应用光学课程设计报告

应用光学课程设计

上海电力学院 《应用光学课程设计》课程设计报告 课题名称应用光学课程设计 课题代码132601904 院（系）计算机与信息工程学院 专业 班级 学生 指导教师 时间 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） 能够在软件中察看7种像差的大小 （6） 完成设计内容，提交设计报告，通过答辩。 三、设计内容与过程: mm f 180'=，?=82ω，6/1'/=f D ，mm D 30=∴ 083.012 118015'1',152 ====== f h u mm D h 58.124tan 180tan ''+=?+=+=ωf y 04.158.12083.01'''=??==y u n J ' 'u in Si -=∴2 ()083.02'?-=L δ2()106088005.0?=-?-5 ''u n Sic -=2()083.0'-=?FC L 21088.6001.0?=?-6 1088.6p 15?=?== n p Si -5 0=Sii ()15=Sic 2Ci 1088.6?=-6 1058.4?=p -6 0=W 1005.3?=Ci -8 108?=∞p -5 0=∞W 105.5?=Ci -6 ()1 .085.00+?-=∞W P P 2 00842 .0-=

应用光学课程设计(终)

第一类题目：双目望远镜 要求： 1）双镜筒之间可以调节距离，调节范围56～72mm 2）右眼目镜可以调节视度，调节距离 1000 52 e f x ' ±= 3）透镜间空气间隔公差05.0±mm 4）透镜装调光轴偏心5'（角分） 参考： 目镜2-28， 焦距216.20='e f mm （参考光学仪器设计手册P295） 目镜2-25 焦距597.15='e f mm （参考光学仪器设计手册P294） 别汉屋脊棱镜 （参考光学仪器设计手册P92） 普罗I 型棱镜 （参考工程光学郁道银P47） 1、设计一个10倍的双目望远镜 全视场： 0 62=ω；出瞳直径：d=4.0,镜目距：5.10=p ；分辨率："6=α；渐晕系数： 6.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.28=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：BAK7；目镜： 2-25 2、设计一个8倍的双目望远镜 全视场： 0 72=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数： 55.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.26=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：BAK7；目镜： 2-28

3、设计一个8倍的双目望远镜 全视场： 0 72=ω；出瞳直径：d=4,镜目距：5.10=p ；分辨率："6=α；渐晕系数： 6.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.28=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：K9；目镜： 2-25 4、设计一个8倍的双目望远镜 全视场： 0 72=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数： 55.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.26=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：BAK7；目镜： 2-28 5、设计一个10倍的双目望远镜 全视场： 0 62=ω；出瞳直径：d=4.0,镜目距：5.10=p ；分辨率："6=α；渐晕系数： 6.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.28=a ；棱镜：别汉屋脊棱镜；材料：BAK7； 目镜：2-25

应用光学实验报告

（操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量 指导教师： 班级：学号：学生姓名： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED，毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（Φ50.0，f75.0mm） 5、反射镜 6、二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理

1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 图1.3 透镜两次成像原理图 当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明： l d l f 42 2-=' 上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样 L M

应用光学课程设计例子(学生)

应用光学课程设计 一.题目：8倍观察镜的设计 二.设计要求 全视场： 2ω=7°； 出瞳直径： d=5mm ； 镜目距： p=20mm ； 鉴别率：α=''6； 渐晕系数： k=0.55； 棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm ； 棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为K10； 目镜：2-28。 三.设计过程 （一）目镜的计算 1.目镜的视场角 ?=?????? ?? = = Γ1451.52'25.3tan 'tan 8tan 'tan ωωωω 2.由于目镜存在负畸变（3%～5%），所以目镜的实际视场角为： ?=?=+=7524.5405.11451.52%51'22'）（实际ω ω 3.目镜的选型：目镜2-28如下图所示：

相应的系统参数为：mm f 216.20'=；?=57'2ω；mm S f 49.4'=；mm d 5= 其结构参数如下表所示： 4.目镜倒置 目镜倒置后的结构参数如下表所示：

