浙江大学应用光学第七章经典光学系统3-望远镜与转像系统

入、出瞳直径之比

物镜经目镜所成像不能与眼瞳重合，眼瞳为孔阑，

望远镜光路设计

至今没有一个光学系统是完美的。为了平坦且清晰的成像，往往必须把光学系统设计的十分复杂。如此一来，不但透光度变差，还得付出很高的制造成本。因此简单的镜片组而且能保有高品质成像的光学系统是光学设计的努力目标。一个好的光学系统都出自设计者的巧思。它能在最简单的镜片组合下产生最佳的成像品质。不过在许多设计中，往往会遇到球面像差与彗形像差难以取舍的窘境（天文望远镜光学与机械）。当你能同时处理这些像差的时候，系统却又发生严重的色差。最后好不容易解决了所有的色像差，却又发生成像的变形。因此光学系统的设计在在考验设计者的经验与智力。希望透过以下的天文望远镜的演进，让你了解前人的成果。折射式望远镜系统由于白光经过透镜会有色散的现象（Dipersion），因此使得光学系统除了球面像差与彗形像差之外又多了影像不清晰的光源。由上图可知，蓝光的折射率较大，其次为绿光，最后为红光，因此不同颜色的入射光产生，却有不同的聚焦点。好的光学系统除了成像品质之外，还必须考虑消色差的效果。基本上，我们在处理可见光的光路分析时，是用蓝色的F line(486.13nm)、红色的C line(656.27nm)与绿色的e line(546.07nm) 作为分析的主要光源。要查看镜片的色差情形，可以用色散数值V( Dispersion Number or Abbe number)。V越大表示镜片的色散的情况越小。 V＝(ne－1) / ( nF－nC) 对於一个D= 5公分，f=20公分的两片镜片组合，我们可以由下图的光路分析了解他们各自聚焦的一致性。其实这就是球面像差的检测工作！ D＝5公分f=20公分第一片镜片R1＝18公分R2＝－19公分中心厚度＝0.84公分间隙0.1公分第二片镜片R3＝－19公分R4＝－22公分中心厚度＝0.98公分

光学课程设计——望远镜系统-精品

光学课程设计——望远镜系统-精品 2020-12-12 【关键字】情况、方法、条件、空间、领域、质量、传统、认识、问题、焦点、系统、有效、现代、良好、优良、透明、保持、了解、研究、特点、位置、关键、网络、理想、地位、基础、需要、环境、工程、负担、方式、作用、结构、关系、分析、调节、形成、满足、保证、维护、指导、强化、取决于、方向、适应、实现、减轻、中心、重要性望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号：目录第一部分设计背景 (1) 第二部分设计目的及意义 (1) 第三部分望远镜介绍 (1) 3.1望远镜定义 (1) 3.2望远镜分类及相应工作原理 (2) 第四部分望远镜系统设计 (3) 4.1开普勒望远镜 (3) 4.2望远镜系统常用参数 (4) 4.3外形尺寸计算 (6) 4.4伽利略望远镜 (8) 4.5物镜组的选取 (9) 4.6望远镜像差类型及主要结构 (10) 4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12) 4.8内调焦望远物镜分析 (14) 4.9目镜组的选取 (14) 4.10目镜主要像差及分析 (17)

4.11棱镜转像系统 (17) 4.12转折形式望远镜系统 (18) 4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18) 4.14应用光学系统中的光栅 (20) 第五部分设计总结 (21) 第六部分参考文献 (21) 一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、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。其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。三．望远镜介绍 3.1 望远镜定义望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。【望远镜基本工作示意图】 3.2 望远镜分类及相应工作原理 1．折射式望远镜是用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制

望远镜系统结构设计

光学课程设计望远镜结构系统设计姓名:曾茂桃班级:光通信082 学号:2008031126 指导老师:张翔

摘要该报告运用应用光学知识，了解望远镜的历史,在工作原理的基础上，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。了解光学设计中的PW 法基本原理。并应用光学设计软件对系统误差、成像质量进行理论分析。初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析等都有了一个明确的简要的介绍。关键字：望远镜物镜目镜放大率分辨率内调焦望远镜 PW法光栅

