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1、1.望远物镜有什么光学特性和像差特性？ 望远物镜的光学特性有以下两点：1.1 相对孔径不大在望远光学系统中，入射的平行光束经过系统以后仍为平行光束，因此物镜 的相对孔径（D打）和目镜（Df ）的相对孔径是相等的。目镜的相对孔径 主要由出瞳直径D和出瞳距离l决定。目前观察望远镜的出瞳直径D 一般为z4mm左右，出瞳距离l 一般要求20mm左右，为了保证出瞳距离，目镜的焦距f目 一般不能小于25mm，这样目镜的相对孔径为D41/Wf256目所以，望远物镜的相对孔径小于 1/5。1.2 视场较小望远镜的视放大率为r =竺四，目前常用目镜的视场2w大多在70。以下，tanw这就限制了物镜的视场不能太大
2、。如一个8X的望远镜，可得物镜视场2w为10。 通常望远物镜的视场不大于10。像差特性：由于望远物镜的相对孔径和视场都不大，因此它的结构形式比较简单，要求 校正的像差也比较少，一般主要校正边缘球差5 L，轴向色差AL和边缘孔径m FC的正弦差SC。而不校正x，x和5 y以及垂轴色差Ay。mtspzFC由于望远物镜要和目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以再设计物镜时，应考虑到它和其他部分之间的像差补偿。在物镜光路中有棱镜的情形，棱镜的像差要有物镜来校正。另外，目镜中常有少量球差和轴向色差无法校正，也需要物镜的像差给予补偿。所以物镜的5 L , NL , SC常常不是校正到零, mFCm而
3、是要求它等于指定的数值。望远镜属于目视光学仪器,设计目视光学仪器(包括望远镜和显微镜)一般对F (486.13nm)和C(656.28nm)校正色差，对D (589.3nm)校正单色像差。2.设计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜(加棱镜),技术要求如下：视放大率：3.7 x ；出瞳直径：4mm；出瞳距离：大于等于20mm；全视场角：2w = 10。；物镜焦距：f =85mm ；棱镜折射率：n=1.5163(K9)；棱镜展开长：31mm； 物棱镜与物镜的距离40mm；孔径光阑为在物镜前35mm。为了保证补偿目镜的像差，要求物镜系统(包含双胶合物镜和棱镜)的像差% (L =0.1mm SC =0.0
4、01 AL” 二0.05mm 为： m， m， FC要求：(1)计算棱镜的初级像差(2)双胶合物镜的初级像差求解(3)利用ZEMAX自动设计程序进行优化设计解答：棱镜入射光束的相关参数：r = tanW =得入瞳直径 D=15mm； u = D2 = -15 = 0.088tanw Df 170丿物y = f物 tan w = 85*tan（5。）= 7.44 ；佟二 tan（5。）二0.087 ； Uz二-0.99= nu y = 0.655 ；棱镜本身参数为：d=31mm, n=1.5163, v=64.11）棱镜的初级像差：球差： S =Idu* 4 ； 慧差:n3（u S；像散： S
5、= S（u SVu丿IIIIVu丿S = SII2；场曲：Sw = 0畸变：S垂轴色差：Slie=SIe对于望远镜系统来说，计算球差、慧差和轴向色差：n2 1S = -du4 =-0.00069；I n 3S = SII I（u SZ =0.00068；Vu丿d n 1-一 u2 =-0.00084v n 22）双胶合物镜的初级像差求解：根据整个系统的要求，求出系统的像差和数iC =h2C=0.00045， C = 0.000008由 P, W, C 求 po，wCi, SII, SIC：S =-2nu 25 L =-2 x (0.088)2 x 0.1 = 0.00159= -2nu K =
6、 -2nu( SC gy) = 0.00131S 厂=-nu2AL” = -0.00039iCFC以上为物镜系统像差的和数，它等于物镜的像差加棱镜的像差，这样即可求 得双胶合物镜的像差为：Si= -0.00159 - (-0.00069) = -0.0009SI = 0.00131 - 0.00068 = 0.00063SiC = -0.00039 - (-0.00084) = 0.000452.1)下面初级像差方程求 P， W， CSi= hp = 7.5* p = -0.0009 ， P=-0.0001SI=hzP-JW = 0.00063， W=-0.00737P=p(hp)3-0.00
