光學(xué)儀器基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) -內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)

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1、燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)系別：工業(yè)自動(dòng)化儀表年級專業(yè)：xx級儀表x班學(xué)號：xxxxxxxxxxx學(xué)生姓名：xxxxx指導(dǎo)教師：教師職稱：副教授講師-16-燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書課程名稱：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：學(xué)號xxxx學(xué)生姓名xx（專業(yè)）班級08儀表3班設(shè)計(jì)題目簡單望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)焦距，相對孔徑為1:4.1。要求物鏡本身校正球差、慧差、軸向色差。入瞳位置在物鏡上。設(shè)計(jì)要求計(jì)算望遠(yuǎn)物

2、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)手冊》，1971，國防科技出版社，北京3、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-16-燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目錄第一章摘

3、要……………………………………………………………………4第二章設(shè)計(jì)原理………………………………………………………………42.1內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的外形尺寸計(jì)算…………………………………42.2雙膠合物鏡………………………………………………………5第三章初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算………………………………………………63.1結(jié)構(gòu)類型的選擇…………………………………………………63.2前組雙膠合透鏡的參數(shù)和像差求解……………………………63.3后鏡組的初始參數(shù)求解…………………………………………8第四章使用ZEMAX軟件優(yōu)化……

4、……………………………………………10第五章總結(jié)……………………………………………………………………13參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………14-16-燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書第一章摘要本文中介紹了一種內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)物鏡的設(shè)計(jì)。根據(jù)要求的數(shù)據(jù)求出設(shè)計(jì)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)，焦距，前鏡組相對孔徑是1：4.1，后鏡組相對孔徑為1：3.3.并用ZEMAX軟件仿真，校正球差、慧差和軸向色差。但是由于誤差的絕對存在，使的不可能達(dá)到非常理想的地步，只能是誤差在允許的范圍內(nèi)。第二章設(shè)計(jì)原理2.1內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的

5、外形尺寸計(jì)算所謂內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)物鏡，是指物鏡內(nèi)部有一個(gè)負(fù)的調(diào)焦鏡組構(gòu)成的復(fù)合物鏡，利用負(fù)鏡組對遠(yuǎn)近不同的物體進(jìn)行調(diào)焦能使想始終位于一個(gè)固定的位置上，故把這個(gè)起內(nèi)調(diào)焦作用的負(fù)鏡組稱為調(diào)焦鏡。由于調(diào)焦鏡在鏡筒內(nèi)部，調(diào)焦時(shí)不改變筒長，所以稱為內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，與外調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡相比，它具有筒長短、封密性好的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于大地測量儀器中。負(fù)鏡組可將主面提前，使筒長顯著減小。其縮小比為在望遠(yuǎn)鏡做測距用時(shí)，測距方程為式中，是被測距離；是讀輪的讀數(shù)，一般去K=100；是常數(shù)。用望遠(yuǎn)鏡測距時(shí)，用滿足準(zhǔn)距條件。在大地測量儀器中，望遠(yuǎn)鏡

6、的主要作用是觀察瞄準(zhǔn)目標(biāo)和測距。由于測量儀器是在野外使用，所以要求儀器的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。為求出三個(gè)未知量，需解下述三個(gè)方程組-16-燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書式中：為自物鏡前組像方主平面到物鏡系統(tǒng)像面的距離；為自物鏡前組像放主平面到調(diào)焦鏡前主平面的距離；為物鏡系統(tǒng)焦距；為物鏡前組焦距，為調(diào)焦鏡焦距。2.2雙膠合物鏡望遠(yuǎn)鏡物鏡要求校正的像差主要是軸向色差、球差和慧差。由薄透鏡系統(tǒng)的初級像差理論知道，一個(gè)薄透鏡組除了校正色差而外，還能校正兩種單色像差，正好符合望遠(yuǎn)鏡校正像差的需要，

7、因此望遠(yuǎn)鏡物鏡一般由薄透鏡組構(gòu)成。由于雙膠合物鏡無法校正像散、場曲。因此它的可用試場受到限制，一般不超過，如果物鏡后面有較長的棱鏡，則由于棱鏡的像散和物鏡的像散符號相反，因而可以抵消一部分物鏡的像散，試場可達(dá)。雙膠合物鏡無法控制孔徑高級球差，因此它的可用相對孔徑也受到限制。不同焦距時(shí)，雙膠合物鏡可能得到滿意成像質(zhì)量的相對孔徑如表1所示表1雙膠合物鏡的焦距與相對孔徑對應(yīng)關(guān)系表5010015020030050010001：31：3.51：41：51：61：81：10一般雙膠合物鏡的最大口徑不能超過，這是因?yàn)楫?dāng)直徑

8、過大時(shí)，會使透鏡的重量過大而膠合不牢固，同時(shí)當(dāng)溫度改變時(shí)，膠合面上容易產(chǎn)生應(yīng)力，是成像質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)可能脫膠。所以，對于直徑過大的雙膠合物鏡組，往往不進(jìn)行膠合，而是中間用很薄的空氣層隔開，空氣層兩邊的曲率半徑仍然相等。這種物鏡從像差性質(zhì)來說實(shí)際上和雙膠合物鏡完全相同。-16-燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書第三章初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算3.1結(jié)構(gòu)類型的選擇由給出的技術(shù)參數(shù)為：焦距通光口徑視場用內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡物鏡的公