伽利略望远镜设计原理(3)

望远 镜 位 移分划板中心与机械轴重合性0.02m m.

六：望远镜光轴正确性

望远 镜 光 轴与机械轴的偏离，在300m m 处不大于0.005m m.

望 远 镜 光轴与机械轴的平行度要求见表

1

七：望远镜调焦直线度

望 远 镜 调焦直线度要求见表

2

第七章 棱镜转向系统

由开普勒望远镜原理我们知道，通过开普勒望远镜所看到的图像是上下左右颠倒的倒立的像。为了满足观察的需要，必须在物镜（将远处的目标成一倒立的实像）后面加入转像系统，即加入一组棱镜，将倒立的实像转为正立的实像。实现转像有两种结构不同的棱镜，Porro 棱镜和Roof 棱镜。

7.1 Porro 棱镜结构及其特点

Porro 棱镜的优点是结构简单，透光率高，成像质量好，但望远镜体积偏大。为了克服这个缺点，可以采用反向Porro 棱镜转像。不过又带来了新的问题，物镜的口径偏小，不适合低照度环境下使用。

7.2 Roof 棱镜结构及其特点

Roof 棱镜的最大优点是采用它之后望远镜的体积可以做得最小，望远镜的重量也随之下降，但是这种棱镜结构复杂，而且透光率比Porro 棱镜低5%，需要镀

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17 相位膜，所以要做个优质Poof 棱镜望远镜，成本是非常高的。所以，实际中所用的转像系统一般采用Porro 棱镜系统作为转像系统。

7.3 折转形式望远镜系统分析（以Porro 棱镜为例）

7.4 类似棱镜结构晶体分析

类似棱镜结构晶体如下图7-2所示

7-2

第八章 光学系统初始结构参数计算方法

为使由P,W 值求解光组结构参数方便，须将P,W 中与内部参量有关的量和与物体位置有关的量分离开来。具体的作法是以某一特定位置，即物在无穷远时的P,W 值来作为薄透镜组的基本像差参量.

首先，我们要了解像差的运算公式，这样才能采取对应的措施去消除它。 像差的运算公式如下：

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P=ni （i-i’）（i’-u ）

W=（i-i’）（ i’-u ）

P={△u/△（1/n ）}²△u/n={（u’-u ）/(1/n’-1/n)} ²{u’/n’-u/n} W= -△u/{△（1/n ）}*△u/n= -（u’-u ）/(1/n’-1/n)*{u’/n’-u/n} 一薄透镜的初级位置色差：

1．单薄透镜：

C1=h ²ψ/υ, δl’ch= -1/n’u’C1= -l’ ²ψ/υ 物无穷远：δl’ch= -f’/υ

2.薄透镜系统

δl’ch= -1/n’u’*ΣC1

双胶合或小间隙双分离系统消色差条件公式： ψ1/υ1+ψ2/υ2=0 ①

ψ1+ψ2=ψ ②

由①②可推出

ψ1={υ1/(υ1-υ2)}* ψ

ψ2= -{υ2/(υ1-υ2)} * ψ

二薄透镜的初级球差：

1．单薄透镜：

2．双胶合透镜初级球差：

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3．微小间隙双分离：正负四个面

考虑无穷远处的P’,W’.无穷远处与有限远物距离镜组的相对孔径是不变的。所以

P=P’- u1（2+π）*h ψ

W=W’- u1*(4 W’+h ²ψ²)+u1 ²（3+2π）* h ψ

实际应用中，需要在归一化条件下把P’,W’的值作为基本参量。

对于无穷远物距，归一化条件：

h=1，f’=1，uk=1

对于有限远物距：

h=1，f’=1，uk-u1= h ψ=1

第九章 光栅

当光栅完全透明时，振幅调制可以忽略不计。但光栅上的光学厚度有规则变化的周期性相位调制，即透射相位光栅。其复振幅透过率可表示为：

)rect()rect()]2sin(2exp[),(000000L y L x x f m j y x t π

= 其中m/2是相位呈正弦变化的幅度；f 是变化频率（L

f /2>>） 若用单位振幅的单色平面光波垂直照射光栅，则Fraunhofer 衍射图样的光强分布为：

z y f z x f y x y x f f T y x z k j z j y x U λλλ

==?+=,22),()](2exp[1),( 其中)},(FT{),(0

0y x t f f T y x =。 第十章 心得体会

通过本次光学课程设计，让我对望远镜的系统结构有所了解，增加的自己的百科知识和对光学的热爱兴趣，不仅如此，还加深了我对光学理论知识的认识，从而加深了对课本知识的巩固。

在望远镜的设计过程中，不仅需要运用了课内知识还需要大量的课外收集的知识，并且查阅大量的参考文献。在多次反复和同学交流中我也总结了一些经验