目录一概述…………………………………………………………页二望远镜尺寸设计与分析…………………………………页2.1 望远镜的简述…………………………………………………………页2.2 望远镜的主要特性分析………………………………………………页三分物镜组与目镜组的选………………………………………………页 3.1望远镜物镜需要消除的像差类型及主要结构形式…………………页3.2双胶物镜和双分离物镜………………………………………………页 3.3内调焦望远镜…………………………………………………………页四.目镜组的主要种类及其结构：………………………….. 页 4.1惠更斯目镜……………………………………………………………页4.2冉斯登目镜……………………………………………………………页 4.3Porro、Roof棱镜结构及其特点…………………………………页五.望远镜像差设计PW法………………………………….. 页 5.2物体在有限距离时的P,W的规化……………………………………页5.5用C ,表示的初级像差系数………………………………………页 P, W 六.光学系统中的光栅分析……………………………………页

天文望远镜的光学形式与优缺点简介

望远镜的光学形式与优缺点简介望远镜的光学形式分为折射式、反射式、折反射式等三种。折射望远镜折射镜的镜片结构是由二片到三片所组合的消色差设计。优点：焦距长、视野较大、解析力强、拍摄出的星点锐利，星像明亮，最适合于做天体测量方面的工作、观测月球、行星、双星表现出色，较大口径的产品易于地面观景、非常适合做月面及行星的扩大摄影。影像清晰锐利，高对比度、较好的消色差设计、极好的APO高消色差、好的镜片几乎无色差、使用寿命很长，但须注意不要让镜片发霉、易于设置和使用、保养容易，很少或不需要维护、底片比例尺大、对镜筒弯曲不敏感、简单和可靠的设计、密封的镜筒避免了空气扰动图像并保护光学镜片、物镜永久固定式安装，无需校正。缺点：价格高昂。大口径规格比较昂贵、较重、长度和体积比同等口径和焦距的牛顿反射或折反望远镜更大、存在一些色彩畸变(消色差双胶合透镜)、有残余的色差，从而降低了分辨率、优质折射镜的物镜是2片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过，消色差或复消色差并不能完全消除色差，所谓消色差物镜只是对白光中7种色光的2种色光（红和兰光）消除色差，而复消色差物镜除了对2种色光

消色差之外，还对第3种色光（黄光）消除了剩余色差。短焦的折射镜有周边像差的现象，但这些缺点现已可解决。口径无法做太大，增大口径的成本因素限制了商业产品的最大尺寸，经济的设计大多为中小口径产品、巨大的光学玻璃浇制也十分困难，对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害、到1897年叶凯士望远镜建成，折射望远镜的发展达到了顶点，此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜，并且，由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显，因而丧失明锐的焦点。反射式望远镜：优点：口径较大，影像明亮。成本低，没有色差，可做较大的口径，适合做星云、星团的摄影。没有色差，能在广泛的可见光范围内记录天体发出的信息，且相对于折射望远镜比较容易制作。缺点：口径越大，视场越小，光轴需常调整，反射镜面镀膜易氧化，物镜需要定期镀膜（三至五年），否则星星愈看愈暗，保养较为繁复。反射镜的慧差和像散较大，使得视野边缘像质变差，周边像差使星象肥大。彗形像差，这已被克服。常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式2种。牛顿反射望远镜光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面；牛顿反射望远镜采用一面凹面镜作为主要物镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜，再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用

浙大应用光学

浙江大学 – 学年_ _季学期《应用光学》课程期末考试试卷开课学院：信息学院，考试形式：闭卷，允许带__计算器、尺入场考试时间：年__ _月__ _日,所需时间：120分钟考生姓名： _____ 学号：专业： ________ 题序一二三四总分得分评卷人一、选择题（每题2分共16分） 1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时，应使 a. 物镜远离分划板 b. 物镜靠近分划板 c. 目镜远离分划板 d. 目镜靠近分划板 2. 负透镜对 a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像 3. 像面的光照度正比于 a. 光源亮度、22sin β与U b.光源亮度与U 2sin c. 光源亮度与2β d. 22sin β与U 4. 200度的近视眼，应配戴的眼镜的焦距为 a. 200mm b. 500mm c. -500mm d. –200mm 5. 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是 a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 6. 在以下的哪个平面，轴外物点的像是垂直于子午面的短线？ a. 高斯像面 b. 弧矢像面 c. 子午像面 d. 以上都不是 7. 拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用 a. 焦距大，F 数与对准距离小 b. 对准距离与F 数大，焦距小 c. 对准距离与焦距大，F 数小 d. 对准距离小、焦距与F 数大 8. 在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有 a. 1种 b. 2种 c. 3种 d. 以上都不对答案： 1 2 3 4 5 6 7 8 c b b c b c a b 二、填空题(每空2分，共42分)

