透镜转像望远系统

电气工程学院

课程设计说明书

设计题目： 透镜转像望远系统 系 别： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

电气工程学院《课程设计》任务书

课程名称： 光学仪器基础课程设计 基层教学单位： 自动化仪表系 指导教师： （专业）班学号 学生姓名 级 设计题透镜转像望远系统 目 视放大率为8倍 设 视场角2w=10° 计 出瞳直径D`=4mm 技 渐晕系数K=1/4 术 入瞳距离Lz=-50mm 参 镜筒长度L=1000mm 数 要求物镜本身校正球差、慧差、轴向色差。 入瞳位置不在物镜上。 计算望远物镜的各个参数； 设 上机用软件进行优化，确定最后的设计结构，满足像差要求 计 要 求 参 考 资 料 应 完 成 内 容 指导教 师签字 1、刘钧，高明编著，《光学设计》，2006，西安电子科技大学出版社，西安 2、《光学仪器设计手册》，1971，国防科技出版社，北京 3、光学设计软件ZEMAX 6.20----6.21计算设计处望远物镜的各个参数 6.22----6.23上机进行优化设计，确定最后的设计结构 6.28答辩 基层教学 单位主任签字 说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气

工程学院 教务科

目录

第一章 设计要求..........................................................................................................1 第二章 基本原理及参数计算......................................................................................2 1.望远系统的尺寸计算...................................................................................2 2.用PW法计算物镜.......................................................................................6 3.用PW法计算目镜......................................................................................10 第三章 像差优化及分析............................................................................................11 1.初始像差.....................................................................................................14 2.优化后像差.................................................................................................18 3.像差比较及分析.........................................................................................21 第四章 总结................................................................................................................22 第五章 参考文献........................................................................................................23

第一章 设计要求

望远系统是用于观察远距离目标的一种光学系统，相应的目视仪器称为望远镜。望远系统一般是由目镜和物镜组成的，有时为了获得正像，需要在物镜和目镜之间加一棱镜或者透镜式转像系统。本课程设计的内容即为透镜式转像系统。该透镜转像望远系统的设计要求如下：

视放大率为8倍 视场角2w=10° 出瞳直径D`=4mm 渐晕系数K=1/4 入瞳距离Lz=-50mm 镜筒长度L=1000mm

要求物镜本身校正球差、慧差、轴向色差 入瞳，出瞳位置不在物镜与目镜上面

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第二章 基本原理及参数设计

1.望远系统的尺寸计算

所谓透镜转像系统，就是放置在物镜实像面后的使像再一次倒转成为正像的透镜系统。它的物平面和物镜的像平面重合，像平面与目镜的前焦面重合。在有些光学系统中，如潜望镜，内窥镜需要放置透镜转像系统以增加仪器的筒长。

由于在这种结构在?=-1的时候其像差校正及加工、装调都比较方便，又容易获得满意的像质，所以在本课设中采取这种双组透镜的结构。原理图如下页所示。

（1）各镜组的焦距

由于两个镜组之间是平行光，第一镜组的前焦面和物镜的后焦面重合，第二镜组的后焦面与目镜的前焦面重合，所以转像组的通光直径等于物镜的像面直径。

由于转像系统不改变放大倍率，则可以把这个系统看做物镜L1和目镜L5

f的焦距之比。即有

'5??f?'10，???0???（-8）*（-1）=8

L3和L4构成?=-1的透镜转像组，有

f'3=

f'4，由于L1，L2和L3构成一

个望远系统，有

据要

ff'1'3?DD3.(1--1)

D?33D'D2?2f'1tg? (1--2)

由公式1 ，2得

ff2tg??1D'f'21?f'4，再从图中可以解得，

4?2?K?tg?Df'21?1???1??????0?f1?L?0

'D??D'=8*4=32mmtg?=0.087488663, L=1000mm将

代入数据得

f'1的值为201.11mm

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