应用光学课程设计

一、设计要求：

1．双目望远镜，视放大率Γ=6×

2．2ω=7°

3．出瞳距离 l `z ≥11mm 4．出瞳直径 D`≥5mm

5．视度调节范围 ±5 D 取值：l `z=11mm D`=5mm 二

、

外

形

尺

寸

计

算

：

1．目镜选型 1）目镜视场

tg ω`=Γtg ω=6×tg3.5°

2ω`=42°（目镜有3-5%的负畸变）

考虑出瞳距离较大，采用对称形目镜。

2）目镜焦距f e `

对于对称式目镜，有l z `/ f e `≈3/4，d / f e `≈1/4， 可得 f e `=4×D`=4×5=20 mm

3）目镜通光口径

选择ZF1-K9式对称目镜结构及其参数

mm w f f D e o e 13.17)20120(*5.3tan *2)(*tan *2''=+=+=

2．选择物镜

1）物镜焦距f o `

f o `=Γf e `=6×25=120 mm

2）物镜通光口径

D=ΓD`=6×5=30 mm

3）物镜相对孔径

D / f o ` = 30/ 120 = 1：4

（符合要求，在1/5~1/4范围内, 说明系统为小视场大孔径）

3．计算分划板通光口径

D 分=2 f o `tg ω=2×120×tg3.5°=15 mm

取分划板厚度d=2 mm(查光学设计手册表9-22，10

4.渐晕口径：取渐晕系数K=0.5，则有

15

30*5.0*===D K D

w

mm

5．转像系统

1）选择保罗棱镜，材料为

K8，

79

.56=V d

，.

1=n F ，51602.1=n d ，51326.1=n C

2）计算棱镜通光口径

棱镜置于平行光上光

A 与轴外光上光a 相交处，这样

口径最小，有：

`

2

/`

o f D P

=

η P

y P

f D o `

``2

/`ηωη-=

-- `

4`

2`y D Dy +=

η

有712

.1125.73045.75.72`4```22=⨯⨯++-=-±-=Dy y y η

mm

棱镜展开长

6.93712.1124`24=⨯⨯=⨯=ηL mm

将η'

回代到方程中，解得P=93.696 mm

等效空气平板 d = L / n = 93.6/ 1.51602 = 61.74（mm ）

平行平板在会聚光路中，对系统的光焦度无贡献，但对系统的像差有影响。平行平板产生的初级位置色差为：

2441.0151602.1*79.5674.611``1`51602

.122

2=-=-=∑-

=∆n n d C u n l I FC ν (mm)

6．目镜视度调节范围 2

10002051000`52

2±=⨯±=±=e f x （mm ）

7．物镜参数

平行平板在会聚光路中对光焦度无贡献，但产生位置色差，需要物镜保留的位置色差与之互补。物镜保留的位置色差为 -0.2441。

选取双胶合物镜的玻璃对为 K9-ZF2

n 1=1.5163 ν1=64.07 n 2=1.6725 ν2=32.23

01567.0)1201

)2441.0(23.321(23.3207.64120/107.64)`1(22111=⨯-⨯+-⨯=∆+-=

ϕνννϕνϕFC l

82

.6301567.0/1/11

1

===ϕf 0073.0)1201)2441.0(07.641(23.3207.64120/123.32)`1(121212-=⨯-⨯+-⨯-=∆+--=

ϕνννϕνϕFC l

0073.0/1/12

2

=

==ϕf

由

⎪⎪⎭⎫

⎝⎛--=211111)1(1

r r n f

和 r 1 = -r 2

可解出：

r 1=65.9 r 2 =-65.9 r 3 =-92.13

8.确定透镜外径和厚度 1)

查手册表9-18

可知，采用压圈固定， D 外=D+2.0=30+2.0=32.0 mm 2)透镜厚度d 1,d 2

查手册表9-19

可知，边厚 t 1=2 mm 计算弧高：

7

.9112D 2

2

1

1

≈--

=⎪⎭

⎫

⎝⎛外

r r h

7

.9122D 2

2

22≈--

=⎪⎭

⎫

⎝⎛外r r h

70

.032D 2

2

33≈--

=⎪⎭

⎫

⎝⎛外r r h

于是，d 1=h 1+h 2+t 1=1.97*2+2=5.94 取d 1=6 mm 负透镜厚度取D 外/8~D 外/10,取d 2=2.5 mm 负透镜之边缘厚度

t 2=d 2+h 2-h 3=6+1.97-0.7=7.27 mm

9.计算小像差系统的像差公差。 计算公式为：

125.02/1201*30/2*D tan u m =⎪⎭⎫

⎝⎛==ϕo

8

7u '

m ︒=

1）球差：消球差后

()

0216228

.0sin *110555*6``sin *6`8

7'26

2707.0=⨯=≤︒-m u n L λδ

过（欠）校正