简单望远物镜设计
望远物镜设计
f
/
D f
为
34 6
10
望远镜物镜的结构型式
(2)双－单
视场为2ω<5°; 相对孔径 D 为 1 ～ 1 ;
f 3 2
透镜口径D≤100mm
望远镜物镜的结构型式
(3)单-双
视场为2ω<5°;
相对孔径 D 为 1
f 3
～
1 2.5
;
透镜口径D≤100mm
r1=153.1 r2=-112.93 r3=-361.68
6 K9 4 ZF1
r
d
nD
1
153.10
6 1.5163
-112.93
4 1.6475
-361.68 50
1
0.00
150 1 1.521955 1.661196
1 1.521955
1
nC
1 1.513895 1.642076
反射式望远镜物镜的结构型式
对于反射面，通常都是利用等光程的 条件：
抛物面:到一条直线和一个定点的距离相等的点的轨 迹，是以该点为焦点，该直线为准线的抛物面。对 焦点和无限远轴上点符合等光程。
常用两镜系统
(1)经典卡塞格林系统
主镜为凹的抛物面， 副镜为凸的双曲面， 抛物面的焦点和双曲 面的的虚焦点重合， 经双曲面后成像在其 实焦点处。卡塞格林 系统的长度较短，主 镜和副镜的场曲符号 相反，有利于扩大视 场。
h 0.08; (h)2 0.0064 ; (h)3 0.000512
P P 0.00005 0.098
(h )3 0.000512
W W 0.00057 0.089
光学设计-第15章--望远镜物镜设计
第十五章 望远镜物镜设计望远镜一般由物镜、目镜、棱镜或透镜式转像系统构成。
望远镜物镜的作用是将远方的物体成像在目镜上，经目镜放大后供人眼观察。
如图15－1所示。
图15－1 望远镜系统§1 望远镜物镜的光学特性一 望远镜物镜的光学特性参数望远镜物镜的光学特性由焦距、相对孔径、视场等参数表示。
1 焦距望远镜物镜的焦距／物f 等于目镜焦距／目f 与望远镜倍率的乘积，因而，一般望远镜的倍率越高，物镜的焦距越长。
高倍望远镜物镜焦距可达到一米左右，天文望远镜物镜焦距可达到数米。
望远镜物镜的焦距大多在mm 500~100之间。
2 相对孔径在望远系统中，入射的平行光束经过系统后仍然为平行光束，因此物镜的相对孔径／物f D 与目镜的相对孔径／目f D /是相等的。
目镜的相对孔径主要由出射光瞳直径/D 和出射光瞳距离/p l 决定，目镜的出射光瞳直径一般为mm 4左右，出射光瞳距离/p l 一般要求mm 20。
为保证出射光瞳距离，目镜的焦距／目f 一般大于或等于mm 25，这样，目镜的相对孔径约为71~41。
所以，物镜的相对孔径不大，一般小于51。
但当物镜的焦距很长时，物镜的光瞳口径却可以很大，如天文望远镜中有口径为几米的物镜。
3 视场望远镜物镜的视场ω2与目镜的视场/2ω以及系统的视放大率Γ之间有如下关系：ωωtg tg ⋅Γ=/目镜视场因受结构限制，目前/2ω大多在070以下，这就限制了物镜的视场不会很大，一般在012以下。
二 望远镜物镜像差校正要求由于望远镜物镜的相对孔径和视场都不大，同时允许视场边缘成像质量适当降低，因此它的结构型式比较简单，故望远镜物镜要求主要校正球差、慧差、轴向色差，而不校正对应于像高/y 二次方的各种单色像差（像散、场曲、畸变）和倍率色差。
由于望远镜要与目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以在设计望远镜物镜时，应考虑到它与其他部分之间的像差补偿关系。
在物镜光路中有棱镜的情况下，物镜的像差应当与棱镜的像差互相补偿，即棱镜的像差要靠物镜来补偿，由物镜来校正棱镜的像差。
制作一个望远镜
制作一个望远镜
材料
- 一个镜筒
- 两个透镜（一个凸透镜和一个凹透镜）
- 一个镜架
- 一些胶带
- 一个三脚架（可选）
步骤
1. 将凸透镜固定在镜筒的一端。
确保透镜与镜筒的接触面是平滑的，并且不会有任何杂质。
2. 将凹透镜固定在镜筒的另一端，与凸透镜相对。
同样，确保接触面平滑。
3. 在镜架上固定镜筒，使其能够旋转。
这样我们可以调整透镜之间的距离以达到最佳视野。
4. 使用胶带将镜筒固定在镜架上，确保稳定。
5. 如果需要更好的稳定性，可以将整个望远镜放在三脚架上。
6. 最后，调整透镜之间的距离，以获得清晰的视野。
你可以尝试不同的距离和角度，直到你满意为止。
制作完这个望远镜后，你就可以观察天空中的星星和其他遥远的物体了。
记得在使用时小心保护透镜，以避免刮伤或损坏。
祝你玩得愉快！
请注意，这只是一个简单的望远镜制作指南，可能不具备非常高的精确度或专业性。
根据你的具体需求和条件，你可以进一步探索和改进望远镜的制作。
制作自己的简易望远镜
制作自己的简易望远镜望远镜是一种可以放大远处物体的工具，使用望远镜可以让我们观察到平时肉眼无法察觉的细节。
制作一台简易的望远镜可以是一项有趣的挑战，它不仅可以增加我们对天文学和观察世界的兴趣，还可以培养我们的动手能力。
