惠更斯目镜分析与设计
光学课程设计 ——望远镜系统
光学课程设计望远镜系统结构设计指导教师：**专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号：********目录第一部分设计背景 (1)第二部分设计目的及意义 (1)第三部分望远镜介绍 (1)3.1望远镜定义 (1)3.2望远镜分类及相应工作原理 (2)第四部分望远镜系统设计 (3)4.1开普勒望远镜 (3)4.2望远镜系统常用参数 (4)4.3外形尺寸计算 (6)4.4伽利略望远镜 (8)4.5物镜组的选取 (9)4.6望远镜像差类型及主要结构 (10)4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12)4.8内调焦望远物镜分析 (14)4.9目镜组的选取 (14)4.10目镜主要像差及分析 (17)4.11棱镜转像系统 (17)4.12转折形式望远镜系统 (18)4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18)4.14应用光学系统中的光栅 (20)第五部分设计总结 (21)第六部分参考文献 (21)一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。
如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。
其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。
“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。
二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。
了解光学设计中的PW法基本原理。
三．望远镜介绍3.1 望远镜定义望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。
所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。
它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。
根据望远镜原理一般分为三种。
目镜设计
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5)对称目镜 由焦距相同的两个双胶合透镜组成。改变两胶合 组的色差值，目镜可校正垂轴色差或产生定量的正 直垂轴色差。 6)消畸变目镜 该目镜由两组密接透镜组成，接目镜为平凸透镜， 另一组为三胶合透镜。 7）柯尼希目镜 该目镜是简化的消畸变目镜，但是难以产生正的 垂轴色差。 8）蔡司目镜 这种目镜的两侧是汇聚的单透镜，中间为一组双 胶合透镜。 9）艾尔佛透镜 由紧靠在一起的三组件构成，单透镜位于两组双 胶合透镜之间。
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3）光阑球差 当目镜存在严重的光阑球差时，使出射光瞳位置有 很大的差异，从而出现视场遮拦现象。
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几种常用的目镜类型
1）惠更斯目镜 由两块平凸透镜组成，平面朝向眼睛。利用两透镜之 间的间隔可校正垂轴色差。 2)冉斯登目镜 由两块相同焦距的平凸透镜组成，平面朝外。透镜 的材料采用低色散玻璃，这样可以使前焦面移出透镜 之外，同时得到一定的出瞳距。 3）惠更斯型补偿目镜 该目镜是在惠更斯目镜的基础上引入胶合面而成的。 4）凯涅尔目镜 为克服冉斯登目镜不能校正垂轴涅尔目镜。