7、0120.0883=-0.176W=W(hp)2-0.007370.0882=-0.952C = Cgf物物 = 0.000008*85=0.00068由于望远镜本身对无限远物平面成像,因此无需再对物平面位置进行归化P=P = -0.176W8，=W =-0-952, C = 0.00068P =P -0.8508r -0.15 二-1.2088(2.2)根据P0和C选玻璃，得到:K10 ：nD=1.5181，v=58.9ZFZF1：nD=1.6475， v=33.9C = 0.00068 , P0=-1.208, Q0 =5.102.3）求透镜组半径C-丄V2丿v1V2丿v1丿v2v1丿所以
8、0.00068 33.9= 2.302158.9 33.9% = 1.3021.67结构参数：Q = Q0 人爲15 =5.10 0.952 0.15 =6.142由上面的结果求半径：丄=申 1 + Q = 2.302 - 6.142 = 3.84 r2V2丿1 = 厂 n1-1匚+1 =希屈=%0311r r n 1 r3 r2 n2h = -384-盂吕=-心上面的半径对应于焦距为1,将它们乘以焦距f =85mm，最后求得半径为:物r = 140.96, r2 - 一22.14, r3 - 一46.47丄乙。(2.4)透镜厚度的选择： d1 - 4, d2 -2双胶合物镜的全部参数为：r
9、-140.96, r - 一22.14, r - 一46.47丄乙。d1 - 4, d2 - 2K10， ZF1(3) ZEMAX得到的初始结构为如下：焦距为92mm将焦距设为85mm，优化后的结果为:o-vurf: TypeC coiULieji匕PfLtlLUS7kiLckn5sG丄 dSFC exileDB-TSt andardInfinityInfinityInfinityu jioaooET口St caxdard.In.lnzcy3S. 1. -50 D口口0- DDQDO2St andard99-CIE励-3. 00DOOE1020.17700. DOO DO32 c andard
10、-27.340372 . MDM2BL1口.百勺与M占O-皿口皿4St sradard-5E-9丄和40.00DOOIQ.SQbOS0. DOQDO5St andardInfinity31.00 000h-kal3.116470-000006St efnd-iard.InllnicyZZ.日口 E1a.36574.皿口 L口LHASt landlordInfinity1.7 丄 720. DOQDOBIH躯i- n3.5QP5 PH-IHh： O.LCt HHJffi： G.L7& IM0KT= &.DD0Q DECSPOT DIHGRFIIIi iED iru Lu Lul.jIjllir：
11、. FiEE：泌-FIELD;IJJFHS FADIU：.:W抚:MGEii F-.hDIUl.；卢一 *555.7 还；8u.Ij8:-ALE E!RF.;JUOPEFEPEIICE：;CHIEF： RHVLEI 13 二I IKGDI IFIGURRTIDI I J. 口匚 1优化后结果比较理想，但含有少量的球差和慧差。3. 设计一个摄远物镜，其光学性能须满足以下要求：f = 250mm Df = 1:72 w = 1.5解：摄远物镜的特点就是系统的焦距大于系统长度，系统的相对孔径受到前组相对孔径的限制。结构参数如下：OH JStandardrnritilLy3105tsnxlarcL孕0
12、.5773S.H-EAK3ZStand 且rd-BO.167654.000002F63Standard-440_33Z311.OOOOD4Stsijdaid94.SOZ816.OOOODH-2K75Standard6L94934170 . onnoriSt. sndo.r dLD_gi92.H-EJlFB7St. snda.r d-LO-20GSO1.20000H-2RSeSt-aijdardLZ.16LS335.13915IHAdInf iiiit-3-参考资料-一页眉页脚可删除BIH断I- Mn.EQPS per；IHft： C.LCt HHJffi：二 L沁 I MOBT= 0-7SPQ CECHED iru 2D Lul.j FIELD;Fl I：. PApii r；.:uiiir：. HEE：皿- I 严L：5.blS二GEii P.hDIUl.；IS-jj；It； - t：t：JLH.jljL.EI C- .LIL.:-ALE E!RF.;1U0PEFEPEIICE：;CHIEF： RHVCOI IFICURRTIDM J.Cl= 1.SPOT DIHGRFIII
