光学设计教程小知识点

光学设计教程小知识点
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1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数?

特性参数:(1)物距L(2)物高y或视场角ω(3)物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h(4)孔径光阑或入瞳位置(5)渐晕系数或系统中每一个的通光半径

结构参数:每个曲面的面行参数(r,K,a4,a6,a8,a10)、各面顶点间距(d)、每种介质对指定波长的折射率(n)、入射光线的位置和方向

1.3轴上像点有哪几种几何像差?

轴向色差和球差

1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。

子午场曲、子午慧差、轴外子午球差

1.5什么是波像差?什么是点列图?它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量?

波像差:实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。

点列图:对于实际的光学系统,由于存在像差,一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后,其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统

2.1叙述光学自动设计的数学模型。

把函数表示成自变量的幂级数,根据需要和可能,选到一定的幂次,然后通过实验或数值计算的方法,求出若干抽样点的函数值,列出足够数量的方程式,求解出幂级数的系数,这样,函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程,给出一个原始系统,线性近似,逐次渐进。

2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点,它们之间有什么区别?

适应法:参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n,参加校正的像差不能相关,可以控制单个独立的几何像差,对设计者要求较高,需要掌握像差理论阻尼最小二乘法:不直接求解像差线性方程组,把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解,使像差残量逐步减小,达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。

区别:适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式;如果m>n或者两者像差相关,像差线性方程组就无法求解,校正就要中断。

3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点?

序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象,光线从物平面开始,按照表面的先后顺序进行追迹,对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。

非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下,非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象,光线按照物理规则,沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析,计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。

(1)建立光学系统模型:

系统特性参输入:孔径、视场的设定、波长的设定

初始结构输入:表面数量及序号、面行、表面结构参数输入

(2)像质评价

(3)优化:设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化

(4)公差分析:公差数据设置、执行公差分析

3.3Zemax软件采用了什么优化算法?

构造评价函数:最小二乘法、正交下降法(非序列光学系统)

4.1什么叫做第一辅助光线?什么叫做第二辅助光线?

第一辅助光线:由轴上物点A发出,经过孔径边缘的光线AQ

第二辅助光线:由视场边缘的轴外点B发出经过孔径光阑中心O的光线BP

4.2薄透镜组有哪些像差特性?

一个薄透镜组只能校正两种出击单色像差。光瞳位置对像差影响:球差与光瞳位置无关;慧差、像散与光瞳位置有关;光瞳与薄透镜组重合时,像散为一个与透镜组结构无关的常数,此时畸变等于零;薄透镜组的Petzval场曲近似为一与结构无关的常量。

4.3单透镜的像差特性参数与结构参数有什么关系?

与玻璃的折射率n,单透镜的形状Q有关。不能消色差

4.4如何进行双胶合透镜组结构参数的求解?

4.5举例说明满足光学系统消除场曲条件(Petzval)的几种结构形式。

正、负光焦度远离的薄透镜系统和弯月形厚透镜

5.1望远物镜有什么光学特性和像差特性?

相对孔径不大,视场较小。

轴向边缘球差,轴向色差和边缘孔径的正弦差不用校正到零而是等于指定值。

6.1显微物镜有什么光学特性和像差特性?

焦距短,视场小。相对孔径大。

球差、轴向色差、正弦差,以及孔径高级像差。

6.2显微物镜有哪些主要类型?各有什么特点?

消色差物镜:只校正轴上点的球差和轴向色差、正弦差,不校正二级光谱色差。

复消色差物镜:要求校正二级光谱色差。

平像场物镜:要求校正场曲、像散、垂轴色差等各种轴外像差。

平面场复消色差物镜:和平像场物镜相似,还要校正二级光谱色差。

7.1目镜设计有什么特点?

焦距短、相对孔径比较小、视场角大、入瞳和出瞳远离透镜组

目镜的结构一般比较复杂;像差校正以轴外像差为主;场曲一般不进行校正;最重要的是校正像散、垂轴色差;在目镜和物镜尽可能独立校正像差的前提下,进一步考虑它们之间的像差补偿关系;采用F光和C光消色差,对D光或e光校正单色像差;按反向光路进行设计。

7.2目镜有哪些常用形式?它们有什么像差特点?

简单目镜;冉斯登目镜(无法校正垂轴色差)和惠更斯目镜(场曲大,不能安装分划镜)凯涅尔目镜;可安装分划镜,能消除像散和慧差,但不能校正垂轴色差

对称式目镜;同时校正垂轴色差和轴向色差,能校正像散和慧差,场曲较小

无畸变目镜:较大出瞳距离的中等视场的目镜

广角目镜;减小场曲

8.1照相物镜设计有哪些特点?叙述设计的主要步骤.

焦距f,相对孔径D/f和视场角(2ω)这三个光学特性参数变化范围很大。

1.原始系统结构形式的确定:根据要求的光学特性和成像质量从手册、资料或专利文

献中找出一个和设计要求接近的系统作为原始系统。

2.像差校正:(1)首先校正“基本像差”(全视场和全孔径的像差)

(2)校正剩余像差或高级像差;采用逐步收缩公差的方式进行,整个设

计的关键

(3)像差平衡

8.2照相物镜有哪些类型?它们各有什么特点?

