倍的雙目望遠(yuǎn)鏡_光學(xué)設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)一個(gè)8倍的雙目望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)題目要求：設(shè)計(jì)一個(gè)8倍的雙目望遠(yuǎn)鏡，其設(shè)計(jì)要求如下：全視場(chǎng)：2co=5o；出瞳直徑：D'=5mm；出瞳距離：lz'=20mm；分辨率：0=6"(R=5")漸暈系數(shù)：K=;棱鏡的出射面與分劃板之間的距離：a=10mm；棱鏡：D60。屋脊棱鏡；L=LJ60材料：K10;目鏡：2-35、目鏡的計(jì)算目鏡是顯微系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)非常重要的一個(gè)組成部分，但目鏡本身一般并不需要設(shè)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)需要使用目鏡時(shí)，只要根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行相應(yīng)類型的選取即可。,一、'1、首先根據(jù)已知的視覺放大倍數(shù)r及視場(chǎng)2，求出2tgtg22arctg(tg)591T2、

2、因?yàn)槟跨R有負(fù)畸變(3%5%,所以實(shí)際應(yīng)?。?2arctg(tg)2arctg(tg)5%629'3、根據(jù)實(shí)際所需要的2'數(shù)值。出瞳直徑值及鏡目距值等，來選擇合適的目鏡類型。在本次設(shè)計(jì)中所需的目鏡的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)該作為已知條件給出，如：目鏡2-35。圖2-1目鏡2-35(結(jié)構(gòu)圖見2-1)此外設(shè)計(jì)手冊(cè)中還提供有相關(guān)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)參數(shù)表2-1及主要的系統(tǒng)數(shù)據(jù);表2-1rdHdv效62f25.00,250,sf7.298,d6.0等。從圖2-2中我們不難發(fā)現(xiàn)該目鏡的出瞳位于整個(gè)系統(tǒng)的左側(cè)，而在目鏡的實(shí)際運(yùn)用中，出瞳應(yīng)位于系統(tǒng)右側(cè)。此種情況相當(dāng)于將目鏡倒置，故而它所給出的sf7.298我們不能直

3、接加以運(yùn)用，這里sf是指F與目鏡最后一面之間的距離。4、將手冊(cè)中給的目鏡倒置：由于將目鏡倒置，則目鏡的數(shù)據(jù)將發(fā)生一定的變化，以目鏡2-35為例，原來的第一個(gè)折射面(ri108.650)變?yōu)榈诎藗€(gè)面(r8108.650),原來的第二個(gè)折射面(233.31)變?yōu)榈谄邆€(gè)折射面(口33.31),以此類推。值得注意的是：不但折射面的次序發(fā)生變化，與此同時(shí)其半徑的符號(hào)也將發(fā)生相應(yīng)的改變，原來為正，則現(xiàn)在為負(fù)。倒置后的新的數(shù)據(jù)如下表2-2所示：rdHdv效265、進(jìn)行追跡光線，求出倒置后的Sf：追跡過程：用MATLAB編寫程序如下1=；u=0;y=5;r=；d=26；n=1111;len=length(r)

4、;forj=1:lenfprintf('%dsurface:n',j);ifl>=u=0;ifr(j)=0continue;elsei=y/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+u-i2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endelseifr(j)=0i=-u;i2=i*n(j)/n(j+1);u2=-i2;l2=l*u/u2;elsei=u*(l-r(j)/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+u-i2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endendfprintf('l=%f,u=%f,i=%f,i2=%f,u2=%f,l

5、2=%fn',l,u,i,i2,u2,l2);iflength(d)>=jl=l2-dO)；else1=12;fprintf('finished:Sf=%f,l);endu=u2;end追跡結(jié)果：1 surface:l=.000000,u=,i=,i2=,u2=,l2=2 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=3 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=4 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=5 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=6 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=7 su

6、rface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=8 surface:I=,u=,i=,i2=,u2=,l2=finished:Lf=得到目鏡倒置后的s,值為S,23,402553(指焦點(diǎn)F與目鏡最后一面的距離，也即指當(dāng)平行光入射目鏡系統(tǒng)是追跡光路中的最后一個(gè)面的像距I值)。6、計(jì)算出瞳距p:望遠(yuǎn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖如下所示：物鏡分劃板目鏡出瞳nr-“口八*2,圖2-2由于一般情況下望遠(yuǎn)系統(tǒng)的孔徑光闌是物鏡的邊框，則根據(jù)出瞳的定義：孔徑光闌經(jīng)后面的光學(xué)系統(tǒng)在像空間所成的像是出瞳，如上圖所示。則有：xf1xpSf公式中的x,x分別是指計(jì)算出瞳位置時(shí)的物距和像距。則根據(jù)牛頓公式xxff有：2f2f2

