光學(xué)課程設(shè)計(jì)--雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　光學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟4</b></p><p>　　一、外形尺寸計(jì)算4</p

2、><p>　　二、光學(xué)系統(tǒng)選型6</p><p><b>　　三、物鏡的設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　1、用PW法計(jì)算雙膠合物鏡初始結(jié)構(gòu)：7</p><p><b>　?。?）求，，7</b></p><p>　?。?）求平板像差7</p><

3、p>　　（3）求物鏡像差7</p><p>　?。ǎ矗┯?jì)算Ｐ，Ｗ8</p><p>　　（５）歸一化處理8</p><p><b>　?。ǎ叮┻x玻璃8</b></p><p>　?。ǎ罚┣笮螤钕禂?shù)Ｑ9</p><p>　?。ǎ福┣髿w一化條件下透鏡各面的曲率9</p>

4、<p>　?。ǎ梗┣蟊⊥哥R各面的球面半徑9</p><p>　?。ǎ保埃┣蠛裢哥R各面的球面半徑9</p><p>　　2、物鏡像差容限的計(jì)算10</p><p>　　3、物鏡像差校正11</p><p>　　4、物鏡像差曲線13</p><p>　　四、目鏡的設(shè)計(jì)14</p>&l

5、t;p>　　1、用PW法計(jì)算凱涅爾目鏡初始結(jié)構(gòu)14</p><p>　?。ǎ保┙幽跨R的相關(guān)參數(shù)計(jì)算14</p><p>　　（2）場鏡的相關(guān)參數(shù)計(jì)算15</p><p>　　2、目鏡像差容限的計(jì)算16</p><p>　　3、目鏡像差校正17</p><p>　　4、目鏡像差曲線20</p>

6、;<p>　　五、光瞳銜接與像質(zhì)評價(jià)20</p><p><b>　　1、光瞳銜接20</b></p><p><b>　　2、像質(zhì)評價(jià)21</b></p><p>　　3、總體設(shè)計(jì)評價(jià)21</p><p><b>　　學(xué)習(xí)體會22</b></p&

7、gt;<p>　　附:零件圖與系統(tǒng)圖24</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)技術(shù)要求：雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，采用普羅I型棱鏡轉(zhuǎn)像，系統(tǒng)要求為：</p><p>　　1、望遠(yuǎn)鏡的放大率Γ＝6倍；</p>

8、<p>　　2、物鏡的相對孔徑D/f′＝1：4（D為入瞳直徑，D＝30mm）；</p><p>　　3、望遠(yuǎn)鏡的視場角2ω＝8°；</p><p>　　4、儀器總長度在110mm左右，視場邊緣允許50%的漸暈；</p><p>　　5、棱鏡最后一面到分劃板的距離>＝14mm，棱鏡采用K9玻璃，兩棱鏡間隔為2～5mm。</p>

9、<p>　　6、lz ′>8～10mm</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　一、外形尺寸計(jì)算</b></p><p>　　由入瞳直徑及相對孔徑，可得：</p><p><b>　　物鏡焦距</b></p>&l

10、t;p><b>　　由，知：</b></p><p><b>　　出瞳直徑</b></p><p><b>　　目鏡焦距</b></p><p><b>　　由物方視場，可得：</b></p><p><b>　　目鏡通光口徑</b&

11、gt;</p><p><b>　　分劃板直徑</b></p><p><b>　　分劃板半徑</b></p><p><b>　　又由：，可得：</b></p><p><b>　　像方視場</b></p><p>　　該望遠(yuǎn)系統(tǒng)

12、采用普羅I型棱鏡轉(zhuǎn)像，普羅I型棱鏡如下圖：</p><p>　　將普羅I型棱鏡展開，等效為兩塊平板，如下圖：</p><p>　　由設(shè)計(jì)要求：視場邊緣允許50%的漸暈，可利用分劃板攔去透鏡下部25%的光，利用平板攔去透鏡上部的25%的光，這樣僅有透鏡中間的50%的光能通過望遠(yuǎn)系統(tǒng)，使像質(zhì)較好。在上圖中截取平板攔光部分的梯形進(jìn)行研究，如下圖，可得比例關(guān)系：</p><p&