三片型物镜:结构最简单,应用于价格较低的照相机上

双高斯物镜:视场较大,大孔径物镜的基础

摄远物镜:长焦距物镜,系统长度可小于焦距,相对孔径比较小

鲁沙型物镜:视场角大,相对孔径小,用于航空测量照相机

松纳型物镜:视场较小,相对孔径较大

反摄远物镜:能同时实现大市场和大相对孔径有一个负光焦度的前组,和一个正光焦度的后组

名词解释

初级像差和高级像差:在像差理论研究中,把像差与视场和孔径的关系用幂级数形式表示,最低次幂对应的像差称为初级像差,而较高次幂对应的像差称为高级像差。

渐晕:如果轴外子午光束的宽度比轴上点光束的宽度小,造成光学系统视场边缘的像面照度比轴上点低,这种现象叫做“渐晕”。

点列图:对于实际的光学系统,由于存在象差,一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后,其与象面交点不再是一个点,而是一弥散的散斑,称为点列图。

波像差:实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标,称为波像差。

光学传递函数:由空间不变线性系统的成像性质,可以用物、像平面上不同频率对应的余弦基元的振幅比和位相差来表示。前者称为振幅传递函数,用MTF(,)

μν表示,后者称为位相传递函数,用PTF(,)

μν表示。

μν表示。二者统称为光学传递函数,用OTF(,)第一辅助光线:由轴上物点发出,经过孔径边缘的光线称为第一辅助光线。

第二辅助光线:由视场边缘的轴外点发出经过孔径光阑中心的光线称为第二辅助光线。

孔径光阑:系统中限制成像光束的孔就叫孔径光阑。孔径光阑可以是一个实际的圆孔,也可以附着在某一个光学表面上。

视场光阑:系统中限制成像范围的孔就叫视场光阑。视场光阑必须和系统中的实像面重合,例如开卜勒望远镜中的分划板就是视场光阑。

星点检验:一个发光点物通过光学系统后,由于衍射和像差以及其它工艺疵病的影响,不再是一个理想的点像,通过考察光学系统对一个点物的成像质量就可以了解和评定光学系统对任意物分布的成像质量,这就是星点检验。

分辨率:所谓分辨率就是光学系统成像时,所能分辨的最小间隔。

子午面:主光线和光轴决定的平面。

弧矢面:过主光线和子午面垂直的平面。

垂轴像差:用不同孔径子午、弧矢光线在理想像平面上的交点和主光线在理想像平面上的交点之间的距离来表示,称为垂轴像差。

包围圆能量:以像面上主光线或中心光线为中心,以离开此点的距离为半径作圆,以落入此圆的能量和总能量的比值来表示。

初级像差和高级像差:在像差理论的研究中,则把像差和y ,h 的关系也用幂级数形式表示。把最低次幂对应的像差称为初级像差,而把较高次幂对应的像差称为高级像差。

Petzval 场曲:如果系统消除了像散,0'=ts x ,则0'=ts x ,则子午和弧矢场曲相等

''s t x x =,这时的场曲称为Petzval 场曲,用符号'

p x 表示: )'2(2'2'u n J x p -=∑μ?

像差特性参数P ,W ,C 的归化:所谓归化就把对任意物距、焦距、入射高时的像差特性参数,在保持透镜组几何形状相似的条件下,转变成焦距等于1,入射高等于1,物平面位在无限远时的像差特性参数。

二级光谱色差:当F ,C 光校正了色差以后,F ,C 光线像点便重合在一起,但是其他颜色光线的像点并不随F ,C 光像点的重合而全部重合在一点,因此仍有色差存在,这样的色差就叫二级光谱色差。

焦深:系统能够清晰成像的像空间的深度。

景深:系统能够清晰成像的物空间的深度。

显微镜物镜的数值孔径:显微镜物镜物空间的折射率和物方孔径角正弦的乘积。

工程光学设计

摘要 摘要:设计三片库克照相物镜,给出三片镜子的结构参数按照设计要求合理设计。近轴光路追迹求出设计系统的焦距和后焦距。然后利用zemax光学设计软件仿真验证设计结果。 关键词:照相物镜;光学设计 设计要求: 设计要求:采用三片库克(cookie)结构,D/f=1/5,半像面尺寸:18mm 半视场角:20°设计波长:0.486um、0.587um、0.656um,口径D:10mm 计算:系统焦距f,,后焦距(BFL) 第一章绪论 我们设计光学系统采用光线模型方法,即利用几何光学和光学工程中涉及到的基本方法、基本公式设计三片库克照相物镜。利用光线模型设计光学系统是非常重要的方法。曾经有位美国学者在回答有关光线和波动理论应用问题时,睿智的说;“你用光线理论设计照相机镜头,尽管是近视理论,但你用一个星期可以完成;然而你若用衍射理论设计照相机镜头,虽然你用的理论很严格,也去你一辈子才能设计出一个镜头。”可见用几何光学和工程光学中的光线模型设计光学系统是多么的重要。而近轴光线的追迹公式又是利用光线理论设计光学系统的基础。 根据近轴光学公式的性质,它只能适用于近轴区域,但是实际使用的光学仪器,无论是成像物体的大小,或者由一物点发出的成像光束都要超出近轴区域。 这样看来,研究近轴光学似乎没有很大的实际意义。但是事实上近轴光学的应用并不仅限于近轴区域内,对于超出近轴区域的物体,仍然可以使用近轴光学公式来计算平面的位置和像的大小。也就是说把近轴光学公式扩大应用到任意空间。对于近轴区域以外的物体,应用近轴光学公式计算出来的像也是很有意义的: 第一,作为衡量实际光学系统成像质量的标准。根据共轴理想光学系统的成像性质:一个物点对应一个像点;垂直于光轴的共轭面上放大率相同。如果实际共轴球面系统的成像符合理想则该理想像的位置和大小必然和用近轴光学公式计算所得结果相同。因为它们代表了实际近轴光线的像面位置和放大率。如果光学系统成像不符合理想,当然就不会和近轴光学公式计算出的结果一致。二者间的差异显然就是该实际光学系统的成像性质和理想像间的误差。也就是说,可以用它作为衡量该实际光学系统成像质量的指标。因此,通常我们把用近轴光学公式计算出来的像,称为实际光学系统的理想像。 第二,用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。在设计光学系统或者分析光学系统的工作原理时,往往首先需要近似地确定像的位置的大小。能够满足实际使用要求的光学系统,它所成的像应该近似地符合理想。也就是说,它所成的像应该是比较清晰的,并且物像大体是相似的。所以,可以用近轴光学公式计算出来的理想像的位置和大小,近似地代表实际光学系统所成像的位置和大小。由此可见近轴光学系统具有重要的实际意义,它在今后的研究光学系统的成像原理时经常用到。

