目錄

1光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評價方法........................................................1

1.1幾何像差...............................................................1

1.1.1色差.............................................................2

1.1.2軸上像點的單色像差..............................................3

1.1.3軸外像點的單色像差..............................................4

1.1.4正弦差、像散、畸變.............................................6

1.2垂軸像差...............................................................6

2光學(xué)自動設(shè)計方法...........................................................8

2.1光學(xué)自動設(shè)計程序的數(shù)學(xué)過程............................................8

2.2阻尼最小二乘法光學(xué)自動設(shè)計程序.......................................10

2.3適應(yīng)法光學(xué)自動設(shè)計程序...............................................12

3望遠(yuǎn)鏡......................................................................15

3.1望遠(yuǎn)鏡物鏡設(shè)計........................................................15

3.1.1選擇初始結(jié)構(gòu)....................................................15

3.1.2優(yōu)化............................................................16

3.2望遠(yuǎn)鏡目鏡設(shè)計.......................................................16

3.2.1參數(shù)計算........................................................17

3.2.2選擇初始系統(tǒng)：.................................................17

3.2.3優(yōu)化..........................................................18

3.3物鏡目鏡組合..........................................................19

4照相物鏡設(shè)計................................................................21

4.1選擇初始結(jié)構(gòu)..........................................................21

4.2優(yōu)化..................................................................22

5變焦系統(tǒng)設(shè)計...............................................................24

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

1光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評價方法

要求：掌握采用常用評價指標(biāo)評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法，對幾何像差和垂軸

像差進(jìn)行分類和總結(jié)。

任何一個光學(xué)系統(tǒng)都不可能理想成像，因此存在一個光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)劣

的評價問題，從不同的角度出發(fā)會得到不同的像質(zhì)評價指標(biāo)。

在檢測階段的像質(zhì)評價指標(biāo)有星點檢測、分辨率檢測。

在設(shè)計階段的像質(zhì)評價指標(biāo)，可以分為以下兩類：1、幾何光學(xué)方法，包括

幾何像差、波像差、點列圖和幾何光學(xué)傳遞函數(shù)。2、物理光學(xué)方法，包括點擴

散函數(shù)、相對中心光強、物理光學(xué)傳遞函數(shù)。

1.1幾何像差

「垂軸色差

（色差<

L軸向色差

〃細(xì)光束弧矢場曲

像散

軸上一球差

幾何像差\弧矢球差

畸變C弧矢

弧矢場曲

正弦差

<弧矢慧差

單色像差\軸外

〃細(xì)光束子午場曲

子午球差

I子午

子午場曲

I子午慧差

圖1-1幾何像差的分類

1

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

1.1.1色差

光波實際上是波長為400?760nm的電磁波，不同波長的光在真空中傳播的

速度都是光速，但在介質(zhì)中的傳播速度隨波長而改變，由n=c/v可知，光學(xué)系統(tǒng)

中介質(zhì)對不同波長的光的折射率不同。薄透鏡的焦距公式為：

由于折射率n隨波長的不同而變化，因此焦距尸也隨之變化。當(dāng)對無限遠(yuǎn)

