毕业论文(设计)基于zemax的光学系统设计报告—内调焦望远物镜的设计
实验四 基于ZEMAX的牛顿望远镜的优化设计
实验四 基于ZEMAX的牛顿望远镜的优化设计一．实验目的学会使用ZEMAX软件对典型牛顿望远镜进行优化设计。
二．实验要求1.掌握设立反射镜、使坐标中断的方法；2.学会使用圆锥系数来优化成像质量；3.学习点列图和3D图形分析像质的简单方法。
三．实验原理1.牛顿望远镜基本结构：抛物面主反射镜+与光轴成45度的平面反射镜构成，是一种全反射式的望远镜物镜；2.对于球面凹面镜成像，有F=R/2的关系；3.圆锥系数（conic系数）：见于LDE窗口中每一行的第7列（Conic），这个系数是描述该行所代表的面的曲面函数中的非球面二次曲面系数，决定了该行代表的面的形状，典型值对应的面形状如下：Conic=0 球面；-1<Conic<0 主轴在光轴上的椭球面；Conic=-1 抛物面；Conic<-1 双曲面。
4.ZEMAX中关于在光路中新添加折叠反射镜仿真实现的步骤：定位置：：在所需要放置反射镜的位置添加一个虚构面（空面），由反射镜要（1） 定位置放置的位置决定添加虚构面后相应各面的厚度值的改变；（2） 添加反射镜：从主菜单-工具-折叠反射镜里添加一个反射镜，设置相关合适的参数。
5.鬼像与挡光板：（1） 鬼像：成像系统中一些非设计中的反射光线最终沿着非期望的路径达到像面后，会形成鬼像，影响成像质量。
（2） 为了尽可能消除鬼像的影响，对于那些位于光路范围内的中间器件（尤其是口径小于主光路口径的），例如本例中的平面反射镜，一般需要在其前面加一块挡光板，消除这些器件对光线不需要的反射。
挡光板的口径通常要比被挡元件的口径稍大。
（3） ZEMAX中挡光板的具体实现步骤：定位置：：在所需要放置挡光板的位置添加一个虚构面（空面），由其要放a.定位置置的位置决定添加虚构面后相应各面的厚度值的改变；设置参数：：将面型surf：type双击后的Aperture中的光圈类型从noneb.设置参数改为所需要的挡光类型（如圆形挡光），设置合理的挡光半径值，以略大于被挡元件半径为宜。
基于ZEMAX的工程光学课程设计
以下为本次课程设计作业报告的格式和范例，要求同学们结合自己所做工作进行改动，不得摘抄范例！在相机镜头作业完成后附录上入门教学中所有例子的report graphic 6 (见zemax>reports menu)，在完成以上作业情况下，感兴趣的同学可做《光设ZEMAX_实验讲义》中的范例和本次课程设计中相机镜头的公差分析，可进一步实质性的学习光学设计，学习结果也可附录在报告后面。
《Zemax软件设计教程_1》和《光学设计实例-黄惠杰》，是上光和长光的培训课件，同学们可做进一步了解光学设计的理论知识和设计思路。
有什么问题，欢迎同学们提问！工程光学课程设计名称：工程光学课程设计院系：电子科学与应用物理学院班级：应用物理10- 学号：学生姓名：指导教师：2013 年 07 月日设计过程2.1初始结构的选择照相物镜属于大视场大孔径系统, 因此需要校正的像差也大大增加, 结构也比较复杂, 所以照相物镜设计的初始结构一般都不采用初级像差求解的方法来确定, 而是根据要求从手册、资料或专利文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。
在选择初始结构时, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相对孔径和视场角达到要求时, 我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要求的焦距值。
原设计要求：1、焦距：f’=12mm；2、相对孔径D/f’不小于1/2.8；3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.29mm×5.76mm；4、后工作距>6mm5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)；6、成像质量，MTF 轴上>40% @100 lp/mm，轴外0.707 >35%@100 lp/mm。
7、最大畸变<1%照相物镜的视场角和有效焦距决定了摄入底片或图像传感器的空间范围, 镜头所成的半像高y 可用公式y = -f tanw计算, 其中f 为有效焦距, 2w 为视场角。
光学设计实验望远镜系统设计实验
光学设计实验报告——望远镜系统设计**：***学号：B********班级：B090103目录一、ZEMAX仿真二、设计优化三、数据比较和优化后参数四、公差分析五、光学系统图六、设计心得体会一ZEMAX仿真一、本次设计要求如下：1.焦距为100mm；2.光源为无穷远处;3.像空间F/﹟=4，相对孔径1/44.前一块玻璃为BAK1,后一块玻璃为F25.全视场角为8度先打开ZEMAX软件，根据设计要求修改系统设定,包括系统孔径,镜头单位，视场，和波长。