光学课程设计 光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真

西安邮电大学 光学报告 学院:电子工程 学生姓名: 专业名称:光信息科学与技术班级:光信1103班

光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真 一、课程设计目的 1.掌握反射系数及透射系数的概念; 2.掌握反射光与透射光振幅和相位的变化规律; 3.掌握布儒斯特角和全反射临界角的概念。 二、任务与要求 对n1=1、n2=及n1=、n2=1的两种情况下,分别计算反射光与透射光振幅和相位的变化,绘出变化曲线并总结规律 三、课程设计原理 根据麦克斯韦电磁理论,利用电矢量和磁矢量来分析光波在两介质表面的反射特性,把平面光波的入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量:一个平行于入射角,另一个垂直于入射角,对平面光波在电介质表面的反射和折射进行分析,推导了菲涅尔公式,并结合MATLAB研究光波从光疏介质进入光密介质,以及光波从光密介质进入光疏介质时的反射率、透射率、相位等随入射角度的变换关系。同时对光波在不同介质中传播时的特性变化进行仿真研究,根据仿真结果分析了布鲁斯特角、全反射现象及相位变化的特点。有关各量的平行分量与垂直分量依次用指标p和s来表示,s分量、p分量和传播方向三者构成右螺旋关系。 假设界面上的入射光,反射光和折射光同相位,根据电磁场的边界条件及S分量,P分量的正方向规定,可得Eis+Ers=Ets. 由着名的菲涅耳公式: rs=E0rs/E0is=-(tanθ1-tanθ2)/(tanθ1+tanθ2); rp=E0rp/E0ip=(sin2θ1-sin2θ2)/ (sin2θ1+sin2θ2); ts=E0ts/E0is=2n1cosθ1/n1cosθ1+n2cosθ2; tp=E0tp/E0ip=2n1cosθ1/n2cosθ1+n1cosθ2;

工程光学课程设计.

实习报告 实习名称:工程光学课程设计院系名称:电气与信息工程专业班级:测控12-1 学生姓名:张佳文 学号:20120461 指导教师:李静

黑龙江工程学院教务处制2014 年 2 月

工程光学课程设计任务书

目录 1摘要 ...................................................................... 错误!未定义书签。2物镜设计方案 . (1) 3物镜设计与相关参数 (2) 3.1物镜的数值孔径 (2) 3.2物镜的分辨率 (3) 3.3物镜的放大倍数 (4) 3.4物镜的鉴别能力 (4) 3.5设计要求参数确定 (4) 4 显微镜物镜光学系统仿真过程 (5) 4.1选择初始结构并设置参数 (5) 4.2自动优化 (5) 4.3物镜的光线像差(R AY A BERRATION)分析 (6) 4.4物镜的波像均方差(OPD)分析 (7) 4.5物镜的光学传递函数(MTF)分析 (8) 4.6物镜的几何点列图(Stop Diagrams)分析 (10) 4.7仿真参数分析 (11) 5心得体会 (11) 6参考文献 (12)