的軸上物體成像時，不同顏色光線所成像的位置也就不同。我們把不同顏色光線

理想像點位置之差稱為近軸位置色差，通常用C和F兩種波長光線的理想像平

面間的距離來表示近軸位置色差，也成為近軸軸向色差。若乙和（分別表示F

與C兩種波長光線的近軸像距，則近軸軸向色差""為：

△/尸C=/尸，—

當(dāng)焦距隨波長改變時，像高V也隨之改變，不同顏色光線所成的像高也

不一樣。這種像的大小的差異稱為垂軸色差，它代表不同顏色光線的主光線和同

一基準(zhǔn)像面交點高度（即實際像高）之差。通常這個基準(zhǔn)像面選定為中心波長的

理想像平面。若和Vzc分別表示F和c兩種波長光線的主光線在D光理想像

平面上的交點高度，則垂軸色差為：

FC~VZF—yzc

2

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

1.1.2軸上像點的單色像差

軸上有限遠(yuǎn)同一物點發(fā)出的不同孔徑的光線通過系統(tǒng)后不再交于一點，成像

不理想。為了表示這些對稱光線在光軸方向的離散程度，采用不同孔徑光線的聚

交點對理想像點4的距離44。、44-85等等來表示，稱為球差，用符號瓦表

示，&的計算公式是：

8L=L'-r

式中，Z代表一寬孔徑高度光線的聚交點的像距；/'為近軸像點的像距。如果系

統(tǒng)理想成像，則所有出射光線均交于理想像點4,球差

0

應(yīng)仰=駕.85=^0.7071=孔。5=心3=.反之，球差值越大，成像質(zhì)量越差。

3

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

1.1.3軸外像點的單色像差

軸外物點發(fā)出的通過系統(tǒng)的所有光線在像空間的聚交情況比軸上點復(fù)雜。為

了能夠簡化問題，同時又能定量地描述這些光線的彌散程度，從整個入射光束中

取兩個相互垂直的平面光束，用這兩個平面光束的結(jié)構(gòu)來近似地代表整個光束的

結(jié)構(gòu)。將系統(tǒng)的對稱面稱為子午面，如下圖中的平面將過主光線與子

午面垂直的平面稱為弧矢面，如下圖中的平面3。十。一平面。用來描述這兩個平

面光束結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)分別成為子午像差和弧矢像差。

1.1.3.1子午像差

子午光線對通過系統(tǒng)后的所有光線都應(yīng)交在理想像平面上的同一點。由于有

像差存在，光線對的交點既不在主光線上，也不在理想像平面上。為了表示這種

差異，我們用子午光線對的交點瓦離理想像平面的軸向距離X?表示此光線對交

點偏離主光線的程度，成為“子午場曲”。如下圖所示。用光線對交點屏離開主

光線的垂直距離表示此光線對交點偏離主光線的程度，成為“子午彗差”。當(dāng)

光線對對稱地逐漸向主光線靠近，寬度趨于零時，它們的交點耳趨近于一點瓦，

瓦顯然應(yīng)該位于主光線上，它離開理想像平面的距離稱為“細(xì)光束子午場曲”，用

為表示。不同寬度子午光線對的子午場曲和細(xì)光束子午場曲天之差（Xr-xJ,

代表了細(xì)光束和寬光束交點前后位置的差。此差值成為“軸外子午球差"，用

4

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

表示:

SLrp=XT—xt

1.1.3.2弧矢像差

如下圖所示，陰影部分所在平面即為弧矢面。把弧矢光線對的交點用到理

想像平面的距離用Xs表示，稱為“弧矢場曲”；瓦到主光線的距離用K,s表示，

稱為“弧矢彗差”。主光線附近的弧矢細(xì)光束的交點瓦到理想像平面的距離用“】

表示，稱為“細(xì)光束弧矢場曲”；X；-%稱為“軸外弧矢球差，，，用區(qū)s表示：

5

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

1.1.4正弦差、像散、畸變

對于某些小視場大孔徑的光學(xué)系統(tǒng)來說，由于像高本身較小，彗差的實際數(shù)

