內(nèi)調(diào)焦準距式望遠系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計湯曉敏電子信息學(xué)院光科2023312202341、技術(shù)參數(shù)選擇；放分大率：24辨率：4加常數(shù)：c=0Ds2m視乘場角：2w1.6常數(shù)：k=100筒 195mm2、外形尺寸計算；LQ，我們?nèi)。?-24，L=170，Q=0.70f12=242.86，f1=147.11，d0=111.94f2=-89.20，f3=10.12由于計算誤差和取舍誤差，亦或計算錯誤，使得加常數(shù)c0。因此，必需檢驗加常數(shù)是否0。檢驗公式為：cfδ1

f2

(2-4)22L-f-2f2-4f21 2 2c=-0.02834由此可見，系統(tǒng)滿足準距條件，其所引起的測量誤差可以無視不計。為了滿足區(qū)分率的要求，即4，由得：

DD140

14035mm4另一方面，由Γ

DD可知，肯定時，出瞳DD的增大而增大。D的增大，即物鏡通光f1D1/f1也隨之增大，物鏡的高級像差增大，像差校正困難。通常，用于大地測量儀器的望遠鏡系統(tǒng)，為了提高測量精度，D=1.3~1.5mmD=1.5mm，則：D=-D241.5=36mm因此，取入瞳直徑，即物鏡的通光孔徑D1=36mm，對應(yīng)的出瞳直徑D=1.5mm。D1D1D2-wy1F1d0f12-5D2由軸外物點的上光線的入射高度確定。由圖中三角關(guān)系，有：D/2-y D/2-D/211 1 21f d1 0而：y1=f1tgw圖圖2-5 調(diào)焦鏡的通光孔徑D2=D1

1/f

-2tgw)1=36-111.71(36/143.74-2tg0.8)=11.73mm1三、分劃板直徑及視距絲間隔由于場闌與分劃板重合，所以分劃板的通光孔徑即為場闌直徑，即：DP=D場=2f12tgw=2261.54tg0.8=6.78mm依據(jù)乘常數(shù)的定義：得視距絲間隔

fk 12bb

f 261.5412 2.429mmk 100四、像方視場角、出瞳距和目鏡孔徑1、像方視場角tgw由Γ- ，得：D3D3y2wF3D-f3lztgw=-tgw=24tg0.8=0.335124992w=37.05。2、出瞳距出瞳距確實定可由入瞳逐面用成像公式計算而得：lz1=0lz1=0，lz2=lz1-d0=-111.94圖圖2-6 目鏡的成像光路l

l fz2 2

-49.64z2 lz2

f于是得出瞳距為：

l l-dz3 z2

lz2

-L-d0

f-117.8233、目鏡的通光孔徑

llz

l f z3 3l fz3

11.07mm2-6可得，目鏡的通光孔徑為：4、目鏡的視度調(diào)整

D D2ltgw3 z一般取5個折光度，它是通過目鏡相對于分劃板前后移動肯定和距離來實現(xiàn)的。因此，視度調(diào)整時，目鏡的最大移動范圍為：x5

3

510122051五、調(diào)焦鏡的調(diào)焦移動量

1000 1000算出物體在有限遠最短視距處調(diào)焦鏡的位置，就可以確定出調(diào)焦鏡的移動量。=132.28mmd1lL- l-Ll-L4f=132.28mm2 1于是得調(diào)焦鏡的調(diào)焦量：

1 1 2a)b)d)d=d–d0=132.34–111.94=20.34mma)b)d)用壓圈法得：主物鏡調(diào)焦鏡分劃板目鏡通光孔徑3611.736.788.92外徑38.513.37.810.03、構(gòu)造選型；在本設(shè)計中，主物鏡的相對孔徑約1:4，調(diào)焦鏡的相對孔徑1:5.6，因此，主物鏡和調(diào)焦鏡均可選用最簡潔的雙膠合物鏡。c)c)4、初始構(gòu)造參數(shù)求解；1、求解主物鏡初始構(gòu)造參數(shù)確定根本像差參量依據(jù)像差校正的要求，令L=0、SC=0及LFC=0，即SI=SII=CI=0。即：S h43P0 IS

h3h

3PJh22W0zIC h2CI0I得：PWC 0I這只是物體在有限遠時的像差參量，還必需將其規(guī)化到無窮遠。于是，由公式〔3-18〕可求得規(guī)化后的根本像差參量如下：選擇玻璃組合

PW

P0W0P和CW〔0<W<1〕時，應(yīng)盡可能取冕牌玻璃在前；當(dāng)W是較大的負數(shù)〔-3.5<W<-2.5〕時，則盡量取火石里，我們?nèi)』鹗Ａг谇啊Ｒ罁?jù)公式〔3-35〕P0如下：0 IP0=00.85(0+0.1)2=-0.00850 IP0