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。

光学课程设计 ——望远镜系统

望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号： 20080320 光学课程设计

目录第一部分设计背景 (1) 第二部分设计目的及意义 (1) 第三部分望远镜介绍 (1) 3.1望远镜定义 (1) 3.2望远镜分类及相应工作原理 (2) 第四部分望远镜系统设计 (3) 4.1开普勒望远镜 (3) 4.2望远镜系统常用参数 (4) 4.3外形尺寸计算 (6) 4.4伽利略望远镜 (8) 4.5物镜组的选取 (9) 4.6望远镜像差类型及主要结构 (10) 4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12) 4.8内调焦望远物镜分析 (14) 4.9目镜组的选取 (14) 4.10目镜主要像差及分析 (17) 4.11棱镜转像系统 (17) 4.12转折形式望远镜系统 (18) 4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18) 4.14应用光学系统中的光栅 (20) 第五部分设计总结 (21) 第六部分参考文献 (21)

一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、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。其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。三．望远镜介绍 3.1 望远镜定义望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。【望远镜基本工作示意图】

眼视光应用光学教学大纲

《眼视光应用光学》教学大纲编写单位：西安医学院医学技术系眼视光医学教研室编写时间：2013年9月15日教务处印制 2013年9月15日

一、课程简介

二、学时分配表（内容为小四号宋体字）三、内容眼视光应用光学是眼视光学专业开设的首门专业课，是一个具有很强的理论基础的学科。内容包括波动光学基础、几何光学成像、光学系统的光束限制、像差和人眼的光学等。本大纲主要供我系眼视光医学专业五年制本科学生使用。实验内容详见实验教学大纲理论教学目标与要求第一章波动光学基础 [教学目标与要求] 掌握： 1. 光的干涉和衍射现象出现明暗条纹的条件； 2. 获得偏振光的几种方法。熟悉： 1. 获得相干光的条件； 2. 光的散射的分类。了解： 1. 傅立叶光学的几个基本概念和其在光学成像中的应用。 [重点] 1. 光的干涉和衍射现象出现明暗条纹的条件；

2. 马吕斯定律和布儒斯特定律。 [难点] 1. 双缝干涉、单缝衍射； 2. 马吕斯定律。 [教学时数] 8学时（课堂讲授6学时，实验2学时） [教学内容] 第一节光源：光的相干性一、光源二、光的单色性重点讲解三、光的相干性四、相干光的获得第二节光的干涉一、波的叠加原理二、光程与光程差三、杨氏双缝实验详细讲解四、劳埃德镜实验五、薄膜干涉第三节光的衍射一、单缝衍射二、圆孔衍射详细讲解三、光学仪器的分辨本领四、光栅衍射第四节光的偏振一、自然光与偏振光二、马吕斯定律详细讲解三、布儒斯特定律四、光的双折射五、二项色性一般讲解六、物质的旋光性第五节光的散射一、瑞利散射定律二、米散射重点讲解三、喇曼散射四、布里渊散射第六节傅里叶光学基础一、概述二、傅里叶光学的几个基本概念自修内容三、傅里叶变换四、傅里叶变换在光学成像中的应用 [教学方法]使用眼视光应用光学CAI课件一、课堂讲授光的干涉、衍射和偏振现象二、举例说明常见的散射现象第二章几何光学成像

