【通用】伽利略望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)原理.doc

1、光學(xué)課程設(shè)計(jì)成都信息工程學(xué)院光電技術(shù)學(xué)院望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：光電子082班姓名：張毅學(xué) 號(hào)：2008031161指導(dǎo)老師：張翔2010年5月28日目錄第一章引言3第二章概述32.1 課程設(shè)計(jì)的目的及意義32.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容32.3 望遠(yuǎn)鏡的介紹32.4 望遠(yuǎn)鏡的分類4第三章伽利略望鏡工作原理及發(fā)展簡(jiǎn)史53.1 望遠(yuǎn)鏡的工作原理53.2 望遠(yuǎn)鏡發(fā)展簡(jiǎn)史5第四章望遠(yuǎn)鏡的主要特性分析64.1 望遠(yuǎn)鏡的主要特性分析64.2 開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的參數(shù)計(jì)算8第五章物鏡和目鏡的選擇95.1 物鏡的選擇95.2 物鏡實(shí)例105.3 目鏡的選擇125.4 目鏡實(shí)例13第六章測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡1

2、56.1 測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡概述156.2 測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡計(jì)量特性15第七章棱鏡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)167. 1 Porro棱鏡結(jié)構(gòu)及其點(diǎn)167.2 Roof棱鏡結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)167.3 折轉(zhuǎn)形式望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)分177.4 類似棱鏡結(jié)構(gòu)晶體分析17第八章光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算方法17第九章光柵19第十章心得體會(huì)19第十一章參考文獻(xiàn)20示。這種望遠(yuǎn)系統(tǒng)沒(méi)有專門設(shè)置孔徑光闌，物鏡框就是孔徑光闌，也是入射光瞳, 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傷情況。系統(tǒng)的視場(chǎng)光 闌設(shè)在物鏡的像平面處，入射窗和出射窗分別位于系統(tǒng)的物方和像方的無(wú)限遠(yuǎn)處，各與物 平面和像平面合。2. 4望遠(yuǎn)鏡的分類廣義上的望遠(yuǎn)鏡不

3、僅僅包括工作在可見(jiàn)光波段的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還包括射電，紅外, 紫外，X射線，甚至丫射線望遠(yuǎn)鏡。我們探討的只限于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。1609年，伽利略制造出第一架望遠(yuǎn)鏡，至今已有近四仃年的歷史，其間經(jīng)歷 了重大的飛躍，根據(jù)物鏡的種類可以分為三種：1 .折射望遠(yuǎn)鏡（伽利略望遠(yuǎn)鏡，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡）用透鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡。分為兩種類型：山凹透鏡作目鏡的稱伽利略望遠(yuǎn) 鏡;由凸透鏡作目鏡的稱開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡。因單透鏡物鏡色差和球差都相當(dāng)嚴(yán)重, 現(xiàn)代的折射望遠(yuǎn)鏡常用兩塊或兩塊以上的透鏡組作物鏡。其中以雙透鏡物鏡應(yīng)用 最普遍。2,反射望遠(yuǎn)鏡（牛頓望遠(yuǎn)鏡，卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡）用網(wǎng)面反射鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡?？煞譃榕ｎD望遠(yuǎn)鏡M卡塞格林望遠(yuǎn)

4、鏡等兒 種類型。反射望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是不存在色差，當(dāng)物鏡采用拋物面時(shí)，還可消去 球差。但為了減小其它像差的影響，可用視場(chǎng)較小。3,折反射望遠(yuǎn)鏡（施密特望遠(yuǎn)鏡，馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡）在球面反射鏡的基礎(chǔ)上，再加入用于校正像差的折射元件，可以避免困難的大 型非球面加工，乂能獲得良好的像質(zhì)量。比較著名的有施密特望遠(yuǎn)鏡 它在 球面反射鏡的球心位置處放置一施密特校正板。它是一個(gè)面是平面，另一個(gè)面是 輕度變形的非球面，使光束的中心部分略有會(huì)聚，而外圍部分略有發(fā)散，正好矯 正球差和彗差。還有一種馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡第三章伽利略望遠(yuǎn)鏡工作原理及發(fā)展簡(jiǎn)史3.1 工作原理_物鏡是會(huì)聚透鏡而目鏡是發(fā)散透鏡的望遠(yuǎn)鏡。光線經(jīng)過(guò)物

