应用光学课程设计--15倍双目望远镜.doc

应用光学课程设计报告
———15倍双目望远镜

姓名：
班级学号：
指导教师：

光电工程学院
2016年01月04日
TOC\o"1-2"\h\uHYPERLINK\l_Toc22705一、望远镜系统的原理 PAGEREF_Toc227053
HYPERLINK\l_Toc3505二、课程设计的内容及要求 PAGEREF_Toc35053
HYPERLINK\l_Toc567三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 PAGEREF_Toc5674
HYPERLINK\l_Toc17924（一）、目镜的计算 PAGEREF_Toc179244
HYPERLINK\l_Toc17076（二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 PAGEREF_Toc170767
HYPERLINK\l_Toc12237（三）、计算分划板 PAGEREF_Toc122378
HYPERLINK\l_Toc19642（四）、计算棱镜 PAGEREF_Toc196428
HYPERLINK\l_Toc24632（五）、像差计算 PAGEREF_Toc2463210
HYPERLINK\l_Toc25118（六）、建立数据文件 PAGEREF_Toc2511819

一、望远镜系统的原理
亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：
图1
图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。其系统的视觉放大倍率为：

式中，为物镜的焦距；为目镜的焦距；D为入瞳直径；为出瞳直径。在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。
由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的棱镜（即保罗棱镜）组成。
伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。

二、课程设计的内容及要求
1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算；
目镜的选取及计算；
物镜的结构型式及外型尺寸计算；
分划板的外型尺寸计算；
棱镜的类型选取及外型尺寸计算；
2、像差计算
求取棱镜的初级像差；
求取物镜的初级像差；
根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。
3、计算象差容限；
4、根据物镜的结构参数及棱镜的结构参数进行部分光线追迹，初步求出像点的位置及象差的大小；
5、利用前几步计算出的初始结构参数制作数据文件；
6、利用数据文件上机操作、计算。并用像差容限加以评价系统的可实用性，如果结果不满足像差容限的要求，则需修改初始结构参数，再进行上机操作，如此反复，直至满足要求为止。

三、光学元件尺寸计算及数据处理总结

课程设计题目要求：
10倍双目望远镜
视放大率Γ=15
物镜视场角:2ω=5°
出瞳直径：D'=4mm
出瞳距：p>9mmQUOTE
分辨率:α=6’’QUOTE
渐晕系数：k=1
棱镜后表面到分划板的距离：a=11mm
棱镜:屋脊棱镜DⅢJ—45°
材料：BaK7
目镜:2-19

、目镜的计算
目镜是显微系统和望远系统非常重要的一个组成部分，但目镜本身一般并不需要设计，当系统需要使用目镜时，只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。
首先根据已知的视觉放大倍率及视场，求出，即：

由于2ω=5°，Γ=15
求得2ω´=66.44°
因为目镜有负畸变（），所以实际应取：

故实际值应为2ω´=69.76°
3、根据实际所需的数值、出瞳直径值及出瞳距值等，来选择合适的目镜类型。本课程设计选用目镜2－35相关的结构数据参数表及主要的系统数据如下表1：

rd108.65
-33.31
108.65
21.81
-41.72
24.91
-24.91
33.31
6
0.2
2
11.5
1.2
13.5
2.5

1.5163

1.6199
1.5163

1.5163
1.6199

64.1

36.3
64.1

61.4
36.3
27.4
28.3
29.4
29.7
30.2
29.3
26.7
23.3

表1
其中，f’=25.002ω=50°sf’=7.298d=6.0

该目镜的出瞳位于整个系统的左侧，而在目镜的实际运用中，出瞳应位于系统的右侧。此种情况相当于将目镜倒置，故而它所给出的我们不能直接加以运用，这里的是指与目镜最后一面之间的距离。
4、将手册中所给的目镜倒置：
由于将目镜倒置，则目镜的数据将发生一定的变化，不但折射面的次序发生变化，其半径的符号也将