13、gt;　　其中為第二塊平板的后表面到</p><p>　　分劃板的距離，根據(jù)要求，可取</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p><b>　　由此可得：</b></p><p><b>

14、　　等效平板厚度</b></p><p>　　所以棱鏡展開的實(shí)際厚度：</p><p>　　考慮到棱鏡的裝配，取</p><p>　　因此，等效空氣平板厚度</p><p>　　考慮到棱鏡通光口徑有限，因此需考慮到全孔徑全視場的光線要能通過棱鏡的第一個面（如下圖），則物鏡到第一個棱鏡前表面的最小距離必須滿足：</p>

15、<p>　　其中為物鏡到第一個棱鏡前表面的最小距離。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　因?yàn)閷?shí)際物鏡到第一個棱鏡前表面的距離c滿足：</p><p>　　其中為普羅I型棱鏡系統(tǒng)的兩棱鏡的距離，根據(jù)要求，取&

16、lt;/p><p>　　由知，設(shè)計(jì)滿足實(shí)際棱鏡通光口徑的限制。</p><p><b>　　二、光學(xué)系統(tǒng)選型</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求與外形尺寸計(jì)算結(jié)果：</p><p><b>　　物鏡：，，</b></p><p><b>　　目鏡：，，<

17、/b></p><p>　　查閱相關(guān)光學(xué)手冊，可知雙膠合物鏡與凱涅爾目鏡滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求。相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，像差特性和光學(xué)性能如下：</p><p>　　雙膠合望遠(yuǎn)物鏡(圖1)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造和裝配方便，光能損失較小。玻璃選擇得當(dāng)，可以同時(shí)校正球差，正弦差和色差。當(dāng)高級球差得到平衡時(shí)，膠合面的曲率較大，剩余的帶球差偏大。因而，雙膠合物鏡只適用于小孔徑的使用場合。常見的孔徑如表所示

18、?？紤]到膠合面有脫膠的概率，雙膠合物鏡的口徑不宜過大，最大口徑為100mm。雙膠合物鏡能適應(yīng)的視場角不超過。</p><p>　　凱涅爾目鏡（圖2）是在冉斯登目鏡基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它把接目鏡改成了雙膠鏡。增加一個膠合面變數(shù)用來校正倍率色差，且在校正倍率色差的同時(shí)可以把場鏡和接目鏡的間隔進(jìn)一步減小，從而取得結(jié)構(gòu)縮短，場曲減小的效果。凱涅爾目鏡的成像質(zhì)量優(yōu)于冉斯登目鏡，它能適用的視場也大于冉斯登目鏡。</p&g

19、t;<p>　　凱涅爾目鏡的光學(xué)性能是：視場，相對鏡目距。</p><p><b>　　三、物鏡的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、用PW法計(jì)算雙膠合物鏡初始結(jié)構(gòu)：</p><p><b>　?。?）求，，</b></p><p><b>　　入瞳半徑</b>

20、</p><p>　　第二近軸光線在入瞳的入射高度</p><p><b>　　拉赫不變量</b></p><p><b>　?。?）求平板像差</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　（3）求物鏡像差&

21、lt;/b></p><p>　　物鏡像差要與平板像差以前校正，因此物鏡與平板相應(yīng)的像差之和應(yīng)為零：</p><p><b>　　（４）計(jì)算Ｐ，Ｗ</b></p><p><b>　　由，</b></p><p><b>　　得，</b></p><p

22、><b>　　（５）歸一化處理</b></p><p>　　又望遠(yuǎn)物鏡物在無窮遠(yuǎn)，所以：</p><p><b>　　可得：</b></p><p><b>　?。崤撇Ａг谇埃?lt;/b></p><p><b>　?。ɑ鹗Ａг谇埃?lt;/b></