5、鏡折射所成的空 像在II鏡的后方（靠近人目的后方）焦點(diǎn)上，這像對(duì)目鏡是一個(gè)虛像，因此經(jīng) 它折射后成一放大的正立虛像。伽利略望遠(yuǎn)鏡的放大率等于物鏡恁至與目鏡焦 距的比值。其優(yōu)點(diǎn)是鏡筒短而能成正像，但它的視野比較小。把兩個(gè)放大倍數(shù) 不高的伽利略望遠(yuǎn)鏡并列一起、中間用一個(gè)螺栓鈕可以同時(shí)調(diào)節(jié)其清晰程度的 裝置，稱為“觀劇鏡”；因攜帶方便，常用以觀看表演等。伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡 在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史中占有重要地位。它由一個(gè)凹透鏡（目鏡）和一個(gè)凸透M （物鏡）構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能直接成正像。你可以用很低的費(fèi)川制作一架伽利略式望遠(yuǎn)鏡。從文化用品商店買一塊直徑、焦 距大一些的眼鏡片作為物鏡和一塊焦距、直徑

6、較小的透鏡作為目鏡。用膠水和小 槽把兩塊鏡片裝在硬紙筒內(nèi)，再做一個(gè)簡(jiǎn)單的臺(tái)座，于是一架能夠看到月亮上的 群山、鯉L中的繁星和木星的衛(wèi)星的望遠(yuǎn)鏡便制成了。想想看，伽利略就是用 這人發(fā)現(xiàn)的。但是切記，不要通過(guò)望遠(yuǎn)鏡直接觀察木膽，以免高溫灼傷眼睛! 伽利略的折射望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)令人討厭的缺點(diǎn),就是在明鳧物體周圍產(chǎn)生“假色”。 “假色”產(chǎn)生的癥結(jié)在于通常所謂的“白光”根本不是白顏色的光，而是由組成彩虹 的從紅到紫的所有色光混合而成的。當(dāng)光束進(jìn)入物鏡并被折射時(shí)，各種色光的折 射程度不同，因此成像的焦點(diǎn)也不同，模糊就產(chǎn)生了。3.2 發(fā)展簡(jiǎn)史1609年5月，正在威星也作學(xué)術(shù)訪問(wèn)的伽利略偶然間聽(tīng)到一則消息：腔 有

7、人發(fā)明了一種能望見(jiàn)遠(yuǎn)景的“幻鏡”，這使他怦然心動(dòng)，他很快找了個(gè)借口匆匆 結(jié)束行程，不到3個(gè)月的時(shí)間，這位45歲的教授已經(jīng)仿造出了兩架儀器，伽利略手繪的月面圖8月，他首先用它觀察了月球。不想，人們眼中的那個(gè)千嬌百媚、美輪美奐的銀 盤，在他的望遠(yuǎn)鏡中卻成了一張千瘡百孔、丑陋不堪的“大麻臉”！于是他把那些 四周邊緣高聳突出的圓狀命名為“環(huán)形山”，而管較平坦的暗黑區(qū)域稱之為“海九 更重要的是，他由此知道，月球并非是上帝創(chuàng)造的尤物，天堂中的東西也不一定 是盡善盡美的，他相信月球和地球一樣，是個(gè)有著實(shí)地的世界，說(shuō)不定，在那些 山洞內(nèi)還可能棲息著神秘的“月球人”呢。接著，伽利略乂把目標(biāo)指向了燦爛的星 星，盡

