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=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；
棱镜的出射面与分划板之间的距离：a =10mm ； 棱镜：o 60-LJ D 屋脊棱镜；L=2.646D 材料：K10； 目镜：2-35
一、目镜的计算
目镜是显微系统和望远系统非常重要的一个组成部分，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的选取即可。
1、首先根据已知的视觉放大倍数Γ及视场2ω，求出2'ω
'
1159)(22tg ︒=⨯Γ='⇒⇒'=Γωωωωtg arctg tg
2、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 arctg
3、根据实际所需要的2'ω数值。出瞳直径值及镜目距值等，来选择合适的目镜类型。在本次设计中所需的目镜的结构形式应该作为已知条件给出，如：目镜2-35。
图2-1
目镜2-35（结构图见2-1）
此外设计手册中还提供有相关的结构数据参数表2-1及主要的系统数据； 表2-1
0.6,298.7,502,00.25==︒==''d s f f ω等。
从图2-2中我们不难发现该目镜的出瞳位于整个系统的左侧，而在目镜的实际运用中，出瞳应位于系统右侧。此种情况相当于将目镜倒置，故而它所给出的298.7='f s 我们不能直接加以运用，这里f s '是指F '与目镜最后一面之间的距离。 4、将手册中给的目镜倒置：
由于将目镜倒置，则目镜的数据将发生一定的变化，以目镜2-35为例，原来的第一个
折射面（650.1081=r ）变为第八个面（650.1088=r ），原来的第二个折射面
（31.332-=r ）变为第七个折射面（31.337-=r ）……，以此类推。值得注意的是：不但折射面的次序发生变化，与此同时其半径的符号也将发生相应的改变，原来为正，则现在为负。倒置后的新的数据如下表2-2所示：
5、进行追迹光线，求出倒置后的f s ：
追迹过程:用MATLAB编写程序如下
l=100000000000;
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:len
fprintf('%d surface :\n',j);
if l>=10000000000
u=0;
if r(j)==0
continue;
else
i=y/r(j);
i2=i*n(j)/n(j+1);
u2=i+u-i2;
l2=i2*r(j)/u2+r(j);
end
else
if r(j)==0
i=-u;
i2=i*n(j)/n(j+1);
u2=-i2;
l2=l*u/u2;
else
i=u*(l-r(j))/r(j);
i2=i*n(j)/n(j+1);
u2=i+u-i2;
l2=i2*r(j)/u2+r(j);
end
end
fprintf('l=%f,u=%f,i=%f,i2=%f,u2=%f,l2=%f\n',l,u,i,i2,u2,l2); if length(d)>=j l=l2-d(j); else l=l2;
fprintf('finished:Sf=%f',l); end u=u2; end
追迹结果:
1 surface :
l=100000000000.000000,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
得到目镜倒置后的f s 值为23.402553=f S （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l '值）。