望远镜物镜要求校正的像差主要是轴向色差、球差、慧差。
根据要求采用的是折射式望远双胶合型（1）修改系统设定。
首先，根据要求的设计参数计算物方孔径EPD。
提供的有效焦距efl为100mm，像空间F/﹟=4。
由公式，得物方孔径EPD约等于25。
在ZEMAX主菜单软件中，选择系统> 通用配置，在弹出的对话框中，选择图象空间F/#，数值选择4。
（2）视场设定。
在ZEMAX主菜单软件中，选择系统> 视场，在弹出的对话框中，视场类型选择角度，并输入三组视场数据，(0,8), (0, 2.8)和 (0,4)。
第三步，波长设定。
在ZEMAX主菜单软件中，选择系统> 波长，在弹出的对话框中，单击选择完成配置，然后单击确定。
系统配置完毕，即可在LDE中输入数据。
选择分析>草图>2D草图，将出现2D草图LAYOUT。
第二部分设计优化从2D草图可以看出，镜头的性能参数并非最优。
选择编辑——》优化函数，反复进行修改权重，直到mtf达到最优。
选择工具 > 优化 > 优化在弹出的窗口中执行最终优化当优化开始时，ZEMAX 首先更新系统的评价函数。
第四部分：数据比较与优化后参数优化后2D草图：第五部分公差分析在菜单栏中点开Tools（工具）选中Tolerancing点OK然后点Editors选中Tolerance Data Editor在页面上点开Tools选中Default Tolerances点OK输入参数进行公差分析后得点开Tools 选中Test Plate Fitting出现对话框选择Best to woest 点OK，第五部分光学系统图第六部分设计心得体会通过光学课程设计，我不但学到了一些以前不懂的知识，而且更进一步学会使用了ZEMAX 常用的光学设计软件，同时，也锻炼了我们在学习新软件的能力，这不但是对新知识的学习，更是对新事物学习和接受能力的锻炼，因此我对此次光电课程设计感触和收获颇深！刚开始，我们对设计的总体思路都没有一个大概的印象，刚得到题目时，我们到图书馆和上网查阅资料，看了以前上试验课时的PPT和一些资料，才对要使用的软件有了较深入的了解，然后对着以前的设计课题，慢慢的探索和练习。
内窥镜物镜zemax实验报告
内窥镜物镜zemax实验报告1. 引言内窥镜是一种用于检查人体内部器官的医疗工具。
其核心部分是物镜系统，通过物镜系统的设计和优化，可以实现对细微结构的观察和诊断。
本实验使用Zemax 软件对内窥镜物镜进行设计和模拟，以探究最佳物镜设计。
2. 实验目的通过Zemax软件的应用，熟悉内窥镜物镜设计的基本原理和方法，优化物镜系统的参数，提高成像效果。
3. 实验步骤与结果3.1 系统参数设定在Zemax软件中，我们首先设定内窥镜物镜的系统参数。
我们设定了以下参数：- 系统口径：3 mm- 入射光波长：550 nm- 视场角：20 度- 物点位置：50 mm3.2 系统设计根据设定的参数，我们通过Zemax软件进行物镜系统的设计。
我们尝试了多种设计方案，并对比了不同方案的成像效果。
通过调整物镜的曲率和距离等参数，我们最终设计得到了一个较好的成像效果。
以下是该方案的详细参数：- 物镜表面数量：2- 物镜表面曲率：50 mm，100 mm- 物镜表面厚度：5 mm，5 mm- 物镜间距：20 mm3.3 成像模拟在物镜系统设计完成后，我们使用Zemax软件对成像效果进行模拟。
通过模拟，我们可以观察到成像的清晰度、畸变情况和像差等信息，并进行修正和优化。
以下是我们的成像模拟结果：- 成像清晰度：通过调整物镜曲率和距离等参数，我们获得了良好的成像清晰度，能够清晰地观察到物体细节。
- 畸变情况：通过应用畸变校正技术，我们成功地减小了畸变现象，在图像中可以观察到较少的畸变。
- 像差修正：通过对物镜系统的光学参数进行调整，我们成功地降低了像差的影响，提高了成像质量。
3.4 优化与改进在进行上述实验过程中，我们也发现了一些问题和不足之处。
通过对实验结果的分析，我们总结出一些优化和改进的方向：- 减小系统的光损失：在实际应用中，光损失是一个重要的问题。
通过优化系统的光学元件材料和涂层等参数，可以有效减小光损失，提高光传输效率。
基于ZEMAX的折反射式望远物镜的设计
基于ZEMAX的折反射式望远物镜的设计
范应娟
【期刊名称】《陕西科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(031)002
【摘要】折反射式望远物镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,这种系统的特点是便于校正轴外像差.以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量.在设计过程中通过对计算数据的优化、对像差的校正,逐步达到了预期的要求,这次设计的折反射式望远物镜由两片球面反射镜及五片折射透镜组成.
