凱涅爾目鏡設(shè)計(jì)

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 凱涅爾目鏡設(shè)計(jì) 系 別： 工業(yè)自動(dòng)化儀表 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： xx 學(xué) 號(hào)： xx 學(xué)生姓名： xx 電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱(chēng)： 光學(xué)儀器基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 基層教學(xué)單位： 自動(dòng)化儀表系 指導(dǎo)教師：王志斌學(xué)號(hào)xx學(xué)生姓名xx（專(zhuān)業(yè)）班級(jí)xx設(shè)計(jì)題目凱涅爾目鏡的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)6望遠(yuǎn)鏡的目鏡焦距=20mm，出瞳距離=8，要求目鏡本身校正球差、慧差、軸向色差工作距離大于視度調(diào)節(jié)量設(shè)計(jì)要求計(jì)算望遠(yuǎn)目鏡的各個(gè)參數(shù)；上機(jī)用軟件進(jìn)行優(yōu)化，確定最后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足像差要求參考資料1、 劉鈞，高明編著，光學(xué)設(shè)計(jì)，2006，西安電子科技大學(xué)出版社，西安2、 光學(xué)儀器設(shè)計(jì)

2、手冊(cè)，1971，國(guó)防科技出版社，北京3、 王之江，顧培森編著，實(shí)用光學(xué)技術(shù)手冊(cè)，2006，機(jī)械工業(yè)出版社4、 B.B.費(fèi)菲洛夫著 應(yīng)用光學(xué)，1959，測(cè)繪出版社5、 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容計(jì)算設(shè)計(jì)處望遠(yuǎn)物鏡的各個(gè)參數(shù)上機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最后的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。 2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院 教務(wù)科電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 認(rèn)真 正確完善 完善 較為合理 合理工作態(tài)度 較認(rèn)真 理論分析 一般 軟件設(shè)計(jì) 一般 不認(rèn)真 較差 較差平時(shí)成績(jī)： 指

3、導(dǎo)教師簽字： 年 月 日?qǐng)D面及其它成績(jī)：答辯小組評(píng)語(yǔ)： 清晰 正確 基本掌握 優(yōu)化設(shè)計(jì) 基本正確原理 了解 不正確 不清楚答辯成績(jī)： 組長(zhǎng)簽字： 年 月 日課程設(shè)計(jì)綜合成績(jī)：答辯小組成員簽字： 年 月 日 目錄第一章 摘要. 2第二章 設(shè)計(jì)要求、參數(shù)計(jì)算及優(yōu)化.3 第一節(jié) 設(shè)計(jì)要求.3 第二節(jié) 參數(shù)計(jì)算.4 第三節(jié) 優(yōu)化. .6 第三章 課設(shè)總結(jié).10參考文獻(xiàn).11第一章 摘要 為了克服冉登斯目鏡不能校正垂軸色差的特點(diǎn)，將平凸的接目鏡換成雙膠合透鏡，這就是凱涅爾目鏡。如圖1-1.滿(mǎn)足象散和慧差的兩個(gè)條件是： (1-1) (1-2)在圖1-1中，在目鏡中必須0,即要求光闌位于目鏡的前方。由以上公

4、式可以看到，當(dāng)減小時(shí)增大，相當(dāng)于增大的目鏡的出瞳距離,由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45o50o。 第二章 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)6望眼鏡的目鏡，目鏡焦距=20，出瞳距離=8，2=45，=2?？紤]場(chǎng)鏡對(duì)整個(gè)目鏡的焦距的影響，?。?=1.2=1.2 20=24根據(jù)出瞳距離的要求=10，對(duì)接眼的透鏡組來(lái)說(shuō)： 由此得到接眼鏡在規(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)目標(biāo)成像時(shí)象散和慧差同時(shí)為零的條件： 將代入以上公式，得到要求的值： 為了校正垂軸色差，接眼透鏡組

