10倍的双目望远镜_光学设计
双筒望远镜参数说明
望远镜参数说明望远镜参数说明倍率：指将景物拉近的能力。
例:一台10x42的望远镜，望远镜的倍率是10或者10x10倍就是说可将1000米外景物“拉近”到100米处。
其实际观察大小等于我们走近到100米外观景。
放大率越高，所见景物越大。
倍率较高会使背景较黑，高倍率会令影像变得较朦亦会将手震幅度放大，使影像摇动不已。
一般来说10倍乃是一般人之极限。
低倍率情况下影像较光，亦较清晰锐利，色差及其他像差亦较少。
物镜口径：物镜的直径大小例:一台10x42的望远镜，物镜是42MM。
口径越大，集光力越高，所见暗星越多，影像越亮，解像度越高越锐利。
但一阔三大，重量也更大，而且大镜较难研磨。
4cm级较轻便，但所见暗星不及5cm级。
3cm级集光力比较弱，但较轻巧，日间观鸟比较方便。
比5cm大的机型都较重，而且较难保持平衡，需用脚架支撑。
总的来说，8x40/10x40等机型较方便，适合一般用途。
8x30机型最适合观鸟。
视场(Field of View)视场即是我们观景的范圉，视场越大，观测范圉越大。
如下图所示，表示看1000米以外的景物，能看到的宽度是120米。
视距(Eye Relief)视距指在能够清晰看到整个视场下，眼睛和目镜之间最短距离。
视距长度以mm 表示，取决於目镜设计。
视距太短时，若眼睛不是贴近目镜玻璃便导致视野边缘失光，不合戴眼镜人仕使用；视距太长，影像容易有黑影出现，但只要将眼杯拉长问题即可解决。
戴眼镜人仕请选视距14mm以上之型号（详见下图）：计算：物镜口径(mm) /倍率当你手持双筒望远镜，你会见目镜中央有一个圆形光点，其余地方为黑色，这光点就是出射光瞳。
优质的望远镜出射光瞳为一个完美清晰的圆形光点，位处中央，周围呈黑色。
出射光瞳越大，代表影像亮度越亮，清晰度越高，而且眼球较易看到影像，此种望远镜适合海事、环境不断晃动场合下使用。
出射光瞳太细会使影像难于对准观测，但是出射光瞳超过7mm后，一部分光线便会散失掉，造成浪费。
设计一个8倍的双目望远镜,光学设计
如何进行光线追迹？我们以一个具体的双胶合物镜为例进行一下说明（见表2-4）
例如一双胶合物镜的初始结构参数如下所示（见表2-3）：
表2-2
157.04
6.0
1.4874
70.0
-17.989
1.8
1.7280
28.3
25.53
10.0
1.4874
70.0
-25.53
齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩
课程名称应用光学指导教师
院 （系）理学0
课程设计题目设计一个8倍的双目望远镜
设计题目要求：
设计一个8倍的双目望远镜，其设计要求如下：
全视场：2ω=6.5º；
出瞳直径：D´=5mm；
出瞳距离：lz´=20mm；
分辨率：α=6"；
0.2
1
50.93
5.5
1.5524
63.3
-50.93
0.2
1
25.24
5.3
1.5524
63.3
∞
表2-3
62.5
4.0
1.51633
-43.65
2. 5
1.67270
-124.35
表2-4
1
2
3
183.547
343.967
97.009
注意：计算过程中至少保留六位有效数字。
采用与以上相同的方法就可得到目镜倒置后的 值（指焦点F与目镜最后一面的距离，也即指当平行光入射目镜系统是追迹光路中的最后一个面的像距 值）。
求的 =3.
四、计算棱镜
由于亥普勒望远镜系统成倒像，故尚需在整个系统中加入一转像系统，在本次设计中，我们加入的是棱镜转像系统。棱镜转像系统应置于物镜的像平面附近，为了不使棱镜上的疵病反映到物镜中，还要使棱镜离开像平面一定距离，即题中所给出的a值。如果无特殊要求，棱镜的位置应位于横向尺寸最小的地方。
双筒望远镜是如何制造的？
双筒望远镜是如何制造的？有趣的是，双筒望远镜这种经典的大口径望远镜不仅历史悠久，而且有着独特的制作工艺。
下面就来具体介绍一下双筒望远镜是如何制造的。
一、选材加强望远镜透镜结构和性能是望远镜制造过程中最重要的一步，双筒望远镜制造过程中，光学工程师首先要采购适合望远镜制造的透镜组件。
一般来说，多为球形透镜，以及双玻片透镜的设计和制造一枚刚合一的折射透镜系统。
这些透镜的原料，多为玻璃和陶瓷材料，其中用于制作不同曲率的透镜的玻璃原料特别严格，特别是非球面形状的透镜，其材料更加严格，必须具备等效径、表面光洁度、表面波动度等特性，在采购时，需要精心筛选。
二、制造在选料完成以后，开始进行双筒望远镜制造。
从浇注透镜开始，对玻璃原料应进行高温熔融，并用塑性变形成型，将透镜生产成球体状。
然后开始抛光，将表面抛光后变得光滑。
抛光这一步骤可以有效提高表面光洁度，把原来比较粗糙的外宽光洁度由百分之几提高到百分之九十以上，使得球面看上去变得极光滑，然后是抛光膜的处理，将此膜盖在表面，处理后表面散射变小，更进一步反映出透镜本身的质量。
接下来是装订这一步，主要就是将透镜组件进行拼接，组装成一个最佳光学性能完整的双筒望远镜。
三、检测最后一步就是检测，主要是要检测双筒望远镜制造过程中是否有瑕疵以及防止人造缺陷对图像质量的影响。
一般情况下，会使用测量仪器检测裂痕、缺口等，以及反射率，衍射率，像差符合要求，等等。
只有通过检测，才能确保双筒望远镜的最终产品达到技术指标要求，满足观测需求。
总之，双筒望远镜制造工艺非常复杂，不仅选料要求严格，而且每一步技术都极度苛刻。
在制造过程中，光学工程师必须仔细控制技术参数，进行多次检测，确保最终产品达到观测性能要求。
10倍物镜参数表
10倍物镜参数表以下是10倍物镜的参数包括：放大倍数：10倍数值孔径（NA）：0.25镜筒长度：160mm盖玻片标准厚度：0.17mm有效工作距离：6.5mm请注意，这些参数可能因不同的显微镜型号和制造商而有所差异。
在选择和使用物镜时，应根据具体的应用需求和显微镜的类型来确定合适的参数。
