修正 望远镜设计计算指导(2)

2019-01-18 20:59

第二部分:PW法求初始结构参数(双胶合物镜设计)

(PW法理论略)

一、求解本设计的结构

已知fo'?120mm,D?30mm,2??8o

1、求h,hz,J

D?h??15mm?2??h?0?孔径光阑在物镜框上?由设计条件,有?z ?J?n'u'y'?1.0489??(u'?hf'?0.125,y'?fo'tg??8.3912mm,n'?1)o?注意:由于含有平板,平板会产生像差,所以要用物镜的像差来平衡平板的像

差。

2、平板像差

两个平板,厚度为2L?2?33.5?67mm,所以有

n2?14?SIp??n3du??0.006906,

其中d?67mm,n?1.5163(K9),u?0.125,up??0.0696,??64.06;

?SIIp??SIp(upu)?0.003404;

?CIp??d(n?1)2u??0.003670 n2?3、双胶合物镜像差

双胶合物镜像差应该与平行平板像差等值反号,据此提出物镜像差。(若不需平衡平板像差的话,取物镜像差都为0)

?SI?0.006906?即双胶合像差?SII??0.003404

?C??0.003667?I进行规化后: 1)CI?C,C?CI?0.001958 2h?SI?P??0.0004064?h?S?2)求P、W:?W?II??0.0032453

J??(?SII?hzP?JW,hz?0)???P?P??0.20808?P?(h?)3???3)求P、W: ?

??W?W??0.2077?W?(h?)2?4)求P0

若冕牌玻璃在前:P0?P?0.85(W?0.1)2?0.19822 若火石玻璃在前:P0?P?0.85(W?0.2)2?0.20803 查表,选玻璃对。

5)例如选取了K9-F5玻璃对

??C?0.002,n1?1.5163,?1?64.1,n2?1.6242,?2?35.9,?1?2.109844,查表有:I

A?2.416250,K?1.708125,P0?0.097630,W0??0.076217,Q0??4.586682P?P0?Q0?0.2138; 所以Q1,2?Q0?A?Q3?Q0?W?W0?Q0?0.145365??4.732047。 K?取“—”号时比较接近。

????2??1?Q??2.622203??所以??1?1??2?1.464266注意,这是规化后的。

n1?1??1??1??????0.8441767?32n2?1???r1???所以?r2????r3??fo'?1fo'?81.952mm??45.763mm ??142.15mm?2fo'?3二、上机计算

根据之前的计算,已基本得到了双胶合物镜的初始结构参数。现在我们知道: 物距:?,半视场角:4o,入瞳直径:30mm,折射面数:7个(双胶合3个,平板4个)。

因为入瞳在物镜上,所以第一面为STO面,各面曲率半径已知,平面曲率为infinity。 另

d1?6,d2?K93,n?3d3,?F54?,n55d94?.?1n,8,d5?。K? 9n,?6,3d3?同.时5,有2,3n1?1,n2?n1,K9输入zemax运行计算:

1)焦距119.5~120.5mm为合格; 2)像差容限

i)球差:1H孔径小于1倍焦深,1倍焦深=6倍焦深=0.226。

ii)色差:全孔径范围都小于0.1即可

iii)慧差:我们用慧差代替正弦差,即弧矢慧差Ks'?Sc'?y'?0.0025?8.3912?0.02 小于0.02即可。

修改r1、r2、r3达到以上要求!

请看范例 物镜.zmx

(可以选取别的玻璃对作为双胶合物镜,有的容易校正像差,有的则稍微困难,即使玻璃对选取相同,最后调整的结果也不相同,所以不要抄袭!)

?589.32n'sin2um=0.0377;0.707H带球差小于

修改好像差后,按照《光学设计手册》上p356页的表面半径数值表,套用标准半径,选取影响最小的标准半径,套完半径后,保证焦距和像差在合格范围,则达到要求!

注意:后截距,即棱镜最后面到像面的距离要求大于等于14mm,修改完参数后可能改值只有8mm左右,怎么办?

改变前面的59.8mm那个厚度,从而使后截距达到要求!

至此,物镜设计完毕,可以保存数据,图表,整理设计报告。

第三部分:目镜的设计

由于目镜的设计比较复杂,且日常使用的目镜都已成型,我们采取直接选用的方式。

1、选型

已知fe'?20mm,出瞳距lz'?10mm,视场2?'?45.5o,我们选择凯涅耳目镜。

其中场镜的作用是“光瞳衔接”。

2、初始结构参数(三个透镜,五个面)

目镜是一个放大的光学系统,根据设计经验,我们采取“倒追”的方法,进行反向追迹!

首先要确定的是接眼镜的结构,因为场镜只是为了衔接光瞳的,对像差的要求在接眼镜上。

组合焦距fe'?20mm,接眼镜f眼'?20mm,一般取f眼'?1.2fe'?24mm(经验公式!)

原来的出瞳距现在因为反追变成了入瞳距,并且符号要反过来, lz??10mm。规化处理:hz??lz10??0.415 f眼'243、校正像差

与视场有关的像差有:SII慧差、SIII像散、SIV场曲、SV畸变,倍率色差。 所以令SII?0,SIII?0,SIV?0,SV?0。

hz?0.4?0.415,所以可求P0?0.929,由C,P0可以选玻璃对。 P0


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