工程光学2008(第八章)望远系统3

1、2022-6-1212022-6-1228-1 望远系统概述一、望远系统概述一、望远系统概述物镜（入瞳）视场光阑目镜出瞳F1F24.特点：物镜的像方焦点应与目镜的物方焦点重合，特点：物镜的像方焦点应与目镜的物方焦点重合，光学间隔光学间隔=0。 2. 望远系统共性：使入射的平行光束仍能保持平行地射出的光学望远系统共性：使入射的平行光束仍能保持平行地射出的光学系统称为望远系统或无焦系统系统称为望远系统或无焦系统。 1.常用的望远系统仪器有：望远镜系统和准直系统。常用的望远系统仪器有：望远镜系统和准直系统。如：天文望远镜如：天文望远镜 水准仪水准仪 经纬仪经纬仪 瞄准镜瞄准镜 潜望镜潜望镜 测距仪测

2、距仪 测长仪测长仪 光学计光学计 测测角仪角仪 自准直仪等。自准直仪等。 3. 望远镜系统构成：物镜系统，目镜系统。望远镜系统构成：物镜系统，目镜系统。 2022-6-123二、二、望远镜的视角放大率（以开普勒望远镜为例）望远镜的视角放大率（以开普勒望远镜为例）DDfffxfxtgtg2112望远镜的入瞳用望远镜的入瞳用D表示，出瞳用表示，出瞳用D表示。表示。 与望远镜的角放大率与望远镜的角放大率相相同同可见，当物镜的焦距大于目镜的焦距时视角放大。光学筒长：物镜中心与目镜中心之间的距离。用L表示2022-6-124三、开普勒与伽利略望远镜比较筒长较长，有实像面，可加分划板测量，成倒像。用于观察

3、要加转像系统，结构复杂。筒长较短，无实像面，成正像。不能用于测量，只能用于观察。 2022-6-1252022-6-126开普勒与伽利略望远镜比较1.有实像面，可加分划板测量，用于观测。2.成倒像。要加转像系统，结构复杂。3.筒长L较长，物镜框为望远镜系的孔径光阑。 1.无实像面，只能用于观查。 2.成正像，结构简单。3.筒长L较短，小巧。2022-6-127 伽利略望远镜的缺点：伽利略望远镜的缺点：(1).(1).出瞳不可能与眼瞳重合，观察效果差；出瞳不可能与眼瞳重合，观察效果差；(2).(2).无实像面，不能设置分划板用于测量；无实像面，不能设置分划板用于测量；(3).(3).视场较小，倍

4、率低。视场较小，倍率低。伽利略望远镜伽利略望远镜 oF eF出瞳出瞳开普勒望远镜开普勒望远镜 物镜物镜 目镜目镜 oF 出瞳出瞳 eF2022-6-128四、光束的限制四、光束的限制1.孔径光阑孔径光阑计量仪器常用的开普勒望远镜没有专设的孔径光阑。一般物镜框就是孔径光阑。入瞳即为孔径光阑本身。出瞳位于目镜的像方焦点之外很靠近焦点处，与人的眼瞳重合。若若入瞳入瞳为物镜边框，则易求出：为物镜边框，则易求出： DD 入瞳直径入瞳直径 出瞳直径出瞳直径 2022-6-1292.视阑光阑视阑光阑系统的视场光阑设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处（置分划板）。入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方

5、无限远，分别与物平面和像平面重合。可消除渐晕。 2视场大小视场大小 ： 视场光阑半径视场光阑半径 ofy tgof 2022-6-1210五、望远五、望远镜的分辨率、有效和工作放大率镜的分辨率、有效和工作放大率 1、望远镜的分辨率望远镜的分辨率 影响望远镜分辨率的因素影响望远镜分辨率的因素 入瞳入瞳衍射效应衍射效应 各类各类剩余像差剩余像差 其它制造缺陷其它制造缺陷 均与物镜部分相关联，均与物镜部分相关联， 衍射效应是主要因素。衍射效应是主要因素。 根据瑞利判据，物镜恰能分辨的两物点对入瞳中心的张角为：根据瑞利判据，物镜恰能分辨的两物点对入瞳中心的张角为： a222. 1 D014 （D D