10倍物镜的参数包括：放大倍数：10倍数值孔径（NA）：0.25镜筒长度：160mm盖玻片标准厚度：0.17mm有效工作距离：6.5mm请注意，这些参数可能因不同的显微镜型号和制造商而有所差异。
在选择和使用物镜时，应根据具体的应用需求和显微镜的类型来确定合适的参数。
例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位mm）。
10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm。
物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。
物镜的放大倍数有两种表示方法，一种是直接在物镜上刻度出如8×、10×、45×等；另一种则是在物镜上刻度出该物镜的焦距f，焦距越短，放大倍数越高。
前一种物镜放大倍数公式为M物=L/f物，L是光学镜筒长度，L 值在设计时是很准确的，但实际应用时，因不好量度，常用机械镜筒长度。
机械镜筒长度是指从显微镜目镜接口处之直线距离。
每一物镜上都用数字标明了机械镜筒长度。
由于物镜的像差是依据一定位置的映像来校正的，因此物镜一定要在规定的机械镜筒长度上使用，一般显微镜的机械镜筒长度多为160mm、170mm、190mm。
数值孔径表征物镜的聚光能力，是物镜的重要性质之一，通常以“NA”表示。
物镜的数值孔径大小决定了物镜的分辨能力（鉴别）及有效放大倍数。
扩展资料物镜的作用是将标本作第一次放大，是决定显微镜性能的最重要的部件—分辨力的高低。
双筒望远镜原理
双筒望远镜原理双筒望远镜是一种常见的光学仪器，它利用透镜和棱镜的组合来放大远处物体的影像，使人们能够清晰地观察远处的景物。
它的原理主要包括物体成像、放大和观察三个步骤。
首先，让我们来了解一下双筒望远镜的物体成像原理。
当远处的物体发出光线时，这些光线会进入望远镜的目镜。
目镜中的凸透镜会将光线聚焦在焦平面上，形成一个倒立的实物像。
这个实物像是由透镜折射光线形成的，它的位置和大小与物体的位置和大小有关。
然后，这个实物像会通过物镜成像，形成一个放大的倒立虚像。
物镜是双筒望远镜中的主要透镜，它起到了放大和成像的作用。
通过物镜的放大作用，我们能够看到一个比实物更大的虚像，这样就实现了对远处物体的放大观察。
其次，双筒望远镜的放大原理是通过目镜和物镜的组合来实现的。
目镜和物镜分别起到了不同的作用，共同完成对远处物体的放大观察。
目镜是用来观察物体的，它通常采用较小的凸透镜，使观察者能够看到一个清晰、放大的虚像。
物镜则是用来成像的，它通常采用较大的凸透镜，使远处的实物像能够被放大成一个更大的虚像。
通过这两个透镜的组合作用，双筒望远镜能够将远处的物体放大数十倍甚至数百倍，使我们能够观察到肉眼无法看到的细节。
最后，我们来谈一谈双筒望远镜的观察原理。
双筒望远镜通常采用两个平行放置的目镜，使观察者能够同时用两只眼睛观察远处的景物。
这种双目观察方式可以减轻眼睛的疲劳，提高观察的舒适度。
同时，双筒望远镜还采用了一种特殊的棱镜系统，使左右眼看到的影像能够合并成一个立体的影像，这样就能够更加生动地观察远处的景物。
总的来说，双筒望远镜的原理是通过透镜和棱镜的组合来实现对远处物体的放大观察。
它通过物体成像、放大和观察三个步骤，使我们能够清晰地观察远处的景物，是一种非常实用的光学仪器。
希望通过本文的介绍，能够让大家对双筒望远镜的原理有一个更加清晰的认识。
双目大出瞳直径光学系统观察舒适性设计
双目大出瞳直径光学系统观察舒适性设计刘效东;侯建伟;朱佳丽;邱卫根;孙建华【摘要】通过介绍人眼双目视觉的原理，重点对双目大出瞳直径光学系统中会聚角和聚焦差的影响进行了分析，剖析了其影响舒适性观察的因素和设计误区，指出设计双目大出瞳直径光学系统时应考虑不同瞳距以及非零视度观察仪器的情况，避免会聚角太大或为负值。
会聚角应控制在（0～4）m －1（光焦度）范围内；而聚焦差越小越好，不应大于2 m －1。
%Based on the binocular visiontheory ,the effects of the convergence angle and the fo‐cusing difference of the binocular optical system with large exit pupil wereanalyzed .Further‐more ,the factors and the misunderstanding of design w hich could influence the visual comfort w ere also analyzed .It is pointed out that different pupil distances and the condition of nonzero visibility observation instrument should be considered .The result shows that the convergence angle should be controlled betw een 0~4 m -1 ,and the binocular focusing difference should be 0~2 m -1 w hich is the smaller ,the better .【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P15-18)【关键词】双目视觉;舒适性;会聚角;聚焦差【作者】刘效东;侯建伟;朱佳丽;邱卫根;孙建华【作者单位】江苏北方湖光光电有限公司，江苏无锡214035;上海理工大学光电学院，上海210093;江苏北方湖光光电有限公司，江苏无锡214035;江苏北方湖光光电有限公司，江苏无锡214035;江苏北方湖光光电有限公司，江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TN202;TH745.1引言在通常的光学观察仪器中，为了实现较长时间的舒适观察，往往采用双目光学结构形式。