望远镜的光学系统分类及常见类型

望远镜的光学系统分类及常见类型本篇来自云南北方光学网站望远镜的光学系统，广义上基本上分为折射式，反射式，折反射式，运动望远镜几乎都是折射式，天文望远镜则各种系统都很常见。在实际应用中，由于运动望远镜几乎都是折射式望远镜，并且为了有效降低系统长度和便于携带，大多数运动望远镜都有棱镜系统，按照国际流行的分类方法，运动望远镜的实际分类是按照棱镜系统划分，而天文望远镜，观察镜则按照广义的光学系统分类。本站望远镜的光学系统沿用目前国际流行的分类方法，共分为六种典型结构：折射式普罗棱镜式屋脊棱镜式复合棱镜式牛顿反射式折反射式以下是各种光学系统原理及特点的简单解释：一、运动望远镜的光学系统运动望远镜几乎都是折射式，除了某些特殊产品，为了有效降低系统长度和便于携带，大多数运动望远镜都有棱镜系统，较常见的有屋脊，普罗棱镜。屋脊望远镜采用屋脊棱镜，优点是体积紧凑，便于日常携带使用，缺点是棱镜形状复杂，成本较高。屋脊望远镜优点: ●重量轻，体积紧凑，便于日常携带使用 ●外形美观

屋脊望远镜缺点 ●棱镜复杂，加工成本高，同等口径价格高 ●大口径规格体积优势不再明显普罗望远镜采用直角棱镜，优点是棱镜简单，较低成本即可达到较佳效果，缺点是体积相对比较大。普罗望远镜优点: ●结构简单，成本低 ●同等价格一般光学性能较好普罗望远镜缺点 ●同等口径产品体积重量相对屋脊大 ●体积不能做得很小二、天文望远镜的光学系统折射望远镜折射望远镜采用透镜作为主镜，光线通过镜头和镜筒折射汇聚于一点，称为"焦平面"。长期以来，折射望远镜的薄壁长管结构外观，和百年前伽利略时代无太大区别，但现代的优质光学玻璃、多层镀膜技术使您可以体会伽利略从未梦想过的精彩天空。对于希望简便的机械设计、高可靠性、方便使用的人来说，折射式望远镜是很受欢迎的设计。因为焦距由镜管的长度决定，通常超过4英寸口径的折射望远镜将变的非常笨重和昂贵，这在一定程度上限制了折射望远镜的经济口径，但对于更喜欢操作的易用性和通用性的初学者，折射望远镜仍然是是一个很好的选择。因为具有宽广的视野，高对比度和良好的清晰度，折射望远镜同时也是受欢迎的热门选择。折射望远镜优点: ●易于设置和使用 ●简单和可靠的设计 ●很少或不需要维护 ●观测月球、行星、双星表现出色，尤其是较大口径的产品 ●易于地面观景 ●不需要第二反射镜或中心遮挡，具有高对比度 ●具有较好的消色差设计，和极好的APO高消色差、萤石设计规格

浙江大学物理光学试题

浙江大学 – 学年学期《应用光学》课程期末考试试卷开课学院：信息学院，考试形式：闭卷，允许带计算器、尺入场考试时间：年______月______日,所需时间：120分钟考生姓名：_______________学号：专业：____________ 题序一二三四总分得分评卷人一、选择题（每题2分共16分） 1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时，应使 a. 物镜远离分划板 b. 物镜靠近分划板 c. 目镜远离分划板 d. 目镜靠近分划板 2. 负透镜对 a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像 3. 像面的光照度正比于 a. 光源亮度、22sin β与U b.光源亮度与U 2sin c. 光源亮度与2β d. 22sin β与U 4. 200度的近视眼，应配戴的眼镜的焦距为 a. 200mm b. 500mm c. -500mm d. –200mm 5. 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是 a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 6. 在以下的哪个平面，轴外物点的像是垂直于子午面的短线？ a. 高斯像面 b. 弧矢像面 c. 子午像面 d. 以上都不是 7. 拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用 a. 焦距大，F 数与对准距离小 b. 对准距离与F 数大，焦距小 c. 对准距离与焦距大，F 数小 d. 对准距离小、焦距与F 数大 8. 在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有 a. 1种 b. 2种 c. 3种 d. 以上都不对答案： 1 2 3 4 5 6 7 8 二、填空题(每空2分，共42分)

