望远镜设计计算指导
自制望远镜的焦距计算公式
自制望远镜的焦距计算公式望远镜是一种利用透镜或反射镜来观察远处物体的光学仪器。
望远镜的性能好坏与其焦距有着密切的关系，焦距的大小直接影响到望远镜的放大倍数和清晰度。
因此，了解自制望远镜的焦距计算公式对于望远镜的设计和制作非常重要。
在光学中，焦距是指透镜或反射镜将平行光线聚焦到的距离。
对于凸透镜和凹透镜来说，焦距的计算公式分别为：1. 凸透镜的焦距计算公式：1/f = (n-1) (1/R1 1/R2)。
其中，f表示焦距，n表示透镜的折射率，R1和R2分别表示透镜的两个曲率半径。
2. 凹透镜的焦距计算公式：1/f = (n-1) (1/R1 + 1/R2)。
同样，f表示焦距，n表示透镜的折射率，R1和R2分别表示透镜的两个曲率半径。
而对于反射镜来说，焦距的计算公式为：1. 凸面镜的焦距计算公式：1/f = 2/R。
其中，f表示焦距，R表示镜面的曲率半径。
2. 凹面镜的焦距计算公式：1/f = -2/R。
同样，f表示焦距，R表示镜面的曲率半径。
在自制望远镜时，我们可以根据以上的焦距计算公式来选择合适的透镜或反射镜，以满足我们对于望远镜性能的需求。
通常情况下，我们希望望远镜的焦距越大越好，这样可以获得更高的放大倍数和更清晰的观测效果。
除了透镜或反射镜的选择外，望远镜的焦距还与其物镜和目镜的焦距有关。
物镜是用来接收远处物体的光线并聚焦到焦平面上的镜头，而目镜则是用来放大焦平面上的像。
望远镜的总焦距可以通过物镜焦距和目镜焦距的乘积来计算。
总焦距 = 物镜焦距目镜焦距 / (物镜焦距 + 目镜焦距)。
通过以上的公式，我们可以根据自己的需求来设计和制作望远镜，以获得最佳的观测效果。
当然，在实际制作过程中，还需要考虑到光学材料的选择、镜片的加工工艺等因素，以确保望远镜的性能达到预期的效果。
除了焦距的计算，望远镜的设计和制作还涉及到许多其他方面的知识，如光学成像原理、镜头的对焦调整、镜筒的设计等。
因此，对于想要自制望远镜的人来说，需要有一定的光学知识和技术基础。
望远镜的设计报告
8、结构图
正视图
c >= c
物镜
俯视图
b
f2'
a
L' =110mm
一、物镜
1.物镜的选型及相差容限的计算
（1）选型 D/ f1' =1/4 , f1' =120 , 视场不大。 选双胶合物镜
（2）相差容限的计算 需要校正的像差为球差 ，弧矢慧差 ，位置色差 。 1、球差 的像差容限
5
当仅仅考虑初级像差时，经
10
5） d2 =| x3 | +t− | x2 |= 2.7053mm
10
综上，列初始数据汇总表
STO 2 3
r/mm 73.8932 -56.1269 -198.4210
d/mm 5.1060 2.7053
玻璃牌号 1
BaK2 ZF2
3.物镜的象差校正及玻璃配对
调节的参数为
，而需要校正的像差为球差 ，弧矢慧差 ，位置色差 。
冕牌玻璃在前
p0
=
∞
p
∞
−0.85(w
−
0.1)2
=0.198217
火石玻璃在前
p0
=
∞
p
∞
−0.85(w
−
0.2)2
=0.20803
4、根据 c 与 p0 选玻璃对
由 c 用插值法求出不同玻璃对的 p0 (公差 ±0.1左右)
相对孔径
D f'
越小,对
p0
影响越小,要求φ1 和
Q0
尽可能小
8
根据要求查得的玻璃对有:
Q = QO
W −
∞ − W0 K
= −4.208478 −
伽利略望远镜设计
伽利略望远镜设计
1.物镜：物镜是望远镜的主镜，通常由凹透镜制成。
它的作用是聚集
远处的光线，使得光线能够汇聚在焦点上，从而形成一个放大的图像。
物
镜的直径越大，能够收集的光线也就越多，从而提高望远镜的分辨率。
2.目镜：目镜是用来放大物镜聚焦的光线，使观察者能够看到清晰的
图像。
目镜通常由凸透镜制成，其作用是将物镜聚焦的光线进一步放大，
并将图像投影到观察者的眼睛上。
3.焦距和放大倍数：伽利略望远镜的焦距是由物镜和目镜的组合决定的。
通常情况下，物镜的焦距比目镜的焦距要长，这样可以获得较大的放
大倍数。
放大倍数等于物镜焦距和目镜焦距的比值。
4.支架和调焦机构：伽利略望远镜通常使用一个稳固的支架来支撑物
镜和目镜，保持它们的相对位置和角度。
同时，望远镜还配备了调焦机构，使观察者能够调整目镜与物镜的距离，从而实现清晰的焦点。
伽利略望远镜的工作原理是，在光线通过物镜之后，汇聚到焦点上形
成一个实像。
然后，目镜将实像再次放大，并使其投影到观察者的眼睛上，观察者就可以看到放大的图像。
由于人眼无法直接看到实像，所以需要目
镜起到放大和折射的作用。
总而言之，伽利略望远镜的设计是基于凹透镜和凸透镜的组合，通过
调节物镜和目镜之间的焦距和放大倍数，使观察者能够看到远处的物体。
这种设计原理为天文学的发展做出了巨大贡献，也为后来更先进的望远镜
设计奠定了基础。
光学课程设计望远镜系统结构参数设计
提高性价比
设计望远镜系统结构 确定望远镜系统结构参数
优化望远镜系统结构
验证望远镜系统结构优化效 果
望远镜系统结构优化设计：通过优化设计，提高了望远镜的成像质量、分辨率和观测效率。
优化方法：采用了光学设计软件和计算机辅助设计技术，对望远镜系统结构进行了优化设计。
空间探测：探索宇 宙、研究天体物理
望远镜系统向更高分辨率、更大视场、更高灵敏度方向发展 望远镜系统向多波段、多目标、多任务方向发展 望远镜系统向智能化、自动化、网络化方向发展 望远镜系统向小型化、轻量化、便携化方向发展
望远镜系统智能化：实现自动跟踪、自动聚焦等功能 望远镜系统小型化：降低体积和重量，提高便携性 望远镜系统多功能化：集成多种观测功能，如红外、紫外、X射线等 望远镜系统网络化：实现远程控制和数据传输，提高观测效率和共享性
优化效果：优化后的望远镜系统结构具有更高的成像质量、分辨率和观测效率，满足了科研 和观测需求。