2024-2025学年物理人教版八年级上册 5.5 跨学科实践制作望远镜 课件
填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
“不同”)焦距的凸透镜。
11.如图为某望远镜内部的部分光路图,物镜是凸透
镜,O为光心,F为物镜焦点,焦距为500 m。
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
如答案图所示
(2)目镜是
凹
(选填“凹”或“凸”)透镜。
(3)用此望远镜观测月球时,月球经物镜成一个
倒立 (选填“倒立”或“正立”)、 缩小 (选
什么望远镜看不到很远处的任何物体呢?难道是……”请你替
小明完成这句话:难道是 因为这两个凸透镜规格相同 ?带着
猜想,小明在课堂上与同学们经过了激烈的讨论,针对猜想进行
了科学探究中的 设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、
分析与论证、评估、交流与合作
几个环节,
最终确定了制作望远镜时,应选两个 不同 (选填“相同”或
)
A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
C.此时物镜和目镜之间的距离约为25 cm
D.物镜的作用相当于照相机,使远处的物体成像
在距离眼睛很近的位置
(
B
)
5.如图所示,小高找到两个焦距不同的放大镜模拟望
远镜观察远处的景物,其中较远的物镜的作用是使
物体成倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)
第5节
跨学科实践:制作望远镜
【项目提出】
根据透镜成像的知识,制作一个望远镜。
【项目分析】
要制作望远镜,需要完成以下任务:
1.了解望远镜的基本原理。
2.设计一个望远镜,能够用它观察校园内远处的物体。
3目实施】
1.了解望远镜的基本原理
(1)望远镜
怎么去做双头望远镜的原理
怎么去做双头望远镜的原理
双头望远镜的原理是利用两个目镜和一个物镜来实现双目立体观察。
具体步骤如下：
1. 在物镜上设置一个中间反射镜，使其倾斜45度。
2. 光线从外界入射到物镜上，并经中间反射镜反射。
3. 反射后的光线继续进入两个目镜，通过目镜的屈光系统使光线聚焦到视网膜上形成像。
4. 由于中间反射镜的倾斜作用，光线在进入目镜前被左右分离，经两个不同的光路进入左右眼的目镜分别形成像。
5. 通过两目镜形成的两个像在人眼视觉系统中融合，产生立体观察效果。
需要注意的是，为了保持双目望远镜的准确度和观察效果，物镜和两个目镜之间的光路长度需要保持一致，同时各光学元件的质量和制造精度也对观察效果有重要影响。
此外，双头望远镜还需要辅助调焦机构来使两个目镜能够分别对焦，以适应不同的视力差异。
10倍观察镜的初始结构光学设计
10倍观察镜的初始结构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倍观察镜的初始结构，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数学建模工具进行建模，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》，选择合适的目镜。
我选择了目镜2-28，结构图如图1，数据如表1。
另外目镜2-28的其他数据为：f=20.216;2ω’≈57°l f'=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l f'。
表2 倒置的目镜2-28根据近轴光线光路计算公式进行光线追迹是复杂而繁琐的计算，特别是镜头片数比较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，以达到一劳永逸的目的。
程序如下：%%%%%%%%%%%%%%%%%%%BEGIN%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %程序名称：近轴光线光路计算%程序建立：韩正臣2008.12.05%公式引用：《光学仪器设计手册》P46%2008.12.06 修改了平板玻璃的BUG %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %初始条件l，ul=100000000000;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:lenfprintf('%d surface :\n',j);if l>=10000000000 %视为无穷远u=0;if r(j)==0 %如果l=infinity,r=0表示平板玻璃,则跳过这个面continue;elsei=y/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+u-i2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endelseif 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; elsei=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：l f =18.275923 . 4、计算出瞳距p’ . 根据出瞳距公式： x≈f o ’, 为物镜焦距 x’=p’-l f ;根据牛顿公式：xx’=ff’,则有：f o ’ (p’-l f )=f e ’2，又有：f o=Γf e ，于是： p’=l f +f e /ΓP’=18.275923 +20.216/10=20.297523 . 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,因此物镜的分辨率为 α=140’’/D=140’’/50=2.8’’,符合系统需求。
