双胶合望远物镜的设计

概述双胶合透镜组是能够同时校正δL’m,SC’m,ΔL’FC三种像差的最简单的结构。使用光学自动设计程序进行光学设计，首先要给出一个原始系统，我们要设计的双胶合望远物镜的原始系统可以通过查找资料的方法，或者用PW法求解得到，然后将它缩放成要求的焦距即可。适应法我们将用适应法光学自动设计程序设计双胶合望远物镜。使用适应法，除了要知道要求的光学特性参数和原始系统的结构参数外，还要决定自变量和要求校正的像差。双胶合透镜组的自变量只有三个球面曲率，作为薄透镜组的透镜厚度一般不作为自变量。可以把玻璃的光学常数作为自变量参与校正像差，但一般不这么做。双胶合望远物镜的设计要求焦距：f’=250mm通光孔径：D=40mm视场角：2ω=6°入瞳与物镜重合物镜后棱镜系统的总厚度为150mm像差要求:δL’m=0.1mm,SC’m=-0.001,ΔL’FC=0.05mm薄透镜系统的求解过程外形尺寸计算根据对系统的像差要求,列出初级像差方程组求解方程组得到系统中每个薄透镜组的像差特性参数P,W,C经过规化,求出C,W,P求出每个透镜组的结构参数经初级像差理论PW法得到初始结构参数输入初始结构没有告诉后工作距时，将厚度设为MarginalRayHeight（边缘光线高度）输入光学特性参数像质评价首先观察目前的焦距及各类像差值，然后再根据设计要求进行优化。焦距：球差：操作数（LONA），2号波长，全孔径update后value值即为δL’m=-0.074328正弦差：根据初级彗差和初级正弦差的关系SC’m=K’s/y’=-8.3832μm/13.154mm=-0.000637K’s:y’:轴向色差ΔL’FC一般指0.707h的轴向色差，可以由球差获得，即ΔL’FC=δL’F0.707-δL’C0.707如图所示，ΔL’FC=0.133635-0.023404=0.11023像差控制我们发现所求的像差数据与目标值有差别，因此要进行优化。首先要在评价函数中自己来定义像差的专门控制操作1）球差控制δL’=ΔT/tgθ垂轴球差ΔT由TRAY得到，Py=1.0，RAGC得到孔径光线的方向余弦（Py=1.0），再经ACOS,TANG得到tgθ。最后用DIVI求ΔT/tgθ。2）正弦差控制Ks’由TRAY(Hy=1.0,Px=1.0)，y’由PIMH得到SC’m=K’s/y’由DIVI得到3）轴向色差控制AXCL，输入波长号和孔径4）焦距控制EFFL,Traget=250设置变量现在除了三种像差，还有个焦距需要控制，而自适应法优化必须满足：控制像差数必须小于自变量数的基本要求，我们现在仅有三个变量（棱镜的参数显然不变），因此先不控制球差。所以先给定焦距、正弦差和轴向色差的目标值，并加入权因子进行优化。因此要通过换玻璃的方法来控制球差。我们将K9换作BAK2，加入球差的权因子，然后再对三个变量进行优化。我们发现此时入瞳直径和焦距都没在设计要求范围内，通过makefocal和general重新设置一下，然后更新评价函数，发现像差仍在要求范围内，设计完成。