光学望远镜系统的设计

光学望远镜系统的设计【摘要】运用光学知识，在了解望远镜工作原理的基础上，根据开普勒望远镜的主要参数，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易设计。【关键词】望远镜设计；视放大率；凸透镜；焦距 1引言

上图中物镜框为孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳目镜像方焦点外，观察者再次观察成像情况，望远镜系统的视场光阑设在物镜的像平面处。下面介绍望远镜系统中的光学参数。（1）望远镜系统的放大率分别为：轴向放大率α= f2f1 2 垂轴放大率β=?f2f1 角放大率γ=?f1f2 且这三种放大率之间的关系为αγ=β，可见它们仅仅取决于望远镜系统的结构参数。（2）望远镜系统的视放大率对于目视光学仪器来说，更有意义的特性是它的视放大率。由于物体位于无限远。物体对人眼所成张角θ眼和对仪器的张角θ是相等的，即θ眼=θ，物体通过望远镜对人眼的张角θ眼‘ 等于仪器像方视场角θ′，即θ眼’ =θ‘。望眼镜的作用是把视角从原来的θ放大到θ’。设视场光阑的孔径为D 0。则： tan θ=?D 02 f 1=?D 02f 1 tan θ′=?D 02 f 2=?D 02f 2 所以望远镜的视放大率为：Γ= tan θ′ tan θ=?f 1f 2 于此可见欲增大视放大率，必增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。（3）望远镜的极限分辨角表示观测仪器精度的指标是极限分辨角。若以60''作为人眼的分辨极限，为使望远镜所能分辨的细节也能被人眼分辨，则望远镜的视放大率和它的极限分辨角Φ应满足 ΦΓ=60'' 所以，若要求分辨角减小，视放大率应该增大。或者说望远镜视放大率越大，它的分辨角即精度越高，人眼极限分辨角为 α=1.22λ/D （4）望远镜的结构尺寸当光学间隔?=0时，目镜观察中间实像应是实像位于目镜的焦平面上，因此从物镜到目镜为望远镜的筒长L =f 1+f 2。 3设计内容（1）望远镜外形尺寸设计设计一个开普勒式望远镜，其主要要求如下：

光学课程设计望远镜系统结构设计

光学课程设计 ——望远镜系统结构设计姓名：学号：班级：指导老师：

一、设计题目：光学课程设计二、设计目的：运用应用光学知识，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。了解光学设计中的PW法基本原理。三、设计原理：光学望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。为了观察远处的物体,所用的光学仪器就是望远镜,望远镜的光学系统简称望远系统. 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统.其系统由物镜和目镜组成,当观察远处物体时,物镜的像方焦距和目镜的物方焦距重合,光学间距为零.在观察有限远的物体时,其光学间距是一个不为零的小数量,一般情况下,可以认为望远镜是由光学间距为零的物镜和目镜组成的无焦系统. 常见望远镜按结构可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜，和牛顿式望远镜。常见的望远镜大多是开普勒结构，既目镜和物镜都是凸透镜（组），这种望远镜结构导致成像是倒立的，所以在中间还有正像系统。物镜组（入瞳）目镜组视场光阑出瞳 1 '1ω 2 '2'ω3 'f物—f目'l z '3 上图为开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸

透镜形式。为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜在光路中增加了转像稜镜系统。此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。伽利略望远镜是以会聚透镜作为物镜、发散透镜作为目镜的望远镜（会聚透镜的焦距要大于发散透镜的焦距），当远处的物体通远物镜(u>2f ）在物镜后面成一个倒立缩小的实像，而这个象一个要让它成现在发散透镜（目镜）的后面即靠近眼睛这一边，当光线通过发散透镜时，人就能看到一个正立缩小的虚象。伽利略望远镜的优点是结构紧凑，筒长较短，较为轻便，光能损失少，并且使物体呈正立的像，这是作为普通观察仪器所必需的。其原理图如下：物镜组目镜组出瞳 '1 F F 2 f 2 d '1 f 伽利略望远镜示意图为了更好的了解望远镜，下面介绍放大镜的各种放大率：望远镜垂轴放大率：代表共轭面像高和物高之比。计算公式如下 1 '2 'f f -=β 望远镜角放大率：望远镜共轭面的轴上点发出的光线通过系统后，与光轴夹角的正切之比。计算公式如下： 2 '1'f f -=γ 望远镜轴向放大率：当物平面沿着光轴移动微小距离dx 时，像平面相应地移动距离dx',

