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目镜作为目视光学系统的重要组成部分，其作用是将望远物镜或显微物镜所成的像放大，供人眼观察。目镜光学特性的特点是：短焦距、大视场、小相对孔径、入瞳和出瞳远离透镜组。上述特点决定了目镜的结构型式、像差性质和设计方法的特殊性。其轴上点像差，无须严格校正就可使球差和轴向色差满足要求。由于目镜的视场大，出瞳又远离透镜组，轴外光束在透镜组上的投射高比较大，在透镜表面上的入射角相应增大，因此轴外斜光束像差如彗差、像散、场曲、畸变和垂轴色差都很大。为了要校正这些像差，往往导致目镜的结构一般比物镜复杂。在这五种轴外像差中，尤其以影响成像清晰的彗差、像散和垂轴色差是像差校正的重点。目镜的场曲由于结构型式的限制，一般不进行校正，另外加上人眼的自动调节能力，对场曲要求可以降低，而畸变由于不影响成像清晰度，一般不做完全校正。

作为目视光学系统的一个组成部分，目镜在校正时还必须考虑与物镜间的像差补偿关系。根据实际使用情况，用物镜来补偿目镜的球差、轴向色差以及少量彗差，以提高整个系统的成像质量。

现以设计某望远镜目镜为例介绍ZEMAX中目镜像差校正的实现。目镜光学特性设计要求为：焦距f＇=25mm，出瞳距l＇_z≥15mm，出瞳D＇=5mm，入瞳距l_z=－200mm（与物镜镜框重合），视场2ω＇=50°，系统中有划板。

根据光学特性要求，选用ZEMAX透镜库中的爱尔弗目镜为初始结构，并将玻璃换为国产玻璃，具体结构数参数见表15.40和图15.39，需要注意的是，表中数据为目镜按反光路计算给出的。像差见图15.40和表15.41。

图15.39　目镜初始结构
f＇=25.1989mm，l_z=－17.9mm，D＇=5mm，
l＇_z=457，l＇_F=12.238mm

为充分发挥ZEMAX优化功能，将所有曲率半径和间隔均设为自变量参与优化。在评价函数编辑器中，根据目镜光学特性要求，设置相应的入瞳距、出瞳距、焦距和后截距等光学特性控制操作符；根据光学零件工艺要求，设置相应的透镜中心厚度、边缘厚度以及口径控制操作符；根据像差要求，设置相应的球差、轴向色差、彗差、垂轴色差、像散等控制操作符，具体实现见表15.42。默认评价函数为：RMS spot radius centroid GQ 5 rings 6 arms。

执行优化操作后，得到其中一组优化结果。具体结构数参数见表15.43和图15.41，像差见图15.42和表15.44。

比较表15.41和表15.44可以看出，像散从0.8224mm降低到0.6265mm，子午彗差从0.1546mm降低到0.0238mm，但轴向色差明显地从0.0310mm增加0.2244mm，畸变也从－0.5937增加到－1.658mm，其它像差变化不大。为了达到像差平衡效果，调整评价函数中相应像差操作符的权重因子，适当增加轴向色差和畸变的权重因子，减小子午彗差的权重因子。再进行优化，最后得到如表15.45所列的结构参数，光学特性参数为：f＇=25.0mm，l_z=－18.26mm，D＇=5mm，l＇_z=250mm，l＇_F=11.90mm，其像差数据表15.46。

比较表15.44和表15.46可知，轴向色差和畸变均得改善，分别从0.2244mm、－1.658mm降低到0.0692mm、－1.0108mm（9.5％），像散和垂轴色差变化不大，而子午彗差却从0.0238mm增加到0.0622mm，但与初始结构的0.1546mm有明显降低。目镜设计已基本达到要求。上述像差校正过程可见，ZEMAX评价函数中，通过适当增加独立几何像差操作符，在像差校正过程中，可以很方便地调整权重因子而控制像差校正方向。