双筒棱镜望远镜的物镜和目镜的选型和设计毕业设计
光学课程设计方案-望远镜系统结构参数设计方案
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；地基空间目标探测与识别；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M）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，可以认为望远镜是由光学问隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。
这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。
图9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。
为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表示。
这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。
设计一个8倍的双目望远镜,光学设计
如何进行光线追迹？我们以一个具体的双胶合物镜为例进行一下说明（见表2-4）
例如一双胶合物镜的初始结构参数如下所示（见表2-3）：
表2-2
157.04
6.0
1.4874
70.0
-17.989
1.8
1.7280
28.3
25.53
10.0
1.4874
70.0
-25.53
齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩
课程名称应用光学指导教师
院 （系）理学0
课程设计题目设计一个8倍的双目望远镜
设计题目要求：
设计一个8倍的双目望远镜，其设计要求如下：
全视场：2ω=6.5º；
出瞳直径：D´=5mm；
出瞳距离：lz´=20mm；
分辨率：α=6"；
0.2
1
50.93
5.5
1.5524
63.3
-50.93
0.2
1
25.24
5.3
1.5524
63.3
∞
表2-3
62.5
4.0
1.51633
-43.65
2. 5
1.67270
-124.35
表2-4
1
2
3
183.547
343.967
97.009
注意：计算过程中至少保留六位有效数字。
采用与以上相同的方法就可得到目镜倒置后的 值（指焦点F与目镜最后一面的距离，也即指当平行光入射目镜系统是追迹光路中的最后一个面的像距 值）。
求的 =3.
四、计算棱镜
由于亥普勒望远镜系统成倒像，故尚需在整个系统中加入一转像系统，在本次设计中，我们加入的是棱镜转像系统。棱镜转像系统应置于物镜的像平面附近，为了不使棱镜上的疵病反映到物镜中，还要使棱镜离开像平面一定距离，即题中所给出的a值。如果无特殊要求，棱镜的位置应位于横向尺寸最小的地方。
光学课程设计方案-望远镜系统结构参数设计方案
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；地基空间目标探测与识别；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M）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，可以认为望远镜是由光学问隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。
这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。
图9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。
为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表示。
这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。
如何选购适合自己的双筒望远镜(保罗镜和屋脊镜)
三、多少倍数的望远镜适合自己？
一般来说，普通手持型望远镜倍数不宜超过10倍，因为手持望远镜是会有轻微的抖动，通过望远镜观测时，会相应的把这种抖动放大，倍数越高抖动就放的越大，
一个剧烈抖动的物体，人眼是没有办法看清楚的。这也是**望远镜的放大倍数一般只有7到8倍的原因。即使是放在三脚架上观测的望远镜，倍数也是有限制的，因为大气受地面建筑和其它因素的影响，密度并不是均匀的，当远处的被观测物的反射（或透射，发射）的光线穿过这些密度不均匀的大气时，会发生轻微的折射，造成影像模糊。而且望远镜倍数越高，这种模糊越明显。一般来说，在低海拔城市中，望远镜的倍数以不超过40倍为宜。另外放大倍数大，则实际视场小。这样，就不利于发现和寻找目标，对于经常变换目标的观察尤其不利。即便是找好了目标，三脚架稍有晃动就容易丢失目标。对于没有自动跟踪装置的，要经常手动调节才能使目标保持在视野之内。另外提高倍数，还必须相应提高物镜的口径，来保证成像有足够的亮度，没有亮度的成像人眼是看不清楚的。这样一来，望远镜的体积重量以及价格都会急剧升高。所以，不应该片面的追求倍数，至于市面上许多标高倍望远镜，倍数一般都有夸大，也有少部分倍数是真的，出现这种情况的原因很简单，工厂和商家的首要目的是追求利润，而不是普及正确的望远镜知识，既然市场需要高倍望远镜，与其引导正确的消费观，还不如去迎合这种消费观来的简单，一般来说口径大一些且倍数高一些的望远镜辨别能力高一些，porro掕镜望远镜比roof掕镜望远镜是分辨力高些，镀膜好的镜子分辨力高些。需要特别强调的是，望远镜的倍数只是影响分辨力的众多关联因素中的一项，盲目追求大倍数是不可取的。
