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1、1应用光学课程设计应用光学课程设计一一.题目：题目：8 倍观察镜的设计倍观察镜的设计二二.设计要求设计要求全视场： 2=7；出瞳直径： d=5mm；镜目距： p=20mm；鉴别率：=； 6渐晕系数： k=0.55；棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm；棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为 K10；目镜：2-28。三三.设计过程设计过程（一）目镜的计算1.目镜的视场角 1451.5225 . 3tan tan8tantan2.由于目镜存在负畸变（3%5%） ，所以目镜的实际视场角为：7524.5405. 11451.52%5122）（实际3.目镜的选型：目镜 2-28 如下图所示：2相应的系统参数
2、为：；mmf216.20 572mmSf49. 4mmd5其结构参数如下表所示：rdnD效5.31.552463.324.1-25.240.225.450.935.51.552463.327.5-50.930.227.525.5310.01.487470.026.1-25.531.81.728028.324.217.9896.01.487470.021.8-157.0421.64.目镜倒置目镜倒置后的结构参数如下表所示：rdnD效157.046.01.487470.0-17.9891.81.728028.325.5310.01.487470.0-25.530.250.935.51.552463
3、.33-50.930.225.245.31.552463.35.手动追迹光线，求出倒置后的 Sf 用 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示：l通过光线追迹得到 Sf=18.276mm6.计算出瞳距 p望远系统的结构图如图所示：由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则 2 2 2 1 22 1 )()(fSpfSpfSpfffxxSpxfxffffmmp803.208216.202760.18求得的出瞳距与设计要求较接近，mmp803.20mmp20因此选择的目镜满足要求。（二）物镜的计算1.物镜焦距mmffffeo eo728.161216.208 42.物镜视场2=73.物镜入
4、瞳直径mmdDdD DD40584.物镜的相对孔径0432. 411DffDoo5.物镜的选型本设计的相对孔径和视场角都不大，可以选择较简单的双胶合物镜结构形式。如图所示：（三）分划板的计算1.分划板直径：分划板放置在物镜的像方焦平面处，如图所示：mmfDo7834.19728.1615 . 3tan2tan2分2.分划板厚度 d分及其公差5分划板直径厚度及其公差到 101.50.3101820.3183030.5305040.5508050.5根据分划板直径 D分=19.7834mm，查下表得 d分=30.5mm3.鉴别率 6 5 . 340 140 140D因此，满足要求。（四）棱镜的计算
5、1.棱镜的选型别汉屋脊棱镜，材料为 K10，如图所示：DL155. 52.棱镜的展开长度155. 5KDKL棱63.的求取，如图所示：棱D182.51155. 5/01370572. 09204572.19tan)(200685286. 0728.16127834.194055. 02tan1棱 棱分棱分DnKDnLdddaDDfDkDo mm9275.820棱D由于棱镜需要安装固定，因此棱镜的实际使用应在棱D求得值基础上适当增大，可取增量 2mm，将值进行规整得：，mmD23棱mmd9407.70mmL702.1074.求 b 值初步确定系统的结构形式如图所示：mmdafbo7873.809
6、407.7010728.1617四四.像差计算像差计算望远镜物镜属于小像差系统，因此只考虑球差、正弦差及位置色差。（一）棱镜初级像差（1）如图所示： mu123664. 0728.161202tanomfDu物radum12304. 004966. 7（2）如图所示：zuraduz061087. 05 . 3（3）棱镜的球差mmLunnLAm304. 012304. 0702.1075182. 1215182. 1212 32 2 32 棱（4）棱镜的正弦差mmyuLAyuLu nnSCzzm001877. 027834.19061087. 0304. 0212 32 棱棱（5）棱镜的位置色差
7、mmnnLLnnLDFC FC41075. 05182. 115182. 195.58702.1071222棱8（6）拉赫不变量21707. 127834.1912304. 011yunJm（二）物镜初级像差（1）物镜的球差mmLALA304. 0棱 物（2）物镜的正弦差mmSCSC001877. 0 棱 物（3）物镜的位置色差mmLLFCFC41075. 0棱 物（三）双胶合物镜的结构参数（1）像差系数球差系数：009204. 0304. 012304. 012222 1物LAunSmk正弦差系数：004569. 0001877. 021707. 1221物SCJSk位置色差系数：00621
