【正文】 上以較小的像差值相抵消，這樣就不至于會有很大的高級像差。在此，各透鏡組的光焦度分配、各個(gè)面的偏角負(fù)擔(dān)要盡量合理，要力求避免由各個(gè)面的大像差來抵消很多面的異號像差。 其次，相對孔徑或入射角很大的面一定要使其彎向光闌，以使主光線的偏角盡量小，以減少軸外像差。反之，背向光闌的面只能有較小的相對孔徑。 第三，像差不可能校正到完美無缺的理想程度，最后的像差應(yīng)有合理的匹配。這主要是指：軸上點(diǎn)像差與各個(gè)視場的軸外像差要盡可能一致，以便能在軸向離焦時(shí)使像質(zhì)同時(shí)有所改善；軸上點(diǎn)或近軸點(diǎn)的像差與軸外點(diǎn)的像差不要有太大的差別，使整個(gè)視場內(nèi)的像質(zhì)比較均勻，至少應(yīng)使 視場范圍內(nèi)的像質(zhì)比較均勻。為確保 視場內(nèi)有較好的質(zhì)量，必要時(shí)寧愿放棄全視場的像質(zhì)。因?yàn)樵? 視場以外已非成像的主要區(qū)域，當(dāng)畫幅為矩形時(shí)（如照相底片） ，此區(qū)域僅是像面一角，其像質(zhì)的相對重要性可以較低些。 第四，挑選對像差變化靈敏、像差貢獻(xiàn)較大的表面改變其半徑。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)這樣的面時(shí)，應(yīng)挑選其中既能改良所要改的那種像差，又能兼顧其他像差的面來進(jìn)行修改。在像差校正的最后階段尚需對某一、二種像差做微量修改時(shí)，作單面修改也是能奏效的。 第五，若要求單色像差有較大變化而保持色差不變，可對某個(gè)透鏡或透鏡組作整體彎曲。這種做法對消除色差和匹茲凡和以外的所有像差均屬有效。 第六，利用折射球面的反常區(qū)。在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，負(fù)的發(fā)散面或負(fù)透鏡常是為校正正透鏡的像差而設(shè)置，它們只能是少數(shù)。因此，讓正的會聚面處于反常區(qū)，使其在對光起會聚作用的同時(shí)，產(chǎn)生與發(fā)散面同號的像差就顯的特別有利。第七，利用透鏡或透鏡組處于特殊位置時(shí)的像差性質(zhì)。例如，處于光闌或與光闌位置接近的透鏡或透鏡組，主要用于改變球差和慧差（用整體彎曲的方法） ；遠(yuǎn)離光闌位置的透鏡或透鏡組，主要用來改變像散、畸變和倍率色差。在像面或像面附近的場鏡可以用來校正像面彎曲。 第八，對于對稱型結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，可以選擇成對的對稱參數(shù)進(jìn)行修改。作對稱性變化以改變軸向像差，作非對稱變化以改變垂軸像差。 第九，利用膠合面改變色差或其他像差，并在必要時(shí)調(diào)換玻璃?？梢栽谠z合透鏡中更換等折射率不等色散的玻璃，也可在適當(dāng)?shù)膯螇K透鏡中加入一個(gè)等折射率不等色散的膠合面。膠合面還可用來校正其他像差，尤其是高級像差。此時(shí)，膠合面二邊應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼凵渎什?，可根?jù)像差的校正需要，使它起會聚或發(fā)散作用，半徑也可正可負(fù)，從而在像差校正方面得到很大的靈活性。同時(shí)，在需要改變膠合面二邊的折射率差以改變像差的性態(tài)、或微量控制某種高級像差，以及需要改變某透鏡所承擔(dān)的偏角等場合，都能通過調(diào)換玻璃而奏效。 第十，合理的攔截光束和選定光闌位置?？讖胶鸵晥龆急容^大的光學(xué)系統(tǒng)，軸外的寬光束常表現(xiàn)出很大的球差和慧差，使 y39。~tgU39。特性曲線上下很不對稱。原則上，應(yīng)首先立足于把像差盡可能校正好，在確定無法把寬光束部分的像差校正好的情況下，可以把光束中 y’值變化大的外圍部分光線攔去，以消除其對像質(zhì)的有害影響，并在設(shè)計(jì)的最后階段，根據(jù)像差校正需要最終確定光闌位置。 最后值得指出，在像差校正過程中，重要的問題是能夠判斷各結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括半徑、間隔、折射率等對像差變化影響的傾向。知道這種傾向，像差校正就不致盲目從事。一般講，像差隨結(jié)構(gòu)參數(shù)而變化的定性判斷是能夠作出，至少是能夠部分作出的。但要把握每一結(jié)構(gòu)參數(shù)對所有像差的影響，特別是對最終像差的綜合影響是不可能的。