【总页数】4页(P146-149)
【作者】范应娟
【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安 710021
【正文语种】中文
【中图分类】TB133
【相关文献】
1.望远物镜的初始设计及运用zemax对其分析 [J], 韩鹏斌
2.折反及反射式望远物镜主,次镜轴向间隔的精确调整 [J], 梁庆丰
3.大口径折反射式变焦距物镜的设计 [J], 崔继承
4.一种折反射式望远物镜的调整 [J], 梁庆丰
5.基于ZEMAX的反射式望远物镜设计 [J], 张云哲; 冯厅; 王郭玲
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基于Zemax的超广角照相物镜光学结构设计
中北大学
毕业设计任务书
学院：信息与通信工程学院
专业：光信息科学与技术
学生姓名：韩新学号：1105024101 设计题目：基于Zemax的超广角照相物镜光学
结构设计
起迄日期: 2015年3月9日～2015年6月20日设计地点:山西省研究中心
指导教师:
负责人:
发任务书日期: 2015年3月9日
任务书填写要求
1．毕业论文任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在学院的负责人审查、负责人签字后生效。
此任务书应在毕业论文开始前一周内填好并发给学生；
2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；
3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业论文完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及学院领导审批后方可重新填写；
4．任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。
学生的“学号”要写全号（如020*******,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；
5．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。
毕业设计任务书
毕业设计任务书。
物理光学课程设计-ZEMAX软件设计望远镜并校正像差
选择设计题目为：设计一放大率8Γ=倍的望远镜，物镜视场角24ω=，出瞳直径4D mm '=，目镜焦距225f mm '=，出瞳距离15mm ，目镜焦截距4mm ，入瞳与物镜重合。
（注：望远镜设计中物镜和目镜可以分开设计，独自校正像差）一、设计思路以及一些计算过程：有题目要求，选择双胶合望远物镜会比较适合。
相对孔径小于五分之一，由公式以及光学设计手册选择物镜的焦距为200mm ，入瞳直径为40mm ，初始结构采用：rd 玻璃 153.16 1.5163，64.1 -112.934 1.6475，33.9 -361.68/1.5163,64.1 /二、软件使用过程：1.透镜结构参数，视场、孔径等光学特性参数：初始结构表：优化情况：System/Prescription DataGENERAL LENS DATA:Surfaces : 7Stop : 1System Aperture : Entrance Pupil Diameter = 40Glass Catalogs : SCHOTTRay Aiming : OffApodization : Uniform, factor = 0.00000E+000Effective Focal Length : 320 (in air at system temperature and pressure)Effective Focal Length : 320 (in image space)Back Focal Length : 310.63Total Track : 775.2221Image Space F/# : 8Paraxial Working F/# : 8Working F/# : 8.002776Image Space NA : 0.06237829Object Space NA : 2e-009Stop Radius : 20Paraxial Image Height : 11.17465Paraxial Magnification : 0Entrance Pupil Diameter : 40Entrance Pupil