双筒望远镜的工作原理
双筒望远镜的工作原理双筒望远镜是一种常见的光学设备，广泛应用于天文观测、自然观察和军事侦察等领域。
它通过光学透镜系统将远处物体的光线聚焦到眼睛的视网膜上，从而放大和清晰地观察远处的目标。
接下来，我们将详细介绍双筒望远镜的工作原理，包括光线的折射和聚焦、放大倍率以及视场角。
1. 光线的折射和聚焦双筒望远镜的光学系统主要由物镜、目镜和透镜组成。
物镜是位于望远镜前端的透镜，负责将进入望远镜的平行光线聚焦到焦平面上。
目镜是接近眼睛的透镜，用于放大焦平面上的图像，使其能够被人眼看到。
当平行光线进入望远镜时，由于光线在物镜表面遇到介质界面时的折射现象，光线的传播方向会发生变化。
物镜通过适当的曲率和折射率，使光线在通过物镜时逐渐聚集，最终交叉在焦平面上，形成一个清晰的图像。
这个图像由光学透镜系统的物理特性决定，如物镜的形状、曲率和折射率等。
2. 放大倍率双筒望远镜的放大倍率是指观察者看到的物体与其实际大小之间的比例关系。
放大倍率可以通过改变目镜的焦距来调节。
放大倍率的计算公式为：放大倍率 = 目镜焦距 / 物镜焦距。
通常情况下，双筒望远镜的放大倍率在10倍到30倍之间。
放大倍率越高，观察者能够看到更多细节，但同时也会使图像变得较为模糊。
因此，选择合适的放大倍率很重要，需要根据观测目标和环境来决定。
3. 视场角视场角是指望远镜在某一放大倍率下能够观察到的物体范围。
直观上可以理解为观察者在望远镜中能够看到的视野大小。
视场角与放大倍率和目镜焦距有关。
一般情况下，双筒望远镜的视场角在3度到8度之间。
较大的视场角能够提供更宽广的观察范围，适合观察天文现象和广角景观。
然而，较大的视场角通常意味着较低的放大倍率，限制了观察者能够看到的细节。
4. 其他因素除了上述的光学原理，还有一些其他因素也会影响双筒望远镜的工作效果。
例如，镜筒的设计和制造质量会影响望远镜的稳定性和图像质量。
望远镜使用的镜片材料和涂层技术能够增强透镜的透光性和防反射性。
双目望远镜课程设计
双目望远镜课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解双目望远镜的基本构造、工作原理及其在科学研究中的应用。
2. 掌握使用双目望远镜进行观察的基本步骤与方法。
3. 掌握天体的基本分类，如恒星、行星、星系等，并能运用双目望远镜进行观察。
技能目标：1. 学会正确使用双目望远镜，进行安全、有效的观察。
2. 能够通过观察，描述天体的外观特征，如颜色、亮度、大小等。
3. 能够运用所学知识，分析观察结果，进行简单的天体研究。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对天文学的兴趣，激发他们探索宇宙奥秘的欲望。
2. 培养学生的观察能力、思考能力和合作精神，使他们能够在团队中共同进步。
3. 增强学生的科学素养，使他们认识到科学对人类社会发展的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够独立完成双目望远镜的组装、使用和保养。
2. 学生能够通过观察，描述至少三种不同类型的天体，并对其进行简单分类。
3. 学生能够运用双目望远镜进行观察，撰写观察报告，分享观察心得。
4. 学生在课程学习过程中，展现出积极的态度、良好的合作精神和较高的科学素养。
二、教学内容1. 双目望远镜的基本原理与构造- 望远镜发展史- 双目望远镜的工作原理- 双目望远镜的构造及各部分功能2. 双目望远镜的使用方法与操作技巧- 双目望远镜的组装与调整- 观察前的准备工作- 观察时的操作技巧及注意事项3. 天体的基本分类与观察- 恒星、行星、星系等天体的基本特点- 天体的观察方法与技巧- 实际观察活动：观察太阳、月球、行星等天体4. 观察结果的记录与分析- 观察报告的撰写方法- 观察数据的整理与分析- 观察成果的分享与讨论5. 双目望远镜在天文学研究中的应用- 双目望远镜在探索宇宙奥秘中的作用- 我国天文学家利用双目望远镜取得的成就- 双目望远镜未来发展趋势教学内容按照教学大纲安排如下：第一课时：双目望远镜的基本原理与构造第二课时：双目望远镜的使用方法与操作技巧第三课时：天体的基本分类与观察（一）第四课时：天体的基本分类与观察（二）第五课时：观察结果的记录与分析第六课时：双目望远镜在天文学研究中的应用教学内容与课本紧密关联，确保科学性和系统性，以满足学生的学习需求。
10倍望远镜光学系统设计（普罗型）
10倍望远镜光学系统设计（普罗型）10倍望远镜光学系统设计（普罗型）摘要⽬前国内⽣产望远镜的⼚家（公司）较多，产品⼤部分销于国外，⽽对产品的性能精度要求越来越⾼，为适应社会要求，为使学⽣初步掌握光学仪器设计过程，光学系统是在透镜的基础上，以不同的组合来实现的，深⼊研究了正负透镜的成像规律和组合光路的成像特性，才能更好的研究复杂的光学系统，为⾼科技普及于民打下坚实基础。
进⼊⼆⼗⼀世纪，科学技术飞速发展，对应⽤软件的开发和使⽤，成为社会发展的重要途径。
本课题研究的主体是10倍普罗型望远镜光学系统。
普罗棱镜⼜叫直⾓棱镜，是传统的经典设计，⽐较常见的设计是由两个完全相同的直⾓棱镜构成，优点是形状简单，容易加⼯和装配，缺点是相对屋脊棱镜，重量和体积较⼤。