8、管在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)“星星還是那個(gè)星星”，但明顯地變得更加明亮了，而且還出 現(xiàn)了眾多原先肉眼無(wú)法見(jiàn)到的小星，由此他也成為世界上最早識(shí)破漫漫銀河奧秘 的人這不是“牛奶路”，而是無(wú)數(shù)星體交織在一起的光輝！這一切也使他相信, 皿星所說(shuō)的“恒星離我們極其遙遠(yuǎn)”可能是句至理名言，不然為什么望遠(yuǎn)鏡無(wú)法 把它們放大呢。隨后，伽利略將他的發(fā)現(xiàn)寫成24頁(yè)的星座信使(Sidereus Nuncius),并公之 于眾，但行時(shí)并未被迅速接受，因?yàn)樾r(shí)望遠(yuǎn)鏡的原理尚未明確，伽利略也無(wú) 法詳細(xì)說(shuō)明自己的科研成果。一部分學(xué)者和數(shù)金人士認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡里的景象不過(guò) 是光影上的幻覺(jué)，是望遠(yuǎn)鏡的瑕疵造成的。到了 16上年,德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒

9、出版了天文光學(xué)，闡述了望遠(yuǎn)鏡的原理，“幻覺(jué)說(shuō)”才漸漸消失。第四章望遠(yuǎn)鏡的主要特性分析圖3-94.1望遠(yuǎn)鏡外形尺寸設(shè)計(jì)首先介紹一下目視光學(xué)系統(tǒng)中一些機(jī)構(gòu)及放大率的表達(dá)式：L視場(chǎng)光闌：限制物空間多大范圍能被成像;一般設(shè)在實(shí)象平面或中間實(shí)象平而上。2 .漸暈光闌：限制軸外成像光束的寬度。3 .入射光瞳:孔徑光闌經(jīng)它前而的光學(xué)系統(tǒng)在物空間所成的像。4 .出射光瞳:孔徑光闌經(jīng)它后面的光學(xué)系統(tǒng)在像空間所成的像。5 .入射窗:視場(chǎng)光闌經(jīng)它前面的光學(xué)系統(tǒng)在所成的像。6 .出射窗：視場(chǎng)光闌被其后面的光學(xué)系統(tǒng)在所成的像°7 .垂軸放大率：=(1)y ril8 .軸向放大率：a=-ff(2)n9 .角放大

10、率：/ = (3)10 .望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)視放大率：(4) 丁#> .天目 r然后設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)普勒式望遠(yuǎn)鏡，其主要要求如下：L物鏡與目鏡之間的距離L=315mm,2 .望遠(yuǎn)鏡的視放大倍數(shù)廠=2。3 .物方視場(chǎng)角首先確定設(shè)計(jì)需要的參數(shù)，主要有：目鏡視場(chǎng)角，望遠(yuǎn)鏡分辨率，入瞳直徑，出瞳直徑，物鏡與目鏡的焦距，視場(chǎng)光闌直徑，目鏡口徑，出瞳距離和目鏡視度調(diào)節(jié)量。DID2?開(kāi)普勒(Kepler Telescope)望遠(yuǎn)鏡光路示意圖計(jì)算中可以用到的公式如下：1 .如果要求儀器的視角分辨率和衍射分辨率相等，則：&O 1匚小=(5)廠 Q N2 .視放大率：(6) q小聲.天目3.望遠(yuǎn)鏡分辨率：a=(7

11、)r則可以計(jì)算出開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的一些主要參數(shù)，如下：4. 2開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡主要參數(shù)計(jì)算1 .目鏡視場(chǎng)角：由丁的衣衣得必自2 .望遠(yuǎn)鏡分辨率:3 .入瞳直徑D:根據(jù)視放大率得04 .出瞳直徑5 .物鏡焦距與目鏡焦距：J-153。成由-八2。得/F皿f26 .視場(chǎng)光闌直徑。供：7 .出瞳距離/：4哈產(chǎn)十08 .目鏡口徑。目：9 .目鏡視度調(diào)節(jié)量x：7W2設(shè)調(diào)節(jié)±5屈光度，則：kV-=L1N6:1OOO由以上的參數(shù)我們就可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡，由光路 圖我們還可以看出開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成。由于兩者之 間有一個(gè)實(shí)像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優(yōu)良。但這 種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要