5.手动追迹光线，求出倒置后的S f’ 用l 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示： 通过光线追迹得到S f’=18.276mm 6.计算出瞳距p ’ 望远系统的结构图如图所示： 由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则 Γ + =?Γ=-?-=-??? ???=-=-='2''2'' 2''1'22'' 1')'()'('''f S p f S p f S p f f f xx S p x f x f f f f mm p 803.208216 .202760.18'=+= 求得的出瞳距mm p 803.20'=与设计要求mm p 20'=较接近，因此选择的目镜满足要求。 （二）物镜的计算 1.物镜焦距 mm f f f f e o e o 728.161216.208'''' =?=?Γ=?=Γ

典型光学系统试验

\ 本科实验报告 课程名称：应用光学实验姓名：韩希 学部：信息学部系：信息工程专业：光电 学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖 实验报告

课程名称： 应用光学实验 指导老师 成绩：__________________ 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。，像方视场角错误!未找到引用源。；测定望远镜的最小分辨角φ。 对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。和目镜焦距错误!未找到引用源。确定，其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值）， 专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605

应用光学课程设计-1-40

视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.54 棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm； 棱镜和材料: 施密特屋脊棱镜(k = 3.04) 材料：k9 目镜：2-35 N0.2 10 倍炮对镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.55 棱镜出射面与分划板距离：a = 42mm； 棱镜和材料: 靴型屋屋脊棱镜(k = 2.98)，材料：k9 目镜：2-35 N0.3 10 倍潜望镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.55 棱镜出射面与分划板距离：a = 45 mm；潜望高：300 mm 棱镜和材料: 普罗11型棱镜(k = 3.0)，材料：k9 目镜：2-35 N0.4 10 倍潜望镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.575 ， 棱镜出射面与分划板距离：a = 45 mm；潜望高：300 mm 棱镜和材料: 五角屋脊棱镜(k = 4.233)，材料：K9 目镜：2-35

视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64 棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm； 棱镜和材料: D1J-450屋脊棱镜(k = 3.552)，材料：Bak7 目镜：2-35 N0.6 10 倍观察镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64 棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm； 棱镜和材料: D1J-600屋脊棱镜(k = 2.646)，材料：k9 目镜：2-35 N0.7 10 倍观察镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64 棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm； 棱镜和材料: D1J-800屋脊棱镜(k = 1.96)，材料：Bak7 目镜：2-35 N0.8 10 倍双目望远镜： 视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.54 棱镜出射面与分划板距离：a = 28 mm； 棱镜和材料: 普罗1型棱镜(k = 4)，材料：k9 目镜：2-35

应用光学课程设计题目

第一组、第三组：双目望远镜 要求： 1）双镜筒之间可以调节距离，调节范围56～72mm 2）右眼目镜可以调节视度，调节距离 1000 52 e f x ' ±= 3）透镜间空气间隔公差05.0±mm 4）透镜装调光轴偏心5'（角分） 参考： 目镜2-28， 焦距216.20='e f mm （参考光学仪器设计手册P295） 目镜2-25 焦距597.15='e f mm （参考光学仪器设计手册P294） 普罗I 型棱镜 （参考工程光学郁道银P47） 第一组设计一个10倍的双目望远镜 全视场： 0 62=ω；出瞳直径：d=4.0,镜目距：5.10=p ；分辨率："6=α；渐晕系数：6.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.28=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：BAK7；目镜：2-25 第三组设计一个8倍的双目望远镜 全视场： 0 72=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数：55.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：3.26=a ；棱镜：普罗I 型棱镜；材料：BAK7；目镜：2-28

第二组、第五组、第七组：观察镜 参考： 目镜2-28， 焦距216.20='e f mm （参考光学仪器设计手册P295） 目镜2-25 焦距597.15='e f mm （参考光学仪器设计手册P294） 棱镜参考： 阿贝屋脊棱镜 （参考光学仪器设计手册P92） 列曼屋脊棱镜 （参考光学仪器设计手册P90） 设计一个8倍的观察镜第二组 全视场： 0 62=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数：61.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：15=a ；棱镜：阿贝屋脊棱镜；材料： K9；目镜：2-28 设计一个8倍的观察镜第五组 全视场： 05.62=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数：61.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：15=a ；棱镜：阿贝屋脊棱镜；材料： K9；目镜：2-28 设计一个8倍的观察镜第七组 全视场： 05.62=ω；出瞳直径：d=5,镜目距：20=p ；分辨率："6=α；渐晕系数：61.0=k ；棱镜的出射面与分划板之间的距离：15=a ；棱镜：列曼屋脊棱镜；材料： K9；目镜：2-28 第四组、第六组：炮对镜 棱镜参考： 目镜2-28， 焦距216.20='e f mm （参考光学仪器设计手册P295）