本文将介绍如何制作一台简易望远镜，并提供详细步骤和所需材料。
材料清单：1. 两个塑料凸透镜（一个为凸透镜，一个为凹透镜）2. 纸板或者硬纸板3. 包装胶带或者胶水4. 剪刀5. 铅笔和直尺步骤一：准备材料首先，确保你已经准备好了所需的材料，包括两个塑料凸透镜、纸板或硬纸板、包装胶带或胶水、剪刀、铅笔和直尺。
步骤二：制作望远镜筒将纸板或硬纸板剪成合适的大小，以制作望远镜的筒状物。
根据你想要的望远镜长度，你可以决定制作的筒状物的长度。
用胶带或胶水将纸板边缘粘在一起，确保形成一个完整的圆筒。
步骤三：安装透镜将筒状物的一端用剪刀削成适当的大小，以便透镜可以安装在上面。
将凸透镜插入到开口端，并用胶带或胶水将其固定。
步骤四：制作镜架使用纸板或硬纸板制作一个支撑镜头的架子，确保它牢固而稳定。
你可以根据需要的高度和角度决定镜架的形状和大小。
在架子上固定凹透镜，使其与凸透镜保持一定的距离。
步骤五：调整焦距调整望远镜的焦距可以使图像更清晰。
通过移动镜头的位置，你可以找到最佳的焦距。
尝试不同的位置，直到你看到最清晰的图像。
制作好了自己的简易望远镜后，你可以开始观察天空和其他远处的物体。
请注意，在使用望远镜观察时，需要注意以下事项：1. 保持安全距离，避免观察太阳或其他具有强烈辐射的光源，以免损伤眼睛。
2. 在观察天空时，选择天气晴朗无云的时候，这样可以最大限度地减少干扰。
3. 对于初次使用望远镜的人来说，物体可能显得比实际更小。
这是由于镜头的焦距和放大倍数的限制。
总结：制作自己的简易望远镜是一项有趣和有益的挑战。
通过动手制作望远镜，我们可以了解光学原理和工具的使用，同时也可以享受观察天文和远处物体的乐趣。
简易望远镜制作方法
简易望远镜制作方法简介望远镜是一种用于观察远处物体的光学仪器。
制作一个简易的望远镜可以帮助我们更好地观察天体、观察远处的景物等。
本文将介绍一种简易望远镜的制作方法，希望能为爱好科学的朋友们提供一些参考。
所需材料1.两个透明的凸透镜：一个是凸透镜，一个是凹透镜。
它们的焦距应该较长，以便观察远处的物体。
2.两个纸杯：一个纸杯用来放置凸透镜，另一个纸杯用来放置凹透镜。
3.一根细长的管子：可以使用一根空心的塑料管或者一个纸卷筒作为望远镜的主体。
4.胶带：用来固定透镜和管子。
制作步骤1.准备工作：确保所使用的透镜是干净的，没有灰尘或指纹。
如果有需要，可以使用清洁布轻轻擦拭透镜表面。
2.准备纸杯：将一个纸杯剪成两半，留下上半部分用来放置凸透镜。
3.安装凸透镜：将凸透镜放置在纸杯的上半部分中间位置，使用胶带将其固定在纸杯上。
确保透镜的凸面朝外。
4.准备第二个纸杯：将另一个纸杯留下下半部分，用来放置凹透镜。
5.安装凹透镜：将凹透镜放置在纸杯的下半部分中间位置，使用胶带将其固定在纸杯上。
确保透镜的凹面朝外。
6.准备望远镜主体：将细长的管子剪成适当的长度，使其可以容纳两个纸杯。
确保管子的两端是平整的。
7.安装纸杯：将装有透镜的纸杯分别插入管子的两端，确保纸杯与管子紧密连接。
可以使用胶带固定纸杯和管子的连接处。
8.完成望远镜：检查望远镜的装配是否牢固。
然后，可以使用望远镜来观察远处的物体了。
使用技巧1.调节焦距：通过移动两个纸杯的位置，可以调节望远镜的焦距。
当观察远处物体时，可以尝试不同的焦距来获得清晰的图像。
2.稳定望远镜：在观察物体时，尽量将望远镜放置在稳定的平台上，或使用双手稳定望远镜，以避免晃动造成图像模糊。
3.避免强光照射：在观察太阳等强光源时，要注意避免直接照射到望远镜，以免损坏透镜或眼睛。
注意事项1.小心透镜：透镜是望远镜的核心部件，要小心使用，避免碰撞或刮伤。
2.小心眼睛：在使用望远镜时，不要将眼睛靠得太近透镜，以免发生意外伤害。
内调焦望远物镜的设计
电气工程学院课程设计说明书设计题目：内调焦望远物镜的设计系别：工业自动化仪表年级专业： xx级仪表x班学号： xxxxxxxxxxx学生姓名： xxxxx指导教师：童凯朱丹丹教师职称：副教授讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：光学仪器基础课程设计2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章摘要 (4)第二章设计原理 (4)2.1内调焦望远镜的外形尺寸计算 (4)2.2双胶合物镜 (5)第三章初始结构参数的计算 (6)3.1 结构类型的选择 (6)3.2 前组双胶合透镜的参数和像差求解 (6)3.3 后镜组的初始参数求解 (8)第四章使用ZEMAX软件优化 (10)第五章总结 (13)参考文献 (14)第一章 摘要本文中介绍了一种内调焦望远物镜的设计。
根据要求的数据求出设计的初始结构参数，焦距mm f 215'=，前镜组相对孔径是1：4.1，后镜组相对孔径为1：3.3.并用ZEMAX 软件仿真，校正球差、慧差和轴向色差。
