【正文】 大率為 39。被觀察的物體通過望遠(yuǎn)物鏡和顯微物鏡成像在目鏡的物方焦平面處，經(jīng)目鏡系統(tǒng)放大后將其成像在無窮遠(yuǎn)，供人眼觀察。2MpDydN???????當(dāng)視場(chǎng)加大時(shí)，棱鏡的出射面的通光口徑很可能大于入射面的通光口徑，這一點(diǎn)往往被忽略，要特別引起注意。aDdDduff??????????對(duì)于出射面的軸上光束口徑為： （28）02Mapdfn???????對(duì)于入射面的軸外光束口徑為： 39。 圖 聚光路中的棱鏡對(duì)于入射面的軸上光束口徑為： （27）39。我們先求軸上光束在棱鏡上的入射高度。這樣，入射到mpD棱鏡上的軸外光線高度為： （25）MppDydun??棱鏡的通光口徑應(yīng)當(dāng)是軸上高度與軸外高度之和的 2 倍，其值為： （26）002MpPDyU??????在同樣情況下，五角棱鏡的口徑要比直角棱鏡的口徑大很多。0D由于光闌在物鏡上，因此棱鏡的軸外光線高度是不為零的。在該圖中，光闌在物鏡上，物鏡的通光口徑為 ，物方視場(chǎng)角為 。我們現(xiàn)在分別討論棱鏡在平行光路和會(huì)聚(或發(fā)散)光路的情況。在結(jié)構(gòu)允許的情況下，棱鏡最好放在平行光路中，因?yàn)樵谄叫泄饴分欣忡R不產(chǎn)生像差。?圖 五角棱鏡展開其他棱鏡的展開依此類推，這里不再重述。展開后也形成—個(gè)平行玻璃板。下面是棱鏡展外成平行玻璃板的例子。 棱鏡的計(jì)算如果把反射棱鏡沿著反射面順序展開，可以展開成一塊平行玻璃板，其光路長度就是該平行玻璃板的厚度。反射棱鏡的計(jì)算包括通光口徑，外形尺寸，光路長度，等價(jià)空氣層厚度和像差的計(jì)算。最終導(dǎo)致屋脊棱鏡和同級(jí)普羅棱鏡比就會(huì)暗一些。一部份光會(huì)被部分偏振化。開始用銀，之后用鋁 (不易被氧化影晌反射率） ，自注氮防水鏡普及后又用回銀(反射率更高).不幸的是，銀反射膜仍沒有內(nèi)全反射效率高，而用鋁反射膜光度損失更到 15％。首先它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，光線共內(nèi)全反射六次。另一種棱鏡是別漢棱鏡，也叫屋脊鏡棱鏡，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要精度亦較高，不易研制。倒置普羅棱鏡式原理一樣，只是把棱鏡向內(nèi)反屈，物鏡比目鏡更靠近一起，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為緊密小巧，缺點(diǎn)是欠缺立體感。使用更高折射率的玻璃可以修正這個(gè)問題，使用 Bak4 玻璃的普羅棱鏡效率可以達(dá)到同級(jí)最高，透光率可達(dá)或者超過 94％。普羅棱鏡玻璃材質(zhì)主要有兩種，較好的即折射率高的是 BaK4，較次的 BK7。缺點(diǎn)是體積較大，看近處景物容易產(chǎn)生雙重圖像。一方面，距離感被壓縮了，另一方面，立體感被增大。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，透光率高，而且物鏡相距基線變長，雙眼視差較大，圖像較富立體感。圖 三分離物鏡 棱鏡系統(tǒng) 普羅棱鏡和屋脊棱鏡望遠(yuǎn)系統(tǒng)中起到轉(zhuǎn)像作用的棱鏡通常有兩種，分別是普羅棱鏡和屋脊棱鏡。圖 雙單和單雙物鏡（4）三分離物鏡這種物鏡的結(jié)構(gòu)如圖 所示，它能夠很好地控制孔徑高級(jí)球差和色球差，相對(duì)孔徑可達(dá) 1／2。隨著它們前后位置的不同，分雙單和單雙兩種，如圖 (a)、(b)所示。由于上述原因，目前使用不是很多。雙分離物鏡對(duì)玻璃組合的要求不像雙膠合物鏡那樣嚴(yán)格，一般采用折射率差和色散差都較大的玻璃，這樣有利于增大半徑，減小孔徑高級(jí)球差。（2）雙分離物鏡雙膠合物鏡由于孔徑高級(jí)球差的限制，它的相對(duì)孔徑只能達(dá)到 1/4 左右。所以，對(duì)于直徑過大的雙膠透鏡組，往往不進(jìn)行膠合，而是中間用很薄的空氣層隔開，空氣層兩邊的曲率半徑仍然相等。雙膠合物鏡無法1520??控制孔徑高級(jí)球差，因此它的可用相對(duì)孔徑也受到限制。由于雙膠合物鏡無法校正像散、場(chǎng)曲，因此它的可用視場(chǎng)受到限制，一般不超過 。最簡(jiǎn)單的薄透鏡組就是雙膠合透鏡組。