优化建议：在优化过程中，需要考虑望远镜系统的整体性能、成本和制造工艺等因素，以实 现最优的设计效果。
望远镜系统制造与 检测
材料选择：选 择合适的光学 材料，如玻璃、
塑料等
切割成型：将 材料切割成所 需的形状和尺
添加标题
添加标题
添加标题
射电望远镜：通过接收无线电波进 行观测，如射电干涉仪、射电望远 镜阵列等
地面望远镜：在地面上运行的望远 镜，如凯克望远镜、甚大望远镜等
口径：望远镜的直径，决定了望远镜的 集光能力和分辨率
焦距：望远镜的焦距，决定了望远镜的 放大倍数和视场大小
光圈：望远镜的光圈，决定了望远镜的 进光量和成像质量
寸
望远镜设计计算指导和双胶合物镜设计
《应用光学》课程设计—望远镜设计计算指导说明：1、本指导将全面介绍带有普罗I型转像棱镜系统的望远镜设计过程以及计算，作为《应用光学》课程设计的实习范例。
实验报告需在此基础上完善和修改，严禁全盘抄袭本指导，否则作0分处理！2、本指导省略了理论分析部分，计算依据请参考有关资料。
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）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、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。
6、lz′=8～10mm我们的工作将按照以下步骤进行：1、系统外形尺寸的计算：根据需求确定像差，选型；2、使用PW法进行初始结构的计算：确定系统的r、d、n；3、像差的校正：通过修改r、d、n，调整像差至容限之内；4、进行像质评价，总结数据图表，完成设计。
第一部分：外形尺寸计算一、各类尺寸计算 1、计算'f o和'f e由技术要求有：1'4o D f =，又30D mm =，所以'120o f mm =。
又放大率Γ＝6倍，所以''206o e f f mm ==。
2、计算D 出303056D D D mm =∴===Γ物出物 3、计算D 视场2'2120416.7824o o D f tg tg mm ω==⨯⨯=视场4、计算'ω（目镜视场）''45o tg tg ωωωΓ⨯=⇒≈5、计算棱镜通光口径D 棱（将棱镜展开为平行平板，理论略） 问题：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%。
光学设计-第15章--望远镜物镜设计
第十五章 望远镜物镜设计望远镜一般由物镜、目镜、棱镜或透镜式转像系统构成。
望远镜物镜的作用是将远方的物体成像在目镜上，经目镜放大后供人眼观察。
如图15－1所示。
图15－1 望远镜系统§1 望远镜物镜的光学特性一 望远镜物镜的光学特性参数望远镜物镜的光学特性由焦距、相对孔径、视场等参数表示。
1 焦距望远镜物镜的焦距／物f 等于目镜焦距／目f 与望远镜倍率的乘积，因而，一般望远镜的倍率越高，物镜的焦距越长。
高倍望远镜物镜焦距可达到一米左右，天文望远镜物镜焦距可达到数米。
望远镜物镜的焦距大多在mm 500~100之间。
2 相对孔径在望远系统中，入射的平行光束经过系统后仍然为平行光束，因此物镜的相对孔径／物f D 与目镜的相对孔径／目f D /是相等的。
目镜的相对孔径主要由出射光瞳直径/D 和出射光瞳距离/p l 决定，目镜的出射光瞳直径一般为mm 4左右，出射光瞳距离/p l 一般要求mm 20。
为保证出射光瞳距离，目镜的焦距／目f 一般大于或等于mm 25，这样，目镜的相对孔径约为71~41。
所以，物镜的相对孔径不大，一般小于51。
但当物镜的焦距很长时，物镜的光瞳口径却可以很大，如天文望远镜中有口径为几米的物镜。
3 视场望远镜物镜的视场ω2与目镜的视场/2ω以及系统的视放大率Γ之间有如下关系：ωωtg tg ⋅Γ=/目镜视场因受结构限制，目前/2ω大多在070以下，这就限制了物镜的视场不会很大，一般在012以下。
二 望远镜物镜像差校正要求由于望远镜物镜的相对孔径和视场都不大，同时允许视场边缘成像质量适当降低，因此它的结构型式比较简单，故望远镜物镜要求主要校正球差、慧差、轴向色差，而不校正对应于像高/y 二次方的各种单色像差（像散、场曲、畸变）和倍率色差。
由于望远镜要与目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以在设计望远镜物镜时，应考虑到它与其他部分之间的像差补偿关系。
在物镜光路中有棱镜的情况下，物镜的像差应当与棱镜的像差互相补偿，即棱镜的像差要靠物镜来补偿，由物镜来校正棱镜的像差。
开普勒望远镜的目镜焦距公式
开普勒望远镜的目镜焦距公式开普勒望远镜是一种常见的光学望远镜，由德国天文学家约翰内斯·开普勒在17世纪初提出并改良而成。
它采用两个透镜，即物镜和目镜，来将远处的物体放大，使我们能够清晰地观察宇宙中的天体。
在开普勒望远镜中，目镜的焦距起到至关重要的作用，决定了观测的放大倍数和清晰度。
目镜焦距是指目镜透镜的焦点到目镜镜片之间的距离。
在开普勒望远镜中，我们可以使用以下公式来计算目镜焦距：1/f = 1/f1 + 1/f2其中，f1是物镜的焦距，f2是目镜镜片的焦距，f是目镜焦距。
目镜焦距的计算对于望远镜的设计和使用至关重要。
目镜的焦距决定了观测的放大倍数。
放大倍数是指望远镜的观察物体的大小与人眼观察相同物体的大小之间的比例。
放大倍数越大，观察到的图像就越大，细节也会更清晰。
然而，放大倍数过大也会导致图像的亮度减弱和视场缩小，因此需要权衡设计。
目镜焦距还决定了望远镜的清晰度。
清晰度取决于光的聚焦能力，即能否将远处物体的光线聚焦到观察者的眼睛或探测器上。
当目镜的焦距和物镜的焦距适当匹配时，光线能够更好地聚焦，图像就会更清晰。
而如果焦距不匹配，光线会散开或汇聚，导致图像模糊。
因此，在设计开普勒望远镜时，需要仔细选择目镜焦距。
首先，我们需要确定物镜的焦距，这取决于望远镜的观测目标和所需的放大倍数。
然后，根据所选的物镜焦距，可以使用目镜焦距的公式来计算目镜的焦距。
这个公式允许我们根据物镜和目镜的焦距来调整放大倍数和清晰度，以满足观测需求。
总结起来，开普勒望远镜的目镜焦距公式为：1/f = 1/f1 + 1/f2其中，f1是物镜的焦距，f2是目镜镜片的焦距，f是目镜焦距。
目镜焦距的计算对于望远镜的设计和使用至关重要，它决定了观测的放大倍数和清晰度。
根据所选的物镜焦距，可以使用目镜焦距公式来计算目镜的焦距，以满足观测需求。
望远镜设计报告
12
-------计算结果--------
1.高斯参数
有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L)
像距(l')
119.99218
14.92124
-118.90262 14.92124
入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)
0.00000
-106.17038 8.39067
应用光学课程设计
应用物理：
----------班 级 ---林-爽--
1250731010
---------
1
目录
一、望远镜系统外形尺寸计算
二、物镜
1. 物镜的选型及像差容限的计算 2. PW 法求解初始结构参数 3. 象差校正及玻璃配对 4. 像差曲线图
三、目镜
1. 目镜选型 2. 像差容限的计算 3. PW 法求解初始结构参数 4. 象差校正及玻璃配对 5. 像差曲线图
轴向色差 腖FC' 0.0987 0.0435 0.0018 -0.0424 -0.0694 -0.0842
***D光各视场像差***
相对视场 Lz1
Lz2
Yz'
Xt'
Xs'
Xts&# -8.3855 -0.8593 -0.4245 -0.4349
.85 0.0000 -106.1223 -7.1289 -0.6222 -0.3071 -0.3151
Q = QO
W −
∞ − W0 K
= −4.208478 −
− 0.2077 − (−0.073668) 1.702479
≈ −4.29750
− 4.208478− 4.129750
望远镜设计计算指导 - 副本
双胶合望远镜设计PW 法求初始结构参数（双胶合物镜设计）光学特性：已知焦距 f=615； 通光孔径D=103 ； 入曈位置与物镜重合0=z I展成玻璃板的总厚度 d=355。
（1）确定物镜形式： 由于物镜孔径相对较小：6710615103f 、==D视场不大，物镜系统没有特殊要求，可以采用简单的双胶合物镜。
（2）求初始结构 11、求,,z h h J 由设计条件，有:5.512h==D，由于瞳孔与物镜重合，所以0=zh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。
083.0f hu ==226.32tan -f y =∙=ω 674.2nuy ==J2、计算玻璃的平板像差 ，两个平板：083.0=μ，0524.0-3-oz ==μ627.0-z=μμ取棱镜材料为K9： n 为折射率，v 为阿贝常数.160d 1.64v 5163.1n ===则棱镜像差和数：0028.0-d n 1n 432=--=I μS 0018.0)(z==I ∏μμS S0039.0-n 1-n v d 22=∙∙-=I μS S所以:双胶合像差和数为0039.00018.00028.0=-==I II I S S S S3、求双胶合透镜P/C/W674.20h 5.51h h h h z 2z ====-==I II I J C S JW P S P S S 代入数据解得：P=0.00014 W=0.00067 C=0.00000147 从而可得：()()0009.00973.0h 2448.0h h 23=======---ϕϕϕμϕCC W W P P∞--∞--==W W P P4）求0P取冕牌玻璃在前,因为冕牌玻璃物化性能比火石玻璃好： 2447.01.0)(85.00000==-+=∞-∞-P W W W P P4.查表，选玻璃对。
查表有：K9：1.64v 5163.1n ==DF5：9.35v 6242.1n ==D59.41098.21.00009.0010-====-Q P C ϕ由于相对孔径较小，允许P0误差大些。
望远镜口径计算公式
望远镜口径计算公式望远镜的口径通常是指物镜的直径，而不是目镜的直径。
口径越大，望远镜的聚光能力越强，能观测到更暗的星体。
因此，在望远镜的设计和制造中，口径是一个非常重要的参数。
望远镜的口径计算公式通常采用望远镜的焦距与视场直径的关系来确定。
具体来说，可以根据设计类型、倍率和物镜的大小算出有效通光孔径（即真实光圈大小）。
另外，视场的换算方法也可以用来确定望远镜的实际口径，一般采用以下三种表达方式：m/1000m、ft/1000yds、度（°）。
此外，还有出瞳直径和黄昏指数等参数，这些参数也会影响望远镜的性能和观测效果。
出瞳直径越大，晚上效果越好，可以观测越暗的物体，也就越适合巡天用。
黄昏指数则能更准确体现望远镜性能差异，一味增加放大倍数并不能有效提高观察效果。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业望远镜厂商或查阅相关文献资料。
望远镜的口径可以根据多个因素来进行计算。
这些因素包括望远镜的设计类型、倍率、物镜大小以及视场直径等。
首先，确定望远镜的设计类型和倍率是计算口径的重要步骤。
设计类型决定了望远镜的放大倍数和观测效果，而倍率则与物镜的大小有关。
通过这些信息，可以算出有效通光孔径，即真实光圈大小。
其次，视场直径也是计算口径的关键因素。
目镜并不直接决定观测视野的大小，而是需要知道所使用的滤色片或灯光扩束装置等额外因素导致的多余光线量并反推出去以获得真实的可视目标面积。
在这个过程中，可能需要一些实验数据来进行校准，以确保得出的视场直径能够实际应用在人眼观察上。
最后，通过上述公式算出来的就是该款望远镜的实际口径。
需要注意的是，“口径”是指望远镜前段的进光那部分光学元件（如凹透镜、反射镜）投射表面积外接圆的直径或是倒像时的虚像投影圆直径。
但这些只是标称值，实际情况可能会因生产厂家的不同而有所差异。
综上所述，望远镜的口径计算涉及到多个因素，包括设计类型、倍率、物镜大小和视场直径等。
通过综合考虑这些因素，可以得出望远镜的实际口径，从而更好地进行观测和观测效果的提升。
望远镜实验设计报告1
一、实验目的（1）通过设计实验，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用；（2）介绍光学设计ZEMAX 的基本使用方法，设计实验通过ZEMAX 来实现二、实验内容及要求(1) 设计一个8倍开普勒望远镜的目镜，焦距f’=25mm ，出瞳直径D ’=4mm ，出瞳距>22mm ，视场角2ω’=25︒；考虑与物镜的像差补偿，目镜承担轴外像差的校正，物镜承担轴上像差的校正。
（2）设计一个8倍开普勒望远镜的物镜，其焦距、相对孔径D/f ’、视场角、像差补偿要求根据设计（1）的要求来确定，要求给出计算过程。
（3）将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜，要求望远镜的出射光束角像差小约3’左右。
如不符合要求，可结合ZEMAX 中paraxial 理想光学面，通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大（如f ’>100000）等手段。
所有设计中采用可见光（F ，d ，C ）波段。
三、实验设计方案1、外形尺寸计算通过“未加入棱镜”的望远镜系统计算出主要的参数： 原理图如下所示：物镜（孔径光阑）图１表示了一种常见的望远系统的光路图。
这种望远系统没有专门设置的孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳。
出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成像情况。
系统的视场光阑设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处。
入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方的无限远，各与物平面和像平面重合。
1）求物镜的焦距根据开普勒望远镜的结构和视角放大率公式，可得方程组''2'1lz f f L ++='2'1f f -=Γ，，因为⨯=Γ=825'2mm fm m 2472225200200'1=++>=L mm f ，镜筒长度求解可得2)求物镜的通光口径D 1出瞳直径mm 4D '=，物镜的通光口径mm D D 32'11=Γ⨯=3）求物镜的视场角2ω︒==Γ=74.132252,tan tan ''ωωωω，代入数据解得。
望远镜设计计算指导
望远镜设计计算指导望远镜是一种能够观测遥远天体的仪器，被广泛用于天文观测、空间探测等领域。
正确的设计计算是保证望远镜性能和精度的关键。
下面是一个望远镜设计计算的指导，帮助你了解这一过程。
1.确定望远镜类型和用途：望远镜可以分为折射望远镜和反射望远镜。
折射望远镜利用透镜聚焦光线，反射望远镜则利用反射面。
根据不同的用途，望远镜可以有不同的特点和要求，如天文观测、地面观测等。
2.计算望远镜的主要参数：望远镜主要参数包括口径、焦距、放大倍数等。
口径是指望远镜的镜片或镜头的直径，反映着它能够接收的光线的数量。
焦距则决定了望远镜的放大倍数和成像质量。
根据具体需求，可以计算得到合适的主要参数。
3.确定望远镜的光学设计：光学设计是望远镜设计中最关键的一步。
对于折射望远镜，需要确定合适的透镜的曲率和厚度，以及不同透镜之间的间距和材料。
对于反射望远镜，需要确定合适的反射面的曲率和尺寸。
通过光学设计软件或手工计算，可以得到最佳的光学设计参数。
4.考虑系统误差和改进措施：望远镜设计中还需要考虑系统误差和改进措施。
系统误差主要包括色差、畸变等，会影响望远镜的成像质量。
通过改进光学设计、采用更高质量的材料等方式可以减小系统误差。
5.考虑机械结构和支架设计：望远镜除了光学设计外，机械结构和支架设计也非常重要。
机械结构应该稳定，以保证望远镜在观测时不受外界震动的影响。
支架设计可以决定望远镜的准确转动和调整能力，需要考虑到重量、刚度等因素。
6.测试和调整望远镜：在设计完成后，需要对望远镜进行测试和调整。
可以使用星测试等方法来评估望远镜的成像质量，并通过调整焦距、调整对准等方式来改进性能。
最后，值得注意的是望远镜设计计算是一个复杂而综合的过程，需要具备一定的光学设计和计算能力。
如果没有相关专业知识和经验，建议找到有经验的专业人士或团队来协助完成设计计算。
关于望远物镜的设计
1. 设计一个望远镜(焦距100mm，全视场角8度)2. 设计一个显微镜（放大倍率10倍，NA=0.2，共轭距离210mm）3. 设计一个照相物镜（焦距50mm，相对孔径1/2，全视场角50度）内容:（1）通过给定的参数，计算出其他参数值。
（2）分析系统需要校正的象差类型。
（3）通过手册查询初始结构，并回答所属类型，然后输入到计算机软件中给出输入结果的二维图。
（4）采用上机学到的知识进行全部优化。
给出MTF结果。
（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。
（6）绘制出光学系统图。
望远物镜设计（1）f’=100, D/f’=1/4, D=25mm, 2w=8（2）系统需校正的像差：球差、慧差、色差、场曲（3）查手册选初始结构，f’=109.81, D/f’=1/2.2,2w=12，l’f=99.12 .属于双胶合、双分离摄远物镜二维输出结果：（4）（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。
步骤：一. 设定Tolerance Data1. 一般情况我们可以利用Zemax 的Default Tolerances 进行设置，在Tolerance Data Editor 中Tools 菜单下有Default Tolerances 选项。
弹出如下对话框:在此对话框可以对各面的R值，TC,偏心(Decenter),倾斜(Titlt),不规则度(Irregularity)及材质的公差进行设定。
各项意义如下：Surface Tolerances 一列Ｒadius.(半径公差)，它可以使用一个具体的量(Millmeters 此为Lens Unit)作为限制，也可使用干涉条纹数(Fringes)做为限制。
Thickness(中心厚度),它以当前ZemaxFile 中的Lens Unit 做为单位。
Decenter X/Decenter Y 偏心公差差Tilt X/Tilt Y 面的倾角S + A Irreg Spherical and Astigmatism 不规则度(仅对于Standard Surface Type)Zern Irreg 泽尔尼克不规则度(Zernike Irregularity)Index 玻璃材质折射率Abbe 玻璃材质色散系数Element Tolerances 一列只有Decenter 及Tilt 的设定，其意义同上，但与Surface Tolerances 的区别是它将应用一个元件而不是一个光学表面。
物理辅导教案：望远镜光路的分析和设计
物理辅导教案：望远镜光路的分析和设计一、引言望远镜是一种利用光学原理观察远处天体的仪器。
它可以放大看不见的物体，使天体观测得到更加精准的结果。
本节课将对望远镜光路进行详细分析和设计，从而帮助学生加深对光学原理的理解，掌握望远镜的使用方法。
二、望远镜光路的构成望远镜的光路由两根光学轴构成，分别为物镜轴和目镜轴。
物镜轴上的元件包括物镜和二次物镜，目镜轴上的元件包括目镜和目镜放大器。
物镜与目镜之间的距离称为望远镜的焦距。
三、望远镜光路的分析1.物镜轴的分析(1) 物镜焦距：物镜的作用是将远处物体的光线都汇聚到一个焦点上。
物镜焦距可以根据物体和像的距离计算得到。
(2) 二次物镜：二次物镜是光路中重要的组成部分之一，它的作用是将物镜成像的平面像转化为二次物镜的焦面。
二次物镜的大小可以影响望远镜的视场大小。
(3) 物镜孔径：物镜孔径是指物镜的有效直径，它决定了望远镜的分辨率和光通量。
2.目镜轴的分析(1) 目镜放大倍率：目镜的作用是将二次物镜成像的焦面调整到人眼看得清晰的位置。
目镜放大倍率可以根据目镜焦距和人眼观察距离计算得到。
(2) 目镜焦距：目镜焦距为目镜光轴上焦距，它决定了望远镜的最终放大倍率。
(3) 瞳距：瞳距是指目镜出射瞳距离人眼的距离，不同的人眼瞳孔大小影响着望远镜的使用效果。
四、望远镜光路的设计在进行望远镜光路的设计时，需要考虑以下几个重要因素：1.大径孔径望远镜的大径孔径可以提高观测物体的亮度和分辨率，但也会增加望远镜的质量和成本。
2.镜头选择物镜选用折射型或反射型，目镜则通常采用折射型。
选择不同的镜头可以满足不同的观测需求。
3.焦距物镜和目镜的焦距需要匹配，且需要考虑望远镜的最终放大倍率。
4.目镜瞳距为了使使用者获得更好的视觉体验，望远镜的目镜瞳距需要适当调整，一般设置在10mm左右即可。
五、总结本节课主要介绍了望远镜光路的构成、分析和设计，通过对望远镜光学原理的深入探讨和了解，可以帮助学生更好地理解望远镜的工作原理和使用方法。
望远镜目视星等口径公式
望远镜目视星等口径公式望远镜是一种用于观测和研究天体的光学仪器。
它通过聚光的方式增强可见光信号，使得远处的天体能够更清晰地被观测到。
在望远镜的设计中，口径是一个重要的参数，它决定了望远镜能够捕获到的光的数量和质量。
而星等则是描述天体亮度的一种指标。
有时候，我们需要计算望远镜的口径以满足特定目标的需求，这就涉及到望远镜目视星等口径公式。
望远镜的口径通常用直径来表示，单位为毫米。
口径越大，望远镜能够捕获到的光线就越多，观测到的天体也就越亮。
目视星等是用来描述天体亮度的术语，是由希腊天文学家帕特拉克斯（Hipparchus）所创立的。
他将最亮的星星定义为一等星，而较暗的星星则分别被定义为二等星、三等星，以此类推。
根据望远镜目视星等口径公式，我们可以使用以下公式来计算望远镜的目视星等口径：m2 = m1 + 5 * log10(D1/D2)其中，m1是未使用望远镜时观测到的目视星等，m2是使用望远镜后观测到的目视星等，D1是未使用望远镜时的口径，D2是使用望远镜时的口径。
这个公式的推导基于望远镜的光收集能力与口径的平方成正比，以及目视星等与观测到的光强度成反比的关系。
通过这个公式，我们可以估计使用不同口径的望远镜观测同一天体时的亮度差异。
当我们使用口径更大的望远镜时，观测到的目视星等会变得更小，即亮度更高。
需要注意的是，这个公式并不考虑望远镜的其他因素，如光学系统、透镜质量等，只是作为一个粗略的估计。
实际上，望远镜的性能不仅与口径有关，还与其光学设计和制造质量有关。
因此，在实际选择望远镜时，还需要考虑其他因素，如望远镜的焦距、镜筒类型、镜片材质等。
另外，这个公式也可以反过来使用，即已知目视星等差异和口径的关系，来计算望远镜的口径。
这个应用在我们需要确定特定亮度要求的观测任务中非常有用。
通过输入目标观测天体的目视星等差值，我们可以根据望远镜的光学系统性能，计算出所需的最小口径。
总结起来，望远镜目视星等口径公式是一个计算望远镜观测天体亮度差异的工具。