应用光学课程设计-15倍双目望远镜

应用光学课程设计报告 ———15倍双目望远镜 姓名： 班级学号： 指导教师： 光电工程学院 2016年01月04日

一、望远镜系统的原理 (3) 二、课程设计的内容及要求 (3) 三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 (4) （一）、目镜的计算 (4) （二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 (7) （三）、计算分划板 (7) （四）、计算棱镜 (8) （五）、像差计算 (9) （六）、建立数据文件 (15)

一、望远镜系统的原理 亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示： 图 1 图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。其系统的视觉放大倍率为： '//D D f f e o -=''-=Γ 式中，0f '为物镜的焦距；e f '为目镜的焦距；D 为入瞳直径；'D 为出瞳直径。在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。 由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的 180-II D 棱镜（即保罗棱镜）组成。 伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。 二、课程设计的内容及要求 1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算； 1）目镜的选取及计算； 2）物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3）分划板的外型尺寸计算； 4）棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算 1）求取棱镜的初级像差； 2）求取物镜的初级像差； 3）根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。

应用光学-北京理工大学

《应用光学》 课程编号：****** 课程名称：应用光学 学分：4 学时:64 (其中实验学时：8) 先修课程：大学物理 一、目的与任务 应用光学是电子科学与技术（光电子方向）、光信息科学与技术和测控技术与仪器等专业的技术基础课。它主要是要让学生学习几何光学、典型光学仪器原理、光度学等的基础理论和方法。 本课程的主要任务是学习几何光学的基本理论及其应用，学习近轴光学、光度学、平面镜棱镜系统的理论与计算方法，学习典型光学仪器的基本原理，培养学生设计光电仪器的初步设计能力。 二、教学内容及学时分配 理论教学部分（56学时） 第一章:几何光学基本原理(4学时) 1.光波和光线 2.几何光学基本定律 3.折射率和光速 4.光路可逆和全反射 5.光学系统类别和成像的概念 6.理想像和理想光学系统 第二章:共轴球面系统的物像关系(14学时) 1.共轴球面系统中的光路计算公式 2.符号规则 3.球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 4.近轴光学的基本公式和它的实际意义 5.共轴理想光学系统的基点——主平面和焦点 6.单个折射球面的主平面和焦点 7.共轴球面系统主平面和焦点位置的计算 8.用作图法求光学系统的理想像 9.理想光学系统的物像关系式 10.光学系统的放大率

11.物像空间不变式 12.物方焦距和像方焦距的关系 13.节平面和节点 14.无限物体理想像高的计算公式 15.理想光学系统的组合 16.理想光学系统中的光路计算公式 17.单透镜的主面和焦点位置的计算公式 第三章:眼睛的目视光学系统(7学时) 1.人眼的光学特性 2.放大镜和显微镜的工作原理 3.望远镜的工作原理 4.眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 5.空间深度感觉和双眼立体视觉 6.双眼观察仪器 第四章:平面镜棱镜系统(9学时) 1.平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 2.平面镜的成像性质 3.平面镜的旋转及其应用 4.棱镜和棱镜的展开 5.屋脊面和屋脊棱镜 6.平行玻璃板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 7.确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 8.共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合 第五章:光学系统中成像光束的选择(5学时) 1.光阑及其作用 2.望远系统中成像光束的选择 3.显微镜中的光束限制和远心光路 4.场镜的特性及其应用 5.空间物体成像的清晰深度——景深 第六章:辐射度学和光度学基础(10学时) 1.立体角的意义和它在光度学中的应用

工程光学课程设计.