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目镜的像差及校正方式： 1）轴上像差 球差和轴向色差。由于目镜的相对孔径很小，球差 和轴向色差极小，设计目镜时，轴上像差可以不予考 虑。 2）轴外像差 目镜以校正轴外像差为主，尤其是影响成像清晰度 的彗差、象散和垂轴色差。场区难以校正。光学系统 要校正场区，必须正、负组件分离，切两者光焦度符 号相反，数值接近。但轴外主光线经负组件发散后在 正组件上有很大的通光高度，使正组件的通光高度与 焦距相比达到很大数值，轴外高级像差也随之剧增。 其实考虑到人眼对不同深度有一定的调节能力，因 此存在一些场区并不影响观察效果。
惠更斯目镜分析与设计
惠更斯目镜分析与设计471 胡芬目 录第一章 目镜的结构分析和像差分析11.1目镜的结构分析11.2目镜的像差和像差校正特点1第二章 惠更斯目镜的介绍和设计特点2第三章 惠更斯目镜的初始结构确定33.1 惠更斯目镜初始结构的确定43.2 光学软件设计步骤53.3初始结构像质评价63.4 惠更斯目镜的结构优化7参考文献7第一章 目镜的结构分析和像差分析1.1目镜的结构分析目镜是目视光学系统的重要组成部分。
被视察的物体通过望远镜和显微物镜成像在目镜的物方焦平面处，经目镜系统放大后将其成像在无穷远处，供人眼观察。
从目镜的光学特性来讲，具有以下特点：（1）焦距短。
望远镜系统中为了保证整个的仪器的尺寸以及一定的出瞳距离，一般目镜的焦距在15mm-30mm 左右；对于显微镜的的目镜来说，是放大率一般在10倍左右，那目镜的焦距也在25mm 左右。
（2）相对孔径比较小。
目镜的前置光学系统决定了通过目镜的光束尺寸、形状和光路。
同时目镜的出射光束直接进入人眼的瞳孔，人眼瞳孔的直径一般在2mm-4mm 左右变化，因此大多数实验室仪器出瞳直径一般在2mm 左右，目镜焦距常用的范围为15mm-30mm ，故目镜的相对孔径一般小于1/5.（3）视场角大。
通常在。
40左右，广角目镜的视场在。
60左右。
视场角大是目镜的一个最突出的特点。
（4）入瞳和出瞳远离透镜组由于上述目镜的光学特性，决定了她的像差性质和设计方法。
1.2目镜的像差和像差校正特点（1）目镜的视场比较大，出瞳又原远离透镜组，轴外光束在透镜组上的透射高较大，那入射角就会很大，不能当近轴光束，那轴外斜光束像差就会很大，如彗差、像散、场曲、畸变、垂轴色差。
为了校正所有这些像差，结构就会变得很复杂。
但是，像差校正一般都是结合目镜和前视系统一起校正，能获得较好的结果。
无需单独校正目镜到很完美的程度。
（2）对于能校正的轴外像差的目镜，一般透镜数会偏多，这时的球差和轴向色差一般不大，主要以校正影响成像清晰的像差为主，比如彗差、像散和垂轴色差。
惠更斯目镜的设计原理
惠更斯目镜的设计原理目镜是一种光学仪器，常用于放大远处物体的细节。
而惠更斯目镜则是一种应用广泛的目镜设计，其原理基于光的折射和反射。
惠更斯目镜的设计结构复杂，但理解其基本原理有助于我们更好地了解它的工作原理。
惠更斯目镜由两个主要的光学元件组成：目镜物镜和目镜目镜。
目镜物镜是一个凸透镜，它负责收束远处物体的光线。
目镜目镜是一个凹透镜，它负责放大收束光线后的像。
两个透镜通过一个空气间隙分开，这个空气间隙被称为惠更斯间隙。
当光线通过物镜时，由于透镜的曲率，光线发生折射，并被收束在一点上。
然后，这束光线通过惠更斯间隙传递到目镜目镜，再次发生折射。
目镜目镜的曲率使光线会被放大，并聚焦在视网膜上，形成一个放大的像。
这个像可以通过调整目镜的焦距来放大或缩小。
惠更斯目镜的设计原理基于透镜的光学性质。
透镜可以通过改变其曲率来控制光线的折射和聚焦。