因此，逐個(gè)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，求出各參數(shù)對各種像差影響的變化量表是十分必要的。這也是光學(xué)自動設(shè)計(jì)過程的必經(jīng)之路。另外，如果像差難以校正到預(yù)期的要求，或希望所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在光學(xué)性能，即孔徑或視場上要有擴(kuò)大時(shí)，也常采用復(fù)雜化的方法，如把某一透鏡或透鏡組分為二塊或二組，或者在系統(tǒng)的適當(dāng)位置加入透鏡等。4 像差校正 物鏡系統(tǒng)和棱鏡系統(tǒng)的像差校正利用物鏡的參數(shù)選取雙膠合未經(jīng)結(jié)構(gòu)作為物鏡的初始結(jié)構(gòu)，依次在 ZEMAX中輸入系統(tǒng)的相對孔徑、視場、波長、雙膠合結(jié)構(gòu)的參數(shù)，棱鏡的參數(shù)，設(shè)置變量，創(chuàng)建優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終得到如圖 所示的結(jié)果。 [11,12]圖 物鏡 Zemax 中的數(shù)據(jù)通過對圖 球差曲線和圖 點(diǎn)列圖的觀察，可以得出結(jié)論：三種色光的秋差控制在 微米之間，點(diǎn)列圖大小控制在直徑 78 微米范圍內(nèi)符合設(shè)計(jì)要求。圖 為場曲和畸變圖，圖 為色差參數(shù)，圖 為傳遞函數(shù)圖。圖 球差曲線圖 點(diǎn)列圖圖 場曲和畸變圖圖 色差參數(shù)圖 傳遞函數(shù)結(jié)合向下面的像差容限公式進(jìn)行計(jì)算: [14]球差公式： δL mˊ≤δL m180?！?λ/n180。u m180。2=4 倍焦深帶球差公式: δL mˊ≤6λ/nˊu mˊ 2=6 倍焦深色差公式: △L FCˊ≤λ/n180。sin 2um180。λ= n’=1 uˊ=帶入上式中可以計(jì)算出公式的右半部分，球差 δL mˊ= 帶球差 δL mˊ= 色差△L FCˊ=公式的左半部分查看上面數(shù)據(jù)可以看出,球差 δL mˊ= 帶球差 δL mˊ=色差△L FCˊ=+=觀察數(shù)據(jù)后得到如下結(jié)論：1）物鏡球差調(diào)校在全孔徑處 D 即 δL m180。=，而根據(jù) 4λ/n180。u m180。2 中 λ= 3mm,n180。=1, um180。= 所以算的數(shù)值為 提到的球差公式 δL m180。≤4λ/n180。u m180。2調(diào)校成功。而在 帶的處 D 即 δL 180。=，而根據(jù)6λ/n180。u m180。2算的數(shù)值 滿足 δL 180?！?λ/n180。u m180。2調(diào)校成功。2）物鏡色差調(diào)校物鏡色差調(diào)校應(yīng)該滿足△L FC180。≤λ/n180。sin 2um180。，△L FC180。即為 F 光與 C 光只差的絕對值。其中 λ= 3mm，n180。=1, um180。= 所以算的數(shù)值為，而最大△L FC180。=。所以色差調(diào)校成功。 [15,16] 目鏡的像差校正利用軟件對對稱式目鏡初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到如下光學(xué)系統(tǒng)透鏡參數(shù)。如圖 所示：圖 目鏡中 zemax 中數(shù)據(jù)優(yōu)化結(jié)果如下：從圖 的球差曲線看出球差控制在 范圍內(nèi)，從圖 的場曲和畸變圖可知：場曲和畸變符合設(shè)計(jì)要求。 [17]圖 目鏡球差曲線圖 目鏡場曲和畸變圖圖 目鏡點(diǎn)列圖圖 目鏡色差參數(shù)圖 目鏡 3d 光路圖5 總 結(jié)常見的望遠(yuǎn)鏡一般采用兩種基本設(shè)計(jì)之一： 屋脊（Roof）或普羅棱鏡棱鏡。 屋脊棱鏡系統(tǒng)也稱為別漢棱鏡系統(tǒng)，比較常見的設(shè)計(jì)是由一個(gè)屋脊棱鏡和一個(gè)半五棱鏡構(gòu)成，優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)結(jié)構(gòu)相對輕便和緊湊，比較適合戶外運(yùn)動便攜產(chǎn)品，缺點(diǎn)是即使是相對簡單的屋脊棱鏡，外形也比普羅棱鏡復(fù)雜的多，加工難度大，此外從裝配難度和維護(hù)性來講也難于傳統(tǒng)的普羅棱鏡，因此成本較高。 