昆明理工大学电科工程光学课程设计报告

1、昆明理工大学工程光学课程设计报告学院： 理学院 姓名： XXX 专业： 电科111 时间： 2013.9.12 工程光学课程设计一、 课程设计题目简单开普勒望远镜系统光学设计二、 设计要求做一个简单的开普勒望远镜的光学系统外形尺寸设计，并单独对其物镜进行初始结构选型及像差校正设计，具体要求如下：1、 视放大率=-102、 分辨率3、 视场角2=1.64、 筒长L=110mm三、 具体设计1、 根据要求计算物镜和目镜的焦距可以求出=100mm，=10mm2、 计算物镜的通光孔径，并根据表3加以确定物镜框即为孔径光阑和入射光瞳，其大小与系统的分辨本领有关，考虑到眼睛的分辨率，望远镜的放大率与物镜通光口径之间可以取以下关系：=（0.51）DD=（12）=（12）*20=1020取D=153、 计算出瞳直径=-D/=15/10=1.54、 计算目镜视场角=10tan0.82=135、计算出瞳距=-110x10/(-110+10)=116、计算目镜的通光孔径D目=1.5+2*11*tan13=4.577、计算目镜的视度调节距离一般望远镜要求视度调节量为5折光度，由牛顿公式可以求出目镜相对于分划板

2、的移动量为：x=N/1000其中N为视度调节量，为目镜焦距，x为目镜移动量可以求出x=5*10*10/1000=0.5mm8、确定对玻璃选择在制作双胶合物镜时，选取冕牌玻璃透镜在前，火石玻璃在后的形式，在这里，我选用K7+ZF3玻璃组合做双胶合望远镜玻璃牌号n（5893埃）n（4861埃）n（6563埃）阿贝数K71.514701.520671.5121860.63ZF31.717201.734681.7103729.519、 计算物镜的光焦度分配像方焦距的倒数就是光焦度计算消色差的解，得：=0.019482=-0.00948210、计算物镜的三个面的曲率及相应的曲率半径双胶合薄透镜的球差与结构参数的关系为：其中：在计算中，=1.51470，=1.71720，=0.019482，=-0.009482，=0.019482令=0，求解该二次方程：=0 = =根号内的值为负值，表示球差抛物线在横坐标之下，无球差为零的解。但根号内的值很小，表示负球差的极小值比较小，因此与此极值对应的值的值就可以认为是消球差的解：=-0.01066，所以 =-46.296，为了验证所选玻璃是否能同时达到消除球差

3、和消正弦差的要求OSC=其中h=20通过计算OSC=-0.0120，小于0.0025，表示球差和正弦差可以同时校正。11、透镜变厚透镜的直径D=15mm根据表5，我们取=1mm，2.0655，厚度值扩大凑整到小数点后一位，取5.82mm12、给出物镜的初始结构参数r/mmd/mmnDnFnC64.10242.061.514701.520671.51218-46.29621.717201.734681.71037-119.3445613、用光路追迹法计算球差和带光的色差，作球差曲线计算带光色差的程序n=1.000;nD1=1.51470;nD3=1.71720;nF1=1.52067;nF3=1.73468;nC1=1.51218;nC3=1.71037;r1=64.4024;r2=-46.296；r3=-119.34456；d1=5.8;d2=2;hm=20;h1=hm*0.707; U1=0;u1=0;%F光近轴 i1=h1./r1;i11=n.*i1./nF1; % F光近轴在第一镜面成像参数u11=u1+i1-i11;l11=(i11.*r1)./u11)+r1l2=l11-d1

4、;i2=(l2-r2).*u11./r2;i21=nF1.*i2./nF3; % F光近轴在第二镜面成像参数u21=u11+i2-i21;l21=r2+r2.*i21./u21l3=l21-d2;i3=(l3-r3).*u21./r3; % F光近轴在第三镜面成像参数i31=nF3.*i3./n;u31=u21+i3-i31;l311=r3+r3.*i31./u31%C光近轴i1=h1./r1;i11=n.*i1./nC1; % C光近轴在第一镜面成像参数u11=u1+i1-i11;l11=(i11.*r1)./u11)+r1;l2=l11-d1;i2=(l2-r2).*u11./r2;i21=nC1.*i2./nC3; % C光近轴在第二镜面成像参数u21=u11+i2-i21;l21=r2+(r2.*i21./u21);l3=l21-d2;i3=(l3-r3).*u21./r3;i31=nC3.*i3./n;u31=u21+i3-i31; % C光近轴在第三镜面成像参数l312=r3+(r3.*i31./u31)l31=l311-l312计算出的色差l31 =-0.0105计算球差

