一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)已學(xué)幾何光學(xué)、像差理論及光學(xué)設(shè)計(jì)基本知識(shí)、一般手段的理解，并能初步運(yùn)用；（2）介紹光學(xué)設(shè)計(jì)ZEMAX的基本使用方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通過(guò)ZEMAX來(lái)實(shí)現(xiàn)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求(1)設(shè)計(jì)一個(gè)8倍開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的目鏡，焦距f’=25mm，出瞳直徑D’=4mm，出瞳距>22mm，視場(chǎng)角2’=25；（2）設(shè)計(jì)一個(gè)8倍開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的物鏡，其焦距、相對(duì)孔徑D/f’、視場(chǎng)角、像差補(bǔ)償要求根據(jù)設(shè)計(jì)（1）的要求來(lái)確定，要求給出計(jì)算過(guò)程。（3）將上述物鏡與目鏡組合成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，要求望遠(yuǎn)鏡的出射光束角像差小約3’左右。如不符合要求，可結(jié)合ZEMAX中paraxial理想光學(xué)面，通過(guò)控制視覺(jué)放大倍率和組合焦距為無(wú)限大（如f’所有設(shè)計(jì)中采用可見(jiàn)光（F，d，C）波段。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案1、外形尺寸計(jì)算通過(guò)“未加入棱鏡”的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)計(jì)算出主要的參數(shù)：原理圖如下所示：圖１表示了一種常見(jiàn)的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光路圖。這種望遠(yuǎn)系統(tǒng)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)置的孔徑光闌，物鏡框就是孔徑光闌，也是入射光瞳。出射光瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)之外，觀察者就在此處觀察物體的成像情況。系統(tǒng)的視場(chǎng)光闌設(shè)在物鏡的像平面處，即物鏡和目鏡的公共焦點(diǎn)處。入射窗和出射窗分別位于系統(tǒng)的物方和像方的無(wú)限遠(yuǎn)，各與物平面和像平面重合。1）求物鏡的焦距根據(jù)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)和視角放大率公式，可得方程組2)求物鏡的通光口徑D1出瞳直徑，物鏡的通光口徑3）求物鏡的視場(chǎng)角2ω4）求視場(chǎng)光闌直徑D25）鏡目距l(xiāng)z’。利用牛頓公式可求得鏡目距l(xiāng)z’6)目鏡的口徑D27）求目鏡的視度調(diào)節(jié)8）望遠(yuǎn)鏡的分辨率9）入瞳距l(xiāng)z由于入瞳位置與物鏡重合，所以lz=010）入瞳直徑D由式,得D=D11）選取目鏡和物鏡的結(jié)構(gòu)。由于物鏡的相對(duì)孔徑D/f’=1/6.25,焦距f‘=200mm，由于目鏡的視場(chǎng)為3°，出瞳距>22mm，由于出瞳距和視場(chǎng)都不大，故選用凱涅爾型式目鏡。2、初始結(jié)構(gòu)的計(jì)算和選擇1目鏡的設(shè)計(jì)=1\*GB3①目鏡的初始結(jié)構(gòu)值②優(yōu)化后的目鏡參數(shù)②透鏡的Layout圖③光學(xué)特性參數(shù)Date:SATJUN252011GENERALLENSDATA:Surfaces:7Stop:1系統(tǒng)光圈:入瞳直徑=4GlassCatalogs:SCHOTTRayAiming:Off變跡:均衡,統(tǒng)一的,因子=0.00000E+000溫度(C):2.00000E+001壓力(ATM):1.00000E+000有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:24.99263(系統(tǒng)溫度和壓力在空氣中)有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:24.99263(在像空間)BackFocalLength:10.12589統(tǒng)計(jì)軌跡:56.54728圖像空間F/#:6.248157離軸工作面F/#:6.248157工作面F/#:6.249332ImageSpaceNA:0.07976859物空間NA:2e-010光闌半徑:2離軸像高:5.540732近軸放大率:0入瞳直徑:4入瞳區(qū)域:0入瞳直徑:11.29665入瞳直徑區(qū)域:-70.58324FieldType:Angleindegrees最大視場(chǎng):12.5主光波長(zhǎng):0.5875618鏡頭單位:毫米角度放大率:0.3540873④像質(zhì)指標(biāo)圖圖1光線像差圖2球差圖3場(chǎng)曲和畸變圖4點(diǎn)列圖2）物鏡的設(shè)計(jì)①系統(tǒng)參數(shù)初始參數(shù)值物鏡的優(yōu)化函數(shù)優(yōu)化后的物鏡參數(shù)②物鏡的Layout圖③透鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)、視場(chǎng)、孔徑等光學(xué)參數(shù)Date:SATJUN252011GENERALLENSDATA:Surfaces:6Stop:1系統(tǒng)光圈:入瞳直徑=32GlassCatalogs:SCHOTTCHINARayAiming:Off變跡:均衡,統(tǒng)一的,因子=0.00000E+000溫度(C):2.00000E+001壓力(ATM):1.00000E+000有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:200.095(系統(tǒng)溫度和壓力在空氣中)有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:200.095(在像空間)BackFocalLength:215.2103統(tǒng)計(jì)軌跡:258.2103圖像空間F/#:6.25297離軸工作面F/#:6.25297工作面F/#:6.256354ImageSpaceNA:0.07970759物空間NA:1.6e-009光闌半徑:16離軸像高:5.55421近軸放大率:0入瞳直徑:32入瞳區(qū)域:0入瞳直徑:39.7719入瞳直徑區(qū)域:-248.6925FieldType:Angleindegrees最大視場(chǎng):1.59主光波長(zhǎng):0.5875618鏡頭單位:毫米角度放大率:0.8045881④像質(zhì)指標(biāo)圖圖5光線像差圖6球差圖7場(chǎng)曲和畸變圖8點(diǎn)列圖3）整個(gè)系統(tǒng)①組合后優(yōu)化參數(shù)的結(jié)果②Layout圖③系統(tǒng)的光學(xué)特性參數(shù)System/PrescriptionDataFile:D:\新建文件夾(2)\zemax\Samples\新建文件夾\組合.ZMXTitle:Date:SATJUN252011GENERALLENSDATA:Surfaces:12Stop:1系統(tǒng)光圈:入瞳直徑=32GlassCatalogs:SCHOTTCHINARayAiming:Off變跡:均衡,統(tǒng)一的,因子=0.00000E+000溫度(C):2.00000E+001壓力(ATM):1.00000E+000有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:-64.01469(系統(tǒng)溫度和壓力在空氣中)有效的焦點(diǎn)長(zhǎng)度:-64.01469(在像空間)BackFocalLength:35.15879統(tǒng)計(jì)軌跡:326.91圖像空間F/#:2.000459離軸工作面F/#:2.000459工作面F/#:2.060373ImageSpaceNA:0.2424832物空間NA:1.6e-009光闌半徑:16離軸像高:1.776911近軸放大率:0入瞳直徑:32入瞳區(qū)域:0入瞳直徑:4.002275入瞳直徑區(qū)域: