1、精品文檔雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：。1歡迎下載精品文檔目錄一、設(shè)計任務(wù)二、外形尺寸計算三、像差容限計算和選型四、 P、 W法計算初始結(jié)構(gòu)五、像差像差數(shù)據(jù)和曲線六、像質(zhì)評價和光瞳銜接七、學(xué)習(xí)體會八、光學(xué)零件圖和系統(tǒng)圖。2歡迎下載精品文檔一、設(shè)計任務(wù)雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計，采用普羅I 型棱鏡轉(zhuǎn)像，系統(tǒng)要求為：1、望遠(yuǎn)鏡的放大率 6 倍；2、物鏡的相對孔徑D/f 1：4（D為入瞳直徑， D30mm）；3、望遠(yuǎn)鏡的視場角2 8°；4、儀器總長度在110mm左右，視場邊緣允許50%的漸暈；5、棱鏡最后一面到分劃板的距離>14mm，棱鏡采用 K9 玻璃，兩棱鏡間隔為 25m

2、m。6、lz>8 10mm二、外形尺寸計算已知望遠(yuǎn)鏡為參數(shù)： 6 ，D/f 1：4，D30mm，2 8°， L=110mm視場邊緣允許 50%的漸暈；棱鏡最后一面到分劃板的距離>14mm1求f1' ， f2''f1D4120mm2求出瞳DD D /=5mm3求視場D 視 = 2f 1'tan4 = 16.7824mm。3歡迎下載精品文檔4. 求 2tan ' = tan2 '45.55計算棱鏡由棱鏡幾何關(guān)系知K=L/D=2設(shè)棱鏡高 h，則h 7.5120 158.39127.5h 8.2798 mm120D=2h=16.57

3、4mmL=2D=33.15mm取 d=33.5mm6. 計算目鏡到棱鏡距離設(shè)物鏡與棱鏡的距離為d, 則 d 需滿足 120 dh120D2d53 .7616mm三、相差容限計算和選型1. 象差容限（ 1）物鏡像差容限球差10H球差容限 L m ''0 .0377n ' sin 2 Um0.707H 球差容限'6' 0.2263L 0 .707 h'sin 2nU m正弦差''0.02K s' sin2 nU m。4歡迎下載精品文檔色差在 0.5OH接近 0（2）目鏡像差容限目鏡需要校正的有正慧差、像散、場曲、畸變、倍率色差

4、3030 6060K'0 .0140 .0140 .014T'x0 . 81 . 62. 4tsx t'0 . 81 . 62. 4q5 %7 %12%y FC'0 .030 .060 .022. 選型（1）物鏡選型望遠(yuǎn)鏡物鏡視場較小， 需要校正球差、色差和正弦差等軸上色差。根據(jù)物鏡特點(diǎn)和要求選擇：雙膠合物鏡。雙膠合物鏡結(jié)構(gòu)簡單，制造裝配方便，光能損失小，玻璃選擇得當(dāng)，可以同時校正球差、色差和正弦差，適用于小孔徑的使用場合，視場角小于10 。對于有棱鏡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡， 采用物鏡和棱鏡互補(bǔ)的方案校正像差。（2）目鏡選型目鏡特點(diǎn)：小孔徑，大視場，短焦距，光闌遠(yuǎn)離透

5、鏡組的光學(xué)系統(tǒng)，軸上像差較小，軸外色差難校正。根據(jù)目鏡特點(diǎn)和設(shè)計要求選擇：凱涅爾目鏡。凱涅爾目鏡特點(diǎn):增加一個膠合面用來校正倍率色差，同時把場鏡和接遠(yuǎn)目鏡的間隔進(jìn)。5歡迎下載精品文檔一步減小，結(jié)構(gòu)減小，場曲減小。成像質(zhì)量優(yōu)于冉斯登目鏡，視場大于冉斯登目鏡，視場約為40 到 50 之間。四、 P、 W法計算初始結(jié)構(gòu)1、物鏡計算（1）選取雙膠合物鏡D=30mm，h=15mm,h=0,J=nuy =1.0489, 其中 uh0.125Z'f '（2）計算平板象差u=0.125 ，uZ=4 =-0.0698 ， d2 33.567 , n 1.5163,64.1SIPd n2 31 u