23、p><p><b>　?。ǎ叮┻x玻璃</b></p><p>　　根據(jù)與的值查光學(xué)設(shè)計(jì)手冊，可知F4-K3玻璃對在時(shí)，，與計(jì)算結(jié)果相當(dāng)接近，因此雙膠合物鏡選F4-K3玻璃對。</p><p>　　根據(jù)光學(xué)手冊關(guān)于F4-K3玻璃對的詳細(xì)信息：</p><p><b>　　，，</b></p>

24、<p><b>　　，，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　（７）求形狀系數(shù)Ｑ</b></p><p>　　因＜，取下式的Ｑ值，得：</p><p>　　（８）求歸一化條件下透鏡各面的曲率</p><p&

25、gt;　?。ǎ梗┣蟊⊥哥R各面的球面半徑</p><p>　?。ǎ保埃┣蠛裢哥R各面的球面半徑</p><p><b>　　物鏡外徑的確定。</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求：。物鏡用壓圈固定，其所需余量由光學(xué)設(shè)計(jì)手冊查得為2mm，由此可得物鏡的外徑為32mm。</p><p>　　光學(xué)零件的中心厚度及邊緣最小厚度的

26、確定。為了使透鏡在加工過程中不易變形，其中心厚度與邊緣最小厚度以及透鏡外徑之間必須滿足一定的比例關(guān)系：</p><p><b>　　對凸透鏡：高精度 </b></p><p><b>　　中精度 </b></p><p><b>　　其中還必須滿足</b></p><p>　　

27、對凹透鏡：高精度 且</p><p><b>　　中精度 且</b></p><p>　　式中，d為中心厚度，t為邊緣厚度。</p><p>　　根據(jù)上面公式，取高精度可求出凸透鏡和凹透鏡的厚度。</p><p><b>　　凸透鏡：</b></p><p>　　式中、為球面

28、矢高，可由下式求得：</p><p>　　式中人為折射球面半徑，D為透鏡外徑。</p><p>　　凸透鏡最小中心厚度為</p><p><b>　　同理可得：</b></p><p><b>　　凹透鏡：</b></p><p><b>　　凹透鏡最小中心厚度&l

29、t;/b></p><p>　　代入物鏡的相關(guān)參數(shù)，可得，</p><p>　　2、物鏡像差容限的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)瑞利判斷準(zhǔn)則，系統(tǒng)所產(chǎn)生的最大波像差由焦深決定。令其小于或等于波長，即可得到邊光球差的容限公式為：</p><p>　　對邊光校正好球差后，0.707帶的光線具有最大的剩余球差。即時(shí)的帶光球差容限為</p

30、><p>　　實(shí)際上，邊光球差未必正好校正到零，需控制在焦深范圍內(nèi)。固此時(shí)邊光球差的容限為1倍焦深。即：</p><p>　　類似與球差，其它像差容限為：</p><p><b>　　位置色差：</b></p><p><b>　　正弦差：</b></p><p><b&g

31、t;　　弧矢彗差：</b></p><p><b>　　3、物鏡像差校正</b></p><p>　　考慮到價(jià)格問題，我在進(jìn)行像差校正時(shí)透鏡半徑全部選用了價(jià)格最便宜，使用最多的250系列標(biāo)準(zhǔn)半徑，并且很好的校正了像差。最終的結(jié)果如下：</p><p>　　-------輸入數(shù)據(jù)--------</p><p>

32、;<b>　　1.初始參數(shù)</b></p><p>　　物距 半視場角(°) 入瞳半徑</p><p>　　0 4 15 </p><p>　　系統(tǒng)面數(shù) 色光數(shù) 實(shí)際入瞳 上光漸暈 下光漸暈</p><p>　　

33、7 3 0 1 -1</p><p>　　理想面焦距 理想面距離</p><p>　　0 0</p><p>　　面序號 半徑 厚度 玻璃</p><p>　　STO

34、 60.2600 1.500 1</p><p>　　2 32.2100 8.000 F4</p><p>　　3 -304.8000 54.000 K3</p><p>　　4 0.0000 33.500

35、 1</p><p>　　5 0.0000 2.000 K9</p><p>　　6 0.0000 33.500 1</p><p>　　7 0.0000 14.546 K9</p><p><b&

