扬州大学光学设计课程设计资料
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光学设计课程设计一、课程设计目的本课程设计旨在帮助学生巩固光学设计的基础知识,掌握一定的光学设计理论和技术,并通过设计实践提升学生的光学设计能力。
具体目的如下:1.借助光学设计软件完成光学系统设计和分析。
2.学习并熟练掌握光学系统的常见构建方式,实现对优化设计的复现。
3.通过课程设计对光学设计理论的理解深化,并拓展实际设计中的思路。
4.熟练掌握常见光学测试仪器和测试方法,包括曲面测量装置、球差底片、干涉仪等。
二、课程设计内容1.光学系统构建:从理论到实践,掌握几种常见光学系统的构建方式,并关注系统的光学参数,包括口径、孔径、焦距、曲率半径等。
此外,学习主动光学、自适应光学等实用技术。
2.光学系统优化:对构建好的光学系统进行参数优化设计,尝试解决可能出现的一些光学系统问题,如像差控制、畸变抑制等。
3.光学系统测试与分析:对构建并优化好的光学系统进行测试,并分析测试结果,参考测试结果进行进一步优化,以寻求光学系统的最佳性能。
4.实验:开展一项小型光学实验,深入了解光学的基础知识。
三、课程设计要求与评分标准1. 设计报告1.设计背景及目的:5 分钟2.设计思路及方法:20 分钟3.设计过程及结果:30 分钟4.讨论分析及展望:5 分钟5.报告内容组织结构、语言表达及答辩互动质量:40 分钟2. 实验报告1.实验目的及方法:10 分钟2.实验过程及数据分析:50 分钟3.实验结果及结论:20 分钟4.报告内容组织结构、语言表达及答辩互动质量:20 分钟3. 实验成果根据设计报告和实验报告的内容、质量及答辩表现,综合评定实验成果,包括实验创新性、开展水平、数据准确性、报告质量及答辩互动等多个方面。
四、参考教材1.《现代光学设计》(第2版)著者:Warren J.Smith2.《光学设计与计算机辅助设计》著者:姜立强3.《光学设计和应用》(第2版)著者:A.E.Conrady4.光学设计软件OpticStudio(前名Zemax):教程及在线资源。
光学设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解光学设计的基本概念、原理和方法,掌握光学系统的组成和设计流程,培养学生的创新意识和实践能力。
具体目标如下:1.知识目标:•掌握光学基本概念、原理和定律。
•了解光学系统的组成和分类。
•学习光学设计的方法和步骤。
2.技能目标:•能够运用光学原理分析光学系统。
•掌握光学设计软件的基本操作。
•具备光学系统设计和优化能力。
3.情感态度价值观目标:•培养学生对光学科技的兴趣和热情。
•增强学生的创新意识和团队合作精神。
•培养学生关注社会发展和实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.光学基本概念、原理和定律:光的传播、反射、折射、衍射等。
2.光学系统组成:透镜、镜片、光源、探测器等。
3.光学设计方法:几何光学、波动光学、数值光学等。
4.光学系统设计流程:需求分析、光学设计、光学仿真、优化等。
5.光学设计软件操作:Zemax、TracePro、LightTools等。
三、教学方法为实现课程目标,本课程将采用多种教学方法,如:1.讲授法:讲解光学基本概念、原理和定律,以及光学系统设计方法。
2.案例分析法:分析实际光学系统设计案例,让学生了解光学设计的过程和技巧。
3.实验法:让学生动手进行光学实验,培养实际操作能力和实验素养。
4.讨论法:分组讨论光学问题,培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为实现课程目标,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的光学设计教材,如《光学设计》、《光学原理》等。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《光学手册》、《光学工程》等。
3.多媒体资料:制作课件、教学视频等,辅助学生理解和掌握光学知识。
4.实验设备:配置光学实验器材,如透镜、光源、探测器等,供学生进行实验。
5.光学设计软件:提供正版光学设计软件,如Zemax、TracePro、LightTools等,供学生学习和使用。
五、教学评估为全面、客观地评估学生的学习成果,本课程将采用以下评估方式:1.平时表现:评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,以了解学生的学习态度和实际水平。
