外形尺寸计算.ppt

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1、外形尺寸计算现在学习的是第1页，共32页 外形尺寸计算基本要求：外形尺寸计算基本要求： 第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置；和位置； 第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局；寸，整体结构的布局； 第三，成像质量、视场、孔径的权重。第三，成像质量、视场、孔径的权重。现在学习的是第2页，共32页例一：只包括物镜和目镜的望远系统例一：只包括物镜和目镜的望远系统现在学习的是第3页，共32页 计算一个镜筒长计算一个镜筒长L=f1+f2=250mm，放大率，放大率= -24，视场角，视场角2=1

2、40的刻普勒望远镜的刻普勒望远镜的外形尺寸。的外形尺寸。 （一）（一） 求物镜和目镜的焦距求物镜和目镜的焦距mmfmmfffffL1024024250212121现在学习的是第4页，共32页 （二）求物镜的通光孔径（二）求物镜的通光孔径 物镜的口径取决于分辨率的要求，若使物镜物镜的口径取决于分辨率的要求，若使物镜的分辨率与放大率相适应，可根据望远镜的的分辨率与放大率相适应，可根据望远镜的口径与放大率关系式口径与放大率关系式DD1 1/2.3/2.3求出求出D D1 1, ,只是只是为 了 减 轻 眼 睛 的 负 担为 了 减 轻 眼 睛 的 负 担, ,才 取 物 镜 的 口 径才 取 物 镜

3、 的 口 径D D1 1=1.5=36mm=1.5=36mm （三）求出瞳直径（三）求出瞳直径111.5DD 现在学习的是第5页，共32页 （四）视场光阑的直径（四）视场光阑的直径D398.601455.02402213tgfD（五）求目镜的视场角（五）求目镜的视场角2 03382 ,51193492. 001455. 02400tgtg（六）求出瞳距（六）求出瞳距lzz 42.102401010101222fffflz现在学习的是第6页，共32页 （七）求目镜的口径（七）求目镜的口径D2 78. 83492. 042.1025 . 1212tglDDz（八）目镜的视度调节（八）目镜的视度调节

4、 5 . 010001051000522fx（九）选取物镜和目镜的结构九）选取物镜和目镜的结构由于物镜的相对孔径由于物镜的相对孔径D/f=36/240=1/6.67，焦，焦距距f=240mm=240mm，选用双胶合物镜即可。由于目，选用双胶合物镜即可。由于目镜的视场只有镜的视场只有38383030，有没有其它特殊要求，有没有其它特殊要求，则选用开涅尔目镜或对称目镜均可。则选用开涅尔目镜或对称目镜均可。现在学习的是第7页，共32页 二、带有棱镜转像系统的望远镜二、带有棱镜转像系统的望远镜现在学习的是第8页，共32页现在学习的是第9页，共32页 例二：双筒望远镜的外形尺寸：望远镜的放例二：双筒望远

5、镜的外形尺寸：望远镜的放大率为大率为 ，视场角，视场角 ，出瞳直，出瞳直径径 ，物镜的相对孔径为，物镜的相对孔径为1 1：4 4，使用，使用普罗普罗型转像棱镜。型转像棱镜。 计算步骤如下：计算步骤如下： （一）求物镜的口径（一）求物镜的口径8062mmD4mmDD324811（二）求目镜的视场角（二）求目镜的视场角 03452 ,5422419. 00524. 0838000tgtgtg现在学习的是第10页，共32页 （三）求物镜的焦距（三）求物镜的焦距 （四）求目镜的焦距（四）求目镜的焦距 1114Dfmmff168128121144 32128()fDmm现在学习的是第11页，共32页 （

6、五）视场光阑的直径（五）视场光阑的直径 414.130524. 0256312822013tgtgfD（六）计算普罗六）计算普罗型棱镜的几何尺寸型棱镜的几何尺寸现在学习的是第12页，共32页现在学习的是第13页，共32页 如果不要求棱镜限制光束，则棱镜的通光如果不要求棱镜限制光束，则棱镜的通光口径应为口径应为: :nDdfDDtgtgdatgDDpp22221313其中现在学习的是第14页，共32页现在学习的是第15页，共32页现在学习的是第16页，共32页 图中图中FF点为物镜的焦点，为了使目镜与棱镜点为物镜的焦点，为了使目镜与棱镜不相碰，需留有空隙不相碰，需留有空隙a=4mma=4mm，并

7、设两棱镜，并设两棱镜的间隔的间隔b b为为2mm2mm。棱镜的展开厚度。棱镜的展开厚度d d和和d d与与其通光口径其通光口径D Dpp和和D Dpp的关系为：的关系为：ppDdDd22则等效空气板厚度为则等效空气板厚度为 nDnddnDnddpp22现在学习的是第17页，共32页 根据图根据图b b可得距离可得距离a a和和a a42222nDDanDaaDaapppp将将a a、a a分别代入分别代入D Dp p中得到中得到D Dpp和和D Dpp的表达式：的表达式： tgnDtgDaDDtgnDtgnDDaDDppppppp422442233现在学习的是第18页，共32页 其中其中516