几何光学.像差.光学设计浙大出版社第二版_部分习题详解

几何光学.像差.光学设计部分习题详解 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满透镜的平行光束，并且当物面与透镜重合时，其像面也与之重合。试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。。 8、一块厚度为15mm的平凸透镜放在报纸上，当平面朝上时，报纸上文字的虚像在平面下10mm处。当凸面朝上时，像的放大率为β＝3。求透镜的折射率和凸面的曲率半径。

9、有一望远镜，其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成，已知f1’=500mm, f2’=－400mm, d=300mm，求其焦距。若用此望远镜观察前方200m处的物体时，仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上，问该镜组应向什么方向移动多少距离，此时物镜的焦距为多少？ 10、已知二薄光组组合，f’=1000，总长（第一光组到系统像方焦点的距离）L=700，总焦点位置lF’=400, 求组成该系统的二光组焦距及其间隔。

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我们身边有哪些光学仪器与系统？ ?什么是光学？--- 研究有关光的本质及其规律的科学物理光学几何光学生理光学量子光学研究光的波动本质研究光线传输及成像研究人身的光学现象研究光的量子性?应用光学课程包括哪些主要内容？几何光学像差理论典型光学系统光学系统设计 ? 几何光学--- 研究光线经光学系统的传播而成像，主要目的是根据技术条件设计出符合要求的光学系统。?像差理论--- 成像并不理想，产生缺陷有误差( 如哈哈镜) ?典型光学系统---- 最常用的或以往的设计出的光学系统的特点眼睛2) 显微镜3) 望远系统4) 摄影系统5) 放映系统没有万能的光学系统 ?设计光学系统---- 了解技术条件。使设计出的光学系统能满足这些技术条件。如观察范围。画面大小。光线波长。倍数。体积和照明条件。 ?实验很重要哦

光组成像特性光组焦距测量材料参数测量典型光学系统?您想发挥自己的智慧、展示自己的个性与才华吗？请参加光学系统CAD 要编个程序使用国际通用软件要与同学合作看谁干得更好答辩评分习题：一次~ 二次/ 章第一章几何光学的基本定律本章要点： 1. 发光点、波面、光线、光束 2. 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式 3. 全反射及临界角 4. 光程与极端光程定律（费马原理） 5. 光轴、顶点、共轴光学系统和非共轴光学系统 6. 实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间 7. 完善成像条件 §1-1 发光点、波面、光线、光束返回本章要点发光点---- 本身发光或被照明的物点。既无大小又无体积但能辐射能量的几何点。对于光学系统来说，把一个物体看成由许多物点组成，把这些物点都看成几何点( 发光点) 。把不论多大的物体均看作许多几何点组成。研究每一个几何点的成像。进而得到物体的成像规律。

10倍的双目望远镜_光学设计

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、目镜的计算目镜就是显微系统与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 '就是指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。值得注意的就是: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 :

光学课程设计望远镜系统结构参数设计

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；地基空间目标探测及识别；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）、通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。利用通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“千里镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。2．望远镜的一般特性望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。当月在观测有限距离的物体时，两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。作为一般的研究，可以认

伽利略望远镜设计

伽利略望远镜设计报告 1. 总体设计要求及方法课题要求设计一个伽利略望远系统，要求：放大倍率为5X ，筒长为250mm ，物镜最大直径不大于25mm ，接受器为人眼。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，其放大倍率大于 1。光路图如下：图 1 伽利略望远镜光路图为对光学系统进行迭代设计和优化，采用光学设计软件Zemax 对望远镜的物镜、目镜分别进行建模和优化，以取代繁琐复杂的光路计算。之后再将二者组合建模，并对最后的成像质量进行详细的评价。 2. 光学系统设计初步参数设计根据系统设计要求，镜筒长度250mm ，而物镜到目镜的间距为： 'o e l f f =- 视觉放大率要求为5x ，故有： '/5o e f f = l 应当略小于筒长，因此将l 设计为240mm ，计算得出物镜焦距f o ’为300mm ，目镜焦距f e 为60mm 。伽利略望远镜一般以人眼作为视场光阑，物镜框为视场光阑，同时为望远系统的入射窗。由于视场光阑不与物面重合，因此伽利略望远镜