但是由于误差的绝对存在，使的不可能达到非常理想的地步，只能是误差在允许的范围内。
第二章 设计原理2.1内调焦望远镜的外形尺寸计算所谓内调焦望远物镜，是指物镜内部有一个负的调焦镜组构成的复合物镜，利用负镜组对远近不同的物体进行调焦能使想始终位于一个固定的位置上，故把这个起内调焦作用的负镜组称为调焦镜。
由于调焦镜在镜筒内部，调焦时不改变筒长，所以称为内调焦望远镜，与外调焦望远镜相比，它具有筒长短、封密性好的优点，因此广泛用于大地测量仪器中。
负镜组可将主面提前，使筒长显著减小。
其缩小比为 'f L m =()1-1焦距等效距离。
是筒长；式中，'f L 在望远镜做测距用时，测距方程为s c Kl s += ()2-1 式中，s 是被测距离；l 是读轮的读数，一般去K=100；s c 是常数。
用望远镜测距时，用满足准距条件时， 0211='+'+-f f d L δδ 0=s c().20~152mm L+=δδ一般取是前组到转轴的距离，式中，。
望远物镜设计
1.望远物镜有什么光学特性和像差特性？ 望远物镜的光学特性有以下两点： 1.1 相对孔径不大在望远光学系统中，入射的平行光束经过系统以后仍为平行光束，因此物镜的相对孔径（'D f 物）和目镜（''D f 目）的相对孔径是相等的。
目镜的相对孔径主要由出瞳直径'D 和出瞳距离'z l 决定。
目前观察望远镜的出瞳直径'D 一般为4mm左右，出瞳距离'z l 一般要求20mm 左右，为了保证出瞳距离，目镜的焦距'f 目一般不能小于25mm ，这样目镜的相对孔径为''41256D f =≈目 所以，望远物镜的相对孔径小于1/5。
1.2 视场较小望远镜的视放大率为'tan tan w wΓ=，目前常用目镜的视场'2w 大多在70︒以下，这就限制了物镜的视场不能太大。
如一个8⨯的望远镜，可得物镜视场2w 为10︒。
通常望远物镜的视场不大于10︒。
像差特性：由于望远物镜的相对孔径和视场都不大，因此它的结构形式比较简单，要求校正的像差也比较少，一般主要校正边缘球差'm L δ，轴向色差'FC L ∆和边缘孔径的正弦差'm SC 。
而不校正'ts x ，'p x 和'z y δ以及垂轴色差'FC y ∆。
由于望远物镜要和目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以再设计物镜时，应考虑到它和其他部分之间的像差补偿。
在物镜光路中有棱镜的情形，棱镜的像差要有物镜来校正。
另外，目镜中常有少量球差和轴向色差无法校正，也需要物镜的像差给予补偿。
所以物镜的'm L δ，'FC L ∆，'m SC 常常不是校正到零，而是要求它等于指定的数值。
望远镜属于目视光学仪器，设计目视光学仪器（包括望远镜和显微镜）一般对F（486.13nm）和C(656.28nm)校正色差，对D（589.3nm）校正单色像差。
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。
大相对孔径的望远物镜的设计
大相对孔径的望远物镜的设计大相对孔径的望远物镜设计是指望远镜物镜的镜片直径与望远镜焦距之比较大的设计。
大相对孔径的望远物镜可以提供更高的光收集能力和更广阔的视场，使得观测目标更加明亮和清晰。
在本文中，我们将探讨大相对孔径望远物镜的设计原理和常见的设计方法。
大相对孔径望远物镜的设计原理主要基于两个因素：光的收集能力和光的分辨能力。
光的收集能力是指物镜能够收集到的入射光的总量，这取决于物镜的直径。
光的分辨能力是指物镜能够分辨出两个非常接近的物体的能力，这取决于物镜的焦距。
为了达到较大的相对孔径，大相对孔径望远物镜通常采用折射式望远镜设计，其中最常见的是折射望远镜和反射望远镜。
折射望远镜是利用透镜来聚集光线的望远镜。
为了增加物镜的直径和焦距，设计师需要选择相应大小的透镜，并将它们组合在一起。
常用的折射望远镜设计方法有两种：单透镜设计和多透镜设计。
单透镜设计是最简单的大相对孔径望远物镜设计方法之一、它使用单个透镜来聚集光线，并产生清晰的图像。
然而，单透镜设计往往存在一些光学缺陷，例如边缘色散和球差，可能会影响成像质量。
多透镜设计是更常见的大相对孔径望远物镜设计方法之一、它使用多个透镜来纠正光学缺陷，并使得成像更加清晰。
多透镜设计可以进一步提高光的收集能力和光的分辨能力。
反射望远镜是利用反射镜来聚集光线的望远镜。
与折射望远镜不同，反射望远镜使用曲面反射镜而非透镜来聚焦光线。
由于曲面反射镜的制造更容易，反射望远镜通常具有较大的相对孔径。
为了设计大相对孔径的反射望远物镜，设计师需要选择合适大小的反射镜，并通过调整镜面的形状和曲率来达到所需的光学效果。
反射望远镜的重要优点是无边缘色散和球差，可以提供更高质量的图像。
综上所述，大相对孔径的望远物镜设计是采用较大的物镜直径和焦距，以提供更高的光收集能力和更广阔的视场的设计。
