一种伽利略式望远镜的优化方法及其结构

摘要

本发明公开了一种伽利略式望远镜的优化方法及其结构，其方法是基于ZEMAX软件，流程主要包括优化镜面曲率半径，优化透镜厚度以及优化玻璃材料；结构主要包括镜筒和安装于镜筒内的物镜组和目镜组，镜筒的长度为250㎜；物镜组是双胶合物镜，包括有第一透镜和第二透镜；目镜组是对称式目镜，包括第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；通过ZEMAX软件对伽利略式望远镜的光学系统进行优化，并且将优化效果进行仿真，可以根据仿真所示的效果进一步确定是否要对光学系统进行再优化，由此方法设计出来的伽利略式望远镜系统可以有效消除“白光”等不足，提高了图像的成像质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学领域，特别是一种伽利略式望远镜的优化方法及其结构。

背景技术

伽利略式望远镜的特征在于其物镜是会聚透镜而其目镜是发散透镜的望远镜；现在的伽利略式望远镜大多存在“假色”的问题，即观察到的“白光”并非白颜色的光，而是由可见光混合而成的，其因在于各种色光的穿过透镜后折射程度不同，因此成像的焦点也不同，造成成像较为模糊，加之透镜系统本身具有的球差、像差和畸变，使得成像质量不够理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种伽利略式望远镜的优化方法及其装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种伽利略式望远镜的优化方法，其方法是基于ZEMAX软件实现的，其方法如下：

(1)、优化望远镜系统的曲率半径(Radius)，厚度(Thickness)、玻璃类型(Glass)等参数保持不变；设置优化函数，添加有效焦距(EFFL)和值(Target)为240，比重(weight)为1，而后保存；将第一个面(STO)的曲率的求解类型设置为Variable，之后点击Optimization开始优化；待优化完成后，更新查看2DLayout、Ray Fan和Opd Fan等数据；如果没有发生优化“过度”的情况，则将望远镜系统的第二个面的曲率的求解类型设置为Variable，而后点击Optimization开始优化，优化完成后，更新查看2DLayou、Ray Fan和Opd Fan等数据；以此类推，直到将整个望远镜系统的每一个镜面的曲率半径全部优化完成；

(2)、在上述步骤优化完成的基础上，进行望远镜系统各透镜厚度(Thickness)的优化，玻璃类型(Glass)参数保持不变；修改部分优化函数的条件，例如玻璃厚度最大值为15mm，最小2mm，而后将第一个面的(STO)厚度参数的求解类型设置为Variable后点击Optimization开始优化；待优化完成后，更新查看优化数据，若未发生优化“过度”的情况，则可对第二个面的厚度进行优化，以此类推，直到完成对望远镜系统所有面的厚度优化；

(3)、在上述步骤优化完成的基础上，对望远镜系统各透镜的玻璃类型(Glass)进行优化，以减小望远镜系统各种误差为优化目的；各种误差包括Ray Fan、OPD、Fcd、Spt和Mtf，综合权衡选取误差小的玻璃类型(Glass)。

一种伽利略式望远镜的结构，包括镜筒和安装于所述镜筒内的物镜组和目镜组，所述镜筒的长度为250㎜；所述物镜组采用双胶合物镜设计，包括有第一透镜和第二透镜；所述目镜组采用对称式目镜设计，包括第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜的物侧面凸向物方，曲率半径为88.072827㎜；所述第一透镜的像侧面凸向物方，曲率半径为32.533408㎜；所述第二透镜的物侧面凸向物方，曲率半径为32.533408㎜；所述第二透镜的像侧面凸向物方，曲率半径为1333.347310㎜；所述第三透镜的物侧面凹向物方，曲率半径为42.251912㎜；所述第三透镜的像侧面凹向物方，曲率半径为70.962670㎜；所述第四透镜的物侧面凹向物方，曲率半径为70.962670㎜；所述第四透镜的像侧面凹向物方，曲率半径为60.214154㎜；所述第五透镜的物侧面凸向物方，曲率半径为45.967119㎜；所述第五透镜的像侧面凸向物方，曲率半径为63.909324㎜；所述第六透镜的物侧面凸向物方，曲率半径为63.909324㎜；所述第六透镜的像侧面凸向物方，曲率半径为52.133562㎜。

优选地，所述第一透镜的厚度为10㎜；所述第二透镜的厚度为17.658㎜；所述第三透镜的厚度为10㎜；所述第四透镜的厚度为2㎜；所述第五透镜的厚度为10㎜；所述第六透镜的厚度为15㎜。

优选地，所述第一透镜的玻璃类型为H-QF6A；所述第二透镜的玻璃类型为H-QK3L；所述第三透镜的玻璃类型为N-KZFS11；所述第四透镜的玻璃类型为F1；所述第五透镜的玻璃类型为N-FK56；所述第六透镜的玻璃类型为LASF35。

