双筒棱镜望远镜_课件设计

双筒棱镜望远镜设计

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目录

一、设计任务

二、外形尺寸计算

三、像差容限计算和选型

四、P、W法计算初始结构

五、像差像差数据和曲线

六、像质评价和光瞳衔接

七、学习体会

八、光学零件图和系统图

一、设计任务

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

二、外形尺寸计算

已知望远镜为参数：

Γ＝6 ，D/f ′＝1：4，D ＝30mm ，2ω＝8°，L=110mm 视场边缘允许50%的渐晕；

棱镜最后一面到分划板的距离>＝14mm 1．求'1f ，'2f

mm

f f mm D f 20/1204'1

'

2'1=Γ==⨯=

2．求出瞳 D

D

/D Γ=5mm

3．求视场

16.7824mm

=tan4f 2=D '1

⨯⨯视

4. 求2ω

5.452tan =tan ''=⇒Γωωω

5．计算棱镜

由棱镜几何关系知K=L/D=2 设棱镜高h ，则

120

15

1205.73912.85.7-=

--h 2798.8=⇒h mm D=2h=16.574mm L=2D=33.15mm 取d=33.5mm

6.计算目镜到棱镜距离

设物镜与棱镜的距离为d,则d 需满足

2

120

120D h

d =- 7616.53≥⇒d mm

三、相差容限计算和选型

1.象差容限

（1）物镜像差容限 ①球差

10H 球差容限0377.0sin '

2

'

'=≤

m

m U n L λ

δ

0.707H 球差容限2263.0sin 6'

2

'

'

707.0=≤

m

h U n L λδ

②正弦差

02.0sin 2'

'

'

=≤

m

s U n K λ

③色差 在0.5OH 接近0 （2）目镜像差容限

目镜需要校正的有正慧差、像散、场曲、畸变、倍率色差

06

.003

.002

.0%12%7%54.26.18.04.26.18.0014.0014.0014.06060~3030''''

FC

t ts T y q x x K ∆︒︒︒︒

<

2.选型

（1）物镜选型

望远镜物镜视场较小，需要校正球差、色差和正弦差等轴上色差。 根据物镜特点和要求选择：双胶合物镜。双胶合物镜结构简单，制造装配方便，光能损失小，玻璃选择得当，可以同时校正球差、色差和正弦差，适用于小孔径的使用场合，视场角小于︒10。

对于有棱镜转向系统的望远镜，采用物镜和棱镜互补的方案校正像差。 （2）目镜选型

目镜特点：小孔径，大视场，短焦距，光阑远离透镜组的光学系统，轴上像差较小，轴外色差难校正。

根据目镜特点和设计要求选择：凯涅尔目镜。凯涅尔目镜特点:增加一个胶合面用来校正倍率色差，同时把场镜和接远目镜的间隔进

一步减小，结构减小，场曲减小。成像质量优于冉斯登目镜，视场大于冉斯登目镜，视场约为︒40到︒50之间。

四、P 、W 法计算初始结构

1、物镜计算

（1）选取双胶合物镜

D=30mm ，h=15mm,h Z =0,J=n ’u ’y ’=1.0489,其中125.0''==f

h

u （2）计算平板象差

u=0.125，u Z =︒-4=-0.0698，675.332=⨯=d ,5163.1=n ,1.64=ν

⎪⎪⎪⎩

⎪

⎪

⎪⎨⎧-=--=∑==∑-=--=∑∏003667.0)1(003404.0)(006096.012

2

24

3

2u n n d C u u S S u n n d S IP Z IP P IP ν (2)物镜象差

由物镜和棱镜互补得；

⎪⎩⎪

⎨⎧=-==∏003667.0003404.0006096.0I

P I C S S ①求001956.02

==

ϕ

n C C I

I ②求P 、W

0004046.0==

h

S P I

0032453.0-==

∏

J

S W ③求P 、W

20808.0)

(3

==

ϕh P

P 2077.0)

(2

-==

ϕh W

W ④求∞

∞

W P ,

W

W

P P

==∞

∞

⑤求0P 取冕牌在前，则

19822.0)1.0(85.020=+-=∞

∞

W P P

002.0=I C

根据0P 及I C 查阅《光学仪器设计手册》，选取玻璃BaK2（5399.11=n ）和ZF2（6725.12=n ）

另查表得031102.21=ϕ，260234.00=P ，208478.40-=Q ,40.2=A ，073668.00-=W ，70.1=K 求形状参数Q ：

A

P P Q Q 0

0-±

=∞

（1） K

W W

Q Q 0

0-+

=∞

（2） 从式（1）求得的两个Q 值和式（2）求得的Q 值进行比较，取其接近(2)式的值与（2）式值求平均值，得247899.40-=Q