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正像望远镜中转像系统和场镜

发布时间:2023-07-31 10:51:26 浏览量:1160 作者:Joe

摘要

观察用和大部分瞄准用的望远镜须对物体成正像。伽利略望远镜虽成正像,但因没有中间实像平面和只能有很低的倍率而无实用意义。实际应用的都是利用转像系统使倒像转成正像的开普勒型望远镜。这种望远镜常称地上望远镜。转像系统为棱镜系统或透镜系统。如果只是简单地加入透镜转像系统,则轴外点成像光束在转像镜组上的入射高度将大为增加,以致视场较大时,绝大部分光线不能通过转像系统。为此,可在中间实像平面上加一适当光焦度的透镜,使望远镜的光瞳与转像系统的光疃共轭,使轴外光束折向转像镜组。这种加于中间像面上或其附近的透镜称为场镜,它的光焦度对系统的,总光焦度并无贡献,不影响轴上点光束和系统的放大率。

正文


正像望远镜转像系统场镜


观察用和大部分瞄准用的望远镜须对物体成正像。伽利略望远镜虽成正像,但因没有中间实像平面和只能有很低的倍率而无实用意义。实际应用的都是利用转像系统使倒像转成正像的开普勒型望远镜。这种望远镜常称地上望远镜。转像系统为棱镜系统或透镜系统。 


1.棱镜转像系统


当要求望远镜系统的筒长较短且结构紧凑时,都采用棱镜系统来实现转像,并根据需要可以对光轴作转折或改变视线方向。用单块屋脊棱镜或由普通棱镜组合起来的棱镜系统,均能达到使像相对于物体在上下和左右方向都倒转过来的目的。例如在周视瞄准镜和步枪瞄准镜中,等腰直角屋脊棱镜和施密特屋脊棱镜均起到了转像和光轴转折的双重作用。又如别汉棱镜系统能实现直视转像,而应用zui为普遍的是双简棱镜望远镜中的普罗型棱镜系统,它使光轴平移,增大了基线长度,扩大了体视范围。总之,应根据仪器的具体要求选取转像系统,且必须是偶数次反射以防止产生镜像


2.透镜转像系统


设在物镜的实像平面后面,使倒像再一次倒转成为正像的透镜系统称为透镜转像系统。有单组和双组两种形式,如下图1 和下图2所示。后一种形式中di一组的物方焦平面与物镜的像面重合,被倒转过来的像位于第二镜组的像方焦面上,在二镜组间光束是平行的。显然,透镜转像系统使镜筒长度大为增加,适宜在需有长镜筒的场合下使用。


图1


图2


透镜转像系统一般采用负一倍的倍率以保持原望远镜的倍率不变。通常单独校正像差。负一倍单组转像系统所承担的相对孔径是物镜的二倍,为校正轴上宽光束像差只能取较短的焦距,但随之需承担较大的视场,对轴外像差不利,难以达到预期的像质。而负一倍双组转像系统一般采用二个相同且对称设置的双胶合镜组,并在二镜组的中间位置放置光阑,如下图3所示,使镜筒长度增加了。在共轭距取定后,镜组的焦距和间隔的选择与像质有关。间隔大对校正像散有利,但会导致轴外光束渐晕的增加。一般不应使渐晕大于 50%。


图3


必须注意,如果只是简单地加入透镜转像系统,则轴外点成像光束在转像镜组上的入射高度将大为增加,以致视场较大时,绝大部分光线不能通过转像系统。为此,可在中间实像平面上加一适当光焦度的透镜,使望远镜的光瞳与转像系统的光疃共轭,使轴外光束折向转像镜组,如下图4 所示。这种加于中间像面上或其附近的透镜称为场镜,它的光焦度对系统的,总光焦度并无贡献,不影响轴上点光束和系统的放大率


根据像差理论可知,位于像面上的场镜除只产生匹兹凡和以及由此引起的畸变外,不产生其他像差。因此场镜都用单透镜,并且在不需由它来改变畸变时,都采用平凸透镜。



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相关文献:

《几何光学 像差 光学设计》(第三版)——李晓彤 岑兆丰


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