望远镜系统光学设计.docx
- 文档编号:8093775
- 上传时间:2023-01-28
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:296.24KB
望远镜系统光学设计.docx
《望远镜系统光学设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《望远镜系统光学设计.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
望远镜系统光学设计
内调焦准距式望远系统
一、技术参数选择;
选择技术要求如下:
放大率:
=24 加常数:
c=0
分辨率:
4最短视距:
Ds=2m
视场角:
2w=1.6筒 长:
LT=160mm
乘常数:
k=100
取=-24,取不同的筒长L和缩短系数Q,根据表2-1
表2-1 =-24
L=150mm
Q
f12
f1
d0
f2
f3
lF(l2)
l2
2
0.55
272.73
121.20
98.16
-41.47
11.36
51.84
23.04
5.06
0.60
250.00
123.97
98.36
-50.80
10.42
51.65
25.61
4.08
0.65
230.77
126.83
98.56
-62.76
9.62
51.44
28.27
3.31
0.70
214.28
129.80
98.77
-78.71
8.93
51.22
31.03
2.72
0.75
200.00
132.87
98.97
-101.00
8.33
51.03
33.09
2.25
0.80
187.50
136.05
99.17
-134.40
7.81
50.83
36.88
1.90
L=160
Q
f12
f1
d0
f2
f3
lF(l2)
l2
2
0.55
290.91
129.28
104.71
-44.22
12.12
55.29
24.57
5.06
0.60
266.67
132.23
104.92
-54.17
11.11
55.08
27.31
4.08
0.65
246.15
135.29
105.14
-66.94
10.26
54.86
30.15
3.31
0.70
228.57
138.45
105.35
-83.95
9.52
54.64
33.10
2.72
0.75
213.33
141.73
105.57
-107.74
8.89
54.43
36.16
2.25
0.80
200.00
145.12
105.78
-143.37
8.33
54.22
39.34
1.90
L=170
Q
f12
f1
d0
f2
f3
lF(l2)
l2
2
0.55
309.09
137.36
111.25
-46.99
12.88
58.75
26.11
5.06
0.60
283.33
140.50
111.48
-57.57
11.80
58.56
29.02
4.08
0.65
261.54
143.74
111.71
-71.11
10.90
58.28
32.03
3.31
0.70
242.86
147.11
111.94
-89.20
10.12
58.06
35.17
2.72
0.75
226.67
150.59
112.17
-114.47
9.44
57.83
38.42
2.25
0.80
212.50
154.20
112.40
-152.36
8.85
57.60
41.80
1.90
L=180
Q
f12
f1
d0
f2
f3
lF(l2)
l2
2
0.55
327.27
145.44
117.80
-49.75
13.64
62.20
27.64
5.06
0.60
300.00
148.76
118.04
-60.94
12.50
61.95
30.72
4.08
0.65
276.92
152.20
118.26
-75.31
11.54
61.72
33.92
3.31
0.70
257.14
155.76
118.52
-94.46
10.71
61.48
27.24
2.72
0.75
240.00
159.45
118.76
-121.24
10.00
61.24
40.69
2.25
0.80
225.00
163.26
119.01
-161.26
9.375
60.98
44.25
1.90
取适当的L和Q,我取:
=-24, L=170, Q=0.60
f12=233.33, d0=111.48
f1=140.50, f2=-57.57, f3=11.80
代入检验公式为:
(2-4)
将所确定的参数代入,得:
c=0.00254
由此可见,系统满足准距条件,其所引起的测量误差可以忽略不计。
二、外形尺寸计算;
1、物镜通光孔径及出瞳大小
为了满足分辨率的要求,即4,由
得:
另一方面,由
