工程光学课程设计双胶合透镜的镜片.doc

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1、工程光学课程设计姓名：班级：学号：设计题目一设计一个望远镜系统，如图所示。D/f’=1/4,f’=100,光阑在物镜上，视场为2°20一计算过程1求棱镜的尺寸跟象差：通光口径D=100/4=25mm像方孔径角u’=y/f’=0.5×25/100=0.125视场角u’p=tan2°=0.035取直角屋脊棱镜的玻璃材质为k9玻璃，其等价玻璃板光路长L=p·Dm=1.732DmDm1=D0+d(2u’p–D0/f)≈21.4Dm2=≈17.75Dm取二者中较大的，即Dm=21.4mm。光路长度L=p*Dm≈37.06mm求

2、棱镜的初级像差系数SⅠ=L·(1－n2)·u’4/n3=－0.00337,SⅡ=L·(1－n2)·u’3·u’p/n3=－0.,SⅢ=L·(1－n2)·u’2·u’2p/n3=－0.其中n=1.5163，L=37.06，u’=0.125，u’p=0.035棱镜的初级色差为CⅠ=d·(1－n)·u21/vn2≈－0.00203CⅡ=d·(1－n)·u’p·u’/vn2≈－0.。其中d=L=37.06,u1=u’=0.1252根据对物镜像差的要求，可以求得P∞,W∞,CⅠ。直角屋脊棱镜的像差由物镜补偿SⅠ=y·P∞=0.

3、00337P∞=SⅠ/y≈0.00027SⅡ=yp·P∞+j·W∞j=y’·n’·u’p－n’·u’·y’p=0.4365所以W∞=SⅡ/j=0.3可求得P,W,CⅠ的归化值yψ=12.5*0.01=0.125则P∞=P∞/（yψ）3=0.13824W∞=W∞/（yψ）2=0.13811，CⅠ=CⅠ/y2ψ=0.。4求得P0值，选择冕牌在前P0=P∞－0.85（W∞－0.1）2≈0.137。由P0=0.137，CⅠ=0.0013查P0表，找出合适的双胶合透镜的玻璃组合。选择的玻璃种类是BaK7和ZF3玻璃对nνP0φ

4、1Q0W0BaK71.568856.050.151772.-4.-0.ZF31.717229.51Q1=Q0±√（P∞－P0）/2.35=－4.0374或－4.189，Q2=Q0－（W∞－W0）/1.67=－4.2634取Q为Q1，Q2二者中相近两个数的平均值，则Q=－4.2127。5计算双胶合透镜各个面的曲率半径C2=ψ1+Q=－2.1619，得r2=1/C2=－0.4625;C1=[ψ1+(n1－1)C2]/(n1－1)=1.4435,得r1=1/C1=0.6927;C3=ψ1+Q－(1－ψ1)/(n2－1)=－

5、0.6967,得r3=1/C3=－1.4352;6求双胶合透镜的实际结构参数由f=100,f/#=f/4,D=25,up=±3°,得双胶合透镜的实际结构参数r1=0.6927×100=69.27mm,r2=－0.4625×100=－46.25mm,r3=－1.4352×100=－143.52mm。取正透镜中心厚度为5mm,负透镜中心厚度为3mm。调试过程：以下图片是由光学镜头设计软件ZEMAX设计调整镜头时所截。根据计算结果在ZEMAX的LensDataEditor中输入初始数据，如图所示初始的球差曲线如图：通过调整

6、曲率半径和厚度来校正球差：下图为经过调整后最终所得的双胶合透镜的球差图。下表为经过调整后最终所得的双胶合透镜的结构参数。调整后的调制传递函数透镜结构图下图可见仍存在着彗差点扩散函数可见该系统点光源成像还是比较理想的实验心得：通过这次实验，让我们对所学的光学知识有了进一步的认识，了解了光学系统设计的基本步骤，并自己动手设计出了双胶合透镜的镜片。在设计过程中，我们遇到了不少的问题，并在探讨和尝试中逐步解决。D光的边缘带球差校正比较理想，F线和C线的球差曲线很难相交在0.707带，两块玻璃的折射率相差不是很大，在调试过程中

7、很难达到理想状态，只好通过调整玻璃厚度来满足要求。所以凸透镜结构过厚，这是设计中的最大缺陷。调制传递函数基本符合要求，但也不是很理想，应加以改进。