物镜的曲率决定了光线的收束程度，而目镜的曲率则决定了光线的放大程度。
通过调整物镜和目镜的曲率，以及它们之间的间隙，可以实现不同倍数的放大效果。
惠更斯目镜还采用了一种叫做棱镜的光学元件。
棱镜位于目镜物镜和目镜目镜之间，起到折射和反射光线的作用。
它可以将光线折射到目镜目镜上，并通过反射将光线引导到视网膜上。
这种设计可以减少光线的损失，并提高目镜的亮度和清晰度。
总结起来，惠更斯目镜的设计原理是基于光的折射和反射。
通过物镜的收束和目镜的放大，以及棱镜的辅助，惠更斯目镜可以放大远处物体的细节，并将其形成的像聚焦在视网膜上。
这种设计原理使得惠更斯目镜成为了现代望远镜和显微镜中不可或缺的组成部分。
总的来说，惠更斯目镜的设计原理是基于光学的折射和反射，通过透镜和棱镜的组合来实现物体的放大和成像。
这种设计在现代光学仪器中得到了广泛应用，帮助人们更好地观察和研究微观和宏观世界。
对于科学研究、天文观测和医学诊断等领域，惠更斯目镜的设计原理都起到了重要的作用。
光学设计—目镜11-28
四、消象差谱线
因为目镜是目视光学仪器旳一种构成部分，所以与物镜一样，采用 F 光和C 光消色差，对D光或e光校正单色像差。
五、目镜旳像差计算
在设计目镜时，一般按反方向光路进行设计，如下图所示。假定物体
位于无限远，入射光瞳在目镜旳前方，在它旳焦平面 F目上计算像差
一、简朴目镜
目镜旳作用是将物镜所成旳像（位于目镜旳前焦平面上）放大并出射 平行光，供人旳眼睛观察。单个透镜是最简朴旳实际光学系统，它能 够使得平行光束成像在后焦平面上，根据光路旳可逆性，一种单透镜 就可能是目镜。平凸形单透镜能同步校正像散和彗差，也能够满足出 瞳远离透镜组旳要求。所以单个平凸透镜就是可能旳最简朴旳目镜构 造。
假如场镜位于物镜后焦平面（整个目镜前焦平面）旳背面，如图下图 所示，称为冉斯登目镜。场镜旳安装方向采用平面对着物方焦面，所 以采用这么安顿旳理由是因为入射主光线和光轴旳夹角很小，所以在 平面上近似垂直入射， 没有像散和彗差，而对第二面来说，物平面 位于球面旳球心和顶点之间，根据单个折射球面像差旳符号能够懂得 ，它产生正球差和正像散，它所产生旳正像散能够部分地补偿目镜旳 负场曲，这对改善整个视场内目镜旳像质是有利旳。
四、辨别率相适应
视网膜上最小鉴别距离等于两神经细胞直径，即不不大于0.006mm。
视角鉴别率 满足 下式 ：
tan 0.006 206265
f
，应使仪器本身由衍射决定旳辨别能力与眼睛旳视角辨别率相适应， 即光学系统旳放大率和被观察物体所需要旳辨别率旳乘积应等于眼睛 旳辨别率。
一、初级像差校正要求
目镜旳入射光瞳一般位于前方旳物镜上，而出射光瞳则位于后方旳一 定距离上，所以目镜旳成像光束，必然伴随视场角旳增长而远离透镜 组旳光轴，使目镜旳透镜直径和它旳焦距比较起来相当大，给像差校 正带来困难。
光学设计 第17章 目镜设计
第十七章 目镜设计目镜是望远镜和显微镜的一个组成部分，它的作用是把物镜所成的像，通过目镜成像在无限远，供人眼观察。
它是一切目视光学仪器不可缺少的部件。
§1 目镜的光学特性一 焦距望远镜物镜焦距与目镜焦距之间存在以下关系： 目物f f ⋅Γ-=当目镜的焦距目f 增加时，物镜的焦距物f 很快增加(因为1>>Γ)。
因此为了减小仪器的体积和重量，必须尽可能减小目镜的焦距。
另一方面，仪器又要求一定的出射光瞳距离，这就限制了目镜的焦距不能过小。
一般望远镜目镜的焦距/f 在mm 30~15左右。
对于显微镜的目镜来说，它的焦距和视放大率之间符合以下关系 250=⋅Γ目f显微镜目镜的视放大率Γ一般在⨯10左右。
显微目镜的焦距也在mm 25左右。
因此无论是望远镜的目镜，还是显微镜的目镜，焦距短，是它们的共同特点。