光学工程本科课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光学工程的基本原理、方法和应用,培养学生具备一定的实验技能和工程实践能力,提高学生的科学素养和创新能力。
具体目标如下:1.知识目标:学生能够掌握光学工程的基本概念、原理和常用技术,了解光学工程的发展趋势和应用领域。
2.技能目标:学生能够熟练运用光学工程的基本原理和方法解决问题,具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标:学生能够认识光学工程在现代科技中的重要地位,培养对光学工程的兴趣和热情,树立正确的科学观和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学工程的基本原理、常用技术和应用。
具体安排如下:1.教材章节:第1章光学工程导论;第2章光学基本原理;第3章光学元件与系统;第4章光学测量与实验;第5章光学工程应用。
2.教学内容:光学工程的基本概念、发展历程和趋势;光线的传播、反射、折射等基本原理;光学元件的类型、功能和设计方法;光学系统的组成、性能和评价;光学测量方法和技术;光学工程在各个领域的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下:1.讲授法:教师通过讲解、阐述、分析等方式,引导学生掌握光学工程的基本原理和知识。
2.讨论法:教师学生针对光学工程的重点、难点问题进行讨论,培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法:教师通过分析光学工程实际案例,让学生了解光学工程在实际应用中的方法和技巧。
4.实验法:学生动手进行光学实验,巩固理论知识,提高实验操作能力和实践能力。
四、教学资源为了保证教学质量,本课程将充分利用校内外教学资源。
具体资源如下:1.教材:选用国内权威出版社出版的光学工程教材,确保知识的科学性和系统性。
2.参考书:提供相关领域的经典著作和最新研究成果,丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,运用视频、图片等直观展示光学工程的原理和应用。
大学光学专业的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握光学基本原理、光学元件及其特性、光学仪器的基本原理和构造,培养学生运用光学知识解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解光的传播、反射、折射、衍射和干涉等基本现象及其规律。
(2)掌握凸透镜、凹透镜、折射棱镜等光学元件的特性及应用。
(3)熟悉光学仪器的基本原理和构造,如望远镜、显微镜、摄像机等。
(4)了解光学在现代科技领域中的应用。
2.技能目标:(1)能够运用光学原理分析光学现象和解决实际问题。
(2)具备光学仪器的基本操作和维护能力。
(3)能够阅读和理解光学相关的英文资料。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。
(2)树立学生对科学研究的自信心和责任感。
(3)培养学生团结协作、勇于创新的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.光学基本原理:光的传播、反射、折射、衍射和干涉等现象及其规律。
2.光学元件:凸透镜、凹透镜、折射棱镜等光学元件的特性及应用。
3.光学仪器:望远镜、显微镜、摄像机等光学仪器的基本原理和构造。
4.光学在现代科技领域中的应用:光纤通信、激光技术、光学成像等。
5.光学实验:基本光学实验技能训练,实验仪器的操作和维护。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式,包括:1.讲授法:系统地传授光学基本原理和知识。
2.讨论法:引导学生针对光学现象和问题进行思考和讨论。
3.案例分析法:通过分析具体的光学仪器和应用案例,加深学生对光学知识的理解。
4.实验法:进行光学实验,培养学生的实践操作能力和观察分析能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《光学教程》等国内外优秀光学教材。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,辅助课堂教学。
4.实验设备:光学实验仪器和相关设备,为学生提供实践操作的机会。
光学设计课程设计报告一、教学目标本课程旨在让学生掌握光学设计的基本原理和方法,培养学生的动手能力和创新精神。
具体目标如下:1.知识目标:学生能熟练掌握光学设计的基本概念、原理和公式,了解光学设计的应用领域和发展趋势。