5、的程序：n=1.000;nD1=1.51470;nD3=1.71720;nF1=1.52067;nF3=1.73468;nC1=1.51218;nC3=1.71037;r1=61.4024;r2=-46.296;r3=-119.34456;d1=5.8;d2=2.0;h1=20;U1=0;u1=0;%D光近轴i1=h1./r1;i11=n.*i1./nD1; % D光近轴在第一镜面成像参数u11=u1+i1-i11;l11=(i11.*r1)./u11+r1l2=l11-d1;i2=(l2-r2).*u11./r2;i21=nD1.*i2./nD3; % D光近轴在第二镜面成像参数u21=u11+i2-i21;l21=r2+r2.*i21./u21l3=l21-d2;i3=(l3-r3).*u21./r3;i31=nD3.*i3./n; % D光近轴在第三镜面成像参数u31=u21+i3-i31;l31=r3+r3.*i31./u31%D光远轴%计算初值为L1=inf，U1=0，sinI1=h1/r1；I1=asin(h1./r1);I11=asin(n.*sin(I1)./nD1)

6、% D光远轴在第一镜面成像参数U11=0+I1-I11;L11=r1+(r1.*sin(I11)./sin(U11)L2=L11-d1;U2=U11;I2=asin(L2-r2).*sin(U2)./r2);I21=asin(nD1.*sin(I2)./nD3); % D光远轴在第二镜面成像参数U21=U2+I2-I21;L21=r2+(r2.*sin(I21)./sin(U21);L3=L21-d2;U3=U21;I3=asin(L3-r3).*sin(U3)./r3); % D光远轴在第三镜面成像参数I31=asin(nD3.*sin(I3)./n);U31=U3+I3-I31;L31=r3+(r3.*sin(I31)./sin(U31)QC=l31-L31求出球差QC = -0.1477做球差曲线的程序：n=1.000;nD1=1.51470;nD3=1.71720;nF1=1.52067;nF3=1.73468;nC1=1.51218;nC3=1.71037;r1=122.74;r2=-93.81;r3=-246.80;d1=5.8;d2=2.0;hm=20;h1=linspa

7、ce(0.01,hm,10000); U1=0;u1=0;%D光近轴，用小斯公式计算D光的成像参数%第一成像面i1=h1./r1;i11=n.*i1./nD1; u11=u1+i1-i11;l11=(i11.*r1)./u11+r1%第二成像面l2=l11-d1;i2=(l2-r2).*u11./r2;i21=nD1.*i2./nD3; u21=u11+i2-i21;l21=r2+r2.*i21./u21;%第三成像面l3=l21-d2;i3=(l3-r3).*u21./r3;i31=nD3.*i3./n; u31=u21+i3-i31;l31=r3+r3.*i31./u31;%D光远轴，用大斯公式计算D光的成像参数，平行光线入射L1=inf，U1=0，sinI1=h1/r1；%第一成像面I1=asin(h1./r1);I11=asin(n.*sin(I1)./nD1) ; U11=0+I1-I11;L11=r1+(r1.*sin(I11)./sin(U11);%第二成像面L2=L11-d1;U2=U11;I2=asin(L2-r2).*sin(U2)./r2);I21=asin(nD

8、1.*sin(I2)./nD3); U21=U2+I2-I21;L21=r2+(r2.*sin(I21)./sin(U21);%第三成像面L3=L21-d2;U3=U21;I3=asin(L3-r3).*sin(U3)./r3); I31=asin(nD3.*sin(I3)./n);U31=U3+I3-I31;L31=r3+(r3.*sin(I31)./sin(U31);%实际值减理想值得球差QC=L31-l31;plot(QC,h1/hm,g) ;title(D光F光C光球差曲线);hold on%F光远轴I1=asin(h1./r1);I11=asin(n.*sin(I1)./nF1) ; U11=U1+I1-I11;L11=r1+(r1.*sin(I11)./sin(U11);L2=L11-d1;U2=U11;I2=asin(L2-r2).*sin(U2)./r2); I21=asin(nF1.*sin(I2)./nF3);U21=U2+I2-I21;L21=r2+(r2.*sin(I21)./sin(U21);L3=L21-d2;U3=U21;I3=asin(L3-r3).*sin(U3)./r3); I31=asin(nF3.*sin(I3)./n);U31=U3+I3-I31;L31=r3+(r3.*sin(I31)./sin(U31);%实际值减理想值得球差QC=L31-l31;plot(QC,h1/hm,c);hold on

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