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 从原理图上我们知道,牛顿望远镜中真正对光线起聚焦作用的其实仅一个抛物面反射镜,平面镜只起转折光路方向作用。另外,反射镜同透镜的区别在于,透镜是由两个折射面组成,而反射镜仅由一个虚拟面组成。

 因此在不考虑平面反射镜时的初始结构中,只需一个反射面就可完成这个系统。

在LDE透镜数据编辑窗第一个面材料栏(Glass)内输入:Mirror,此时这个面就成为反射镜类型。ZEMAX默认的反射面颜色为灰色:

 

我们知道这个面是抛物面,抛物面特性即平行于抛物面光轴入射的光线经反射后汇聚于抛物面焦点处,且没有任何像差。

 抛物面的圆锥系数Conic=-1为定值。有关非球面圆锥系数的详细信息请参考我们的另一篇技术文章:

“ZEMAX中标准面的二次曲线常数CONIC的含义及计算?”

网址:http://www.optotek.com.cn/knowledge-item-51-ZEMAX-Standard-Surface-Conic-Constant.html 

另外,对于反射曲面的曲率半径和焦距的关系始终满足:R=2f,本例中要求焦距800mm,可知抛物面曲率半径R=-1600。

ZEMAX光路传播遇到反射面时厚度符号规则:N个反射镜,厚度符号(-1)^n,本例中焦距800即平行光被反射后传播-800将聚于一点。

综上分析,我们将曲率半径R=-1600,厚度-800,Conic=-1输入ZEMAX中:

打开L3D图查看目前光路图:

三个视场的光线聚焦在像平面处,光阑位于抛物面反射镜上,反射镜的大小直接决定着入瞳直径的大小。打开Spot Diagram图和Ray Fan图查看目前成像效果:

上面两个图可以很好地验证抛物面反射系统特征:沿轴光束聚焦没有像差,离轴的轴外光束产生较大的像散和慧差。就目前这个成像系统来看,我们不需要做任何的优化,但它的成像视场也不可能太大。(此时2度的半视场在轴外得到的光斑很大)。

到这里我们初始结构第一步已经完成,但我们需要完善使它更接近实际的望远镜。因为我们需要用平面反射镜将像面折到上侧或下侧来观察。