第五章 望远镜1-反射式望远镜设计
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思考：转镜加入 对成像有何影响？
挡光片的设置及作用
思考：前面的档光圈在光学设计流程里 有何作用？在实际使用中是否可有可无？ 有何实际作用？
Schmidt-Cassegrain 折反共用望 远镜
要求：要设计10inches孔径和10inches的back focus。物方最大视场0.5度。其 中凹面镜焦距30mm
x
cy 2
1 1- K 1 c2 y2
K的值即Zemax的透 镜表面编辑里conic 列的取值
该式是光学设计里国际通用的二次曲面标 准方程，也是Zemax里对二次曲面的定义
光学设计里偶次非球面标准方程
Z 1
CH 2 1 (1 k)C2H 2
a4H 4
a6H 6
a8H 8
思考：有哪些二次曲面？他们用作光学设计的 镜面会有什么光学特性？
y2 2R0 x - (1- e2 )x2
这是讨论光学问题常用的、最方便的形式之一。 无论是哪种二次曲线，其坐标原点都在曲线顶点； R0是曲线顶点的曲率半径，偏心率e决定了曲线的形状；
形状参数e与曲线的对应关系：y
e2<0,
短轴在光轴上椭圆
e2=0,
圆
0<e2<1, 长轴在光轴上椭圆
e2=1,
抛物线
O
e2>1,
双曲线
e2>1 e2<0
e2=1
e2=0
1>e2>0
x
R0相同
➢在光学设计里没有特别处Biblioteka Baidu表面均默认为球面，那么如何设置非球面呢？
y2 = 2R0x -(1 - e2 )x2
➢对分母有理化后用R0除分子分母，令c=1/R0, K= -e2，即得：
思考：这个系统在zemax里编辑透镜 数据表格，各表面的序号如何？
反射式望远镜设计
牛顿望远镜物镜 抛物线反射镜物镜
这一节里我们将重点掌握如何在zemax里定义 反射镜、转镜、光栏、二次曲面系数、非球 面
牛顿望远镜
如果要设计一个1000mm焦距 F/5的 牛顿望远镜物镜，该如何使用 Zemax设计呢？
F/5 意思是焦距与镜面孔径的比值是5
光学设计中的二次曲面
K
H 2 x2 y2
C为曲面顶点曲率半径，a4，a6，a8为高阶曲面系数，对二次曲面均为零
e2<0, e2=0, 0<e2<1, e2=1, e2>1,
短轴在光轴上椭圆 圆 长轴在光轴上椭圆 抛物线 双曲线
k<-1 双曲面 k=-1 抛物面 -1<k<0 长轴在光轴上的椭球面 k=0 球面 k>0 短轴在光轴上的椭球面
思考：使用哪种二次曲面可以彻底 消除球差？为什么？
Z 1
CH 2 1 (1 k)C2H 2
a4H 4
a6H 6
a8H 8
K
k<-1 双曲面 k=-1 抛物面 -1<k<0 长轴在光轴上的椭球面 k=0 球面 k>0 短轴在光轴上的椭球面
抛物线凹面反射镜
90度转向镜假如会不会影响成像效 果？为什么？
挡光片的设置及作用
思考：前面的档光圈在光学设计流程里 有何作用？在实际使用中是否可有可无？ 有何实际作用？
Schmidt-Cassegrain 折反共用望 远镜
要求：要设计10inches孔径和10inches的back focus。物方最大视场0.5度。其 中凹面镜焦距30mm
x
cy 2
1 1- K 1 c2 y2
K的值即Zemax的透 镜表面编辑里conic 列的取值
该式是光学设计里国际通用的二次曲面标 准方程，也是Zemax里对二次曲面的定义
光学设计里偶次非球面标准方程
Z 1
CH 2 1 (1 k)C2H 2
a4H 4
a6H 6
a8H 8
思考：有哪些二次曲面？他们用作光学设计的 镜面会有什么光学特性？
y2 2R0 x - (1- e2 )x2
这是讨论光学问题常用的、最方便的形式之一。 无论是哪种二次曲线，其坐标原点都在曲线顶点； R0是曲线顶点的曲率半径，偏心率e决定了曲线的形状；
形状参数e与曲线的对应关系：y
e2<0,
短轴在光轴上椭圆
e2=0,
圆
0<e2<1, 长轴在光轴上椭圆
e2=1,
抛物线
O
e2>1,
双曲线
e2>1 e2<0
e2=1
e2=0
1>e2>0
x
R0相同
➢在光学设计里没有特别处Biblioteka Baidu表面均默认为球面，那么如何设置非球面呢？
y2 = 2R0x -(1 - e2 )x2
➢对分母有理化后用R0除分子分母，令c=1/R0, K= -e2，即得：
思考：这个系统在zemax里编辑透镜 数据表格，各表面的序号如何？
反射式望远镜设计
牛顿望远镜物镜 抛物线反射镜物镜
这一节里我们将重点掌握如何在zemax里定义 反射镜、转镜、光栏、二次曲面系数、非球 面
牛顿望远镜
如果要设计一个1000mm焦距 F/5的 牛顿望远镜物镜，该如何使用 Zemax设计呢？
F/5 意思是焦距与镜面孔径的比值是5
光学设计中的二次曲面
K
H 2 x2 y2
C为曲面顶点曲率半径，a4，a6，a8为高阶曲面系数，对二次曲面均为零
e2<0, e2=0, 0<e2<1, e2=1, e2>1,
短轴在光轴上椭圆 圆 长轴在光轴上椭圆 抛物线 双曲线
k<-1 双曲面 k=-1 抛物面 -1<k<0 长轴在光轴上的椭球面 k=0 球面 k>0 短轴在光轴上的椭球面
思考：使用哪种二次曲面可以彻底 消除球差？为什么？
Z 1
CH 2 1 (1 k)C2H 2
a4H 4
a6H 6
a8H 8
K
k<-1 双曲面 k=-1 抛物面 -1<k<0 长轴在光轴上的椭球面 k=0 球面 k>0 短轴在光轴上的椭球面
抛物线凹面反射镜
90度转向镜假如会不会影响成像效 果？为什么？