光学课程设计报告——华中科技大学

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

光学课程设计报告

姓名:糜健

班级:光信0802

学号:U200813208

页脚内容0

目录

1.设计任务及要求 (2)

1.1设计任务 (2)

1.2设计技术要求 (2)

2.设计步骤 (3)

2.1总体设计流程图 (3)

2.2光学系统外形尺寸的计算 (3)

2.2.1 望远镜基本结构参数的确定 (3)

2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算 (4)

2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算 (8)

2.2.4目镜的选型及其初始结构参数的计算 (11)

2.3像差调节 (14)

2.3.1物镜的调节: (15)

2.3.2目镜的调节: (19)

页脚内容1

2.3.3像质评价 (25)

4.附录:零件图与系统图 (27)

4.1双胶合物镜正透镜零件图 (27)

4.2光学系统图 (29)

1.设计任务及要求

1.1设计任务

双筒棱镜望远镜设计(望远镜的物镜和目镜的选型和设计)

1.2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。

页脚内容2

2.设计步骤

2.1总体设计流程图

2.2光学系统外形尺寸的计算

2.2.1 望远镜基本结构参数的确定

焦距:由D/f1’=1:4,f1’=4D=120mm。又因为Γ=f1’/f2’,f2’=f1’/Γ=20mm。

出瞳大小:D’=D/Γ=5mm。

页脚内容3

分划板口径:D分=2f1’tanω=16.7824mm。

出瞳的视场角:因为Γ=tanω’/tanω,ω=4°,2ω’=45.522°。

2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算

普罗Ⅰ型转向棱镜基本结构如下:

普罗Ⅰ型转向棱镜是由两块等腰直角棱镜所构成的,具有转向的功能,可以解决开普勒望远镜成倒像的问题,使其成正立的实像,在本双筒望远镜系统中,棱镜位于目镜与分划板之间,对一块等腰直角棱镜进行棱镜的展开如下:

页脚内容4

如图,D为棱镜的通光口径,L为棱镜的展开长度,由几何关系可知:L=2D。即可以将一块等腰直角棱镜展开为厚度为L的玻璃平板,玻璃平板又可以等效为厚度d=L/n的空气平板,其中n为玻璃平板的折射率。因此系统可以等效为由物镜、目镜、分划板、两空气平板所组成得系统。将两空气平板放置在物镜与分划板之间,结构图如下:

目镜空气平板分划板物镜

由于系统可以50%渐晕,对于以最大视场角入射的平行光,如下图所示,分划板可以拦掉下半部分全部光线,使上半部分的光线全部通过。但是此法使最中间的光线不能全部通过而产生50%的渐晕,将使最终的成像质量比较差。

页脚内容5

页脚内容6

物镜分划板

为了解决上述方法带来的主光线成像质量的问题,采用下图所示的方法,使上下各25%的光产生渐晕,从而保证中间视场成像清晰。其中,下半部分25%的渐晕由目镜完成,上半部分25%的渐晕则借助于空气平板来拦光。

物镜

空气平板分划板当上光线的一半

刚好被空气平板拦住时,几何关系如下图所示:

h

D 目/4 =7.5 D 分/2=8.3912A

B C D

E

三角形ADE 中,由平行关系可以得到:

页脚内容7

=

因为a>=14,取a=14.1,

可以解之得:h=8.2864mm ,

因此通光口径D=2h=16.5670mm ,为了给棱镜的装夹预留空间,

通常使D 稍大于2h ,取D=16.6mm ,则L=2D=33.134mm ,空气平板厚度

d =L/n =21.8954mm (棱镜材料采用最常见的K9玻璃,n=1.5163)

而平板间距b 规定为2~5mm ,取b=2.5mm ,所以第一块玻璃前表面到棱镜的距离为:

C=120-a-b-2x d =120-14.1-2.5-2x21.8954=59.6092mm 。

系统整体框架图如下:

正视图 俯视图

c b

a 20

页脚内容8

由图中的几何关系可知:

物镜、目镜的间距为:l=c-b+a+20=91.2092mm ,

因此目镜的口径为:D 目=[(f1’+f2’)tanw+D ’/4]x2=22.0795.

2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算

外形尺寸:D=30mm ,f1’=120mm ,ω=4°,sinU’m tanU’m =12/ f D =15

⑴物镜类型的选择

像质上,由于望远物镜视场比较小,所以只需要校正球差、色差和正弦差等轴上点像差即可。我们选择折射式望远物镜,主要有以下三种。

I.双分离物镜,优点是对玻璃的选择有较大的自由度,但是装配和校正都较麻烦,有较大的色球差,不宜在本设计中使用。

II.三片型物镜,由一个胶合透镜组和一个单片透镜组成,有利于高级球差和色球差的校正,但是装配与校正工艺较复杂,成本高,不宜采用。

III.双胶合物镜。特点是结构简单,制造与装配方便,但只适合小孔径的场合(最大100mm ),视场角不超过10,本物镜口径30mm ,最大视场角8,满足要求,故选择双胶合物镜。

⑵PW 法计算物镜的初始结构(双胶合物镜)

①求h ,h z ,J

h=15,h z =0,J=nuy=n ’u ’y ’=1x0.125x8.3912=1.0489

②计算平行平板的像差

相关文档
最新文档