7、fl(pSf)f2(pSf)pSf根據(jù)所求得的出瞳距p=,與題目要求的出瞳距值進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)二者比較接近,則認(rèn)為所選擇的目鏡基本滿足要求，從而最后確定了目鏡的結(jié)構(gòu)類型。二、選擇物鏡的結(jié)構(gòu)形式以及一些主要數(shù)據(jù)1、根據(jù)目鏡焦距f2求取物鏡焦距fl：'_'f1=f2=2502、求物鏡的視場(chǎng)2:從題意中得出。2gf5o3、求物鏡的通光孔徑：DDDD求得D=50mm公式中的Dd(是題中所給出的出瞳直徑值)4、求取物鏡的相對(duì)孔徑D/f：D/f=50/200=5、根據(jù)題目所給出的視場(chǎng)大小及相對(duì)孔徑的大小選擇物鏡所需的結(jié)構(gòu)形式。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中由于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的視場(chǎng)不大，相對(duì)孔徑也不大，故可選

8、用雙膠合物鏡。雙膠合物鏡的結(jié)構(gòu)形式如下圖2-3所示：圖2-36、物鏡設(shè)計(jì)選才iK9(n1.51630,64.1)和F5(n1.62420,35.9)作為材料求得：10.015600620.008162145使正透鏡厚度d=6mm負(fù)透鏡厚度d=3mm.使門=-r2n111nh1r12得r12=n211n22r23得r3492.1616mm.三、計(jì)算分劃板1、計(jì)算分劃板直徑:D分2tgf1=2、查表求取分劃板厚度d分及其公差值所求的厚度及公差值為3、求鑒別率：求的140D=2.8"四、計(jì)算棱鏡由于開普勒望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)成倒像，故尚需在整個(gè)系統(tǒng)中加入一轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，在本次設(shè)計(jì)中，我們加入的是棱鏡轉(zhuǎn)像

9、系統(tǒng)。棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)應(yīng)置于物鏡的像平面附近，為了不使棱鏡上的疵病反映到物鏡中，還要使棱鏡離開像平面一定距離，即題中所給出的a值（棱鏡出射面與分劃板的距離）。如果無特殊要求，棱鏡的位置應(yīng)位于橫向尺寸最小的地方。1、棱鏡的選擇本課程設(shè)計(jì)中棱鏡的類型及所用光材已作為已知條件給出。而各種常見的棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖位于光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)P83頁(yè)的圖表中，此外在圖標(biāo)中還標(biāo)明了棱鏡各參數(shù)的數(shù)值大小。本設(shè)計(jì)中棱鏡的類型米用的是DLj600屋脊棱鏡；L=LJ60A心二21h=Dc=Dd=2.79£Et=0.457DhH=64£D-1=e,646D圖2-42、棱鏡的展開:tgKD,D30.02908

10、2fiDD32(ad)tgL2.646Dd-nn棱鏡材料選擇K9,n=.由上述可求得：L53.1303105mmd35.039445mm,tf1ad204.960555mmDp2D32atg18.0416mmDp1Dp22dtg20.079482mm,，,1lU1)33.050828mmn五、10倍雙目望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過以上分析，初步確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如下圖所示:最終計(jì)算結(jié)果：目鏡：f=25mm2=629鏡目距：P=物鏡：f'250mm2co=5oD=50mm分劃板：D=棱鏡：D1=20.079482mmD2=18.0416mmL=53.1303105mm物鏡到棱鏡第一面距離：t=通過以上分析，初步確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如下圖所示t=物鏡出瞳目鏡L=10mm分劃板Dlj60。屋脊棱鏡50mm-一一圖710倍雙目望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖六、設(shè)計(jì)總結(jié)此次光學(xué)設(shè)計(jì)我感受頗多，真正感受到自己知識(shí)的不足，以前聽課時(shí)記得很熟的東西,已經(jīng)記不起多少了，基本的問題還好解決，但是難度大一些的