镜头设计

现有一经典卡塞格林望远镜系统，希望在现有的基础上在像面处安装CCD元件进行成像，要求能够清晰呈现6KM处物体（最小分辨率在厘米量级），CCD像元尺寸为5.2微米，1/2英寸，初始视场要求0.5度，现把初始卡塞格林望远镜系统结构参数发上来，其结构参数不能改变，主要是增加一组透镜组对卡式系统进行像差校正，另外要求增加校正的透镜组的第一面距离次镜距离不小于680mm，希望各位大大看看可好设计，设计好的话可以进行RMB有偿奖励！！站内联系即可！！！ [attachment=28614]

yu-xuegang	2010-08-18 18:25
没收到我消息吗？我都给你设计好了啊？ K\-N'M!Z 联系我吧，QQ 495350586

yu-xuegang	2010-08-18 18:32
这是加了透镜之后的ＭＴＦ

xiaoyang06	2010-08-19 16:14
没有收到楼上大大的消息，希望能把点阵图等其他详细像差校正信息也发上来看看，或者直接发我邮箱里面也可以：wxj_80@sina.com,谢谢！！

xiaoyang06	2010-08-19 16:17
发表的内容怎么看不见了！！！

xiaoyang06	2010-08-19 16:17
没有收到楼上大大的消息，希望能把点阵图等其他详细像差校正信息也发上来看看，或者直接发我邮箱里面也可以：wxj_80@sina.com,谢谢！！

xiaoyang06	2010-08-19 16:19
没有收到楼上大大的消息，希望能把点阵图等其他详细像差校正信息也发上来看看,谢谢！！

xiaoyang06	2010-08-19 16:20
能把点阵图等其他像差校正信息也发上来看看吗，谢谢！

xiaoyang06	2010-08-19 16:25
没有收到呀，可以把详细校正信息发我邮箱，谢谢！！

schoot	2010-08-19 16:29
光看MTF应该设计的不错，牛！！

xiaoyang06	2010-08-20 09:02
昨天的网络很差，导致了重复发出了好多内容，见谅！

kimclps

2010-08-20 22:33

(1) 樓主的條件用1/2"的CCD，要有半視場0.25度，表示焦距約為917mm。
   又入瞳徑[entrance pupil]據其附件為500mm，因此Fno=917/500=1.83。

(2) 由yu-xuegang所貼附的MTF-Frequency圖可知，cut-off frequency<300 lp/mm。
   表示這個設計的Fno值約在6.0附近，和樓主的1.83差異很大。焦距和入瞳徑
   兩者之間最少有一個是錯誤的。

yu-xuegang

2010-08-21 10:35

我不清楚12楼市是怎么计算的，楼主原始的参数如下：EFL=3369.67，F/#=6.748。我是在保证楼主要求和系统参数不变的条件下完成的设计

回复楼主，设计的MTF已经达到衍射极限，其他的像差怎么会不好，为了证明这一观点，我还是按你说的把其他的像差都发上来。

楼主想交流可以QQ联系：495350586

yazhuge	2010-08-23 14:42
同意12楼的看法，看了附件感觉确实有问题，技术指标的要求和程序上显示参数互相矛盾，CCD尺寸、视场、焦距、探测距离分辨率、F数不太明确。

xiaoyang06	2010-08-25 16:00
楼上大大说的是我提出的技术指标要求和初始附件参数间有矛盾的吗？

gzy2651rcl	2010-08-25 16:24
楼主的帖子，我在光电论坛上回复了（ggll），按楼主的条件是有问题的，12楼说的对

yu-xuegang	2010-08-26 21:01
不清楚楼主的意图。按12楼的意思。系统是无解。

xiaoyang06	2010-08-27 16:39
主要意图：由于原始卡式系统在设计时是按照视场为6mrad设计的，且已经定型（即主次镜所有参数都不能改变），现在希望在其次镜后增加透镜组，使其视场增大到0.5度，并且能把6KM处的物体清晰成像在1/2英寸的CCD上，最小分辨率达到厘米量级。

kimclps

2010-08-27 17:50

我上次的回覆，只是由一張MTF-Frequency貼圖判讀，指出2樓做的設計和題意有所差別而已，
我並沒有說樓主的條件之間彼此有矛盾的現象。

要討論樓主的條件之間有沒有矛盾的現象可以逐項檢討如下:

(1) 這個系統分為兩個子系統，一個是樓主已經做好的Cassegrain望遠鏡部分[如樓主附件]，F no
     及焦距就是附件的數值，入瞳徑=500mm。

(2) 第二個子系統是要利用第一個子系統的主、次鏡，在其後方680mm以上的地方加入透鏡組，
   將部分光線分光到CCD上取像。

(3) 第二個子系統就是樓主本題要做的東西。它的規格是:

   <a> 入瞳徑=500mm
   <b> 使用1/2"CCD取像，因其對角線長度為8mm，所以最大像高=4mm
   <c> 視場角=0.5度
   <d>由<b><c>可知焦距約=4/tan0.25=916.7mm
   <e> 由<a><d>可知Fno=916.7/500=1.83左右
   <f> 成像倍率約=916.7/(6000000-916.7)=1.52807e-4
   <g>所用CCD的pixel size=0.0052，表示像面最大可分辨為2*0.0052=0.0104mm
   <h> 由<f><g>物面最大可分辨為0.0104/1.52807e-4=68mm=6.8cm[註:其實是取最高
          空間頻率的一半做系統考量比較合理，如此則<g>=0.0208,而<h>=13.6mm]

