第七章第七章 典型光学系统典型光学系统 7-4 望远系统 一、望远系统的成象原理一、望远系统的成象原理 物镜（入瞳） 视场光阑 目镜出瞳 F1 F2 1、重要的结构特点：物镜的像方焦点应与目镜的物方物镜的像方焦点应与目镜的物方 焦点重合，焦点重合，光学间隔光学间隔=0。 使入射的平行光束仍能保持平行地射出的光学使入射的平行光束仍能保持平行地射出的光学 系统系统称为称为望远系统或望远镜望远系统或望远镜。 1611年，开普勒望远镜年，开普勒望远镜 1609年：伽利略望远镜年：伽利略望远镜 2 2、两种基本结构形式、两种基本结构形式: : 3、放大率：、放大率： f f tg tg tg tg 2 1 0 D D 1 f D f D 21 22 与物体位置无关，仅取决于系统结构参数与物体位置无关，仅取决于系统结构参数 二、望远系统的分辨率及工作放大率 32140 60 . D D 正常放大率正常放大率（有效放大率）（有效放大率） 满足分辨要求的最小视觉放大率满足分辨要求的最小视觉放大率 为了减轻操作人员的疲劳，设计望远系统时应用大于正常分辨率的工作为了减轻操作人员的疲劳，设计望远系统时应用大于正常分辨率的工作 分辨率来作为望远系统的视角放大率。分辨率来作为望远系统的视角放大率。 工作放大率工作放大率常常为正常放大率为正常放大率的的1.53倍倍。 若取若取2.3倍，则倍，则=D。 仪仪器的分辨角器的分辨角 j j60/60/ 60 10 在瞄准仪器中，仪器的精度用在瞄准仪器中，仪器的精度用瞄准误差瞄准误差来来 表示，它与瞄准方式有关。表示，它与瞄准方式有关。 若是若是压线瞄准压线瞄准时：时： 若是若是对线、双线对线、双线或或叉线瞄准叉线瞄准时：时： 由此可见，望远镜的视角放大率越大，其测由此可见，望远镜的视角放大率越大，其测 量精度越高。量精度越高。 三、望远镜的光束限制三、望远镜的光束限制 当出瞳大于眼瞳时，当出瞳大于眼瞳时，眼瞳眼瞳为孔阑，为孔阑， 当出瞳小于眼瞳时，当出瞳小于眼瞳时，物镜框物镜框为孔阑。为孔阑。 出瞳距应考虑到人眼观出瞳距应考虑到人眼观 察的特点和使用情况，察的特点和使用情况， 一般不小于一般不小于6mm。 四、伽利略望远镜和开普勒望远镜四、伽利略望远镜和开普勒望远镜 伽利略望远镜伽利略望远镜是由是由物镜和负目镜物镜和负目镜按光学间隔按光学间隔=0=0的方式组合而的方式组合而 成。成。 F1 F2 出瞳 d f1 df1,具有筒长短、体积小、重量轻等特点；具有筒长短、体积小、重量轻等特点； 这种望远镜这种望远镜没有中间实像面没有中间实像面，无法安置分划板无法安置分划板， 不能直接作为瞄准和精确定位之用。不能直接作为瞄准和精确定位之用。 开普勒望远镜的光路图开普勒望远镜的光路图： 物镜（入瞳） 目镜视场光阑 出瞳 被目镜拦掉部分 v目镜的口径如果足够大，开普勒望远镜中的光束将目镜的口径如果足够大，开普勒望远镜中的光束将 没有渐晕现象。没有渐晕现象。 开普勒望远镜开普勒望远镜 伽利略望远镜伽利略望远镜 开普勒望远镜开普勒望远镜伽利略望远镜伽利略望远镜 倒像倒像需要转像系统需要转像系统 透镜：加长光路透镜：加长光路 棱镜：缩短筒长并转折光路棱镜：缩短筒长并转折光路 正像：结构简单正像：结构简单 机械筒长较长机械筒长较长较短较短 可以在中间实象平面内设置分化板（视场光可以在中间实象平面内设置分化板（视场光 阑）用于测量或瞄准阑）用于测量或瞄准 视场光阑不在物面或像面视场光阑不在物面或像面 有清晰视场边界，可以无渐晕有清晰视场边界，可以无渐晕有渐晕有渐晕 可以比较大可以比较大不太大（原因不太大（原因P128） 可以用于激光扩束，避免实焦点烧伤可以用于激光扩束，避免实焦点烧伤 场镜 棱镜转像系统 五、望远物镜五、望远物镜 2、像差校正、像差校正：球、正弦、位置色差（小视场、大孔径）：球、正弦、位置色差（小视场、大孔径） 3、类别：、类别：折射式、反射式、折反射式折射式、反射式、折反射式 1 1、 折射式物镜 长焦距平行光管长焦距平行光管 反射式物镜 折反射式物镜 7.5、目镜目镜 目镜是望远镜和显微镜的重要组成部分。目镜是望远镜和显微镜的重要组成部分。 主要光学参数 视场角视场角2 2 焦距焦距 f 决定其放大倍率 镜目距镜目距p p 相对镜目距相对镜目距p/f tgtgtgtg 物镜物镜 目镜目镜 正常眼正常眼 近视眼近视眼 远视眼远视眼 F眼眼 F眼眼 F眼眼 目前，常用的望远镜和显微镜的目镜有惠更斯目镜、冉斯目前，常用的望远镜和显微镜的目镜有惠更斯目镜、冉斯 登（登（Ramsden)目镜、凯涅尔目镜、凯涅尔(Kellner)目镜、对称目镜、目镜、对称目镜、 无畸变目镜、广角目镜等等。无畸变目镜、广角目镜等等。 惠更斯目镜惠更斯目镜 冉斯登目镜冉斯登目镜 凯涅尔目镜凯涅尔目镜 无畸变目镜无畸变目镜 长出瞳目镜长出瞳目镜 例题 为看清4km处相隔150mm的两个点（设1=0.0003rad ），若用刻卜勒望远镜，则 （1）求刻卜勒望远镜的工作放大倍率； （2）若
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