凱涅爾目鏡的設(shè)計(jì)1

1、武漢工程大學(xué)理學(xué)院課程設(shè)計(jì)（學(xué)年論文）課題名稱：凱涅爾目鏡的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：學(xué)生成績(jī)：指導(dǎo)教師：課題工作時(shí)間： 20120618 至 20110629武漢工程大學(xué)教務(wù)處 填寫說明：1. 表中第一、二、三、六項(xiàng)由指導(dǎo)教師填寫；第四、五兩項(xiàng)由學(xué)生填寫。2. 表中第一、二、三在在課程設(shè)計(jì)（學(xué)年論文）開始前填寫，第四、五、 六項(xiàng)在課程設(shè)計(jì)（學(xué)年論文）完成后填寫。3. 木表格填寫完整后連同正文裝訂成冊(cè)。7一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)或?qū)W年論文的基木要求1、查閱相關(guān)資料，了解望遠(yuǎn)鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)。2、學(xué)習(xí)使用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件;學(xué)習(xí)使用ZEMAX分析像差并設(shè)置優(yōu)化函數(shù): 設(shè)計(jì)

2、望遠(yuǎn)鏡物鏡鏡頭，并做簡(jiǎn)單的分析和總結(jié)；撰寫課程設(shè)計(jì)論文。3、設(shè)計(jì)一個(gè)6倍望遠(yuǎn)鏡的日鏡，入瞳與物鏡重合，目鏡的焦距f =20mm,出瞳 直徑D =4mm,出瞳距離/像方視場(chǎng)角20 = 45。設(shè)計(jì)目鏡時(shí)不考 慮和物鏡的像差補(bǔ)嘗。設(shè)計(jì)過程：按反向按反向光路進(jìn)行設(shè)汁，相應(yīng)的光學(xué)特 性參數(shù)要求為：焦距廣=20mm ,視場(chǎng)角2（0 = 45 ,入瞳直徑D = 4mm ,入瞳距離像方焦截距/；. = 3.5mm .可通過虛擬面定義入瞳或出瞳 位置自變量：五個(gè)曲率半徑、一個(gè)透鏡間隔像差控制：x；=0= 0K；.=0廣=20/；. =3.5/；= 123.54、課題設(shè)計(jì)（論文）難度適中，工作努力，遵守紀(jì)律，工作

3、作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，按期 圓滿完成規(guī)定的任務(wù)。5、綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；文字通順，技 術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確； 論文（設(shè)計(jì)）結(jié)果有一定的參考價(jià)值。6、工作中有創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)前人工作有一定改進(jìn)或獨(dú)特見解。二、進(jìn)度安排1、學(xué)習(xí)zemax軟件的安裝和使用，以單鏡片為例學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的錄入，以及zemax數(shù) 據(jù)表格和文獻(xiàn)資料鏡頭數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。2、學(xué)習(xí)薄透鏡組的基本理論，掌握PW法設(shè)計(jì)雙膠合透鏡的初始結(jié)構(gòu)。3、學(xué)習(xí)zemax各種像差圖表分析，并與初級(jí)像差理論結(jié)合；4、學(xué)習(xí)光學(xué)玻璃材料知識(shí)，通過選擇合適的玻璃搭配，校正色差。5、學(xué)習(xí)查找文獻(xiàn)資料

4、，選擇合適的望遠(yuǎn)鏡U鏡初始結(jié)構(gòu)，用縮放法進(jìn)行縮放，并 優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，并最終得到比較好的設(shè)計(jì)參數(shù)。6、整理思路，撰寫課程設(shè)計(jì)論文，體現(xiàn)zemax設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程；檢查格式，符合 課程設(shè)計(jì)論文格式要求。三、參考資料或參考文獻(xiàn)1 劉鈞，高明.光學(xué)設(shè)計(jì)M.：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.2 郁道銀，談恒英工程光學(xué)M：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.3 毛文煒光學(xué)鏡頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)M.：清華大學(xué)出版社，2009.4 李曉彤，岑兆豐兒何光學(xué)像差光學(xué)設(shè)計(jì)M,:浙江大學(xué)出版社，2003.5 王之江，實(shí)用光學(xué)技術(shù)手冊(cè)M,:機(jī)械工業(yè)岀版社，2007.四、課程設(shè)計(jì)（學(xué)年論文）摘要（中文）一摘要為了克服冉登斯LI鏡不能校正垂

5、軸色差的特點(diǎn)，將平凸的接訂鏡換成雙膠合透鏡, 這就是凱涅爾口鏡。如圖滿足象散和慧差的兩個(gè)條件是:Px在圖中，在口鏡中必須II 0,即要求光闌位于鏡的前方。由以上公式可以看到，當(dāng)必減小時(shí)化增大，相當(dāng)于增大的LI鏡的出瞳距離八，山于膠 合透鏡組有可能采取比單透鏡小一些的“值，因此凱涅爾目鏡的相對(duì)出瞳距離/；/ 可以到達(dá)1/2。同時(shí)由于可以校正垂軸色差，視場(chǎng)可以達(dá)到45。50。二設(shè)計(jì)要求，參數(shù)計(jì)算及優(yōu)化第一節(jié)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)6X望眼鏡的目鏡，目鏡焦距 幾=20,岀瞳距離6=10, 2d）=45, D=4o 考慮場(chǎng)鏡對(duì)整個(gè)目鏡的焦距的影響，?。?1.2 f 0=1.2 x20=24根據(jù)出瞳距離的要求人