2.技能目标:学生能运用光学设计软件进行简单的光学系统设计,具备实际操作能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对光学设计的兴趣,提高学生的科学素养,使学生认识到光学设计在现代科技中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学设计的基本原理、光学系统的设计方法、光学设计软件的使用等。
具体安排如下:1.光学设计的基本原理:包括光的传播、反射、折射等基本现象,以及光学元件的性质和功能。
2.光学系统的设计方法:包括几何光学设计、物理光学设计等方法,以及光学系统性能的评价指标。
3.光学设计软件的使用:学习Zemax、LightTools等光学设计软件的操作方法,进行实际的光学系统设计。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解光学设计的基本原理和公式,使学生掌握基础知识。
2.讨论法:引导学生就光学系统设计方法进行讨论,提高学生的思考能力。
3.案例分析法:分析具体的光学设计案例,使学生了解光学设计在实际应用中的重要性。
4.实验法:利用光学实验设备,让学生动手进行光学系统的设计和测试,培养学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括:1.教材:《光学设计基础》等教材,为学生提供理论知识的学习。
2.参考书:《光学设计手册》等参考书,为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料:包括教学PPT、视频等,为学生提供直观的学习体验。
4.实验设备:包括光学显微镜、望远镜等,为学生提供实践操作的机会。
以上教学资源将共同支持本课程的教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程采用以下评估方式:1.平时表现:通过课堂提问、讨论、实验操作等方式,评估学生的参与度和实际操作能力。
光学课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握光学的基本概念、原理和现象,包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等;能够运用光学知识解释日常生活中的光学现象,提高学生的科学素养;培养学生观察、思考、实验和解决问题的能力,激发学生对物理学科的兴趣和好奇心。
具体来说,知识目标包括:1.了解光的传播特点,掌握光在真空和介质中的传播速度。
2.掌握光的反射定律和折射定律,能够计算反射角和折射角。
3.理解光的干涉和衍射现象,掌握干涉条纹和衍射图样的特点。
技能目标包括:1.能够运用光学知识解释生活中的光学现象,如眼镜、摄影、光纤通信等。
2.能够进行简单的光学实验,观察和记录实验现象。
3.能够运用光学原理解决一些实际问题,如设计简易的放大镜、望远镜等。
情感态度价值观目标包括:1.培养学生对物理学科的兴趣和好奇心,激发学生探索自然界的热情。
2.培养学生尊重科学、追求真理的精神风貌。
3.通过光学现象的学习,使学生认识到科学知识在生活中的重要性,提高学生的科学素养。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.光的传播:光的传播特点、光在真空和介质中的传播速度。
2.光的反射:反射定律、反射角和入射角的关系。
3.光的折射:折射定律、折射角和入射角的关系。
4.光的干涉:干涉现象、干涉条纹的特点。
5.光的衍射:衍射现象、衍射图样的特点。
教学过程中,将结合教材中的图示和实例进行讲解,引导学生通过观察和思考,掌握光学的基本概念和原理。
同时,安排一些简单的实验,让学生亲身体验光学现象,加深对光学知识的理解。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法:教师通过讲解光学的基本概念、原理和现象,引导学生掌握光学知识。
2.讨论法:教师学生进行小组讨论,分享彼此对光学现象的理解和看法。
3.案例分析法:教师通过分析生活中的光学实例,让学生学会运用光学知识解释实际问题。
4.实验法:教师安排一些简单的光学实验,让学生亲身体验光学现象,提高学生的实践能力。
普通物理实验光学设计性实验讲义物理学专业用目录光学设计性实验绪论实验一光具组基点的测定。
实验二反射全息。
实验三偏振光分析。
实验四测量空气折射率。
实验五玻璃折射率的测定。
光学设计性实验绪论一、实验教学目的及任务1、实验教学目的光学设计性实验课程是高等院校物理专业最基本的实训研究课,它对于培养学生的动手实践能力,启发学生思维,培养良好的科学素质,及严谨求实的科学作风、创新精神,提高进行科学实验工作的综合能力,包括实际动手能力、分析判断能力、独立思考能力、革新创造能力、归纳总结能力等起着极其重要的作用。