值更小，因此用彗差的絕對數(shù)值不足以說明系統(tǒng)的彗差特性。一般改用彗差與像

高的比值來代替系統(tǒng)的彗差，稱正弦差，用符號S。'表示：

SC'-

y

sc'的計算公式為：

兀_sinU.，/'-/；］

sinU勿1V-lz

對于用小孔徑光束成像的光學(xué)系統(tǒng)，它在理想像平面上的成像質(zhì)量由細(xì)光束

子午和弧矢場曲西，X；決定。二者之差反映了主光線周圍的細(xì)光束偏離同心光束

的程度，稱為“像散”，代表了主光線周圍細(xì)光束的成像質(zhì)量，用符號/表示：

把成像光束的主光線和理想像平面交點的高度作為光束的實際像高，那么它

和理想像高的差值稱為“畸變”?；儾挥绊懴竦那逦?，只影響像的變形。

1.2垂軸像差

利用不同孔徑子午、弧矢光線在理想像平面上的交點和主光線在理想像平面

上的交點之間的距離來表示的像差，稱為垂軸幾何像差。

為了表示子午光束的成像質(zhì)量，在整個子午光束截面內(nèi)取若干對光線，一般

取±LOh,±0.85h,±0.7071h,±0.5h,±0.3h,Oh這11條不同孔徑的光線，計算

出它們和理想像平面交點的坐標(biāo)，由于子午光線永遠(yuǎn)位于子午面內(nèi)，因此在理想

像平面上交點高度之差就是這些交點之間的距離。求出前10條光線和主光線（0

孔徑光線）高度之差即為子午光束的垂軸像差，如下圖所示。

為'=了一%

為了用垂軸像差表示色差，可以將不同顏色光線的垂軸像差用同一基準(zhǔn)像面

6

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

和同一基準(zhǔn)主光線作為基準(zhǔn)點計算各色光線的垂軸像差。一般情況下，我們采用

平均中心波長光線的理想像平面和主光線作為基準(zhǔn)計算各色光光線的垂軸色差。

為了了解整個像面的成像質(zhì)量，同樣需要計算軸上點和若干不同像高軸外點的垂

軸像差。對軸上點來說，子午和弧矢垂軸像差是完全一樣的，因此弧矢垂軸像差

沒有必要計算0視場的垂軸像差。

7

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

2光學(xué)自動設(shè)計方法

要求：學(xué)習(xí)光學(xué)自動設(shè)計和兩種常用自動設(shè)計程序的原理，掌握阻尼最小二乘法

自動設(shè)計程序的使用方法，或掌握ZEMAX軟件中的自動設(shè)計程序使用方法

2.1光學(xué)自動設(shè)計程序的數(shù)學(xué)過程

隨結(jié)構(gòu)參數(shù)改變的參數(shù)。它們包括代表系統(tǒng)成像質(zhì)量的各種幾何像差或波像

差。同時也包括某些近軸光學(xué)特性參數(shù)，如焦距尸，放大率/，像距J出瞳距

等等。為了簡單起見，將第二類參數(shù)統(tǒng)稱為像差，用符號片，…，乙代表。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)用符號毛，…，Z代表。兩者之間的函數(shù)關(guān)系可用下列形式表

fl(%i,x.)=6

fm(X[％—Fr

式中，力，…，力"分別代表像差片，…，工■與自變量/，…，%之間的函數(shù)關(guān)

系。上式稱為像差方程組。光學(xué)設(shè)計問題從數(shù)學(xué)角度來看，就是建立和求解這個

像差方程組。

要找出符合條件的解，關(guān)鍵的問題還是要給出像差和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)

系。但這里找不出像差和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間具體函數(shù)形式。在這種情況下，工程數(shù)學(xué)

中最常用的方法是把函數(shù)表示成自變量的哥級數(shù)，根據(jù)需要和可能，選到一定的

嘉次，然后通過實驗或數(shù)值計算的方法，求出若干抽樣點的函數(shù)值，列出足夠數(shù)

量的方程式，求解出越級數(shù)的系數(shù)，這樣函數(shù)的累級數(shù)形式即可確定。最簡單的

情形是只選取越級數(shù)的一次項，即把像差和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，近似用下

列線性方程來代替

-X0n)

8

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

式中，品為原始系統(tǒng)的像差值；（X。"""。"）為原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；/為像差的

目標(biāo)值；（五「為像差對各個自變量的一階偏導(dǎo)數(shù)。

求'次"這些偏導(dǎo)數(shù)的方法是通過像差計算求出函數(shù)值對各個結(jié)構(gòu)

參數(shù)的差商1派—‘灰），用差商來近似地代替這些偏導(dǎo)數(shù)。具體的步驟是把原

始系統(tǒng)的某個結(jié)構(gòu)參數(shù)改變一個微小的增量加，使x=%+加，重新計算像差值

造名

得到相應(yīng)的像差增量吁=/一心。用像差對該自變量的差商加代替微商派。對

每個自變量重復(fù)上述計算，就可以得到各種像差對各個自變量的全部偏導(dǎo)數(shù)。利

用這些近似的偏導(dǎo)數(shù)值就能列出一個像差和自變量之間的近似的線性方程組

_上01A上LA

五F1=%F+—?+...+￡%

『仆言必+…+看此

上式稱為像差線性方程組，用它來近似代替像差方程組（2-1）。這就是光學(xué)自

動設(shè)計的基本出發(fā)點。

為了簡單可以用矩陣形式來表示上述方程組，設(shè)：

&cn

Ax】xQ—x01AF]Fx—F01A_

,組

-...—...—...—...

