应用光学课程设计15倍双目望远镜_毕业设计.doc

应用光学课程设计报告 ———15倍双目望远镜 姓　　名：　　　 　 　　　班级学号：　　　 　 　　　指导教师：　　 　 　　　　　　光电工程学院 　　　　　　2016年　　01月　　04日 一、望远镜系统的原理 3 二、课程设计的内容及要求 3 三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 4 （一） 、目镜的计算 4 （二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 7 （三） 、 计算分划板 8 （四） 、 计算棱镜 8 （五） 、 像差计算 10 （六）、建立数据文件 19  一、望远镜系统的原理 亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示： 图 1 图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。其系统的视觉放大倍率为： 式中，为物镜的焦距；为目镜的焦距；D为入瞳直径；为出瞳直径。在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。 由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的棱镜（即保罗棱镜）组成。 伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。 二、课程设计的内容及要求 1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算； 1） 目镜的选取及计算； 2） 物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3） 分划板的外型尺寸计算； 4） 棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算 1） 求取棱镜的初级像差； 2） 求取物镜的初级像差； 3） 根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。 3、计算象差容限； 4、根据物镜的结构参数及棱镜的结构参数进行部分光线追迹，初步求出像点的位置及象差的大小； 5、利用前几步计算出的初始结构参数制作数据文件； 6、利用数据文件上机操作、计算。并用像差容限加以评价系统的可实用性，如果结果不满足像差容限的要求，则需修改初始结构参数，再进行上机操作，如此反复，直至满足要求为止。 三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 课程设计题目要求： 10倍双目望远镜 视放大率Γ=15 物镜视场角: 2ω=5° 出瞳直径：D=4mm 出瞳距：p9mm 分辨率: α=6’’ 渐晕系数：k=1 棱镜后表面到分划板的距离 ：a=11mm 棱镜: 屋脊棱镜DⅢJ—45° 材料： BaK7 目镜: 2-19 （一）、目镜的计算 目镜是显微系统和望远系统非常重要的一个组成部分，但目镜本身一般并不需要设计，当系统需要使用目镜时，只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。 1、 首先根据已知的视觉放大倍率及视场，求出，即： 由于2ω=5°，Γ=15 求得2ω′=66.44° 2、 因为目镜有负畸变（），所以实际应取： 故实际值应为2ω′=69.76° 3、根据实际所需的数值、出瞳直径值及出瞳距值等，来选择合适的目镜类型。本课程设计选用目镜2－35相关的结构数据参数表及主要的系统数据如下表1： r d 108.65 -33.31 108.65 21.81 -41.72 24.91 -24.91 33.31 6 0.2 2 11.5 1.2 13.5 2.5 1.5163 1.6199 1.5163 1.5163 1.6199 64.1 36.3 64.1 61.4 36.3 27.4 28.3 29.4 29.7 30.2 29.3 26.7 23.3 表1 其中，f’=25.00 2ω=50°sf’=7.298 d=6.0 该目镜的出瞳位于整个系统的左侧，而在目镜的实际运用中，出瞳应位于系统的右侧。此种情况相当于将目镜倒置，故而它所给出的我们不能直接加以运用，这里的是指与目镜最后一面之间的距离。 4、将手册中所给的目镜倒置： 由于将目镜倒置，则目镜的数据将发生一定的变化，不但折射面的次序发生变化，其半径的符号也将发生相应的改变。倒置后的新的数据如下表2所示： r d -33.31 24.91 -24.91 41.72 -21.81 -108.65 33.31 -108.65 2.5 13.5 0.2 11.5 2 0.2 6 1.6199 1.5163 1.5163 1.6199 1.5163 36.3 64.1 64.1 36.3 64.1 表2 5、进行手动追迹光线，求出倒置后的如下表3。 注意：计算过程中至少保留六位有效数字。 光线追迹表见 附表-1