二. 关于望远镜
对于初学者, 普通的小口径(小于10厘米)折射镜是最好的选择, 它们的价格相当便宜(与折反射镜和APO折射镜相比), 操作和维护简单,建议如果经济条件允许，尽量购买正规的天文望远镜，“正规”是指有优良的光学质量，标准的目镜接口（现在最常用的是1.25英寸的接口），合理的放大率组合，能够真正发挥作用的寻星镜，稳固的支架，灵敏可靠的微动及调焦机构等等。目前充斥市场的低档折射镜（口径多为50－60mm）的质量参差不齐，大部分都存在着设计和制造上的缺陷， 购买时最好请一位望远镜的内行帮助参谋。
光学设计-第15章--望远镜物镜设计
第十五章 望远镜物镜设计望远镜一般由物镜、目镜、棱镜或透镜式转像系统构成。
望远镜物镜的作用是将远方的物体成像在目镜上，经目镜放大后供人眼观察。
如图15－1所示。
图15－1 望远镜系统§1 望远镜物镜的光学特性一 望远镜物镜的光学特性参数望远镜物镜的光学特性由焦距、相对孔径、视场等参数表示。
1 焦距望远镜物镜的焦距／物f 等于目镜焦距／目f 与望远镜倍率的乘积，因而，一般望远镜的倍率越高，物镜的焦距越长。
高倍望远镜物镜焦距可达到一米左右，天文望远镜物镜焦距可达到数米。
望远镜物镜的焦距大多在mm 500~100之间。
2 相对孔径在望远系统中，入射的平行光束经过系统后仍然为平行光束，因此物镜的相对孔径／物f D 与目镜的相对孔径／目f D /是相等的。
目镜的相对孔径主要由出射光瞳直径/D 和出射光瞳距离/p l 决定，目镜的出射光瞳直径一般为mm 4左右，出射光瞳距离/p l 一般要求mm 20。
为保证出射光瞳距离，目镜的焦距／目f 一般大于或等于mm 25，这样，目镜的相对孔径约为71~41。
所以，物镜的相对孔径不大，一般小于51。
但当物镜的焦距很长时，物镜的光瞳口径却可以很大，如天文望远镜中有口径为几米的物镜。
3 视场望远镜物镜的视场ω2与目镜的视场/2ω以及系统的视放大率Γ之间有如下关系：ωωtg tg ⋅Γ=/目镜视场因受结构限制，目前/2ω大多在070以下，这就限制了物镜的视场不会很大，一般在012以下。
二 望远镜物镜像差校正要求由于望远镜物镜的相对孔径和视场都不大，同时允许视场边缘成像质量适当降低，因此它的结构型式比较简单，故望远镜物镜要求主要校正球差、慧差、轴向色差，而不校正对应于像高/y 二次方的各种单色像差（像散、场曲、畸变）和倍率色差。
由于望远镜要与目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以在设计望远镜物镜时，应考虑到它与其他部分之间的像差补偿关系。
在物镜光路中有棱镜的情况下，物镜的像差应当与棱镜的像差互相补偿，即棱镜的像差要靠物镜来补偿，由物镜来校正棱镜的像差。
光学设计案例范文
光学设计案例范文
一种小型望远镜的光学设计案例
本文介绍了一种小型望远镜的光学设计案例，包括了望远镜的选型、
光学系统的配置以及最终系统的成象性能等细节。
首先，本案例的望远镜选型采用Ritchey-Chrétien型，其拥有高抗
异性象差的能力，较为合适本案例的要求。
该望远镜的参数设置为：望远镜初步参数：焦距：650mm；折射镜及反射镜尺寸：Φ100mm；
光道长度：650mm。
其次，根据望远镜的参数选择，本案例的光学系统配置采用的是一种
简单的全场图像系统，光学系统的组件包括：
1、正反射镜：选用的是高质量的反射镜，其像差特性高，表面光度
均一，折射率为95％。
2、双环镜：选用的是安裝正反射镜后的双环镜，采用的是双环设计，以提高系统的像差抑制能力和色差表现能力。
3、补偿片组：采用的是全玻片补偿片组，可以有效补偿系统的异性
象差，以及使系统具有良好的不变曲率特性。
4、全场图像：选用的是全场视场视力，可以有效抑制象差，并保证
视场均匀度。
最后根据光学系统的配置和参数，可以计算出最终的系统性能，包括
视场视觉能力、象差抑制能力以及色差表现能力等。
10倍的双目望远镜_光学设计-
设计一个8倍得双目望远镜设计题目要求:设计一个8倍得双目望远镜,其设计要求如下:全视场:2ω=5º; 出瞳直径:D ´=5mm; 出瞳距离:l z ´=20mm; 分辨率:α=6";(R=5") 渐晕系数:K =0、64;棱镜得出射面与分划板之间得距离:a =10mm; 棱镜:屋脊棱镜;L=2、646D 材料:K10; 目镜:235一、目镜得计算目镜就是显微系统与望远系统非常重要得一个组成部分,但目镜本身一般并不需要设计,当系统需要使用目镜时,只要根据技术要求进行相应类型得选取即可。
1、首先根据已知得视觉放大倍数Γ及视场2,求出22、因为目镜有负畸变(3%~5%),所以实际应取:'962%5)(2)(22︒=⨯⨯Γ+⨯Γ='ωωωtg arctg tg arctg3、根据实际所需要得2数值。
出瞳直径值及镜目距值等,来选择合适得目镜类型。
在本次设计中所需得目镜得结构形式应该作为已知条件给出,如:目镜235。
图21目镜235(结构图见21)此外设计手册中还提供有相关得结构数据参数表21及主要得系统数据; 表21等。
从图22中我们不难发现该目镜得出瞳位于整个系统得左侧,而在目镜得实际运用中,出瞳应位于系统右侧。
此种情况相当于将目镜倒置,故而它所给出得我们不能直接加以运用,这里就是指与目镜最后一面之间得距离。
4、将手册中给得目镜倒置:由于将目镜倒置,则目镜得数据将发生一定得变化,以目镜235为例,原来得第一个折射面变为第八个面,原来得第二个折射面变为第七个折射面……,以此类推。