设计出10倍普罗型望远镜的技术指标：放⼤率10* D/f＇=1:6 视场2w =5°正像视度调节范围±5折光度. 分别计算出物镜、⽬镜的焦距，出瞳、⼊瞳的直径，视场光阑的直径，⽬镜的视场⾓，瞳距，⽬镜⼝径，⽬镜的视度调节范围。
将所得数据输⼊ZEMAX软件实现像差的校正与平衡。
最终设计出合格望远镜，画出零件图。
关键词：光学系统设计；望远镜；透镜成像；像差T en times the optical telescopes system design（porro）AbstractThe current domestic production of a telescope of the manufacturer said that most of the foreign product to sell, with the product and higher accuracy, in order to adapt to society, to prepare students to master optical instrument for the preliminary design process 。
双目视差测距望远光学系统设计
双目视差测距望远光学系统设计
叶伟彦，向阳，吴爽，白玉
【摘要】摘要：双目视差测距望远镜主要应用于对动态目标的测量，特别是飞机飞行距离的测量。
双目视差测距望远系统，不对外发射信号，属于被动式测距仪，因此具有被动接收式和非接触式的特点，可测量 500 ～5000m 大范围距离。
主要探讨了双目视差望远系统的主要光学原理，并利用 Zemax 光学设计软件对双目视差望远光学系统进行设计与优化，并对本光学系统进行了误差分析。
使用 CMOS 自动调焦技术，提高了双目望远镜的成像质量。
双目视差测距望远系统的测距理论误差在 0.91% 以下，满足测距理论误差小于 1%的要求。
【期刊名称】长春理工大学学报（自然科学版）
【年（卷）,期】2017（040）001
【总页数】 4
【关键词】双目视差；光学设计； CMOS 自调焦本论文所研究的基于双目视差测距望远镜具有非主动式、不接触测距的特点，并且具有快速、自动测量功能［ 1 ］。
基于双目视差的数字式测距望远光学系统采用摄远光学结构，即望远镜的筒长小于焦距。
双目视差望远镜后接 CMOS ，采用数字图像处理技术，实时计算出所测距离。
同时本论文讨论的光学系统采用 COMS 自动调焦技术，提高了成像质量。
1 工作原理双目视差也称双目视觉，立体视觉。
双目视差测距，是仿照人眼从两个稍微不同的角度观察物体的方式进行测量的［ 2， 3 ］。
人的两只眼睛在观察客观物体时，相对观察者不同的物距的像点在成像到左右两眼的视网膜上的不同的位置。
基于ZEMAX的10倍显微物镜设计
南通大学课程设计论文
参考文献.....................................................................................................................................22
我们目前的基础知识以及掌握的数学技巧并不够专业我们必须多多交流与很多在这方面有建树的高人和光学设计人员虚心学习努力创新多加练习熟能生巧业精于通过自己切身在这门课程的学习进一步对光学设计这门课的博大精深产生敬仰之情南通大学课程设计论文21而且对课程内容安排衔接主次分明清晰透彻教学方式采取理论设计及实际软件演示使用并且结合软件分析讲解了很多典型的光学系统感到这门课程安排的恰到好处更好的为我们从初出茅庐的几何光学基础知识初级阶段到比较专业性的设计光学系统铺平了一跳初窥门径的道路
1.2 物镜的基本类型
(1)按显微镜镜筒长度(以 mm 计)：透射光用 160 镜筒，带 0.17mm 厚或更厚的盖玻片； 反射光用 190 镜筒，不带盖玻片；透射光与反射光用镜筒，筒长无限大。 (2)按浸法特征：非浸式(干式)、浸式(油浸、水浸、甘油浸及其它浸法)。 (3)按光学装置：透射式、反射式以及折反射式。 (4)按数值孔径和放大倍数：低倍(NA≤0.2 与β≤10X)，中倍(NA≤0.65 与β≤40X)， 高倍(NA＞0.65 与β＞40X)。 (5)按校正象差的情况不同，通常分为复消色差物镜，平视场消色差物镜，平视场复消 色差物镜和单色物镜。 根据其像差校正的程度进行分类，分为： 1．消色差物镜: 这是常见的物镜，外壳上常有"Ach"字样，这类物镜仅能校正轴上点
第二章 物镜设计与相关参数............................................................................................... 5
购买双筒望远镜的几个重要参数
购买双筒望远镜的几个重要参数Ziel Z CAI 8x251.倍率倍率是手持小双筒望远镜的最主要参数，一般都在20倍以下（20倍以上的就不可以手持观测了，需要有三脚架支撑），如果有人向你兜售号称几百或者几千倍的双筒望远镜，那么你可以转身就走了。
倍率一般就标记在望远镜镜身上，比如10x56意思就是10倍的56毫米口径，比如8x42就是8倍的42毫米口径，6x30指的就是30毫米口径的6倍镜。
至于倍率到底是什么意思，一般有两种解释，拿一款10倍镜在1000米处观看举例:•1000米处的物体被放大了10倍•1000米处的物体被拉进了10倍（也就是说1000米处的物体变成了100米处的物体，人们通常认可这个说法）左为使用望远镜观测，右为未使用望远镜倍率公式:•倍率=Tan(使用望远镜看到的视野角度)/Tan(未使用望远镜看到的角度)•倍率=物镜焦距/目镜焦距(天文镜经常这么算)•厂家出厂提供(厂家已经算好)典型的手持双筒望远镜一般都是6-10倍，当然理论上更高的倍数拉进感会更好，但是实际上倍数一高的话，画面会非常的抖，反而看不清目标物体。
如果你不信，可以同时买两部一只高倍一只低倍)同时测试一下。