36、gt;　　☆定義了下列玻璃:</b></p><p>　　K3 1.504558 1.510019 1.502222</p><p>　　K9 1.5163 1.521955 1.513895</p><p>　　F4 1.6199 1.632096 1.615036</p>&

37、lt;p>　　-------計(jì)算結(jié)果--------</p><p><b>　　1.高斯參數(shù)</b></p><p>　　有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')</p><p>　　120.18450 14.54584 -119.33743

38、 14.54584</p><p>　　入瞳距離(lz) 出瞳距離(lz') 近軸像高(y') 放大率())</p><p>　　0.00000 -106.49164 8.40412 0.00000</p><p>　　入瞳直徑(D) 出瞳直徑(D') 拉赫不變量(J) 像方孔徑角(U

39、')</p><p>　　30.00000 30.21292 -0.31467 0.12481</p><p><b>　　2.像差</b></p><p>　　***零視場像差***</p><p>　　1H 0.85H 0.707H 0.5H

40、 0.3H 0H</p><p>　　球差 -0.0127 -0.0695 -0.0784 -0.0548 -0.0231 0.0000</p><p>　　彌散園 -0.0016 -0.0074 -0.0069 -0.0034 -0.0009 0.0000</p><p>　

41、　F光球差 0.1049 0.0089 -0.0290 -0.0356 -0.0220 -0.0087</p><p>　　C光球差 0.0170 -0.0258 -0.0244 0.0100 0.0483 0.0749</p><p>　　軸向色差 0.0879 0.0347 -0.0

42、046 -0.0456 -0.0703 -0.0836</p><p>　　***D光各視場像差***</p><p>　　相對視場 KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H</p><p>　　1 -0.0154 -0

43、.0021 0.0002 -0.0017 0.0001 0.0001</p><p>　　0.85 -0.0130 -0.0018 0.0002 -0.0015 0.0000 0.0001</p><p>　　0.7071 -0.0107 -0.0014 0.0002 -0.0013 0.0000 0.0001&l

44、t;/p><p>　　0.5 -0.0075 -0.0010 0.0001 -0.0010 0.0000 0.0001</p><p>　　0.3 -0.0045 -0.0006 0.0001 -0.0006 0.0000 0.0000</p><p><b>　　4、物鏡像差曲線</b&g

45、t;</p><p><b>　　四、目鏡的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、用PW法計(jì)算凱涅爾目鏡初始結(jié)構(gòu)</p><p>　　目鏡為放大系統(tǒng)，需反向設(shè)計(jì)。</p><p>　?。ǎ保┙幽跨R的相關(guān)參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可知：</b></p

46、><p><b>　　接眼鏡的焦距</b></p><p>　　由于場鏡對像差沒有影響，固接眼鏡的初級像差滿足：</p><p><b>　　又：</b></p><p><b>　　聯(lián)立以上三式,得：</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)要求： ，取，可得：

47、</p><p>　　代入，的方程，可解得：</p><p><b>　　又滿足：</b></p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p><b>　　又：</b></p><p><b>　　所以：</b>&l

48、t;/p><p>　　查找光學(xué)設(shè)計(jì)手冊，可知：玻璃對滿足要求。</p><p>　　由此可得各曲率半徑及厚度（計(jì)算方法及公式同物鏡）：</p><p>　　（2）場鏡的相關(guān)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　由接眼鏡成像規(guī)律，目鏡出瞳與其經(jīng)接眼鏡成的像滿足：</p><p><b>　　由上文知，，解得：</b&

49、gt;</p><p>　　場鏡與接眼鏡距離取18mm，則：</p><p>　　考慮到接眼鏡的厚度以及場鏡的主面，應(yīng)取</p><p>　　物鏡像平面與場鏡平面應(yīng)滿足，取，則：</p><p>　　由光瞳的銜接知，物鏡經(jīng)過場鏡成的像與目鏡出瞳經(jīng)過接眼鏡成的像重合，所以：</p><p><b>　　解得場鏡

