光学课程的设计_——林伟东4.docVIP

工程光学 课程设计报告 题 目 数码望远镜系统的设计 院 系 机电工程系 专 业 测控技术与仪器 姓 名 林 伟 东 学 号 1009251006 班 级 B1001班 指导教师 徐云璞 二零一三年六月 目 录 1.设计目的及意义 3 2.数码望远镜主要特点 4 3.数码望远镜技术参数 5 4. 数码望远镜定义及原理 5 5．镜头及整体尺寸的选择 6 5.1 物镜组的选取 6 5.2 目镜组的选取 7 5.3 数码望远镜外形尺寸设计 7 6．数码望远镜的基本组成及电学参数 11 6.1组成 11 6.2数码望远镜电学参数 11 7. 数码望远镜需要消除的像差类型及主要结构形式 12 8． 棱镜转像系统 13 9.设计报告 14 10. 参考文献 15 1.设计目的及意义 在现在科学技术中，由于结构简单，成像清晰，能够用较小的机身长度实现超长焦的效果，在加上先进的数码功能，可以实现较为清晰拍照录像功能，大大拓宽了望远镜的应用领域数码望远镜具备的拍照功能，可以保存人生历程中经历的众多难忘瞬间，广受体育运动教练员、球探、猎鸟人、野生动物观察员、狩猎爱好者以及任何一个摄影、摄像爱好者的青睐。目前国内很多公安、军警、野生动物保护已经利用数码望远镜的优势，应用到工作中了，尤其是公安部门，他们可以轻松的远程拍照取证主要特点 通过镜头内部镜片的移动而改变焦距。当我们拍摄远处的景物或者是被拍摄者不希望打扰时，长焦的好处就发挥出来了。对于镜头的整体素质而言，实际上变焦范围越大，镜头的质量也越差。10倍超大变焦的镜头最常遇到的两个问题就是镜头畸变和色散。紫边情况都比较严重，超大变焦的镜头很容易在广角端产生桶形变形，而在长焦端产生枕形变形，虽然镜头变形是不可避免的，但是好的镜头会将变形控制在一个合理范围内。 放大倍数 8倍 镜头直径 30mm 棱镜系统 Roof 棱镜类型 BK-7 镀膜 多层镀膜 1000米视野 107米 重量 419克 像素 500万 存储卡（SD）插口 内存 16兆 LCD液晶显示屏 1.5英寸彩色 电池 AAA(2) 数码照相望远镜 = 望远镜 + 数码相机 + 摄像机 + 监控远距离摄像头 +USB 移动硬盘 +SD 读卡是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器在数码的工作系统中，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的对焦屏并结成影像，透过接目镜和棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。与此相对的，一般数码相机只能通过LCD屏或者电子取景器（EVF）看到所拍摄的影像。显然直接看到的影像比通过处理看到的影像更利于拍摄。 图1数码望远镜原理图 5．镜头及整体尺寸的选择 5.1 物镜组的选取 物镜组主要参数： 等效焦距②相对孔径③视场角 物镜组的种类： 双胶物镜②双分离物镜③双单和单双物镜④三分离物镜⑤摄远物镜 为了获得较高的放大倍数与分辨率，我们选择双分离物镜。 双分离物镜同样由一块正透镜和一块负透镜组成空气间隔，如图所示。 图2 双分离物镜具有下列优点 A.物镜的口径不受限制。因此，一些大口径的物镜都用双分离物镜，而不用双胶物镜。 B.能够利用空气间隔校正剩余球差，增大相对孔径。在一般焦距(100一150 mm)时，相对孔径可达1：2．5—1：3。 它的缺点是：光能损失增加，加工安装比较困难，特别是两透镜的共铀性不易保证。 5.2 目镜组的选取 目镜组主要参数： 像方视场角②相对出瞳距离③工作距离S 目镜组的种类： 惠更斯目镜②冉斯登目镜③凯涅尔目镜④对称目镜 ⑤ 无畸变目镜⑥艾尔弗目镜。 根据其像方视场角及相对出瞳距计算公式应选取惠更斯目镜，其结构及特点 惠更斯目镜它由两个单透镜构成，间隔为d。 如下图。光学特性为=45°~50°，≈1/2 天方望远镜中常采用惠斯更斯目镜。它的缺点是由于不存在实像面，因此不能安装分划镜。 【惠更斯目镜结构示意图】 【惠更斯目镜光路示意图】 5.3 数码望远镜外形尺寸设计 主要参数计算公式： ω=1.22λ/D 由此可得 1.物镜和目镜之间的距离 2.数码望远镜放大镜的倍数 3.物方视场角求解如下： 1. 目镜的视场角： 2.数码望远镜的分辨率： 由望远镜分辨率与视放大率关系式： 3. 物镜的通光口径： 物镜的口径取决与分辨率的要求，若使物镜的分辨率与放大率相适应，望远镜口径与放大率的关系满足，为减轻眼睛负担，可取及，这里系数取1.5 ，则: 4. 出瞳直径： 5. 物镜焦距与目镜焦距： 6. 视场光阑