工程光學(xué)2008(第八章)望遠(yuǎn)系統(tǒng)3

第八章望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)2/4/20231§8-1望遠(yuǎn)系統(tǒng)概述一、望遠(yuǎn)系統(tǒng)概述物鏡（入瞳）視場(chǎng)光闌目鏡出瞳F1’F24.特點(diǎn)：物鏡的像方焦點(diǎn)應(yīng)與目鏡的物方焦點(diǎn)重合，光學(xué)間隔△=0。

2.望遠(yuǎn)系統(tǒng)共性：使入射的平行光束仍能保持平行地射出的光學(xué)系統(tǒng)稱為望遠(yuǎn)系統(tǒng)或無焦系統(tǒng)。1.常用的望遠(yuǎn)系統(tǒng)儀器有：望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和準(zhǔn)直系統(tǒng)。如：天文望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)儀經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)鏡潛望鏡測(cè)距儀測(cè)長(zhǎng)儀光學(xué)計(jì)測(cè)角儀自準(zhǔn)直儀等。3.望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)構(gòu)成：物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)。

2/4/20232二、望遠(yuǎn)鏡的視角放大率（以開普勒望遠(yuǎn)鏡為例）望遠(yuǎn)鏡的入瞳用D表示，出瞳用D‘表示。Г與望遠(yuǎn)鏡的角放大率γ相同可見，當(dāng)物鏡的焦距大于目鏡的焦距時(shí)視角放大。光學(xué)筒長(zhǎng)：物鏡中心與目鏡中心之間的距離。用L表示2/4/20233三、開普勒與伽利略望遠(yuǎn)鏡比較筒長(zhǎng)較長(zhǎng)，有實(shí)像面，可加分劃板測(cè)量，成倒像。用于觀察要加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。筒長(zhǎng)較短，無實(shí)像面，成正像。不能用于測(cè)量，只能用于觀察。。

2/4/202342/4/20235開普勒與伽利略望遠(yuǎn)鏡比較1.有實(shí)像面，可加分劃板測(cè)量，用于觀測(cè)。2.成倒像。要加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3.筒長(zhǎng)L較長(zhǎng)，物鏡框?yàn)橥h(yuǎn)鏡系的孔徑光闌。

1.無實(shí)像面，只能用于觀查。2.成正像，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3.筒長(zhǎng)L較短，小巧。2/4/20236

伽利略望遠(yuǎn)鏡的缺點(diǎn)：(1).出瞳不可能與眼瞳重合，觀察效果差；(2).無實(shí)像面，不能設(shè)置分劃板用于測(cè)量；(3).視場(chǎng)較小，倍率低。伽利略望遠(yuǎn)鏡出瞳開普勒望遠(yuǎn)鏡物鏡目鏡出瞳2/4/20237四、光束的限制1.孔徑光闌計(jì)量?jī)x器常用的開普勒望遠(yuǎn)鏡沒有專設(shè)的孔徑光闌。一般物鏡框就是孔徑光闌。入瞳即為孔徑光闌本身。出瞳位于目鏡的像方焦點(diǎn)之外很靠近焦點(diǎn)處，與人的眼瞳重合。若入瞳為物鏡邊框，則易求出：入瞳直徑出瞳直徑2/4/202382.視闌光闌系統(tǒng)的視場(chǎng)光闌設(shè)在物鏡的像平面處，即物鏡和目鏡的公共焦點(diǎn)處（置分劃板）。入射窗和出射窗分別位于系統(tǒng)的物方和像方無限遠(yuǎn)，分別與物平面和像平面重合。可消除漸暈。視場(chǎng)大?。?/p>

視場(chǎng)光闌半徑2/4/20239五、望遠(yuǎn)鏡的分辨率、有效和工作放大率

1、望遠(yuǎn)鏡的分辨率

影響望遠(yuǎn)鏡分辨率的因素

入瞳衍射效應(yīng)

各類剩余像差

其它制造缺陷均與物鏡部分相關(guān)聯(lián)，

衍射效應(yīng)是主要因素。根據(jù)瑞利判據(jù)，物鏡恰能分辨的兩物點(diǎn)對(duì)入瞳中心的張角為：（D取mm為單位）2、望遠(yuǎn)鏡的有效放大率和工作放大率