8、8. 041075. 012304. 0122 1 物FCmk LunC（2）规化的 、 、PWC0P由于望远系统对无穷远成像，因此有，PPWW922535. 01 . 024548. 085. 024334. 0) 1 . 0(85. 0002514. 0728.161/120006218. 024548. 021707. 1728.161/120004569. 024334. 0728.161/120009204. 022 02222223434WPPhCCJhSWhSP（3）选取玻璃对组合光学仪器设计手册第 108 页有不同的玻璃对组合，选择与值最接近的玻璃对组合作为双胶合的材料。玻璃对
9、0P的选择采用内插法如图所示：（至少选择 8 组）2202121 CCPPCCPP)005. 0 ,002. 0(002514. 0C 938. 0,005. 0053. 0,002. 0292211 PCPCFK002486. 0938. 0003. 0938. 0053. 00 P11679. 00 P 96. 0,005. 0012. 0,002. 0392211 PCPCFK002486. 096. 0003. 096. 0012. 00 P154536. 00 P10 983. 0,005. 0032. 0,002. 0492211 PCPCFK002486. 0983. 0003.
10、 0983. 0032. 00 P194938. 00 P 018. 1,005. 0098. 0,002. 0592211 PCPCFK002486. 0018. 1003. 0018. 1098. 00 P255626. 00 P 184. 1,005. 041. 0,002. 0192211 PCPCZFK002486. 0184. 1003. 0184. 141. 00 P54261. 00 P 306. 1,005. 0637. 0,002. 0292211 PCPCZFK002486. 0306. 1003. 0306. 1637. 00 P75162. 00 P 49. 1,00
11、5. 0977. 0,002. 0392211 PCPCZFK002486. 049. 1003. 049. 1977. 00 P06489. 10 P 014. 0,005. 0626. 1,002. 02102211 PCPCFK002486. 0014. 0003. 0014. 0626. 10 P34981. 10 P综上，第三组 K9+F4 求得的值与要求最接近，因此0P选择该玻璃对作为双胶合物镜的玻璃材料。（4）玻璃对确定后，记录下该组合所对应的参数量值：、 、 、 、1ABCK0Q0W11， 1 .645163. 19nK 3 .366199. 14nF同样采用内插法，求出 所对
12、应的 、 、 、 、C1ABCK、值0Q0WK9+F4C1=0.002C2=0.005C=0.00251412.1383571.8872602.09534A2.4150272.3938462.4114K1.7075131.6969231.7057Q0-4.673798-3.897610-4.54081W0-0.076221-0.098005-0.079953（5）形状系数2498.6439913. 44114. 2194938. 024334. 054081. 40 01 或APPQQ63785. 47057. 1079953. 024548. 054081. 40 0KWWQQ值选取与接近的
13、值，即1QQ68249. 41Q66017. 4263785. 468249. 421QQQ（6）求双胶合各面的曲率半径 797868. 016199. 1166017. 409534. 216199. 16199. 111 149355. 166017. 409534. 215163. 15163. 1156483. 266017. 409534. 221 22 31 11 112nQnnQnnQ（7）半径缩放12 mmfrmmfrmmfrooo7002.20244526. 0728.161056.6356483. 2728.1612843.10849355. 1728.1613 32 21
14、 1（8）手动光线追迹用 表进行双胶合物镜近轴光的追迹。l123l-r-108.2843318.015663.056518.349202.7002l-rurh=10108.2843381.0720.031445-63.056721.050.019292-202.7002in/n0.09234951/1.5163-0.1900341.5163/1.6199-0.0686261.6199/1iru=(u+i-i)0.0609045108.28430.031445-0.177881-63.0560.019292-0.111167-202.70020.061833l-r+r209.7313108.2843581.405-63.056364.426-202.7002l318.0156518.349161.726luuh=100.031445h=100.019292h=100.06
