光学设计报告

《光学设计报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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:1050730017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（双胶合物镜设计）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、计算和由技术要求有：，又，所以。又放大率Γ＝6倍，所以。2、计算3、计算4、计算（目镜视场）5、计算棱镜通光口径（将棱镜展开为平行平板，理论略）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

2、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（对称结构，只能使光能减少），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：移出梯形后计算：，此处后截距取大于14mm即可，我取14mm。又，，所以有，。所以展开厚度，因为装配需要，取，空气平板的长度。即物镜距棱镜第一面为59.8mm。验算：取5

3、9.8mm会不会挡轴上点的光？如图求得极限距离为53.7mm，若小于此距离时候棱镜档光，取59.8是可以的。意义：说明之前取后截距，但是不能取得太大，否则棱镜离物镜太近了会挡光！6、求目镜口径无渐晕时候，，现在有25%的渐晕，所以。（因为）7、总体结构总尺寸二、光学系统选型根据设计技术要求与外形尺寸计算结果：物镜：，，目镜：，，查阅相关光学手册，可知双胶合物镜与凯涅尔目镜满足设计任务要求。相关的结构特点，像差特性和光学性能如下：望远镜：孔径大，视场小，所以轴外像差小，只需要校正轴上点像差。两种轴

4、上点像差：球差、位置色差。与孔径相关。其余轴外像差：与视场相关，但慧差与孔径和视场都相关，所以也要考虑慧差。所以：对于物镜：校正球差、位置色差、慧差（可用正弦差代替）对目镜：大视场，小孔径。要校正：像散、场曲、畸变、慧差、倍率色差。选择：物镜—双胶合；目镜—凯涅耳目镜。双胶合望远物镜(图1)的特点是结构简单，制造和装配方便，光能损失较小。玻璃选择得当，可以同时校正球差，正弦差和色差。当高级球差得到平衡时，胶合面的曲率较大，剩余的带球差偏大。因而，双胶合物镜只适用于小孔径的使用场合。常见的孔径如表

5、所示。考虑到胶合面有脱胶的概率，双胶合物镜的口径不宜过大，最大口径为100mm。双胶合物镜能适应的视场角不超过。表5-1望远物镜通用的相对孔径焦距/mm501001502003005001000相对孔径1:31:51:41:51:61:81:10凯涅尔目镜（图2）是在冉斯登目镜基础上发展起来的，它把接目镜改成了双胶镜。增加一个胶合面变数用来校正倍率色差，且在校正倍率色差的同时可以把场镜和接目镜的间隔进一步减小，从而取得结构缩短，场曲减小的效果。凯涅尔目镜的成像质量优于冉斯登目镜，它能适用的视场也

6、大于冉斯登目镜。凯涅尔目镜的光学性能是：视场，相对镜目距。第二部分：PW法求初始结构参数（双胶合物镜设计）PW法理论见前文介绍。一、求解本设计的结构已知1、求由设计条件，有注意：由于含有平板，平板会产生像差，所以要用物镜的像差来平衡平板的像差。2、平板像差两个平板，厚度为，所以有，其中；；3、双胶合物镜像差双胶合物镜像差应该与平行平板像差等值反号，据此提出物镜像差。（若不需平衡平板像差的话，取物镜像差都为0）即双胶合像差进行归一化后：1）2）求P、W：3）求、：（因为是望远系统，物就在无穷远，所

7、以此时有）4）求若冕牌玻璃在前：若火石玻璃在前：5）查表，选玻璃对根据与的值查光学设计手册，可知BaK2-ZF2玻璃对在时，，与计算结果相当接近，因此双胶合物镜选BaK2-ZF2玻璃对。根据光学手册关于BaK2-ZF2玻璃对的详细信息：P0=0.260234，Q0=-4.208478，W0=0.073668，A=2.404959，K=1.702479n1=1.5399，n2=1.67256）求形状系数Q因＜，所以该式无解-5.47177）求归一化后的透镜各面曲率半径0.3414-3.16068-

8、1.9074所以：373037-37.97-62.918）求厚透镜的厚度和口径具体公式要看图写出，此图是凹透镜在前凸透镜在后物镜外径的确定。根据设计要求：。物镜用压圈固定，其所需余量由光学设计手册查得为2mm，由此可得物镜的外径为32mm。光学零件的中心厚度及边缘最小厚度的确定。为了使透镜在加工过程中不易变形，其中心厚度与边缘最小厚度以及透镜外径之间必须满足一定的比例关系：对凸透镜：高精度中精度其中还必须满足对凹透镜：高精度且中精度且式中，d为中心厚度，t为边缘厚度。根据上面公式，取高精度可求出