二 出射光瞳直径和相对孔径由于目镜的出射光束直接进入人眼的瞳孔，人眼瞳孔的直径一般在mm 4~2左右变化，因此军用望远系统的出射光瞳直径/D 一般在mm 4左右。
显微镜的出射光瞳直径/D 则为mm 2~1左右。
目镜的焦距/f 约为mm 30~15，所以目镜的相对孔径//f D 一般小于5:1。
三 视场角如图17－1所示，目镜的视场角/ω是位于物镜和目镜共同焦平面上的像对目镜主点的张角。
图17－1 望远镜系统对于望远系统，其视放大率Γ与物镜视场角ω和目镜的视场角/ω有如下的关系式：ωωtg tg ⋅Γ=/可见，无论是增大望远镜的视放大率Γ，还是增加视场角ω，都要求增大目镜的视场角/ω。
对显微镜来说，要增加物镜的线视场必须增加目镜物方焦面的线视场，在目镜焦距一定的条件下，也要增加目镜的视场角/ω。
因此目镜的视场一般都比较大。
当然，从观察的角度看，视场大些有好处，但是目镜视场能达到多少，是由该目镜的消像差情况决定的。
通常/2ω在040左右，广角目镜的视场在060左右。
某些特广角目镜甚至达0100。
目镜的基本类型
登目镜。
凯涅尔目镜
凯涅尔目镜，以字母K表示，是冉斯登目镜的改进型， 消除了冉斯登目镜的色差，这种目镜，视场大，常 用在低倍率观测上，如彗星或大面积的天体。结构 如图所示：
对称式目镜是一种中等视场的目镜，由两个相互对称的双胶合透镜构成，应用广泛，并且与 其他目镜相比较，垂轴色差和轴向色差都能校正的较好，象散和慧差也可以校正得很好，场 曲也比较小。是中等视场的目镜中像质较好的一种，出瞳距离也比较大，有利于缩小整个仪
目镜的基本类型
小组成员：朱宸 鲍潘
1
惠更斯目镜何冉斯登目镜
2
凯涅尔目镜
C
ONTENTS
3
对称式目镜目 录来自4无畸变目镜5
广角目镜
惠更斯目镜
惠更斯（Huygoens)目镜是由两片未经过色差校正的凸透镜组成； 靠近眼睛的一片称为目透镜，起放大作用；另一片称为场透镜，它 的作用使映像亮度均匀。在两块透镜之间的目透镜焦平面放一光栏， 把显微刻度尺放在此光栏上，从目镜中观察到迭加在物象上的刻度。 如图所示，这就是所谓的惠更斯目镜。
冉斯登目镜
冉斯登目镜，由两个焦距相等的平凸透 镜组成，两个凸面相对，两者的间距d等 于焦距的2／3。冉斯登目镜的球差、轴 向色差和畸变等均小于惠更斯目镜，但 垂轴色差较大。若用消色差胶合透镜代 替接目镜（称为开尔纳目镜），则可校 正垂轴色差。冉斯登目镜可当普通放大 镜使用。如图所示，这就是所谓的冉斯
广角目镜
广角目镜是为适应大视场系统而设计。广角目镜典型结构形 式——五片三组元。������ 型广角目镜中由两块透镜组成接目 镜,三胶合透镜用来校正象差,加入负光焦度减少了场曲。 ������ 型广角目镜是由胶合透镜组和中间的凸透镜组成接目镜, 另一个胶合透镜来补偿整个系统象差。
6惠更斯原理-人教版选修3-4教案
6 惠更斯原理-人教版选修3-4教案一、教学目标1.理解惠更斯原理的含义和基本假设；2.掌握通过惠更斯原理解决光的传播问题的方法；3.培养学生理解和分析物理现象以及解决实际问题的能力。
二、教学重点1.惠更斯原理的含义和基本假设；2.通过惠更斯原理解决光的传播问题的方法。
三、教学难点1.通过惠更斯原理解决实际问题的方法；2.帮助学生理解和分析物理现象的能力。
四、教学媒体1.电子白板；2.演示器。
五、教学过程1. 导入（5分钟）在学生熟悉的情况下，问学生在光学中，如何描述光线的传播方式。
2. 讲解（25分钟）1.介绍惠更斯原理的基本假设；2.解释惠更斯原理的含义，包括二次波源、波前和波面；3.通过惠更斯原理解决光的传播问题的方法，包括波前的推进和衍射现象的解释；4.案例分析，通过实际例子说明如何运用惠更斯原理解决问题。
3. 实验和讨论（30分钟）教师组织学生分组实验，使用显微镜、凸透镜等器材进行实验，对光的传播问题进行实际操作，并进行讨论和总结。