1摘要 ZEMAX是Focus Software 公司推出的一个综合性光学设计软件。这一软件集成了包括光学系统建模、光线追迹计算、像差分析、优化、公差分析等诸多功能,并通过直观的用户界面,为光学系统设计者提供了一个方便快捷的设计工具。十几年来,研发人员对软件不断开发和完善,每年都对软件进行更新,赋予ZEMAX更为强大的功能,因而被广泛用在透镜设计、照明、激光束传播、光纤和其他光学技术领域中。 ZEMAX采用序列和非序列两种模式模拟折射、反射、衍射的光线追迹。序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计,如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下,ZEMAX 以面作为对象来构建一个光学系统模型,每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始,按照表面的先后顺序进行追迹,追迹速度很快。许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体则需采用非序列模式来进行系统建模。这种模式下,ZEMAX以物体作为对象,光线按照物理规则,沿着自然可实现的路径进行追迹,可按任意顺序入射到任意一组物体上,也可以重复入射到同一物体上,直到被物体拦截。与序列模式相比,非序列光线追迹能够对光线传播进行更为细节的分析。但此模式下,由于分析的光线多,计算速度较慢。 ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件,它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已,更是全功能的光学设计分析软件,具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点,与其它软件不同的是ZEMAX 的CAD 转文件程序都是双向的,如IGES 、STEP 、SAT 等格式都可转入及转出。而且ZEMAX可仿真Sequential 和Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件,是将实际光学系统的设计概念,优化,分析,公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能,可以在实践中对所有光学系统进行设计,优化,分析,并具有容差能力,所有这些强大的功能都直观的呈现于用户光学设计程界面中。而且工作界面简单,快捷,很方便的就能找到我们想哟实现的功能,ZEMAX功能强大,速度快,灵活方便,是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。 2物镜设计方案 消色差物镜(Achromatic)是较常见的一种物镜,由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成,只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差。同时校正了轴上点球差和近轴点慧差,这种物镜不能消除二级光谱,只校正黄、绿波区的球差、色差,未消除剩余色差和其他波区的球差、色差,并且像场弯曲仍很大,也就是说,只能得到视场中间范围清晰的像。使用时宜以黄绿光作照明光源,或在光程中插入黄绿色滤光片。此类物镜结构简单,经济实用,常和福根目镜、校正目镜配合使用,被广泛地应用在中、低倍显微镜上。在黑白照相时,可采用绿色滤色片减少残余的轴向色差,获得对比度好的相片。消色差通常由两个分离的双胶组合透镜组成,这类物镜也称为里斯特物镜,它的倍率一般在6×至30×

LED(Tracepro官方LED建模光学仿真设计教程)

Requirements Models: None Properties: None Editions: TracePro LC, Standard and Expert Introduction In this example you will build a source model for a Siemens LWT676 surface mount LED based on the manufacturer’s data sheet. The dimensions will be used to build a solid model and the source output will be defined to match the LED photometric curve. Copyright ? 2013 Lambda Research Corporation.

Create a Thin Sheet First analyze the package to determine the best method of constructing the geometry in TracePro. The symmetry of the package suggests starting from a Thin Sheet and extruding the top and bottom halves with a small draft angle. Construct Thin Sheet in the XY plane. 1. Start TracePro 2. Select View|Profiles|XY or click the View XY button on the toolbar, and switch to silhouette mode, View|Silhouette. 3. Select Insert|Primitive Solid and select the Thin Sheet tab. 4. Enter the four corners of the Thin Sheet in mm in the dialog box, as shown below, and click Insert. 5. Click the Zoom All button or select View|Zoom|All to see the new object.

光学系统设计讲义

实验一:单镜头设计(Singlet) 实验目的: 1、学习如何启用Zemax 2、学习如何输入波长(wavelength)、镜头数据(lens data) 3、学习如何察看系统性能(optical performance),如ray fan,OPD,点列图(spot diagrams), MTF等。 4、学习如何定义thickness solve以及变量(variables) 5、学习如何进行优化设计(optimization) 实验仪器:微机、zemax光学设计软件 实验步骤: 1、设计一个孔径为F/4的单镜头,物在光轴上,其焦距(focal length)为100mm,波长为可见光, 用BK7玻璃为材料。 2、首先运行ZEMAX,将出现ZEMAX的主页,然后点击lens data editor(LDE)。什么是LDE呢?它是你要 的工作场所,在LDE的扩展页上,可以输入选用的玻璃,镜片的radius,thickness,大小,位置等。 3、然后输入波长,在主菜单的system下,点击wavelengths,弹出波长数据对话框wavelength data,键入你 要的波长,在第一行输入0.486,它是以microns为单位,此为氢原子的F-line光谱。在第二、三行键入 0.587及0.656,然后在primary wavelength上点在0.587的位置,primary wavelength主要是用来计算光学 系统在近轴光学近似(paraxial optics,即first-order optics)下的几个主要参数,如focal length,magnification,pupil sizes等。 4、确定透镜的孔径大小。既然指定要F/4的透镜,所谓的F/#是什么呢?F/#就是光由无限远入射所形成的 effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data,aperture type里选择entrance pupil,在apervalue 上键入25,然后点击ok。 5、回到LDE,可以看到3个不同的surface,依序为OBJ,STO及IMA。OBJ就是发光物,即光源,STO 即孔径光阑aperture stop的意思,STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜,你在设计一组光学系统时,STO可选在任一透镜上,通常第一面镜就是STO,若不是如此,则可在STO这一栏上按鼠标,可前后加入你要的镜片,于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane,即成像平面。回到我们的singlet,我们需要4个面(surface),于是点击IMA栏,选取insert,就在STO后面再插入一个镜片,编号为2,通常OBJ为0,STO为1,而IMA为3。 6、输入镜片的材质为BK7。在STO行中的glass栏上,直接键入BK7即可。 7、孔径的大小为25mm,则第一镜面合理的thickness为4,在STO行中的thickness栏上直接键入4。Zemax 的默认单位是mm 8、确定第1及第2镜面的曲率半径,在此分别选为100及-100,凡是圆心在镜面之右边为正值,反之为负 值。再令第2面镜的thickness为100。 9、现在数据已大致输入完毕。如何检验你的设计是否达到要求呢?选analysis中的fans,然后选择其中的 Ray Aberration,将会出现如图1-1所示的TRANSVERSE RAY FAN PLOT。