X-xAFF-F

non，mmOm，

這樣像差線性方程組的矩陣形式為：

AAx=AF

求解上述線性方程組，得到一組解盤，然后用一個小于1的常數(shù)。乘心得到:

Ax?=Ax-p

9

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

按&P對原系統(tǒng)進(jìn)行修改，當(dāng)P足夠小時，總可以獲得一個比原系統(tǒng)有所改

善的新系統(tǒng)。因為當(dāng)P足夠小時，像差線性方程組能近似反映系統(tǒng)的像差性質(zhì)。

把新得到的系統(tǒng)作為新的原始系統(tǒng)，重新建立像差線性方程組后進(jìn)行求解。這樣

不斷的重復(fù)，知道各種像差符合要求為止。這就是目前絕大多數(shù)光學(xué)自動設(shè)計程

序所采用的主要數(shù)學(xué)過程。

2.2阻尼最小二乘法光學(xué)自動設(shè)計程序

當(dāng)像差數(shù)大于自變量數(shù)的情形：m>n,這時方程組是一個超定方程組，它不

存在滿足所有方程式的準(zhǔn)確解，只能求它的近似解一最小二乘解。

首先定義一個函數(shù)組，他們的意義如以下公式所示：

…-M

加dx?

.=善用+.“+善此一

沃1dxn

cpm稱為“像差殘量”，寫成矩陣形式為：

（P=AAx-AF

取各像差殘量的平方和構(gòu)成另一個函數(shù)①（'）：

①（一）=-一=:m嬤

Z=1

①（Ax）在光學(xué)自動設(shè)計中成為“評價函數(shù),，，能夠使0（'）=°的解（即

6=???=91n=0）,就是像差線性方程組的準(zhǔn)確解。當(dāng)m>n時，它實際上是不存

在的。這里改為①（心）的極小值解，作為方程組的近似解，稱為像差線性方程組

的最小二乘解。

將（P代入評價函數(shù)得：

minO（Ax）=min，嬤=min［（AAx-AF）r（AAr-AF）］

10

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

①（Ax）=（AAx—AF）r（AAx—AF）

=［（AAx）r-AFr］（AAr-AF）

=（A/Ar-AFr）（AAr-AF）

=AxrArAAr-AFrAAx-ArrArAF+AFrAF

根據(jù)多元函數(shù)的極值理論，①（以）取得極小值解的必要條件是一價偏導(dǎo)數(shù)等

VO（Ar）=0

運用矩陣求導(dǎo)規(guī)則求一階偏導(dǎo)數(shù)：

VO（Ar）=2ArAAr-ArAF一ArAF=2（ArAAr-ArAF）=0

ArAAx-ArAF=0

只要方陣ATA為非奇異矩陣，即它的行列式值不等于零，則逆矩陣（ATA）-l

存在，方程式有解，解的公式為：

Ax=（ArA）-1ArAF

要使ATA非奇異，則要求方程組的系數(shù)矩陣A不產(chǎn)生列相關(guān)。即像差線性

方程組中不存在自變量相關(guān)。在光學(xué)設(shè)計中，由于像差和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系是

非線性的。同時在比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)中作為自變量的結(jié)構(gòu)參數(shù)很多，很可能在

若干自變量之間出現(xiàn)近似相關(guān)的現(xiàn)象。這就使矩陣ATA的行列值接近于零,ATA

接近奇異，按最小二乘法求出的解很大，大大超出了近似線性的區(qū)域，用它對系

統(tǒng)進(jìn)行修改，往往不能保證評價函數(shù)的下降，因此必須對解向量的模進(jìn)行限制。

改為求下列函數(shù)的極小值解：

L=①（Ax）+

這樣做的目的是，既要求評價函數(shù)①（心）下降，又希望解向量的模

=AxrAx

，不要太大。經(jīng)過這樣改進(jìn)的最小二乘法，稱為阻尼最小二乘法,

常數(shù)p稱為阻尼因子。上述函數(shù)L的極小值解得必要條件為：

L=2ArAAx-2ATAF-2pAx=0

或者:

11

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

（ATA+=ATAF

上式為阻尼最小二乘法的法方程組。式中，/為單位矩陣；”為阻尼因子。解的

公式為：

Ax=（ArA+pl^A^^F

以上公式中的逆矩陣（A'A+"廠永遠(yuǎn)存在。在像差線性方程組確定后，即

A和AF確定后，給定一個p值就可以求出一個解向量及。p值越大心的模越

小，像差和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間越接近線性，越有可能使中（心）下降。但是心太小，

