伽利略望远镜设计原理(2)

物 （4） 然后设计一个开普勒式望远镜，其主要要求如下：

1.物镜与目镜之间的距离 L=315mm ，

2.望远镜的视放大倍数?=Γ20，

3.物方视场角'2032

=ω。 首先确定设计需要的参数,主要有：目镜视场角，望远镜分辨率，入瞳直径，出瞳直径，物镜与目镜的焦距，视场光阑直径，目镜口径，出瞳距离和目镜视度调节量。

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开普勒（Kepler Telescope ）望远镜光路示意图 计算中可以用到的公式如下：

1.如果要求仪器的视角分辨率和衍射分辨率相等，则：

3

.2''140''60D D =Γ?=Γ (5) 2.视放大率：

目

物

''''1f f tg tg D D -===Γωω (6) 3.望远镜分辨率：Γ

=''60α (7) 则可以计算出开普勒望远镜的一些主要参数，如下：

4.2开普勒望远镜主要参数计算

1.目镜视场角：

由ωωtg tg Γ=' 得 40.602,20.30'==ω

ω 2.望远镜分辨率：

''320

''60''60==Γ=

α 3.入瞳直径D: 根据视放大率得mm

463.2=Γ=D 4.出瞳直径'D ：

mm 3.2'=Γ

=D D

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9 5.物镜焦距与目镜焦距： 由20''315

''2121=-=+f f f f 得mm 15'mm 300'21==f f

6.视场光阑直径视D ：

mm 45.17'21==ωtg f D 视

7.出瞳距离'z l ：

mm 75.15''''21

22=Γ-=+-=L f f f f l z 8.目镜口径目D ：

mm 63.20''2'=+=ωtg l D D z 目

9.目镜视度调节量x ： 设调节5屈光度，则：mm 125.11000

'2

2=±=Nf x 由以上的参数我们就可以设计一个简单的望远镜，由光路

图我们还可以看出开普勒望远镜由两个凸透镜构成。由于两者之

间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加转像系统。

第五章 物镜和目镜的选择

5.1 . 物镜的选择

物镜的光学待性主要有三个：相对孔径D ／f ’物, 和视场2w 。 焦距f ‘物、 。

(1)：相对孔径: 根据公式(3—l o)

Γ=γ=1/β=D/D ’ (3-10)

在望远镜的光学性能中，对仪器的出瞳直径和视放大率提出了一定要求。根据上式即可求得入瞳直径o 。

入瞳直径D 和物镜焦距f ’物之比D ／f ’物称为物镜的相对孔径。当f ’物和D 确

定之后，物镜的相对孔径也就确定了。

（2）：视场

系统所要求的视场，也就是物镜的视场。由公式（3-8）

得 tgw=taw ’/Γ

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10 w’即目镜的视场角。一般望远镜物镜的视场都不大，通常不超过10。一15。。

由于物镜视场不大，并且视场边缘的成像质量允许适当降低，因此只须校正球差、普差和铀向色差。

5.2 物镜实例:

1.双交物镜

双胶物镜是一种最常用最简单的望远镜物镜，有一个正透镜和一个负透镜胶合而成，如下图3-1所示。这种物镜的优点是：结构简单，安装方便，光能损失小，合适的选择玻璃可以校正球差、彗差和轴向色差三种像差，满足望远镜物镜的像差要求。

由于这种物镜不能校正像散和场曲，所以视场一般不能超过8度-10度。如果物镜后面有很长光路的棱镜，由于棱镜的像散和物镜的像散符号相反，可以抵销一部分物镜的像散，视场可达15-20度。一般双胶物镜的最大口径不能超过100mm ，这是因为当透镜直径过大时，由于透镜的重量过大，胶合不牢固。

2.双分离物镜

双分离物镜同样是由一块正透镜和一块负透镜组成，但两透镜中间有一个空气间隔，如图3-2所示，它的优点包括：物镜口径不受限制，因此，一些大口径的物镜都用双分离物镜； 能够利用空气间隔校正剩余球差，增大相对孔径。一般焦距（100—150mm ）时，相对孔径可达1：2.5—1：

3.

3.双单和单双物镜

如果武警的相对孔径大于1：3时，一般采用一个双透合透镜和一个单透镜进行组合，根据它们前后位置排列不同，分双单和单双两种物镜，如图3-3所示。这种形式的物镜，如果双胶透镜和单透镜物镜之间的光焦度分配适当，双胶合透镜玻璃选择恰当，孔径高级球差和色球差都比较小，相对孔径可达1：2，这是

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11 目前采用较多的大相对孔径望远物镜。

4.三分离物镜

将双分离物镜中的正透镜分裂成二片时，即获得三分离物簇。如图3-4所示的二种形式。这种物镜能改善对色球差的校正，苦选用持种玻璃，并与其他玻璃适当配组，还可校正或改善二级光谱。但要在此同时控制好带球差，相对孔径只能是相当小的。目前实际应用的复消色差物镜(多半用作平行光管物镜)都采用这种型式。

5.摄远物镜

摄远物镜有一个正透镜组和一个负透镜组构成，如图3-5所示。其优点：使系统的总长度L 小于物镜的总焦距f ’。因此，可以缩短仪器的外形尺寸；能增加视场。因为具有正透镜组和负透镜组，除了校正球差和彗差而外，还能校正场曲和像散。

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5.3目镜的选择

目镜的光学特性主要有三个：像方视场角2w ’、相对出瞳距离l z ’和工作距离s 下面分别加以说明。

(1) ：像方视场角2w ’

根据里远镜的视放大率公式(3—8)可以看到，如果望远镜的视放大宰相视场角一定，兢要求一定的目镜视场。无论是提高望远镜的视放大率Γ或者视场角w ，都需要相应地提高目镜的视场。

一般目镜的视场为40.一50。，广角目镜的视场为60。一80。，90。以上的目镜称为持广角目镜。双眼仪器的目镜视场不超过75。。

当目镜的视场一定时，增大望远镜的视放大率Γ必然要减小整个系统的视场2w 。例如，当目镜的视场为45。时，不同视放大率对应的视场角如3-6所示。

3-6

如果要设计大视场和高视放大率的望远镜，必须采用广角和特广角目镜。 增大目镜视场的主要矛盾是轴外像差不易校正。尽管广角和特广角目镜的光学结构都比

较复杂，但像质仍不理想，使用受到限制。

（2）：相对出瞳距离lz ’/f ’B

目镜的出瞳距离lz ’和目镜焦距f ’目之比lz ’/f ’目称为相对出瞳距离。

出瞳乃是望远镜的孔径光阑在望远镜像空间所成的像，它与入瞳对整个系统互为物像关系

（3）：工作距离S

目镜第一面顶点到物方焦平面的距离称为目镜的工作距离。为了适应远视服和近视限使用，视度是可以调节的。极度的调节范围一般为土5视度。有些仪

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器的视度是固定的，约在一o．5一一l视度之间。由此可见，当要求负视度时，2为正值，目镜必须移近物镜的像平面。为了保证在调负视度时目镜的第一面不致与装在物镜像平面上的分划板相碰，要求目镜的工作距离3大于目镜调极度所需要的最大轴向移动量(如果没有分划板，则上述要求就不必要了)

5.4目镜实例

1.惠更斯目镜

这是观察用生物显微镜中普遍应用的目镜，由二块平面朝向眼睛的平凸透镜相隔一定距离组成，朝向物镜的那块透镜叫场镜，朝向眼睛的那块透镜叫接目镜。场镜的作用是 …… 此处隐藏：2218字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……