常用的设计方法包括折射式望远镜设计和反射式望远镜设计。
设计师可以选择单透镜设计或多透镜设计来实现大相对孔径的折射望远物镜，也可以选择适当大小的反射镜来设计大相对孔径的反射望远物镜。
简单望远物镜设计说明
电气工程学院课程设计说明书设计题目：简单望远物镜设计系别：年级专业：学号：学生：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：光学仪器基础课程设计2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章设计要求 (1)第二章设计方法和ZEMAX软件 (1)2.1设计方法 (1)2.2 ZEMAX软件介绍 (2)第三章设计过程 (3)3.1 P、W法计算初始结构 (3)3.2 ZEMAX软件优化曲率半径 (7)第四章像差分析 (15)心得体会 (17)参考文献 (18)绪论在薄透镜组中，应用最多的是双胶合透镜，因为它是能够满足一定的P、W、C的最简单的结构形式。
它是一种把低分散的冕牌玻璃正透镜和高分散的火石玻璃负透镜粘接而成的透镜。
设计时，在蓝色（486.1nm），绿色（546.1nm）和红色（656.3nm）三个波长，对分散的不同值和透镜形状进行了优化，实现了最小色差。
因此，此类透镜可在整个可见光区域使用。
其球差在设计时也进行了优化，和单个透镜相比，双胶合透镜的球差要小的多。
使用于无限远共轭状态时，其球差最小。
摘要光学系统的初始结构计算通常采用以下两种方式：即代数法（解析法）和缩放法。
代数法是根据初级相差理论来求解满足成像质量要求的初始结构的方法，又称PW法; 而缩放法是根据已有光学技术资源和专利文献，选择其光学特性与所要求的相接近的结构作为初始结构的方法。
ZEMAX是美国Focus Software Inc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Seqential及Non-Seqential的软件。
第一章设计要求：设计一个焦距为500mm，相对孔径为1:10的望远物镜，要求物镜本身校正球差、慧差、轴向色差。
入瞳位置在物镜上。
第二章设计方法和ZEMAX软件2.1设计方法：任何光学系统或光组的像差参量表达式均可分为两部分：一部分称为部参数，是指光组各个折射面的曲率半径r、折射面间的间隔d和折射面间介质折射率n；另一部分参数称为外部参数，是指物距l、焦距f'、半视场角w和相对孔径D/f'等。
光学设计第15章望远镜物镜设计
光学设计第15章望远镜物镜设计
望远镜物镜设计是一项精密的工作，是将光学原理与望远镜外观结合在一起，使用光学工程原理来设计最优的物镜结构的过程，让望远镜具有较高的光学性能。
望远镜物镜设计包括光学系统设计、光学稳定性设计、光学像质设计和光学布线设计等。
1、光学系统设计
光学系统设计是望远镜物镜设计的核心，它是优化物镜结构的过程，也是物镜设计的核心技术和理论支持。
它的设计考虑的因素包括成像系统的像质、失焦量、像面形状、距离等，以及物镜安装的功能及望远镜构型的要求等，实质上是用合理的光学聚焦来形成良好的成像系统。
2、光学稳定性设计
光学稳定性设计是望远镜物镜设计的重要内容，其目的是确保望远镜物镜在使用中能够保持稳定的聚焦状态。
物镜设计时，需要设计出可以确保望远镜物镜准确定位和具有良好的抗斜杆联动性的结构。
3、光学像质设计
光学像质设计是望远镜物镜设计的重要方面，主要目的是保证望远镜能够获得清晰、高质量的观测图像。
物镜设计时，需要考虑图像质量，而光学设计则是对图像质量的关键保证。
望远物镜设计报告
望远物镜设计报告
设计要求：焦距100mm,相对孔径1/4，全视场角8度
（1）计算其它参量
入瞳直径：D=
41f '=4
1100⨯ mm=25 mm 分辨率：σ=D ''140=25
''140=''6.5 放大率：Γ=3.2D =3
.225≈10（倍） 出瞳直径：'D =ΓD =1025=2.5 mm （2）由于望远物镜视场小，应保证其轴上物点和近轴物点有很好的成像质量，因此必须校正好球差、色差和正弦差。
（3）在光学技术手册查询后，得初始参数为：焦距f ’=119.94mm;相对孔径1：4；视场角2w=8°，其余参数见表1-1。
表1-1
选定初始结构类型为双胶合物镜（如图1）
图1
将初设参数输入到计算机软件中，如图（2）所示：
图（2）
设置相对孔径值和视场角，自动选择波长数据后，得到输入结果的二维图
（4）采用上机学到的知识进行全局优化，给出MTF结果；。
关于望远物镜的设计
1. 设计一个望远镜(焦距100mm，全视场角8度)2. 设计一个显微镜（放大倍率10倍，NA=0.2，共轭距离210mm）3. 设计一个照相物镜（焦距50mm，相对孔径1/2，全视场角50度）内容:（1）通过给定的参数，计算出其他参数值。
（2）分析系统需要校正的象差类型。