8、3. 10726. 012824144.13322131nfDDtg求得求得 857.22678.28ppDD棱镜棱镜的斜边长度为的斜边长度为57.356mm57.356mm，棱镜，棱镜的斜的斜边长度为边长度为45.714mm45.714mm。现在学习的是第19页，共32页 三、具有透镜转像系统的望远镜三、具有透镜转像系统的望远镜 一个具有双镜组转像系统的望远镜的外形尺一个具有双镜组转像系统的望远镜的外形尺寸（均以寸（均以mmmm为单位）。已知：望远镜的放大为单位）。已知：望远镜的放大率率=6=6，视场角，视场角2=82=8，镜管长度，镜管长度L L要求为要求为1000mm1000mm，出瞳直

9、径，出瞳直径D=4mmD=4mm，轴外光束可有，轴外光束可有2/32/3的渐晕，即的渐晕，即K=1/3K=1/3，转像透镜的通光口，转像透镜的通光口径与物镜的像面直径相等。径与物镜的像面直径相等。 设设lz=-100mmlz=-100mm。现在学习的是第20页，共32页现在学习的是第21页，共32页 根据图中给定的几何成像关系确定物镜的焦根据图中给定的几何成像关系确定物镜的焦距距f f1 1 5431ffdffL51ff转像系统为转像系统为 的双镜组系统，考虑到转像的双镜组系统，考虑到转像系统的成像质量以及场镜和分划板通光口径系统的成像质量以及场镜和分划板通光口径的匀称性，宜将转像系统做成对称

10、的结构，的匀称性，宜将转像系统做成对称的结构，即即143ff现在学习的是第22页，共32页 因为透镜组因为透镜组L L1 1、L L2 2和和 L L3 3又组成了一个望远系又组成了一个望远系统，所以有统，所以有331DDff而前面已设转像系统通光口径与物镜的像面相而前面已设转像系统通光口径与物镜的像面相等而等而 ，所以，所以tgfDD12322113432fDtgfDDff现在学习的是第23页，共32页 再由给定的渐晕条件，即再由给定的渐晕条件，即 ，以及转像，以及转像系统的放大率系统的放大率 ，可从图中得到，可从图中得到31K12132333142/11fDtgKfDDKuDKdz011)

11、2(411LffDtgK该式有两个解，应取该式有两个解，应取f f1 10 0且且f f1 1L L的解。的解。 现在学习的是第24页，共32页 把有关的数值代入，求得把有关的数值代入，求得f f1 1=198.94=198.94，又，又因因D=D=24mm,D=D=24mm,则可求得则可求得16.33694.19854.30794.198244311454.23094.19824425202043ftgdtgff现在学习的是第25页，共32页 镜筒长度为镜筒长度为 71.100016.3354.23054.30754.23094.198L与给定的筒长为与给定的筒长为1 1米的条件相符米的条件

12、相符, ,满足要求。满足要求。 （二）确定场镜的焦距（二）确定场镜的焦距为了使光阑在系统中互相衔接，场镜应该使物为了使光阑在系统中互相衔接，场镜应该使物镜的出瞳与转像系统的入瞳重合。而转像系统镜的出瞳与转像系统的入瞳重合。而转像系统的光阑位于的光阑位于L L3 3 、L L4 4的中间，其入瞳可由高斯的中间，其入瞳可由高斯公式求出公式求出现在学习的是第26页，共32页 将将 代入，则代入，则333111fllzz54.230,77.153233fdlz77.4613zl转像系统的入瞳到场镜的距离为转像系统的入瞳到场镜的距离为233461.77230.54692.31zzllf现在学习的是第27

13、页，共32页 由于由于 ，则整个系统的入瞳经物，则整个系统的入瞳经物镜镜L L1 1所成像的像距为所成像的像距为1100zl 11111211201.07400.01zzzzzl flflllf 根据上述的光瞳衔接的原则，利用高斯公式根据上述的光瞳衔接的原则，利用高斯公式可求得场镜的焦距可求得场镜的焦距 53.25331.69201.40031.69201.40022222zzzzllllf现在学习的是第28页，共32页 （三）求出瞳的位置（三）求出瞳的位置 转像系统的孔径光阑经透镜组转像系统的孔径光阑经透镜组L L4 4和和L L5 5成像就是成像就是整个系统的出瞳。根据高斯公式可求出整个系

14、统的出瞳。根据高斯公式可求出748.3447.72577.46154.23077.15354.23077.15355555544544444flflllffllflfllzzzzzzzzz现在学习的是第29页，共32页 求系统的横向尺寸求系统的横向尺寸 99.2121tglKDDzD D1 1小于轴上点的通光孔径小于轴上点的通光孔径D D故应取故应取D D1 1=24=24。场镜的通光口径场镜的通光口径02122 198.94427.8Df tgtg转像系统的通光口径转像系统的通光口径8 .27243DDD现在学习的是第30页，共32页 分划板处视场光阑的直径分划板处视场光阑的直径8 .2724 DD目镜的通光口径目镜的通光口径48.304675.342431205tgtglDKDz现在学习的是第31页，共32页感谢大家观看感谢大家观看9/4/2022现在学习的是第32页，共32页