12、在中間增加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。第五章物鏡和目鏡的選擇5.1.物鏡的選擇物鏡的光學(xué)待性主要有三個(gè)：相對(duì)孔徑D/f%, 和視場(chǎng)2wo焦距f物、O(1)：相對(duì)孔徑：根據(jù)公式(31 o)r = y=l/P=D/D" (3-10)在望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能中，對(duì)儀器的出瞳直徑和視放大率提出了一定要 求。根據(jù)上式即可求得入瞳直徑。入瞳直徑D和物鏡焦距f%之比D / f”稱為物鏡的相對(duì)孔徑。當(dāng)尸物和D確 定之后，物鏡的相對(duì)孔徑也就確定了。(2)：視場(chǎng)系統(tǒng)所要求的視場(chǎng)，也就是物鏡的視場(chǎng)。由公式(3-8)得tgw=taw7 TW，即目鏡的視場(chǎng)角。一般望遠(yuǎn)鏡物鏡的視場(chǎng)都不大，通常不超過(guò)10. 15。由于物鏡視場(chǎng)不大，并且

13、視場(chǎng)邊緣的成像質(zhì)量允許適當(dāng)降低，因此只須校正 球差、普差和鈾向色差。5.2物鏡實(shí)例：1 .雙交物鏡雙膠物鏡是一種最常用最簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡物鏡，有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡膠 合而成，如下圖3-1所示。這種物鏡的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，光能損失 小，合適的選擇玻璃可以校正球差、彗差和軸向色差三種像差，滿足望遠(yuǎn)鏡物鏡 的像差要求。圖3HL雙膠物鏡結(jié)構(gòu)由于這種物鏡不能校正像散和場(chǎng)曲，所以視場(chǎng)一般不能超過(guò)8度TO度。如 果物鏡后面有很長(zhǎng)光路的棱鏡，由于棱鏡的像散和物鏡的像散符號(hào)相反，可以抵 銷一部分物鏡的像散，視場(chǎng)可達(dá)15-20度。一般雙膠物鏡的最大口徑不能超過(guò) 100mm,這是因?yàn)楫?dāng)透鏡直徑過(guò)大時(shí)，由于

14、透鏡的重量過(guò)大，膠合不牢固。2雙分離物鏡雙分離物鏡同樣是由一塊正透鏡和一塊負(fù)透鏡組成，但兩透鏡中間有一個(gè)空 氣間隔，如圖3-2所示，它的優(yōu)點(diǎn)包括：物鏡口徑不受限制，因此，一些大口徑 的物鏡都用雙分離物鏡；能夠利用空氣間隔校正剩余球差，增大相對(duì)孔徑。一 般焦距(100150mm)時(shí)，相對(duì)孔徑可達(dá)1： 2. 51： 3.3 .雙單和單雙物鏡如果武警的相對(duì)孔徑大于L 3時(shí)，一般采用一個(gè)雙透合透鏡和一個(gè)單透鏡 進(jìn)行組合，根據(jù)它們前后位置排列不同，分雙單和單雙兩種物鏡，如圖3-3所示。 這種形式的物鏡，如果雙膠透鏡和單透鏡物鏡之間的光焦度分配適當(dāng)，雙膠合透 鏡玻璃選擇恰當(dāng)，孔徑高級(jí)球差和色球差都比較小，

