光学课程设计 ——望远镜系统

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1、光学课程设计望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号：20080320目录第一部分设计背景…………………………………………………………………1第二部分设计目的及意义…………………………………………………………1第三部分望远镜介绍………………………………………………………………13.1望远镜定义………………………………………………………………13.2望远镜分类及相应工作原理……………………………………………2第四部分望远镜系统设计…………………………………………………………34.1开普勒望远镜……………………………………

2、………………………34.2望远镜系统常用参数……………………………………………………44.3外形尺寸计算……………………………………………………………64.4伽利略望远镜……………………………………………………………84.5物镜组的选取……………………………………………………………94.6望远镜像差类型及主要结构……………………………………………104.7双胶物镜与双分离物镜分析……………………………………………124.8内调焦望远物镜分析……………………………………………………144.9目镜组的选取……………………………………………………………144.10目镜主

3、要像差及分析……………………………………………………174.11棱镜转像系统……………………………………………………………174.12转折形式望远镜系统……………………………………………………184.13光学系统初始结构参数计算方法………………………………………184.14应用光学系统中的光栅…………………………………………………20第五部分设计总结…………………………………………………………………21第六部分参考文献…………………………………………………………………21一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电

4、系统的应用越来越广泛。如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。了解光学设计中的PW法基本原理。三．望远镜介绍3.1望远镜定义望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨

5、的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，X射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。【望远镜基本工作示意图】3.2望远镜分类及相应工作原理1

6、．折射式望远镜是用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，对两个特定的波长完全消除位置色差，对其余波长的位置色差也可相应减弱在满足一定设计条件时，还可消去球差和彗差。由于剩余色差和其他像差的影响，双透镜物镜的相对口径较小，一般为1/15-1/20，很少大于1/7，可用视场也不大。口径小于8厘米的双透镜物镜可将两块透镜胶合在一起，

7、称双胶合物镜，留有一定间隙未胶合的称双分离物镜。为了增大相对口径和视场，可采用多透镜物镜组。对于伽利略望远镜来说，结构非常简单，光能损失少。镜筒短，很轻便。而且成正像，但倍数小视野窄，一般用于观剧镜和玩具望远镜。对于开普勒望远镜来说，需要在物镜后面添加棱镜组或透镜组来转像，使眼睛观察到的是正像。一般的折射望远镜都是采用开普勒结构。由于折射望远镜的成像质量比反射望远镜好，视场大，使用方便，易于维护，中小型天文望远镜及许多专用仪器多采用折射系统，但大型折射望远镜制造起来比反射望远镜困难得多，因为冶炼大口径的优质透镜非常困难，且存在玻璃对光线的吸收问题，所以大口径望远镜

8、都采用反射