大相对孔径的望远物镜的设计

设计要求f’=120mm，D=50mm，D/f’=1/2.4；2ω=4°；入瞳与物镜重合lz=0对于相对孔径比较大的透镜组，和孔径相关的高级像差增大，只校正初级像差是不够的，导致系统结构复杂化。目前一页\总数十九页\编于二十一点望远物镜的结构形式目前二页\总数十九页\编于二十一点目前三页\总数十九页\编于二十一点初始结构确定不同结构的望远物镜适用的光学特性和特点不同，双胶合透镜适用视场为2ω<10°，不同焦距适用的最大相对孔径f’~D/f’为50~1/3;150~1/4;300~1/6;1000~1/10;不能满足要求。双胶合加单透镜结构其透镜口径相对孔径D/f’为1/3~1/2，D<100mm，符合我们的要求。对于结构比较复杂的系统可直接从光学设计手册上选用现有系统作为原始系统目前四页\总数十九页\编于二十一点输入初始结构，入瞳直径，波长，视场目前五页\总数十九页\编于二十一点给出的初始结构焦距和设计要求像差很多

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我们发现此时入瞳直径变为因此要将入瞳直径重新设置为50目前六页\总数十九页\编于二十一点由于相对孔径要求是1/2.4，比给定初始结构1/3.2的要大，因此将三个透镜的厚度都相应加大，而两个透镜组之间的间隔减小为0.2。目前七页\总数十九页\编于二十一点观察初级像差值由于场曲只和光焦度（焦距）相关，一般不参与校正。目前八页\总数十九页\编于二十一点第一阶段像差校正变量：该系统共有五个曲率可以作为自变量，要校正焦距、球差、正弦差和色差完全可以了。边界条件：由于透镜组的相对孔径增大，正透镜的边缘厚度很可能在校正过程中变得太小，因此我们在meritfunction中加入透镜的边界条件。活动边缘厚度：为了保证边缘厚度能达到要求，可将两个正透镜的厚度设为活动边缘厚度目前九页\总数十九页\编于二十一点第一个正透镜的边缘最小厚度为3mm，第二个负透镜的中心厚度为5mm，空气间隔为0.2mm，最后一个单正透镜的边缘最小厚度为2.5mm。MNEG:最小玻璃边缘厚度MNCG:最小玻璃中心厚度MNCA:最小空气中心厚度目前十页\总数十九页\编于二十一点分别给焦距、球差、正弦差、色差以及边界条件加上权重，进入自动校正程序目前十一页\总数十九页\编于二十一点从校正结果看，所要校正的初级像差都已达到目标值，但是三种剩余像差:高级球差要求小于6Δ色球差要求小于4Δ高级彗差要求小于0.0025mm目前十二页\总数十九页\编于二十一点第二阶段像差校正系统由双胶合组和一个单透镜构成的，单透镜是无法校正色差和球差，因此系统像差就靠双胶合组校正。我们要减小高级像差，就希望单透镜产生的像差越小越好。一般来说，相同条件下，玻璃的折射率越高，球差越小；玻璃的色散越小，色差越小。例如我们把单透镜的K9换作ZK1，同时规整边缘厚度。重新校正。目前十三页\总数十九页\编于二十一点我们看高级像差略有减小，但不明显，因此我们把这个系统作为我们第二阶段像差自动校正的原始系统。第二阶段焦距，球差，正弦差和色差仍然加入校正，只要保证初级像差达到校正的条件下考察高级像差才有意义，同时可适当增加初级像差的权因子，以表示初级的重要性。此外还要加入高级球差和色球差（重点校正），高级彗差已达到要求无需加入校正，即权重为0。目前十四页\总数十九页\编于二十一点现在要校正六种像差，五个曲率已经不能满足要求了，需将前面双胶合组的两种玻璃玻璃作为变量，并继续加入玻璃的边界条件（保证得到的理想玻璃能找到相近的实际玻璃来替代）。目前十五页\总数十九页\编于二十一点得到优化后的玻璃参数之后，一般对应的理论玻璃都不常见，我们设计要考虑实际应用时的因素，因此可以用实际玻璃来代替理想玻璃，不仅要求二者折射率阿贝数要接近，还要考虑它们的物理化学性能，这里我们选择K9和ZF6。K9：n=1.5，ν=64.1；ZF6：n=1.75，ν=28；重新进行优化！！目前十六页\总数十九页\编于二十一点结论大孔径或大视场的光学系统的设计难点是高级像差的校正，结构复杂。必须在校正初级像差的基础上校正高级像差。玻璃材料作