光学设计实验报告望远镜系统设计一、实验目的（1）通过设计实验，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用；（2）介绍光学设计ZEMAX的基本使用方法，设计实验通过ZEMAX来实现二、实验内容及要求(1)设计一个8倍开普勒望远镜的目镜，焦距f’=25mm，出瞳直径D’=4mm，出瞳距>22mm，视场角2’=25；考虑与物镜的像差补偿，目镜承担轴外像差的校正，物镜承担轴上像差的校正。（2）设计一个8倍开普勒望远镜的物镜，其焦距、相对孔径D/f’、视场角、像差补偿要求根据设计（1）的要求来确定。假设用于转像的棱镜展开后光轴长度为100mm，材料为K9。要求给出计算过程。（3）将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜，要求望远镜的出射光束角像差小约3’左右。如不符合要求，可结合ZEMAX中paraxial理想光学面，通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大（如f’>100000）等手段。所有设计中采用可见光（F，d，C）波段。三、实验设计方案1、外形尺寸计算通过“未加入棱镜”的望远镜系统计算出主要的参数：原理图如下所示：图１表示了一种常见的望远系统的光路图。这种望远系统没有专门设置的孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳。出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成像情况。系统的视场光阑设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处。入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方的无限远，各与物平面和像平面重合。1）求物镜的焦距根据开普勒望远镜的结构和视角放大率公式，可得方程组2)求物镜的通光口径D1出瞳直径，物镜的通光口径3）求物镜的视场角2ω4）求视场光阑直径D25）镜目距lz’。利用牛顿公式可求得镜目距lz’6)目镜的口径D27）求目镜的视度调节8）望远镜的分辨率9）入瞳距lz由于入瞳位置与物镜重合，所以lz=010）入瞳直径D由式,得D=D‘×Γ=4×8=32mm11）选取目镜和物镜的结构。由于物镜的相对孔径D/f’=0.426,焦距f‘=75mm，由于目镜的视场为3°，出瞳距>22mm，由于出瞳距和视场都不大，故选用凯涅尔型式目镜。