1应用光学课程设计应用光学课程设计一一.题目：题目：8 倍观察镜的设计倍观察镜的设计二二.设计要求设计要求全视场： 2=7；出瞳直径： d=5mm；镜目距： p=20mm；鉴别率：=； 6渐晕系数： k=0.55；棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm；棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为 K10；目镜：2-28。三三.设计过程设计过程（一）目镜的计算1.目镜的视场角 1451.5225 . 3tan tan8tantan2.由于目镜存在负畸变（3%5%） ，所以目镜的实际视场角为：7524.5405. 11451.52%5122）（实际3.目镜的选型：目镜 2-28 如下图所示：2相应的系统参数为：；mmf216.20 572mmSf49. 4mmd5其结构参数如下表所示：rdnD效5.31.552463.324.1-25.240.225.450.935.51.552463.327.5-50.930.227.525.5310.01.487470.026.1-25.531.81.728028.324.217.9896.01.487470.021.8-157.0421.64.目镜倒置目镜倒置后的结构参数如下表所示：rdnD效157.046.01.487470.0-17.9891.81.728028.325.5310.01.487470.0-25.530.250.935.51.552463.33-50.930.225.245.31.552463.35.手动追迹光线，求出倒置后的 Sf 用 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示：l通过光线追迹得到 Sf=18.276mm6.计算出瞳距 p望远系统的结构图如图所示：由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则 2 2 2 1 22 1 )()(fSpfSpfSpfffxxSpxfxffffmmp803.208216.202760.18求得的出瞳距与设计要求较接近，mmp803.20mmp20因此选择的目镜满足要求。（二）物镜的计算1.物镜焦距mmffffeo eo728.161216.208 42.物镜视场2=73.物镜入瞳直径mmdDdD DD40584.物镜的相对孔径0432. 411DffDoo5.物镜的选型本设计的相对孔径和视场角都不大，可以选择较简单的双胶合物镜结构形式。如图所示：（三）分划板的计算1.分划板直径：分划板放置在物镜的像方焦平面处，如图所示：mmfDo7834.19728.1615 . 3tan2tan2分2.分划板厚度 d分及其公差5分划板直径厚度及其公差到 101.50.3101820.3183030.5305040.5508050.5根据分划板直径 D分=19.7834mm，查下表得 d分=30.5mm3.鉴别率 6 5 . 340 140 140D因此，满足要求。（四）棱镜的计算1.棱镜的选型别汉屋脊棱镜，材料为 K10，如图所示：DL155. 52.棱镜的展开长度155. 5KDKL棱63.的求取，如图所示：棱D182.51155. 5/01370572. 09204572.19tan)(200685286. 0728.16127834.194055. 02tan1棱 棱分棱分DnKDnLdddaDDfDkDo mm9275.820棱D由于棱镜需要安装固定，因此棱镜的实际使用应在棱D求得值基础上适当增大，可取增量 2mm，将值进行规整得：，mmD23棱mmd9407.70mmL702.1074.求 b 值初步确定系统的结构形式如图所示：mmdafbo7873.809407.7010728.1617四四.像差计算像差计算望远镜物镜属于小像差系统，因此只考虑球差、正弦差及位置色差。（一）棱镜初级像差（1）如图所示： mu123664. 0728.161202tanomfDu物radum12304. 004966. 7（2）如图所示：zuraduz061087. 05 . 3（3）棱镜的球差mmLunnLAm304. 012304. 0702.1075182. 1215182. 1212 32 2 32 棱（4）棱镜的正弦差mmyuLAyuLu nnSCzzm001877. 027834.19061087. 0304. 0212 32 棱棱（5）棱镜的位置色差mmnnLLnnLDFC FC41075. 05182. 115182. 195.58702.1071222棱8（6）拉赫不变量21707. 127834.1912304. 011yunJm（二）物镜初级像差（1）物镜的球差mmLALA304. 0棱 物（2）物镜的正弦差mmSCSC001877. 0 棱 物（3）物镜的位置色差mmLLFCFC41075. 0棱 物（三）双胶合物镜的结构参数（1）像差系数球差系数：009204. 0304. 012304. 012222 1物LAunSmk正弦差系数：004569. 0001877. 021707. 