望远镜测距计算方法_概述说明以及解释
望远镜测距计算方法概述说明以及解释1. 引言：1.1 概述在现代科技发展的今天，望远镜测距技术已经成为许多领域中不可或缺的重要工具。
通过望远镜，可以远距离观测目标，并使用测距计算方法来确定目标与观测者之间的距离。
本文将对望远镜测距计算方法进行概述和详细说明，帮助读者更好地理解这一技术。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、望远镜测距计算方法、精确度分析、工程实践案例研究以及结论与展望。
在引言部分，我们将介绍本文所探讨的主题，并提供整体框架。
接着，在第二部分中将详细解释望远镜测距的原理、计算公式以及实际应用情况。
第三部分将讨论该技术的精确度分析，包括系统误差、随机误差和补偿方法。
第四部分则通过工程实践案例研究，探讨了天文观测、地理测量等领域中望远镜测距技术的具体应用情况。
最后，在第五部分中，我们将对全文内容进行总结回顾，并展望这一技术未来的发展趋势以及给予的意义和启示。
1.3 目的通过本文的撰写与阐述，旨在帮助读者深入了解和掌握望远镜测距计算方法，提升其对该技术应用领域的认知水平，并促进相关领域更深入地探索和发展。
愿本文能够为读者弘扬科学精神和推动科技创新尽一份微薄之力。
望远镜测距计算方法是一种基于光学原理的测量技术，通常用于测量远处物体的距离。
这种方法利用望远镜对目标进行观测，并通过计算公式推导出目标与观测者之间的距离。
在望远镜测距计算方法中，主要涉及到两个重要参数：视差和焦距。
视差是指由于双眼或双目镜左右眼睛位置不同而产生的两幅图像之间的差异；而焦距则是指光线聚焦在透镜上形成清晰像的距离。
通过测量视差以及已知焦距，可以利用三角测量原理计算出目标与观测者之间的距离。
具体计算公式如下：$d = \frac{b * f}{p}$其中，d表示目标与观测者之间的距离，b表示视差，f表示焦距，p为物体的实际大小。
在实际应用中，望远镜测距计算方法被广泛应用于军事侦察、天文观测、地理勘测等领域。
其精准度取决于系统误差和随机误差的控制程度。
开普勒望远镜的目镜焦距公式
开普勒望远镜的目镜焦距公式
开普勒望远镜是一种常用的望远镜类型，它由德国天文学家开普勒于17世纪提出并设计。
目镜焦距是对开普勒望远镜的光学性能进行评估的重要参数之一。
目镜焦距指的是望远镜目镜的焦距，即光线从远处物体经过物镜折射后在目镜处形成焦点的距离。
它是一种度量望远镜增大倍数的常用方式。
开普勒望远镜的目镜焦距可以通过以下公式计算：
f_目 = f_物 / m_目
其中，f_物表示物镜焦距，m_目表示目镜的放大倍数。
物镜焦距是指望远镜主镜的焦距，它决定了望远镜的观测能力和成像质量。
物镜越大，对光的收集能力越强，观测能力越强。
目镜放大倍数是指通过目镜观察物体时，物体在目镜中形成的像与肉眼观察时物体大小的比例。
放大倍数越大，观察到的物体越大。
通过目镜焦距的计算公式，我们可以得出开普勒望远镜在不同物镜焦距和目镜倍数的情况下的目镜焦距。
这个公式可以帮助科学家和天文学爱好者选择合适的望远镜配置，以适应不同的观测需求。
总结来说，开普勒望远镜的目镜焦距公式是一个简单而重要的光学公式，通过物镜焦距和目镜倍数的乘积，可以得出目镜的焦距。
该公式帮助我们了解光学系统的性能，并方便选择合适的望远镜配置。
望远镜设计计算指导
《应用光学》课程设计—望远镜设计计算指导说明：1、本指导将全面介绍带有普罗I型转像棱镜系统的望远镜设计过程以及计算，作为《应用光学》课程设计的实习范例。
实验报告需在此基础上完善和修改,严禁全盘抄袭本指导，否则作0分处理!2、本指导省略了理论分析部分，计算依据请参考有关资料。
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）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、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50％的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm.6、lz′=8～10mm我们的工作将按照以下步骤进行:1、系统外形尺寸的计算：根据需求确定像差，选型;2、使用PW法进行初始结构的计算:确定系统的r、d、n;3、像差的校正：通过修改r、d、n,调整像差至容限之内；4、进行像质评价，总结数据图表，完成设计。
第一部分：外形尺寸计算一、各类尺寸计算1、计算'f o 和'f e由技术要求有：1'4o Df =，又30D mm =，所以'120o f mm =. 又放大率Γ＝6倍,所以''206o e f f mm ==。
2、计算D 出303056D D D mm =∴===Γ物出物 3、计算D 视场2'2120416.7824o o D f tg tg mm ω==⨯⨯=视场4、计算'ω（目镜视场）''45o tg tg ωωωΓ⨯=⇒≈5、计算棱镜通光口径D 棱（将棱镜展开为平行平板，理论略) 问题：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％。
光学课程设计--双筒棱镜望远镜设计-精品