Position : 0Exit Pupil Diameter : 102.5804Exit Pupil Position : 820.7951Field Type : Angle in degrees Maximum Field : 2Primary Wave : 0.5875618Lens Units : MillimetersAngular Magnification : -0.3899379Fields : 3Field Type: Angle in degrees# X-Value Y-Value Weight1 0.000000 0.000000 1.0000002 0.000000 1.414000 1.0000003 0.000000 2.000000 1.000000Vignetting Factors# VDX VDY VCX VCY VAN1 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000002 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.0000003 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000Wavelengths : 3Units: ｵm# Value Weight1 0.486133 1.0000002 0.587562 1.0000003 0.656273 1.000000EDGE THICKNESS DATA:Surf EdgeSTO 439.9418312 11.4721633 11.6235514 312.1845555 0.0000006 0.000000IMA 0.000000INDEX OF REFRACTION DATA:Surf Glass Temp Pres 0.486133 0.5875620.6562730 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.000000001 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.000000002 SSK4A 20.00 1.00 1.62546752 1.617649751.614266423 LAF9 20.00 1.00 1.81494560 1.795040281.786944504 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.000000005 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.000000006 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.000000007 20.00 1.00 1.00000000 1.000000001.00000000THERMAL COEFFICIENT OF EXPANSION DATA:Surf Glass TCE *10E-60 0.000000001 0.000000002 SSK4A 6.100000003 LAF9 7.200000004 0.000000005 0.000000006 0.000000007 0.00000000F/# DATA:F/# calculations consider vignetting factors and ignore surface apertures.Wavelength: 0.486133 0.5875620.656273# Field Tan Sag Tan Sag Tan Sag1 0.0000 deg: 8.0042 8.0042 8.0028 8.0028 8.0075 8.00752 1.4140 deg: 7.9964 8.0019 7.9936 8.0001 7.9978 8.00473 2.0000 deg: 7.9889 7.9997 7.9847 7.9974 7.9884 8.0018CARDINAL POINTS:Object space positions are measured with respect to surface 1.Image space positions are measured with respect to the image surface.The index in both the object space and image space is considered.Object Space Image SpaceW = 0.486133Focal Length : -319.976306 319.976306Focal Planes : 124.738587 0.170547Principal Planes : 444.714892 -319.805758Anti-Principal Planes : -195.237719 320.146853Nodal Planes : 444.714892 -319.805758Anti-Nodal Planes : -195.237719 320.146853W = 0.587562 (Primary)Focal Length : -320.000000 320.000000Focal Planes : 124.780118 0.151516Principal Planes : 444.780118 -319.848484Anti-Principal Planes : -195.219882 320.151516Nodal Planes : 444.780118 -319.848484Anti-Nodal Planes : -195.219882 320.151516W = 0.656273Focal Length : -320.220323 320.220323Focal Planes : 124.586499 0.352767Principal Planes : 444.806822 -319.867556Anti-Principal Planes : -195.633824 320.573090Nodal Planes : 444.806822 -319.867556Anti-Nodal Planes : -195.633824 320.5730902.像差指标数据：球差数据分析图:三、学习心得这次的光学设计要结束了，在这里我首先得思过一下，这次的课设可真的是糊里糊涂就过去了。
基于卡塞格林系统的望远物镜设计
基于卡塞格林系统的望远物镜设计在望远镜的设计中，物镜是非常重要的一个组成部分。
物镜的设计好坏直接影响到望远镜的成像质量。
而卡塞格林系统是一种常见且广泛应用的望远镜设计系统，由于它能够有效减少色差和减小像差，因此被广泛应用于天文望远镜的设计中。
在进行望远物镜设计时，我们可以借助ZEMAX这个光学设计软件来进行仿真和优化。
下面介绍一下基于卡塞格林系统的望远物镜设计的一般流程。
1.确定设计目标：首先，我们需要明确望远物镜的设计目标，例如视场角、放大倍数、像差控制要求等。
这些目标将指导我们在后续的设计优化中进行权衡。
2.设定初始参数：根据设计目标，我们需要设定一些初始参数，例如物镜焦距、透镜数量、透镜曲率等。
这些参数将作为优化的初始值，通过反复迭代进行微调和优化。
3.光学系统设置：在ZEMAX中，我们可以建立光学系统模型，添加透镜元件，并设置透镜的表面特性和材料属性。
同时，还需要设定入射光源和接收面的位置和特性，以便进行成像仿真。
4.成像分析：通过ZEMAX提供的成像仿真功能，我们可以对光线经过透镜系统后的成像质量进行评估。
这包括检查像差情况、确定像散和色差等指标，以及评估成像质量。
5.优化设计：根据实际仿真结果，我们可以通过调整透镜的参数和几何形状来优化设计。
在ZEMAX中，可以通过参数化的方式对透镜的曲率、厚度等参数进行微调。
通过多次迭代优化，逐步改善成像质量。
6.结果分析：优化设计完成后，我们需要重新进行光学仿真，并对结果进行分析。
这包括观察成像质量是否满足设计要求，如视场平直度、成像质量等。
同时，还要对颜色像差进行分析，确保色差控制得到满足。
7.性能评估：在设计完成后，我们可以通过ZEMAX提供的光学分析工具对望远物镜的性能进行评估。
如成像分辨率、MTF曲线等。
通过这些评估结果，我们可以确定设计的优劣，并进行必要的改进和调整。
总结来说，基于卡塞格林系统的望远物镜设计是一个复杂而繁琐的过程。
ZEMAX作为光学设计软件，提供了强大的工具和功能，可以帮助我们进行光学仿真、优化和结果分析。
Zemax光学设计：一个ZR为3.6的变焦镜头的设计参考
Zemax光学设计：一个ZR为3.6的变焦镜头的设计参考引言：在照相物镜和许多科研领域、光学测量仪器中，变焦比（Zoom Ratio，ZR）通常较大（＞2）。
为了确保在很大的焦距范围内均能得到清晰像，一般变焦物镜包含较多的部件，每个部件包含若干个镜片，通过调节其中若干间隔的连续变化来改变焦距，同时确保像面（CMOS/CCD）的位置不变，各位置的清晰度都足够高。
变焦物镜的设计，一般要参考已有的变焦物镜的设计，适当修改参数。
在许多光学手册、专利等中有许多变焦物镜的设计参考可作为初始结构。
但，即使有了参数相近的初始结构，变焦物镜的设计仍然不容易。
设计指标：设计仿真：首先输入系统特性参数，如下：在系统通用对话框中设置孔径。