（3）通过手册查询初始结构，并回答所属类型，然后输入到计算机软件中给出输入结果的二维图。
（4）采用上机学到的知识进行全部优化。
给出MTF结果。
（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。
（6）绘制出光学系统图。
望远物镜设计（1）f’=100, D/f’=1/4, D=25mm, 2w=8（2）系统需校正的像差：球差、慧差、色差、场曲（3）查手册选初始结构，f’=109.81, D/f’=1/2.2,2w=12，l’f=99.12 .属于双胶合、双分离摄远物镜二维输出结果：（4）（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。
步骤：一. 设定Tolerance Data1. 一般情况我们可以利用Zemax 的Default Tolerances 进行设置，在Tolerance Data Editor 中Tools 菜单下有Default Tolerances 选项。
弹出如下对话框:在此对话框可以对各面的R值，TC,偏心(Decenter),倾斜(Titlt),不规则度(Irregularity)及材质的公差进行设定。
各项意义如下：Surface Tolerances 一列Ｒadius.(半径公差)，它可以使用一个具体的量(Millmeters 此为Lens Unit)作为限制，也可使用干涉条纹数(Fringes)做为限制。
Thickness(中心厚度),它以当前ZemaxFile 中的Lens Unit 做为单位。
Decenter X/Decenter Y 偏心公差差Tilt X/Tilt Y 面的倾角S + A Irreg Spherical and Astigmatism 不规则度(仅对于Standard Surface Type)Zern Irreg 泽尔尼克不规则度(Zernike Irregularity)Index 玻璃材质折射率Abbe 玻璃材质色散系数Element Tolerances 一列只有Decenter 及Tilt 的设定，其意义同上，但与Surface Tolerances 的区别是它将应用一个元件而不是一个光学表面。
小学科学活动制作简易望远镜
小学科学活动制作简易望远镜望远镜是一种用来观察远处物体的工具。
通过望远镜，我们可以清晰地看到远处的天体、建筑物等，它使我们的视野更加开阔。
在这个小学科学活动中，我们将学习如何制作一个简易的望远镜，并体验到望远镜的奇妙之处。
材料准备:- 两个透明的塑料杯- 一根塑料管（长度约为15厘米）- 一段黑色卡纸- 一些胶带- 一把剪刀- 透明胶带- 纸步骤一：制作镜筒1. 将黑色卡纸围绕塑料管包裹，使用透明胶带固定。
这将成为望远镜的镜筒。
步骤二：制作目镜1. 从一个塑料杯的底部剪出一个圆形，并将其固定在另一个杯子的底部。
这是我们的目镜。
步骤三：装配望远镜1. 将目镜杯子插入镜筒的一端，确保其固定。
2. 将另一个杯子插入镜筒的另一端，对齐并固定。
步骤四：调整焦距1. 在望远镜的一端切一个小洞，并用透明胶带封住。
2. 通过移动目镜和目标镜头的距离来调整焦距，直到你能够清晰看到远处的物体。
现在，你已经制作好了简易的望远镜。
让我们来体验一下它的奇妙之处。
活动一：观察月亮在晚上，找一个较为开阔的地方，指望着月亮，通过望远镜观察月亮的表面。
你将会看到月球上的山脉和坑洞，这是肉眼无法观察到的细节。
活动二：观察鸟类去一个公园或者靠近自然的场所，寻找树上的鸟类。
使用望远镜，你将能够更清楚地看到它们的羽毛和行为。
活动三：观察建筑物在较远的距离找一座大楼，或者一些其他的建筑物。
通过望远镜，你可以更好地观察到建筑物的细节，甚至可以看到一些肉眼无法看见的部分。
通过这些活动，你可以更好地理解望远镜的原理和功能，并且亲身体验到通过望远镜所带来的视野扩大的好处。
总结：通过制作简易望远镜，我们不仅学到了望远镜的制作过程，更重要的是亲身体验到了望远镜的奇妙之处。
望远镜可以帮助我们观察更远距离的物体，拓展了我们的视野。
期望这个小学科学活动可以激发孩子们对科学的兴趣，培养他们的观察力和好奇心。
制作简易望远镜观察天空
制作简易望远镜观察天空望远镜是人类观察天空的重要工具之一，它可以帮助我们更清楚地观察到远处的星体和天空中的奇妙景象。
本文将介绍如何制作一台简易望远镜，让我们可以在家中或户外轻松观察天空。
材料准备：1. 两个长约30厘米的纸管：可以使用两个纸巾或厕纸卷芯粘合而成。
2. 透明的塑料薄膜：可以使用透明塑料袋或透明胶带。
3. 一支铅笔：要确保铅笔的一端没有笔芯。
4. 一把剪刀：用于切割纸管和塑料薄膜。
制作步骤：第一步：准备纸管将两个纸管粘合在一起，确保它们保持笔直。
你可以使用透明胶带或胶水来粘合纸管。
粘合时要确保两个纸管之间没有间隙，这样可以减少光线的漏失。