光学课程设计报告目录设计任务与要求 (2)设计步骤 (3)一、外形尺寸计算 (3)二、光学系统选型 (6)三、物镜的设计 (7)1、用PW法计算双胶合物镜初始结构： (7)（1）求h，z h，J (7)（2）求平板像差 (7)（3）求物镜像差 (7)（４）计算Ｐ，Ｗ (7)（５）归一化处理 (8)（６）选玻璃 (8)（７）求形状系数Ｑ (8)（８）求归一化条件下透镜各面的曲率 (9)（９）求薄透镜各面的球面半径 (9)（１０）求厚透镜各面的球面半径 (9)2、物镜像差容限的计算 (10)3、物镜像差校正 (10)4、物镜像差曲线 (13)四、目镜的设计 (13)1、用PW法计算凯涅尔目镜初始结构 (13)（１）接目镜的相关参数计算 (13)（2）场镜的相关参数计算 (15)2、目镜像差容限的计算 (16)3、目镜像差校正 (17)4、目镜像差曲线 (19)五、光瞳衔接与像质评价 (20)1、光瞳衔接 (20)2、像质评价 (21)3、总体设计评价 (21)学习体会 (21)附:零件图与系统图 (23)设计任务与要求设计题目：双筒棱镜望远镜设计设计技术要求：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、仪器总长度在110mm 左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离>＝14mm ，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm 。
6、lz ′>8～10mm设计步骤一、外形尺寸计算由入瞳直径30D mm =及相对孔径'1:4Df=，可得：物镜焦距'14120f D mm =⨯=由6Γ=，知：出瞳直径'5DD mm ==Γ目镜焦距''12120206f f mm ===Γ 由物方视场2ω=8，可得：目镜通光口径'''312[()]222.084D D f f tg mm ω=++⨯= 分划板直径'21216.7824D f tg mm =ω=分划板半径28.39122D = 又由：'64tg tg tg ω=Γω=，可得：像方视场'245.5ω=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：普罗I 型棱镜由设计要求：视场边缘允许50%的渐晕，可利用分划板拦去透镜下部25%的光，利用平板拦去透镜上部的25%的光，这样仅有透镜中间的50%的光能通过望远系统，使像质较好。
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《应用光学》课程设计—望远镜设计计算指导说明：1、本指导将全面介绍带有普罗I型转像棱镜系统的望远镜设计过程以及计算，作为《应用光学》课程设计的实习范例。
实验报告需在此基础上完善和修改，严禁全盘抄袭本指导，否则作0分处理！2、本指导省略了理论分析部分，计算依据请参考有关资料。
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）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、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。
6、lz′=8～10mm我们的工作将按照以下步骤进行：1、系统外形尺寸的计算：根据需求确定像差，选型；2、使用PW法进行初始结构的计算：确定系统的r、d、n；3、像差的校正：通过修改r、d、n，调整像差至容限之内；4、进行像质评价，总结数据图表，完成设计。
第一部分：外形尺寸计算一、各类尺寸计算1、计算'f o 和'f e由技术要求有：1'4o Df =，又30D mm =，所以'120o f mm =。
又放大率Γ＝6倍，所以''206o e f f mm ==。
2、计算D 出303056D D D mm =∴===ΓQ 物出物 3、计算D 视场2'2120416.7824o o D f tg tg mm ω==⨯⨯=视场4、计算'ω（目镜视场）''45o tg tg ωωωΓ⨯=⇒≈5、计算棱镜通光口径D 棱（将棱镜展开为平行平板，理论略） 问题：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：141202224D D D D⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭棱物视视＝，此处后截距取大于14mm 即可，我取14mm 。
又30D mm =物，16.7824D mm=视场，所以有16.574D mm ≈棱，8.2872D mm =棱。
所以展开厚度233.15L D mm ==棱，因为装配需要，取33.5L mm =，空气平板的长度22.1Ld mm n=≈。
即(n=物镜距棱镜第一面为59.8mm 。
验算：取59.8mm 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 目无渐晕时候，()'2''2o e D D f f tg ω⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦出目，现在有25%的渐晕，所以()'2''22.084o e D D f f tg mm ω⎡⎤=++=⎢⎥⎣⎦出目7、结构总尺寸59.821420101091.820111.8110L mm =-++++=+=≈二、选型望远镜：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（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。