6、40.006096nSS ( uZ )0.003404PIPuCIPd ( n1) 2u20.003667n2(2) 物鏡象差由物鏡和棱鏡互補(bǔ)得；SI0.006096S P0.003404CI0.003667C I0.001956求 CI2n求 P、WSIP0.0004046h。6歡迎下載精品文檔SW0.0032453J求 P、WPP(h)3 0.20808WW0.20772( h )求P ,WP PWW求 P0取冕牌在前，則P0P 0.85(W 0.1) 20.19822C I0.002根據(jù) P0 及 CI 查閱光學(xué)儀器設(shè)計手冊 ，選取玻璃 BaK2（ n11.5399 ）和 ZF2（ n2

7、 1.6725 ）另 查 表 得 1 2.031102， P00.260234 ， Q04.208478 , A2.40 ，W00.073668 ， K 1.70求形狀參數(shù) Q ：QPP0Q0AQWW 0Q0K（1）（2）從式（ 1）求得的兩個 Q值和式（ 2）求得的 Q值進(jìn)行比較，取其接近(2) 式的值與（ 2）式值求平均值，得Q04.247899。7歡迎下載11/ r2 為獨(dú)立變數(shù)，并以阿精品文檔計算透鏡各面半徑雙膠合薄透鏡組的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括三個折射球面的曲率半徑（ r1 , r2 ,r3 ），兩種玻璃材料的折射率（ n1, n2 ）和平均色散（ 1 , 2 ）。在規(guī)化條件下，雙膠合薄透鏡的

8、 f ' 1，則有：121式中，1, 2 分別為兩個透鏡的光焦度，由上式得：211若玻璃材料已選定，光焦度也確定的條件下，只要確定三個折射球面曲率半徑之一，其余兩個也就確定了。因此，三個半徑也只有一個獨(dú)立變數(shù)，故雙膠合薄透鏡組以 r2 或 2貝不變量 Q來表示之：Q1 / r212透鏡彎曲的形狀由Q決定，所以 Q稱為形狀系數(shù)。綜上所述，用以表示雙膠合薄透鏡的全部獨(dú)立結(jié)構(gòu)參數(shù)為：n1 , 1, n2 , 2 , 1 ,Q 。至于球面半徑或其曲率，可由下式求得：。8歡迎下載精品文檔f '21Qr2由 f '1112n11Qr1n1n11f '3111n21 1Q1r

9、3r2n21 n2n2 1由上式計算得：1n1 1Q1.545199,n1121Q2.137955,n210.683550;3n11Qn122r177 .889730 mm ,r254 .132156mmr3175 . 55156mm求兩個透鏡的中心厚度d1 , d2 ：求各個折射面的矢高x1, x2 , x3 ：x rr 2(D外 )2當(dāng) r02r0x11.666085 mm代入數(shù)據(jù)得：x22.328797 mmx30.7306417 mm凸透鏡的邊緣最小厚度t1 的計算：取“”號取“”號D 外3x23x11.974598 mmt110凹透鏡的邊緣最小厚度t2 的計算：。9歡迎下載精品文檔D

10、 外8x38x24.550397 mmt 210求第一塊透鏡的中心厚度d1 ：d1t1x2x16.057334 mm求第二塊透鏡的中心厚度d 2 ：d 2t2x3x22.862405 mm2、目鏡計算（1）選取凱涅耳物鏡出瞳 D '5mm， f '20mm， 2'45.5 ， l Z '10mm（2）求結(jié)構(gòu)參數(shù)1.224mm接目鏡 f 眼f目SIhZPJ W0J 2u0ShZP2 J hZ W2nPP00.85(W0.15) 2hZ0.4.P0W2.6P0由物鏡出瞳與目鏡入瞳相對于物鏡成共軛關(guān)系可得l Z124mm10mm ， f 眼1'11l Z1&#

11、39;17.2mml Z1l Z 1f眼llZ 2l Z1'd35.2mm, 其中 d 取 18mm，可取 l Z 242mm'Z 21205125mm。10歡迎下載精品文檔111f 場 31.4mml Z 2'l Z 2f 場場(n 1)( 45 )1 其中場鏡取K9 玻璃，則 n=1.5163f場r4 16.2mm ， r5，取 d 4 4.5mm（3）選取玻璃，計算半徑根據(jù)計算結(jié)果選取火石在前，選取ZF3 玻璃（ n11.7172 ）和 ZK3玻璃（ n2 1.5891 ）查閱設(shè)計手冊的：129.5 ， 261.2， A 2.345945， K1.672972 ，