50、焦距：</b></p><p>　　又由光焦度與透鏡曲率半徑的關(guān)系：</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　2、目鏡像差容限的計(jì)算</p><p>　　查詢光學(xué)設(shè)計(jì)手冊可得相關(guān)的像差容限公式如下

51、：</p><p><b>　　表中為目鏡焦距</b></p><p><b>　　目鏡實(shí)際像差容限：</b></p><p>　　考慮到視場邊緣有50%的漸暈，子午彗差的容限為上表數(shù)據(jù)的2倍。</p><p>　　由于漸暈的存在，子午彗差只需考慮相對視場與相對孔徑的乘積小于等于0.5的情況。<

52、;/p><p><b>　　實(shí)際像差容限如下：</b></p><p><b>　　3、目鏡像差校正</b></p><p>　　-------輸入數(shù)據(jù)--------</p><p><b>　　1.初始參數(shù)</b></p><p>　　物距

53、半視場角(°) 入瞳半徑</p><p>　　0 22.75 2.5 </p><p>　　系統(tǒng)面數(shù) 色光數(shù) 實(shí)際入瞳 上光漸暈 下光漸暈</p><p>　　5 3 -10 0.5 -0.5

54、</p><p>　　理想面焦距 理想面距離</p><p>　　0 0</p><p>　　面序號 半徑 厚度 玻璃</p><p>　　STO 33.7300 1.500 1</p><p>

55、;　　2 13.0620 4.500 ZF5</p><p>　　3 -20.5100 15.300 ZK6</p><p>　　4 16.2930 4.500 1</p><p>　　5 0.0000 3.40

56、5 K9</p><p><b>　　☆定義了下列玻璃:</b></p><p>　　K9 1.5163 1.521955 1.513895</p><p>　　ZF5 1.7398 1.758714 1.732434</p><p>　　ZK6 1

57、.6126 1.619999 1.609499</p><p>　　-------計(jì)算結(jié)果--------</p><p><b>　　1.高斯參數(shù)</b></p><p>　　有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')</p><p>　　19.6

58、3229 3.40469 -6.80133 3.40469</p><p>　　入瞳距離(lz) 出瞳距離(lz') 近軸像高(y') 放大率())</p><p>　　-10.00000 123.90078 8.23250 0.00000</p><p>　　

59、入瞳直徑(D) 出瞳直徑(D') 拉赫不變量(J) 像方孔徑角(U')</p><p>　　5.00000 -30.68825 -0.31450 0.12734</p><p><b>　　2.像差</b></p><p>　　***D光各視場像差***</p>&l

60、t;p>　　相對視場 Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts'</p><p>　　1 -10.0000 55.7824 -7.9408 0.4033 -1.0487 1.4520</p><p>　　0.85 -10.0000 66.2474

61、 -6.7905 0.2089 -0.7540 0.9629</p><p>　　0.7071 -10.0000 77.5490 -5.6899 0.1119 -0.5218 0.6338</p><p>　　0.5 -10.0000 95.5197 -4.0652 0.0418 -0.2620 0.3038</p&g

62、t;<p>　　0.3 -10.0000 111.9562 -2.4581 0.0123 -0.0948 0.1071</p><p>　　1 0.2917 0.3039 0.2830 0.0209 -0.0299 -0.3101</p><p>　　0.85 0.2071 0.2220 0.

63、1982 0.0238 -0.1898 -0.3069</p><p>　　0.7071 0.1313 0.1462 0.1230 0.0232 -0.2516 -0.3043</p><p>　　0.5 0.0510 0.0634 0.0445 0.0188 -0.2851 -0.3013</p>

64、;<p>　　0.3 0.0116 0.0197 0.0075 0.0122 -0.2953 -0.2996</p><p>　　KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H</p><p>　　1 -0.0222

65、 -0.0072 -0.0008 0.0076 0.0037 0.0007</p><p>　　0.85 0.0044 0.0037 0.0009 0.0082 0.0040 0.0007</p><p>　　0.7071 0.0128 0.0070 0.0013 0.0075 0.0036 0.0