15、相對(duì)孔徑可達(dá)1： 2,這是光學(xué)課程設(shè)計(jì)目前采用較多的大相對(duì)孔徑望遠(yuǎn)物鏡。圖3-3雙單和單雙物鏡結(jié)構(gòu)4 .三分離物鏡將雙分離物鏡中的正透鏡分裂成二片時(shí)，即獲得三分離物簇。如圖3-4所示 的二種形式。這種物鏡能改善對(duì)色球差的校正，苦選用持種玻璃，并與其他玻璃 適當(dāng)配組，還可校正或改善二級(jí)光譜。但要在此同時(shí)控制好帶球差，相對(duì)孔徑只 能是相當(dāng)小的。目前實(shí)際應(yīng)用的復(fù)消色差物鏡（多半用作平行光管物鏡）都采用這 種型式。圖3-4三分離物鏡的結(jié)構(gòu)圖5 .攝遠(yuǎn)物鏡攝遠(yuǎn)物鏡有一個(gè)正透鏡組和一個(gè)負(fù)透鏡組構(gòu)成，如圖3-5所示。其優(yōu)點(diǎn)：使 系統(tǒng)的總長(zhǎng)度L小于物鏡的總焦距f'。因此，可以縮短儀器的外形尺寸；能增

16、加視場(chǎng)。因?yàn)榫哂姓哥R組和負(fù)透鏡組，除了校正球差和彗差而外，還能校正場(chǎng) 曲和像散。圖3-5攝遠(yuǎn)物鏡的結(jié)構(gòu)圖5.3目鏡的選擇目鏡的光學(xué)特性主要有三個(gè)：像方視場(chǎng)角2w，、相對(duì)出瞳距離廿和工作距離s 下面分別加以說(shuō)明。(1)：像方視場(chǎng)角2w，根據(jù)里遠(yuǎn)鏡的視放大率公式(38)可以看到，如果望遠(yuǎn)鏡的視放大宰相視場(chǎng)角 一定，兢要求一定的目鏡視場(chǎng)。無(wú)論是提高望遠(yuǎn)鏡的視放大率或者視場(chǎng)角w, 都需要相應(yīng)地提高目鏡的視場(chǎng)。一般目鏡的視場(chǎng)為40 50 ,廣角目鏡的視場(chǎng)為60 80 , 90以上的目鏡稱 為持廣角目鏡。雙眼儀器的目鏡視場(chǎng)不超過(guò)75。當(dāng)目鏡的視場(chǎng)一定時(shí)，增大望遠(yuǎn)鏡的視放大率必然要減小整個(gè)系統(tǒng)的 視場(chǎng)2w

17、。例如，當(dāng)目鏡的視場(chǎng)為45時(shí)，不同視放大率對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角如3-6 所示。表9投放大率4X *6”10x20* ,極場(chǎng)加12°-8"6。4.臚243-6如果要設(shè)計(jì)大視場(chǎng)和高視放大率的望遠(yuǎn)鏡，必須采用廣角和特廣角目鏡。增大目鏡視場(chǎng)的主要矛盾是軸外像差不易校正。盡管廣角和特廣角目鏡的光學(xué) 結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，但像質(zhì)仍不理想，使用受到限制。(2)：相對(duì)出瞳距離lz' /f' B目鏡的出瞳距離lz'和目鏡焦距尸目之比lz' /f'目稱為相對(duì)出瞳距離。出瞳乃是望遠(yuǎn)鏡的孔徑光闌在望遠(yuǎn)鏡像空間所成的像，它與入瞳對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 互為物像關(guān)系(3)：工作距離S目鏡

18、第一面頂點(diǎn)到物方焦平面的距離稱為目鏡的工作距離。為了適應(yīng)遠(yuǎn)視 服和近視限使用，視度是可以調(diào)節(jié)的。極度的調(diào)節(jié)范圍一般為土5視度。有些儀 器的視度是固定的，約在一。.51視度之間。由此可見(jiàn)，當(dāng)要求負(fù)視度時(shí), 2為正值，目鏡必須移近物鏡的像平面。為了保證在調(diào)負(fù)視度時(shí)目鏡的笫一面不 致與裝在物鏡像平面上的分劃板相碰，要求目鏡的工作距離3大于目鏡調(diào)極度所 需要的最大軸向移動(dòng)量(如果沒(méi)有分劃板，則上述要求就不必要了) 5.4目鏡實(shí)例L惠更斯目鏡這房觀翥用生物顯微鏡中普遍應(yīng)用的目鏡，由二塊平面朝向眼睛的平凸透鏡 相隔一定距離組成,朝向物鏡的那塊透鏡叫場(chǎng)鏡，朝向眼睛的那塊透鏡叫接目鏡。 場(chǎng)鏡的作用是使由物鏡射