12、 10.930599 ，P00.948205 ， Q04.096345 ，W00.196994計算 W、Q：W 2.6 P0 = 2.531771WW02.700759Q Q0K計算 r 1、r 2、r 3：f '21Qr2由 f '1112n11Qr1n1n11f '111n21r33r2n21 n211Qn2 1計算得：。11歡迎下載精品文檔1n11Q0.4726151n121Q1.770163n211Q1.507041n21f'50.78130mmr11f '13.55810mmr22f '15.92549mmr33目鏡取 d11.5mm

13、， d2 4.5mm五、像差數(shù)據(jù)和曲線(1) 、物鏡像差數(shù)據(jù)1. 初始參數(shù)物距半視場角 ( °)入瞳半徑0415系統(tǒng)面數(shù)色光數(shù)實(shí)際入瞳上光漸暈下光漸暈7301-1理想面焦距理想面距離00面序號半徑厚度玻璃STO73.45006.10012-56.75002.900BAK2。12歡迎下載精品文檔3-199.070054.900ZF240.000033.500150.00002.000K960.000033.500170.000014.379K9定義了下列玻璃 :BAK21.53991.546276 1.537226ZF21.67251.687472 1.666602K91.51631.

14、521955 1.513895- 計算結(jié)果 -1. 高斯參數(shù)有效焦距 (f')后截距 (L')前截距 (L)像距 (l')120.0174114.37867-118.8126714.37867入瞳距離 (lz)出瞳距離 (lz')近軸像高 (y')放大率 (_)0.00000-106.855598.392430.00000入瞳直徑 (D)出瞳直徑 (D')拉赫不變量 (J)像方孔徑角 (U')30.0000030.30417-0.314670.124982. 像差* 零視場像差 *1H0.85H0.707H0.5H0.3H0H球差L &#

15、39;-0.0331-0.0619-0.0624-0.0415。13歡迎下載精品文檔-0.01720.0000彌散園LR '-0.0042-0.0066-0.0055-0.0026-0.00060.0000F光球差LF '0.08590.0170-0.0138-0.0251-0.0204-0.0140C光球差LC-0.0115 -0.0256 -0.0150 0.01760.04920.0703軸向色差LFC '0.09740.04260.0012-0.0427-0.0696-0.0843*D 光各視場像差 *相對視場 Lz1Lz2Yz'Xt'Xs

16、9;Xts'1 0.0000 -106.7882 -8.3871 -0.8556 -0.4234 -0.4322.85 0.0000 -106.8069 -7.1303 -0.6195 -0.3064 -0.3131.7071 0.0000 -106.8219 -5.9324 -0.4295 -0.2123 -0.2172.5 0.0000 -106.8388 -4.1956 -0.2152 -0.1063 -0.1089.3 0.0000 -106.8496 -2.5176 -0.0776 -0.0383 -0.0393。14歡迎下載精品文檔Yz'Yz' FYzC&#

17、39;yFC 'LT 'LS '1 0.0053 0.0169 0.0002 0.0167 -0.0340 -0.0355.85 0.0033 0.0131 -0.0010 0.0142 -0.0337 -0.0348.7071 0.0019 0.0101 -0.0017 0.0118 -0.0335 -0.0343.5 0.0007 0.0065 -0.0019 0.0083 -0.0333 -0.0337.3 0.0001 0.0036 -0.0014 0.0050 -0.0332 -0.0333KT'1.0H KT'.7H KT'.3H K

18、S'1.0H KS'.707H KS'.3H10.0541 0.0235 0.0038 0.0167 0.00760.0013.850.04610.02010.00320.01410.00650.0011.70710.03840.01670.00270.01170.00540.0009.50.02720.01190.00190.00820.00380.0006.30.01630.00710.00110.00490.0023。15歡迎下載精品文檔0.0004* 高級像差 *L ' snLT ' yKT ' snhKT ' sny-0.045

19、88-0.00084-0.003510.00014Xt ' snXs ' snLFC 'yFC ' sn-0.00169-0.000550.181680.00000* 垂軸像差 *沒有考慮實(shí)際漸暈系數(shù)（即認(rèn)為漸暈系數(shù)都為1 ）-子午垂軸像差（Yt ' ）（像面位移： 0 ）1.0H0.85H0.7071H0.5H0.3H0H1 -0.05921 -0.06299 -0.05881 -0.04576 -0.02927 0.00000.85 -0.03692 -0.04264 -0.04096 -0.03235 -0.02083 0.00000.7071 -