66、006</p><p>　　0.5 0.0134 0.0068 0.0012 0.0055 0.0027 0.0005</p><p>　　0.3 0.0090 0.0045 0.0008 0.0033 0.0016 0.0003</p><p><b>　　4、目鏡像差曲線<

67、;/b></p><p>　　五、光瞳銜接與像質(zhì)評價(jià)</p><p><b>　　1、光瞳銜接</b></p><p>　　根據(jù)物鏡、目鏡像差校正后的高斯參數(shù)可知：</p><p><b>　　物鏡像距：</b></p><p><b>　　物鏡出瞳距：<

68、;/b></p><p><b>　　目鏡像距：</b></p><p><b>　　目鏡出瞳距：</b></p><p>　　如上圖，為了保證光瞳的銜接，必須滿足：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，知：</b></p><p><b&

69、gt;　　滿足光瞳銜接要求。</b></p><p><b>　　2、像質(zhì)評價(jià)</b></p><p>　　對于物鏡，全孔徑球差僅為 -0.0127滿足像差容限0.0377的要求，0.707孔徑球差為-0.0784亦小于6倍焦深。位置色差由于寬度較大，無法滿足全孔徑及零孔徑處均在容限0.0377內(nèi)，但0.707孔徑處基本為零，保證了全孔徑及零孔徑處軸向色差

70、絕對值基本相等。而弧矢彗差則全在像差容限內(nèi)，保證了成像質(zhì)量?？傊?，物鏡成像質(zhì)量是較為理想的。</p><p>　　對于目鏡，場曲、像散、子午彗差、倍率色差均在像差容限內(nèi)，很好的滿足了設(shè)計(jì)要求。目鏡成像質(zhì)量很好。</p><p><b>　　3、總體設(shè)計(jì)評價(jià)</b></p><p>　　由系統(tǒng)圖可知，場鏡與普羅I型棱鏡有一部分因可能重疊而無法滿足

71、裝配要求，因此要考慮場鏡的孔徑是否在限度以內(nèi)。由場鏡與普羅I型棱鏡第一塊棱鏡的相對位置可知，場鏡的最大半徑為（L為棱鏡展開后的厚度），由TCOS軟件計(jì)算得場鏡的實(shí)際半徑為9.4mm，因此滿足裝配要求。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡需滿足的技術(shù)指標(biāo)有：</p><p>　　1、望遠(yuǎn)鏡的放大率Γ＝6倍；</p><p>　　2、物鏡的相對孔徑D/f′

72、＝1：4（D為入瞳直徑，D＝30mm）；</p><p>　　3、望遠(yuǎn)鏡的視場角2ω＝8°；</p><p>　　4、儀器總長度在110mm左右，視場邊緣允許50%的漸暈；</p><p>　　5、棱鏡最后一面到分劃板的距離>＝14mm，棱鏡采用K9玻璃，兩棱鏡間隔為2～5mm。</p><p>　　6、lz ′>8～1

73、0mm</p><p>　　最終的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，具體如下：</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡的放大率Γ＝6.12倍；出瞳直徑D′=4.9mm；</p><p>　　物鏡的相對孔徑D/f′＝0.2496；</p><p>　　望遠(yuǎn)鏡的視場角2ω＝8°；</p><p>　　考慮棱鏡的折疊，系統(tǒng)總長只有105

74、.25mm，考慮到最終裝配，實(shí)際總長約為110mm；</p><p>　　棱鏡最后一面到分劃板的距離＝14.55mm，兩棱鏡間隔為2mm。</p><p>　　出瞳距離lz ′=9.98mm；</p><p><b>　　學(xué)習(xí)體會</b></p><p>　　剛開始接觸光學(xué)課程設(shè)計(jì)時(shí)，感覺這是一門很有挑戰(zhàn)性的課程，特別是

