倍观察镜的初始结构光学设计.doc

倍观察镜的初始结构光学设计 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 10倍观察镜的初始构造设计 韩正臣 本文使用近轴光线光路计算的方法设计了一个10倍观察镜的初始构造，并使用双胶合物镜校正系统色差。在近轴光线的光路计算中使用MATLAB数学建模工具进展建模，简化繁琐而复杂的追光迹运算。 一、技术指标 放大倍率：10x； 视场：2ω=5°； 出瞳直径：5mm； 出瞳距：25mm； 分辨率：5’’； 渐晕系数：K=0.53; 转像棱镜到分划板距离：a=10； 转像棱镜：别汉棱镜。 二、目镜 1、首先根据视觉放大倍率及市场角2ω，求出2ω’： Γ=tgω’/ tgω—ω’=argtg(Γ×tgω) 由于一般的目镜会有3%～5%的负畸变，因此： 2ω’=2argtg(Γ×tgω)×(1+5%) 由ω=5°算出2ω’≈50° 2、根据确定的视场角、出瞳直径、出瞳距查?光学仪器设计手册?，选择适宜的目镜。我选择了目镜2-28，构造图如图1，数据如表 1。另外目镜2-28的其他数据为：f=20.216;2ω’≈57°lf=4.49;d=5.0。 图1 目镜 2-28 表1 目镜2-28的数据 3、倒置目镜，数据如表2，求出倒置后的lf。 表2 倒置的目镜2-28 根据近轴光线光路计算公式进展光线追迹是复杂而繁琐的计算，特别是镜头片数比拟多的时候更容易出错，因此，我使用数学建模工具MATLAB编写了近轴光路计算程序，以到达一劳永逸的目的。程序如下： %%%%%%%%%%%%%%%%%%%BEGIN%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %程序名称：近轴光线光路计算 %公式引用：?光学仪器设计手册?P46 %2021.12.06 修改了平板玻璃的BUG %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %初始条件 l，u u=0; y=10; r=[157.04 -17.989 25.53 -25.53 50.93 -50.93 25.24 0]; %需初始化半径数组 d=[6 1.8 10 0.2 5.5 0.2 5.3]; %需初始化间隔数组 n=[1 1.4874 1.728 1.4874 1 1.5524 1 1.5524 1]; %N数组 len=length(r); for j=1:len fprintf(%d surface :\n,j); u=0; if r(j)==0 %如果l=infinity,r=0表示平板玻璃,那么跳过这个面 continue; else i=y/r(j); i2=i*n(j)/n(j+1); u2=i+u-i2; l2=i2*r(j)/u2+r(j); end else if r(j)==0 %r=0表示平板玻璃 i=-u; i2=i*n(j)/n(j+1); u2=-i2; l2=l*u/u2; else i=u*(l-r(j))/r(j); i2=i*n(j)/n(j+1); u2=i+u-i2; l2=i2*r(j)/u2+r(j); end end %转面 if length(d)=j l=l2-d(j); else l=l2; fprintf(finished:Lf=%f,l); end u=u2; end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%END%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 程序计算结果：lf=18.275923 . 4、计算出瞳距p’ . 根据出瞳距公式： x≈fo’, 为物镜焦距 x’=p’-lf; 根据牛顿公式：xx’=ff’,那么有： fo’ (p’-lf)=fe’2，又有：fo=Γfe，于是： p’=lf+fe/Γ 三、物镜 由于观察镜的倍率为10，那么物镜的入瞳直径为10*d目’=50mm,因此物镜