在孔径类型中选择“Float By Stop Size；在波长设定对话框中，设定F.d.C，如下图：查看LDE：该光学系统由4个部分组成，分别为前组（前固定组）、中组I（变焦组）、中组II（补偿组）与后组（后固定组），具有4个变焦间隔T5、T12、T17与T27，按照不同的规律同时变化，从而引起焦距变化，区间为17.75-64.00mm，变焦比ZR=3.6。
相应视场角ω的变化区间为36.7-10.8°。
相应系统总长为89.04-110.00mm。
变焦过程中，像高不变，图像传感器的对角线长为24.88mm。
查看2D Layout：由于焦距的变化率大于2，在区间的短焦端视场角很大，所以前组的孔径往往很大，这是变焦物镜在结构上的显著特点。
为了校正倍率色差，通常前组都包含一组双胶合透镜，或双胶合+单片，由单片透镜承担一部分光焦度。
中组和后组一般也包含若干个双胶合、双分离或单片透镜，甚至厚透镜。
MCE设置如下：THIC 5、THIC 12、THIC 17与THIC 27分别对应间隔T5、T12、T17与T27；YFIE 3与YFIE 2分别对应不同的视场角ω。
一般变焦物镜只给出3～4个Config，包含了变焦区间的两端与中间位置，实际应用中整个变焦区间都要覆盖，结构设计需要完整的变焦曲线，即以焦距为自变量，以变焦间隔为函数的曲线方程，或充分稠密的数据表。
双胶合望远物镜 ZEMAX 设计
2.要求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：设计过程： 1.求h ，h z ，J1006.14365.7148.01'''4365.7)tan(''0621.335/5tan 58.12'/'tan 148.0502/tan 8.147.34'/tan '/'tan =⨯⨯===--==⇒==⇒===⨯==⨯=Γ=⇒=Γ==y u n J mmw f y mm h h mmh f h u D u mm D D D D uf h u z z o入入出入计算平行玻璃板的像差和数S 1、S 2、S 3 平行板入射光束的有关参数为：5912.0,0875.0)5tan(,148.0-=-=-==u u u u zz根据已知条件，平行玻璃板本身参数为：64.11.5163,n 31mm,d ===υ则平行平板的初级像差为：3.列出初级像差方程式求解双胶合物镜的C W P ,,∞∞ 根据整个系统物镜的像差要求：mmL SC mm L FC m m 05.0,001.0,1.0'''=∆-==δ系统的像差和数为：0010952.000220.0)(2200438.02S '2'''3''''''''2''''1-=∆-==-=-=-=-=FC m s m L u n S y SC u n k u n S L u n δ 由于S 系统=S 物镜+S 棱镜，双胶合物镜的像差和数为：0.00128480.00238-0.001095S -0.0010750.003275-0.0022S 0.001160.00554-0.00438S =+====+=I ∏I C列出初级像差方程，求P,W,C00238.0n1-n -dS 0.0032765/u)(u S S 00554.0n1-S 223z 124321-====-=⨯-=u du n υ00000812.0001285.000123.0001075.00000922.00016.058.1223=⇒===⇒-=-==⇒===∏I C C h S W JW P h S P P hP S z由P,W,C,求C W P ,,∞∞ 由于''1,85,58.12f f h ===ϕ所以00069.005591.0)(02846.0)('23======Cf C h WW h PP ϕϕ由于望远镜物镜对无限远物平面成像，无须对平面位置再进行优化。
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目录一、前言 (1)二、设计技术参数 (1)三、外形尺寸计算 (2)四、初始结构的选型和计算 (6)五、利用zemax优化及评价 (8)六、设计心得体会 (12)七、参考文献 (13)内调焦望远物镜的设计一、前言内调焦望远镜是一种具有多种用途、使用方便的光学检调仪器,它可以作为自准直仪和可调焦望远镜使用。
因此它广泛地应用于光学实验室、光学加工车间和光学装校车间作为检验和调校工具。
例如,作为内调焦望远镜使用时：可以用来检验导轨、平面或直尺的“直线性”,基面之间的“垂直性”,平面之间的“平行性”以及不同直径孔径之间的“同轴性”；作为自准直仪使用时：可检测平面间的角度,光学平行平板两表面的楔角以及观测星点等等。
内调焦是针对外调焦而言的，外调焦是指通过直接移动目镜或者物镜进行调焦，内调焦是指移动镜头组之间的一组镜片来调焦.内调焦广泛运用在某类结构的防水产品上，优点是密封性好一些，但是若设计不当视野会相对窄。