实习报告 实习名称：工程光学课程设计院系名称：电气与信息工程专业班级：测控12-1 学生姓名：张佳文 学号：20120461 指导教师：李静

黑龙江工程学院教务处制2014 年 2 月

工程光学课程设计任务书

目录 1摘要 ...................................................................... 错误！未定义书签。2物镜设计方案 . (1) 3物镜设计与相关参数 (2) 3.1物镜的数值孔径 (2) 3.2物镜的分辨率 (3) 3.3物镜的放大倍数 (4) 3.4物镜的鉴别能力 (4) 3.5设计要求参数确定 (4) 4 显微镜物镜光学系统仿真过程 (5) 4.1选择初始结构并设置参数 (5) 4.2自动优化 (5) 4.3物镜的光线像差(R AY A BERRATION)分析 (6) 4.4物镜的波像均方差(OPD)分析 (7) 4.5物镜的光学传递函数(MTF)分析 (8) 4.6物镜的几何点列图(Stop Diagrams)分析 (10) 4.7仿真参数分析 (11) 5心得体会 (11) 6参考文献 (12)

1摘要 ZEMAX是Focus Software 公司推出的一个综合性光学设计软件。这一软件集成了包括光学系统建模、光线追迹计算、像差分析、优化、公差分析等诸多功能，并通过直观的用户界面，为光学系统设计者提供了一个方便快捷的设计工具。十几年来，研发人员对软件不断开发和完善，每年都对软件进行更新，赋予ZEMAX更为强大的功能，因而被广泛用在透镜设计、照明、激光束传播、光纤和其他光学技术领域中。 ZEMAX采用序列和非序列两种模式模拟折射、反射、衍射的光线追迹。序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计，如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下，ZEMAX 以面作为对象来构建一个光学系统模型，每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，追迹速度很快。许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体则需采用非序列模式来进行系统建模。这种模式下，ZEMAX以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹，可按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，直到被物体拦截。与序列模式相比，非序列光线追迹能够对光线传播进行更为细节的分析。但此模式下，由于分析的光线多，计算速度较慢。 ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是ZEMAX 的CAD 转文件程序都是双向的，如IGES 、STEP 、SAT 等格式都可转入及转出。而且ZEMAX可仿真Sequential 和Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户光学设计程界面中。而且工作界面简单，快捷，很方便的就能找到我们想哟实现的功能，ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。 2物镜设计方案 消色差物镜(Achromatic)是较常见的一种物镜，由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成，只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差。同时校正了轴上点球差和近轴点慧差，这种物镜不能消除二级光谱，只校正黄、绿波区的球差、色差，未消除剩余色差和其他波区的球差、色差，并且像场弯曲仍很大，也就是说，只能得到视场中间范围清晰的像。使用时宜以黄绿光作照明光源，或在光程中插入黄绿色滤光片。此类物镜结构简单，经济实用，常和福根目镜、校正目镜配合使用，被广泛地应用在中、低倍显微镜上。在黑白照相时，可采用绿色滤色片减少残余的轴向色差，获得对比度好的相片。消色差通常由两个分离的双胶组合透镜组成，这类物镜也称为里斯特物镜，它的倍率一般在6×至30×

《应用光学》课程导学

《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：几何光学、像差理论、光学系统。 （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镜或光学系统时的传播规律和成像问题将会造成计算和处理上的很大困难。但如果把光源或物体看成是由许多点构成，并把这种点发出的光抽象成像几何线一样的光线，则只要按照光线的传播来研究点经光学系统的成像问题就会变得简单而实用。我们将这种撇开光的波动本质，仅以光的粒子性为基础来研究光的传播和成像问题的光学学科分支称为几何光学。几何光学仅仅是一种对真实情况的近似处理方法，尽管如此，按此方法所解决的有关光学系统的成像、计算、设计等方面

光学课程设计报告

光学课程设计报告 姓名: 班级: 学号:

一．设计目的 （1）重点掌握设计光学系统的思路。初步掌握简单的、典型的系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。 （2）在熟练掌握基本理论知识的基础上，通过上机实训，锻炼自己的动手能力。在摸索的过程中，进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。 （3）巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识，牢固掌握典型光学系统的特点，并初步接触以后可能用到的光学系统，为学习专业课打下好的基础。 二．设计题目 双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 三．技术要求 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。