        因此，如果說所謂"厘米等級的分辨率"可以接受13.6mm的結果；那麼，結論是樓主的
        條件並沒有彼此矛盾的地方。[註: 我要強調用"沒有彼此矛盾"的用語而非"合理"]

(4) <其他> 如果在分光路徑上有包含分光鏡，樓主應告知其厚度，在設計時加入考慮。

(5) 作一個系統，先將小口徑部分做好，然後主、次鏡參數不變的條件下去做第二個
   大口徑的子系統，不管就系統設計、光學設計、成本的觀點個人認為都不是合理的作法。

yu-xuegang

2010-08-27 23:08

第一我明白了楼主的意思，开始是理解有误差，以为楼至只是把视场做到0.5°，并不一定0.5°都成像在1/2"CCD上。

第二楼上的(2) 第二個子系統是要利用第一個子系統的主、次鏡，在其後方680mm以上的地方加入透鏡組，將部分光線分光到CCD上取像。这是不对的，楼主的想法就是把像成在1/2"CCD。

这样系统的F/#＝1.8，对于这么大的口径，这么小的F数，这个系统是不容易实现的。即使实现，其后端的系统会很长。

xiaoyang06

2010-08-31 11:32

感谢各位大大的热情讨论，首先说明一下，原始的小相对口径系统是用来红外（1.064微米激光）探测的，系统已经成型，新加的可见光成像部分是在原系统的基础上的延续，主要论证其可行性，因此才进行了该问题的讨论，通过大家的帮助，看来该系统相对口径确实有点大。为此降低一些难度，把视场改为0.3度，这样系统焦距应该在1600mm左右，这样设计起来可能要容易些，附件中是在0.3度视场下经过一定优化以后的系统，各位大大看看能不能进一步进行优化，谢谢！！ [attachment=28776]

yu-xuegang	2010-08-31 22:41
经过讨论，楼主终于改变了想法。看了下设计，简单的优化了下，采用3片就可以了。而且效果有很大的提升，直接上图吧！ u+GtH;<; [attachment=28787] sHSZIkB-r [attachment=28788] hGx)X64Mw 3eqnc),Z

xiaoyang06	2010-09-01 11:18
谢谢楼上大大，优化中都控制了那些像差能透露一下吗，玻璃还是用的K9和ZF2吗？

yu-xuegang	2010-09-01 17:58
如有需求，请联系QQ：495350586，欢迎讨论交流。

kimclps

2010-09-06 12:01

[1]幾何光學裡對於視場角(field of view)和視野光闌(field stop)都有明確的定義，可以找
  任何一本書看看。

[2]物(光)進入系統的入口只有一個，就是主鏡。

  對第一個子系統而言，它的光路依次是，物=>主鏡=>次鏡=>detector。
  對第二個子系統而言，它的光路依次是，物=>主鏡=>次鏡=>透鏡組=>CCD。

  除非是在實驗室裡克難的方式，先檢測好第一子系統，然後將detector相關的裝置拆掉，
  換上透鏡組及CCD相關裝置再做第二個子系統部分的檢測；不然想要同時兩個子系統併
  列、同時運作，中間不加入分光組件，將部分(此處為不同波長域的光線)光線分光，使
  光路分離，應該是做不到的。

樓主要求次鏡和透鏡組之間>680mm的要求，大概就是要在這之間加入分光組件的目的。

yu-xuegang

2010-09-06 13:15

[1]幾何光學裡對於視場角(field of view)和視野光闌(field stop)都有明確的定義，可以找
任何一本書看看。
谢谢你的提醒，书每天都在看。

楼主的望远镜，反射系统已经存在，是用于1064波长。改造的目的是只需加入一个改正镜头，就可以使系统用于可见光。并不是说两个系统要同时都使用，所以更本不是分光什么的。至于次镜距离改正镜头>680mm原因就不清楚了，也许是单纯的从结构和安装的角度考虑的。即使是装调，也只要在卡焦调好1064就可以了。使用可见光的时候就放入改正镜头就ok了。
我设计的改正镜头根据公差分析的结果，不需要辅助的装调，按OEM的标准装配就可以实现。

对于本设计的相关内容，均已经清晰，本人的设计也得到楼主的认可。

xiaoyang06

2010-09-07 15:53

25楼的大大考虑的有道理，初衷就是在光路中加入分光镜，可见光部分反射而红外部分投射，开始以为由于可见光部分反射以为在设计的过程中不用插入反射面进行优化，后来请教别人说需要增加该反射面进行优化，搞的做了许多无用功，还好现在知道的也不算晚！另外由于原始系统不能破坏，经过考虑在次镜后260mm处插入一倾斜16度的反射面进行设计，使得可见光部分能够反射出镜筒，便于校正镜头的安装。类似下图所示！ [attachment=28858]

shenhong1234	2010-10-08 13:14
来学习下

titanlizard	2011-12-05 19:35
MTF很符合啊

hewu007	2011-12-07 22:47
学习一下

superfly56	2011-12-30 16:26
一群大牛们

bob_huang	2012-03-15 08:58
这是加了透镜之后的ＭＴＦ

hoy0000	2012-03-16 22:13
zhe ye keyi a

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