大倍率反射望远物镜的设计开题报告

全文总字数：2699字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1608年荷兰米德尔堡眼镜师汉斯·李波尔因为透过两片透镜观察到远处的教堂上的风标，受启发造出了世界上第一架望远镜，打开了新世界的大门；1609年,伽利略利用他自己制造出来的望远镜对行星进行了观看,他看到了许多用肉眼看不到的奇妙景象,这些发现开拓了人们对宇宙的认知；1668年伽利略根据反射规律制造出反射式望远镜，由于反射式望远镜不存在色差，可以很好的消除球差，这一发明使望远镜登上了新的台阶；1990年哈勃望远镜的成功发明促进了天文学的进一步发展；2016年，口径长达500米的球面射电望远镜在我国贵州省落成启用，其被称为“中国天眼”，标志着我国在这一行列也位于世界前列。反射式望远系统因其倍率高被广泛应用于侦察、航空、航天等领域。由于反射式系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求，光线不需要透过材料本身，而重量较轻无色差又是反射镜的一大优点，所以大口径的望远镜都采用反射式。反射式望远镜无色差，与折射式元件相比较，大口径反射望远镜的制作难度小，易于实现轻量化设计，因此反射式望远镜目前在天文望远镜中应用十分广泛。但是反射物镜表面精度对光程的影响是双倍的，如果仅由一个反射表面来成像，则此表面所需的精确度比折射表面要高很多，因此反射表面磨制的要求是很高的。再加上经常重新镀反射面及不见组装、校正的困难，反射系统在科普望远镜中应用受到限制。本次设计针对反射望远系统因其结构特点，使其对安装、制造工艺要求非常高的问题，从结构上入手，设计一个结构简单的易于制造的大倍率望远物镜，要求设计的物镜能够矫正球场、慧差等像差。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：通过code v软件模拟卡塞格林系统设计一个双反射式的望远系统，设置好系统中各个相关参数。用软件进行模拟光线与主轴平行入射到系统中，在凹面镜反射，反射后的光再经过球面镜片反射，通过透镜使得光平行射出系统。在这过程中，通过设置不同参数来模拟这个望远系统，进而得到仿真结果。最后设计并进行实验来进一步验证软件仿真结果，从理论上和实际上分别得出并验证设计结果。

目标：从结构上入手，设计一个结构简单的易于制造的大倍率望远物镜，要求设计的物镜能够矫正球场、慧差等像差。

技术方案：反射式望远镜系统中常用的有牛顿系统、卡塞格林系统、格里高利系统。牛顿系统是反射系统中最简单的光学系统，牛顿式结构可以很好的汇聚光线，但该系统存在一定的像差，而且存在严重的慧差，所以牛顿系统只得用以小视场角的观察。格里高利系统是平行与主轴的光射入系统之后,光线在凹面镜反射,反射后的光再经过球面镜片反射,通过透镜使得光平行射出系统，卡塞格林系统是平行与主轴的光射入到系统之后,在凹面镜反射,反射后的光线再经过双曲面的副镜进行反射,通过透镜使得反射后的光平行射出系统，这个系统放大倍率大，且成像清晰。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本原理，基本设计方法。确定方案，完成开题报告。 第4－6周：利用Zemax或Code V 完成大倍率反射望远物镜的初始结构设计。 第7－12周：优化设计，并完成相应仿真测量。 第13－15周：完成并修改毕业论文。 第16周：准备论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张云哲，冯厅，王郭玲.基于zemax的反射式望远物镜的设计[j].西安文理学院，2017,26(9);39-41.

[2]邬婧.反射式高精度星模拟器光学系统设计[d].吉林长春理工大学，2010.

[3]樊学武，马臻.红外双波段卡塞格林光学系统设计[j].光子学报，2003(4);463-465.