4. 作业布置（5分钟）1.系统地复习所学知识；2.解决并分析一些相关实际问题。
六、板书设计1.惠更斯原理的基本假设；2.惠更斯原理的含义；3.惠更斯原理的应用；4.相关实例。
七、教学反思本节课程主要讲解了惠更斯原理的基本假设、含义和应用。
通过案例和实验，学生更加深入地理解了惠更斯原理在解决光的传播问题中的应用，并提高了解决实际问题的能力。
在教学中，教师应该注重培养学生的思维能力，在实验和讨论环节，应该积极引导学生合理分析和总结实验结果，并深入探讨相关物理现象及其应用，提高学生的理论水平和动手能力。
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惠更斯目镜分析与设计51310401471 胡芬目录第一章目镜的结构分析和像差分析 (3)1.1目镜的结构分析 (3)1.2目镜的像差和像差校正特点 (3)第二章惠更斯目镜的介绍和设计特点 (4)第三章惠更斯目镜的初始结构确定 (7)3.1 惠更斯目镜初始结构的确定 (7)3.2光学软件设计步骤 (10)3.3初始结构像质评价 (11)3.4惠更斯目镜的结构优化 (13)参考文献 (15)第一章目镜的结构分析和像差分析1.1目镜的结构分析目镜是目视光学系统的重要组成部分。
被视察的物体通过望远镜和显微物镜成像在目镜的物方焦平面处，经目镜系统放大后将其成像在无穷远处，供人眼观察。
从目镜的光学特性来讲，具有以下特点：（1）焦距短。
望远镜系统中为了保证整个的仪器的尺寸以及一定的出瞳距离，一般目镜的焦距在15mm-30mm左右；对于显微镜的的目镜来说，是放大率一般在10倍左右，那目镜的焦距也在25mm左右。
（2）相对孔径比较小。
目镜的前置光学系统决定了通过目镜的光束尺寸、形状和光路。
同时目镜的出射光束直接进入人眼的瞳孔，人眼瞳孔的直径一般在2mm-4mm左右变化，因此大多数实验室仪器出瞳直径一般在2mm左右，目镜焦距常用的范围为15mm-30mm，故目镜的相对孔径一般小于1/5.60左右。
视场角大是40左右，广角目镜的视场在。
（3）视场角大。
通常在。
目镜的一个最突出的特点。
（4）入瞳和出瞳远离透镜组由于上述目镜的光学特性，决定了她的像差性质和设计方法。
1.2目镜的像差和像差校正特点（1）目镜的视场比较大，出瞳又原远离透镜组，轴外光束在透镜组上的透射高较大，那入射角就会很大，不能当近轴光束，那轴外斜光束像差就会很大，如彗差、像散、场曲、畸变、垂轴色差。
为了校正所有这些像差，结构就会变得很复杂。
但是，像差校正一般都是结合目镜和前视系统一起校正，能获得较好的结果。
无需单独校正目镜到很完美的程度。
（2）对于能校正的轴外像差的目镜，一般透镜数会偏多，这时的球差和轴向色差一般不大，主要以校正影响成像清晰的像差为主，比如彗差、像散和垂轴色差。
畸变不影响成像清晰，一般不严格校正。
（3）目镜一般不校正场曲，消场曲的条件是有相互远离的正透镜和负透镜组，光焦度符号相反，大小相近。
（4）设计望远镜目镜时，在目镜和物镜尽可能独立校正像差的前提下，进一步考虑它们之间的像差补偿问题。
一般的时候两者都分别有一定的像差，但整个系统像差得到了很好校正，成像质量也得到提高。
对于显微镜目镜，由于经常要改变不同倍率的物镜和目镜一起使用，就不便谈像差补偿，一般都是独立校正像差。
（5）在设计目镜时，通常按反向光路进行设计。
即假定物平面位于无限远，目镜对无限远目标成像，在目标的焦面上衡量系统的像差。
至于目镜的光瞳位置，可以按两种方式给出。
第一种方式是把实际系统的出瞳作为反向光路时目镜的入瞳，给出入瞳距离p，入瞳直径D等于系统要求的出瞳直径。