此外，低倍镜往往不仅观看更舒服，还会有以下优势:•低倍往往会获得更大的视野，你不仅可以观看到目标物体，而且其周围的景物也会囊括其中，这点在看景时尤为明显•低倍出瞳直径更大，这样看着更亮，特别是光照不好的时候•景深更大，也就是前景和背景都可以同时合焦，不需要来回调焦2.口径口径就是前面提到的第二个数字，以毫米为单位。
比如10x56就是56毫米物镜口径(也就是物镜玻璃的有效直径)，8x42就是42毫米口径。
更大的口径意味着更强的集光力，缺点是口径越大重量越大，价格也更高，手持的话一般50毫米口径已经算大的，而20毫米口径就算口袋镜(主要是便携，牺牲了口径)。
注意，望远镜就是个拼口径的游戏，因此有条件的话尽量选择更大口径的，那样会看着更爽。
目镜变倍型双筒望远镜的内部结构解析
目镜变倍型双筒望远镜的内部结构解析目镜变倍型双筒望远镜是一种常用的光学仪器，广泛应用于天文观测、野外探险、观鸟等领域。
它以其良好的光学性能和便捷的使用方式，成为许多人喜爱的望远镜类型之一。
本文将对目镜变倍型双筒望远镜的内部结构进行详细解析，以帮助读者更好地理解和使用这一仪器。
1. 外观结构目镜变倍型双筒望远镜通常由两个相同的筒状光管构成，呈“双筒”状。
望远镜的两端分别连接有大筒和小筒，大筒端称为目镜侧，负责放大观察物体的影像；小筒端称为物镜侧，负责收集远处物体的光线并形成实像。
目镜变倍型双筒望远镜通常搭配三脚架或手持，以提供更好的稳定性和便携性。
2. 物镜系统物镜是望远镜的重要组成部分，也是观察物体的光学起点。
物镜系统由多片透镜或透镜组成，一般采用复合物镜设计，以提高望远镜的成像质量。
在目镜变倍型双筒望远镜中，物镜系统位于望远镜的物镜侧，它的直径决定了望远镜的有效孔径，从而影响到望远镜的分辨率和透光量。
3. 物镜焦距物镜的焦距是指物镜将远处物体聚焦成实像所需的距离。
较长的物镜焦距可以提供较高的放大倍数，适用于观察较远的物体，如天文观测；而较短的物镜焦距适用于近距离观测，如观鸟。
目镜变倍型双筒望远镜通常具有可变焦距的物镜系统，通过旋转物镜的方式来调整焦距。
4. 目镜系统目镜是望远镜的另一重要组成部分，它负责进一步放大已经通过物镜成像的实像。
目镜通常由多片透镜或透镜组成，具有较大的视场和合适的放大倍数。
对于目镜变倍型双筒望远镜来说，通常每个筒状光管都配备有一个目镜，使得两只眼睛可以同时观察，提供立体视觉。
5. 变倍系统变倍系统是目镜变倍型双筒望远镜的特色之一，它允许用户通过调整望远镜的焦距来改变观察物体的放大倍数。
变倍系统通常位于目镜系统和物镜系统之间，通过调节变倍手柄或旋钮来实现焦距的调节。
这样的设计使得望远镜具备了更大的观察范围和更广泛的应用场景。
6. 调焦系统调焦系统用于调节物镜和目镜之间的相对位置，以实现清晰的成像。
大倍率大口径观光望远镜的光学系统设计(光学工程专业优秀论文)
ａｎｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｅ ｏｒ ｐｌｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍａｇｅ，ｗｅ ｅｄｉｔ ａ ＰＯＢ ｆｉｌｅ，ｉｍｐｏｒｔ ａ ｌｅｍａｎ ｒｏｏｆ ｐｒｉｓｍ ｉｎｔｏ ＺＥＭＡＸ ｐｒｏｇｒａｍ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ ｔｏ
‘！¨
咀日本工业标准棱镜双筒望远镜为例，说明正像光学系统中使用棱镜的双简望远 镜的有关事项“”。
１ ３ １主要部分的名称
囊 譬群⑨胄刮
图ｌ ２（ａ）主要部分名称（之一）
图１ ２（ｂ）主要部分名称（２－二）
表１ ５主要部分名称
出瞳
１３
２
出瞳直径
目距刻度
实际视场
物镜的有效孔径
放大率
１８
类型（等级）
１９
８
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ａｉｍ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃａｎ ｏｂｓｅｒｖｅ ｐｅｏｐｌｅ ｏｒ ｓｃｅｎｅｒｙ ａｔ ｔｅｎ ｋｉｌｏｍｅｔｅｒｓ，ａ ｌａｒｇｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｇｈｔ·ｓｅｅｉｎｇ ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．
ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｏｂｉｅｃｔｉｖｅ，ｔｈｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｃｏｌｏｒ ａｃｈｒｏｍａｔｓ ａｒｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｑｕｉｃｋｌｙ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｔｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｌ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ
应用光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计
应用光学课程设计一、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）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。
2、初步掌握简单的、典型的、与新型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。
