工程光学综合练习题
更新时间:2024-04-15 02:18:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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综合训练二
(测控、信息、电科、光科专业适用)
一、题目:
典型光学系统的外形尺寸计算与分析
二、目的:
1)课程知识的综合运用:综合运用已经学过的理想光学系统理论、光束限制理论和像差理论,进行实际光学系统的外形尺寸计算,为光学设计打下良好基础。
2)促进协助和自学能力的提高:通过小组共同研究,促进学生团结协助精神的培养。同时培养学生查阅资料及自学能力。
三、内容
外形尺寸计算,是指根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程,其主要内容包括:
1) 确定系统的孔径、视场、分辨率以及光组构成和光束限制情况; 2) 确定各光组的光学特性(焦距、放大倍率等)及几何关系(轴向位置、
通光孔径等);
3) 画出完整的系统光路图,标示主要参数予以验证; 4) 规划成像质量、视场、孔径的权重。 本次综合练习要求做到第3步。
四、选题方式
1)以综合练习一确定的小组为单位选题;
2)有兴趣做光学设计的小组先选(第7题和第15题); 3)剩下的小组,由小组长抽签选择其余13题。
五、要求
1)根据要求画出系统光路图,标识系统结构、光束限制和成像典型光线。 2)设计思路、分析步骤和设计过程齐全,设计合理,结果可靠。 3)第11教学周布置任务,完成选题和资料查找工作; 5)第12教学周完成理想参数计算;
6)第13教学周完成各光组的选型及初步计算; 7)第14教学周完成整体的外形尺寸计算;(网上提交)
8)第15教学周根据反馈完善,周末网上提交提交电子最终版,同时上交纸版。
六、成绩评定
根据设计综合情况,以百分制给分。
附:设计题目
练习题一
开普勒望远镜是最简单的望远镜系统,已知视觉放大率Γ=-10X,视场角2ω=2?,出瞳直径D'=5mm,出瞳距lz'=11.25mm;另有一对称式双透镜转像系统,两透镜之间的距离为60mm,插入上述望远镜光路中将筒长拉长180mm。请计算组合系统的外形尺寸(包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等)。
?2和焦距f2?有如下近似关系:(提示:目镜可选用凯涅尔型,其后工作距lF?2?0.35f2?;前工作距lF2?8.6mm。) lF
练习题二
开普勒望远镜是最简单的望远镜系统,已知视觉放大率Γ=-8X,视场角2ω=4?,出瞳直径D'=5mm,目镜焦距f2'=25mm;另有一对称式双透镜转像系统,两透镜之间的距离为80mm,插入上述望远镜光路中将筒长拉长240mm。请计算组合系统的外形尺寸(包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等)。
?2和焦距f2?有如下近似关系:(提示:目镜可选用凯涅尔型,其后工作距lF?2?0.35f2?;前工作距lF2?8.6mm。) lF
练习题三
开普勒望远镜是最简单的望远镜系统,已知视觉放大率Γ=-6X,视场角2ω=6?,出瞳直径D'=6mm,机械筒长L=168mm;另有一对称式双透镜转像系统,两透
镜之间的距离为50mm,插入上述望远镜光路中将筒长拉长150mm。请计算组合系统的外形尺寸(包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等)。
?2和焦距f2?有如下近似关系:(提示:目镜可选用凯涅尔型,其后工作距lF?2?0.35f2?;前工作距lF2?8.6mm。) lF
练习题四
背景:伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜,所以它具有结构简单、筒长短、正像和光能损失少的优点。但它没有中间实像面,不能安放分划板做瞄准测量用,而主要用在观察系统中。
提示:在外形尺寸计算时,必须把眼睛作为孔径光阑来考虑,它是整个系统的孔径光阑和出射光瞳。物镜框是渐晕光阑和入射窗,因此有较大的渐晕。一般选用单组双胶合透镜作为物镜,其相对孔径一般取1:4~1:3。
要求:已知的条件包括:视觉放大率Γ=3X,相对孔径取1:3,出瞳直径D'=4mm,物镜通光孔径Do=30mm,出瞳距lz'=10mm。请计算伽利略望远镜的外形尺寸,包括:
(1)物镜、目镜焦距fo′、fe′; (2)入瞳距lz; (3)入瞳直径D;
(4)无渐晕时物方和像方视场角ωK=100%、ω′K=100%; (5)目镜的通光孔径De。
练习题五
背景:伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜,所以它具有结构简单、筒长短、正像和光能损失少的优点。但它没有中间实像面,不能安放分划板做瞄准测量用,而主要用在观察系统中。
提示:在外形尺寸计算时,必须把眼睛作为孔径光阑来考虑,它是整个系统的孔径光阑和出射光瞳。物镜框是渐晕光阑和入射窗,因此有较大的渐晕。一般选用单组双胶合透镜作为物镜,其相对孔径一般取1:4~1:3。
要求:已知的条件包括:物镜焦距fo'=100mm,目镜焦距fe'=-25mm,相对孔径取1:3,出瞳直径D'=4mm,出瞳距lz'=10mm。请计算伽利略望远镜的外形尺寸,包括:
(1)视觉放大率Γ; (2)物镜通光孔径Do; (3)入瞳距lz; (4)入瞳直径D;
(5)50%渐晕时物方和像方视场角ωK=50%、ω′K=50%; (6)目镜的通光孔径De。
练习题六
背景:伽利略望远镜常用在大地测量和航空测量仪器中。由于它采用了负目镜,所以它具有结构简单、筒长短、正像和光能损失少的优点。但它没有中间实像面,不能安放分划板做瞄准测量用,而主要用在观察系统中。
提示:在外形尺寸计算时,必须把眼睛作为孔径光阑来考虑,它是整个系统的孔径光阑和出射光瞳。物镜框是渐晕光阑和入射窗,因此有较大的渐晕。一般选用单组双胶合透镜作为物镜,其相对孔径一般取1:4~1:3。
=4mm,要求:已知的条件包括:视觉放大率Γ=6,相对孔径取1:4,出瞳直径D′物镜通光孔径Do=30mm,出瞳距lz'=10mm。请计算伽利略望远镜的外形尺寸,包括:
(1)物镜、目镜焦距fo′、fe′; (2)入瞳距lz; (3)入瞳直径D;
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