和CI

，查“光學(xué)設(shè)計手冊”中“雙膠合物鏡P0

表”選取玻璃組合。假設(shè)C

與表中P 所給數(shù)值不符，可用插值法求出不同玻璃對的P 0 0計實例為0.07〔如0.1D/P0允許誤差越大，它對P的影響越小。這樣可從表中查出假設(shè)干對玻璃組合來，然后再從中選擇。選擇時考慮1的主要因素有：1〕玻璃的理化性能好；2〕球面半徑盡可能大：一般1

確定值比較小3〕選擇出如下四對玻璃組合：(K3,ZF2):P0=-0.029;(K7,ZF3):P0=0.012;(K9,ZF2):P0=0.038;(ZK3,BaF8):P0=-0.018;21本例選用BaF8〔n2=1.6259,=39.1〕和ZK3〔n1=1.5891,=61.2〕組合，再查“雙膠合21P0=-0.017831， Q0=-5.974057， W0=-0.098296，1=2.769230， A=2.308972， K=1.654486。QQ〔3-37〕Q1,2

Q PPP0A

=-5.886179,-6.061935Q 3 0

0=-5.914645K為兼顧球差和正弦差，取二個相近結(jié)果的平均值，作為外形系數(shù)，得：Q=-5.900412求薄透鏡組各球面的曲率半徑在規(guī)化條件下，f=1，由〔3-26〕式可以求得各面的規(guī)化曲率如下：3-2透鏡中心及邊緣最小厚度D/mm3-2透鏡中心及邊緣最小厚度D/mm正透鏡邊緣負透鏡中心=-3.1311822t/mmd/mm3~6t/mmd/mm3~60.40.6>6~100.60.8>10~180.8~1.21.0~1.5>18~301.2~1.81.5~2.2>30~501.8~2.42.2~3.5>50~802.4~3.03.5~5.0>80~1203.0~4.05.0~8.0>120~1504.0~6.08.0~12.0f=147.11mm時對應(yīng)的曲率半徑為11r=f/=93.725mm112 33r=f/2 33薄透鏡加厚

=-483.14mmd1 d2DQd1 d2DQx2x1t1t2-x3求和加工難易程度等因素。透鏡厚度確實定大致可分為如下三步：確定透鏡的全直徑承受壓圈法固定，外徑=38.5mm。確定透鏡的中心厚度圖3-3透鏡邊緣厚度鏡焦距、精度及加工狀況。一般有兩種方法確定：作圖法和計算法。作圖法是〔GB1205-75標準，見表3-，按實際口徑作圖確定。計算法主要考慮透鏡在加工、裝夾過程中Dt圖3-3透鏡邊緣厚度由圖10-3得，透鏡中心厚度、邊緣厚度與兩球面矢高的關(guān)系為：d=tx2+x1 〔3-47〕x、x為球面矢高：rr2(D/2)2ixri i

i=1,2 〔3-48〕d1=8.0mm，d2=1.0mm。計算出中心厚度和邊緣厚度后，可按實際尺寸〔或按比例〕作圖驗證。5.3確定厚透鏡的曲率半徑由公式〔3-3〕uu不變時，P、W保持不變，放大率=nu/nu換為相應(yīng)的厚透鏡的曲率半徑值。當(dāng)相對孔徑不大時，D、r和d都較大，可不作厚度變換。這樣引入的像差、放大率、焦距和共軛距離變化都較小，可在后續(xù)的像差校正中予以修正。這樣，我們就確定主物鏡的初始構(gòu)造參數(shù)如下：d玻璃d玻璃nD8.0ZK31.58911.0BaF81.62591 93.725mm2 -46.982mm3 -483.14mm求解調(diào)校鏡初始構(gòu)造參數(shù)按求解主物鏡步驟確定調(diào)校鏡的初始構(gòu)造參數(shù)如下d玻璃d玻璃nD1.6F31.61641.0ZK101.62201 34.643mm2 -235.188mm3 21.463mm目鏡初始構(gòu)造參數(shù)及分劃板選擇f3=10.122=43ird玻璃nD130.370150.7F21.612829.2998443.15K91.51633-12.1470450.16412.1470453.15K91.51635-9.2998440.7F21.61286-30.37015分劃板d=1.5mm,K9玻璃。用ZEMAX軟件進展像差校正自動優(yōu)化校正像差承受自動優(yōu)化方法對主物鏡參數(shù)進展優(yōu)化，設(shè)定曲率半徑為變量，默認ZEMAX優(yōu)化函數(shù)，同時增加焦距，并設(shè)定其有較大的優(yōu)化權(quán)重即可。手動優(yōu)化校正像差調(diào)整主物鏡，由于D光邊緣球差主要取決于第三面的曲率半徑，而0.707帶色差則由(1

,2

)打算打算，這就是手動調(diào)整的根本原理。經(jīng)屢次嘗試，得到一組能使3整體像差滿足。1.主物鏡調(diào)整前色差曲線波像差0.56432．主物鏡調(diào)整后色差曲線波像差0.2763邊緣帶D光球差0.0095，0.707帶色差0.0022,均小于主物鏡一倍焦深，符合要求。調(diào)校鏡調(diào)整前色差曲線波像差0.0429調(diào)校鏡調(diào)教后色差曲線波像差0.