设计性物理实验的教学目的,是在学生具有一定实验能力的基础上,通过独立分析问题、解决问题,使学生把知识转化为能力,为作毕业设计,写科研成果报告和学术论文,作初步训练。
这对激发学生的创造性和深入研究的探索精神,培养科学实验能力,提高综合素质有重要作用。
2、课程的主要任务设计性实验,就是应用物理思想研究合理的实验程序和方法,研究如何合理控制各因素在实验中的条件和参量,以得出最好的测量结果。
设计性实验还研究在各种条件下存在最佳方案的可能性,并研究如何得出最佳方案。
学生做设计性实验是一种创造性劳动,他们必须利用所学的专业知识和实验技能,根据实验任务自己搜集资料,设计实验方案、选配仪器,调节测量完成实验,分析结果,写出报告,整个过程具有一定的探索性。
二、本实验课的基本理论与实验技术知识本实验课的基本理论是光学理论。
实验技术知识包括方案设计、光路设计、仪器选择、步骤安排、参量选取、故障分析、数据处理和结果评论等。
三、实验内容及具体要求1、选择实验项目,了解实验课题,明确工作任务,熟悉仪器。
2、查阅有关资料,画出必要的原理图,推导出有关的理论公式。
通过分析与比较,选择出能够满足实验要求的最佳实验方案。
3、通过对测量仪器和误差传递公式的研究,对实验方法进行分析,确定出最合适的测量方法和测量条件,确定出数据处理方法。
4、写出一份合格的实验设计方案,对实验方法进行分析。
光学课课程设计书范文一、教学目标本章节的教学目标是让学生掌握光学的基本概念、原理和定律,能够运用光学知识解释一些日常现象,并培养学生对科学的兴趣和好奇心。
具体来说,知识目标包括了解光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象和原理;技能目标包括能够运用光学知识解决一些简单的问题,如计算光的传播速度、反射角度等;情感态度价值观目标包括培养学生对科学的热爱和好奇心,提高学生对光学实验的兴趣。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光学的基本概念、原理和定律。
具体包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的原理和规律,以及一些典型的光学实验。
教学内容将根据学生的认知水平和学习进度进行合理安排,确保学生能够逐步理解和掌握光学知识。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本章节将采用多种教学方法。
包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过讲解和演示实验,让学生直观地了解光学现象;通过讨论和案例分析,培养学生的思考和分析能力;通过实验操作,提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备适当的教学资源。
包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材将作为学生学习的基础,参考书提供更多的学习资料,多媒体资料用于展示实验过程和现象,实验设备用于进行实际的操作和观察。
同时,我们还将利用网络资源和其他教学资源,以增加学生的学习兴趣和开阔视野。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式,以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现将根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现等来评估;作业将根据学生的完成情况和理解程度来评估;考试将采用选择题和问答题等形式,测试学生对光学知识的掌握程度。
评估结果将及时反馈给学生,以帮助学生了解自己的学习情况,并进行改进。
六、教学安排本章节的教学安排将根据学生的作息时间和兴趣爱好进行合理规划。
光学类大学课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握光学基本概念,如光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象;2. 掌握光学定律和公式,并能运用解决实际问题;3. 了解光学在科学技术、日常生活和工业领域的应用。
