yuǎn)鏡的透過(guò)特性，可以觀察鏡片反光情況，若反光嚴(yán)重，則透光差，成像就模糊。2.2望遠(yuǎn)物鏡結(jié)構(gòu)類(lèi)型望遠(yuǎn)物鏡分折射式、反射式和折反射式三類(lèi)1、折射式物鏡折射式物鏡種類(lèi)很多，主要有雙膠合、雙膠合-單、單-雙膠合、三分離、對(duì)稱(chēng)和攝遠(yuǎn)6種。其主要光學(xué)特性、特點(diǎn)如下：（a）雙膠合：視場(chǎng)為2ω＜10°，不同焦距適用的最大相對(duì)孔徑f’/為：50/、150/、300/、1000/。（b）雙膠合-單：相對(duì)孔徑D/f’

7、為1/3~1/2，透鏡口徑D＜100mm，視場(chǎng)角2ω＜5°。（c）單-雙膠合相對(duì)孔徑D/f’為1/3~1/2.5，透鏡口徑D小于100mm，視場(chǎng)角2ω＜5°。（d）三分離2525南通大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文相對(duì)孔徑D/f’為1/2~1/1.5，視場(chǎng)角2ω＜4°。（e）對(duì)稱(chēng)式物鏡：適合于短焦距、大視場(chǎng)、小相對(duì)孔徑使用，f’＜50，D/f’＜1/5,2ω＜30°。（f）攝遠(yuǎn)（一）：由正、負(fù)兩個(gè)分離薄透鏡組構(gòu)成，系統(tǒng)長(zhǎng)度小于焦距，系統(tǒng)的相對(duì)孔徑受前組相對(duì)孔徑的限制。（g）攝遠(yuǎn)物鏡（