《光学课程设计报告》姓名：郑宇婷学号：U201114912学院：光学与电子信息学院专业：光信息科学与技术年段班级：1104班成绩：授课教师：张学明2013年4 月9 日一光学课程设计任务1、课程意义（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、相差曲线绘制、相差优化，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。

（4）培养一种对待工作严谨的态度。

2、设计题目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二物镜外形尺寸计算1、优化前的初始结构+计算过程3、相差容限的计算（1）所需校正的像差望远镜的特点是：相对孔径小，视场角不大。

结构较为简单，要校正的像差比较少，一般主要校正球差、轴向色差以及正弦差。

（2）像差容限①球差容限：边光的球差容限：1倍焦深内带光的球差容限：6倍焦深内②轴向色差的容限：1倍焦深内③正弦差的容限：0.0025——0.00025之间三、目镜外形尺寸的计算1、未优化前初始结构+计算过程3、目镜像差容限计算（1）所需校正的像差目镜的特点是：焦距短、视场角大、相对孔径小，且入和出瞳都离透镜有一定距离。

因此，目镜的轴外像差一般比较大，必须校正。

一般来说，目镜所需校正的像差主要有:像散、垂轴色差、彗差、场曲、畸变等。

（2）目镜像差容限2、经过TCOS矫正（并标准化）的物镜的初始数据及计算结果初始数据：面序号半径厚度玻璃STO58.8800 4.0551230.9000 2.992F23-364.80054.080K340.00033.110150.000 3.000K960.00033.110170.00015.704K9计算结果：高斯参数：有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')120.13501 15.70397 -120.44198 15.70397入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)0.00000 -104.12476 8.40066 0.00000入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U')30.00000 29.92351 -0.31467 0.12486像差：***零视场像差***1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H 球差δL' -0.0343 -0.0873 -0.0918 -0.0619 -0.0257 0.0000弥散园δL R' -0.0043 -0.0093 -0.0081 -0.0039 -0.0010 0.0000F光球差δL F' 0.0812 -0.0105 -0.0435 -0.0434 -0.0251 -0.0090C光球差δL C -0.0035 -0.0427 -0.0370 0.0035 0.0461 0.0753轴向色差ΔL FC' 0.0847 0.0322 -0.0065 -0.0469 -0.0712 -0.0844***D光各视场像差***相对视场Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts'1 0.0000 -104.0573 -8.3961 -0.8437 -0.4207 -0.4230.85 0.0000 -104.0760 -7.1377 -0.6109 -0.3044 -0.3065.7071 0.0000 -104.0910 -5.9385 -0.4235 -0.2109 -0.2126.5 0.0000 -104.1079 -4.1998 -0.2122 -0.1056 -0.1066.3 0.0000 -104.1188 -2.5201 -0.0765 -0.0380 -0.0384δY z' δY z'F δY z'C Δy FC' Δy T' Δy S'1 0.0046 0.0190 -0.0015 0.0205 -0.0181 -0.0347.85 0.0028 0.0151 -0.0024 0.0174 -0.0226 -0.0346.7071 0.0016 0.0118 -0.0027 0.0145 -0.0262 -0.0345.5 0.0006 0.0078 -0.0025 0.0103 -0.0302 -0.0344.3 0.0001 0.0045 -0.0017 0.0062 -0.0328 -0.0343KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H1 -0.0597 -0.0233 -0.0034 -0.0159 -0.0068 -0.0011.85 -0.0505 -0.0197 -0.0029 -0.0136 -0.0058 -0.0009.7071 -0.0418 -0.0163 -0.0024 -0.0113 -0.0049 -0.0008.5 -0.0294 -0.0115 -0.0017 -0.0080 -0.0035 -0.0006.3 -0.0176 -0.0069 -0.0010 -0.0048 -0.0021 -0.0003***高级像差***δL'sn δL T'y KT'snh KT'sny-0.07460 0.01621 0.00655 0.00041Xt'sn Xs'sn δLFC' ΔyFC'sn-0.00162 -0.00054 0.16909 0.00000***垂轴像差***☆没有考虑实际渐晕系数（即认为渐晕系数都为1）-------子午垂轴像差（δY t'）（像面位移：0）1.0H 0.85H 0.7071H 0.5H 0.3H 0H1 -0.16897 -0.13680 -0.10651 -0.06737 -0.03631 0.00000 .85 -0.13060 -0.10602 -0.08206 -0.05101 -0.02692 0.00000 .7071 -0.09857 -0.08055 -0.06196 -0.03767 -0.01932 0.00000 .5 -0.05996 -0.05028 -0.03837 -0.02224 -0.01063 0.00000.3 -0.03135 -0.02847 -0.02175 -0.01170 -0.00485 0.000000 -0.00431 -0.00931 -0.00813 -0.00388 -0.00096 0.00000-1.0H -0.85H -0.7071H -0.5H -0.3H -0H1 0.04947 0.06164 0.05987 0.04670 0.02941 0.00000.85 0.02958 0.04248 0.04263 0.03353 0.02109 0.00000.7071 0.01490 0.02793 0.02932 0.02321 0.01449 0.00000.5 0.00108 0.01326 0.01540 0.01207 0.00723 0.00000.3 -0.00386 0.00632 0.00801 0.00561 0.00282 0.000000 0.00431 0.00931 0.00813 0.00388 0.00096 0.00000-------子午光线对弥散圆直径±1.0H ±0.85H ±0.7071H ±0.5H ±0.3H ±0H1 0.21844 0.19843 0.16638 0.11407 0.06572 0.00000.85 0.16017 0.14850 0.12469 0.08454 0.04800 0.00000.7071 0.11348 0.10848 0.09128 0.06088 0.03381 0.00000.5 0.06104 0.06354 0.05376 0.03431 0.01786 0.00000.3 0.02749 0.03479 0.02976 0.01731 0.00766 0.000000 0.00862 0.01862 0.01626 0.00775 0.00193 0.00000-------弧矢垂轴像差分量（δY s' δY s'）1.0H 0.85H 0.7071H 0.5H 0.3H1 -0.01594 -0.05746 -0.01058 -0.05445 -0.00685 -0.04563 -0.00318 -0.03033 -0.00109 -0.01681.85 -0.01358 -0.04272 -0.00902 -0.04194 -0.00584 -0.03523 -0.00271 -0.02299 -0.00093 -0.01241.7071 -0.01131 -0.03090 -0.00752 -0.03189 -0.00487 -0.02689 -0.00226 -0.01711 -0.00078 -0.00889.5 -0.00802 -0.01761 -0.00533 -0.02061 -0.00345 -0.01751 -0.00160 -0.01049 -0.00055 -0.00493.3 -0.00482 -0.00910 -0.00320 -0.01338 -0.00208 -0.01151 -0.00096 -0.00626 -0.00033 -0.002390 0.00000 -0.00431 0.00000 -0.00931 0.00000 -0.00813 0.00000 -0.00388 0.00000 -0.000962、经过TCOS矫正（并标准化）的目镜的初始数据及计算结果初始数据：计算结果：高斯参数：有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')19.67188 3.39771 0.03249 3.39771入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)-10.00000 41.97069 8.24911 0.00000入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U')5.00000 -9.80409 -0.31450 0.12708像差：***零视场像差***1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H球差δL' -0.3315 -0.2379 -0.1637 -0.0814 -0.0292 0.0000弥散园δL R' -0.0422 -0.0257 -0.0147 -0.0052 -0.0011 0.0000 F光球差δL F' -0.3324 -0.2395 -0.1658 -0.0840 -0.0322 -0.0032 C光球差δL C -0.3209 -0.2271 -0.1528 -0.0703 -0.0180 0.0112轴向色差ΔL FC' -0.0116 -0.0124 -0.0130 -0.0137 -0.0142 -0.0144 ***D光各视场像差***相对视场Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts'1 -10.0000 12.0888 -8.6758 -0.0045 -1.5952 1.5907 .85 -10.0000 20.8600 -7.0416 1.0383 -0.7135 1.7518 .7071 -10.0000 26.4296 -5.7893 0.7462 -0.4381 1.1843 .5 -10.0000 33.3747 -4.0932 0.3539 -0.2057 0.5596 .3 -10.0000 38.6185 -2.4663 0.1211 -0.0727 0.1937δY z' δY z'F δY z'C Δy FC' δL T' δL S'1 -0.4267 -0.3759 -0.4514 0.0755 -0.1397 -0.3982.85 -0.0299 -0.0075 -0.0424 0.0349 -0.2330 -0.3606.7071 0.0437 0.0638 0.0331 0.0306 -0.2857 -0.3466.5 0.0313 0.0469 0.0234 0.0235 -0.3169 -0.3373.3 0.0084 0.0184 0.0035 0.0149 -0.3275 -0.3333KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H1 0.0875 0.0504 0.0102 0.0382 0.0189 0.0034.85 0.0311 0.0164 0.0031 0.0163 0.0078 0.0014.7071 0.0259 0.0130 0.0024 0.0117 0.0056 0.0010.5 0.0194 0.0095 0.0017 0.0076 0.0036 0.0006.3 0.0121 0.0059 0.0010 0.0044 0.0021 0.0004***高级像差***δL'sn δLT'y KT'snh KT'sny0.00202 0.19173 0.00664 -0.03600Xt'sn Xs'sn δLFC' ΔyFC'sn0.74843 0.35949 0.00286 -0.02275***垂轴像差***☆没有考虑实际渐晕系数（即认为渐晕系数都为1）-------子午垂轴像差（δY t'）（像面位移：0）1.0H 0.85H 0.7071H 0.5H 0.3H 0H1 0.05487 0.04877 0.03913 0.02288 0.00909 0.00000 .85 0.14056 0.12464 0.10652 0.07672 0.04586 0.00000 .7071 0.08455 0.07767 0.06803 0.05019 0.03038 0.00000 .5 0.02405 0.02745 0.02717 0.02220 0.01408 0.00000 .3 -0.01404 -0.00365 0.00225 0.00549 0.00455 0.00000 0 -0.04217 -0.02572 -0.01472 -0.00517 -0.00111 0.00000-1.0H -0.85H -0.7071H -0.5H -0.3H -0H1 0.12013 0.08793 0.06165 0.03126 0.01132 0.00000 .85 -0.07835 -0.07828 -0.07372 -0.05995 -0.03974 0.00000 .7071 -0.03281 -0.04010 -0.04196 -0.03713 -0.02567 0.00000 .5 0.01474 0.00032 -0.00810 -0.01275 -0.01070 0.00000 .3 0.03822 0.02088 0.00954 0.00033 -0.00247 0.000000 0.04217 0.02572 0.01472 0.00517 0.00111 0.00000-------子午光线对弥散圆直径±1.0H ±0.85H ±0.7071H ±0.5H ±0.3H ±0H1 0.06527 0.03916 0.02252 0.00838 0.00223 0.00000.85 0.21891 0.20292 0.18025 0.13668 0.08559 0.00000.7071 0.11736 0.11777 0.10999 0.08732 0.05605 0.00000.5 0.00931 0.02713 0.03527 0.03495 0.02478 0.00000.3 0.05226 0.02453 0.00728 0.00516 0.00702 0.000000 0.08434 0.05143 0.02944 0.01034 0.00223 0.00000-------弧矢垂轴像差分量（δY s' δZ s'）1.0H 0.85H 0.7071H 0.5H 0.3H1 0.03820 -0.25783 0.02743 -0.20824 0.01888 -0.16603 0.00939 -0.11173 0.00337 -0.06487.85 0.01629 -0.13126 0.01151 -0.10124 0.00783 -0.07739 0.00383-0.04936 0.00136 -0.02757.7071 0.01167 -0.09695 0.00821 -0.07221 0.00556 -0.05334 0.00271 -0.03243 0.00096 -0.01745.5 0.00759 -0.06811 0.00533 -0.04775 0.00360 -0.03304 0.00175-0.01811 0.00062 -0.00887.3 0.00440 -0.05139 0.00309 -0.03355 0.00209 -0.02123 0.00101-0.00977 0.00036 -0.003870 0.00000 -0.04217 0.00000 -0.02572 0.00000 -0.01472 0.00000 -0.00517 0.00000 -0.00111四、物镜像差曲线：球差曲线轴向色差曲线点列图系统二维图光学传递函数MTF点列图能量分布曲线五、目镜像差曲线场曲曲线畸变曲线子午慧差曲线弧矢慧差曲线像散曲线点列图点列图能量分布曲线光学传递函数MTF系统二维图六、光学零件制图（不会= =）七心得体会体会我认为本次光学课程设计最纠结的地方莫过于计算物镜与目镜的初始结构。