伽利略望远镜设计原理

光电技术学院

——望远镜系统结构设计专业：电子科学与技术

班级：光电子082班

*名：**

学号：**********

指导老师：**

2010年5月28日

目录

第一章引言......................................................................................... . (3)

第二章概述 (3)

2.1 课程设计的目的及意义 (3)

2.2 课程设计的内容 (3)

2.3 望远镜的介绍 (3)

2.4 望远镜的分类 (4)

第三章伽利略望镜工作原理及发展简史 (5)

3.1 望远镜的工作原理 (5)

3.2 望远镜发展简史 (5)

第四章望远镜的主要特性分析 (6)

4.1 望远镜的主要特性分析 (6)

4.2 开普勒望远镜的参数计算 (8)

第五章物镜和目镜的选择 (9)

5.1 物镜的选择 (9)

5.2 物镜实例 (10)

5.3 目镜的选择 (12)

5.4 目镜实例 (13)

第六章测微准直望远镜 (15)

6.1 测微准直望远镜概述 (15)

6.2 测微准直望远镜计量特性 (15)

第七章棱镜转向系统 (16)

7.1 Porro棱镜结构及其点 (16)

7.2 Roof棱镜结构及其特点 (16)

7.3 折转形式望远镜系统分 (17)

7.4 类似棱镜结构晶体分析 (17)

第八章光学系统初始结构参数计算方法 (17)

第九章光栅 (19)

第十章心得体会 (19)

第十一章参考文献 (20)

第一章引言

本课程的任务是在学习工程光学基础、光学测试技术等技术基础课程的基础上，进行光学仪器的设计，目的是让学生了解光学设计中主要的环节，掌握光学仪器设计、开发的基本方法，以便今后能从事光学仪器的设计、研发工作。本课程主要研究光学仪器设计中的基本部分，如：光源、目镜、物镜、分化板等，以及光学仪器设计中考虑的基本问题，如：物象位置关系、系统放大倍数、系统分辨率、相差等。课程涉光学基础、光学测试技术、误差理论及数据处理、精密仪器设计等多方面。光学设计过程分为四个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、象差校正和平衡以及像质评价。了解光学系统的光学特性、光学系统的设计过程。初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析。

关键词：光学系统成像质量像差像距望远镜

第二章概述

2.1 课程设计的目的及意义

运用应用光学的知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸，物镜组，目镜组及转向系统的简易设计原理。了解光学系统中pw法的基本原理。

2.2 课程设计的内容

初级像差理论与像差的校正和平衡方法，像质评价与像差公差，光学系统结构参数的求解方法。望远物镜设计的特点、双胶合物镜结构参数的求解和光学特性。

目镜设计的特点、常用目镜的型式和像差分析。

2.3 望远镜的介绍

1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。

2．望远镜的一般特性

望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。当用在观测无限远物体时，

物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。当月在观测有限距离的物体时，

两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。作为一般的研究，可以认为望远镜是由光学问

隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。图

9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表

示。这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光

瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。系统的视场光阑设在物

镜的像平面处，入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方的无限远处，各与物平面和像平面合。

2.4 望远镜的分类

广义上的望远镜不仅仅包括工作在可见光波段的光学望远镜，还包括射电，红外，紫外，X射线，甚至γ射线望远镜。我们探讨的只限于光学望远镜。

1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种：

1.折射望远镜（伽利略望远镜，开普勒望远镜）

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。

2.反射望远镜(牛顿望远镜，卡塞格林式望远镜)

用凹面反射镜作物镜的望远镜。可分为[牛顿望远镜].[卡塞格林望远镜]等几种类型。反射望远镜的主要优点是不存在色差，当物镜采用抛物面时，还可消去球差。但为了减小其它像差的影响，可用视场较小。

3.折反射望远镜(施密特望远镜，马克苏托夫望远镜)

在球面反射镜的基础上，再加入用于校正像差的折射元件，可以避免困难的大型非球面加工，又能获得良好的像质量。比较著名的有[施密特望远镜] 它在球面反射镜的球心位置处放置一施密特校正板。它是一个面是平面，另一个面是轻度变形的非球面，使光束的中心部分略有会聚，而外围部分略有发散，正好矫正球差和彗差。还有一种马克苏托夫望远镜