二、设计技术参数技术条件如下：相对孔径D/f’=1/6.58合成焦距f’=250mm物镜筒长L=165mm（薄透镜筒长）物方半视场角w=-2°三、外形尺寸计算根据上图进行光路计算2'(101)12012/'l f d d L f Q ϕϕϕϕϕϕ=-=+-=式中，L ，f ’已知，当假设d0后便可由上述三式求得φ1、φ2、和l2’。
相应地，φ1、φ2可按下述二式求得11/1'1/0/0'1/'21/2'(')/0(0)f d L d f f f f L d d L ϕϕ==-+==--计算结果如表所示 d0/mm 25 50 75 82.5 100 125 150 165 f1’/mm56.81892.595117.18123.13135.14148.81159.57165f2’/mm-41.17-67.65-79.41-80.10-76.47-58.82-26.47由上表知，当Q 给定后，f1’随d0的增加而增加，-f2’开始随d 的增加而增加，到L/2时随d0的增大而减小。
对于内调焦望远物镜而言，正透镜组焦距增大，就减少了物镜组的相对孔径，从而使物镜的结构可以取较简单的形式。
负透镜组焦距变短，调焦时较灵敏，但透镜组可移动范围△d 缩小，随之d0的增大，后工作距离l ’z 下降，仪器最近工作距离变大 它的计算公式为：min 1'/1'l Lf f L =-实践计算表明，缩短系数Q 增大，f1’,-f2’,lmin,l2’△d 都随着增大，以同样考虑d0的原则考虑Q 。
经过推算，大致确定选取d0=119.314mm ，对应的f1’=146.370mm,f2’=-65.270mm 。
四、初始结构的选型和计算1.物镜初始结构参数的计算为使物镜初级位置色差、初级球差、初级正弦差等于0。
0010P W C ∞=∞==求P0值：因为物镜于外界空气接触，所以双胶合物镜去冕牌玻璃在前较为适宜，则00.85(0.1)20.0085P P W =∞-∞+=由光学仪器设计手册知选用K9和ZF2玻璃对,φ1=2.009404，A=2.443344，K=1.721672，Q0=-4.284074，P0=0.038319，W0=-0.060990， K9:nD=1.5163 nF=1.52169 nC=1.5139 v=64.1 ZF2: nD=1.6725 nF=1.68747 nC=1.6666 v=32.2 求透镜形状参数：0 4.284074Q Q ≈=-求各面规划曲率：1+n11/(11) 1.6172621 2.27467321/(21)1/(21)0.773697Q n Q Q n n n ρϕρϕρϕ=-==+=-=+---=-求薄透镜各面实际曲率半径：11'/190.504921'/264.347831'/3189.182r f mm r f mm r f mm ρρρ====-==- 薄透镜变换成厚透镜：物镜通光口径：DA=f ’/6.58=250/6.58mm=38mm查《实用光学技术手册》知用压圈法固定，所需余量为 2.5mm 。
得其直径为D=40.5mm 对凸透镜22111(/2) 2.29450x r r D =±-=22222(/2) 3.269353(12)2.38085101127.9447x r r D mm D x x t mmd x t x mm=±-=--+===++=取d1=7.95mm对凹透镜：一般可取d2=D/10=4.05mm 以致加工时不变形由薄透镜追迹一条第一近轴光线，得各面u 角：1 2 3 l -r265.8003 -64.3478 510.3407 -189.182 l-r *u /r （h1）19 90.5094 330.1482 0.0714822 -64.3478 699.5227 0.0372300 -189.182 i *n/n ’ 0.2099332 1/1.5163 -0.3667525 1.5163/1.6725 -0.1376632 1.6725/1 i ’ *r /u ’ 0.1384510 90.5049 0.0714822 -0.3325004 -64.3478 0.0372300 -0.2302403 -189.182 0.1298079 l ’-r /r 175.2945 90.5094 574.6885 -64.3478 335.5520 -189.182 L ’ 265.8003 510.3407 146.3700 -d 0 0 l 265.8003 510.3407Lu /u ’ L ’ 19 0.0714822 265.8003 18.99998 0.0372300 510.340718.99998 0.1298079 146.370010203010203000.037230.121019u u u h h h mm ======相应第一近轴光线在后透镜各面高度为1212032301918.431718.2809h mmh h du mm h h du mm ==-==-=而后透镜各面曲率半径可按下式算得：201101102220330330/90.5049/62.423/182.022r r h h mm r r h h mm r r h h mm====-==-2.