6、取取mmmm为单位）为单位）2、望远镜的望远镜的有效放大率有效放大率和和工作放大率工作放大率 被物镜分辨开的细节也能被人眼所分辨，则要求：被物镜分辨开的细节也能被人眼所分辨，则要求： 06014 D 3 . 2D 有效放大率有效放大率为使人眼更为舒适地观察，通常取：为使人眼更为舒适地观察，通常取： ）（工工32 工作放大率工作放大率ABAB 入瞳入瞳 a2of 类似显微镜类似显微镜 有效放大率有效放大率 2022-6-1211一般天文望远镜的口径都很大，一般天文望远镜的口径都很大，世界上最大的天文望远镜在智利，世界上最大的天文望远镜在智利，直径直径16米。美国最大的望远镜直径米。美国最大的望远

7、镜直径为为200英寸。英寸。D014 2022-6-1212 8-2 望远物镜系统望远物镜系统1、望远物镜的技术参数望远物镜的技术参数 焦距焦距 参与决定系统的视觉放大率和视场；参与决定系统的视觉放大率和视场； 通光孔径通光孔径 影响分辨率和工作放大率；影响分辨率和工作放大率； ofD 相对孔径相对孔径 影响像面亮度和像差大小；影响像面亮度和像差大小；3、望远物镜的像差望远物镜的像差 物镜属于物镜属于小视场、大孔径小视场、大孔径系统系统。（注意与显微物镜的异、同）。（注意与显微物镜的异、同） 主要像差为：主要像差为：球差球差、彗差彗差和和位置色差位置色差。校正像差的主要方法：校正像差的主要方法

8、：使用双胶合、双分离和三分离透镜组。使用双胶合、双分离和三分离透镜组。 2、望远物镜的种类：望远物镜的种类：(1).(1).折射式；折射式；(2).(2).折反式；折反式；(3).(3).反射式反射式 U of 2022-6-12134、望远镜的转像系统望远镜的转像系统 物物 镜镜 目目 镜镜 透镜转像系统透镜转像系统 2022-6-12148-4 自准直平行光管及其工作原理自准直平行光管及其工作原理一、 平行光管：如果把望远镜的目镜去掉，在物镜的焦平面处置一分划板并用光源照明，则从分划板处发出的光线经物镜后变成平行光，称这种光学系统为平行光管。也称为准直光管。2022-6-1215自准直平行

9、光管：如果平行光管经物镜把照明分划板发出的光线变成平行光，在被一平面镜反射回来，再经望远物镜会聚在分划板平面上，形成分划板的实像，称这种光学系统为自准直平行光管。2022-6-1216ftgftFF2221kxxyfyxfftgftFF222221可测量微小角量。可测量微小线量。 应用：可测量微小的角量和线量。-立式光学计原理2022-6-12178-4 自准直平行光管的三种基本光路自准直平行光管的三种基本光路 测角仪、一米测量机、光学比较仪、平直度检查仪等都是采用自准直原理。按分划板照明方式不同，有以下三种型式。一、高斯型自准直平行光管优点：视场无遮挡，十字丝的影像与十字丝的本体重合。缺点：

10、亮度损失大，达9092%，有杂光进入，目镜离分划板大，放大率不能太大。高斯型主要应用于普通光学自准直仪的光学系统。2022-6-1218二、阿贝型自准直平行光管 优点：光强度大，亮度损失小，1015%，适用于反射面弱，反射面小的情况。 缺点：它的一半视场被450棱镜遮挡，物镜孔径利用率不高。阿贝型应用于光学计的光学系统。 2022-6-1219三、双分划板型立方棱镜型自准直平行光管优点：视场不被遮挡；设置于目镜前面的分划板的刻化线与自准直像（十字影像）形成反差区别，便于观测；目镜焦距短，放大率可以提高。缺点：光亮度损失较大，达5060%。2022-6-12208-5 平直度测量仪光路系统平直度测量仪光路系统原理原理：由于工件运动方向的的不直度和基面的不平度造成平面反射镜的摆动，进而转化为角度偏差。因而可判断和确定不平度和不直度的数值。2022-6-1