普羅棱鏡又叫直角棱鏡，是傳統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計(jì)，比較常見的設(shè)計(jì)是由兩個(gè)完全相同的直角棱鏡構(gòu)成，優(yōu)點(diǎn)是形狀簡單，容易加工和裝配，缺點(diǎn)是相對屋脊棱鏡，重量和體積較大。采用屋脊和普羅棱鏡的望遠(yuǎn)鏡外形的區(qū)別是非常明顯的，比較顯著的區(qū)別就是，屋脊望遠(yuǎn)鏡的形狀為直筒，因此也常常被稱為直筒望遠(yuǎn)鏡，而普羅望遠(yuǎn)鏡在棱鏡位置拐了一個(gè)彎，因此相對同規(guī)格的屋脊望遠(yuǎn)鏡，體積要增加很多。本文主要真對的是普羅棱鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行外形尺寸的計(jì)算，然后選取目鏡物鏡和物鏡結(jié)構(gòu)。利用 zemax 軟件進(jìn)行像差的校正與平衡這是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，由于對軟件熟悉度不夠，對軟件操作起來不是很好 ，用了很長時(shí)間來熟悉，而且這個(gè)過程是個(gè)不斷反復(fù)的過程，當(dāng)完成像差的校正與平衡后用 cad 軟件進(jìn)行畫圖，畫出光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)元件圖。本課題在此類研究中只是淺嘗輒止，能力有限，不足之處較多。由于時(shí)間的限制僅僅做了基礎(chǔ)的研究，演示了一些基本的光路圖。在對像差的校正與平衡方面做得不夠精細(xì)，應(yīng)更加精確。完成課題要求，最后設(shè)計(jì)出合格的望遠(yuǎn)鏡。參考文獻(xiàn)[1] 劉鈞，［J］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社 . 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Optimization and Stability Results ［J］Through Cone Lower Semicontinuit致 謝感謝導(dǎo)師王鳳珍老師授的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。王鳳珍老師追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)、嚴(yán)以律已、寬以待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的工作自始至終都是在王鳳珍老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。王風(fēng)箏老師淵博的學(xué)識、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生受益匪淺，終生難忘。在西安工業(yè)大學(xué)的四年學(xué)習(xí)生活中，我與同學(xué)建立了深厚的友誼，他們在我遇到困難時(shí)無私地伸出援助之手，對他們的幫助我特別感謝。感謝同答辯組各位同學(xué)，我們在討論一些各自課題中的共性問題時(shí)，一些觀點(diǎn)常使我突然有了靈感。衷心感謝侯妙娟同學(xué)，在完成課題期間，在外文翻譯中給與的莫大的幫助。感謝所有關(guān)心、幫助我的朋友。感謝我的學(xué)友和朋友們對我的關(guān)心和幫助。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明本人完全了解西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院有關(guān)保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：本科學(xué)生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果發(fā)表論文時(shí)署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的原文或復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 。（保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果，不包含他人已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：