七．上机结果 1．物镜 （1）优化前数据 程序注释： 设计时间：2013年4月10日星期三 08:59:50 下午 -------输入数据-------- 1.初始参数 物距半视场角(°) 入瞳半径 0 4 15 系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 7 3 0 1 -1 理想面焦距理想面距离 0 0 面序号半径厚度玻璃 STO 84.5460 5.741 1 2 -44.9920 2.652 K9 3 -134.9690 56.800 F5 4 0.0000 33.500 1 5 0.0000 4.000 K9 6 0.0000 33.500 1 7 0.0000 12.630 K9 ☆定义了下列玻璃:

应用光学课程设计报告2018

应用光学课程设计报告 ——双胶合物镜的设计 答辩成绩： 报告成绩： 学院： 班级： 姓名： 学号： 常州工学院

目录 一、 引言（背景）： (1) 二、 设计原理 (2) （1）像空间F 数 (2) （2）六个面 (2) （3）求物方孔径EPD (2) （4）h=D/2=12.5 (2) （5）根据C I 求C ，并规划成C (3) （6）根据,S S I II 求P 、W ...................................................................... (3) （7）将P 、W 规化成P ——、W --------- (3) （8）光源为无穷远处 (4) （9） 求P0 (4) （10） 初始结构计算 (4) （11）透镜厚度 (5) 三、设计目的或者任务 (5) 四、 设计内容（要求有光学测量系统图） (6) 1、步骤一输入入瞳直径25mm ： (6) 2、步骤二输入视场 (7) 3、步骤三输入波长0.6328um (8) 4、步骤四在透镜数据编辑器内输入镜头参数。 (9) 5、步骤五分析优化前的系统性能 (9) 6、步骤六优化设计 (12) 7、步骤七数据比较与优化后的参数 (13) 五、 设计小结 (16) 六、 参考文献 (17) 七、 附录：设计图纸等 (17)

一、引言（背景）： 随着计算机技术的不断进步和发展，在光学系统的设计过程中越来越多得利用到计算机技术，其中ZEMAX就是一款应用十分广泛的的光学设计软件，具有功能完善、操作简单、准确性高、人机交互性好等特点，极大地简化了光学系统的设计过程。 ZEMAX 能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。ZEMAX 的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX 中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。手册中对使ZEMAX 时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。 ZEMAX目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的

应用光学课程设计

齐鲁工业大学课程设计专用纸 成绩 课程名称 应用光学课程设计 指导教师 院 （系） 专业班级 学生姓名 学号 200911021033 设计日期 课程设计题目 （二）设计一个10倍的双目望远镜 一．设计题目要求： 设计一个10倍的双目望远镜，其设计要求如下： （1）视放大率 10x Γ= （2）全视场 26o ω= （3）岀瞳直径 ' 4D mm = （4）岀瞳距离 '11z l mm = （5）鉴别率 " 6α= （6）渐晕系数 0.6k = （7）棱镜的出射面与分划板之间的距离 28.3a = （8）选取普罗I 型棱镜，其棱镜材料为BKA7 （9）选用目镜类型为 2-28 二．拟定系统的原理方案 光学系统初步设计的第一步工作就是拟定系统的结构原理图。下面，结合仪器的光学性能和技术来简单讨论系统的结构。 （1）双目望远镜由一个物镜，两个棱镜，一个分划镜和一组目镜组成。 （2）光学系统为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。 三．光学系统的外形尺寸计算 （一）目镜的计算 目镜是望远镜系统非常重要的一个组成部分，但是目镜本身不需要设计，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.已知本次设计的观察镜的视放大倍率Γ及视场角2ω，求出'2ω，即 'tg tg ωωΓ= 则 '22()arctg tg ωω=Γ?

