凱涅爾目鏡設(shè)計

1、電氣工程樣沆課程設(shè)計說明書系 別：工業(yè)自動化儀表年級專業(yè)：_x學(xué) 號： XX學(xué)生姓名：XX指導(dǎo)教師： 童凱 朱丹丹教師職稱：副教授講師電氣工程學(xué)院?課程設(shè)計?任務(wù)書課程名稱： 光學(xué)儀器根底課程設(shè)計基層教學(xué)單位： 自動化儀表系指導(dǎo)教師：王志斌學(xué)號XX學(xué)生姓名XX專業(yè)班級XX設(shè)計題目凱涅爾目鏡的設(shè)計設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù)設(shè)計一個6 X望遠(yuǎn)鏡的目鏡焦距 / =20mm,出瞳距離 /;=8, 2 = 45.,D = 2要求目鏡本身校正球差、慧差、軸向色差工作距離大于視度調(diào)節(jié)量辯論小組評語：清楚正確根本掌握優(yōu)化設(shè)計 根本正確原理 了解不正確不清楚辯論成績：組長簽字：年 月 日課程設(shè)計綜合成績：辯論小組成

2、員簽字：年 月 日目錄第一章摘要2第二章 設(shè)計要求、參數(shù)計算及優(yōu)化3第一節(jié)設(shè)計要求3第二節(jié) 參數(shù)計算4第三節(jié)優(yōu)化6第三章課設(shè)總結(jié)10參考文獻(xiàn)11第一章摘要為了克服冉登斯目鏡不能校正垂軸色差的特點(diǎn),將平凸的接目鏡換成雙膠合透鏡,這就是凱涅爾目鏡.如圖1-1.滿足象散和慧差的兩個條件是：(1-1)Poc“8= 土頊冬=垃6屈1-2V V/ . 1.在圖1-1中,在目鏡中必須力0,即要求光闌位于目鏡的前方.由以上公式可以看到,當(dāng)P.減小時處增大,相當(dāng)于增大的目鏡的出瞳 距離八,由于膠合透鏡組有可能采取比單透鏡小一些的P.值,因此凱 涅爾目鏡的相對出瞳距離/,/,可以到達(dá)1/2o同時由于可以校正垂軸

3、色差,視場可以到達(dá)45.50.第二章設(shè)計要求,參數(shù)計算及優(yōu)化第一節(jié)設(shè)計要求設(shè)計一個6X望眼鏡的日鏡,目鏡焦距/目=20,出瞳距離/；=8, 2刃=45,D=2o考慮場鏡對整個目鏡的焦距的影響,?。?1.2 f ti=l-2 x20=24根據(jù)出瞳距離的要求/；=10,對接眼的透鏡組來說：由此得到接眼鏡在規(guī)劃條件下4 = Y眼=0.415根據(jù)前面提到的單個透鏡組對無限遠(yuǎn)LI標(biāo)成像時象散和慧差同時為零的條件： 將九代入以上公式,得到要求的P.值：為了校正垂軸色差,接眼透鏡組的云=0,如果要求tl鏡產(chǎn)生一定的垂軸色差.以 便和物鏡補(bǔ)償,可以取一個大于零或小于零的數(shù)值.我們這里不考慮色差的補(bǔ) 償,所以取

4、：c=0;pQ =0.93第二節(jié)參數(shù)計算利用雙膠合透鏡組P表查表選擇玻璃,為了減小高級相差,應(yīng)盡量采取和絕 對值小的玻璃.使膠合面的半徑盡量大些,我們選用ZF3.ZK3.K9,有關(guān)參數(shù)如下：表2.1所用到的三種玻璃的局部參數(shù)參數(shù)nZF31.16211.59-1.5ZK3-0.24601.712.24K9-0.09862.061.97h?x =2.6=2.5根據(jù)心利用公式:1.67- =(Pi+Q101十* F T 2(21)(22)(23)(24)將P.帶入前面公式中的石表示得:將數(shù)據(jù)代入以上公式得到:1.67= 4.1-2.5-0.21.76= 2.72q =+.2=0.5,-1 根據(jù)接眼透

5、鏡的焦距24mm,求出相應(yīng)的半徑：下面再根據(jù)光瞳位置的要求,求場鏡的焦距.首先要求接眼透鏡的出瞳位置.對 接眼透鏡有：婦=10, =24帶入共軸點(diǎn)方程式得：取接眼透鏡和場鏡之間的間隔J=18,由2-1得：心=心一 =一 17.2 -18 = -35.2(25)考慮到兩個透鏡組的主平面位置/.、=-42.根據(jù)望遠(yuǎn)鏡倍率6X,要求：i:2 = L+ 4, =5+6 X 20=125(26)將的值代入共輒點(diǎn)方程式得：(27)11111=1扁 lzl lz2 125 42扁=31.4場鏡采用K9玻璃,并做成平凸行,得到：七=/物;一 1=31.4X0.5163= 16.2第三節(jié)優(yōu)化根據(jù)表2.2中的數(shù)據(jù)

6、,把第二節(jié)求得的接眼透鏡和場鏡的半徑加上適當(dāng)?shù)暮穸纫院?全部結(jié)構(gòu)參數(shù) 如下表：表2.2根據(jù)計算結(jié)果,用到的各參數(shù)如下51.01.0481.51.71721.71037(ZF3)13.364.51.58911.58624(ZK3)-16.14181.01.016.24.51.51631.51389(K9)81.()1.0優(yōu)化前象差:圖2.3圖25圖22圖24在圖一中看到出瞳距離太大,不能有效的接受聚焦光,而且由于q的取值問題, 使得從透鏡邊緣入射的光不能有效的聚焦,根據(jù)圖像的缺乏之處,選擇適者的 自動調(diào)節(jié)值,對目鏡進(jìn)行局部數(shù)據(jù)的優(yōu)化,優(yōu)化如下列圖：圖2.6優(yōu)化后的目鏡光路優(yōu)化后象差：圖2-7圖2

7、-8UJ6UW *表2.3優(yōu)化后的數(shù)據(jù)TJL ir4rrtr2,符合要求.第三章課設(shè)總結(jié)通過一個多星期的學(xué)習(xí),自己對凱涅爾日鏡的設(shè)計,從查閱相關(guān)資料,比照 各種光學(xué)器件,從而得出自己能夠入手的光學(xué)器件一一凱涅爾日鏡的設(shè)計.這次 的課程設(shè)計,雖然只是研究單一的目鏡,但是通過兒天的學(xué)習(xí),和老師交換意見 和建議,并且包括了根底知識的積累、理論的成型、ZEMAX軟件和Visio的使用、 設(shè)計目鏡的實(shí)現(xiàn),和期間目鏡系統(tǒng)的不斷優(yōu)化和驗(yàn)證,可以說讓我們對于光學(xué)系 統(tǒng)設(shè)計的整個過程都有了一個整體和客觀的熟悉.在課設(shè)中我學(xué)習(xí)到了自我學(xué)習(xí)發(fā)的作用,只有不斷的學(xué)習(xí),不斷的去思考, 不斷的去尋求答案,不斷的去實(shí)踐,你才會真的掌握一種技術(shù).感謝老師這凡天的指導(dǎo),感謝這兒天和給予我?guī)椭耐瑢W(xué).我將會銘記這次珍貴 的經(jīng)驗(yàn)和這兒天所有得到的快樂.參考文獻(xiàn)1、劉鈞,高明編著,?光學(xué)設(shè)計?,2006,西安電