被物鏡分辨開的細(xì)節(jié)也能被人眼所分辨，則要求：有效放大率為使人眼更為舒適地觀察，通常取：

工作放大率ABA’B’入瞳……類似顯微鏡有效放大率

2/4/202310一般天文望遠(yuǎn)鏡的口徑都很大，世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡在智利，直徑16米。美國(guó)最大的望遠(yuǎn)鏡直徑為200英寸。2/4/202311

§8-2望遠(yuǎn)物鏡系統(tǒng)1、望遠(yuǎn)物鏡的技術(shù)參數(shù)

焦距——參與決定系統(tǒng)的視覺放大率和視場(chǎng)；通光孔徑

——

影響分辨率和工作放大率；相對(duì)孔徑——影響像面亮度和像差大??；3、望遠(yuǎn)物鏡的像差

物鏡屬于小視場(chǎng)、大孔徑系統(tǒng)。（注意與顯微物鏡的異、同）

主要像差為：球差、彗差和位置色差。校正像差的主要方法：使用雙膠合、雙分離和三分離透鏡組。

2、望遠(yuǎn)物鏡的種類：(1).折射式；(2).折反式；(3).反射式

2/4/2023124、望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)像系統(tǒng)

物鏡

目鏡透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)

2/4/202313§8-4自準(zhǔn)直平行光管及其工作原理一、平行光管：如果把望遠(yuǎn)鏡的目鏡去掉，在物鏡的焦平面處置一分劃板并用光源照明，則從分劃板處發(fā)出的光線經(jīng)物鏡后變成平行光，稱這種光學(xué)系統(tǒng)為平行光管。也稱為準(zhǔn)直光管。2/4/202314自準(zhǔn)直平行光管：如果平行光管經(jīng)物鏡把照明分劃板發(fā)出的光線變成平行光，在被一平面鏡反射回來，再經(jīng)望遠(yuǎn)物鏡會(huì)聚在分劃板平面上，形成分劃板的實(shí)像，稱這種光學(xué)系統(tǒng)為自準(zhǔn)直平行光管。

2/4/202315可測(cè)量微小角量?？蓽y(cè)量微小線量。應(yīng)用：可測(cè)量微小的角量和線量。-立式光學(xué)計(jì)原理2/4/202316§8-4自準(zhǔn)直平行光管的三種基本光路測(cè)角儀、一米測(cè)量機(jī)、光學(xué)比較儀、平直度檢查儀等都是采用自準(zhǔn)直原理。按分劃板照明方式不同，有以下三種型式。一、高斯型自準(zhǔn)直平行光管優(yōu)點(diǎn)：視場(chǎng)無遮擋，十字絲的影像與十字絲的本體重合。缺點(diǎn)：亮度損失大，達(dá)90~92%，有雜光進(jìn)入，目鏡離分劃板大，放大率不能太大。高斯型主要應(yīng)用于普通光學(xué)自準(zhǔn)直儀的光學(xué)系統(tǒng)。2/4/202317二、阿貝型自準(zhǔn)直平行光管優(yōu)點(diǎn)：光強(qiáng)度大，亮度損失小，10~15%，適用于反射面弱，反射面小的情況。缺點(diǎn)：它的一半視場(chǎng)被450棱鏡遮擋，物鏡孔徑利用率不高。阿貝型應(yīng)用于光學(xué)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)。

2/4/202318三、雙分劃板型立方棱鏡型自準(zhǔn)直平行光管優(yōu)點(diǎn)：視場(chǎng)不被遮擋；設(shè)置于目鏡前面的分劃板的刻化線與自準(zhǔn)直像（十字影像）形成反差區(qū)別，便于觀測(cè)；目鏡焦距短，放大率可以提高。缺點(diǎn)：光亮度損失較大，達(dá)50~60%。2/4/202319§8-5平直度測(cè)量?jī)x光路系統(tǒng)原理：由于工件運(yùn)動(dòng)方向的的不直度和基面的不平度造成平面反射鏡的擺動(dòng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為角度偏差。因而可判斷和確定不平度和不直度的數(shù)值。2/4/202320本章小結(jié)1.望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)、構(gòu)成。2.望遠(yuǎn)鏡的成像原理與放大率3.