合工大光学设计报告.docx

合工大光学设计报告　湖北第二师范学院　《光学系统设计》　题目：望远镜的设计　姓名：刘琦　学号:班级：10应用物理学　目录　望远系统设计...............................................................................................第一部分：外形尺寸计算..........................................................................第二部分：PW法求初始结构参数.......................第三部分：目镜的设计..............................................................................第四部分：像质评价..................................................................................第五部分心得体会..................................................................................　望远镜设计　第一部分：外形尺寸计算　一、各类尺寸计算　1、计算fo和fe1，又D?30mm，所以fo?120mm。fo4　又放大率Γ＝6倍，所以fe?fo?20mm。由技术要求有：?　2、计算D出　?D物?30?D出?　3、计算D视场　D视场?2fotg??2?120?tg4o?D物??30?5mm6　4、计算?　??tg??tg????45o　5、计算棱镜通光口径D棱　该望远系统采用普罗I型棱镜转像，普罗I型棱镜如下图：　将普罗I型棱镜展开，等效为两块平板，如下图：　如何考虑渐晕？　我们还是采取50%渐晕，但是拦掉哪一部分光呢？　拦掉下半部分光对成像质量没有改善，所以我们选择上下边缘各拦掉25%的光，保留中间的50%。即保留中间像质好的，去掉边缘像质不好的。　下半的25%由目镜拦掉，上半的25%由棱镜拦掉，只留下中间的50%。如图：　D?D??D?D移出梯形后计算：?视?棱?＝?视?物?，此处后截距取大于2?4??2?2　14mm即可，我取14mm。　又D物?30mm，D视场?　D棱　2?。，所以有D棱?，　所以展开厚度L?2D棱?，因为装配需要，取L?，空气平板的长度d?L?。即　n　物镜距棱镜第一面为。　验算：取会不会挡轴上点的光？　如图求得极限距离为，若小于此距离时候棱镜档光，取是可以的。意义：说明之前取后截距?14mm，但是不能取得太大，否则棱镜离物镜太近了会挡光！　6、求目镜口径D目　D??D目无渐晕时候，D目?2??fo?fe?tg??出?，现在有25%的渐晕，所以2??　DD?f?D目?2??fo?fe?tg??出??。4?D入fo?　7、总体结构　总尺寸L??2?14?20?10?10??20??110mm　二、光学系统选型　一、绪论　本文利用Zmax程序优化设计一个He-Ne激光光束聚焦物镜，它在单色光波长下工作，成像质量要达到衍射受限水平。设计过程中，先用具体的计算结果初步讨论玻璃的选择和透镜片数的考虑，然后选择不同的评价函数，以及不同的初始结构，最终找到多个像质较优的解。　具体设计任务的要求如下：　①焦距f’=60mm；②相对孔径D1?；f2　③物距l??，视场角??0?；　④工作波长???m；　⑤此镜头只需要消球差，几何弥散圆直径小于；　⑥镜头结构尽量简单，争取用两块镜片达到要求。　二、镜头片数及玻璃选择的考虑和初步分析　1、单片低折射率材料的情况　先看看单片低折射率材料物镜它的像质是什么样的，选一个普通的K9，折射率n=，利用Zemax程序设计一个焦距f’=60mm，相对孔径D1?，视场角f2　??0?的激光光束物镜，光阑放在透镜的第一面，入瞳直径为30mm，物镜初始结构可以由公式111?(n?1)(?)计算得出，可以取一个对称结构即r1??r2，可以得到fr1r2　物镜半径为。取第一个面半径为变量，第二个面半径用来保证焦距为60mm。评价函数选用“TRAY”，指定为、、、以及全孔径。　图2-1低折射率材料物镜初始结构参数　图2-2选用TRAY评价函数　我们先看看初始像差数据，由图　2-3可以看出，初始像差很大，需要优化。　图2-3低折射率材料物镜初始像差曲线　优化后得到相应的结构数据、像差曲线和点列图分别由下面的图表示。　图2-4单片低折射率物镜优化后的结构数据　1　图2-5低折射率材料物镜优化后的像差曲线　2　图2-6低折射率材料物镜优化后的点列图　可以看到低折射率单片优化后的球差和弥散圆直径依然在毫米级，