第二部分：PW法求初始结构参数（双胶合物镜设计）（PW 法理论略）一、求解本设计的结构已知'120,30,28o o f mm D mm ω===1、求,,z h h J由设计条件，有()1520''' 1.0489('0.125,''8.3912,'1)'z o o D h mm h J n u y h u y f tg mm n f ω⎧==⎪⎪⎪=⎨==⎪⎪=====⎪⎩孔径光阑在物镜框上 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2233.567L mm =⨯=，所以有24310.006906Ip n S du n -=-=-∑，其中67, 1.5163(9),0.125,0.0696,64.06p d mm n K u u ν====-=；()0.003404p IIpIIp u SS u==∑∑；22(1)0.003670Ip d n C u n ν--==-∑ 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0.0069060.0034040.003667I II IS S C =⎧⎪=-⎨⎪=+⎩进行规化后： 1）2,0.001958II C C C C h ϕ→== 2）求P 、W ：0.00040640.0032453(,0)I II II z z S P h S W J S h P JW h ⎧==⎪⎪⎪=-=⎨⎪=-=⎪⎪⎩Q3）求P ∞、W ∞： 320.20808()0.2077()P P P h W W W h ϕϕ∞∞⎧===⎪⎪⎨⎪===⎪⎩4）求0P若冕牌玻璃在前：200.85(0.1)0.1276P P W ∞=-+= 若火石玻璃在前：200.85(0.2)0.20803P P W ∞=-+= 查表，选玻璃对。
5）例如选取了K9-F5玻璃对查表有：112210000.002, 1.5163,64.1, 1.6242,35.9, 2.109844,2.416250, 1.708125,0.097630,0.076217, 4.586682I C n n A K P W Q ννϕ==========-=-所以1,2000.2138Q Q Q ==±； 03000.145365 4.732047W W Q Q Q K∞-=+=-=-。
取“—”号时比较接近。
所以2111211322 2.6222031.464266110.84417671Q n n ρϕϕρρϕρρ⎧⎪=+=-⎪⎪=+=⎨-⎪⎪-=-=-⎪-⎩注意，这是规化后的。
所以112233'81.952'45.763'142.15o o o f r mm f r mm f r mmρρρ⎧==⎪⎪⎪==-⎨⎪⎪==-⎪⎩二、上机计算根据之前的计算，已基本得到了双胶合物镜的初始结构参数。
现在我们知道： 物距：∞，半视场角：4o ，入瞳直径：30mm ，折射面数：7个（双胶合3个，平板4个）。
因为入瞳在物镜上，所以第一面为STO 面，各面曲率半径已知，平面曲率为infinity 。
另外有1234566,3,59.8,33.5,2,33.5d d d d d d ======，同时有12345671,9,5,1,9,1,9n n K n F n n K n n K =======。
输入zemax 运行计算：1）焦距～120.5mm 为合格； 2）像差容限i)球差：1H 孔径小于1倍焦深，1倍焦深=589.322'sin mn u λ=；带球差小于6倍焦深=。
ii)色差：全孔径范围都小于即可iii)慧差：我们用慧差代替正弦差，即弧矢慧差'''0.00258.39120.02Ks Sc y =⨯=⨯≈小于即可。
修改1r 、2r 、3r 达到以上要求！请看范例 物镜.zmx（可以选取别的玻璃对作为双胶合物镜，有的容易校正像差，有的则稍微困难，即使玻璃对选取相同，最后调整的结果也不相同，所以不要抄袭!）修改好像差后，按照《光学设计手册》上p356页的表面半径数值表，套用标准半径，选取影响最小的标准半径，套完半径后，保证焦距和像差在合格范围，则达到要求！注意：后截距，即棱镜最后面到像面的距离要求大于等于14mm，修改完参数后可能改值只有8mm左右，怎么办？改变前面的59.8mm那个厚度，从而使后截距达到要求！至此，物镜设计完毕，可以保存数据，图表，整理设计报告。
第三部分：目镜的设计由于目镜的设计比较复杂，且日常使用的目镜都已成型，我们采取直接选用的方式。
1、选型已知'20,'10,2'45.5oe zf mm l mmω===出瞳距视场，我们选择凯涅耳目镜。
其中场镜的作用是“光瞳衔接”。
2、初始结构参数（三个透镜，五个面）目镜是一个放大的光学系统，根据设计经验，我们采取“倒追”的方法，进行反向追迹！首先要确定的是接眼镜的结构，因为场镜只是为了衔接光瞳的，对像差的要求在接眼镜上。
组合焦距'20ef mm=，接眼镜'20f mm≥眼，一般取' 1.2'24ef f mm==眼（经验公式！）原来的出瞳距现在因为反追变成了入瞳距，并且符号要反过来，10zl mm=-。
规化处理：100.415'24zzlhf-===眼3、校正像差与视场有关的像差有：IIS慧差、IIIS像散、IVS场曲、VS畸变，倍率色差。
所以令0,0,0,0II III IV VS S S S====。
0.415zhP==，所以可求0.929P=，由,C P可以选玻璃对。
取0C =，因为不用考虑平板和场镜，直接用双胶合来校正，所以0C =。
同时还有： 2.5W ∞== 我们已经选好一对： 1）ZF3-ZK3其他还有 2）ZF5-ZK6 3）ZF6-ZK10请自行查表计算。
接下来计算接眼镜的各表面曲率半径：因为这次不知道P ∞，所以不用求1,2Q 了，所以直接有：00 2.50.196994 2.50.24.096345 4.1 2.71.67 1.67W W Q Q K ∞+--=-=-≈-= 所以接着计算：2111211322 1.7890.491511 2.78571Q n n ρϕϕρρϕρρ⎧⎪=+=⎪⎪=+=⎨-⎪⎪-=-=-⎪-⎩，所以112233'48.83'13.415'8.615f r mmf r mm f r mmρρρ⎧==⎪⎪⎪⎪==⎨⎪⎪==-⎪⎪⎩眼眼眼，取121.5, 4.5d d == 双胶合结构参数求完！3、设计场镜场镜在此处的作用是帮助光瞳衔接，改变出瞳的位置。