关于卡塞格林型折返物镜设计【设计】

关于卡塞格林型折返物镜设计【设计】

【前言】

从今天开始，会逐步开始书写与模拟光学设计的部分系统和知识，这些内容也将会以细分的不同领域（照相/显微/变焦/折返等等）形式呈现于眼前。回想两年前自己第一次上光学系统设计与功艺时，并没有觉得这个领域有多有趣，也不会想到如今的研究方向却是它。当然，这也是主观能动与就业、其他领域现状综合下的选择，愿自己的路走的更远。闲话少叙，直接开始。

1.卡塞格林系统的理想光学模型

图中的参数主要如下：两个反射球面1、2，以及两表面的入射高h、h0，光线的孔径角u‘、u’1，间距p、d、b。

2.初始目标的设置

波段	420nm-1064nm
F#	4.5
y‘	2mm
w	1.1°
f’	100mm
BFL	15mm
VL	31mm
	0.48

其中，“F#”表示F数，y‘表示像高，w表示视场角，f’表示焦距，BFL表示后焦，，为遮拦系数。带入上表数据进入公式，可得r1=-122.72mm，r2=-142.94mm。

3.构建镜头数据及系统设置

将孔径修改为入瞳直径，具体计算方式为“F数=f'/D”，所以“D=f’/F数”，

在视场中进行设置，选择近轴像高，并按0、0.707、1视场比例进行设置，

按照波段，输入指定的波长，

在镜头数据中，输入曲率与厚度，并添加玻璃，

此处需要在两表面设置一下圆形孔径，出现孔径的标志就是“孔径”

点击“光线迹点”可以查看点列图，没有明显的色差，

点击“像差分析”可以看轴向球差，可以看到有过矫正的球差：

矫正的方法，往往是添加或分裂透镜，矫正球差，此处应该添加透镜。添加两个透镜，玻璃材料可设为H-K9L、H-ZF52，厚度设置为2mm，间距设置为1mm，同时更改后焦，

此时的3D图为：

设置评价函数，优化向导选择点列图-RMS-质心，

同时要注意，可开可不开圆形孔径，注意矫正的透镜不能与光线彼此干扰，

此时的点列图为：

点列图的RMS半径已经降低了很多。

但是MTF仍未到达衍射极限，仍然需要优化。

此时的MTF图为：

已经达到衍射极限。

畸变也十分优秀：

4.额外拓展

一种类卡塞格林的折反系统：

波长为可见光。

有一定的色差代矫正，下次做，读者也可以进行尝试矫正色差。

畸变很小：

结束。