光学课程设计 作者：俞宝清
光学课程设计报告
姓名：俞宝清 学号：U200813182 班级：光信0803班 学校：华中科技大学
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光学课程设计 作者：俞宝清
目录
设计任务与要求 ...................................................................................................................................... 3 设计步骤 .................................................................................................................................................. 4 一、外形尺寸计算 .............................................................................................................................. 4 二、光学系统选型 .............................................................................................................................. 6 三、物镜的设计 .................................................................................................................................. 7 1、用PW法计算双胶合物镜初始结构： .................................................................................... 7
（1）求h，hz，J................................................................................................................................. 7 （2）求平板像差 ........................................................................................................................................ 7 （3）求物镜像差 ........................................................................................................................................ 7 （４）计算Ｐ，Ｗ ...................................................................................................................................... 8 （５）归一化处理 ...................................................................................................................................... 8 （６）选玻璃.............................................................................................................................................. 8 （７）求形状系数Ｑ .................................................................................................................................. 9 （８）求归一化条件下透镜各面的曲率 .................................................................................................. 9 （９）求薄透镜各面的球面半径 .............................................................................................................. 9 （１０）求厚透镜各面的球面半径 .......................................................................................................... 9
2、物镜像差容限的计算 .............................................................................................................. 10 3、物镜像差校正 .......................................................................................................................... 11 4、物镜像差曲线 .......................................................................................................................... 13 四、目镜的设计 ................................................................................................................................ 14 1、用PW法计算凯涅尔目镜初始结构 ...................................................................................... 14
（１）接目镜的相关参数计算 ................................................................................................................ 14 （2）场镜的相关参数计算 ...................................................................................................................... 15
2、目镜像差容限的计算 .............................................................................................................. 16 3、目镜像差校正 .......................................................................................................................... 17 4、目镜像差曲线 .......................................................................................................................... 20 五、光瞳衔接与像质评价 ................................................................................................................ 20 1、光瞳衔接 .................................................................................................................................. 20 2、像质评价 .................................................................................................................................. 21 3、总体设计评价 .......................................................................................................................... 21 学习体会 ................................................................................................................................................ 22 附:零件图与系统图 ............................................................................................................................... 24
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设计任务与要求
设计题目：双筒棱镜望远镜设计
设计技术要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：
1、望远镜的放大率Γ＝6倍；
2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝8°；
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2～5mm。 6、lz ′>8～10mm
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设计步骤
一、外形尺寸计算
由入瞳直径D?30mm及相对孔径
Df'?1:4，可得：
物镜焦距f1?4?D?120mm 由??6，知：
出瞳直径D?''D??5mm
'目镜焦距f?'2f1??1206?20mm
?由物方视场2???，可得：
目镜通光口径D3?[(f1?f)tg??'''2D4']?2?22.08mm
分划板直径D2?2f1tg??16.7824mm 分划板半径
'D22?8.3912
?又由：tg???tg??6tg4，可得：
像方视场2??45.5
该望远系统采用普罗I型棱镜转像，普罗I型棱镜如下图：
'?
普罗I型棱镜
将普罗I型棱镜展开，等效为两块平板，如下图：
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光学课程设计 作者：俞宝清
棱镜展开图 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，如下图，可得比例关系：
h?7.58.3912?7.5?120?a120
7.5 120 h 8.3912
其中a为第二块平板的后表面到 分划板的距离，根据要求，可取 a?14mm。
解得：h?8.287mm
由此可得：
等效平板厚度D?2h?16.574mm
所以棱镜展开的实际厚度：L?KD?33.148mm
考虑到棱镜的装配，取L?33.5mm
因此，等效空气平板厚度d?Ln?33.51.5163?22.1mm
考虑到棱镜通光口径有限，因此需考虑到全孔径全视场的光线要能通过棱镜的第一个面（如
下图（4）），则物镜到第一个棱镜前表面的最小距离
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