光学课程设计 缩放法设计对称式目镜.doc

燕山大学课程设计说明书燕山大学光学设计课程设计说明书设计题目: 缩放法设计对称式目镜学院: 电气工程学院年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 王志斌教师职称: 副教授燕山大学课程设计说明书燕山大学《课程设计》任务书基层教学单位: 自动化仪表系指导教师:王志斌学号学生姓名(专业) 班级设计题目采用缩放法设计对称式目镜。` 设计技术参数技术要求为视场。 42 焦距 30mm 出瞳直径 3mm 出瞳距离 6mm 设计要求设计各个参数;上机用软件进行优化,确定最后的设计结构,满足像差要求参考资料 1、刘钧,高明编著, 《光学设计》,2006 ,西安电子科技大学出版社,西安 2、《光学仪器设计手册》,1971 ,国防科技出版社,北京 3、光学设计软件 ZEMAX 周次第一周 1-3 第一周 4-5 应完成内容计算设计处望远物镜的各个参数上机进行优化设计,确定最后的设计结构指导教师签字基层教学单位主任签字说明: 1、此表一式三份,系、学生各一份,报送院教务科一份。 2013 年7月6日燕山大学课程设计说明书目录第一章引言………………………………………… 4 第二章设计原理…………………………………… 5 对称式目镜…………………………… 5 缩放法………………………………… 6 第三章设计过程及上机软件优化分析…………… 7 第四章心得体会…………………………………… 23 参考文献……………………………………………… 23 燕山大学课程设计说明书第一章引言目镜是目视光学系统的重要组成部分。被视察的物体通过望远镜和显微物镜成像在目镜的物方焦平面处,经目镜系统放大后将其成像在无穷远处,供人眼观察。从目镜的光学特性来讲,具有以下特点: (1) 焦距短。一般目镜的焦距在 15mm-30mm 左右, 和一般望远镜比起来, 焦距短是它的一个特点。(2) 相对孔径比较小。由于目镜的出射光束直接进入人眼的瞳孔, 人眼瞳孔的直径一般在 2mm-4mm 左右变化, 因此大多数实验室仪器出瞳直径一般在 2mm 左右, 目镜焦距常用的范围为 15mm-30mm ,故目镜的相对孔径一般小于 1/5. (3 )视场角大。通常在。 40 左右,广角目镜的视场在。 60 左右。(4 )入瞳和出瞳远离透镜组目镜设计原则:在设计目镜时,通常按反向光路计算像差,即假定物平面位于无限远,目镜对无限远目标成像,在目标的焦面上衡量系统的像差。至于目镜的光瞳位置, 可以按两种方式给出。第一种方式是把实际系统的出瞳作为反向光路时目镜的入瞳,给出入瞳距离 p ,入瞳直径 D 等于系统要求的出瞳直径。在目镜像差校正的过程中,要求保证边缘视场的主光线通过正向光路时物镜的出瞳中心(即正向光路目镜的入瞳中心)。其他视场的主光线,由于存在光阑球差并不通过同一点,这样计算出来的像差和实际成像光束的像差虽完全不同,但一般较小,可以忽略。第二种方式是如果像差计算程序能够在给出实际光阑后自动求出入瞳位置,并用调整主光线位置的方法,保证不同视场的主光线通过实际光阑的中心。这样可以把正向光路时物镜的出瞳作为实际光阑给出,计算出来的像差和实际成像光是的情况符合。本设计采用第一种方法。在望远镜和显微镜中,目前常用的目镜有惠更斯目镜、冉斯登目镜、凯涅耳目镜、对称式目镜、无畸变目镜和广角目镜。对称式目镜是目前应用很广的一种中等视场的目镜,本设计采用缩放法设计对称式目镜。燕山大学课程设计说明书第二章设计原理 对称式目镜对称式目镜的结构如图 1 所示。它由两个双胶合透镜组合而成,虽然目镜组的总厚度比较大,我们仍可以把它看作是一个薄透镜组来近似的分析像差的性质。由薄透镜系统的消色差条件知道,如果这两个胶合透镜分别消色差,则整个透镜组同时消除了轴向色差和垂轴色差。根据薄透镜组单色像差的性质,一个薄透镜可以校正两种象差,因此是能够校正目镜中需要矫正的象差和慧差的。大多数对称式目镜采取两个透镜组完全相同,这样比较方便。对称式目镜的特点是垂轴色差和轴向色差都能校正的较好,象散和慧差也可以达到很好的校正,出瞳距离较大,可以达到 4/3/ ''?fl z ,视场大约为。40 。对称式目镜还有另一个优点,即场曲比较小。对于两个分离薄透镜组构成的光学系统,它的总光焦度为: 2121d-???????)()( 21212 21 1????????dnn ??????两者之比为: 燕山大学课程设计说明书) (????? d??由以上公式可以看到,当 1?,2?均为正时,两透镜之间的间隔 d 随之增加,则场曲随之增大。当1?,2?一个为正另一个为负时,则d 增加, 场曲减小, 因此