3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。
三、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r= 6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4（D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
& lz '〜810mm四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1 、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW 法进行初始结构参数r、d、n 的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。
第5章望远系统设计范例题目：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6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4 （D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
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设计一个8倍的双目望远镜设计题目要求:设计一个8倍的双目望远镜,其设计要求如下:全视场:2ω=5º; 出瞳直径:D ´=5mm; 出瞳距离:l z ´=20mm; 分辨率:α=6";(R=5") 渐晕系数:K =0、64;棱镜的出射面与分划板之间的距离:a =10mm; 棱镜:o 60-LJ D 屋脊棱镜;L=2、646D 材料:K10; 目镜:2-35一、目镜的计算目镜就是显微系统与望远系统非常重要的一个组成部分,但目镜本身一般并不需要设计,当系统需要使用目镜时,只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。
1、首先根据已知的视觉放大倍数Γ及视场2ω,求出2'ω'1159)(22tg ︒=⨯Γ='⇒⇒'=Γωωωωtg arctg tg2、因为目镜有负畸变(3%~5%),所以实际应取:'962%5)(2)(22︒=⨯⨯Γ+⨯Γ='ωωωtg arctg tg arctg3、根据实际所需要的2'ω数值。
出瞳直径值及镜目距值等,来选择合适的目镜类型。
在本次设计中所需的目镜的结构形式应该作为已知条件给出,如:目镜2-35。
图2-1目镜2-35(结构图见2-1)此外设计手册中还提供有相关的结构数据参数表2-1及主要的系统数据; 表2-10.6,298.7,502,00.25==︒==''d s f f ω等。
从图2-2中我们不难发现该目镜的出瞳位于整个系统的左侧,而在目镜的实际运用中,出瞳应位于系统右侧。
此种情况相当于将目镜倒置,故而它所给出的298.7='f s 我们不能直接加以运用,这里f s '就是指F '与目镜最后一面之间的距离。
4、将手册中给的目镜倒置:由于将目镜倒置,则目镜的数据将发生一定的变化,以目镜2-35为例,原来的第一个折射面(650.1081=r )变为第八个面(650.1088=r ),原来的第二个折射面(31.332-=r )变为第七个折射面(31.337-=r )……,以此类推。
值得注意的就是:不但折射面的次序发生变化,与此同时其半径的符号也将发生相应的改变,原来为正,则现在为负。
倒置后的新的数据如下表2-2所示:5、进行追迹光线,求出倒置后的f s :追迹过程:用MATLAB编写程序如下l=1;u=0;y=5;r=[-33、310 24、910 -24、910 41、72 -21、810 -108、650 33、310 -108、650]; d=[2、5 13、5 0、2 11、5 2 0、2 6];n=[1 1、6199 1、5163 1 1、5163 1、6199 1 1、5163 1];len=length(r);for j=1:lenfprintf('%d surface :\n',j);if l>=10000000000u=0;if r(j)==0continue;elsei=y/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+u-i2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endelseif r(j)==0i=-u;i2=i*n(j)/n(j+1);u2=-i2;l2=l*u/u2;elsei=u*(l-r(j))/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+u-i2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endendfprintf('l=%f,u=%f,i=%f,i2=%f,u2=%f,l2=%f\n',l,u,i,i2,u2,l2); if length(d)>=j l=l2-d(j); else l=l2;fprintf('finished:Sf=%f',l); end u=u2; end追迹结果:1 surface :l=1、000000,u=0、000000,i=-0、300210,i2=-0、185326,u2=-0、114884,l2=-87、044473 2 surface :l=-89、544473,u=-0、114884,i=0、527859,i2=0、563924,u2=-0、150949,l2=-68、150078 