望远镜实验设计报告.doc

《望远镜实验设计报告》 本实验设计报告旨在探讨如何设计一款8倍开普勒望远镜，涉及光学设计的基本原理、像差理论以及ZEMAX软件的应用。实验目标包括理解和应用几何光学知识，掌握ZEMAX软件的使用，并通过实际设计优化望远镜性能。 一、实验设计要点 实验内容主要分为三个部分： 1. 设计8倍开普勒望远镜的目镜。要求目镜具有25mm的焦距，4mm的出瞳直径，出瞳距大于22mm，视场角为25°。同时，目镜负责轴外像差的校正，而物镜则承担轴上像差的校正。 2. 设计8倍开普勒望远镜的物镜。物镜的焦距、相对孔径D/f'、视场角等参数应与目镜相匹配，并需给出计算过程。物镜需承担轴上像差的校正。 3. 将物镜和目镜组合成完整的开普勒望远镜系统，确保出射光束角像差小于3'。若不满足要求，可借助ZEMAX中的理想光学面调整，如控制视觉放大倍率或设定无限大组合焦距。 二、实验设计方案 1. 外形尺寸计算： - 物镜焦距计算：依据开普勒望远镜的结构和视角放大率公式进行计算。 - 物镜通光口径：根据出瞳直径和视场角来确定。 - 视场光阑直径：设置在物镜的像平面处，与物镜和目镜的公共焦点一致。 - 镜目距lz'：使用牛顿公式求解。 - 目镜口径：根据出瞳直径和视场角计算。 - 视度调节：确保观察者的舒适性。 - 望远镜分辨率：基于光学系统的衍射极限。 - 入瞳距和入瞳直径：根据系统设计确定。 2. 结构计算和选择： - 目镜设计：选择凯涅尔型目镜，初始结构值设定后，通过ZEMAX优化得到最佳参数。 - 透镜布局：绘制透镜Layout图，分析光学特性参数，如入瞳直径、有效焦点长度等。 在实际设计中，ZEMAX软件的使用是关键，它能帮助我们模拟光路，计算各种光学特性，优化透镜布局，以达到最小化像差、提高成像质量的目标。例如，目镜的初始结构值和优化后的参数将直接影响到望远镜的光学性能，而透镜Layout图则直观展示了透镜的位置和形状，便于进一步调整。 本实验设计报告详细阐述了8倍开普勒望远镜的设计过程，涵盖了从理论计算到实际操作的所有关键步骤。通过此实验，我们可以深入理解光学设计的基本原则，同时掌握ZEMAX这一强大的光学设计工具。