望遠(yuǎn)鏡物鏡要求校正的像差主要是軸向色差、球差和彗差。它們的設(shè)計(jì)方法大多建立在薄透鏡系統(tǒng)初級(jí)像差理論的基礎(chǔ)上，因此其設(shè)計(jì)理論比較完整。在系統(tǒng)裝有分劃鏡的情況下，由于要求通過系統(tǒng)能夠同時(shí)看清目標(biāo)和分劃鏡上的分劃線，因此分劃鏡前后兩部分系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能分別消像差。由于玻璃平板的像差和它的位置無關(guān)，因此不論物鏡光路中有幾塊棱鏡，也不論它的相對(duì)位置如何，只要它們所用的材料相同，都可以合成一塊玻璃平板來計(jì)算像差。在物鏡光路中有棱鏡的情況下，物鏡的像差應(yīng)當(dāng)和棱鏡的像差互相補(bǔ)償。10o由于望遠(yuǎn)物鏡視場(chǎng)較小，同時(shí)視場(chǎng)邊緣的成像質(zhì)量一般允許適當(dāng)降低，因此望遠(yuǎn)物鏡中都不校正對(duì)應(yīng)像高 的二次方以上的各種單色像差（像散、場(chǎng)曲、y?畸變）和垂軸色差，只校正球差、彗差和軸向色差。這就限制了物鏡的視場(chǎng)不可能太2??70o大。為了保證出瞳距離，目鏡的焦距一般大于或等于 25mm，這樣，目鏡的相對(duì)孔徑約為： 41256Df???目所以望遠(yuǎn)物鏡的相對(duì)孔徑一般小于 。目鏡的相對(duì)孔徑主要由出瞳直徑和出瞳距離決定。 ? 物鏡系統(tǒng)望遠(yuǎn)物鏡是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。1f?2表示目視儀器觀察精度的指標(biāo)是它的極限分辨角。tan?就是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的角放大率，則39。2望遠(yuǎn)系統(tǒng)的放大率取決于望遠(yuǎn)系統(tǒng)的物鏡和目鏡焦距。 39。39。39。239。入射窗和出射窗分別位于系統(tǒng)的物方和像方的無限遠(yuǎn)，各與物平面和像平面重合。出射光瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)之外，觀察者就在此處觀察物體的成像情況。圖 表示了一種常見的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光路圖。5 折光度 2 望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)基本原理望遠(yuǎn)系統(tǒng)一般由物鏡和目鏡組成，有時(shí)為了獲得正像，需要在物鏡和目鏡之間加一棱鏡式或透鏡式轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。 本課題的技術(shù)指標(biāo)： 10* 5176。因此多數(shù)望遠(yuǎn)鏡物鏡的設(shè)計(jì)方法都可以建立在薄透鏡初級(jí)像差理論的基礎(chǔ)上，所以比較簡(jiǎn)單，也比較系統(tǒng)。繪制望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)圖，物鏡、目鏡和棱鏡的零件圖。利用 ZEMAX 軟件對(duì)選取的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，主要校正球差，正弦差和軸向色差，并進(jìn)行像差容限分析。利用上述參數(shù)選擇合適的物鏡和目鏡的初始結(jié)構(gòu)。本文采用普羅型望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，物鏡空間位置的投影圖如圖 所示：圖 物鏡空間位置的投影圖而棱鏡展開的相互位置關(guān)系圖如圖 所示：圖 棱鏡展開的相互位置關(guān)系圖2，對(duì)外形尺寸的計(jì)算。目前在市面上較常見的各國家的望遠(yuǎn)鏡系列如下所示:俄羅斯:貝戈式( 常規(guī)望遠(yuǎn)鏡； 測(cè)距望遠(yuǎn)鏡； 雙目調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡；830?104?104?