大学工程光学第七章2.ppt

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大学工程光学第七章2

* 工 程 光 学 * 望远镜与转像系统 望远镜的成像原理 望远镜由物镜和目镜组成,光学筒长△=0。 倒像,筒长较长,有实像面,可加分划板测量,用于观察要加转像系统,结构复杂。物镜框为望远镜系统的孔阑,当出瞳大于眼瞳时,眼瞳为孔阑,当出瞳小于眼瞳时物镜框为孔阑。 正像,筒长较短,无实像面,不能用于测量。 眼瞳为孔阑,物镜为渐晕光阑,有渐晕。 望远镜的放大率 望远镜是目视光学系统,其放大率为视觉放大率: 可见,当物镜的焦距大于目镜的焦距时视觉放大。 筒长 当目镜焦距一定时,视觉放大率大要求物镜焦距长,导致筒长增大。 当像方视场角一定时,放大率越大物方视场越小。 D是入瞳直径 D’是出瞳直径 ?望远镜的分辨率与正常放大率  望远镜的正常放大率应使望远镜能分辨的眼睛也能分辨。 光学仪器的极限分辨角为 要求 得 即为正常放大率。 此时出瞳 与眼瞳相当。 因为望远镜有视觉放大作用,如果眼睛直接观察时的瞄准精度为 望远镜的瞄准精度 ,则通过望远镜观察时的瞄准精度为 主观亮度指眼睛观察到的像的明亮程度。望远镜的主观亮度对点光源和扩展光源具有不同的特征。 望远镜的主观亮度 1.点光源:指引起视网膜上一个细胞感应的光源,这时感觉到的明亮程度取决于光通量。 设点光源发光强度为 , 观察距离为 , 是眼睛 是望远镜的透过率。 的透过率, 眼睛直接观察时接收的光通量为 眼睛通过望远镜观察时接收的光通量为 ①当 ,进入望远镜的光通量全部进入眼瞳 ②当 ,进入望远镜的光通量全部进入眼瞳 ③当 ,进入望远镜的光通量不全进入眼瞳 所以,高倍望远镜具有增大点光源主观亮度的作用。 当望远镜入瞳一定时,随倍数增大出瞳逐渐减小,至出瞳与眼瞳相当时,继续增大放大倍数不再影响主观亮度。 2.扩展光源 眼睛通过望远镜观察扩展光源的主观亮度取决于网膜上的照度。 由照度公式 眼睛直接观察时 用望远镜观察时望远镜像的亮度 于是 所以 因为实际的出瞳总不大于眼瞳, 所以 星星作为点光源,主观亮度增大;天空是扩展光源,主观亮度减小。当望远镜倍数足够高时,可能在白天看见星星。 望远镜的光束限制 伽利略望远镜 眼瞳为孔径光阑,物镜为渐晕光阑 50%渐晕成像的物方半视场角为W,则 想一想,伽利略望远镜倍数为什么不大? 视觉放大率越大,视场越小。 开普勒望远镜 物镜为孔阑,目镜如拦光则为渐晕光阑 目镜直径由渐晕系数决定,视场光阑直径为 望远镜的物镜 望远镜的物镜属于长焦距中等孔径小视场系统,主要校正轴上点像差,有折射式、反射式、折反射式三种。折射式有双胶合物镜、双分离物镜、三片式物镜、内调焦物镜等。当物镜直径大于60mm时不宜胶合。反射式可以做到很大的入瞳直径,对材料无严格要求,筒长较短,完全无色差,但对表面质量要求更高,通常用非球面。折反射式以球面或非球面反射镜为基础,再加上用于校正像差的折射元件,可以做到很高的成像质量。 双胶合望远物镜 CASSEGRAIN望远物镜 Maksutov望远物镜 SCHMIDT望远物镜 离轴反射物镜 离轴三反望远物镜 望远镜的目镜 属于短焦距中等孔径大视场系统。 对于瞄准、测量用望远镜,为能使非正常眼亦能观察,目镜应能作视度调节。 设调节量为 ,则 ,其中 为远点距。 若需要调节 屈光度, 例如目镜焦距25mm,调节 屈光度, 要求工作距离不小于 。注意工作距离不是焦距! 望远镜的转像系统 伽利略望远镜成正像但放大倍率小,开普勒望远镜放大倍率可以大但成倒像,用于观察时要加转像系统。 1.棱镜转像系统:要求偶次反射,有利于减小筒长。 2.透镜转像系统:适用于筒长较长时 目镜第一面的顶点到其物方焦平面的距离称为目镜的工作距。 请看单组透镜转像系统,对于-1倍单组转像透镜,筒长加长了4倍转像透镜的焦距。 双组透镜转像系统使筒长加长更多。如果两个转像透镜焦距相等,距离为d,则筒长增加了 转像系统的孔径光阑设在其内部,对称结构使垂轴像差自动为零。 也需要加场镜使O1与P共轭。 摄影光学系统 摄影光学系统的焦距、相对孔径与视场 焦距 决定像的大小: 远处物体 近处物体 大,视场小: 特写镜头,远摄镜头 小,视场大:全景镜头,广角镜头 相对孔径 与像面照度有关 大:强光镜头 中等:普通镜头 小:弱光镜头 视场角 能摄入接收面的视场角,由接收面大小决定 是接收面的对角线长 摄影系统中的光束限制? 1.孔径光阑 是特设的可变光阑,一般在镜头内部对称面附近。 光圈数 2 2.8 4 5.6 8 11 16 22 32 曝光量 光圈优先:取决于被摄物是全景还是特定,根据景深要求选

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