望远镜系统光学设计

内调焦准距式望远系统
一、技术参数选择；
选择技术要求如下：
放大率： = 24 加常数：c = 0
分辨率： 4 最短视距：Ds = 2m
视场角：2w = 筒长：LT = 160mm
乘常数：k = 100
取 = -24，取不同的筒长L和缩短系数Q，根据表2-1
表2-1 = -24
= -24，L =170，Q =
f
12
= ，d0 =
f 1=，f
2
= ，f
3
=
代入检验公式为：
()
2
22
212
2142f -f -f L-f δ-
f c '
'''+'= (2-4)
将所确定的参数代入，得：
c =
由此可见，系统满足准距条件，其所引起的测量误差可以忽略不计。

二、外形尺寸计算；
1、物镜通光孔径及出瞳大小
为了满足分辨率的要求，即 4，由 得：
另一方面，由D D
Γ'
=可知，为了提高测量精度，出瞳直径D = ~1.5mm ，一般取
D = 1.5mm ，则：
D = - D 24 =36mm
因此，取入瞳直径，即物镜的通光孔径D 1=36mm ，对应的出瞳直径D =1.5mm 。

2、调焦镜的通光孔径
D 2 = D 1- d 0(D 1/f 1- 2tg w ) =(36/) = 10.55mm 3、分划板直径及视距丝间隔 4、像方视场角 tg w = - tg w = 24
所以像方视场角2w =。

出瞳距
因l z 1 = 0，所以l z 1 = 0， l z 2 = l z 1 -d0 =
于是得出瞳距为： 目镜的通光孔径 目镜的视度调节
5、调焦镜的调焦移动量
取l 1 = -2000mm ，由物像关系的高斯公式，计算得l z = 。

由公式(1-6)计算得：
()()[]
211142
1
f -L l -L l L-l d '+''+'=
= 128.77mm 于是得调焦镜的调焦量：
d = d – d 0 = – = 17.06mm
三、结构选型；
在本设计中，主物镜的相对孔径约1:4，调焦镜的相对孔径1:，因此，主物镜和调焦镜均可选用最简单的双胶合物镜。

目镜在光学设计手册中选择一个合适的目镜,并用缩放法调到合适尺寸。

四、初始结构参数求解；
1．求解物镜 f1 p 无穷 0 w 无穷 0 c1
由上20)2.0(85.0 ++=∞
∞
W P P 求得 理论p0
选择玻璃 n1 n2
k7 zf3
查表 小Φ1 A K Q0
查表P0
求形状系数Q ，A P P Q Q 002,1-±=∞
，K
W W Q Q 0
03-+=∞
W0
形状Q1 Q2 Q3 Q 求得各面的规化曲率 ρ1 ρ2 ρ3 对应的曲率半径为 r1 r2 r3 确定透镜厚度 x1 x2 x3 t1 d1 t2
d2 d D1 36 2．求解调焦镜
用同样的方法求解调焦镜 f2 d0 l2 D2 P- 0 W- 0 C- 0 P 无穷 W 无穷 U- P0
查表
小Φ1 A K Q0 P0 W0 n1 n2
LaK2 ZF3
3．求解目镜
在光学手册中选择一合适目镜 并用ZEMAX 生成想要的焦距
五、像差校正；
优化过程在ZEMAX 上进行，每个镜头分别优化
六、绘制光学系统图与光学零件图；
形状Q1 Q2 Q3 Q ρ1 ρ2 ρ3 r1 r2 r3 x1 x2 x3 t1 d1 t2 d2 d
图3-6 内调焦准距式望远镜光学系统图草图
l
=
z= 0=
物镜的系统数据：
By：Aseis 物镜的点扩散图：
物镜的mtf图：
调焦镜的系统数据：
调焦镜的点扩散图：
调焦镜的mtf图：
目镜的系统数据：
目镜的点扩散图：
目镜的mtf图：
总结：
通过这门课程的学习，让我对zmax软件有了一定的了解，让我懂得通过那
些函数去判断系统的质量的高低，懂得了如何去优化这些函数，让系统更好等
等；在这门课程的学习中，我也遇到了很多困难，从最初的什么也不懂，到了
有一定的了解，当中的困难主要是通过请教同学，或者和同学一起讨论、实验，
来解决的。

相信这门课程对我今后的工作会有一定的帮助，同时也谢谢老师对
我们辛劳的教导。