光学课程设计---数码望远镜系统的设计

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1、 工程光学工程光学 课程设计报告课程设计报告 题 目 数码望远镜系统的设计 二零一三年六月 目目 录录 1.设计目的及意义 . 3 2.数码望远镜主要特点 . 3 3.数码望远镜技术参数 . 3 4. 数码望远镜定义及原理 . 4 5镜头及整体尺寸的选择 5 5.1 物镜组的选取 5 5.2 目镜组的选取 5 5.3 数码望远镜外形尺寸设计 . 6 6数码望远镜的基本组成及电学参数 9 6.1 组成 9 6.2 数码望远镜电学参数 11 7. 数码望远镜需要消除的像差类型及主要结构形式 12 8 棱镜转像系统 11 9.设计报告 . 13 10. 参考文献 14 1.设计目的及意义设计目的及意

2、义 在现在科学技术中，由于数码望远镜结构简单，成像清晰，能够用较小的机身长度实现 超长焦的效果，在加上先进的数码功能，可以实现较为清晰拍照录像功能，大大拓宽了望 远镜的应用领域 数码望远镜具备的拍照功能，可以保存人生历程中经历的众多难忘瞬间，广受体育运 动教练员、球探、猎鸟人、野生动物观察员、狩猎爱好者以及任何一个摄影、摄像爱好者 的青睐。目前国内很多公安、军警、野生动物保护已经利用数码望远镜的优势，应用到工 作中了，尤其是公安部门，他们可以轻松的远程拍照取证 2.数码望远镜数码望远镜主要特点主要特点 通过镜头内部镜片的移动而改变焦距。当我们拍摄远处的景物或者是被拍摄者不希望 打扰时，长焦的好

3、处就发挥出来了。 对于镜头的整体素质而言，实际上变焦范围越大，镜头的质量也越差。10 倍超大变焦 的镜头最常遇到的两个问题就是镜头畸变和色散。紫边情况都比较严重，超大变焦的镜头 很容易在广角端产生桶形变形，而在长焦端产生枕形变形，虽然镜头变形是不可避免的， 但是好的镜头会将变形控制在一个合理范围内。 3.数码望远镜技术参数数码望远镜技术参数 放大倍数 8 倍 镜头直径 30mm 棱镜系统 Roof 棱镜类型 BK-7 镀膜 多层镀膜 1000 米视野 107 米 重量 419 克 像素 500 万 存储卡（SD）插口 内存 16 兆 LCD 液晶显示屏 1.5 英寸彩色 电池 AAA(2) 4

4、. 数码望远镜定义及原理数码望远镜定义及原理 数码照相望远镜 = 望远镜 + 数码相机 + 摄像机 + 监控远距离摄像头 +USB 移动 硬盘 +SD 读卡，是一种用于观察拍摄及录制远距离物体的目视光学仪器。 在数码望远镜的工作系统中，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏并结 成影像，透过接目镜和棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。与此相对的，一般数 码相机只能通过 LCD 屏或者电子取景器（EVF）看到所拍摄的影像。显然直接看到的影像比 通过处理看到的影像更利于拍摄。 其原理如下图所示： 图 1 数码望远镜原理图 5镜头及整体尺寸的选择镜头及整体尺寸的选择 5.1 5.1 物镜组

5、的选取物镜组的选取 物镜组主要参数： 等效焦距 f相对孔径 / fD视场角2 物镜组的种类： 双胶物镜双分离物镜双单和单双物镜三分离物镜摄远物镜 为了获得较高的放大倍数与分辨率，我们选择双分离物镜。 双分离物镜同样由一块正透镜和一块负透镜组成空气间隔，如图所示。 图 2 双分离物镜具有下列优点 A.物镜的口径不受限制。因此，一些大口径的物镜都用双分离物镜，而不用双胶 物镜。 B.能够利用空气间隔校正剩余球差，增大相对孔径。在一般焦距(100 一 150 mm) 时，相对孔径可达 1：251：3。 它的缺点是：光能损失增加，加工安装比较困难，特别是两透镜的共铀性不易保证。 5.2 5.2 目镜组

6、的选取目镜组的选取 目镜组主要参数： 像方视场角2相对出瞳距离 目 z f l 工作距离 S 目镜组的种类： 惠更斯目镜冉斯登目镜凯涅尔目镜对称目镜 无畸变目镜艾尔弗目镜。 根据其像方视场角及相对出瞳距计算公式应选取惠更斯目镜，其结构及特点 惠更斯目镜它由两个单透镜构成，间隔为 d。 如下图。光学特性为2=4550， 目 z f l 1/2 天方望远镜中常采用惠斯更斯目镜。 它的缺点是由于不存在实像面， 因此不能安装分划镜。 【惠更斯目镜结构示意图】 【惠更斯目镜光路示意图】 5.3 5.3 数码望远镜外形尺寸设计数码望远镜外形尺寸设计 主要参数计算公式： f x x f y y ffxx U U tan tan u u 2 2 lf fl dl dl dx dx x x dx dx =1.22/D tantan