光学设计课程

二、望远物镜设计

一般用的望远物镜采用折反式，分为四种：双胶合、双分离、三片型（Triplet）、摄远物镜。下面分别对这四种物镜进行分析，并给出简要设计过程。 1、双胶合物镜

双胶合物镜的特点是结构简单，制造和装配方便，光能损失小。玻璃选择得当，可以同时校正球差、正弦差和色差。当高级球差得到平衡时，胶合面的曲率较大，剩余的带球差偏大。因而，双胶合物镜只适用于小孔径的使用场合。

下面简要介绍一下用初级像差求取双胶合物镜的初始结构，大概分三步：基本像差参量的确定、玻璃的选择、结构参数的求解。

双胶合薄透镜组的结构参数包括三个折射球面的曲率半径、两种玻璃材料的折射率和平均色散。因为初级像差理论求解初始结构时，将像差参数进行归一化，归一化后只考虑内部参数，而与外部参数（物距、焦距、视场角、相对孔径）无关，所以如果考虑用双胶合的话（合适的情况下），直接用像差公式计算。

题目要求：物镜焦距为200mm，半视场角为4°，相对孔径为1：5，系统总的视放大率为6倍，出瞳距离为20mm

确定基本像差参量 根据设计要求，设像差的初级量为零，则按球差、正弦差和位置色差的初级像差表达式，得

选择玻璃：由于

- 1 -光学课程设计报告

光学课程设计报告

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姓 名: 班 级: 学 号:

1 -

- 2 -光学课程设计报告

目录

光学课程设计任务……………………………………………..3 望远镜物镜外型尺寸计算…………………………………….4 物镜的选型及结构参数的确定………………………………..8 物镜的象差计算及象差容限…………………………………..13 物镜 的象差校正方法…………………………………………14 物镜象差校正结果和象差曲线……………………………….14 目镜的外型尺寸计算………………………………………….21 目镜需校象差和象差容限……………………………………..25 目镜的象差校正方法………………………………………….26 目镜的象差校正结果和象差曲线…………………………….27

望远系统最终结构参数……………………………………34 望远镜系统图………………………………………………37 设计心得…………………………………………………….39

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- 3 -光

上 海 电 力 学 院

《应用光学课程设计》课程设计报告

课题名称 课题代码院（系） 专 业 班 级 学 生 指导教师 时 间

应用光学课程设计 132601904

计算机与信息工程学院

2011 /2012 学年第 2学期

一、课程设计目的：

1、 通过本课程的学习，学会使用ZEMAX软件，了解并掌握使用该软件绘制光路原理图和光路优化的方法。

2、同时学会使用该软件设计、绘制以及添加各种元器件的基本技巧、基本

方法和步骤。

二、课程设计要求：

（1） 请建立一个以“学号+姓名”为文件名建立一个文件夹，用来存放所有文

件，报告中的截图采用“学号+姓名”为名。 （2） 绘制光学系统图；绘制优化前后的像差曲线图。 （3） 熟悉ZEMAX软件光学设计的步骤和方法 （4） 熟悉各种像差产生的原因

（5）

练习36 双缝干涉

班级 姓名 学号 一、选择题

1．把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距为d，双缝到屏的距离为D（D>>d），所用单色光在真空中波长为λ，则屏上干涉条纹两相邻明纹之间的距离为：（ ）

（A）

?Dnd （B）

n?D?d?D （C） （D） dnD2nd

2．双缝间距为2 mm，双缝与幕相距300 cm。用波长为6000?的光照射时，幕上干涉条纹的相邻两条纹距离（单位为mm）是（ ）

（A）4.5 （B）0.9 （C）3.12 （D）4.15 （E）5.18

3．在双缝干涉实验中，初级单色光源S到两缝s1s2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置，则（ ） （A）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变。 （B）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。 （C）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大。 （D）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大。 二、填空题

1．在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间距

光学课程设计望远镜系统结构参数设

计

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2020年4月19日

文档仅供参考

光学课程设计

——望远镜系统结构参数设计

一设计背景：在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射

2

2020年4月19日

文档仅供参考

镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。

如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等……

二设计目的及意义

（1）、熟悉光学系统的设计原理及方法；

（2）、综合应用所学的光学知识，对基本外形尺寸计算，主要考虑像质或相差；

（3）、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理，根据所学的光学知识（高斯公式、牛顿公式等）对望远镜的外型尺寸进行基本计算；

（4）、经过本次光学课程设计，认识和学习各种光学仪器（显微镜、潜望镜等）的基本测试步骤；

三设计任务

在运用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。并介绍光学设计中的PW法基本原理。同时对光学系统中存在的像差进行分析。

四望远镜的介绍

1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用经过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“

ZEMAX 光学设计 教学档

光學設計基礎

首先是幾何光學基礎

幾何光學是光學設計的基礎。要做光學設計必須懂得各種光學儀器成像原理，外形尺寸計算方法，瞭解各種典型光學系統的設計方法和設計過程。

實際光學系統大多由球面和平面構成。記住共軸球面系統光軸截面內光路計算的三角公式，瞭解公式中各參數的幾何意義是必要的，具體公式可參考有關光學書籍，對於平面零件有平面反射鏡和棱鏡，它們的主要作用多爲改變光路方向，使倒像成爲正像，或把白光分解爲各種波長的單色光或單色光合成白光。