可知,为了提高测量精度,出瞳直径D=1.3~1.5mm,一般取D=1.5mm,则:
D=-D241.5=36mm
因此,取入瞳直径,即物镜的通光孔径D1=36mm,对应的出瞳直径D=1.5mm。
2、调焦镜的通光孔径
D2=D1-d0(D1/f1-2tgw)
=36-111.48(36/140.50-2tg0.8)=10.55mm
3、分划板直径及视距丝间隔
4、像方视场角
tgw=-tgw=24tg0.8=0.33512499
所以像方视场角2w=37.05。
出瞳距
因lz1=0,所以lz1=0,
lz2=lz1-d0=-111.48
于是得出瞳距为:
目镜的通光孔径
目镜的视度调节
5、调焦镜的调焦移动量
取l1=-2000mm,由物像关系的高斯公式,计算得lz=154.87。
由公式(1-6)计算得:
=128.77mm
于是得调焦镜的调焦量:
d=d–d0=128.77–111.71=17.06mm
三、结构选型;
在本设计中,主物镜的相对孔径约1:
4,调焦镜的相对孔径1:
5.6,因此,主物镜和调焦镜均可选用最简单的双胶合物镜。
目镜在光学设计手册中选择一个合适的目镜,并用缩放法调到合适尺寸。
四、初始结构参数求解;
1.求解物镜
f1
140.5
p无穷
0
w无穷
0
c1
0
由上
求得
理论p0
-0.034
选择玻璃
n1
n2
1.6725
1.5399
k7
zf3
60.6
29.5
查表
小Φ1
-1.17091
A
2.419355
K
1.709677
Q0
5.04536
查表P0
-0.03172
求形状系数Q,
,
W0
-0.23538
形状Q1
5.159856
Q2
4.930864
Q3
5.183033
Q
5.171444
求得各面的规化曲率
ρ1
2.259407
ρ2
4.000535
ρ3
-0.02041
对应的曲率半径为
r1
82.65447
r2
62.1864
r3
-165.48
确定透镜厚度
x1
2.662136
x2
4.963452
x3
0.023535
t1
5.441053
d1
3.139737
t2
2.103904
d2
7.090891
d
10.23063
D1
36
2.求解调焦镜
用同样的方法求解调焦镜
f2
-57.57
d0
111.48
l2
29.02
D2
10.55
P-
0
W-
0
C-
0
P无穷
22.809716
W无穷
-5.257081
U-
-1.983804
P0
1.0717551
查表
小Φ1
2.18
A
2.202501
K
1.601251
Q0
-3.890705
P0
1.114596
W0
-0.123805
形状Q1
-0.752199
Q2
-7.029211
Q3
-7.096496
Q
-7.062854
ρ1
-1.732565
ρ2
-4.882854
ρ3
-3.237566
r1
33.228198
r2
11.790237
r3
17.781875
x1
0.4213768
x2
1.2458516
x3
0.8004306
t1
1.5551685
d1
3.222397
t2
1.4113368
d2
0.9659158
d
4.1883127
n1
n2
1.692
1.7172
LaK2
ZF3
54.5
29.5
3.求解目镜
在光学手册中选择一合适目镜
并用ZEMAX生成想要的焦距
五、像差校正;
优化过程在ZEMAX上进行,每个镜头分别优化
六、绘制光学系统图与光学零件图;
各部分尺寸(单位mm)
d1=6.31d2=3.14d3=105.63
d4=0.83d5=1.28d6=54.76
d7=0.50d8=8.60d9=8.54
LT=189.50-lF3=8.60lp=10.60
f1=140.50f2=-57.57f3=11.80
D1=36.00D2=10.55D3=10.37D=1.50
d10=111.48d20=57.57-f3=-11.8
lz=11.800=105.63=111.94
物镜的系统数据:
By:
Aseis
物镜的点扩散图:
物镜的mtf图:
调焦镜的系统数据:
调焦镜的点扩散图:
调焦镜的mtf图:
目镜的系统数据:
目镜的点扩散图:
目镜的mtf图:
总结:
通过这门课程的学习,让我对zmax软件有了一定的了解,让我懂得通过那些函数去判断系统的质量的高低,懂得了如何去优化这些函数,让系统更好等等;在这门课程的学习中,我也遇到了很多困难,从最初的什么也不懂,到了有一定的了解,当中的困难主要是通过请教同学,或者和同学一起讨论、实验,来解决的。
相信这门课程对我今后的工作会有一定的帮助,同时也谢谢老师对我们辛劳的教导。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 望远镜 系统 光学 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)