第二章惠更斯目镜的介绍和设计特点目镜中主要校正的单色像差是像散和彗差，在满足像差校正的情况下，当然是希望结构越简单越好，那单个透镜是最简单的光学系统。
根据对物平面在无限远的单透镜的彗差、像散性质的讨论，单透镜能同时校正像散和彗差的情况有两种。
第一种是平凸型（3=W），光阑位于透镜前方1/3焦距处，如下图1（a）∞所示；另一种是弯月形透镜（3W），光阑位于透镜后1/3.5焦距处，如图1=-∞（b）所示。
图1 可以校正彗差和像散的单透镜结构图目镜的成像要求是把物方焦面上的物体成像在无限远，按照光路的可逆定理，也可以看做是把无限远物体成像在像方焦面上，同时要求光瞳位于平行光束中，并且远离透镜组。
显然只有图1（a ）的情况才能符合这一要求，因此单个平凸透镜就是可能的最简单的目镜结构。
但从整个系统来说，单个平凸透镜还不能工作，因为从物镜进入系统的光束，如果直接投射到平凸透镜上，这时对应的出瞳距离不等于1/3焦距，不满足像散和彗差为0的要求。
为了满足这一要求，必须在焦面上加入一个场镜，如图2所示。
一般为了加工简单也做成平凸型。
也就是说最简单的目镜包括两个平凸型的透镜，一个为场镜，靠近物镜的像面位置；一个为接目镜，靠近眼睛位置。
图2 一般目镜的结构图根据第二色差和数的公式：222111111v h h v h h c h h S z z z s ϕϕ+==∑∏如果要使色差为零，必须使上述公式中的两项异号。
在目镜中由于入瞳和出瞳均远离透镜组，因此1z h 和z h 2总是同号的，而接目镜和场镜的光焦度也均为正，因此必须要使1z h 和z h 2异号，也就是接目镜和场镜分别位于实际像面的两侧，如下图3所示，这就是所谓的惠更斯目镜。
图3 惠更斯目镜的结构图为了得到色差为0，那么焦距'1f 、'2f 和透镜距离d 有什么关系？ 假定两个透镜采用相同的玻璃材料v v v ==21；同时假定入射主光线和光轴平行，因为大多数仪器目镜的入射主光线和光轴的夹角比较小。
根据与薄透镜系统中光路计算公式：)1()1()('11'111'12'22'222'21f dh f h dh dtgw h h f dh f h d h dtgu h h z z z z z -=-=-=-=-+=+=带入色差公式，也就是：0)1()1(2'11211'22=-+-=∏vf d h h v h f d h S z z s ϕϕ 化简后，解上式得：2'2'1f f d += 这就是两个正透镜构成的目镜，校正垂轴色差所必须满足的条件。
场镜的放置方向，同样采取平面对着实际像面，如图3所示，同样场镜可以产生正的像散，可以补偿目镜的场曲。
惠更斯目镜可以同时校正像散、彗差和垂轴色差，它的视场可以达到 50~40，相对出瞳距离4/1/'≈f l z ，由于实际像面在两透镜的中间，惠更斯目镜不能安装分划镜，它一般用于观察显微镜。
第三章 惠更斯目镜的初始结构确定 3.1 惠更斯目镜初始结构的确定根据前面的讨论，如果要求惠更斯目镜满足校正垂轴色差的条件，则'眼f 、'场f 和d 必须满足以下的条件。
2''场眼f f d +=目镜除了校正垂轴色差以外，还应满足校正像散和彗差的要求。
接着导出同时满足校正垂轴色差、像散和彗差时，三者之间应满足的条件。
假定接目镜的焦距mm f 1'=眼，当满足消像散和彗差的条件时，mm l z 31-=眼，如图4所示。
图4 由共轭点方程式：''111眼眼眼f l l z z =-将13/1-'==眼眼；f l z 代入得2/1'-=眼z l 。
由图4可知：∞=场z l ，d d l f +=+=21-'z '眼场又因为21'场f d += 联合上式可以得到：2,23,1''===场眼f d f以上就是惠更斯透镜同时校正垂轴色差、像散和彗差的条件。