本发明的有益效果是：本发明能通过ZEMAX软件对伽利略式望远镜的光学系统进行优化，并且将优化效果进行仿真，可以根据仿真所示的效果进一步确定是否要对光学系统进行再优化，由此方法设计出来的伽利略式望远镜系统可以有效消除“白光”等不足，提高了图像的成像质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1，伽利略式望远镜的优化方法，其特征在于其方法是基于ZEMAX软件实现的，其方法如下：

(1)、优化望远镜系统的曲率半径(Radius)，厚度(Thickness)、玻璃类型(Glass)等参数保持不变；设置优化函数，添加有效焦距(EFFL)和值(Target)为240，比重(weight)为1，而后保存；将第一个面(STO)的曲率的求解类型设置为Variable，之后点击Optimization开始优化；待优化完成后，更新查看2DLayout、Ray Fan和Opd Fan等数据；如果没有发生优化“过度”的情况，则将望远镜系统的第二个面的曲率的求解类型设置为Variable，而后点击Optimization开始优化，优化完成后，更新查看2DLayou、Ray Fan和Opd Fan等数据；以此类推，直到将整个望远镜系统的每一个镜面的曲率半径全部优化完成；

(2)、在上述步骤优化完成的基础上，进行望远镜系统各透镜厚度(Thickness)的优化，玻璃类型(Glass)参数保持不变；修改部分优化函数的条件，例如玻璃厚度最大值为15mm，最小2mm，而后将第一个面的(STO)厚度参数的求解类型设置为Variable后点击Optimization开始优化；待优化完成后，更新查看优化数据，若未发生优化“过度”的情况，则可对第二个面的厚度进行优化，以此类推，直到完成对望远镜系统所有面的厚度优化；

(3)、在上述步骤优化完成的基础上，对望远镜系统各透镜的玻璃类型(Glass)进行优化，以减小望远镜系统各种误差为优化目的；各种误差包括Ray Fan、OPD、Fcd、Spt和Mtf，综合权衡选取误差小的玻璃类型(Glass)；

依次对望远镜各透镜的曲率半径、厚度以及玻璃类型等参数进行优化，并且根据ZEMAX软件仿真出来的望远镜系统光学成像的图像点列、光程图和特征曲线等方面，对优化效果进行相应的评价，若仍然存在不足可以再优化。

一种伽利略式望远镜的结构，包括镜筒7和安装于所述镜筒7内的物镜组和目镜组，所述镜筒7的长度为250㎜；所述物镜组采用双胶合物镜设计，包括有第一透镜1和第二透镜2；所述目镜组采用对称式目镜设计，包括第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6；所述第一透镜1的物侧面凸向物方，曲率半径为88.072827㎜；所述第一透镜1的像侧面凸向物方，曲率半径为32.533408㎜；所述第二透镜2的物侧面凸向物方，曲率半径为32.533408㎜；所述第二透镜2的像侧面凸向物方，曲率半径为1333.347310㎜；所述第三透镜3的物侧面凹向物方，曲率半径为42.251912㎜；所述第三透镜3的像侧面凹向物方，曲率半径为70.962670㎜；所述第四透镜4的物侧面凹向物方，曲率半径为70.962670㎜；所述第四透镜4的像侧面凹向物方，曲率半径为60.214154㎜；所述第五透镜5的物侧面凸向物方，曲率半径为45.967119㎜；所述第五透镜5的像侧面凸向物方，曲率半径为63.909324㎜；所述第六透镜6的物侧面凸向物方，曲率半径为63.909324㎜；所述第六透镜6的像侧面凸向物方，曲率半径为52.133562㎜；单透镜在色差和球差方面相对于其他透镜；故而所述物镜组和目镜组分别采用双胶合物镜和对称式目镜的设计；此外，所述物镜组采用双胶合物镜的设计具有结构搭建简单、制造和装配过程方便的优点；所述目镜组采用对称式目镜的设计具有加工较为方便的特点，还具有相对出瞳距较大的优点，适合在望远或瞄准仪器上应用；所述第一透镜1的厚度为10㎜；所述第二透镜2的厚度为17.658㎜；所述第三透镜3的厚度为10㎜；所述第四透镜4的厚度为2㎜；所述第五透镜5的厚度为10㎜；所述第六透镜6的厚度为15㎜；所述第一透镜1的玻璃类型为H-QF6A；所述第二透镜2的玻璃类型为H-QK3L；所述第三透镜3的玻璃类型为N-KZFS11；所述第四透镜4的玻璃类型为F1；所述第五透镜5的玻璃类型为N-FK56；所述第六透镜6的玻璃类型为LASF35；上述材料均可以有效地消除各种误差，例如Ray Fan、OPD、Fcd、Spt和Mtf；此外，上述材料均是光学领域中的常见材料，拥有良好的透光效果和折射效果，可以减小入射光在透镜内传播时的损耗，利于保证光线质量，而且价格方面也比较经济；

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。