6、=10,對(duì)接眼的透鏡組來說：/f眼jj.41524曲此得到接眼鏡在規(guī)劃條件下=0.415根據(jù)前面提到的單個(gè)透鏡組對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)LI標(biāo)成像時(shí)象散和慧差同時(shí)為零的條件: 化=豎叫=26販Wo將幾代入以上公式，得到要求的必值:0,40.415Po = 93為了校正垂軸色差，接眼透鏡組的2=0,如果要求U鏡產(chǎn)生一定的垂軸色差。以便和 物鏡補(bǔ)償，7可以取一個(gè)大于零或小于零的數(shù)值。我們這里不考慮色差的補(bǔ)償，所以 ?。篶=0;pQ =0.93第二節(jié)參數(shù)計(jì)算利用雙膠合透鏡組P表查表選擇玻璃，為了減小高級(jí)相差，應(yīng)盡量釆取和絕對(duì)值 小的玻璃。使膠合面的半徑盡量大些，我們選用ZF3ZK3K9,有關(guān)參數(shù)如下：表21所用到的

7、三種玻璃的部分參數(shù)參數(shù)n| Fzd,C (Visible)OKCancelSortHelpSaveLoadLh.YQUT LEtJS HRS Up II：TL.E：.THIJ JlJtl 乙8 乙QUTOTRL. LENGTH：MM.圖1優(yōu)化所得目鏡光路優(yōu)化前像差TPRIJS!?EPSE： RHf F：Rht PLOT LE：hlS HRS 忖0 TITLE、IHU TW 28 2012MRXIMUM. SCALE： , 5死弋四 MICRONS.A v U. ri qpz：門。=匚c: .ZE1RX.S 申 iPLE：$y ZH.X.BNFTGIJRHTTDH 】.OF： t.OPT旳L.

8、PH：TH DIFF：EGE：hICE：L.EHS HRS Nu TITLE.THij- Jtrrj zs 藥.2 MRXIFlLrH SCALE： 20 .ODD LAVES 0.H&bQ.S880.656 Cy2EMRX.SRHPLELEW5、乙吃:.C OMFIWK-RTIDhr OF： J圖2圖3QM H.25 CC-聘r： D、QD C$-SPOT- PIR&PPUlLEHS hh HQ HUE、IH（J JWf 28 2J.Z IWUS ARE WQMS、耳 ELD:J.23Ftl.S E職WS：f.57“、卻E対】2GW 胡DIMS：27.5HJ,北、27Z巫 t.J陽(yáng)艾融E 阡

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10、Se-S MICRO MS- CsZ Etl RX SFH1 PL ESL E：MS Z MX rpr.iF：i；GuftTI：Ctsr J qf： t.圖53對(duì)LI鏡進(jìn)行局部數(shù)據(jù)的優(yōu)化，優(yōu)化圖如下:n? Data EiEdit Solves Options HelpSurf :TipeCcxxemRadiusThicknessGlassSexi-DiameterCcnicOBJStAndrdInfinityInfinityInfinity0.000000STOStsndArdInfinity9.6000001.9100400.000000aStandard3a.3S174al.aooaooZ

11、JS6.0L6722o.oooaoo3Standard13.B337333.713542 VZK3.3185280.000000?W 丁回澎0憶審咋呀：映:幼痊.5 吩、GfQ伽妊04 SCFU：袒F. JK00御陥止 J CHIEF： WCS xZEtW5l=flPLE5 JLEHS、Dt. 匚 nitRiQiPRTinrr j of： j圖33 0、W OEO如昨、婭COV 2.8 ：只&衣 Z2三課設(shè)總結(jié)通過一個(gè)多星期的學(xué)習(xí)，自己對(duì)凱涅爾目鏡的設(shè)計(jì)，從查閱相關(guān)資料，對(duì)比各種 光學(xué)器件，從而得出自己能夠入手的光學(xué)器件一一凱涅爾口鏡的設(shè)計(jì)。這次的課程設(shè) 計(jì)，雖然只是研究單一的H鏡，但是通過兒

12、天的學(xué)習(xí)，和老師交換意見和建議，并且 包括了基礎(chǔ)知識(shí)的積累、理論的成型、ZEMAX軟件和Visio的使用、設(shè)計(jì)訂鏡的實(shí)現(xiàn), 和期間口鏡系統(tǒng)的不斷優(yōu)化和驗(yàn)證，可以說讓我們對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程都有了一個(gè)整體和客觀的認(rèn)識(shí)。在課設(shè)中我學(xué)習(xí)到了自我學(xué)習(xí)發(fā)的作用，只有不斷的學(xué)習(xí)，不斷的去思考，不斷 的去尋求答案，不斷的去實(shí)踐，你才會(huì)真的掌握一種技術(shù)。感謝老師這兒天的指導(dǎo)，感謝這兒天和給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。我將會(huì)銘記這次寶貴的經(jīng) 驗(yàn)和這兒天所有得到的快樂。六、指導(dǎo)教師評(píng)分評(píng)價(jià)內(nèi)容具體要求權(quán)重得分調(diào)查論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和從事英他調(diào)研；能提岀并較好地論述課 題的實(shí)施方案：有收集、加工各種信息及獲得新知識(shí)的能力。10實(shí)踐能力獨(dú)立設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖的能力（課程設(shè)計(jì)）；能正確選擇研 究（實(shí)驗(yàn)）方法，獨(dú)立進(jìn)行研究的能力（學(xué)年論文）15分析解決問 題能力能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題（課程設(shè) 計(jì)）：或能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論（學(xué)年論文）。15工作量、工 作態(tài)度按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿，難度較大，工作 努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。10質(zhì)量綜述簡(jiǎn)練完整，有見解：立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn) 合理（或設(shè)計(jì)過程完整，設(shè)計(jì)內(nèi)容完全）：文字通順，技術(shù)用語(yǔ) 準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全