光学课程设计 ——望远镜系统

望远镜系统结构设计 指导教师: 张 翔 专 业:光信息科学与技术 班 级:光信息08级1班 姓 名: 学 号: 20080320 光学课程设计

目录 第一部分设计背景 (1) 第二部分设计目的及意义 (1) 第三部分望远镜介绍 (1) 3.1望远镜定义 (1) 3.2望远镜分类及相应工作原理 (2) 第四部分望远镜系统设计 (3) 4.1开普勒望远镜 (3) 4.2望远镜系统常用参数 (4) 4.3外形尺寸计算 (6) 4.4伽利略望远镜 (8) 4.5物镜组的选取 (9) 4.6望远镜像差类型及主要结构 (10) 4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12) 4.8内调焦望远物镜分析 (14) 4.9目镜组的选取 (14) 4.10目镜主要像差及分析 (17) 4.11棱镜转像系统 (17) 4.12转折形式望远镜系统 (18) 4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18) 4.14应用光学系统中的光栅 (20) 第五部分设计总结 (21) 第六部分参考文献 (21)

一.设计背景 在现在科学技术中,以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。如:天文、空间望远镜;地基空间目标探测与识别;激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。 其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”,颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。 二.设计目的及意义 运用应用光学知识,了解望远镜工作原理的基础上,完成望远镜外形尺寸、 物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。 三.望远镜介绍 3.1 望远镜定义 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器,能把远物很小的张角按一定倍率放大,使之在像空间具有较大的张角,使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以,望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中,望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中,天文望远镜包括了射电望远镜,红外望远镜,X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波,宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜,观剧望远镜和军用双筒望远镜。 【望远镜基本工作示意图】

光学设计教程小知识点

1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数? 特性参数:(1)物距L(2)物高y或视场角ω(3)物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h(4)孔径光阑或入瞳位置(5)渐晕系数或系统中每一个的通光半径 结构参数:每个曲面的面行参数(r,K,a4,a6,a8,a10)、各面顶点间距(d)、每种介质对指定波长的折射率(n)、入射光线的位置和方向 1.3轴上像点有哪几种几何像差? 轴向色差和球差 1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。 子午场曲、子午慧差、轴外子午球差 1.5什么是波像差?什么是点列图?它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量? 波像差:实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。 点列图:对于实际的光学系统,由于存在像差,一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后,其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统 2.1叙述光学自动设计的数学模型。 把函数表示成自变量的幂级数,根据需要和可能,选到一定的幂次,然后通过实验或数值计算的方法,求出若干抽样点的函数值,列出足够数量的方程式,求解出幂级数的系数,这样,函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程,给出一个原始系统,线性近似,逐次渐进。 2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点,它们之间有什么区别? 适应法:参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n,参加校正的像差不能相关,可以控制单个独立的几何像差,对设计者要求较高,需要掌握像差理论阻尼最小二乘法:不直接求解像差线性方程组,把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解,使像差残量逐步减小,达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。 区别:适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式;如果m>n或者两者像差相关,像差线性方程组就无法求解,校正就要中断。 3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点? 序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象,光线从物平面开始,按照表面的先后顺序进行追迹,对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。 非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下,非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象,光线按照物理规则,沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析,计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。 (1)建立光学系统模型: 系统特性参输入:孔径、视场的设定、波长的设定 初始结构输入:表面数量及序号、面行、表面结构参数输入 (2)像质评价 (3)优化:设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化 (4)公差分析:公差数据设置、执行公差分析 3.3Zemax软件采用了什么优化算法? 构造评价函数:最小二乘法、正交下降法(非序列光学系统)

光学设计

姓名:伍征义 学号:20100030333 软件课程设计 题目:定焦镜头的技术指标:焦距:28f mm '=,相对孔径/1/3.5D f '=,图像传感器为CCD ,像素为1200×960,像元为3.8 3.8m m μμ?。在可见光波段设计(取d 、F 、C 三种色光,d 为主波长)。 设计要求:镜片数小于10片,焦距280.2f mm mm '=±,中心相对照度大于65%,轴上点100/lp mm 的MTF 值在0.3以上,轴外0.707视场100/lp mm 的MTF 值在0.15以上,最大畸变<3.5%。 1. 透镜结构参数,视场、孔径等光学特性参数: System/Prescription Data GENERAL LENS DATA: Surfaces : 12 Stop : 6 系统光圈 : 入瞳直径 = 8 Glass Catalogs : SCHOTT Ray Aiming : Off 变迹 : 均衡,统一的, 因子 = 0.00000E+000 有效的焦点长度 : 27.99988 (系统温度和压力在空气中) 有效的焦点长度 : 27.99988 (在像空间)

Back Focal Length : 17.50113 统计轨迹 : 40.24 图像空间F/# : 3.499984 离轴工作面F/# : 3.499984 工作面F/# : 3.498717 Image Space NA : 0.141422 物空间 NA : 4e-010 光阑半径 : 2.446456 离轴像高 : 2.923143 近轴放大率 : 0 入瞳直径 : 8 入瞳区域 : 17.94058 入瞳直径 : 9.552972 入瞳直径区域 : -33.40412 Field Type : Angle in degrees 最大视场 : 5.96 主光波长 : 0.5875618 镜头单位 : 毫米 角度放大率 : 0.8374358 Fields : 7 Field Type: Angle in degrees # X-Value Y-Value Weight 1 0.000000 0.000000 1.000000 2 0.000000 3.440000 1.000000 3 0.000000 4.860000 1.000000 4 0.000000 5.960000 1.000000 5 0.000000 -5.960000 1.000000 6 0.000000 -4.860000 1.000000 7 0.000000 -3.440000 1.000000 Vignetting Factors # VDX VDY VCX VCY VAN 1 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 2 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 3 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 4 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 5 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 7 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 Wavelengths : 3 Units: 祄 # Value Weight

