近代光学系统设计概论学习笔记-第四章双胶合和双分离消色差物镜
4.1 双胶合物镜
通常由冕牌玻璃正透镜和火石透镜负透镜胶合而成,具有三个表面曲率半径和两片玻璃厚度参数,可以校正球差和轴向色差。(由于高级球差的限制,相对孔径D/f‘≤1:4)
4.1.1球差和色差分析
图1
由上图可知,d光大体上靠近纵轴,球差校正的比较理想,F与C光曲线在0.7孔径初相交,即0.7孔径以内LF-LC<0,0.7孔径以外LF-LC>0,纵向色差得到有效的校正。
4.1.2轴外像差
图2
由图二可知,双胶合透镜弥散斑大小随着视场的增大和增大,并且出现不对称的慧差,因此双胶合透镜对于轴外像差的校正效果不够明显。
4.2 初级球差和高级球差
图三
如果系统只有初级球差,那么总能把球差完全校正。存在高级球差时,所有入射搞得球差光线得球差不可能同时校正,通常将接近最大孔径(0.9孔径)得球差校正为0,其余孔径得剩余球差就比较小。一般来说光圈数F#越小,剩余高级球差就越大,一般设计通常时将1孔径的球差较正过头,0.7孔径的球差校正不足。
4.3 双胶合消色差物镜设计方法
双胶合透镜只能校正轴上的球差和纵向色差,因此在选择初始结构的时候,应该悬着与设计F#指标解决的结构进行参考。
4.4 设计实例
表1 设计指标
波段 |
F | 视场 | 焦距 |
---|---|---|---|
VIS | 4.5 | 3.25 | 240 |
1)采用DB-4作为初始结构
2)缩放焦距到f'=240mm
3)设置波长,孔径,视场等参数
4)设置三面曲率为变量,设置评价函数
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