19、來(lái)的軸外光束折向接目鏡，以減小接目鏡的口徑，也有 利于鈾外像差的校正。通?；莞鼓跨R的二塊透鏡采用同種玻璃.按校正倍車色差的要求，有1 = (f+ f)/2.其中場(chǎng)鏡的焦距總大于間隔d.因此其物方焦點(diǎn)恢于二透鏡之間、 應(yīng)在此位置設(shè)置視場(chǎng)光鬧。山I:此視鬧只通過(guò)接日鏡被眼睛所觀察.不能在其 上設(shè)置分劃板，故此種目鏡不宜在量瀾顯微鏡中應(yīng)用?；几鼓跨R鏡日距約為焦 距的1 / 3因此其焦距不能小于15毫米。圖7惠更斯目鏡結(jié)構(gòu)圖2.冉斯登目鏡*這種目鏡由二塊凸面相對(duì)的平凸透鏡組成.其間隔小于場(chǎng)鏡相接目鏡的焦 距、且這兩個(gè)焦距也不相等。這樣使目鏡的物方焦點(diǎn)位于場(chǎng)鏡之外，可設(shè)置分劃 板；鏡目距也可有所增大

20、.使之能用于量測(cè)顯微鏡中。與惠更斯目鏡相比.冉斯登目鏡的物方焦面到接目鏡的距離要長(zhǎng)一些.應(yīng)用 時(shí)顯微鏡的鏡筒長(zhǎng)度要明顯增長(zhǎng)、故不宜用于只作觀察的生物顯微鏡中。在像差 校正方面，由于這種結(jié)構(gòu)對(duì)替差相像散的校正條件比惠更斯目鏡有利得多.因此 除了倍串色差外.所有其他的驚差都要比惠更斯目鏡小。圖3-8冉斯登目鏡結(jié)構(gòu)圖3凱涅爾U鏡這種目鏡可認(rèn)為是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上，將接目鏡改變?yōu)殡p膠合鏡組而 成，它具有比冉斯登目鏡更好的像質(zhì)，工作距離、鏡目距和視場(chǎng)均有所增大。視 場(chǎng)可達(dá)40° -50° ,鏡目距約為焦距的50%,工作距離約為焦距的三分之一。出瞳圖3-9凱涅爾目鏡結(jié)構(gòu)圖4.對(duì)稱目鏡

21、有兩個(gè)雙膠透鏡構(gòu)成，如圖3-10所示。光學(xué)特性為24 = 40°42° 工工'W 4像質(zhì)優(yōu)于凱涅爾目鏡。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，加工方便，相對(duì)出瞳距離大，它在軍用觀察和瞄準(zhǔn)儀器中應(yīng)用廣大圖3-10對(duì)稱目鏡結(jié)構(gòu)圖第六章測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡6. 1概述測(cè) 微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱望遠(yuǎn)鏡）是測(cè)量直線度、平行度的一種光學(xué)儀器。它能夠建立一條基準(zhǔn)直線，用來(lái)測(cè)量與此直線垂直面的位移。測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡外形見(jiàn)圖1圖1測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)原理見(jiàn)圖26. 2,計(jì)量特性一：光學(xué)系統(tǒng)分辨力 角度分劃板中心分辨力二4.7二：測(cè)微器方向正確性光 學(xué)測(cè) 微器兩個(gè)測(cè)量方向應(yīng)互相垂直，并分別與角度分劃板十字線方向平行。

