工程光学课程设计--简单开普勒望远镜系统光学设计.doc

工程光学课程设计 课程设计题目 简单开普勒望远镜系统光学设计 设计要求 做一个简单的开普勒望远镜的光学系统外形尺寸设计，并单独对其物镜进行初始结构选型及像差校正设计，具体要求如下： 视放大率=-12 分辨率 视场角2=4 筒长L=130mm 具体设计 根据要求计算物镜和目镜的焦距 可以求出=120mm，=10mm 计算物镜的通光孔径，并根据表3加以确定 物镜框即为孔径光阑和入射光瞳，其大小与系统的分辨本领有关，考虑到眼睛的分辨率，望远镜的放大率与物镜通光口径之间可以取以下关系： =（0.5~1）D D=（1~2）=（1~2）*12=12~24 取D=15 计算出瞳直径 =-D/=15/12=1.25 计算目镜视场角 =12tan2 2=45.47 5、 计算出瞳距 =-130x10/(-130+10)=10.8 6、 计算目镜的通光孔径 D目=1.25+2*10.8*tan22.736=10.25 7、 计算目镜的视度调节距离 一般望远镜要求视度调节量为5折光度，由牛顿公式可以求出目镜相对于分划板的移动量为： x=N/1000 其中N为视度调节量，为目镜焦距，x为目镜移动量 可以求出x=5*10*10/1000=0.5mm 8、 确定对玻璃选择 在制作双胶合物镜时，选取冕牌玻璃透镜在前，火石玻璃在后的形式，在这里，我选用K9+ZF2玻璃组合做双胶合望远镜 玻璃牌号 n（5893埃） n（4861埃） n（6563埃） 阿贝数 K9 1.51630 1.52191 1.51385 64.1 ZF2 1.67270 1.68749 1.66662 32.2 计算物镜的光焦度分配 像方焦距的倒数就是光焦度 计算消色差的解，得：==0.01677 ==-0.00844 10、计算物镜的三个面的曲率及相应的曲率半径 双胶合薄透镜的球差与结构参数的关系为： 其中： 在计算中，=1.51630，=1.67270，=0.01677，=-0.00844，===0.01677 令=0，求解该二次方程： =0 = = 根号内的值为负值，表示球差抛物线在横坐标之下，无球差为零的解。但根号内的值很小，表示负球差的极小值比较小，因此与此极值对应的值的值就可以认为是消球差的解：=-0.0190158，所以 =-52.588，， ，，， 为了验证所选玻璃是否能同时达到消除球差和消正弦差的要求 OSC= 其中h=7.5 通过计算OSC=1.1793，小于0.0025，表示球差和正弦差可以同时校正。 11、透镜变厚 透镜的直径D=15mm 根据表5，我们取=1mm，1.91，厚度值扩大凑整到小数点后一位，取2.0 1.2mm 12、给出物镜的初始结构参数 r/mm d/mm nD nF nC 74.265 2.0 1.51630 1.52191 1.51385 -52.588 1.2 1.67270 1.68749 1.66662 -154.575 13、用光路追迹法计算球差和带光的色差，作球差曲线 计算带光色差的程序 n=1.000;nD1=1.51630;nD3=1.67270; nF1=1.52191;nF3=1.68749; nC1=1.51385;nC3=1.66662; r1=74.265;r2=-52.588;r3=-154.575; d1=2.0;d2=1.2; hm=7.5; h1=hm*0.707; U1=0; u1=0; %F光近轴 i1=h1./r1; i11=n.*i1./nF1; % F光近轴在第一镜面成像参数 u11=u1+i1-i11; l11=((i11.*r1)./u11)+r1 l2=l11-d1; i2=(l2-r2).*u11./r2; i21=nF1.*i2./nF3; % F光近轴在第二镜面成像参数 u21=u11+i2-i21; l21=r2+r2.*i21./u21 l3=l21-d2; i3=(l3-r3).*u21./r3; % F光近轴在第三镜面成像参数 i31=nF3.*i3./n; u31=u21+i3-i31; l311=r3+r3.*i31./u31 %C光近轴 i1=h1./r1; i11=n.*i1./nC1; % C光近轴在第一镜面成像参数 u11=u1+i1-i11; l11=((i11.*r1)./u11)+r1; l2=l11-d1; i2=(l2-r2).*u11./r2; i21=nC1.*i2./nC3; % C光近轴在第二镜面成像参数 u21=u11+i2-i21; l21=r2+(r2.*i21./u