一般存在渐晕现象。出瞳应位于人眼观察处，为方便观察，设定出瞳距离目镜15mm 处，物镜的直径为25mm ，因此出瞳据物镜距离为： ''2z o e z l f f l =-+ 当视场为50%渐晕时，望远镜的视场角为： tan Z D l ω= 计算得出望远镜的视场角ω为°，可见伽利略望远镜的视场非常小。物镜设计结构选择一般有三种结构形式：折射式、反射式和折返式。而一般军用光学仪器和计量仪器中使用的望远镜物镜为折射式物镜。单透镜的色差和球差都相当严重，现代望远镜一般都采用两块或多块透镜组成的镜组。其中又可分为双胶合物镜、双分离物镜、三分离物镜、摄远物镜，如下图所示。图 2 常见的物镜结构双胶合物镜是最简单和常用的望远物镜，由一个正透镜和一个负透镜胶合而成。双胶合物镜的优点为结构简单，制造和装配方便。通过选择材料以及弯曲镜面可以矫正透镜组的球差、彗差和轴向色差。优化设计根据前面的计算，物镜焦距f o ’设计为300mm ，最大口径为25mm 。目视光学系统，波段选取为可见光波段μμm，并将人眼敏感的绿光μm 设为主要计算波段，如下图所示：

微型投影仪的原理和设计

目录 1.选题背景：....................................... 错误！未定义书签。 2.方案论证及过程论述 (1) 2.1投影仪的内部结构 (1) 2.1.1投影仪的三大结构 (1) 2.1.2投影仪的各种元件在工作中的作用 (2) 2.1.3投影仪的性能参数 (3) 2.2投影仪的成像原理 (4) 2.2.1 投影仪的三种成像原理 (4) 2.2.2现有三种投影仪成像方式的特征比较比较和选择 (6) 2.3投影仪的微型化进程和注意事项 (6) 2.3.1投影仪微型化的可行性方案 (6) 2.3.2微型投影机注意事项 (7) 2.3.3微型投影机常见问题处理 (8) 3.结果分析 (9) 4.结论 (9) 参考文献........................................... 错误！未定义书签。

1..选题背景：投影仪的定义为：以精确的放大倍率将物体放大投影在投影屏上测定物体形状、尺寸的仪器。在中国投影与一般用于文稿的演示和电影的放映等等。投影仪的出现解决了传统播放器材受物理影响屏幕较小、分辨率不清晰等问题。投影仪已经广泛应用于商务、教学、家庭影音等领域，其投射出的画面可以根据需要调节大小。在显示面积较大的画面时，例如多媒体教学课件，投影仪是唯一经济可行的选择。投影仪不受显示屏幕的制约，因此，可以在追求大屏幕、高质量显示效果的同时，缩小机器体积。小型化、微型化是投影仪未来的发展目标。 2.方案论证及过程论述 2.1投影仪的内部结构 2.1.1投影仪的三大结构：如上图所示为普通投影仪的剖面图，从投影机产品的构成来看，它包括了核心投影成像部件、光学引擎、电气控制和接口三大主要部分。其中的核心投影成