20、0.02032 -0.02718 -0.02721 -0.02185 -0.01415 0.00000.5 -0.00424 -0.01154 -0.01288 -0.01059 -0.00684 0.00000.3 0.00234 -0.00401 -0.00533 -0.00414 -0.00241 0.00000。16歡迎下載精品文檔0 -0.00418 -0.00663 -0.00555 -0.00260 -0.00065 0.00000-1.0H-0.85H-0.7071H-0.5H-0.3H-0H1 0.16742 0.13536 0.10590 0.067720.03684 0.

21、00000.850.12909 0.10431 0.08109 0.051070.02728 0.00000.7071 0.09712 0.07857 0.06066 0.037470.01953 0.00000.50.05865 0.04796 0.03659 0.021660.01065 0.00000.30.03033 0.02589 0.01958 0.010800.00471 0.000000 0.00418 0.00663 0.00555 0.002600.000650.00000-子午光線對彌散圓直徑±1.0H±0.85H±0.7071H ±

22、;0.5H±0.3H±0H1 0.22663 0.19835 0.16471 0.113480.06611 0.00000。17歡迎下載精品文檔.850.166020.146950.122050.083420.048110.00000.70710.117440.105750.087860.059320.033680.00000.50.062890.059490.049470.032260.017480.00000.30.027990.029890.024910.014940.007120.0000000.008370.013250.011100.005210.001290.

23、00000-弧矢垂軸像差分量（Ys'Zs ' ）1.0H0.85H0.7071H0.5H0.3H10.01667-0.05818 0.01148-0.052340.00765-0.043440.00367-0.029290.00129-0.01661.850.01410-0.043210.00971-0.039660.00647-0.032930.00310-0.021890.00109-0.01219.70710.01169-0.031190.00804-0.029490.00536-0.024510.00257-0.015950.00090-0.00863。18歡迎下載精品

24、文檔.50.00823-0.017690.00566-0.018060.00377-0.015030.00181-0.009280.00063-0.00464.30.00492-0.009050.00339-0.010740.00226-0.008960.00108-0.005010.00038-0.0020800.00000-0.004180.00000-0.006630.00000-0.005550.00000-0.002600.00000-0.00065物鏡曲線 ：。19歡迎下載精品文檔（ 2）、目鏡像差數(shù)據(jù)和曲線像差數(shù)據(jù)：1. 初始參數(shù)物距半視場角 ( °)入瞳半徑022.7

25、52.5系統(tǒng)面數(shù)色光數(shù)實(shí)際入瞳上光漸暈下光漸暈53-100.5-0.5理想面焦距理想面距離00面序號半徑厚度玻璃STO28.58001.5001211.56104.500ZF33-19.724015.600ZK3416.52004.500150.00002.495K9。20歡迎下載精品文檔定義了下列玻璃 :ZF31.71721.734681 1.710371ZK31.58911.595862 1.586242K91.51631.5219551.513895-計算結(jié)果-1. 高斯參數(shù)有效焦距 (f')后截距 (L')前截距 (L)像距 (l')19.621582.4947

26、8-6.742432.49478入瞳距離 (lz)出瞳距離 (lz')近軸像高 (y')放大率 (_)-10.00000120.682838.228010.00000入瞳直徑 (D)出瞳直徑 (D')拉赫不變量 (J)像方孔徑角 (U')5.00000-30.11686-0.314500.127412. 像差* 零視場像差 *1H0.85H0.707H0.5H0.3H0H球差L '-0.3095-0.2225-0.1534-0.0764-0.02740.0000彌散園LR '-0.0397-0.0242-0.0139-0.0049-0.00100

27、.0000。21歡迎下載精品文檔F光球差LF '-0.3129-0.2268-0.1583-0.0820-0.0335-0.0063C光球差LC-0.2975 -0.2102 -0.1409 -0.0636-0.01460.0129軸向色差LFC ' '-0.0154-0.0165-0.0174-0.0183-0.0189-0.0192*D 光各視場像差 *相對視場 Lz1Lz2Yz'Xt'Xs'Xts'1 -10.0000 57.2223 -7.9847 0.3537 -1.1561 1.5098.85 -10.0000 67.2066

