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1、应用光学课程设计目录一、望远镜系统外形尺寸计算二、物镜1. 物镜的选型及像差容限的计算2. PW法求解初始结构参数3. 象差校正及玻璃配对4. 像差曲线图三、目镜1. 目镜选型2. 像差容限的计算3. PW法求解初始结构参数4. 象差校正及玻璃配对5. 像差曲线图四、像质评价及光瞳衔接五、光学设计学习体会六、光学系统图及零件图一、望远镜系统外形尺寸计算1.设计要求双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：1、望远镜的放大率6倍；2、物镜的相对孔径D/f1：4（D为入瞳直径，D30mm）；3、望远镜的视场角28；4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一
2、面到分划板的距离14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为25mm。6、lz 810mm2.外形尺寸计算已知 =，物镜/=1/4, =30mm, =50%, =.1、求，. 4120mm，/6，20mm2、（出瞳直径） =5mm.3、视场半径（视场半径） =8.39124、目镜视场2= 2=5、目镜的放大率250/250/20=6、棱镜的通光口径 h=7.5 (分划板)取14 则有 (-a)/ =(-h)/( -) =8.287棱镜的通光口径 216.574展开的长度 2 33.15加压圈，取33.5用玻璃，1.5163 ，d/n=22.1(等效空气平板厚度) c b a C=59.8棱镜不拦轴
3、上点的光的条件：(-) /=/(D/2) =53.8 C=7、目镜的口径=(+)tan(w)+ /4=(120+20)*tan+5/4=22.088、结构图正视图物镜 俯视图 b a =110mm一、物镜1.物镜的选型及相差容限的计算（1）选型 D/=1/4 , =120 , 视场不大。 选双胶合物镜（2）相差容限的计算需要校正的像差为球差，弧矢慧差，位置色差。1、球差的像差容限当仅仅考虑初级像差时，经离焦后最大波相差由下式决定可得边缘光球差容限为=4倍焦深当系统同时具有初级和二级球差时（大多数光学系统属于此类），在对边光校正好球差后，0.707带的光线具有最大的剩余球差。做的轴向离焦后，系统
4、的最大波象差由下式决定，令其小于或等于，便可以得出边光球差时的带光球差容限，即即由于实际中，边缘光的球差并未校正到零，但必须控制在一倍焦深范围内，故边光球差的容限应为代入数据，得2、弧矢慧差的像差容限弧矢彗差的象差容限计算公式为将已知数据代入计算可得3、位置色差的像差容限在考察位置色差时，为了兼顾各个孔径光线，应当着重考虑0.707H口径光线的，使其尽量接近于0。此时0H和1H的光线的绝对值较为接近。这种情况就是位置色差校正的理想状况。2.PW法求解初始结构参数1、求h, ,Jh=D/2(第一近轴光线在折射面的高度), (第二近轴光线的高度),J入瞳与物镜重合 =0.=tan=h/=15/12
5、0=0.125=-*tan(w)=-120*tan(-)=8.3932J=n*u*y=1*0.125*8.3912=1.04892、计算玻璃平板的象差u=0.125, =w=-=-0.0665, /u=-0.5557 实际两块玻璃厚度=2d=68.2 (玻璃) 1.5163, =64.1 n=1.5163,u=0.125, =64.1玻璃平板 球差-*(-1)/*=-0.006096彗差*(/u)=0.003404轴向位置色差(/)*(n-1)* / 0.0036673、列出初级象差方程并求解物镜的象差和棱镜补偿（等值反号）物镜0.006096 , =-0.003404, =0.003667(
6、a) 根据求C并规化为=/()=0.003667/(15*15)*120=0.001956规化后的象查只与结构参数有关(P,W)而与外部参数无关(b) 根据,求P,W=hP , P=0.0004064=P-JW , W=0.0032453(c) 将P、W规化为, , 0208077680.2076992(d) 物体位于无穷远 , = =0.2080768 =0.2076992(e) 求 (0.001956)冕牌玻璃在前=0.198217火石玻璃在前=0.208034、根据与选玻璃对由用插值法求出不同玻璃对的(公差左右)相对孔径越小,对影响越小,要求和尽可能小根据要求查得的玻璃对有:(=0.26
7、5)F2-K9（=0.225）K9-F5（=0.098）F4-K3（=0.217）选取（ 冕牌在前）BaK2-ZF2,参数如下=2.02102, A=2.404959, K=1.7024729,=-4.208478, =0.260234, n1=1.5399 n2=1.6725, 计算结果如下:根据 , ;8, 求Q (11)根据所求Q值以及，求，即可求得 = （12）计算透镜厚度1）2) 3) 凸透镜最小中心厚度4）5）综上，列初始数据汇总表r/mmd/mm玻璃牌号STO73.89325.106012-56.12692.7053BaK23-198.4210ZF23.物镜的象差校正及玻璃配对调
8、节的参数为，而需要校正的像差为球差，弧矢慧差，位置色差。经过自动优化选项的辅助，校正结果如下： 程序注释：设计时间：2011年3月26日 02:32:05 下午-输入数据-1.初始参数物距 半视场角() 入瞳半径 0 4 15 系统面数 色光数 实际入瞳 上光渐晕 下光渐晕 7 3 0 1 -1理想面焦距 理想面距离0 0面序号 半径 厚度 玻璃STO 73.7900 5.100 1 2 -56.8900 2.700 BAK2 3 -197.7000 55.000 ZF2 4 0.0000 33.500 1 5 0.0000 2.000 K9 6 0.0000 33.500 1 7 0.000
9、0 14.921 K9 定义了下列玻璃: K9 1.5163 1.521955 1.513895 ZF2 1.6725 1.687472 1.666602 BAK2 1.5399 1.546276 1.537226 ZF5 1.7398 1.758714 1.732434 ZK6 1.6126 1.619999 1.609499-计算结果-1.高斯参数 有效焦距(f) 后截距(L) 前截距(L) 像距(l) 119.99218 14.92124 -118.90262 14.92124 入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz) 近轴像高(y) 放大率(?) 0.00000 -106.17038 138
10、.92950 0.00000 入瞳直径(D) 出瞳直径(D) 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U) 30.00000 30.27488 -0.31467 0.12501-计算结果-1.高斯参数 有效焦距(f) 后截距(L) 前截距(L) 像距(l) 119.99218 14.92124 -118.90262 14.92124 入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz) 近轴像高(y) 放大率(?) 0.00000 -106.17038 8.39067 0.00000 入瞳直径(D) 出瞳直径(D) 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U) 30.00000 30.27488 -0.31467 0.125012.像差*零视场像差* 1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H球差 銵 -0.0345 -0.0631 -0.0635 -0.0421 -0.0174 0.0000弥散园 銵R -0.0044 -0.0068 -0.0056 -0.0026 -0.0007 0.0000F光球差 銵F 0.0857 0.0166 -0.0142 -0.0253 -0.0
