文档介绍：《应用光学》课程设计一望远镜设计计算指导
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《应用光学》课程设计的实****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。
设计题目和技术宴隶
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r =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23=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2〜5mmo
6、 lzz =8〜10mm
如何开始呢？
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。
F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、 计算尢'和厂
由技术要求有：又D = 30mm ,所以fo' = 120mm o
又放大率r =6倍，所以= = 20/77/77 o
2、 计算D出
D物-30 D出==罟=5mm
3、 计算D视场
D视场=2fo ytgco = 2x120x^4° =
4、 计算勿（目镜视场）
r x tgco = tgcoy => 血‘ u 45°
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%o 如图：
移出梯形后计算:
14 =
120,此处后截距取大于
14mm即可，我取14mm。
又 = 30mm , £＞视场=， 所以有 D棱a "
。
所以展开厚度厶=2D棱=，因为装配需要，取厶= ,空气平
— T
板的长度 d = — « 。即(n=) n
。
验算：取59. 8mm会不会挡轴上点的光?
,若小于此距离时候棱镜档光，。 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=2
D目无渐晕时候,
=
7、结构
总尺寸 L = -2 + 14 + 20 + 10 + 10 = + 20 = ®110mm
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：物镜一双胶合；目镜一凯涅耳目镜。
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
已知力'=120mm, D = 3Qmm,2a）= 8°
1、求h,h_,J
h = — = 15mm
2
由设计条件，有
hz=0（孔径光阑在物镜框上）
j=n'M'y' =
（«' = 丁于,=,= fo 'tgco = ,n' = 1）
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
其中 d = 67mm, n = （^9）,1/ = , up = -, v = ；
工 :
= !＞〃”（」）= ；
U
-d（M - 1） 2 n nnor-zn
二 u = -
n v
3、双胶合物镜像差
双胶合物