1221物SCJSk位置色差系数：006218. 041075. 012304. 0122 1 物FCmk LunC（2）规化的 、 、PWC0P由于望远系统对无穷远成像，因此有，PPWW922535. 01 . 024548. 085. 024334. 0) 1 . 0(85. 0002514. 0728.161/120006218. 024548. 021707. 1728.161/120004569. 024334. 0728.161/120009204. 022 02222223434WPPhCCJhSWhSP（3）选取玻璃对组合光学仪器设计手册第 108 页有不同的玻璃对组合，选择与值最接近的玻璃对组合作为双胶合的材料。玻璃对0P的选择采用内插法如图所示：（至少选择 8 组）2202121 CCPPCCPP)005. 0 ,002. 0(002514. 0C 938. 0,005. 0053. 0,002. 0292211 PCPCFK002486. 0938. 0003. 0938. 0053. 00 P11679. 00 P 96. 0,005. 0012. 0,002. 0392211 PCPCFK002486. 096. 0003. 096. 0012. 00 P154536. 00 P10 983. 0,005. 0032. 0,002. 0492211 PCPCFK002486. 0983. 0003. 0983. 0032. 00 P194938. 00 P 018. 1,005. 0098. 0,002. 0592211 PCPCFK002486. 0018. 1003. 0018. 1098. 00 P255626. 00 P 184. 1,005. 041. 0,002. 0192211 PCPCZFK002486. 0184. 1003. 0184. 141. 00 P54261. 00 P 306. 1,005. 0637. 0,002. 0292211 PCPCZFK002486. 0306. 1003. 0306. 1637. 00 P75162. 00 P 49. 1,005. 0977. 0,002. 0392211 PCPCZFK002486. 049. 1003. 049. 1977. 00 P06489. 10 P 014. 0,005. 0626. 1,002. 02102211 PCPCFK002486. 0014. 0003. 0014. 0626. 10 P34981. 10 P综上，第三组 K9+F4 求得的值与要求最接近，因此0P选择该玻璃对作为双胶合物镜的玻璃材料。（4）玻璃对确定后，记录下该组合所对应的参数量值：、 、 、 、1ABCK0Q0W11， 1 .645163. 19nK 3 .366199. 14nF同样采用内插法，求出 所对应的 、 、 、 、C1ABCK、值0Q0WK9+F4C1=0.002C2=0.005C=0.00251412.1383571.8872602.09534A2.4150272.3938462.4114K1.7075131.6969231.7057Q0-4.673798-3.897610-4.54081W0-0.076221-0.098005-0.079953（5）形状系数2498.6439913. 44114. 2194938. 024334. 054081. 40 01 或APPQQ63785. 47057. 1079953. 024548. 054081. 40 0KWWQQ值选取与接近的值，即1QQ68249. 41Q66017. 4263785. 468249. 421QQQ（6）求双胶合各面的曲率半径 797868. 016199. 1166017. 409534. 216199. 16199. 111 149355. 166017. 409534. 215163. 15163. 1156483. 266017. 409534. 221 22 31 11 112nQnnQnnQ（7）半径缩放12 mmfrmmfrmmfrooo7002.20244526. 0728.161056.6356483. 2728.1612843.10849355. 1728.1613 32 21 1（8）手动光线追迹用 表进行双胶合物镜近轴光的追迹。l123l-r-108.2843318.015663.056518.349202.7002l-rurh=10108.2843381.0720.031445-63.056721.050.019292-202.7002in/n0.09234951/1.5163-0.1900341.5163/1.6199-0.0686261.6199/1iru=(u+i-i)0.0609045108.28430.031445-0.177881-63.0560.019292-0.111167-202.70020.061833l-r+r209.7313108.2843581.405-63.056364.426-202.7002l318.0156518.349161.726luuh=100.031445h=100.019292h=100.06