雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)

-.z.----z-漢口學(xué)院"應(yīng)用光學(xué)"課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告題目：雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)學(xué)生：**：專業(yè)班級(jí)：授課教師：二O一四年十一月雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，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Γ＝6倍；2、物鏡的相對(duì)孔徑D/f′＝1：4〔D為入瞳直徑，D＝30mm〕；3、望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角2ω＝8°；4、儀器總長(zhǎng)度在110mm左右，視場(chǎng)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2～5mm。6、lz′>8～10mm目錄一、外形尺寸計(jì)算二、初始構(gòu)造的選型三、物鏡初始構(gòu)造參數(shù)的計(jì)算四、物鏡zema*的初始上機(jī)數(shù)據(jù)及像差圖示五、物鏡zema*的校正數(shù)據(jù)及像差圖示設(shè)計(jì)步驟外形尺寸計(jì)算望遠(yuǎn)鏡參數(shù)：Γ＝6，入瞳直徑，相對(duì)孔徑，2ω＝8°，L=110mm；視場(chǎng)邊緣允許50%的漸暈；棱鏡最后一面到分劃板的距離>＝14mm1、求，物鏡焦距目鏡焦距2、求出瞳直徑3、求視場(chǎng)直徑4、求目鏡視場(chǎng)該望遠(yuǎn)系統(tǒng)采用普羅I型棱鏡轉(zhuǎn)像，普羅I型棱鏡如下列圖：將普羅I型棱鏡展開，等效為兩塊平板，如下列圖：目鏡口徑無(wú)漸暈時(shí)候，，現(xiàn)在有25%的漸暈，所以由設(shè)計(jì)要求：視場(chǎng)邊緣允許50%的漸暈，可利用分劃板攔去透鏡下部25%的光，利用平板攔去透鏡上部的25%的光，這樣僅有透鏡中間的50%的光能通過(guò)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，使像質(zhì)較好。在上圖中截取平板攔光局部的梯形進(jìn)展研究，如下列圖，可得比例關(guān)系：其中為第二塊平板的后外表到分劃板的距離，根據(jù)要求，可取。解得：由此可得：等效平板厚度所以棱鏡展開的實(shí)際厚度：考慮到棱鏡的裝配，取因此，等效空氣平板厚度考慮到棱鏡通光口徑有限，因此需考慮到全孔徑全視場(chǎng)的光線要能通過(guò)棱鏡的第一個(gè)面〔如下列圖〕，則物鏡到第一個(gè)棱鏡前外表的最小距離必須滿足：其中為物鏡到第一個(gè)棱鏡前外表的最小距離。實(shí)際物鏡到第一個(gè)棱鏡前外表的距離：其中為普羅I型棱鏡系統(tǒng)的兩棱鏡的距離，根據(jù)要求，取由知，設(shè)計(jì)滿足實(shí)際棱鏡通光口徑的限制。二、初始構(gòu)造的選型根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求與外形尺寸計(jì)算結(jié)果：物鏡：，，目鏡：，，由查閱資料與教師講解知，物鏡為大孔徑小視場(chǎng)，而目鏡為小孔徑大視場(chǎng)系統(tǒng)，可知雙膠合物鏡與凱涅爾目鏡滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求。望遠(yuǎn)鏡：孔徑大，視場(chǎng)小，所以軸外像差小，只需要校正軸上點(diǎn)像差。兩種軸上點(diǎn)像差：球差、位置色差。與孔徑相關(guān)。其余軸外像差：與視場(chǎng)相關(guān)，但慧差與孔徑和視場(chǎng)都相關(guān)，所以也要考慮慧差。所以：對(duì)于物鏡：校正球差、位置色差、慧差〔用正弦差代替〕對(duì)于目鏡：大視場(chǎng)，小孔徑。要校正：像散、場(chǎng)曲、畸變、慧差、倍率色差。相關(guān)的構(gòu)造特點(diǎn)，像差特性和光學(xué)性能如下：雙膠合望遠(yuǎn)物鏡，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造和裝配方便，光能損失較小。玻璃選擇得當(dāng)，可以同時(shí)校正球差，正弦差和色差。當(dāng)高級(jí)球差得到平衡時(shí)，膠合面的曲率較大，剩余的帶球差偏大。因而，雙膠合物鏡只適用于小孔徑的使用場(chǎng)合。常見(jiàn)的孔徑如表所示?？紤]到膠合面有脫膠的概率，雙膠合物鏡的口徑不宜過(guò)大，最大口徑為100mm。雙膠合物鏡能適應(yīng)的視場(chǎng)角不超過(guò)。焦距/mm501001502003005001000相對(duì)孔徑1:31:51:41:51:61:81:10望遠(yuǎn)物鏡通用的相對(duì)孔徑望遠(yuǎn)物鏡通用的相對(duì)孔徑凱涅爾目鏡，接目鏡為雙膠鏡，增加一個(gè)膠合面變數(shù)用來(lái)校正倍率色差，且在校正倍率色差的同時(shí)可以把場(chǎng)鏡和接目鏡的間隔進(jìn)一步減小，從而取得構(gòu)造縮短，場(chǎng)曲減小的效果。光學(xué)性能：視場(chǎng)，相對(duì)鏡目距。凱涅爾目鏡的光學(xué)構(gòu)造凱涅爾目鏡的光學(xué)構(gòu)造雙膠合物鏡的光學(xué)構(gòu)造三、物鏡初始構(gòu)造參數(shù)的計(jì)算求，，由設(shè)計(jì)條件，有求平板像差〔由于含有平板，平板會(huì)產(chǎn)生像差，所以要用物鏡的像差來(lái)平衡平板的像差〕u=0.125，uZ==-0.0698，,,求物鏡像差雙膠合物鏡像差應(yīng)該與平行平板像差等值反號(hào)，據(jù)此提出物鏡像差。〔假設(shè)不需平衡平板像差的話，取物鏡像差都為0〕；；根據(jù)求，并規(guī)劃成根據(jù)求P、W將P、W規(guī)化成、物本身位于無(wú)窮遠(yuǎn)，則求取冕牌在前，則選玻璃根據(jù)與查閱"光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)"，選取K9-F5玻璃對(duì)。初始數(shù)據(jù)為：求形狀系數(shù)Ｑ求歸一化條件下透鏡各面的曲率求薄透鏡各面球面半徑求厚透鏡各面球面半徑凸透鏡最小邊緣厚度：最小中心厚度：凹透鏡最小邊緣厚度：最小中心厚度：