基于ZEMAX的折反射式望远物镜的设计

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1、第３１卷第２期陕西科技大学学报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．２２０１３年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２０１３＊文章编号：１０００－５８１１（２０１３）０２－０１４６－０４基于ＺＥＭＡＸ的折反射式望远物镜的设计范应娟（陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安７１００２１）摘要：折反射式望远物镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统，这种系统的特点是便于校正轴外像差．以球面镜为基础，加入适当的折射元件，用以校正球差，得以取得良好的光学质量．在设计过程中通过对计算数据的优化、对像差的校正，逐步达到了预期的要求．这次设计的折反

2、射式望远物镜由两片球面反射镜及五片折射透镜组成．关键词：望远物镜；折反射式；像差；ＺＥＭＡＸ中图法分类号：ＴＢ１３３文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎｏｆａｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃｔｅｌｅｓｃｏｐｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｂａｓｅｄｏｎＺＥＭＡＸＦＡＮＹｉｎｇ－ｊｕａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃｔｅｌｅｓｃｏｐｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｂｙｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｒ

3、ｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｘｉｓａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ．Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｍｉｒｒｏｒ，ａｄｄｉｎｇｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｃｏｒ－ｒｅｃｔｉｏｎｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌａｂｅｒｒａｔｉｏｎ，ｃａｎａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｏｐｔｉｃａｌｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｄａｔａｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔ

4、ｉｏｎｆｏｒａｂｅｒｒａｔｉｏｎｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｒｅｑｕｉｒｅ－ｍｅｎｔｓａｒｅｒｅａｃｈｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｉｓｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃｔｅｌｅｓｃｏｐｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｎｓｉｓｔｓｔｗｏｐｉｅｃｅｓｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｍｉｒｒｏｒｓａｎｄｆｉｖｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｌｅｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅ；ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ；ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ；ＺＥＭＡＸ外像差．以球面镜为基础，加入适当的折射元件，用０引言以校正球差，得以取得良好的光学质量．由于折反为避免非球面的制造困难和改善轴外像质，可射式望远镜能兼顾折射望远镜

5、和反射望远镜两种采用球面反射镜作主镜，然后用透镜来校正球面镜的优点，非常适合业余的天文观测和天文摄影，此的像差，这样就形成了折反射系统．折反射式望远类望远镜视场大、光力强，适合观测流星、彗星，以物镜顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的及巡天寻找新天体，得到了广大天文爱好者的喜一种光学系统，光线先经一片透镜产生曲折，再经爱．一面反射镜将光反射聚焦，这种结合折射与反射的１ＺＥＭＡＸ介绍光学系统就称为折反射式望远镜，它的物镜既包含透镜又包含反射镜．这种系统的特点是便于校正轴ＺＥＭＡＸ是美国ＲａｎｄａｎｔＺｅｍａｘ公司所发展＊收稿日期：２０１２－１１－２９作者简介：范应娟（１９７８－），女，重庆万州

6、人，讲师，研究方向：光学设计第２期范应娟：基于ＺＥＭＡＸ的折反射式望远物镜的设计·１４７·－０．９８３出的光学设计软件，是一套综合性的光学设计优化３ＲＤ＝－２．１０７（）（１）软件．其中，ＺＥＭＡＸ使用最小阻尼二乘法，可使用Ｄｆ′默认或自定义的优化函数，也可同时对任意数量的已知Ｄ＝３００ｍｍ，Ｄ／ｆ′＝１／８，由公式可得主变量优化．在ＺＥＭＡＸ中有２０个默认优化函数，反射镜的曲率半径Ｒ＝８８３．３ｍｍ．包括使光点半径或波像差或ＲＭＳ最小，可以预先（２）主反射镜厚度的计算定义控制目标数，包括像差系数等．ＺＥＭＡＸ可以由于主反射镜是一个凹面反射镜，因此只要中优化系统中任何参数，包括曲率半径、厚度、

7、玻璃心厚度大于最小要求即可，故取ｄ＝２０ｍｍ．等．ＺＥＭＡＸ在对系统进行优化后，输出各种像差（３）主反射镜孔径的计算分析图，实现对镜头的优化设计．反射系统中，幅面一般只有主反射镜直径的１／３左右，中心遮光比通常大于０．５．主反射镜的口２折反射式物镜技术指标要求径为３００ｍｍ，那么，幅面的尺寸为１００ｍｍ，初步要求设计一种折反射式望远物镜，其主要技术取主反射镜上的开孔直径ｃ＝１２０ｍｍ．［１］指标如