光学设计实验(一)望远镜系统设计实验

光学设计实验（一）望远镜系统设计实验 1 实验目的（1）通过设计实验，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用；（2）介绍光学设计ZEMAX 的基本使用方法，设计实验通过ZEMAX 来实现 2 设计要求 (1) 设计一个8倍开普勒望远镜的目镜，焦距f’=25mm ，出瞳直径D ’=4mm ，出瞳距>22mm ，视场角2ω’=25?；考虑与物镜的像差补偿，目镜承担轴外像差的校正，物镜承担轴上像差的校正。（总分：30分）（2）设计一个8倍开普勒望远镜的物镜，其焦距、相对孔径D/f ’、视场角、像差补偿要求根据设计（1）的要求来确定，要求给出计算过程。（总分：30分）（3）将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜，要求望远镜的出射光束角像差小约3’左右。如不符合要求，可结合ZEMAX 中paraxial 理想光学面，通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大（如f ’>100000）等手段。（总分：30分）（4）回答和分析设计中的相关问题（总分：10分）所有设计中采用可见光（F ，d ，C ）波段。问题1：望远光学系统和开普勒望远镜的特点问题2：目镜的光学特性和像差特点问题3：常用的目镜有哪些？常用的折射式望远物镜有哪些？问题4：望远镜系统所需要校正的主要像差有那些？提示：目镜采用反向光路设计，目镜包括视场光阑，注意目镜孔径光阑的设置。判定出射光束角像差小约3’左右的方法：在像面前插入一个paraxial 类型的面，若该面焦距（即与像面之间的距离）为1000mm ，则Spot diagram 的Geo Radius 则应小1mm 。 m 91512.5 COS 343831000COS 34383 22'μω=??=??≤f R 3 设计流程

浙大841光学工程基础复试经验

2017年浙江大学光学工程复试经验由于今年考的分数不是很高，所以参加了两次复试（第一次复试被刷，第二次是调剂到专硕的），现在说一下复试的流程，希望对大家有些帮助。今年分三个专业招生，学硕报的人很多，1:1.4进入复试，专硕没招满。我那组是11个人进入复试，录取8个。复试是9点半开始，不过9点钟要到那，老师会说一些注意事项。先是专业课笔试，8选5，大学物理、数学、物理光学、几何光学、光电子、软件基础、电子技术基础和微机原理及应用，其中大学物理和数学是必做的，其他的就是6选3，不过多做也没关系，老师会都改，然后选那几科分数比较高的。大学物理是三个选择题，三个大题。第一个问的是把船上的石头扔到水里，问水面是否上升（考完之后百度了一下说是下降）；第二个问的是分子的热运动速率（不大记得清了）第三个问的是麦克斯韦方程组的界面连续条件（即B、D法向，E、H切向）大题第一个问的是开普勒第三定律里T2/a3等于多少，这个用万有引力定律可以算出；第二个大题是叙述卡诺定律及其物理意义；第三个大题是麦克斯韦方程组的微分形式，及每个式子的含义。数学就比较基础了，有个积分的比较麻烦点，不过最后有一个6分的逻辑题，就像初高中做过的推理题一样（比如谁是第一名）。物理光学就是填空题和计算题。填空题都比较基础，以往的初试试题上都有，不过最后一个填空题问的是空间中干涉条纹的形状是怎样的，这个没答上来。计算题就是给你一个光瞳，透过函数已知，问经过夫琅禾费衍射后频域面的形状，画出来标出刻度。几何光学有判断题、选择题、填空题。判断题有4个，只记得一个通常生物显微镜的焦距是负的，问正不正确。选择题第一个是关于平行平板的，答案应该是可以等效成空气厚度；第二个选择题是选择一个透镜，满足三个要求，1 凸面朝光线那边，2 焦距无限远3 成正像,选项是双凸弯凹之类的。填空题比较简单，第一个问的是共轭的，第二个问的是有关棱镜的结构参数（K、D）。电子技术不是很难，只不过比较费时间，都是大题。第一个是关于共射放大电路的（比较简单，算静态工作点），第二个是好几个门电路，然后问表达式。最后一个问的是稳压那块，没看懂意思，第一问问滤波电容如何选择。光电子就是5个选择题，都不会。微机原理有判断选择和一个大题。题比较多，但分值不高，里面有具体的程序语言，问你输出是什么。大题好像是问如何定时（或如何测时间）。英语听力与六级类似，不过比六级难一点，最后面是写单词或句子。面试先是自我介绍（可以中文），然后读一段英文文献，再翻译。然后老师会问你一些专业问题，在这里，建议大家不要说不会（即使真的不会），猜也要猜个答案，老师之后也会给你各种提示，旁敲侧击的把答案说出来，我当时就是吃了这个亏，很老实地说自己不会，结果给老师的印象就不大好了，问题有PCB板可以最多制多少层？按照质能方程，那么说明光子是有质量的，对不对。如何测一个光波的波长；太空中空间通讯用什么光（一个星球

浙江大学应用光学 第七章 经典光学系统3-望远镜与转像系统