光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计

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1、 U201013527 光电七班 祁雷 目录目录 1设计任务及目的 2 1.1 设计任务 2 1.2 设计目的 2 2.设计要求及流程 2 2.1 设计要求 2 22 设计流程 2 3.外形尺寸计算 3 3.1.计算物镜和目镜的焦距 3 3.2.计算出瞳直径 3 3.3.计算分划板直径 3 3.4.计算像方视场角 3 3.5.计算目镜通光口径 3 3.6.棱镜的参数计算 4 4.选择合适的物镜目镜种类 5 4.1 物镜的种类 5 4.2 目镜的种类 5 5.物镜目镜初始结构计算及像差校正 6 5.1 物镜初始结构计算及像差校正 6 5.1.1 用 PW 法计算双胶合物镜初始结构 6 6.1.2

2、 物镜像差校正 10 6.2 目镜初始结构计算及像差校正 13 6.2.1 用 PW 法计算凯涅尔目镜初始结构 13 6.2.2 像差校正： 16 6.光瞳衔接及像质评价 20 7.1 光瞳衔接 20 7.2 像质评价： 20 7.2.1 物镜: 20 7.2.2 目镜 21 7.3 光瞳衔接及像质评价总结： 23 7.实验体会 23 8.附录： 25 9.1 系统零件图： 25 9.2 系统光路图： 27 U201013527 光电七班 祁雷 1 1设计任务及目的设计任务及目的 1.1 设计任务 双筒棱镜望远镜设计，采用普罗 I 型棱镜转像。 1.2 设计目的 1、 通过老师的讲解体会并领悟

3、光学设计的思想， 掌握光学设计的思路方法。 2、通过实际动手设计及上机调校熟悉光学设计的过程细节，并学会熟练使 用相关软件，提高工作效率。 3、学会理论联系实际，培养自己严谨务实的科学精神，提高自己的实践能 力。 2.设计要求及流程设计要求及流程 2.1 设计要求 1、望远镜的放大率6 倍； 2、物镜的相对孔径 D/f1：4（D 为入瞳直径，D30mm） ； 3、望远镜的视场角 28； 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 25mm。 6、lz 810mm。 22 设计流程 外 形尺 寸计

4、 算 棱 镜的 初始 结构 计 算 选 择合 适的 目镜 物镜 种类 物 镜目 镜初 始结 构计 算 像 差调 节 像 质评 价 明 确系 统结 构 U201013527 光电七班 祁雷 3.外形尺寸计算外形尺寸计算 3.1.计算物镜和目镜的焦距 由入瞳直径 30Dm m 及相对孔径 1 : 4 D f ，可得： 物镜焦距 1 4120fDm m 由 6 ，知：目镜焦距 1 2 120 20 6 f fm m 3.2.计算出瞳直径 出瞳直径 5 D Dm m 3.3.计算分划板直径 由物方视场2 ，可得：分划板直径 21 216.7824Df tgm m 3.4.计算像方视场角 64tgtgt

5、g ，可得： 像方视场 245.5 3.5.计算目镜通光口径 目镜通光口径 312 ()222.1 4 D Dfftgm m U201013527 光电七班 祁雷 3.6.棱镜的参数计算 望远系统采用普罗 I 型棱镜转像，普罗 I 型棱镜如下图： 将此棱镜展开为两块平板，如下图所示： 由设计要求：视场边缘允许 50%的渐晕，可利用分划板拦去透镜下部 25%的 光，利用平板拦去透镜上部的 25%的光，这样仅有透镜中间的 50%的光能通过望 远系统，使像质较好。在上图中截取平板拦光部分的梯形进行研究，可得比例关 系： 7.5120 8.39127.5120 ha 其中 a 取 14mm 解得： 8

6、.287hm m 由此可得： 等效平板厚度 216.574Dhm m 所以棱镜厚度为： 33.148LK Dm m 普罗 I 型棱 镜 棱镜展开图 U201013527 光电七班 祁雷 结合实际情况，取 33.5Lm m 因此，等效空气平板厚度 33.5 22.1 1.5163 L dm m n _ 1 1 / 2 fch Df 其中 _ c为物镜到第一个棱镜前表面的最小距离。 代入数据，得： _ 8.287120 15120 c 解得： _ 53.7cm m 又：实际物镜到第一个棱镜前表面的距离 c 满足： 120259.8cabdm m 其中取 2bm m 由 _ cc 知，设计满足实际棱镜通光口径的限制。 4.选择合适的物镜目镜种类选择合适的物镜目镜种类 4.1 物镜的种类 物镜的相关参数如下： /1 : 4Df ， 28 ， 120