光学课程设计望远镜系统结构参数设计

光学课程设计 ——望远镜系统结构参数设计

一设计背景:在现在科学技术中,以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。如:天文、空间望远镜;地基空间目标探测及识别;激光大气传输、惯性约束聚变装置等等…… 二设计目的及意义 (1)、熟悉光学系统的设计原理及方法; (2)、综合应用所学的光学知识,对基本外形尺寸计算,主要考虑像质或相差;

(3)、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理,根据所学的光学知识(高斯公式、牛顿公式等)对望远镜的外型尺寸进行基本计算; (4)、通过本次光学课程设计,认识和学习各种光学仪器(显微镜、潜望镜等)的基本测试步骤; 三设计任务 在运用光学知识,了解望远镜工作原理的基础上,完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。并介绍光学设计中的PW法基本原理。同时对光学系统中存在的像差进行分析。四望远镜的介绍 1.望远镜系统:望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角,使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径(最大8毫米)粗得多的光束,送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。2.望远镜的一般特性 望远镜的光学系统简称望远系统,是由物镜和目镜组成。当用在观测无限远物体时, 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合,光学间隔d=o。当月在观测有限距离的物体时, 两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。作为一般的研究,可以认

光学课程设计报告

光学课程设计报告 姓名: 班级: 学号:

一.设计目的 (1)重点掌握设计光学系统的思路。初步掌握简单的、典型的系统设计的基本技能,熟练掌握光线光路计算技能,了解并熟悉光学设计中所有例行工作,如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。 (2)在熟练掌握基本理论知识的基础上,通过上机实训,锻炼自己的动手能力。在摸索的过程中,进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。 (3)巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识,牢固掌握典型光学系统的特点,并初步接触以后可能用到的光学系统,为学习专业课打下好的基础。 二.设计题目 双筒棱镜望远镜设计(望远镜的物镜和目镜的选型和设计) 三.技术要求 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。

七.上机结果 1.物镜 (1)优化前数据 程序注释: 设计时间:2013年4月10日星期三 08:59:50 下午 -------输入数据-------- 1.初始参数 物距半视场角(°) 入瞳半径 0 4 15 系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 7 3 0 1 -1 理想面焦距理想面距离 0 0 面序号半径厚度玻璃 STO 84.5460 5.741 1 2 -44.9920 2.652 K9 3 -134.9690 56.800 F5 4 0.0000 33.500 1 5 0.0000 4.000 K9 6 0.0000 33.500 1 7 0.0000 12.630 K9 ☆定义了下列玻璃:

(整理)光电课程设计_光学仿真.

概述:一、光源 在光纤通信系统中,光源器件可实现从电信号到光信号的转换,是光发射机以及光纤通信系统的核心器件,它的性能直接关系到光纤通信系统的性能和质量指标。光纤通信系统要求光源具有合适的发射波长,处在光纤的低损耗窗口之中;有足够大的输出功率,从而有较长的传输距离;有较窄的发光谱线,可以减少光纤的色散对信号传输质量的影响;易于与光纤耦合,确保更多的光功率进入光纤;易于调制,响应速度要快,调制失真小,带宽大;在室温下能连续工作,可靠性高,寿命至少在10万小时以上。下面简单介绍已广泛应用的两类半导体光源:半导体发光二极管(LED )和半导体激光二极管(LD )。 1 发光二极管(LED ) 发光二极管(LED )是低速、短距离光波通信系统中常用的光源。其寿命很长,受温度影响较小,输出光功率与注入电流的线性关系较好,价格也比较便宜。驱动电路简单,不存在模式噪声等问 题。 发光二极管结构简单,是一个正向偏置的PN 同质结,电子-空穴对在耗尽区辐射复合发光,称为电致发光。发出的部分光耦合进入光纤供传输使用。LED 所发出的光是非相干光,具有较宽的谱宽(30~60nm )和较大的发射角(≈100°)。 自发辐射产生的功率是由正向偏置电压产生的注入电流提供的,当注入电流为I ,在稳态时,电子-空穴对通过辐射和非辐射复合,其复合率等于载流子注入率I/q ,其中发射电子的复合率决定于内量子效率ηint ,光子产生率为(I ηint/q),因此LED 内产生的光功率为 ()int int /P w q η= (2.1) 式中,ω 为光量子能量。假定所有发射的光子能量近似相等,并设从LED 逸出的功率占内部产生功率的份额为ηext ,则LED 的发射功率为 ()int int /e ext ext P P w q I ηηη== (2.2) ηext 亦称为外量子效率。由上式可知,LED 发射功率P 和注入电流I 成正比。 发光二极管LED 是光纤通信中的常用 光源,它的发光仅仅是自发辐射,属于非相干光源,其输出光发射角较大,但LED 线性度好,调制时动态范围大,信号失真小,也就是P-I 曲线线性好,其P-I 特性曲线如图2.1所示。 2 激光器(LD ) 图2.1 发光二极管的P —I 特性曲线 15 10 5 0 200 400 电流(mA) 发射功率(m W ) 边发光 面发光