75、對于我們這些只會使用望遠(yuǎn)鏡而從沒想過要怎樣設(shè)計(jì)的人來說，更是覺得自己在幾周內(nèi)設(shè)計(jì)一個望遠(yuǎn)鏡是不可能的事。隨著老師的逐步講解，我對望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解，特別是對設(shè)計(jì)的流程有了更深的體會。但是，直至寫報(bào)告之時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)真正要把設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)過程，每一個式子，每一個數(shù)據(jù)是怎樣得到的清清楚楚的寫下來，還是困難重重的。原因很簡單，就是在老師講解時(shí)，我只是有個感性的認(rèn)識，覺得老師講的大概是對的，并沒有深入地去理解為什么可以這樣設(shè)計(jì)，而到了自

76、己要把它講清楚時(shí)，各種各樣的問題就來了。總之，從頭走到尾走下來，感覺收獲是很大的，雖然過程是辛酸的，但是結(jié)果卻令自己很欣慰。</p><p>　　對于軟件的使用，特別是TCOS的使用，我想說一句，沒有掌握自動優(yōu)化功能的使用，就沒有掌握TCOS光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的精髓。我在剛開始時(shí)，根據(jù)計(jì)算得到的半徑數(shù)據(jù)，上機(jī)調(diào)試，由于認(rèn)識上的錯誤，一直以為最終的半徑一定是在計(jì)算得到的數(shù)據(jù)的附近的值。并且由于初期不懂得正確使用自動優(yōu)化功

77、能，因而我一直在計(jì)算得到的數(shù)據(jù)附近手動修改數(shù)據(jù)，結(jié)果得到的像差一直得不到較好的校正，特別是物鏡的球差與位置色差的校正，真可用“魚和熊掌不可兼得”來形容。后來逐漸發(fā)現(xiàn)自動優(yōu)化功能是比較好用的，并且通過自動優(yōu)化功能，我發(fā)現(xiàn)了最終的半徑結(jié)果與最初的數(shù)據(jù)有較大的出入，甚至連數(shù)量級的都不同。在物鏡的調(diào)試過程中，的值曾一度達(dá)到-2000多，當(dāng)時(shí)位置色差全孔徑和零孔徑分別達(dá)到0.05多與-0.09多，是我調(diào)過的結(jié)果中位置色差最好的，且全孔徑球差也滿足

78、要求，但由于弧矢彗差達(dá)到0.028，超出容限，因而最終沒有選擇該組數(shù)據(jù)。對于物鏡像差的校正，我想總結(jié)一下方法，以供學(xué)弟學(xué)妹們參考（目鏡相對簡單，在此不再贅述）：首先，必須明確有多少個可調(diào)參量及有多少個需要校正的參量。物鏡有3個曲率半徑及3個厚度間隔可調(diào)，有3種像差及有效焦距，后截距需要校正</p><p>　　至于作圖，較簡單的圖可以直接利用Word自帶的繪圖功能畫，一些較復(fù)雜的圖需要用到專門的CAD軟件繪制。由

79、于網(wǎng)上沒有天喻CAD的下載資源，或者載得了安裝不了，因此我選用了中望CAD軟件，順便支持一下國產(chǎn)軟件。相比于天喻的二維平面制圖，提供了三維制圖的中望CAD操作起來相對復(fù)雜一些。我花了一個晚上的時(shí)間才大體上摸清了它在繪制各種圖形時(shí)操作方法，感覺它的界面，操作習(xí)慣和命令方式與AutoCAD高度相似。作圖方面還存在不足的地方，如怎樣在一條直線中加一個箭頭以表示光的傳播方向，還望知者告之?？傊?，我個人覺得，中望CAD還是很好用的，推薦使用。&l

80、t;/p><p>　　另外在輸入過程中還用到了一款相當(dāng)不錯的軟件——mathtype數(shù)學(xué)公式編輯器。這款軟件我發(fā)現(xiàn)的唯一的不足是不能在公式中輸入中文，如在輸入分劃板的通光口徑時(shí)D右下角的“分”字輸入不了，不知有沒有其它軟件解決了此問題，我也懶于考證。</p><p>　　最后，在此感謝在課程設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭母魑焕蠋?，同學(xué)，謝謝你們的大力支持！</p><p><