值得注意得就是:不但折射面得次序发生变化,与此同时其半径得符号也将发生相应得改变,原来为正,则现在为负。
倒置后得新得数据如下表22所示:5、进行追迹光线,求出倒置后得:追迹过程:用MATLAB编写程序如下l=1;u=0;y=5;r=[33、310 24、910 24、910 41、72 21、810 108、650 33、310 108、650];d=[2、5 13、5 0、2 11、5 2 0、2 6];n=[1 1、6199 1、5163 1 1、5163 1、6199 1 1、5163 1];len=length(r);for j=1:lenfprintf('%d surface :\n',j);if l>=10000000000u=0;if r(j)==0continue;elsei=y/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+ui2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endelseif r(j)==0i=u;i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i2;l2=l*u/u2;elsei=u*(lr(j))/r(j);i2=i*n(j)/n(j+1);u2=i+ui2;l2=i2*r(j)/u2+r(j);endendfprintf('l=%f,u=%f,i=%f,i2=%f,u2=%f,l2=%f\n',l,u,i,i2,u2,l2);if length(d)>=jl=l2d(j);elsel=l2;fprintf('finished:Sf=%f',l);endu=u2;end追迹结果:1 surface :l=1、000000,u=0、000000,i=0、300210,i2=0、185326,u2=0、114884,l2=87、044473 2 surface :l=89、544473,u=0、114884,i=0、527859,i2=0、563924,u2=0、150949,l2=68、150078 3 surface :l=81、650078,u=0、150949,i=0、343833,i2=0、521354,u2=0、026572,l2=463、842376 4 surface :l=463、642376,u=0、026572,i=0、268724,i2=0、177223,u2=0、118072,l2=104、340746 5 surface :l=92、840746,u=0、118072,i=0、620680,i2=0、580985,u2=0、078377,l2=139、861723 6 surface :l=137、861723,u=0、078377,i=0、177826,i2=0、288060,u2=0、188611,l2=57、288022 7 surface :l=57、088022,u=0、188611,i=0、134638,i2=0、088794,u2=0、234455,l2=45、925301 8 surface :l=39、925301,u=0、234455,i=0、320609,i2=0、486140,u2=0、399985,l2=23、402553 finished:Lf=23、402553得到目镜倒置后得值为(指焦点F 与目镜最后一面得距离,也即指当平行光入射目镜系统就是追迹光路中得最后一个面得像距值)。
选购双筒望远镜的主要指标
选购双筒望远镜的主要指标引言：本文只列举最重要的指标，专业人士要深究的话肯定不够，还要引入更多指标，但是普通人使用足够了。
1.放大倍率双筒望远镜将物体的张角放大的倍数。
另外有公式“放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距”。
比如放大7倍，表示在某地点观察远方某物体，使用双筒望远镜看到的物体的张角是纯粹肉眼看到张角的7倍。
不过也有另一种表述：《中国大百科全书·物理学》将望远镜的放大倍率定义为“眼睛通过望远镜所见远物的像对眼张角的正切与肉眼观察时该远物对眼张角的正切之比，即放大倍率M=tanω’/tanω”。
然而在其他很多资料上（包括Wikipedia）均把放大倍率定义为“望远镜将物体的张角放大的倍数”。
但是公式“放大倍率=物镜焦距÷目镜焦距”始终无争议。
在双筒望远镜中用“A×B”的形式表示放大倍率与口径，“×”前面的数字A为放大倍率，后面的数字B为口径（单位为毫米），比如7×35、8×40中前面的数字就是放大倍率（分别放大张角7倍、8倍，口径分别为35毫米、40毫米）。
日常情况下使用7倍或8倍最好，超过10倍的双筒镜需要使用支架（三脚架），因为太重了。
10倍的双筒镜就很重了，为手持的极限。
（双筒镜越重，手持时越容易抖动，就越难看清楚物体的细节，尤其是远方墙壁上的文字）2.物镜直径（口径）双筒望远镜物镜的直径。
它决定了望远镜收集光线的能力，在相同的放大倍率下，口径越大进光量越大，聚光本领越强，看到的图像越清晰，越亮，就越能看清楚黯淡的物体。
口径是非常重要的指标，在黑夜、光线暗淡处尤其需要大口径的望远镜。
在晴朗的白天倒是无所谓，因为强烈的日光弥补了小口径的不足。
双筒望远镜建议口径：野外日常使用：30mm/35mm/40mm/42mm（不需三脚架）观赏星空：40mm/42mm/50mm/56mm/63mm（50mm以上口径需三脚架）天文发烧友：80mm/100mm/150mm（需三脚架）天文馆、天文台搜寻彗星：400mm（需专业支架）口径越大，望远镜价格越高，重量越重。