关于望远镜物镜目镜拼接方法

时生i

方法出自李林老师的光学设计教程，我整理了一下。


第一种方法，目镜在设计时候一般选择反向设计，就是说将望远镜出瞳当成入瞳，然后像面的半直径一般要求和物镜像面耦合。但是会出现一种情况就是，物镜的光线向上发射然后在像面上，目镜的光线经过最后一面转折向下发射然后聚集在像面。例如下图


此时将目镜反转然后和物镜对接就会因为光束无法对准而产生问题，目镜的结构会发生改变。必须将目镜最后一面到像面的光线角度控制为向上聚焦，才能拼接。
第二种方法为再将物镜设计完成后，设计目镜时可以进行如下设计


目镜系统反向设计，望远镜出瞳为入瞳，但是孔径光阑不设再第一面，而是放在最后一面，模拟的是望远镜的入瞳，目镜最后一面到孔径光阑的厚度为望远镜物镜第一面到像面的距离，然后再将孔阑那一面的厚度设置为边缘光线厚度，这样孔阑的光线就会返回目镜系统的像面本来应该在的位置。也就是说上图中像面到孔阑这一部分模拟的就是物镜，这种情况下设计出来的目镜和物镜拼接就不会出现目镜数据错乱的问题。


这个是拼接完成后的，物镜双分离设计的有点问题，中间不应该离得这么远



关于第一种方法，把物镜目镜当成两个单独的光学系统设计好，拼接时候要满足光瞳匹配原则。
光瞳匹配原则：前面的光学系统出瞳和后面的光学系统入瞳匹配
也就是说物镜正向设计时，第一面为入瞳，那么在后面一定有个出瞳。
目镜反向设计第一面的入瞳为整个望远镜系统出瞳，而在反向系统后面还有一个出瞳，这个出瞳在目镜正向之后为目镜的入瞳，也就是说物镜出瞳必须和目镜的正向后的入瞳匹配。

yangqihao

你好，想请教一个问题：你在帖子里说的第一种方法中的光线经过物镜后是向上发射的，我看着经过棱镜后光线不是向下发射的吗？光线经过目镜后是向下发射的，请问是从你给的这个目镜图片中从右向左来看的吗？

时生i

yangqihao 发表于 2022-11-10 09:53
你好，想请教一个问题：你在帖子里说的第一种方法中的光线经过物镜后是向上发射的，我看着经过棱镜后光线不 ...

可能当时写的有点问题，我当时用第一种方法优化过一个系统，确实出现了光线对接不上的问题，像这个给的例子中的物镜光线向下，然后目镜反过来之后从实像面发射向上的光线 然后被目镜接受，我觉得组合在一起应该光线对接不上，应该是从实像面向下发射

yangqihao

您好，请教一个问题：在zemax中，目镜反向设计时为什么出瞳在左侧为负值？按照光瞳衔接原则：反向设计时的出瞳（也就是目镜的正向入瞳）一般和物镜的出瞳重合，那目镜反向设计时的出瞳位置不是应该在像面右侧是正值才是对的吗？

ltyg

yangqihao 发表于 2022-11-14 12:37
您好，请教一个问题：在zemax中，目镜反向设计时为什么出瞳在左侧为负值？按照光瞳衔接原则：反向设计时的 ...

大小要尽量相等，出瞳位置互为相反数，这样匹配

a2312469066

您好，请教一个问题，当整个系统长度比较长，物镜和目镜拼接好后在最后的出瞳面上不同视场的光斑直径大小不一样，会有这种情况吗，应该怎么优化

时生i

a2312469066 发表于 2023-6-21 09:52
您好，请教一个问题，当整个系统长度比较长，物镜和目镜拼接好后在最后的出瞳面上不同视场的光斑直径大小不 ...

这不是很正常吗大视场比小视场得光斑要大 因为轴外像差大呀 你看波像差小于十二分之一波长就行

a2312469066

时生i 发表于 2023-6-25 16:42
这不是很正常吗大视场比小视场得光斑要大 因为轴外像差大呀 你看波像差小于十二分之一波长就行

我的意思是出瞳面上不同视场的通光口径不一样

浩瀚星空

WANGQING1 发表于 2023-12-2 15:30
说实话，我有点气恼自己看不懂。
但是，这不就是物镜的焦点与目镜的反向焦点对接吗》？
轴向Z焦点对接

你所说的这种直接像面对接的情况是有很多限制条件的：1.光阑与入瞳位置重合；2.光阑位置在镜头外部；3.物镜为像方远心且目镜为物方远心；只有同时满足以上三个条件，才能实现你所说的情况，而一旦其中有一个条件不满足，那就必须采用光瞳匹配原则，至于原则的具体内容，你查光学原理的课本都能查到