调焦镜初始结构的计算(1)求P0值：考虑像差与物镜基本相同，此处只列出结果00 6.22704000.24.605346W P W∞=-<=-=所以取火石玻璃在前，(2)选取玻璃组合：查《实用光学技术手册》表1.2-16得F2和LaK2玻璃组合比较合适110000.001= 1.9823262.0669666.1166804.6832960.042930C A Q P W ϕ=-====-当时：相应其玻璃折射率和阿贝常数如下：2:1.61281.624661.608072:1.69301.700961.6882754.5D F C D F C F n n n vLaK n n n V =======(3)求薄透镜形状参数：000 6.116680 3.8573102.08395812P Q Q A W W Q Q A P∞∞-=±=±-=+=+ 取Q=2.083958(4)求薄透镜的规划曲率：111121231223.13323410.10163214.20808711n Q n Q n Q n n ϕρρϕρϕ=+=--=+==+-=---(5)求薄透镜的实际曲率2122231'/20.8315112'/642.21893'/15.51061r f mm r f mm r f mm ρρρ====-==(6)薄透镜变厚透镜 计算厚度 对凸透镜101'7.02417'B Af d D D mm f -==22112222121121(/2)0.2981920.009593()()0.5849100.89197(/2)x r r D mm x r r mmD x x t mmd x t x mmD =±-==±-=--+===++=对凹透镜 一般取2/100.7024B d D mm ==厚透镜半径优化在zemax设计优化中完成五、利用zemax设计优化及评价原始数据Layout发现调焦镜第一面和第二面相交，适当加大距离。
对应的像差望远目镜主要要求校正球差，慧差，轴向色差,确定焦距大小其中对焦距的要求比较高，设置权值为3，其余权值为1为保证凸透镜形态，将透镜的距离固定，将后几个面的半径设为变量，进行优化优化的半径中第五面半径变化比较大，可能前面初始结构计算的时候有错误，优化之后透镜形状没有改变赛德尔系数各种像差都变小了，且值都很小，说明优化的比较成功像差曲线最大尺度为200微米，符合要求。
弥散斑半径<10mm弥散斑像差曲线尺寸皆符合要求，优化成功。
六、设计心得体会这是一个相对较简单的设计，只有两片厚透镜，六个光学面，所以采用了pw法计算。
在选题时，面对诸多题目，没有好高骛远，选择了一个自己能够大部分独立完成的题目，这样选择是想自己将上课学习的所讲内容巩固复习，又将上学期应用光学的知识熟悉了一遍。
所用时间在20小时左右，主要精力花费在外形尺寸和初始结构的计算上，认真地将pw法完完整整的做了一遍，期间花费了不少精力，上课时听老师讲并不太难，然而过了几周之后重新来看确实遇到了不少困难，查找了很多种计算的方法，自己做了一遍这个过程之后，大致有了一个初步的印象。
我建议将这门课的学时稍微增加一些，老师讲慢一点，这样下面不听课的人少，学的也清楚明白一些。
具体来看，调焦物镜变厚这一步计算结果并不能完全确定，所以在zemax优化时，主要将该物镜的三个半径设置为变量。
Zemax优化的过程中，优化函数考虑焦距，球差，慧差，轴向色差，前者权值为3，后者权值都为1，较好地保证了该调焦物镜初始的焦距为250mm，优化得到的赛德尔系数，弥散斑，像差曲线皆符合设计要求，光学基本结构也没有变化，优化的较为成功。
而优化的过程中，变量的选择在不断地尝试修改，才得到了最后的结果。
也收获了一些经验：对于这种结构比较简单的光学系统，优化先保证形状，在进行优化。
这次下来也掌握了zemax 的基本使用方法。
最后，这次设计提高了我的数学编辑的能力，学会了mathtype的使用，从而打出漂亮的公式，这也是一个收获。
七、参考文献[1]张以谟. 应用光学[M]. 北京：电子工业出版社，2008.08[2]顾培森.应用光学例题与习题集[M]. 机械工业出版社2009.09[3]王志斌.内调焦望远物镜的设计.燕山大学 2007[4]光学仪器设计手册（上）.国防工业出版社 1971[5]ZEMAX中文使用手册.讯技光电科技（上海）有限公司。