系統(tǒng)改變不大，①（心）下降的幅度越小。因此必須優(yōu)選一個p值，使①（心）達(dá)到

最大的下降。具體的做法是，給出一組p值，分別求出相應(yīng)的解向量及，用它

們分別對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行修改以后，用光路計算的方法求出它們的實際像差

m

①

值，并計算出相應(yīng)的評價函數(shù)值，，公式中"為系統(tǒng)實際像差和目標(biāo)

值的差，即實際的像差殘量。比較這些小值的大小，選擇一個使中達(dá)到最小的P

值，獲得一個新的比原始系統(tǒng)評價函數(shù)有所下降的新系統(tǒng)。然后把這個新系統(tǒng)作

為新的原始系統(tǒng)，重新建立像差線性方程組，這樣不斷重復(fù)直到評價函數(shù)①（'）

不再下降為止。采用上述求解方法的光學(xué)自動設(shè)計稱為“阻尼最小二乘法”。

2.3適應(yīng)法光學(xué)自動設(shè)計程序

當(dāng)像差線性方程組中，方程式的個數(shù)m小于自變量個數(shù)n時，方程組是一

個不定方程組有無窮多組解，這時選用解向量的模為最小的那組解，因為解向量

的模越小，像差和自變量之間越符合線性關(guān)系。相當(dāng)于在滿足像差線性方程組的

n

^）（八丫）—〉）八丫2——丫，八丫

條件下，求-'的極小值解。把像差線性方程組作為一個約

束方程組，求函數(shù)①3）=&&的極小值。

12

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

min①（Ax）=min（AxrAx）

同時滿足約束方程組：

AAx=AF

構(gòu)造一個拉格朗日函數(shù)L：

L=①（Ar）+X（AAr—AF）

拉格朗日函數(shù)L的無約束極值，就是①的約束極值。函數(shù)L中共包含有AX和入

兩組自變量，其中?為〃個分量，而2為他個分量，共有機+〃個自變量。根據(jù)

多元函數(shù)的無約束極值條件為乙=0,得：

aLr

ax=2Ax+A2=0

aL

a/l=AAx—AF=0

求解AX：

1T

Ax=——ATA

2

將其代入前式得：

/L=-2Ar（A4r）-1AF

Ax=Ar（AAr）^AF

上式就是我們所要求的約束極值的解。解存在的條件是逆矩陣（ATA）-l存在，即

ATA為非奇異矩陣，這就要求像差線性方程組的系數(shù)矩陣A不發(fā)生行相關(guān)，即

不發(fā)生像差相關(guān)。用上面這種方法求解像差線性方程組的光學(xué)自動設(shè)計方法稱為

“適應(yīng)法”。

當(dāng)像差數(shù)機等于自變量數(shù)"時，像差線性方程組有唯一解，系數(shù)矩陣A為

方陣，一下關(guān)系成立

（A4r）-1=（Ar）-1A-'

帶入前式得：

Ax=Ar（Ar）_1A_1AF=A-1AF

顯然上式就是像差線性方程組的唯一解。因此該式既適用于m<n的情形，

也適用于m=n的情形。由以上求解過程可以看到，使用適應(yīng)法光學(xué)自動設(shè)計程

13

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

序必須滿足的條件是：像差數(shù)小于或等于自變量數(shù)；像差不能相關(guān)。

適應(yīng)法像差自動校正程序的最大特點是：第一，參加校正的像差個數(shù)他必須

小于或等于自變量個數(shù)小第二，參加校正的像差不能相關(guān)。因為適應(yīng)法求出的

解，嚴(yán)格滿足像差線性方程組的每個方程式。如果m>n,或者某兩種像差相關(guān),

像差線性方程組就無法求解，校正就要中斷。這是適應(yīng)法和阻尼最小二乘法的最

大區(qū)別。

14

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

3望遠(yuǎn)鏡

3.1望遠(yuǎn)鏡物鏡設(shè)計

要求：焦距為200,半視場角為4。，相對孔徑為1：5

3.1.1選擇初始結(jié)構(gòu)

初始結(jié)構(gòu)如下圖所示:

EditSolvesOptionsHelp

該初始結(jié)構(gòu)的焦距為200.49,相對孔徑為156,2。=12二

此時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示:

15

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

該系統(tǒng)的MTF函數(shù)及點列圖如下圖所示:

3.1.2優(yōu)化

選取rl、r2、r3和第一面的厚度設(shè)為變量，將焦距設(shè)為200,優(yōu)化后可得系統(tǒng)結(jié)

構(gòu)參數(shù)、MTF、點列圖如下圖所示:

Surf:TypeComaentRadiusThicknessGlassSemi-Diameter

OBJStandardInfinityInfinityInfinity

STOStandard168.420163V10.217385VK920.051849

2Standard-7S.214876V4.000000ZF120.084434

3Standard-173.121963V194.104SS0H20.231458

IMAStandardInfinity14.234605

3.2望遠(yuǎn)鏡目鏡設(shè)計

要求：與之前的望遠(yuǎn)鏡物鏡進(jìn)行配合，視放大率為6倍，目鏡出瞳距離為20。

16

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

3.2.1參數(shù)計算

之前的望遠(yuǎn)鏡物鏡相關(guān)參數(shù)如下：了=200,視場角2仞=8。，相對口徑為1：5,

根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的視放大率公式：

「工工6

D'3

「I—_ta_n__of

可得了，=33.333祖祖，由tan(y,仞=4°,可得萬=22.76。

由此得到的目鏡相關(guān)參數(shù)為：

f'e=33,333mm

2仞=45.52°

3.2.2選擇初始系統(tǒng):

Surf:TypeCommentRadiusThicknessGlass

OBJStandardInfinityInfinity

STOStandardInfinity20.000000

2Standard117.8500002.000000ZF1

3Standard27.S1000010.500000K9

4Standard-32.4400000.500000

5Standard3Z.440000P10.500000K9

6Standard-27.510000P2.000000ZF1

7Standard-117.850000P22.115283

IMAStandardInfinity-

該初始結(jié)構(gòu)的焦距為29.93,2?=44°0

該結(jié)構(gòu)的MTF以及點列圖如下所示:

17

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

3.2.3優(yōu)化

選取優(yōu)化變量后，優(yōu)化可得一下結(jié)構(gòu)參數(shù):

Surf:TypeRadiusThicknessGlass

OBJStandardInfinityInfinity

STOStandardInfinity20.000000

2Standard-243.088403V2.008371ZF1

3Standard37.227211V10.543946K9

4Standard-26.528253V0.502093

SStandard26.528253P13.054409K9

6Standard-37.227211P4.016741ZF1

7Standard243.088403P21.900743H

IMAStandardInfinity-

優(yōu)化后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示:

MafKt/rOMM,*,no

LAYOUT

MONNOU212011

TOTALLENGTH：72,02630MM

TELESCOPE_EYE,ZMX

CONFIGURATION1OF1

18

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

優(yōu)化后的系統(tǒng)MTF以及點列圖如下所示:

so

FER

XHOMATI'C'

IGUPATION*!OJ

3.3物鏡目鏡組合

將3.1和3.2中所得到的物鏡、目鏡參數(shù)結(jié)構(gòu)一并輸入，可得望遠(yuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

LensDataI

EditSolvesOptionsHelp

Surf:TypeCoiment-RadiusThicknessGlass

OBJInfinity

STOStandard168.42016310.217385K9

2Standard-75.2148764.000000ZF1

3Standard-173.1Z1963194.104550

4StandardInfinity21.900743

SStandard-243.0884034.016741ZF1

6Standard37.22721113.614S69EK9

7Standard-26.5282530.502093

8Standard26.5Z8253P10.543946K9

9Standard-37.ZZ7211P2.008371ZF1

10Standard243.088403P20.000000

IMAStandardInfinity-

19

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下所示:

t:layout

PrWJnom

LAYOUT

MONNOV212011

TOTALLENGTH：280,908H0MM

丁匚L匚SCOPfZ—CLL.ZMX

CONFIGURATION1OF1

20

現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計方法

4照相物鏡設(shè)計

要求：焦距為50,半視場角為25。，相對孔徑為1：30

4.1選擇初始結(jié)構(gòu)

LensData

EditSolvesOptionsHelp

Surf:TypeCommentRadiusThicknessGlass

OBJStandardInfinityInfinity

1St-andard41.3000008.930000ZK11

2Standard95.9400000.200000

3Standard27.4200009.220000ZK7

4Standard66.5300002.3S0000F3

5Standard18.32300016.370000

STOStandardInfinity14.370000

7Standard-21.4300002.350000F5

8Standard169.9000009.9000