根据组合系统焦距的公式：'''''-111场眼场眼目f f d f f f += 将2,2/3,1''===场眼f d f 代入上式得：3/4'=目f 。
这样就可以得到三者和目镜总焦距的直接关系式：'''''23;8943目场目目眼；f f f d f f ===接下来就设计一个⨯12的观察显微目镜，目镜焦距与倍率的关系为：8.2012250250'==Γ=目f根据三者与目镜焦距的关系式，采用缩放法，可以得到：2.318.2023234.238.2088896.158.204343'''''=⨯===⨯===⨯==目眼目目眼f f f d f f（1）确定接目镜的结构参数：6.15'=眼f ，透镜用K9玻璃，形状为平凸形，则可以得到透镜的前后表面的半径：()06.815163.16.15)1('21=-=-=∞=n f r r 眼考虑到透镜的通光孔径：08.21225'==Γ=D D （取2） 透镜的厚度取:21=d（2）确定两透镜之间的间隔2d :确认两透镜之间的间隔时，应保证目镜调节视度所必须的工作距离F l ，为此我们首先求出视度调节量：1632.210008.205100022'=⨯==目Nf x要求目镜的工作距离大于视度调节量，根据前面确定的接眼镜的焦距，并考虑到工作距离的要求和场镜的厚度，取mm d 222=。
（3）确定场镜的结构参数：场镜的作用是保证目镜的入瞳和出瞳位置。
场镜的前后表面的曲率半径为：1.16)15163.1(2.31)1('43=-=-=∞=n f r r 场44=d那么目镜初始结构的全部参数如表1所示:表1 12倍率的惠更斯目镜初始结构参数表3.2 光学软件设计步骤在确定惠更斯目镜的初始结构参数后，用zemax 软件输入初始结构参数，如图5所示。
图 5 惠更斯目镜初始结构图图像分析结果：初始的结构图如图6所示，结构基本满足设计结构要求，没有出现设计结构的变形和不合理现象。
图6 初始结构图如图7所示，还没优化之前的像差很大，主要是球差、彗差、像散和场曲。
图7 主要的赛德尔像差系数球差 彗差像散场曲3.3初始结构像质评价1）点击工具栏中Ray图标，出现ray fan曲线图，如下：ray fan表示是光学系统的综合误差。
它的横坐标是光学系统的入瞳标量，纵坐标则是针对主光线（发光点直穿光阑中心点的那条光线）在像面上的位置的相对数值。
2）点击工具栏中fcd图标，出现轴外细光束像差曲线，如下：左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线，纵坐标为视场，横坐标左图是场曲，右图是畸变的百分比值。
综合所示，初始数据所示的光学系统像质不够好，畸变比较大。
3）光学传递函数（MTF）分析，单击工具栏中的Mtf图标，出现光学系统的调制传递函数图，如下：图像分析：所谓MTF是表示各种不同频率的正弦强度分布函数经光学系统成像后，其对比度（即振幅）的衰减程度。
当某一频率的对比度下降为零时，说明该频率的光强分布已无亮度变化，既该频率被截止。
这是利用光学传递函数来评价光学系统成像质量的主要方法。
从理论上可以证明，像点的中心点亮度值等于MTF曲线所围成的面积，曲线所围成的面积越大，表明光学系统所传递的信息量越多，光学系统的成像质量越好，图像越清晰。
因此在光学系统的接收器截止频率范围内，利用MTF曲线所围成的面积的大小来评价光学系统的成像质量是非常有效的。
4）点击工具栏中Spt图标，出现spot diagram曲线图，如下：图像分析：在几何光学的成像过程中，由一点发出的许多条光线经光学系统成像后，由于像差的存在，使其与像面不再集中于一点，而是形成一个分布在一定范围内的弥散图形，称之为点列图点列图下方给的数可以看出每个视场的RMS RADIUS（均方根半径值）、AIRY光斑半径、GEO RADIUS为几何半径（最大半径），值越小成像质量越好。