2.因为目镜有负畸变（3%:5%），所以实际应取： '22()2()5%arctg tg arctg tg ωωω=Γ?+Γ?? 由上式可以求得 '258.08o ω= 3.然后求目镜的焦距 本次选用目镜2-28，其各项值据《光学仪器手册》可以查得： ' 20.216f = ' 4.49f s = 18.27f L =- ''/ 1.042P f = 5.0d = 4.在本次设计中所需的目镜的结构形式为已知条件，即所选目镜为2-28 根据 '258.08o ω= '4D mm = '11z l mm = 由以上要求，选取目镜2-28结构如图1所示。 图1 目镜 2-28 表1-1 5.手动追迹光线，求出倒置后的f S 由图1可知该目镜的岀瞳位于整个系统的左侧，而在目镜的实际运用中，岀瞳应位于系统的右侧。此种情况相当于将目镜倒置，故而给出的' 4.49f s =不能直接加以运用。所以

应用光学课程设计-张一鸣

应用光学课程设计——火炮周视瞄准镜设计 学院：光电学院 班级：04011609 姓名：张一鸣 学号：1120161069 日期：2017年9月10日

目录 一、火炮周视瞄准镜概述 (1) 二、光学系统的技术要求 (1) 1.1光学系统特性的主要参数 (1) 1.2主要参数的大致说明 (2) 三、光学系统的设计计算内容 (2) 四、光学系统的参数总结 (11) 五、光学系统的原理示意图 (12) 六、工程伦理与职业道德 (12) 七、环境与可持续性 (13) 八、技术与社会 (13) 九、法律与法规 (13) 十、个人与团体 (14) 十一、参考文献 (14) 十二、附录 (14) 棱镜转动定理 (14)

一、火炮周视瞄准镜概述 火炮周视瞄准镜作为一种广泛应用于军事领域的、起着重要作战作用的军用 瞄准镜，可以配备于多种作战炮类武器，比如加农炮、加榴炮、火箭炮、榴弹炮等等。它可以用于车内观察，也可以标定方向，它与高低脚装定装置一起构成独立线式火炮瞄准具。火炮周视瞄准镜，顾名思义，具有周视性能，从而可以达到扩大观察范围，全方位观察周围情况的目的。并且由于其自身设计的原因，我方炮兵不用改变自己的位置和方向，就可以观察到四周，并且可以精确的指示目标和瞄准射击。因此，周视瞄准镜是一种使用的军用光学仪器。 二、光学系统的技术要求 2.1光学系统特性的主要参数： 视放大率： ?=Γ7.3 物方视场角： ?=102ω 出瞳直径： mm D 4'= 出瞳距离： mm l z 20'≥ 潜望高： mm H 185= 要求成正像： 光学系统要求实现：俯仰瞄准范围?±18 水平瞄准范围?360 俯仰和周视中观察位置不变 渐晕系数： 5.0=K 2.2主要参数的大致说明： 1、视放大率3.7是角放大率，光学系统具有扩大视角的作用，同时必须保证一定的分辨角，满足仪器的精度要求。 2、视场角?10，代表望远系统能够同时观察到的最大范围。 3、出瞳直径4mm ，应不小于人眼的瞳孔的直径（白天约2mm ，黄昏约4~5mm ，夜间可达到8mm ），从主观光亮度的要求出发，大部分军用观察瞄准仪器都要求能够在白天喝黄昏同时使用，因此取4mm 。 4、出瞳距离应不小于20mm ，尤其是对于军用光学仪器，防止武器后坐力的撞击

单透镜——应用光学课程设计报告

广东海洋大学 《工程光学》课程设计 题目：单透镜设计 姓名：李力飞 学号：201211911114 学院：理学院 班级：电科1121 指导老师：陈劲民

广东海洋大学 一.设计目的 查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。 二.设计要求 入瞳直径:30mm 曲率半径:75,-85mm 厚度5mm 材质为BK7玻璃 光源为可见光(F,d,C) 视场角为0°、7°、10° 三.设计思路 直接将要求作为初始结构参数，输入 ZEMAX，并得出初始结果 选取透镜两面半径，焦距作为变量进 行优化 对第一次优化结果进行像质评价，针对 不同像差用对应的评价函数优化，直到 像差符合要求 1