第二步：准备焦距在纸管的一端使用剪刀剪一个小孔，确保孔的直径与铅笔的直径相等。
然后将铅笔插入孔中，用胶带或胶水固定住。
这个孔将成为望远镜的镜头。
第三步：制作目镜在另一个纸管的一端使用剪刀剪一个稍大的圆形孔，直径约为2厘米左右。
然后用塑料薄膜将孔覆盖住，用胶带或胶水固定住。
这个覆盖孔的塑料薄膜将成为望远镜的目镜。
第四步：组装望远镜将镜头装在目镜的一端，确保膜覆盖住了孔。
然后用胶带或胶水将镜头固定在目镜上。
此时，你的简易望远镜就已经制作完成了。
观察天空：现在，你可以拿起这个简易望远镜来观察天空了。
寻找一个天气晴朗的晚上或早晨，在没有明亮灯光干扰的地方观察。
指向一个星星、行星或其他感兴趣的天体，透过望远镜的目镜看向那个方向。
调整焦距：如果你观察到的图像模糊或不清晰，可以尝试调整焦距来改善观察效果。
轻轻旋转纸管上的铅笔，试图找到一个最清晰的焦点。
当你发现最佳焦点时，可以固定住铅笔，以便下次观察时不需要再次调整焦距。
观察提示：1. 在观察过程中，尽量避免晃动望远镜，以保持图像的稳定性和清晰度。
2. 在观察夜空时，最好远离城市和街道的光污染，以获得更好的观测效果。
3. 除了观察星星，你还可以观察其他天体，如月球、行星、流星等。
根据不同的时间和天气条件，你可以发现许多有趣的天文现象。
望远镜物镜的设计方法
望远镜物镜的设计方法一、引言望远镜物镜是望远镜中最重要的组件之一，起到聚集和折射光线的作用。
物镜的设计直接影响到望远镜的分辨率、亮度和视场等性能指标。
因此，物镜的设计方法显得尤为重要。
二、物镜设计的基本原理物镜的设计目标是在给定的参数条件下，使得望远镜具有最佳的成像质量。
物镜的设计方法主要基于以下原理：1. 折射原理：物镜利用透镜的折射原理将光线聚焦到焦点上。
根据透镜的曲率和折射率，可以计算出透镜的焦距和焦点位置。
2. 理想成像原理：物镜的设计目标是实现尽可能接近理想成像的效果。
理想成像是指物镜将入射光线聚焦到一个点上，形成清晰的像。
实际物镜设计中，需要考虑像差的问题，通过优化透镜的曲率和厚度分布等参数，减小像差的影响。
3. 光学设计软件：物镜的设计过程通常借助光学设计软件进行模拟和优化。
光学设计软件能够根据设计要求和参数输入，自动生成透镜的曲率和厚度分布，并通过光线追迹法进行成像质量的评估和优化。
三、物镜设计的步骤物镜的设计通常包括以下步骤：1. 确定设计要求：根据望远镜的应用需求，确定物镜的参数要求，如焦距、口径、视场等。
2. 选择透镜材料：根据设计要求和预算，选择适合的透镜材料。
透镜材料的选择应考虑折射率、色散性能、透过率等因素。
3. 初步设计：利用光学设计软件进行初步设计，确定透镜的曲率和厚度分布。
根据设计要求和透镜材料的特性，进行初步的光学系统仿真和评估。
4. 优化设计：通过光学设计软件进行优化设计，调整透镜的参数，如曲率半径、厚度等，以达到更好的成像质量。
优化设计过程中，可以采用遗传算法、模拟退火等方法，寻找最优的设计解。
5. 系统评估：对优化后的设计方案进行系统评估，包括成像质量、像差分析、光学效率等指标。
根据评估结果，对设计方案进行调整和改进。
6. 光学制造和测试：根据最终的设计方案，制造物镜并进行光学测试。
光学测试可以通过干涉仪、星测试等方法进行，以验证物镜的成像质量是否符合设计要求。
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电气工程学院课程设计说明书设计题目：简单望远物镜设计系别：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：光学仪器基础课程设计2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科目录第一章设计要求 (1)第二章设计方法和ZEMAX软件 (1)2.1设计方法 (1)2.2 ZEMAX软件介绍 (2)第三章设计过程 (3)3.1 P、W法计算初始结构 (3)3.2 ZEMAX软件优化曲率半径 (7)第四章像差分析 (15)心得体会 (17)参考文献 (18)在薄透镜组中，应用最多的是双胶合透镜，因为它是能够满足一定的P、W、C的最简单的结构形式。
它是一种把低分散的冕牌玻璃正透镜和高分散的火石玻璃负透镜粘接而成的透镜。
设计时，在蓝色（486.1nm），绿色（546.1nm）和红色（656.3nm）三个波长，对分散的不同值和透镜形状进行了优化，实现了最小色差。
因此，此类透镜可在整个可见光区域内使用。
其球差在设计时也进行了优化，和单个透镜相比，双胶合透镜的球差要小的多。
使用于无限远共轭状态时，其球差最小。
摘要光学系统的初始结构计算通常采用以下两种方式：即代数法（解析法）和缩放法。
代数法是根据初级相差理论来求解满足成像质量要求的初始结构的方法，又称PW法; 而缩放法是根据已有光学技术资源和专利文献，选择其光学特性与所要求的相接近的结构作为初始结构的方法。
