大地测量仪器学优秀课件

的望远镜中就出现了折反射式物镜。如蔡司 Theo 010经纬仪物镜(图2—6)及克恩厂的DKM3 经纬仪物镜均属这一类型。
在这种物镜组中，除了折射面外，还有反射面， 光线在物镜中来回折转一次之后才能到达十字 丝面上。这样，焦距f没有缩短，而镜筒的长度 上反而变短了。这种结构特征，从仪器的外表 上就能看出来：物镜的通光孔径0很大，望远镜 的放大倍数也高，但整个望远镜的长度却很短。
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望远镜的另一大任务是用来测量距离。只要在 十字丝板上加上两条专门的标志线，即视距线，再 配上专门的瞄准目标—一标尺，这个问题就解决了。
二、望远镜的成象原理
1、望远镜为什么比人的眼睛看得更远呢? 物体能否被眼睛看清楚的关键，不在于它离眼 睛有多远，也不在于它本身有多大，而在于该物体 对眼睛所成的张角的大小。望远镜之所以能看清远 处目标的关键也就在于它通过对目镜成象后扩大了 这个张角。 2、望远镜的成象原理。 把物镜AB及目镜CD安放到同一条光轴上，并使 AB的后焦点F1′和CD的前焦点F2重合，就构成了望 远镜的成象系统。
§2-2 望远镜的基本构造
望远镜是大地测量仪器上的一个重要部 件，它由许多光学零件和机械零件组成。按光 学成象的原理，一般将望远镜分为物镜、十字 丝分划板、调焦镜及目镜四大基本部分。
一、物镜
望远镜上朝向目标的透镜称为物镜。它 一般由两块以上的厚透镜组合而成，因此，又 称为物镜组。不管由几块组成，最后应组合成 一个会聚系统，只有这样，才能使远处目标在 它的后焦点附近成一个实象，然后，使这个实 象，连同十字丝面上的分划线，第二次被目镜 去成象与放大，最后供人眼去观察。
(二)折反射式物镜
要获得成象性能良好，放大倍率高的望远 物镜，折射式物镜的有效通光孔径D必然增大，
焦距f也必然加长，只有这样，才能保证相对 孔径D/f值不超过所容许的范围。但f加长后，
镜筒的长度L必须跟着加长，仪器的体积随之 增大，不利于野外作业。为了解决镜筒长度L
不随焦距f的增加而增加这个问题，在经纬仪
设Pm为一个远处目标，根据薄透镜的成象原 理可知，该目标首先被物镜成一个倒立的、缩小
的实象P′m′在f1′之外，且离F1′很近的地方。
对目镜来说，则是在它的前焦点F2以内，因 此，当P′m′被目镜第二次成象时，得到的必定 是一个放大的、正立的虚象P″m″，当然它对原 目标Pm来说已经是倒立的了。
象的位置则在离目镜约250毫米的地方。当 眼睛放在目镜的后焦点F2′附近时，就能从视场 中看到这个位于眼睛的明视距离处的倒象。这就 是在望远镜中看到的目标为什么都是倒立的原因。
归纳起来，物镜形式可相分对为孔径两D/大f (类D为:物镜的有效通
(一)折射式物镜
光孔径，f为物镜的焦距，D/f这
个值可以理解为物镜对光线的偏
物镜中各透镜的每折个程面度，均D/为f值折越射大，面偏，折得越厉
不存在有反射面。常见害的，引有起下的成列象三误种差就形越大)不大
式：
于1/5～1/6时，物镜的三种主要 象差(即球差、色差和彗差)均能
3．三片分离式 由于这种形式的折射面数目增多， 空气间隙的数量增加，校正物象差 的性能就更好，相对孔径可以再提 高一点。多用在精度较高的测量仪 器的望远镜上。如苏一光JGJ2型， 瑞士克思厂生产的DKM2型及苏联 TB-1型等光学经纬仪的物镜就是这 种三片分离式。缺点是增加了装配 调整的困难。当象质不好时，主要 是通过反复地绕光轴转动每块镜片 的位置和仔细地调整镜片间的距离 来解决。
1．双胶合式
满足精度要求。
当望远镜的放大倍数要求不太高、物
镜的相对孔径D/f 不大于1/5～1/6时，
物镜的三种主要象差(即球差、色差和彗
差)均能满足精度要求。
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这种形式的最大好处是加工、装配、调整方 便。这种结构形式主要用在J6级及J6级以下的各 级光学经纬仪或相当于这一精度等级的其他测量 仪器上。如北光厂的DJ6—1型光学经纬仪、Ni— 2型自动安平水准仪的望远镜物镜就是这种双胶 合形式。
这种折反射式物镜的主要缺点是： 1．镜片的共轴性要求高； 2．对折射面及反射面的加工精度要求高，
折射面的局部误差不能超出1/8λ(波长)，反 射面的局部误差不能超出1/20λ；
3．装校工艺要求高； 4．反射面上的反光材料容易因潮湿等原 因而产生氧化，降低反光效率。
物镜片都是装在金属的物镜框里面，一般都 是通过螺牙压圈将镜片固紧。压圈如果旋得过紧， 镜片就会因受力过大而破裂，如果旋得过松，镜 片就会晃动，使象质时好时坏。当镜片与镜片之 间的距离大时，一般用垫圈隔开，当距离小时， 用锡箔纸垫上几层就可以了，但垫的厚度应均匀， 垫的位置要对称，总之，不应破坏镜片的主面与 光轴的垂直度，否则，会引起象差。暴露在外面 的镜面，不要用粗糙的布或纸之类的东西去擦拭， 以免破坏面上的增透膜和使面上产生许多划痕， 影响透光能力和成象的清晰度。
由于眼睛到物镜的距离比眼睛到目标的距离小 得多，所以，目标Pm对眼睛的张角可近似地认为是 ω1。又由于眼睛到目镜的距离也远远小于眼睛到 虚象P″m″的距离，所以，虚象对眼睛的张角也可 近似地认为是ω2。而一般望远镜的物镜焦距比目 镜焦距要大上几十倍，这样，虚象对眼睛的张角 ω2也就比原目标对眼睛的张角ω1，扩大了几十倍。 或者说，眼睛观察远处目标的能力，通过望远镜之 后，提高了几十倍。所以，原来眼睛不能直接看清 楚的目标通过望远镜就能看清楚。由于目标对眼睛 的张角的扩大与目标由远移近的实质是一样的，所 以，从望远镜中看到的目标总比原目标要近。物镜 和目镜把远处目标变成象，从而扩大了对眼睛的张 角，这就是望远镜能够望远的原因。
2．双分离式 如图所示。这种物镜与双胶合
物镜相比，增加了一个折射面和一 个空气间隔。通过修正折射面的曲 率半径及调整空气间隔，能更方便 地消除物镜的成象误差，因此，物
镜的相对孔径D/f值可以适当的增
大一点。但两片的同心度就不如双 胶合式容易保证。它仍只能用在J6 这一精度级的经纬仪上。如杭州红 旗光学仪器厂生产的CJH—1型光学 经纬仪及蔡司Theo 030型及Theo 020型光学经纬仪上的物镜就是这 种双分离式。