5、的=0，如果要求目鏡產(chǎn)生一定的垂軸色差。以便和物鏡補(bǔ)償，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?。?=0; =0.93第2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)盡量采取和絕對(duì)值小的玻璃。使膠合面的半徑盡量大些，我們選用ZF3-ZK3-K9，有關(guān)參數(shù)如下：表2-1 所用到的三種玻璃的部分參數(shù)參數(shù)nZF31.1621 1.59 -1.5ZK3-0.24601.712.24K9-0.09862.061.97 將帶入前面公式中的表示得： =2.6=2.5 （21）根據(jù)利用公式： （22） （23） （24） 將數(shù)據(jù)代入以上公式得到： = =0.5

6、根據(jù)接眼透鏡的焦距24mm，求出相應(yīng)的半徑： 下面再根據(jù)光瞳位置的要求，求場(chǎng)鏡的焦距。首先要求接眼透鏡的出瞳位置。對(duì)接眼透鏡有： ，帶入共軛點(diǎn)方程式得： 取接眼透鏡和場(chǎng)鏡之間的間隔=18，由2-1得： （25）考慮到兩個(gè)透鏡組的主平面位置=-42。根據(jù)望遠(yuǎn)鏡倍率6，要求： =5+620=125 （26）將的值代入共軛點(diǎn)方程式得： （ 27） =31.4場(chǎng)鏡采用K9玻璃，并做成平凸行，得到： =31.40.5163=16.2 第三節(jié) 優(yōu)化 把第二節(jié)求得的接眼透鏡和場(chǎng)鏡的半徑加上適當(dāng)?shù)暮穸纫院?，全部結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：表2-2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，用到的各參數(shù)如下-51.01.0481.51.71721.7

7、1037(ZF3)13.364.51.58911.58624(ZK3)-16.14181.01.016.24.51.51631.51389(K9)-81.01.0根據(jù)表2-2中的數(shù)據(jù)，在ZEMAX軟件中運(yùn)行所得光學(xué)圖如下：圖2-1 優(yōu)化前所得目鏡光路優(yōu)化前象差： 圖2-2 圖2-3 圖2-4 圖2-5在圖一中看到出瞳距離太大，不能有效的接受聚焦光，而且由于的取值問(wèn)題，使得從透鏡邊緣入射的光不能有效的聚焦，根據(jù)圖像的不足之處，選擇適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)值，對(duì)目鏡進(jìn)行局部數(shù)據(jù)的優(yōu)化，優(yōu)化如下圖：圖2-6 優(yōu)化后的目鏡光路優(yōu)化后象差： 圖2-7 圖2-8 圖2-9 圖2-10表2-3 優(yōu)化后的數(shù)據(jù)-11.8

8、51.01.0481.51.71721.71037(ZF3)13.364.51.58911.58624(ZK3)-16.14121.01.0134.51.51631.51389(K9)-5005.1767271.01.0 在圖二上可以看出，優(yōu)化后的目鏡具有良好的聚焦性。和圖一比較，不管是聚焦性還是各種參數(shù)都有了一個(gè)比較合適的變化，相關(guān)的優(yōu)化圖形可以結(jié)合大圖參考！下面再驗(yàn)算一下工作距離，首先求出視度調(diào)節(jié)量： （31）工作距離2,符合要求。第三章 課設(shè)總結(jié) 通過(guò)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)器件凱涅爾目鏡的設(shè)計(jì)。這次的課程設(shè)計(jì)，雖然只是研究單一的目鏡，但是通過(guò)幾天的學(xué)習(xí)，和老師交換意見(jiàn)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)目鏡的實(shí)現(xiàn)，和期間目鏡系統(tǒng)的不斷優(yōu)化和驗(yàn)證，可以說(shuō)讓我們對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)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)。感謝老師這幾天的指導(dǎo)，感謝這幾天和給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。我將會(huì)銘記這次寶貴的經(jīng)驗(yàn)和這幾天所有得到的快樂(lè)。參考