基于zemax的实验报告

设计一个8倍开普勒望远镜，目镜焦距f 目' = 25mm ，出瞳直径D' = 4mm ，

出瞳距l z ' >22mm ，目镜视场角2ω' = 25︒；

1. 计算

对于望远镜，其物镜与目镜焦距、物镜视场角与目镜视场角的关系式如下：

tan tan =-f f ωω⎧⎪⎨⎪⎩Γ='Γ''物目目物

由此知道需要设计的物镜的视场角为

2=3.2=200f ω⎧⎪⎨⎪⎩'' 物物

2.物镜的设计

我们可以直接采用在设计1中设计的双胶合物镜

双胶合物镜的初始系统图为：

双胶合物镜的初始系统点列图为：

双胶合物镜的初始系统光线扇形图为：

系统的光学特性参数为：

系统的光学特性参数txt .

实际上此时系统已经达到基本的设计要求。

2. 目镜的设计

（1）系统建模

我们采用双高斯物镜。其初始结构参数为：

我们选取的结构的光学特性为：

1=50,2=40,=2

D f f ω'' 这与我们需要的焦距25mm 不符合。我们采用缩放功能进行调整。选择Tools →scale lens ，由于系统现有焦距为50，要变为25，缩放因子为25/50=0.5。调整的方式为：

此时的焦距就变为了25mm 。

接下来，我们把“Field data ”中输入三个角度值0,14和20。 系统的结构图为：

（2）结构优化

变量的确定：这里我们选用如图所示的18个变量作为变量。

评价函数：这里我选用了三项评价函数，有效焦距（EFFL），光学传递函数（MTFS，MTFT）以及透镜最小中心厚度（MNCG），其中前两项的权重为1，后一项的为0.1。（实际中，由于开始时得到优化结果的MTF很不理想，所以最后选择了MTFS和MTFT作为优化的评价函数）

执行优化后的数据如图：

执行优化后的结构图以及散点图：

优化后系统的MTF图为：

此时的MTF反映系统的像质系统还比较差，在此基础上进行改进，对原系统选用的玻璃进行更换。

将原有的ZK11，ZK7更换为ZK4，F5更换为BAF6，得到的系统的MTF图为：

有一定程度上的改进。