技能目标:1. 能够运用几何光学和波动光学的方法分析解决光学问题;2. 能够设计和实施简单的光学实验,如测定光的折射率、观察干涉和衍射现象;3. 能够运用光学知识解释自然现象和实际应用,提高观察、分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对光学科学的兴趣和好奇心,激发他们探索光学未知领域的热情;2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神,在学习过程中互相帮助、共同进步;3. 增强学生对我国光学科技成就的自豪感,培养他们为国家和民族科技事业作贡献的使命感。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 光的基本概念:光的传播、光谱、光的强度与亮度;2. 几何光学:光的反射、折射、全反射,透镜和面镜的性质与成像规律;3. 波动光学:光的干涉、衍射、偏振,光学薄膜及其应用;4. 光的量子理论:光的粒子性、波粒二象性、黑体辐射和普朗克常数;5. 光学应用:光纤通信、激光技术、光学仪器和光学传感器。
教学大纲安排如下:1. 引言与光学基本概念(2学时):介绍课程性质、目标,阐述光学基本概念;2. 几何光学(6学时):讲解光的反射、折射、全反射等现象,分析透镜和面镜的成像规律;3. 波动光学(6学时):介绍光的干涉、衍射、偏振等,探讨光学薄膜的应用;4. 光的量子理论(4学时):阐述光的粒子性、波粒二象性,引入黑体辐射和普朗克常数;5. 光学应用(2学时):介绍光学在通信、激光、仪器和传感器等领域的应用。
教学内容与教材紧密关联,注重科学性和系统性,循序渐进地引导学生掌握光学知识。
三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:通过系统的讲解,使学生掌握光学基本概念、原理和定律。
光学课课程设计书一、教学目标本章节的教学目标是让学生掌握光学的基本概念、原理和实验方法,能够运用光学知识解释日常生活中的现象,培养学生的观察能力、实验能力和创新思维能力。
具体分为以下三个部分:1.知识目标:学生能够掌握光的基本性质、光的传播、反射、折射、衍射等基本概念和原理,了解光的应用领域。
2.技能目标:学生能够运用光学知识解释日常生活中的现象,具备基本的实验操作能力和数据分析能力,能够进行简单的光学实验设计和改进。
3.情感态度价值观目标:培养学生对科学的热爱和好奇心,培养学生的创新精神和团队合作意识,使学生认识到光学在现代科技发展中的重要地位。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光的基本性质、光的传播、反射、折射、衍射等基本概念和原理,以及光学实验方法。
具体安排如下:1.第一课时:光的基本性质,包括光的传播、反射、折射等基本概念和原理。
2.第二课时:光的衍射和干涉,介绍衍射和干涉的原理及其在生活中的应用。
3.第三课时:光学实验方法,介绍光学实验的基本方法和技巧,以及如何进行实验数据的处理和分析。
4.第四课时:光的应用领域,介绍光学在现代科技发展中的重要地位和应用实例。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下:1.讲授法:教师通过讲解光的基本性质、原理和实验方法,引导学生理解和掌握光学知识。
2.讨论法:教师学生进行小组讨论,让学生分享自己的理解和观点,培养学生的合作意识和创新思维能力。
3.实验法:教师引导学生进行光学实验,让学生亲身体验光学现象,提高学生的实验操作能力和数据分析能力。
4.案例分析法:教师通过引入生活中的实例,让学生运用光学知识进行分析和解释,培养学生的观察能力和应用能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:《光学教程》2.参考书:《光学原理》3.多媒体资料:光学实验视频、光学现象图片等4.实验设备:光学实验仪器、实验材料等以上教学资源将有助于学生更好地理解和掌握光学知识,提高学生的学习效果和实践能力。
光科11《光学设计》课程设计 望远镜设计(附计算指导)题目:双筒棱镜望远镜设计(望远镜的物镜和目镜的选型和设计) 要求:双筒棱镜望远镜设计,采用普罗I 型棱镜转像,系统要求为: 1、望远镜的放大率Γ=6倍;2、物镜的相对孔径D/f ′=1:4(D 为入瞳直径,D =30mm );3、望远镜的视场角2ω=8°;4、仪器总长度在110mm 左右,视场边缘允许50%的渐晕;5、棱镜最后一面到分划板的距离≥14mm ,棱镜采用K9玻璃,两棱镜间隔为2~5mm 。
6、lz ′=8~10mm二、设计报告的内容与要求可以手写,可以打印,禁止复印(0分处理)。
1、封面:包括“光学设计课程设计”,班级、姓名、学号。
2、外形尺寸计算,光学系统选型;像差容限计算。
