汉口学院

《应用光学》 课程设计报告

报告题目： 双筒棱镜望远镜设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 授课老师：

二O一四年十一月

双筒棱镜望远镜设计

设计任务与要求

双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：

1、望远镜的放大率Γ＝6倍；

2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝8°；

4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离>＝14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。

6、lz ′>8～10mm

目录

一、外形尺寸计算 二、初始结构的选型 三、物镜初始结构参数的计算

四、物镜zemax的初始上机数据及像差图示 五、物镜zemax的校正数据及像差图示

设计步骤

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一、 外形尺寸计算 已知望远镜参数：

Γ＝6，入瞳直径D?30mm，相对孔径

D?1:4，2ω＝8°，L=110mm； f'视场边缘允许50%的渐晕；

棱镜最后一面到分划板的距离>＝14mm 1、求f1'，f2'

物镜焦距f1'?4?D?120mm

f1'120?20mm 目镜焦距f???6'2

2、求D' 出瞳直径D'?D?5mm ?

3、求视场直径

? D视=2?f1'?tan4=16.7824mm4、求目镜视场2?

tan?'=?tan??2?'?45.5?

该望远系统采用普罗I型棱镜转像，普罗I型棱镜如下图：

将普罗I型棱镜展开，等效为两块平板，如下图：

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目镜口径D目无渐晕时候，晕，所以

由设计要求：视场边缘允许50%的渐晕，可利用分划板拦去透镜下部25%的光，利用平板拦去透镜上部的25%的光，这样仅有透镜中间的50%的光能通过望远系统，使像质较好。

在上图中截取平板拦光部分的梯形进行研究，如下图，可得比例关系：

h?7.5120?a?

8.3912?7.5120，现在有25%的渐

其中a为第二块平板的后表面到分划板的距离，根据要求，可取

a?14mm。

解得：h?8.287mm 由此可得：

等效平板厚度D?2h?16.574mm

所以棱镜展开的实际厚度：L?KD?33.148mm

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考虑到棱镜的装配，取L?33.5mm 因此，等效空气平板厚度d?L33.5??22.1mm n1.5163考虑到棱镜通光口径有限，因此需考虑到全孔径全视场的光线要能通过棱镜的第一个面（如下图），则物镜到第一个棱镜前表面的最小距离必须满足：

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其中c为物镜到第一个棱镜前表面的最小距离。

实际物镜到第一个棱镜前表面的距离：

c?120?a?b?2d?59.8mm

其中b为普罗I型棱镜系统的两棱镜的距离，根据要求，取b?2mm 由c?c知，设计满足实际棱镜通光口径的限制。

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二、初始结构的选型

根据设计技术要求与外形尺寸计算结果：

物镜：D/f'?1:4，2??8，f'?120mm

目镜：f'?20mm2?'?45.5，D?5mm，lz'?8~10mm

由查阅资料与老师讲解知，物镜为大孔径小视场，而目镜为小孔径大视场系统，可知双胶合物镜与凯涅尔目镜满足设计任务要求。

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