防震望遠(yuǎn)鏡巧； 高倍望遠(yuǎn)鏡； 全天候防水望遠(yuǎn)鏡)124552KRONOS( 廣角望遠(yuǎn)鏡； 高倍廣角望遠(yuǎn)鏡)4267FOTON 屋脊棱鏡式 ( 袖珍望遠(yuǎn)鏡)BERKUT 貝凱特 ( 清晰型望遠(yuǎn)鏡； 中心調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡； 測(cè)0?35?735?距式望遠(yuǎn)鏡)德國:視得樂望遠(yuǎn)鏡；蔡司望遠(yuǎn)鏡徠卡望遠(yuǎn)鏡 ( 徠卡雙筒望遠(yuǎn)鏡； 徠卡變倍望遠(yuǎn)鏡)842BR?105??日本：奧林巴斯望遠(yuǎn)鏡( 奧林巴斯連續(xù)變倍； 奧林巴斯望遠(yuǎn)鏡)160?國內(nèi)：熊貓雙筒望遠(yuǎn)鏡； 高倍保羅望遠(yuǎn)鏡； 雙筒普柔望遠(yuǎn)鏡735?5?1250?觀景望遠(yuǎn)鏡； 專業(yè)觀景望遠(yuǎn)鏡；VIEWCATCHER 雙筒數(shù)2102碼望遠(yuǎn)鏡 本課題研究的主要內(nèi)容和方法本課題研究的主要內(nèi)容包含 4 個(gè)方面：擬定 10 倍普羅型望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、對(duì)望遠(yuǎn)鏡外形尺寸的設(shè)計(jì)、利用 ZEMAX 軟件校正物鏡、棱鏡、目鏡系統(tǒng)像差，利用 AUTOCAD 繪制系統(tǒng)裝配圖和零件圖。以上兩個(gè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)代表了國內(nèi)外大型望遠(yuǎn)系統(tǒng)的頂尖技術(shù)，而對(duì)于民用望遠(yuǎn)系統(tǒng)來說：世界各國在對(duì)望遠(yuǎn)鏡的效能、倍率、口徑、出瞳直徑和距離、轉(zhuǎn)像、調(diào)焦形式、工藝結(jié)構(gòu)、光學(xué)鍍膜、成像質(zhì)量和外觀及附加功能等方面都做出來努力以期滿足人們對(duì)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的要求。據(jù)悉，這個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡將可以觀測(cè)到宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量，并為研究近地小行星和宇宙起源提供更多的科學(xué)資料。美國科學(xué)家近日表示，將計(jì)劃打造大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡 LSST，該巨型 32億像素的攝像機(jī)將可觀測(cè)到我們夜空的“深” 景象。預(yù)計(jì)，2022 年 完成 65 米射電天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)并通過驗(yàn)收；它的口徑為 65 米，高度 70 米；允許在方位和俯仰兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以準(zhǔn)確指向需要觀測(cè)的天體和航天器；可工作在厘米波段和長毫米波段，最高的工作波段為 7 毫米。它的建成將顯著提升我國深空測(cè)定軌能力，為嫦娥探月工程和更長遠(yuǎn)的深空探測(cè)等國家重大戰(zhàn)略需求服務(wù)，顯著提升我國天文觀測(cè)研究的整體實(shí)力和國際地位。根據(jù)副鏡的形狀，折反射鏡又可以分為施密特結(jié)構(gòu)和馬克蘇托夫結(jié)構(gòu)，前者視場(chǎng)大，像差??；后者易于制造。主鏡是球面反射鏡，副鏡是一個(gè)透鏡，用來矯正主鏡的像差。 。3，能通過改變鏡面曲率補(bǔ)償大氣擾動(dòng)。1990 年，美國在夏威夷建成當(dāng)時(shí)口徑最大的凱克望遠(yuǎn)鏡，該鏡采用了一些前所未有的新技術(shù)：1，主物鏡由 36 面六邊形薄鏡片拼和而成，厚度僅為 10 厘米。 反射望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)里，除了主物鏡外，還裝有一或幾個(gè)小的反射鏡，用來改變光線方向便于安裝目鏡。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。