SYNOPSYS 光学设计软件课程第16课:实用的相机镜头

第16课:实用的相机镜头 在第15课中设计的镜头非常好,但它有点太长。实际上希望它更短,同时希望非常高的分辨率。以下是本课的目标: 1.焦距90毫米 2.半视场角20度 3.半孔径25.4毫米 4.透镜元件长度约100毫米 5.后焦距50毫米或更大 在本课程中,将让DSEARCH找到一个起点。在命令窗口中键入MDS,打开设计搜索菜单,如下所示。 输入箭头所示的数据,然后单击“确定”。看到结果时,可以稍后修改此输入。假设镜头需要七个透镜元件。程序会要求您输入文件名,因此请键入LENS_7等名称。这将打开一个编辑器窗口,其中包含运行该程序所需的输入。 CORE 14 TIME DSEARCH 1 QUIET SYSTEM ID DSEARCH SAMPLE OBB 0 20 12.7 WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 UNITS MM END GOALS ELEMENTS 7 FNUM 3.54 BACK 0 0 TOTL 100 0.1 STOP MIDDLE STOP FREE RSTART 400 THSTART 5 ASTART 12 RT 0.5 FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0 FWT 5.0 3.0 3.0 NPASS 40 ! this gives the number of passes in the final MACro ANNEAL 200 20 Q COLORS 3 SNAPSHOT 10 QUICK 30 30 ! this option runs much faster END SPECIAL PANT END SPECIAL AANT LLL 50 .1 1 A BACK END GO TIME

光学设计三分离物镜

燕山大学 课程设计说明书题目:照相物镜设计 学院(系):电气工程学院 年级专业:仪表二班 学号: 学生姓名: 指导教师:王志斌 教师职称:副教授

燕山大学课程设计(论文)任务书 2013年 7 月 10 日

目录 一、引言 (4) 二、设计过程 (4) 2.1初始结构的选择 (5) 2.2输入参数和缩放 (6) 2.3在ZEMAX中进行优化 (9) 2.4优化结果 (12) 三、心得体会 (15) 四、参考文献 (16)

引言 照相物镜的简介 照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f ’、相对孔径D/f ’和视场角2w 。照相物镜的焦距决定所成像的大小 Ⅰ)当物体处于有限远时,像高为 y ’=(1-ωβtan ')f (1-1) 式中,β为垂轴放大率,l l y y ' '==β。对一般的照相机来说,物距l 都比较大, 一般l >1米,f ’为几十毫米,因此像平面靠近焦面,''f l ≈,所以 l f '=β Ⅱ)当物体处于无限远时,β→∞像高为 y ’=ωtan 'f (1-2) 因此半视场角 ω=atan ' ' f y (1-3) 表1-1中列出了照相物镜的焦距标准: 即通常所说的截止频N λ λ u f D N == (1-4) 照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率,多数照相物镜因其本身的分辨率不高,相对孔径的作用是为了提高像面光照度 E ’=1/4πL τ(D/f ’)2 (1-5) 照相物镜的视场角决定其在接受器上成清晰像的空间范围。按视场角的大小,照相物镜又分为 a )小视场物镜:视场角在30°以下; b )中视场物镜:视场角在30°~60°之间; c )广角物镜:视场角在60°~90°之间; d )超广角物镜:视场角在90°以上。 照相物镜按其相对孔径的大小,大致分为

工程光学课程设计报告教材

工程光学课程设计 设计名称:工程光学课程设计 院系名称:电气与信息工程学院 专业班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 黑龙江工程学院教务处制 2013年12月

工程光学课程设计评分表 (6069)和不及格(少于60分)五级给出。 一、ZEMAX 软件介绍

美国ZEMAX Development Corporation研发ZEMAX 是一套综合性的光学设计软件,集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文件管理功能。ZEMAX所有的这些功能都有一个直观的接口,它们具有功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。ZEMAX 有两种不同的版本:ZEMAX-SE和ZEMAX-EE,有些功能只在EE版本中才具有。 ZEMAX 可以模拟序列性(Sequential)和非序列性(non-sequential)系统,分别针对成像系统和非成像系统。ZEMAX采用序列和非序列两种模式模拟折射、反射、衍射的光线追迹。序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计,如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下,ZEMAX以面作为对象来构建一个光学系统模型,每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始,按照表面的先后顺序进行追迹,追迹速度很快。许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体则需采用非序列模式来进行系统建模。这种模式下,ZEMAX以物体作为对象,光线按照物理规则,沿着自然可实现的路径进行追迹,可按任意顺序入射到任意一组物体上,也可以重复入射到同一物体上,直到被物体拦截。与序列模式相比,非序列光线追迹能够对光线传播进行更为细节的分析。但此模式下,由于分析的光线多,计算速度较慢。 在一些较为复杂的光学系统中,可以同时使用序列和非序列光线追迹。根据需要,可以采用序列光学表面与任意形状、方向或位置的非序列组件进行结合,共同形成一个系统结构。 二、显微物镜设计方案

光学系统设计zemax初级教程

光学系统设计(Zemax初学手册) 内容纲目: 前言 习作一:单镜片(Singlet) 习作二:双镜片 习作三:牛顿望远镜 习作四:Schmidt-Cassegrain和aspheric corrector 习作五:multi-configuration laser beam expander 习作六:fold mirrors和coordinate breaks 习作七:使用Extra Date Editor, Optimization with Binary Surfaces 前言 整个中华卫星二号「红色精灵」科学酬载计划,其量测仪器基本上是个光学仪器。所以光学系统的分析乃至于设计和测试是整个酬载发展重要一环。 这份初学手册提供初学者使用软件作光学系统设计练习,整个需要Zemax光学系统设计软件。它基本上是Zemax使用手册中tutorial的中文翻译,由蔡长青同学完成,并在Zemax E. E. 7.0上测试过。由于蔡长青同学不在参和「红色精灵」计划,所以改由黄晓龙同学接手进行校稿和独立检验,整个内容已在Zemax E. E. 8.0版上测试过。我们希望藉此初学手册(共有七个习作)和后续更多的习作和文件,使团队成员对光学系统设计有进一步的掌握。(陈志隆注) (回内容纲目) 习作一:单镜片(Singlet)

