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光学设计辅助报告 姓名：张雨辰 学号：1011100139 光学计算机辅助设计 设计一个校正球差的消色差双胶合镜，作为望远镜物镜。R=10 cm，c1=0.002957 cm-1，c2=-0.020184 cm-1， c3=-0.00771 cm-1。厚度t1=1.9 cm，t2=1.3 cm。玻璃选择：第一透镜选BaK1 （1.5725、57.55），第一透镜选BaSF2 （1.66446、35.83）。如图所示。 设计结果如图所示： 成像质量分析： 1、像场弯曲/畸变的计算： 左边的是场曲，右边的是畸变。场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比。如图所示该设计没有像散，在畸变图中表示理想像高。 2、纵向球差的计算： 球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差，单根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。 从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近轴像面，存在离焦。经过一个拐点向上的一段曲线说明还有欠校正。+-5,000um说明离焦平衡了球差。 4 点列图： 使用点列图，一要注意下方表格中的数值RMS RADIUS：均方根半径值；GEO RADIUS：几何半径（最大半径），值越小成像质量越好。二根据分布图形的形状也可了解系统的几何像差的影响，有像散特征 图中，曲线的斜率比较小，而且曲线比较高，表明成像质量比较好。 内容二：双胶合望远物镜设计： 内容要求： 1．设计要求： 焦距： f’＝250 mm 通光孔径：D＝35 mm 视场角： 2ω＝6°，工作中心波长为1.06μm， 入瞳与物镜重合， 物镜后棱镜系统的总厚度为 150 mm，要求： δL’m＝0.1 5mm， SC’m、＝－0.003，ΔL’FC＝0.05 mm 2．给出设计结果，并对设计结果进行分析和评价。 初始结构的选择： 双胶合物镜能同时校正：(轴上像点全孔径的球差)，（慧差），（色差）。 求h，hz，J： 2，计算平行玻璃板像差和数 玻璃板我选择K9，通过查表得到参数。 已知参数： 球差： 慧差： 轴向色差: 3，计算双胶合物镜的 先求系统的像差和数： 列初级像差方程求P,W,C： 由P,W,C求： 根据选玻璃： 通过图表选择玻璃：BaK1 , F2 4，求半径：(1) 5，确定透镜厚度： 透镜厚度除了和球面半径和透镜直径有关外，同时要考虑到透镜的固定方法，质量和加工难易等因素。我们取。 至此，物镜系统的全部结构参数如下： R d glass 231.27 6 BaK1 -73.2 4 F2 -216.17 50 0 150 K9 在进行系统优化设计，对于双胶合透镜，选择前三个半径作为自变量。建立评价函数，EFFL在Target项中输入250，在Weight项中输入1。 LAY 2D图： 系统光学特性参数： 通过数据我们可以看出，系统的焦距是250.0074，这与要求的250非常接近，系统的像差也不大，系统的图形非常正常。这说明利用初级像差方程式来求解双胶合透镜是非常有效的，所求解的结构参数与理想的状态相差不大，利用这个初始结构来进行优化会很容易的达到最优的状态。 光线扇面图 优化后： 从光线扇面图看到优化后坐标原点附近的曲线斜率为0，表明像面正好是近轴像面，没有离焦。图中显示横向像差也比较小，纵坐标范围从500um下降到200um说明了球差已经达到了一个小的范围。 光程差图： 图中几个曲线图分别是不同视场子午和弧矢方向上的光程差，不同颜色表示不同色光。下方表格的数据为纵坐标（光程差）的最大值，单位一般用波长。 轴外细光束像差曲线 场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比。同色的T和S间的距离表示像散的大小，左图中几种不同色曲线间距是放大色差值。 优化后： RMS点尺寸是径向尺寸的均方根。先把每条光线和参考点之间的距离的平方，求出所有光线的平均值，然后去平方根。