3 surface :l=-81、650078,u=-0、150949,i=-0、343833,i2=-0、521354,u2=0、026572,l2=463、842376 4 surface :l=463、642376,u=0、026572,i=0、268724,i2=0、177223,u2=0、118072,l2=104、340746 5 surface :l=92、840746,u=0、118072,i=-0、620680,i2=-0、580985,u2=0、078377,l2=139、861723 6 surface :l=137、861723,u=0、078377,i=-0、177826,i2=-0、288060,u2=0、188611,l2=57、288022 7 surface :l=57、088022,u=0、188611,i=0、134638,i2=0、088794,u2=0、234455,l2=45、925301 8 surface :l=39、925301,u=0、234455,i=-0、320609,i2=-0、486140,u2=0、399985,l2=23、402553 finished:Lf=23、402553得到目镜倒置后的f s 值为23.402553=f S (指焦点F 与目镜最后一面的距离,也即指当平行光入射目镜系统就是追迹光路中的最后一个面的像距l '值)。
6、计算出瞳距p ':望远系统的简单结构图如下所示:图2-2由于一般情况下望远系统的孔径光阑就是物镜的边框,则根据出瞳的定义:孔径光阑经后面的光学系统在像空间所成的像就是出瞳,如上图所示。
则有:1f x '≈ f s p x -'='公式中的x x ',分别就是指计算出瞳位置时的物距与像距。
则根据牛顿公式f f x x '='有:Γ'+='⇒⇒Γ'=-'⇒⇒'-=-''-22221)()(f s p f s p f s p f f f f根据所求得的出瞳距p '=25、902553,与题目要求的出瞳距值进行比较。
发现二者比较接近,则认为所选择的目镜基本满足要求,从而最后确定了目镜的结构类型。
二、选择物镜的结构形式以及一些主要数据 1、根据目镜焦距2f '求取物镜焦距1f ':'1f ='2f ⨯Γ=25、00x10=2502、求物镜的视场2ω:从题意中得出。
2ω=5º3、求物镜的通光孔径:Γ⨯'=⇒⇒'=ΓD D D D求得D=50mm公式中的d D ='(就是题中所给出的出瞳直径值)4、 求取物镜的相对孔径f D ':D/f '=50/200=0、25mm5、根据题目所给出的视场大小及相对孔径的大小选择物镜所需的结构形式。
在本次系统设计中由于所设计的系统的视场不大,相对孔径也不大,故可选用双胶合物镜。
双胶合物镜的结构形式如下图2-3所示:图2-36、物镜设计选择K9(51630.1=n ,1.64=ν)与 F5(62420.1=n , 9.35=ν)作为材料 求得:0156006.01=ϕ 008162145.02-=ϕ使正透镜厚度 d=6mm 负透镜厚度 d=3mm 、 使r 1= -r 22111111r n r n -+-=ϕ得 21r r -==66、19mm 3222211r n r n -+-=ϕ得 1616.4923-=r mm 、三、计算分划板 1、计算分划板直径:12tg f D '⨯=ω分=17、46mm2、查表求取分划板厚度分d 及其公差值。
0221121=++=υϕυϕϕϕϕ所求的厚度及公差值为2±0、33、求鉴别率α:αD=14''求的α=8.2"四、计算棱镜由于开普勒望远镜系统成倒像,故尚需在整个系统中加入一转像系统,在本次设计中,我们加入的就是棱镜转像系统。
棱镜转像系统应置于物镜的像平面附近,为了不使棱镜上的疵病反映到物镜中,还要使棱镜离开像平面一定距离,即题中所给出的a值(棱镜出射面与分划板的距离)。
如果无特殊要求,棱镜的位置应位于横向尺寸最小的地方。
1、棱镜的选择本课程设计中棱镜的类型及所用光材已作为已知条件给出。
而各种常见的棱镜结构示意图位于《光学仪器设计手册》上册P83页的图表中,此外在图标中还标明了棱镜各参数的数值大小。
D屋脊棱镜;L=2、646D本设计中棱镜的类型采用的就是oLJ60-图2-42、棱镜的展开:图2-5,展开长度: L=2、646D ,d 就是棱镜的等效空气平板厚度, K=0、64 就是渐晕系数; a =10mm 棱镜的出射面与分划板之间的距离02908.02'131=-=f D KD tg ααtg d a D D ）（23++=nD n Ld 646.2==棱镜材料选择K9,n=1、5163、由上述可求得:mm L 1303105.53=mm d 039445.35=mm d a f 960555.204t '1=--=mm tg a D D p 0416.18232=⨯⨯+=αmm tg d D D p p 079482.20221=⨯⨯+=αmm nL l 050828.33)11('=-=∆五、10倍双目望远镜光学系统结构通过以上分析,初步确定系统结构形式如下图所示:最终计算结果:目镜:f’=25mm ω'2=962'︒镜目距: P ’=25、902553mm物镜:f’=250mm 2ω=5º D=50mm 分划板:D=16、35mmo 60-LJ D 屋脊棱镜棱镜: D1=079482.20mm D2=0416.18mm L=1303105.53mm物镜到棱镜第一面距离:t=204、960555mm通过以上分析,初步确定系统结构形式如下图所示:图7 10倍双目望远镜光学系统结构简图六、设计总结此次光学设计我感受颇多,真正感受到自己知识的不足,以前听课时记得很熟的东西,已经记不起多少了,基本的问题还好解决,但就是难度大一些的问题,就只能查找答案了,光学系统的设计一定要根据参数选择合适的棱镜组合方案,根据数据求出每一个量。