工程光学课程设计双胶合透镜的镜片范本

工程光学课程设计双胶合透镜的镜片

工程光学课程设计

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设计题目一

设计一个望远镜系统，如图所示。D/f ’=1/4,f ’=100,光阑在物镜上，视场为2°

一 计算过程

1 求棱镜的尺寸跟象差： 通光口径D=100/4=25mm

像方孔径角u ’=y/f ’=0.5×25/100=0.125 视场角u ’p =tan2°=0.035

取直角屋脊棱镜的玻璃材质为k9玻璃，其等价玻璃板光路长 L=p ·Dm=1.732Dm

D m1=D0+d(2u ’p –D0/f) ≈21.4 D m2=

p

p pfu pD nf fd u d D f D n '0'002)

2(-++-≈17.75

Dm 取二者中较大的，即Dm=21.4mm 。 光路长度L=p*Dm ≈37.06mm 求棱镜的初级像差系数

S Ⅰ=L ·(1－n 2) ·u ’4/n 3 =－0.00337, S Ⅱ=L ·(1－n 2) ·u ’3·u ’p /n 3 =－0.000943,

SⅢ=L·(1－n2) ·u’2·u’2p /n3=－0.000264

其中n=1.5163，L=37.06，u’=0.125，u’p =0.035

棱镜的初级色差为CⅠ=d·(1－n)·u21/vn2≈－0.00203

CⅡ=d·(1－n)·u’p·u’/vn2≈－0.000567。

其中 d=L=37.06, u1= u’=0.125

2根据对物镜像差的要求，能够求得P∞,W∞, CⅠ。

直角屋脊棱镜的像差由物镜补偿

SⅠ=y·P∞=0.00337 P∞= SⅠ/y≈0.00027

SⅡ=y p·P∞+j·W∞j=y’·n’·u’p－n’·u’·y’p =0.4365

因此W∞= SⅡ/j=0.002158

3可求得P,W, CⅠ的归化值

yψ=12.5*0.01=0.125则P∞= P∞/（yψ）3=0.13824

W∞= W∞/（yψ）2=0.13811，

CⅠ= CⅠ/y2ψ=0.001299。

4求得P0值，选择冕牌在前

P0= P∞－0.85（W∞－0.1）2≈0.137。

由P0=0.137，CⅠ=0.0013查P0表，找出合适的双胶合透镜的玻璃组合。选择的玻璃种类是BaK7和ZF3

Q1= Q0±√（P∞－P0）/2.35 =－4.0374或－4.189，

Q2= Q0－（W∞－W0）/1.67= －4.2634

取Q为Q1，Q2二者中相近两个数的平均值，则Q=－4.2127。

5计算双胶合透镜各个面的曲率半径

C2=ψ1+Q=－2.1619，得r2=1/ C2=－0.4625;

C1=[ψ1+(n1－1) C2]/(n1－1)=1.4435,得r1=1/ C1=0.6927;

C3=ψ1+Q－(1－ψ1)/ (n2－1)=－0.6967,得r3=1/ C3=－1.4352;

6求双胶合透镜的实际结构参数

由f=100,f/#=f/4,D=25, u p =±3°,得双胶合透镜的实际结构参数

r1=0.6927×100=69.27mm,

r2=－0.4625×100=－46.25mm,

r3=－1.4352×100=－143.52mm。

取正透镜中心厚度为5mm, 负透镜中心厚度为3mm。

调试过程：

以下图片是由光学镜头设计软件ZEMAX设计调整镜头时所截。

根据计算结果在ZEMAX的Lens Data Editor中输入初始数据，如图所示

初始的球差曲线如图：