28、 -6.8146 0.0724 -0.8395 0.9119.7071 -10.0000 77.8940 -5.7024 -0.0122 -0.5839 0.5717.5 -10.0000 94.6861 -4.0684 -0.0289 -0.2940 0.2650.3 -10.0000 109.8206 -2.4579 -0.0142 -0.10640.0922Yz'Yz' FYz'CyFC 'LT 'LS '1 0.2433 0.2470 0.2377 0.0093 0.3847 -0.3082。22歡迎下載精品文檔.850.17920.18

29、820.17240.0158-0.0522-0.3116.70710.11570.12640.10890.0175-0.2038-0.3120.5 0.0456 0.0554 0.0400 0.0153 -0.2802 -0.3112.3 0.0105 0.0171 0.0069 0.0102 -0.3024 -0.3102KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H1 -0.0931 -0.0355 -0.0051 0.0011 0.0008 0.0002.85 -0.0212 -0.0066 -0

30、.0007 0.0061 0.0031 0.0006.7071 0.0039 0.0035 0.0008 0.0071 0.00350.0006.5 0.0129 0.0068 0.0013 0.0060 0.00290.0005.3 0.0101 0.0051 0.0009 0.0038 0.00190.0003* 高級像差 *。23歡迎下載精品文檔L ' snLT ' yKT ' snhKT ' sny0.001370.694180.011110.06979Xt ' snXs ' snLFC 'yFC ' sn-0.18903

31、-0.005840.003800.01092* 垂軸像差 *沒有考慮實(shí)際漸暈系數(shù)（即認(rèn)為漸暈系數(shù)都為1 ）-子午垂軸像差（Yt ' ） （像面位移： 0 ）1.0H0.85H0.7071H0.5H0.3H0H1 -0.01314 -0.00322 0.00299 0.00734 0.00722 0.00000.85-0.01891 -0.00971 -0.00396 0.000400.00149 0.00000.7071 -0.02178 -0.01233 -0.00641 -0.00182 -0.00030 0.00000.5 -0.02545 -0.01475 -0.00799 -

32、0.00264 -0.00074 0.00000.3 -0.03003 -0.01759 -0.00958 -0.00305 -0.00063 0.000000 -0.03971 -0.02422 -0.01387 -0.00487 -0.00105 0.00000-1.0H-0.85H -0.7071H -0.5H。24歡迎下載精品文檔-0.3H-0H1 -0.17315 -0.11263 -0.07392 -0.03814 -0.01733 0.00000.85 -0.02352 -0.01432 -0.00932 -0.00532 -0.00289 0.00000.7071 0.0296

33、4 0.02060 0.01346 0.006030.00196 0.00000.50.05122 0.03397 0.02159 0.009600.00328 0.00000.30.05027 0.03230 0.01980 0.008180.00248 0.000000 0.03971 0.02422 0.01387 0.004870.00105 0.00000- 子午光線對彌散圓直徑±1.0H±0.85H±0.7071H±0.5H±0.3H±0H1 0.16001 0.10941 0.07691 0.045480.02454 0

34、.00000.850.00461 0.00460 0.00536 0.005720.00439 0.00000.7071 0.05142 0.03293 0.01987 0.007850.00227 0.00000。25歡迎下載精品文檔.50.076670.048730.029580.012240.004010.00000.30.080300.049900.029380.011230.003110.000000 0.07943 0.04844 0.02774 0.009750.00210 0.00000- 弧矢垂軸像差分量（ Ys'Zs ' ）1.0H0.85H0.7071H0

35、.5H0.310.00115-0.175740.00102-0.140520.00080-0.111030.00045-0.073870.00017-0.04255.850.00609-0.141220.00443-0.110820.00307-0.086100.00154-0.056080.00056-0.03182.70710.00712-0.111630.00510-0.085500.00351-0.064930.00174-0.041030.00062-0.02276.50.00600-0.076590.00428-0.055600.00293-0.039990.00145-0.023360.00052-0.01214.30.00382-0.053200.00271-0.03569。26歡迎下載精品文檔0.00185-0.023410.00091-0.011620.00033-0.0051000.00000-0.039710.00000-0.024220.00000-0.013870.00000-0.004870.00000-0.00105目鏡曲線：。27歡迎下載精品文檔六、像質(zhì)評價和光瞳銜接像質(zhì)評價：調(diào)試中對物鏡的球差