李力飞 四.设计过程 1）入瞳设置 入瞳直径为30mm 2）视场设置 视场角为0度，7度，10度 2

广东海洋大学 3）波长设置 波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um 4）透镜参数设置 OBJ 和IMA分别为物面，像面。物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。 1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。 2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。 3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。（BK7玻璃折射率：1.5168） 3

应用光学课程设计word版本

应用光学课程设计

光学课程设计报告 姓名: 班级: 学号:

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)

光学课程设计任务 一、设计目的 1、重点掌握设计光学系统的思路。初步掌握简单的、典型的系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。 2、在熟练掌握基本理论知识的基础上，通过上机实训，锻炼自己的动手能力。在摸索的过程中，进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。 3、巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识，牢固掌握典型光学系统的特点，并初步接触以后可能用到的光学系统，为学习专业课打下好的基础。 二、设计题目 双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 三、技术要求 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、视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离不小于14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm； 6、筒长约为110mm左右；

应用光学实验报告

报告 (操作性实验) 课程名称:应用光学 实验题目:薄透镜焦距测量与光学系统基点测量 指导教师： 班级：学号：学生姓名: 一、实验目得 1、学会调节光学系统共轴。 ２、掌握薄透镜焦距得常用测定方法。 ３、研究透镜成像得规律。 ４、学习测定光具组基点与焦距得方法 二、仪器用具 １、光源(包括LED,毛玻璃等) 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜(Φ5０、０，f7 5、0mm) 5、反射镜 ６、二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器(含两Φ40透镜,ｆ200与f ３50) 三、基本原理 1、自准直法测焦距如下图所示,若物体正好处在透镜Ｌ得前焦面处,那么物体上各点发出得光经过透镜后,变成不同方向得平行光，经透镜后方得反射镜 M把平行光反射回来,反射光经过透镜后，成一倒立得与原物大小相同得实象,像

位于原物平面处。即成像于该透镜得前焦面上。此时物与透镜之间得距离就就是透镜得焦距,它得大小可用刻度尺直接测量出来。 L M 图1、2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2、二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下: 图1、3 透镜两次成像原理图 当物体与白屏得距离时,保持其相对位置不变,则会聚透镜置于物体与白屏之间,可以找到两个位置,在白屏上都能瞧到清晰得像.如上图所示,透镜两位置之间得距离得绝对值为，运用物像得共扼对称性质，容易证明： 上式表明:只要测出与,就可以算出.由于就是通过透镜两次成像而求得得，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身得厚度,因此用这种方法测出得焦距一般较为准确． ３、主面与主点 若将物体垂直于系统得光轴,放置在第一主点Ｈ处,则必成一个与物体同样大小得正立得像于第二主点H'处,即主点就是横向放大率β＝＋１得一对共轭点。过主点垂直于光轴得平面,分别称为第一与第二主面,如图１中得MH与M'Ｈ＇。 ４、节点与节面 节点就是角放大率γ=+1得一对共轭点。入射光线(或其延长线)通过第一节点

应用光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计

应用光学课程设计 一、设计题目 双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 二、本课程设计的目的和要求 1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。 2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。 3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。 三、设计技术要求 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 四、设计报告撰写内容 本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作： 1、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交； 2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据； 3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程； 4、使用PW法进行初始结构参数r、d、n的求解，要求写明计算过程； 5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正； 6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表； 7、写出本次课程设计的心得体会。

第5章 望远系统设计范例 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 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。 下面我们将根据以上步骤来示范本次设计 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 '4 o D f = ，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 30 3056 D D D mm =∴= = =Γ Q 物出物

应用光学实验报告

成绩 信息与通信工程学院实验报告 （操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED，毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（Φ50.0，f75.0mm） 5、反射镜

6、二维调节透镜/反射镜支架 7、 白屏 8、 节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理 1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 图1.3 透镜两次成像原理图 L M

当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明： l d l f 42 2-= ' 上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样大小的正立的像于第二主点H ＇处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图1中的MH 和M ＇ H ＇。 4.节点和节面 节点是角放大率γ=+1的一对共轭点。入射光线（或其延长线）通过第一节点N 时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点N ＇，并于N 的入射光线平行（如图所示）。过节点垂直于主光轴的平面分别称为第一和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。 图1.4 透镜组光路示意图