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人眼光学系统目镜设计特点主要光学参数目镜的类型冉斯登和惠更斯型目镜凯涅尔目镜对称式目镜无畸变目镜广角目镜
zemax实例人眼模型目镜设计惠更斯目镜冉斯登目镜凯涅尔目镜RKE目镜消畸变目镜对称式目镜埃尔弗目镜西德莫尔目镜RKE 广角目镜
人眼光学系统
目镜设计
作用：把物镜所成的像，通过目镜成像在无限远处，工人眼观察
特点
焦距短 望远镜 物镜与目镜的关系（望远镜目镜焦距一般为15-30mm） 显微镜 物镜与目镜的关系（视放大率一般为10倍，所以目镜一般为25mm）
相对孔径比较小 因为光束要进入人眼，瞳孔直径一般为2-4mm，望远镜出瞳直径一般4mm，显微镜出瞳直径为1-2mm 所以目镜相对孔径一般小于1:5
视场角大 望远系统的视放大率r 和物镜视场角ω 以且目镜的视场角w’ 的关系武
入瞳和出瞳远离透镜组
主要矫正：
正透镜组上主光线投射高,达到焦距的1.27倍,透镜的直径大约等于焦距的2.5倍。轴外像差特别是高级像差将变得很大，即使用若干透镜组合，轴外像差如彗差、像散、畸变、垂轴色差也无法达到很好的校正。所以在目镜中一般不校正场曲,在广角目镜中只是设法使场曲减小一些。
因此在目镜设计中，主要校正像散、垂轴色差和彗差这三种像差。初级彗差和光束孔径的平方成比例，由于目镜的出瞳直径较小,彗差不会太大,在这三种像差中它居于次要地位。因此目镜设计中最重要的是校正像散和垂轴色差这两种像差。
主要光学参数
像方视场角2w’
相对出瞳距离 相对出瞳距离：目镜的出瞳距离/目镜焦距
工作距离
镜目距 指出瞳到目镜最后一面顶点的距离，通常为6-8mm，但是军用目视光学仪器通常镜目距不小于20mm
出瞳大小2-4mm，军用仪器一般4mm
F数: F数就是f/d,f为焦距，d为入射光瞳直径，为相对孔径的倒数，决定了像面照度，决定了设计的难度 光圈数（F）和光圈是一个反比关系。即F值越小，光圈越大。F值越大，光圈越小。
深入理解光圈： 要理解什么是光圈，首先要了解相对孔径。相对孔径就是镜头的光孔直径与镜头焦距之比。假如照相机镜头的最大光孔直径是25mm，而焦距是50mm，那么这个照相机镜头最大相对孔径就是1/2。相对孔径的倒数，便称为镜头的光圈系数（又称F值）。那么，按照这个定义，上面举例中的最大光圈是2.0。因为光圈数是相对孔径的倒数，因此光圈数越小，镜头通过光线的能力越强。对照相机镜头而言，F值是个特别重要的参数，F值越小，镜头的适用范围越广。
人们在选择镜头时，当然要首选通光能力强的产品。由于大光圈镜头的制造工艺要求更高（大光圈时对边缘像场减小畸变的要求更高），在畸变差异不大的前提下，往往最大光圈越大，其价值也就越高。对专业镜头而言，F值从1.8到1.4，往往价格就会有数千元的上升。小光圈则比较容易实现，通过调整镜头中的光圈叶片而缩小相对孔径，便可以减少通光量，因此最小光圈一般都不用多虑。因此，在选择数码相机时，如果多款相机在技术指标上旗鼓相当，可优先选择F值小的。
出瞳距: zemax 评价函数
目镜的类型
传统目镜按结构主要分为冉斯登目镜，惠更斯目镜，凯涅耳目对称式目镜,无畸变目镜和广角目镜。其中除冉斯登目镜和惠更斯目镜其余均含有双胶合透,差,而冉斯登目镜不能校正垂轴色惠更斯目镜虽然能校正垂轴色但其结构决,定其使用范围受到限目镜中通常含有一个或两个双胶合透这种结构使得目镜的体积和重量增 目镜焦距越短 ，视场角越大，同时是放大率越大
冉斯登和惠更斯型目镜
场镜的作用：场镜应该工作在物镜的像平面。一方面： 场镜的物平面和主平面重合，由主平面的特性可知其放大率为1，因此对系统的放大率无贡献；另一方面，场镜应该将物镜的光阑面投影在目镜的入瞳上，对于单透镜而言，光阑面也就是出瞳，这样可以保证物镜的出射光能够最大限度的通过目镜。 缺点：垂轴色差无法矫正
这两种目镜视场可达40-50°，出瞳距离在1\4焦距处
凯涅尔目镜
能消除 像散和彗差，但不能校正垂轴色差 视场可达 40-50°，出瞳距离在1\2焦距处
对称式目镜
视场大约40°，出瞳距离在3\4焦距处 场曲 较小，是一种较好的中等视场的目镜
无畸变目镜
是一种具有较大出瞳距离的中等视场的目镜
广角目镜
为了满足目视光学仪器的倍率和视场的要求，同时体积尽量小，较大视场，较大出瞳距的目镜 就是广角目镜。 形式1： 形式2：
zemax实例
设计目镜时：通常按照反向光路来计算像差，假定物平面位于无穷远处，目镜对无穷远目标成像，并在目镜的像方焦平面处衡量系统的成像质量。
目镜的设计步骤：
目镜的选型： 根据目镜的视场角，出瞳距离，出瞳大小的指标要求选定确定目镜焦距： 根据相对出瞳距离和出瞳距离确定目镜的焦距
目镜设计要求：
确保0.707视场内的成像质量
人眼模型
一 . 入瞳直径4mm，视场，
二. 输入人眼结构 三. 人眼模型
目镜设计
设计过程：
先确定目镜的类型（根据视场）对焦距进行缩放达到要求
惠更斯目镜
惠更斯目镜由两个平凸透镜组成，放置方式平面都对眼镜
设计要求： 入瞳直径4mm，视场15度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28mm
如图：插入两面镜子 所以需要增加四个面
冉斯登目镜
两个平凸透镜组成，放置方式凸面相对
缺点：较大的色差和轴外像差
设计要求： 入瞳直径4mm，视场15度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28.2mm
凯涅尔目镜
将其中一个平凸透镜做成 消色差的双胶合透镜
设计要求： 入瞳直径4mm，视场22.5度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距27.9mm
RKE目镜
增加出瞳距离 ， 缩短透镜间距
设计要求： 入瞳直径4mm，视场22.5度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距27.9mm
消畸变目镜
使用三胶合目镜替代 双胶合目镜
设计要求： 入瞳直径4mm，视场22.5度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28mm
对称式目镜
两个几乎对称的双胶合放置而成
设计要求： 入瞳直径4mm，视场25度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28mm
埃尔弗目镜
在对称双胶合中插入一个对称双凸单透镜，半视场增加到30° 设计要求： 入瞳直径4mm，半视场30度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28mm
西德莫尔目镜
适用于高性能军用光学仪器，可以被认为是一种埃尔弗目镜，是两个双胶合目镜中间加一片平凹单透镜组成。 半视场可以加到35度
设计要求： 入瞳直径4mm，半视场35度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距27.9mm
RKE 广角目镜
可以被认为是埃尔弗目镜，使用消色差双胶合镜代替双凸单透镜，半视场35度 优点：色差消除的很好
设计要求： 入瞳直径4mm，半视场35度，波长0.51 0.56 0.61μm，焦距28mm