圖 普羅棱鏡型望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖從上圖可以看出，采用屋脊和普羅棱鏡的望遠(yuǎn)鏡外形的區(qū)別是非常明顯的，屋脊望遠(yuǎn)鏡的形狀為直筒，因此也常常被稱為直筒望遠(yuǎn)鏡，而普羅望遠(yuǎn)鏡在棱鏡位置拐了一個(gè)彎，因此相對(duì)同規(guī)格的屋脊望遠(yuǎn)鏡，體積要增加很多。圖 屋脊棱鏡型望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖普羅棱鏡又叫直角棱鏡，是傳統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計(jì)，比較常見的設(shè)計(jì)是由兩個(gè)完全相同的直角棱鏡構(gòu)成，優(yōu)點(diǎn)是形狀簡(jiǎn)單，容易加工和裝配，缺點(diǎn)是相對(duì)屋脊棱鏡，重量和體積較大。屋脊棱鏡系統(tǒng)也稱為別漢棱鏡系統(tǒng)，比較常見的設(shè)計(jì)是由一個(gè)屋脊棱鏡和一個(gè)半五棱鏡構(gòu)成，優(yōu)點(diǎn)是外觀為直筒型，光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)輕便和緊湊，比較適合戶外運(yùn)動(dòng)便攜產(chǎn)品，在小口徑的產(chǎn)品上體積和重量的優(yōu)勢(shì)尤其明顯，不足之處是即使是相對(duì)簡(jiǎn)單的屋脊棱鏡，外形也比普羅棱鏡復(fù)雜的多，加工難度大，此外從裝配難度和維護(hù)性來講也難于傳統(tǒng)的普羅棱鏡，因此成本較高。而絕大多數(shù)常見的望遠(yuǎn)鏡都是開普勒結(jié)構(gòu)，其目鏡一般是凸透鏡或透鏡組，由于其光路中有實(shí)象，可以安裝測(cè)距或瞄準(zhǔn)分劃板用來測(cè)量距離。 折射望遠(yuǎn)鏡分為伽利略結(jié)構(gòu)和開普勒結(jié)構(gòu)兩類?；莞垢纱鄬⑽镧R和目鏡分開，將物鏡吊在百尺高桿上。早期物鏡為單片結(jié)構(gòu)，色差和球差嚴(yán)重，使得觀看到的天體帶有彩色的光斑。而以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)為依托的后期處理技術(shù)更為人類滿足遠(yuǎn)望的的渴求提供了技術(shù)保證。隨著近現(xiàn)代科技的發(fā)展，望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)的波段已經(jīng)突破了可見光波段，從無線電到伽瑪射線的各種波段的輻射都可以通過不同類型的望遠(yuǎn)鏡收集。利用望遠(yuǎn)鏡可以更清楚地看到物體的細(xì)節(jié)，擴(kuò)大了人眼觀察遠(yuǎn)距離物體的能力。1D 視場(chǎng)角? 折射率n1 緒論 研究背景望遠(yuǎn)系統(tǒng)是用于觀察遠(yuǎn)距離目標(biāo)的一種光學(xué)系統(tǒng)，相應(yīng)的目視儀器稱為望遠(yuǎn)鏡。2f 相對(duì)孔徑39。lens；aberration目 錄1 緒論 ........................................................................................................................1 研究背景 ..............................................................................................................1 國內(nèi)外研究狀況 ..................................................................................................3 本課題研究的主要內(nèi)容和方法 ..........................................................................42 望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)基本原理 ...................................