(要求有详细的计算步骤和理论依据);3、PW 法计算初始结构参数,要求详细过程01012312,,,Q Q ,,,I P W P W P C r r r d d ϕ∞∞⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒平板像差物镜像差(等值反号)查表选玻璃对,04567','0,Q ,,'I t ts K x P C r r r f r =⇒⇒⇒⇒⇒⇒场查表选玻璃对光瞳衔接场镜4、用ZEMAX 优化设计像差校正;厚度取整;光瞳衔接。
打印数据,像差曲线;五个像差容限表。
要求目镜像差容限:子午慧差2倍焦深左右(尽量小于0.1);像散小于1.6;场曲小于1.6;畸变小于0.56;倍率色差小于0.03。
要求物镜像差容限:球差:1H 孔径小于1倍焦深, 0.707H 带球差小于6倍焦深=0.226。
色差:全孔径范围都小于0.1;慧差:弧矢慧差小于0.02即可。
5、像质评价。
自述,是否达到像差容限要求,什么原因。
6、学习的心得体会。
三、参考书目:1、 郁道银 谈恒英,《工程光学》,机械工业出版社,2007。
2、 刘钧 高明,《光学设计》,国防工业出版社,2012。
3、 毛文炜,《光学镜头的优化设计》,清华大学出版社,2009。
4、 黄一帆 李林, 《光学设计教程》,北京理工大学出版社2009。
5、 Joseph M. Geary , Introduction to lens design with ZEMAX ,Willmann-Bell 出版社,2002-08。
6、 Smith,ModernLensDesign-Aresourcesmanual , McGraw-Hill Professional; July 1, 1992。
四、附:课程设计计算指导 说明:1、本指导将全面介绍带有普罗I 型转像棱镜系统的望远镜设计过程以及计算,作为《光学设计》课程设计的实习范例。
实验报告需在此基础上完善和修改,严禁全盘抄袭本指导,否则作0分处理!2、本指导省略了理论分析部分,计算依据请参考有关资料。
我们的工作将按照以下步骤进行:1、系统外形尺寸的计算:根据需求确定像差,选型;2、使用PW法进行初始结构的计算:确定系统的r、d、n;3、像差的校正:通过修改r、d、n,调整像差至容限之内;4、进行像质评价,总结数据图表,完成设计。
第一部分:外形尺寸计算一、各类尺寸计算1、计算'f o 和'f e由技术要求有:1'4o Df =,又30D mm =,所以'120o f mm =。
又放大率Γ=6倍,所以''206o e f f mm ==。
2、计算D 出303056D D D mm =∴===ΓQ 物出物 3、计算D 视场2'2120416.7824o o D f tg tg mm ω==⨯⨯=视场4、计算'ω(目镜视场)''45o tg tg ωωωΓ⨯=⇒≈5、计算棱镜通光口径D 棱(将棱镜展开为平行平板,理论略) 问题:如何考虑渐晕?我们还是采取50%渐晕,但是拦掉哪一部分光呢?拦掉下半部分光对成像质量没有改善(对称结构,只能使光能减少),所以我们选择上下边缘各拦掉25%的光,保留中间的50%。
即保留中间像质好的,去掉边缘像质不好的。
下半的25%由目镜拦掉,上半的25%由棱镜拦掉,只留下中间的50%。
如图:移出梯形后计算:141202224D D D D⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭棱物视视=,此处后截距取大于14mm 即可,我取14mm 。
又30D mm =物,16.7824D mm=视场,所以有16.574D mm ≈棱,8.2872D mm =棱。
所以展开厚度233.15L D mm ==棱,因为装配需要,取33.5L mm =,空气平板的长度22.1Ld mm n=≈。
即(n=1.5163)物镜距棱镜第一面为59.8mm 。
验算:取59.8mm 会不会挡轴上点的光?如图求得极限距离为53.7mm ,若小于此距离时候棱镜档光,取59.8是可以的。
意义:说明之前取后截距14mm ≥,但是不能取得太大,否则棱镜离物镜太近了会挡光!6、求目镜口径D 目D 目无渐晕时候,()'2''2o e D D f f tg ω⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦出目,现在有25%的渐晕,所以()'2''22.084o e D D f f tg mm ω⎡⎤=++=⎢⎥⎣⎦出目7、结构总尺寸59.821420101091.820111.8110L mm =-++++=+=≈二、选型望远镜:孔径大,视场小,所以轴外像差小,只需要校正轴上点像差。
两种轴上点像差:球差、位置色差。
与孔径相关。
其余轴外像差:与视场相关,但慧差与孔径和视场都相关,所以也要考虑慧差。