ZEMAX是美国Focus Software Inc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Seqential及Non-Seqential的软件。
第一章设计要求：设计一个焦距为500mm，相对孔径为1:10的望远物镜，要求物镜本身校正球差、慧差、轴向色差。
入瞳位置在物镜上。
第二章设计方法和ZEMAX软件2.1设计方法：任何光学系统或光组的像差参量表达式均可分为两部分：一部分称为内部参数，是指光组各个折射面的曲率半径r、折射面间的间隔d和折射面间介质折射率n；另一部分参数称为外部参数，是指物距l、焦距f'、半视场角w和相对孔径D/f'等。
P,W不仅和内部参数有关，而且也和外部参数有关,成为内部参数与外部参数的桥梁。
光学系统的初始结构计算通常采用以下两种方式：即代数法（解析法）和缩放法。
代数法是根据初级相差理论来求解满足成像质量要求的初始结构的方法，又称PW法；而缩放法是根据已有光学技术资源和专利文献，选择其光学特性与所要求的相接近的结构作为初始结构的方法。
双胶合玻璃透镜的结构参数的计算步骤如下：（1）由∞P 、∞W 按式()()0201W WA P P +++=∞∞求0P（2）由0P 和I C 查附录1找出需要的玻璃组合，再查附录2,按所选玻璃组合找出1ϕ、0Q 、0P 、0W 。
（3）由式()020P Q Q A P +-=∞和式()00W Q Q K W +-=∞求Q ：AP P Q Q 00-±=∞()1200+-+=∞A W W Q Q将以上两式求得的Q 值比较，取其接近的一个值。
（4）根据Q 求折射球面的曲率半径1ρ、2ρ、3ρ。
计算公式为：Q n n r +-==1111111ϕρQ r +==1221ϕρ1111212233--+-==n Q n n r ϕρ（5）由上面求得的曲率半径是在总焦距为1的归化条件下的曲率。
从薄透镜可知，如果实际焦距为'f ，则半径和'f 成正比，即得： 1'1ρf r = 2'2ρf r =33'ρf r =本次课设主要采用解析法（PW 法）计算双胶合透镜的初始结构参数。
2.2 ZEMAX 软件介绍：ZEMAX 是美国Focus Software Inc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Seqential 及Non-Seqential 的软件。
ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计件而已，更是全功能的光学设计分析软件， 具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是 ZEMAX 的 CAD 转文件程序都是双向的，如 IGES 、 STEP 、 SAT 等格式都可转入及转出。
而且 ZEMAX 可仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的 成像系统和非成像系统， ZEMAX 光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。
包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。
ZEMAX 功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。
ZEMAX 能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。
ZEMAX 能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。
ZEMAX 的界面简单易用， 只需稍加练习， 就能够实现互动设计。
ZEMAX 中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。
同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。
手册中对使 ZEMAX 时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。
ZEMAX 目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。
该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。
在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。
ZEMAX 有三种不同的版本：ZEMAX-SE （标准版）；ZEMAX-XE （扩展版）；ZEMAX-EE （工程版）。
