应用光学（课程设计）.doc

- PAGE 1 -光学课程设计报告 - PAGE 1 - 光学课程设计报告 姓 名: 班 级: 学 号: 目录 光学课程设计任务……………………………………………..3 望远镜物镜外型尺寸计算…………………………………….4 物镜的选型及结构参数的确定………………………………..8 物镜的象差计算及象差容限…………………………………..13 物镜 的象差校正方法…………………………………………14 物镜象差校正结果和象差曲线……………………………….14 目镜的外型尺寸计算………………………………………….21 目镜需校象差和象差容限……………………………………..25 目镜的象差校正方法………………………………………….26 目镜的象差校正结果和象差曲线…………………………….27 望远系统最终结构参数……………………………………34 望远镜系统图………………………………………………37 设计心得…………………………………………………….39 光学课程设计任务 一、设计目的 1、重点掌握设计光学系统的思路。初步掌握简单的、典型的系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。 2、在熟练掌握基本理论知识的基础上，通过上机实训，锻炼自己的动手能力。在摸索的过程中，进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。 3、巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识，牢固掌握典型光学系统的特点，并初步接触以后可能用到的光学系统，为学习专业课打下好的基础。 二、设计题目 双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 三、技术要求 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Γ＝6倍； 2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝8°； 4、视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离不小于14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm 6、筒长约为110mm左右； 望远镜外型尺寸计算 计算整体外形尺寸 1、求， 2、求 3、求分划板直径 4、求目镜视场 5、棱镜的展开 棱镜等效为空气平板后厚度 在设计时，下半部分的光用目镜的通光口径来拦掉，上半部分的光用棱镜的最后一面来拦掉。等效光路如下图： 上图中，s为棱镜最后一面到分划板的距离。 若取 平板厚度 取（由于加工限制，实际取值时应比33.15稍大） 则等效空气平板厚度 若两棱镜间的距离取 则 下面验证其合理性： 由右图中的比例关系可知： 其中， 为极限值 本题所求 ，故满足题意 6、求目镜的通光口径 下面验证其合理性： 由下图中的关系几何可知： 由于目镜和物镜是有厚度的，厚度约为7-8 ,故，在110mm 左右，符合题意。 物镜的选型及结构参数的确定 一、选型 ，视场为8°，视场角不大，轴外像差不大，相对孔径亦不大，故选择双胶合物镜。 二、初始结构参数的求解 求 2、计算平行平板像差 3、物镜像差 思路：物镜像差和棱镜的初级像差补偿，等值反号。 应用PW法： ⑴根据求，并规划成 ⑵根据求P、W ⑶将P、W规化成、 ⑷物本身位于无穷远，则 ⑸求 首先确定冕牌在前，还是火石在前 冕牌在前， 火石在前， 4、查表，选玻璃 经过查阅《光学设计手册》，我选用了F2-K9玻璃对，初始数据为： 5、初始结构的计算： 由于根号内小于零，故 取平均值，得： 故可得： 求解各曲率半径： 透镜厚度：（r正取+，负取-） 由以上数据可得： 经计算，得知透镜组合为先凹后凸，即火石玻璃F2为凹透镜，冕牌玻璃K9为凸透镜。 物镜像差容限的计算 所需校正的像差： 望远物镜的特点是：相对孔径小，视场角不大。因此望远物镜的结构通常较为简单，要校正的像差也比较少。一般主要校正球差、正弦差和轴向色差。 二、像差容限： （1）球差容限： 1倍焦深； 6倍焦深 1倍焦深的计算： （2）弧矢彗差的像差容限： 理论上说，像差容限在0.0025mm~0.00025mm之间。 实际上，全孔径在0.0025 8.3912 0.021mm之内即可。 （3）轴向色差的像差容限： 应使零孔径和全孔径的轴向色差绝对值相等。在实际调校时，只需看0.707孔径的轴向色差校正到近乎为0即可。但实际上高级