带有转像系统的单筒望远镜设计与像质评价

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1、豆丁网精品论文带有转像系统的单筒望远镜设计与像质评价田义1，左保军21哈尔滨工业大学航天学院电子科学与技术系，哈尔滨(150001)2哈尔滨工业大学航天学院空间光学工程研究中心，哈尔滨(150001)E-mail：tianyi.sa@2004.hit.edu.cn摘要：本文给出了一种普适的带有任何转像系统的单筒望远镜设计过程。利用初级像差理论求解镜头初始结构参数并用计算机辅助设计平衡各种初级像差，得到结果后分析成像质量，结果完全达到了设计的要求。关键词：单筒望远镜；物镜；初级像差；目镜中图分类号：TH743文献标识码：A1．技

2、术要求1放大率：Γ=6×2视场角：2ω=8.5o3出射光瞳直径：d=6mm4眼点距：≥25mm5渐晕：≤50%6有分划板2．方案选择和外形尺寸计算镜头初始参数的获得一般采用两种方法：一是根据初级相差理论求解满足初级相差要求的解；二是在已有的设计成果中选取性能参数相当的结果作为初始参数[1]。本为对目镜的初始参数的获取采用后者，对物镜初始结构参数的获取采用前者。2.1目镜选型目镜视场2ω′：tanω′=Γtanω=6tan4.25o⇒2ω′=48.06孔径光阑位于目镜之前，产生负畸变，考虑到目镜有3%−5%的畸变，要求2ω′=5

3、0o。考虑到出瞳直径d=6mm，查阅《光学仪器设计手册》（国防工业出版社）[2]典型光学系统结构一章目镜一节选择2-35型。图12-35型目镜三维视图豆丁网精品论文图22-35型目镜平面图d6豆丁网精品论文目镜相对口径：f目′==1:4.1725豆丁网精品论文豆丁网精品论文计算眼点距是否满足要求：图3目镜眼点距的计算豆丁网精品论文利用牛顿公式：xx′=ff′，并且认为物镜的f=f′出瞳距等于眼点距得豆丁网精品论文25×25352.12−7.298=1.8mm移动到新入瞳后25×25=4.17mm，这样新出瞳相对于原

4、出瞳右150豆丁网精品论文移了4.17−1.8=2.36mm新的出瞳距为24+2.36=26.36mm，26.36>26因此，认为满足要求。豆丁网精品论文2.2选择物镜物1）物镜焦距：f′=Γf目′=6×25=150mm豆丁网精品论文2）物镜视场：2ω=8.5o3）物镜通过光直径：Φ有效=D=Γd=6×6=36mmD36豆丁网精品论文4）物镜相对口径：==1:4.17′150f物豆丁网精品论文豆丁网精品论文2.3分划板计算直径：Φ=2f′tanω=2×150×tan4.25o=22.29mm豆丁网精品论文分划板物分划板厚

5、度及厚度公差3±0.5mm（查表9-11）。2.4考虑50%的渐晕与附加光阑图4理想物镜与等效棱镜空气层系统计算这里将转像系统等效成平行空气板，本文以普罗一型棱镜转像系统为例。为提高像质要求可以有50%的渐晕因此需要一附加光阑阑上半口径的光，目镜作为渐晕光阑阑下半口径的光。豆丁网精品论文d=2Φ，l=150-15-2-2d，x=150−l，x=Φ，⇒Φ=10.52mm豆丁网精品论文n181502对光线由于此时分划板高度比Φ物/4小，因此对棱镜最后一个面的通光孔径大。有下列方豆丁网精品论文程：x′=150−l，Φ=9+x′⇒

6、Φ=21.826mm豆丁网精品论文11.145-91502因此附加光阑尺寸为：Φ光阑=46mm豆丁网精品论文x′无渐晕时通光孔径：=150−l，Φ=2(x′+11.145)⇒Φ=31.4mm豆丁网精品论文2.5目镜口径18-11.145150豆丁网精品论文u=−4.25o,h=−9mm,f′=150mm,u′=7.65o175×tanu′−9=14.5mmΦ目=29mm2.6目镜视度调节范围⇒tanu′=0.1343豆丁网精品论文5f′5×252豆丁网精品论文∆=±目=±=±3.125mm100010003．用初级像差

7、求解双胶合望远物镜的结构参数[3]豆丁网精品论文基本参数：f′=150mmD=36mm2ω=8.5o并且入瞳与物镜重合。物镜后有一棱豆丁网精品论文镜系统，展成平行平板玻璃的总厚度为2×48+3=99mm，材料Bak7，n=1.56880。目镜单独校正像差要求物镜和平板玻璃的像差为：δLm′=0，SCm′=0，∆LF′C=0图.5双胶合物镜与等效棱镜空气层平面图图.6双胶合物镜与等效棱镜空气层三维视图3.1求h,hp,J根据光学特性要求h=D=19mm并且由于光阑与物镜重合，所以h=0豆丁网精品论文u′=h=18f′150

8、2p=0.12豆丁网精品论文y′=−f′tanω=−150×tan(−45o)=11.147mmJ=n′y′u′=1×0.12×11.147=1.337643.2计算平行玻璃板的像差和数SI,SII,SIC平行玻璃板入射光束有关参量：u=0.12o，up=tan(−4.2