你将学到:启用Zemax,如何键入wavelength,lens data,产生ray fan,OPD,spot diagrams,定义thickness solve以及variables,执行简单光学设计最佳化。 设想你要设计一个F/4单镜片在光轴上使用,其focal length 为100mm,在可见光谱下,用BK7镜片来作。 首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE),什么是LDE呢?它是你要的工作场所,譬如你决定要用何种镜片,几个镜片,镜片的radius,thickness,大小,位置……等。 然后选取你要的光,在主选单system下,圈出wavelengths,依喜好键入你要的波长,同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486,以microns为单位,此为氢原子的F-line 光谱。在第二、三列键入0.587及0.656,然后在primary wavelength上点在0.486的位置,primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics,即 first-order optics)下的几个主要参数,如focal length,magnification,pupil sizes 等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4的透镜,所谓的F/#是什么呢?F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data,在aper value上键入25,而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说,entrance pupil的大小就是aperture的大小。 回到LDE,可以看到3个不同的surface,依序为OBJ,STO及IMA。OBJ就是发光物,即光源,STO即aperture stop的意思,STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜,你在设计一组光学系统时,STO可选在任一透镜上,通常第一面镜就是STO,若不是如此,则可在STO这一栏上按鼠标,可前后加入你要的镜片,于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA 就是imagine plane,即成像平面。回到我们的singlet,我们需要4个面 (surface),于是在STO栏上,选取insert cifter,就在STO后面再插入一个镜片,编号为2,通常OBJ为0,STO为1,而IMA为3。 再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO列中的glass栏上,直接打上BK7即可。又孔径的大小为25mm,则第一面镜合理的thickness为4,也是直接键入。再来决定第1及第2面镜的曲率半径,在此分别选为100及-100,凡是圆心在镜面之右边为正值,反之为负值。而再令第2面镜的thickness为100。 现在你的输入数据已大致完毕。你怎么检验你的设计是否达到要求呢?选analysis中的fans,其中的Ray Aberration,将会把transverse的ray aberration对pupil coordinate 作图。其中ray aberration是以chief ray为参考点计算的。纵轴为EY的,即是在Y方个的aberration,称作tangential或者YZ plane。同理X方向的aberration称为XZ plane 或sagittal。 Zemax主要的目的,就是帮我们矫正defocus,用solves就可以解决这些问题。solves 是一些函数,它的输入变量为curvatures,thickness,glasses,semi-diameters,conics,以及相关的parameters等。parameters是用来描述或补足输入变量solves的型式。如curvature的型式有chief ray angle,pick up,Marginal ray normal,chief ray normal,Aplanatic,Element power,concentric with surface等。而描述chief ray angle solves

光学课程设计报告——华中科技大学

光学课程设计报告 姓名:糜健 班级:光信0802 学号:U200813208

目录 1.设计任务及要求 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计技术要求 (2) 2.设计步骤 (2) 2.1总体设计流程图 (2) 2.2光学系统外形尺寸的计算 (3) 2.2.1 望远镜基本结构参数的确定 (3) 2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算 (3) 2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算 (5) 2.2.4目镜的选型及其初始结构参数的计算 (8) 2.3像差调节 (10) 2.3.1物镜的调节: (10) 2.3.2目镜的调节: (12) 2.3.3像质评价 (15) 4.附录:零件图与系统图 (16) 4.1双胶合物镜正透镜零件图 (17) 4.2光学系统图 (18)

1.设计任务及要求 1.1设计任务 双筒棱镜望远镜设计(望远镜的物镜和目镜的选型和设计)1.2设计技术要求 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。 2.设计步骤 2.1总体设计流程图

2.2光学系统外形尺寸的计算 2.2.1 望远镜基本结构参数的确定 焦距:由D/f1’=1:4,f1’=4D=120mm。又因为Γ=f1’/f2’,f2’=f1’/Γ=20mm。 出瞳大小:D’=D/Γ=5mm。 分划板口径:D分=2f1’tanω=16.7824mm。 出瞳的视场角:因为Γ=tanω’/tanω ,ω=4°,2ω’=45.522°。 2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算 普罗Ⅰ型转向棱镜基本结构如下: 普罗Ⅰ型转向棱镜是由两块等腰直角棱镜所构成的,具有转向的功能,可以解决开普勒望远镜成倒像的问题,使其成正立的实像,在本双筒望远镜系统中,棱镜位于目镜与分划板之间,对一块等腰直角棱镜进行棱镜的展开如下: D L 如图,D为棱镜的通光口径,L为棱镜的展开长度,由几何关系可知:L=2D。即可以将一块等腰直角棱镜展开为厚度为L的玻璃平板,玻璃平板又可以等效为厚度d=L/n的空气平板,其中 n为玻璃平板的折射率。因此系统可以等效为由物镜、目镜、分划板、两空气平板所组成得系统。将两空气平板放置在物镜与分划板之间,结构图如下:

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