毕业论文（设计）基于zemax的光学系统设计报告—内调焦望远物镜的设计

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1、目录一、前言1二、设计技术参数1三、外形尺寸计算2四、初始结构的选型和计算6五、利用zemax优化及评价8六、设计心得体会12七、参考文献13内调焦望远物镜的设计一、前言内调焦望远镜是一种具有多种用途、使用方便的光学检调仪器,它可以作为自准直仪和可调焦望远镜使用。因此它广泛地应用于光学实验室、光学加工车间和光学装校车间作为检验和调校工具。例如,作为内调焦望远镜使用时：可以用来检验导轨、平面或直尺的“直线性”,基面之间的“垂直性”,平面之间的“平行性”以及不同直径孔径之间的“同轴性”；作为自准直仪使用时：可检测平面间的角度,光学平行平板两表面的楔角以及观测星点等等。内

2、调焦是针对外调焦而言的，外调焦是指通过直接移动目镜或者物镜进行调焦，内调焦是指移动镜头组之间的一组镜片来调焦.内调焦广泛运用在某类结构的防水产品上，优点是密封性好一些，但是若设计不当视野会相对窄。二、设计技术参数技术条件如下：相对孔径D/f’=1/6.58合成焦距f’=250mm物镜筒长L=165mm（薄透镜筒长）物方半视场角w=-2°第12页三、外形尺寸计算根据上图进行光路计算式中，L，f’已知，当假设d0后便可由上述三式求得φ1、φ2、和l2’。相应地，φ1、φ2可按下述二式求得计算结果如表所示d0/mm25507582.5100125150165f1’/mm5

3、6.81892.595117.18123.13135.14148.81159.57165第12页f2’/mm-41.17-67.65-79.41-80.10-76.47-58.82-26.470由上表知，当Q给定后，f1’随d0的增加而增加，-f2’开始随d的增加而增加，到L/2时随d0的增大而减小。对于内调焦望远物镜而言，正透镜组焦距增大，就减少了物镜组的相对孔径，从而使物镜的结构可以取较简单的形式。负透镜组焦距变短，调焦时较灵敏，但透镜组可移动范围△d缩小，随之d0的增大，后工作距离l’z下降，仪器最近工作距离变大它的计算公式为：实践计算表明，缩短系数Q增大，f

4、1’,-f2’,lmin,l2’△d都随着增大，以同样考虑d0的原则考虑Q。经过推算，大致确定选取d0=119.314mm，对应的f1’=146.370mm,f2’=-65.270mm。四、初始结构的选型和计算1.物镜初始结构参数的计算为使物镜初级位置色差、初级球差、初级正弦差等于0。求P0值：因为物镜于外界空气接触，所以双胶合物镜去冕牌玻璃在前较为适宜，则由光学仪器设计手册知选用K9和ZF2玻璃对,φ第12页1=2.009404，A=2.443344，K=1.721672，Q0=-4.284074，P0=0.038319，W0=-0.060990，K9:nD=1.

5、5163nF=1.52169nC=1.5139v=64.1ZF2:nD=1.6725nF=1.68747nC=1.6666v=32.2求透镜形状参数：求各面规划曲率：求薄透镜各面实际曲率半径：薄透镜变换成厚透镜：物镜通光口径：DA=f’/6.58=250/6.58mm=38mm查《实用光学技术手册》知用压圈法固定，所需余量为2.5mm。得其直径为D=40.5mm对凸透镜取d1=7.95mm对凹透镜：一般可取d2=D/10=4.05mm以致加工时不变形由薄透镜追迹一条第一近轴光线，得各面u角：第12页123l-r265.8003-64.3478510.3407-189

6、.182l-r*u/r（h1）1990.5094330.14820.0714822-64.3478699.52270.0372300-189.182i*n/n’0.20993321/1.5163-0.36675251.5163/1.6725-0.13766321.6725/1i’*r/u’0.138451090.50490.0714822-0.3325004-64.34780.0372300-0.2302403-189.1820.1298079l’-r/r175.294590.5094574.6885-64.3478335.5520-189.182L’265.800

7、3510.3407146.3700-d00l265.8003510.3407Lu/u’L’190.0714822265.800318.999980.0372300510.340718.999980.1298079146.3700相应第一近轴光线在后透镜各面高度为第12页而后透镜各面曲率半径可按下式算得：2.调焦镜初始结构的计算(1)求P0值：考虑像差与物镜基本相同，此处只列出结果(2)选取玻璃组合：查《实用光学技术手册》表1.2-16得F2和LaK2玻璃组合比较合适相应其玻璃折射率和阿贝常数如下：(3)求薄透镜形状参数：第12页取Q=2.083958(4)求薄透