第三章 设计过程：3.1 P 、W 法计算初始结构 （1）、选型。
这个物镜的视场角很小，所以轴外像差不大。
主要校正的像差为球差、正弦差和位置色差。
相对孔径也不大，故选用双胶合型，孔径广阑与物镜框重合。
（2）、确定基本像差参量。
根据设计要求，设像差的初级量为零，则按初级像差公式有：∑-=I kk S u n L '''021δ∑-= S u n K kk s ''0'21∑-=∆I kk FC C u n l '''01亦即 034=Φ=∑P h S I 022=Φ=∞∑WJh S022112=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∑νϕνϕh C I由此可得像差基本参量为： 0=∞P ,0=∞W ,0=I C（3）、求0P 。
由式()201.085.0++=∞∞W P P()22.085.0++=∞∞W P P 可得：()1.085.00+-=∞∞W P P ()2.085.00+-=∞∞WP P因为玻璃为选好，可暂选用冕牌玻璃进行计算。
取1.00-=W ,并将∞P 和∞W 的值代入上式，得：()0085.01.0085.0020-=+-=P（4）、根据0P 和I C 从附录1查玻璃组合。
由于K9玻璃性能好而且熔炼成本地，因此应优先选用。
可选它和2ZF 玻璃组合，当0=I C 时，由附录1查得038.00=P 。
从附录2查得K9（5163.11=n ）和2ZF （6725.12=n ）组合的双胶合薄透镜组的各系数为：038319.00=P ,284074.40-=Q ,06099.00-=W009404.21=ϕ,并取A=2.44.K=1.72 （5）、求形状系数Q ： AP P Q Q 00-±=∞KW W Q Q 00-+=∞由于0P P <∞，不存在严格的消像差解，但因0P 值接近于∞P ，可认为00≈-∞A P P ，因此可得284074.40-==Q Q ，06099.00-==∞W W 。
（6）、求透镜各面的曲率（规划条件下的）：61726.115163.14284074.011111=---=-+=n Q ρ 27467.212-=+=ϕρQ 486.129211122123-=-+-+=n n n Q ϕρ （7）、求薄透镜各面的球面半径：165.30961726.15001'1===ρf r812.21927467.25002'2-=-==ρf r243.646486.12925003'3-=-==ρf r现将该透镜系统结构数据整理如下：02.0tan -=ω，物距-∞=L ,入瞳半径25=h ，入瞳距第一折射面距离0=z l（8）、求厚透镜各面的球面半径。
光学系统初始计算得到结果以后，必须把薄透镜换成厚透镜，其步骤如下：①光学零件外径的确定。
根据设计要求500'=f 和101'=fD ，可算出通光口径501050010'===f D 。
透镜用压圈固定，其所需余量由手册查得2.5，由此可得透镜的外径为52.5。
②光学零件的中心厚度及边缘最小厚度的确定。
保证透镜在加工中不易变形的条件下，其中心厚度与边缘最小厚度以及透镜外径之间必须满足一定的比例关系：对凸透镜：高精度D t d ≥+73 中精度D t d ≥+146其中还必须满足D d 05.0>对凹透镜：高精度D t d ≥+28且D d 05.0≥ 中精度D t d ≥+416且D d 03.0≥式中，d 为中心厚度，t 为边缘厚度。
具体结构如图（1）所示。
根据上面公式，可求出凸透镜和凹透镜的厚度。
凸透镜：D t d =+73()10321x x D t --=式中1x 、2x 为球面矢高，可由下式求得222⎪⎭⎫⎝⎛-±=D r r x式中r 为折射球面半径，D 为透镜半径。
图（1）双胶合透镜 将已知数据代入可求得12.11=x ，57.12=x然后，再将它带入式()10321x x D t --=的凸透镜最小边 缘厚度：()43.41051.237.5010321=⨯-=--=x x D t 凸透镜最小中心厚度：133.732.451.2211=+=++=x t x d 凹透镜： 108812x x D t -+=3x 的求法同上，将已知数代入式222⎪⎭⎫⎝⎛-±=D r r x 得53.03=x 。
然后，再将它代入式108812x x D t -+=便可求得凹透镜最小边缘厚度：378.350.047.181.5322=+-=+-=x x t d③在保持u 和'u 角不变的条件下，把薄透镜变换成厚透镜。
薄透镜变换成厚透镜时，要保持第一近轴光线每面的u 和'u 角不变，由式()nun u P ∆⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=21和式n u nu ni P W ∆∆∆-==1可知当u 和'u 不变时，P 、W 在变换时可保持不变，放大率亦保持不变。