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1、 元旦快到了，光学设计作业眼看大限将至，近来兄弟们 见面时常提起， 承蒙大家抬举， 抽两个晚上初步摸索了一下， 感觉基本符合老师的设计要求。小弟才疏学浅，像质提高空 间尚大，权当抛砖引玉，望列位高手不吝赐教。 宋大林 目录目录 一、望远镜物镜设计 3 二、目镜设计 4 三、望远物镜与目镜拼接 . 6 四、照相物镜设计 8 五、变焦距系统 12 一、一、望远镜物镜设计望远镜物镜设计 要求：焦距为 200，半视场角为 4 度，相对孔径为 1：5。 设计过程： 1. 采用冕牌玻璃在前的双胶合结构， 设置等凸约束， 既减小带球差又便于加工； 2. 玻璃牌号采用常见的 K9、ZF1； 3. 利用操作数
2、SPHA、AXCL 控制初级球差、轴向色差后得到初始结构，设置默认 优化函数（基于点列图）及边界条件，优化后获得如下物镜结构： 二、二、目镜设计目镜设计 要求：与前述望远镜物镜进行配合，视放大率为 6 倍，目镜出瞳距离为 20mm。 设计过程： 1.计算一阶光学参数， 目镜焦距 F=200/6=33.333； 出瞳直径 EPD=40/6=6.667 ； 半视场角 w=22.76 度； 2.选择对称式目镜(F=9.97,2w=43,EPD=1.4)作为初始结构，具体如下: 4. 将其焦距按系统要求缩放到 33.33； 5. 锁定互相对称的面曲率及玻璃厚度，以便与加工； 6. 设置默认优化函数（基
3、于点列图）及边界条件，优化后获得如下物镜结构： 三、三、望远物镜与目镜拼接望远物镜与目镜拼接 1. 将物镜倒转插入目镜后，设置后截距为出瞳距离 20mm； 2. 设置系统为”Afocal Image Space”， 以省略系统后端添加理想透镜的步骤； 3. 设置像面为出瞳面： 利用操作数 REAY， 追迹边缘视场主光线在像面上的高度， 令其为 0（操作数 EXPP 为近轴出瞳位置，尝试使用后发现离实际出瞳位置出 入很大） ； 4. 在中间实像面后侧插入场镜，以控制出瞳距离； 5. 利用操作数 EFLY 锁定物镜、目镜焦距分别为 200、33.33，设置场镜曲率半 径为变量进行优化，可得到合适的
4、场镜焦距； 6. 锁定出瞳孔径：利用操作数 REAY，追迹中心视场边缘光线在像面上的高度， 令其为 3.3333； 7. 锁定物镜焦距、出瞳位置、出瞳大小，设置默认优化函数（基于波面）及边 界条件，优化得 6x 望远镜系统最终结构及波相差扇图： 四、照相物镜设计四、照相物镜设计 要求：焦距为 50，半视场角为 25，相对孔径为 1：3 设计过程： 1.选择变式双高斯照相物镜( F=100.13, 2w=60, 相对孔径为 1:2.5)作为初始结 构，具体如下: 2.将其焦距按系统要求缩放到 50，重新设置入瞳直径、视场角等参数； 3.设置各面曲率半径及空气间隔为自变量，采用默认优化函数（基于点
5、列图） ， 每次将面厚度增加一点，如 0.1mm，然后做初步优化，这样经过几此循环后玻璃 厚度达到边界及加工要求； 4.设置各面曲率半径、空气间隔及玻璃厚度为自变量，采用默认优化函数（基于 波面） ，进行多次迭代优化，根据 MTF 图，及时调整各市场权重，同时注意边界 条件，最终结果如下： 五、五、变焦距系统变焦距系统 要求：构造一个理想的变焦距系统，焦距从 30300，给出变焦数据 设计过程： 1.选择某焦距范围 1001000 的变焦系统作为初始结构，具体如下: 2.按照系统要求缩放焦距后，将各移动透镜组替换为理想透镜，保持位置不变； 3.锁定各结构焦距及系统总长（操作数 TOTR） ，设置各理想透镜及孔阑后的端距 离作为变量，优化后得最终结果如下：
