工程光学综合练习题

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1、综合训练二（测控、信息、电科、光科专业适用）一、题目：典型光学系统的外形尺寸计算与分析二、目的：1）课程知识的综合运用：综合运用已经学过的理想光学系统理论、光束限制理论和像差理论，进行实际光学系统的外形尺寸计算，为光学设计打下良好基础。2）促进协助和自学能力的提高：通过小组共同研究，促进学生团结协助精神的培养。同时培养学生查阅资料及自学能力。三、内容外形尺寸计算，是指根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程，其主要内容包括：1)确定系统的孔径、视场、分辨率以及光组构成和光束限制情况；2)确定各光组的光学特性（焦距、放大倍率等）及几何关系（轴向位置、

2、通光孔径等）；3)画出完整的系统光路图，标示主要参数予以验证；4)规划成像质量、视场、孔径的权重。本次综合练习要求做到第3步。四、选题方式1）以综合练习一确定的小组为单位选题；2）有兴趣做光学设计的小组先选（第7题和第15题）；3）剩下的小组，由小组长抽签选择其余13题。五、要求1）根据要求画出系统光路图，标识系统结构、光束限制和成像典型光线。2）设计思路、分析步骤和设计过程齐全，设计合理，结果可靠。3）第11教学周布置任务，完成选题和资料查找工作；5）第12教学周完成理想参数计算；6）第13教学周完成各光组的选型及初步计算；7）第14教学周完成整体的外

3、形尺寸计算；（网上提交）8）第15教学周根据反馈完善，周末网上提交提交电子最终版，同时上交纸版。六、成绩评定根据设计综合情况，以百分制给分。附：设计题目练习题一开普勒望远镜是最简单的望远镜系统，已知视觉放大率Γ=-10X，视场角2ω=2˚，出瞳直径D'=5mm，出瞳距lz'=11.25mm；另有一对称式双透镜转像系统，两透镜之间的距离为60mm，插入上述望远镜光路中将筒长拉长180mm。请计算组合系统的外形尺寸（包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等）。（提示：目镜可选用凯涅尔型，其后工作距和焦距有如下近似关系：；前

4、工作距。）练习题二开普勒望远镜是最简单的望远镜系统，已知视觉放大率Γ=-8X，视场角2ω=4˚，出瞳直径D'=5mm，目镜焦距f2'=25mm；另有一对称式双透镜转像系统，两透镜之间的距离为80mm，插入上述望远镜光路中将筒长拉长240mm。请计算组合系统的外形尺寸（包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等）。（提示：目镜可选用凯涅尔型，其后工作距和焦距有如下近似关系：；前工作距。）练习题三开普勒望远镜是最简单的望远镜系统，已知视觉放大率Γ=-6X，视场角2ω=6˚，出瞳直径D'=6mm，机械筒长L=168mm；另有一

5、对称式双透镜转像系统，两透镜之间的距离为50mm，插入上述望远镜光路中将筒长拉长150mm。请计算组合系统的外形尺寸（包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等）。（提示：目镜可选用凯涅尔型，其后工作距和焦距有如下近似关系：；前工作距。）练习题四背景：伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜，所以它具有结构简单、筒长短、正像和光能损失少的优点。但它没有中间实像面，不能安放分划板做瞄准测量用，而主要用在观察系统中。提示：在外形尺寸计算时，必须把眼睛作为孔径光阑来考虑，它是整个系统的孔径光阑和出射光瞳。

6、物镜框是渐晕光阑和入射窗，因此有较大的渐晕。一般选用单组双胶合透镜作为物镜，其相对孔径一般取1:4~1:3。要求：已知的条件包括：视觉放大率Γ=3X，相对孔径取1:3，出瞳直径D'=4mm，物镜通光孔径Do=30mm，出瞳距lz'=10mm。请计算伽利略望远镜的外形尺寸，包括：(1)物镜、目镜焦距、；(2)入瞳距；(3)入瞳直径；(4)无渐晕时物方和像方视场角、；(5)目镜的通光孔径。练习题五背景：伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜，所以它具有结构简单、筒长短、正像和光能损失少的优点。但它没有中间实像面，不能安放分划板做瞄准测

7、量用，而主要用在观察系统中。提示：在外形尺寸计算时，必须把眼睛作为孔径光阑来考虑，它是整个系统的孔径光阑和出射光瞳。物镜框是渐晕光阑和入射窗，因此有较大的渐晕。一般选用单组双胶合透镜作为物镜，其相对孔径一般取1:4~1:3。要求：已知的条件包括：物镜焦距fo'=100mm，目镜焦距fe'=-25mm，相对孔径取1:3，出瞳直径D'=4mm，出瞳距lz'=10mm。请计算伽利略望远镜的外形尺寸，包括：(1)视觉放大率；(2)物镜通光孔径；(3)入瞳距；(4)入瞳直径；(5)50%渐晕时物方和像方视场角、；(6)目镜的通光孔径。练习题六背景：伽利略望远镜常用

8、在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜，所以它具有结构简单、筒长短、正像