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光学设计课程报告班级：学号：姓名：日期：目录双胶合望远物镜的设计 (02)摄远物镜的设计 (12)对称式目镜的设计与双胶合物镜的配合 (20)艾尔弗目镜的设计 (30)低倍消色差物镜的设计 (38)无限筒长的高倍显微物镜的设计 (47)双高斯照相物镜的设计 (52)反摄远物镜的设计 (62)课程总结 (70)双胶合望远物镜的设计1、设计指标：设计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜（加棱镜），技术要求如下：视放大率：3.7⨯；出瞳直径：4mm ；出瞳距离：大于等于20mm ；全视场角：210w =︒；物镜焦距：'=85f mm物；棱镜折射率：n=(K9)；棱镜展开长：31mm ；棱镜与物镜的距离40mm ；孔径光阑为在物镜前35mm 。
2、初始结构计算 (1) 求J h h z ，，根据光学特性的要求4.728.142===D h ：44.75tan 85tan ''=⨯=•= ωf y0871.0''==f h u648.0'''==y u n J(2)计算平行玻璃板的像差和数CS S S I I I I ，，平行玻璃板入射光束的有关参数为0871.0=u0875.0)5tan(-=-= z u 005.1-=u u z平行玻璃板本身的参数为d=31mm ； n=； 1.64=ν 带入平行玻璃板的初级像差公式可得：000665.01.51631-1.5163×0.0871×-311324432-==--=I du n n S0.0006682=(-1.005)×-0.000665=u u ×=zI I I S S000824.0087.05163.11.6415163.13112222-=⨯⨯-⨯-=--=I u n n dS C υ(3)根据整个系统的要求，求出系统的像差和数S Ⅰ，S Ⅱ，C SⅠ：为了保证补偿目镜的像差，要求物镜系统（包含双胶合物镜和棱镜）的像差为：'m δL =0.1mm ，'0.001m SC =-，'0.05FC L mm ∆=(4)列出初级像差方程式求解双胶合物镜的C W P ，，∞∞由于棱镜物镜系统S S S +=所以双胶合物镜的像差和数为000852.0-棱镜系统-==I I I S S S0019642.0-棱镜系统-==II II I I S SS000444.0-棱镜系统==I I I C CS SS C(5)列出初级像差方程求P ，W ，C(6)由P ，W ，C 求C W P ，，∞∞由于h=，f ’=85，因此有进而可得：174.0)(3==ϕh P P3994.0)(2==ϕh W W由于望远镜本身对无限远物平面成像，因此无需再对物平面位置进行归化：174.0==∞P P 3994.0==∞W W将∞∞W P ，带入公式求0P根据，查找玻璃组合。
光学系统外形尺⼨设计实例万能⼯具显微镜光学系统设计万能⼯具显微镜⽤以瞄准⼯件，属于瞄准定位系统，因此系统的总放⼤功率由瞄准精度来决定。
设瞄准精度（⼀次瞄准的最⼤允许误差）分别为0.5m δµ=、0.8m µ、2m µ ⽤⽶字型虚线瞄准被测件轮廓时，眼睛的瞄准精度为20''30''α=将上⼆式的数值代⼊式（7—8），可得系统的总放⼤率Γ为3250210/mmαδΓ==50或30?，12.5?（⼀）物镜、⽬镜放⼤率的分配及确定物镜所观测的⼯件沿光轴⽅向有⼀定深度，为使⼯作时，镜筒端部与⼯件不致相碰，要求物镜有较⼤的⼯作距离。
例如30Γ=?时，要能测量100mm Φ的⼯件，物镜的⼯作距离应⼤于50mm ，为使总的共轭距不致太长，物镜倍率不宜过⼤。
⽬镜倍率可以适当取⼤⼀些，但也不能太⼤，以免镜⽬距太短，或使分划板的粗糙度要求太细⽽造成加⼯困难。
⽬前国内外通⽤的⽬镜的放⼤率为10?，因此，在选择⽬镜时，应⾸先考虑10?⽬镜。
此例题若选择10?⽬镜，则物镜的倍率分别为5?、3?、1.25?。
这样，物镜倍率也不太⾼。
1.25?物镜常取1?物镜。
（⼆）物镜的数值孔径的确定物镜的数值孔径可根据式（7—13）确定，即300NA Γ=故三种放⼤率的物镜对应的数值孔径分别为0.15，0.09，0.03。
（三）物⽅线视场⼤⼩的确定视场的⼤⼩根据使⽤要求⽽定，并考虑到校正像差的可能性。
对于3?物镜，要求能看到6mm Φ的圆柱、圆孔或螺距为6mm 的螺丝，因此取物⽅线视场为7mm ，其相应的视场光阑直径（即分划板通光直径）为21mm 。
对于三种不同倍率的物镜，⼀般采⽤视场光阑直径是统⼀的，因此，不同倍率的物线⽅视场⼤⼩不同。
三种倍率的物⽅线视场见表7—18。
表7—18物镜的⼯作距离取决于同⼀⼯件上下两平⾯间的⾼度差或被测⼯件的最⼤直径。
对于3?物镜，在万⼯显上要求在使⽤V 形座时，被测⼯件的最⼤直径为100mm Φ，此时，相应的⼯作距离应⼤于50mm 。
第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。
3. 学会光学系统参数的优化方法。
4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。
二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。
在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。
四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。
（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化物镜参数，以满足成像要求。
2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。
（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化目镜参数，以满足成像要求。
3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。
（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。
（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。
五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。
4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。
5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。
注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