所以:对于物镜:校正球差、位置色差、慧差(用正弦差代替)对目镜:大视场,小孔径。
要校正:像散、场曲、畸变、慧差、倍率色差。
选择:物镜—双胶合;目镜—凯涅耳目镜。
第二部分:PW法求初始结构参数(双胶合物镜设计)(PW 法理论略)一、求解本设计的结构已知'120,30,28o o f mm D mm ω===1、求,,z h h J由设计条件,有()1520''' 1.4089('0.125,''8.3912,'1)'z o o D h mm h J n u y h u y f tg mm n f ω⎧==⎪⎪⎪=⎨==⎪⎪=====⎪⎩孔径光阑在物镜框上 注意:由于含有平板,平板会产生像差,所以要用物镜的像差来平衡平板的像差。
2、平板像差两个平板,厚度为2233.567L mm =⨯=,所以有24310.006906Ip n S du n -=-=-∑,其中67, 1.5163(9),0.125,0.6096,64.06p d mm n K u u ν====-=;()0.003404p IIpIIp u SS u==∑∑;22(1)0.003670Ip d n C u n ν--==-∑ 3、双胶合物镜像差双胶合物镜像差应该与平行平板像差等值反号,据此提出物镜像差。
(若不需平衡平板像差的话,取物镜像差都为0)即双胶合像差0.0069060.0034040.003667I II IS S C =⎧⎪=-⎨⎪=+⎩进行规化后: 1)2,0.001958II C C C C h ϕ→== 2)求P 、W :0.00040640.0032453(,0)I II II z z S P h S W J S h P JW h ⎧==⎪⎪⎪=-=⎨⎪=-=⎪⎪⎩Q3)求P ∞、W ∞: 320.20808()0.2077()P P P h W W W h ϕϕ∞∞⎧===⎪⎪⎨⎪===⎪⎩4)求0P若冕牌玻璃在前:200.85(0.1)0.1276P P W ∞=-+= 若火石玻璃在前:200.85(0.2)0.20803P P W ∞=-+= 查表,选玻璃对。
5)例如选取了K9-F5玻璃对查表有:112210000.002, 1.5163,64.1, 1.6242,35.9, 2.109844,2.416250, 1.708125,0.097630,0.076217, 4.586682I C n n A K P W Q ννϕ==========-=-所以1,2000.2138Q Q Q ==±; 03000.145365 4.732047W W Q Q Q K∞-=+=-=-。
取“—”号时比较接近。
所以2111211322 2.6222031.464266110.84417671Q n n ρϕϕρρϕρρ⎧⎪=+=-⎪⎪=+=⎨-⎪⎪-=-=-⎪-⎩注意,这是规化后的。
所以112233'81.952'45.763'142.15o o o f r mm f r mm f r mmρρρ⎧==⎪⎪⎪==-⎨⎪⎪==-⎪⎩二、上机计算根据之前的计算,已基本得到了双胶合物镜的初始结构参数。
现在我们知道: 物距:∞,半视场角:4o ,入瞳直径:30mm ,折射面数:7个(双胶合3个,平板4个)。
因为入瞳在物镜上,所以第一面为STO 面,各面曲率半径已知,平面曲率为infinity 。
另外有1234566,3,59.8,33.5,2,33.5d d d d d d ======,同时有12345671,9,5,1,9,1,9n n K n F n n K n n K =======。
输入zemax 运行计算:1)焦距119.5~120.5mm 为合格; 2)像差容限i)球差:1H 孔径小于1倍焦深,1倍焦深=589.322'sin mn u λ=0.0377;0.707H 带球差小于6倍焦深=0.226。
ii)色差:全孔径范围都小于0.1即可iii)慧差:我们用慧差代替正弦差,即弧矢慧差'''0.00258.39120.02Ks Sc y =⨯=⨯≈ 小于0.02即可。
修改1r 、2r 、3r 达到以上要求!请看范例 物镜.zmx(可以选取别的玻璃对作为双胶合物镜,有的容易校正像差,有的则稍微困难,即使玻璃对选取相同,最后调整的结果也不相同,所以不要抄袭!)修改好像差后,按照《光学设计手册》上p356页的表面半径数值表,套用标准半径,选取影响最小的标准半径,套完半径后,保证焦距和像差在合格范围,则达到要求!注意:后截距,即棱镜最后面到像面的距离要求大于等于14mm,修改完参数后可能改值只有8mm左右,怎么办?改变前面的59.8mm那个厚度,从而使后截距达到要求!至此,物镜设计完毕,可以保存数据,图表,整理设计报告。
第三部分:目镜的设计由于目镜的设计比较复杂,且日常使用的目镜都已成型,我们采取直接选用的方式。