在光學系統中造成光能損失的原因有三點：透射面的反射損失、反射面的吸收損失和光學材料內部的吸收損失。

其次是象差理論

光學系統有七種初級象差：

球差

慧差

象散

場曲

畸變

位置色差

垂軸色差

然後是材料的選擇和公差的分配

玻璃按下列各項質量指標分類和分級：

折射率和色散係數

同一批玻璃中，折射率及色散係數的一致性

光學均勻性

應力雙折射

條紋度

氣泡度

光吸收係數

最後要瞭解光學工藝

光學工藝大致分爲切割，粗磨，精磨，抛光和磨邊，最後還有鍍膜和膠合。

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光學名詞中英文對照

光圈(Iris)：位於攝像機鏡頭內部的、可以調節的光學機械性闌孔，可用來控制通過鏡頭的光線的多少。 隔離放大器(Isolation am

《应用光学》课程导学

一、课程构成及学分要求

《应用光学》课程主要由三部分构成：48（64）学时的理论教学（3或4学分）、16学时的实验教学（0.5学分）、为期二周的课程设计（2学分）。

二、学生应具备的前期基本知识

在学习本门课程之前学生应具备前期基本知识：物理光学、大学物理、高等数学、平面几何、立体几何等课程的相关知识。

三、学习方法

1．课前预习、课后复习； 2．独立认真完成课后作业；

3．课堂注意听讲，及时记录课堂笔记； 4．在教材基础上，参看多本辅助教材及习题集。

四、课程学习的主要目标

1．掌握经典的几何光学的理论内容； 2．了解部分像差理论的基本思想；

3．掌握典型的光学系统的基本原理及设计方法。

五、授课对象

课程适用于光电信息工程专业、测控技术与仪器专业、生物医学工程专业、信息对抗技术专业、探测制导与控制技术专业及其相近专业等，课程面向大学本科学生第五学期开设。

六、教学内容及组织形式

1、理论课程教学内容

《应用光学》课程理论教学内容共计48学时，其内容主要由三部分构成：（1）几何光学

应用光学既是一门理论学科又是一门应用性学科，其研究对像是光。从本质上讲光是电磁波，光的传播就是波面的传播。但仅用波面的观点来讨论光经透

光学课程设计报告

姓名：罗风光 学号：U201013534 班级：光电1005

1

一、 二、

1. 2. 3.

课程设计要求 ................................................................................................................... 3 设计步骤 ........................................................................................................................... 3 外形尺寸计算 ................................................................................................................... 3 选型 ........................................................................................

1. 人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球面，其后是n=4/3的液体。如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处，且直径为4mm，求瞳孔的实际位置和直径。

2.在夹锐角的双平面镜系统前，可看见自己的两个像。当增大夹角时，二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前2m处时，正好见到自己脸 孔的两个像互相接触，设脸的宽度为156mm，求此时二平面镜的夹角为多少？

3、夹角为35度的双平面镜系统，当光线以多大的入射角入射于一平面镜时，其反射光线再经另一平面镜反射后，将沿原光路反向射出？

4、有一双平面镜系统，光线以与其中的一个镜面平行入射，经两次反射后，出射光线与另一镜面平行，问二平面镜的夹角为多 少？

5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后480mm处。 如此透镜凸面为镀铝的反射面，则使平行光束会聚于透镜前80mm处。求 透镜的折射率和凸面的曲率半径（计算时透镜的厚度忽略不计）。 解题关键：反射后还要

经过平面折射

6、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面，其像方折射率为4/3， 求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。

7、一个折反射系统，以任何方向入射并充满透镜的平行光束，经系统后，其 出射的光束仍为充

1. 人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球面，其后是n=4/3的液体。如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处，且直径为4mm，求瞳孔的实际位置和直径。

2.在夹锐角的双平面镜系统前，可看见自己的两个像。当增大夹角时，二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前2m处时，正好见到自己脸 孔的两个像互相接触，设脸的宽度为156mm，求此时二平面镜的夹角为多少？

3、夹角为35度的双平面镜系统，当光线以多大的入射角入射于一平面镜时，其反射光线再经另一平面镜反射后，将沿原光路反向射出？

4、有一双平面镜系统，光线以与其中的一个镜面平行入射，经两次反射后，出射光线与另一镜面平行，问二平面镜的夹角为多 少？

5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后480mm处。 如此透镜凸面为镀铝的反射面，则使平行光束会聚于透镜前80mm处。求 透镜的折射率和凸面的曲率半径（计算时透镜的厚度忽略不计）。 解题关键：反射后还要

经过平面折射

6、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面，其像方折射率为4/3， 求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。

7、一个折反射系统，以任何方向入射并充满透镜的平行光束，经系统后，其 出射的光束仍为充