双胶合望远镜物镜设计报告——李金庭2018E8002061006

r1 = 0.6798, r2 = -0.4307, r3 = -1.0241
以上半径对应焦距等于 1，将它们乘以焦距f ′ = 85,得到最后要求的半径为
r1 = 57.783, r2 = -36.6095, r3 = -87.0485
(8).确定透镜厚度
d1 = 4，d2 = 2。 双胶合物镜的全部结构参数为
1
0
30
1.5163(K9)
三、 设计运用 ZEMAX 软件设计光学系统 1、zemax 初始结构输入，输入结果如图
2、结果报告
点列图
通过由 zemax 输出的图文报告，初步解算得到的光学系统有较大 像差，成像质量也不高，需要对系统进行优化。 四、 用 ZEMAX 进行优化 优化函数设置如下：
SΙ
=
−
n
2− n3
1
du
4
=
-30× 0.08714
×
1.51632 1.51633
1
=
−0.000643
S ΙΙ
=
S
Ι
×
uz u
=
-0.000665× (-1.005) =
0.000647
SΙC
=
−d
n −1 υn2
u
2
=
−30 ×
1.5163 −1 64.1×1.51632
× 0.0872
=
−1 ν2
）（ 1 ν1
−1 ν2
）
ϕ1 = 1.965 ϕ1 = 1.965 ϕ2 = -0.965
Q
=
Q0
−
W∞ − 0.15 1.67
=
−4.287
1 r2
= ϕ1
+Q
=
−2.322
1 = ϕ1 + 1 = 1.471 r1 n1 −1 r2
1 = 1 − ϕ2 = −0.9765 r3 r2 n2 −1
SΙC = -0.000380
(4)列出初级像差方程式求解双胶合物镜的 P∞，W∞，C
由于
S系统 = S物镜 + S棱镜
所以双胶合物镜的像差和数为
SΙ = SΙ系统 - SΙ棱镜 = −0.000874 SΙΙ = S ΙΙ 系统 - S ΙΙ 棱镜 = −0.001942 SΙC = S ΙC 系统 - S ΙC 棱镜 = 0.000415
根据 C = 0.000644, P0 = −0.23 查找玻璃组合。
选择 K10-ZF3。其参数为：
K10： nD = 1.5181 ZF3： nD = 1.7172
ν = 58.9 ν = 29.5
C = 0.000644, P0 = −0.126,Q0 = −4.14
Hale Waihona Puke Baidu
(7)求透镜组半径
ϕ1
=（C
(5)列出初级像差方程求 P，W，C
P = -0.000118 W = 0.003000 C = 0.000007579
(6)由 P，W，C 求 P∞，W∞，C
由于 h=7.4，f’=85，因此有 hϕ = h = 0.0871 f'
进而可得：
P
=
P (hϕ )3
=
-0.179
W
=
W (hϕ ) 2
中国科学院大学
光学设计课程实践 报告
设计题目： 课程老师： 学生姓名： 学生学号： 研 究 所：
双胶合望远物镜设计
2019 年 5 月 16 日
一、 设计指标：
设计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜
技术要求：
视角放大率：3.7
棱镜折射率： n=1.5163(K9)
出瞳口径： 4mm
棱镜展开长度： 30mm
优化后最终结果如下所示：
优化后像差减改善，报告如下：
优化后的点列图
通过输出的报告可以看出，经过对系统结构的优化，系统成像质
量得到了改善，系统像差也得到了极大的优化。 五、 总结 根据初始条件设计双胶合望远物镜需要首先对各边界条件进行 求解，通过计算 PWC，来选择合适的玻璃组合，然后通过得到的 玻璃组合的 n,v，计算各曲面曲率，玻璃的厚度选择参考的网上 教程，Q 的计算采取的直线拟合的方法，最后把计算得到的曲率 数据填入 zemax 即可求解，过程中遇到的主要问题：优化函数的 选择和使用，本次报告中仅仅就玻璃与空气边缘厚度进行了优化 设置，采用的默认评价函数，EFFL 优化函数可以对曲率半径进 行优化求解，尚未能熟练掌握。
= 0.3954
C = C • f ' = 0.000644
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 = -0.179 W∞ = W = 0.3954
C = 0.000644
将 P∞，W∞ 带入公式求 P0
P0 = P∞ − 0.85(W∞ − 0.15)2 = −0.23
-0.000795
(3)根据整个系统的要求，求出系统的像差和数 SⅠ， SⅡ， SⅠC ： 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）的像差为：δLm' =0.1mm ， SCm' = −0.001， ∆L'FC = 0.05mm
SΙ = −0.001517
SΙΙ = - 0.001296
u' = h = 0.0871 f'
J = n'u' y' = 0.648
(2)计算平行玻璃板的像差和数 SΙ，SΙΙ，SΙC
平行玻璃板入射光束的有关参数为
u = 0.0871
uz = tan(−5 ) = −0.0875
uz = -1.005 u
平行玻璃板本身的参数为 d=30mm； n=1.5163； v=64.1 带入平行玻璃板的初级像差公式可得：
r
d
Glass
r1 = 57.783
4
K10
r2 = -36.6095 2
ZF3
r3 = -87.0485
至此，双胶合望远物镜的初级像差求解全部完成了，物镜系统的全部结构参数如下：
r
d
n
0(光阑)
35
1
57.783
4
1.5181(K10)
-36.6095 2
1.7172 (ZF3)
-87.0485 36
出瞳距离： ≥20mm
棱镜距离物镜的距离： 36mm
全场视角： 10⁰
孔径光阑位在物镜前： 35mm
物镜焦距： 85mm
二、 系统的尺寸计算
(1) 求 h，hz，J
根据光学特性的要求：
h = D = 14.8 = 7.4 22
hz = 0
y'= f '• tanω = 85× tan 5 = 7.44