22、 當(dāng)在整個(gè)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)測(cè)微器時(shí)，引起另一坐標(biāo)方向位移應(yīng)小于0.02mmo 三：測(cè)微鼓輪零位正確性光學(xué)測(cè)微器兩個(gè)測(cè)量方向與望遠(yuǎn)鏡視線無(wú)目力可見(jiàn)的偏離。四：測(cè)微器示值誤差示值 誤 差 續(xù)(0.0025+2ni/100)m m式中： i一格值；n格數(shù)。五：位移分劃板正確性望遠(yuǎn)鏡位移分劃板相對(duì)于機(jī)械軸的垂直度-2'望遠(yuǎn) 鏡 位 移分劃板中心與機(jī)械軸重合性0.02m m.六：望遠(yuǎn)鏡光軸正確性望遠(yuǎn) 鏡 光 軸與機(jī)械軸的偏離，在300m m處不大于0. 005m m.望遠(yuǎn)鏡 光軸與機(jī)械軸的平行度要求見(jiàn)表1«1望送鏡光軸與機(jī)械軸的平行度要求距朝m1391836允差/mm仇0150.0450

23、.1350.2700.450七：望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦直線度望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦直線度要求見(jiàn)表2$2望遠(yuǎn)債雌直皴要求嘛范顫0-90-180-36髏度謾差/mm0.0250.050.11第七章棱鏡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡原理我們知道，通過(guò)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所看到的圖像是上下左右 顛倒的倒立的像。為了滿足觀察的需要，必須在物鏡(將遠(yuǎn)處的目標(biāo)成一倒立的 實(shí)像)后面加入轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，即加入一組棱鏡，將倒立的實(shí)像轉(zhuǎn)為正立的實(shí)像。實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)像有兩種結(jié)構(gòu)不同的棱鏡，Porr。棱鏡和Roof棱鏡。6.1 Porro棱鏡結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)Porr。棱鏡的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，透光率高，成像質(zhì)量好，但望遠(yuǎn)鏡體積偏大。 為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以采用反向Porro棱

24、鏡轉(zhuǎn)像。不過(guò)乂帶來(lái)了新的問(wèn)題，物 鏡的口徑偏小，不適合低照度環(huán)境下使用。7. 2 Roof棱鏡結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)Roof棱鏡的最大優(yōu)點(diǎn)是采用它之后望遠(yuǎn)鏡的體積可以做得最小，望遠(yuǎn)鏡的重 量也隨之下降，但是這種棱鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且透光率比Porro棱鏡低5%,需要鍍相位膜，所以要做個(gè)優(yōu)質(zhì)Poof棱鏡望遠(yuǎn)鏡，成本是非常高的。所以，實(shí)際中所用 的轉(zhuǎn)像系統(tǒng)一般采用Porro棱鏡系統(tǒng)作為轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。7.1 折轉(zhuǎn)形式望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)分析（以Porr。棱鏡為例）7.2 類似棱鏡結(jié)構(gòu)晶體分析類似棱鏡結(jié)構(gòu)晶體如下圖7-2所示7-2第八章光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算方法為使由P,W值求解光組結(jié)構(gòu)參數(shù)方便，須將P,W中與內(nèi)部參量有關(guān)的量

25、和與 物體位置有關(guān)的量分離開(kāi)來(lái)。具體的作法是以某一特定位置，即物在無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的 P, W值來(lái)作為薄透鏡組的基本像差參量.首先，我們要了解像差的運(yùn)算公式，這樣才能采取對(duì)應(yīng)的措施去消除它。像差的運(yùn)算公式如下：凈+2.£如+二；卜3 小匯；11 n nr£,v=I 11 Iv lr 1 h h nP=ni (i-i')(P-u)W= (i-V ) ( i，-u)P=Au/A (1/n) 2 Au/n= (u'-u) /(l/nl/n) 2 uVnu/n) W= - Au/A (1/n) *Au/n= - (if-u) /(l/n5- 1/n)*u7n5-u/n 一薄透鏡的初級(jí)位置色差：1 .單薄透鏡：Cl=h261'ch=l/n'u'Cl=-F 2，/物無(wú)窮遠(yuǎn)：5 Tch= -f7 u2 .薄透鏡系統(tǒng)8Fch=-l/nV*SCl雙膠合或小間隙雙分離系統(tǒng)消色差條件公式：力 1/u l+4